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歯車比(はぐるまひ)は2つの歯車またはローラーチェーンでつながれた2つのスプロケットの歯数の比、ないしは駆動ベルトでつながれた2つの滑車の周長の比である。歯数比、ギア(ギヤ)比、ギア(ギヤ)レシオ(英: gear ratio)と呼ばれることもある。 右の写真で、小さい歯車(ピニオン)の歯数は13で、その隣の大きな歯車(アイドラ、遊び車)の歯数は21である。この場合、歯車比は21/13または1.62/1となる(1.62:1と書かれることもある)。 これは、アイドラ歯車が1回転する間にピニオン歯車が1.62回転することを意味する。 別の言い方をすると、ピニオン歯車が1回転するごとにアイドラギアは1/1.62回転、すなわち0.62回転することでもある。平易な言い方では、アイドラ歯車はピニオン歯車よりもゆっくり回転することを意味している。 右の写真に一部が写っている大きな歯車の歯数が42だとすると、この歯車とアイドラ歯車の歯車比は21/42 = 1/2であり、ピニオン歯車が1回転するときに大きな歯車は0.62/2 = 0.31回転する。したがって、この3つの歯車全体の減速比は約 1:3.23となる。 真ん中のアイドラ歯車は大きな歯車と小さな歯車の両方に接しているため、歯車比の計算ではこれを無視することができ、3つの歯車全体の歯車比は一番大きな歯車と一番小さな歯車の歯数の比、42/13 = 3.23と計算することができる。 歯数は歯車の円周長に比例する(輪が大きいほど歯数も多くなる)ため、歯車比は2つの輪の周長の比であらわすこともできる。d を小歯車の直径、D を大歯車の直径、gr を歯車比としたとき、 g r = π d π D = d D {\displaystyle gr={\frac {\pi d}{\pi D}}={\frac {d}{D}}} となる。半径で表せば、 g r = r R {\displaystyle gr={\frac {r}{R}}} r は小歯車の半径、R は大歯車の半径 と表すこともできる。 小歯車の周速度をvd 、大歯車の周速度をVd 、それぞれの角速度をωd 、ωD とすると、 v d = v D ⇒ ω d r = ω D R → r R = ω D ω d {\displaystyle v_{d}=v_{D}\quad \Rightarrow \quad \omega _{d}r=\omega _{D}R\rightarrow {\frac {r}{R}}={\frac {\omega _{D}}{\omega _{d}}}} となり、上の計算と合わせ、 g r = ω D ω d {\displaystyle gr={\frac {\omega _{D}}{\omega _{d}}}} で表せる。つまり、歯車比は歯車の直径の比、ひいては歯車の半径の比でもある。 歯を持つベルトで連結された歯車状の滑車、自転車やオートバイの様にスプロケットと呼ばれる特殊な歯車をチェーンでつないだ場合も同様に計算できる。フォード・タウヌス用V4エンジンのバルブタイミングギア — 小さなクランクシャフト歯車が大きなカムシャフト歯車に取り付けられている。クランクシャフト歯車は34枚歯、カムシャフト歯車が68枚歯で、カムシャフトはエンジン回転の半分の回転数で回転する。 タイミングベルトと呼ばれる歯のついたベルトが内燃エンジンのカムシャフトとクランクシャフトの動きを同期させ、バルブをシリンダーの動きに合わせて正確に開閉させるために用いられる。 他の用途ではカムシャフトとクランクシャフトは直接歯車で連結されることが多い一方、タイミングチェーンと呼ばれるローラーチェーンまたはサイレントチェーンが自動車ではこの目的に用いられる。いずれの方法であっても4ストローク機関ではカムシャフトとクランクシャフトの歯車比は常に2:1で、クランクシャフト2回転に付きカムシャフトが1回転する。 自動車のパワートレインでは通常、主に多数の歯車の組み合わせ(速度段)を切り替えることで車両の速度を調整するトランスミッションと、もう1組の歯車セットで車輪のトルクを高める最終減速機(通常はディファレンシャルギア)の2か所に歯車が速度調整装置として用いられる[1]。この2つの機器が分離されてプロペラシャフトで連結されている方式と、一体となっているトランスアクスル方式の2種類がある。
概要
(左下の小さい歯車はバランスシャフト)