プラネタリーギヤ

車は曲がる時、内側の車輪と外側の車輪では進む距離が違います。内側の車輪は曲がる円の半径が小さいため、短い距離を進みます。反対に外側の車輪は半径が大きいため、長い距離を進まなければなりません。もし左右の車輪が同じ速さで回転するように固定されていたらどうなるでしょうか。 想像してみてください。左右の車輪が同じ速さで回っている状態で無理やりカーブを曲がろうとすると、内側の車輪は進むべき距離よりも多く回転しようとし、外側の車輪は進むべき距離よりも少なく回転しようとするため、どちらかの車輪が地面を滑ってしまうでしょう。あるいは、車体が傾いたり、がたがたと揺れたり、最悪の場合には横転してしまう危険性もあります。 このような問題を解決するのが「差動歯車」です。差動歯車は、左右の車輪に別々の回転速度で力を伝えることができる装置です。 差動歯車は、複数の歯車がかみ合って構成されています。中央にある「かさ歯車」はエンジンの動力を左右に分配する役割を果たします。かさ歯車につながる「遊星歯車」は、左右の車軸につながる「サイドギア」とかみ合っています。 直進している時は、左右の車輪には同じ回転数が伝わり、遊星歯車は自転しません。しかし、車がカーブを曲がり始めると、内側の車輪の回転速度が遅くなります。すると、遊星歯車が自転を始め、外側の車輪に多くの回転数を伝えるようになります。これにより、内側の車輪はゆっくりと回転し、外側の車輪は速く回転することが可能になります。 このように、差動歯車は左右の車輪の回転速度の差を自動的に調整することで、スムーズで安定したコーナリングを実現しています。普段何気なく運転している車にも、このような複雑で精巧な仕組みが備わっていることを考えると、技術の素晴らしさを改めて感じることができます。

車は、左右のタイヤの回転数を調整することで方向転換を行います。左右のタイヤをそれぞれ別々の動力で回そうとすると、力が路面にうまく伝わらず、滑らかに曲がることができません。そこで、左右のタイヤに動力を伝えつつ、それぞれの回転数を変えることができる「差動運動」という仕組みが採用されています。 差動運動とは、左右それぞれのタイヤの回転速度に違いがあっても、両輪に動力を伝えることができる仕組みです。この仕組みのおかげで、車はなめらかに方向転換ができます。たとえば、右に曲がるときを考えてみましょう。左側のタイヤは外側を回るので、長い距離を移動しなければなりません。そのため、左側のタイヤは速く回転する必要があります。反対に、右側のタイヤは内側を回るので、移動距離は短く、回転速度は遅くなります。差動運動は、このような左右のタイヤの回転速度の差をうまく調整し、なめらかな旋回を可能にします。 この差動運動を可能にしているのが「差動歯車」という部品です。差動歯車は、左右のタイヤそれぞれに動力を伝える軸と、それらを連結する歯車群でできています。複数の歯車が組み合わさることで、左右のタイヤの回転速度に差があっても、動力が途切れることなく伝わるようになっています。これは、ちょうど自転車のチェーンとスプロケットの関係に似ています。ペダルを漕ぐ速さが変わっても、チェーンを通じて後輪に動力が伝わるように、差動歯車は左右それぞれのタイヤに動力を伝え続けます。 差動歯車の中心には「遊星歯車」と呼ばれる歯車があり、これが左右の回転速度の差を吸収する重要な役割を果たしています。遊星歯車は、左右の軸の回転速度に応じて、自らも回転しながら左右の軸の間で回転速度の差を調整します。これにより、左右どちらのタイヤも空転することなく、路面にしっかりと力を伝えながら、なめらかに曲がることができるのです。まさに、縁の下の力持ちと言えるでしょう。