自動車を支える縁の下の力持ち！組合せ軸受けの仕組み
車を知りたい
先生、『組合せ軸受け』って、普通の軸受けと何が違うんですか？
自動車研究家
良い質問だね！普通の軸受けは、回転する力と前後の動きを同時に支えることが多いんだけど、『組合せ軸受け』は役割を分けているんだ。回転は平軸受け、前後の動きはスラストベアリングって部品でそれぞれ支えるんだよ。
車を知りたい
じゃあ、役割が分かれていると何かいいことがあるんですか？
自動車研究家
それぞれに特化した部品だから、より効率的に力を支えることができるんだ。ただ、部品が増えるからコストがかかるという欠点もある。最近は、コの字型の部品で一つで二役をこなせるようになってきているんだよ。
組合せ軸受けとは。
自動車の用語で「組合せ軸受け」は、2種類の軸受けを組み合わせて使う平軸受けです。1つは回転する力を支える軸受け、もう1つはシャフトが前後に動かないように支える軸受けです。例えば、エンジンのクランクシャフトを支える場合、回転は平軸受けで支え、前後の動きはスラストベアリングで制限します。しかし、部品点数が多くなるため、最近はコの字型の軸受けで両方の機能を兼ね備え、スラストベアリングを省略することが増えました。多くの乗用車では、クランクシャフトの中心を支える軸受けにこの方式が採用されています。稀に、一番端の軸受けにも使われることがあります。
組合せ軸受けとは？
組合せ軸受けは、その名の通り複数の部品を組み合わせることで機能する軸受けです。 エンジンやタイヤなど、回転する部分には必ず軸受けが使われていますが、組合せ軸受けは特に高い負荷がかかる箇所に採用されています。では、なぜ組合せ軸受けは過酷な環境で活躍できるのでしょうか？ それを理解するために、まずは軸受けの役割について詳しく見ていきましょう。
組合せ軸受けの構造と役割
自動車の「走る・曲がる・止まる」を支える、重要な部品の一つに「軸受け」があります。その中でも「組合せ軸受け」は、エンジンや変速機など、過酷な環境で使用される箇所に採用される、まさに縁の下の力持ちです。
組合せ軸受けは、その名の通り複数の部品を組み合わせることで機能を発揮します。一般的には、強靭な鋼製の「裏金」と、摩擦を低減する「軸受合金」で構成されています。裏金は軸受け全体の強度を保ち、軸受合金は回転する軸との摩擦を最小限に抑え、スムーズな回転と部品の長寿命化を実現します。
組合せ軸受けは、高い負荷や高温に耐えることができるため、過酷な条件下でも安定した性能を発揮します。自動車の心臓部とも言えるエンジンや、変速機などの重要な部分に採用されることからも、その重要性が伺えます。
組合せ軸受けのメリット・デメリット
組合せ軸受けは、多くのメリットを持つ反面、いくつかのデメリットも存在します。ここでは、メリット・デメリットをそれぞれ詳しく見ていきましょう。
– メリット
1. -低コスト-他の軸受けと比べて、単純な構造で製造できるため、安価に提供できます。大量生産にも向いており、コストを抑えたい場面で有効です。
2. -優れた交換性-万が一、軸受メタルが摩耗しても、軸受全体を交換する必要はありません。軸受メタルだけを交換すれば良いので、修理・メンテナンスが容易です。
3. -高い汎用性-軸径や負荷容量に合わせて、様々な形状・サイズを選べます。そのため、多様な用途に対応可能です。
– デメリット
1. -摩擦係数が大きい-転がり軸受と比較して、摩擦係数が大きいため、エネルギー損失が大きくなってしまいます。燃費性能が重視される用途には不向きです。
2. -潤滑が必須-軸受メタルと軸の間の摩擦を減らすために、潤滑油が必須です。潤滑油の管理が適切に行われないと、摩耗や焼付きの原因となります。
このように、組合せ軸受けはメリットとデメリットを併せ持ちます。そのため、用途に合わせて、他の軸受と比較検討することが重要です。
組合せ軸受けが使われる場所
組合せ軸受けは、そのシンプルな構造と高い耐久性から、様々な機械の回転部分で活躍しています。特に、自動車は組合せ軸受けの活躍の場として代表的です。
自動車のエンジン内部を見てみると、クランクシャフトやカムシャフトなど、常に高速回転している部品が存在します。これらの部品は、エンジンオイルによる潤滑を受けながら、組合せ軸受けによって支えられています。組合せ軸受けは、高温・高負荷の過酷な環境下でも、安定した性能を発揮し、エンジンのスムーズな回転を支えているのです。
また、エンジン以外にも、トランスミッションやホイールなど、回転運動を行う箇所には、ほぼ全て組合せ軸受けが使われています。自動車の滑らかな走行は、縁の下の力持ちである組合せ軸受けによって支えられていると言えるでしょう。
最近の自動車における組合せ軸受け
近年の自動車業界では、燃費向上、排出ガス削減、そして電気自動車（EV）やハイブリッド車（HV）の普及といった大きな変化が起きています。これらの変化に伴い、自動車部品にもより高い性能と効率性が求められています。 組合せ軸受けも例外ではなく、軽量化、コンパクト化、低摩擦化、そして高耐久化といった要求に応えるべく、日々進化を遂げています。
例えば、従来の鉄製保持器に代わり、樹脂製や軽量金属製の保持器を採用することで軽量化を実現したり、軸受の形状を最適化することで、低摩擦化や高負荷への対応を可能にしています。また、EVやHVでは、モーターの回転に伴う電磁誘導による損失を抑制するため、電気抵抗の低い特殊な材料を用いた軸受も開発されています。
このように、組合せ軸受けは、自動車の進化と共に、その姿を変えながら、これからも自動車産業にとって不可欠な存在であり続けるでしょう。