ビームアクスル

ビームアクスル、リジッドアクスル、またはソリッドアクスルとは、車輪一組が単一のビームまたはシャフトによって横方向に連結された、依存型サスペンションの設計です。ビームアクスルはかつて車両の後輪によく使用されていましたが、歴史的には前輪アクスルとしても使用されていました。現在では、ほとんどの自動車において、ビームアクスルはフロント独立懸架（IFS）およびリア独立懸架（IRS）に置き換えられています。

ビームアクスルの場合、サスペンションのストロークにおける位置に関係なく、ホイール間のキャンバー角は同じです。

ビームアクスルの前後方向の位置は、トレーリングアーム、セミトレーリングアーム、ラジアスロッド、リーフスプリングなど、複数のサスペンション部品のいずれかによって拘束されます。横方向の位置は、パンハードロッド、スコット・ラッセルリンク機構、ワットリンク機構、またはその他の機構（最も一般的なのはリーフスプリング）によって拘束されます。垂直方向の動きを制御するために、ショックアブソーバーとリーフスプリング、コイルスプリング、またはエアバッグが使用されます。

ライブアクスルとは、シャフト（または、一般的には一体となって動くように接続された複数のシャフト）が車輪に動力を伝達するタイプのビームアクスルです。動力を伝達しないビームアクスルは、デッドアクスルと呼ばれることもあります。このサスペンションシステムは、通常はホットキス式駆動装置を備えた車両で使用されますが、他のタイプの動力伝達装置にも使用できます。

• ビームアクスルは一般的に、構造がシンプルで頑丈であり、製造コストも安価である。
  • 操舵輪と駆動輪それぞれにユニバーサルジョイントまたは等速ジョイント（CVジョイント）が1つずつ必要で、操舵輪以外の車輪には不要です。これにより、通常駆動輪ごとに2つのジョイントを必要とする独立懸架式サスペンションと比較して、メンテナンス要件と製造コストが削減されます。
  • CVジョイントは、アクスルハウジングに取り付けられた金属製の筐体内に収められています。オフロード走行時に切断されたり穴が開いたりする可能性のあるゴム製のCVブーツはありません。
• ビームアクスルは省スペース性に優れており、オフロード用途において重要な利点となる。高負荷環境下でも車両の関節可動域と耐久性が向上するからである。
• キャンバー角は車軸の形状によって厳密に固定されます。リジッドアクスルの場合、トー角も通常は固定されます。
  • 急カーブ時に車体がロールするのに対し、キャンバー角が一定であるため、少なくとも滑らかな路面では予測可能なハンドリングが得られる。
  • ホイールアライメントが簡素化されました。
  • サスペンションが圧縮されても、トラクション、ブレーキ性能、タイヤの摩耗特性は変化しません。これは、重い荷物を運ぶ車両にとって大きな利点であり、ビームアクスルの強度という特性と相まって、バスや大型トラックでは前後ともビームアクスルがほぼ普遍的に採用されるようになりました。ほとんどの小型・中型ピックアップトラック、SUV、バンも、少なくとも後輪にはビームアクスルを使用しています。
• ビームアクスルは、他のアクスルに比べて改造が容易で費用も安く済みます。これは、部品点数が少なく、機械的な複雑さが少なく、サスペンション部品、アクスル、車両のフレームまたはボディ間の空間が広いためです。そのため、リフトキットを追加してボディや走行クリアランスを増やしたり、より大きな直径のタイヤを取り付けて地上高やアクスルクリアランスを増やしたりするなどの改造を行う際に扱いやすくなります。^{[ 1 ]}

• ビームアクスルでは、路面の凹凸に応じて各車輪が独立して動くことができないため、より高度なサスペンション設計に比べて、不快な振動や操縦性の悪化につながる可能性がある。
  • コーナーでは、内側の車輪が段差にぶつかると、外側の車輪にネガティブキャンバー角が生じ、これによりコーナリンググリップが急激に低下または上昇し、車両が不安定になる可能性がある。
  • ライブアクスルの場合、トー角は通常ゼロに固定されており、動的なトー角制御を実現するのは困難である。
• ビームの質量は車両のバネ下重量の一部であり、乗り心地を悪化させる。
  • パナールロッドやワットリンク機構などの横方向位置決め装置が必要になると、バネ下重量が増加し、ビームアクスルのシンプルさ、スペース効率、コスト面での利点が部分的に相殺される。
• 従来のホットキス式駆動装置を搭載した車両では、トルク負荷に応じて車軸全体がマウント内でねじれることがあります。急加速時には、これによりトラクションが低下し、ホイールホップや急激なトー角の変化を引き起こす可能性があります。
• ホッチキス式リジッドアクスルの大型のディファレンシャルハウジングは最低地上高を低下させ、深い泥の中を渡ったり、障害物を乗り越えたり、深く轍のついた道を走行したりする車両の能力を阻害する。
  • ディファレンシャルハウジングを高くするには、より大きなホイールとタイヤを使用するしか方法がありませんが、通常はバネ下重量、制動性能、および購入コストに悪影響を及ぼします。さらに、フェンダーやフレームとの適切なクリアランスを確保するために、車両の改造が必要になる場合もあります。
• フロントビームアクスルサスペンションは、ハブとホイールアセンブリの同心度が少しでも欠けると非常に敏感になり、特定の速度（通常60～80 km/h、40～50 mph ）でステアリングが左右に振動（「シミー」）する現象が発生することがあります。これは、4×4コミュニティでは一般的に「デスウォブル」と呼ばれています。^{[ 2 ]}ステアリングダンパーを備えた車両ではこの問題に対処していますが、フロントホイールを取り外して慎重に再装着することで問題が解決することがよくあります。  
• 車軸と支持金具は独立懸架に比べて車両下部のスペースを多く占めるため、過度に背の高い車両にすることなく、人や荷物のためのスペースが少なくなります。^{[ 3 ]}車両幅を広げないと、重心が高くなり、横転する可能性が高くなります。

アクスルトラスは通常、厚さ6ミリメートルの鋼板を「Π」字型の梁に曲げ、開いた面をディファレンシャルまたはアクスルハウジングの上部に向けて溶接したものです。アクスルの耐荷重を超えても曲がったり折れたりしないように、ソリッドアクスルを補強します。^{[ 4 ]}アクスルが大きくて厚いほど強度が増しますが、コストの増加、バネ下重量の増加、小型車両での互換性の問題（駆動系、サスペンション、ステアリングジオメトリ、ボディマウント位置、クリアランス）も増えます。^{[ 5 ]}

eAxleまたはE-axle は、両端または他の場所にディファレンシャルに電気モーターが取り付けられたソリッドアクスルです。インバータ、パワーエレクトロニクス、ギアボックス、トランスファーケース（低速ギアを含む）、およびトランスミッションもモーターやアクスルに取り付けられる場合があります。すべてのコンポーネントは、バネ下重量としてアクスルとともに動きます。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

電動アクスルは、故障したアクスルや動力のないアクスルの交換に使用できます。6x2アクスルを6x6または8x8アクスルに改造するのは、通常、非常に高価で難しく、多数の特注部品、再設計、再認証が必要となるためです。電動アクスルは、バッテリーや発電機に配線するだけで済みます。

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