クルマの心臓部！終減速歯車の役割と仕組み
車を知りたい
先生、終減速歯車って、FR車とFF車で違う種類が使われてるってホントですか？
自動車研究家
そうだよ。FR車ではドライブピニオンとリングギヤの組み合わせ、FF車ではヘリカルギヤセットが使われることが多いね。構造が違うから、それぞれに適した歯車を選択しているんだ。
車を知りたい
へえー。FR車のドライブピニオンとリングギヤって、どんな歯車なんですか？
自動車研究家
良い質問だね！ FR車ではハイポイドギヤやスパイラルギヤが使われることが多いんだ。どちらも特徴があるんだけど、例えばハイポイドギヤはピニオン軸をリングギヤ軸より下に配置できるから、車高を低くできるメリットがあるんだよ。
終減速歯車とは。
自動車の用語である「終減速歯車」は、終減速装置の中で動力を減速させる歯車のことを指します。FR車の場合、ドライブピニオンとリングギヤという組み合わせが使われていますが、横置きFF車ではヘリカルギヤセットが用いられます。FR車に採用されるハイポイドギヤとスパイラルギヤを比較すると、前者はピニオン軸をリングギヤ軸よりも下にずらして配置することで、ドライブピニオンをスパイラルギヤよりも大きく設計できます。これにより、強度が高まり、噛み合い率も向上するため、ギヤノイズの抑制にも効果を発揮します。ただし、歯筋方向の滑りが大きくなるため焼き付きやすく、伝達効率もスパイラルギヤに劣ります。材質にはクロムモリブデン鋼などが使われます。ハイポイドギヤはギヤセットでラッピング加工されており、高い強度と静粛性を保つため、デフキャリアへの組み付けは前後左右、上下の精度が求められます。
終減速歯車とは？
クルマの駆動系において重要な役割を担う終減速歯車。名前は聞いたことがあっても、実際にどんな働きをしているのか、詳しく知る人は少ないのではないでしょうか？
本稿では、クルマの走行性能を左右する重要な部品である終減速歯車について、その役割や仕組み、種類などを詳しく解説していきます。
FR車とFF車で異なる構造
エンジンが生み出す動力は、複雑な機構を経てタイヤへと伝わり、クルマを走らせる原動力となります。その過程において、終減速歯車は重要な役割を担っています。終減速歯車とは、トランスミッションから出力された回転力を、最終的にタイヤに伝えるための装置です。
FR車とFF車では、エンジンの搭載位置や駆動輪の違いから、終減速歯車の構造も異なってきます。FR車は、エンジンを縦置きに配置し、後輪を駆動する方式です。そのため、プロペラシャフトを用いて回転力を後輪に伝え、デファレンシャルギアと呼ばれる終減速歯車で左右のタイヤに回転力を分配します。
一方、FF車はエンジンを横置きに配置し、前輪を駆動する方式です。エンジンとトランスミッション、デファレンシャルギアが一体となった構造をしており、コンパクトにまとめられています。FR車のようにプロペラシャフトを必要としないため、軽量化や室内空間の拡大に有利です。
ハイポイドギヤとスパイラルギヤ：それぞれのメリット・デメリット
– ハイポイドギヤとスパイラルギヤそれぞれのメリット・デメリット
終減速歯車には、主にハイポイドギヤとスパイラルギヤの2種類が使われています。それぞれにメリット・デメリットがあり、クルマの特性に合わせて使い分けられています。
-1. ハイポイドギヤ-
ハイポイドギヤは、ピニオンギヤとリングギヤの中心をオフセットして配置した構造が特徴です。
-メリット-
* オフセット構造により、プロペラシャフトの位置を下げることができるため、車高を低く設計できる
* 歯の接触面積が広く、大きな力を伝達できる
* 静粛性に優れている
-デメリット-
* 製造コストが高い
* 構造が複雑なため、メンテナンスが難しい
* スリップアングルが大きくなるため、駆動力が伝わりにくい場合がある
-2. スパイラルギヤ-
スパイラルギヤは、ピニオンギヤとリングギヤの中心を一致させた構造です。
-メリット-
* 構造がシンプルで、製造コストが低い
* メンテナンスが容易
* スリップアングルが小さく、駆動力が伝わりやすい
-デメリット-
* ハイポイドギヤに比べて、騒音が発生しやすい
* 歯の接触面積が狭く、伝達できる力が小さい
* 車高が高くなる傾向がある
このように、ハイポイドギヤとスパイラルギヤは、それぞれに異なる特性を持っています。そのため、クルマの用途や求められる性能に合わせて、最適なギヤが選択されているのです。
終減速歯車の素材と耐久性
終減速歯車は、過酷な環境下で常に回転し続けるため、高い耐久性が求められます。
その材質は、主に高強度な鋼材が用いられています。
鋼材は、炭素含有量や熱処理によって強度や耐摩耗性を調整することができ、
終減速歯車に最適な特性を引き出すことができます。
さらに、近年では、軽量化のために、鋼材よりも比重の軽い高力アルミ合金を採用するケースも増えています。
軽量化は、燃費向上に貢献するだけでなく、
車の運動性能向上にもつながるため、
今後も様々な素材の研究開発が期待されます。
高精度な組付けが求められる理由
終減速歯車は、エンジンの力をタイヤに伝える最後の歯車であり、その精度がクルマの走行性能に大きく影響します。 わずかな組付け誤差でも、振動や騒音の原因となり、燃費の悪化や部品の寿命を縮めることにもつながります。 静かで快適な乗り心地と、燃費の良いクルマを作るためには、ミクロン単位の精度で歯車を組み付けることが求められるのです。