平歯車・傘歯車・ラックギア・ウォームギアなど歯車の種類と特徴とは

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おはようございます。

おはようございます。
「新人 俊太郎」さん
お久しぶりですね。

お久しぶりです。

仕事には慣れましたか?

少しは慣れましたが、

まだまだ分からないこと
だらけです。

そうですよね。

今日は、
どうしたんですか?

ウォーム減速機の

整備にきました。

「異音がするので調べて
ほしい。」とのことです。

ウォーム減速機って
なんですか?

ウォームギアを使った

減速機です。

ギアって種類が
たくさんあるので
良く分からないんです。

『平歯車』や『かさ歯車』
だけでなく、似た形状など
たくさんありますもんね。

そうなんです。

なので、
『歯車・ギア』について

詳しく教えてほしいです。

分かりました。

という、やりとりがありました。

テーマ

今回は、『歯車の種類』について
簡単にわかりやすく
紹介していきたいと思います。

 
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歯車とは

そもそも、『歯車』って
なんですか?

私の分かる範囲での

説明になりますが

大丈夫ですか?

よろしくお願いします。

『歯車』は、

Point

じつは歴史が古く「紀元前には、
すでに使用されていた。」
と言われています。

 

そんな前から歯車って
あるんですね。

そして『歯車』は、

『ギア』とも呼ばれ、

JIS規格で

2.1.1.1
歯車(gear, toothed gear)
歯を順次かみ合わせることによって、
運動を他に伝える、又は運動を
他から受け取るように設計された
歯を設けた部品。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

出典:YouTube-KHK
   小原歯車工業公式チャンネル-
   平歯車機構例

と定義されています。

ふむふむ。

つまり歯車とは、

Point

連続的に凹凸面のかみ合う歯形を
もつ機械部品のことで、運動や力を
伝達させるときに使用します。

 

歯車同士をかみ合わせて
動力を伝達させるんですね。

そうです。

そして歯車は、

Point

2本の歯車軸の位置関係によって

  • 平行軸歯車対
  • 交差軸歯車対
  • 食い違い軸歯車対

に分類され、幅広い用途で
使用されています。

 

一口に歯車と言っても
色んな種類があるんですね。

歯車とは
  • 歯車の歴史は古く「紀元前には、
    すでに使用されていた。」
    と言われている。

  • 歯車とは、連続的に凹凸面の
    かみ合う歯形をもつ機械部品
    のことで、運動や力を
    伝達させるときに使用する。

  • 2本の歯車軸の位置関係によって、
    「平行軸歯車対」
    「交差軸歯車対」
    「食い違い軸歯車対」
    に分類される。

 

平行軸歯車対の種類と特徴

『平行軸歯車対』について、
詳しく教えて下さい。

『平行軸歯車対』は
JIS規格で、

2.1.1.4 
平行軸歯車対(paralleled gears) 
軸が平行である歯車対

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

平行軸歯車

参考: 歯に働く力-
   小原歯車工業株式会社

ふむふむ。

そして、
平行軸歯車対は、

Point
  • 平歯車
  • はすば歯車
  • やまば歯車
  • ラック
  • 内歯車

などに分類されます。

 

それぞれの特徴を

教えて下さい。

まず『平歯車』は
『スパーギア』とも呼ばれ
JIS規格で、

2.2.6.1
平歯車(spur gear)
基準歯すじが基準円筒の
直線母線である円筒歯車。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

もう少し分かりやすく

教えて下さい。

平歯車とは、

Point

歯すじが直線で、回転軸に対して
平行に歯が切られている
シンプルな形状の歯車です。

 

出典:YouTube-KHK
   小原歯車工業公式チャンネル-
   平歯車

『歯車と言えば!』

という形状ですね。

そうなんです。

平歯車は、形状が
シンプルである分、
加工コストが安価で
すむため、最も多く
使用されています。

平歯車が一番シンプルな
形状なんですね。

次は『はすば歯車』
について教えて下さい。

『はすば歯車』は
『ヘリカルギア』とも呼ばれ
JIS規格で、

2.2.6.3
はすば歯車(helical gear)
基準歯すじがつるまき線
である円筒歯車。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

もう少し分かりやすく

教えて下さい。

はすば歯車は、

Point

漢字で『斜歯歯車』と表記され、
軸に対して「らせん状」に
歯が切られている歯車です。

 

はすば歯車(ヘリカルギヤ)

参考:KHK製品情報-
   小原歯車工業株式会社  

「つるまき線状」とは、
「らせん状」ということ
なんですね。

そうなんです。

ちなみに、はすば歯車は

Point

平歯車より強度があり、動作音が
静かなので、高速回転が必要な 
自動車や産業機械など幅広い分野で
使用されています。

 

平歯車より加工が難しいので

コストが高くなりますね。

では、
『やまば歯車』についても
教えて下さい。

『やまば歯車』は、

『ダブルヘリカルギア』
とも呼ばれ、JIS規格では

2.2.6.6

やまば歯車(double helical gear)
右ねじれの歯をもつ歯幅の部分と
左ねじれの歯をもつ歯幅の部分を
もつ円筒歯車。両者の間に
溝のあるもの及びないものがある。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義 

と定義されています。

もう少し分かりやすく

教えて下さい。

つまり、

Point

やまば歯車とは、歯すじの傾きが
左右対称のはすば歯車を組み合わせた
形状をしている歯車のことです。

 

はすば歯車との

違いは何ですか?

やまば歯車は、

Point

はすば歯車の長所はそのままで、
軸方向に力がかからない
メリットがあります。

 

すごくいい歯車ですね。

ただ、はすば歯車より
複雑な形状なので、加工費が
高くなっちゃいますね。

では、『ラック』についても

教えて下さい。

『ラック』はJIS規格で、

3.1.7.1
ラック(rack)
一つの面に一連の同じ形状の歯を
等間隔にもつ、平らな板又は
まっすぐな棒。

注記 ラックは、直径が無限に大きな
歯車の一部分とみなすことができる。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義 

と定義されています。

もう少し分かりやすく
教えて下さい。

ラックは、

Point

歯を持った棒状の部品のことで、
平歯車やはすば歯車と組み合わせて、
回転運動を直線運動、もしくは
直線運動を回転運動に変換する時に
使用します。

 

出典:YouTube-KHK
   小原歯車工業公式チャンネル-
   ラック機構例

なるほど。

ただ、

Point

この時使用する『平歯車』や
『はすば歯車』を『ピニオン』と呼び、
2つ合わせて『ラックアンドピニオン』
とも呼ばれています。

 

ラックにも直線の歯と
斜めの歯のタイプが

あるんですね。

では最後に、
『内歯車』について
教えて下さい。

内歯車はJIS規格で、

2.2.2.10
内歯車対(internal gear pair)
内歯車と外歯車とからなる歯車対。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

もう少し分かりやすく

教えて下さい。

内歯車は、
『インターナルギア』
とも呼ばれる

Point

歯が内側に向いている歯車で、
平歯車と組み合わせて使用します。

 

内歯車(インターナルギヤ)

参考:KHK製品情報-
   小原歯車工業株式会社  

どんな用途で
使用するんですか?

主に減速機の一種である

Point

『遊星歯車装置』などに使用され、
装置をコンパクトにできるという
メリットがあります。

 

出典:YouTube-KHK
   小原歯車工業公式チャンネル-
   遊星歯車装置01

なるほど。

平行軸の歯車にも

いろんな種類が
あるんですね。

平行軸歯車対の種類と特徴
  • 平行軸歯車対は、歯車軸が
    平行である歯車対で「平歯車」
    「はすば歯車」「やまば歯車」
    「ラック」「内歯車」などがある。

  • 平歯車とは、歯すじが直線で、
    回転軸に対して平行に歯が
    切られている歯車。

  • はすば歯車は「斜歯歯車」とも
    表記され、軸に対して「らせん状」
    に歯が切られている歯車。

  • やまば歯車とは、歯すじの傾きが
    左右対称のはすば歯車を
    組み合わせた形状をしている歯車。

  • ラックとは、歯を持った棒状の
    部品のことで、平歯車やはすば歯車と
    組み合わせて、回転運動を直線運動
    もしくは直線運動を回転運動に
    変換する時に使用する。

  • 内歯車とは、歯が内側に
    向いている歯車で、平歯車と
    組み合わせて使用する。

 

交差軸歯車対の種類と特徴

次は、『交差軸歯車対』
について教えて下さい。

『交差軸歯車対』は
JIS規格で、

2.1.1.5
交差軸歯車対(intersected gears)
軸が交差する歯車対。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

交差軸歯車

参考: 歯に働く力-
   小原歯車工業株式会社

回転する力の向きを

変える時に
『交差軸歯車』を
使用するんですね。

そうなんです。

そして、
『交差軸歯車』は、

Point
  • すぐばかさ歯車
  • まがりばかさ歯車
  • はすばかさ歯車

などに分類されます。

 

なにが違うんですか?

まず『すぐばかさ歯車』は

『ストレートベベルギア』

とも呼ばれ、JIS規格で

2.2.6.2
すぐばかさ歯車(straight bevel gear)
基準歯すじが基準円すいの
直線母線であるかさ歯車。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

もう少し分かりやすく
教えてください。

すぐばかさ歯車は

Point

漢字で『直歯傘歯車』と表記される
歯すじが直線のかさ歯車のことで
かさ歯車の中では、加工が容易です。

 

なるほど。

次は、
『まがりばかさ歯車』
について教えて下さい。

『まがりばかさ歯車』は
『スパイラルベベルギア』
とも呼ばれ、JIS規格で

2.2.6.7
まがりばかさ歯車(spiral bevel gear)
歯すじが、つるまき線以外の
曲線であるかさ歯車。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

もう少し分かりやすく
教えて下さい。

まがりばかさ歯車は

Point

漢字で『曲り歯傘歯車』と表記される
歯すじが曲線のかさ歯車のことで、
すぐばかさ歯車よりなめらかに
かみ合います。

 

出典:YouTube-KHK
   小原歯車工業公式チャンネル-
   まがりばかさ歯車

なるほど。
歯が曲がって
加工されていますね。

最後は
『はすばかさ歯車』
について教えて下さい。

『はすばかさ歯車』は
JIS規格で

2.2.6.8
はすばかさ歯車(helical bevel gear、
skew bevel gear)

歯すじが、円すいのつるまき線である
かさ歯車。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

もう少し分かりやすく

教えて下さい。

はすばかさ歯車は

Point

歯が「らせん状」に加工された
かさ歯車のことです。

 

まがりばかさ歯車と

はすばかさ歯車は

よく似ていますが、
なにが違うんですか?

はすばかさ歯車も
まがりばかさ歯車と同様に、

Point

すぐばかさ歯車より歯の強度が高く、
なめらかにかみ合います。

 

ただ、

Point

まがりばかさ歯車の方が
はすばかさ歯車より
優れているので、最近ではあまり
使用されなくなっています。

 

似た形状なら、

優れている方を

選びますもんね。

ちなみに、

Point

直角で交差する歯数が同じ『かさ歯車』
を『マイタギア(マイタ歯車)』と呼び
変速せずに軸の回転方向を変更したい
場合に使用されます。

 

出典:YouTube-KHK
   小原歯車工業公式チャンネル-
   MMSGQ 歯研スパイラルマイタ

軸の角度が90度で、
歯数が同じかさ歯車を
マイタギアと呼ぶんですね。

交差軸歯車対の種類と特徴
  • 交差軸歯車対とは、歯車軸が
    交差している歯車対のことで、
    「すぐばかさ歯車」
    「まがりばかさ歯車」
    「はすばかさ歯車」などがある。

  • すぐばかさ歯車とは、漢字で
    「直歯傘歯車」と表記される
    歯すじが直線のかさ歯車のこと。

  • まがりばかさ歯車とは、漢字で
    「曲り歯傘歯車」と表記される
    歯すじが曲線のかさ歯車のこと。

  • はすばかさ歯車とは、歯が
    「らせん状」に加工された
    かさ歯車のこと。

  • 直角で交差する歯数が同じ
    かさ歯車を「マイタギア」
    と呼び、変速せずに回転方向を
    変更したい場合に使用する。
 

食い違い軸歯車対の種類と特徴

では『食い違い軸歯車対』
について教えて下さい。

『食い違い軸歯車対』は、
JIS規格で

2.1.1.6
食い違い軸歯車対(crossed gears)
軸が食い違っている歯車対。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

食い違い軸歯車

参考: 歯に働く力-
   小原歯車工業株式会社

もう少し分かりやすく

教えて下さい。

『食い違い軸歯車』は、

Point

歯車の軸が平行にも交差にも
なっていない歯車のことで、
一対で減速比が大きくとれる
メリットがあります。

 

『食い違い軸』とは、
歯車の軸同士が平行と
交差のどちらにも
あてはまらない軸を
指すんですね。

そうなんです。

そして

『食い違い軸歯車』は、

Point
  • ねじ歯車
  • ウォームギア
  • ハイポイドギア

などに分類されます。

 

『ねじ歯車』から

教えて下さい。

『ねじ歯車』は
JIS規格で

3.2.1.5
ねじ歯車(crossed helical gears)
食い違い軸でかみ合うはすば歯車。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

もう少し分かりやすく

教えて下さい。

ねじ歯車は、

Point

はすば歯車の平行の軸をひねって
平行ではなくしたもので、
軽負荷時に使用します。

 

ねじ歯車

参考:KHK製品情報-
   小原歯車工業株式会社 

はすば歯車を
90度ひねったものが、
ねじ歯車なんですね。

では、『ウォームギア』

について教えて下さい。

『ウォームギア』は
JIS規格で

2.3.2.8
ウォームギヤ(worm gear pair)
食い違い軸間でかみ合うウォーム及び
ウォームホイールからなる歯車対。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

『ウォーム』や

『ウォームホイール』
ってなんですか?

『ウォーム』と
『ウォームホイール』は
JIS規格で

2.3.2.6
ウォーム(worm)
ウォームホイールとかみ合う
ねじ状の歯をもつ、
円筒形又は鼓形の歯車。

2.3.2.7
ウォームホイール(wormwheel)
食い違い軸歯車対としてウォームの
歯面と線接触することができる
歯面をもつ歯車。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

もう少し分かりやすく

教えて下さい。

ウォームギアは、

Point

『ウォーム』と呼ばれるネジ状の
歯車と『ウォームホイール』と
呼ばれる『はすば歯車』を
組み合わせたものを指します。

 

出典:YouTube-KHK
   小原歯車工業公式チャンネル-
   ラック&ピニオンと
   ウォームギヤを使った機構例

なんとなく
理解できました。

ちなみに、

ウォームギアには

Point

出力側から回転させることが
出来ない『セルフロック』機能があり、
エレベーターやエスカレーターなどの
減速装置として使用されています。

 

では最後に、
『ハイポイドギア』
について教えて下さい。

『ハイポイドギア』は
JIS規格で

2.3.2.9
ハイポイドギヤ(hypoid gear pair)
食い違い軸間でかみ合う円すい、
又はほぼ円すい形状の
二つの歯車からなる歯車対。

引用:JIS B 0102-1 歯車用語−第1部
  :幾何形状に関する定義

と定義されています。

もう少し分かりやすく

教えて下さい。

ハイポイドギアは、

Point

『まがりばかさ歯車』に似た、
軸が交差していない歯車の
ことです。

 

ハイポイドギア

参考:株式会社 ニッセイ

まがりばかさ歯車に似た
食い違い軸歯車が、
ハイポイドギアなんですね。

どんな用途で使用されて
いるんですか?

ハイポイドギアは、

Point

大きなトルクが必要な装置に
使用されており、条件によっては、
セルフロックを持たせることも
可能です。

 

もしかして、
ハイポイドモータって
ハイポイドギアで
減速させている
モーターのことですか?

そうです。

ギアの種類や特徴について

良く分かりました。

食い違い軸歯車対の種類と特徴
  • 食い違い軸歯車対は、歯車の軸が
    平行にも交差にもなっていない
    歯車対のことで、一対で減速比が
    大きくとれるメリットがある。

  • 食い違い軸歯車には、
    「ねじ歯車」「ウォームギア」
    「ハイポイドギア」などがある。

  • ねじ歯車とは、はすば歯車の
    平行の軸をひねって
    平行でなくした歯車。

  • ウォームギアとは、「ウォーム」
    と呼ばれるネジ状の歯車と
    「ウォームホイール」と呼ばれる
    はすば歯車を組み合わせた歯車。

  • ハイポイドギアとは、
    まがりばかさ歯車によく似た、
    軸が交差していない歯車。

 

まとめ

歯車は、連続的に凹凸面のかみ合う
歯形をもつ機械部品ことで、
滑りが無く確実に運動や力を
伝達させるときに使用します。

しかも、軸の位置関係によって
「平行軸歯車」「交差軸歯車」
「食い違い軸歯車」に分類され、
幅広い分野で使用されています。

あなたがこの記事で、
一般的な歯車の特徴を知る
お役にたてたら嬉しいです。

ありがとうございました。