アクスルハウジング
アクスルハウジングは、自動車の後軸や前軸においてディファレンシャル機構と軸受、ギヤセットを収納し、外部荷重と潤滑油を保持する中空の構造体である。車輪から入力される垂直荷重、駆動・制動トルク、横力を受け、ギヤの噛み合い位置を高精度に維持しつつ、オイルシールで潤滑油を漏らさないことが主要任務である。リジッドアクスルではサスペンション取付点やブレーキ支持も兼ね、車両剛性と耐久性、NVHに直結する重要部品である。
役割と機能
アクスルハウジングは、デフキャリアやリングギヤの位置決め、軸受の予圧保持、オイルの滞留・スプラッシュ促進、外来衝撃の分散という複合機能を持つ。ギヤバックラッシュと歯当たりを走行状態でも一定に保つため、曲げ・ねじり剛性と熱変形管理が要となる。さらに、ブリーザーにより内部圧力を調整し、温度上昇時のオイルミストの噴出やシール損傷を抑える。
構造の基本要素
- チューブ／サイドハウジング：車輪側軸受とシールを収め、曲げ荷重を伝達する。
- デフキャリア部：リングギヤとピニオンを収納し、軸受キャップとシムで位置決めする。
- フランジ・パイロット：プロペラシャフト側の入力接続部で、同軸度が重要である。
- ブリーザー、フィラープラグ、ドレンプラグ：内圧調整と保守作業の口金。
- 補強リブ／ガセット、スプリングパーチ：溶接や鋳造で剛性と取付強度を付与する。
材料と製造法
材料はFCDに代表される球状黒鉛鋳鉄、SC系の鋳鋼、溶接構造用鋼板の組合せが一般的である。軽量化を重視する用途ではアルミダイカストも採用される。鋳造は一体化と減衝性に優れ、溶接構造は部品別最適化と治具管理で寸法精度を確保しやすい。製造では引け巣・偏肉・溶接歪みの抑制、応力除去焼鈍、機械加工後の同軸度・平行度管理が肝要である。
設計要件（強度・剛性・NVH）
設計では、リングギヤの噛み合い誤差とバックラッシュ変動を最小化するため、ハウジングの曲げ・ねじり剛性、局所剛性（軸受座まわり）を目標化する。荷重条件は路面入力、加減速、片輪段差、トレーラ牽引などを想定し、FEMで応力・変形・固有値を評価する。NVH面では放射音の主要モードを特定し、補強リブ配置や肉厚グラデーションで共振を回避する。
潤滑・密封と熱管理
アクスルハウジング内部はスプラッシュ潤滑が基本で、オイルレベル、バッフル形状、ギヤ攪拌によるチューニングが必要である。過剰攪拌は損失増と油温上昇を招くため留意する。オイルシールとガスケットは偏心・振れへの追従性と耐熱・耐摩耗性が重要で、ブリーザーは温度変化時の内圧制御に効く。EVや高負荷用途では冷却フィンやオイル循環路で熱マネジメントを高める。
故障モードと対策
- オイル漏れ：シール圧入部の面粗度・真円度、同軸度確保、ブリーザー詰まり除去で抑制する。
- 亀裂・溶接割れ：応力集中部をリブで逃がし、溶接条件と後熱処理で残留応力を低減する。
- ベアリング座摩耗：硬度管理と表面処理、座面幅の最適化で対応する。
- 腐食：塗装・防錆油・排水性向上の形状設計を併用する。
車種別の違い
リジッドアクスルでは左右車輪を一本のアクスルハウジングで結び、サスペンション荷重を直接受ける。独立懸架ではハウジングはデフキャリアとしてサブフレームに支持され、各ホイールはドライブシャフトで接続される。AWDではフロント側に小型キャリアを配し、荷重とパッケージ制約の両立が課題となる。
組立・調整
組立では、ピニオン軸受のプリロード、リングギヤ側のシム調整、歯当たり確認が要点である。バックラッシュは温度上昇やハウジングたわみで変動するため、実走条件を見据えた公差設計が不可欠である。最終検査では騒音試験、オイル漏れ検査、回転トルク測定を行い、量産ばらつきに対する統計管理で安定度を高める。
軽量化と新潮流
燃費・航続距離の観点から、アルミ合金や薄肉鋳鉄、トポロジー最適化によるリブ最小化が進む。EVのe-axleではモータ・減速機・デフを統合し、冷却・電磁ノイズ・NVHを同時に満たすハウジング設計が求められる。鋳造シミュレーションとデジタルツインにより、鋳巣・歪みの予測と金型改良の迅速化が実現している。
関連規格・検査の要点
材料は鋳鉄・鋳鋼・アルミの該当JIS材を用い、寸法・幾何公差は機械要素の一般規格に準拠する。非破壊検査（UT・MT・PT）や気密・圧力試験を適用し、量産では工程能力指数を監視する。これらの基盤を整えることで、耐久性、静粛性、効率を高水準で両立できる。