車軸

車軸または車軸木は、回転する車輪またはギアの中心軸です。車輪付きの乗り物では、車軸は車輪に固定されて車輪と一緒に回転するか、または車両に固定されて車輪が車軸の周りを回転します。^[1]前者の場合、車軸が支えられている取り付けポイントにベアリングまたはブッシングが設けられます。後者の場合、ベアリングまたはブッシングは車輪の中央の穴の中にあり、車輪またはギアが車軸の周りを回転できるようにします。特に自転車では、後者のタイプの車軸はスピンドルと呼ばれることがあります。

車やトラックでは、日常的に「車軸」という言葉は、シャフト自体、そのハウジング、または単に横向きの一対の車輪を指すなど、いくつかの意味で使われます。厳密に言えば、ホイールと一緒に回転し、ホイールに固定された状態でボルトまたはスプラインで固定されたシャフトは、車軸または車軸シャフトと呼ばれます。ただし、より緩い用法では、周囲の車軸ハウジング（通常は鋳造）を含むアセンブリ全体も車軸と呼ばれます。

さらに広い（いくぶん比喩的な）意味では、車両の反対側にあるすべての平行な車輪のペアを指します。車輪同士の機械的接続や車両のフレームまたはボディへの接続は関係ありません。したがって、独立したサスペンションの横向きの車輪のペアは、状況によっては車軸と呼ばれることがあります。この非常に緩い「車軸」の定義は、有料道路や自動車税の評価によく使用され、車両の全体的な重量支持能力、および路面の摩耗や損傷を引き起こす可能性の大まかな代理として扱われます。

車軸は、ほとんどの実用的な車輪付き車両に不可欠なコンポーネントです。ソリッドな「ライブ アクスル」サスペンション システムでは、回転する内側の車軸コア (またはハーフ シャフト) が駆動トルクを両端の車輪に伝達し、剛性のある外側のチューブが車軸に対して車輪の位置を固定角度に保ち、車体に対する車軸と車輪のアセンブリの角度を制御します。このシステムのソリッド アクスル (ハウジング) は、車両と積荷の重量も支える必要があります。大型トラックのフロント ビーム アクスルや、一部の 2 輪駆動の軽トラックやバンなどの非駆動車軸にはシャフトがなく、サスペンションとステアリング コンポーネントとしてのみ機能します。一方、多くの前輪駆動車には、一体型のリア ビーム アクスルがあります。

他のタイプのサスペンション システムでは、車軸は駆動トルクを車輪に伝達する役割のみを果たします。ホイールハブの位置と角度は、サスペンション システムの機能によって車軸から独立しています。これは、ほとんどの新しい車、さらには SUV や多くの小型トラックのフロントに見られる独立サスペンションの典型です。この規則の例外は、独立 (後部)スイング アクスルサスペンションで、ハーフ アクスルは荷重支持サスペンション アームでもあります。

独立駆動系には差動装置（またはデフ）が必要ですが、固定の車軸ハウジング チューブは取り付けられません。デフは、車両のフレームまたはボディに取り付けられるか、トランスミッション（またはギアボックス）と統合されたトランスアクスルユニットに統合されます。車軸（ハーフ）シャフトは、通常は等速ジョイントを介して駆動トルクを車輪に伝達します。フル フローティング アクスル システムと同様に、前輪駆動独立サスペンション システムのドライブ シャフトは、車両の重量を一切支えません。

直軸は、車両の左側の車輪と右側の車輪を接続する単一の剛性シャフトです。 軸によって固定される回転軸は、両方の車輪に共通です。 このような設計により、大きなストレスがかかっても車輪の位置を安定させることができ、重い荷重を支えることができます。 直軸は、列車 (つまり、機関車と貨車)、商用トラックの後部車軸、および大型オフロード車両で使用されます。 軸は、オプションで、ハウジング内に軸の全長を収めることで保護し、さらに強化することができます。

スプリット アクスル設計では、各側の車輪が別々のシャフトに取り付けられています。現代の乗用車にはスプリット ドライブ アクスルが採用されています。一部の設計では、これにより左右の車輪を独立してサスペンションできるため、乗り心地が向上します。サスペンションが独立していない場合でも、スプリット アクスルでは差動装置を使用できるため、自動車が旋回するときに左右の駆動輪を異なる速度で駆動できるため、トラクションが向上し、タイヤの寿命が延びます。

タンデム アクスルは、2 つ以上のアクスルが近接して配置されたグループです。トラックの設計では、このような構成を使用して、単一のアクスルよりも大きな重量容量を実現します。セミトレーラーには通常、後部にタンデム アクスルがあります。

車軸は通常、SAEグレード41xx鋼またはSAEグレード10xx鋼で作られています。SAEグレード41xx鋼は一般に「クロムモリブデン鋼」（または「クロモリ」）と呼ばれ、SAEグレード10xx鋼は「炭素鋼」として知られています。この2つの主な違いは、クロモリ鋼は曲げや破損に対して非常に耐性があり、プロの溶接工場以外で通常見られるツールで溶接するのが非常に難しいことです。^[2]

エンジンまたは原動機によって駆動される車軸を駆動車軸と呼びます。

現代の前輪駆動車では、通常、トランスミッション(ギアボックスとディファレンシャル) と前車軸がトランスアクスルと呼ばれる 1 つのユニットに統合されています。ドライブ アクスルは分割された車軸で、2 つのハーフ アクスルの間にディファレンシャルとユニバーサル ジョイントがあります。各ハーフ アクスルは等速 (CV) ジョイントを使用してホイールに接続され、ホイール アセンブリが垂直方向に自由に移動できるだけでなく、曲がるときに旋回することもできます。

後輪駆動の車やトラックでは、エンジンがドライブシャフト（プロペラシャフトまたはテールシャフトとも呼ばれる）を回し、回転力が車両後部のドライブアクスルに伝達されます。ドライブアクスルはライブアクスルの場合もありますが、現代の後輪駆動車では一般的にディファレンシャル付きのスプリットアクスルが使用されています。この場合、1つのハーフアクスルまたはハーフシャフトがディファレンシャルを左後輪に接続し、もう1つのハーフシャフトが同様に右後輪に接続します。つまり、2つのハーフアクスルとディファレンシャルが後車軸を構成します。^[3]前部ドライブアクスルがトラックを駆動する力を提供しています。実際には、その車軸の1つの車輪だけが実際にトラックとトレーラーを道路上で動かしています。

レジャー ゴーカートなどのシンプルな車両設計では、駆動輪が 1 つで、駆動車軸が分割車軸で 2 つのシャフトのうち 1 つだけがエンジンで駆動される場合や、差動装置なしで両方の車輪が 1 つのシャフトに接続されている場合があります (カートレース)。ただし、他のゴーカートには 2 つの後輪駆動もあります。

一部のダンプトラックやトレーラーにはリフトアクスル（エアリフトアクスルまたはドロップアクスルとも呼ばれる）が装備されており、機械的に上げ下げできる。アクスルを下げるのは、重量容量を増やすため、または、例えば重量制限のある橋を渡る場合など、貨物の重量をより多くの車輪に分散するためである。必要がないときは、アクスルを地面から持ち上げて、タイヤとアクスルの摩耗を防ぎ、残りの車輪の牽引力を高め、燃料消費を減らす。アクスルを持ち上げることにより、非常に急な旋回時に追加のアクスルが横方向に擦れるのを軽減し、車両がより容易に旋回できるようになる。状況によっては、車両が旋回を完了するためには、追加のアクスルから圧力を取り除くことが必要となる。^[4]

いくつかのメーカーは、メイン アクスルが重量制限に達するとデッド アクスルが自動的に下がるようにするコンピューター制御のエアリフトを提供しています。デッド アクスルは、必要に応じてボタンを押すだけで持ち上げることができ、操縦性が向上します。

リフト アクスルは 1940 年代初頭に使用されていました。当初、アクスルは機械装置によって持ち上げられていました。すぐに油圧が機械式リフト システムに取って代わりました。初期の製造業者の 1 つは、スウェーデンの Östervåla にある Zetterbergs 社です。同社のブランド名は Zeta-lyften でした。

昇降式タンデムドライブアクスルは、Sisu Autoと歴史を共有するフィンランドのトラック製造会社Vanajan Autotehdasによって 1957 年に発明されました。

フルフローティング アクスルは、ハーフシャフトではなくアクスル ケースで車両の重量を支えます。ハーフシャフトは、差動装置から車輪にトルクを伝達する役割のみを果たします。車両の重量を支えるアセンブリ内で「浮遊」します。したがって、耐えなければならないストレスはトルクのみです (横方向の曲げ力ではありません)。フルフローティング アクスル シャフトは、ハブにボルトで固定されたフランジで保持され、ハブとベアリングは大きなナットでスピンドルに固定されます。

対照的に、セミフローティング設計では、車両の重量が車軸シャフト自体にかかっています。車軸ハウジングの端には、車軸からの荷重を支え、車軸が回転するベアリングが 1 つあります。セミフローティングであるためには、車軸シャフトがハウジング、ベアリング、シール内で「浮く」ことができ、軸方向の「スラスト」やベアリングの予圧を受けないことが必要です。セミフローティング車軸では、ニードルベアリングと個別のリップシールが使用され、車軸はハウジングの内側の端でサークリップで保持されます。サークリップは、シャフトの内側の端に機械加工された溝に滑り込み、差動ピニオンギア (または「スパイダーギア」) シャフトによって保持される差動キャリアサイドギアの凹部に保持される 3¾ ラウンドの硬化ワッシャーです。真のセミフローティング車軸アセンブリでは、車軸ハウジングチューブや車軸に側面荷重がかかりません。

ボールベアリングまたはテーパーローラーベアリングに押し込まれた車軸は、フランジ、ボルト、ナットで車軸ハウジング内に保持されますが、車軸は「浮く」ことはなく、ベアリング、ハウジング、およびシャフト自体の短いセクションのみに軸方向の荷重がかかり、その短いセクションがすべてのラジアル荷重も支えます。

フルフローティング設計は、通常、ほとんどの ¾ トンおよび 1 トンの軽トラック、中型トラック、大型トラックで使用されます。ハブには固定スピンドルに乗った 2 つのベアリングがあるため、アセンブリ全体では、セミフローティングまたは非フローティングのアクスル アセンブリよりも多くの重量を支えることができます。フルフローティング アクスルは、アクスル シャフト フランジがボルトで固定されている突出ハブによって識別できます。

セミフローティング アクスル セットアップは、0.5 トン以下の 4×4 トラックの後部によく使用されます。このセットアップにより、アクスル シャフトが推進手段となり、車両の重量を支えることもできます。フル フローティング アクスル セットアップとセミフローティング アクスル セットアップの主な違いは、ベアリングの数です。セミフローティング アクスルにはベアリングが 1 つしかありませんが、フルフローティング アセンブリにはホイール ハブの内側と外側の両方にベアリングがあります。もう 1 つの違いは、アクスルの取り外しです。セミフローティング アクスルを取り外すには、まずホイールを取り外す必要があります。このようなアクスルが破損すると、ホイールが車両から外れる可能性が高くなります。セミフローティング設計は、ほとんどの 0.5 トン以下のトラック、および SUV や後輪駆動の乗用車 (通常は小型または低価格) に採用されています。

フルフローティングアクスルの利点は、アクスルシャフト（トルクや動力を伝達する部分）が破損しても車輪が外れることがなく、重大な事故を防ぐことができることです。

ウィキソースには、1911 年のブリタニカ百科事典の記事「車軸」のテキストがあります。

• トラックの車軸設計 2016年3月7日アーカイブウェイバックマシン