JP5894173B2 - かさ歯車伝動装置のかさ歯車における最適化されたクラウニング - Google Patents
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Description
1.曲線下面積の量(図6a)
標準的クラウニング輪郭線の場合、通常の標準クラウニング(b/500...b/1500もしくは0.003m0...0.006m0)に対する曲線下面積ABは通常、面積全体AGes=L*×C*の約33.4%であり、少なくとも31%である。
2.長さL*の中央の曲線の量(図6b)
L*/2において、標準的クラウニングの関数値はC*の約25%である。
・高い支持能力のある材料、特に高調質鋼の使用;
・表面硬化の実施;及び
・高い表面仕上品質を有する歯面の製造;が求められる。
高調質鋼の使用は、高価な原料及び高い処理コストに起因して高いコストがかかる。高調質鋼製品の加工、もしくは後続の製造ステップにおける精緻な表面仕上は、材料硬さに基づいて多大な手間がかかり高価である。
精密な材料除去によって前記歯面のミクロトポグラフィ及び従って前記支持領域が最適化され、前記最適化が、
・歯面の表面の歯大端部側及び歯小端部側に向いたエンドレリーフが縮減されて、前記歯面上のより大きい長さ及び幅を有する面が噛み合うように及び従って拡大された支持領域が形成されるように前記材料除去が行われることにより、並びに
・歯面切断平面の長手方向断面及び/又は歯形切断平面の歯形断面で無負荷の空隙(イーズオフ)を観察したとき、歯面のクラウニングの輪郭線が、接触点を通って延びる略対数、楕円、又は指数曲線形状に従うことにより、為されることによって解決される。
1.曲線下面積の量(図8a)
歯面中央におけるより偏平な曲線の輪郭線によって、最適化クラウニングでは、比AB/AGes=10〜30%に達する。
2.長さL*の中央の曲線の量(図8b)
新しいクラウニングの第2の特徴としては、長さL*の中央、つまり長さL*の50%における曲線の関数値、上限及び下限に対応するC*の基準データが存在する。上限に関して、基準値は、L*及びC*によって広げられた矩形全体の面積の20%によって定義される。下限に関して、基準値は、5%のC*に対応して定義される。
・一般にAB/AGes>31%である「標準的」円弧状標準クラウニング13;
・最適化クラウニングの上限12;
・最適化クラウニングの下限11;及び
・最適化クラウニングの上限と下限との間に位置する、特定の歯車の歯面輪郭線に対応する好ましい修正曲線15;である。
Claims (19)
- かさ歯車を製造する方法であって、前記かさ歯車の歯が、前記かさ歯車の歯が、歯すじ及び歯形線によって描かれ、前記歯の歯面は、歯面のミクロトポグラフィを有するとともに、噛み合う歯の接触領域を表す支持領域を有し、歯面のクラウニングは歯面縁部に対する歯面中央の隆起に相当する、かさ歯車を製造する方法において、
材料除去によって前記歯面のミクロトポグラフィ及び従って前記支持領域が最適化されることを特徴とし、
・歯面の表面の歯大端部側及び歯小端部側のエンドリリーフが減少されて、前記歯面上のより大きい長さ及び幅を有する面が噛み合うように及び従って拡大された支持領域が形成されるように前記材料除去が行われることにより、
・歯面切断平面の長手方向断面及び/又は歯形切断平面の歯形断面で無負荷の空隙を観察したとき、歯面のクラウニングの輪郭線が、接触点を通って延びる略対数、楕円、又は指数曲線形状に従うことにより、並びに
・フライスが、最適化された負荷支持領域を生成するための修正曲線により重畳された加工曲線であって、上限曲線と下限曲線との間にある対数、楕円、又は指数形式の前記修正曲線の歯幅全体及び歯高全体に沿って、前記歯形線及び/又は歯すじを形成する加工曲線を走行することにより、
前記最適化が為され、さらに
・かみ合いが、はすばかみ合い又はまがりばかみ合いとして構成されることを特徴とする、かさ歯車を製造する方法。 - 前記歯面切断平面内に存在する歯面輪郭は、前記歯面切断平面を切断された面積と残余の面積とに分割し、前記残余の面積の大きさが、面積全体の10%〜30%であり、「歯面切断平面」とは、歯の長手方向から無負荷の空隙を観察したとき、歯と相手歯との接触点を通って延びる面であって、ここでは真直ぐにされて1平面になった相手歯面によって形成される基準面に対して直角に位置している面を意味することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記歯面切断平面内に存在する歯面輪郭は、前記歯面切断平面を切断された面積と残余の面積とに分割し、前記残余の面積の大きさが、前記接触点と歯面端部との間の積分として定義されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記歯面切断平面の面積全体が、変位された支持領域では、前記空隙量と、前記接触点から前記歯面端部までの距離量とによって広げられていることを特徴とする、請求項2又は3に記載の方法。
- 前記材料を除去する工具の制御、特に工作機械のフライスヘッドの制御が、前記接触点の長手方向断面及び/又は歯形断面における、対数、楕円、又は指数状の歯すじ輪郭及び/又は歯形線輪郭をもたらすプログラムによって行われることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか一項に記載の方法。
- 互いに接触する両歯面を加工するフライスが、最適化されていない歯形状に相当するマクロジオメトリ曲線を走行し、前記マクロジオメトリ曲線には修正曲線が重畳されており、前記修正曲線は、噛み合う歯面の最適化された空隙を有するミクロトポグラフィを形成することを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一項に記載の方法。
- 製造工程では先ず、加工機械によって歯車の共役歯が作り出され、そして後続のステップで、マクロトポグラフィ領域内で前記歯車の歯面の基礎形状が作り出されるのと同時に、ミクロトポグラフィ領域内で、前記最適化された空隙のための特定のクラウニング形状が作り出されることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか一項に記載の方法。
- 転動面の中点が前記歯面の中点以外にあるように、前記支持領域が変位されることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記負荷支持領域が、丸く面取りされた角隅を有する略四角形、特に矩形の形状を有していることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記丸く面取りされた角隅を有する前記四角形又は矩形の負荷支持領域が、噛み合いの大きさに関して、略楕円形の負荷支持領域の大きさに少なくとも相当することを特徴とする、請求項1から11までのいずれか一項に記載の方法。
- 硬化後のかさ歯車の歯の硬質仕上加工のために、接触面のラップ加工の代わりに、4軸以上の多軸方法を用いたフライス加工又は研削によって歯面に材料除去を施すことによって、負荷支持領域の平滑な接触面が作り出されることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか一項に記載の方法。
- 船舶駆動伝動装置をゴンドラ駆動装置の水中伝動装置として製造するために用いられることを特徴とする、請求項1から13までのいずれか一項に記載の方法。
- 出力範囲100kW〜10000kWの船舶駆動伝動装置を製造するために用いられることを特徴とする、請求項1から14までのいずれか一項に記載の方法。
- 歯面に沿って、略円弧状、エピサイクロイド状、又はインボリュート状の曲線に相当する輪郭線を有する、かさ歯車伝動装置のかさ歯車を製造するための、請求項1から15までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記歯面平面の前記高さクラウニング及び幅クラウニングの輪郭線が略円弧状であることを特徴とする、請求項1から16までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記かさ歯車が、舵プロペラのためのものであることを特徴とする、請求項1から17までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記残余の面積の大きさが、面積全体の20%〜28%であることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
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