JP4494588B2 - かさ歯車の歯車対およびかさ歯車の歯車対の加工方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は互いに噛み合うすぐばかさ歯車またはまがりばかさ歯車などのかさ歯車の歯車対およびかさ歯車の歯車対の加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
かさ歯車の内、まがりばかさ歯車の互いに噛み合う2つのかさ歯車で構成される歯車対の一例として図4に示すようなまがりばかさ歯車の歯車対がある。図において、1は第一のかさ歯車、2は第二のかさ歯車であり、第一のかさ歯車1の回転軸1aと第二のかさ歯車2の回転軸2aはP点で交差する構成である。
【0003】
図4に示すような構成のまがりばかさ歯車の従来の加工方法としては、円周方向にのみ切り刃を持つカッターによって歯形を1枚毎に形成する加工方法と、例えば、特開平4−283020号公報に開示されたようなホブによる歯切り方法がある。ホブによる歯切り方法は、外周に多数の切り刃が螺旋状に配置されたホブを用い、歯車材は回転するホブと同期しながら回転し、ホブの切り刃によって歯車材に歯形を形成する加工方法であり、ホブの切り刃の2〜3枚が同時に歯車材に食い込み2〜3枚の歯が同時に削られ、生産性が高く、高精度に加工できる特徴を有している。この加工方法は歯車の創成切り加工と呼称されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のすぐばかさ歯車やまがりばかさ歯車のカッターによる加工方法では、歯は一枚一枚加工されるので、生産性が悪く、高精度に加工できない問題点を有していた。また、ホブを用いて歯形を形成する方法では、2〜3枚の歯が同時に加工されるので生産性がよく、高精度に加工されるが、噛み合わされる一対のかさ歯車であっても、それぞれの歯車の歯は個別に加工され、歯部の加工精度に微妙な差ができ、加工精度を考慮してクリアランスを設けた噛み合わせ状態に組み立てられるクリアランスを設けることにより、騒音、振動を低く抑えることに限界がある問題点があった。
【0005】
この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、互いに噛み合う第一のかさ歯車および第二のかさ歯車の噛み合い部の歯形形状が同一になるかさ歯車の歯車対、および生産性が高く、高精度に加工できるかさ歯車の歯車対の加工方法を提供することを目的とする。
【0007】
この発明の請求項1に係るかさ歯車の歯車対は、互いに噛み合う第一の歯車および第二の歯車で構成される歯車対の一方のかさ歯車の歯部を歯筋方向に凹形円弧状に形成し、他方のかさ歯車の歯部を歯筋方向に一方のかさ歯車の歯の凹形円弧の曲率半径と同じ曲率半径の凸形円弧状に形成した構成であり、それぞれのかさ歯車の歯部は同一のホブにより創成切り加工したものである。
【0008】
この発明の請求項2に係るかさ歯車の歯車対の加工方法は、噛み合い部が歯筋方向に円弧状に形成された第一のかさ歯車と第二のかさ歯車で構成される歯車対の歯部が凹形円弧状に形成される一方のかさ歯車は、凹形円弧の歯底の曲率半径と同一半径のホブを使用し、ホブの中心を凹形円弧の曲率半径の中心位置に配置して創成切り加工し、歯部が凸形円弧状に形成される他方のかさ歯車は、一方のかさ歯車の歯部を凹形円弧状に加工したホブを使用し、凸形円弧の曲率半径の中心位置から歯底の曲率半径とホブの半径を加えた距離を隔てた位置にホブの中心を配置し、ホブを回転しながら凸形円弧の曲率半径の中心位置を支点として、ホブの外周の刃先が歯底に沿って旋回移動して創成切り加工する加工方法である。
【0011】
この発明の請求項3に係るかさ歯車の歯車対は、互いに噛み合う第一のかさ歯車と第二のかさ歯車の一方のかさ歯車の歯部を歯筋方向に凹形円弧状に形成し、他方のかさ歯車の歯部を歯筋方向に、一方のかさ歯車の歯部の凹形円弧の曲率半径よりも小さな曲率半径の凸形円弧状に形成し、それぞれのかさ歯車の歯部は同一のホブにより創成切り加工したものである。
【0012】
この発明の請求項4に係るかさ歯車の歯車対の加工方法は、噛み合い部が歯筋方向に円弧状に形成された第一のかさ歯車と第二のかさ歯車の歯車対の歯部の形状が凹形円弧状に形成される一方のかさ歯車は、凹形円弧の歯底の曲率半径と同一半径のホブを使用し、ホブの中心を凹形円弧の曲率半径の中心位置に配置して創成切り加工し、歯部の形状が凸形円弧状に形成される他方のかさ歯車は、一方のかさ歯車の歯部を凹形円弧状に加工したホブを使用し、凸形円弧の中心位置から歯底の曲率半径とホブの半径を加えた距離を隔てた位置にホブの中心を配置し、ホブを回転しながら凸形円弧の曲率半径の中心位置よりも歯先寄りの位置を支点として、ホブの外周の刃先が歯底に沿って旋回移動して創成切り加工する加工方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
実施の形態1は互いに噛み合う2つのかさ歯車の噛み合い部を円弧状に形成した歯車対および円弧状の噛み合い部をホブを用いて加工する加工方法の実施の形態である。図1に互いに噛み合う2つのかさ歯車の歯車対の噛み合い状態および歯部の加工時のホブの配置状態を示す。図において、11は直径が小さな第一のかさ歯車、11aは第一のかさ歯車11の歯先、11bは第一のかさ歯車11の歯底であり、歯先11aは歯筋方向に曲率半径Rg、歯底11bは曲率半径Rkの凹形円弧状に形成されている。
【0016】
12は直径が大きな第二のかさ歯車、12aは第二のかさ歯車12の歯先、12bは第二のかさ歯車12の歯底であり、歯先12aは歯筋方向に第一のかさ歯車11の歯底11bの曲率半径Rkと同じ曲率半径であり、歯底12bは第一のかさ歯車11の歯先の曲率半径Rgと同じ曲率半径の凸形円弧状に形成されている。15は第一のかさ歯車11、第二のかさ歯車12を歯切り加工するホブであり、半径が第一のかさ歯車11の歯底11bの曲率半径Rkと同じ半径に形成されている。
【0017】
第一のかさ歯車11は、歯底11bの半径Rkと同じ半径のホブ15を使用し、第一のかさ歯車11の歯底11bの凹形円弧の曲率半径Rkの中心位置にホブの中心を配置してホブ15により歯部を創成切り加工する。
【0018】
第二のかさ歯車12は、歯部を加工するホブは第一のかさ歯車11の歯部を加工したホブ15を使用し、ホブ15は第二のかさ歯車12の歯先12aの凸形円弧の曲率半径Rkの中心から歯底12bの曲率半径Rgとホブ15の半径Rkとの和の距離Rdを隔てた位置にホブ15の中心の位置となるように配置し、ホブ15を回転させながら、ホブ15の歯先12aが第二のかさ歯車12の歯底12bの凸形円弧に沿う状態、すなわちホブ15の中心軸が、歯先12aの曲率半径Rkの中心Aを中心として半径Rdの軌跡Yに沿って旋回移動させることにより歯筋方向に凸形円弧状となる創成切り加工される。
【0019】
図1の構成では直径が大きな第二のかさ歯車12の歯先12aを凸形円弧状に形成する場合について示したが、歯先を歯筋方向に凸形円弧状に形成する歯車を直径の小さなかさ歯車11とする場合でもであっても上記と同じ要領で創成切り加工ができる。
【0020】
上記は第一のかさ歯車11の中心の延長線と第二のかさ歯車の中心の延長線の交点の角度が直角の場合について説明したが、この加工方法によれば噛み合い部が円弧状に形成されているので、各かさ歯車の中心の延長線の交点の角度が直角以外の角度に選択できる高精度の歯車対が加工できる。
【0021】
上記は歯筋方向の歯先を凸形円弧状と凹形円弧状に形成して噛み合わせるかさ歯車の歯車対およびその歯車対の加工方法を説明したものであるが、第一のかさ歯車11および第二のかさ歯車12の歯先が直線状とする場合はそれぞれのかさ歯車の歯部の加工時に同一のホブ15を歯筋方向に移動させることにより、噛み合い部が直線状のかさ歯車が高精度に加工できる。
【0022】
以上のように、互いに噛み合される第一のかさ歯車11および第二のかさ歯車12の歯形を同一のホブ15を使用して創成切り加工する方法により加工したかさ歯車の歯車対は、全歯幅にわたって接触して、接触圧力が小さくなる歯車対となり、生産性の高い高精度の歯車対が構成できる。この歯車対を使用すると低騒音、低振動の歯車装置が構成できる。
【0023】
実施の形態2.
実施の形態2は、歯筋方向が第一のかさ歯車と第二のかさ歯車の中心を結ぶ線に対して、歯筋方向が傾斜方向のまがりばかさ歯車とする場合の実施の形態である。まがりばかさ歯車を形成する場合は、第一のかさ歯車11に対するホブ15の配置、または第二のかさ歯車とホブ15の配置の関係を、各かさ歯車の中心方向線に対するねじれ角の角度に合わせてホブ15を傾斜配置し、実施の形態1の場合と同様に創成切り加工することによりまがりばかさ歯車が形成できる。
【0024】
第一のかさ歯車と第二のかさ歯車の歯車対の噛み合い部をまがりばかさ歯車にすると、実施の形態1の場合と同様に、噛み合い部は全歯幅にわたって接触し、接触圧力が極めて小さな歯車対となり、噛み合い部は2〜3枚の歯が噛み合う状態となるので、生産性の高い高精度の歯車対が形成できる。また、この歯車対を使用すると実施の形態1の場合よりもより低騒音、低振動の歯車装置を構成することができる。
【0025】
実施の形態3.
実施の形態3は互いに噛み合う2つのかさ歯車の噛み合い部を円弧状に形成し、クラウニング加工を施した歯車対および円弧状の噛み合い部をホブを用いて加工する加工方法の実施の形態である。図2に互いに噛み合う2つのかさ歯車の歯車対の噛み合い状態および歯部の加工時のホブの配置状態を示す。図において、21は直径が小さな第一のかさ歯車、21aは第一のかさ歯車21の歯先、21bは第一のかさ歯車21の歯底であり、歯先21aは歯筋方向に曲率半径Rg、歯底21bは曲率半径Rkであり、実施の形態1の第一のかさ歯車11と同一の寸法の凹形円弧状に形成されている。
【0026】
22は直径が大きな第二のかさ歯車、22aは第二のかさ歯車22の歯先、22bは第二のかさ歯車22の歯底であり、歯底22bは歯筋方向に第一のかさ歯車21の歯先21aの曲率半径RgよりXだけ短い曲率半径Rnであり、歯先22aは第一のかさ歯車21の歯底21bの曲率半径Rkと同じ曲率半径Rmに形成されている。
【0027】
第一のかさ歯車21の加工は、実施の形態1の第一のかさ歯車11と同じ寸法であり、実施の形態1の第一のかさ歯車11と同様に、歯底21bは曲率半径はRkとし、実施の形態1と同一のホブ15を第一のかさ歯車21の歯先21aの凹形円弧の曲率半径Rgの中心位置Aに配置し、ホブ15によりすぐばかさ歯車の歯形を創成切り加工する。
【0028】
第二のかさ歯車22の加工は、歯先22aの曲率半径は、第一のかさ歯車21の歯底21bの曲率半径Rkと同じ曲率半径とし、歯底22bの曲率半径は、第一のかさ歯車21の歯先21aの曲率半径Rgよりも小さくし、歯部の加工は第一のかさ歯車21を加工したホブ15を使用し、ホブ15は第二のかさ歯車22の凸形円弧の中心Bから歯底22bの半径Rnとホブ15の半径Rkの和の距離Rpを隔てた位置がホブの中心位置となるように配置し、ホブ15を回転しながら、外周の刃先が第二のかさ歯車22の歯底22bの曲率半径Rnの凸形円弧に沿う状態、すなわちホブ15の中心軸が歯底22bの曲率半径Rnの中心Bを中心として半径Rpの軌跡Zに沿って旋回移動させることにより歯筋方向に凸形円弧状となる創成切り加工を行う。
【0029】
第二のかさ歯車22は歯筋方向に円弧状に形成した歯底22bの曲率半径Rnを第一のかさ歯車21の歯先21aの凹形円弧の曲率半径Rgよりも小さく形成したことにより、図3に示すように歯幅端の歯厚が中央部よりも薄く形成されたクラウニング加工が自動的に施される。このように一方のかさ歯車22にクラウニング加工が施すと、歯切り加工時や組立時の誤差を吸収し、高性能な歯車装置を得ることができる。
【0030】
実施の形態4.
実施の形態4は、実施の形態3のクラウニング加工されたかさ歯車の歯筋方向が傾斜方向のまがりばかさ歯車とする場合の実施の形態である。まがりばかさ歯車を形成する場合は、図2に示す第一のかさ歯車21に対するホブ15の配置、または第二のかさ歯車22とホブ15の配置の関係を、各かさ歯車の歯筋方向のねじれ角の角度に合わせてホブ15を傾斜配置し、実施の形態1の場合と同様に創成切り加工することによりまがりばかさ歯車が容易に形成できる。
【0031】
第一のかさ歯車と第二のかさ歯車の歯車対の噛み合い部をまがりばかさ歯車に形成すると、実施の形態3の場合と同様に、噛み合い部は全歯幅にわたって接触する噛み合わせ状態となり、接触圧力が小さくなるとともに噛み合い部は2〜3枚の歯が噛み合う状態となり接触圧力は低く、さらにクラウニング加工されているので、歯切り加工時や組立時の誤差が吸収されて噛み合い部が円滑になり、安価で高精度の生産性の高い歯車対が得られる。また、この歯車対を使用すると低騒音、低振動の歯車装置を構成できる。
【0033】
この発明の請求項1に係るかさ歯車の歯車対は、一方のかさ歯車の歯部を歯筋方向に凹形円弧状に形成し、他方のかさ歯車を歯筋方向に上記一方のかさ歯車の歯部の凹形円弧の曲率半径と同じ曲率半径の凸形円弧状にそれぞれのかさ歯車の歯部を同一のホブにより創成切り加工して形成構成としたので、噛み合い部の全歯幅にわたって接触する歯車対となり、歯車対のそれぞれの軸心の延長線の交点が直角以外に組み合わせる構成も高精度に形成できる。
【0034】
この発明の請求項2に係るかさ歯車の歯車対の加工方法は、噛み合い部が歯筋方向に円弧状に形成された第一のかさ歯車と第二のかさ歯車で構成される歯車対の歯部が凹形円弧状に形成される一方のかさ歯車は、凹形円弧の歯底の曲率半径と同一半径のホブの中心を凹形円弧の曲率半径の中心位置に配置して創成切り加工し、歯部が凸形円弧状に形成される他方のかさ歯車は、一方のかさ歯車の歯部を凹形円弧状に加工したホブを使用し、凸形円弧の曲率半径の中心位置から歯底の曲率半径とホブの半径を加えた距離を隔てた位置にホブの中心を配置し、ホブを回転しながら凸形円弧の曲率半径の中心位置を支点として、ホブの外周の刃先が歯底に沿って旋回移動して創成切り加工する加工方法であり、歯車対の噛み合い部の全歯幅にわたって接触し、歯車対のそれぞれのかさ歯車の軸心の延長線の交点が直角以外の組み合わせも可能な生産性が高い高精度の歯車対が形成できる。
【0037】
この発明の請求項3に係るかさ歯車の歯車対は、互いに噛み合う第一のかさ歯車と第二のかさ歯車の歯車対は一方のかさ歯車の歯部を歯筋方向に凹形円弧状に形成し、他方のかさ歯車の歯を歯筋方向に、一方のかさ歯車の歯部の凹形円弧の曲率半径よりも小さな曲率半径の凸形円弧状に形成し、それぞれのかさ歯車の歯は同一のホブにより歯を創成切り加工した構成としたので、第二のかさ歯車の歯幅端の歯厚が中央部よりも薄く形成されるクラウニング加工が自動的に施された歯車装置が形成でき、一方のかさ歯車にクラウニングが施されると歯切り加工時や組立時に誤差を吸収する高性能の歯車装置を構成することができる。
【0038】
この発明の請求項4に係るかさ歯車の歯車対の加工方法は、噛み合い部が歯筋方向に凹形円弧状に形成される一方のかさ歯車は、凹形円弧の歯底の曲率半径と同一半径のホブを使用し、ホブの中心を凹形円弧の曲率半径の中心位置に配置して創成切り加工し、歯部の形状が凸形円弧状に形成される他方のかさ歯車は、一方のかさ歯車の歯部を凹形円弧状に加工したホブを使用し、凸形円弧の曲率半径の中心位置から歯底の曲率半径とホブの半径を加えた距離を隔てた位置にホブの中心を配置し、ホブを回転しながら凸形円弧の曲率半径の中心位置よりも歯先寄りの位置を支点として、ホブの外周の刃先が歯底に沿って旋回移動して創成切り加工する加工方法であり、歯幅方向に凸形円弧状に形成するかさ歯車の歯幅端の歯厚が中央部よりも薄く形成されるクラウニング加工が自動的に施されて歯車が形成され、一方のかさ歯車にクラウニングが施されると歯切り加工時や組立時に誤差を吸収する高性能の歯車装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1の歯車対の噛み合い状態および歯部の加工時のホブの配置状態を示す図である。
【図2】 実施の形態3の歯車対の噛み合い状態および歯部の加工時のホブの配置状態を示す図である。
【図3】 歯部のクラウニング加工の状態の説明図である。
【図4】 従来のまがりばかさ歯車の構成図である。
【符号の説明】
1 第一のかさ歯車、12 第二のかさ歯車、15 ホブ、21 第一のかさ歯車、22 第二のかさ歯車。
Claims (4)
- 互いに噛み合う第一のかさ歯車および第二のかさ歯車で構成される歯車対は、一方のかさ歯車の歯部が歯筋方向に凹形円弧状に形成され、他方のかさ歯車の歯部が歯筋方向に上記一方のかさ歯車の歯部の凹形円弧の曲率半径と同じ曲率半径の凸形円弧状に形成され、それぞれのかさ歯車の歯部は同一のホブにより創成切り加工されていることを特徴とするかさ歯車の歯車対。
- 噛み合い部が歯筋方向に円弧状に形成された第一のかさ歯車と第二のかさ歯車で構成される歯車対の歯部が凹形円弧状に形成される一方のかさ歯車は、凹形円弧の歯底の曲率半径と同一半径のホブを使用し、ホブの中心を凹形円弧の曲率半径の中心位置に配置して創成切り加工し、歯部が凸形円弧状に形成される他方のかさ歯車は、上記一方のかさ歯車の歯部を凹形円弧状に加工したホブを使用し、凸形円弧の曲率半径の中心位置から歯底の曲率半径とホブの半径を加えた距離を隔てた位置にホブの中心を配置し、ホブを回転しながら凸形円弧の曲率半径の中心位置を支点として、ホブの外周の刃先が歯底に沿って旋回移動して創成切り加工することを特徴とするかさ歯車の歯車対の加工方法。
- 互いに噛み合う第一のかさ歯車と第二のかさ歯車で構成される歯車対は、一方のかさ歯車の歯部が歯筋方向に凹形円弧状に形成され、他方のかさ歯車の歯部が歯筋方向に上記一方のかさ歯車の歯部の凹形円弧の曲率半径よりも小さな曲率半径の凸形円弧状に形成され、それぞれのかさ歯車の歯部は同一のホブにより創成切り加工されていることを特徴とするかさ歯車の歯車対。
- 噛み合い部が歯筋方向に円弧状に形成された第一のかさ歯車と第二のかさ歯車で構成される歯車対の歯部の形状が凹形円弧状に形成される一方のかさ歯車は、凹形円弧の歯底の曲率半径と同一半径のホブを使用し、ホブの中心を凹形円弧の曲率半径の中心位置に配置して創成切り加工し、歯部の形状が凸形円弧状に形成される他方のかさ歯車は、上記一方のかさ歯車の歯部を凹形円弧状に加工したホブを使用し、凸形円弧の曲率半径の中心位置から歯底の曲率半径とホブの半径を加えた距離を隔てた位置にホブの中心を配置し、ホブを回転させながら凸形円弧の曲率半径の中心位置よりも歯先寄りの位置を支点として、ホブの外周の刃先が歯底に沿って旋回移動して創成切り加工することを特徴とするかさ歯車の歯車対の加工方法。
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