トリビアネタ

これで自動車博士!車の構造と仕組みを知ろう

自動車が走る4つの仕組み

自動車には、「走る・曲がる・止まる」の3つの基本動作があります。こちらのページでは、自動車の基本動作の構造や仕組みについてご説明します。

エンジンをかけると自動車が「走る」仕組み

自動車が走る4つの仕組み

自動車はガソリンや軽油を燃料とし、下記の4つの工程によってエンジン内で発生したパワーで走ります。

1.ピストンが下がり吸気バルブが開く

エンジン内の部品の1つ「クランクシャフト」が回転すると吸気バルブが開きます。するとピストンが下がるので、燃料タンクから送られてきたガソリンや軽油、空気などがシリンダーに送り込まれます。

自動車が加速する時はピストンが大きく下がり吸気量が増えるので、大きいパワーが生み出されるのです。

2.ピストンを押し上げ混合気を圧縮する

更にクランクシャフトが回転すると、ピストンが上がり燃料と空気が混ざった「混合気」が圧縮され、混合ガスとなります。

3.点火プラグからの火花で爆発を起こし自動車を動かす

圧縮されて発生した混合ガスに点火プラグからの火花で着火し、爆発が起こります。この爆発によって混合ガスが膨張されることでピストンが降下し、クランクシャフトが推進軸の回転に働きかけ、自動車を走らせるのです。

4.排気バルブが開き混合ガスを排出する

更にクランクシャフトが回転すると排気バルブが開き、燃えた混合ガスが排出され、ピストンが上がります。この排出された混合ガスが「排気ガス」であり、二酸化炭素や炭化水素、窒素酸化物、一酸化炭素が含まれています。

この一連のピストンの上下運動がエネルギーとなり、自動車を動かす力となっています。

ハンドルを切ると自動車が「曲がる」仕組み

ハンドルを切ると自動車が「曲がる」仕組み
自動車はドライバーがハンドルを回さない限り曲がりません。そして、ハンドルを切った状態から手を放しても、自動車が直進するように戻ります。これは、タイヤにかかる駆動力が左右均等に伝わるように作られているからです。

並行運動を利用したハンドルの動きで曲がる

ハンドルを回すと「ステアリングシャフト」に回転運動が発生します。この回転運動が「ステアリングギアボックス」で並行(左右の往復)運動に変換されると、タイヤにつながる棒状の部品「タイロッド」が引っ張られます。この並行運動によってタイヤの角度が変わることで自動車が左右に曲がるのです。

なお、タイヤに劣化や空気圧の低下があると、この左右に曲がる動きが鈍くなってしまうだけでなく、止まりにくくもなるので非常に危険です。定期的なメンテナンスを行い、事故を起こさないように気を付けましょう。

ブレーキペダルを踏むと「止まる」仕組み

ドライバーがブレーキペダルを踏むとブレーキ装置が作動し、自動車が止まりますね。
このブレーキ装置は、大きく「ディスクブレーキ」と「ドラムブレーキ」の2種類に分けられます。現在主流となっているのはディスクブレーキですが、一部の自動車では後輪のみドラムブレーキが採用されています。
それぞれの仕組みを解説しましょう。

制動力・放熱性などに優れているディスクブレーキ

ディスクブレーキを踏むと、タイヤと共に回転している「ディスクローター」という部品がブレーキパッドで抑えられます。そのときに発生した摩擦力によって、自動車が減速したり停止したりする仕組みとなっています。
ディスクブレーキのメリットは、安定した制動力や優れた放熱性、水分が付着しても回転の遠心力によって弾いたり乾燥させやすいことです。

安定した制動力を持つドラムブレーキ

一方ドラムブレーキは、車輪の内側に設けた「ブレーキシュー」を、内側から外側へ強く押し付けることで、制動力が発揮する仕組みとなっています。
構造が簡易なため低コストというメリットがありますが、発生した熱が放出されにくいデメリットが挙げられます。また、ディスクブレーキよりも強いブレーキがかかるため、急ブレーキがかかりやすくなるという特徴も。1970年代頃まではこのドラムブレーキが主流となっていました。

ブレーキを踏んだ際に発生する音に注意!

ブレーキペダルを踏んだ際に「キー」といった音が発生する場合は要注意。ブレーキで使用するパッドなどが、すり減っている可能性があります。そのまま放置していると、ブレーキの性能が落ち事故に発展してしまうことがあるでしょう。そうならないためにも、少しでも違和感を感じたら車検を受けたり、自動車ディーラーで相談することをおすすめします。

まとめ

以上、自動車の構造と仕組みについてご紹介しました。自動車の走る・曲がる・止まるという基本動作は、さまざまなパーツによって成り立っています。

これらのパーツに不備があると、事故を招いてしまうこともあります。ぜひプロによるメンテナンスを定期的に受けて、安全なドライブを楽しみましょう。