JP3132920B2 - 歯車セットの解析方法 - Google Patents
歯車セットの解析方法Info
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１対の歯車からなる歯
車セットの噛合状態を解析する解析方法に関し、特に、
歯車セットの諸元データと３次元測定装置により得た歯
面データとを３次元ＣＡＤ装置に適用して解析する解析
方法に関するものである。
車セットの噛合状態を解析する解析方法に関し、特に、
歯車セットの諸元データと３次元測定装置により得た歯
面データとを３次元ＣＡＤ装置に適用して解析する解析
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、１対の相噛合する歯車からなる歯
車セットの噛合状態（歯当り）を解析する技術として、
特開平３−１００４３４号公報には、歯車セットの一方
の歯車の歯面に塗料を塗布後歯車セットを噛合させた状
態で回転させ、次に歯車の歯面の塗料の剥離状態を撮像
して画像処理することにより、歯車セットの噛合状態を
解析する解析方法が記載されている。更に、米国のグリ
ーソン社により、歯車を機械加工するときの切削刃に関
する諸データに基いて、負荷時の噛合状態を解析してそ
の歯当りデータを出力する負荷時歯当り解析システムが
実用化され、その解析システムは広く実用に供されてい
る。
車セットの噛合状態（歯当り）を解析する技術として、
特開平３−１００４３４号公報には、歯車セットの一方
の歯車の歯面に塗料を塗布後歯車セットを噛合させた状
態で回転させ、次に歯車の歯面の塗料の剥離状態を撮像
して画像処理することにより、歯車セットの噛合状態を
解析する解析方法が記載されている。更に、米国のグリ
ーソン社により、歯車を機械加工するときの切削刃に関
する諸データに基いて、負荷時の噛合状態を解析してそ
の歯当りデータを出力する負荷時歯当り解析システムが
実用化され、その解析システムは広く実用に供されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記公報の解析技術で
は、歯車セットを実際に組付けてから、塗料の塗布、歯
車の噛合回転、撮像等の工程を踏んで解析するため、歯
当り解析に多大の労力とコストがかかること、歯車の設
計や試作段階において種々のパラメータを変えてシュミ
レーション的に解析することが難しいこと、等の問題が
ある。前記グリーソン社の解析システムでは、歯車を切
削加工する切削刃のセット状態に基いて機械座標系から
定義される理論歯面しか解析できないこと、切削加工後
の熱処理後の歯面や、ラップ加工後の歯面や、組付け後
の歯面を解析できないこと、歯車逆転時の解析技術が不
備であること、等の問題がある。本発明の目的は、３次
元ＣＡＤ装置によりシュミレーション的に歯車セットの
噛合状態を解析できる解析方法を提供することである。
は、歯車セットを実際に組付けてから、塗料の塗布、歯
車の噛合回転、撮像等の工程を踏んで解析するため、歯
当り解析に多大の労力とコストがかかること、歯車の設
計や試作段階において種々のパラメータを変えてシュミ
レーション的に解析することが難しいこと、等の問題が
ある。前記グリーソン社の解析システムでは、歯車を切
削加工する切削刃のセット状態に基いて機械座標系から
定義される理論歯面しか解析できないこと、切削加工後
の熱処理後の歯面や、ラップ加工後の歯面や、組付け後
の歯面を解析できないこと、歯車逆転時の解析技術が不
備であること、等の問題がある。本発明の目的は、３次
元ＣＡＤ装置によりシュミレーション的に歯車セットの
噛合状態を解析できる解析方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の歯車セットの
解析方法は、１対の噛合する歯車からなる歯車セットの
噛合状態を解析する解析方法において、前記歯車セット
の所定の諸元データと各歯車の歯面を規定する複数の点
データからなる歯面データを３次元ＣＡＤ装置に入力す
る第１工程と、前記３次元ＣＡＤ装置において、前記歯
面データに基いて各歯車の歯面の曲面を求め、前記所定
の諸元データと各歯車の歯面の曲面データとに基いて、
前記１対の歯車を噛合させた状態で両歯車を回転させる
シュミレーションを行って、前記歯車セットの噛合情報
を得る第２工程と、前記歯車セットの噛合情報を出力す
る第３工程とを備えたことを特徴とするものである。
解析方法は、１対の噛合する歯車からなる歯車セットの
噛合状態を解析する解析方法において、前記歯車セット
の所定の諸元データと各歯車の歯面を規定する複数の点
データからなる歯面データを３次元ＣＡＤ装置に入力す
る第１工程と、前記３次元ＣＡＤ装置において、前記歯
面データに基いて各歯車の歯面の曲面を求め、前記所定
の諸元データと各歯車の歯面の曲面データとに基いて、
前記１対の歯車を噛合させた状態で両歯車を回転させる
シュミレーションを行って、前記歯車セットの噛合情報
を得る第２工程と、前記歯車セットの噛合情報を出力す
る第３工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００５】請求項２の歯車セットの解析方法は、請求
項１の方法において、前記歯面データは、第１工程の前
に、各歯車の歯面を３次元測定装置により測定して求め
ることを特徴とするものである。請求項３の歯車セット
の解析方法は、請求項１の方法において、前記噛合情報
は、噛合伝達誤差の情報と、歯当り領域の情報とを含む
ことを特徴とするものである。
項１の方法において、前記歯面データは、第１工程の前
に、各歯車の歯面を３次元測定装置により測定して求め
ることを特徴とするものである。請求項３の歯車セット
の解析方法は、請求項１の方法において、前記噛合情報
は、噛合伝達誤差の情報と、歯当り領域の情報とを含む
ことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の作用及び効果】請求項１の歯車セットの解析方
法においては、第１工程では、歯車セットの所定の諸元
データと各歯車の歯面を規定する複数の点データからな
る歯面データを３次元ＣＡＤ装置に入力する。前記歯車
セットの諸元データとは、歯車セットの噛合状態に関連
する各歯車の諸元および１対の歯車の相対位置関係の諸
元等、歯車セットの噛合状態の解析の為に通常必要とさ
れるデータである。
法においては、第１工程では、歯車セットの所定の諸元
データと各歯車の歯面を規定する複数の点データからな
る歯面データを３次元ＣＡＤ装置に入力する。前記歯車
セットの諸元データとは、歯車セットの噛合状態に関連
する各歯車の諸元および１対の歯車の相対位置関係の諸
元等、歯車セットの噛合状態の解析の為に通常必要とさ
れるデータである。
【０００７】前記各歯車の歯面を規定する複数の点デー
タからなる歯面データは、実際の歯車の歯面を３次元測
定装置で測定して得たデータでもよく、歯車の理論歯面
から算出したデータでもよい。前記３次元測定装置で測
定する場合、切削加工後の歯面を測定したり、熱処理後
の歯面を測定したり、ラップ加工後の歯面を測定したり
することができる。つまり、所望の工程の段階における
歯車を解析対象とすることができる。また、歯車の理論
歯面から算出したデータを用いる場合、歯車を実際に製
作することなく、設計段階の歯車を解析対象とすること
もできる。
タからなる歯面データは、実際の歯車の歯面を３次元測
定装置で測定して得たデータでもよく、歯車の理論歯面
から算出したデータでもよい。前記３次元測定装置で測
定する場合、切削加工後の歯面を測定したり、熱処理後
の歯面を測定したり、ラップ加工後の歯面を測定したり
することができる。つまり、所望の工程の段階における
歯車を解析対象とすることができる。また、歯車の理論
歯面から算出したデータを用いる場合、歯車を実際に製
作することなく、設計段階の歯車を解析対象とすること
もできる。
【０００８】次に、第２工程では、３次元ＣＡＤ装置に
おいて、歯面データに基いて各歯車の歯面の曲面を求
め、所定の諸元データと各歯車の歯面の曲面データとに
基いて、１対の歯車を噛合させた状態で両歯車を回転さ
せるシュミレーションを行って歯車セットの噛合情報を
得る。ここで、所定の諸元データと各歯車の歯面の曲面
データとに基いて、共通の座標系における１対の歯車
（但し、１対の歯車の全部とは限らず、噛合し合う一部
分でもよい）を、３次元ＣＡＤ装置内で３次元的に形成
できるため、両歯車を噛合させた状態で微小角度ずつ回
転させつつ、噛合い伝達誤差、１ピッチ分の歯当り回転
角度、各歯面のうちの接触領域（歯当り領域）等を演算
するシュミレーションを行なって噛合情報を得ることが
できる。
おいて、歯面データに基いて各歯車の歯面の曲面を求
め、所定の諸元データと各歯車の歯面の曲面データとに
基いて、１対の歯車を噛合させた状態で両歯車を回転さ
せるシュミレーションを行って歯車セットの噛合情報を
得る。ここで、所定の諸元データと各歯車の歯面の曲面
データとに基いて、共通の座標系における１対の歯車
（但し、１対の歯車の全部とは限らず、噛合し合う一部
分でもよい）を、３次元ＣＡＤ装置内で３次元的に形成
できるため、両歯車を噛合させた状態で微小角度ずつ回
転させつつ、噛合い伝達誤差、１ピッチ分の歯当り回転
角度、各歯面のうちの接触領域（歯当り領域）等を演算
するシュミレーションを行なって噛合情報を得ることが
できる。
【０００９】次に、第３工程では、前記歯車セットの噛
合情報を出力する。この出力とは、プリンタによる印字
出力、磁気記録媒体へのデータ記録出力、ディスプレイ
への表示出力等の全部または一部のことである。
合情報を出力する。この出力とは、プリンタによる印字
出力、磁気記録媒体へのデータ記録出力、ディスプレイ
への表示出力等の全部または一部のことである。
【００１０】このように、本発明によれば、実際の歯車
セットを実物で噛合させることなく、３次元ＣＡＤ装置
によるシュミレーションにより、実際の歯車セットを噛
合させて解析した場合に得られるのと同等の正確な噛合
情報を得ることができる。更に、本発明は、設計段階の
歯車セット、試作ないし量産段階の歯車セットの何れに
対しても適用でき、しかも、試作ないし量産段階の歯車
セットでは、切削加工後の歯車、熱処理後の歯車、ラッ
プ加工後の歯車に対しても適用できる。
セットを実物で噛合させることなく、３次元ＣＡＤ装置
によるシュミレーションにより、実際の歯車セットを噛
合させて解析した場合に得られるのと同等の正確な噛合
情報を得ることができる。更に、本発明は、設計段階の
歯車セット、試作ないし量産段階の歯車セットの何れに
対しても適用でき、しかも、試作ないし量産段階の歯車
セットでは、切削加工後の歯車、熱処理後の歯車、ラッ
プ加工後の歯車に対しても適用できる。
【００１１】請求項２の歯車セットの解析方法において
は、前記歯面データは、第１工程の前に、各歯車の歯面
を３次元測定装置により測定して求める。従って、実際
の歯車の歯面データを用いて、実際の歯車を対象として
解析できる。請求項３の歯車セットの解析方法において
は、前記噛合情報は、噛合伝達誤差の情報と、歯当り領
域の情報とを含むため、歯車セットの１対の歯車の噛合
状態を正確に解析できる。
は、前記歯面データは、第１工程の前に、各歯車の歯面
を３次元測定装置により測定して求める。従って、実際
の歯車の歯面データを用いて、実際の歯車を対象として
解析できる。請求項３の歯車セットの解析方法において
は、前記噛合情報は、噛合伝達誤差の情報と、歯当り領
域の情報とを含むため、歯車セットの１対の歯車の噛合
状態を正確に解析できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基いて
説明する。本実施例は、自動車のデファレンシャル装置
のピニオンとギヤとからなる歯車セットの噛合状態を解
析する歯車セット解析方法に本発明を適用した場合の例
である。
説明する。本実施例は、自動車のデファレンシャル装置
のピニオンとギヤとからなる歯車セットの噛合状態を解
析する歯車セット解析方法に本発明を適用した場合の例
である。
【００１３】最初に、歯車セットの解析に供する歯車セ
ット解析装置の概要について説明すると、図１に示すよ
うに、３次元測定装置１は、歯車セットのピニオンの歯
面（歯当り面）とギヤの歯面（歯当り面）とを夫々測定
して歯面データを作成するものであり、この３次元測定
装置１により得られたピニオンの歯面データ及びギヤの
歯面データとが、３次元ＣＡＤ装置２に供給される。３
次元ＣＡＤ装置２には、後述の図５に示す演算処理及び
歯車セットの噛合状態をシュミレーション的に解析する
解析処理のプログラムが予め入力格納されている。
ット解析装置の概要について説明すると、図１に示すよ
うに、３次元測定装置１は、歯車セットのピニオンの歯
面（歯当り面）とギヤの歯面（歯当り面）とを夫々測定
して歯面データを作成するものであり、この３次元測定
装置１により得られたピニオンの歯面データ及びギヤの
歯面データとが、３次元ＣＡＤ装置２に供給される。３
次元ＣＡＤ装置２には、後述の図５に示す演算処理及び
歯車セットの噛合状態をシュミレーション的に解析する
解析処理のプログラムが予め入力格納されている。
【００１４】前記３次元ＣＡＤ装置２には、その操作ボ
ード２ａの他に、歯車セットを解析して得られた歯車セ
ットの噛合情報を出力する為に、ＣＲＴディスプレイ３
と、プリンタ４と、ＦＤドライブ装置５Ａと、ＭＴドラ
イブ装置５Ｂとが接続されている。次に、前記歯車セッ
トを構成するピニオン６とギヤ７は、ハイポイド型の複
数のギヤ歯を有し、図２と図３には、ピニオン６とギヤ
７とを所定の位置関係に組付けた状態を示してある。
尚、ピニオンマウンティングディスタンスＰＭＤと、そ
の配置誤差ΔＨ（正規のＰＭＤに対する誤差）、ギヤマ
ウンティングディスタンスＧＭＤ、ピニオンオフセット
Ｐｏｓと、その配置誤差ΔＶ（正規のＰｏｓに対する誤
差）、等も図示してある。
ード２ａの他に、歯車セットを解析して得られた歯車セ
ットの噛合情報を出力する為に、ＣＲＴディスプレイ３
と、プリンタ４と、ＦＤドライブ装置５Ａと、ＭＴドラ
イブ装置５Ｂとが接続されている。次に、前記歯車セッ
トを構成するピニオン６とギヤ７は、ハイポイド型の複
数のギヤ歯を有し、図２と図３には、ピニオン６とギヤ
７とを所定の位置関係に組付けた状態を示してある。
尚、ピニオンマウンティングディスタンスＰＭＤと、そ
の配置誤差ΔＨ（正規のＰＭＤに対する誤差）、ギヤマ
ウンティングディスタンスＧＭＤ、ピニオンオフセット
Ｐｏｓと、その配置誤差ΔＶ（正規のＰｏｓに対する誤
差）、等も図示してある。
【００１５】次に、歯車セットの解析方法について、図
４〜図１３に基いて説明する。図４は、歯車セット製作
の１つの工程と歯車セットの解析方法の４つの工程を示
す工程図であり、Ｐｉ（ｉ＝１、２、・・）は各工程を
示し、図５は、図４の工程Ｐ４の内容を示す概略フロー
チャートである。図４に示すように、先ず、工程Ｐ１に
おいて、歯車セットのピニオン６とギヤ７とを、通常の
歯車切削加工装置等を用いて製作する。尚、歯車セット
は、切削機械加工、熱処理、ラップ加工を経て製作され
るが、解析対象とする歯車セットとしては、切削機械加
工後のもの、又は熱処理後のもの、又はラップ加工後の
ものでもよいが、本実施例では、切削機械加工後の歯車
セットを解析対象としている。
４〜図１３に基いて説明する。図４は、歯車セット製作
の１つの工程と歯車セットの解析方法の４つの工程を示
す工程図であり、Ｐｉ（ｉ＝１、２、・・）は各工程を
示し、図５は、図４の工程Ｐ４の内容を示す概略フロー
チャートである。図４に示すように、先ず、工程Ｐ１に
おいて、歯車セットのピニオン６とギヤ７とを、通常の
歯車切削加工装置等を用いて製作する。尚、歯車セット
は、切削機械加工、熱処理、ラップ加工を経て製作され
るが、解析対象とする歯車セットとしては、切削機械加
工後のもの、又は熱処理後のもの、又はラップ加工後の
ものでもよいが、本実施例では、切削機械加工後の歯車
セットを解析対象としている。
【００１６】次に、工程Ｐ２において、３次元測定装置
１により、ピニオン６の任意の１つの歯面の略全域にわ
たる９×５ポイント（合計４５ポイント）を測定してピ
ニオン６の歯面データを準備するとともに、ギヤ７の任
意の１つの歯面の略全域にわたる９×５ポイントを測定
してギヤ７の歯面データを準備する。尚、９×５ポイン
トに関して「９」は歯面の歯筋方向で「５」は歯面の歯
丈方向に設定される。但し、ピニオン６及びギヤ７の複
数の歯面の夫々の略全域にわたる９×５ポイントを夫々
測定してその平均値を用いてもよいし、ピニオン６及び
ギヤ７の全部の歯面の夫々の略全域にわたる９×５ポイ
ントを夫々測定してその平均値を用いてもよい。次に、
工程Ｐ３において、前記測定により得られたピニオン６
の９×５ポイントの歯面データ及びギヤ７の９×５ポイ
ントの歯面データと、歯車セットの諸元データとを３次
元ＣＡＤ装置２に入力する。
１により、ピニオン６の任意の１つの歯面の略全域にわ
たる９×５ポイント（合計４５ポイント）を測定してピ
ニオン６の歯面データを準備するとともに、ギヤ７の任
意の１つの歯面の略全域にわたる９×５ポイントを測定
してギヤ７の歯面データを準備する。尚、９×５ポイン
トに関して「９」は歯面の歯筋方向で「５」は歯面の歯
丈方向に設定される。但し、ピニオン６及びギヤ７の複
数の歯面の夫々の略全域にわたる９×５ポイントを夫々
測定してその平均値を用いてもよいし、ピニオン６及び
ギヤ７の全部の歯面の夫々の略全域にわたる９×５ポイ
ントを夫々測定してその平均値を用いてもよい。次に、
工程Ｐ３において、前記測定により得られたピニオン６
の９×５ポイントの歯面データ及びギヤ７の９×５ポイ
ントの歯面データと、歯車セットの諸元データとを３次
元ＣＡＤ装置２に入力する。
【００１７】前記歯車セットの諸元データとしては、ピ
ニオンとギヤの歯数、ピニオンとギヤの歯幅、ピニオン
オフセットＰｏｓ、ピニオンのコンケーブ側とコンベッ
クス側の圧力角、ピニオンの限界圧力角、ギヤのピッチ
径、ギヤのアデンダム及びデデンダム、ピニオンマウン
ティングディスタンスＰＭＤ、ギヤマウンティングディ
スタンスＧＭＤ、ギヤのピッチ角、ギヤのブランクのフ
ェース角、ピニオンとギヤのルート角、ピニオンとギヤ
の平均スパイラル角、及び配置誤差データ（ΔＶ、Δ
Ｈ、Δα）（尚、Δαは、ピニオン軸の直角角度誤差）
を入力する。次に、工程Ｐ４において、前記のように入
力されたデータを用いて、３次元ＣＡＤ装置２におい
て、種々の演算処理と歯車セットを噛合状態で回転させ
るシュミレーションを実行する。
ニオンとギヤの歯数、ピニオンとギヤの歯幅、ピニオン
オフセットＰｏｓ、ピニオンのコンケーブ側とコンベッ
クス側の圧力角、ピニオンの限界圧力角、ギヤのピッチ
径、ギヤのアデンダム及びデデンダム、ピニオンマウン
ティングディスタンスＰＭＤ、ギヤマウンティングディ
スタンスＧＭＤ、ギヤのピッチ角、ギヤのブランクのフ
ェース角、ピニオンとギヤのルート角、ピニオンとギヤ
の平均スパイラル角、及び配置誤差データ（ΔＶ、Δ
Ｈ、Δα）（尚、Δαは、ピニオン軸の直角角度誤差）
を入力する。次に、工程Ｐ４において、前記のように入
力されたデータを用いて、３次元ＣＡＤ装置２におい
て、種々の演算処理と歯車セットを噛合状態で回転させ
るシュミレーションを実行する。
【００１８】ここで、この工程Ｐ４における演算処理と
シュミレーションについて、図５に基いて説明する。
尚、図５のＳ１、Ｓ２、・・は各ステップを示す。先
ず、Ｓ１において、ピニオン６とギヤ７の各々につい
て、９×５ポイントの歯面データから歯面の曲面を演算
する。
シュミレーションについて、図５に基いて説明する。
尚、図５のＳ１、Ｓ２、・・は各ステップを示す。先
ず、Ｓ１において、ピニオン６とギヤ７の各々につい
て、９×５ポイントの歯面データから歯面の曲面を演算
する。
【００１９】このピニオン６とギヤ７の歯面の曲面の演
算方法としては、種々の方法があるが、前記歯面データ
に基いて、非線型有理化Ｂスプラインの集まりで表現さ
れる通称ＮＵＲＢＳと称される複数の自由曲面を求め、
それらを接続して１つの３次元曲面が演算され、その３
次元曲面がピニオン６やギヤ７の歯面の曲面として決定
され、その歯面の曲面のデータが記憶される。
算方法としては、種々の方法があるが、前記歯面データ
に基いて、非線型有理化Ｂスプラインの集まりで表現さ
れる通称ＮＵＲＢＳと称される複数の自由曲面を求め、
それらを接続して１つの３次元曲面が演算され、その３
次元曲面がピニオン６やギヤ７の歯面の曲面として決定
され、その歯面の曲面のデータが記憶される。
【００２０】図５のＳ１において、前記のようにしてピ
ニオン６とギヤ７の歯面の曲面が夫々演算されると、Ｓ
２において、前記歯車セットの諸元データと、Ｓ１にて
演算されたピニオン６とギヤ７の歯面の曲面データに基
いて、同一座標系におけるピニオン６の３次元部分モデ
ルと、これに噛合した状態のギヤ７の３次元部分モデル
とが演算される。
ニオン６とギヤ７の歯面の曲面が夫々演算されると、Ｓ
２において、前記歯車セットの諸元データと、Ｓ１にて
演算されたピニオン６とギヤ７の歯面の曲面データに基
いて、同一座標系におけるピニオン６の３次元部分モデ
ルと、これに噛合した状態のギヤ７の３次元部分モデル
とが演算される。
【００２１】次に、Ｓ３において、ピニオン６の部分モ
デルとギヤ７の部分モデルとを噛合させた状態で回転さ
せるシュミレーションを行って、ピニオン６の回転角度
に対するギヤ７の回転角度の演算が多数回実行される。
この場合、小角度回転させたピニオン６の歯面に対し
て、ギヤ７の歯面を細かいステップ角（例えば、0.0001
deg）ずつ回転させながら両歯面を接近させていき、両
歯面が接触した時のギヤ７の回転角を演算する。この演
算が多数回実行される。尚、図６には、ピニオン６の歯
面にギヤ７の歯面が接触した状態を図示してある。
デルとギヤ７の部分モデルとを噛合させた状態で回転さ
せるシュミレーションを行って、ピニオン６の回転角度
に対するギヤ７の回転角度の演算が多数回実行される。
この場合、小角度回転させたピニオン６の歯面に対し
て、ギヤ７の歯面を細かいステップ角（例えば、0.0001
deg）ずつ回転させながら両歯面を接近させていき、両
歯面が接触した時のギヤ７の回転角を演算する。この演
算が多数回実行される。尚、図６には、ピニオン６の歯
面にギヤ７の歯面が接触した状態を図示してある。
【００２２】次に、Ｓ４において、Ｓ３で得られたピニ
オン６の回転角とそれに対応するギヤ７の回転角の多数
組のデータに基いて、各組のデータ毎に、ピニオン６と
ギヤ７の回転角を次式に代入してギヤ７の噛合伝達誤差
Ｅが演算される。 Ｅ＝θｇ−（Ｎｐ／Ｎｇ）×θｐ Ｅ：ギヤの噛合伝達誤差、Ｎｐ：ピニオンの歯数、Ｎ
ｇ：ギヤの歯数、θｐ：ピニオンの回転角、θｇ：ギヤ
の回転角 前記Ｓ３で得られたギヤ７の回転角とそれに対応する噛
合伝達誤差Ｅとの多数組のデータを図示すると図７のよ
うになり、ピニオン６に対するギヤ７の噛合伝達誤差の
特性曲線（モーションカーブ）が得られ、Ｓ４において
は、更に、図７に示す１ピッチ分（ギヤの１つの歯分）
のギヤ回転角Θが演算される。
オン６の回転角とそれに対応するギヤ７の回転角の多数
組のデータに基いて、各組のデータ毎に、ピニオン６と
ギヤ７の回転角を次式に代入してギヤ７の噛合伝達誤差
Ｅが演算される。 Ｅ＝θｇ−（Ｎｐ／Ｎｇ）×θｐ Ｅ：ギヤの噛合伝達誤差、Ｎｐ：ピニオンの歯数、Ｎ
ｇ：ギヤの歯数、θｐ：ピニオンの回転角、θｇ：ギヤ
の回転角 前記Ｓ３で得られたギヤ７の回転角とそれに対応する噛
合伝達誤差Ｅとの多数組のデータを図示すると図７のよ
うになり、ピニオン６に対するギヤ７の噛合伝達誤差の
特性曲線（モーションカーブ）が得られ、Ｓ４において
は、更に、図７に示す１ピッチ分（ギヤの１つの歯分）
のギヤ回転角Θが演算される。
【００２３】次に、Ｓ５において、前記１ピッチ分にお
けるつまりギヤ７の１つの歯面における歯当り領域が演
算される。この場合、前記ピニオン６の歯面とギヤ７の
歯面とが接触した状態においてピニオン６を静止状態に
保持してギヤ７を更に回転させ、ギヤ７の歯面がピニオ
ン６の歯面に６μｍだけ食い込ませる方向にギヤ７を回
転させた状態（図８参照）においてピニオン６の歯面に
交差するギヤ７の歯面の領域が、ギヤ７の歯面の歯当り
領域として演算される。尚、前記６μｍは、従来技術に
おいて歯車の噛合状態解析のために歯面に塗布してその
剥離状態を解析する為のコウミョウタンの塗膜の膜厚に
相当する厚さである。以上のように、図４の工程Ｐ４に
おける演算処理とシミュレーションが３次元ＣＡＤ装置
２において実行されると、図４の工程Ｐ５へ移行する。
けるつまりギヤ７の１つの歯面における歯当り領域が演
算される。この場合、前記ピニオン６の歯面とギヤ７の
歯面とが接触した状態においてピニオン６を静止状態に
保持してギヤ７を更に回転させ、ギヤ７の歯面がピニオ
ン６の歯面に６μｍだけ食い込ませる方向にギヤ７を回
転させた状態（図８参照）においてピニオン６の歯面に
交差するギヤ７の歯面の領域が、ギヤ７の歯面の歯当り
領域として演算される。尚、前記６μｍは、従来技術に
おいて歯車の噛合状態解析のために歯面に塗布してその
剥離状態を解析する為のコウミョウタンの塗膜の膜厚に
相当する厚さである。以上のように、図４の工程Ｐ４に
おける演算処理とシミュレーションが３次元ＣＡＤ装置
２において実行されると、図４の工程Ｐ５へ移行する。
【００２４】工程Ｐ５において、３次元ＣＡＤ装置２で
求めた噛合情報（噛合伝達誤差Ｅと歯当り領域）をＣＲ
Ｔディスプレイ３に表示出力する。但し、必要に応じ
て、噛合情報（噛合伝達誤差Ｅと歯当り領域）をプリン
タ４で印字出力させたり、ＦＤドライブ装置５Ａにより
ＦＤ（フロッピーディスク）に、また、ＭＴドライブ装
置５ＢによりＭＴ（磁気テープ）に、夫々、記録出力さ
せてもよい。図９は、ＣＲＴディスプレイ３に表示出力
した表示例を示すもので、符号１０はギヤ７の歯面の領
域、符号１１はギヤ７の歯面のトー側の歯当り領域、符
号１２はギヤ７の歯面のミーンの歯当り領域、符号１３
はギヤ７の歯面のヒール側の歯当り領域を示し、また、
符号１４はトー側のモーションカーブ、符号１５はミー
ンのモーションカーブ、符号１６はヒール側のモーショ
ンカーブを示す。
求めた噛合情報（噛合伝達誤差Ｅと歯当り領域）をＣＲ
Ｔディスプレイ３に表示出力する。但し、必要に応じ
て、噛合情報（噛合伝達誤差Ｅと歯当り領域）をプリン
タ４で印字出力させたり、ＦＤドライブ装置５Ａにより
ＦＤ（フロッピーディスク）に、また、ＭＴドライブ装
置５ＢによりＭＴ（磁気テープ）に、夫々、記録出力さ
せてもよい。図９は、ＣＲＴディスプレイ３に表示出力
した表示例を示すもので、符号１０はギヤ７の歯面の領
域、符号１１はギヤ７の歯面のトー側の歯当り領域、符
号１２はギヤ７の歯面のミーンの歯当り領域、符号１３
はギヤ７の歯面のヒール側の歯当り領域を示し、また、
符号１４はトー側のモーションカーブ、符号１５はミー
ンのモーションカーブ、符号１６はヒール側のモーショ
ンカーブを示す。
【００２５】ここで、図１０は、図９に図示されたトー
側のモーションカーブを拡大図示したものであり、図１
１は、図９に図示されたミーンのモーションカーブを、
図１２は、図９に図示されたヒール側のモーションカー
ブを、夫々拡大図示したものである。但し、図５のＳ３
においてピニオン６とギヤ７を逆回転させると、逆転駆
動時の正確な噛合情報が得られる。
側のモーションカーブを拡大図示したものであり、図１
１は、図９に図示されたミーンのモーションカーブを、
図１２は、図９に図示されたヒール側のモーションカー
ブを、夫々拡大図示したものである。但し、図５のＳ３
においてピニオン６とギヤ７を逆回転させると、逆転駆
動時の正確な噛合情報が得られる。
【００２６】以上説明した歯車セットの解析方法によれ
ば、歯車セットの諸元データの他に、３次元測定装置１
によって測定して求めたピニオン６とギヤ７の歯面のデ
ータを、３次元ＣＡＤ装置２に入力し、３次元ＣＡＤ装
置２において、前記諸元データと歯面データとに基い
て、同一座標系における、ピニオン６の部分モデルと、
これに噛合した状態のギヤ７の部分モデルを形成し、こ
れらをシミュレーション的に噛合回転させて、噛合情報
を得ることができる。
ば、歯車セットの諸元データの他に、３次元測定装置１
によって測定して求めたピニオン６とギヤ７の歯面のデ
ータを、３次元ＣＡＤ装置２に入力し、３次元ＣＡＤ装
置２において、前記諸元データと歯面データとに基い
て、同一座標系における、ピニオン６の部分モデルと、
これに噛合した状態のギヤ７の部分モデルを形成し、こ
れらをシミュレーション的に噛合回転させて、噛合情報
を得ることができる。
【００２７】従って、実物のピニオン６とギヤ７とを噛
合回転させることなく、３次元ＣＡＤ装置２におけるシ
ュミレーションによって、ピニオン６とギヤ７の噛合情
報を求めることができる。しかも、設計段階では、理論
歯面から求めた歯面データと諸元データとに基いて、噛
合状態を解析できるし、また、試作や量産段階では、切
削加工後の歯車セットだけでなく、熱処理後の歯車セッ
トを測定したり、或いはラップ加工後の歯車セットを測
定したりして得た歯面データを活用できるため、各段階
の歯車セットを解析対象とすることができる。
合回転させることなく、３次元ＣＡＤ装置２におけるシ
ュミレーションによって、ピニオン６とギヤ７の噛合情
報を求めることができる。しかも、設計段階では、理論
歯面から求めた歯面データと諸元データとに基いて、噛
合状態を解析できるし、また、試作や量産段階では、切
削加工後の歯車セットだけでなく、熱処理後の歯車セッ
トを測定したり、或いはラップ加工後の歯車セットを測
定したりして得た歯面データを活用できるため、各段階
の歯車セットを解析対象とすることができる。
【００２８】ここで、前記３次元測定装置１の測定誤差
は１μｍ程度であり、前記図５のＳ１で演算される歯車
の曲面の誤差は、実測歯面の場合には約0.4 μｍである
ので、十分高い精度で歯車セットを解析できる。尚、理
論歯面のデータの場合、前記図５のＳ１で演算される歯
車の曲面の誤差は、約0.1 μｍであるので、更に高精度
での解析が可能になる。
は１μｍ程度であり、前記図５のＳ１で演算される歯車
の曲面の誤差は、実測歯面の場合には約0.4 μｍである
ので、十分高い精度で歯車セットを解析できる。尚、理
論歯面のデータの場合、前記図５のＳ１で演算される歯
車の曲面の誤差は、約0.1 μｍであるので、更に高精度
での解析が可能になる。
【００２９】尚、図５のＳ２〜Ｓ４の演算技術は、通常
の３次元ＣＡＤ装置に簡単な演算プログラムを付加する
ことにより実現可能な技術であって当技術分野の当業者
にとって自明の技術であるので、その詳細な具体的な説
明は省略した。尚、本発明の歯車セットの解析方法は、
前記ピニオン６とギヤ７からなる歯車セットに限らず、
種々の噛合する１対の歯車からなる歯車セットの噛合状
態の解析に適用できることは勿論である。
の３次元ＣＡＤ装置に簡単な演算プログラムを付加する
ことにより実現可能な技術であって当技術分野の当業者
にとって自明の技術であるので、その詳細な具体的な説
明は省略した。尚、本発明の歯車セットの解析方法は、
前記ピニオン６とギヤ７からなる歯車セットに限らず、
種々の噛合する１対の歯車からなる歯車セットの噛合状
態の解析に適用できることは勿論である。
【図１】歯車セット解析に供する歯車セット解析装置の
全体構成図である。
全体構成図である。
【図２】歯車セットの断面図である。
【図３】歯車セットの平面図である。
【図４】歯車セット製作工程と歯車セット解析方法の４
工程を示す工程図である。
工程を示す工程図である。
【図５】図４の工程Ｐ４における演算処理とシュミレー
ションの内容を示すフローチャートである。
ションの内容を示すフローチャートである。
【図６】ピニオンの歯面とギヤの歯面との接触状態を示
す要部断面図である。
す要部断面図である。
【図７】噛合伝達誤差の特性曲線（モーションカーブ）
の例示図である。
の例示図である。
【図８】歯当り領域を求める際のピニオンの歯面とギヤ
の歯面との交差状態を示す要部断面図である。
の歯面との交差状態を示す要部断面図である。
【図９】噛合情報の表示例を示す説明図である。
【図１０】図９の最上段のモーションカーブの拡大図で
ある。
ある。
【図１１】図９の中段のモーションカーブの拡大図であ
る。
る。
【図１２】図９の最下段のモーションカーブの拡大図で
ある。
ある。
１ ３次元測定装置 ２ ３次元ＣＡＤ装置 ３ ＣＲＴディスプレイ ６ ピニオン ７ ギヤ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−123267（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−123468（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 13/02 G06F 17/50 680 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (3)
- 【請求項１】 １対の噛合する歯車からなる歯車セット
の噛合状態を解析する解析方法において、 前記歯車セットの所定の諸元データと各歯車の歯面を規
定する複数の点データからなる歯面データを３次元ＣＡ
Ｄ装置に入力する第１工程と、 前記３次元ＣＡＤ装置において、前記歯面データに基い
て各歯車の歯面の曲面を求め、前記所定の諸元データと
各歯車の歯面の曲面データとに基いて、前記１対の歯車
を噛合させた状態で両歯車を回転させるシュミレーショ
ンを行って、前記歯車セットの噛合情報を得る第２工程
と、 前記歯車セットの噛合情報を出力する第３工程と、 を備えたことを特徴とする歯車セットの解析方法。 - 【請求項２】 前記歯面データは、第１工程の前に、各
歯車の歯面を３次元測定装置により測定して求めること
を特徴とする請求項１に記載の歯車セットの解析方法。 - 【請求項３】 前記噛合情報は、噛合伝達誤差の情報
と、歯当り領域の情報とを含むことを特徴とする請求項
１に記載の歯車セットの解析方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04286591A JP3132920B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 歯車セットの解析方法 |
| US08/128,693 US5511414A (en) | 1992-09-30 | 1993-09-30 | Method of analyszing gear sets |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04286591A JP3132920B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 歯車セットの解析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06109593A JPH06109593A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3132920B2 true JP3132920B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=17706400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04286591A Expired - Fee Related JP3132920B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 歯車セットの解析方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3132920B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19752890B4 (de) * | 1996-11-28 | 2004-09-30 | TBO Treuhandbüro Dr. Ottiker & Partner AG | Verfahren zur rechnergestützten Generierung einer Maschine mit geometrisch bestimmten, sphärischen Bauteilpaaren, und Verwendung des Verfahrens |
| US5901454A (en) * | 1997-09-02 | 1999-05-11 | The Gleason Works | Method of meshing gears |
| JP4252214B2 (ja) * | 1998-07-03 | 2009-04-08 | テーベーオー・トロイハントビュロー・ドクトル・オッティカー・ウント・パルトナー・アクチェンゲゼルシャフト | 幾何学的に定まった球状部品を有する機械を電算機支援で形成する方法 |
| ATE453109T1 (de) * | 2001-03-13 | 2010-01-15 | Klingelnberg Ag | Kontinuierliche messung zum ermitteln der geeigneten einbaulage oder zur qualitätsprüfung von radsatzpaaren |
| JP2003048124A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-18 | Kanzaki Kokyukoki Mfg Co Ltd | 金型又は放電加工用電極の製造方法 |
| JP4048090B2 (ja) | 2002-08-28 | 2008-02-13 | 住友重機械工業株式会社 | 歯車加工シミュレーション方法、歯車加工シミュレーションプログラム及び歯車加工シミュレーション装置 |
| US7707879B2 (en) * | 2005-04-15 | 2010-05-04 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Gear pair evaluation apparatus, gear pair evaluation program, and gear pair whose tooth surfaces are evaluated using the apparatus and program |
| US20060254055A1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-11-16 | Sabourin Gregory A | Dynamic gear train analysis |
| JP5000459B2 (ja) * | 2007-11-14 | 2012-08-15 | 本田技研工業株式会社 | ハイポイドギヤの噛合位置調整方法 |
| US8881401B2 (en) * | 2008-07-18 | 2014-11-11 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkysho | Hypoid gear design method and hypoid gear |
| JP2012063145A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Hino Motors Ltd | 歯車強度評価方法 |
| DE102011079384B4 (de) * | 2011-07-19 | 2013-09-26 | Trimble Jena Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Qualität einer Getriebeanordnung aus mindestens zwei Getrieberädern |
| CN102236738B (zh) * | 2011-07-20 | 2012-12-19 | 上海师范大学 | 一种用于直齿或斜齿的非圆柱齿轮的建模方法 |
| CN103223626B (zh) * | 2013-03-19 | 2016-08-03 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种在线检测大齿轮齿向误差的方法 |
| CN103223628B (zh) * | 2013-03-19 | 2016-01-20 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种在线检测大齿轮齿形误差的方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5578229A (en) * | 1978-12-11 | 1980-06-12 | Ono Sokki Co Ltd | Gearing test unit |
| SU934285A1 (ru) * | 1980-10-14 | 1982-06-07 | Специальное Опытное Проектно-Конструкторско-Технологическое Бюро Сибирского Отделения Всесоюзной Ордена Ленина Академии Сельскохозяйственных Наук Им.В.И.Ленина | Устройство дл установки оптимального взаимного положени зубчатых колес |
| US5218557A (en) * | 1987-10-08 | 1993-06-08 | Digital Equipment Corporation | Expert system for assisting in the design of a complex system |
| CN1036417C (zh) * | 1988-01-29 | 1997-11-12 | 国家机械工业委员会成都工具研究所 | 齿轮误差啮合分离测量法及测量机 |
| US4872337A (en) * | 1988-01-29 | 1989-10-10 | Watts Robert J | Nondestructive testing of gears |
| DE8812569U1 (de) * | 1988-10-06 | 1988-11-17 | Frenco Verzahnungslehren GmbH, 8503 Altdorf | Prüfvorrichtung |
| US5297057A (en) * | 1989-06-13 | 1994-03-22 | Schlumberger Technologies, Inc. | Method and apparatus for design and optimization for simulation of motion of mechanical linkages |
| JPH03100434A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-25 | Nissan Motor Co Ltd | 歯車の歯当り品質判定方法 |
| US5220512A (en) * | 1990-04-19 | 1993-06-15 | Lsi Logic Corporation | System for simultaneous, interactive presentation of electronic circuit diagrams and simulation data |
| JPH0436632A (ja) * | 1990-05-10 | 1992-02-06 | Mazda Motor Corp | ギヤの歯当り試験方法 |
| US5273038A (en) * | 1990-07-09 | 1993-12-28 | Beavin William C | Computer simulation of live organ |
| US5297054A (en) * | 1992-04-03 | 1994-03-22 | General Motors Corporation | Expert system for automically generating gear designs |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP04286591A patent/JP3132920B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-09-30 US US08/128,693 patent/US5511414A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5511414A (en) | 1996-04-30 |
| JPH06109593A (ja) | 1994-04-19 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |