アイドラーホイール

アイドラーホイールは、シャフトを直接接続することが望ましくない用途において、あるシャフトから別のシャフトに回転を伝達するためだけに機能するホイールです。たとえば、モーターを蓄音機のプラッターに接続したり、自動車のクランクシャフトとカムシャフトのギアトレインを接続したりします。

それ自体は何も仕事をしないので、「アイドラー」と呼ばれます。

アイドラーホイールは、摩擦駆動機構の一部として使用されることがあります。たとえば、ギアノイズなしで金属製のモーターシャフトを金属製のプラッターに接続するために、初期の蓄音機ではゴム製のアイドラーホイールが使用されていました。

同様に、磁気テープ トランスポートのピンチ ローラーは、駆動されるキャプスタンに押し付けられて摩擦を増加させる一種のアイドラー ホイールです。

ベルト駆動システムでは、直接の経路が実用的でない場合に、ベルトの経路を変更するためにアイドラーがよく使用されます。

アイドラー プーリーは、作業プーリーに対するベルトの巻き付け角度 (および接触面積) を増やして力の伝達能力を高めるために、プーリーの 背面に押し付けるためにもよく使用されます。

ベルト駆動システムには、通常、バネまたは重力で負荷がかけられ、ベルト テンショナーとして機能する可動プーリが 1 つ組み込まれており、温度や摩耗によるベルトの伸びに対応します。この目的には、動力伝達シャフトを動かさなくても済むように、通常、アイドラー ホイールが使用されます。

アイドラー ギアは、2 つ以上の他のギア ホイールの間に挿入されるギア ホイールです。アイドラー ギアの目的は 2 つあります。まず、アイドラー ギアは出力シャフトの回転方向を変更します。次に、アイドラー ギアはシャフトの間隔を維持しながら、入力/出力ギアのサイズを縮小するのに役立ちます。

アイドラー ギアは、入力シャフトと出力シャフト間のギア比には影響しません。チェーン接続された一連のギアでは、比率は最初と最後のギアの歯の数のみによって決まることに注意してください。中間ギアは、サイズに関係なく、最終ギアの回転方向を変更することを除いて、チェーン全体のギア比を変更しません。(つまり、各中間ギアはギア比の 符号を変更します。)

同様に、ギアなしの摩擦駆動システムにおけるアイドラーホイールのサイズは、入力軸と出力軸の間のギア比には影響しません。入力軸の表面速度は、アイドラーホイールの表面速度に直接伝達され、その後アイドラーホイールから出力軸に伝達されます。アイドラーホイールが大きくても小さくても、表面速度は同じ (入力軸の表面速度に等しい) ため、出力軸はアイドラーホイールのサイズに関係なく一定速度で駆動されます (もちろん滑りがある場合は別ですが、ほとんどの摩擦駆動システムでは、正しく動作していれば滑りは発生しません。ただし、アイドラーホイールがクラッチを兼ねる場合や、システムに突然または異常に重い負荷がかかる場合があります。これらの状況では、ホイール間の回転比が変化する可能性があります。ギアシステムでは、何か重大な問題があり、ギアの歯が飛び出したり、歯が折れたりしない限り、常に一定の速度で回転します)。

逆転

シャフトを駆動して作業を行わない中間ギアは、アイドラー ギアと呼ばれます。場合によっては、単一のアイドラー ギアを使用して方向を逆転させることもあります。その場合は、リバース アイドラーと呼ばれることがあります。たとえば、一般的な自動車の マニュアル トランスミッションは、2 つのギアの間にリバース アイドラーを挿入することでリバース ギアを作動させます。駆動ギア (ギア「A」) が時計回りに回転すると、2 番目のギア (「B」) が反時計回りに回転するため、3 番目のギアをストリングに追加すると、ギア「C」が「A」と同じ方向に回転することになります。一般的なトランスミッションは「A」ギアと「B」ギアで設計されているため、エンジンが回転すると、出力シャフトが反対方向に回転し、車両が前進します。ストレート アイドラー ギアのセットアップは、実際には通常「A」ギアと「C」ギアで構成されており、「B」ギアがその間を移動するまで、これらは互いに接触しません。トランスミッションは、出力が入力軸と反対方向に回転しているときに車を前進させるように設計されているため、「B」アイドラーギアに追加すると、「C」ギアが「A」ギアと同じ方向に回転するように強制され、入力軸と出力軸が同じ方向に回転して、車を後進させます。

もう 1 つのシナリオは、紙をプレスするのに使用されるような一連のローラーです。各ローラーに電力を供給する必要がありますが、各ローラーにモーターを追加するのは無駄です (また、独立した駆動システムで回転速度を同期させることは困難です)。各ローラーのシャフトの端にギアを追加するだけで済みますが、これは各ローラーが前のローラーと反対方向に回転することを意味します (したがって、回転時に互いに擦れ合うことになります)。各大きなギアの間に小さなアイドラー ギアを追加するだけで、一連のローラーがすべて同じ方向に電力を供給されるようになります。

遠距離伝送

アイドラーギアは、離れたシャフト間で回転を伝達することもできます。これは、離れたギアを単に大きくして近づけることが非現実的である場合に当てはまります。ギアが大きいほど場所をとるだけでなく、ギアの質量と回転慣性 (慣性モーメント) は半径の2 次関数になります。アイドラーギアの代わりに、もちろん、歯付きベルトやローラーチェーンを使用して、トルクを遠距離に伝達することもできます。距離が短い場合は、アイドラー列を使用できます。奇数または偶数のどちらを使用するかによって、最終的な出力ギアが入力ギアと同じ方向に回転するかどうかが決まります。距離が長い場合は、ローラーチェーンまたはベルトの方が静かで摩擦が少なくなりますが、ローラーチェーンの強度によっては、ギアの方が一般的に強くなります。多数のアイドラーギアが使用される可能性があるのは、上記のように、同時に駆動する必要がある出力ギアが多数ある場合です。

キャタピラートラック アイドラーホイール

無限軌道車両は、駆動スプロケット、アイドラーホイール、トラックリターンローラー、ロードホイールを含むホイールとローラーの組み合わせを使用します。概念はコンベアベルトと非常に似ていますが、動力付きの連続ベルト上で物体を運ぶ機械ではなく、連続ベルト上を移動する機械です。一般的な用途では、動力は駆動スプロケット（または駆動輪）に伝達され、ループの周りをトラックが駆動します。車両の反対側の端には、一種のプーリーホイールとして機能するアイドラーホイールがあります 。一部の用途では、駆動スプロケットとアイドラーホイールが車両の重量の一部を支えますが、この説明では、駆動スプロケットとアイドラーホイールは重量を支えるユニットではなく、駆動スプロケットが前にあると想定します。駆動スプロケットは、設計に応じて車両の前部（M4 シャーマンのような多くの第二次世界大戦の戦車）または後部（T-90のようなほとんどの現代の戦車）にあるため、アイドラーホイールは、履帯を地面から持ち上げて駆動スプロケットに戻すか（後部アイドラーホイール）、駆動スプロケットから履帯を受け取ってロードホイールの前に置きます（前部アイドラーホイール）。アイドラーホイールは、アイドラーギアと同様に動力を受け取っていません。技術的には履帯の方向を反転しますが（回転は反転しません）、これは「アイドラー」という用語とは何の関係もありません。どちらも「アイドル」、つまり何も仕事をせず、動力を伝達しているだけであるという点以外、アイドラーギアとは関係ありません（「アイドル」とは、働いていないものまたは人を表す用語です）。ロード ホイールは、駆動スプロケットとアイドラー ホイールの間にある、車両の重量を支えるための一連の非動力ホイールです (したがって、動力が供給されていないにもかかわらず、「アイドリング」とは見なされません)。戦車やその他の AFV などの高速アプリケーションでは、通常、これらのロード ホイールには乗り心地を良くし、制御性を高め、摩耗を減らすために、何らかのサスペンション システムが装備されています。

こうした車両では、アイドラー ホイール、特にドライブ スプロケットにサスペンション システムを追加するのが複雑なため、ロード ホイールが車両の全重量を支えるのが一般的です。ブルドーザーなどの低速アプリケーションでは、低速ではクッションが必要ないため、ロード ホイールにはサスペンション システムがありません。また、サスペンションがなくても問題がないため、アイドラー ホイールとドライブ ホイールが重量の一部を担うこともできます。トラック リターン ローラーは使用される場合と使用されない場合があります。これは、トラックが後部から前部に移動して再び敷設されるときに、トラックの重量を支える小さなローラーにすぎません。トラックは、ロード ホイールがあらゆる表面を転がる堅固な「道路」を提供するだけです。ロード ホイールは、自ら作成した「道路」に沿って車両を転がし、ドライブ スプロケットは車両をトラックに沿って前進させ、「新しい」トラックを敷設します。アイドラーは「使用済み」のトラックを拾い上げて、前部のドライブ スプロケットに戻します。このため、初期の履帯式車両は「軌道敷設機」と呼ばれていました (鉄道の線路敷設装置と混同しないでください)。車両を泥だらけの地面で輸送するには、線路沿いに板や丸太を置く必要がよくありました (コーデュロイ道路、板道路を参照)。19 世紀後半、発明家たちは、どこへ行っても自分で板道路を敷設する転圧機の作り方を考案し、農民が泥だらけの地域を横断するために丸太を敷く必要がなくなりました。その後、他の利点も発見されました。

なお、動力のない履帯式輸送車両（車輪ではなく履帯の上を転がるトレーラー）の中には、駆動スプロケットではなく 2 つのアイドラー ホイールを備えたものがあることに注意してください。また、 Caterpillar D9ブルドーザー（およびその他多数の Caterpillar ブランドのブルドーザー）、Tucker Sno-cat、Mattracksゴム履帯変換キットなどの特定の機器では、履帯が三角形、またはピラミッド形（側面から見た場合）に構成され、駆動スプロケットがピラミッドの先端にあります。この構成では、2 つのアイドラー/ロードホイールと 1 つの駆動スプロケット（およびいくつかの小さな荷重支持ロードホイール）があります。非常にまれなケースでは、車両にアイドラー ホイールがまったくありません。北部地域では、深い雪の中での牽引力を向上させる方法の 1 つとして、単純な 3軸トラックを使用し、後輪の周りに単純な連続履帯を取り付けて、アイドラー ホイールやロード ホイールのない 2 つの駆動輪を備えた基本的なハーフ トラックシステムを形成することが挙げられます。しかし、2 番目の駆動輪は不要であるため、実際の履帯車両ではこのようなことはほとんど見られません。