クランクシャフトは、エンジンのコネクティングロッドが取り付けられた一連のクランクとクランクピンで構成されるクランク機構によって駆動されるシャフトです。往復運動と回転運動の変換が可能な機械部品です。
このコネクティングロッドの主な目的は、ピストンの往復運動を吸収し、それをクランクシャフトに渡すことです。クランクシャフトがコネクティングロッドによって動かされると、クランクシャフトはその動きを回転運動に変換し、フライホイールを回転させます。フライホイールは車両の車輪を動かし続けます。
クランクがないと、レシプロピストンエンジンはピストンのレシプロ運動をドライブシャフトに伝達できません。簡単に言えば、レシプロエンジンはクランクシャフトなしでは車両を動かすことができません。
さまざまなエンジンが、クランクシャフトの回転数が異なるパワーサイクルを実行します。たとえば、2ストロークエンジンはクランクシャフトが1回転した後にパワーサイクルを完了しますが、4ストロークエンジンはクランクシャフトが2回転した後にパワーサイクルを完了します。
クランクシャフトは、溶接、半一体型、またはワンピース型にすることができます。エンジンのこのコンポーネントは、エンジンの出力セクションを入力セクションに接続します。
クランクは、回転運動エネルギーの形で出力電力を供給するリンクとして機能します。ピストンは、コネクティングロッドを介してクランクの中心に接続されます。クランクアームにより、ピストンがクランクシャフトを回転させ、車両を動かす力を発生させることができます。
基本的に、クランクシャフトは単純なタスクを実行します。ピストンの線形運動を回転に変換します。自転車のクランクアームと同じ働きをし、足の上下運動を多かれ少なかれ回転させます。
原理は単純ですが、高性能エンジンに関しては多くの問題があります。燃料の燃焼によりピストンがシリンダーを真っ直ぐに発射されます。基本的にはシリンダー内でピストンを前後に揺り動かすことにより、この線形運動を回転に変換するのはクランクシャフトの仕事です。
クランクシャフトの用語は非常に具体的であるため、いくつかの部品に名前を付けることから始めましょう。ジャーナルは、ベアリング内で回転するシャフトの一部です。上で見られるように、クランクシャフトには2つのタイプのジャーナルがあります。メインジャーナルジャーナルはクランクシャフトの回転軸を形成し、コネクティングロッドジャーナルはピストンに達するコネクティングロッドの端に取り付けられます。
さらに混乱させるために、コネクティングロッドジャーナルはコネクティングロッドジャーナルと略され、一般にクランクジャーナルまたはコネクティングロッドジャーナルとも呼ばれます。ロッドジャーナルは、ウェブによってメインジャーナルに接続されています。
メインベアリングジャーナルの中心とクランクシャフトジャーナルの中心との間の距離は、クランク半径と呼ばれ、クランクストロークとも呼ばれます。この測定値は、クランクシャフトが回転するときのピストンのストローク範囲を決定します。この上から下までの距離はストロークと呼ばれます。ピストンのストロークはクランク半径の2倍です。
クランクシャフトの後端はクランクケースの外側に伸び、フライホイールフランジで終わります。この精密に機械加工されたフランジはフライホイールにボルトで固定されており、その重い質量がさまざまな時点でのピストンの脈動を滑らかにするのに役立ちます。フライホイールは、ギアボックスとファイナルドライブを介して回転をホイールに伝達します。
オートマチックでは、クランクシャフトはトルクコンバーターを運ぶリングギアにボルトで固定され、ドライブをオートマチックトランスミッションに転送します。これは基本的にエンジンの動力であり、エネルギーは必要な場所に向けられます。ボートや飛行機のプロペラ、発電機の誘導コイル、そして車両の車輪に向けられます。
クランクシャフトのフロントエンドは、ノーズと呼ばれることもあり、クランクケースを超えて伸びるシャフトです。このシャフトは、歯付きベルトまたはチェーン（またはハイテクアプリケーションのギアセット）を介してバルブトレインを駆動するギアと、ドライブベルトを使用してオルタネーターやウォーターポンプなどのアクセサリに電力を供給するプーリーに接続します。
クランクシャフトの主要部分とその図は次のとおりです。
クランクピンはエンジンの機械部品です。これにより、コネクティングロッドをクランクシャフトにしっかりと取り付けることができます。
コネクティングロッドの大きい方の端にトルクを伝達するために、クランクピンの表面は円筒形です。これらは、コネクティングロッドベアリングとも呼ばれます。
ジャーナルはエンジンブロックに取り付けられています。これらのベアリングはクランクシャフトを保持し、エンジンブロック内で回転し続けます。この軸受は、例えばすべり軸受またはジャーナル軸受です。メインベアリングはエンジンごとに異なり、多くの場合、エンジンによって加えられる力によって異なります。
クランクウェブはクランクシャフトの最も重要な部分です。クランクウェブはクランクシャフトをメインベアリングジャーナルに接続します。
カウンターウェイトは、クランクシャフトにバランスと安定性を与える反対の力を加えるタイプのウェイトです。これらはクランクウェブに取り付けられています。
クランクシャフトにカウンターウェイトを追加する理由は、回転による反力をなくすためです。また、RPMを高くして、エンジンを簡単に実行し続けることは非常に役立ちます。
ある時点で、クランクシャフトが縦方向に動くのを防ぐために、2つ以上のスラストワッシャーが提供されます。これらのスラストワッシャーは、ウェブの機械加工面とクランクシャフトサドルの間で組み立てられます。
スラストワッシャーの助けを借りて、それは簡単にギャップを維持することができ、クランクシャフトの横方向の動きを減らすのに役立ちます。多くのエンジンでは、これらはメインベアリングの一部として製造されており、通常、古いタイプでは個別のワッシャーが使用されます。
クランクシャフトオイル通路は、メインベアリングジャーナルからラージエンドジャーナルにオイルを渡します。通常、クランクウェブに穴が開けられます。クランクピンが上の位置にあり、燃焼力がコネクティングロッドを押し下げると、ジャーナルとベアリングの間にオイルが浸透する可能性があります。
クランクシャフトは両端でクランクケースをわずかに超えて伸びています。これにより、これらの端からオイルが漏れます。これらの開口部にオイルが入らないように、オイルシールが用意されています。フロントエンドとリアエンドには2つのメインオイルシールが接続されています。
ほとんどの場合、クランクシャフトはフランジを介してフライホイールに取り付けられます。クランクシャフトホイールの端の直径は、もう一方の端よりも大きくなっています。これにより、フライホイールを取り付けるためのフランジ面が得られます。
クランクシャフトの製造には、次の材料が使用されました。
クランクは、さまざまな部品から組み立てたり、一体型（モノリシック）にすることができます。
モノリシックバージョンは、世界中で最も人気のあるクランクです。ただし、一部の大小の内燃機関にはクランクシャフトが組み込まれています。
これらのシャフトは、可鍛鋳鉄、モジュラー鋼、または延性鋼から鋳造することもできます。溶接アセンブリは鋼で鋳造されます。この安価な方法は、許容可能な負荷のある安価な生産エンジンに適しています。鍛造工程は強度に優れています。したがって、鍛造はクランクシャフトを構築するための好ましい方法として知られています。
クランクシャフトポジションセンサーは、エンジンクランクシャフトのタイミングローターに面するエンジンブロックに取り付けられています。センサーは、エンジンECUがクランクシャフトの位置とエンジンの回転速度を計算するために使用する信号を検出します。
クランクシャフトセンサーは、クランクシャフトの位置または速度を監視するために、ガソリンとディーゼルの両方の内燃機関で使用される電子デバイスです。この情報は、燃料噴射または点火システムのタイミングやその他のエンジンパラメータを制御するためにエンジン管理システムによって使用されます。
電子クランクセンサーが登場する前は、ガソリンエンジンのディストリビューターを手動でタイミングマークに設定する必要がありました。
クランクシャフトセンサーを同様のカムシャフト位置センサーと組み合わせて使用すると、エンジン内のピストンとバルブの関係を監視できます。これは、可変バルブタイミングエンジンで特に重要です。
この方法は、始動時に4ストロークエンジンを「同期」させて、管理システムがいつ燃料を噴射するかを知るためにも使用されます。また、エンジン速度を1分あたりの回転数で測定するための主要な情報源としても広く使用されています。
クランクシャフトポジションセンサーには2種類あります。
10°のクランク角度（CA）ごとに配置された34個の歯と、上死点（TDC）検出用の2つの欠落した歯が、タイミングローターの外径の周りに配置されています。したがって、クランクシャフトが1回転するごとに34個の交流波がセンサーから出力されます。
これらのAC波は、エンジンECU内の波形整形回路によって長方形の波形に変換され、クランクシャフトの位置、TDC、およびエンジン速度の計算に使用されます。
タイマーローターの回転により、タイマーローターに取り付けられた検出歯がカムシャフトポジションセンサーに接近する間、センサー磁石から放出される磁場（磁気ベクトル）の方向が検出歯の位置に応じて変化します。次に、カムシャフト位置センサーから離れます。
その結果、MRE抵抗値も変化します。エンジンECUからの電圧がカムシャフトポジションセンサーに印加され、MRE抵抗値の変化が電圧の変化として出力されます。
2つのMREの出力の波形は、センサー内の増幅/波形整形回路によって差動増幅され、長方形の波形に整形されます。その後、MRE出力はエンジンECUに送信されます。
別のタイプのクランクセンサーは、自転車でクランクセットの位置を監視するために使用されます。通常は、サイクロコンピューターのケイデンスの読み取りに使用されます。これらは通常、自転車のフレームに取り付けられたリードスイッチで、対応する磁石がペダルのクランクセットアームの1つに取り付けられています。
時間の経過とともに、センサーは事故、電源の問題、または通常の摩耗のいずれかによって故障します。クランクシャフトまたはカムシャフトポジションセンサーの故障により、エンジンが切断したり、運転中に死んだり、始動を拒否したりする可能性があります。
センサーの故障は、壊滅的なエンジン故障につながる可能性があります。
クランクシャフトは、エンジンのコネクティングロッドが取り付けられた一連のクランクとクランクピンで構成されるクランク機構によって駆動されるシャフトです。往復運動と回転運動の変換が可能な機械部品です。
基本的に、クランクシャフトは単純なタスクを実行します。ピストンの線形運動を回転に変換します 。自転車のクランクアームと同じ働きをし、足の上下運動を多かれ少なかれ回転させます。
クランクセンサーは、クランクシャフトの位置または回転速度を監視するために、ガソリンとディーゼルの両方の内燃機関で使用される電子デバイスです。この情報は、燃料噴射または点火システムのタイミングやその他のエンジンパラメータを制御するためにエンジン管理システムによって使用されます。