(57)【要約】【課題】歯車精度を向上させた樹脂製歯車を製造する。【解決手段】樹脂製歯車の歯部１を、一次加工及び二次加工に分けて形成する。まず、一次加工は、歯元部４の歯面が、最終形状のインボリュート曲線と相似形状６になるよう設定して加工するとともに、歯先部３の歯面が、前記相似形状６よりも内側になるよう設定して加工する。そして、二次加工は、全体に亘る歯面が、最終形状のインボリュート曲線８に一致するよう設定して加工する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製歯車の歯部を、一次加工及び二次加工に分けて形成する樹脂製歯車の製造方法であって、
前記一次加工は、歯元部の歯面が、最終形状のインボリュート曲線と相似形状になるよう設定して加工するとともに、歯先部の歯面が、前記相似形状よりも内側になるよう設定して加工し、
前記二次加工は、全体に亘る歯面が、最終形状のインボリュート曲線に一致するよう設定して加工することを特徴とする樹脂製歯車の製造方法。
【請求項２】
前記一次加工における歯先部は、モジュール１．０以上２．５以下であれば、全歯丈の先端から１５〜４５％に相当する部分であり、モジュール２．５を超えて４．０以下であれば、全歯丈の先端から２０〜６０％に相当する部分であり、モジュール４．０を超えるのであれば、全歯丈の先端から２５〜７０％に相当する部分である、請求項１記載の樹脂製歯車の製造方法。
【請求項３】
前記一次加工において、歯先部の歯先は、前記二次加工における歯元部の切削量の５０〜１００％に相当する距離だけ、前記最終形状のインボリュート曲線と相似形状よりも内側になるよう設定して加工することを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂製歯車の製造方法。
【請求項４】
前記一次加工において、歯先部の歯面が、歯先に向かうに従って前記最終形状のインボリュート曲線と相似形状の歯面から内側への離間が大きくなるように加工することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の樹脂製歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
年々厳しくなる排ガス規制に対応するため、自動車の燃費向上を目的として、自動車用部品に対する軽量化，コンパクト化の要求が強くなっており、エンジン内部やエンジン周辺部品の樹脂化が進められている。また、各自動車メーカは、ユーザからの要求であるエンジンの静粛性や室内の快適性，自動車の利便性も追求している。
【０００３】
樹脂製歯車は、金属製歯車と噛み合う相手歯車として用いられ、軽量化に加え、歯の噛み合い時の騒音発生を抑えるために使用されているが、ギヤ駆動機構には、更なる静粛性向上が求められている。ギヤ駆動機構の静粛性向上には、歯車同士の噛み合い誤差を縮小するために、歯車精度の向上，組立精度の向上，歯面粗さと仕上げ方法が重要であることが知られている。
【０００４】
金属製歯車において、歯車精度を向上させるには、ホブカッタによる歯切り加工後にシェービング加工，研磨加工，ホーニング加工などによる仕上げ加工をする方法が知られている。また、特許文献１には、歯のシェービング工程，歯の研磨工程で切削される切削代に相当する膨出部を有する歯形形状にあらかじめ鍛造工法，圧造工法，サイジング工法等で歯車を造形する技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、樹脂製歯車については、材料の剛性がないことから、上記仕上げ加工の適用は困難とされており、上記仕上げ加工を適用した技術については一切開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１０５５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のとおり、ギヤ駆動機構の静粛性向上には、歯車精度の向上，組立精度の向上，歯面粗さと仕上げ方法が重要である。歯車精度の向上には、圧力角誤差，ねじれ角誤差などを縮小する必要があり、組立精度の向上には、各部品の寸法公差縮小が必要である。樹脂製歯車の場合、特に、オーバーボール寸法（Over Ball Diameter）公差の縮小があげられる。また、歯面粗さと仕上げ方法については、仕上げ方法を変更することで歯面粗さを向上させることができる。
【０００８】
樹脂製歯車においても、歯車精度を向上させるために、金属製歯車と同様に、ホブカッタによる歯切り加工後にシェービング加工などによる仕上げ加工をする方法が考えられる。しかしながら、図２に示すように、ホブカッタ，シェービングカッタ共に最終形状と相似形状に歯形を形成する刃形仕様で加工した場合、歯車精度が逆に悪化することが判った。すなわち、図４に示すように、ホブカッタによる歯切り加工（一次加工）後の歯形線図から、樹脂製歯車の歯形形状は、設計歯形形状に近い形状に仕上がっているが、シェービング加工（二次加工）後は、樹脂製歯車の歯形形状に凹凸が発生し、ばらつき誤差が大きくなるという問題がある。この歯形線図は、測定値が中央の水平線上にあるときは、所定の設定どおりに加工されていることを示す。また、測定値が前記水平線より上にあるときは、所定の設定よりも外側に加工されていることを示し、測定値が前記水平線より下にあるときは、所定の設定よりも内側に加工されていることを示す。さらに、右端部で測定値が急激に下降しているのは、歯先に達したためである。
本発明が解決しようとする課題は、歯車精度を向上させた樹脂製歯車を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、樹脂製歯車の仕上げ加工方法について鋭意検討を重ねた結果、樹脂製歯車の歯先部が仕上げ加工時に弾性変形して切削できていないことが原因であると推測し、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明に係る樹脂製歯車の製造方法は、樹脂製歯車の歯部を、一次加工及び二次加工に分けて形成する樹脂製歯車の製造方法であって、前記一次加工は、歯元部の歯面が、最終形状のインボリュート曲線と相似形状になるよう設定して加工するとともに、歯先部の歯面が、前記相似形状よりも内側になるよう設定して加工する。そして、前記二次加工は、全体に亘る歯面が、最終形状のインボリュート曲線に一致するよう設定して加工することを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
好ましくは、前記一次加工における歯先部は、モジュール１．０以上２．５以下であれば、全歯丈の先端から１５〜４５％に相当する部分であり、モジュール２．５を超えて４．０以下であれば、全歯丈の先端から２０〜６０％に相当する部分であり、モジュール４．０を超えるのであれば、全歯丈の先端から２５〜７０％に相当する部分である（請求項２）。
【００１２】
また、好ましくは、前記一次加工において、歯先部の歯先は、前記二次加工における歯元部の切削量の５０〜１００％に相当する距離だけ、前記最終形状のインボリュート曲線と相似形状よりも内側になるよう設定して加工する（請求項３）。さらに好ましくは、前記一次加工において、歯先部の歯面が、歯先に向かうに従って前記最終形状のインボリュート曲線と相似形状の歯面から内側への離間が大きくなるように加工する（請求項４）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る樹脂製歯車の製造方法では、一次加工にて、二次加工時に弾性変形して切削できない歯先部を予め切削しておくとともに、二次加工にて、ばらつき誤差の改善を実施することにより、歯車精度を向上させた樹脂製歯車を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂製歯車の製造方法を説明する歯部拡大図である。
【図２】従来の樹脂製歯車の製造方法を説明する歯部拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る樹脂製歯車の歯形線図である。
【図４】従来の樹脂製歯車の歯形線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る樹脂製歯車の製造方法を説明する歯部拡大図である。本発明に係る樹脂製歯車の製造方法は、樹脂製歯車の歯部１を、一次加工及び二次加工に分けて形成する。まず、一次加工は、歯元部４の歯面が、最終形状のインボリュート曲線と相似形状６になるよう設定して加工するとともに、歯先部３の歯面が、前記相似形状６よりも内側になるよう設定して加工する。そして、二次加工は、全体に亘る歯面が、最終形状のインボリュート曲線８に一致するよう設定して加工する。
【００１６】
好ましくは、一次加工における歯先部３は、モジュール１．０以上２．５以下であれば、全歯丈５の先端から１５〜４５％に相当する部分であり、モジュール２．５を超えて４．０以下であれば、全歯丈５の先端から２０〜６０％に相当する部分であり、モジュール４．０を超えるのであれば、全歯丈５の先端から２５〜７０％に相当する部分である。モジュールごとにこのような範囲であれば、良好な歯車精度を得ることができる。
【００１７】
また、好ましくは、一次加工において、歯先部３の歯先は、二次加工における歯元部４の切削量の５０〜１００％に相当する距離だけ、最終形状のインボリュート曲線と相似形状７よりも内側になるよう設定して加工する。なお、二次加工における歯元部４の切削量とは、一次加工後の歯形７から、二次加工後の歯形８を形成するための、歯元部４における切削量をいう。この範囲であれば、良好な歯車精度を得ることができる。
さらに、一次加工において、歯先部３の歯面が、歯先２に向かうに従って最終形状のインボリュート曲線と相似形状６の歯面から内側への離間が大きくなるように加工することが好ましい。
【００１８】
本発明において、一次加工とは、例えば、ホブカッタによる歯切り加工、ピニオンカッタあるいはラックカッタによる歯切り加工等であり、二次加工とは、例えば、シェービング加工、研磨加工等である。
【００１９】
一般的なシェービング加工は、シェービングカッタを所定の位置まで回転させながら高速で被削歯車に近づけた後、一定の速度で切り込む粗加工を行う。所定量を切り込んだ後、その位置でシェービングカッタを正転・逆転させ仕上げ加工を行い、弾性変形分を加工するためにシェービングカッタの切込みを戻し仕上げる。
【００２０】
樹脂製歯車においては、前記粗加工時の切込み速度を早くした場合、歯車１個内の各歯の歯形形状の傾向が異なり、歯車精度は悪化する。このため、歯車精度の向上には、粗加工時の切込み速度を遅くすることが好ましい。また、仕上げ加工時の回転方向を一方向にした（正転のみにした）場合、左右歯面の歯形形状が異なり、歯車精度は悪化する。このため、歯車精度の向上には、仕上げ加工時の回転方向は正逆均等にすることが好ましい。さらに、シェービング加工（二次加工）時の切削量を多くした場合、歯車精度は悪化する。このことから、歯車精度の向上には、シェービング加工（二次加工）時の切削量を少なくすることが好ましい。
【実施例】
【００２１】
実施例１
液状樹脂（熱硬化性樹脂）として、次のものを準備した。２，２’−（１，３フェニレン）ビス−２−オキサゾリン（（Ａ）成分）と４，４’−ジアミノジフェニルメタン（（Ｂ）成分）をモル比２／１（質量比６９／３１）の配合割合で加熱混合溶解して液状物とする。これに、硬化促進剤としてｎ−オクチルブロマイドを配合する。硬化促進剤の配合量は、（Ａ）（Ｂ）成分の総量１００質量部に対して１．０質量部である。
【００２２】
補強繊維基材として、次のものを準備した。メタ型アラミド繊維とパラ型アラミド繊維の混紡糸を丸編みして丸編み筒状体を構成する。この丸編み筒状体を端部から裏返して軸方向に巻き上げて、外径９２mm，内径５８mm，厚さ１０mmのリング状補強繊維基材とする。
【００２３】
２個積み重ねた上記リング状補強繊維基材と、その中央にインサートとして金属製ブッシュを配置し、２００℃の成形金型に収容する。成形金型は、リング状補強繊維基材の厚さ方向に開閉動作するものであり、成形金型を閉じる動作によりリング状補強繊維基材を圧縮して、面方向に広がったリング状補強繊維基材を金属製ブッシュの周囲に圧接してその形状になじませる。そして、成形金型内を減圧状態とする。次に、閉じた成形金型に上記液状樹脂を注入し、リング状補強繊維基材に浸透させた液状樹脂を加熱硬化して金属製ブッシュをインサートとする繊維強化樹脂成形体を成形する。
【００２４】
前記繊維強化樹脂成形体を、最終形状が表１に示す寸法となるように切削加工を行った。図１に示すように、まず、ホブカッタによる歯切り加工（一次加工）にて、最終形状のインボリュート曲線と相似形状６に歯元部４を切削する。このとき、歯先部３は、この相似形状６よりも切削量を多くしておく。そして、シェービング加工（二次加工）にて、最終形状のインボリュート曲線８とする。
【００２５】
このときの一次加工における歯先部３は、モジュール３．０であるので、全歯丈５の先端から４５％に相当する部分（以下（ａ）とする）とした。また、一次加工において、歯先部３の歯先は、二次加工における歯元部４の切削量の９０％に相当する距離だけ、最終形状のインボリュート曲線と相似形状７よりも内側（以下（ｂ）とする）になるよう設定して加工した。さらに、一次加工において、歯先部３の歯面が、歯先２に向かうに従って最終形状のインボリュート曲線と相似形状６の歯面から内側への離間が大きくなるように形成した。
【００２６】
実施例２〜７
実施例１において、（ａ）及び（ｂ）を、各例毎にそれぞれ表４〜５に示すとおりとする以外は実施例１と同様にして、樹脂製歯車を得た。
【００２７】
従来例１
実施例１において、図２に示すように、ホブカッタによる歯切り加工にて、歯先部３を含めた歯部全体を、最終形状のインボリュート曲線と相似形状６に切削する以外は実施例１と同様にして、樹脂製歯車を得た。
【００２８】
実施例８〜１２
実施例１において、最終形状を表２に示す寸法（モジュール：１．０）とし、（ａ）及び（ｂ）を、各例毎にそれぞれ表６に示すとおりとする以外は実施例１と同様にして、樹脂製歯車を得た。
【００２９】
実施例１３〜１７
実施例１において、最終形状を表３に示す寸法（モジュール：５．０）とし、（ａ）及び（ｂ）を、各例毎にそれぞれ表７に示すとおりとする以外は実施例１と同様にして、樹脂製歯車を得た。
【００３０】
上記実施例、従来例で作製した樹脂製歯車を用いて、歯形線図及び歯形誤差を測定した結果を図３（実施例１）、図４（従来例１）及び表４〜７に示す。測定方法は、旧ＪＩＳ−Ｂ−１７５２（平歯車及びはすば歯車測定方法）に準じて測定した。
【００３１】
【表１】
2010216650.tif 000003
【００３２】
【表２】
2010216650.tif 000004
【００３３】
【表３】
2010216650.tif 000005
【００３４】
【表４】
2010216650.tif 000006
【００３５】
【表５】
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【００３６】
【表６】
2010216650.tif 000008
【００３７】
【表７】
2010216650.tif 000009
【００３８】
図３〜４に示すように、本発明に係る樹脂製歯車の製造方法は、一次加工にて、歯元部の歯面は、最終形状のインボリュート曲線と相似形状の歯面とするとともに、歯先部の歯面は、この相似形状の歯面よりも内側に位置させ、二次加工にて、最終形状のインボリュート曲線の歯面とすることにより、二次加工後の樹脂製歯車の歯形形状は、設計歯形形状に近い形状に仕上がっている。また、表４〜７に示すように、歯形誤差が小さく良好であり、歯車精度を向上させた樹脂製歯車を製造することができる。
【００３９】
また、モジュール２．５を超えて４．０以下の場合には、一次加工における歯先部を、全歯丈の先端から２０〜６０％に相当する部分とすることにより、歯形誤差が小さく、歯車精度を向上させた樹脂製歯車を製造できることが理解できる（実施例１、３、４と実施例２、５の対比）。モジュール１．０以上２．５以下の場合には、一次加工における歯先部を、全歯丈の先端から１５〜４５％に相当する部分とすることにより、歯形誤差が小さく、歯車精度を向上させた樹脂製歯車を製造できることが理解できる（実施例９〜１１と実施例８、１２の対比）。モジュール４．０を超える場合には、一次加工における歯先部を、全歯丈の先端から２５〜７０％に相当する部分とすることにより、歯形誤差が小さく、歯車精度を向上させた樹脂製歯車を製造できることが理解できる（実施例１４〜１６と実施例１３、１７の対比）。
【００４０】
さらに、一次加工において、歯先部の歯先を、二次加工における歯元部の切削量の５０〜１００％に相当する距離だけ、最終形状のインボリュート曲線と相似形状よりも内側になるよう設定して加工することにより、歯形誤差が小さく、歯車精度を向上させた樹脂製歯車を製造できることが理解できる（実施例１、７と実施例６の対比）。
【符号の説明】
【００４１】
１は歯部
２は歯先
３は歯先部
４は歯元部
５は全歯丈
６は最終形状のインボリュート曲線と相似形状
７、７’は一次加工後の歯形
８、８’は二次加工後の歯形（最終形状のインボリュート曲線）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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