(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状のブローチ本体の外周部に、径方向外周側に突出する複数の切刃が列をなして、ブローチ本体の先端側から後端側に向けて該ブローチ本体の軸線回りに捩れる螺旋状に、かつ、上記切刃の列が周方向に間隔をあけて配列されて、これらの切刃によりワークの加工穴内周に所定のリードの捩れ溝を形成するヘリカルブローチにおいて、
複数の上記切刃のうちブローチ本体先端側の複数の切刃はワークの歯形を歯丈方向に切削するべく歯丈を漸次増大させた外径上がり刃とされるとともにブローチ本体後端側の複数の切刃はワークの歯形を歯厚方向に追い込んでインボリュート曲面に切削するべく歯厚を漸次増大させた歯厚上がり刃とされ、
列をなす複数の上記外径上がり刃を歯丈方向へ積層させたとき、該外径上がり刃の鈍角側の側刃が上記インボリュート曲面に対し歯丈方向に向かうに従い外方への偏倚量を漸次増加させるようにずれた形状に形成されていることを特徴とするヘリカルブローチ。
【請求項２】
請求項１に記載のヘリカルブローチにおいて、
列をなす複数の上記外径上がり刃を歯丈方向へ積層させたとき、該外径上がり刃の鋭角側の側刃が上記インボリュート曲面と同じ形状に形成されていることを特徴とするヘリカルブローチ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のヘリカルブローチにおいて、
上記外径上がり刃の鈍角側の側刃のインボリュート曲面に対する偏倚量Ｘ（ｍｍ）は、上記リードの値をＲ（ｍｍ）、上記外径上がり刃の歯丈をＨ（ｍｍ）とするとき、以下の式で表される範囲に設定されていることを特徴とするヘリカルブローチ。
Ｘ＝Ｒ×０．００００４７９＋Ｈ×０．００６２４±０．０１
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばヘリカル内歯車のように内周に捩れ溝を有するワークを切削加工するのに用いられるヘリカルブローチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘリカル内歯車として、例えばプラネタリーインターナルギヤは、自動変速機用のギヤとして各種提供されているが、最近では自動変速機の要求品質の高度化に伴いギヤの品質の高度化も求められるようになってきている。
このようなヘリカル内歯車の加工に用いられるヘリカルブローチとして、例えば下記特許文献１には、軸状のブローチ本体の外周部に、該ブローチ本体の径方向外周側に突出する複数の切刃が、このブローチ本体の先端側から後端側に向けて該ブローチ本体の軸線回りに捩れる螺旋状に配列され、上記切刃のうちブローチ本体先端側の切刃は荒刃（外径上がり刃）とされるとともにブローチ本体後端側の切刃は仕上げ刃（歯厚上がり刃）とされ、この仕上げ刃において、ブローチ本体先端側を向くすくい面と上記ブローチ本体の周方向のうちいずれか一方の側を向く側面との交差稜線部に切削刃が形成されるとともに、この切削刃とは反対側の側面と上記すくい面との交差稜線部はガイド刃とされたものが提案されている。
【０００３】
このようなヘリカルブローチによれば、例えば、図６に示すようにワークＷであるヘリカル内歯車の歯形を、歯丈が順次漸増する荒刃により小径部から所要の溝深さＨａに至るまで形成した後に、歯厚が順次漸増する仕上げ刃によって、まず、歯形の一方の側面（例えば、鋭角側の側面Ｓｂ）を歯厚方向に追い込み切削し、次いで、歯形の他方の側面（例えば、鈍角側の側面Ｓａ）を歯厚方向に追い込み切削し、これにより左右側面を所望のインボリュート曲線により近づけることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５３２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなヘリカルブローチにあっては、荒刃によって切削加工した時点においても、ワークの左右両側をそれぞれ所望のインボリュート曲線Ｉａ、Ｉｂに近似するように企図しているが、鋭角側と鈍角側とで切削抵抗が異なるため、図７に示すように、荒刃によってワークの歯形を歯丈方向に切削するときに荒刃が次第に鋭角側へずれる（図７中最上部での偏倚量をＸａで示す）。このため、荒刃によって切削加工した直後では、ワーク歯形の鈍角側の側面Ｓａは鈍角側のインボリュート曲線Ｉａから大きくずれてしまう。
このため、その後、仕上げ刃によりワークの歯形を歯厚方向に追い込んで側面を所望のインボリュート曲面Ｉａにより近づけるよう切削する際に、歯元と歯先とでは仕上げ刃による切削すべき厚さが異なるため、該仕上げ刃に偏磨耗が生じる。この結果、上記ヘリカルブローチには、再研削を頻繁に行わなければならない、あるいはヘリカルブローチの寿命が短くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、外径上がり刃によりワークの歯形を歯丈方向に切削した時点で、ワーク歯形の側面をインボリュート曲線に近づけることができ、これにより、仕上げ刃に偏磨耗が生じるのを回避でき、長寿命化が図れるヘリカルブローチ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】
【０００７】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のヘリカルブローチは、
軸状のブローチ本体の外周部に、径方向外周側に突出する複数の切刃が列をなして、ブローチ本体の先端側から後端側に向けて該ブローチ本体の軸線回りに捩れる螺旋状に、かつ、上記切刃の列が周方向に間隔をあけて配列されて、これらの切刃によりワークの加工穴内周に所定のリードの捩れ溝を形成するヘリカルブローチにおいて、複数の上記切刃のうちブローチ本体先端側の複数の切刃はワークの歯形を歯丈方向に切削するべく歯丈を漸次増大させた外径上がり刃とされるとともにブローチ本体後端側の複数の切刃はワークの歯形を歯厚方向に追い込んでインボリュート曲面に切削するべく歯厚を漸次増大させた歯厚上がり刃とされ、列をなす複数の上記外径上がり刃を歯丈方向へ積層させたとき、該外径上がり刃の鈍角側の側刃が上記インボリュート曲面に対し歯丈方向に向かうに従い外方の偏倚量を漸次増加させるようにずれた形状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成のヘリカルブローチによれば、外径上がり刃によってワークの歯形を歯丈方向に切削するときに、外径上がり刃が次第に鋭角側へずれるのを考慮し、外径上がり刃の鈍角側の側刃が、インボリュート曲面に対し歯丈方向に向かうに従い外方（鈍角側）への偏倚量を漸次増加させるように予めずれた形状に形成されているため、該外径上がり刃によってワークの歯形を歯丈方向に切削した直後のワーク歯形の鈍角側の側面を、インボリュート曲線に近似した形状に形成することが可能となる。
【０００９】
列をなす複数の上記外径上がり刃を歯丈方向へ積層させたとき、該外径上がり刃の鋭角側の側刃が上記インボリュート曲面と同じ形状に形成されていることが好ましい。
この種のヘリカルブローチによれば、上述したように外径上がり刃によってワークの歯形を歯丈方向に切削するときに、外径上がり刃が次第に鋭角側へずれる傾向にあるが、このように鋭角側へずれたところで、外径上がり刃の鋭角側の側面では、後方の新たな外径上がり刃によってワーク歯形を切削するとき、ずれた位置のワーク歯先からワーク歯元方向に至るまで切削する。この場合、外径上がり刃の鋭角側の側刃がインボリュート曲面に形成されているので、切削後の歯形は、そのままワーク歯形に転写される。つまり、外径上がり刃によってワークの歯形を歯丈方向に切削した直後のワーク歯形における鋭角側の側面を、外径上がり刃の鋭角側の側刃の形状であるインボリュート曲面に近似した形状に形成することが可能となる。
【００１０】
上記外径上がり刃の鈍角側の側刃のインボリュート曲面に対する偏倚量Ｘ（ｍｍ）は、上記リードの値をＲ（ｍｍ）、外径上がり刃の歯丈をＨ（ｍｍ）とするとき、以下の式で表される範囲に設定されていることが好ましい。
Ｘ＝Ｒ×０．００００４７９＋Ｈ×０．００６２４±０．０１
本発明者等は、種々実験を行った結果、外径上がり刃の鈍角側の側刃のインボリュート曲面に対する偏倚量Ｘ（ｍｍ）を上記の範囲に設定することで、外径上がり刃によって追い込み切削した直後のワーク歯形の鈍角側の側面を、インボリュート曲線に極めて近似した形状に形成できることが確認できた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のヘリカルブローチによれば、外径上がり刃によってワークの歯形を歯丈方向に切削した直後のワーク歯形をインボリュート曲線に近似した形状にすることができ、その後の加工に用いる歯厚上がり刃に偏磨耗が生じるのを回避できる。この結果、再研削の頻度を低くすることでき、しかも当該ヘリカルブローチの長寿命化を無理なく図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明をオフノルマルタイプのヘリカルブローチに適用した場合の実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態のヘリカルブローチによって加工するワークの一部を示す断面図である。
【図３】図１に示す実施形態のヘリカルブローチの外径上がり刃を説明する模式図である。
【図４】図１に示す実施形態のヘリカルブローチの外径上がり刃を説明するもので、該外径上がり刃を歯丈方向へ積層させた模式図である。
【図５】外径上がり刃によりワークを切削する例を示す説明図である。
【図６】外径上がり刃および歯厚上がり刃によりワークを切削した状態を示すものである。
【図７】従来のヘリカルブローチの荒刃（外径上がり刃）によりワークを切削した状態を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１ないし図４は本発明の一体形ヘリカルブローチの実施の形態を示すものであり、図１は、本発明をオフノルマルタイプのヘリカルブローチに適用した場合の実施形態を示す側面図、図２は図１に示す実施形態のヘリカルブローチによって加工するワークの一部を示す断面図である。
【００１４】
本実施形態のヘリカルブローチは、例えば上述したプラネタリーインターナルギヤ等の図２に示すヘリカル内歯車Ｇのように内周に捩れ溝Ｄを有するワークをブローチ加工するものである。ブローチ本体１は、図１に示すように軸線Ｏを中心とした長尺の軸状をなし、その両端部は掴み部２，３とされるとともに、これら掴み部２，３の間は切刃部４とされている。そして、この切刃部４においてブローチ本体１の外周には、上記軸線Ｏに対する径方向外周側に突出する複数の切刃５が、該ブローチ本体１の先端側（図１において左側）から後端側（図１において右側）に向けて軸線Ｏ回りに捩れるリードＬに沿った螺旋状をなすように配列されている。また、これら切刃５の列が周方向に間隔をあけて複数列形成されている。
なお、図１は、軸線Ｏ方向において複数の切刃５の間に形成される刃溝がこの軸線Ｏ回りにねじれたオフノルマルタイプ（ネジレ刃溝タイプ）の一体形ヘリカルブローチに、本発明を適用した例を示すものである。
【００１５】
ここで、切刃部４のうちブローチ本体１先端側の部分の複数の切刃５は、上記ヘリカル内歯車の歯形を歯丈方向に切削する外径上がり刃６とされていて、この外径上がり刃６においては切刃５の歯丈が該切刃５の列に沿ってブローチ本体１後端側に向け順次増大するようにされている。また、この外径上がり刃６よりもブローチ本体１後端側の切刃部４には、こうして外径上がり刃６によって所定の歯丈に切削された歯形の歯面すなわちワークの捩れ溝の両溝側面を、歯厚方向すなわちブローチ本体１の周方向に追い込み切削して所定の歯厚に形成する複数の歯厚上がり刃７が備えられている。
なお、切刃部４のうち上記外径上がり刃６とされた切刃５が配列される部分には、歯形の小径部を切削する丸刃が歯厚上がり刃７と交互に備えられていてもよい。また、この丸刃は、歯厚上がり刃７の後端側に備えられていてもよい。そして、これら外径上がり刃６、歯厚上がり刃７、および丸刃のすべての切刃５が、本実施形態ではブローチ本体１に一体に形成されている。
【００１６】
図３は図１に示す実施形態のヘリカルブローチの外径上がり刃を説明する模式図である。図４は図１に示す実施形態のヘリカルブローチの外径上がり刃を説明するもので、該外径上がり刃を歯丈方向へ積層させた模式図である。
【００１７】
列をなす複数の外径上がり刃６ａ、６ｂ、〜、６ｇは（図４、図５では外径上がり刃の数を便宜上７個としているが実際にはそれよりも多数備える）、リードＬに沿って螺旋状をなすように配列されているが、これら外径上がり刃６ａ、６ｂ、〜６ｇがずれずに強制的に歯丈方向（図４において上方）へ積層されたとき、該外径上がり刃の鈍角側の側刃６ａａ、６ｂａ、〜６ｇａは、ワーク歯形の鈍角側（図４における左側）のインボリュート曲面Ｉａに対し歯丈方向に向かうに従い外方（鈍角側）への偏倚量を漸次増加させるようにずれた形状に形成されている。
【００１８】
ここで、外径上がり刃の鋭角側、鈍角側とは、外径上がり刃においてすくい面と側方の逃げ面とのなす角度を基準に称するものであり、ここでは、図４に示すように、リードＬを中心に正面視した場合、左側を鈍角側、右側を鋭角側とする。
【００１９】
また、外径上がり刃の鈍角側の側刃６ａａ、６ｂａ、〜６ｇａのインボリュート曲面に対する偏倚量Ｘ（ｍｍ）は、リードＬの値をＲ（ｍｍ）、外径上がり刃の歯丈をＨ（ｍｍ）とするとき、以下の式で表される範囲となるように設定される。
Ｘ＝Ｒ×０．００００４７９＋Ｈ×０．００６２４±０．０１
この式は本発明者らが種々実験をし、その重回帰分析から得られた結果である。なお、この式における最終項の０．０１（ｍｍ）は製作誤差や加工誤差を考慮した値である。
【００２０】
ここで、上記外径上がり刃６ａ、６ｂ、〜６ｇが、ずれずに強制的に歯丈方向（図４において上方）へ積層されたとき、該外径上がり刃の鋭角側の側刃６ａｂ、６ｂｂ、〜６ｇｂは、ワーク歯形の鋭角側（図４における右側）のインボリュート曲面Ｉｂと同じ形状となるように形成されている。
【００２１】
図１に示すように、上記複数の歯厚上がり刃７には、該歯厚上がり刃７のうちでも外径上がり刃６に続くブローチ本体１先端側に設けられて、ワークの捩れ溝の両溝壁面のうちの一方の壁面を追い込み切削してゆく複数の歯厚上がり刃７Ａと、これらの歯厚上がり刃７Ａのブローチ本体１後端側に設けられて、両溝壁面のうちの他方の壁面を追い込み切削してゆく複数の歯厚上がり刃７Ｂとが備えられている。
【００２２】
すなわち、個々の歯厚上がり刃７においては、その切刃５のブローチ本体１先端側を向くすくい面と、ブローチ本体１の周方向のうち溝壁面を追い込み切削してゆく側を向く側面との交差稜線部に切削刃が形成されている。一方、こうして切削刃が形成された交差稜線部とは周方向に反対側のすくい面の交差稜線部には、切削刃によって追い込み切削される上記溝壁面とは反対側のねじれ溝の溝壁面に摺接して当該歯厚上がり刃７を案内するガイド刃が形成される。
【００２３】
そして、ブローチ本体１先端側の複数の歯厚上がり刃７Ａにおいては、鈍角側のガイド刃がリードＬに沿って連なるように配列されるとともに、鋭角側の切削刃はリードＬに沿って後端側に向かうに従い、歯厚方向に徐々にせり出すように配設される一方、ブローチ本体１後端側の複数の歯厚上がり刃７Ｂにおいては、その鋭角側のガイド刃が、概ね上記ブローチ本体１先端側の複数の歯厚上がり刃７Ａのうち最後端のものの切削刃から上記リードＬに沿って連なるように配列されるとともに、鈍角側の切削刃は、ブローチ本体１先端側の歯厚上がり刃７Ａのガイド刃からリードＬに沿って後端側に向かうに従い、歯厚方向に徐々にせり出すように配設される。
【００２４】
なお、ブローチ本体１先端側の歯厚上がり刃７Ａのさらに先端側、すなわち外径上がり刃６と歯厚上がり刃７との間には、外径上がり刃６によって形成された捩れ溝と略等しい幅を有し、かつその両側面の先端側が先細りとされて共に負の逃げ角を与えられた図示せぬ案内刃が配設される。
【００２５】
次に、このように構成されたヘリカルブローチによってワークを切削する方法について説明する。
ワークＷに予め形成した加工穴にブローチ本体１を先端側から挿入し、該ブローチ本体１を上記リードＬに沿ってワークに対し相対的に前進させつつ回転させる。これにより、まず外径上がり刃６によって、ワークＷの孔の内面に所定の深さの捩れ溝を形成する。
【００２６】
ここで、上記構成のヘリカルブローチでは、外径上がり刃６によってワークの歯形を歯丈方向に切削するときに、外径上がり刃６が次第に鋭角側へずれるのを考慮し、外径上がり刃の鈍角側の側刃を、インボリュート曲面に対し歯丈方向に向かうに従い外方への偏倚量を漸次増加させるように予めずれた形状に形成している。
【００２７】
図５は、インボリュート曲線に対し予めずれた形状に形成した外径上がり刃６によりワークを切削した例を示す説明図である。この図５に示すように、外径上がり刃６によってワークの歯形を歯丈方向に切削するときに、後段側の外径上がり刃６が次第に鋭角側へずれるので、結局、外径上がり刃６によって追い込み切削した直後のワーク歯形の鈍角側の側面Ｓは、鈍角側のインボリュート曲線Ｉａに近似した形状になる。
【００２８】
また、上記外径上がり刃の鈍角側の側刃のインボリュート曲面に対する偏倚量Ｘ（ｍｍ）を、上記リードの値をＲ（ｍｍ）、外径上がり刃の歯丈をＨ（ｍｍ）とするとき、以下の式で表される範囲となるように設定している。
Ｘ＝Ｒ×０．００００４７９＋Ｈ×０．００６２４±０．０１
この結果、外径上がり刃６によって追い込み切削した直後のワーク歯形の鈍角側の側面Ｓを、鈍角側のインボリュート曲線Ｉａに極めて近似した形状に形成することが可能となる。
【００２９】
また、列をなす複数の上記外径上がり刃６を歯丈方向へ積層させたとき、該外径上がり刃の鋭角側の側刃６ａｂ、６ｂｂ、…６ｇｂを上記鋭角側のインボリュート曲面Ｉｂと同じ形状に形成している。
この種のヘリカルブローチによれば、上述したように外径上がり刃６によってワークＷの歯形を歯丈方向に切削するときに、外径上がり刃６が次第に鋭角側へずれる傾向にあるが、このように鋭角側へずれたところで、図５に示すように、外径上がり刃６の鋭角側の側面では、後方の新たな外径上がり刃６によってワーク歯形を切削するとき、ずれた位置のワーク歯先からワーク歯元方向に至るまで切削する。この場合、外径上がり刃の鋭角側の側刃６ａｂ、６ｂｂ、…６ｇｂがインボリュート曲面と同じ形状となるように形成されているので、切削後の歯形は、そのままワーク歯形に転写される。つまり、外径上がり刃６によってワークの歯形を歯丈方向に切削した直後のワーク歯形における鋭角側の側面を、外径上がり刃の鋭角側の側刃の形状であるインボリュート曲面に近似した形状に形成することが可能となる。
【００３０】
次いで、この捩れ溝の鈍角側の溝壁面にブローチ本体１先端側の歯厚上がり刃７Ａのガイド刃が摺接して該歯厚上がり刃７Ａを案内しつつ、このブローチ本体１先端側の歯厚上がり刃７Ａの切削刃により捩れ溝の鋭角側の溝壁面を切削して、外径上がり刃６による溝幅から鋭角側の溝壁面に仕上げ代の仕上げ加工を施す。
そして、これに続いて今度はこの鋭角側の溝壁面にブローチ本体１後端側の歯厚上がり刃７Ｂのガイド刃が摺接して該歯厚上がり刃７Ｂが案内されつつ、このブローチ本体１後端側の歯厚上がり刃７Ｂの切削刃によって捩れ溝の鈍角側の溝壁面を切削して、溝幅から鋭角側の溝壁面に仕上げ代を与え、所望の溝幅の捩れ溝を形成する。
【００３１】
ここで、上述したように、外径上がり刃６によって追い込み切削した直後のワーク歯形の鈍角側の側面Ｓが、鈍角側のインボリュート曲線Ｉａに近似した形状になるので、その後、仕上げ刃７によりワークＷの歯形を歯厚方向に追い込んで側面をインボリュート曲面により近づけるよう切削する際には（図６参照）、仕上げ刃７において歯元と歯先とで切削すべき厚さは略同じであるため、仕上げ刃７に偏磨耗が生じるのを回避できる。この結果、再研削の頻度を低くすることできしかも当該ヘリカルブローチの長寿命を無理なく図ることができる。
【００３２】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、本発明をオフノルマルタイプの一体型ヘリカルブローチに適用した例について説明したが、これに限られることなく、本発明は、軸直タイプのヘリカルブローチにも、あるいは歯厚上がり刃７がブローチ本体とは別体のシェルに設けられた組立型のヘリカルブローチにも適用可能である。
【００３３】
また、上記実施形態では、列をなす複数の外径上がり刃６を歯丈方向へ積層させたとき、外径上がり刃６の鈍角側の側刃６ａａ、６ｂａ、…６ｇａ全域をつないだ形状が、インボリュート曲面Ｉａを歯丈方向の向かうに従い外方へずれる形状に形成しているが、これに限られることなく、外径上がり刃６の鈍角側の側刃６ａａ、６ｂａ、…６ｇａのそれぞれの一部を外方へずれる形状に形成してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  ブローチ本体
４  切刃部
５  切刃  
６（６ａ、６ｂ…６ｇ）  外径上がり刃
６ａａ、６ｂａ、…６ｇａ  外径上がり刃の鈍角側の側刃
６ａｂ、６ｂｂ、…６ｇｂ  外径上がり刃の鋭角側の側刃
７  歯厚上がり刃
Ｈ  歯丈
Ｘ  偏倚量
Ｏ  ブローチ本体１の軸線
Ｌ  切刃５のリード
Ｉａ  鈍角側のインボリュート曲線
Ｉｂ  鋭角側のインボリュート曲線
【図１】
0005573684.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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