(57)【要約】【課題】平歯車の歯面を精度良くシェービングすることができる技術を提供する。【解決方法】シェービングカッタ１０は、平歯車とかみ合う歯面２２に、歯筋方向に伸びている複数の溝２４を備えており、隣接する２つの溝で挟まれる平坦部の歯丈方向のランド幅が、歯先と歯元よりも歯先と歯元の中間部において広くなっている。これによって、シェービングカッタ１０の歯面２２が平歯車の歯面と当接する際に、歯先と歯元とそれらの中間部で、荷重による圧力差が小さくなる。歯先と歯元と中間部で均一に歯面をシェービングすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平歯車用のシェービングカッタであって、
平歯車とかみ合う歯面に歯筋方向に伸びている複数の溝を備えており、
隣接する２つの溝で挟まれる平坦部の歯丈方向のランド幅が、歯先と歯元よりも歯先と歯元の中間部において広くなっていることを特徴とするシェービングカッタ。
【請求項２】
平歯車の製造方法であって、
歯筋方向に伸びている複数の溝が歯面に形成されているシェービングカッタを、平歯車と平行に、かつ、お互いの歯がかみ合う位置に配置する配置工程と、
シェービングカッタと平歯車を回転させながら、平歯車とシェービングカッタの１かみ合い毎に１回以上振動する周波数の振動をシェービングカッタと平歯車の軸間方向に印加するシェービング工程と、
を含むことを特徴とする平歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平歯車を加工する技術に関する。特に、平歯車を精度よくシェービング加工する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、平歯車をシェービング加工する技術が開示されている。この技術では、加工対象である平歯車にシェービングカッタを押し当てて、平歯車をシェービング加工する。シェービングカッタは、平歯車との接触面である外周面に複数の歯を供えている。その歯面には複数の溝が歯丈方向に沿って形成されており、その溝のエッジ部には切刃が形成されている。シェービング加工は、シェービングカッタを平歯車にかみ合わせて両者を回転させながら両者を軸方向に沿って相対的に移動させる。両者が軸方向に相対的に移動する間にシェービングカッタの切刃が平歯車の歯面を薄く削る。即ち、平歯車の歯面がシェービングされる。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２１３４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者は、従来のシェービングカッタを用いた加工では、平歯車の歯元や歯先よりも歯元と歯先の歯丈方向中間部が深く切削されることに気付いた。この現象を解析したところ、シェービングカッタが平歯車の歯元や歯先に当接するときの荷重が、歯元と歯先の中間部に当接するときの荷重よりも低いことが原因であると推定された。以下、この現象を図３、図４を用いて説明する。
【０００５】
図３、図４において、符号１０はシェービングカッタの一部を示しており、符号５０は平歯車の一部を示している。符号２０ａと２０ｂは、シェービングカッタ１０の隣接する２つの歯を示しており、符号５２ａと５２ｂは、平歯車５０の隣接する２つの歯を示している。以下では説明のため、符号２０ａが示す歯をカッタ第１歯と称し、符号２０ｂが示す歯をカッタ第２歯と称する。同様に、符号５２ａが示す歯を歯車第１歯と称し、符号５２ｂが示す歯を歯車第２歯と称する。シェービングカッタ１０は矢印６２が示す方向に回転し、平歯車５０は矢印６４が示す方向に回転する。
図３は、カッタ第１歯２０ａの歯先４０ａが平歯車第１歯５２ａの歯元５８ａに当接したときのシェービングカッタ１０と平歯車５０の位置関係を示している。図４は、図３の状態からシェービングカッタ１０が僅かに回転し、カッタ第２歯２０ｂの歯先と歯元の中間部４４ｂが平歯車第２歯５２ｂの歯先と歯元の中間部６０ｂに当接したときの位置関係を示している。
【０００６】
図３に示すように、カッタ第１歯２０ａの歯先４０ａが平歯車第１歯５２ａの歯元５８ａに当接するとき、カッタ第２歯２０ｂの歯元４２ｂが平歯車第２歯５２ｂの歯先５６ｂにも当接する。即ち、シェービングカッタ１０と平歯車５０は２箇所で当接する。この場合、シェービングカッタ１０が平歯車５０に当接するときの押付荷重が２箇所に分散する。他方、図４の状態では、シェービングカッタ１０と平歯車５０は１箇所で当接する。この場合、シェービングカッタ１０が平歯車５０に当接するときの押付荷重は１箇所に集中する。シェービングカッタ１０と平歯車５０の間に作用する総荷重は図３の場合と図４の場合でほぼ同じであるので、当接箇所の１箇所当りの荷重は図３の場合より図４の場合で大きくなる。即ち、歯元と歯先の中間部に加わる荷重が歯元や歯先に加わる荷重よりも大きくなる。この当接箇所当りの荷重の差によって、平歯車５０の歯元や歯先よりもそれらの中間部が深く切削される。
【０００７】
上記のように、従来のシェービング加工では、平歯車の歯の中間部に歯元または歯先に比べて大きな力が印加される。そのため、平歯車の歯の中間部は、歯元または歯先に比べて深く削られる。その結果、平歯車の歯の中間部は、目的の形状に比べて窪んだ形状となってしまう。平歯車の歯面を精度良くシェービングすることができない。本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、平歯車の歯面を精度良くシェービングする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
歯元と歯先の中間部に加わる荷重が歯元や歯先に加わる荷重よりも大きくとも、面圧がほぼ等しければ、シェービングカッタが削る深さもほぼ一定となる。本発明は、歯先や歯元に加わる面圧とそれらの中間部に加わる面圧の差を小さくすることによって、平歯車の歯先や歯元、及び、それらの中間部で削られる深さの差を小さくする。
【０００９】
本発明は、平歯車用のシェービングカッタに具現化される。このシェービングカッタは、平歯車とかみ合う歯面に歯筋方向に伸びている複数の溝を備えている。ここで、「歯筋方向」は、シェービングカッタの回転軸方向と同じ意味である。また、本明細書では、隣接する２つの溝で挟まれる平坦部をランドと称し、ランドの歯丈方向の長さをランド幅と称する。本発明のシェービングカッタは、歯先と歯元の中間部におけるランド幅が、歯先におけるランド幅と歯元におけるランド幅よりも広くなっている。別言すれば、歯先と歯元の中間部における溝の歯丈方向のピッチが、歯先におけるピッチと歯元におけるピッチよりも大きい。
【００１０】
本発明のシェービングカッタは、シェービングカッタの歯先或いは歯元が当接するときのランド幅よりも、歯先と歯元の中間部が当接するときのランド幅が広い。このシェービングカッタは、押付荷重が1箇所に集中するときには広いランド幅で平歯車に当接し、押付荷重が分散するときには狭いランド幅の２箇所のランドで当接するので、面圧が平均化する。即ち、歯先や歯元における面圧と、それらの中間部における面圧の差を従来のシェービングカッタよりも小さくすることができる。本発明のシェービングカッタは、各当接箇所における面圧が従来よりも平均化するので、歯先や歯元における切削深さとそれらの中間部における切削深さの相違を従来よりも小さくすることができる。即ち、平歯車の歯先と歯元の中間部が歯先や歯元よりも深く削られることが抑制され、平歯車の歯面を精度良くシェービングすることができる。
【００１１】
なお、歯先と歯元の中間部におけるランド幅を歯先や歯元におけるランド幅より広くすることは、複数の溝を回転軸方向に沿って形成することによって実現している。従来のシェービングカッタは、溝が歯丈方向に伸びているので、本発明のシェービングカッタが有するランド幅の関係を実現することができない。
【００１２】
シェービングカッタの歯先と歯元の２箇所で平歯車に当接するので、歯先と歯元の中間部におけるランド幅は、歯先におけるランド幅と歯元におけるランド幅の２倍であることが好ましい。そのような特徴により、中間部が当接するときの面圧を、歯先（或いは歯元）が当接するときの面圧とほぼ同等にすることができる。
【００１３】
上記のシェービングカッタは、溝、即ち切刃が回転軸方向に伸びているので、従来のシェービングカッタのように平歯車に対して軸線方向に移動するのでは切削できない。そこで発明者は、上記のシェービングカッタに好適な加工方法、即ち、平歯車の新規な製造方法も創作した。その製造方法は、少なくとも以下の２つの工程を備えている。
（１）歯筋方向（回転軸方向）に伸びている複数の溝が歯面に形成されたシェービングカッタを、平歯車と平行に、かつ、お互いの歯面がかみ合う位置に配置する配置工程。
（２）シェービングカッタと平歯車を回転させながら、シェービングカッタと平歯車の１かみ合い毎に１回以上振動する周波数の振動をシェービングカッタと平歯車の軸間方向に印加するシェービング工程。
【００１４】
振動を与えることによって、平歯車とシェービングカッタは、切刃と交差する方向に高速に摺動する。この製造方法によれば、シェービングカッタの各切刃が高速に平歯車の歯面上を摺動するので平歯車の歯面全体に亘って切削能力を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、平歯車の歯面を精度良くシェービングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（特徴１）シェービングカッタに形成されている溝は、互いに平行に形成されている。
（特徴２）シェービングカッタに形成されている溝は、歯筋方向（回転軸方向）に平行に伸びている。
（特徴３）シェービングカッタの歯先と歯元の中間部のランド幅が、歯先（歯元）のランド幅の２倍となっている。
（特徴４）シェービングカッタと平歯車を回転させる際には、シェービングカッタを回転させる。平歯車はシェービングカッタの回転に連動して受動的に回転する。
（特徴５）シェービング工程では、シェービングカッタと平歯車の軸間距離をステップ状に縮める。
【実施例】
【００１７】
（第１実施例）
図１に、本発明の第１実施例であるシェービングカッタ１０の部分拡大図を示す。図１は、シェービングカッタ１０のひとつの歯２０を示している。図１の歯２０と同じ形状の複数の歯がシェービングカッタ１０の周方向に並んでいる。図２に歯２０の平面図を示す。歯２０の外周は、インボリュート曲線に沿うように形成されている。シェービングカッタ１０は、後述するように、平歯車と当接する際に歯２０が平歯車の外周面に形成された歯とかみ合う。図２において、符号４０は歯先を示しており、符号４２は歯元を示しており、符号４４は歯先と歯元の中間部を示している。
【００１８】
歯２０の歯面２２には、歯筋方向（矢印２６の方向）に伸びている溝２４が複数本形成されている。複数の溝２４は、平行に伸びている。歯筋方向は、シェービングカッタ１０の回転軸の方向と同じである。即ち、複数の溝２４は、シェービングカッタ１０の回転軸と平行に伸びている。溝２４のエッジ部２８には、切刃が形成されている。なお、エッジに切刃が形成された溝２４は、セレーションと称される場合がある。以下では、エッジ部２８を切刃２８と称する場合がある。隣接する２つの溝２４に挟まれた平坦部分をランドと称する。符号３２ａは、歯先４０に最も近いランド（歯先ランド）を示しており、符号３２ｂは歯元４２に最も近いランド（歯元ランド）を示しており、符号３２ｃは中間部４４に位置するランド（中間部ランド）を示している。ランドの歯丈方向（矢印３４の方向）の幅をランド幅と呼ぶ。
【００１９】
図２に示されているように、歯先ランド３２ａのランド幅Ｗａと歯元ランド３２ｂのランド幅Ｗｂは等しい。中間部ランド３２ｃのランド幅Ｗｃはランド幅ＷａやＷｂよりも広い。より具体的には、ランド幅Ｗｃは、ランド幅Ｗａ（＝Ｗｂ）の２倍である。
【００２０】
図３と図４を再び参照して、シェービングカッタ１０の作用を説明する。図３と図４における符号は前述したとおりである。図３と図４では、溝２４の図示を省略している。シェービングカッタ１０の各部の説明には図２に示した符号を用いる。図３と図４に示すように、シェービングカッタ１０と平歯車５０は、その回転軸方向が平行になるとともに、シェービングカッタ１０の歯と平歯車５０の歯がかみ合う位置に配置される。シェービングカッタ１０と平歯車５０は、シェービング装置（不図示）に取り付けられている。シェービング装置は、シェービングカッタ１０と平歯車５０を回転させながら、シェービングカッタ１０と平歯車５０の軸間距離を縮めて平歯車の歯面を薄く切削する（すなわちシェービングする）。
【００２１】
カッタ第１歯２０ａの歯先４０ａが平歯車５０に当接するとき、カッタ第２歯２０ｂの歯元４２ｂも平歯車５０に当接する（図３）。このとき、カッタ第１歯２０ａの歯先ランド３２ａとカッタ第２歯２０ｂの歯元ランド３２ｂが平歯車に当接する。他方、カッタ第２歯２０ｂの中間部４４ｂが平歯車に当接するとき、カッタ第２歯２０ｂの中間部ランド３２ｃのみが平歯車５０に当接する（図４）。シェービングカッタ１０と平歯車５０の間に作用する押付荷重は、図３の場合と図４の場合でほぼ等しい。他方、図３の場合は、当接する面積は歯先ランド３２ａの面積と歯元ランド３２ｂの面積の和であり、図４の場合は、当接する面積は中間部ランド３２ｃの面積であり、両者は等しい。従って、図３の場合と図４の場合で当接箇所の面圧はほぼ等しくなる。この関係は、シェービングカッタ１０のいずれの歯が噛み合うときも成立する。シェービングカッタ１０は、歯先４０や歯元４２が平歯車５０に当接するときの面圧と、それらの中間部４４が当接するときの面圧がほぼ等しい。従って、シェービングカッタ１０は、歯先４０や歯元４２を切削する深さと中間部４４を切削する深さがほぼ等しくなる。平歯車５０の歯面を均一に薄く削る（すなわちシェービングする）ことができる。
【００２２】
シェービングカッタ１０は、歯筋方向に平行に伸びる複数の溝２４が形成されているとともに、中間部ランド３２ｃのランド幅Ｗｃが歯先ランド３２ａのランド幅Ｗａや歯元ランド３２ｂのランド幅Ｗｂよりも大きい。そのような特徴を有することによって、シェービングの深さを決定する一要因であるシェービングカッタと平歯車との間の面圧を、歯先、歯元、及びそれらの中間部でほぼ等しくすることができる。これによって、シェービングカッタ１０の歯２０の中間部４４と当接する平歯車５０の歯５２の中間部が、歯先や歯元よりも深くシェービングされることが抑制され、平歯車５０を精度よくシェービングするこができる。
【００２３】
（第２実施例）
図５に、本発明の第２実施例を示す。図５は、シェービングカッタ１０を用いて平歯車５０をシェービングする第２の方法を示している。
本実施例のシェービング方法では、まず、平歯車５０とシェービングカッタ１０を、その軸方向が平行になるとともに、平歯車５０の歯５２とシェービングカッタ１０の歯２０がかみ合う位置に配置する。前述したように、平歯車５０とシェービングカッタ１０はシェービング装置（不図示）に取り付けられており、そのシェービング装置が上記の配置を実現する。
次に、シェービング装置は、シェービングカッタ１０を軸回りに回転させる。これによって、第１実施例と同様に、平歯車５０がシェービングカッタ１０の回転に連動して軸回りに回転させられる。このとき、シェービング装置は、シェービングカッタ１０の歯２０と平歯車５０の歯５２の１かみ合い毎に１回以上振動する周波数の微小振動（矢印７０参照）をシェービングカッタ１０と平歯車５０の軸間方向に印加する。具体的には、シェービング装置は、シェービングカッタの軸を、軸間方向に振動させる。振幅は数ミクロン程度である。そのような振動を印加すると、シェービングカッタ１０の切刃２８が切刃と直交する方向に平歯車５０の歯面上を摺動する（矢印７２参照）。摺動によって平歯車５０の歯面が薄く切削される。
【００２４】
シェービング装置は、シェービングカッタ１０を所定回数回転させたのち、シェービングカッタ１０と平歯車５０の間の軸間距離をステップ状に縮める。「ステップ状に縮める」という表現は、「インチング」と呼ばれることもある。軸間距離をステップ状に縮めることによって、平歯車５０の表面を複数回削ることができる。即ち、シェービング装置は、振動によって平歯車の表面を薄く切削しながら、インチングによって表面切削を複数回繰り返すことによって、目的の厚みだけ歯面表面を削る。
【００２５】
本実施例の方法は、平歯車５０とシェービングカッタ１０を、その軸方向が平行になるように配置する。つまり、平歯車５０とシェービングカッタ１０の間の軸交差角がゼロである。そのため、シェービングされる平歯車５０の軸方向に隣接して他の歯車等が存在する場合でも、他の歯車等の存在に影響されること無く、平歯車５０をシェービングすることが可能である。
また本実施例では、平歯車５０をシェービングする際に、シェービングカッタ１０を平歯車５０へと移動する。即ち、シェービング装置は、シェービングカッタ１０と平歯車５０の軸間距離を縮める。軸間距離を縮めることによって、シェービングカッタ１０を平歯車５０の歯５２の歯丈方向に沿ってすべらせることができる。回転するだけではすべりが起こらない平歯車５０の歯５２の中間部においてもすべりを起こすことができ、歯５２の歯面全体をシェービングすることができる。
【００２６】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、シェービングカッタ１０と平歯車５０の間の軸間距離をステップ状に縮める際には、シェービングカッタ１０が一回転する毎に軸間距離を縮めてもよければ、シェービングカッタ１０が数回転する毎に軸間距離を縮めてもよい。
また、第２実施例では、第１実施例のシェービングカッタ１０を用いて説明したが、他のシェービングカッタを用いても良い。例えば、ランド幅が一定のシェービングカッタを用いても良い。第２実施例の製造方法は、複数の溝が回転軸と平行に歯面に形成されているシェービングカッタに好適な方法であり、溝のピッチ（即ちランド幅）はどのようであってもよい。
また、シェービングカッタ１０に形成される溝２４は、シェービングカッタ１０の回転軸と平行でなくても良い。回転軸との角度が数度程度と小さく、溝２４がシェービングカッタ１０の回転軸とほぼ平行とみなせる場合も含む。
【００２７】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】シェービングカッタ１０の一部拡大図を示す。
【図２】シェービングカッタ１０の歯の平面図を示す。
【図３】歯先と歯元が当接したときのシェービングカッタと平歯車の位置関係を示す。
【図４】歯先と歯元の中間部が当接したときのシェービングカッタと平歯車の位置関係を示す。
【図５】第２実施例のシェービング加工方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０：シェービングカッタ
２０：シェービングカッタの歯
２２：歯面
２４：溝
２８：エッジ部（切刃）
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ：ランド
Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ：ランド幅
４０：歯先
４２：歯元
４４：中間部
５０：平歯車
５２：平歯車の歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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