ハースジョイント

フェイス スプライン ジョイントは、ドライブ シャフトやホイールのハブなどの 2 つの回転部品の端面にフライス加工または研磨された放射状のスプラインまたは歯のリングで構成されます。各スプラインの側面間の角度は通常 60° または 90° です。一致するスプラインを持つ 2 つの部品は、中央を通るボルトで固定されます。

フェイススプラインジョイントは、2 つの回転部品を軸方向に結合するために使用されます。このカップリングはコンパクトで、セルフセンタリング機能があり、バックラッシュがなく、高いトルク容量を備えています。このカップリングは、ドイツのエンジニア、起業家、多作な発明家である Albert Hirth によって開発されたため、特にドイツ語の文献では、 Hirth ジョイントまたはHirth カップリング( Hirth-(Stirn)verzahnung ) とも呼ばれます。

歯はリングの周囲に噛み合います。歯のトルク容量は直径とともに増加します。このリングは、利用可能なスペースに対して可能な限り最大の直径になるように配置されています。シャフトの中心には歯がありません。これは、歯があるとカップリングにほとんどトルク容量が追加されず、ますます狭くなる歯を切るのが実用的でなくなるためです。

たとえば、直径 60 mm のシャフトは、シャフトの耐荷重能力を損なうことなく、幅 12 mm のリング (内径 36 mm) のみに歯を付けることができます。^{[引用が必要]}

テーパーの付いた対称の鋸歯状構造が使用されています。プロファイル角度は 60 度と 90 度です。Hirth ジョイントの主な特徴は、単純なスプラインとは異なり、ジョイントの荷重支持面がテーパー状になっていることです。これにより、軸方向の荷重をかけるだけでジョイントを締め付けることができ、バックラッシュがなくなります。これは、シャフトをボルトで固定するか、外部ハウジングからスプリング圧力をかけることで実現します。バックラッシュがないため、フレッティングによる摩耗も軽減されます。

カップリングは、溝の数、円筒形フィーチャの外径、溝の底の角度 (円筒形フィーチャの軸に対して)、および溝の深さによって定義されます。Hirth ジョイントは嵌合ペアとして設計されており、スプラインとは異なり、標準化された既製のサイズ設定システムはありません。

• 非常に高い負荷を、わずか数個の部品 (鋸歯状の 2 つの面とそれらを固定するボルト) で構成された小さな筐体で伝達できます。
• ジョイントに遅れはありません。
• ジョイントは自動調心式です（このため、Hirth カップリングは超高回転ガスタービンで使用されます）。
• 摩耗により緩みが生じた場合は、固定ボルトを締めることで強度を回復できます。

• 製造プロセスは複雑で時間がかかり、結果としてコストも高くなります。

ヒルトジョイントは、航空機エンジンのクランクシャフトに最初に使用されました。シリンダーの数が多く、減速ギアやスーパーチャージャードライブが必要になることが多かったため、一体型のクランクシャフトを製造することは非現実的でした。そのため、ヒルトジョイントを使用してセクションを結合しました。その後も長年にわたって複雑なクランクシャフトに使用され、特に出力が中央の駆動ギアから取得される場合に使用されました。大きなギアは、その場で成形することもクランクウェブに通すこともできなかったため、別々に機械加工して、ヒルトジョイントを使用して2つのクランクシャフトの半分の間に配置できました。^[1]また、ガスタービンシャフト、外科手術台の付属品、ツールなどを固定する農業機械、カンパニョーロの「ウルトラトルク」自転車クランクセットなどの自転車の部品やフレーム、^[2]や自転車トルクカップリングにも使用されています。

スペシャライズドの「S-Works」トップレベルのレーシングマウンテンバイククランクセットは、中央の六角頭ネジ棒を備えたヒルトジョイントを使用してクランクの半分を固定します。^[3]

クランクの設計と技術は、1995 年に Hirth カップリングを使用した 2 ピースの自転車クランクを採用し特許を取得した Lightning Cycle Dynamics からライセンス供与されました。^{[引用が必要]}

大口径のハースカップリングは、極めて正確で再現性の高い回転位置決めを実現します。このため、精密加工や検査作業用のインデックスヘッドや回転テーブルに使用されています。Ultradex ^[4]などの市販製品は、1秒角未満の精度を実現しています。

ハースのようなジョイントはカメラ支持装置によく見られ、ロゼットと呼ばれています。^[5]

カービック カップリングは、歯が直線ではなく曲線になっている点を除けば、概念と外観がヒルト カップリングに似ています。ヒルト カップリングと同様に、ロック解除/取り外し可能な方法でコンポーネントをロックし、インデックス機能を提供します。

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