(57)【要約】【課題】２つの歯車を所定の位相で一体化させた歯車を容易に製造することができる方法を提供する。【解決手段】２つの歯車２，３を一体化させた歯車１の製造方法において、前記各歯車片２，３のうちの一方の歯車片２の歯溝１２に、前記一方の歯車片２の位相を固定あるいは変更可能な第１球状体１３を配置し、前記各歯車片２，３のうちの他方の歯車片３の歯溝に、前記他方の歯車片３の位相を固定あるいは変更可能な第２球状体２６を配置し、前記第１球状体１３に対して前記第２球状体２６の位置を変更することにより前記第１歯車片２と前記第２歯車片３との位相差を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に対して固定される第１歯車片と、前記第１歯車片に形成されたテーパ面に対して嵌め合わされる第２歯車片とを備え、前記回転軸に形成されたねじ切り部にスペーサを介在させてナットを締結させることで前記第２歯車片を前記第１歯車片側に押圧させて一体化された歯車の製造方法において、
前記各歯車片のうちの一方の歯車片の歯溝に、前記一方の歯車片の位相を固定あるいは変更可能な第１球状体を配置し、
前記各歯車片のうちの他方の歯車片の歯溝に、前記他方の歯車片の位相を固定あるいは変更可能な第２球状体を配置し、
前記第１球状体に対して前記第２球状体の位置を変更することにより前記第１歯車片と前記第２歯車片との位相差を調整することを特徴とする歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、同一軸線上に配置した２つの歯車を一体化させることによって構成された歯車の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回転軸の軸線方向に対して歯が所定の角度捩れて形成された一方のはすば歯車と、一方のはすば歯車の捩れ方向とは反対方向に歯が捩れて形成された他方のはすば歯車とを一体化させることによって構成されたやまば歯車が記載されている。このように構成された歯車では、一方のはすば歯車の位相と他方のはすば歯車の位相とがずれていると、トルク伝達時にいずれか一方の歯車のみがトルクを伝達することになってしまい、歯車の耐久性の低下や異音の発生などの要因となってしまう可能性がある。そのため、特許文献１に記載されている技術では、軸と一体化された一方のはすば歯車と、その軸に嵌め込まれる他方のはすば歯車とを、軸の端部に形成されている雄ねじにナットを締結することで位相にずれが生じることを抑制している。また、２つのはすば歯車の軸線方向で対向する位置に孔を形成し、その孔を連通するピンを挿しこむことによって２つのはすば歯車を回転方向において一体化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１６１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で開示されたように、２つのはすば歯車を連通するピンを用いることにより、２つのはすば歯車が所定の位相からずれてしまうことを抑制することができる。しかしながら、ピンによって２つの歯車を所定の位相で一体化させるには、各歯車の位相を高精度で調整することが要求される。さらに、はすば歯車にピンを通すための孔をあけた後、その孔に合わせて歯切りをする、あるいはその逆の手順で作業を行う必要があり、この工程を高精度で行うには高度な設備が必要になる。そのため、特許文献１に開示された方法によって所定の位相で２つの歯車を一体化させて１つの歯車を作る場合、作業工程およびコストが増加するおそれがある。
【０００５】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、２つの歯車を所定の位相で一体化させた歯車を容易に製造することができる方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は、回転軸に対して固定される第１歯車片と、前記第１歯車片に形成されたテーパ面に対して嵌め合わされる第２歯車片とを備え、前記回転軸に形成されたねじ切り部にスペーサを介在させてナットを締結させることで前記第２歯車片を前記第１歯車片側に押圧させて一体化された歯車の製造方法において、前記各歯車片のうちの一方の歯車片の歯溝に、前記一方の歯車片の位相を固定あるいは変更可能な第１球状体を配置し、前記各歯車片のうちの他方の歯車片の歯溝に、前記他方の歯車片の位相を固定あるいは変更可能な第２球状体を配置し、前記第１球状体に対して前記第２球状体の位置を変更することにより前記第１歯車片と前記第２歯車片との位相差を調整することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、治具に取り付けられた各球状体を、各歯車片における歯溝に配置することにより、各歯車片における回転方向の位置を適宜設定することができる。そのため、各歯車片の位置決めを容易にすることができる。また、目的の位相に応じて第２球状体を第１球状体に対して位置を変更することによって、各歯車片同士を所定の位相差を設けて配置させることができる。さらに、第１歯車片と第２歯車片とがテーパ面で嵌め合わされるため、各歯車片の相対位置を容易に変更することができる。すなわち、各歯車片の位相の設定および各歯車片の位置決めを容易に行うことができるため、２つの歯車を組み合わせて一体化させた歯車を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施例における歯車を製造する方法を説明するための断面模式図である。
【図２】この発明の実施例における歯車が他の歯車と噛み合っている状態を説明するための断面模式図である。
【図３】第１歯車片と第２歯車片との位相を調整する方法を説明するための図であり、図１における第１支持部材側から見た模式図である。
【図４】この発明における他の実施例を説明するための図であり、軸線方向における第２歯車片側から見た模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明の実施例における歯車の一例が図１に示されている。図１に示すように、この発明における歯車１は、第１歯車片２と第２歯車片３とが組み合わされて形成されている。第１歯車片２は、回転軸４に一体化されていて、その回転軸４と一体に回転するように構成されている。また、第２歯車片３は、第１歯車片２と同一軸線上に一体化されて組み合わされている。これら各歯車片２，３に形成された外歯は同数であり、かつその歯数は奇数である。さらに、各歯車片２，３を構成する歯は、トルクを伝達している際に、常時噛み合うように形成されている。具体的には、従来知られているはすば歯車と同様に、各歯車片２，３を構成する歯が回転軸４の軸線方向に対して捩れて形成されている。そして、第１歯車片２を構成する歯が捩れている方向と第２歯車片３を構成する歯が捩れている方向とはそれぞれ反対の方向に捩れている。
【００１０】
第１歯車片２は、図２に示すように内周側から第２歯車片３側に向けて突出したテーパ面５が形成されている。このテーパ面５は、第１歯車片２から離れるにつれて外径が小さくなるように構成されている。また、第１歯車片２の内周側には、第１スプライン歯６が形成されている。この第１スプライン歯６は、回転軸４に形成された第２スプライン歯７とスプライン係合できるように構成されているため、回転軸４に第１歯車片２を嵌め合わせた状態でトルクが生じると第１歯車片２と回転軸４とが一体回転することができる。
【００１１】
第２歯車片３は、図２に示すように、内周側から第１歯車片２側に突出した連結部８が形成されている。この連結部８は、第２歯車片３の内周面に形成され、第１歯車片２から離れる方向に向かって外径が小さくなるように構成されている。具体的には、テーパ面５の外径と連結部８の内径とが同じ大きさである。そのため、第２歯車片３が第１歯車片２側へ押し込まれることにより、連結部８の内面側とテーパ面５の外面側とが面接触して嵌め合わされるように構成されている。
【００１２】
次に、この発明の実施例における歯車１を組み付ける方法を以下に説明する。以下の説明は、２つの歯車片２，３を互いに所定の位相差を有して組み付けられることで構成された歯車１の製造方法である。まず、中空状の回転軸４に固定部材９を挿入し、回転軸４の図１における左右方向への移動を制限させる。そして、回転軸４に第１歯車片２を互いに形成された各スプライン歯６，７同士がスプライン係合するように嵌め込む。回転軸４と第１歯車片２とがスプライン係合されたら、第１歯車片２を構成する歯のうちの１つである第１歯１０と、その第１歯１０に隣り合う第２歯１１との回転方向における間隙である第１歯溝１２に第１球状体１３を配置する。このとき、第１球状体１３は、第１歯１０の歯面における第２歯１１と対向する面である第１歯面１４と、第２歯１１の歯面における第１歯１０と対向する面である第２歯面１５とのいずれにも接触するように、かつ歯溝の中央に嵌め込む。
【００１３】
この第１球状体１３は、例えばボール状の部材によって構成され、第１歯面１４と第２歯面１５とに接触する程度の外径を有するとともに、治具部材４１に取り付けられた第１支持部材１６によって、第１歯車片２の位相を固定あるいは変更可能に配置されている。具体的には、軸線方向における垂直方向に第１支持部材１６を移動させることによって、第１歯溝に第１球状体１６の嵌め込み、あるいは取り外しが行われる。このようにして第１球状体１６が嵌め込まれることにより第１歯車片２の位置決めが完了する。なお、治具部材４１は、治具部材４１が載置されている図示しないワーク上に固定されていて、歯車片１を組み付けるときの基準となっている。
【００１４】
第１球状体１３を配置したら、第１歯溝１２と第１歯車片２の中心を挟んで反対側に位置する歯溝に球状体を配置する。具体的には、第１歯車片２の歯数が奇数であるため、第１歯溝１２の第１歯車片２を挟んで反対側には別の歯１７が位置する。そのため、別の歯１７の回転方向における両隣に位置する第２歯溝１８および第３歯溝１９のそれぞれに、第２球状体２０および第３球状体２１を配置する。このとき、第２球状体２０および第３球状体２１は、第２支持部材２２によって支持されていて、第１球状体と同様の方法によって嵌め合わされる。したがって、第１歯車片２に形成された歯溝のうち、３箇所の歯溝に球状体を配置することにより、第１歯車片２の位相にずれが生じることをより確実に抑制することができる。なお、第１球状体１３、第２球状体２０および第３球状体２１のうちのいずれか１つは、この発明の実施例における第１球状体に相当する。
【００１５】
第１歯車片２の位置決めが完了したら、第２歯車片３を回転軸４に挿通させる。このとき、第２歯車片３における連結部８の内周面が、第１歯車片２におけるテーパ面５の外周面に面接触するように挿通する。そして、第１歯車片２と同様に、第２歯車片３を構成する歯のうちの１つである第３歯２３と、その第３歯２３に隣り合う第４歯２４との回転方向における間隙である第４歯溝２５に第４球状体２６を配置する。この第４球状体２６は、第１球状体１３と同様に、第３歯２３の歯面における第４歯２４と対向する面である第３歯面２７と、第４歯２４の歯面における第３歯２３と対向する面である第４歯面２８とのいずれにも接触するように嵌め合わせる。
【００１６】
また、第４球状体２６は、第１球状体１３と同様に、第３歯面２７と第４歯面２８とに接触する程度の外径を有するとともに、治具部材４１に取り付けられた第３支持部材２９によって、第１球状体１３に対して第１歯車片２の回転方向に移動できるように配置されている。また、第２歯車片３は、第４球状体２６における第２歯車片３の中心を挟んで反対側に位置する異なる歯３０の回転方向における両隣に位置する第５歯溝３１および第６歯溝３２のそれぞれに、第１球状体１３と相対移動できるように第４支持部材３３に取り付けられた第５球状体３４および第６球状体３５とを配置する。なお、第４球状体２６、第５球状体３４および第６球状体３５のうちのいずれか１つは、この発明の実施例における第２球状体に相当する。また、第３支持部材２９は、この発明の実施例における第２支持部材に相当する。
【００１７】
そして、図３に示すように、第４球状体２６を配置するとき、第１歯溝１２と第４歯溝２５との位置、すなわち第４球状体２６と第１球状体１３との位置が軸線方向において重なるように配置する。第１歯車片２を基準にして第１球状体１３と第４球状体２６との位置が軸線方向で重なるように配置したら、第１球状体１３に対して第４球状体２６を第２歯車片３の回転方向に移動させる。具体的には、第４球状体２６を支持している第３支持部材２９をねじ等によって、第２歯車片３におけるピッチ円の接線方向に動かす。第３支持部材２９を動かすことによって第４球状体２６がピッチ円の接線方向、つまり図３に示す左右方向に動かされ、所定の移動量だけ移動させたら動作を停止させる。
【００１８】
このとき第４球状体２６が動かされる移動量は、歯車１の一般理論から容易に求めることができる。具体的には、位相差角度をΔθ、第２歯車片３のピッチ円における接線方向への移動量をΔＳ、第４球状体２６の接触径をｄとすると、以下の式によって求めることができる。
ΔＳ＝ｄ×ＣＯＳ（Δθ）÷２・・・（１）
【００１９】
上式（１）によって求められた移動量ΔＳだけ第４球状体２６が移動され、第１歯車片２と第２歯車片３との間に所定の位相差が生じる位置に達したら、第２歯車片３の第１歯車片２と反対側から回転軸４が挿通されるスペーサ３６が組み付けられる。スペーサ３６は、いわゆるワッシャのように作用させるために取り付ける。スペーサ３６が組み付けられたら、回転軸４に予め設けられたねじ切り部３７にナット３８を締結させる。ナット３８を締結させることによって、第２歯車片３と第１歯車片２との対向する面が互いに接近する方向、つまり第２歯車片が第１歯車片側に押圧されるため、各歯車片２，３およびスペーサ３６を一体化させることができる。ナット３８による固定は、他の歯車３９と噛み合うことによって歯車１に生じるトルクの最大値に対し、その生じるトルクの最大値より大きなトルクが歯車１に生じたとしても、第１歯車片２および第２歯車片３との間に相対回転が生じない程度まで圧着させて締結させる。
【００２０】
ナット３８によって各歯車片２，３が一体化されたら、第１歯車片２および第２歯車片３のそれぞれの歯溝１２，１８，１９，２５，３１，３２に配置されている６つの球状体１３，２０，２１，２６，３４，３５を取り外すことにより、所定の位相差を有して一体化された２つの歯車片２，３からなる歯車１を製造することができる。なお、この方法によって製造される歯車１は、回転軸４に対して平行な方向に歯が設けられた、いわゆる平歯車であってもよい。
【００２１】
上述した構成では、第４球状体２６を支持する第３支持部材２９を移動させる方向を、第２歯車片３におけるピッチ円の接線方向であるとしたが、これに限らず、図３に示す上下方向、つまり回転軸４の軸線方向に移動させて位相を調整してもよい。このとき第４球状体２６が動かされる移動量についても、歯車１の一般理論から容易に求めることができる。具体的には、位相差角度をΔθ、第２歯車片３の軸線方向への移動量をΔＨ、第４球状体の接触径をｄ、第４球状体の接触径上における第２歯車片３の捩れ角をβとすると、以下の式によって求めることができる。
ΔＨ＝ｄ×Δθ÷２÷ＴＡＮ（β）・・・（２）
【００２２】
上式（２）によって求められた移動量ΔＨだけ第４球状体２６が第２歯車片３の軸線方向へ移動させられることによって、第１歯車片２と第２歯車片３との間に所定の位相差を生じさせることができる。第１歯車片２と第２歯車片３との位置決めが完了したら、上述した方法と同様の方法によって各歯車片２，３を一体化させ、各歯車片２，３のそれぞれの歯溝１２，１８，１９，２５，３１，３２に配置した６つの球状体１３，２０，２１，２６，３４，３５を取り外すことによって、所定の位相差を有する歯車１を製造することができる。
【００２３】
この構成により、治具部材４１の各支持部材１６，２２，２９，３３に取り付けられた各球状体１３，２０，２１，２６，３４，３５を、各歯車片２，３における隣り合う歯の対向する歯面に接触させて配置することにより、各歯車片２，３における回転方向の位置を適宜設定することができる。そのため、各歯車片２，３の位置決めを容易にすることができる。また、目的の位相に応じて第４球状体２６を第１球状体１３に対して位置を変更させることによって、各歯車片２，３同士を所定の位相へ容易に配置させることができる。さらに、第１歯車片２と第２歯車片３とがテーパ面５で嵌め合わされるため、各歯車片２，３の相対位置を容易に変更することができる。すなわち、各歯車片２，３の位相の設定および各歯車片２，３の位置決めを容易に行うことができるため、２つの歯車片を２，３組み合わせて一体化させた歯車１を容易に製造することができる。
【００２４】
また、テーパ面５および連結部８を嵌め合わせた後、スペーサ３６を取り付け、ナット３８によって第２歯車片３を第１歯車片２側に押圧することによって一体化させている。そのため、第１歯車片２と第２歯車片３との組み付けが容易になるとともに、テーパ面５と連結部８との接触している面に摩擦が生じる。したがって、他の歯車３９と噛み合わせて歯車１にトルクが生じた時に、第１歯車片２と第２歯車片３との間に生じる相対すべりを、ナット３８による締結とテーパ面５および連結部８の接触面に生じる摩擦力とによって抑制することができる。そのため、第１歯車片２と第２歯車片３との間で意図しない位相のずれが生じることを抑制することができる。
【００２５】
次に、この発明における歯車１の製造方法の他の実施例について説明する。他の実施例では、各歯車片２，３が平歯車によって構成され、かつ第１歯車片２と第２歯車片３との位相差が１／２ピッチＣになるように歯車１を構成している。言い換えれば、軸線方向から見たときに、第１歯車片２の歯に第２歯車片３の歯溝が重なるように構成された歯車１の製造方法について説明する。以下の説明において、上述した説明と重複する説明は省略し、符号についても同様の箇所は上述の説明に用いたものと同様の符号を用いて説明する。
【００２６】
回転軸４に第１歯車片２を挿通して第１歯車片２の歯溝に球状体を配置する手順については、上述した実施例と同様の方法である。簡単に説明すると、回転軸４に第１歯車片２を、それぞれに形成された各スプライン歯６，７同士がスプライン係合するように挿通する。そして、第１歯溝１２と同等の外径を有し、第１支持部材１６に取り付けられた第１球状体１３を第１歯１０と第２歯１１との間である第１歯溝１２に配置することによって、第１歯車片２の位置決めをする。また、この第１歯溝１２の第１歯車片２の中心を挟んで反対側に位置する別の歯１７の回転方向における両隣の歯溝である第２歯溝１８および第３歯溝１９に、第２支持部材２２に取り付けられた第２球状体２０および第３球状体２１を配置する。このようにして第１歯車片２の位置決めが完了したら、回転軸４にテーパ面５と連結部８とが嵌め合わされるように第２歯車片３を取り付ける。
【００２７】
このとき、他の実施例においては、第１球状体１３の位置と第２歯車片３の第３歯２３の位置とが軸線方向において重なるように第２歯車片３を取り付ける。具体的には、第１球状体１３の中心と第３歯２３の歯厚方向における中心とが軸線方向において重なるように、第１、第２、第３球状体１３，２０，２１を基準にして第４、第５、第６球状体２６，３４，３５を配置する。つまり、第２歯車片３を回転軸４に取り付けたときに、第１歯車片２の位相と第２歯車片３の位相との間に、１／２ピッチＣだけ位相差が生じるように配置する。このようにして第４、第５および第６球状体２６，３４，３５の位置が決まったら、それぞれ第４、第６および第７歯溝２５，３２，４０に嵌め合わされるように第２歯車片３を挿通させる。第７歯溝４０は、図４に示すように、第５球状体３４が嵌め込まれる歯溝である。
【００２８】
第２歯車片３の各歯溝２５，３２，４０にそれぞれ球状体２６，３４，３５が嵌めこまれた後、第１歯車片２と第２歯車片３との位相差に微調整が必要である場合、第１歯車片２に対して第４球状体２６を移動させることによって各歯車片２，３を目的の位相に移動させることができる。この移動は、上述した方法と同様であり、ネジ等によって第３支持部材２９を、第２歯車片３のピッチ円における接線方向、あるいは回転軸４の軸線方向に所定の量だけ移動させる。
【００２９】
第４球状体２６の配置が完了したら、スペーサ３６を軸線方向における第２歯車片３側から取り付け、さらにナット３８を回転軸４のねじ切り部３７に締結させる。ナット３８によって第１歯車片２側に第２歯車片３およびスペーサ３６が押圧されることで各部材が一体化され、他の実施例における歯車１を製造することができる。このときのナット３８による固定は、上述した実施例と同様に、歯車１に生じるトルクの最大値より大きなトルクが生じても、第１歯車片２および第２歯車片３との間に相対回転が生じないように圧着させて締結させる。そして各球状体１３，２０，２１，２６，３４，３５を取り外すことにより、第１歯車片２の位相と第２歯車片３の位相とに１／２ピッチＣの位相差を生じさせて組み付けた歯車１を製造することができる。なお、上述した他の実施例における第１歯車片２と第２歯車片とは、はすば歯車であってもよい。
【００３０】
なお、上述した実施例では、第１歯車片２の歯数および第２歯車片３の歯数が奇数であるものを用いたが、歯数は偶数であってもよい。各歯車片２，３の歯数が偶数である場合、各歯車片２，３の歯溝における第１歯車片２の中心を挟んで反対側には他の歯溝が位置するため、他の歯溝に球状体を１つ配置すればよい。また、上述した実施例では、第４球状体を移動させているが、この構成に限らず、第５、第６球状体３４，３５を移動させることによって第１歯車片２の位相と第２歯車片３の位相とを調整してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…歯車、  ２，３…歯車片、  ４…回転軸、  １０，１１，１７，２３，２４，３０…歯、  １３，２０，２１，２６，３４，３５…球状体、  １４，１５，２７，２８…歯面、  １６，２２，２９，３３…支持部材、  ３８…ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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