ハイポイドギヤ

ハイポイド ギヤは、直角の 2 つのシャフト間で回転力を伝達するために使用される、まがりばかさ歯車の独特なカテゴリです。 1920 年代初頭にアーネスト ワイルドハーバーによって発明されたハイポイド ギアは、主に大型トラックのドライブ トレインに使用されました。

当時の発明の天才は、ギアシャフト間のオフセットであり、これによりトラックのフレームを低くすることができました。 この開発は車両設計に大きな影響を与え、車両内の利用可能なスペース、ロール安定性、車両ハンドリング、安全性、空気力学、燃費の大幅な改善につながりました。 ハイポイド ギアは依然としてこの分野で使用されていますが、産業用動力伝達およびモーション コントロール業界でも存在感を増しています。

ハイポイド ギヤは、直角な 2 つのシャフト間で回転力またはトルクを伝達するために使用されるかさ歯車の一種として分類できます。 かさ歯車には、直歯とスパイラル歯の 2 つの主なカテゴリがあります。 スパイラル歯のかさ歯車は、直線歯のかさ歯車よりも滑らかで静かに回転することが証明されており、ハイポイドが最もよく似ているのはこれらのスパイラル歯のかさ歯車です。

標準のかさ歯車とは対照的に、ハイポイド ギア セットの相手ギア シャフトは交差しません。これは、小さい方のギア シャフト (ピニオンと呼ばれます) が大きい方のギア シャフト (クラウンと呼ばれます) からオフセットされているためです。 ワイルドハーバー氏がリアアクスルを念頭に置いて設計したのは、これらの交差しない軸であり、上記の車両性能の向上につながりました。

軸のオフセットにより、ピニオンの直径が大きくなり、他の方法で可能な場合よりも大きなねじれ角を持つことができるため、接触面積と歯の強度が増加します。 ピニオンとクラウンの間の螺旋角により、ギアは非常にスムーズに噛み合います。 接触面積と歯の強度が増加することで、より幅広いギア比が可能になり、より大きなトルクを伝達できるようになります。

ハイポイド ギア セット間の螺旋角と接触面積の増加によるさらなる利点には、磨耗の減少、摩擦の低減、エネルギー損失の低減、効率の向上などが含まれ、これらすべてがハイポイド ギアとギアボックスの寿命を延ばすのに役立ちます。

ハイポイドギアは、らせん角度と歯の強度が増加しているため、複数の歯に同時に負荷を加えることができます。 一度に接触するハイポイドギヤの平均歯数は2.2：1～2.9：1です。 一方、かさ歯車には、一度に 1 歯ずつ負荷がかかります。 ハイポイドギヤは、同じサイズのベベルギヤと比較して、歯と歯の接触が増えることで、より大きなトルクを伝達できます。 ハイポイド ギアとギアボックスは、より多くのトルクを伝達することに加えて、同等のトルク定格を持つベベル ギアボックスよりも小型でコンパクトな傾向があるため、狭いスペースを含む用途に適しています。

ベベル ギアとベベル ギアボックスは 1:1 と 2:1 の比率が最も一般的ですが、一部のメーカーは最大 5:1 の比率を提供しています。 対照的に、ハイポイド ギアは 1:1 および 2:1 用途に対するソリューションを提供しません。 ただし、3:1 から 10:1 までの比率を効率的に実現し、単一のギア段でより多くの比率オプションを提供します。 減速比は速度に関係しており、ハイポイド ギアボックスはベベル ギアボックスに比べてもう 1 つの大きな利点があります。 ほとんどのベベル ギアボックスは過熱せずに 1,500 rpm を超える速度に対応できませんが、ハイポイド ギアボックスは最大 3,000 rpm の連続入力速度に到達できます。

ハイポイドギヤセット間の噛み合いは滑り動作を伴うため、非常にスムーズで静かなトランスミッションが得られます。 したがって、高速になると騒音が大きくなるかさ歯車と比較して、より高い負荷をより低い騒音レベルで伝達することができます。

ハイポイド ギアは、ベベル ギアに比べて、より大きな比、より高いトルク容量、より高い回転速度、およびより低い騒音を実現します。 ただし、ハイポイド ギヤは通常、最大 99% の効率評価を持つ同様のスパイラル ベベル ギヤよりも効率が低くなります (90 ～ 95%)。 ハイポイドギヤの効率は軸オフセットが大きくなると低下するため、ハイポイドギヤの歯の滑り動作によるギヤの摩耗を防ぐために潤滑に特別な注意を払う必要があります。 ハイポイドには極圧添加剤による潤滑が必要ですが、ベベルギアは標準のギア グリースまたはオイルで動作します。