(57)【要約】【課題】実機に組み込んだ状態を考慮して歯面を適正に修正する。【解決手段】本発明に係る歯面の修正量設定方法は、一対の歯車１２，１３を組み込んだ状態の動力伝達装置１１に対してねじれを加える工程Ｓ１と、ねじれを加えた状態における歯面接触状態に基づいて一対の歯車１２，１３の相対歯面誤差を評価する工程Ｓ２と、ねじれを加えた状態で動力伝達装置１１に駆動トルクを入力し、その際の振動特性を評価する工程Ｓ３と、ねじれの大きさを変えて取得した複数の相対歯面誤差と、対応する複数の前記振動特性とに基づいて、歯面の修正量を設定する工程Ｓ４，Ｓ５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達装置に組み込んだ状態における一対の歯車の歯面接触状態を考慮して、歯面の修正量を設定するための方法であって、
前記一対の歯車を組み込んだ状態の前記動力伝達装置に対してねじれを加える工程と、  前記ねじれを加えた状態における前記歯面接触状態に基づいて前記一対の歯車の相対歯面誤差を評価する工程と、
前記ねじれを加えた状態で前記動力伝達装置に駆動トルクを入力し、その際の振動特性を評価する工程と、
前記ねじれの大きさを変えて取得した複数の前記相対歯面誤差と、対応する前記複数の前記振動特性とに基づいて、前記歯面の修正量を設定する工程と
を備える、歯面の修正量設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯面の修正量設定方法に関し、特に対応する一対の歯車を実機に組み込んだ状態を考慮して歯面の修正量を設定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車の製造に際しては、歯車同士の噛み合い率が高く、かつギヤノイズがなるべく小さくなるように歯車の設計を行うのが一般的である。また、製造時に生じる形状誤差や寸法上のばらつきを予め考慮して歯車を設計することも行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５２７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の歯車は、一対又は複数対の状態で、例えばトランスミッションなど種々の動力伝達装置に組み込まれて使用される。また、当該装置に組み込んだ状態では、歯車は所定の回転軸に取り付けられており、回転軸が所定の軸受により回転支持されている。この場合、歯車同士の接触状態（噛み合い状態）は、歯車自体の形状や寸法だけでなく、これら歯車を支持する回転軸の形状、寸法やこの回転軸を支持する軸受の支持剛性などにも影響を受ける。そのため、より適切に歯車諸元の設計を行うのであれば、歯車単体の製造時に生じる形状誤差や寸法上のばらつきだけでなく、組み込み対象となる動力伝達装置に実際に組み込まれた際の歯面同士の接触状態を考慮することが望ましい。
【０００５】
歯車諸元に際しては、上述のように実機に組み込んだ状態における歯面の状態もある程度考慮して設計されてはいるものの、複数の部品が関連した組み込み状態をＣＡＥ等で正確に再現（解析で評価）することは依然として難しい。
【０００６】
以上の事情に鑑み、本明細書では、実機に組み込んだ状態を考慮して歯面を適正に修正することを、本発明により解決すべき技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題の解決は、本発明に係る歯面の修正量設定方法によって達成される。すなわち、この設定方法は、動力伝達装置に組み込んだ状態における一対の歯車の歯面接触状態を考慮して、歯面の修正量を設定するための方法であって、一対の歯車を組み込んだ状態の動力伝達装置に対してねじれを加える工程と、ねじれを加えた状態における歯面接触状態に基づいて一対の歯車の相対歯面誤差を評価する工程と、ねじれを加えた状態で動力伝達装置に駆動トルクを入力し、その際の振動特性を評価する工程と、ねじれの大きさを変えて取得した複数の相対歯面誤差と、対応する複数の振動特性とに基づいて、歯面の修正量を設定する工程とを備える点をもって特徴付けられる。
【０００８】
このように、本発明では、修正対象となる一対の歯車を組み込んだ状態の動力伝達装置に対してねじれを加えることにより、歯車を変更することなく、一対の歯車間で様々な歯面接触状態を作り出すことができる。よって、ある所定のねじれを加えた状態、すなわち所定の歯面接触状態において一対の歯車の相対歯面誤差を評価すると共に、駆動トルクを入力してその際の振動特性を評価することによって、ねじれの大きさを変えて取得した複数の相対歯面誤差の分布を得ることができる。この際、各々の相対歯面誤差に対応する複数の振動特性を評価しておくことで、相対歯面誤差ごとに歯面接触状態の良否を判定することができる。従って、例えば最も振動特性が良好になるような相対歯面誤差を上述した相対歯面誤差の分布図から決定することで、実機への組込み状態を反映した適正な歯面の修正量を設定することが可能となる。また、この方法によれば、ねじれの大きさを変えるだけで複数の歯面接触状態を作り出すことができるので、用意する歯車の個数を減じることができ、これにより試作コストの削減が可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る歯面の修正量設定方法は、ねじれを加えた状態において、歯車又は歯車が固定された軸を支持する軸受のひずみ量を計測することにより相対歯面誤差としての歯筋方向誤差並びに歯形方向誤差を取得すると共に、振動特性としてのギヤノイズを計測し、歯筋方向誤差並び歯形方向誤差とギヤノイズとに基づいて、歯面の歯筋方向修正量と、歯面の歯形方向修正量とを設定するものであってもよい。
【００１０】
一対の歯車を実機に組み込んだ場合に高い確率で起こり得る歯面接触不良として、歯車あるいは歯車が固定された軸の軸受剛性に起因する歯面の傾きやずれが考えられる。よって、上述のように、歯車又は歯車が固定された軸を支持する軸受のひずみ量を計測して歯車又は軸の傾き度合やねじれ量を算出することにより、相対歯面誤差としての歯筋方向誤差（ねじれ角誤差）並びに歯形方向誤差（圧力角誤差）を算出することができる。また、振動特性としてギヤノイズを計測することによって、より的確に歯車対の振動特性の良否を評価することができる。従って、これら歯筋方向誤差並びに歯形方向誤差とギヤノイズとに基づいて、歯面の歯筋方向修正量と、歯面の歯形方向修正量とを設定することにより、実機への組込み状態をより簡便かつ的確に反映した歯面の修正量を得ることが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る歯面の修正量設定方法は、動力伝達装置がトランスミッションであって、トランスミッションのエンジン合わせ面に設けられたエンジン取付け穴を利用してトランスミッションにねじれを加えるものであってもよい。
【００１２】
このように、トランスミッションのエンジン合わせ面に設けられたエンジン取付け穴を利用してねじれを加えるのであれば、トランスミッションの入力軸に平行な軸線まわりに容易にねじれを加えることができる。また、入力軸に平行な軸線まわりにねじれを加えることで、歯車又は歯車が固定された軸に生じるねじれや傾きを簡便かつ正確に算出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、実機に組み込んだ状態を考慮して歯面を適正に修正することが可能となる。また、試作する歯車の数を減らすことができるので、試作に要するコストを大幅に削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る歯面の修正量設定方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】図１に示す方法を実施するための歯面の修正量設定装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図３】図２に示すトランスミッションの要部断面図である。
【図４】一対の歯車がそれぞれ固定された軸同士の位置関係を説明するための斜視図である。
【図５】歯面における歯筋方向誤差と歯形方向誤差を説明するための要部斜視図である。
【図６】相対歯面誤差の分布図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る歯面の修正量設定方法の手順を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態に係る修正量設定方法は、修正対象となる一対の歯車を組み込んだ動力伝達装置にねじれを加える工程Ｓ１と、ねじれを加えた状態における一対の歯車の相対歯面誤差を評価する工程Ｓ２と、ねじれを加えた状態で動力伝達装置に駆動トルクを入力して、その際の振動特性を評価する工程Ｓ３と、振動特性を伴った相対歯面誤差の分布図を作製する工程Ｓ４、及び分布図に基づいて歯面の修正量を設定する工程Ｓ５とを備える。
【００１７】
図２は、図１に示す修正量を設定する際に使用される修正量設定装置１０の全体構成を模式的に示す図である。この図示例において、動力伝達装置はトランスミッション１１、修正対象となる一対の歯車はトランスミッション１１の二次減速ギヤ対１２，１３（二次減速駆動ギヤ１２と二次減速従動ギヤ１３）である。
【００１８】
図２に示すように、この修正量設定装置１０は、トランスミッション１１の入力軸１４に連結される駆動モータ１５と、トランスミッション１１の第一の出力軸１６に連結される第一の吸収モータ１７と、トランスミッション１１の第二の出力軸１８に連結される第二の吸収モータ１９とを備えると共に、トランスミッション１１に所定のねじれを加えるためのねじれ付与装置２０と、ひずみ計測装置２１と、ギヤノイズ計測装置２２、及び修正量算出装置２３をさらに備える。
【００１９】
このうち、ねじれ付与装置２０は、ねじれ用モータ２４と、ねじれ用モータ２４と連結されるねじれ用駆動ギヤ２５と、ねじれ用駆動ギヤ２５と噛み合うねじれ用従動ギヤ２６、及びねじれ用従動ギヤ２６に固定される取付け部２７とを有する。取付け部２７は、トランスミッション１１のハウジング２８に固定され、ハウジング２８を介してトランスミッション１１に所定のねじれを加えられるようになっている。
【００２０】
本実施形態では、取付け部２７は、図３に示すようにトランスミッション１１のエンジン合わせ面２９に設けられたエンジン取付け穴３０に嵌合する取付けピン３１を一体に有しており、この取付けピン３１をエンジン取付け穴３０に嵌合することで、取付け部２７をトランスミッション１１のハウジング２８に取付け可能としている。また、本実施形態では、この取付け部２７は筒状をなし、内周にトランスミッション１１の入力軸１４を挿通可能なことから、図３に示すように、ねじれ用モータ２４によりトランスミッション１１にねじれを加えた状態で駆動モータ１５によりトランスミッション１１に駆動トルクを入力可能としている。
【００２１】
ひずみ計測装置２１は、複数個のひずみゲージ３２を有しており、各ひずみゲージ３２により検知された電気抵抗の変化を各ひずみゲージ３２が張り付けられた物体のひずみ量として出力する。ここで、各ひずみゲージ３２は、張り付け対象のひずみ量とその方向が分かるように、トランスミッション１１に組み込まれた状態の二次減速駆動ギヤ１２が固定された駆動軸３３を支持する軸受３４（ここでは転がり軸受）と、二次減速従動ギヤ１３が固定された第一の出力軸１６を支持する軸受３５（ここでは転がり軸受）とにそれぞれ四枚ずつ張り付けられている。詳述すると、図３に示すように、駆動ギヤ１２側の四枚のひずみゲージ３２は、軸受３４の外輪３４ａのひずみ量とその方向がわかるように、外輪３４ａの円周方向に沿って９０°ずつ張り付け方向を変えて張り付けられている。同様に、従動ギヤ１３側の四枚のひずみゲージ３２は、軸受３５の外輪３５ａのひずみ量とその方向がわかるように、外輪３５ａの円周方向に沿って９０°ずつ張り付け方向を変えて張り付けられている。もちろん、最終的に得ようとするデータ（ここでは二次減速ギヤ対１２，１３が固定される駆動軸３３と第一の出力軸１６との間の食い違い誤差δ１と平行軸誤差δ２）が取得可能な限りにおいて、ひずみ量とその方向を測定する部位は軸受３４，３５に限らない。例えば駆動軸３３、第一の出力軸１６にひずみゲージ３２を張り付けて、そのひずみ量と方向を計測してもよい。
【００２２】
ギヤノイズ計測装置２２は、加速度ピックアップ３４を有しており、この加速度ピックアップ３４で検出された振動に基づいて対象物（ここではトランスミッション１１）において発生したギヤノイズの大きさを算出可能としている。
【００２３】
修正量算出装置２３は、ひずみ計測装置２１とギヤノイズ計測装置２２にそれぞれ電気的に接続されており、ひずみ計測装置２１で計測したひずみ量とギヤノイズ計測装置２２で計測したギヤノイズに基づいて、最適な歯面の修正量を設定可能としている。本実施形態では、修正量算出装置２３は、図４に示すように、修正対象となる二次減速ギヤ対１２，１３が固定される駆動軸３３と第一の出力軸１６との間の食い違い誤差δ１と平行軸誤差δ２を、ひずみ計測装置２１で計測したひずみ量から算出する。そして、これら食い違い誤差δ１と平行軸誤差δ２を二次減速ギヤ対１２，１３の相対歯面誤差、具体的には図５に示すように、歯筋方向誤差Δ１と歯形方向誤差Δ２とに換算し、換算した歯筋方向誤差Δ１と歯形方向誤差Δ２、及び対応するギヤノイズとに基づいて、二次減速ギヤ対１２，１３の間の相対的な歯筋方向修正量並びに歯形方向修正量を算出可能としている。
【００２４】
以下、本実施形態に係る歯面の修正量設定方法の一例を、主に図１に示すフローチャートに沿って説明する。
【００２５】
（Ｓ１）ねじれ工程
まず、図２に示すように、修正対象となる一対の歯車（ここでは二次減速ギヤ対１２，１３）を組み込んだ状態のトランスミッション１１を修正量設定装置１０の所定位置に設置する。そして、トランスミッション１１の入力軸１４に駆動モータ１５を連結すると共に出力軸１６，１８に吸収モータ１７，１９を連結する。このようにトランスミッション１１のテストが可能な状態としたうえで、エンジン合わせ面２９にねじれ付与装置２０の取付け部２７を取付けて、ねじれ用モータ２４によりトランスミッション１１に所定の方向及び大きさの回転力を加える。本実施形態では、入力軸１４の中心線Ｘ１（図３を参照）まわりに回転力を加える。この際、トランスミッション１１は、その入力軸１４を駆動モータ１５に連結し、出力軸１６，１８を吸収モータ１７，１９に連結した状態にあるため、上述のように回転力を加えることにより、トランスミッション１１には中心線Ｘ１まわりのねじれが加わる。このようにねじれが加わることで、トランスミッション１１に組み込まれた二次減速ギヤ対１２，１３やこれら二次減速ギヤ対１２，１３が固定された駆動軸３３、第一の出力軸１６をはじめとしてトランスミッション１１内の各種要素がねじれによる変形や、姿勢又は位置の変化を生じる。
【００２６】
（Ｓ２）相対歯面誤差評価工程
このようにしてトランスミッション１１に所定のねじれを加えた後、このねじれが加わった状態における二次減速ギヤ対１２，１３の相対歯面誤差を評価する。本実施形態では、二次減速ギヤ対１２，１３が固定される駆動軸３３が支持される軸受３４、及び第一の出力軸１６が支持される軸受３５に張り付けたひずみゲージ３２により検出した電気抵抗に基づいて、ひずみ計測装置２１が各軸受３４，３５のひずみ量を計測する。計測したひずみ量は例えば本実施形態では修正量算出装置２３に送られ、これらひずみ量に基づいて駆動軸３３と第一の出力軸１６との間の食い違い誤差δ１及び平行軸誤差δ２（図４を参照）を算出する。この際、駆動軸３３と二次減速駆動ギヤ対１２、及び第一の出力軸１６と二次減速従動ギヤ１３とは何れも相互に固定されている。そのため、上述した駆動軸３３と第一の出力軸１６との間の食い違い誤差δ１及び平行軸誤差δ２は、一定の関係に基づいて二次減速ギヤ対１２，１３の相対歯面誤差、具体的には例えば図５に示す二次減速駆動ギヤ１２における歯面の歯筋方向誤差Δ１及び歯形方向誤差Δ２に換算することができる。
【００２７】
（Ｓ３）振動特性評価工程
次に、ねじれを加えた状態を維持しながら、駆動モータ１５によりトランスミッション１１の入力軸１４に駆動トルクを加える。加えた駆動トルクは出力軸１６，１８に連結された吸収モータ１７，１９により吸収される。これにより、トランスミッション１１のトルクテストが行われると共に、テスト時（駆動トルク付与時）のトランスミッション１１に発生する振動特性としてのギヤノイズをギヤノイズ計測装置２２により計測する。
【００２８】
以上のようにして、相対歯面誤差の評価及び取得（工程Ｓ２）と振動特性の評価及び取得（工程Ｓ３）を、既に評価及び取得した相対歯面誤差及び振動特性の数ｎが予め設定している評価及び取得すべき数Ｎに達するまで繰り返し実行する（工程Ｓ６）。また、この際、既に実行した工程Ｓ２及び工程Ｓ３において加えられていたねじれとは異なる大きさ又は向きに変更した上で（工程Ｓ７）、上述した一連の工程Ｓ１〜Ｓ３を繰り返し実行する。これにより、所定数Ｎの相対歯面誤差及び振動特性（本実施形態では歯筋方向誤差と歯形方向誤差、及びギヤノイズ）を取得する。
【００２９】
（Ｓ４）分布図作製工程
（Ｓ５）歯面の修正量設定工程
然る後、所定数Ｎの相対歯面誤差及び振動特性に基づいて、二次減速ギヤ対１２，１３のうち少なくとも一方（例えば二次減速駆動ギヤ１２）における歯面の修正量を設定する。本実施形態では、修正対象項目となる歯面として、例えば図５に示す歯面１２ａの姿勢、すなわち歯筋方向修正量と歯形方向修正量をギヤノイズの大きさとの関係で適正に設定する。具体的には、図６に示すように、これまでの工程Ｓ１〜Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７で取得した所定数Ｎの歯筋方向誤差Δ１と歯形方向誤差Δ２、及びギヤノイズの大きさをマッピングして、歯筋方向誤差Δ１と歯形方向誤差Δ２との分布図を作製する。各歯筋方向誤差Δ１と歯形方向誤差Δ２の算出点には、対応するギヤノイズの大きさがプロットの大きさに反映されている。この図より、例えばギヤノイズが最小となるような歯筋方向誤差Δ１と歯形方向誤差Δ２の値Ｐを算出し、この歯筋方向誤差Δ１と歯形方向誤差Δ２とがそれぞれ零となるように、二次減速駆動ギヤ１２と二次減速従動ギヤ１３のうち少なくとも一方の歯筋方向修正量と歯面方向修正量を設定する。
【００３０】
このように、本発明では、修正対象となる二次減速ギヤ対１２，１３を組み込んだ状態のトランスミッション１１に対してねじれを加えることにより、二次減速ギヤ対１２，１３を変更することなく、これら二次減速ギヤ対１２，１３の間で様々な歯面接触状態を作り出すことができる。よって、ある所定のねじれを加えた状態、すなわち所定の歯面接触状態において二次減速ギヤ対１２，１３の相対歯面誤差（図５を参照）を評価すると共に、駆動トルクを入力してその際の振動特性を評価することによって、ねじれの大きさを変えて取得した複数の相対歯面誤差の分布（図６を参照）を得ることができる。この際、各々の相対歯面誤差に対応する複数の振動特性を評価しておくことで、相対歯面誤差ごとに歯面接触状態の良否を判定することができる。従って、例えば最も振動特性が良好になるような（ギヤノイズでいえば最も小さくなるような）相対歯面誤差を上述した相対歯面誤差の分布図から決定することで、実機（トランスミッション１１）への組込み状態を反映した適正な歯面の修正量（ここでは歯面１２ａの歯筋方向修正量と歯形方向修正量）を設定することが可能となる。また、この方法によれば、ねじれの大きさを変えるだけで複数の歯面接触状態を作り出すことができるので、用意する歯車（二次減速ギヤ対１２，１３）の個数を一組あるいは大幅に減じることができ、これにより試作コストの削減が可能となる。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、もちろん歯車諸元の修正量設定方法及び修正量設定装置１０は、本発明の範囲内において、他の形態を採ることも可能である。
【００３２】
例えば上記実施形態では、ねじれ工程Ｓ１において、図２に示す形態のねじれ付与装置２０を例示したが、もちろんねじれ付与装置２０の形態はこれには限られない。駆動トルクを入力可能な状態において所定のねじれを付与可能な限りにおいて、任意の構成をとることが可能である。回転中心が入力軸１４の中心線Ｘ１と必ずしも一致しなくてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、工程Ｓ２において、駆動軸３３を支持する軸受３４と第一の出力軸１６を支持する軸受３５のひずみ量を計測したが、もちろん上述した部位以外の部位に張り付ける等して、二次減速ギヤ対１２，１３のひずみ量を取得してもよい。また、ひずみ量以外のパラメータによって二次減速ギヤ対１２，１３の相対歯面誤差を評価できるのであれば、そのパラメータによって相対歯面誤差を評価してもかまわない。
【００３４】
また、上記実施形態では、工程Ｓ３においてギヤノイズを計測した場合を例示したが、もちろん、ギヤノイズ以外のパラメータ（例えば噛み合い起振力など）によってトルクテスト時のトランスミッション１１の振動特性を評価してもかまわない。
【００３５】
また、上記実施形態では、振動特性を伴った相対歯面誤差の分布図を作製し（工程Ｓ４）、この作製した分布図に基づいて歯面の修正量を設定したが（工程Ｓ５）、もちろん、修正量算出装置２３が、取得した相対歯面誤差と振動特性とに基づいて、振動特性が最も良好となるような相対歯面誤差の値を直接的に算出できるのであれば、あえて相対歯面誤差と振動特性との関係を可視化する必要はない。
【００３６】
また、上記実施形態では、トランスミッション１１内の二次減速ギヤ対１２，１３を修正対象とした場合を例示したが、もちろんこれ以外の歯車に対しても本発明を適用することが可能である。すなわち、図４に示すように、中心軸線Ｘ２，Ｘ３が互いに平行な歯車でなくてもよく、また図５に示すように各々の歯がインボリュート歯形をなすものでなくてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０    修正量設定装置
１１    トランスミッション
１２，１３  二次減速ギヤ対
１４    入力軸
１５    駆動モータ
１６，１８  出力軸
１７，１９  吸収モータ
２０    ねじれ付与装置
２１    ひずみ計測装置
２２    ギヤノイズ計測装置
２３    修正量算出装置
２４    ねじれ用モータ
２７    取付け部
２８    ハウジング
２９    エンジン合わせ面
３２    ひずみゲージ
δ１    食い違い誤差
δ２    平行軸誤差
Δ１    歯筋方向誤差
Δ２    歯形方向誤差
【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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【図６】
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