(57)【要約】【課題】製造誤差や熱処理歪の影響に起因する歯車形状の狂いを排除し、ギヤノイズの発生を抑えた歯車を低コストで提供する。【解決手段】鍛造歯車１は、基準歯形２の歯厚および圧力角の少なくとも一方を、歯車要求精度の範囲内で変更した歯を、基準歯形と共に並べて形成したものである。基準歯形２に対する細歯形３、太歯形４の歯厚および圧力角は、歯車要求精度の範囲内で、各歯毎に最適の増減量となるように決定されている。そして、ギヤノイズの原因となる歯車形状の誤差や、歯車の組付け誤差等を一歯毎に調整し、一歯毎の噛合いを最適の状態にする。鍛造歯車１の一歯毎の歯形状の変更は、当該鍛造歯車の製造に係る鍛造金型の、製品面形状を調整することにより行うことができ、一度金型形状を決定すれば、ギヤノイズの発生を抑えた歯車を、低コストで大量に提供することが可能である。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準歯形の歯厚および圧力角の少なくとも一方を、歯車要求精度の範囲内で適宜変更した歯を並べて形成したことを特徴とする鍛造歯車。
【請求項２】
歯車の運動伝達機能以外の機能を担持する目的で形成された形状部分が、歯車の熱処理歪に与える影響を見込んで、前記歯厚および圧力角の少なくとも一方の変更量を決定したことを特徴とする請求項１記載の鍛造歯車。
【請求項３】
歯車中心と回転中心との偏芯量を考慮して、前記歯厚および圧力角の少なくとも一方の変更量を決定したことを特徴とする請求項１または２記載の鍛造歯車。
【請求項４】
歯車の運動伝達機能以外の機能を担持する目的で形成された形状部分が歯車の熱処理歪に与える影響により、歯車に多角形変形が生じることを利用して、前記各歯毎の歯厚および圧力角の少なくとも一方を変更したことを特徴とする鍛造歯車の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４記載の鍛造歯車を成形する成形面を有する歯車鍛造用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギヤノイズを低減させるための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
歯車の運転中に生ずるギヤノイズの発生原因は、様々なものがあり、例えば、歯車の精度、歯形、圧力角、ピッチ、偏心の各誤差等がその一因となる。そこで、従来から、歯車諸元設計時に前記誤差を抑えるための設計方法が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、熱処理後、研削により歯車のピッチ誤差を不連続に変えることによって、歯車の運転時の負荷変動に起因するギヤノイズの変動を低減し、かつ、ギヤノイズの絶対値も低く抑えた歯車およびその製造方法が考案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２２２１５号公報（第５項〔００３４〕、図８）
【特許文献２】
特開平７−３５２１８号公報（第２頁〔０００７〕、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術に基づく歯車には、次のような問題があった。まず、歯車諸元設計時に前記誤差を抑えるための設計方法により理想的な歯車形状を設計しても、実際の製造時点で加工誤差や熱処理歪の影響を受けて、完成する歯車は、依然として上記各誤差を備えるものとなってしまう。一方、熱処理後の研削によりピッチ誤差を不連続に変える技術は、歯切り（ホブカッター）を用いた歯車製造方法を前提とするものであり、かかる製造方法による歯車は、大きなギヤノイズについては低減可能であるが、製造誤差に起因して発生する小さなギヤノイズを低減することは困難であった。したがって、従来の歯車は、ギヤノイズを必要なレベルまで低減させるためには、ラッピング等の二次加工工程を避けることが困難であった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造誤差や熱処理歪の影響に起因する歯車形状の狂いを排除し、ギヤノイズの発生を抑えた歯車を低コストで提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係る鍛造歯車は、基準歯形の歯厚および圧力角の少なくとも一方を、歯車要求精度の範囲内で適宜変更した歯を並べて形成したことを特徴とするものである。
この構成により得られる歯車は、一歯毎に歯形状を変更したものとなり、ギヤノイズの原因となる歯車形状の誤差や、歯車の組付け誤差等を一歯毎に調整し、一歯毎の噛合いを最適の状態にすることが可能となり、ギヤノイズを低減させることができる。なお、一歯毎の歯形状の変更は、当該鍛造歯車の製造に係る鍛造金型の、製品面形状を調整することにより行うことができる。
本説明において、「基準歯形」とは、従来の歯形設計手順に基づき決定される理想的な歯形形状を意味するものとする。
【０００６】
また、本発明の請求項２に係る鍛造歯車は、請求項１記載の鍛造歯車において、歯車の運動伝達機能以外の機能を担持する目的で形成された形状部分が、歯車の熱処理歪に与える影響を見込んで、前記歯厚および圧力角の少なくとも一方の変更量を決定したものである。
本発明によれば、個々の歯車の形状毎に異なる熱処理歪に適切に対応して、ギヤノイズの原因となる歯車形状の誤差や、歯車の組付け誤差等を一歯毎に調整し、ギヤノイズを低減させることができる。
【０００７】
また、本発明の請求項３に係る鍛造歯車は、請求項１または２記載の鍛造歯車において、歯車中心と回転中心との偏芯量を考慮して、前記歯厚および圧力角の少なくとも一方の変更量を決定したことを特徴とするものである。
本発明によれば、製造精度上不可避である歯車中心と回転中心との偏芯に適切に対応して、一歯毎に歯形状を調整することにより、一歯毎の噛合いを最適の状態とすることが可能となり、ギヤノイズを低減させることができる。
【０００８】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項４に係る鍛造歯車の製造方法は、歯車の運動伝達機能以外の機能を担持する目的で形成された形状部分が歯車の熱処理歪に与える影響により、歯車に多角形変形が生じることを利用して、前記各歯毎の歯厚および圧力角の少なくとも一方を変更したことを特徴とするものである。
本発明によれば、歯車の運動伝達機能以外の機能を担持する目的で形成された形状部分が、歯車の熱処理歪に影響を与え、歯車に多角形変形を発生させることを利用して、意図的に前記各歯毎の歯厚および圧力角の少なくとも一方を変更して、歯車の組付け誤差等を一歯毎に調整し、ギヤノイズを低減させることができる。
【０００９】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項５に係る歯車鍛造用金は、請求項１から４記載の鍛造歯車を成形する成形面を有するものである。
したがって、本発明に係る歯車鍛造用金型によれば、一歯毎に歯形状を調整することにより、ギヤノイズを低減させた歯車を鍛造により製造することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１には、本発明の実施の形態に係る鍛造歯車１の歯を拡大して示している。鍛造歯車１は、基準歯形２の歯厚および圧力角の少なくとも一方を、歯車要求精度の範囲内で変更した歯を、基準歯形と共に並べて形成したものであり、図１では、説明の便宜上、右側から左側に基準歯形２、歯厚を減少させた細歯形３、歯厚を増加させた太歯形４の順で並べて図示している。また、細歯形３、太歯形４には、基準歯形２との形状差を明かにするために、基準歯形２の歯形状を細線で重ね合わせて図示している。
なお、実際には、基準歯形２、細歯形３、太歯形４は、必要に応じて並べられており、また、基準歯形２に対する細歯形３、太歯形４の歯厚および圧力角は、歯車要求精度の範囲内で、各歯毎に最適の増減量となるように決定されている。また、基準歯形２が存在せずに、細歯形３、太歯形４の双方又はいずれか一方のみで鍛造歯車１が構成される場合もある。
【００１２】
図２には、鍛造歯車１に、運動伝達機能以外の機能を担持する目的で形成された形状部分として、軽量化穴５を形成した場合を示している。軽量化穴５は、中心ボス部６と歯部７とを連結する円盤部８に設けられている。この場合には、軽量化穴５を設けることによる熱処理歪の影響で、鍛造歯車１には、図２（ａ）に概略的な輪郭線９で示すように、多角形変形を生じることになる。この多角形変形は、図２（ａ）に矢印１０で示す部分が、軽量化穴５を設けたことによって鍛造歯車１の他の部分に比べ冷却が速く進み、発生する歪が大きくなることに起因するものである。
【００１３】
この多角形変形は、歯部７に並ぶ歯形にも影響を及ぼすことになるが、本発明の実施の形態では、歯車の熱処理歪に与える影響を見込んで、各歯の歯厚および圧力角の少なくとも一方の変更量を決定する。具体的には、図３に示すように、軽量化穴５を設けることによる影響で収縮量が大きくなる範囲１１に位置する歯を太歯形４に成形し、それ以外の範囲１２に位置する歯を基準歯形２として鍛造することとする。
さらに、本発明の実施の形態では、図４に示す、鍛造歯車１の中心ＣＴと回転中心ＣＲとの偏芯量を考慮して、各歯の歯厚および圧力角の少なくとも一方の変更量を決定することとしてもよい。
【００１４】
上記構成をなす本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。まず、本発明の実施の形態では、図１に示すように、鍛造歯車１は、一歯毎に歯形状を変更して構成されるものであり、ギヤノイズの原因となる歯車形状の誤差や、歯車の組付け誤差等を一歯毎に調整し、よって、一歯毎の噛合いを最適の状態にすることが可能となる。ギヤノイズを低減させることができる。なお、鍛造歯車１の一歯毎の歯形状の変更は、当該鍛造歯車の製造に係る鍛造金型の、製品面形状を調整することにより行うことができ、一度金型形状を決定すれば、ギヤノイズの発生を抑えた歯車を、低コストで大量に提供することが可能である。
【００１５】
また、軽量化穴５が鍛造歯車１の熱処理歪に与える影響を見込んで、各歯の、歯厚および圧力角の少なくとも一方の変更量を決定することにより、個々の歯車の形状毎に異なる熱処理歪に適切に対応して、ギヤノイズの原因となる歯車形状の誤差や、歯車の組付け誤差等を一歯毎に調整し、ギヤノイズを低減させることができる。なお、軽量化穴５は、歯車の運動伝達機能以外の機能を担持する目的で形成された形状部分の一例として示したものであり、他の構造部分（例えば、他部品との位置決め用の突起等）を設けた場合にも、同様の作用効果を得ることができる。
【００１６】
なお、前記多角形変形を積極的に利用することも可能である。すなわち、軽量化穴５の形状、サイズ、設置数、設置間隔（等ピッチまたは不等ピッチ）を任意に決定し、鍛造歯車１に所望の多角形状に変化させ、前記多角形変形を利用して意図的に各歯毎の歯厚および圧力角の少なくとも一方を変更することも可能である。
さらに、歯車中心ＣＴと回転中心ＣＲとの偏芯量を考慮して、各歯の歯厚および圧力角の少なくとも一方の変更量を決定することにより、製造精度上不可避である歯車中心ＣＴと回転中心ＣＲとの偏芯に適切に対応して、一歯毎に歯形状を調整し、ギヤノイズを低減させることができる。
【００１７】
そして、以上の如く決定した各歯の形状に基づき、鍛造歯車１を製造する鍛造金型の製品面形状を調整することにより、ギヤノイズの発生を抑えた歯車を、低コストで大量に提供することが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、製造誤差や熱処理歪の影響に起因する歯車形状の狂いを排除し、ギヤノイズの発生を抑えた歯車を、低コストで提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る鍛造歯車の歯の拡大図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る軽量化穴を設けた鍛造歯車を示すものであり、（ａ）はその側面図を、（ｂ）はその断面図を示している。
【図３】図２に示す鍛造金型の歯の拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る歯車中心と回転中心とが偏芯した鍛造歯車を示すものであり、（ａ）はその側面図を、（ｂ）はその断面図を示している。
【符号の説明】
１　鍛造歯車
２　基準歯形
３　細歯形
４　太歯形
５　軽量化穴
６　中心ボス部
７　歯部
８　円盤部
９　輪郭線
【図１】
2004125054.tif 000003
【図２】
2004125054.tif 000004
【図３】
2004125054.tif 000005
【図４】
2004125054.tif 000006