平歯車とはすば歯車の比較、長所、短所、用途

1. 平歯車

主な特長

• 歯形と加工: 歯の輪郭が直線 (端面のインボリュート) として表示されるため、CAD ソフトウェアでの 3D モデリングが直感的になります (多くの場合、押し出しコマンドによって完了します)。製造はフォームフライスやギアシェイパーなどの成熟したプロセスに依存しているため、コストが低くなります。
• 噛み合い特性: 歯は突然全面的に接触したり外れたりし、いつでも接触線が軸と平行になります。

利点

• 軸力がかからないため、ベアリングの選択と支持構造の設計が簡素化されます。
• シンプルな製造と低コストで、単品または小ロット生産に最適です。
• 理想的な条件下で通常 98% ～ 99.5% の範囲にある高い伝送効率。
• 組み立てが簡単で、中心距離の多少の変動に影響を受けません。

短所

• 急激な噛み合い衝撃により騒音や振動が大きく、高速運転には不向きです。
• 耐荷重能力が低い: 一度に噛み合う歯は 1 対 (または 1 対未満) のみであるため、はすば歯車と比較して歯幅あたりの負荷が大きく、接触強度や曲げ強度が低くなります。
• 低いかみ合い率 (1.4 ～ 1.6、通常 2 未満) により、トランスミッションの安定性が低下します。

2.はすば歯車

主な特長

• 歯形と加工: 歯形はヘリカル インボリュート曲面であるため、CAD モデリングには「ヘリカル スイープ」機能が必要です。製造には、ねじれ角に適合する特殊なホブ切りまたは成形機と工具が必要であり、複雑さとコストの増加につながります。
• 噛み合い特性: プログレッシブ噛み合い - 歯は一端から噛み合い、徐々に歯の幅全体まで伸び、斜めの接触線と連続的な噛み合いでスムーズに外れます。

利点

• スムーズな動作と低騒音: プログレッシブメッシュにより衝撃と振動が最小限に抑えられ、高速および高負荷の用途に適しています。
• 高い耐荷重性：実接触線を長くすることで単位面積圧力を低減（接触強度が高い）し、歯元を傾斜させることで相当厚さが増加（曲げ強度が高い）。
• 横方向かみ合い率と軸方向かみ合い率を組み合わせることで高いかみ合い率 (2 を超え、3 ～ 4 の場合もあり) を実現し、複数の歯のペアが同時に噛み合って均一な荷重分散を実現します。

短所

• ねじれ角により軸力 (Fα) が発生するため、スラスト軸受のサポート (アンギュラ玉軸受、円すいころ軸受など) が必要となり、構造の複雑さとコストが増加します。
• 製造が複雑でコストが高く、精密機械や特殊工具が必要です。
• 歯面の滑り摩擦が増加するため、平歯車より効率が若干低くなります(96%～98.5%)。

3. コア比較表