JP2004125054A - Forging gear, method of manufacturing the same, and mould for forging gear - Google Patents
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Abstract
Description
【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for reducing gear noise.
[0002]
[Prior art]
There are various causes of the generation of the gear noise generated during the operation of the gear, and for example, each error of the accuracy, the tooth profile, the pressure angle, the pitch, and the eccentricity of the gear contributes to the cause. Therefore, conventionally, a design method for suppressing the error at the time of gear specification design has been devised (for example, see Patent Document 1).
Also, after heat treatment, by changing the gear pitch error discontinuously by grinding, the gear noise fluctuation caused by the load fluctuation during the gear operation is reduced, and the absolute value of the gear noise is also reduced, and the manufacturing of the gear. A method has been devised (for example, see Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-122215 (
[Patent Document 2]
JP-A-7-35218 (page 2 [0007], FIG. 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the gears based on the above prior art have the following problems. First, even when an ideal gear shape is designed by a design method for suppressing the error at the time of gear specification design, the completed gear is still affected by the processing error and heat treatment distortion at the time of actual manufacturing, and the completed gear is still Each error is provided. On the other hand, the technology for changing the pitch error discontinuously by grinding after heat treatment presupposes a gear manufacturing method using gear cutting (hob cutter), and a gear manufactured by such a manufacturing method can reduce large gear noise. However, it has been difficult to reduce small gear noise generated due to manufacturing errors. Therefore, it has been difficult for conventional gears to avoid secondary processing steps such as lapping in order to reduce gear noise to a required level.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to eliminate a gear shape disorder caused by a manufacturing error or an influence of a heat treatment distortion and to reduce the generation of gear noise at a low cost. To provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a forged gear according to
The gear obtained by this configuration has a different tooth shape for each tooth, and adjusts a gear shape error or a gear assembling error that causes gear noise for each tooth, and meshes each tooth. The gear noise can be reduced to an optimum state, and gear noise can be reduced. The change of the tooth shape for each tooth can be performed by adjusting the product surface shape of the forging die for manufacturing the forged gear.
In the present description, “reference tooth profile” means an ideal tooth profile determined based on a conventional tooth profile design procedure.
[0006]
In the forged gear according to the second aspect of the present invention, the forged gear according to the first aspect has an effect that a shape portion formed for the purpose of carrying a function other than the motion transmitting function of the gear affects heat treatment distortion of the gear. In consideration of the above, the change amount of at least one of the tooth thickness and the pressure angle is determined.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it respond | corresponds to the heat processing distortion different for every shape of each gear appropriately, the gear shape error which causes gear noise, the gear assembly error, etc. are adjusted for every tooth, and the gear noise is reduced. Can be reduced.
[0007]
Further, the forged gear according to claim 3 of the present invention is the forged gear according to
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, by appropriately coping with the eccentricity of the gear center and the rotation center which is inevitable in manufacturing accuracy, by adjusting the tooth shape for each tooth, the meshing for each tooth is set in an optimal state. And gear noise can be reduced.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a forged gear according to the present invention, wherein a shape portion formed for the purpose of carrying a function other than the motion transmitting function of the gear gives heat treatment distortion of the gear. The present invention is characterized in that at least one of the tooth thickness and the pressure angle of each tooth is changed by utilizing the fact that polygonal deformation occurs in the gear due to the influence.
According to the present invention, the shape portion formed for the purpose of carrying a function other than the motion transmitting function of the gear influences the heat treatment distortion of the gear and utilizes the fact that the gear undergoes polygonal deformation, The gear noise can be reduced by adjusting at least one of the tooth thickness and the pressure angle of each tooth to adjust a gear assembly error or the like for each tooth.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a gear forging metal having a forming surface for forming the forged gear according to the first to fourth aspects.
Therefore, according to the gear forging die according to the present invention, by adjusting the tooth shape for each tooth, a gear with reduced gear noise can be manufactured by forging.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 shows an enlarged view of the teeth of a
Actually, the
[0012]
FIG. 2 shows a case where a
[0013]
Although this polygonal deformation also affects the tooth profile aligned with the tooth portion 7, in the embodiment of the present invention, in consideration of the effect on the heat treatment distortion of the gear, the tooth thickness and pressure angle of each tooth are considered. At least one change amount is determined. Specifically, as shown in FIG. 3, the teeth located in the
Further, in the embodiment of the present invention, shown in FIG. 4, in consideration of the eccentricity of the center C T of forged
[0014]
The operation and effect obtained by the embodiment of the present invention having the above configuration are as follows. First, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the forged
[0015]
In addition, in consideration of the effect of the lightening
[0016]
In addition, it is also possible to positively use the polygon deformation. That is, the shape, size, number of installations, and installation intervals (equal pitch or unequal pitch) of the lightening holes 5 are arbitrarily determined, and the forged
Further, in consideration of the eccentricity of the gear center C T and the rotation center C R, by determining at least one of the change amount of the tooth thickness and pressure angles of each tooth, gear center C is on the manufacturing accuracy inevitably appropriate response to the eccentricity of the T and the rotation center C R, and adjust the tooth form for each one cog, it is possible to reduce gear noise.
[0017]
By adjusting the product surface shape of a forging die for manufacturing the forged
[0018]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured in this way, it is possible to provide a gear at a low cost, which eliminates gear shape irregularities due to the effects of manufacturing errors and heat treatment distortion and suppresses the generation of gear noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged view of a tooth of a forged gear according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B show a forged gear provided with a lightening hole according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a side view and FIG. 2B is a cross-sectional view thereof.
FIG. 3 is an enlarged view of teeth of a forging die shown in FIG. 2;
4A and 4B show a forged gear in which the center of rotation and the center of rotation according to the embodiment of the present invention are eccentric, wherein FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a cross-sectional view thereof. .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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