(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
９０度よりも大きいピッチ角度を備える歯を有するインターナルベベルギヤを機械加工する方法であって、
ツール軸線の周りで回転可能な少なくとも１つのツールを提供するステップであって、該ツールは、ディスク形状の本体部を含み、および、台形状のチャネルを形成し、該台形状のチャネルは前記ギヤの円周の周りに１ピッチの回転距離で繰り返して形成され、前記ディスク形状の本体部は、周囲部、および、前記周囲部の周りに配置されている少なくとも１つの切削縁部を有する、ステップと、
前記少なくとも１つのツールを前記ツール軸線の周りで回転させるステップと、
前記ギヤに対して前記少なくとも１つのツールをフィードするステップと、
前記ギヤの中の少なくとも１つの歯表面を機械加工するステップであって、前記機械加工が、非創成様式で実施される、ステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ツールは、切削縁部を備える少なくとも１つの切削ブレードを有する切削ツールを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ツールは、仕上げツールであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記仕上げツールは、研削ホイールを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記機械加工の間に、前記少なくとも１つの切削縁部は、前記ツール軸線に対して垂直な平面を画定し、それによって、ストレートである歯表面プロファイルを形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの切削縁部は湾曲させられ、それによって、湾曲している歯表面プロファイルを前記機械加工の間に形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ツール軸線を位置決めするステップであって、それによって、前記機械加工は、歯表面上に該歯表面の長手方向のクラウニングを提供する、ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ディスク形状の本体部および前記少なくとも１つの切削縁部は、一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項９】
９０度よりも大きいピッチ角度を備える歯を有するインターナルベベルギヤを機械加工する方法であって、
ツール軸線の周りで回転可能な少なくとも１つのツールを提供するステップであって、該ツールは、少なくとも１つの切削縁部を有するペリフェラルカッターであり、および、台形状のチャネルを形成し、該台形状のチャネルは前記ギヤの円周の周りに１ピッチの回転距離で繰り返して形成される、ステップと、
前記少なくとも１つのツールを前記ツール軸線の周りで回転させるステップと、
前記ギヤに対して前記少なくとも１つのツールをフィードするステップと、
前記ギヤの中の少なくとも１つの歯表面を機械加工するステップであって、前記機械加工が、非創成様式で実施される、ステップと
を含み、
前記少なくとも１つの切削縁部はスティックタイプ切削ブレードを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの切削縁部は、交換可能な切削インサートを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１３年９月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／８７６，８５９号明細書の利益を主張し、その全体の開示は、本明細書で参照により組み込まれている。
【０００２】
本発明は、ベベルギヤに関し、より具体的には、インターナルベベルギヤ（internal bevel gears）に関する。
【背景技術】
【０００３】
高減速比トランスミッションが、１８０°に等しくないシャフト角度で向かい合うベベルリングギヤによって実現され得る（例えば、Ｌｅｍａｎｓｋｉによる特許文献１）。そのようなトランスミッションは、ペリサイクリックトランスミッション（pericyclic transmissions）として知られ、それは、高い減速比、高い歯噛み合い率（tooth contact ratio）、および、ベベルリングギヤまたはフェイスギヤ対と結合して（conjugate）噛み合うことを組み込む転頭（nutating）／回転ギヤメカニズムを含むシステムを含む。例えば、図１に示されているペリサイクリックトランスミッション２は、入力シャフト４を有しており、入力シャフト４は、軸受６に接続されており、軸受６は、ある転頭角度で傾けられている。軸受の外側リングは、両面に歯を有するペリサイクリック運動コンバータ８に接続されている。ペリサイクリック運動コンバータ８の歯の数は、反応制御部材１０の歯の数とは、１から４の間だけ異なっており、反応制御部材１０は、ハウジング１２に強固に接続されている。入力シャフト４のそれぞれの回転は、ペリサイクリック運動コンバータ８の転頭運動を引き起こすことになり、ペリサイクリック運動コンバータ８は、左側で反応制御部材１０と噛み合い、右側で出力ギヤ１４と噛み合っている。出力ギヤ１４は、反応制御部材１０と同じ歯の数を有している。
【０００４】
ペリサイクリック運動コンバータ８の歯の数が、反応制御部材１０（および、出力ギヤ１４）の歯の数よりも、例えば２つ多い場合には、入力シャフト４のそれぞれの回転は、出力シャフト１６（それは、出力ギヤに強固に接続されている）を２ピッチ（すなわち、２歯）だけ回転させることになる。出力ギヤの歯の数が、例えば５４である場合には、トランスミッションの比は、ｉ＝３６０°／［（３６０°／５４）＊２］＝２７（または、２７×１）である。これは、転頭ペリサイクリック運動コンバータの原理が、非常にコンパクトな配置で、少ない数の回転パーツによって、非常に高い速度低減を実現することが可能であることを示している。ペリサイクリック運動コンバータ８の歯と反応制御部材１０および出力ギヤ１４の歯との間の噛み合い率は非常に高い。５以上の歯が、運動伝達に参加することが可能であり、それは、高トルク伝達用のかなり小さいギヤの使用を可能にする。ペリサイクリック運動コンバータ８の低い回転運動は、歯の噛み合いプロセスにおける摩擦に起因して、エネルギー損失を最小化し、したがって、高い伝達効率を結果として生じさせることになる。
【０００５】
ハウジングパーツ１２と入力シャフト４との間に追加的な回転を導入することが可能であり、ハウジングパーツ１２は、反応制御部材１０に強固に接続されている。この運動は、電子回路によって制御される可変速制御を備える電気モータ１８によって作動させられ得る。この追加は、高減速比トランスミッションを無段変速トランスミッションに効果的に変換する。
【０００６】
上記に説明されているようなトランスミッションは、現実の産業用途において製造ユニットとして実現されてきた。プロトタイプだけが、ボールノーズエンドミルを備えるマシニングセンタを使用して製造されてきており、それは、非常に長い機械加工時間を必要とし、このトランスミッション原理の概念を証明する目的を果たした。ギヤの、特にペリサイクリック運動コンバータ８の、産業用のコスト効率の良い製造の障害を説明する観察が以下のようにされている。
【０００７】
反応制御部材１０およびペリサイクリック運動コンバータ８のピッチ円錐頂点は、物理法則によって与えられる２つのギヤ部材の軸線の交差点において一致させられている。このタイプの配置は、図２Ａおよび図２Ｂのギヤ２０、２２によって示されている。また、これは、（ペリサイクリックトランスミッション２のように）２つのフェイシングリングギヤ組合せの歯の数が異なる場合にも当てはまる。２つのフェイシングベベルリングギヤが、１７８°から１７５°の間のシャフト角度を有する場合には、ピッチ円錐は、図２Ｂに示されているように描かれ得、それは、反応制御部材１０（および、出力ギヤ１４）がエクスターナルリングギヤであり、ペリサイクリック運動コンバータ８が両面にインターナルベベルギヤを有していることを意味している。考察のために、エクスターナルベベルギヤは、９０度よりも小さいピッチ角度を有し、それによって、ギヤの軸線から離れるように外向きを向く歯を有するそれらのギヤであることが考えられる。インターナルベベルギヤは、９０度よりも大きいピッチ角度を有し、それによって、ギヤの軸線に向けて内向きを向く歯を有するそれらのギヤであることが考えられる。
【０００８】
インターナルスパイラルベベルギヤは、カッターがギヤの背面側から歯にアプローチしなければならず（図２Ｃおよび図２Ｄ）、スロットの代わりに歯を創成することになるので、従来から製造されることができない。その結果は、インターナルギヤの完全な破壊であることになる。たとえ、（ベベルギヤ創成原理に従って）正面からインターナルギヤを切削することが可能でなかったとしても（図２Ｃ）、円形カッター経路は、二次的な切削を引き起こすことになり、損傷につながり、それは、切削ゾーンの反対側にある歯を破壊することになる（例えば、図６の干渉領域）。
【０００９】
また、エクスターナルフェイスギヤ部材およびインターナルフェイスギヤ部材が同じシェイパーカッターから生じ得る図３に示されているようなフェイスギヤの解決策が開示されてきた。図３は、それが、左ギヤの上にあるエクスターナルフェイスギヤの歯を創成し、同じ位置で、右ギヤの上にあるインターナルフェイスギヤの歯を創成する位置で、スプールギヤシェイパーカッターを示す図である。シェイパーカッターが、正面（外部）からエクスターナルギヤにアプローチし、シェイパーカッターの同じセクションが、同じ位置でインターナルギヤの歯を形成することになっていることが観察され得る。これは、背面側から歯フランクに到達するために、シェイパーカッターがインターナルフェイスギヤの外側リムを破壊および排除することを結果として生じさせる。エクスターナルフェイスギヤに対して正しい相手側フランクを創成するために必要とされるこの関係は、実用的な製造において実現されることができない。
【００１０】
上記の考察は、インターナルベベルギヤの従来の製造を妨げてきた理由のいくつかを特定している。既存のプロトタイプは、３次元プリンティング、または、多軸マシニングセンタの上のボールノーズエンドミルのいずれかによって製造されてきた。例えば、マシニングセンタは、典型的には、表面座標を利用し、表面座標は、切削シミュレーションを使用して計算され得、実際の慣行では、背面側からスロットを切削する間に、パーツが損傷を受け、または破壊されることになるという事実にかかわらず、切削シミュレーションは動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第７，１４７，５８３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７１２，５６６号明細書
【特許文献３】米国特許第７，３６４，３９１号明細書
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、１８０°より小さく、好ましくは１３５°より大きいシャフト角度を有するベベルギヤセットに関し、それは、エクスターナルベベルギヤおよびインターナルベベルギヤからなる。インターナルベベルギヤは、相手側エクスターナルギヤを創成するための相補的なマシンセットアップに基づいて、非創成され（non-generated）、作り出される。相手側エクスターナルギヤ部材を製造するために、インターナルストレートベベルギヤの鏡像が、創成ギヤとして使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】高減速比ペリサイクリックトランスミッションの３次元の部分分解図である。
【図２Ａ】左に、エクスターナルストレートベベルギヤを示し、右に、インターナルストレートベベルギヤを示す図である。
【図２Ｂ】一致するピッチ円錐を伴う噛み合い位置で、図２Ａからのギヤを示す図である。
【図２Ｃ】創成されたプロファイルを有するインターナルリングギヤの２次元断面を示す図であり、ツールが、正面側から表されており、別のツールが、背面側から表されていることを示す図である。
【図２Ｄ】非創成されたプロファイルを有するインターナルリングギヤの２次元断面を示す図であり、ツールが、正面側から表されており、別のツールが、背面側から表されていることを示す図である。
【図３】それが、左ギヤの上にあるエクスターナルフェイスギヤの歯を創成し、同じ位置で、右ギヤの上にあるインターナルフェイスギヤの歯を創成する位置で、スプールギヤシェイパーカッターを示す図である。
【図４】仮想平面創成ギヤ、および、創成ギヤの１つの歯を形成する２つのインターロッキングカッターの３次元図である。
【図５】水平方向の配置の図４からの平面創成ギヤの３次元図を示しており、ストレートベベルピニオンが、上部に創成されており、ストレートベベルギヤが、底部側に創成されていることを示す図である。
【図６】インターナルベベルギヤおよび円形フェイスカッター先端部トラックの概略図の３次元図を干渉領域とともに示す図である。
【図７】インターナルベベルギヤ、および、インターロッキングペリフェラルカッターの２つの円形先端部トラックの概略図の３次元図である。
【図８】仮想円錐形状の創成ギヤおよびインターナルストレートベベルワークギヤを備えるベベルギヤベーシックマシン（数学モデル）の上の２次元上面図である。
【図９】仮想円錐形状のインターナル創成ギヤおよびエクスターナルストレートベベルワークギヤを備えるベベルギヤベーシックマシンの上の２次元上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で使用される「発明」、「本発明（the invention）」、および「本発明（the present invention）」の用語は、本明細書および以下の任意の特許請求項の主題のすべてを広く参照することを意図している。これらの用語を含有する記述は、本明細書で説明されている主題を限定するように理解されるべきではなく、または、以下の任意の特許請求項の意味もしくは範囲を限定するように理解されるべきではない。そのうえ、本明細書は、本出願の任意の特定の部分、段落、記述、または図面において、任意の請求項によってカバーされる主題を説明または限定しようとはしていない。主題は、明細書全体、すべての図面、および、以下の任意の請求項を参照して理解されるべきである。本発明は、他の構成が可能であり、様々な方式で実行または実施され得る。また、本明細書で使用されている表現および専門用語は、説明のためのものであり、限定するものとしてみなされるべきではないことが理解される。
【００１５】
ここで、本発明の詳細が、単なる例として本発明を図示する添付の図面を参照して論じられることになる。図面では、同様の特徴またはコンポーネントは、同様の参照数字によって参照されることになる。「含む（including）」、「有する（having）」、および「含む（comprising）」、ならびにその変化形の本明細書での使用は、その後に列挙されている事項、ならびに、その均等物および追加的な事項を包含することを意味している。上側、下側、上向き、下向き、後方向き、底部、上部、正面、後方などのような方向が、図面を説明する際に以下で参照されているが、それらの参照は、便宜のために、（通常に見られる状態で）図面に対して行われている。これらの方向は、文言通りにとられることを意図しておらず、または、いかなる形態にも本発明を限定することを意図していない。加えて、「第１の」、「第２の」、「第３の」などのような用語は、本明細書で説明のために使用されており、重要度または重要性を示すことも暗示することも意図していない。
【００１６】
上記に論じられているように、図１は、入力シャフト４を備えるトランスミッションを部分分解図で示しており、入力シャフト４は、軸受６に接続されており、軸受６は、ある転頭角度で傾けられている。軸受の外側リングは、ペリサイクリック運動コンバータ８に接続されており、ペリサイクリック運動コンバータ８は、両面に歯を有しており、その歯の数は、反応制御部材１０の歯の数とは、１から４だけ異なっており、反応制御部材１０は、ハウジング１２に強固に接続されている。入力シャフト４のそれぞれの回転は、ペリサイクリック運動コンバータ８の転頭運動を引き起こすことになり、ペリサイクリック運動コンバータ８は、左側で反応制御部材１０と噛み合い、右側で出力ギヤ１４と噛み合っている。出力ギヤ１４は、反応制御部材１０と同じ歯の数を有している。ペリサイクリック運動コンバータ８の歯の数が、反応制御部材１０（および、出力ギヤ１４）の歯の数よりも２つ（２）多い場合には、入力シャフト４のそれぞれの回転は、出力シャフト１６（それは、出力ギヤ１４に強固に接続されている）を２ピッチ（すなわち、２歯）だけ回転させることになる。例えば、出力ギヤの歯の数が４０である場合には、トランスミッションの比は、ｉ＝３６０°／［（３６０°／４０）＊２］＝２０（または、２０×１）である。これは、転頭ペリサイクリック運動コンバータの原理が、非常にコンパクトな配置で、少ない数の回転パーツによって、非常に高い速度低減を実現することが可能であることを示している。ペリサイクリック運動コンバータ８の歯と反応制御部材１０および出力ギヤ１４の歯との間の噛み合い率は、非常に高い。５以上の歯が、運動伝達に参加することが可能であり、それは、高トルク伝達用のかなり小さいギヤの使用を可能にする。ペリサイクリック運動コンバータ８の低い回転運動は、歯の噛み合いプロセスにおける摩擦に起因して、エネルギー損失を最小化し、したがって、高い伝達効率を結果として生じさせることになる。
【００１７】
先に述べられているように、ハウジングパーツ１２（それは、反応制御部材１０に強固に接続されている）と入力シャフト４との間に追加的な回転を導入することが可能である。この運動は、電気モータ１８によって作動させられ得、電気モータ１８は、例えば、電子回路によって制御される可変速制御を備える電気モータなどである。この追加は、高減速比トランスミッションを無段変速トランスミッションに効果的に変換する。
【００１８】
図２Ａは、左に、エクスターナルストレートベベルギヤ２０を示しており、右に、インターナルストレートベベルギヤ２２を示している。２つのギヤの間の歯数の差は、この例では１つである。そのような配置では、インターナルギヤ２２は、より大きい歯の数を有している。図２Ｂは、一致するピッチ円錐を伴う噛み合い位置で、図２Ａからのギヤを示しており、ピッチ円錐頂点は、シャフト交差点と一致している。ピッチ円錐角度の差は、シャフト角度Σマイナス９０°に等しい。
【００１９】
図２Ｃは、インターナルリングギヤ２４の２次元断面を示しており、ツール２６が、正面側から表されており、別のツール２８が、背面側から表されている。ツールは、創成ギヤ（創成ラック）の１つの歯を表しており、それは、図面の中を垂直方向に移動するが、一方、インターナルワークギヤは、その中心の周りで回転する。インターナルギヤのプロファイルが、正面側から表されているツール２６によって創成されるべきである場合には、歯３０の凹形プロファイルは、創成位置において完全に損傷を受けることになる。歯３０のプロファイルが、背面側から表されているツール２８によって創成されるべきである場合には、ワークギヤ２４の全体ブランクが、破壊されることになる。
【００２０】
図２Ｄは、非創成された歯プロファイル３４を有するインターナルリングギヤ３２の２次元断面を示している。ツール３６は、正面側から表されており、別のツール３８が、背面側から表されている。背面側からのツール３８は、ワークギヤと同一の創成ギヤの１つの歯を表している（プランジングだけが必要とされ、創成運動は必要とされない）。正面側からのツール３６は、ワークギヤの鏡像である創成ギヤの１つの歯を表している（プランジングだけが必要とされ、創成運動は必要とされない）。プロファイルが、背面側から表されているツール３８によって形成されるべきである場合には、ワークギヤ３２の全体ブランクが、破壊されることになる。インターナルギヤ３２のプロファイルが、正面側から表されているツール３６によって形成されるべきである場合には、正しいフランク形態３４が、まったく損傷のリスクなしに生成される。
【００２１】
本発明は、１８０°より小さく、好ましくは１３５°より大きいシャフト角度を有するベベルギヤセットに関し、それは、エクスターナルベベルギヤおよびインターナルベベルギヤからなる。回転が、低い傾斜角度を有する２つのシャフトの間で伝達される場合には（例えば、図２Ｂ）、より小さい歯の数を備えるギヤのピッチ角度γ1がシャフト角度Σマイナス９０°よりも小さいケースでは（γ1＜Σ−９０°）、より大きい歯の数を備えるベベルギヤが、インターナルギヤ（γ2＞９０°）になる。ベベルギヤに適用されるようなギヤリングの法則によれば、両方の部材の歯の数、および、シャフト角度は、以下の関係を有している。
【００２２】
【数１】
0006453890.tif 000002
【００２３】
ここで、Ｚ1＝ギヤ＃１の歯の数
Ｚ2＝ギヤ＃２の歯の数
γ1＝ギヤ＃１のピッチ角度
γ2＝ギヤ＃２のピッチ角度
上記の等式は、２つの未知数を提示している。９０度のシャフト角度Σのケースでは、γ1＋γ2＝９０°、および、
ｓｉｎγ2＝ｓｉｎ（９０°−γ1）＝ｃｏｓγ1  （２）
ここで、
【００２４】
【数２】
0006453890.tif 000003
【００２５】
および
【００２６】
【数３】
0006453890.tif 000004
【００２７】
Σ≠９０°のケースでは、反復解法が利用され、下記の表に示されているようにピッチ円錐角度を決定する。
【００２８】
【表１】
0006453890.tif 000005
【００２９】
上記に説明されているギヤセットは、それらの歯の間で結合性を伴って噛み合ってロールすることが可能であり、ギヤ対が、ギヤリングの法則を満たし、したがって、一定の比で滑らかにロールすることを意味している。ギヤセットは、両方の部材の結合したフランク形態において、縦方向のおよびプロファイルクラウニングを含んで製造され、荷重に影響を受けたたわみを可能にするようになっている。インターナルベベルギヤセットは、ペリサイクリックの高減速比ギヤボックスなどのような、様々な産業用途に関して可能性を有している。先行技術では、インターナルベベルギヤは、既存のベベルギヤ製造方法による製造ができなかった。インターナルベベルギヤの創成プロセスは、図２Ｃの左に概略的に示されているように正面からではなく、パーツの背面側から（図２Ｃの右を参照）、歯スロットの機械加工を必要とすることになる。そのような機械加工操作は、フランク表面を創成する理論において可能であり得るが、現実の機械加工プロセスでは、それは、ギヤブランクの背面側を破壊し、最終的にブランクを全体的に排除することになる。
【００３０】
本発明者は、非創成ストレートベベルギヤのケースでは、基準プロファイルは、図４に見ることができるように、台形状のチャネルであることを認識し、図４は、仮想平面創成ギヤ４０、および、創成ギヤの１つの歯を形成する２つのインターロッキングカッター４２、４４の３次元図を示している。それぞれのカッターは、複数の切削ブレード４５を有するカッター本体部４３を含み、複数の切削ブレード４５は、カッター本体部の周囲部４９の周りに配置されている。それぞれの切削ブレード４５は、切削縁部または表面４７を有している。台形状のチャネルは、２つのカッターによって形成され、台形状のチャネルは、平面創成ギヤ４０の円周の周りに１ピッチの回転距離で繰り返して形成される。台形状のチャネルは、それが背面側（例えば、側部２）に有しているのと同じ同一の形態を、正面側（例えば、側部１）に有することが発見された。図４のφ＝１８０°回転の前および後の台形状のチャネルを参照されたい。半径方向に比例的なチャネルのケースでは、側部１からだけでなく側部２からもチャネルを形成することが可能である。Ｘ４軸線の周りの１８０°の回転は、側部２において、示された位置にチャネルを置くことになる。非創成ベベルギヤに限定されると、平面または円錐形状のベベルギヤの上の任意の歯幾何学形状は、理論的に両方の側部から切削され、背面側からの切削のために画定されたオリジナルツールを利用することによって、同一のフランク形態を実現することが可能であることがさらに発見された。
【００３１】
図５は、水平方向の配置の図４からの平面創成ギヤ４０の３次元図を示しており、ストレートベベルピニオン４６が、上部に創成されており、ストレートベベルギヤ４８が、底部側に創成されている。創成ギヤ４０の歯プロファイルは、台形状のチャネルであり、それは、創成ギヤの回転軸線までの半径方向の距離に比例的して、外側から内側へ、その幅および高さを変化させている。仮想創成ギヤが、非常に薄い材料から構成されるように可視化された場合には、歯の厚さおよびスロット幅は、両方の側で等しい。これは、第１のギヤを上部側に創成し、第２のギヤ（等しい歯の数または異なる歯の数を備える）を、同じ創成ギヤの底部側に創成することを可能にする。この配置によって確立される運動学的カップリング条件の結果として、上部側に創成されるギヤは、底部側に創成されるギヤと結合して噛み合うことになる。
【００３２】
（もともと正しい）背面側からインターナルベベルギヤを切削することは、物理的に可能でないので、本発明の解決策は、正面側からのインターナルストレートベベルギヤの切削であり、正面側は、同一のツール幾何学形状および修正されたマシンセットアップを使用して、歯が露出される側である（例えば、図２Ａを参照）。インターナルベベルギヤを製造するために必要とされる別の要素は、切削ゾーンから離れた領域において、ツールとワークピースとの間の干渉を回避することである。この干渉は、正面切削（または、研削）ツールのケースでは回避することができない。ツール先端部トラックは、ワークピースの破壊を引き起こすことになる。図６は、インターナルベベルギヤおよび円形フェイスカッター先端部トラックの概略図の３次元図を示している。このフェイスカッターは、正面側からインターナルギヤにアプローチするが、それは、切削ゾーンの反対側の辺りに干渉領域を生成させることになり、それは、フェイスカッターの円形経路を内部ゾーンにフィットさせるための角度傾斜によって、および、切削ゾーンを出ていくブレードが円形トラックに沿って回転しなければならないという事実によって、引き起こされる。
【００３３】
図４に示されているタイプのインターロッキングカッターによって作り出されるストレートベベルギヤは、ペリフェラルカッターを使用し、カッターおよびブレードの側部を形成するフランクは、カッター軸線に対して垂直の平面を包囲する（envelopes）。両方のフランクを形成する２つのカッターの２つの平面は、台形状のチャネルの表面を、創成ギヤの１つの歯として表している（図４を参照）。図７は、インターナルベベルギヤ、および、インターロッキングペリフェラルカッターの２つの円形先端部トラックの概略図の３次元図を示している。ペリフェラルカッターの切削縁部は、図４に示されている台形状のチャネルの「側壁部」を表している平面を包囲する（上部側の上側カッター、および、底部側の下側カッター）。カッター傾斜は水平方向のＹ４−Ｚ４平面に対して４５°未満であり、カッター先端部トラックが、インターナルリングギヤの正面に対して離れるように移動するので、２つのカッターとギヤブランクとの間の干渉は回避され得る。
【００３４】
図７にあるようなインターナルギヤを切削するケースでは、表されているカッターは、まったく干渉を引き起こさないことになる。接続されている上側カッターおよび下側カッターが図７において軸線Ｙ４の周りの創成ロール運動を行うことになる場合に、これは、内側からインターナルリングギヤを破壊することになる。カッターを備えるストレートベベルギヤ用のペリフェラルカッターが、スロットに隣接して、ギヤの内側に位置決めされている状態で、非創成切削ツールセットアップだけが損傷およびブランク破壊を回避することになる。
【００３５】
図８は、仮想円錐形状の創成ギヤ、および、インターナルストレートベベルワークギヤを備えるベベルギヤベーシックマシン（数学モデル）の上の２次元上面図を示しており、マシンルート角度Σが１８０°であり、創成ギヤとワークギヤの歯の数が同一であるので、インターナルストレートベベルワークギヤは、創成運動なしに、創成ギヤによって形成される。創成ギヤ回転のケースでは、ワークギヤは、任意の相対運動なしに、それとともに回転する。図８は、ベーシックベベルギヤマシンの配置をベクトルＥＸを用いて示しており、ベクトルＥＸは、ペリフェラルカッターの中心およびカッター半径ベクトルＲＷを位置決めしており、それは、フェイス幅の中心において、ルート部の下方を指している。ＲＷの円弧がヒール（heel）境界およびトウ（toe）境界において、理論的なルートラインと交差するように、ＥＸは配置されている。ワークギヤ軸線Ｚ１と創成ギヤ軸線Ｙ４との間のマシンルート角度Σは、１８０°である。
【００３６】
図９は、仮想円錐形状のインターナル創成ギヤ、および、エクスターナルストレートベベルワークギヤを備えるベベルギヤベーシックマシンの上の２次元上面図を示す。マシンルート角度Σが１７７°であり（上記表の中の例によって示されているように）、創成ギヤとワークギヤの歯の数が異なっているので（それぞれ、５５個および５４個）、ワークギヤの歯は、創成運動を伴う創成ギヤによって形成されている。創成ギヤ回転のケースでは、ワークギヤは、相対的な（創成）運動を引き起こす創成ギヤとは異なる軸線の周りで回転する。
【００３７】
相手側ギヤと正しく結合してロールするために、図８に従って生成される非創成された歯に対する要件は、相手側ギヤを創成するマシンの相補的なセットアップである。相手側エクスターナルギヤ部材を製造するために、インターナルストレートベベルギヤの鏡像が、創成ギヤとして使用される。これは、図９の配置によって実現され得る。カッター中心は、先端部ＥＸに位置決めされている。カッター半径ベクトルは、フェイス幅の中心を指しており、先端部トラックは、理論的なルートラインならびにトウ境界およびヒール境界と交差する。マシンルート角度Σは、そのギヤボックスの中のインターナルギヤとエクスターナルギヤとの間のルート角度と同一である。ギヤリングの法則の共通のルールによれば、このルート角度は、インターナル創成ギヤと組み合わせて、特定の歯の数を必要とする。計算される歯の数が整数でない場合には、ルート角度の調節が、整数の歯の数を実現するために必要とされる。軸線Ｙ４の周りの創成ギヤの回転、および、Ｚ１の周りのワークギヤの回転は、相対運動（創成運動）を引き起こすことになり、それは、内部部材の非創成された歯に正確に結合したエクスターナルギヤの歯を形成することになる（図８）。図９の創成ギヤは、インターナルギヤ部材を表しており、それは、２つの部材の間のギヤリングの法則、および、結合性のローリング特性を満たすための主要条件である。
【００３８】
本発明のインターナルベベルギヤは、任意の適用可能なギヤ製造マシン、好ましくは、特許文献２に開示されている多軸ＣＮＣギヤ製造マシンの上で作り出され得、特許文献２の開示は、本明細書で参照により組み込まれている。好適な切削配置は、単一の回転ディスク形状のカッター（例えば、図４の４２または４４）を用いてそれぞれの歯スロットを形成するためのものであり、単一の回転ディスク形状のカッターは、歯スロットの第１の部分を形成するための第１の機械加工位置を利用し、次いで、歯スロットの残りの部分を形成するための第２の機械加工位置にカッターを再位置決めする。そのような方法は、特許文献３に開示されており、その開示は、本明細書で参照により組み込まれている。
【００３９】
インターナルベベルギヤを作り出すための好適なカッターは、その周囲部の周りにストレートの切削縁部（表面）を有する回転ディスク形状のソリッドカッター（例えば、図４の４２または４４）であり、切削縁部は、カッター軸線に対して垂直である平面を包囲し、それによって、非創成切削プロセスの間に台形状のチャネルのストレート「側壁部」を形成する（例えば、図４に見られるように）。しかし、カッターは、ペリフェラルカッターであることも可能であり、ペリフェラルカッターは、ストレートの切削縁部を備える交換可能なインサートまたはスティックタイプ切削ブレードを利用し、それによって、また、平面を包囲する。あるいは、切削縁部は、湾曲させられ得、歯表面のプロファイル湾曲を結果として生じさせる。追加的に、カッター軸線は、傾けられ、それによって、内側円錐を包囲し、歯表面の縦方向のクラウニング（湾曲）をもたらすことが可能である。
【００４０】
また、本発明は、ペリフェラルツールを用いたインターナルベベルギヤの仕上げ（例えば、研削）も考えており、例えば、研磨材料が、ディスク形状のツール本体部の周囲部の周りに配置される。あるいは、上記に論じられている切削ブレードは、仕上げブレード（例えば、スカイビングブレード）と交換され得る。
【００４１】
本発明は、好適な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明は、その特定事例に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく、本主題に関する当業者に明らかになることになる修正例を含むことが意図されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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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