ハイポイドギア

ハイポイドギアは、スパイラルギアと同様のベベルギアですが、軸が交差しない点で異なります。小ギア軸（ハイポイドピニオン側）は、大ギア軸（ハイポイドギア側）からオフセットされています。適切なオフセット量であれば、ピニオン軸と大ギア軸は干渉することなく通過でき、軸の両端をしっかりと支えることができます。

一般的に、ハイポイドギアはベベルギアに比べて高い減速比を実現できます。接触比が大きいため、同種のベベルギアよりも大きな負荷を伝達できます。また、滑らかな噛み合いにより、騒音や振動をさらに抑制できます。ただし、噛み合い構造が非常に複雑で、製造もより困難です。用途としては、主に自動車の駆動系、例えば差動装置などに使用されています。

ハイポイドギアを1組使用することで、非常に高速な減速比を実現できます。同様の高速減速比を持つウォームギア駆動装置と比較して、ハイポイドギアは一般的に以下の利点があります。

• ピニオンとギアの両方に熱処理を施すことで、高い剛性が得られ、結果としてユニットの小型化につながる。
• 滑りが少なく効率が高いため、より小型のモーターで済む。
• ウォームギアと比較すると、ピニオンとギアの間のオフセットがわずかであるため、結果として省スペース化が実現する。

比較 ハイポイドギア に スパイラルベベルギア

ハイポイドギアは、より頑丈で、動作音が静かで、より高い減速比に使用できます。しかし、歯面に沿って滑りが生じるため、機械効率が低下します。エネルギー損失は、ギア表面と潤滑油で発生する熱の形で現れます。

ハイポイドギアは、一般的に後輪駆動の自動車の駆動系に使用されます。

ハイポイドオフセットを大きくすると、ギアはより大きなトルクを伝達できます。しかし、ハイポイド補正を大きくすると、機械効率が低下し、結果として燃費も悪化します。自動車用途では、効率の低いハイポイドギアをより効率的なスパイラルベベルギアに置き換えることは、多くの場合不可能です。なぜなら、スパイラルベベルギアは同じトルクを伝達するために、はるかに大きな直径を必要とするからです。駆動軸ギアのサイズを大きくすると、ギアハウジングのサイズも大きくなり、最低地上高、室内空間が狭くなり、重量も増加します。

ハイポイドギアは、ディーゼル動力ユニットを搭載した鉄道車両の変速機にも一般的に使用されています。これらの車両では、エンジンと変速機は従来のトラックやバスで使用されているものと同様です（ディーゼル／電気ハイブリッド駆動ではありません）。この変速機は、入力軸を特定の方向（時計回りまたは反時計回り）に回転させながら、出力軸の回転方向を変化させることで、車両がどちらの方向にも連続的に走行できるようにします。

ハイポイドギアのもう一つの利点は、ディファレンシャルのリングギアと入力ピニオンギアの両方がハイポイドギアであることです。ほとんどの乗用車では、これによりピニオンをクラウンホイールの下部にオフセットすることができます。これにより歯の接触面積が広がり、ピニオンを駆動するシャフトが低くなるため、乗員室の床への「突起」の侵入が軽減されます。ただし、入力シャフト軸がクラウンホイール軸から大きくずれるほど、機械効率は低下します。

減速機におけるハイポイドギアの仕組み

単段ハイポイド減速機は、3:1から10:1までの減速比を実現できます。除去のために追加の遊星歯車機構を必要とするストレート型またはスパイラル型ベベル減速機と比較して、単段ハイポイド減速機は、この減速比範囲のコンパクトな用途に最適です。
ハイポイドギアは、多段ギアボックスで遊星ギアと組み合わせることで、
減速比は、通常、遊星歯車段を1段追加することで最大100:1まで高めることができます。この場合、システムの構成上、軸が交差しないようにする必要がある場合、または低騒音で高トルクを伝達する必要がある場合は、90°角度の伝動にはベベルギアよりもハイポイドギアを選択する必要があります。

ウォームギア減速機と比較すると、ハイポイド減速機は効率と発熱の点で優れています。メンテナンスの手間が少なく、狭い場所にも設置でき、しかも同等のトルクを発揮します。長期的なコスト削減を考えると、ハイポイド減速機はウォームギア減速機の代替として検討する価値があります。

使用したハイポイドギアの例。

• 減速機
• 工作機械用ATC
  （自動工具交換装置）
• 四輪デフなど