こんにちは、ドリル・エンドミルなど切削工具の再研磨をしているツールリメイクです。
機械設計でよく使われる種類の歯車である「ヘリカルギア」
「ヘリカルギア」にはどういった特徴があり、どのような使われ方をしているのか知っているでしょうか？
今回は、ヘリカルギアの特徴や具体的な使用方法について紹介していきます。
ヘリカルギアの特徴は？
※ヘリカルギア画像
ヘリカルギアは、「はすば歯車」とも呼ばれます。
最も一般的なスパーギア（平歯車）の場合は、歯筋が直線なのに対して、ヘリカルギアは歯筋が「らせん状」になっているのが特徴です。
歯筋がらせん状になることによって、歯車同士の噛み合い率が高くなり、歯面の強度が平歯車よりも高くなります。
また、スパーギアの場合は、断続的に歯車が噛み合いますが、ヘリカルギアの場合は噛み合いが連続して行われるため、回転がなめらかで高速回転させても騒音が出にくいという特徴があります。
ヘリカルギアは、歯筋がらせん状になっているため、歯筋の「ねじれ方向」があります。
ヘリカルギアの軸に対して、歯筋が右肩上がりのものを右ねじれ、左肩上がりのものを左ねじれというので覚えておきましょう。
また、歯筋の角度にも種類があり、軸と歯筋の間の角度を「ねじれ角」と呼び、ヘリカルギアを組み合わせる場合は、ねじれ角の合ったものを使用する必要があります。
ヘリカルギア使用時の注意点
スパーギアに比べて歯面の強度が高く、動作音が静かという特徴がありますが、使用時の注意点もいくつか存在します。
ヘリカルギアは歯筋がねじれているため、ヘリカルギア同士を組み合わせる場合は、「右ねじれのギア」と「左ねじれのギア」を組み合わせる必要があります。
右ねじれ同士や左ねじれ同士を組み合わせようとしても、歯筋がクロスしてしまう形になるので注意しましょう。
ヘリカルギアとラックを組み合わせる場合においても、通常の「すぐばラック」ではうまく噛み合いません。ねじれ角の合ったヘリカルラック（はすばラック）を利用する必要があります。
歯筋が斜めになっていることで、ヘリカルギアにはスラスト荷重が発生する点にも注意が必要です。
スラスト荷重とは、ギアの軸方向に掛かる力のことで、スラスト荷重を考慮しない設計のままヘリカルギアを組み込んでしまうと、摩耗や回転不良の原因となってしまいます。
スラスト荷重を受けるには「アンギュラ玉軸受け」や「円すいころ軸受け」、「スラスト軸受け」などが必要になるので注意しましょう。
このような理由から、ヘリカルギアは軸受けにスペースが必要となるので、設計時にあらかじめ考慮しなければなりません。
ヘリカルギアの特殊な使用方法
※ねじ歯車画像
ヘリカルギアの特殊な使用方法に、ねじ歯車というものがあります。
通常、ヘリカルギアを使用する場合は軸同士が平行になっていますが、ねじ歯車としてヘリカルギアを利用する場合は、軸同士が食い違いになるように設置します。つまり、軸同士が交わらず、平行でもない状態で使用するのです。
このねじ歯車は、負荷が強くない状況において、動力の方向を変えたい場合に用いられます。
ヘリカルギアの弱点を克服した「ダブルヘリカルギア」
※ダブルヘリカルギア画像
ヘリカルギアは、スラスト荷重が発生する点で軸受が必要でした。その弱点を補うのが「ダブルヘリカルギア」です。ダブルヘリカルギアは「やまば歯車」とも呼ばれ、
ダブルヘリカルギアは、右ねじれのヘリカルギアと左ねじれのヘリカルギアを重ね合わせた形状をしており、お互いのスラスト荷重を打ち消し合うのが特徴です。
ヘリカルギアのメリットを備えながら、ヘリカルギアのデメリットを解消できるため、大型の減速機などによく利用されています。
まとめ
ヘリカルギアは
- 駆動音が静か
- 歯の強度が高い
といったメリットがある反面、スラスト荷重が発生するというデメリットがあります。
そのため、スラスト荷重を受けられる軸受を使う必要があるので注意しましょう。
ヘリカルギアは、機械設計において幅広い分野で利用されているので、その特徴を理解してうまく利用してみてくださいね。
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