(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部と、
前記円筒部の内周面に形成された歯と、
前記円筒部の回転軸方向の一端側に設けられ当該円筒部を軸に固定するための軸固定部と、
前記円筒部の回転軸方向の他端側に開口した開口部とを備え、
前記歯は、前記円筒部の前記開口部側の歯形成部に設けられ、前記円筒部の前記軸固定部側の歯不形成部には不備であり、
前記歯不形成部から前記歯形成部の前記歯の歯底にかけて歯すじ方向に前記円筒部の回転の際の遠心力方向を下として前記開口部側に連続的に下り傾斜していることを特徴とする内歯車。
【請求項２】
請求項１に記載の内歯車と、
前記内歯車と噛み合う遊星歯車と、
前記遊星歯車と噛み合う太陽歯車とを備えたことを特徴とする遊星歯車機構。
【請求項３】
前記遊星歯車を軸支するキャリアと、
前記キャリアから前記内歯車内に単独で延び出して潤滑油を噴出するノズルとを備えたことを特徴とする請求項２に記載の遊星歯車機構。
【請求項４】
請求項１に記載の内歯車と、
前記内歯車と噛み合う外歯車とを備えたことを特徴とする歯車機構。
【請求項５】
前記外歯車を軸支するキャリアと、
前記キャリアから前記内歯車内に単独で延び出して潤滑油を噴出するノズルとを備えたことを特徴とする請求項４に記載の歯車機構。
【請求項６】
内歯車用のギヤブランクの内周面を歯切りして歯を形成する歯切工程と、
前記歯切工程後に、前記歯の歯底を加工して当該歯底が傾斜しているようにする歯底加工工程とを備え、
前記歯切工程では、前記歯は前記ギヤブランクの内周面における当該ギヤブランクの開口部側の歯形成部に形成し、前記内周面における前記ギヤブランクの軸固定部側の歯不形成部には不形成とし、
前記歯底加工工程では、前記歯不形成部から前記歯形成部の前記歯の歯底にかけて歯すじ方向に円筒部の回転の際の遠心力方向を下として前記開口部側に連続的に下り傾斜するように前記傾斜を形成することを特徴とする内歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内歯車、遊星歯車機構、歯車機構、及び内歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、国際公開第２０１５／０５０１１６号（特許文献１）がある。この公報には、「遊星歯車装置（１）は、サンギヤ（２）と、サンギヤ（２）に噛合する複数のプラネットギヤ（３）と、隣接するプラネットギヤ（３）間の周方向の間隙に配置されたバッフルユニット（５）とを備える。バッフルユニット（５）は、径方向内方に向かって開口し、サンギヤ（２）およびプラネットギヤ（３）の歯面（２ａ，３ａ）を潤滑した後の潤滑油（ＯＬ）をバッフルユニット（５）内に導入する第１導入開口部（２５）と、第１導入開口部（２５）の軸方向の一端を形成する端壁（３０）と、バッフルユニット（５）内の潤滑油（ＯＬ）を排出開口部（２６）と、バッフルユニット（５）におけるサンギヤ（２）の少なくとも回転方向後続側の側部に設けられて第１導入開口部（２５）を周方向から覆い、潤滑油（ＯＬ）を隣接するプラネットギヤ（３）の外周に導くガイド部（２７Ａ、２７Ｂ）とを有する。」と記載されている（要約参照）。
【０００３】
また、他の背景技術として、三菱重工技報に掲載の「高周速歯車の動力損失予測手法の開発」（非特許文献１）がある。この技報には、「（歯車が）高周速になると、これまでの損失予測式で無視されていた要因があると考え、当社では理論解析と実物実験データに基づく動力損失予測式を新たに導くことに成功し、高速下での損失主因は軸受損失と歯車の噛み合いによる潤滑油加速仕事であることを明らかにした」と記載されている（緒言参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０５０１１６号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】松本將、外４名、「高周速歯車の動力損失予測手法の開発」、三菱重工技報、三菱重工業株式会社、Vol.24、No.2(1987-03)、p.120-124
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記非特許文献１には、潤滑油加速仕事について記載されている。すなわち、歯車と歯車とのかみ込み部に潤滑油が流入したとき、歯車は回転しているので、入ってきた潤滑油は歯車の速度まで急激に加速される。これにより潤滑油を加速する仕事（潤滑油加速仕事）が歯車に発生するので、もって歯車には熱が発生する。これが歯車に発生する熱の主たる要因である。
【０００７】
しかしながら、内歯車を備えた従来の遊星歯車機構等の歯車機構においては、潤滑油が内歯車の回転速度まで加速される前に当該潤滑油を排出させて、潤滑油加速仕事による熱が発生するのを防止する工夫がなされていなかった。
そこで、本発明は、潤滑油が内歯車の回転速度まで加速される前に当該潤滑油を排出させて、潤滑油加速仕事による熱が発生するのを防止することができる内歯車、遊星歯車機構、歯車機構、及び内歯車の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、円筒部と、前記円筒部の内周面に形成された歯と、前記円筒部の回転軸方向の一端側に設けられ当該円筒部を軸に固定するための軸固定部と、前記円筒部の回転軸方向の他端側に開口した開口部とを備え、前記歯は、前記円筒部の前記開口部側の歯形成部に設けられ、前記円筒部の前記軸固定部側の歯不形成部には不備であり、前記歯不形成部から前記歯形成部の前記歯の歯底にかけて歯すじ方向に前記円筒部の回転の際の遠心力方向を下として前記開口部側に連続的に下り傾斜していることを特徴とする。
別の本発明は、内歯車用のギヤブランクの内周面を歯切りして歯を形成する歯切工程と、前記歯切工程後に、前記歯の歯底を加工して当該歯底が傾斜しているようにする歯底加工工程とを備え、前記歯切工程では、前記歯は前記ギヤブランクの内周面における当該ギヤブランクの開口部側の歯形成部に形成し、前記内周面における前記ギヤブランクの軸固定部側の歯不形成部には不形成とし、前記歯底加工工程では、前記歯不形成部から前記歯形成部の前記歯の歯底にかけて歯すじ方向に円筒部の回転の際の遠心力方向を下として前記開口部側に連続的に下り傾斜するように前記傾斜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、潤滑油が内歯車の回転速度まで加速される前に当該潤滑油を排出させて、潤滑油加速仕事による熱が発生するのを防止することができる内歯車、遊星歯車機構、歯車機構、及び内歯車の製造方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施例１である遊星歯車機構の縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１である遊星歯車機構の内歯車における内周面の部分拡大斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１である内歯車の製造方法における製造工程を説明する説明図である。図３（ａ）〜図３（ｂ）は、それぞれ図４のＳ１〜Ｓ３に対応している。
【図４】図４は、本発明の実施例１である内歯車の製造方法を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施例１である遊星歯車機構の内歯車の一つの歯を切り出した拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例１である遊星歯車機構の内歯車の一つの歯を切り出し歯底に存在する潤滑油にかかる遠心力Ｆについて説明する拡大断面図である。
【図７】図７は、図５における頂げきについて説明する説明図である。図７（ａ）においては、ラック工具を歯に見立てて歯の噛み合いを示している説明図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の例の頂げきを図６の紙面側からみた図であり、図７（ｃ）は、図７（ｂ）の頂げきのＸ−Ｘ’断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施例２である遊星歯車機構の内歯車における内周面の部分拡大斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施例３である遊星歯車機構の内歯車における内周面の部分拡大斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例４である遊星歯車機構の内歯車における内周面の部分拡大斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例５である歯車機構の縦断面図である。
【図１２】図１２は、比較例である遊星歯車機構の縦断面図である。
【図１３】図１３は、比較例である遊星歯車機構の縦断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例の課題について説明する比較例の説明図である。
【図１５】図１５は、比較例である遊星歯車機構の下半分の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
（遊星歯車機構の全体構成について）
図１は、本発明の実施例１である遊星歯車機構の縦断面図である。この遊星歯車機構（歯車機構）１は、主に、内歯車１１、太陽歯車５１、遊星歯車６１、キャリア７１から構成される。
【００１３】
内歯車１１は、円筒部１２と、円筒部１２の内周面１３に形成された歯１４とを備えている。また、内歯車１１は、円筒部１２の回転軸方向の一端側（図１で右側）に設けられ、当該円筒部１２を出力軸（軸）８１に固定するための軸固定部１５を備えている。すなわち、軸固定部１５の回転中心部には孔１６が形成されていて、この孔１６に出力軸８１の先端部が差し込まれた状態で固定されている。円筒部１２の回転軸方向の他端側（図１で左側）は、カップ状の内歯車１１が開口した開口部１７をなしている。また、内歯車１１の歯１４は、内周面１３の開口部１７側の歯形成部１８に形成され、内周面１３の軸固定部１５側の歯不形成部１９には不形成である。
【００１４】
内歯車１１の歯１４には、例えば内歯車１１の回転中心を中心に互いに均等な間隔で円筒部１２内に配置されている３個の遊星歯車６１の歯６２が噛み合っている。遊星歯車６１は、内歯車１１の開口部１７側に位置する円板状のキャリア７１に一端が固定されている遊星軸６３に、軸受６４を介して回転自在に軸支されている。
太陽歯車５１は、その歯５２が、円筒部１２内に配置されている遊星歯車６１の歯６２と噛み合っている。太陽歯車５１は、出力軸８１と同軸の入力軸８２の一端に固定されている。入力軸８２は、円板状のキャリア７１の中心を貫通する孔７２内を挿し通されて、太陽歯車５１の固定側が円筒部１２内に延びている。
【００１５】
遊星歯車機構１の下部には、潤滑油１００が貯留されたオイルタンク１０１が配置されている。オイルタンク１０１内の潤滑油１００は、供給管１０２を介してポンプ１０３により、供給管１０４に供給される。供給管１０２に設けられたフィルタ１０５は、潤滑油１００中の不純物を除去する。供給管１０４の先端側はキャリア７１を貫いて内歯車１１の円筒部１２内に延びており、その先端部１０７は太陽歯車５１の下方に位置している。当該先端部１０７には上向きのノズル１０６が設けられていて、ポンプ１０３により供給管１０４に供給された潤滑油１００は、ノズル１０６から太陽歯車５１と遊星歯車６１との噛み合い部に向けて噴射される。
（遊星歯車機構の課題について）
【００１６】
このような構成の遊星歯車機構１に関し、前記非特許文献１には、潤滑油加速仕事について記載されている。すなわち、歯車と歯車とのかみ込み部に潤滑油が流入したとき、歯車は回転しているので、入ってきた潤滑油は歯車の速度まで急激に加速される。これにより潤滑油を加速する仕事（潤滑油加速仕事）が歯車に発生するので、もって、歯車には熱が発生する。これが歯車に発生する熱の主たる要因である。
しかしながら、従来の遊星歯車機構等の歯車機構においては、潤滑油が内歯車の回転速度まで加速される前に当該潤滑油を排出させて、潤滑油加速仕事による熱が発生するのを防止する工夫がなされていなかった。
【００１７】
また、別の課題として、内歯車１１の内部で潤滑油１００を噴出するので、当該潤滑油１００は内歯車１１の内部にたまりやすいため、この潤滑油１００の排出性を高める必要があるということがある。
すなわち、例えば、遊星歯車機構１がガスタービン用である場合は、図示しないガスタービンによって入力軸８２が回転駆動されるため、遊星歯車機構１が高速で運転されるという特徴がある。そのため、太陽歯車５１、遊星歯車６１、内歯車１１のピッチ円周速（歯車のピッチ点の速度）は、他の産業用の遊星歯車機構に比して非常に大きく、これに起因してこれら歯車からの発熱量が大きい。
【００１８】
遊星歯車機構１の発熱は、非特許文献１に記載のように、歯車の噛み合いによる摩擦仕事（歯車が噛み合う際に微小な滑りが発生して生じる摩擦で使われる仕事）が主要因子となって発生する。また、遊星歯車機構１の発熱は、潤滑油のかみ込みポンプ仕事（潤滑油が歯車の噛み合い部に入って、この部分の面圧が高くなって急激に潤滑油が圧縮されるときに使われる仕事）も主要因子となって発生する。さらに、遊星歯車機構１の発熱は、風損（歯車が回転する際に空気の抵抗を受けることで発する熱）、潤滑油加速仕事（前記のとおり）、軸受損（軸受の部分で潤滑油を剪断することで発する熱）も主要因子となって発生する。上記因子の中で、潤滑油加速仕事と軸受損とが前記発熱に占める割合が大きい。これらは歯車のピッチ円周速の増加に伴い増加するため、ピッチ円周速が大きいガスタービン用の遊星歯車機構は発熱量が大きい。
【００１９】
歯車機構内部で発生した熱は、オイルタンクで冷却された潤滑油が発熱部に供給され、流れることで、持ち去られる。図１４に示すように、一般的な平行軸歯車機構８０１の場合、給油ノズル８０２から供給された潤滑油８０３は、歯車対８０４、８０５のかみ合い部に流入し、すぐにオイルタンク８０６に落ちるため、潤滑油８０３の排出性が良く、昇温しにくい。
【００２０】
一方、図１５に示す比較例の遊星歯車機構９０１の場合、後述する本実施例の歯底１４ａの構成を備えていない場合、ノズル１０６から供給された潤滑油１００（矢印１０９）は太陽歯車５１と遊星歯車６１との噛み合い部に流入し、遊星歯車６１によって掻き上げられ（矢印１１０）、内歯車１１にも供給される。その後、潤滑油１００は内歯車１１の外部に排出されてオイルタンク１０１に落ちるもの（矢印１０７）と、内歯車１１の内部に停留するもの（矢印１０８）と分かれる。そのため、遊星歯車機構９０１は平行軸歯車機構８０１と比して、潤滑油１００の排出性が悪く、昇温しやすいという課題がある。
【００２１】
これに対して、前記特許文献１においては、内歯車であるリングギヤ４の内側に設けられたバッフルユニット５に排出開口部２６を設け、さらにリングギヤ４に導出孔２３を設けて、潤滑油ＯＬの排出を促進している。これにより、潤滑油加速仕事により発生する熱を持った潤滑油ＯＬを歯車機構から速やかに排出して、歯車機構を冷却することが可能となる。
しかしながら、かかる特許文献１の技術はバッフルユニット５に相当するような部材を備えた歯車機構にしか適用できない。
【００２２】
図１２、図１３は、図１の遊星歯車機構１に前記のバッフルユニット５に類似の部材としてキャリアの足１１１を設けた例を示す比較例となる遊星歯車機構６０１，７０１の縦断面図である。図１２、図１３において、キャリアの足１１１は、基端部側がキャリア７１に固定され、先端部側が遊星歯車５１の下を通過して、さらに遊星歯車５１の側部に延び出している。これらキャリアの足１１１は、供給管１０４の先端部１０７を支持している。また、図１２の例と、図１３の例との違いは、前者は遊星軸６３をキャリア７１とキャリアの足１１１とで両持ち支持しているのに対して、後者は遊星軸６３をキャリア７１のみの片持ち支持としているという点である。なお、図１２、図１３において、図１と同一符号の部材等は図１の例と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００２３】
このような、キャリアの足１１１を設けた構成であれば、キャリアの足１１１に前記特許文献１の排出開口部２６に相当する開口部を設けることが可能であるが、図１の本実施例では、キャリアの足１１１を設けていないので、このような開口部を設けることはできない。また、図１の本実施例でも、歯不形成部１９に前記特許文献１の導出孔２３に相当する孔を設けることは可能かもしれないが、歯不形成部１９を貫通する孔を設けるだけでは、潤滑油１００の内歯車１１内からの積極的な排出には不十分である。
【００２４】
このように、遊星歯車機構１では、潤滑油１００が内歯車１１の回転速度まで加速される前に潤滑油１００を排出させて、潤滑油加速仕事による熱が発生するのを防止したい。また、キャリアの足１１１を設けなくても、潤滑油１００の内歯車１１からの積極的な排出を図れるようにしたい。しかも、これらの技術課題を、簡易な製造技術により製造できるようにしたい。以下では、かかる各技術課題の解決が可能な内歯車１１の歯１４の構成について説明する。
【００２５】
（内歯車について）
図２は、前記内歯車１１の内周面１３の部分拡大斜視図である。前記の各課題を解決するために、本実施例では、歯１４の歯底１４ａが、歯すじ方向βに平坦形状及び凸形状の少なくとも一方をなして傾斜している構成としている。歯すじ方向βに平坦形状及び凸形状の少なくとも一方をなしているとは、歯底１４ａには、歯すじ方向βに油溜まりとなるような凹形状が形成されていないことである。そして、潤滑油１００の排出を促進できるように、歯底１４ａは、歯すじ方向βに傾斜している。
具体的には、図２の例では、歯底１４ａは、軸固定部１５側から開口部１７側に向かって（図２で右側から左側に向かって）、円筒部１２の回転の際の遠心力方向（図２で下方向）を下として下り傾斜している。
【００２６】
（内歯車の製造方法）
前記した構成の内歯車１１の製造方法について説明する。図３は、内歯車１１の製造工程を説明する説明図であり、図４は、同フローチャートである。まず、例えば、機械構造用炭素鋼や、機械構造用合金鋼などの柱管を用いて、内歯車１１製造用のギヤブランク１１１を製造する（図３（ａ））（Ｓ１）。なお、図３の各図は、ギヤブランク１１１（内歯車１１）を半分に切断して、その内周面１３を示した斜視図である。次に、例えば、ホブ切り、ラックカッタ（ラック工具）、ピニオンカッタなどによる歯切りを行うことで、ギヤブランク１１１の内周面に歯１４を形成する（図３（ｂ））（Ｓ２）（歯切り工程）。そして、必要に応じて所定の工作機械を用いて歯底１４ａを加工し、前記した歯底１４ａの形状を形成する（図３（ｃ））（Ｓ３）（歯底加工工程）。その後、ギヤブランク１１１（内歯車１１）に窒化、調質などの熱処理を行なう（Ｓ４）。そして、最後に、ギヤブランク１１１（内歯車１１）に、研削やラッピングなどの仕上げ加工を、その歯１４の歯面に施す（Ｓ５）。なお、Ｓ４，Ｓ５の工程は適宜省略してもよい。
【００２７】
以上の加工工程においては、歯切工程では、歯１４はギヤブランク１１１の内周面における当該ギヤブランク１１１の開口部１７側の歯形成部１８に形成し、内周面１３におけるギヤブランク１１１の軸固定部１５側の歯不形成部１９には不形成とする。また、歯底加工工程（Ｓ３）で、歯底１４ａが歯すじ方向β（図１参照）に平坦形状及び凸形状の少なくとも一方をなして傾斜しているようにする。具体的に、本実施例では、歯底加工工程では、歯底１４ａを軸固定部１５側から開口部１７側（図１参照）に向かってギヤブランク１１１における円筒部１２（図１参照）の回転の際の遠心力方向を下として下り傾斜しているように形成する。
【００２８】
（作用効果）
次に、前記の内歯車の製造方法により製造された内歯車１１、及び前記の遊星歯車機構１、並びに内歯車の製造方法の作用効果について説明する。
遊星歯車機構１がガスタービン用である例で説明すると、図示しないガスタービンと連結している入力軸８２が当該ガスタービンにより回転駆動されると、これと一体となっている太陽歯車５１も同時に回転し、これと噛み合う遊星歯車６１が回転駆動される。さらに、遊星歯車６１と噛み合う内歯車１１が回転駆動され、これと一体の出力軸８１が回転駆動される。出力軸８１は、図示しない発電機に接続され、図示しないガスタービンにより遊星歯車機構１を介して図示しない発電機を駆動することが可能となる。入力軸８２の回転方向（図１の矢印８３方向）に対して出力軸８１の回転方向（矢印８４方向）は逆になり、入力軸８２の回転角速度と出力軸８１の回転角速度とは異なる。すなわち、遊星歯車機構１は減速機として機能する。
【００２９】
遊星歯車機構１内部で発生した熱は、オイルタンク１０１で冷却された潤滑油１００が発熱部に供給され、流れることで、持ち去られる。ノズル１０６から供給された潤滑油１００は、太陽歯車５１と遊星歯車６１との噛み合い部に流入し、遊星歯車６１によって掻き上げられて内歯車１１にも供給される。
【００３０】
図５は、内歯車１１の一つの歯１４を切り出した拡大断面図であり、歯１４の、歯先１４ｂ、ピッチ円１４ｃ、噛み合っている相手歯車（遊星歯車６１）の歯先６２ａ、歯底１４ａ、頂げき１４ｄを示している。本実施例では、歯底円直径２Ｒ-ｄを歯すじ方向βに線形的に変化させ、歯底１４ａに勾配θを設けている。すなわち、歯底１４ａは、軸固定部１５側から開口部１７側に向かって（図５で右側から左側に向かって）、円筒部１２の回転の際の遠心力方向（図５で下方向）を下として下り傾斜している（傾斜角θ）。言い換えると、内歯車１１の回転中心Ｏから歯底１４ａまでの歯底円半径Ｒ-ｄを歯すじ方向βに線形的に変化させ、歯底１４ａに勾配θを設けている。
【００３１】
図６は、図５と同様の図において、歯底１４ａに存在する潤滑油１００にかかる遠心力Ｆについて説明する説明図である。また、図７は、図５における頂げき１４ｄについて説明する説明図である。図７（ａ）においては、歯１４の代わりに、前記Ｓ２（図４）で歯１４を歯切りで形成するためのラック工具（ラックカッタ）１２１を、便宜上、歯１４に見立てて図示している。また、別のラック工具（ラックカッタ）１２２は、遊星歯車６１を歯切りする工具であり、便宜上、当該遊星歯車６１の歯６２に見立てて図示している。図７（ｂ）は、図７（ａ）の例の頂げき１４ｄを図６の紙面側からみた図であり、図７（ｃ）は、図７（ｂ）の頂げき１４ｄのＸ−Ｘ’断面図である。
【００３２】
ここで、本実施例の内歯車１１の歯底１４ａを前記の形状とすることで、以下のような効果が得られ、歯車１１を効果的に冷却することができる。
すなわち、頂げき１４ｄに潤滑油が流入すると、図６に示すように潤滑油に遠心力Ｆがかかる。遠心力Ｆの大きさを（１）式に示す。
【００３３】
【数１】
0006617035.tif 000002
ただし、ρは潤滑油１００の密度、Ｖは頂げき１４ｄに流入した油量、ωは内歯車１１の角速度である。歯底１４ａに前記の勾配θを設けると、潤滑油１００に遠心力の分力Ｆｐ（図６参照）がかかる。Ｆｐを（２）式に示す。
【００３４】
【数２】
0006617035.tif 000003
【００３５】
分力Ｆｐがかかるため、潤滑油１００が頂げき１４ｄから流出する。歯車が本実施例の内歯車１１のように平歯車の場合に流出し得る最大の潤滑油１００の油量につき図７を用いて説明する。歯車１４と６２の噛み合いをラック工具１２１と１２２の噛み合いに近似する。すると、頂げき１４ｄは、歯切り（図４のＳ２）によって形成される頂げき１４ｄ１と、歯底加工工程（図４のＳ３）によって形成される頂げき１４ｄ２から構成される図形に近似される。図７（ｃ）のＸ−Ｘ’断面図における歯切りによって形成される頂げき１４ｄ１の断面積をＡ０とすると、断面積Ａ０は（３）式のように表わされる。
【００３６】
【数３】
0006617035.tif 000004
ただし、ｍはモジュール（歯１４の大きさを表す指標）、αは圧力角（ラック工具の台形形状の傾き）、Ｃ０は歯切りによって形成される頂げき１４ｄ１の高さである。断面積Ａ０を用いると、頂げき１４ｄの体積Ｖｍａｘは（４）式のようになる。
【００３７】
【数４】
0006617035.tif 000005
ただし、ｂは歯１４の歯幅、θは歯底１４ａの勾配（傾斜角）である。噛み合う歯１４の枚数をｎとすると、歯１４から流出し得る最大の油量Ｑｍａｘは（５）式のように表される。
【００３８】
【数５】
0006617035.tif 000006
【００３９】
（５）式に示す油量Ｑｍａｘの潤滑油１００に遠心力の分力Ｆｐがかかることで、頂げき１４ｄを流れる潤滑油１００の油量は増加し、これによって潤滑油１００の排出性が向上し（図１の矢印９１のように開口部１７から排出される）、内歯車１１、ひいては遊星歯車機構１が冷却される。この潤滑油１００の排出性の向上のために、遊星歯車機構１にキャリアの足１１１（図１２、図１３）を設ける必要もない。
【００４０】
また、次のような効果も得られる。すなわち、前記のように、遊星歯車機構１からの発熱は前記の潤滑油加速仕事が主要因となって発生する（前記の非特許文献１を参照）。ここで、潤滑油加速仕事は、歯車の噛み合い時に頂げきやバックラッシュに流入した潤滑油が瞬間的にピッチ円周速まで加速されることによって発生する。これは、回転方向加速仕事（歯車の回転方向に潤滑油が動いて発生する仕事）ＬＡＲ、軸方向加速仕事（歯車の軸方向に潤滑油が動いて発生する仕事）ＬＡＡに分けられ、本実施例に即して説明すると、それぞれ（６）式、（７）式のように表わされる。
【００４１】
【数６】
0006617035.tif 000007
【００４２】
【数７】
0006617035.tif 000008
ただし、（６）式のＱ’は（８）式で表わされる歯１４における加速油量（内歯車１１の回転で加速される潤滑油１００の量）、ｖｐはピッチ円周速、ｇは重力加速度、ｋは加速油量のうちの頂げき１４ｄの油量の割合、βはねじれ角（歯１４が斜めに切られている場合の角度）である。
【００４３】
【数８】
0006617035.tif 000009
ただし、Ｑは給油量である。
【００４４】
ここで、本実施例の遊星歯車機構１では、内歯車１１の歯底１４ａの形状が前記のとおり傾斜角θで開口部１７側に向かって傾斜しているため、潤滑油１００が頂げき部１４ｄに停留しづらい。よって、潤滑油１００は、図１の矢印９１に示すように開口部１７を出口として速やかに内歯車１１内から排出され（加速される前に排出されやすい）、（６）式及び（７）式で表わされる潤滑油加速仕事を減少させることができる。これにより、遊星歯車機構１の発熱量が減少し、その昇温を防ぐことができる。
【００４５】
さらに、本実施例の遊星歯車機構１では、内歯車１１の歯形成部１８の歯底１４ａにのみ前記の傾斜角θの傾斜を前記Ｓ３（図４）により形成し、歯不形成部１９には傾斜をつけなくてよい。そのため、歯不形成部１９にも傾斜をつける場合（後述の実施例２）に比べて、製造が容易となる。
その上、内歯車の製造方法では、前記の歯切り工程（Ｓ２）の後に前記の歯底加工工程（Ｓ３）（図４）を行っているので、歯切り工程（Ｓ２）では形成が困難な傾斜を歯底１４ａに形成することができる。
【００４６】
一方、本実施例の内歯車１１を用いる際には、以下の点に留意することが望ましい。すなわち、本実施例の内歯車１１は、歯底円直径の変化に伴い、歯たけが増加する。そのため、歯たけが大きい部分での歯１４の曲げ強度に留意するのが良い。例えば、頂げき１４ｄを０．２５ｍから０．５ｍ（ｍは前記のモジュール）という一般的な頂げき量の範囲で変化させるとし、それぞれの頂げき量の場合の歯１４の強度を考える。この場合の曲げ応力の計算は、日本歯車工業会規格（JGMA 401-01-1974）に沿って行う。簡単のため、本実施例の内歯車１１のような変化のある歯底形状ではなく、歯底円直径が一定の場合を考える。すると、頂げき１４ｄが０．５ｍの場合の曲げ応力σＦ’は、０．２５ｍの場合の曲げ応力σＦに対して、以下のように増加する。まず、頂げき１４ｄが０．２５ｍの場合の曲げ応力σＦは（９）式のように表される。
【００４７】
【数９】
0006617035.tif 000010
ただし、Ｆｔはピッチ円状の呼び接線力、ＹＦは（１０）式に示す歯形係数、Ｙεは荷重分配係数、Ｙβはねじれ角係数、ＫＬは寿命係数、ＫＦＸは歯元応力に対する寸法係数、Ｋｖは動荷重係数、Ｋ０は過負荷係数、ＳＦは安全率である。
【００４８】
【数１０】
0006617035.tif 000011
ただし、ｈＦｅは３０°接線法から算出した危険断面から負荷円までの距離（≒１．２５ｍ）、ＳＦｎは危険断面における歯厚、αＦｅｎは歯面に垂直に作用する荷重が歯の中心線に垂直な線となす角である。
【００４９】
頂げき１４ｄが０．５ｍの場合、危険断面から負荷円までの距離ｈＦｅ’が増加し、当該距離ｈＦｅ’は１．５ｍとなるため、歯形係数ＹＦ’は（１１）式、曲げ応力σＦ’は（１２）式のようになる。
【００５０】
【数１１】
0006617035.tif 000012
【００５１】
【数１２】
0006617035.tif 000013
【００５２】
（１２）式に示すように、頂げき１４ｄが０．２５ｍから０．５ｍに増加すると、歯１４の曲げ応力が１．２倍になるため、内歯車１１の形成には、歯１４の曲げ強度が大きい鋼材を使用するか、熱処理によって鋼材の曲げ強度を増加させることが望ましい。
【実施例２】
【００５３】
図８は、本実施例の遊星歯車機構２０１における内歯車１１の内周面１３の部分拡大斜視図である。本実施例の遊星歯車機構２０１が前記実施例１の遊星歯車機構１と相違する点の１つは、内歯車１１の内周面１３の形状にある。その他の遊星歯車機構２０１の全体構成は、図１を参照して説明した前記の遊星歯車機構１と同様であり、同一の部材等には同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００５４】
実施例１では、歯形成部１８の歯底１４ａにのみ形成されていた、歯すじ方向に平坦形状及び凸形状の少なくとも一方をなしている傾斜は、本実施例では、歯不形成部１９から前記歯形成部１８にかけて形成されている。
より具体的には、この傾斜は、歯不形成部１９から歯形成部１８にかけて円筒部１２の回転の際の遠心力方向（図８で下方向）を下として連続的に下り傾斜している（傾斜角θ）。
【００５５】
本実施例の遊星歯車機構２０１が前記実施例１の遊星歯車機構１と相違する点の他の１つは、図４の歯底加工工程（Ｓ３）にある。すなわち、当該相違点は、歯底１４ａを軸固定部１５側から開口部１７側に向かって（図８で右側から左側に向かて）、ギヤブランク１１１（内歯車１１）における円筒部１２の回転の際の遠心力方向を下として下り傾斜しているように形成する点である。この場合に、歯１４の歯底１４ａを加工して、当該歯底１４ａが歯すじ方向βに平坦形状及び凸形状の少なくとも一方をなして傾斜しているようにすることは、実施例１と共通である。また、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５の処理も実施例１と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００５６】
本実施例によれば、実施例１同様、（５）式に示す油量Ｑｍａｘの潤滑油１００に遠心力の分力Ｆｐがかかり、頂げき１４ｄを流れる潤滑油１００の油量は増加し、これによって潤滑油１００の排出性が向上し（図１の矢印９１のように開口部１７から排出される）、内歯車１１、ひいては遊星歯車機構２０１が冷却される。この潤滑油１００の排出性の向上のために、遊星歯車機構２０１にキャリアの足１１１（図１２、図１３）を設ける必要もない。
しかも、歯底１４ａと同じ傾斜が歯不形成部１９にも形成され、歯不形成部１９と歯形成部１８とで連続的な傾斜となっているため、歯不形成部１９にある潤滑油１００の排出性も向上する。そのため、内歯車１１、ひいては遊星歯車機構１の冷却が十分に行われる。
【００５７】
また、本実施例の遊星歯車機構２０１では、内歯車１１の歯底１４ａの形状が前記のとおり傾斜角θで開口部１７側に向かって下り傾斜しているため、潤滑油１００が頂げき部１４ｄに停留しづらく、（６）式及び（７）式で表わされる潤滑油加速仕事を減少させることができる。これにより、遊星歯車機構２０１の発熱量が減少し、その昇温を防ぐことができる。
【００５８】
さらに、内歯車の製造方法では、前記の歯切り工程（Ｓ２）の後に前記の歯底加工工程（Ｓ３）（図４）を行ない、この歯底加工工程で歯不形成部１９の傾斜も形成するので、歯切り工程（Ｓ２）では形成が困難な傾斜を歯底１４ａに形成することができる。
なお、本実施例では、軸固定部１５側から開口部１７側に向かって内周面１３が下り傾斜しているが、開口部１７側から軸固定部１５側に向かって内周面１３が下り傾斜しているようにしてもよい。あるいは、後述の実施例３の歯形成部１８に形成した傾斜を、歯形成部１８、歯不形成部１９の全体に設けるようにしてもよい。
【実施例３】
【００５９】
図９は、本実施例の遊星歯車機構３０１における内歯車１１の内周面１３の部分拡大斜視図である。本実施例の遊星歯車機構３０１が前記実施例１の遊星歯車機構１と相違する点の１つは、内歯車１１の歯底１４ａの形状にある。その他の遊星歯車機構３０１の全体構成は、図１を参照して説明した前記の遊星歯車機構１と同様であり、同一の部材等には同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００６０】
歯形成部１８の歯底１４ａに形成されている、歯すじ方向に平坦形状及び凸形状の少なくとも一方をなしている傾斜は、本実施例では次のような構成である。すなわち、歯底１４ａは、歯形成部１８の歯すじ方向βの中央部３０２が凸状で、歯すじ方向βの軸固定部１５側の部分３０３及び開口部１７側の部分３０４に向かって夫々円筒部１２の回転の際の遠心力方向（図９の下方向）を下として下り傾斜している。
【００６１】
本実施例の遊星歯車機構３０１が前記実施例１の遊星歯車機構１と相違する点の他の１つは、図４の歯底加工工程（Ｓ３）にある。すなわち、歯形成部１８の歯すじ方向βの中央部３０２が凸状で、歯すじ方向βの軸固定部１５側の部分３０３及び開口部１７側の部分３０４に向かってギヤブランク１１１（内歯車１１）における円筒部１２の回転の際の遠心力方向を下として夫々下り傾斜しているように形成する点である。この場合に、歯１４の歯底１４ａを加工して、当該歯底１４ａが歯すじ方向βに平坦形状及び凸形状の少なくとも一方をなして傾斜しているようにすることは、実施例１と共通である。また、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５の処理も実施例１と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００６２】
本実施例によれば、内歯車１１の歯底１４ａの形状が前記のとおり軸固定部１５側及び開口部１７側に向かって下り傾斜しているため、潤滑油１００が頂げき部１４ｄに停留しづらく、（６）式及び（７）式で表わされる潤滑油加速仕事を減少させることができる。これにより、遊星歯車機構３０１の発熱量が減少し、その昇温を防ぐことができる。
【００６３】
また、歯底１４ａの部分３０４においては、実施例１と同様、潤滑油１００に遠心力の分力Ｆｐがかかり、頂げき１４ｄを流れる潤滑油１００の油量は幾分増加する。そして、これによって潤滑油１００の排出性が幾分向上し（図１の矢印９１のように開口部１７から排出される）、内歯車１１、ひいては遊星歯車機構３０１が冷却される。この潤滑油１００の排出性の向上のために、遊星歯車機構３０１にキャリアの足１１１（図１２、図１３）を設ける必要もない。
【００６４】
さらに、本実施例の遊星歯車機構１では、内歯車１１の歯形成部１８の歯底１４ａにのみ前記の傾斜を前記Ｓ３（図４）により形成し、歯不形成部１９には傾斜をつけなくてよい。そのため、歯不形成部１９にも傾斜をつける場合（前記の実施例２）に比べて、製造が容易となる。
その上、内歯車の製造方法では、前記の歯切り工程（Ｓ２）の後に前記の歯底加工工程（Ｓ３）（図４）を行ない、歯切り工程（Ｓ２）では形成が困難な傾斜を歯底１４ａに形成することができる。
【実施例４】
【００６５】
図１０は、本実施例の遊星歯車機構４０１における内歯車１１の内周面１３の部分拡大斜視図である。本実施例の遊星歯車機構４０１が前記実施例１の遊星歯車機構１と相違する点の１つは、内歯車１１の歯底１４ａの形状にある。その他の遊星歯車機構４０１の全体構成は、図１を参照して説明した前記の遊星歯車機構１と同様であり、同一の部材等には同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
歯形成部１８の歯底１４ａに形成されている、歯すじ方向に平坦形状及び凸形状の少なくとも一方をなしている傾斜は、本実施例では、歯底１４ａは、開口部１７側から軸固定部１５側に向かって（左側から右側へ）円筒部１２の回転の際の遠心力方向（図１０の下側）を下として下り傾斜している。
【００６６】
本実施例の遊星歯車機構４０１が前記実施例１の遊星歯車機構１と相違する点の他の１つは、図４の歯底加工工程（Ｓ３）にある。すなわち、歯底１４ａを開口部１７側から軸固定部１５側に向かってギヤブランク１１１（内歯車１１）における円筒部１２の回転の際の遠心力方向を下として下り傾斜しているように形成する点が相違する。この場合に、歯１４の歯底１４ａを加工して、当該歯底１４ａが歯すじ方向βに平坦形状及び凸形状の少なくとも一方をなして傾斜しているようにすることは、実施例１と共通である。また、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５の処理も実施例１と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００６７】
本実施例によれば、内歯車１１の歯底１４ａの形状が前記のとおり開口部１７側から軸固定部１５側に向かって下り傾斜しているため、潤滑油１００が頂げき部１４ｄに停留しづらく、（６）式及び（７）式で表わされる潤滑油加速仕事を減少させることができる。これにより、遊星歯車機構４０１の発熱量が減少し、その昇温を防ぐことができる。
【００６８】
さらに、本実施例の遊星歯車機構４０１では、内歯車１１の歯形成部１８の歯底１４ａにのみ前記の傾斜を前記Ｓ３（図４）により形成し、歯不形成部１９には傾斜をつけなくてよい。そのため、歯不形成部１９にも傾斜をつける場合（前記の実施例２）に比べて、製造が容易となる。
その上、内歯車の製造方法では、前記の歯切り工程（Ｓ２）の後に前記の歯底加工工程（Ｓ３）（図４）を行ない、歯切り工程（Ｓ２）では形成が困難な傾斜を歯底１４ａに形成することができる。
【実施例５】
【００６９】
図１１は、本実施例の歯車機構５０１の縦断面図である。歯車機構５０１が実施例１の遊星歯車機構１と相違する点は、太陽歯車５１の代わりに一般的な外歯車５０２を用い、外歯車５０２と内歯車１１とが噛み合うようにして（符号５０３が外歯車５０２の歯である）、遊星歯車６１は設けていない点にある。さらに、遊星歯車６１を設けていないことに伴い、キャリア７１も設けていない。図１１において、図１と同一の部材等は、図１と同様の符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００７０】
本実施例において、内歯車１１の歯底１４ａの形状（実施例１，３，４）、あるいは、内周面１３の形状（実施例２）は、前記した実施例１〜４のいずれか１つと同様である。そのため、内歯車１１に関して前記した実施例１〜４のいずれか１つと同様の作用効果を奏することができる。
また、内歯車１１を製造するための内歯車の製造方法も、実施例１〜４のいずれか１つと同様である。そのため、内歯車の製造方法に関して前記した実施例１〜４のいずれか１つと同様の作用効果を奏することができる。
【００７１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１      遊星歯車機構（歯車機構）
１２    円筒部
１３    内周面
１４    歯
１４ａ  歯底
１４    内歯車
１５    軸固定部
１７    開口部
１８    歯形成部
１９    歯不形成部
６１    遊星歯車
５１    太陽歯車
７１    キャリア
８１    出力軸（軸）
１０６  ノズル
１１１  ギヤブランク
３０２  歯すじ方向中央部
３０３  歯すじ方向の軸固定部側
３０４  歯すじ方向の開口部側
５０１  歯車機構
Ｓ２    歯切り工程
Ｓ３    歯底加工工程
β      歯すじ方向
【図１】
0006617035.tif 000014
【図２】
0006617035.tif 000015
【図３】
0006617035.tif 000016
【図４】
0006617035.tif 000017
【図５】
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【図６】
0006617035.tif 000019
【図７】
0006617035.tif 000020
【図８】
0006617035.tif 000021
【図９】
0006617035.tif 000022
【図１０】
0006617035.tif 000023
【図１１】
0006617035.tif 000024
【図１２】
0006617035.tif 000025
【図１３】
0006617035.tif 000026
【図１４】
0006617035.tif 000027
【図１５】
0006617035.tif 000028