中国製高品質Fシリーズ減速機、平行軸ヘリカルギアボックス（コンベヤ用）、ヘリカルギアボックスとウォームギアボックスの違い

ヘリカルギアボックスの利点

ヘリカルギアボックスは通常、産業用途で使用されます。エネルギー入力を出力に変換する発電設備などでよく見られます。ヘリカルギアボックスには、スパイラル型やヘリンボーン型など、いくつかの種類があります。プロジェクトに適したギアボックスを選ぶ前に、それぞれの種類についてよく理解しておく必要があります。

らせん角

一般的に、歯車の歯と軸との間の角度をヘリックス角と呼びます。この角度は、運動変換や動力伝達において重要です。これは、歯車の軸に垂直な線を基準とするリード角とは混同しないように注意が必要です。
ヘリカルギアボックスは、様々な産業用途で使用されています。石油・製糖業界、送風機、供給装置などがその例です。ヘリカルギアは平歯車よりも滑らかで、動作音も静かです。
ヘリカルギアボックスはモジュール式に製造できます。これにより、より経済的な構造と部品の互換性が実現します。これらのギアボックスは、密閉型ギアシステムにも使用されます。ヘリカルギアボックスでは、ボックスの各セクションが異なる方向にずれるように配置する必要があります。これは、部品の完全性を維持するのに役立ちます。
ヘリカルギアは、高度な品質管理が求められる用途に使用できます。これは、摩耗の影響を最小限に抑えるために必要です。直角に作動するヘリカルギアには、極圧潤滑剤の使用が推奨されます。ただし、青銅製のギアには推奨されません。
歯車の性能は、ねじれ角だけでなく、接触率にも左右されます。歯面の接触面積が大きいほど、滑りが大きくなります。発生する熱も性能に悪影響を及ぼします。そのため、歯面間の摩擦を低減する潤滑剤を使用する必要があります。適切な潤滑は摩耗を軽減し、発熱を最小限に抑えます。
歯車の最適なねじれ角を決定する際には、歯車の直径を考慮することが重要です。はすば歯車の最小ねじれ角は15度から30度です。ねじれ角が大きいほど歯車によって発生する軸方向の力は大きくなり、ねじれ角が小さいほど接触応力は大きくなります。

スパイラルギア

ヘリカルギアボックスにスパイラルギアを使用すると、滑らかで静かな動作など、いくつかの利点が得られます。さらに、ヘリカルギアボックスは非常に効率的で、より大きな負荷に耐えることができます。スパイラルギアはコスト効率にも優れています。ただし、製造はより困難です。
ヘリカルギアは、歯が斜めに切られているという点で平歯車と似ています。しかし、ヘリカルギアの歯のねじれ角は固定されていません。この角度は、歯と噛み合う歯車との接触位置に影響を与え、また歯にかかる垂直抗力にも影響を与えます。
歯車の歯のねじれ角は、歯車の回転方向にも依存します。例えば、ねじれ角が15度のらせん歯車は、通常、歯車の軸に対して垂直になります。同様に、ねじれ角が30度のヘリカル歯車は、通常、歯車の軸に対して斜めになります。
ヘリカルギアは、平行でないシャフトを接続する方法も提供します。これらのギアは通常、コンベア、食品産業、プラスチック産業、石油産業などの産業で使用されています。ヘリカルギアの主な利点は、平歯車よりも滑らかであることです。しかし、欠点は摩耗と摩擦が大きいことです。
ヘリカルギアは、平行な軸間で運動を伝達するためにも使用されます。また、高負荷用途にも使用されるため、重荷重用途に適しています。
ヘリカルギアは、耐荷重能力においても平歯車よりも優れています。また、ヘリカルギアは平歯車よりも滑らかで静かです。しかし、摩擦係数も高くなります。さらに、ヘリカルギアの加工には専用のホブ盤が必要です。
ヘリカルギアは、基準面における基準断面によって分類することもできます。回転面を基準断面とするヘリカルギアの中心ギャップは、平歯車の中心ギャップと同じです。

ヘリンボーンギア

様々な種類のギアボックスの中でも、ヘリカルギアボックスは最も一般的なものの1つです。ギアモーター、ウォームギアボックス、遊星歯車列など、産業用途で広く使用されています。
ヘリカルギアは、垂直軸を持つ方向制御ギアです。その特徴は、インデックス円筒面上のらせんの角度であるヘリックス角です。設計上、ヘリックス角は8度から15度の範囲に設定されます。ギアが時計回りに回転したときのピッチである実径ピッチは、ヘリックス角によって変化します。
ヘリカルギアは、回転面と標準面における基準断面によって分類されます。標準面を基準断面とするヘリカルギアは、平歯車と同じ歯数を持ちます。一方、回転面を基準断面とするヘリカルギアは、平歯車と同じ中心ギャップを持ちます。
ヘリカルギアの最大の利点は、高い出力重量比です。それに加えて、コンパクトで噛み合い性能も優れています。
もう一つの利点は、高いトルク伝達能力です。これは、ねじれ角を大きくすることで実現できます。ねじれ角が大きいほど、歯車の動きは滑らかになります。さらに、ねじれ角が大きいほど、噛み合いの度合いも大きくなります。これは、衝撃や振動の大きい用途において有効です。
ヘリンボーン歯車の製造工程は、他のタイプの歯車に比べて難しく、コストも高くなります。ヘリンボーン歯車の切削や成形は難しく、単純な歯車ホブ盤では加工できません。しかし、フライス加工であれば、一部のヘリンボーン歯車を加工することが可能です。
ヘリンボーンギアに関連する問題点としては、軸方向荷重の不足、高い摩擦、軸方向成分の力の干渉などが挙げられます。ヘリンボーンギアの歯のかみ合いは、これらの問題を軽減するのに役立ちます。

騒音、振動、不快感（NVH）特性

NVH（騒音・振動・ハーシュネス）試験は、新型ドライブトレイン製品開発において重要な要素です。通常、乗用車の開発段階で実施され、車内外の騒音品質保証に用いられます。ハイブリッド車や電気自動車においても重要なテーマであり、自動車産業の拡大に伴い、その重要性はますます高まっています。
一般的なNVH試験では、ローリングロード式ダイナモメーターを用いて信号を記録し、ハードディスクに保存します。これらの信号は処理され、変動分布が生成されます。特に、大規模な実験計画法（DOE）研究を効率的に実行するために、集中定数システムダイナミクスモデルが開発されました。
NVH（騒音・振動・ハーシュネス）チェーンを構成する多くの要素の中でも、ベベルギアは最終減速機において重要な役割を担っています。その特性は複雑で時間とともに変化しますが、研究するに値するほど重要なものです。
本稿では、新しいベベルギアのOTE計算方法について論じる。電動駆動ヘリカルギア伝動システムのNVH性能は、ベアリングの熱変形によって改善できることに留意する必要がある。また、ギア設計、ベアリング最適化、および駆動系システムのダイナミクスを最適化することで、アルミニウム製アクスル設計において堅牢なNVH性能を実現することも可能である。
歯車列には、あまり知られていないNVH（騒音・振動・ハーシュネス）特性もいくつかあります。歯車列は励振源となることが知られており、これは別の研究で取り上げられるテーマです。また、ヘリカルギアシステムは作動速度が変化すると非線形挙動を示すことも重要です。

アプリケーション

平歯車に比べて、はすば歯車はより大きな耐荷重能力とよりスムーズな動作を実現します。また、歯が大きいため、静音性にも優れています。これらが、はすば歯車が広く使用されている主な理由です。
ヘリカルギアと平歯車の主な違いは、歯の切り方です。ヘリカルギアの歯は、同じ方向に噛み合う歯の数を増やすために、斜めに切られています。これにより、衝撃荷重や振動が軽減されます。また、ヘリカルギアは平歯車よりもはるかに耐久性に優れています。
ヘリカルギアは様々な用途に使用できます。平行でないシャフトが必要な用途では、平歯車よりもヘリカルギアが選ばれることがよくあります。印刷業界、プラスチック業界、セメント業界でも広く使用されています。また、コンベアや冷却装置にも使用できます。
ヘリカルギアは、優れた耐久性、耐腐食性、そして高い耐荷重性を備えた素材で作られています。また、製造コストも比較的安価です。シャフトへの取り付けは、圧入または接着剤で行います。取り付け方法は、ハブ式または一体型シャフト式のいずれかを選択できます。
ヘリカルギアは、ラジアルモジュール形状でも製造されます。これは最も経済的な選択肢です。これにより、ヘリカルギアをコンパクトな形状で製造することが可能になります。また、ベアリングの位置決め要件も確実に満たされます。
ヘリカルギアは、特殊な研削砥石を用いて製造されます。これらの砥石は、各ヘリックス角ごとに必要となります。ヘリックス角は、実際の半径方向ピッチを決定します。これは、歯にかかる垂直力にも影響を与えます。
ヘリカルギアを平行軸に嵌合させる場合、それらは右ねじになります。これらのギアは、通常のモジュールセットまたは特殊なホブ盤工具を使用して製造できます。

編集者：CX 2023-06-06