WO2018230699A1

WO2018230699A1 - 歯車

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Publication number: WO2018230699A1
Application number: PCT/JP2018/022879
Authority: WO
Inventors: 裕二山崎; 広文赤堀; 桂匡佐藤; 宗一郎大杉
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-12-20
Also published as: EP3640503A4; EP3640503A1; JP2019002499A; US20200116247A1; JP6800095B2; US11105407B2

Abstract

歯車（１）は、メインシャフト（８）に連結される内周側のハブ（１０）と、外歯（１２）が形成された外周側のリム（１４）と、ハブ（１０）とリム（１４）とを接続するギヤウェブ（１６）とを有している。ギヤウェブ（１６）は、リム（１４）からハブ（１０）に向かって上方に傾斜して延びる第１ウェブ（１８）と、リム（１４）からハブ（１０）に向かって下方に傾斜して延びる第２ウェブ（２０）とを有している。第１ウェブ（１８）は、周方向に間隔を開けて形成された複数の第１ウェブ片（２２）を有し、第２ウェブ（２０）は、周方向に間隔を開けて形成された複数の第２ウェブ片（２４）を有している。第１ウェブ片（２２）と第２ウェブ片（２４）とは、周方向に交互に配置され、互いに異なる周方向位置に配置されている。

Description

歯車

関連出願

　この出願は、２０１７年６月１６日出願の特願２０１７－１１８３０９の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。

　本発明は、例えば、航空機の駆動系統に用いられる歯車に関するものである。

　航空機用の駆動系統の例として、回転軸体に連結される内周側のハブと、外歯が形成された外周側のリムとが、軸方向の両側に傾斜して延びるギヤウェブで接続された歯車が知られている（例えば、非特許文献１）。このギヤウェブは、外歯の噛合い荷重を支持し、外歯から回転軸体に荷重を伝達する。荷重支持時にギヤウェブの変形を抑制することで、外歯の歯当たりを広くとすることができる。これは、外歯の耐久性を確保する点で有利である。非特許文献１では、ギヤウェブが軸方向に２分割で構成され、２つの分割体が、ボルトのような締結部材により連結されている。この構成では、２つの分割体が連結されることにより、軸方向の両側に傾斜して延びるギヤウェブが構成され、高い剛性を得ることができる。その結果、ギヤウェブの変形を抑制することができる。

日本航空技術協会発行　航空技術　２０１５年０７月号　Ｎｏ．７２４　４２～５５頁　「ＢＫ１１７ヘリコプタの開発～設計と型式証明～（その８）」　山内　信義　著

　しかしながら、非特許文献１のような歯車では、部品点数が多い。そのため、組立が複雑となり、製造コストが増大する。また、２つの分割体を連結するために、両部材を重ね合わせる部位を確保する必要があり、軽量化が難しい。

　これに対し、上下の分割体の連結手段として、締結部材ではなく、電子ビーム溶接を採用したものが知られている。この構成によれば、締結部材を省略して構造が簡略化されるうえに、軽量化を図ることができる。しかしながら、電子ビーム溶接を採用する場合でも、上下２分割構成であるので、部品点数が多いうえに、溶接の後工程が必要となるから、工程の増加により製造コストが増大する。

　本発明は、部品点数を低減しつつ、安価に製造でき、軽量でありながら高剛性の歯車を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明の歯車は、回転軸体に結合される内周側のハブと、外歯が形成された外周側のリムと、前記ハブと前記リムとを接続し、前記リムから前記ハブに向かって前記回転軸体の軸方向の一方に傾斜して延びる第１ウェブと、前記ハブと前記リムとを接続し、前記リムから前記ハブに向かって前記回転軸体の軸方向の他方に傾斜して延びる第２ウェブとを備えている。前記第１ウェブは、周方向に間隔を開けて形成された複数の第１ウェブ片を有し、前記第２ウェブは、周方向に間隔を開けて形成された複数の第２ウェブ片を有している。前記第１ウェブ片と前記第２ウェブ片とが、周方向に交互に配置され、互いに異なる周方向位置に配置されている。

　この構成によれば、リムからハブに向かって傾斜して、互いに異なる方向に延びる第１ウェブと第２ウェブにより、歯車の剛性を確保することができる。また、第１ウェブ片と第２ウェブ片とが、周方向に交互に配置され、互いに異なる周方向位置に配置されている。これにより、一体構造で、歯車を形成することができることから、部品点数が低減し、製造コストを抑えることができる。

　また、上記構成によれば、第１ウェブの軸方向の他方側および第２ウェブの軸方向の一方側に空間が形成される。これにより、第１ウェブと第２ウェブを合わせたウェブ全体の重量増加が抑制される。その結果、歯車の軽量化を実現することができる。このように、上記構成によれば、部品点数を低減しつつ、軽量でありながら高剛性の歯車を安価に製造することができる。

　本発明において、前記第１ウェブ片および前記第２ウェブ片は、周方向に沿った断面形状が周方向に細長い形状であってもよい。この構成によれば、第１ウェブ片および第２ウェブ片の径方向荷重および周方向荷重に対する剛性を確保することができる。

　本発明において、前記第１ウェブ片における前記リムとの接続部を除いた全体が、前記第２ウェブ片における前記リムとの接続部を除いた全体に対して軸方向の一方に離間していてもよい。この構成によれば、第１および第２ウェブ片が、軸方向に互いに離れて傾斜しているので、歯車の剛性を確保できる。

　前記第１ウェブ片の全体が前記第２ウェブ片の全体に対して軸方向の一方に離間している場合、前記第１ウェブ片における前記リムとの接続部と、前記第２ウェブ片における前記リムとの接続部が、軸方向に離間してもよい。この構成によれば、第１ウェブ片と第２ウェブ片を短くできるから、第１および第２ウェブの重量増加が抑制され、その結果、歯車の軽量化を実現できる。

　本発明において、前記第１ウェブ片における前記リムとの接続部および前記第２ウェブ片における前記リムとの接続部が軸方向の同一位置であってもよい。ここで、「同一位置」とは、完全同一のほか、軸方向位置が、リムの軸方向幅の５％以下のずれを含む。この構成によれば、径方向から見て、第１ウェブ片と第２ウェブ片とで、リムとの接続部を頂点とした三角形を形成するので、歯車の剛性が向上する。

　本発明において、前記第１ウェブ片と前記第２ウェブ片の軸方向間隔の最大値が、前記リムの軸方向幅の８０％以上であってもよい。この構成によれば、径方向から見た、三角形、台形の底辺の軸方向高さが大きくなるので、歯車の剛性が向上する。

　本発明において、周方向に隣接する前記第１ウェブ片と前記第２ウェブ片とが、軸方向に延びる接続壁によって接続されていてもよい。この構成によれば、接続壁により、歯車の剛性がさらに向上する。

　本発明において、前記リムが径方向内方に突出するフランジを含み、前記フランジに前記第１ウェブ片および前記第２ウェブ片の径方向外端部が接続されていてもよい。この構成によれば、フランジの分だけ第１ウェブ片と第２ウェブ片の径方向長さが短くなるので、両ウェブ片の機械加工量が減少する。その結果、歯車の製造コストを低減できる。

　本発明において、前記外歯は、例えば、はすば歯車またはかさ歯車である。はすば歯車またはかさ歯車は軸方向に荷重がかかるが、本発明の高剛性の歯車であれば、このような荷重に十分耐えることができる。はすば歯車またはかさ歯車の場合、付加される軸方向荷重の大きさに応じて、前記第１ウェブ片と前記第２ウェブ片の厚さを相異なるように設定することができる。この構成によれば、はすば歯車またはかさ歯車から付加される軸方向の荷重に合わせて、第１ウェブ片および第２ウェブ片の厚さ（肉厚）を変更できるので、重量増大を抑制しつつ、必要な剛性を確保できる。

　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。

　本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。本発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。
本発明の第１実施形態に係る歯車を示す縦断面図である。同歯車を示す斜視図である。同歯車を示す平面図である。図３のIV－IV線に沿って切断した断面図である。図３のV－V線に沿って切断した断面図である。同歯車の製造過程を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る歯車を示す縦断面図である。本発明の第３実施形態に係る歯車を示す斜視図である。

　以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る歯車を、ヘリコプタの駆動系統の一部である減速装置に適用した例を示す。本実施形態の歯車１は、軸受２を介して減速装置ケース４に回転自在に支持されている。歯車１は、入力ギヤ６を介して入力されるエンジン（図示せず）の回転を減速して、メインロータの回転軸であるメインシャフト８に伝達する。メインシャフト８は、歯車１に相対回転不能に連結される回転軸体を構成する。この回転軸体は、軸方向Ｃを中心に回転する。以下、特に指示のない「径方向」および「周方向」は、この軸方向Ｃを基準とした径方向および周方向を指す。同様に、特に指示のない「内周」および「外周」は、この軸方向Ｃを基準とした内周および外周を指す。

　図１の歯車１は、メインシャフト８に結合される内周側のハブ１０と、入力ギヤ６に歯車連結される外歯１２が形成された外周側のリム１４と、ハブ１０とリム１４とを接続するギヤウェブ１６とを備えている。リム１４は、ハブ１０と同心の環状である。

　ハブ１０は、軸方向Ｃに延びる円筒形状で形成されており、中空孔１０ａを有している。ハブ１０は、メインシャフト８と同軸に配置されて、歯車１の内周側に形成されている。ハブ１０は、軸方向Ｃの一方側である上側の部分と他方側である下側の部分で、軸受２を介して減速装置ケース４に回転自在に支持されている。本実施形態では、ハブ１０の中空孔１０ａは、メインシャフト８の外径よりも大きい。メインシャフト８は、ハブ１０の中空孔１０ａに挿通され、ハブ１０の内周面にスプラインなどで結合されている。ただし、ハブ１０をメインシャフトの外径よりも小さい形状として、メインシャフト８の内部に挿通し、メインシャフト８の内周面にスプラインなどで結合してもよい。また、メインシャフト８とハブ１０とを、溶接などで一体的に結合してもよい。

　リム１４は、軸方向Ｃに延びる円筒形状で形成されている。リム１４の軸方向幅（高さＨ）は、ハブ１０の軸方向寸法よりも小さい。リム１４は、歯車１の外周側に形成されている。つまり、リム１４は、ハブ１０よりも大径に構成されている。本実施形態では、リム１４の外径はハブ１０の約３倍で、リム１４の高さ（軸方向寸法）はハブ１０の約１／３である。ただし、リム１４とハブ１０の大きさの関係はこれに限定されない。リム１４の外周面に、外歯１２が形成されている。外歯１２は、はすば歯車として構成されている。ただし、外歯１２の種類はこれに限定されない。

　ギヤウェブ１６は、ハブ１０とリム１４とを連結する。ギヤウェブ１６は、外歯１２の噛合い荷重を支持し、外歯１２からハブ１０に荷重を伝達する。ギヤウェブ１６は、リム１４からハブ１０に向かって上方（軸方向Ｃの一方）に傾斜して延びる上側の第１ウェブ１８と、リム１４からハブ１０に向かって下方（軸方向Ｃの他方）に傾斜して延びる下側の第２ウェブ２０とを有している。つまり、第１ウェブ１８は、リム１４からハブ１０に向かって上方かつ径方向内側に延びる。第２ウェブ２０は、リム１４からハブ１０に向かって下方かつ径方向内側に延びる。

　ギヤウェブ１６の概形、つまり、第１ウェブ１８と第２ウェブ２０とを繋ぐ仮想の概形は、底面が向かい合った２つの円錐台を組み合わせた形状である。具体的には、各底面は、軸方向Ｃに直交する平面で、仮想の２つの頂点は、底面を挟んで軸方向Ｃの反対側にそれぞれ位置する。

　また、本実施形態では、図１の断面において、第１ウェブ１８と第２ウェブ２０とハブ１０とで、ハブ１０の周壁を底辺とする三角形が構成されている。第１ウェブ１８および第２ウェブ２０とハブ１０の周壁（軸方向Ｃ）とのなす角は９０°未満である。本実施形態では、図１の断面において、第１ウェブ１８と第２ウェブ２０は直線形状に形成されているが、軸方向Ｃに若干湾曲していてもよい。

　図２は歯車１の斜視図である。図３は、軸方向Ｃの一方（上方）から見た歯車１の平面図である。図２に示すように、第１ウェブ１８は、周方向に間隔を開けて形成された複数の第１ウェブ片２２を有している。第２ウェブ２０は、周方向に間隔を開けて形成された複数の第２ウェブ片２４を有している。上側の第１ウェブ片２２と下側の第２ウェブ片２４の数は、同じ（本実施形態では８つ）である。第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４は、リム１４の変形を抑制する。

　図１に示すように、外側のリム１４との接続部を除き、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４とは、軸方向Ｃに離間して配置されている。詳細には、上側の第１ウェブ片２２の全体は、外側のリム１４との接続部を除いて、下側の第２ウェブ片２４の全体に対して上方に離間している。下側の第２ウェブ片２４の全体は、外側のリム１４との接続部を除いて、上側の第１ウェブ片２２の全体に対して下方に離間している。

　図３に示すように、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４とは、周方向に交互に配置され、互いに異なる周方向位置に配置されている。詳細には、各第１ウェブ片２２は、互いに周方向に間隔Ｓ１を開けて配置されている。また、各第２ウェブ片２４は、互いに周方向に間隔Ｓ２を開けて配置されている。軸方向Ｃから見て、隣接する第１ウェブ片２２，２２の間に第２ウェブ片２４が配置されている。また、隣接する第２ウェブ片２４，２４の間に第１ウェブ片２２が配置されている。本実施形態では、各第１ウェブ片２２は、周方向に等間隔で配置されている。同様に、各第２ウェブ片２４も、周方向に等間隔で配置されている。

　したがって、ギヤウェブ１６では、周方向に沿って上側の第１ウェブ片２２、下側の第２ウェブ片２４、上側の第１ウェブ片２２、下側の第２ウェブ片２４が、繰り返し、交互に並ぶこととなる。つまり、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４とは、外側のリム１４との接続部を除き、軸方向Ｃに離間して配置され、且つ、軸方向Ｃから見て重ならないように構成されている。

　このように構成される本実施形態の歯車１では、図４に示すように、上側の第１ウェブ片２２の下方（軸方向Ｃの他方）には、軸方向Ｃに開口した開放空間ＳＰ１が形成されている。また、下側の第２ウェブ片２４の上方（軸方向Ｃの一方）には、軸方向Ｃに開口した開放空間ＳＰ２が形成されている。換言すれば、上側の第１ウェブ片２２では、下方（軸方向Ｃの他方）から見て、間隔Ｓ２を介して、その全体が露出している。下側の第２ウェブ片２４では、上方（軸方向Ｃの一方）から見て、間隔Ｓ１を介して、その全体が露出している。

　第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４は、板状の偏平な形状を有している。図５に示すように、第１ウェブ片２２は、周方向に沿った断面形状が周方向に細長い、上方に若干凸となった湾曲形状である。第２ウェブ片２４の周方向に沿った断面形状は、下方に若干凸となった湾曲形状である。このような湾曲形状となるのは、各ウェブ片２２，２４が、図２から分かるとおり、ハブ１０の周りに円錐面を形成しているからである。第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４の周方向に沿った断面形状は、周方向に細長い形状であればよく、上述の湾曲形状に限定されず、例えば、周方向に細長い矩形であってもよい。

　また、第１ウェブ片２２の周方向に沿った断面形状は、軸方向Ｃの他方（下方）の下辺２２ｄが直線状に形成され、軸方向Ｃの一方（上方）の上辺２２ｕが上方に若干凸となった湾曲形状に形成されてもよい。同様に、第２ウェブ片２４の周方向に沿った断面形状は、軸方向Ｃの一方（上方）の上辺２４ｕが直線状に形成され、軸方向Ｃの他方（下方）の下辺２４ｄが下方に若干凸となった湾曲形状に形成されてもよい。なお、複数の第１ウェブ片２２の形状はそれぞれ同一で、複数の第２ウェブ片２４の形状もそれぞれ同一である。

　第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４の厚さｔは、リム１４の外歯１２の噛合いによる変形を許容される大きさに抑制できる最大値程度に設定されている。ウェブ片２２，２４の厚さｔは、大き過ぎると高重量化につながる。逆に、第１および第２ウェブ片２２，２４の厚さｔは、小さ過ぎると剛性の不足により、リム１４の変形を抑制できなくなる。本実施形態では、外歯（はすば歯車）１２から付加される軸方向荷重に応じて、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４の厚さｔが相異なるように設定されている。本実施形態の外歯１２は、はすば歯車であり、軸方向Ｃの一方（本実施形態では下方）に荷重が集中する。したがって、本実施形態では、下側の第２ウェブ片２４の厚さｔが、上側の第１ウェブ片２２の厚さｔよりも大きく設定されている。

　図３に示すように、軸方向Ｃから見て、各第１ウェブ片は、互いに同一の形状となっている。同様に、各第２ウェブ片も、互いに同一の形状となっている。一方、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４は、軸方向Ｃから見て、互いに異なる形状となっている。すなわち、間隔Ｓ１，Ｓ２が異なる形状となっている。周方向において、第１ウェブ片２２が、第２ウェブ片よりも幅広に構成されている。また、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４は、軸方向Ｃから見て、ハブ１０からリム１４（径方向外側）に向かって周方向の幅寸法が大きくなっている。本実施形態では、軸方向Ｃから見て、隣接する第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４は、周方向にほぼスペースがない状態で並んでいる。ただし、隣接する第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４との間に、周方向にスペースがあってもよい。

　図１および図２に示すように、リム１４は、径方向内方に突出する環状のフランジ２６を含む。フランジ２６は、リム１４における軸方向Ｃの中間部近傍に形成されている。ただし、フランジ２６が形成される位置は、これに限定されず、歯車１の荷重条件に応じて、適宜設定することができる。また、本実施形態では、フランジ２６は、径方向に延びているが、径方向内側に向かって軸方向の一方または他方に傾斜して延びていてもよく、あるいは途中で傾斜角度が変わってもよい。このフランジ２６の径方向内端部２６ａに、図１に示す第１ウェブ片２２の径方向外端部２２ａおよび第２ウェブ片２４の径方向外端部２４ａが接続されている。フランジ２６はリム１４の剛性を高めるので、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４の剛性差によるリム１４の変形の周期的な変化を抑制する。これにより、歯車１の回転時の外歯１２の安定した歯当たりが得られる。

　第１ウェブ片２２におけるリム１４のフランジ２６との第１接続部２８と、第２ウェブ片２４におけるリム１４のフランジ２６との第２接続部３０とは、軸方向Ｃの同一位置にあることが好ましい。ここで、「同一位置」とは、完全同一のほか、軸方向位置が、リム１４の軸方向幅（高さＨ）の５％以下のずれを含む。ただし、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４とが、軸方向Ｃの同一位置でフランジ２６に接続されていなくてもよい。

　なお、フランジ２６を省略してもよい。この場合、第１ウェブ片２２の径方向外端部２２ａおよび第２ウェブ片２４の径方向外端部２４ａは、リム１４の内周面に接続される。この場合も、第１ウェブ片２２におけるリム１４との接続部２８と、第２ウェブ片２４におけるリム１４との接続部が軸方向の同一位置であることが好ましい。

　第１ウェブ片２２におけるハブ１０との第３接続部３２と、第２ウェブ片２４におけるハブ１０との第４接続部３４とは軸方向Ｃに離間している。詳細には、軸方向Ｃにおいて、第３接続部３２と第４接続部３４とは、第１接続部２８および第２接続部３０を挟んで、互いに反対側に位置している。第３接続部３２と第４接続部３４との軸方向距離Ｌ１は、リム１４の高さＨの８０％以上であることが好ましい。本実施形態では、軸方向距離Ｌ１はリム１４の高さＨとほぼ同じである。この軸方向距離Ｌ１は、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４の軸方向間隔の最大値である。

　つぎに、本実施形態の歯車１の製造方法について説明する。本実施形態の歯車１は、鍛造により概略の形状を形成した後、機械加工により仕上げられる。その際、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４が、例えば、旋削またはエンドミルで転削（フライス加工）される。

　フライス加工は、図６に示すように、エンドミルのような工具Ｔを用いて上下方向から加工される。上述のように、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４とは、外側のリム１４との接続部を除き、軸方向Ｃに離間して配置され、且つ軸方向Ｃから見て重ならないように構成されている。つまり、図３に示すように、上側の第１ウェブ片２２の下方および下側の第２ウェブ片２４の上方には、それぞれ空間ＳＰ１，ＳＰ２が形成されている。さらに、上側の第１ウェブ片２２は、下方から見て、間隔Ｓ２を介して、その全体が露出しており、下側の第２ウェブ片２４は、上方から見て、間隔Ｓ１を介して、その全体が露出している。

　したがって、第１ウェブ片２２の下面を機械加工する際には、下方から工具Ｔのアクセスが可能となる。また、第２ウェブ片２４の上面を機械加工する際には、上方から工具Ｔのアクセスが可能となる。つまり、工具Ｔを用いたフライス加工により、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４を容易に形成できる。これにより、機械加工が可能な一体構造で、歯車１を形成することができる。その結果、部品点数が低減し、歯車１の製造コストを抑えることができる。

　上記構成によれば、図１に示すように、リム１４からハブ１０に向かって傾斜して、互いに異なる方向に延びる第１ウェブ１８と第２ウェブ２０により、歯車１の剛性を確保することができる。また、リム１４により外歯１２が支持され、リム１４のフランジ２６により歯車回転時のリム１４の変形の周期的な変化が抑制されるとともに、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４によりリム１４の変形の大きさが抑制される。これにより、外歯１２の歯当たりを広くとることが可能となり、外歯１２の耐久性が向上する。

　第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４が、周方向に交互に形成されている。つまり、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４は、周方向に間隔Ｓ１，Ｓ２を開けて配置されている。これにより、ギヤウェブ１６の重量増加が抑制され、歯車１の軽量化を実現できる。また、本実施形態では、機械加工により第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４を個別に形成することが可能であるので、容易に、必要な変形の大きさ、荷重の方向に応じて適切な形状とすることができる。その結果、軽量化しながらも必要な剛性が得られる。また、ウェブを分割した従来例における締結部材または溶接が不要となるので、部品点数または工程数が低減される結果、高剛性の歯車を安価に製造することができる。

　図５に示すように、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４は、周方向に沿った断面形状が周方向に細長い形状である。これにより、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４の径方向荷重および周方向荷重に対する剛性を確保することができる。

　図１に示す上側の第１ウェブ片２２におけるリム１４との接続部２２ａを除いた全体が、下側の第２ウェブ片におけるリム１４との接続部２４ａを除いた全体に対して上側に離間している。これにより、上下方向から工具Ｔ（図４）を近づけて第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４をフライス加工しやすい。また、第１および第２ウェブ片２２，２４が、軸方向に互いに離れて傾斜しているので、歯車１の剛性を確保できる。

　リム１４が径方向内方に突出するフランジ２６を含み、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４の径方向外端部２２ａ，２４ａがフランジ２６に接続されている。これにより、リム１４の剛性が向上して変形の周期的な変化が抑制される。また、フランジ２６の分だけ第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４の径方向長さが短くなるので、フライス加工の加工量が減少する。その結果、歯車の製造コストを低減できる。

　さらに、第１ウェブ片２２におけるリム１４との接続部２８と、第２ウェブ片２４におけるリム１４との接続部３０が軸方向の同一位置である。これにより、図１の断面において、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４とで、リム１４との接続部２８，３０を頂角とした三角形を形成するので、歯車１の剛性が向上する。また、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４の軸方向間隔の最大値Ｌ１が、リム１４の軸方向幅（高さ）Ｈとほぼ同じある。これにより、三角形の底辺の寸法（最大値Ｌ１）が大きくなるので、歯車１の剛性がさらに向上する。

　本実施形態の外歯１２は、はすば歯車である。はすば歯車は軸方向（本実施形態では下方）に荷重がかかるが、上記構成の高剛性の歯車であれば、このような荷重に十分耐えることができる。また、はすば歯車から付加される軸方向荷重の大きさに応じて、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４の厚さ（肉厚）が相異なるように設定されている。具体的には、下側の第２ウェブ片２４の厚さを、上側の第１ウェブ片２２の厚さよりも大きくしている。これにより、重量増大を抑制しつつ、必要な剛性を確保できる。

　外歯１２は、はすば歯車に代えて、かさ歯車を用いることもできる。かさ歯車も、軸方向一方に荷重が集中するが、上記構成の高剛性歯車であれば、このような荷重に十分耐えることができる。また、上記構成の歯車であれば、かさ歯車から付加される軸方向荷重に応じて、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４の厚さが相異なるように設定することができる。これにより、重量増大を抑制しつつ、必要な剛性を確保できる。

　図７は、本発明の第２実施形態に係る歯車１Ａを示す。第２実施形態では、第１ウェブ片２２におけるリム１４との第１接続部２８と、第２ウェブ片２４におけるリム１４との第２接続部３０が軸方向に離間している。これにより、第１接続部２８を含む第１ウェブ片２２の全体と第２接続部３０を含む第２ウェブ片２４の全体とが軸方向に離間している。第２実施形態では、第１接続部２８と第２接続部３０の軸方向距離Ｌ２は、第３接続部３２と第４接続部３４との軸方向距離Ｌ１よりも小さい。つまり、図７の断面において、第１接続部２８、第２接続部３０、第３接続部３２、および第４接続部３４を頂点とする台形が形成される。第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同じである。

　第２実施形態によれば、第１接続部２８と第２接続部３０が軸方向Ｃに離間しているから、第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４によるリム１４の変形を抑制する効果が大きくなる。また、第１ウェブ片２２と第２ウェブ片２４を、径方向に対する傾斜が小さい分だけ短くできるから、第１および第２ウェブ１８，２０の重量増加が抑制され、その結果、歯車の軽量化を実現できる。

　図８は、本発明の第３実施形態に係る歯車１Ｂを示す。第３実施形態では、周方向に隣接する第１ウェブ片２２の側縁部と第２ウェブ片２４の側縁部とが、軸方向Ｃに延びる接続壁３５によって接続されている。接続壁３５は、図４に二点鎖線でも示している。本実施形態では、軽量化のために、第２ウェブ片２４に、肉抜き孔３６が形成されている。第３実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同じである。この第３実施形態によれば、接続壁３５により、歯車１Ａの剛性がさらに向上する。これにより、外歯１２の歯当たりを広くとることが可能となり、外歯１２の耐久性が向上する。

　本発明の歯車のギヤウェブ構造は、大形の歯車、特に、はすば歯車、かさ歯車のような軸方向に荷重が掛かる歯車に適する。このような歯車では、剛性を高めるためにギヤウェブが重要になる。また、本発明の歯車は、特に、軽量化が求められるヘリコプタのような航空機に適する。上記各実施形態では、本発明の歯車をヘリコプタに適用した例を説明したので、回転軸体（メインシャフト）８の軸方向Ｃが上下方向に一致していたが、本発明における回転軸体の軸方向は上下方向に限定されない。

　本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、ヘリコプタの駆動系統に適用した例を説明したが、本発明の歯車はヘリコプタ以外の航空機にも適用可能で、航空機以外にも適用できる。また、本発明の歯車は、減速装置への適用に限定されず、例えば、増速装置にも適用できる。

　第１ウェブ片２２および第２ウェブ片２４の形状は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態では、第１および第２ウェブ片２２，２４は、軸方向Ｃから見て台形に形成されていたが、長方形であってもよい。

　各第１ウェブ片２２または各第２ウェブ片２４は、荷重伝達の均一化の観点から、同一形状であることが好ましい。また、同様の観点から、隣接する第１ウェブ片２２の間隔または隣接する第２ウェブ片２４の間隔も同一であることが好ましい。ただし、第１ウェブ片２２または第２ウェブ片２４の形状、間隔は必ずしも同一である必要はなく、適宜変更可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１，１Ａ，１Ｂ　歯車
８　メインシャフト（回転軸体）
１０　ハブ
１２　外歯
１４　リム
１８　第１ウェブ
２０　第２ウェブ
２２　第１ウェブ片
２２ａ　第１ウェブ片の径方向外端部
２４　第２ウェブ片
２４ａ　第２ウェブ片の径方向外端部
２６　フランジ
２８　第１接続部
３０　第２接続部
３５　接続壁
Ｈ　リムの軸方向幅（高さ）

Claims

　回転軸体に結合される内周側のハブと、
　外歯が形成された外周側のリムと、
　前記ハブと前記リムとを接続し、前記リムから前記ハブに向かって前記回転軸体の軸方向の一方に傾斜して延びる第１ウェブと、
　前記ハブと前記リムとを接続し、前記リムから前記ハブに向かって前記回転軸体の軸方向の他方に傾斜して延びる第２ウェブと、を備え、
　前記第１ウェブは、周方向に間隔を開けて形成された複数の第１ウェブ片を有し、
　前記第２ウェブは、周方向に間隔を開けて形成された複数の第２ウェブ片を有し、
　前記第１ウェブ片と前記第２ウェブ片とが、周方向に交互に配置され、互いに異なる周方向位置に配置されている歯車。
　請求項１に記載の歯車において、前記第１ウェブ片および前記第２ウェブ片は、周方向に沿った断面形状が周方向に細長い形状である歯車。
　請求項１または２に記載の歯車において、前記第１ウェブ片における前記リムとの接続部を除いた全体が、前記第２ウェブ片における前記リムとの接続部を除いた全体に対して軸方向の一方に離間している歯車。
　請求項３に記載の歯車において、前記第１ウェブ片における前記リムとの接続部と、前記第２ウェブ片における前記リムとの接続部が、軸方向に離間している歯車。
　請求項１から３のいずれか一項に記載の歯車において、前記第１ウェブ片における前記リムとの接続部および前記第２ウェブ片における前記リムとの接続部が軸方向の同一位置である歯車。
　請求項１から５のいずれか一項に記載の歯車において、前記第１ウェブ片と前記第２ウェブ片の軸方向間隔の最大値が、前記リムの軸方向幅の８０％以上である歯車。
　請求項１から６のいずれか一項に記載の歯車において、周方向に隣接する前記第１ウェブ片と前記第２ウェブ片とが、軸方向に延びる接続壁によって接続されている歯車。
　請求項１から７のいずれか一項に記載の歯車において、前記リムが、径方向内方に突出するフランジを含み、
　前記フランジに、前記第１ウェブ片および前記第２ウェブ片の径方向外端部が接続されている歯車。
　請求項１から８のいずれか一項に記載の歯車において、前記外歯は、はすば歯車である歯車。
　請求項９に記載の歯車において、前記はすば歯車から付加される軸方向荷重に応じて、前記第１ウェブ片と前記第２ウェブ片の厚さが相異なるように設定されている歯車。
　請求項１から８のいずれか一項に記載の歯車において、前記外歯は、かさ歯車である歯車。
　請求項１１に記載の歯車において、前記かさ歯車から付加される軸方向荷重に応じて、前記第１ウェブ片と前記第２ウェブ片の厚さが相異なるように設定されている歯車。