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ショックアブソーバー (Shock absorber)


ショックアブソーバー (Shock absorber) とは、位置の移動を抑制するための装置である。ばねによって振動、衝撃を緩衝するシステムにおいて、ばねの特性による揺り返し現象(周期振動)を緩和し収束するために使用される。主に自動車などサスペンションに採用されている。「ショック」、「ダンパー」、「ダンパ(JIS規格名称)」とも呼称する(鉄道での蛇行動抑止に使われるヨーダンパなど)。

エンジンにおけるシリンダー


初期のエンジンにおけるシリンダーはエンジンにおいて最大の部品だった。ピストンがもたらす摩擦を如何に軽減するかについて様々な実験が行われた。蒸気エンジンでは発生する水分が減摩材として作用する為、潤滑機構は無いか、あっても簡単なものであった。
外燃機関のシリンダーは、燃焼室が無い為対称的な構造をもつ。作動流体の熱エネルギーを膨張によって運動エネルギーに変換しピストンに伝達する。シリンダー内側は滑らかな場合が多く、ピストンにはガスケットが取り付けられ二つの部屋を分離密閉している。ピストンの運動は直線の往復運動の形で取り出され、外部のクランクによって回転エネルギーに変換している。シリンダーは付属するスライドバルブによって吸気排気が切り替えられ、一往復で2回運動エネルギーを取り出すことができる。主に蒸気機関に用いられた。スターリングエンジンのようにシリンダーが熱交換器として作用するものもある
内燃機関のシリンダーは外燃機関の機能を踏襲しており、基本的な構造や役目は外燃機関と似ているが、複雑になった。 一端はピストン・シリンダーヘッドと共に燃焼室を形成し、その密閉された容積により燃料と空気(混合気)を圧縮する。 圧縮された混合気は点火され、爆発燃焼する。燃焼して生じた燃焼ガスが持つ熱エネルギーによる膨張をピストンで受け運動エネルギーに変換する。 燃焼室の反対側ではピストンの運動をコネクティングロッド(コンロッド)・クランクシャフトにより回転エネルギーとして取り出す為の開口部となる。 水冷エンジンにおいては外壁または二重構造による中空部でウオータージャケットを形成して冷却を行う。 2ストローク機関ではシリンダーに開けられた穴・インテークポートとエキゾーストポートにより掃気が行われる。 シリンダー内側はホーニング加工されており、クランク側から供給される潤滑油を保持しピストンが滑らかに動くよう潤滑する。ピストンには複数のピストンリングが取り付けられ気密を保ち、シリンダー壁面の油膜を最適に保つ。
ピストンと共にエンジンの中枢部を構成する。
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのシリンダーはかつては単体の部品で、鋳鉄製の筒が一般的であった。現在の主力は摺動部の耐磨耗性の観点からシリンダーライナーを導入しシリンダーブロック(シリンダージャケット)に圧入もしくは鋳造時に鋳込んで用いるもの。シリンダーをシリンダーブロックと共に一体鋳造とした方式が普及しつつある。これに対してライナーを導入しない方式はライナーレスエンジンと呼ばれるが、シリンダー内壁にニッケルシリコン合金(Nikasil:ニカシルorニカジル(商標))に代表される金属酸化物添加合金をめっき(溶射)するもので、1967年NSU・Ro80に使用され、ポルシェが1970年にレースカー(ポルシェ・917)に採用したのをはじめ、主にハイエンド仕様やレース仕様の車や小型車、バイクを中心に普及した。ライナーレス仕様は軽量で放熱性に優れ、ピストンリングと親和性が高いのが特徴。またピストンもシリンダーも同じアルミニウム合金で作る事ができるため、熱膨張してもクリアランスが保たれエンジン出力の向上に寄与する。溶射部分の耐久性は鋳鉄と同等以上であり、表面にほどこされたホーニング加工をエンジン寿命の終期まで保ち続ける。一方量産性と溶射加工時のスループットが長いことから加工コストが高くなる。
部品点数の削減と剛性の向上を図るため、クランクアッパーケースとシリンダーブロックを一体鋳造したエンジンもあり、3ピースエンジン等と呼ばれる。
ヤマハ発動機はライナーレス方式を発展させ、シリンダーブロック全体をアルミニウム・シリコン合金でつくり、メッキさえも不要としたDiASil(ダイアジル)シリンダーを開発した[1]。この方式によればメッキ方式に見られるスループットの問題は改善されるが、硬度が高く鋳造後の加工が困難となるのが欠点である。
船舶用エンジンはシリンダー・ピストンが巨大であり、大量の空気を充填し、きわめて長くて太いシリンダーで効率的に大きな出力を獲得できるよう工夫してある。

エンジンの仕組み レシプロエンジン


エンジンの代表例として、内燃機関の一種である『レシプロエンジン』の仕組みを以下に記す。
ガソリンやアルコール等の揮発性の高い液体をシリンダー内部の燃焼室内に空気と適当な混合比になるように吸入、圧縮、電気火花で着火してエンジン内で爆発を起こさせる。通常、爆発力は着火場所を中心にして放射状に拡散するが、エンジンという機械はその爆発力を効率良く取り出す必要がある。爆発に十分に耐えられる構造のシリンダー内で起きた爆発力は、逃げ道を探して、シリンダー内を行き来するピストンと呼ばれる部品を押す力となる。そこで、放射状に拡散する爆発力が直線(往復)運動に変わる。次にコネクティングロッド(コンロッド)とクランクシャフトが連動して往復運動を回転運動に変え、この連続により、クランク軸から動力を出力する。

自動車・オートバイでのラジエター


水冷式エンジンを搭載する車種においては、エンジンで発生する過剰な熱を発散するための装置であり、アルミニウム製などのフィン付きの細管を多数並べた構造をしている。細管内部に冷却水を満たし、同じく冷却水を満たしたエンジンのウォータージャケットと接続して冷却水を循環することにより、エンジンの冷却を行う。
冷却水は加圧により100℃では沸騰しないようになっていて、より効率的にエンジンの冷却を行う。外気温が0℃を下回る環境では冷却水が凍結-膨張することで、ラジエターのみならず、シリンダーブロックをも破壊することがある。この対策として、冷却水にロングライフクーラント(LLC)や不凍液などを添加し、凍結を防止する。
冷却用ファンは気体の特性から、押し込み式に較べ、吸引式が効率に優れる。この場合も確実に吸引できるようシュラウド(覆い)の併用が望ましい。シュラウド後端からファンが顔を出すあたりに効率の良い範囲がある。

操舵装置


操舵の制御は、舵取り機構によって車輪に角度を付ける(推進力抵抗を作る)ことで、推進方向へ進む車体を任意の旋回軌道に振り分ける(抵抗の少ない方向へ導く)装置のことである。向きを変える機構をステアリング(システム)と称し、ステアリングを操作する操作部ハンドルおよびステアリング・ホイールと呼ぶ。ハンドルをひねるとステアリングに連結された円筒ギヤが回転し、ラックと呼ばれる直線状に歯をつけたまっすぐな棒を作動させ、タイロッド呼ばれる棒を伸縮させる。タイロッドは車輪(タイヤ)を取り付けているナックルを押しのけタイヤを操舵させる。
また一般的な例として右カーブでハンドルを右に切ると右タイヤの方が操舵角度が大きくなる傾向がある。これは、カーブ中の左右のタイヤの軌跡が異なる為、車両側でこの差を吸収させスムーズな旋回を行えるように設計された結果である。この事実を知らないドライバーが欠陥車としてクレームを入れたこともある。
操舵輪は前輪が主流であるが、走行安定性の為、後輪も操舵する車両も存在する。反対にキャタピラを持つ車には操舵装置に頼らず旋回するものまである。

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