今回は、トルクについて書いてみたいのですが、『トルク』というワードで、何を思い浮かべますか？
大体の方は、
- ボルトを締結する時のトルク
- エンジンの出力を表すトルク
くらいじゃないでしょうか。
トルクって良く聞くワードな割に、実際に考えてみるとそんなものです。
んじゃ、今度は「トルクって何なの？」と聞かれて答えられる人いますか？
こちらも、普通に使うワードであるのに説明してみろと言われると、結構分からないものです。
その、難解ワードであるトルク。この記事で、頑張って簡単に説明していきたいと思います。
トルクとは？
まずは、トルクの定義から。
トルクとは、力学において、ある固定された回転軸を中心にはたらく、回転軸の周りの力のモーメンである。一般的には「ねじりの強さ」として表される。力矩、ねじりモーメントとも言う。
Wikipediaより引用
との事です。
なんの事なのかさっぱり分かりません。
なので、噛み砕き過ぎて言うと、棒を回すチカラの事だと解釈できます。
でも、これだとトルクというチカラの表現には、なっていません。トルクは、この棒をクルクルするチカラに距離という概念を掛け合わせたものなんです。
あっ、突然出てきた距離っていう概念も分かりませんよね。そこで、登場するのがテコの原理です。これは知ってますよね。
大きな岩を棒で動かすのに、長い棒の方が、少ないチカラで動かせるっていう、アレです。
同じように、棒にハンドルを付けて回す時に長い棒の方が、より大きな力がかけられるのは、野生の勘でも分かりますね。
このように、トルクの概念は、回す力に、ハンドルの長さを加えたものなのです。
ボルトの締結のトルク
ボルトなどのネジを締結する時のトルクを『締め付けトルク』と言います。
イメージ的には、下の絵のようなイメージです、スパナが大きくなれば、それだけ大きなチカラをボルトの締結にかける事ができます。それを表したものです。
実際に、締め付けトルクを数式に表すと、このようになります。
締め付けトルクを式で表すと
T = F × L [N･m] となります。
Ｔはトルク。Ｆは、フォースの略でチカラを。Ｌは、ロングの略で距離を表します。
フォースは、スターウォーズのあれですね。つまりトルクは、チカラ×チカラをかけた場所の距離という事になります。
で［N･ｍ］は、単位を表しています。ニュートン／メートルといいます。これがチカラの単位です。
ちなみに、この馴染みのない単位は、1993年の新計量法施行によって、「kgf・m」に代わって新たに使用されるようになった単位です。これを馴染のある、「kgf・m」に変換するには、下記の通りとなります。
| 換算方法 | 換算式 |
|---|---|
| kgf・m → N・m | 1N・m ＝ 0.102kgf・m |
| N・m → kgf・m | 1kgf・m ＝ 9.8N・m |
まあ、良く分からない単位ですが、身近なキログラムの単位に変換すれば分かりやすいですね。
でっ、最終的に『締め付けトルク』という、トルクを簡単に解釈すると、
- スパナの長さは、どのくらいなの？（Ｌ）
- そこに、どれだけのチカラをかけたの？（Ｆ）
- 結果、ボルトには、どのくらいの回転力がかかったの？（Ｔ）
の関係だといえます。ボルトを締め付ける時に、適正締め付けトルクというのがありますが、これが締め付けトルクの正体です。
締め付けトルクを適正にしないとボルトの軸力が発揮できないので、緩みが発生したり、締結が不十分になったりします。
エンジンの出力を表すトルク
エンジンのスペックに書かれている、最高トルクも、ほとんどネジの締め付けトルクと同じ考えです。
ただ、イメージとしては、
ネジの締め付けトルクは、スパナへのチカラの入力に対して、結果、軸にどの程度のトルクが発生するのかという数字でした。
対して、エンジンの出力のトルクは、軸から発生したチカラが、どの程度の仕事をするのかという数字という感じでしょうか？
チカラの出どころが逆転しているイメージですね。イメージ的には、こんな感じです。
回転数とか考慮しなければならない部分もありますが、単純に考えるとこうなります。
軸に１ｍの長さの棒をつけて、その先端に重りをぶら下げる。これを持ち上げる事のできるチカラがトルクとなります。エンジンの出力として考えると、エンジンの回転力が、どれだけの重さを持ち上げる事ができるのかというのを表した数値だといえます。
エンジンは回転数によって、出力が違いますので、回転数と合わせて表記されます。
TOYOTA86の最大トルク
21.6kg･m(212N･m)/6400～6800rpm
／の後が、回転数を表しています。
この数字は、カタログスペックをコピペしたものですが、自動車業界では、まだ新計量法のニュートンが浸透していないので、併記になっています。
エンジンの最大トルクは、このような数字を表したものです。
これに時間の概念を加えると、最高出力（馬力）となります。なのでトルクには時間の概念がありません。重りを持ち上げる事ができれば、１分で上げようが、１時間かけようが同じトルクとなります。
最高出力（馬力）の話をここですると、複雑になるので、それは別記事で。
-
参考馬力とは？トルクと馬力ってどう違う？
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まとめ
という事で、今回は分かってそうで分からない、トルクに関して書いてみました。
かなり、割愛して簡単に書いたので、解釈として説明不足の部分もありますが、ご容赦願いします。あまり難しく書いても、難解になるだけなのでね。
大体の考え方は、こんなもんで良いかと思います。重要なのは、ザックリとつかんでおくこと。
これだけでも、うちの車のエンジンの最大トルクは、〇〇kg・mだ！ってなった時に意味は分かりますよね。それが大事だと思います。
そんなこんなで、今回の記事も、これにて終了とします。
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