左ねじの話(多穴ホイール固定編)

先日、通勤快速車両(自転車)のペダルを交換しました。
回すとゴロゴロしていましたが交換後はスムーズに回転します。
10年以上乗っていたので、ベアリングが摩耗していたんでしょう。


自転車には幼少時から長らく乗っていますが、ペダル交換は初。
今回初めて知ったのが、『左側は左ねじ』という事でした。


左ねじになっている理由は、緩み止めの為。
詳しい解説はこちらに有りますが、『ペダルを踏む際のすりこぎ運動が左側は左回転になるので、左ねじにすれば締まり方向になる』という訳です。
なるほどねぇ。

車では、大型車やジープ等で左側のハブボルトが左ねじでした。
ナットの締まり方向(赤矢印)は、タイヤの回転方向(青矢印)と同方向になります。


自転車のペダルとは少し違う理屈の筈で、私が思いついた理屈は下記です。
正解が判る方がおられたら、指摘頂けるとありがたいです。

自転車ではペダルの踏力が回転位相に因って異なる事に対し、車の駆動力(左図青矢印)は一定です。(エンジンのトルク変動は無視します)
これだと力の変動が無いので、すりこぎ的動作は生まれません。

次に気づいたのが走行時にタイヤから受ける抗力(左図緑矢印)。
これは路面とタイヤが接するEの位置でのみ受け、その方向は駆動力の反対方向になります。
これでも、力の大きさが変わるだけで、すりこぎ的動作は生まれません。

『何か駆動力と異なる方向の力が有る筈だ』とうんうん悩んで気づいたのが車両の荷重(左図赤矢印)
常に下方向の力になので回転位相毎に方向が変化しますから、位相毎に右図の様な力が発生する事ですりこぎ的動作を生む事が出来ます。
※本当はベクトルとして矢印の長さを力の大きさに準じて描かなくてはならないのですが、それぞれの値が判らないので、ただのイメージとして捉えてください。


これで自転車のペダル同様に左側は左ねじで緩まなくなる　となるんですが、ちょっと腑に落ちないんですよね。
自転車のペダルでは、(競輪用やピストバイクを除いて)駆動側にしか力が掛かりませんが、車では駆動側だけで無く制動側にも力が掛かります。
乗用車もトラックも、レーシングカーであっても、駆動力＜制動力です。
そもそも、駆動輪で無ければ駆動力は掛からないが、制動力は全輪に掛かる。
となれば、車両左側には右ねじが正しくて右側にこそ左ねじなのでは？？？？

国際規格では大型車でも両輪共に右ねじとなっていて、日本でも2010年に完全移行されています。
こちらの記事に因ると、『従来のJIS方式(左側が左ねじ)での脱落事故の約7割が左車輪である』となっています。
また、こちらの記事では平成29年(2017年)度の脱落事故の83%が左後輪とあります。
2010年の調査では、大型トラックの平均車齢が10.34年、平均使用年数が14.87年とありますから、2017年度は相当数のトラックが両輪共に右ねじと考えられますので、左側を左ねじにするメリットやデメリットはあまり無い様に思われます。

左側の脱落が多い理由については色々な仮説が挙げられている様ですが、はっきりした事は判っていない様です。

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この記事へのコメント

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ひでぽん。 2020年9月21日 9:05 一番の違いは回転の中心にねじがあるかかな、と思いました。となるとレーシングカーのセンターロックナットはどうなってるんだろうと思ったらこんなブログ見つけました→ https://gazoo.com/ilovecars/column_taniguchi/160305.html となるとNASCARはどうなってるんだろうと思いましたが見つけられませんでしたw

コメントへの返答 2020年9月21日 19:51 こんばんは。 既に続編を準備していたのですが、若干ネタバレですね^^;; 同じホイル固定と言えども、センタロックと通常の4or5穴とは力学的に別だと思います。 でも、大型車で左側(特に後輪)が脱落する理由が判んないんですよね。 まぁ、専門家が調べて結論が出ていないんでしょうから、素人が判らんでも無理無いですが。