●クランクプーリーの軽量化についてのひとこと

●これはフライホイールの軽量化とも一緒に考える必要があることなのですが、最近、安易に

クランクプーリーをアルミ製などにして軽量化することが気になります。

こうした製品を製作している側、および使用する側の人はクランクシャフトのねじれ振動

によるリスクがあるということを考慮に入れているのかということです。

 

レーシングエンジンであればレースディスタンスだけ持てばいいのでこういう部分の軽量化も問題は

ないですし、なによりクランクシャフト自身がフライホイールやプーリーの質量がなくても大丈夫な

よう専用に設計されていることが多いのですが、市販エンジンの場合は製造コストや軽量化などの

関係でクランクシャフト自身の質量や剛性が充分でなかったり、クランクウエイトのバランス率が

低かったりして振動の発生が純粋なレーシングエンジンに比べ多く、また、それに対しての耐性も高く

ないため、この振動の増加によるストレスの蓄積でクランクシャフトの破損、メタルへの負担増大、

オイルポンプギアの破損(オイルポンプがクランク前端についているエンジン)が問題になります。

こうした問題はとくにクランクシャフト長が長くなるシリンダー数の多い直列6気筒エンジンや、逆に

燃焼間隔が広くなる直列3気筒などのエンジン、あるいは燃焼間隔が不等爆になるエンジンでは顕著に

なります。

一般の市販エンジンではこうしたクランクで発生したねじれ振動や曲げ振動を、クランクシャフトと

一体になって回転している前端部のクランクプーリーと後端部のフライホイールによって吸収、平均化

することでバランスを取っているのです。

フライホイールやクランクプーリーはいたずらに重いわけではなく、こうしたクランクに発生する

ねじれや曲げ振動をその質量で吸収するマスダンパーとして機能しているということを理解する

必要があります。

 

●クランクシャフトは常に回転速度およびかかるトルクが変化しているものですので、その度にねじれ

やそれに対する反力、また、曲げの力がくり返しかっています。

通常、こうした不均一な力はクランクシャフト自身の質量とフライホイールの質量、クランクプーリー

の質量に分散され吸収、発散されるので滑らかな回転が維持されるとともに、こうした振動やねじれ

によるクランクシャフトの破損を防いでいます。

よくフライホイールやクランクプーリーを軽量化してエンジン振動が大きくなるという現象があり

ますが、ダイナミックバランスによる回転バランスが狂っていない場合、これはフライホイールや

クランクプーリーの回転バランスが狂って振動しているわけではなく、それまでプーリーやフライ

ホイールのマスダンパー効果で吸収されていたクランクシャフトの振動が吸収しきれなくなって

振動しているのです。

この振動は当然クランクシャフトにとって有害なものになりますし、メタルにも損傷を与えること

になり、最悪はクランクシャフトの切損に繋がります。

とくに怖いのは、こうした振動は特定の回転数で強まることが多いのですが、たとえばそれが3000

rpmで発生した場合、その倍数、3倍数などの回転数で発生する、いわゆる高次の振動が問題に

なり、この振動が高い回転数(たとえばレッドゾーン付近など)で起きると一気にクランクシャフト

が折れたり、場合によってはフライホイールがミッションケースを割って飛び出すなどの重大な

事故に繋がることもあります。

 

一般的な街乗り程度ではすぐには問題は生じないとは思いますが、長い目で見ればこうした振動に

よる回転のぶれがメタルを叩き、クランクメタルの寿命を縮めたり、その結果、焼付きに繋がった

り、最終的にはストレスで金属疲労を起こし、クランクシャフトを破損させる原因にもなります。

フライホイールやクランクプーリーを軽量化する場合、それがバイブレーションダンパーとして

重要な機能を持っていることをよく理解することが重要です。

自動車メーカーも省燃費が要求される現在、部品の軽量化が重視される中で無意味に重く作って

いるわけではないのです。 ちゃんと意味のある質量であるということを考えなくてはなりません。

なんでも軽ければいいという安易な考え方ではなく、そのメリットの影にあるデメリットについて

もよく理解する必要があります。

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