(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象の被研磨歯車にかみ合うラッピング加工用歯車を有し、歯すじ方向に隣接して並んで歯を構成する複数の分割歯部が前記ラッピング加工用歯車に設けられているラッピング加工用歯車工具。
【請求項２】
前記分割歯部毎に前記ラッピング加工用歯車を分割してなる複数の分割片を有し、複数の前記分割片のうち、歯すじ方向両端に位置する分割片の剛性は、当該分割片の間に位置する分割片の剛性より大きい請求項１に記載のラッピング加工用歯車工具。
【請求項３】
複数の前記分割片が取り付けられる回転軸と、当該回転軸と前記分割片との間に介在し前記回転軸の回転方向に伸縮自在な弾性体と、を有する請求項２に記載のラッピング加工用歯車工具。
【請求項４】
複数の前記分割片のうちの少なくとも一部の材質が異なる請求項２または請求項３に記載のラッピング加工用歯車工具。
【請求項５】
複数の前記分割片のうちの少なくとも一部の歯すじ方向の幅が異なる請求項２または請求項３に記載のラッピング加工用歯車工具。
【請求項６】
前記分割片は板材から形成される請求項２〜請求項５のうちのいずれか１つに記載のラッピング加工用歯車工具。
【請求項７】
前記分割片同士はネジによって締結されている請求項２〜請求項６のうちのいずれか１つに記載のラッピング加工用歯車工具。
【請求項８】
前記ネジは弾性体を介して前記分割片同士を締結する請求項７に記載のラッピング加工用歯車工具。
【請求項９】
前記分割片と前記分割片とを接着する接着部を有する請求項２〜請求項８のうちのいずれか１つに記載のラッピング加工用歯車工具。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のうちのいずれか１つに記載のラッピング加工用歯車工具を有するラッピング加工装置。
【請求項１１】
研磨対象の被研磨歯車と、歯すじ方向に隣接して並んで歯を構成する複数の分割歯部が設けられた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、ラッピング加工用歯車工具、ラッピング加工装置、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。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（登録商標）製の歯車によって研磨し、歯車のかみ合いによる摩擦損失を低減させることによって、油温上昇対策、および燃費向上を図っている。
【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】
ところで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、歯当りが局部的に強い部分で磨耗が進んで歯面を均一に磨けなくなり易い。このような部分磨耗は、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特に顕著であるが、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、部分磨耗の抑制が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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工具は、研磨対象の被研磨歯車にかみ合うラッピング加工用歯車を有する。そして歯すじ方向に隣接して並んで歯を構成する複数の分割歯部が、ラッピング加工用歯車に設けられている。
【０００６】
上記目的を達成するためのラッピング加工装置は、上記ラッピング加工用歯車を有する。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明のラッピング加工方法は、研磨対象の被研磨歯車を研磨する研磨工程を有する。ここで研磨工程は、被研磨歯車と、歯すじ方向に隣接して並んで歯を構成する複数の分割歯部が設けられた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る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のラッピング加工用歯車工具では分割歯部が設けられており、歯当りが局部的に強い部分では分割歯部が大きく曲がって変形し、被研磨歯車との接触部が、隣接する分割歯部に広がる。つまり、ラッピング加工用歯車と被研磨歯車との接触面積が広がる。したがって局部の面圧が低下し、本発明のラッピング加工用歯車工具は部分磨耗を抑制できる。
【０００９】
本発明のラッピング加工装置は、上記ラッピング加工用歯車工具を有するため、局部の面圧が低下し、部分磨耗を抑制できる。
【００１０】
本発明のラッピング加工方法は、複数の分割歯部が設けられたラッピング加工用歯車を用いた研磨工程を有するため、歯当りが局部的に強い部分では分割歯部が大きく曲がって変形し、被研磨歯車との接触部が、隣接する分割歯部に広がる。つまり、ラッピング加工用歯車と被研磨歯車との接触面積が広がる。したがって局部の面圧が低下し、本発明のラッピング加工方法は部分磨耗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ラッピング加工装置の概略斜視図である。
【図２】ラッピング加工用歯車の歯を拡大して示す概略斜視図である。
【図３】（Ａ）は実施形態と異なる歯を示す概略斜視図、（Ｂ）は実施形態と異なる歯に局部的に荷重が加わった状態の例を示す概略斜視図である。
【図４】分割歯部の変形を例示する概略斜視図である。
【図５】第２実施形態のラッピング加工用歯車工具を分解して示す概略斜視図である。
【図６】第２実施形態のラッピング加工用歯車工具の概略断面図である。
【図７】分割片、回転軸、およびこれらの間のバネを示す概略平面図である。
【図８】ラッピング加工用歯車としてのリングギヤの例を示す概略斜視図である。
【図９】リングギヤの作製に用いる部材の概略斜視図である。
【図１０】リングギヤの作製を説明するための概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態のラッピング加工装置１００は、研磨対象のリングギヤ１０２（被研磨歯車）と、これを研磨するためのラッピング加工用歯車工具１１０と、を有する。ラッピング加工装置１００は、リングギヤ１０２を交換し、１つのラッピング加工用歯車工具１１０によって複数のリングギヤ１０２を研磨できる。またラッピング加工用歯車工具１１０も交換できる。リングギヤ１０２は金属製である。ラッピング加工装置１００はまた、リングギヤ１０２を回転駆動させるためのモータ等の駆動源（不図示）、駆動源を制御する制御部１０８、および砥粒を含むラップコンパウンド（ラッピング剤）を吐出するノズル１０６を有する。
【００１４】
駆動源は、リングギヤ１０２に接続する回転軸１０４に連結している。制御部１０８は、駆動源を制御し、リングギヤ１０２およびラッピング加工用歯車工具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。制御部１０８は、ＣＰＵおよびメモリを主体とした構成を有する。ノズル１０６は、リングギヤ１０２とラッピング加工用歯車工具１１０とがかみ合う部位にラップコンパウンドを供給する。
【００１５】
ラッピング加工用歯車工具１１０は、リングギヤ１０２にかみ合うピニオン１２０（ラッピング加工用歯車）と、ピニオン１２０が取り付けられる回転軸１３０と、を有する。回転軸１３０はブレーキ等の負荷に連結している。ピニオン１２０は好ましくは樹脂製、より好ましくはナイロン（登録商標）製である。
【００１６】
図２に示すように、ピニオン１２０は、歯すじ方向に並んで歯を構成する複数の分割歯部１２１を有する。分割歯部１２１はそれぞれ歯幅方向に変形できる。
【００１７】
第１実施形態のラッピング加工方法は、リングギヤ１０２を研磨する研磨工程を有する。研磨工程は、リングギヤ１０２とピニオン１２０とをラップコンパウンドを介在させた状態でかみ合わせつつ回転させる。
【００１８】
第１実施形態の効果を述べる。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態と異なりピニオン１２０の歯が一体的に構成されていると、ピニオン１２０とリングギヤ１０２とがかみ合ったとき、ピニオン１２０の歯面に歯当りの強弱が生じる。例えば、クラウニング等の歯形修正等によってリングギヤ１０２がピニオン１２０に点接触するような状態となったとき、面圧は不均一となり、場合によっては加工時に接触しない部分が生じることがあり、研磨できない部分が発生する。そして、歯当りが局部的に強い部分（図３（Ｂ）で例示する中央部分）で磨耗が進んで歯面を均一に磨けなくなり易い。
【００２０】
一方、図４に示すように、ラッピング加工用歯車工具１１０では分割歯部１２１が設けられており、歯当りが局部的に強い部分で分割歯部１２１が大きく曲がって変形し、リングギヤ１０２との接触部が、隣接する分割歯部１２１に広がる。つまりピニオン１２０とリングギヤ１０２との接触面積が広がる。したがって局部の面圧が低下し、ラッピング加工用歯車工具１１０は部分磨耗を抑制できる。
【００２１】
ピニオン１２０の部分磨耗を抑制する手段として、耐磨耗性に優れた材料によってピニオン１２０を形成することが挙げられる。しかし、材料の傾向として耐磨耗性を向上させると剛性が高くなるため、変形が小さくなり研磨できる範囲が狭まる。一方、ラッピング加工用歯車工具１１０では上述のようにピニオン１２０とリングギヤ１０２との接触面積が広がって研磨範囲を拡大でき、かつ局部の面圧を低下させて部分磨耗を抑制できる。
【００２２】
歯車同士の接触面積は、剛性の比較的低い樹脂によって歯車を形成することによって広がり、また、こうすることによって、局部的な面圧増加を抑制できる。しかし、歯車同士のかみ合いによって歯面を磨くため、剛性の低下にともなって歯全体の倒れが大きくなり、回転の伝達が困難となる。また、一般的に低剛性の材料は耐磨耗性が低いため、部分磨耗に対して有効でない可能性が大きい。これに対し、ラッピング加工用歯車工具１１０は、分割歯部１２１の変形によってピニオン１２０とリングギヤ１０２との接触面積を広げるため、歯全体での剛性を維持して歯全体の倒れを抑制でき、かつ部分磨耗を抑制できる。
【００２３】
ラッピング加工装置１００は、ラッピング加工用歯車工具１１０を有するため、局部の面圧を低下させてリングギヤ１０２の部分磨耗を抑制できる。
【００２４】
本実施形態のラッピング加工方法は、ピニオン１２０を用いた研磨工程を有するため、歯当りが局部的に強い部分で分割歯部１２１が大きく曲がって変形し、リングギヤ１０２との接触部が、隣接する分割歯部１２１に広がる。つまりピニオン１２０とリングギヤ１０２との接触面積が広がる。したがって局部の面圧が低下し、本実施形態のラッピング加工方法は部分磨耗を抑制できる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は第１実施形態と略同様であるが、ラッピング加工用歯車工具２１０がラッピング加工用歯車工具１１０と異なる。第２実施形態のラッピング加工用歯車工具２１０は、歯のみでなく、ピニオン全体を分割した構成を有する。
【００２６】
図５に示すように、ラッピング加工用歯車工具２１０は、分割歯部２２１毎にピニオン２２０を分割してなる複数の分割片２２２、２２３と、複数の分割片２２２、２２３が取り付けられる回転軸２３０とを有する。歯すじ方向両端に位置する分割片２２３は金属製であり、これらの間に位置する分割片２２２は樹脂製である。すなわち、分割片２２３の剛性は、これらの間に位置する分割片２２２の剛性より大きい。
【００２７】
ピニオン２２０は、樹脂製の分割片２２２で研磨対象に接して研磨する。複数の分割片２２２は、同一の材質で、例えばナイロン（登録商標）製である。また、複数の分割片２２２の歯すじ方向の幅は同一である。
【００２８】
図６に示すように、分割片同士は、ナット２３２（ネジ）によって締結されている。具体的には、ラッピング加工用歯車工具２１０は、回転軸２３０の外面にネジ山を有し、このネジ山にはめ合わさるナット２３２を締めることによって、分割片同士を締結している。
【００２９】
また、ナット２３２はバネ２３４（弾性体）を介して分割片同士を締結している。バネ２３４はナット２３２とピニオン２２０との間に位置する。また、バネ２３４とピニオン２２０との間にワッシャ２３６が位置する。バネ２３４の他、弾性体として、例えば、ゴム、樹脂材、油圧シリンダを挙げられる。
【００３０】
分割片２２２、２２３は、板材から形成される。分割片２２２、２２３は、それぞれ個別に形成されるのではなく、複数の板材（本実施形態では５つ）を軸に固定し、そして板材を重ね合わせたものに対して歯切り等を行うことによって形成される。歯切り等の加工は一般的な従来技術によって行うことができる。
【００３１】
図７に示すように、ラッピング加工用歯車工具２１０は、回転軸２３０と分割片２２２（２２３）との間に介在し回転軸２３０の回転方向に伸縮自在なバネ２４０（弾性体）を有する。バネ２４０の他、弾性体として、例えば、ゴム、樹脂材、油圧シリンダを挙げられる。
【００３２】
本実施形態ではラッピング加工用歯車工具２１０は分割片２２２、２２３の各々に対して５つのバネ２４０を有するが、分割片２２２、２２３の各々に対して設けるバネ２４０の個数、バネ２４０の剛性、またはバネ２４０を設ける分割変等は、適宜設定できる。
【００３３】
第２実施形態の効果を述べる。
【００３４】
ラッピング加工用歯車工具２１０では、分割片２２３の剛性が分割片２２２の剛性より大きく、研磨に係わる分割片２２２の歯すじ方向への倒れが抑制される。すなわち分割片２２２の倒れが回転方向に規制される。このため、分割歯部２２１が歯すじ方向に倒れて互いに離隔し、歯面と異なる側面、または歯面と側面とが交わって形成されるエッジが研磨対象に当るのが防止され、ラッピング加工用歯車工具２１０は、第１実施形態の効果に加え、歯面を研磨対象に確実に当てられるという効果を奏する。はすば歯車やハイポイド歯車のような軸方向へ荷重がかかる歯車では、軸方向への力が歯面に生ずるため、歯すじ方向への倒れを防止する本実施形態の構成が有効である。また歯すじ方向への倒れを抑制できるため歯の細分化が可能となり、研磨対象である歯面への追従性を向上できる。
【００３５】
本実施形態と異なりバネ２４０がないと、歯の形状によって歯幅方向の剛性が決まるため、剛性の調整が難しい。一方、ラッピング加工用歯車工具２１０はバネ２４０を有するため、バネ２４０の設定によって容易に歯幅方向の剛性を調整できる。例えば歯当りが強い部分では、荷重を分散するためバネ２４０の剛性を低くする。
【００３６】
また本実施形態と異なりバネ２４０がないと、歯の変形が荷重に依存する。そして歯を変形させて接触面積をより広げるためにより大きな荷重が必要となる。このため磨耗の進行を早める虞がある。一方、ラッピング加工用歯車工具２１０はバネ２４０を有し、歯の変形がバネ２４０の剛性に依存するため、荷重の増加を抑えつつ歯を変形できる。つまりラッピング加工用歯車工具２１０は磨耗を抑制しつつ歯を変形できる。また、磨耗を抑制できるためラッピング加工用歯車工具２１０の交換サイクルの延長を図り得る。
【００３７】
ラッピング加工用歯車工具２１０では、分割片同士はナット２３２によって締結されるため、ナット２３２を締め、または緩めることによって、分割片同士の間の摩擦を調整できる。
【００３８】
またラッピング加工用歯車工具２１０では、ナット２３２はバネ２３４を介して分割片同士を締結しているため、バネ２３４を介さず直接締結する場合に比べ、ナット２３２の変位に対する締結力の変化が小さく、分割片同士の間の摩擦をより細かく調整できる。
【００３９】
本実施形態と異なり、分割片２２２はブロック材を分割することによっても形成できるが、樹脂のブロック材は、同一体積で比較すると板材に比べ一般的に高価であり、また取得も困難である。したがって大型化が難しい。本実施形態では分割片２２２は板材から形成されるため、ブロック材から分割片２２２を形成する場合に比べ、安価で、取得し易く、ひいては大型化が容易である。
【００４０】
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。
【００４１】
例えば第２実施形態のように複数の分割片を有する形態において、研磨対象に接する複数の分割片のうちの少なくとも一部の材質が異なっていてもよい。複数の分割片のうち、歯当りの強い分割片を他の分割片より磨耗性の高い材質にすることによって、磨耗を抑制できる。また、材質を変え複数の分割片の各々の剛性を適宜設定することによって、歯幅方向の倒れを変更し、倒れの抑制、および研磨対象である歯面への追従性の向上の両立を図ることができる。その他、分割歯部に砥粒を部分的に含ませることによって、ラッピング剤の供給では届きづらい箇所の磨き残りを低減できる。また、分割歯部に含ませる砥粒の大きさについても歯面へ供給するものと異なるものを研磨前の面粗度、歯の研磨性能に応じて設定できる。以上述べたように、複数の分割片のうちの少なくとも一部の材質が異なるため、異なる材質の分割片の組み合わせや各材質を適宜設定することによって、耐摩耗性、または加工性能の向上を図り得る。
【００４２】
また、第２実施形態のように複数の分割片を有する形態において、研磨対象に接する複数の分割片のうちの少なくとも一部の歯すじ方向の幅が異なっていてもよい。幅を変えることによって、材質を変えることなく歯の剛性を変えることができ、そして、各分割片の歯すじ方向の幅を適宜設定することによって、耐摩耗性、または加工性能の向上を図り得る。また、幅を変えることによって、材質を変えることによる加工性能の変化や耐摩耗性の変化を抑制できる。
【００４３】
上述した実施形態においては、リングギヤが被研磨歯車であり、ピニオンがラッピング加工用歯車であるが、これに限定されず、リングギヤをラッピング加工用歯車とし、ピニオンを被研磨歯車としてもよい。図８に示すように、ラッピング加工用歯車としてのリングギヤ３２０は、複数の分割片３２２を有し、複数の分割歯部を含む。このようなリングギヤ３２０は、図９に示すような鉢状の部材を用いて作製できる。まず樹脂によって鉢状の部材を成型する。ここで、鉢状の部材の厚みは均一であることが好ましい。そして鉢状の部材を輪切りにして分割する。その後、図１０に示すように、輪切りにしたものを同心円状に重ね合わせ、そして、これらを治具３５０によって挟み込み、ボルト３３２（ネジ）によって締結する。この状態でブランク加工、および歯切りを行い、分割片３２２を有するリングギヤ３２０を作製する。
【００４４】
また、上述した実施形態においては、被研磨歯車およびラッピング加工用歯車の一方が樹脂製で、他方が金属製であるが、これに限定されず、両者が金属製であってもよい。
【００４５】
また、上述した第２実施形態では分割片同士は、互いの接触面における摩擦によって拘束されるが、ラッピング加工用歯車工具は、分割片と分割片とを接着する接着部を有してもよい。接着部は、例えば、液状ガスケット、または瞬間接着剤によって構成され、分割片同士の接触面に設けられる。ラッピング加工用歯車工具が接着部を有することによって、歯の剛性を向上できる。
【符号の説明】
【００４６】
１００    ラッピング加工装置、
１０２    リングギヤ（被研磨歯車）、
１１０、２１０    ラッピング加工用歯車工具、
１２０、２２０    ピニオン（ラッピング加工用歯車）、
１２１、２２１    分割歯部、
１３０、２３０    回転軸、
２２２、２２３、３２２    分割片、
２３２    ナット（ネジ）、
２３４    バネ（弾性体）、
２４０    バネ（弾性体）、
３２０    リングギヤ（ラッピング加工用歯車）、
３３２    ボルト（ネジ）。
【図１】
0005482035.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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