Archive for 5月, 2016

ボールナット式の魅力とは

自動車を走らせるには走行中に向きを変えるために重要なステアリングというシステムがあります。運転席のハンドルを回すとタイヤの向きがかわるのはこのメカニックです。その構造は主に2つに分けられていて、まずラック&ピニオン式と呼ばれるものがあります。ハンドル部分に繋がるステアリングシャフトという部分の先端にピニオンギヤという歯車を取り付けて、シャフトに刻まれている歯と噛み合わせることで方向変換をする仕組みになっています。特徴としては構造が簡単でステアリング操作の時の剛性が高いことがあり、圧倒的に安価で軽量なシステムを作り出せたり応答性にも優れていることがメリットです。現在の乗用車の多くは、このラック&ピニオン式だそうです。もうひとつがボールナット式と呼ばれるシステムで、リサーキュレーティングボール式とも言います。ラック&ピニオン式よりパーツ数が多くて構造が複雑なのが特徴です。こちらのメリットは、動作がスムーズでステアリングのギヤ比を大きくことから、大きな操作を必要とする大型車や4WD車などに使用されていることです。国産車ではこの2つのメカニックですが、他にもウォーム・セクター式やウォーム・ピン式と呼ばれるものもあるそうです。

ラック&ピニオン式の構造ポイント

 

ハンドルを使って車の進む方向を操作する。
一度でも見たことがある人なら違和感なく理解できると思います。
言い方を変えるとハンドルを回す動作をタイヤが傾く動作に変えるになります。
こうなると途端にどうなっているのかわからなくなります。
でも構造はいたって簡単です。
ラック&ピニオン式という2つのギヤの働きによります。
ラックとは、軸の上に歯が刻まれたギアのことです。山切りの歯ブラシのような形です。
ピニオンは歯車と言って思い浮かぶ標準的な形のギヤです。
ハンドルのついている軸がエンジンルームのシャフト(タイヤが付いている軸)の近くまで届いています。
その先にピニオンギヤが付いていてシャフトと並行して設置されているステアリングラックにかみ合います。
シャフトとステアリングラックは、ほぼ同じ長さです。
ハンドルが回るとピニオンギヤが回り、ラックギヤが左右のどちらかに動きます。
そうするとシャフトとステアリングラックの両端がずれた状態になり角度が付きます。
その角度分だけタイヤの向きが変わります。
これがハンドルの操作の仕組みです。
最近ではパワーステアリングがほとんどの車に採用されています。
これはピニオンギヤの回転を油圧や電動でアシストして小さな力で動かせるようにしたものです。

ステアリングの基礎知識

車を運転する際にチェックしておきたいのがステアリングです。特に乗るのが初めての場合は注意が必要です。車のハンドルは規格としてどの程度きったら、どれくらい曲がるかが決められています。ただし、車種や形状によって若干の変化があります。そして一番注意したいのが、ハンドルのセンターです。ハンドルのセンターは新車の時ですら多少ずれていることが多く、ハンドルを真っ直ぐにしていると思っても曲がって走る車もあります。車の直進性は車のメンテナンスでアライメント修正すれば治りますが、ほとんどの方は車検で引っかからない限り修正はしないものです。ただし、アライメントはいきなりずれることはありません。日頃から徐々に連れることが多く、もしくは、石などにぶつかった時にもずれます。しかし、長く乗っている人であれば自然と修正して乗っているのでズレに気づきません。そのため、たまにしか乗らない方や、借りて乗るなどの方は車が真っ直ぐに走ると言う思い込みを捨てて、最初だけでも車の癖としてどの程度曲がるのかをチェックしておくと良いです。真っ直ぐには知らないと言っても、低速では気づく方は少ないようです。ただし、旅行などで高速道路を利用する際には思った以上に曲がる車もあるので注意が必要です

内径と行程のおさえるポイント

ボアとも呼ばれる内径は、レシプロエンジンと呼ばれる一般的なエンジンの燃焼室の内側の直径を示した数字です。ストロークとも呼ばれる行程は、シリンダー内を往復運動をするピストンの上死点と下死点の間の距離を示しています。
ボアとストロークは、ストロークをボアで割った値であるボアストローク比でエンジンの特性を知る事が出来ます。しかし、例外的なエンジンもあります。
一般的なガソリンエンジン のボア・ストローク比は、1の近似値もしくはややロングストロークに設計されている車種がほとんどです。F1のエンジンは、極限の高回転性能を必要とする為に極端なショートストロークに設計されてきましたが、現在は最高回転数と消費燃料が制限されている為に、以前よりショートストロークに設計されています。
ショートストローク、低速域の燃費性能が良く無いが、ピストンと上下の運動域が短い為に抵抗が少なく、高回転で高出力を発揮し易い傾向があります。
ロングストロークは、低回転域から中回転域までの燃費が比較的良いが、ピストンの運動域が大きく移動スピードが高い為に運動エネルギー大きく、クランクシャフトを回転させるエネルギーがショートストロークより大きい傾向にあります。その為、低回転時から高いトルクが得られ、ストップ・アンド・ゴーの多い街中でも扱いやすいエンジンとされています。

エンジン豆知識!ベルトの役割と知っておきたい種類

車の部品は、それぞれが役割を持ちながら機能していることは言うまでもありません。
エンジンに付いているベルト類には、機関内部に組み込まれているタイミング以外に、ファンやオルタネーター、エアコン、パワーステアリングなどのものがあります。
ただし、機関の種類によっては、1本のベルトだけでもって、エアコンやパワステなどすべて動かしているものもありますし、2、3本のものが、おのおの必要な部分を回転させているものもあるのです。
これらがもし切断されてしまうと、動作させている機械がストップしてしまいます。
いずれも大切なものばかりですが、最も運転に直結しているのがパワーステアリングベルトです。
これが切れることはほとんどありませんが、もし切れた場合でも、実はステアリングの操作はできます。
とはいえ、本当に切れた瞬間は、信じられないほどハンドルが重くなりますので、安全運転には大きな悪影響をもたらすのです。
定期点検のときには、しっかりと緩みがないことを確認し、状態を見て適切に交換することが求められます。
ゴム製品ですので、自然と劣化が進む恐れもあります。
一般的に、高負荷運転が多いときに、より傷みやすいと言われています。

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの比較まとめ

 以前は社用車に搭載されるのが主であったディーゼルエンジンも最近では乗用車に使われるようになり、車種によってはガソリンエンジンと選択できる場合があります。
まず車体価格的な値段的な面から比較してみるとディーゼルエンジンの方が高くつく傾向にあります。増えてきたとはいえ日本ではまだマイナーな存在ですし、そもそもの構造が複雑なのでどうしても高くなってしまうのです。
一方で普段の燃費という面ではディーゼルの方が性能はよく、燃料もガソリンに比べてディーゼルの方が安いので維持経費としてはディーゼルの方に軍配があがると言われています。
但し、これには走行性能の面での問題がありディーゼルエンジンというのは一般的に低速での力は有っても高回転での最高出力は低めです。なので、ターボなどを付けてその非力さを補うので単純にこの二つの燃費を比べる事は出来きません。またディーゼル車は点火補助機が無いなどの理由で耐久性能が高いのですが、その代わりにバッテリーなどは大型の物を積む必要が有るため、総合的な維持費という面ではそこまで変わらないというのが実情のようです。
このように双方にメリット、デメリットが存在するので単純に二つの何方が良いと考えるのではなく、自分がどのような運転をするかという事を考えて選ぶことをお勧めします。

最高出力と最大トルクの比較

車のカタログにはエンジン性能として、最高出力と最大トルクという表記をしていることが多いです。この2つの指標はスポーツカーだけではなく、セダンやSUVなどあらゆる車で重要な要素です。これまでは最高馬力で考える方が多く、出力が高ければ問題無いと考えられていました。しかし、省エネ運転が叫ばれる中で、我慢した走りをしながらも運転が楽しく感じられるかはトルクと出力双方のバランスが大事であると言われています。このことは、エンジンのダウンサイジングの流れも関係しています。省エネ思考のユーザーが増えたことから、車メーカーはエンジンの排気量を下げて出力を上げる方向を選んでいます。排気量が少なくなると出力もトルクも減ります。そこで着目されているのがターボやスーパーチャージャーと呼ばれる補機類です。特にターボは排気量が小さくとも大型自然吸気型エンジン並の力を発揮しますので小さい排気量でも大型セダンを動かすことが可能になります。ただし、ターボの場合はエンジン出力が自然吸気に比べて激しいこともあり、乗り心地の問題があると言われています。各メーカーではバランスの良い、トルクグラフを作成し、出力に対してリニアにトルクが出るように調整し、乗り心地、省エネの問題を解決しようとしています

10・15モード燃費とJC08モード燃費の基礎知識

日本では国内で型式認定を受ける車両に対しては燃費の測定が必ず行われており、測定値は自動車のカタログに掲載されています。車を購入する人の中には、購入車両を決めかねている場合に燃費測定値を見て車両を決める人も少なくありません。
現在、自動車のカタログに掲載されている燃費測定値は「JC08モード燃費」と呼ばれるもので、2011(平成23)年4月から新たに型式認定に受ける車両に対して測定と表示が義務付けられています。現行の方式になる前は「10・15モード燃費」の表示が義務となっていました。
JC08モードによる燃費と10・15モードによる燃費は、どちらも規定の条件のもとで、規定の方法で車両を走行させた場合に得られる燃費ですが、いくつかの違いがあります。例えば、JC08モードは10・15モードより平均速度と最高速度が速く、走行時間と走行距離が長くなっています。また、10・15モードは全てがホットスタートの条件下での測定だったのに対して、JC08モードはコールドスタートの条件下の測定も行われるため、結果として得られる燃費は、JC08モードの方が10・15モードのものより低くなりやすい傾向にあります。
ただし、JC08モードも10・15モードも、従前の燃費測定方法以上に現実の走行に沿った測定値が出るように測定方法が定められたものですが、実際の燃費との乖離が解消されるまでには至っていないのが現状です。

エンジン型式の一覧まとめ

自動車や船舶などに使用されているエンジンには、使用する燃料の区別、エンジンを構成するピストンの配列による区別、そして、その数による区別と、更に、構造上の区別と様々なエンジン型式のものが用いられています。
燃料による区別は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンの二つが主なものでしたが、最近の環境問題を考慮した結果、新たにCNGエンジンやメタノールエンジン、更には水素を利用するものまで開発されています。
そして、ピストンの配列で分類すると、車体への設置方法によって直列、V型、水平対向、また、その数で言えば、オートバイなどに用いられる単気筒エンジンから、2気筒、4気筒、6気筒、最大のものでは12気筒のエンジンまで、一般的に使用されているのです。
更に、少し特殊な形状のロータリーエンジンと、この分類方法は、その自動車の特徴を最も表しているものでしょう。
そして、構造で考えた場合、これは主に乗用車のエンジンに多く見られるものですが、カムシャフトの位置、本数による違い、バルブの位置や本数による違いによっても分類する事が出来ます。
このように、一口にエンジンと言っても、その構造や目的に応じて様々な種類のものが使われているのです。

エンジンとステアリングのメカニズム

ステアリングとは自動車の進行方向を任意に変えるための舵を取るための装置のことです。一般的なステアリングは2つの前輪の角度を変える方式のものです。簡単に言えばハンドルのことで日本語の専門用語では「操舵装置」といいます。
自動車のエンジンとは人間で言うところの心臓に値し、これが動いていないことには車は何もすることができません。ガソリン車は加速する時空気をいっぱい吸いますが、ゆっくり加速する時は空気はあまり必要ではありません。一方ディーゼルの場合は車が加速しようが、ゆっくり加速していようが常に空気をいっぱい吸っています。
このことからガソリン車は空気調節をしているけれど、ディーゼル車は空気を調節していないということがわかると思います。
ガソリン車の1回の動作は空気とガソリンを混ぜた「混合気」を圧縮して、そこに火花を散らして点火することで混合気を燃やしその燃焼エネルギーで動いています。
一方ディーゼル車の1回の動作は空気のみを圧縮して、そこに軽油を直接噴射して自己着火させそのエネルギーが動力となります。
最近では燃焼性能を高めることを目的としたさまざまな新技術が投入されています。「ガソリン直射」や「新発想の過給」等がそうで、今後の課題となっているのが「ノンスロットル化」です。

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