ギア

ギア

歯車。歯をかみ合わせて動力を伝達する。自動車用途では使用部位によって最適化が求められ、精度、形状、材質、熱処理が異なり多様化している。

□自動車部位別ギア使用例

部品 形状 歯形
エンジンタイミングギア 平歯車
MTミッションギア  前進用 はす歯歯車
          後進用 平歯車
ATミッションギア  サンギア はす歯歯車
         リングギア 内歯 はす歯歯車
          ピ二オン はす歯歯車
デフギア      駆動 かさ歯車 ハイポイドスパイラルベベルギヤ
          差動 かさ歯車 すぐ歯歯車
ステアリングギア  ラック 平行歯 平歯車
          ピ二オン はす歯歯車
ワイパー     モーター軸 ウォームギア
         ホイール ウォームホイール
シャフト     軸 スプライン(並歯、低歯)
         穴 内歯 スプライン(並歯、低歯)

□仕様例

仕様 記号 寸法・公差 記号
歯形 インボリュート 歯先円直径 Da
転位 歯底円直径 Df
モジュール ピン径
圧力角 α オーバーピン径上限
歯数 Z        下限
ピッチ P 又はまたぎ歯厚上限
基準円直径 D        下限

歯の大きさを表す単位として ISO(国際標準化機構)では、モジュールサイズを使うことが定められている。歯車の間隔は「ピッチP=円周率3.14xモジュール」で表され、モジュール1のピッチは3.14㎜となる。大きさは「基準円直径=歯数xピッチ」で表される。

歯形はインボリュート歯形が多く使用される。標準歯車は歯元がえぐられ弱いため、転位歯車と呼ばれる歯車の強度を上げる手法がある。

転位歯車(転位係数 x=+0.5)とすることによって、歯形が変わって歯厚が厚くなり外径(歯先円直径)も大きくなる。

歯車の精度はオーバーピン径で表示される。歯に入れる測定用のピン径が規定され、2本のピン間の寸法で公差を表示する。

歯車の仕様は歯形、転位、モジュール、圧力角、歯数、ピッチ、基準円直径、歯底円直径、歯先円直径、ピン径、オーバーピン径などを記載する。

□硬度例


中炭素鋼S45C 合金鋼SCM440
熱処理なし HB 194以下
焼入れ焼戻し HB 225~260 HB 225~260 焼入850℃焼戻200℃
高周波焼き入れ HRC 45~55 HRC 45~60 硬化層深さ1~2㎜
ガス侵炭(肌焼鋼対象) Hv800低炭素鋼S25C以下 Hv800歪大 940℃x4H(0.2㎜) 940℃x20H(1.0㎜)
ガス軟窒化 Hv400~600低歪 600℃x2H(5μm)600℃x5H(20μm)

材質は中炭素鋼S45C、クロムモリブデン鋼SCM440などが使用される。耐久性向上のため、各種熱処理(調質、浸炭焼入れ、ガス軟窒化、高周波焼入れ)やショットピーニングなどの表面硬化処理が行われる。

□表面処理

表面処理 膜厚μm 硬度Hv 長所 短所
三価電気亜鉛めっき 5または8 100 耐塩水噴霧性 水素脆性リスク
化学ニッケルめっき 2~5 550 均一な被膜 耐塩水噴霧性
硬質化学ニッケルめっき 10~20 1000 耐摩耗性
黒染め(四三酸化鉄被膜) 3 300~350 低コスト 防錆力小
リン酸塩被膜 5~10 150 防錆力
リン酸マンガン被膜 3~15 650 耐摩耗性
WPCショット 1~2μm寸法変化小 疲労強度向上

表面処理は三価電気亜鉛めっき、化学ニッケルめっき、黒染め、リン酸塩被膜、リン酸マンガン被膜、WPCショットなどが行われる。

方式

【軸】 【歯形状】
【平行軸】外歯、内歯、ラック 平歯、はす歯(斜歯、ヘリカル)、やま歯
【交差軸】かさ歯 すぐ歯、まがり歯(スパイラルベベルギヤ)、ゼロール歯
【食い違い軸】円筒ウォーム、鼓型ウォーム

サイズ

3mm~300㎜

材質

中炭素鋼、合金鋼

工法

鍛造→旋削→内径スプラン/ブローチ加工→外歯歯切り→外歯面取り→シェービング→熱処理→ショットブラスト→内径研削→表面処理

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