カテゴリー: 力の伝え方

リンク装置

4本の棒を、①図のようにつなぎあわせ、それぞれの棒がつなぎあわせた点のまわりを、自由にまわれるようにしておきます。

このようなしくみを、リンク装置と言います。

このリンク装置で、ａの棒を動かさないでおいてｂの棒をＯのまわりにまわすと、Ｃの棒はＱのまわりをまわれないでその先のＲの点が、ＭとＮのあいだを行ったり来たりします。

反対に、Ｃの棒をＭとＮのあいだで往復させるとｂの棒は、Ｏのまわりをぐるぐるまわります。

リンク装置は、このように回転運動を往復運動にかえたり往復運動を回転運動にかえたりするはたらきをします。

このようなリンク装置を実際に使うには②図のようにＯとＱの点にｂ・cの軸をつけて回転運動や往復運動をさせます。

また、①図で、ｄの棒の途中の点、たとえばＳの点の運動を調べるとＰの点が円運動をするとき、Ｓは楕円形の運動をします。

ｄの棒のかわりに、曲がった棒や板をつけてその上の1点を選んで運動させると8の字の形やいろいろ複雑な運動をさせることができます。

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クランク仕掛け

まえのリンク装置の図で、Ｏを通る棒の回転軸とｂの棒をいっしょにすると、つぎの③図のように一部分が曲がった回転軸になります。

このようなものを、曲軸、またはクランクと言います。

このクランクに、ｄの棒をつなぐ点Ｐの回転軸をクランクピンと言い、ｄの棒のことを、連接棒と言います。

いま、クランクを図のようにまわすとリンク装置のときと同じように連接棒のはしのＲの点とぼうｃは矢印のような首振りの往復運動をします。

これと反対に、Ｒに首振りの往復運動をさせてクランクに回転運動をさせることもできます。

④図は、連接棒の先のＲをａの棒につけｄの棒を、ａの棒にそってだけ滑らせるようにしたものです。
この場合は、クランクを回転させるとＲが棒ａの直線上を往復運動します。

このように、クランク、またはその原理を使って回転運動を往復運動にかえたり往復運動を回転運動にかえたりするしくみをクランク仕掛けと言います。

クランク仕掛けで、ａの棒の両はしの位置、ＯとＱが決まっていて動かなければ、ａの棒はなくてもよいわけです。
そのため、実際のクランク仕掛けには、ａの棒はあまり見られません。

クランク仕掛けの利用

クランク仕掛けは、蒸気機関や自動車のエンジンなどで大切なはたらきをしています。

また、私たちの生活に使われている機械にも、いろいろと利用されています。

下の図の①は、ミシンのはずみ車をまわすベルト車と足踏み板とのあいだのクランク仕掛けです。

②図は、足踏み脱穀機に使われている足踏み板と車とのあいだのクランク仕掛けです。
これらは、足踏み板の往復運動を、回転運動にかえるためのものです。

③図は、こうもりがさの骨のはたらきをしめしたものです。
Ｏとｂはクランクではありませんがクランクと同じはたらきをしています。

Ｒが、かさのえを上下に滑ると、クランクピンにあたるＰの点がＯのまわりに円を描いて、かさを広げたり、つぼめたりします。

上の図の右は、自動車のエンジンに使われているクランク仕掛けです。
連接棒の先についているピストンは、ガスの爆発で押されてクランクを回転させます。

上の図の左は、飛行機に使われている、7シリンダの星型エンジンです。
これは、それぞれの連接棒が、共通のクランクピンにつながれています。

クランクの死点

蒸気機関車のクランク仕掛けで一定の力でピストンを押しているとすると、連接棒にはたらく力も一定です。
しかし、クランクをまわす力はクランクピンのまわる位置によって違います。

下の図のように、連接棒がクランクの回転軸を通るときと連接棒を延長した先が、クランクの回転軸を通るときクランクの回転力はゼロになります。

クランクピンが、このような位置にきたときをクランクの死点と言います。

クランクが死点にあるときはいくら連接棒に力を加えても、クランクはまわりません。

そこで、蒸気機関車の両側の動輪はクランクピンの位置を90度だけずらして、一方が死点にあっても他方が死点にならないようにしてあります。

また、動輪の一部が、とくに重くつくられているのはその慣性によって死点で止まらないようにするとともに回転を滑らかにするためです。

自動車のエンジンでも、ピストンが1つだけではちょうど死点の位置にくると、クランクがまわりません。

このために、ピストンをいくつもつけてしかも、クランク軸へ取り付ける角度をかえて滑らかな回転ができるようにしてあります。

また、クランク軸についているはずみ車も、死点で止まるのをふせぎ回転を滑らかにするはたらきをしています。

カム

軸といっしょにまわる物の外側のふちに棒を、いつも触れ合うようにしておきます。

このとき、軸といっしょにまわる物が不規則な形をしているとこれに触れている棒は、そのふちのでこぼこに応じて出たり入ったり、直線運動をします。

このようなしかけを、カムと言います。

図のようなカムでは、棒が円形の部分に触れているときは動きません。
回転する板がつきでているところに、棒が触れるときだけ上にあがります。

自動車のエンジンについている、吸気弁や排気弁はこのようなカムで、開けたり閉めたりしています。

ミシンについているてんびんは、針の動きにつれて上下運動をし上糸をくりだしたり、たぐりあげたりするはたらきをします。

てんびんに、このような動きをさせているのは、てんびんカムです。

てんびんカムは、円筒の外側に、曲がった溝をつけたものです。
てんびんの曲がった部分には、小さなでっぱりがついていてこの溝にはまっています。

このため、てんびんカムが回転するとてんびんは溝の曲がり方にしたがって、上下に動くのです。

このように、カムは、回転運動を往復運動にかえるはたらきをします。
この方法によると、クランク仕掛けよりかんたんになるしカムの形をかえて、往復運動のしかたを、いろいろにかえることができます。

たとえば、止まっている時間を長くしたり、動く速さをかえたり特別な運動をさせたりすることができるので、複雑な機械にはなくてはならないものの1つです。

チェーンと歯車

回転の軸がはなれているところに歯車を使うときは歯車の直径の大きなものを用いるか小さなものならいく組みかく組み合わせて用いなければなりません。

また、ベルトとベルト車のしくみを使えばベルト車がはなれていても、ベルトさえ長くすればよいわけです。

しかし、ベルトとベルト車とでは、滑る場合があります。

ベルトとベルト車の場合の、滑りをなくすためにベルト車に歯をつけベルトのかわりに、歯にかみあうチェーン（くさり）を用いたのがチェーンと歯車（ギヤ）のしくみです。

ふつうのチェーンは上の図のような形になっているのでそれに使う歯車の歯も、ふつうの歯車のものとは、形が違っています。

ふつう、2つの歯車の回転の速さをかえるのに大きさの違う歯車を使います。

そこで、大きいほうを大ギヤ、小さいほうを小ギヤと言っています。

大ギヤと小ギヤの回転の速さ（回転数）は歯車の場合と同じで歯の数で決まります。

小ギヤの歯数が、大ギヤの歯数の2分の1、3分の1、4分の1……なら小ギヤの回転数は、大ギヤの2倍・3倍・4倍……というように反比例します。

回転力も、歯車の場合と全く同じで歯数が多くなれば、それに比例して大きくなります。

チェーンの利用

自転車の後輪をまわすしくみは、チェーンと歯車が使われています。

後輪の軸には、小ギヤがついていてペダルのついているクランク軸に、大ギヤがあります。

大ギヤの歯数と、小ギヤの歯数をくらべると、表のようになっています。

この表で、回転比というのは、両足でペダルを1回ずつ踏み大ギヤを1回転させたときの小ギヤの回転数になります。

荷物をのせるものでは回転比を小さくして力のかけ方が小さくてすむようにしてあります。

また、旅行用自転車のように速く走らせるものには回転比が大きくしてあります。

ふつうの大形自転車では、タイヤの直径が66センチあるので大ギヤを1回転させると後輪は、66ｃｍｘ3.14×2.2 = 約456cm　4.56メートルも進みます。

チェーンブロックには輪をつないだようなチェーンを使い歯車も、それにありような形につくってあります。

時計の歯車

時計は、大きくわけて、針を動かす動力源、その動力を伝える歯車、1秒1秒、時を刻む装置の3つからできています。

大きな柱時計でも、また小さい腕時計でもみなこれらの装置がついていますが内部の装置の大部分は動力を伝える歯車です。

時計では、秒針・分針・時針を決まった回転比で動かすためにいくつもの歯車の組み合わせを使います。

しかし、大きな機械と違って強い力がかからないので平歯車が使われています。

柱時計などにはサシカナという歯車にが使われていますがこれも、平歯車と同じようなはたらきをするものです。

自動車の変速機

自動車が走りだすときや、坂をのぼるときは速さに遅くても強い力を出さなければなりません。

自動車が走り出して、ある速さになってからは車輪の回転が速くても、出す力は小さくてすみます。
また、バックするときは、車輪を逆回転させなければなりません。

このように、動力を車輪に伝える速さや力の大きさ、車輪の回転の向きを加えるしくみが変速機です。

変速機のレバーを動かすと歯車のかみあわせがいろいろかわって、必要な回転がえられるようになっています。

変速機の歯車は車輪に回転が滑らかに伝わるようにはすば歯車でできているのがふつうです。

自動車の減速機と差動機

自動車のエンジンの回転力は変速機にうつされてから推進軸によって、後輪の軸に伝えられます。

推進軸と後輪の軸は直角になっているので丈夫な、はすばかさ歯車が使われています。

この場合、エンジンの回転する速さは、後輪の軸についている大きなかさ歯車で遅くなり、反対に回転力が大きくなります。

このため、この装置を減速機と呼んでいます。

はすばかさ歯車を使うと回転がむらなく伝わり、かみあいも静かです。
また、小さい歯車の中心を、さげてかみ合わせてあるのは自動車の振動を考えて、安定させるためです。

このようにして、後車輪は回転することかできますが自動車がカーブを曲がるときには左と右の車輪の回転速度をかえなければなりません。

このために、差動機と言う仕掛けが使われています。
これには車輪の軸のまわりに回転できる箱の中に4個のかさ歯車がついています。

蒸気タービンの歯車

蒸気タービンから、直に回転運動を取り出すと、回転が速すぎるので歯車で回転速度を落とし、回転力を大きくします。

大きなモーターを使うクレーンでも同じです。

このときの回転は、もちろん、滑らかでなければなりません。
しかし、回転力が大きいので、はすば歯車を使ったのでは軸受に大きな偏った力がかかります。

そこで、大きなやまば歯車を使って、軸受にかかる力をなくしています。

やまば歯車は、このように大きな力のかかる機械に使われ形も非常に大きく、丈夫にできています。

ハンドドリル

ハンドドリルは、金属などの板に、穴をおける機械です。
近頃は、モーターで回転させる電気ドリルが、さかんに使われていますが、値段が安くて、使い方のかんたんなハンドドリルも、まだ多く使われています。

金属に穴を開けるには、よく切れるドリルの刃を金属にあててなるべく速くまわし、金属を削りとります。

このために、ドリルの刃を取り付ける軸に、小さいかさ歯車をつけこれに、大きなかさ歯車がかみあうようにしてあります。

ハンドルで大きなかさ歯車をまわすと小さいかさ歯車によってドリルの刃に、速い回転をあたえることができます。

模型モーターの車の歯車

模型モーターで車をまわすときは、モーターの軸にウォームをつけこれにかみあうウォーム歯車の軸に、車輪をつけます。

これは、モーターの速い回転を落として車をまわす力を大きくするためです。

ウォ－ムを使わないときはかさ歯車、または平歯車の組み合わせを2組以上使わなければなりません。

しかし、ウォームを使うと1組みですみ場所もとらず、しくみもかんたんにすみます。

日よけおろしの歯車

商店などで使っている、日よけをおろしたりまきあげたりするしくみには、綱でまきあげるものかさ歯車を使うものなどがありますが、ふつうに見られるものはウォームとウォーム歯車を使ったものです。

ウォームとウォーム歯車を使ったものでは図のように、ハンドルをまわすと、ウォームがまわります。

するとウォームとかみあうウォーム歯車がまわり歯車の軸といっしょに日よけがまかれたり、おろされたりします。

日よけがあがっているときは日よけの重さでウォーム歯車をまわす力がはたらきます。

しかし、歯車がまわろうとしても、ウォームはまわりませんからどの位置にあってもハンドルをまわさないかぎり、日よけは止まっています。

顕微鏡やカメラの三脚のラックとピニオン

顕微鏡で、レンズの筒を動かす場合には筒のわきについているつまみをまわします。

つまみの軸には、ピニオンがついていて筒にあるラックとかみあっています。
ですから、つまみをまわすと、筒が上下するしくみになっています。

カメラの三脚にもラックとピニオンが使われています。
これも、顕微鏡に使われているラックとピニオンと同じ仕組みになっていて、つまみをまわして、カメラを上下させます。

平歯車

ふつう、どこでも見られる歯車は平歯車といって図のように、2つの軸と歯の向きがみな平行になってします。

①はななめに見た図で、②は、軸に平行な向きから見た図です。

平歯車は、2つの摩擦車が滑らないで回転を伝えるのと、同じはたらきをします。

また、たすきがけのベルトがベルト車とのあいだで滑らないときの回転の伝え方とも同じです。

はすば歯車

はすば歯車には、ふつうの平歯車と違って歯のならんでいる向きが軸の向きと平行になっていません。

そのため、回転を伝えているとき、この傾きからくる力が軸にかかってきます。
そこで、軸のはしに、スラストベアリングという、特別の軸受を使ってこの力をふせいでいます。

やまば歯車

はすば歯車の、軸にかかる力をふせぐために工夫されたのが、やまば歯車です。

これは、ななめになっている面の向きがちょうど反対になっている2枚のはすば歯車を真ん中でだきあわせた形をしています。

こうすると、軸にかかる力は、反対の方向から同じ大きさではたらくので、互いに打ち消されて、力がはたらかないのと同じ結果になります。

かさ歯車

機械のつくりや、取り付ける位置の関係などで回転軸の方向をいろいろとかえなければならないことがあります。

このようなとき、歯の部分が、かさを広げたような形をしたかさ歯車を使うことがあります。

図のようなかさ歯車は、1枚1枚の歯が平歯車のようにまっすぐになっているので、すぐばかさ歯車と言います。

このほかに、はすばかさ歯車や、やまばかさ歯車があります。

ねじ歯車

2つの軸が、互いに直角でも交わらないときは歯のねじれた2つの歯車を、かみあわせたような歯車を使います。

これをねじ歯車と言います。

2つの歯車の軸が、平行でもなくまた、交わりもしないときには食い違い軸歯車を使います。

ウォームとウォーム歯車

回転の向きを直角にだけかえるものにかさ歯車のほかに、ウォームとウォーム歯車があります。

この1組みの歯車の一方は、ねじの形をしたもので、ウォームと言います。
これにかみあう歯車は、平歯車によく似た歯車でウォーム歯車と言います。

ウォ－ムの溝は、一歯おくりと一歯おくりの2種類があります。
一歯おくりは、ウォ－ムが回転するとウォーム歯車を一歯だけおくるもので、二歯おくりはウォームが1回転するとウォーム歯車を二歯だけおくるものです。

ウォームとウォーム歯車は、かさ歯車よりかさばりません。
また、回転の伝わり方は一方的でウォーム歯車をまわしてウォームをまわすことはできません。

ラックとピニオン

回転運動を直線運動にかえて伝える仕掛けにラックとピニオンがあります。

これは平たい帯のようなものの上に、歯形をきったラックとこれにかみあう、ピニオンという歯車からできています。

歯車のはたらき

動く部分がある機械には、ほとんどと言ってよいほど歯車が使われています。
とくに、時計やゼンマイで動くおもちゃなどは歯車ばかりで出来ていると言ってもよいでしょう。

歯車は、摩擦車や、ベルトとベルト車などと同じように回転数や回転の向き、回転軸の方向や回転力の大きさなどをかえて必要な回転運動を伝えるしくみの1つです。

摩擦車と歯車

摩擦車では、2つの車が強く触れ合っていないと滑って空回りすることがあります。
また、伝える力が大きすぎると、まわす力がでないで滑ってしまいます。

この滑りをなくすためには、両方の車のふちに、互いにかみあうぎざぎざの歯をつければよいわけです。

かんたんなものには、はね車のように車のふちに、平たい板を等しい間隔で取り付けたものがあります。

たとえば、おもちゃの歯車には一方に、はね車の形のようなものを他方には、車のふちに鋼線をならべてつけたものがあります。

このような歯車では回転が滑らかにいかなかったり歯の形がすぐ壊れたりして、よい歯車とは言えません。

そこで、精密な機械に使ったり大きな力を伝える歯車には特別な歯をもった歯車がつくられています。

歯車に使われている材料も、その使い道によって、違いがあります。
強い力でかみあう場合には、鋼鉄や特殊のプラスチックでつくります。

それほど力が強くないときには黄銅や、ふつうのプラスチックなどでつくります。

歯車の回転の向きと回転数

2つの歯車を組み合わせて、回転運動を伝える場合その回転の向きは、いつも互いに反対になります。

はじめの歯車と同じ向きにまわしたいときには歯車をもう1つ使えばよいわけです。

回転軸の方向をかえたいときはかさ歯車や、ねじ歯車のような、歯のつけ方の違った歯車が使われます。

回転数は、摩擦車の場合は、車の半径に反比例しますが歯車では、歯の数に反比例します。

たとえば、図のように、Ａ・Ｂの歯車の歯数がそれぞれ60枚と30枚あるとします。

Ａの歯車に動力がついていて、Ａを1回転させると60÷30 = 2で、Ｂの歯車は2回転します。

したがって、Ａが1分間に100回まわれば、Ｂは200回まわります。
面の数が3分の1、4分の1、5分の1……になると回転数は3倍・4倍・5倍……になります。

反対に、歯の数が2倍・3倍・4倍……となれば回転数は2分の1、3分の1、4分の1……になります。

いろいろの歯数のものを、いくつも組み合わせると回転の速さを、必要な大きさにすることができます。

歯車の術の数が多くて数えにくいときには、摩擦車のように半径、または直径をくらべて回転数を決めても、あまり違いはありません。

これは、歯車の中心から、歯と歯がかみあう点までを半径とする円が歯車の歯の数に比例しているからです。

歯車の回転力

歯車の場合も、摩擦車や、ベルトとベルト車の場合と同じように車の半径が大きいほど、回転力は大きくなります。

正確には、回転力は、歯の数に比例します。

たとえば、歯の数が、2倍・3倍・4倍……になれば回転力も2倍・3倍・4倍……となります。

モーターで動くおもちゃの乗り物を調べてみると図のように大小の歯車を使って回転数を小さくし回転力を増やすようにしてあります。

モーターの回転は速いのですが回転力が小さいので、このようにして力をつけているのです。

ぜんまいで動くおもちゃでは、②図のように2組みの歯車で回転数を増し、回転力を小さくしています。

ぜんまいは、強い力で軸をまわしますがこれに歯車を組み合わせると回転力が小さくなり、回転数が増します。

これらの組み合わせ方は、実際の機械にもたくさん利用されています。

摩擦車の利用

摩擦車は、回転力が小さくてもよいところに、多く使われています。

ミシンのはずみ車の、軸受に近いところと下糸まきの車とは、摩擦車になっています。

下糸まきの車のまわりには、ゴムがはめてあり摩擦力が大きくなるようになっています。

普段は、はずみ車の軸とはなれていますが、下糸をまくときにはばねの力で、はずみ車の軸と触れ合うようにしてあります。

電蓄やレコードプレヤーは、ほとんどモーターでレコードをまわしています。

レコードは、その種類によって、1分間に16と2/3、33と1/3、45、78回というように、4種類のものがあります。

そのため、使うレコードの種類によって、回転数を加える必要があり図のような摩擦車のしくみを利用しています。

Ａの車は、モーターの軸につながれています。

これに触れているＢの車は、まわりにゴムをはめこんだ摩擦車でレコードをのせる、ターンテーブルにも触れていてそれをまわす役目をします。

Ａの車は、直径が違う車を、4つ組み合わせたようになっています。
これを上下させて、摩擦車Ｂに触れさせるとレコードの回転数をかえることができます。

エ場で見られるベルト仕掛け

小さな工場へ行くと、そのかたすみにモーターが1台すえてあるのを見受けます。

モーターの軸には、ベルト車がついてして、天井にある大きなベルト車を、幅の広い、丈夫なベルトでまわしています。

大きなベルト車の軸は天井のずっとはしのほうまで伸びていてところどころにある軸受で、支えられています。

この長い軸には、たくさんのベルト車が取り付けてあって軸と同じ速さで回転しています。

そして、その1つ1つのベルト車と下にある機械のベルト車とが、ベルトでつながれています。

このようにして、1台のモーターで工場の中のたくさんの機械を動かします。

そのうちの1台が仕事を休むときは、機械にもう1つ空回りするベルト車をつけておき、それにベルトをうつします。

機械には、回転数をかえてはたらかせたい場合があります。
そこで、大きさの違うベルト車を同じ軸に取り付けて回転数がかえられるようにしてあります。

これを、だん車と言います。

このような工場では、モーターや、大きな摩擦車に故障があると工場中の機械が止まってしまいます。

近頃では、工場で使う機械にもそれぞれ1つずつモーターを取り付けたものが多くなりました。

こうすれば、モーターが故障してもほかの機紙まで止まってしまうことがありません。

そのうえ、天井で、大きな長い軸をまわさなくてすみますしベルトにまきこまれて、怪我をするようなこともありません。

普段見られるベルト仕掛け

小形の機械や、家庭で見られるようなベルト仕掛けでは強い回転力を伝える必要がないので、細いＶベルトやひものようなべルトが使われています。

モーターや発電機の回転は、非常に速いので、ふつうは回転数を落とし回転力を大きくするような、ベルトとベルト車が使われています。

しかし、手や足で動かす機械では、それほど大きな回転力を必要としません。

ただ、手や足であたえた遅い回転をなるべく速い回転にしなければならないので回転数を増すように工夫されています。

ベルトのはたらき

何メートルもはなれているところに回転運動を伝えるには、どうしたらよいでしょうか。

大きな摩擦車を使ってもよいしいくつもの摩擦車を組み合わせてもよいわけですが実際には、なかなかたいへんです。

しかし、下の図のように、動力の回転軸についている車Ａと回転を伝える軸についている車Ｂとのあいだに輪にしたベルトをかければ、かんたんです。

このＡとＢの車のことを、ベルト車（プーリ）と呼んでいます。

ベルトがたるんでいるとＡのベルト車がまわっていても空回りをして、ベルトは動きません。

ベルトが、適当に引っ張られているとベルトがベルト車を押しつけて摩擦力がはたらくようになります。
そのため、ベルト車Ａが回転すれば、ベルトも同じ方向にまわります。

Ｂのベルト車もまた、ベルトとの摩擦でベルトの動く方向にまわりだし、回転運動が伝えられます。

ベルトのかけ方と回転方向

ベルト車にベルトをかけるには、上の図のようなけさがけとたすきがけの、2つの方法があります。

けさがけでは2つのベルト車が同じ向きにまわりたすきがけでは反対向きにまわります。
ですから、場合によって、都合のよいかけ方をすればよいのです。

ベルト車の回転の速さ

たすきがけの場合のベルトを、だんだん短くしていくとしまいに、下の図のような、一組みの摩擦車と同じ形になります。

ベルトを長くして、ベルト車をはなしても、回転のしかたは全く同じです。

このことから、ベルト車の回転の速さはベルトとベルト車のあいだに滑りがなければ摩擦車の場合と全く同じであることがわかります。

一組みのベルト車で、一方のベルト車の半径（または直径）が2倍・3倍・4倍……となれば、回転数は、2分の1、3分の1、4分の1……と減っていきます。

また反対に、半径（または直径）が、2分の1、3分の1、4分の1……と小さくなれば、回転数は2倍・3倍・4倍……と大きくなります。

回転力も、摩擦車の場合と全く同じで、半径の大きなものほど力は大きくなり、半径の小さいものほど力は小さくなります。

ベルトの形

ベルト車をまわすベルトには、その目的によって材質や太さ、切り口の形など、いろいろの種類のものがあります。

これらはいずれも、ベルトにかかる力に応じて力を出しベルト車が空回りしないように選んで使われます。

工場などで、ふつうに使われているものは切り口が平たい帯のようなものです。

ミシンや小形の機械には、切り口がまるいものや四角いもので、ひものようなものが使われます。
これに使うベルト車には、ベルトの断面と同じような溝がついています。

モーターの軸から、直接にポンプなどをまわすとき1分間の回転数が、1000回転以上になることがあります。

このように速い回転のときには、滑りやすくなるので、Ｖベルトと言って、切り口がＶ字形のものを使い、ベルト車にもＶ字形の溝をつけたものを使います。

Ｖベルトは、ベルトとベルト車との触れ合う面積が大きく摩擦力が大きくなります。

そのため、強い力で回転を伝えることができます。

摩擦車のしくみ

電車や自動中が走れるのはレールや道路と車輪とのあいだで摩擦があるからですが、これは摩擦のあるレールや道路の上を車輪が回転するからであるとも言えます。

車体をおさえて、進めないようにしておきレールだけがうしろに動くようなしかけを考えてみるとレールの動きにつれて、車輪だけが回転をはじめます。

図のように、レールを円形に取り付けた台をレコードプレヤーのターンテーブル（回転盤）のようにぐるぐる回転させる場合も同じです。

レールのかわりに、ただの円仮になってもまた、円板のふちに、車が触れていても同じです。

摩擦車は、このように、互いに触れ合っている2つの車の摩擦を利用して、一方の車の回転をほかの車に伝えるしくみのものです。

摩擦車の回転方向

摩擦車は、その車の触れ合う様子によって回転の向きが、いろいろとかわることがあります。

つぎの図の①の場合は、2つの車の軸が平行でそれぞれ車の外側で触れ合っています。

このときは、Ａの車が矢印の方向にまわっているとＢの車は反対の向きにまわります。

②の図のように、大きな車Ｂの内側に、小さな車Ａが触れ合っているときはＡの車が矢印の方向に回転すると、Ｂの車も同じ方向に回転します。

③の図の場合は、Ａの車の軸と、Ｂ・Ｃ・Ｄの車の軸が互いに心角になっています。

大きな車Ａが矢印の方向に回転しているとき、Ｂ・Ｃ・Ｄの車は①図や②図のように、いちがいに、同じ向きとか反対向きにまわるとは言えません。

この場合は、それぞれの車が、Ａの車の触れ合っている点のところで①図のような関係で回転していると考えるとよいでしょう。

摩擦車の回転の速さ

ある時間、たとえば1分間に車が何回まわるかという数を回転数と言います。
回転数が大きいということは、車が速くまわるということです。
したがって、回転数の大小で、回転の速さをくらべることができます。

2つの中が同じ大きさのときは、その半径は同じです。
車が滑らないでまわるならば、一方の車が1回まわるともう一方の車も、1回まわります。

これは、反対向きにまわしても同じです。

下の図で、Ｂの車の半径がＡの車の半径の2倍だとするとＢの車の円周はＡの車の円周の2倍になります。

したがって、Ｂが1回まわると、Ａは2回まわります。
同転数でいうとＡはＢの2倍です。

Ｂの車の半径が、Ａの3倍・4倍……に増えると、Ａの車の回転数は、Ｂの3倍・4倍……となります。これは、回転の向きに関係しません。

このことから、車の回転数（回転の速さ）は半径の大きさに反比例するということがわかります。

まえの図の③の場合でもＡの車の中心から触れ合う点までの距離を半径とすれば、同じことが言えます。

摩擦車の回転力

摩擦車の回転数は、触れ合う2つの車のうち半径が小さいほうが大きくなり半径が2分の1、3分の1、4分の1……になると回転数は2倍・3倍・4倍……となります。

ところが、伝えられる回転の力は、これと全く反対になり回転数の大きいほど、回転の力は小さくなります。
車の大きさで言えば、車の半径が小さいほど回転を伝える力は小さくなり、半径の大きさに比例します。

ミシンの下糸をまくときなどのように回転の力は小さくても速く回転させたいときには、小さい摩擦車を使います。

大きな回転の力を伝えたいときは、伝える車の半径を大きくしなければなりません。

しかし、力を大きくしようとすると、滑って空回りすることがあります。
このようなときは、別に歯車のような便利なものがあるので摩擦車はあまり使われません。