スライダクランク機構
クランク (日: 曲柄,英 : crank )とは、機械 の要素において、回転する軸 と、それとは芯のずれた軸を結ぶ柄からなる機構である。リンク機構 の一種でもある。
古く(例えば1934年 頃)は曲拐、曲肱、曲軸[1] とも呼ばれた。
解説
クランクにコネクティングロッド と呼ばれる棒を介すと、往復運動 を回転運動 に変換する動作や、あるいはその逆の変換動作が可能となる。前者の例としては自動車などのレシプロエンジン があり、ピストン の往復運動をクランクシャフト で回転運動に変える(スライダクランク機構)。同様の機構で、逆にクランクの方を回転させれば、レシプロポンプ やレシプロ圧縮機 となる。
クランク単体の例では、人力で何かを回すためのハンドル (正しくはクランクハンドル)や、自転車 のペダル などがある。
例
よく知られているクランクの利用例は以下のようなものがある。
人力
発動機
圧縮機
容積圧縮型のレシプロ圧縮機 は、クランクシャフトを電動機 やエンジンで回し、その回転運動をピストンの往復運動に変換して気体を圧縮する。
死点
往復運動を回転運動に変換する際、クランク機構の往復運動部がもっとも奥まで押し込まれている状態と、もっとも手前まで引き出されている状態のことを死点 という。この地点では回転力が働かなくなるので、フライホイール (はずみ車)を利用して滑らかに回転を継続できるようにすることが多い。また、この地点で運動を停止してしまうと往復運動が再開不可能となる。そのため、手動であれば回転部分を手で回したり、位相差をつけた別のクランクを同じ回転軸に接続しどれかのクランクは回転力を働かせることができるようにして回避するのが一般的である。
歴史
手回し式のスライダクランク機構は、中国 の漢 王朝の時代に墓に埋める陶器 の中にモデルとして登場する[2] 。しかしながら、クランク機構が広く使われるようになったのはアラビア の学者で発明家のアル=ジャザリ (Al-Jazari )によるもので、彼は最初にクランクシャフトを組み合わせた人物である。コネクティングロッド もアル=ジャザリの発明であり、これらを組み合わせたシステムは1206年 に彼が開発した2つの揚水 機械に用いられている[3] 。1930年代 以前に作られたほとんどの蓄音機 においてクランク式のゼンマイ によって駆動されていた。また自動車 の内燃機関 もスターターモーター が一般的に用いられるようになるまでは、クランクプーリー などにクランク棒を差し込んで、人力で回して始動していた。
脚注
関連項目
関連文献
Needham, Joseph (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology, Part 2, Mechanical Engineering . Taipei: Caves Books, Ltd.