(57)【要約】【課題】  噛み合いの騒音及びクラックの発生を制御するとともに、高い耐久性を備える歯車及びその歯車を安価に切削加工する方法を提供する。【解決手段】歯車において、円柱又は円筒状の本体と、本体の軸線方向に延びる複数の歯とからなる歯車において、歯が歯筋方向に凸円弧状に延びる凸歯面と凹円弧状に延びる凹歯面を有し、凸歯面の一端始端部及び他端終端部が周方向同位置に設けられ、凹歯面の一端始端部及び他端終端部が周方向同位置に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱又は円筒状の本体(９)と、該本体(９)の軸線方向に延びる複数の歯(２)とからなる歯車において、前記歯(２)が歯筋方向に凸円弧状に延びる凸歯面(３)と凹円弧状に延びる凹歯面(４)を有し、前記凸歯面(３)の一端始端部(５)及び他端終端部(６)が周方向同位置に設けられ、前記凹歯面(４)の一端始端部（７）及び他端終端部（８）が周方向同位置に設けられることを特徴とする歯車。
【請求項２】
請求項１記載の歯車において、前記本体（９）及び歯（２）を、軸線方向一方端部のみ延設することを特徴とする歯車。
【請求項３】
請求項１及び２記載の歯車の切削加工方法において、円柱又は円筒状の素材（Ｗ０）の軸心(Ｏ１)に対して、回転するカッター（２３）を有するヘッド（２２）の回転軸心(Ｏ２)が直交し、かつ、ヘッド(２２)の回転軸心(Ｏ２)が素材(Ｗ０)の軸線方向中央に対して軸線方向にオフセットする位置にヘッド(２２)を配置し、その状態で素材(Ｗ０)及びヘッド(２２)を回転させて素材(Ｗ０)の回転によりカッター(２３)の軌跡を周方向へ漸次移動させ、凸歯面(３)及び／又は凹歯面(４)を成形することを特徴とする歯車の切削加工方法。
【請求項４】
請求項３記載の歯車の切削加工方法において、前記凸歯面(３)及び／又は凹歯面(４)の成形中に、カッター(２３)及び素材(Ｗ０)を回転させる制御ユニット（３１），(３２)，(５１)によりカッター(２３)及び素材(Ｗ０)の回転角速度(ω１)，(ω２)を調整し、カッター(２３)の軌跡を補正する歯車の切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の動力伝達部等に使用される歯車及びその切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に自動車の動力伝達部等において、二軸間で駆動力を伝達するために歯車が使用されることがある。このような歯車は、歯筋が軸線に平行な直線である平歯車や、歯筋がつる巻き線状であるはすば歯車などが代表的なものとして挙げられる。また、ねじれが反対のはすば歯車を組み合わせて形成したやまば歯車などもある。
【特許文献１】特開平１０−５８２３０
【特許文献２】特表平８−５０３２５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで平歯車は、歯筋が軸線に平行に形成されているため伝達される駆動力を同時に噛み合う歯が軸線方向全体で受けるので、高い駆動力を伝達することができる。しかしこの反面、平歯車は同時に噛み合う歯が少ないため、接触時に騒音が発生するということがある。
【０００４】
これに対しはすば歯車は、歯筋がつるまき線状に形成されているため噛み合い率を高くできるので、歯の接触における騒音が抑制されるということがある。しかしはすば歯車は、つるまき線状の歯筋に沿ってスラスト方向へ駆動力が分散されてしまうため、駆動力の伝達損失が大きく、更に、スラスト方向への荷重により歯車がスラスト方向へ移動し噛み合い位置がずれるため、本来の歯の強度が得られず耐久性が低下するということがある。
【０００５】
そこで平歯車及びはすば歯車の不具合を解決する歯車としてやまば歯車がある。このやまば歯車は、ねじれが反対のはすば歯車を組み合わせて形成されているため、常に二カ所以上が接触して噛み合うので騒音を抑制できるとともに、駆動力により発生するスラスト方向の荷重は軸線方向両側のはすばにより相殺され、噛み合い位置がずれることなく耐久性を維持できる。しかしやまば歯車は、軸線方向中央に形成される頂部及び谷底部が当接して噛み合うため、特に谷底部に応力が集中してクラックが発生するということがある。
【０００６】
また更にやまば歯車の加工方法においては、一般に二枚のはすば歯を接着、溶着等の方法により組み合わせるため、加工工数が多く、加工費用が増加するということがある。
【０００７】
そこで本発明は、噛み合いの騒音及びクラックの発生を制御するとともに、高い耐久性を備える歯車及びその歯車を安価に切削加工する方法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】
【０００８】
本発明は、歯車において、円柱又は円筒状の本体と、本体の軸線方向に延びる複数の歯とからなる歯車において、歯が歯筋方向に凸円弧状に延びる凸歯面と凹円弧状に延びる凹歯面を有し、凸歯面の一端始端部及び他端終端部が周方向同位置に設けられ、凹歯面の一端始端部及び他端終端部が周方向同位置に設けられることを第１の特徴とする。
【０００９】
本発明は、第１の特徴に加えて、歯車の本体及び歯を、軸線方向一方端部のみ延設することを第２の特徴とする。
【００１０】
また本発明は、歯車の切削加工方法において、円柱又は円筒状の素材の軸心に対して、回転するカッターを有するヘッドの回転軸心が直交し、かつ、ヘッドの回転軸心が素材の軸線方向中央に対して軸線方向にオフセットする位置にヘッドを配置し、その状態で素材及びヘッドを回転させて素材の回転によりカッターの軌跡を周方向へ漸次移動させ、凸歯面及び／又は凹歯面を成形することを第３の特徴とする。
【００１１】
さらに本発明は、第３の特徴に加えて、凸歯面及び／又は凹歯面の成形中に、カッター及び素材を回転させる制御ユニットによりカッター及び素材の回転角速度を調整し、カッターの軌跡を補正することを第４の特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の特徴である歯車によれば、円柱又は円筒状の本体と、本体の軸線方向に延びる複数の歯とからなる歯車において、歯が歯筋方向に凸円弧状に延びる凸歯面と凹円弧状に延びる凹歯面を有し、凸歯面の一端始端部及び他端終端部が周方向同位置に設けられ、凹歯面の一端始端部及び他端終端部が周方向同位置に設けられるので、常に二カ所以上が接触して噛み合うため、歯の接触における騒音が制御されるとともに、スラスト方向の荷重は歯の軸線方向両側から中央に向かって相殺されるため、噛み合い位置がずれることなく耐久性を維持でき、更に歯にかかる応力が分散されるため、クラックの発生を抑制できる。
【００１３】
また本発明の第２の特徴である歯車によれば、本体及び歯を、軸線方向一方端部のみ延設するので、延設した歯により噛み合い率を高めることができるため、更に噛み合いによる騒音を抑制できる。
【００１４】
更に本発明の第３の特徴である歯車の切削加工方法によれば、円柱又は円筒状の素材の軸心に対して、回転するカッターを有するヘッドの回転軸心が直交し、かつ、ヘッドの回転軸心が素材の軸線方向中央に対して軸線方向にオフセットする位置にヘッドを配置し、その状態で素材及びヘッドを回転させて素材の回転によりカッターの軌跡を周方向へ漸次移動させ、凸歯面及び／又は凹歯面を成形するので、素材を回転させつつ、一端始端部及び他端終端部が周方向同位置になるように調整できるため、凸歯面及び凹歯面を容易に成形することができる。
【００１５】
更にまた本発明の第４の特徴である歯車の切削加工方法によれば、凸歯面及び／又は凹歯面の成形中に、カッター及び素材を回転させる制御ユニットによりカッター及び素材の回転角速度を調整し、カッターの軌跡を補正するので、カッターの軌跡を細かく制御できるため、凸歯面及び凹歯面の形状を微調整でき、仕上げ加工を省略することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
スラスト方向に移動することなく駆動力を確実に伝達する歯車及びその切削加工方法を、容易に実現した。
【実施例１】
【００１７】
図は本発明による歯車及びその切削加工方法の実施例を示すもので、図１は本発明を実施するための切削加工装置の概略構成図、図２は歯車を表す正面図、図３は歯車の噛み合いの状態を表す正面図、図４はカッターが素材を成形する状態を表す説明図、図５は切削加工前の状態を表す正面図、図６は切削加工前の状態を表す側面図、図７は切削加工後の状態を表す正面図、図８はカッターの軌跡を表し、（ア）はカッター単独での回転の軌跡、（イ）はカッター及び素材両部材が回転した状態でのカッターの軌跡を表す説明図、図９は他の実施例による歯車を表す正面図、図１０は更に他の実施例による歯車を表す正面図である。
【００１８】
まず図２に基づき歯車Ｗ１を説明する。
【００１９】
歯車Ｗ１は、円筒状の本体９と、本体９の外周に複数の歯２を備え、その歯２は歯筋方向に凸円弧状に延びる凸歯面３と凹円弧状に延びる凹歯面４とからなる。そして凸歯面３の一端始端部５及び他端終端部６が、歯車Ｗ１の側面視で周方向同位置に設けられ、凹歯面４の一端始端部７及び他端終端部８が、歯車Ｗ１の側面視で周方向同位置に設けられている。
【００２０】
この歯車Ｗ１の噛み合い状態を図３を基に説明すると、駆動側の歯車Ｗ１ａが軸心を中心に回転すると、噛み合う歯２ａ，２ｂにより従動側の歯車Ｗ１ｂも軸心を中心に同期して回転する。このとき駆動側の歯車Ｗ１ａの凸歯面３ａは従動側の歯車Ｗ１ｂの凹歯面４ｂに当接し、駆動側の歯車Ｗ１ａの凹歯面４ａは従動側の歯車Ｗ１ｂの凸歯面３ｂに当接して、駆動力を伝達する。
【００２１】
このとき駆動力は、凸歯面３ａ，３ｂ及び凹歯面４ａ，４ｂの軸線方向中央から一端側及び他端側で、スラスト方向の荷重は反対方向へ発生するが、反対方向へ発生するスラスト方向の荷重は相殺され、スラスト方向への荷重は発生しない。また歯車Ｗ１ａ，Ｗ１ｂは、凸歯面３ａ，３ｂ及び凹歯面４ａ，４ｂの歯筋方向全位置で噛み合うため、歯２ａ，２ｂにかかる応力を分散できる。
【００２２】
次に、上記歯車Ｗ１を切削加工する切削加工装置１１とその切削加工方法について説明する。
【００２３】
図１は切削加工装置１１で、基台２０に取り付けられる治具アッセンブリ４１とカッターアッセンブリ２１とを備える。治具アッセンブリ４１は、素材Ｗ０の一端側面に当接する第一治具４３ａと他端側面に当接する第二治具４３ｂとからなる取付治具４３と、取付治具４３を保持するテーブル４２と、素材Ｗ０及び取付治具４３を軸心Ｏ１を中心に回転させる第一制御ユニット５１とからなる。カッターアッセンブリ２１は、先端にカッター２３を有するヘッド２２と、ヘッド２２が連結軸２４を介して装着されるスピンドル２５と、スピンドル２５及びヘッド２２を軸心Ｏ２を中心に回転させる第二制御ユニット３１と、素材Ｗ０に沿ってヘッド２２を移動させる第三制御ユニット３２とからなる。ここで、取付治具４３及びヘッド２２は、取付治具４３に支持される素材Ｗ０の軸心Ｏ１とヘッド２２の軸心Ｏ２とが直交する位置に配置される。また、第一制御ユニット５１、第二制御ユニット３１及び第三制御ユニット３２は、回転位置を検出するエンコーダ、回転を与えるモータを備える。この制御ユニット３１，３２，５１は、制御盤６１から出力される制御信号によりモータの回転を制御する。７１は、制御盤６１へ転送する加工データなどを入力する入力装置である。
【００２４】
上記切削加工装置１１を使用して歯車Ｗ１を切削加工する方法を説明する。
【００２５】
予め入力装置７１から製品データ、加工データなどを入力後、素材Ｗ０を第一治具４３ａ及び第二治具４３ｂで挟持させ、取付治具４３で支持する。続いてカッターアッセンブリ２１を、図５に示す如く、所定位置へ移動後、第二制御ユニット３１を稼動させ、カッター２３を有するヘッド２２を回転角速度ω１で回転させるが、このときのヘッド２２の回転軸心Ｏ２は、図４に示す如く、素材Ｗ０の軸線方向中央に対して軸線方向にオフセット（距離Ｔ）する位置にヘッド２２が配置される。この状態で第一制御ユニット５１を稼動させ、取付治具４３と一体に素材Ｗ０を回転角速度ω２で回転させると同時に、第三制御ユニット３２を稼動させ、図６に示す如く、ヘッド２２を水平に順次移動させる。ここでヘッド２２と素材Ｗ０は同期して回転し、カッター２３が一回転する間に素材Ｗ０は一歯分回転する。例えば歯数三十三の歯車Ｗ１であれば、カッターが三十三回転すると素材Ｗ０は一回転するということとなる。
【００２６】
ここで、ヘッド２２の回転によるカッター２３の軌跡を図８に基づいて説明すると、一回の素材Ｗ０切削時における素材Ｗ０の回転量を反映し、上記の如く、素材Ｗ０の軸線方向中央に対してヘッド２２の回転軸心Ｏ２が軸線方向へオフセットされている。そのためカッター２３単独で回転させると、図８の（ア）に示す如く、その軌跡Ｋ０は一端始端部７及び他端終端部８が側面視において周方向で異なる位置となるが、切削加工状態でカッター２３と同時に素材Ｗ０が回転することにより、図８の（イ）に示す如く、その軌跡Ｋ１は素材Ｗ０の回転に合わせて周方向へ漸次移動され、一端始端部７及び他端終端部８が側面視において周方向同位置となるように制御される。
【００２７】
また上述の如く、素材Ｗ０及びカッター２３が回転すると同時に、図６に示す如く、ヘッド２２が水平方向Ｓに移動する間にカッター２３が所定の歯２のインボリュート形状に沿って順次素材Ｗ０に切り込みを施し、このヘッド２２の移動による切り込みが完了すると、図７に示す如く、歯車Ｗ１の切削加工が終了する。
【００２８】
よって上述の如き歯車Ｗ１の切削加工方法によれば、円柱又は円筒状の素材Ｗ０の軸心Ｏ１に対して、回転するカッター２３を有するヘッド２２の回転軸心Ｏ２が直交し、かつ、ヘッド２２の回転軸心Ｏ２が素材Ｗ０の軸線方向中央に対して軸線方向にオフセットする位置にヘッド２２を配置し、その状態で素材Ｗ０及びヘッド２２を回転させて素材Ｗ０の回転によりカッター２３の軌跡を周方向へ漸次移動させ、凸歯面３及び／又は凹歯面４を成形するため、素材Ｗ０を回転させながら凸歯面３及び凹歯面４を成形ことができる。
【００２９】
尚、上記実施例の歯車Ｗ１に加え、図９に示す如く、本体９及び歯２を、軸線方向一方端部のみに延設しても良い。このように一方端部のみ延設することにより、大型化することなく、歯２の噛み合い率を高めることができる。
【００３０】
また、上記実施例の歯車Ｗ１の切削加工方法に加え、凸歯面３及び／又は凹歯面４の成形中に、カッター２３及び素材Ｗ０を回転させる制御ユニット３１，３２，５１によりカッター２３及び素材Ｗ０の回転角速度ω１，ω２を調整し，カッター２３の軌跡を補正するため、凸歯面３及び凹歯面４の形状を微調整できる。
【００３１】
更に上記実施例では、歯車Ｗ１は外周に歯２を有していたが、図１０に示す如く、内周に歯２を有する歯車Ｗ１においても同様に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を実施するための切削加工装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例による歯車を表す正面図である。
【図３】本発明の実施例による歯車の噛み合いの状態を表す正面図である。
【図４】本発明の実施例によるカッターが素材を成形する状態を表す説明図である。
【図５】本発明の実施例による切削加工前の状態を表す正面図である。
【図６】本発明の実施例による切削加工前の状態を表す側面図である。
【図７】本発明の実施例による切削加工後の状態を表す正面図である。
【図８】本発明の実施例によるカッターの軌跡を表し、（ア）はカッター単独での回転の軌跡、（イ）はカッター及び素材両部材が回転した状態でのカッターの軌跡を表す説明図である。
【図９】本発明の他の実施例による歯車を表す正面図である。
【図１０】本発明の更に他の実施例による歯車を表す正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２    歯    
３    凸歯面
４    凹歯面
５    （凸歯面）始端部
６    （凸歯面）終端部
７    （凹歯面）始端部
８    （凹歯面）終端部
９    本体
２２    ヘッド
２３    カッター
３１    (第二)制御ユニット
３２    (第三)制御ユニット
５１    (第一)制御ユニット
Ｗ０    素材
Ｏ１    (素材の)軸心
Ｏ２    (ヘッドの)軸心
ω１    (カッターの)回転角速度
ω２    (素材の)回転角速度
【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】
2007192237.tif 000007
【図６】
2007192237.tif 000008
【図７】
2007192237.tif 000009
【図８】
2007192237.tif 000010
【図９】
2007192237.tif 000011
【図１０】
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