(57)【要約】【課題】磨耗を抑えて寿命の長期化を図り得るラッピング加工装置、ラッピング加工用歯車、およびラッピング加工方法を提供する。【解決手段】ラッピング加工装置１００は、研磨対象の被研磨歯車１３０と、被研磨歯車にかみ合って被研磨歯車を研磨するためのラッピング加工用歯車１１０と、を有する。また、本発明のラッピング加工装置は、ラッピング加工用歯車の歯面１１１、１１３および歯底面１１２の少なくとも一部に、剛性を低下させるための形状を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象の被研磨歯車と、
前記被研磨歯車にかみ合って前記被研磨歯車を研磨するためのラッピング加工用歯車と、を有し、
前記ラッピング加工用歯車の歯底面および歯面の少なくとも一部に、剛性を低下させるための形状を有するラッピング加工装置。
【請求項２】
前記被研磨歯車と前記ラッピング加工用歯車とのかみ合い率より小さい自然数おきに飛び飛びに位置する前記歯底面に、前記形状を有する請求項１に記載のラッピング加工装置。
【請求項３】
前記被研磨歯車と前記ラッピング加工用歯車とのかみ合い率より小さい自然数おきに飛び飛びに位置する前記歯面に、前記形状を有する請求項１または請求項２に記載のラッピング加工装置。
【請求項４】
前記ラッピング加工用歯車の歯は、相対的に小さい同時かみ合い歯数で前記被研磨歯車と接する部位である第１かみ合い部と、相対的に大きい同時かみ合い歯数で前記被研磨歯車と接する部位である第２かみ合い部と、を有し、前記第１かみ合い部の歯面、および前記第２かみ合い部の歯面のうち、前記第１かみ合い部の歯面に、前記形状を有する請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のラッピング加工装置。
【請求項５】
前記形状は、切り込みおよび溝のうちの少なくとも一方を含む請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のラッピング加工装置。
【請求項６】
研磨対象の被研磨歯車にかみ合って前記被研磨歯車を研磨するためのラッピング加工用歯車であって、歯面および歯底面の少なくとも一部に剛性を低下させるための形状を有するラッピング加工用歯車。
【請求項７】
研磨対象の被研磨歯車と、歯面および歯底面の少なくとも一部に剛性を低下させるための形状を有するラッピング加工用歯車とを、砥粒を含むラッピング剤を介在させた状態でかみ合わせつつ回転させ、前記被研磨歯車を研磨する研磨工程を有するラッピング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の歯面を研磨するためのラッピング加工装置、ラッピング加工用歯車、およびラッピング加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車の歯面を研磨するラッピング加工では、歯車同士をかみ合わせ、ラッピング剤であるラップコンパウンドを介在させながら回転させることによって、歯車の歯面が研磨される。このとき、研磨対象である被研磨歯車同士をかみ合わせることによって、両者の歯面を同時に研磨してもよいし、かみ合わせる歯車のうちの一方を被研磨歯車とし、他方を、被研磨歯車を研磨するためのラッピング加工用歯車としてもよい。例えば非特許文献１に記載のラッピング加工では、被研磨歯車である鋼製の歯車をナイロン製の歯車によって研磨し、歯面粗度を大幅に向上させている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】中江  道彦、外２名、「はすば歯車形ナイロンラップによる歯面仕上げ（試作加工装置および加工例）」、日本機械学会論文集（Ｃ編）６２巻５９４号（１９９６−２）、論文Ｎｏ．９５−０９２１、ｐ７３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、被研磨歯車の歯面の形状は研磨前の段階では不均一であり、ラッピング加工用歯車と被研磨歯車とがかみ合ったとき、ラッピング加工用歯車の歯面に歯当りの強弱が生じ、歯当りの強い部分で磨耗が進んでラッピング加工用歯車の寿命が短くなり易い。このような磨耗は、上記非特許文献１に記載されたような樹脂製のラッピング加工用歯車で顕著であるが、金属製等、他の材質のラッピング加工用歯車においても生じ、ラッピング加工用歯車の寿命の長期化が求められていた。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、磨耗を抑えて寿命の長期化を図り得るラッピング加工装置、ラッピング加工用歯車、およびラッピング加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明のラッピング加工装置は、研磨対象の被研磨歯車と、被研磨歯車にかみ合って被研磨歯車を研磨するためのラッピング加工用歯車と、を有する。また、本発明のラッピング加工装置は、ラッピング加工用歯車の歯面および歯底面の少なくとも一部に、剛性を低下させるための形状を有する。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明のラッピング加工用歯車は、研磨対象の被研磨歯車にかみ合って研磨するためのものであり、歯面および歯底面の少なくとも一部に剛性を低下させるための形状を有する。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のラッピング加工方法は、研磨対象である被研磨歯車を研磨する研磨工程を有する。研磨工程では、歯面および歯底面の少なくとも一部に剛性を低下させるための形状を有するラッピング加工用歯車と、被研磨歯車とを、砥粒を含むラッピング剤を介在させた状態でかみ合わせつつ回転させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ラッピング加工用歯車の歯面および歯底面の少なくとも一部に剛性を低下させるための形状が設けられている。このため、ラッピング加工用歯車と被研磨歯車とがかみ合ったとき、歯当りの強い部分の力が逃げて磨耗が抑制され、ラッピング加工用歯車の寿命の長期化を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ラッピング加工装置の概略図である。
【図２】ラッピング加工装置の部分拡大図である。
【図３】第１実施形態に係るリングギヤの部分拡大図である。
【図４】研磨後の被研磨歯車の歯面を示す図である。
【図５】第２実施形態に係るリングギヤの部分拡大図である。
【図６】第３実施形態に係るリングギヤの部分拡大図である。
【図７】第４実施形態に係るリングギヤの部分拡大図である。
【図８】第５実施形態に係るリングギヤの部分拡大図である。
【図９】変形例のリングギヤの部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下で説明する実施形態において、各実施形態で共通する機能を有する部材については、類似の符号を付し、また、重複する説明は省略する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１において概説すると、第１実施形態に係るラッピング加工装置１００は、ハイポイドギヤの歯面を研磨して仕上げ加工を行うものである。ラッピング加工装置１００は、研磨対象のピニオン１３０（被研磨歯車）と、ピニオン１３０にかみ合ってピニオン１３０を研磨するためのリングギヤ１１０（ラッピング加工用歯車）とを有する。
【００１３】
ラッピング加工装置１００はまた、砥粒が混入したラップコンパウンド１０５（ラッピング剤）を吐出するノズル１０２を有する。ラッピング加工装置１００は、ピニオン１３０とリングギヤ１１０とがかみ合う部位にラップコンパウンドを介在させつつ両者を回転させる。ラッピング加工装置１００は、モーター等の駆動源（不図示）および駆動源を制御する制御部（不図示）を有しており、ピニオン１３０およびリングギヤ１１０を任意の回転数で回転でき、また、これらの回転方向を変えられる。
【００１４】
図２に示すように、ピニオン１３０は、駆動源に連結した駆動軸１０４に接続しており、リングギヤ１１０は、ブレーキ等の負荷（不図示）に連結した従動軸１０６に接続している。駆動軸１０４および従動軸１０６は、軸受（不図示）に回転可能に支持されている。
【００１５】
ピニオン１３０は金属製である。リングギヤ１１０は樹脂製であり、好ましくは、例えばナイロンである。ピニオン１３０とリングギヤ１１０とのかみ合い率は、１より大きく２以下である。ここで、かみ合い率とは、歯車同士がかみ合ったときに同時にかみ合う歯の数を表すものである。例えば、平歯車では、同時接触線が歯車回転軸に平行であるため、かみ合い率は正面かみ合い率となり、はすば歯車では、同時接触線が歯車回転軸に対し傾いているため、かみ合い率は、正面かみ合い率と重なりかみ合い率との和によって求められる。
【００１６】
図３に示すように、リングギヤ１１０は、剛性を低下させるための形状を歯底面１１２に有する。本実施形態では、この形状は切り込み１１４である。
【００１７】
切り込み１１４は、ピニオン１３０とリングギヤ１１０とのかみ合い率に応じて、飛び飛びに位置する歯底面１１２に設けられている。詳述すると、かみ合い率より小さい自然数おきに飛び飛びに位置する歯底面１１２に切り込み１１４は設けられており、本実施形態ではかみ合い率が１より大きく２以下であるため、１つおきに飛び飛びに位置する歯底面１１２に切り込み１１４が設けられている。切り込み１１４は歯すじ方向に伸び、歯底面１１２全体に設けられている。
【００１８】
ラッピング加工方法について述べる。
【００１９】
第１実施形態に係るラッピング加工方法は、ピニオン１３０とリングギヤ１１０とをラップコンパウンド１０５を介在させた状態でかみ合わせつつ回転させ、ピニオン１３０を研磨する研磨工程を有する。研磨工程前、作業者は、駆動軸１０４にピニオン１３０を固定し従動軸１０６にリングギヤ１１０を固定した状態で、ピニオン１３０とリングギヤ１１０とをかみ合わせる。
【００２０】
研磨工程では、リングギヤ１１０の歯面１１１、１１３のうちの一方が、ピニオン１３０の相手歯面に力を加えつつ接触し、砥粒を押し付けて研磨する。ピニオン１３０の歯面１３１、１３４のうち、どちらを研磨するかは、ピニオン１３０およびリングギヤ１１０の回転方向によって変わる。リングギヤ１１０の歯面１１１は、ピニオン１３０の歯面１３１を研磨する。リングギヤ１１０の歯面１１３は、ピニオン１３０の歯面１３４を研磨する。
【００２１】
第１実施形態の効果を述べる。
【００２２】
研磨工程前、ピニオン１３０の歯面１３１、１３４は不均一であり、凹凸を有する。このため、本実施形態と異なりリングギヤ１１０が切り込み１１４を有さず、歯面１１１、１１３および歯底面１１２が平滑であると、ピニオン１３０とリングギヤ１１０とがかみ合ったときリングギヤ１１０に歯当りの強弱が生じ、歯当りの強い部分で磨耗が進み易い。このためリングギヤ１１０の寿命が短くなり易い。
【００２３】
図４に示すように、最初にリングギヤ１１０の歯面１１１（１１３）によってピニオン１３０を加工したとき（１セット目）、ピニオン１３０の歯面１３１（１３４）では、研磨された部分１３３が研磨されなかった部分１３２に比べて充分大きい。すなわち、ピニオン１３０の歯面１３１（１３４）が略均一に研磨される。その後、複数のピニオン１３０の加工を経て（２セット目、５セット目）、リングギヤ１１０の寿命が尽きると、研磨された部分１３３に比べ研磨されなかった部分１３２が大きくなりピニオン１３０の歯面１３１（１３４）を殆ど磨けなくなる（ｎセット目）。
【００２４】
本実施形態では歯底面１１２に切り込み１１４が設けられており、リングギヤ１１０とピニオン１３０とがかみ合ったとき、歯当りの強い部分の力が逃げて磨耗が抑制される。このため、ピニオン１３０の歯面１３１（１３４）が殆ど磨けなくなるまでの加工数ｎが、切り込み１１４がなく歯面１１１、１１３および歯底面１１２が平滑である上述のような場合に比べて大きい。すなわち本実施形態は寿命の長期化を図り得る。
【００２５】
本実施形態では、かみ合い率より小さい自然数、すなわち１つおきに飛び飛びに位置する歯底面１１２に、切り込み１１４が設けられている。切り込み１１４は、複数の歯底面１１２の全てに設けてもよいが、構成が複雑になる。また本実施形態と異なり、かみ合い率より大きい自然数、例えば２つまたは３つおきに飛び飛びに切り込み１１４を設けてもよいが、歯当りの強い部分の力が逃げ難くなり、本実施形態に比べリングギヤ１１０が磨耗し易くなる虞がある。これに対し本実施形態では上述のようにかみ合い率より小さい自然数おきに飛び飛びに位置する歯底面１１２に切り込み１１４があるため、切り込み１１４の数を抑えて構成を簡単にしつつ、磨耗を抑制して寿命の長期化を図り得る。
【００２６】
＜第２実施形態＞
図５に示すように第２実施形態は第１実施形態と略同様であるが、かみ合い率、および切り込み２１４を設ける歯底面２１２の位置が、第１実施形態と異なる。第２実施形態では、かみ合い率が２より大きく３以下である。また第２実施形態では、２つおきに飛び飛びに位置する歯底面２１２に切り込み２１４が設けられており、この構成によって、第２実施形態は第１実施形態の効果に加え、より構成を簡単にできるという効果を奏する。
【００２７】
切り込み２１４は、かみ合い率より小さい自然数おきに飛び飛びに位置する歯底面２１２に設ければよいため、第１実施形態のように１つおきに設けてもよい。しかし、本実施形態ではかみ合い率が２より大きく３以下であり、第１実施形態に比べ同時にかみ合う歯の数が多く、１つ１つの歯に加わる力が分散されて小さい。このため、より少ない切り込み２１４でも力を逃がせるため、２つおきに切り込み２１４を設けた方が、構成をより簡単にでき好ましい。
【００２８】
＜第３実施形態＞
図６に示すように第３実施形態は第１実施形態と略同様であるが、切り込み３１４を設ける位置が、第１実施形態と異なる。第３実施形態では、切り込み３１４が、歯底面３１２ではなく歯面３１３に設けられる。
【００２９】
切り込み３１４は、本実施形態のように歯面３１３に位置してもよいし、歯面３１１に位置してもよく、切り込み３１４によってピニオン１３０の研磨は阻害されない。
【００３０】
しかし、切り込み３１４があると、加工を繰り返すうちに切り込み３１４をきっかけとして、欠け等、リングギヤ１１０の損傷が生ずる虞がある。このため、ピニオン１３０の歯面１３１、１３４のうちの加工条件が緩やかな方に接するリングギヤ１１０の歯面に、切り込み３１４を設けるのが好ましい。
【００３１】
例えば、ピニオン１３０が、車両を前進させるためのドライブ歯面、および車両をバックさせるためのコースト歯面を有するとき、加工条件が緩やかなコースト歯面に接するリングギヤ１１０の歯面に、切り込み３１４を設けるのが好ましい。
【００３２】
また、これと異なり、歯面３１１に切り込み３１４を有するリングギヤ３１０と、歯面３１３に切り込みを有するリングギヤ３１０と、を用意しておき、これらを交換して用い、常に切り込み３１４のない平滑な歯面によってピニオン１３０を研磨してもよい。
【００３３】
切り込み３１４は、かみ合い率より小さい自然数おきに飛び飛びに位置する歯面３１３（３１１）に設けられる。より具体的には、本実施形態では第１実施形態と同様にかみ合い率が１より大きく２以下であるため、切り込み３１４は、１つおきに飛び飛びに位置する歯面３１３（３１１）に設けられる。
【００３４】
以上のような構成によって、第３実施形態は第１実施形態と同様、切り込み３１４の数を抑えて構成を簡単にしつつ、磨耗を抑制して寿命の長期化を図り得る。
【００３５】
＜第４実施形態＞
図７に示すように第４実施形態は第３実施形態と略同様であるが、かみ合い率、および切り込み４１４を設ける位置が、第３実施形態と異なる。第４実施形態では、かみ合い率が２より大きく３以下である。また第４実施形態では、２つおきに飛び飛びに位置する歯面４１３（４１１）に切り込み４１４が設けられており、この構成によって、第４実施形態は第３実施形態の効果に加え、より構成を簡単にできるという効果を奏する。
【００３６】
切り込み４１４は、かみ合い率より小さい自然数おきに飛び飛びに位置する歯面４１３（４１１）に設ければよいため、第３実施形態のように１つおきに設けてもよい。しかし、本実施形態ではかみ合い率が２より大きく３以下であり、第３実施形態に比べ同時にかみ合う歯の数が多く、１つ１つの歯に加わる力が分散されて小さい。このため、より少ない切り込み４１４の数でも力を逃がせるため、２つおきに切り込み４１４を設けた方が、構成をより簡単にでき好ましい。
【００３７】
＜第５実施形態＞
図８において説明すると、第５実施形態は、第３実施形態と略同様であるが、各歯面における切り込み５１４の設けられる部位が第３実施形態と異なる。第５実施形態では、第３実施形態のように切り込み５１４が歯面全体に設けられるのではなく、歯面の一部に設けられる。
【００３８】
リングギヤ５１０の歯は、相対的に小さい同時かみ合い歯数でピニオン１３０と接する部位である第１かみ合い部５１６と、相対的に大きい同時かみ合い歯数でピニオン１３０と接する部位である第２かみ合い部５１５と、を有する。そして切り込み５１４は、第１かみ合い部５１６の歯面５１８、および第２かみ合い部５１５の歯面５１７のうち、第１かみ合い部５１６の歯面５１８に設けられる。
【００３９】
同時かみ合い歯数とは、互いにかみ合う歯車において、一方の歯車の１つの歯に同時にかみ合う他方の歯車の歯の数である。ピニオン１３０とリングギヤ５１０との関係では、リングギヤ５１０の１つの歯に対して、ピニオン１３０の２つの歯が同時にかみ合うときと（同時かみ合い歯数が２。）、１つの歯がかみ合うときと（同時かみ合い歯数が１。）がある。つまり、同時かみ合い歯数は、ピニオン１３０とリングギヤ５１０とが回転するにつれて変化し、１または２である。
【００４０】
ピニオン１３０の１つの歯がかみ合う部位が第１かみ合い部５１６であり、ピニオン１３０の２つの歯が同時にかみ合う部位が第２かみ合い部５１５である。第２かみ合い部５１５は、第１かみ合い部５１６に対して歯すじ方向両端に位置する。リングギヤ５１０が第１かみ合い部５１６でピニオン１３０とかみ合うとき、第２かみ合い部５１５でかみ合うときに比べて力が分散されず、大きな力が加わる。
【００４１】
第５実施形態の効果を述べる。
【００４２】
第５実施形態は、第３実施形態と略同様の構成を有するため、第３実施形態と同様の効果を奏する。また第５実施形態では、第２かみ合い部５１５に比べて相対的に大きい力が加わる第１かみ合い部５１６の歯面に切り込み５１４が設けられているため、第１かみ合い部５１６に集中的に加わる力を逃して第１かみ合い部５１６の選択的な磨耗を抑制し、リングギヤ５１０の寿命の長期化を図り得る。
【００４３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。例えば、実施形態では、剛性を低下させるための形状が切り込みであるが、これに限定されない。つまり剛性を低下できればよく、例えば、溝、または溝と切込みとの両者を設けてもよい。また、ラッピング加工用歯車は樹脂製に限定されず、金属製等、他の材質のものであってもよい。溝、または切り込みは、切削等の加工によって形成できる。またラッピング加工用歯車が樹脂製の場合、加工ではなく、金型による樹脂成形によって、歯底面および歯面の少なくとも一部に溝を形成することも可能である。
【００４４】
また、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、切り込みが伸びる方向は歯すじ方向に限定されず、歯すじ方向に交わる歯形方向であってもよい。また図９（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、歯すじ方向に伸びる切り込みと歯形方向に伸びる切り込みとを同時に設けてもよい。また本発明は、切り込み等を歯底面のみ、または歯面のみに設けた形態だけでなく、歯底面および歯面の両方に切り込み等を設けた形態を含む。
【００４５】
また実施形態では、切り込みは飛び飛びに位置する歯底面または歯面に設けられたが、これに限定されず、本発明は、全ての歯底面もしくは歯面、または全ての歯底面および歯面に切り込み等が設けられた形態を含む。
【符号の説明】
【００４６】
１００    ラッピング加工装置、
１０２    ノズル、
１０４    駆動軸、
１０５    ラップコンパウンド（ラッピング剤）
１０６    従動軸、
１１０、２１０、３１０、４１０、６１０、７１０、８１０、９１０    リングギヤ（ラッピング加工用歯車）、
１１１、１１３、２１１、２１３、３１１、３１３、４１１、４１３、５１１、５１７、５１８    リングギヤの歯面、
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２    リングギヤの歯底面、
１１４、２１４、３１４、４１４、５１４    切り込み（剛性を低下させるための加工）、
１３０    ピニオン（被研磨歯車）、
１３１、１３４    ピニオンの歯面、
５１５    第２かみ合い部、
５１６    第１かみ合い部。
【図２】
2010179396.tif 000003
【図３】
2010179396.tif 000004
【図４】
2010179396.tif 000005
【図５】
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【図６】
2010179396.tif 000007
【図７】
2010179396.tif 000008
【図８】
2010179396.tif 000009
【図９】
2010179396.tif 000010
【図１】
2010179396.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010179396.tif 000012
【図２】
2010179396.tif 000013
【図３】
2010179396.tif 000014
【図４】
2010179396.tif 000015
【図５】
2010179396.tif 000016
【図６】
2010179396.tif 000017
【図７】
2010179396.tif 000018
【図８】
2010179396.tif 000019
【図９】
2010179396.tif 000020