カムギアトレーン

カムギアトレーン：精密さと高コストの両刃の剣

4ストロークエンジンにおいて、吸気・排気弁の開閉を制御するカムシャフトの駆動方法として、カムギアトレーンがあります。これは、従来のカムチェーンやタイミングベルトに代えて、歯車（ギア）を用いてカムシャフトを回転させる方式です。

カムギアトレーンの特徴：高精度と高コスト

カムギアトレーンは、チェーンやベルト方式と比べていくつかの利点があります。まず、テンショナーなどの補助機構が不要なため、バルブタイミングの精度が非常に高くなります。そのため、高回転・高出力エンジンや、高い信頼性と耐久性が求められる産業用エンジン、特にディーゼルエンジンで広く用いられています。レース用エンジンでもその精密さが評価されています。

しかし、この方式には大きな欠点もあります。それはコストです。平歯車では騒音が大きすぎるため、市販車では斜歯歯車や、ばねでテンションをかけるシザーズギア（ホンダ技研工業では「せらしギア」と呼称）といった特殊なギアが必要となります。これにより製造コストが上昇し、市販車への採用は限定的です。オートバイの一部モデルなどに採用例が見られる程度です。

さらに、カムギアトレーンは駆動損失が大きいです。これは、複数の歯車を組み合わせることで、ギア同士の摩擦や噛み合わせによる抵抗が増えるためです。駆動損失の大きさは、ギア駆動＞ベルト駆動＞チェーン駆動の順となっており、カムギアトレーンは最も損失が大きい方式と言えます。その独特のギア鳴りは、電動モーターのような高音として聞こえる場合もあります。

セミカムギアトレーン：コンパクト化へのアプローチ

カムギアトレーンの欠点を補うために考案されたのが、セミカムギアトレーンです。これは、ギアとチェーンやベルトを併用する方式です。主な目的は、カム駆動系のコンパクト化であり、バルブタイミングの精度の向上とは異なるアプローチです。

フルカムギアトレーンは、ギアのサイズと配置の制約からレイアウトに制限がありますが、セミカムギアトレーンでは、チェーンなどを組み合わせることでレイアウトの自由度が増します。特に、V型エンジンや、近年の自動二輪エンジンのように、カムシャフトと関連部品の配置に制限が多いエンジンに適しています。

4ストロークエンジンでは、クランクシャフトからカムシャフトへの駆動伝達に2:1の減速比が必要ですが、フルカムギアトレーンでは、ギアのサイズ限界や駆動損失の低減のため、ギアを大きく設計する必要が生じます。一方、セミカムギアトレーンでは減速比を自由に設定できるため、レイアウトの自由度が高まり、よりコンパクトな設計が可能になります。部品点数は増えますが、全体として軽量コンパクトな設計となり、騒音対策もギア部分に限定できるため容易になります。

コストはチェーン駆動より高くなりますが、精度と設計の容易さから、多くのメリットがあります。

採用事例

カムギアトレーンは、高性能車や一部のオートバイなどに採用されています。具体的には、以下の車種が挙げられます。

四輪車:
マセラティ MC12
Aston Martin Valkyrie
Gordon Murray Automotive T.50
Gordon Murray Automotive T.33

二輪車:
TM Racing 250/300 Fi Twin MX/EN/SMX/SMR
TM Racing Moto3
ホンダ CBR1000RR-R (セミカムギアトレーン)
スズキ SV1000/S (セミカムギアトレーン)
多くの生産終了モデル（ホンダ、カワサキ、他）

商用車:
三菱ふそう スーパーグレート

これらの例からも分かるように、カムギアトレーンは、高い精度と耐久性が求められるエンジンに採用される、高度な駆動方式です。しかし、コストと駆動損失の大きさが、その普及を阻んでいると言えるでしょう。

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