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車軸または車軸ツリーは、回転する車輪またはギアの中心軸です。車輪付き車両では、車軸は車輪に固定されて車輪と一緒に回転する場合と、車軸に固定されて車輪が車軸の周りを回転する場合があります。[ 1 ]前者の場合、車軸が支持され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が車輪の中心の穴の中に収まり、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もあります。
自動車やトラックでは、車軸という言葉は日常会話で複数の意味で使われ、シャフト自体、そのハウジング、あるいは単に横方向に並んだ一対の車輪を指すことがあります。厳密に言えば、車輪と一緒に回転し、ボルトやスプラインで固定されているシャフトは、車軸または車軸シャフトと呼ばれます。しかし、より広い意味では、周囲の車軸ハウジング（通常は鋳造品）を含むアセンブリ全体も車軸と呼ばれます。
さらに広い意味での（やや比喩的な）「車軸」とは、車両の両側にある平行な車輪のペアを指し、それらの機械的な接続関係や車両のフレームまたはボディへの接続関係は問わない。したがって、独立懸架式サスペンションにおける横方向の車輪のペアも、文脈によっては車軸と呼ばれることがある。この非常に緩やかな「車軸」の定義は、有料道路や自動車税の算定によく用いられ、車両の全体的な耐荷重能力、および路面への摩耗や損傷を引き起こす可能性の目安として用いられる。
車軸は、ほとんどの実用的な車輪付き車両に不可欠な構成要素です。固定式の「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）が両端の車輪に駆動トルクを伝達し、一方、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一定の角度に保ち、車軸と車輪のアセンブリと車体との角度を制御します。このシステムの固定車軸（ハウジング）は、車両本体と積載物の重量も支えなければなりません。大型トラックや一部の二輪駆動の小型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の構成要素としてのみ機能します。逆に、多くの前輪駆動車は一体型のリアビーム車軸を備えています。
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担います。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、最近の乗用車やSUV、そして多くの小型トラックの前輪に採用されている独立懸架式サスペンションの典型的な例です。この規則の例外は、独立（後輪）スイングアクスル式サスペンションで、この場合、ハーフアクスルは荷重を支えるサスペンションアームとしても機能します。
独立駆動系でもディファレンシャル（またはディファレンシャル）は必要ですが、固定されたアクスルハウジングチューブは取り付けられていません。ディファレンシャルは車両のフレームまたはボディに取り付けられる場合もあれば、トランスミッション（またはギアボックス）と一体化されたトランスアクスルユニットとして組み込まれる場合もあります。アクスル（ハーフ）シャフトは、通常、等速ジョイントを介して駆動トルクをホイールに伝達します。フルフローティングアクスルシステムと同様に、前輪駆動独立懸架システムのドライブシャフトは車両の重量を支えません。
ストレートアクスルとは、車両の左側の車輪と右側の車輪を繋ぐ、一本の剛性のある軸のことです。アクスルによって固定された回転軸は、両方の車輪で共通です。このような設計により、大きな負荷がかかった状態でも車輪の位置を安定させることができ、そのため重荷重を支えることができます。ストレートアクスルは、列車（機関車や貨車）、商用トラックの後輪車軸、大型オフロード車などに使用されています。オプションとして、アクスル全体をハウジングで覆うことで、アクスルを保護し、さらに強化することも可能です。
分割車軸設計では、左右の車輪はそれぞれ別のシャフトに取り付けられています。現代の乗用車は分割駆動車軸を採用しています。設計によっては、左右の車輪を独立懸架できるため、よりスムーズな乗り心地を実現できます。独立懸架ではない場合でも、分割車軸は差動装置の使用を可能にし、旋回時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。
タンデムアクスルとは、2本以上の車軸が近接して配置された構造のことです。トラックの設計では、単軸よりも大きな積載量を確保するために、このような構成が用いられます。セミトレーラーは通常、後部にタンデムアクスルを備えています。
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 鋼は一般的に「クロムモリブデン鋼」（または「クロムモリ」）として知られており、SAE グレード 10xx 鋼は「炭素鋼」として知られています。両者の主な違いは、クロムモリブデン鋼は曲げや破損に対する耐性が著しく高く、専門の溶接工場以外で通常見られる工具では溶接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は、駆動車軸と呼ばれます。
現代のFF車は通常、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）とフロントアクスルを一体化したトランスアクスルと呼ばれるユニットを採用しています。ドライブアクスルは分割式アクスルで、ディファレンシャルと2つのハーフアクスル間のユニバーサルジョイントを備えています。各ハーフアクスルは等速ジョイント（CVジョイント）を介してホイールに接続されており、これによりホイールアセンブリは垂直方向に自由に動くことができ、旋回時には旋回することも可能です。
後輪駆動の乗用車やトラックでは、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）を回転させ、その回転力が車両後部の駆動車軸に伝達されます。駆動車軸はライブアクスルの場合もありますが、現代の後輪駆動車は一般的にディファレンシャル付きの分割車軸を使用しています。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右後輪に接続します。したがって、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 ]フロント駆動車軸はトラックを駆動する力を提供します。実際には、その車軸の1つの車輪だけがトラックとトレーラーを道路に沿って動かしています。
レジャー用ゴーカートのようなシンプルな車両設計では、駆動軸が分割式で、2本のシャフトのうち1本だけがエンジンによって駆動されるシングル駆動方式を採用している場合や、差動装置なしで両方のホイールが1本のシャフトに接続されている場合（カートレース）がある。しかし、後輪が2つ駆動するゴーカートも存在する。
ダンプトラックやトレーラーの中には、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）が装備されているものがあり、これは機械的に昇降させることができます。アクスルを下げると積載重量が増加したり、積荷の重量をより多くの車輪に分散させたりすることができます。例えば、重量制限のある橋を渡る場合などです。必要のないときは、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軽減し、残りの車輪のトラクションを高め、燃料消費量を削減します。アクスルを持ち上げると、非常に狭い旋回時に追加のアクスルが横方向に擦れるのも軽減され、車両がより容易に旋回できるようになります。場合によっては、車両が旋回を完了するために、追加のアクスルから圧力を取り除くことが必要になります。[ 4 ]
複数のメーカーが、コンピューター制御のエアリフトシステムを提供しており、主車軸が重量制限に達すると、デッドアクスルが自動的に降下するようになっている。必要に応じてボタンを押すだけでデッドアクスルを持ち上げることもでき、操縦性を向上させることができる。
リフトアクスルは1940年代初頭に実用化されました。当初、アクスルは機械式装置で持ち上げられていましたが、すぐに油圧式が機械式リフトシステムに取って代わりました。初期の製造メーカーの一つに、スウェーデンのオステルヴォーラに拠点を置くゼッターベルグ社がありました。同社のブランド名はゼータ・リフトンでした。
昇降式タンデム駆動車軸は、1957年にフィンランドのトラックメーカーであるVanajan Autotehdas社によって発明されました。この会社は、 Sisu Auto社と歴史を共有しています。
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シングで車両の重量を支えます。ハーフシャフトは、ディファレンシャルからホイールへトルクを伝達する役割のみを担います。車両の重量を支えるアセンブリ内で「浮動」しているため、ハーフシャフトにかかる応力はトルクのみであり、横方向の曲げ力はかかりません。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によって保持され、ハブとベアリングは大きなナットによって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、車両の重量は車軸自体で支えられます。車軸ハウジングの端には、車軸からの荷重を支え、車軸が回転する単一のベアリングがあります。セミフローティングであるためには、車軸はハウジング、ベアリング、シール内で「浮動」でき、軸方向の「推力」やベアリングの予圧を受けない必要があります。セミフローティング車軸では、ニードルベアリングと独立したリップシールが使用され、車軸はハウジングの内側端でサークリップによって保持されます。サークリップは、車軸の内側端に加工された溝にスライドし、差動キャリアサイドギアの凹部に保持されます。この凹部自体は、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ます。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横方向の荷重はかかりません。
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圧入され、フランジ、ボルト、ナットで車軸ハウジングに固定される車軸は「浮動」せず、軸方向荷重はベアリング、ハウジング、およびすべてのラジアル荷重も支えるシャフト自体のごく一部にのみかかります。
フルフローティング設計は、一般的にほとんどの3/4トンおよび1トンの小型トラック、中型トラック、大型トラックで使用されています。ハブに2つのベアリングが固定スピンドル上で回転するため、セミフローティングまたはノンフローティングのアクスルアセンブリよりも大きな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る突出した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は、ハーフトン以下の軽量4×4トラックの後輪によく使用されます。この構成では、アクスルシャフトが推進力となるだけでなく、車両の重量も支えることができます。フルフローティングアクスルとセミフローティングアクスルの主な違いは、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クスル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した場合、ホイールが車両から外れてしまう可能性が高くなります。セミフローティング設計は、ほとんどのハーフトン以下の軽量トラック、SUV、後輪駆動乗用車に採用されており、通常は小型または低価格のモデルです。
フルフローティングアクスルの利点は、トルクや動力を伝達するアクスルシャフトが破損しても、車輪が外れることがないため、重大な事故を防ぐことができる点です。