JP5501190B2 - フェースギアの噛み合い進行方向線決定方法、フェースギアの製造方法、フェースギア及びスピニングリールのロータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のギア歯を有するフェースギアとフェースギアに噛み合うピニオンギアを用いてフェースギアの噛み合い進行方向線を決定するフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法、フェースギアの製造方法、フェースギア及びスピニングリールのロータ駆動装置に関する。

スピニングリールのハンドル軸とロータとは食い違う軸回りに配置されている。このため、ハンドルの回転をロータに伝達するロータ駆動機構には、フェースギアと、はす歯ギアを有するピニオンギアとを用いている。フェースギアは、はす歯のピニオンギアと同形状の切削工具で円板を切削加工して得られるギア歯を有している。これにより、滑らかな回転フィーリングを得ることができる。

従来は、切削加工により得られたマスターを金型に転写し、金型によりフェースギアを成形して作成している（例えば、特許文献１参照）。これにより、大量にフェースギアを作成でき、フェースギアの低コスト化を図ることができる。

特開２０１０−７５０７５号公報

型成形によりフェースギアを作成すると、ロータ駆動機構の組立時に、フェースギアとピニオンギアとが基準の噛み合い位置からずれて配置されると、僅かなずれが生じても、ピニオンギアに対してフェースギアの回転むらが発生する。回転むらが発生すると、ハンドルを回転させたときにハンドルの回転がギクシャクした動きになり、回転フィーリングが悪化するおそれがある。このため、ロータ駆動機構の組立及び調整に多大な時間を要する。

本発明の課題は、組立寸法に誤差が生じても回転むらが生じにくいフェースギアを得ることにある。

発明１に係るフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法は、複数のギア歯を有するフェースギアとフェースギアに噛み合うピニオンギアを用いてフェースギアの噛み合い進行方向線を決定する方法である。噛み合い進行方向線決定方法は、配置工程と、曲線作成工程と、曲線配置工程と、第１座標算出工程と、直線算出工程と、第２座標算出工程と、誤差算出工程と、決定工程と、を含んでいる。配置工程では、ピニオンギアを基準の噛み合い位置からフェースギアの回転軸芯方向にフェースギアに対して離反又は接近させて噛み合わせる。曲線作成工程では、配置されたピニオンギアを等速回転させ、ピニオンギアの回転角度を第１軸とし、回転角度毎のフェースギアの回転角度の変動誤差を第１軸と直交する第２軸として回転角度と変動誤差との関係を示すフェースギアの一歯分のモーション曲線を作成する。曲線配置工程では、作成されたモーション曲線を、３６０度をピニオンギアの歯数Ｎで除算した角度間隔で第１軸方向にずらして３以上配置する。第１座標算出工程では、配置された３以上のモーション曲線のうち、中間にある第１モーション曲線と第１モーション曲線の両側に配置された２つの第２モーション曲線との第１交点と第２交点の座標を求める。直線算出工程では、第１交点と第２交点とを結ぶ第１直線を算出する。第２座標算出工程では、第１モーション曲線上の第１交点と第２交点との間の少なくとも一つの誤差位置から第１直線に垂直に下ろした第２直線と、第１直線と、の第３交点の座標を求める。誤差算出工程では、誤差位置の変動誤差から第３交点の変動誤差を減算して回転誤差を算出する。決定工程では、第１交点でのピニオンギアの第１接触位置と、回転誤差分フェースギアを回転させたときの第３交点の前記ピニオンギアの第３接触位置と、第２交点のピニオンギアの第２接触位置と、の少なくとも３つの点を結ぶ曲線を、ギア歯の歯面上でのフェースギアの噛み合い進行方向線として決定する。

このフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法では、フェースギアとピニオンギアとを基準位置からずらせて噛み合わせて、そのときのピニオンギアの回転角度に対するフェースギアの回転誤差をグラフ化したフェースギアの一歯分のモーション曲線を作成する。このモーション曲線を３６０／Ｎ分第１軸方向にずらして３以上のモーション曲線を配置する。この３つのモーション曲線の第１交点と第２交点を求め、第１交点と第２交点とを結ぶ第１直線を算出する。そして、第１交点と第２交点の間の少なくとも一つの誤差位置から第１直線に垂直に下ろした第２直線と第１直線との第３交点の座標を求める。次に、誤差位置の変動誤差から第３工程の変動誤差を減算して回転誤差を求め、第１交点でのピニオンギアの第１接触位置と、第３工程でのピニオンギアの第３接触位置と、第２交点でのピニオンギアの第２接触位置との少なくとも３つの点を結ぶ曲線をギア歯の歯面上での噛み合い進行方向線として決定する。

ここでは、フェースギアとピニオンギアとを基準位置からずらして配置したときの回転誤差を示すモーション曲線を３６０／Ｎ分ずらして配置し、そのときの第１交点と第２交点とを結ぶ第１直線に沿うように回転誤差が設定される噛み合い進行方向線が決定される。このため、組立時にフェースギアとピニオンギアとが基準位置から外れて配置されても、回転むら、すなわち回転誤差の変動が小さくなる。このため、組立寸法に誤差が生じても、回転むらが生じにくいフェースギアを得ることができる。

発明２に係るフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法は、発明１に記載の決定方法において、第２座標算出工程では、ピニオンギアの所定回転角度毎の複数の誤差位置から複数の第３交点の座標を求める。

前記誤差算出工程では、各誤差位置の変動誤差から複数の前記第３交点の変動誤差を減算して複数の回転誤差を算出し、決定工程では、第１接触位置と、複数の第３接触位置と、第２接触位置とを結ぶ曲線を噛み合い進行方向線とする。この場合には、噛み合い進行方向線のデータが増えるので、基準位置からずれても回転誤差の変動がさらに小さくなる。

発明３に係るフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法は、発明１又は２に記載の決定方法において、各工程は、電子計算機を用いてシミュレーションにより実行される。この場合には、電子計算機によるシミュレーションにより、各工程が実施されるので、プログラムの入力により複雑な演算を精度よく実施できる。

発明４に係るフェースギアの製造方法は、発明１から３のいずれかに記載のフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法により決定された噛み合い進行方向線に基づいて、フェースギアのギア歯の歯面を加工する。これにより、組立誤差が変動しても回転むらが生じにくいフェースギアを得ることができる。

発明５に係るフェースギアは、発明４に記載の製造方法に従って、噛み合い進行方向線に基づいて加工された歯面を有する。この場合には、組立誤差が生じても回転誤差の変動が少ないフェースギアを得ることができる。

発明６に係るスピニングリールのロータ駆動装置は、スピニングリールのリール本体に回転自在に支持されたハンドル軸の回転をロータに伝達する装置である。ロータ駆動装置はフェースギアと、ピニオンギアと、を有している。フェースギアは、ハンドル軸に一体回転可能に設けられた発明５に記載のギアである。ピニオンギアは、ハンドル軸と食い違う方向に配置され、リール本体に回転自在に支持され、フェースギアに噛み合う。このロータ駆動装置では、ピニオンギアとフェースギアとを組み立てる際に、基準位置に対してずれて配置されても、回転誤差の変動を抑えることができる。このため、組立誤差が変動してもフェースギアの回転むらが生じにくくなる。

本発明によれば、フェースギアとピニオンギアとを基準位置からずらして配置したときの回転誤差を示すモーション曲線を３６０／Ｎ分ずらして配置し、そのときの第１交点と第２交点とを結ぶ第１直線に沿うように回転誤差が設定される噛み合い進行方向線が決定される。このため、組立時にフェースギアとピニオンギアとが基準位置から外れて配置されても、回転むら、すなわち回転誤差の変動が小さくなる。このため、組立寸法に誤差が生じても、回転むらが生じにくいフェースギアを得ることができる。

本発明の一実施形態が採用されたスピニングリールの側面断面図。 図１のII−IIによる背面断面図。 ロータ駆動機構の分解斜視図。 ロータ駆動機構の平面図。 噛み合い進行方向線決定方法のフローチャート。 浅噛み時のモーション曲線の一例を示すグラフ。 深噛み時のモーション曲線の一例を示すグラフ。 フェースギア歯面におけるピニオンギアの接触経路を示す模式図。 モーション曲線の配置工程等を説明する模式図。 噛み合い進行方向線を示すフェースギア歯面の模式図。 噛み合い進行方向線で切削加工したフェースギアの三次元モデルを示す模式図。 図１１に示した三次元モデルの深噛み時のモーション曲線を示すグラフ。 フェースギア歯面上での噛み合い進行方向線決定方向で決定された噛み合い進行方向線を示す模式図。 噛み合い進行方向線を歯面中央で決定するための方法を示す模式図。 ３つのアライメント誤差とその方向を説明するための図。 アライメント誤差による回転誤差の発生のシミュレーション方法の一例を示す割り当て表。 三次元モデルと従来品のアライメント誤差による回転誤差を発生のシミュレーション結果を示すグラフ。 試作品のフェースギアと従来品のアライメント誤差による回転誤差の発生の測定結果を示すグラフ。 試作品と従来品とを組み込んだスピニングリールの官能評価結果を示すグラフ。

＜スピニングリールの構成＞
本発明の一実施形態を採用したスピニングリールは、図１に示すように、ハンドル１と、ハンドル１を回転自在に支持するリール本体２と、ロータ３と、スプール４とを備えている。ロータ３は、リール本体２の前部に回転自在に支持されている。スプール４は、釣り糸を外周面に巻き取るものであり、ロータ３の前部に前後移動自在に配置されている。なお、ハンドル１はリール本体２の左右いずれにも装着可能である。

ハンドル１は、図１及び図２に示すように、ハンドル軸１ａと、ハンドル軸１ａから径方向に延びるハンドルアーム１ｂと、ハンドルアーム１ｂの先端に回転自在に設けられたハンドル把手１ｃと、を有している。

リール本体２は、図１及び図２に示すように、側部が開口する収納空間を内部に有するリールボディ２ａと、リールボディ２ａの収納空間を塞ぐためにリールボディ２ａに着脱自在に装着される蓋部材２ｂ（図２）と、を有している。また、リール本体２は、リールボディ２ａ及び蓋部材２ｂの後部を覆う本体ガード２６と、を有している。

リールボディ２ａは、たとえば、マグネシウム合金やアルミニウム合金等の軽合金製のものであり、上部に前後に延びるＴ字形の竿取付脚２ｃが一体形成されている。リールボディ２ａの収納空間内には、図１に示すように、ロータ駆動機構５と、オシレーティング機構６とが設けられている。

ロータ駆動機構５（ロータ駆動装置の一例）は、ハンドル１の回転をロータ３に伝達するものであり、ハンドル１の回転に連動してロータ３を回転させる。ロータ駆動機構５は、図２及び図３に示すように、ハンドル１のハンドル軸１ａが一体回転可能に連結されたフェースギア軸１０とともに回転するフェースギア１１と、このフェースギア１１に噛み合うピニオンギア１２とを有している。

図２に示すように、フェースギア１１は、フェースギア軸１０と一体又は別体（この実施形態では一体）に形成されている。フェースギア軸１０は、ねじ結合又は非円形係合（この実施形態ではねじ結合）により一体回転可能に、ハンドル軸１ａに連結されている。フェースギア軸１０は、蓋部材２ｂに装着された軸受２７ａ及びリールボディ２ａに装着された軸受２７ｂにより、リール本体２に回転自在に装着されている。フェースギア軸１０の両端の内周面には、ハンドル軸１ａに螺合する左雌ねじ部１０ａ及び右雄ねじ部１０ｂが形成されている。ここで、フェースギア１１に近い側の左雌ねじ部１０ａは左ねじであり、フェースギア１１から離れた側の右雌ねじ部１０ｂは、右ねじである。したがって、ハンドル軸１ａは、右ねじ用と左ねじ用の２種類のものが用意されている。

フェースギア１１は、図２、図３及び図４に示すように、フェースギア軸１０と一体で形成された円板部１１ａと、円板部１１ａの一側面の外周側に形成されたフェースギア部１１ｂと、を有している。フェースギア部１１ｂは、円板部の一側面の外周側に周方向に間隔を隔てて形成された複数のフェースギア歯１１ｃを有している。フェースギア１１は、フェースギア軸１０とともに、例えばアルミニウム合金を鍛造して形成されている。フェースギア歯１１ｃは、図４に示すように、ハンドル１が糸巻取方向に回転する時にピニオンギア１２に噛み合う第１歯面１１ｄと、糸繰り出し方向に回転したときに噛み合う第２歯面１１ｅとを有している。少なくとも第１歯面１１ｄは、後述する噛み合い進行方向線決定方法により決定された噛み合い進行方向線に沿うように形成されている。図１５に示すように、第１歯面１１ｄは歯すじ方向の中央部が凹んだ凹面で構成され、第２歯面１１ｅは歯すじ方向の中央部が突出した凸面で構成されている。

ピニオンギア１２は、筒状のギア本体１２ａと、ギア本体１２ａの後部外周面に形成されたはす歯１２ｃを有するギア部１２ｂと、を有している。ギア本体１２ａは、ハンドル軸１ａと食い違う軸回り（スプール軸１５回り）にリールボディ２ａに回転自在に装着されている。ギア本体１２ａは、ギア部１２ｂの前後で前軸受１４ａ及び後軸受１４ｂによりリールボディ２ａに回転自在に支持されている。ギア本体１２ａの中心には、スプール軸１５が貫通可能な貫通孔１２ｄが形成されている。ギア本体１２ａの前端外周面には、ロータ３を固定するためのナット１３が螺合する雄ねじ部１２ｅが形成され、前部外周面には、ロータ３を一体回転可能に連結するための平行な回り止め平面１２ｆが形成されている。

フェースギア１１とピニオンギア１２は、基準噛み合い高さ（ピニオンギア１２のフェースギア１１に対する基準の噛み合い位置の一例）ＳＨで噛み合うように設計されている。ピニオンギア１２は、フェースギア１１の回転中心に対して基準オフセット量ＯＳだけオフセットして配置されている。フェースギアのピッチ円は、フェースギア１１の歯先から、ピニオンギア１２のピッチ円径の歯先からの距離（歯先直径−ピッチ円直径）／２)分歯底側の位置となる。したがって、基準噛み合い高さＳＨでピニオンギア１２のピッチ円とフェースギア１１のピッチ円とが一致する。基準オフセット量ＯＳは、図１５のフェースギア１１の回転中心Ｚからピニオンギア１２の回転中心Ｘまでの距離により定義される。

オシレーティング機構６は、図１及び図２に示すように、スプール４の中心部にドラグ機構６０を介して連結されたスプール軸１５を前後方向に移動させてスプール４を同方向に移動させるための機構である。オシレーティング機構６は、スプール軸１５の下方に平行に配置されたトラバースカム軸２１と、トラバースカム軸２１に沿って前後方向にリールボディ２ａに案内されるスライダ２２と、トラバースカム軸２１の先端に固定された中間ギア２３とを有している。スライダ２２にはスプール軸１５の後端が回転不能に固定されている。中間ギア２３はピニオンギア１２に噛み合っている。

ロータ３は、図１に示すように、たとえばマグネシウム合金やアルミニウム合金製等の軽合金製であり、ピニオンギア１２に回転不能に連結され、リール本体２に対して回転自在である。ロータ３は、ピニオンギア１２に一体回転可能に連結された筒部３０と、筒部３０の後部の対向する位置に接続され筒部３０と間隔を隔てて前方に延びる第１ロータアーム３１及び第２ロータアーム３２と、を有している。

筒部３０は、前部内周側に円板状の壁部３０ｄを有し、壁部３０ｄの中心部には、ピニオンギア１２と一体回転可能に連結される環状ボス部３０ｅが形成されている。このボス部３０ｅの内周部をピニオンギア１２の前部が貫通し、ピニオンギア１２の前部にある回り止め平面１２ｆがボス部３０ｅの内周面に一体回転可能に係止される。この状態でピニオンギア１２の雄ねじ部１２ｅにナット１３をねじ込むことにより、ロータ３がピニオンギア１２に固定される。第１ロータアーム３１の先端の外周側には、釣り糸をスプール４に案内するベールアーム４４が糸開放姿勢と糸巻取姿勢とに揺動自在に装着されている。

ロータ３の筒部３０の内部には、ロータ３の逆転を禁止・解除するための逆転防止機構５０が配置されている。逆転防止機構５０は、内輪が遊転するローラ型のワンウェイクラッチ５１と、ワンウェイクラッチ５１を作動状態（逆転禁止状態）と非作動状態（逆転許可状態）とに切り換える切換レバー５２とを有している。切換レバー５２は、リールボディ２ａに揺動自在に装着されている。切換レバー５２の先端には図示しないカムが設けられており、切換レバー５２を揺動させると、カムによりワンウェイクラッチ５１が作動状態と非作動状態とに切り換わる。

スプール４は、図１に示すように、ロータ３の第１ロータアーム３１と第２ロータアーム３２との間に配置されており、スプール軸１５の先端にドラグ機構６０を介して装着されている。スプール４は、外周に釣り糸が巻かれる糸巻き胴部４ａと、糸巻き胴部４ａの後方に糸巻き胴部４ａと一体形成された筒状のスカート部４ｂと、糸巻き胴部４ａの前端に設けられた大径のフランジ部４ｃとを有している。

ドラグ機構６０は、スプール４の回転を制動するものであり、スプール軸１５の先端に螺合するドラグ調整つまみ６１と、ドラグ調整つまみ６１により押圧されてスプール４を制動する制動部６２とを有している。

このように構成されたスピニングリールでは、ベールアーム４４が糸案内姿勢の状態で釣り人がハンドル１を糸巻取方向に回転させると、その回転でフェースギア１１が回転し、フェースギア１１に噛み合うピニオンギア１２が回転する。これにより、ロータ３が糸巻取方向に回転し、繰り出された釣り糸がスプール４に巻き付けられる。このとき、フェースギア１１のフェースギア歯１１ｃの第１歯面１１ｄは、噛み合い進行方向線決定方向により決定された歯面であるので、組立誤差が生じてもハンドル１の回転むらが生じにくくなる。

＜フェースギアの噛み合い進行方向線の決定方法＞
本発明の一実施形態によるフェースギアの噛み合い方向線の決定方法の各工程を図５に示すフローチャートに基づき説明する。フェースギア１１の噛み合い進行方向線の決定方法は、ステップＳ１の配置工程と、ステップＳ２の曲線作成工程と、ステップＳ３の曲線配置工程と、ステップＳ４の第１座標算出工程と、ステップＳ５の直線算出工程と、ステップＳ６の第２座標算出工程と、ステップＳ７の誤差算出工程と、ステップＳ８の決定工程とを含んでいる。上記各工程は、例えば三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design：以下単にＣＡＤと言う）等の電子計算機を用いたシミュレーション処理により実施される。

フェースギアの噛み合い進行方向線をシミュレーションにより決定方法を実施する前に、まず、フェースギア１１及びピニオンギア１２の諸元を設定する。この実施形態では、
ピニオンギア１２の諸元は、
モジュール０．６５ｍｍ、圧力角２０、歯数６、転位係数＋０．５、捩れ角５５度である。

フェースギア１１の諸元は、
歯数３１、外径２５．９ｍｍ、内径２１．４ｍｍ、基準オフセット（ＯＳ）６．５ｍｍ基準噛み合い高さ（ＳＨ）３．７２５ｍｍである。

フェースギア１１の諸元が決定されると、図５のステップＳ１の配置工程では、ピニオンギア１２をフェースギア１１に対して基準噛み合い高さＳＨより近づける深噛みの状態及び遠ざける浅噛みの状態とのいずれかに配置する。図１５では、近づける方向がΔＨ−であり、遠ざける方向がΔＨ＋である。

ピニオンギア１２とフェースギア１１の噛合い状態を表す図４において、ピニオンギア１２が図４の第３軸Ｚ方向に移動するとギアノイズが大きく変化し、回転むらが生じることが経験から分かっている。

ステップＳ２の曲線作成工程では、上記経験則に基づいて、シミュレーションにより図６及び図７に示すモーション曲線を作成する。モーション曲線は、縦軸に回転誤差を横軸のピニオンギア１２の回転角度をとったグラフ上に表示される。具体的には、フェースギア１１の一歯分だけ、配置されたピニオンギア１２を等速回転させたときに、フェースギア１１の回転が等速回転からどのようにずれているかを表すのが、モーション曲線である。したがって、シミュレーションでは、ＣＡＤ上に配置したピニオンギア１２を糸巻取方向に等速回転させてギア比により求めたフェースギア１１の等速回転角度と実際の回転角度との変動誤差を回転誤差としてピニオンギア１２の所定回転角度毎に求める。そして、それをグラフ化してモーション曲線を作成する。図６に浅噛みの時のモーション曲線を示し、図７に深噛みの時のモーション曲線を示す。いずれの場合も、ピニオンギア１２を第３軸Ｚ方向に移動させることにより、ピニオンギア１２の回転角度に対して回転誤差が大きく変化していることがわかる。通常、基準噛み合い位置ＳＨでは、モーション曲線は、台形状の平坦なものになる。

ここでピニオンギア１２を第３軸Ｚ方向にΔ＋移動させたときに噛合う接触点の軌跡を浅噛み経路、ピニオンギア１２を第３軸Ｚ方向にΔ＋移動させたときに噛合う接触点の軌跡を深噛み経路と呼ぶ。図８は、図６及び図７のモーション曲線のグラフと接触位置を対応させた図である。図８では、浅噛み経路及び深噛み経路とも、それぞれ０．０５ｍｍだけ第３軸Ｚの正負の方向に基準噛み合い高さＳＨからずらしてピニオンギア１２を配置している。この対応関係からモーション曲線はフェースギア１１のフェースギア歯１１ｃの歯面形状に依存している事が推測できる。すなわち、深噛みの時には、フェースギア歯１１ｃの外縁部でピニオンギア１２と接触し、浅噛みの時には、干渉防止経路を含む内縁部で接触すると推測される。なお、図８に示す干渉防止経路は、フェースギア歯１１ｃとピニオンギア１２との歯元干渉領域と、噛合い歯面領域との境界線である。

ステップＳ３の曲線配置工程では、得られた一歯分のモーション曲線を横軸方向にずらして３つのモーション曲線を並べて配置する。具体的には、モーション曲線を３６０／ピニオンギアの歯数（例えば６）で除算した回転角度で横軸方向にシフトする。従ってこの実施形態では、図６及び図７に示すように、６０度ずらして３つのモーション曲線が配置される。これにより、フェースギア１１の連続する３つのフェースギア歯１１ｃにおいて、ピニオンギア１２の回転角度とフェースギア１１の回転誤差との関係がわかる。

ステップＳ４の第１座標算出工程では、例えば深噛み時のモーション曲線を模式的に示した図９において、配置した３つのモーション曲線の交点を三次元ＣＡＤのデータにより求める。ここで、図９のグラフ上の左側のモーション曲線を第１歯のモーション曲線（第２モーション曲線の一例）、中央のモーション曲線を第２歯のモーション曲線（第１モーション曲線の一例）、右側のモーション曲線を第３歯のモーション曲線（第２モーション曲線の一例）と呼ぶ。ステップＳ４では、第１歯のモーション曲線と第２歯のモーション曲線との第１交点Ａと、第２歯のモーション曲線と第３歯のモーション曲線との第２交点ＣをＣＡＤの三次元データから求める。

ステップＳ５の直線算出工程では、第１交点Ａと第２交点Ｃとを結ぶ第１直線Ｌ１を三次元データから算出する。この第１直線Ｌ１となるようなモーション曲線に近づけることができる歯面を作成可能とするのが、今回決定される噛み合い方向進行線である。

ステップＳ６の第２座標算出工程では、第２歯のモーション曲線上の第１交点Ａと第２交点Ｃとの間の少なくとも一つの誤差位置Ｂから第１直線Ｌ１に垂直に下ろした第２直線Ｌ２と、第１直線Ｌ１と、の第３交点Ｄの座標を三次元データから求める。

ステップＳ７の誤差算出工程では、誤差位置Ｂの変動誤差から第３交点Ｄの変動誤差を減算して回転誤差を算出する。図９では、回転誤差は、例えば０．００６４度である。

ステップＳ８の決定工程では、図１０に示すように、フェースギア歯１１ｃの第１歯面１１ｄにおいて、第１交点Ａでのピニオンギア１２の第１接触位置Ａ１と、回転誤差分フェースギア１１を回転させたときの第３交点Ｄのピニオンギア１２の第３接触位置Ｄ１と、第２交点Ｃのピニオンギア１２の第２接触位置Ｃ１と、の少なくとも３つの点を結ぶ図１０に一点鎖線で示す曲線を、フェースギア歯１１ｃの第１歯面１１ｄ上でのフェースギア１１の歯面の外縁部における噛み合い進行方向線として決定する。これにより、誤差位置Ｂと第３交点Ｄとは同じ接触線であるので、同一接触線上でかつ回転誤差分回転させて歯面上の位置を求めることにより、一つの歯において、第１交点Ａから第３交点Ｄを通って第２交点Ｃまで、変動誤差が一定になり、回転むらが生じなくなる。

なお、実際のシミュレーションでは、第３交点Ｄは、第１交点Ａと第２交点Ｃとの間で所定回転角度毎に複数求めて、ある位置の噛み合い進行方向線が決定されている。
なお、上記噛み合い進行方向線は、第１歯面１１ｄ外周側で決定したが、噛み合い進行方向線は、第１歯面１１ｄ及び第２歯面１１ｅのいずれの位置でも決定することができる。

＜噛み合い進行方向線で形成されたフェースギアの噛み合いのシミュレーション＞
図１０は、第１歯面１１ｄ上で各点を表示した模式図である。図９での第３交点Ｄは、第１歯面１１ｄの外端から第１歯面１１ｄの内部に移動し、かつ第１交点Ａと第２交点Ｃを結ぶ直線上に実質的に位置する。ここで三次元モデルを上記の第１交点Ａ第３交点Ｄ及び第２交点Ｃを結ぶ線でカットした三次元モデルを作成し、この三次元モデルでピニオンギア１２との噛み合いのシミュレーションを行った。なお、シミュレーションはリール回転時の正転歯面となる第１歯面１１ｄのみで行った。図１１は、シミュレーションに使用した三次元モデルのフェースギア１１のフェースギア歯１１ｃを示している。それぞれのフェースギア歯１１ｃは、第１歯面１１ｄと第２歯面１１ｅとの間の外周面に上記方法で決定された噛み合い進行方向線によってカットされたカット面１１ｆが形成されている。このカット面１１ｆは、フェースギア歯１１ｃの外周部から歯先に向かって角部を削って斜めにショートカットした形状である。また、第１歯面１１ｄの内周面には、前述した干渉防止経路１１ｇが形成されている。

ここで、図１２は、上記三次元モデルのフェースギア１１にピニオンギア１２を深噛みで噛み合わせたときのＣＡＤ上でシミュレーションして得られたモーション曲線ある。図１２に示したモーション曲線は、図７に示したモーション曲線に比べて平坦で振動が少ない曲線となっている。したがって、進行方向線でカットしたカット面１１ｆを形成したフェースギア１１は、回転むらが生じにくくなっていることがわかる。

なお、上記噛み合い進行方向線は、第１歯面１１ｄ外周側で決定したが、噛み合い進行方向線は、第１歯面１１ｄ及び第２歯面１１ｅにおいて、外周側と内周側との間のいずれの位置でも決定することができる。

さらに上記方法を図６に示した浅噛みの場合にも適用すると、図１３に示すように、干渉防止経路と歯面の内周側との角部を斜めにショートカットする噛み合い進行方向線が決定される。

また外周部又は内周部より中央部側の位置での噛み合い進行方向線を決定する場合、深噛みの場合は、図１４に示すように、モーション曲線において、第１直線Ｌ１の位置を変動誤差が少ない方向にシフトさせて第１交点Ａ、第２交点Ｃ及び第３交点Ｄを求めればよい。それを図１３に当てはめると、第１歯面１１ｄの外縁部から内周側の位置で噛み合い進行方向線を決定できる。そして、深噛みと浅噛みの噛み合い進行方向線を歯面の中央部まで決定すると、図１３に示すように、深噛みの時と浅噛みの時との噛み合い進行方向線が一致することがわかった。

＜三次元モデルの組立誤差に関する検証＞
上記の三次元モデルのフェースギア１１を用いて組立誤差の検証をシミュレーションにより実施した。具体的には、図１５に示すように、噛み合い高さ誤差とオフセット誤差と、傾き誤差の３種の組立誤差に関して検証した。組立誤差の検証は、２つの三次元モデルを比較して行った。一つ目は創成シミュレーションによりモデル化した従来の理論形状のフェースギアのモデルである。二つ目は図１３に示すように、噛合い進行方向線を歯面中央部に配置し、この線上のみ理論歯面を残し、その両側領域を非接触となるように修正した歯面形状である。なお、シミュレーションはリール回転時の正転歯面となる第１歯面１１ｄのみで行った。

図１５は、組立誤差の定義と誤差の方向を示している。各誤差は直交表に３因子及び３水準を割付けて９回のシミュレーションを行った。図１６に、直交表の検証計画を示す。図１７にシミュレーションの結果を示す。理論形状の従来品の歯面は組立誤差の影響を大きく受けているのが見られるが、噛み合い進行方向線を基準とした本実施形態によるフェースギア１１の歯面では殆ど影響を受けていないのが分かる。

＜試作品の加工とその測定結果＞
上記のシミュレーションから、本発明に係る噛み合い進行線決定方法により決定された噛み合い進行線を中央部に配置して理論形状の歯面を残し、その両側の歯面を非接触となるように逃がした歯面をフェースギア１１に形成した。なお、外周縁もピニオンギア１２が接触しないように逃がしている。また、理論形状の歯面を有するものを従来品として作成した。

作成された本発明に係るフェースギア１１及び従来品のフェースギアの精度は三次元測定機により測定した結果、精度が全ての歯面で充分な精度であることを確認した。

作成された２つのフェースギアに対して噛み合い伝達誤差の測定を行った。測定機には、駆動側及び従動側にそれぞれ１回転当たり１２９６０００パルスを発生するエンコーダを設置し、ピニオンギアを駆動して２つのフェースギアの進み遅れ角を精密に測定した。回転に使用するピニオンギアは、歯車測定機で測定を行い、新ＪＩＳ５級レベルで仕上がっている事を確認した。測定はシミュレーションと同様に直交表に割り付けて９回行った。図１８は第１歯面１１ｄの測定結果の要因効果図で、縦軸は全歯平均の１ピッチ噛合い伝達誤差である。

図１７と図１８とを比較すると、絶対値に違いが見られるものの、ほぼ同様の傾向を示していることが見てとれる。特に、噛み合い進行方向線を基準に第１歯面１１ｄを形成した本実施形態の発明品としてのフェースギアの試作品は、シミュレーション同様に組立誤差による影響をほとんど受けないものになっている。

図１９は、実際にスピニングリールに本発明の一実施形態によるフェースギア１１を組み込んでギアの回転フィーリングを官能評価した結果である。縦軸は官能検査の評価結果で、大きいほど回転フィーリングが良いことを示す。横軸はハンドルの軸方向クリアランスで、噛合い高さ方向を示す。このクリアランスを０．０６mm間隔で三段階に変化させて官能評価を行った。この評価結果でも、噛み合い進行方向線を基準とした本実施形態の試作品では、回転フィーリングの変化が少ない、つまり回転むらがあまりないことがわかった。

＜結び＞
上記のことから
（１）フェースギアの噛合い進行方向線をＣＡＤを用いたシミュレーションにより求め、フェースギア噛合い進行方向線を決定した。

（２）決定された噛み合い進行方向線を基準とする三次元のフェースギア歯１１ｃの第１歯面１１ｄをシミュレーションにより得、さらに、シミュレーションによる検証を行った。その結果、噛合い高さ、オフセット及び軸傾斜の３つの組立誤差の影響を受けにくいフェースギアを得ることができた。

（３）実際に加工した試作品を評価したところ、噛み伝達誤差測定でもシミュレーションの結果と同様になり、実際の効果を確認できた。

（４）この試作品を実機に組み込んで確認したところ、噛み合い方向進行線を基準にした歯面を形成した試作品もシミュレーション品と同様に、噛み合い高さ、オフセット及び軸傾斜の３つの組立誤差の影響を受けにくいフェースギアを得ることができた。これにより、組立誤差による回転むらを吸収でき、量産時の組立性が向上していることが検証できた。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（ａ）前記実施形態では、噛み合い進行方向線を中央部に配置したが、噛み合い進行方向線は歯面のいずれに設定してもよい。

（ｂ）前記実施形態では、スピニングリールのフェースギアを例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、フェースギア以外でも、ベベルギアやハイポイドギア、又は、はすばギア等の歯車に適用可能である。適用条件としては、アライメント誤等により、２つのギアの噛合いが線接触から点接触となる理論歯面を有する全てのギアに適用可能である。

（ｃ）前記実施形態では、中央部だけと外縁部だけを噛み合い進行方向線に沿うように形成したが、歯面全てを噛み合い進行方向線に沿って形成してもよい。

（ｄ）前記実施形態では、スピニングリールに用いるため、負荷が作用するハンドルの糸巻取方向に噛み合う第１歯面１１ｄだけを噛み合い進行方向線を基準にした歯面としたが、負荷を掛けて両方向に回転を伝達する場合及び第２歯面１１ｅでの接触時に負荷が作用する場合には、第２歯面１１ｅを噛み合い進行方向線を基準に形成してもよい。

５ ロータ駆動機構
１１ フェースギア
１１ｃ フェースギア歯
１１ｄ 第１歯面
１１ｅ 第２歯面
１１ｆ カット面
１１ｇ 干渉防止経路
１２ ピニオンギア

Claims (6)

1. 複数のギア歯を有するフェースギアと前記フェースギアに噛み合うピニオンギアを用いて前記フェースギアの噛み合い進行方向線を決定するフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法であって、
   前記ピニオンギアを基準の噛み合い位置から前記フェースギアの回転軸芯方向に前記フェースギアに対して離反又は接近させて噛み合わせる配置工程と、
   配置された前記ピニオンギアを等速回転させ、前記ピニオンギアの回転角度を第１軸とし、前記回転角度毎の前記フェースギアの回転角度の変動誤差を前記第１軸と直交する第２軸として前記ピニオンギアの回転角度と前記変動誤差との関係を示す前記フェースギアの一歯分のモーション曲線を作成する曲線作成工程と、
   作成された前記モーション曲線を、３６０度を前記ピニオンギアの歯数Ｎで除算した角度間隔で前記第１軸方向にずらして３以上配置する曲線配置工程と、
   前記配置された３以上のモーション曲線のうち、中間にある第１モーション曲線と前記第１モーション曲線の両側に配置された２つの第２モーション曲線との第１交点と第２交点の座標を求める第１座標算出工程と、
   前記第１交点と前記第２交点とを結ぶ第１直線を算出する直線算出工程と、
   前記第１モーション曲線上の前記第１交点と前記第２交点との間の少なくとも一つの誤差位置から前記第１直線に垂直に下ろした第２直線と、前記第１直線と、の第３交点の座標を求める第２座標算出工程と、
   前記誤差位置の変動誤差から前記第３交点の変動誤差を減算して回転誤差を算出する誤差算出工程と、
   前記第１交点での前記ピニオンギアの第１接触位置と、前記回転誤差分前記フェースギアを回転させたときの前記第３交点の前記ピニオンギアの第３接触位置と、前記第２交点の前記ピニオンギアの第２接触位置と、の少なくとも３つの点を結ぶ曲線を、前記ギア歯の歯面上での前記フェースギアの噛み合い進行方向線として決定する決定工程と、
   を含むフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法。
2. 前記第２座標算出工程では、前記ピニオンギアの所定回転角度毎の複数の誤差位置から複数の前記第３交点の座標を求め、
   前記誤差算出工程では、各誤差位置の変動誤差から複数の前記第３交点の変動誤差を減算して複数の回転誤差を算出し、
   前記決定工程では、前記第１接触位置と、複数の前記第３接触位置と、前記第２接触位置とを結ぶ曲線を前記噛み合い進行方向線とする、請求項１に記載のフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法。
3. 前記各工程は、電子計算機を用いてシミュレーションにより実行される、請求項１又は２に記載のフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のフェースギアの噛み合い進行方向線決定方法により決定された噛み合い進行方向線に基づいて、前記フェースギアのギア歯の歯面を加工するフェースギアの製造方法。
5. 請求項４に記載のフェースギアの製造方法に従って、前記噛み合い進行方向線に基づいて加工された前記歯面を有するフェースギア。
6. スピニングリールのリール本体に回転自在に支持されたハンドル軸の回転をロータに伝達するロータ駆動装置であって、
   前記ハンドル軸に一体回転可能に設けられた請求項５に記載のフェースギアと、
   前記ハンドル軸と食い違う方向に配置され、前記リール本体に回転自在に支持され、前記フェースギアに噛み合うピニオンギアと、
   を備えたスピニングリールのロータ駆動装置。