(57)【要約】【課題】歯の必要歯面長を担保しつつ、製造時の金型への応力集中を低減する。【解決手段】歯先２１の一端部にＯ点を設定し、略平坦形状である歯先２１の両端部の中間の面上にＴ点を設定し、歯面２２ａにおける必要歯面長を設定し、歯底側から歯面長を確保した際の歯先２１側の端部をＳ点として設定し、Ｔ点とＳ点を結ぶ直線に対して、前記Ｏ点からの垂線が交わる点をＰ点として設定し、Ｏ点とＰ点を結ぶ直線上であって、３Ｄモデリング／ＣＡＥ解析により型に発生する応力が最小となる点をＱ点として設定する際に、Ｏ点とＱ点の間の距離が、Ｏ点とＰ点とを結んだ距離の３０〜５０％となるようにＱ点を設定し、Ｓ点とＱ点とＴ点を結ぶスプライン曲線を設定し、スプライン曲線の設定を歯１１の内端から外端にかけて連続して行い、歯先２１が徐変Ｒ形状である歯の形状を規定する。【選択図】図４
2020078821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型を用いて、歯先が徐変Ｒ形状であるベベルギヤを製造するベベルギヤの製造方法であって、
ベベルギヤの歯部は、複数の歯がピッチ方向に連続して配置されており、
前記歯は、
ピッチ方向に略平坦形状を有する歯先と、
歯底と前記歯先の間に配置されるとともに、前記歯先を挟むように配置される歯面と、を有し、
徐変Ｒ形状を形成前の歯において、
略平坦形状の前記歯先の端部であるとともに、歯面の端部である箇所にＯ点を設定し、
略平坦形状である前記歯先の両端部の中間の面上にＴ点を設定し、
前記歯面における必要歯面長を設定し、歯底側から前記必要歯面長を確保した際の前記歯先側の端部をＳ点として設定し、
前記Ｔ点と前記Ｓ点を結ぶ直線に対して、前記Ｏ点からの垂線が交わる点をＰ点として設定し、
前記Ｏ点と前記Ｐ点を結ぶ直線上であって、３Ｄモデリング／ＣＡＥ解析により型に発生する応力が最小となる点をＱ点として設定する際に、前記Ｏ点とＱ点の間の距離が、前記Ｏ点と前記Ｐ点とを結んだ距離の３０〜５０％となるようにＱ点を設定し、
前記Ｓ点と前記Ｑ点と前記Ｔ点を結ぶスプライン曲線を設定し、
前記スプライン曲線の設定を前記歯の内端から外端にかけて連続して行い、前記歯先が徐変Ｒ形状である歯の形状を規定する、
ベベルギヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベベルギヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鍛造により形成されるベベルギヤが用いられている。ベベルギヤの歯形形状を鍛造で形成する際、歯先の形状が尖っていると、成形圧により金型に許容以上の応力がかかり、その状態を繰り返すことで破損に至ることがある。
【０００３】
従来、このような分野の技術として、特表２００７−５０９７６１号公報がある。この公報に記載されたベベルギヤでは、歯先のＲをなだらかに形成することで、応力集中を防ぐことができる。このベベルギヤは、金型への充満度を下げて欠肉させて形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５０９７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来のベベルギヤは、金型への充満度を下げて欠肉させた状態で製造することから、形状を制御することが難しい。また偏肉が発生するため、噛み合い率が変化することが考えられる。なお、金型に許容以上の応力がかかり、歯先部分に割れが発生しやすいが、金型の割れが早期に発生すると製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
ここで、金型の応力を下げるために、歯先の形状をなだらかにして応力集中を防ぐことは有効である一方、歯先のＲを大きくすると、製品の歯面長が小さくなり、噛み合い率が下がることから製品機能への悪影響が発生する。
本発明は、十分な長さの必要歯面長を担保しつつ、鍛造による製造時の金型への応力集中を低減したベベルギヤの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかるベベルギヤの製造方法は、金型を用いて、歯先が徐変Ｒ形状であるベベルギヤを製造するベベルギヤの製造方法であって、ベベルギヤの歯部は、複数の歯がピッチ方向に連続して配置されており、前記歯は、ピッチ方向に略平坦形状を有する歯先と、歯底と前記歯先の間に配置されるとともに、前記歯先を挟むように配置される歯面と、を有し、徐変Ｒ形状を形成前の歯において、略平坦形状の前記歯先の端部であるとともに、歯面の端部である箇所にＯ点を設定し、略平坦形状である前記歯先の両端部の中間の面上にＴ点を設定し、前記歯面における必要歯面長を設定し、歯底側から前記必要歯面長を確保した際の前記歯先側の端部をＳ点として設定し、前記Ｔ点と前記Ｓ点を結ぶ直線に対して、前記Ｏ点からの垂線が交わる点をＰ点として設定し、前記Ｏ点と前記Ｐ点を結ぶ直線上であって、３Ｄモデリング／ＣＡＥ解析により型に発生する応力が最小となる点をＱ点として設定する際に、前記Ｏ点とＱ点の間の距離が、前記Ｏ点と前記Ｐ点とを結んだ距離の３０〜５０％となるようにＱ点を設定し、前記Ｓ点と前記Ｑ点と前記Ｔ点を結ぶスプライン曲線を設定し、前記スプライン曲線の設定を前記歯の内端から外端にかけて連続して行い、前記歯先が徐変Ｒ形状である歯の形状を規定する。
これにより、歯先が徐変Ｒ形状であるベベルギヤの形状を規定できる。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、十分な長さの必要歯面長を担保しつつ、鍛造による製造時の金型への応力集中を低減したベベルギヤの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ベベルギヤを示した図である。
【図２】ベベルギヤの歯の断面図である。
【図３】先端に徐変Ｒ形状を規定する前の歯の断面の拡大図である。
【図４】先端に徐変Ｒ形状を規定した後の歯の断面の拡大図である。
【図５】ベベルギヤの歯に徐変Ｒ形状を規定する手順を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、ベベルギヤ１は、金型を用いた鍛造により成形されるギヤである。ベベルギヤ１には、ピッチ方向に連続した複数の歯１１が形成されている。
【００１１】
ここで図２は、１つの歯１１の断面図である。図３、図４は、歯１１の歯先２１と、歯先２１を挟むように配置されている歯面２２の拡大図である。すなわち、図３、図４は、図２の点線四角部の拡大図である。なお、図３は歯先２１に徐変Ｒを設定していない状態の歯１１の拡大図であり、図４は、図３に示した歯の状態から、徐変Ｒを設定した状態の歯１１を示している。なお以下では、徐変Ｒを設定していない状態の歯１１において、歯先２１がピッチ方向に略平坦形状となっているものとして説明する。
【００１２】
ここで、図３に示すように、歯先２１に徐変Ｒを設定していない通常のベベルギヤを鍛造により作成する場合には、歯先２１面に垂直方向の応力σ１、及び歯面２２に垂直方向の応力σ２が発生する。そのため、歯先２１の端部かつ歯面２２の端部であるＯ点を起点として、金型が破損しやすい。
【００１３】
次に、鍛造によりベベルギヤ１を成形する際の歯先２１の徐変Ｒ形状の規定方法について説明する。以下では、図２に示すように、歯１１における所定の断面について説明している。
【００１４】
なお、歯先２１に徐変Ｒを設定していないベベルギヤを、基準のベベルギヤとして用いる。すなわち基準のベベルギヤは、歯先２１と歯面２２の間の頂点を起点として、金型に対して高い応力がかかるベベルギヤである。例えば、図４に示すように、歯先２１に徐変Ｒ形状を有する歯１１は、基準のベベルギヤの歯の歯先２１及び歯面２２の一部を削った形状となる。
【００１５】
最初に、Ｏ点の設定を行う（ステップＳ１）。具体的には、図２、図３に示すように、基準のベベルギヤの歯先２１と、一方の歯面２２ａとの間の頂点であって、鍛造を行った場合に金型の破損の起点となる点を第１のＯ点とする。言い換えると、第１のＯ点は、歯先２１の略平坦の端部であるとともに、歯面２２ａの端部の箇所である。
【００１６】
また同様に、図２に示すように、歯先２１と他方の歯面２２ｂとの間の頂点であって、鍛造を行った場合に金型の破損の起点となる点を第２のＯ点とする。
【００１７】
次に、Ｔ点の設定を行う（ステップＳ２）。例えば、第１のＯ点と第２のＯ点の中間であり、第１のＯ点と第２のＯ点から等距離であって、歯先２１上の位置をＴ点として設定する。なお、Ｔ点の設定方法はこの方法に限られず、例えば図２に示すように歯１１が線対称の形状であれば、その対称線上であって、かつ、歯先２１上の点をＴ点として設定してもよい。ここでは、歯先２１上において、両端部の略中央の位置にＴ点を設定したものとする。
【００１８】
次に、Ｓ点の設定を行う（ステップＳ３）。図２、図４に示すように、Ｓ点の設定を行うために、歯面２２には、必要歯面長の設定を行う。この必要歯面長は、歯１１の歯元或いは歯元の近傍から設定した歯先２１方向への長さであり、機能製品要件によって変更することができる。
【００１９】
ここで、必要歯面長を設定した際に、歯面２２ａ上であって歯元から歯先２１に向けて必要歯面長を示す線分を仮定したときに、この線分における歯先２１側の端部をＳ点として設定する。また、Ｓ点とＴ点とを結んだ直線Ｓ−Ｔを設定する。
【００２０】
次に、Ｐ点の設定を行う（ステップＳ４）。直線Ｓ−Ｔに対して、Ｏ点から垂線を引いて交わった点をＰ点として設定する。また、Ｏ点とＰ点を結んだ直線Ｏ−Ｐを設定する。
【００２１】
応力最小となるＱ点の設定を行う（ステップＳ５）。ここでＱ点は直線Ｏ−Ｐ上に設定されるとともに、Ｏ点とＱ点を結ぶ線分Ｏ−Ｑの距離が、線分Ｏ−Ｐの距離の３０％〜５０％となるようにＱ点を設定する。
【００２２】
このときＱ点は、ベベルギヤ１の３Ｄモデリングを構築し、ＣＡＥ（コンピュータ支援解析：Computer Aided Engineering）によって、金型を用いてベベルギヤ１を形成する際に型に発生する応力が最小となるＱ点の位置を算出することにより、設定する。
【００２３】
Ｓ点、Ｑ点、Ｔ点を結ぶスプライン曲線を設定する（ステップＳ６）。なお、Ｓ点とＴ点について正接させるようにして、スプライン曲線の設定を行う。
【００２４】
ここで、ステップＳ１〜ステップＳ６の処理によるスプライン曲線の設定を、歯１１における所定の断面だけでなく、ベベルギヤの歯１１の内端から外端まで連続して実行する（ステップＳ７）。これにより、複数のスプライン曲線を設定する。そして、これらのスプライン曲線によって描かれる線の集合が、歯先２１及び歯面２２ａの表面となるように、歯１１の徐変Ｒ形状を規定する。なお例えば、内端は傘状であるベベルギヤの歯の大端であり、外端は小端である。
【００２５】
その後、スプライン曲線の設定によって規定された徐変Ｒ形状の歯先２１を有するベベルギヤを鍛造するものとして、金型を形成する。
【００２６】
これにより、噛み合う相手歯車との必要歯面長を担保しながら、鍛造製造時の金型にかかる応力の集中を低下させるという、相反する鍛造製造要件を両立した製品形状を提案することができる。言い換えると、鍛造により形成されたベベルギヤでは噛み合い率の低下を抑制することができ、また、鍛造の際の金型の割れが早期に発生することを抑制できるため、製造コストを低下させることができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００２８】
例えば、ステップＳ６において、スプライン曲線を設定することによって徐変Ｒ形状を設定するものとして説明したが、スプライン曲線に限られず他の曲線を用いても良い。また、本手法によって徐変Ｒ形状を規定して鍛造するものは、ベベルギヤに限られず、他の種類の歯車を製造する際に利用しても良い。
【００２９】
なお例えば、上記のベベルギヤ１では、歯先２１が略平坦形状であるものとして説明したが、実際に製品として用いる際には、歯先２１の形状を製品中心軸と同軸の円錐形状とすることができる。この歯先２１の円錐形状については略平坦形状に近似するものとして扱うことができ、上記の方法により、歯先２１に徐変Ｒ形状を設定できる。
【００３０】
また、Ｔ点の設定について、歯先２１上の中央位置として設定するものとして説明したがこれに限られない。例えば歯先２１上において、第１のＯ点と第２のＯ点の中間の任意の位置を、Ｔ点として設定しても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１            ベベルギヤ
１１            歯
２１            歯先
２２            歯面
２２ａ            第１の歯面
２２ｂ            第２の歯面
【図１】
2020078821.tif 000003
【図２】
2020078821.tif 000004
【図３】
2020078821.tif 000005
【図４】
2020078821.tif 000006
【図５】
2020078821.tif 000007