自動車の心臓部！プラネタリーギヤを解説
車を知りたい
先生、『プラネタリーギヤ』って、太陽系の惑星みたいに動くギヤのことですよね？どんな仕組みになっているのか、もっと詳しく教えてください！
自動車研究家
そうだね！プラネタリーギヤは、惑星のように動くことからその名前がついたんだ。中心にある『サンギヤ』の周りを、『ピニオンギヤ』がまるで惑星のようにくるくると回っているんだよ。そして、その外側を囲むように『リングギヤ』があるんだ。この3つのギヤが組み合わさって、複雑な動きを作り出しているんだよ。
車を知りたい
なるほど！3つのギヤがそれぞれ違う動きをするんですね。でも、何のためにそんな複雑な動きをする必要があるんですか？
自動車研究家
いい質問だね！プラネタリーギヤは、少ないスペースで大きな力を伝達したり、回転速度を細かく変えたりすることができるんだ。だから、自動車のトランスミッションなど、コンパクトで複雑な動きが求められる部分に使われているんだよ。
プラネタリーギヤとは。
自動車用語の「プラネタリーギヤ」は、太陽のように中心にあるサンギヤの周りを、惑星のようにピニオンギヤが回転し、さらにその外側を内側に歯を持つリングギヤが囲む構造のギアです。別名「遊星歯車」とも呼ばれます。トランスミッションでは、この3種類のギアのうち2種類を、クラッチとブレーキの油圧で制御して組み合わせることで、ギア比を変化させています。この遊星歯車機構を用いたトランスミッションは「遊星歯車式変速装置」と呼ばれ、ピニオンギヤを二重にしたものを「ダブルピニオン遊星歯車」と呼びます。
プラネタリーギヤとは？
プラネタリーギヤとは、太陽歯車を中心に、複数の遊星歯車が回転する構造を持つ歯車機構です。遊星歯車は、太陽歯車の周囲を公転しながら自転する、まるで惑星のようです。この特徴的な動作から、プラネタリーギヤは惑星歯車機構とも呼ばれています。 コンパクトな設計でありながら、大きな減速比を実現できるため、自動車の変速機や電動工具、産業機械など、幅広い分野で活躍しています。
プラネタリーギヤの構造
プラネタリーギヤは、その名の通り、太陽系のような構造をしています。中心には「サンギヤ」と呼ばれる歯車があり、その周りを「プラネタリーギヤ」と呼ばれる複数の歯車が囲んでいます。さらに、それらを包み込むように「リングギヤ」と呼ばれる内側に歯が刻まれた円筒形の歯車が配置されています。 サンギヤ、プラネタリーギヤ、リングギヤの3つが噛み合って回転することで動力を伝達するのが、プラネタリーギヤの基本的な仕組みです。
プラネタリーギヤの仕組み
プラネタリーギヤは、太陽歯車を中心として、複数の遊星歯車が回転する複雑な構造をしています。それぞれの歯車は、内歯車（リングギヤ）に噛み合っており、それぞれの回転速度や回転方向を変えることで、変速を実現しています。
太陽歯車に動力を伝えると、遊星歯車が内歯車の周りを回転します。この時、遊星歯車は自転しながら公転するため、遊星運動と呼ばれます。この複雑な動きの組み合わせによって、コンパクトながら大きな減速比を得ることが可能となります。
自動車におけるプラネタリーギヤの役割
プラネタリーギヤは、その複雑な構造の中に、力強い駆動力を生み出すという重要な役割を担っています。特に自動車においては、エンジンが生み出すパワーを効率的にタイヤに伝えるために必要不可欠な存在です。
自動車のトランスミッション内には、このプラネタリーギヤが巧みに配置され、変速動作をスムーズかつ正確に制御しています。これにより、発進・加速・減速といった、あらゆる走行シーンにおいて、最適なギア比が選択され、スムーズで力強い走りを可能にしているのです。
ダブルピニオン遊星歯車とは？
プラネタリーギヤ、すなわち遊星歯車機構は、太陽歯車、遊星歯車、内歯車、キャリヤの4つの主要部品から構成されています。その中でも、「ダブルピニオン遊星歯車」は、遊星歯車を二重に配置することで、より大きなトルク伝達能力を実現したものです。
従来のシングルピニオン遊星歯車と比較して、ダブルピニオン遊星歯車は、同じサイズでも歯の数が増えるため、接触面積が拡大します。この接触面積の拡大こそが、伝達効率の向上と耐久性の向上に繋がり、よりパワフルな動力伝達を可能にするのです。
自動車のAT（オートマチックトランスミッション）やCVT（無段変速機）など、高いトルクを要する場面で、このダブルピニオン遊星歯車は力を発揮します。小型化と高出力化が求められる現代の自動車において、ダブルピニオン遊星歯車は、まさに次世代を担う技術と言えるでしょう。