(57)【要約】【課題】歯車の騒音低減効果を拡大する歯車設計方法を提供する。【解決手段】本発明に係る歯車設計方法は、回転軸と複数の柱で接続された歯車部の周方向の回転変位が前記回転軸のイナーシャに対する前記歯車部のイナーシャを表すイナーシャ比の逆数に比例する関係に基づいて、前記回転変位の変化率が指定値以内に収まる特定のイナーシャ比を決定する工程と、前記特定のイナーシャ比を実現する錘を前記回転軸に設置する工程と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と複数の柱で接続された歯車部の周方向の回転変位が前記回転軸のイナーシャに対する前記歯車部のイナーシャを表すイナーシャ比の逆数に比例する関係に基づいて、前記回転変位の変化率が指定値以内に収まる特定のイナーシャ比を決定する工程と、
前記特定のイナーシャ比を実現する錘を前記回転軸に設置する工程と、
を含む歯車設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達経路上に配設された歯車に環状部材を取り付けることで、歯車の騒音を低減する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２２０７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述した技術は歯車に環状部材を取り付けるため、歯車の製造コストが増加する可能性がある。その他、同様の理由で、歯車の重量や製造工程、歯車に不具合が発生する確率も増加する可能性もある。
【０００５】
また、上述した技術は、環状部材を歯車の周方向の複数の部位に部分的に取り付け、歯車の周方向の振動特性に環状部材の周方向の振動特性を付加することにより歯車の騒音を低減している。しかしながら、周波数によっては歯車と環状部材の全体としての周方向の回転変位が低下し、逆に、歯車の騒音が増大するおそれがある。
【０００６】
本発明では、歯車の騒音低減効果を拡大する歯車設計方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る歯車設計方法は、回転軸と複数の柱で接続された歯車部の周方向の回転変位が前記回転軸のイナーシャに対する前記歯車部のイナーシャを表すイナーシャ比の逆数に比例する関係に基づいて、前記回転変位の変化率が指定値以内に収まる特定のイナーシャ比を決定する工程と、前記特定のイナーシャ比を実現する錘を前記回転軸に設置する工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、歯車の騒音低減効果を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は歯車の斜視図の一例である。
【図２】図２は歯車設計方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３はイナーシャ比と歯車部の周方向の回転変位との関係を表すグラフ、及びイナーシャ比と歯車部の回転変位の変化率との関係を表すグラフの一例である。
【図４】図４（ａ）は実施形態に係る歯車の平面図の一例である。図４（ｂ）は他の実施形態に係る歯車の平面図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本歯車設計方法に従って設計され、製造される歯車１０について説明する。
【００１１】
図１は歯車１０の斜視図の一例である。歯車１０は歯車部１１と円盤部１２と回転軸１３を含んでいる。歯車１０としては、例えば回転軸１３の方向において歯がねじれているはすば歯車やはすば傘歯車、ハイポイドギヤなどがある。その他、歯が回転軸１３と平行な平歯車などを歯車１０としてもよい。はすば歯車や平歯車の場合、歯は歯車部１１の外周に設けられている。
【００１２】
円盤部１２は４つの錘１２Ａと４本の連結柱１２Ｂを含んでいる。歯車部１１は４本の連結柱１２Ｂによって回転軸１３と接続されている。４つの錘１２Ａは歯車部１１及び４本の連結柱１２Ｂから離間した状態で回転軸１３と接続されている。すなわち、４つの錘１２Ａと歯車部１１との間及び４つの錘１２Ａと４本の連結柱１２Ｂとの間にはそれぞれ隙間が存在する。
【００１３】
尚、詳細は後述するが、４つの錘１２Ａと４本の連結柱１２Ｂはこれら全てが形成されていない円盤基部（不図示）に対してレーザ等で切削することにより形成される。切削前の円盤基部と歯車部１１は一体に成形されている。このような円盤基部をレーザ等で切削することにより４つの錘１２Ａと４本の連結柱１２Ｂを含む円盤部１２が形成される。
【００１４】
次に、図２及び図３を参照して、歯車１０を設計する歯車設計方法を説明する。
【００１５】
図２は歯車設計方法の一例を示すフローチャートである。図３はイナーシャ比と歯車部の周方向の回転変位との関係を表すグラフ、及びイナーシャ比と歯車部の回転変位の変化率との関係を表すグラフの一例である。歯車設計方法は上述した歯車１０を設計する設計者がコンピュータ（例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなど）を利用して実施する方法である。図２に示すように、歯車設計方法は特定のイナーシャ比を決定する第１の設計工程と、錘１２Ａを設置する第２の設計工程を含んでいる。
【００１６】
まず、第１の設計工程について説明する。設計者は、歯車部１１の周方向の回転変位（いわゆるコンプライアンス）がイナーシャ比の逆数に比例する関係に基づいて、特定のイナーシャ比を決定する（ステップＳ１０１）。イナーシャ比の逆数に比例する関係は、イナーシャ比に反比例する関係と言い換えてもよい。ここで、イナーシャ比は回転軸１３のイナーシャに対する歯車部１１のイナーシャを表している。すなわち、
イナーシャ比＝歯車部１１のイナーシャ／回転軸１３のイナーシャ
が成立する。尚、イナーシャは慣性モーメントと呼ばれることもある。
一方、特定のイナーシャ比は歯車部１１の周方向の回転変位の変化率が指定値以内に収まるイナーシャ比を表している。
【００１７】
図３を参照してより詳しく説明すると、Ｘ軸をイナーシャ比とし、Ｙ軸を歯車部１１の周方向の回転変位とした場合、イナーシャ比と歯車部１１の周方向の回転変位との間には第１の関数としてＹ＝１／Ｘの関係が成立する。図３の上段に示すように、イナーシャ比を小さくしていくと、イナーシャ比が第１の特定のイナーシャ比（例えば４．５）以下になった時点で、回転変位が上昇し始め、騒音低減効果が大きくなる。さらに、特定のイナーシャ比からイナーシャ比を小さくしていき、イナーシャ比が第２の特定のイナーシャ比（例えば３．３）以下になった時点で、回転変位はさらに上昇し、騒音低減効果がより一層大きくなる。
【００１８】
このように、騒音低減効果を大きくするためには、特定のイナーシャ比は小さい方が望ましいが、歯車１０の大きさには設計の上での制限があるため、歯車部１１の半径も制限される可能性がある。このため、例えば、特定のイナーシャ比として第３の特定のイナーシャ比（例えば２．７）以上を決定してもよい。
【００１９】
一方、上述した第１の関数を微分すると、図３の下段に示すように、第２の関数としてＹ´＝−１／Ｘ２を算出することができる。この場合、Ｘ軸はイナーシャ比を表し、Ｙ´軸は歯車部１１の回転変位の変化率を表す。したがって、図３に示すように、上述した第１の特定のイナーシャ比は例えば変化率「−０．０５」に相当し、上述した第２の特定のイナーシャ比は例えば変化率「−０．１」に相当する。尚、上述した第３の特定のイナーシャ比は例えば変化率「−０．１５」に相当する。すなわち、変化率を「−０．１５」以上「−０．０５」以下といった指定値以内とすれば、その指定値以内に収まる特定のイナーシャ比を決定することができる。尚、変化率を百分率で表してもよく、この場合、５％以上１５％以下といった指定値を採用してもよい。
【００２０】
次に、第２の設計工程について説明する。図２に示すように、設計者は、第１の設計工程を終えると、第１の設計工程で決定した特定のイナーシャ比を実現する錘１２Ａを回転軸１３に設置する（ステップＳ１０２）。錘１２Ａの回転軸１３への設置は、上述した円盤基部をレーザ等で切削することにより行われる。すなわち、特定のイナーシャ比を実現する錘１２Ａが回転軸１３に結合されるように円盤基部を切削する。これにより、図１に示すように、歯車部１１及び４本の連結柱１２Ｂから切り離されて独立した４つの錘１２Ａが回転軸１３に接続された歯車１０が設計される。
【００２１】
このような本実施形態に係る歯車１０が歯車部１１の周方向に回転した場合、４つの錘１２Ａが接続された回転軸１３のイナーシャは増大傾向になる。逆に、４つの錘１２Ａから切り離された歯車部１１のイナーシャは減少傾向になる。この結果、回転軸１３のイナーシャに対する歯車部１１のイナーシャを表すイナーシャ比は低下し、回転軸１３が動きにくくなり、歯車部１１が動きやすくなる。したがって、歯車１０が他の歯車と噛み合うと、歯車部１１の周方向の回転変位が大きくなり、噛み合い時の衝撃が吸収されて、騒音低減効果を高めることができる。すなわち、歯車１０が他の歯車と噛み合うときの動剛性が緩和されて、騒音低減効果を高めることができる。
【００２２】
続いて、図４を参照して、他の実施形態を上述した実施形態と対比して説明する。
【００２３】
図４（ａ）は実施形態に係る歯車１０の平面図の一例である。図４（ｂ）は他の実施形態に係る歯車２０の平面図の一例である。まず、上述した実施形態では、図４（ａ）に示すように、４つの錘１２Ａと４本の連結柱１２Ｂを含む円盤部１２を有する歯車１０を説明した。一方で、図４（ｂ）に示すように、３つの錘２２Ａと３本の連結柱２２Ｂを含む円盤部２２を有する歯車２０であってもよい。すなわち、特定のイナーシャ比を実現する錘１２Ａを回転軸１３に設置できれば、錘１２Ａの数は少なくとも２つ以上であればよい。そして、錘１２Ａの数に応じて、連結柱１２Ｂの数も一義的に決定すればよい。したがって、例えば錘１２Ａの数を６個とする場合、連結柱１２Ｂの数も同数の６本とすればよい。
【００２４】
以上、本実施形態に係る歯車設計方法は、第１の設計工程と第２の設計工程を含んでいる。第１の設計工程は回転軸１３と複数本の連結柱１２Ｂで接続された歯車部１１の周方向の回転変位がイナーシャ比の逆数に比例する関係に基づいて、その回転変位の変化率が指定値以内に収まる特定のイナーシャ比を決定する工程である。イナーシャ比は回転軸１３のイナーシャに対する歯車部１１のイナーシャを表している。一方、第２の設計工程は第１の設計工程で決定した特定のイナーシャ比を実現する錘１２Ａを回転軸１３に設置する工程である。これにより、歯車１０の騒音低減効果を拡大することができる。
【００２５】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、本発明に係る歯車設計方法に従って設計され、製造された歯車を自動変速機の出力を差動装置に伝達するために利用したり、エンジンに付随する各種の補機（例えばウォータポンプやテンショナなど）を駆動するために利用したりしてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０  歯車
１１  歯車部
１２  円盤部
１２Ａ  錘
１２Ｂ  連結柱
１３  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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