クランクシャフトとは。機構やクランクプーリー・クランクペアリング

クランクシャフトとは、エンジンの内部にあり、ピストンの往復運動を回転運動に変える部品です。

本記事では、エンジンの中で重要な役割をになう、クランクシャフトの機構や、クランクプーリー、クランクペアリングについてご説明します。

クランクシャフトの「クランク」は、機械装置の一つで、往復運動を回転運動にしたり、その逆に変えたりする装置のことです。
また、「シャフト」とは、機械などの動力伝達用の回転軸のことです。

クランクシャフトは、エンジンでピストンが往復運動をし、その力をコネクティングロッド(※)が伝達することで、連動して動く回転軸です。

※機械部品の連接棒

クランクシャフトは、クランクジャーナル（メインジャーナル）とよばれる中心部を持ち、エンジンの中で高速回転します。

また、メインジャーナルから延長するクランクアームには、コネクティングロッドの大端部が接続されるクランクピンがあります。
クランクピンは、クランクジャーナルより大きな回転円を描く特徴があります。

ピストンの中にはピストンピンとよばれるシャフトがあり、ピストンピンとクランクピンは、コネクティングロッドで接続されています。

ピストンピンとクランクピンとの接続部は、回転方向に対して動き、ピストンの往復運動をクランクシャフトが回転運動に変えます。
この回転する力がフライホイール、クラッチ、変速機などを介し車輪を回し車を走らせます。

クランクシャフトは車においてとても重要な部品です。以下に各部品についてご説明します。

クランクシャフトの先端には、クランクプーリーとよばれるプーリー（滑車）が取り付けられています。

ベルトによって冷却ファンやエンジンの冷却水を循環させるウォーターポンプ、エアコン、発電機、パワーステアリングなどの補機類を動かします。

正式にはクランクシャフトスプロケットといい、スプロケットとは、鎖歯車の一種のことです。

クランクシャフトには、他にもエンジンの吸・排気バルブなどを適正なタイミングで動かすタイミングベルトやタイミングチェーンのスプロケットがつけられ、駆動しています。

クランク角センサーは、基準となるクランクの回転角をセンサーで検知し、燃料供給などのタイミングを厳密に管理します。

クランク角センサーが不良を起こすと、エンジンは始動不良になったり、エンジンがとまってしまったりします。

クランクベアリングは、クランクジャーナルを支えるベアリング（軸受）です。

クランクメタルは、すべり軸受（プレーンメタル）といわれ、半円形のプレートを2枚一組でクランクジャーナルやクランクピンを囲み、摩擦を低減させる部品です。

クランクメタルに、効果的に流し込まれたエンジンオイルが金属間に油膜を作り、エンジンの焼き付きを防ぎます。

クランクシャフトジャーナルは、エンジンブロックによって支えられ、クランクピンにはピストンからつながるコネクティングロットが取り付けられています。

燃焼室での爆発力を回転力に変えるときに、クランクシャフトに高い負荷がかかります。

金属製のエンジンブロックやコネクティングロッドとクランクシャフトが直接触れている場合、高速回転による摩擦で焼き付いてしまいます。

この摩擦を低減させるために、オイル供給システムを整え、高負荷に耐えられるベアリングの代わりにクランクメタルを使います。

クランクシャフトは、とても重要な部品なため、メーカーは故障をしないよう工作精度を上げ、丈夫なクランクシャフトをつくる努力をしています。

取扱い説明書に沿ったオイル交換などの日頃のメンテナンスを行い、極端に無理な運転をしない限り、故障の起りにくい部品です。

ただし、常に高速回転をしている部品であることから、クランクシャフト自体は丈夫につくられていても、クランクメタルやクランクベアリングなどは、多走行や無理な使い方により摩耗することがあります。

また、エンジンブロックとクランクプーリーを貫通する部分にあるオイルシールも、高回転のクランクシャフトと触れあっているため消耗します。

オイルシールは、エンジン内部のオイル漏出を防ぐ役割があります。

クランクメタルやクランクベアリング、オイルシールの消耗は、日常の点検やメンテナンスでオイルの滲みなどを早期に発見し、対処をすることが重要です。

特にバイクの場合は、軽量化やエンジンの機構をシンプルにするために、関連する部品や消耗品の劣化が車より早いことが考えられます。

車、バイクいずれも、潤滑と冷却の役割を果すエンジンオイルの管理、メンテナンスは重要です。

モータースポーツなどで極端に車に高負荷をかけた場合、クランクシャフト自体がトラブルを抱えることがあります。

ねじれたり、ガタが出たりエンジンブロック本体が損傷を受けることもあり得ます。

このような場合は、オーバーホールが必要となります。
修理には専門の知識と経験が必要なので、修理工場などに相談しましょう。

モータースポーツで高負荷をかけることを想定し、メーカーの製造時よりも厳密に回転バランスを取ったり、芯出しと呼ばれる回転時のブレを調整したりする方法もあります。

これらは特殊な作業のため、モータースポーツエンジンの専門ショップに相談するとよいでしょう。

クランクシャフトは、エンジンを動かし、車を動かすのにとても重要なパーツです。

クランクシャフトは、エンジンの中にあり、触れることも見ることもできません。
したがってメンテナンスは、潤滑油＝エンジンオイルを良い状態に保つことが重要です。

エンジンオイルには防錆や汚れを洗浄する作用もありますので、日頃のメンテナンスを怠らないことがエンジンやクランクシャフトを長持ちさせることにつながります。

最後に、車を所有されている方は、チューリッヒの自動車保険をご検討ください。
万が一の車の事故・故障・トラブルに備えておくと安心です。

※記載の情報は、2020年6月時点の内容です。