オートバイはナニでできてる？

オートバイを構成する材料のお話。
現在のオートバイは昔のものより相当に性能が上がりました。まあ、近年はそのコア技術というのは頭打ちしているという個人的な思いも同時にありますが。
それでも進化はしているが退化はしていないということは確かだと思います。

その進化というのは当然に設計技術力の向上であり、加えて加工技術の革新に支えられています。でも、見落とされがちなのが「素材」すなわち材料の進化であり、これが今日の自動車やオートバイの進化を根底から支えているのですね。

DEさんは学者さんではありませんので、この先にある材料学をとうとうと述べることはしません、ていうか出来ません (;^_^A
でも、我々一般人がそこはかとなく持っている曖昧な理解について、少しばかり「へ～、そーなのか～」と思っていただけるようなお話をここではしたいと思います。

まず、現代のオートバイに必需品なアルミニュウム。
この金属は軽量なのが最大の利点である一方で耐久性や耐摩耗性が弱いと一般的に思われています。
アルミは鉄と比べて1/3の重さ、3倍の熱伝導率、2倍の膨張率、3倍の電気伝導率であると覚えて頂くと良いかと。
そして、耐久性や耐摩耗性を向上させるのに他の素材を混ぜて「アルミ合金」としています。そのアルミ合金の相方は銅、ニッケル、ケイ素、マグネシウム、亜鉛などですね。
ちなみにアルミに銅を混ぜた合金が「ジュラルミン」なんです。

このアルミ合金はシリンダーヘッドやピストンに用いられておりますが、いくら強度を高めたといっても燃焼圧力を直接に受け止めるコンロッドやクランクシャフトには使えません。
特にクランクシャフトは長さがあるうえ、各気筒分の燃焼圧力を受け続けなくてはならないので大変です。これには「特殊鋼」が用いられております。
これを聞きますとフツーの人は「そーよね。特殊鋼が必要だねー」という意味不明な理解をしてしまっているワケです。
特殊鋼とは普通鋼との対比でして、普通鋼とは炭素鋼と呼ばれます。特殊鋼はその炭素鋼にニッケル、クロム、モリブデンなどを混ぜたものを指すのです。つまり、メチャクチャ硬～い上に粘り強い特性すなわち「剛性」と「強度」を併せ持つ「特殊」な鋼なワケであります。これら素材の配合率を変えることで、特性を剛性に振るか強度に振るかを調節していると言っても良いかと。

ここで加工技術の話を少し差しはさみますが、
先日、あるショップさんのエンジンオーバーホール動画を見ていてクランクシャフトを「ラッピング」するという言葉がでてきました。ラッピング？何を包む？？って感じですが、これは「軸を研磨して段差や偏芯を修正する処理」を言います。そしてラッピング処理の前には「窒化」という熱処理を行って軸の表面硬度を上げることをやっています。

次に「軸受け」つまりベアリングの材料の話をします。
と、言いましてもボールベアリングとかローラーベアリングではなく、プレーンベアリングの話です。
プレーンベアリングは回転体を含まないベアリングです。（トップ画像がプレーンベアリング）
ブッシュと呼ばれることもありますのでお見知りおきくださいませ。

クランクシャフトとコンロッドの間に使用されるのはこのプレーンベアリングです。ボールベアリングは使われません。理由は、ボールベアリングはコンロッドを組み付ける為に二分割できないことと、プレーンベアリングより大きな力を受けることができないことです。
回転体を挟まずエンジンオイルによる油膜のみで物凄くスムーズに回転するのですから驚きです。それならベアリングなど必要ないじゃん！という話になりそうですがそうではないのですね。

クランクピン・プレーンベアリングの素材は「トリメタル」という三層メタルです。
「鋼」に「銅に鉛を混ぜた合金」を焼結し、さらにその上に「鉛とスズの合金メッキ」をしたものとなります。ここでのポイントは「鉛」です。
一般的にベアリングに求められる性能ですが、
■焼き付きに強いこと
■腐食しないこと
■衝撃による疲労に強いこと　等々あります。
本来、ゴミ、埃などの異物に強いことも大切ですがボールベアリングでは玉と玉のスキマが大きいため異物混入によるガタやゴロゴロが出ます。
エンジン内部では、そう簡単にバラしてベアリング交換できないものです。そのまま異物混入を放っておくとクランクシャフトのジャーナルやホルダーに深くて大きなキズをつけてしまうことになります。

そうしないような対策がトリメタルにおける「鉛」の利用です。
御存知の通り鉛は軟らかい金属です。異物を巻き込むとその軟らかさを利用して、鉛が凹んで異物がメリ込みます。異物を吸収・埋没させてしまう作用があるのです。そしてスリキズを予防する。
スゴイ工夫ですよね～

このように軟らかい素材、硬い素材、剛性の高い素材、強度の高い素材、熱に強い素材を掛け合わせて部品を成型するワケです。
この配合や新素材の開発、オイルの性能向上によって、本来の設計精度が保たれ高性能が保証されるという話であります^^

最後ですが、
キャブレターには真鍮製の部品が多く用いられます。
真鍮は銅に亜鉛を混ぜた合金です。ナマリですから加工しやすい反面、軟らかいワケです。オーバーホール時にジェット類の小穴を針金でグリグリしてはいけないのはこの理屈です。
針金の方が硬いですから、真鍮を削って小穴に変形やキズ、摩耗が発生して燃料や空気の正しい計量ができなくなります。（つまり、マトモに走れなくなります...）

くれぐれもお気を付けなすって (◎_◎;)