JP5953773B2 - フェースギヤ及びギヤ装置 - Google Patents

Description

本発明は、フェースギヤ及びギヤ装置に関するものである。

従来、環状配置された複数のギヤ歯を有するフェースギヤにおいては、その噛合する相手側ギヤとの接触部となる各ギヤ歯の潤滑が重要な課題となっている。例えば、特許文献１には、各ギヤ歯の歯面に複数の段差を設け、これら各段の間に潤滑剤を保持する構成が開示されている。また、特許文献２には、歯底部に、潤滑剤を貯留する溝を形成する構成が開示されている。そして、特許文献３には、各ギヤ歯の径方向外側に潤滑剤の保持部を形成する構成が開示されている。

さらに、特許文献４には、各ギヤ歯の歯面上を転がり接触で移動する相手側ギヤ（ギヤ歯）との接触部分に潤滑剤を貯留する凹部を形成する構成が開示されている。即ち、相手側ギヤとの接触部分は各歯面上を斜めに移動する。従って、その移動する接触部分の軌跡に相当する部分に潤滑剤の貯留部を形成することにより、効果的に各ギヤ歯の潤滑を行うことができる。

特開２００２−２３３２７６号公報 特開２０１０−７５０７５号公報 特開２００９−７４６６６号公報 特開２００９−７４６６３号公報

しかしながら、相手側ギヤとの接触部分に段差や凹部等が存在することにより、その噛合状態が不安定化する可能性がある。そして、これを回避すべく、歯底部等、直接的な噛み合いの接触部分から離れた部位に潤滑剤の貯留部を形成した場合には、その潤滑剤の供給が不足する可能性があることから、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、噛合状態の不安定化を抑えつつ、効果的にギヤ歯の潤滑を行うことができるフェースギヤ及びギヤ装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、環状配置された複数のギヤ歯を有するフェースギヤにおいて、前記各ギヤ歯の歯面には、潤滑剤を貯留する凹部が形成されるとともに、該凹部が形成される凹部形成領域は、前記各ギヤ歯のピッチ点よりも歯
底側に設定され、前記各ギヤ歯は、凸歯面と凹歯面とを有し、前記凹部は、前記凹歯面において前記フェースギヤの径方向内側であって前記凹歯面の歯幅方向端部側に形成されており、前記凹部の歯幅方向の開口幅は、歯底側から歯先側に向かって狭小となっているとともに、前記凹部の歯幅方向の幅は、前記凹歯面側から前記凸歯面側に向かって狭小となっていること、を要旨とする。

即ち、歯面に潤滑剤を貯留する凹部を設けることで、各ギヤ歯を効果的に潤滑することができる。そして、これにより、歯面の摩擦抵抗が低下することでギヤ効率が向上し、及びその面粗度が滑らかになることにより静粛性が向上する。しかしながら、ギヤ間の噛合状態を安定させるためには、そのピッチ点よりも歯先側における歯面形状が平滑であることが望ましい。この点、上記構成によれば、ピッチ点よりも歯先側には、凹部が形成されない。従って、噛合状態の不安定化を抑えつつ、効果的に各ギヤ歯の潤滑を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、前記凹部形成領域は、前記ピッチ点から１／２モジュール以上、歯底側に設定されること、を要旨とする。
即ち、噛合状態の安定性について、ピッチ点近傍は特に影響の大きな部分である。従って、上記構成によれば、各ギヤ歯の噛合状態を更に安定させることができる。

請求項３に記載の発明は、前記各ギヤ歯における相手側ギヤとの噛み合い始めの位置が、前記歯底側の歯幅方向端部であること、を要旨とする。
即ち、相手側ギヤとの噛み合い始めの位置に潤滑剤が貯留された凹部が存在することで、当該凹部に対応する位置において相手側ギヤのギヤ歯に付着した潤滑剤が、その接触部分の移動に伴って各ギヤ歯の歯面上に塗布される。従って、上記構成によれば、ピッチ点よりも歯先側に凹部を形成することなく、効果的に各ギヤ歯の潤滑を行うことができる。

請求項４に記載の発明は、前記凹部形成領域は、前記噛み合い始めの位置となる前記歯幅方向端部から歯幅の１／４〜１／２の範囲に設定されること、を要旨とする。
上記構成によれば、より効果的に、噛合状態の不安定化を抑えつつ、各ギヤ歯の潤滑を行うことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のフェースギヤを備えたギヤ装置であること、を要旨とする。
上記構成によれば、フェースギヤ及び当該フェースギヤに噛合する相手側ギヤ間の噛合状態の不安定化を抑えつつ、効果的に各ギヤ歯を潤滑して、その静粛性を高めることができる。

本発明によれば、噛合状態の不安定化を抑えつつ、効果的にギヤ歯の潤滑を行うことが可能なフェースギヤ及びギヤ装置を提供することができる。

本発明にかかるギヤ装置の平面図。 フェースギヤと入力ギヤとの噛合部を示す斜視図。 ギヤ歯の平面図。 ギヤ歯の斜視図。 各ギヤ歯の歯面に設けられた凹部を示す説明図。 凹部近傍の断面図（Ａ−Ａ断面）。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ギヤ装置１は、入力軸２に設けられた入力ギヤ３と、この入力ギヤ３に噛合されたフェースギヤ４とを備えている。

フェースギヤ４は、中心部に回転軸５を有して円板状に形成された円盤部６と、その面７上に環状配置された複数のギヤ歯８とを備えている。本実施形態では、フェースギヤ４は、その回転軸５が入力軸２に対して食い違いの位置関係となるように配置されている。そして、入力ギヤ３は、フェースギヤ４よりも小径のピニオンギヤとして構成されている。

詳述すると、図２に示すように、フェースギヤ４の各ギヤ歯８は、その歯先８ａが回転軸５に沿う方向（図１参照、紙面に直交する方向）に突出する態様で円盤部６の周縁部分に形成されている。また、入力ギヤ３には、螺子状の捩れをもって形成された二条のギヤ歯３ａを有する小歯数ヘリカルギヤが採用されている。そして、フェースギヤ４の各ギヤ歯８は、その入力ギヤ３のギヤ歯３ａに対して転がり接触で噛合するように捩れをもった形状となっている。

即ち、図３に示すように、フェースギヤ４の各ギヤ歯８は、凹状に湾曲した凹歯面９ａと、凸状に湾曲した凸歯面９ｂとを有している。また、これらの各歯面９には、図示しない潤滑剤（グリース等）を貯留する凹部１０が形成されている。そして、各凹部１０は、各歯面９における歯底８ｂ側、詳しくは、その相手側ギヤである入力ギヤ３との噛み合い始めの位置となる歯幅方向端部Ｅの近傍に形成されている。

図３及び図４に示すように、本実施形態のフェースギヤ４において、その噛合する相手側ギヤ（入力ギヤ３）との接触部分は、各ギヤ歯８の歯面９上を斜めに移動する。具体的には、凹歯面９ａにおいては、その入力ギヤ３との接触部分が、歯底８ｂ側における径方向内側の歯幅方向端部Ｅ１から、歯先８ａ側における径方向外側の歯幅方向端部Ｅ２に向かって斜めに移動する。また、凸歯面９ｂにおいては、その入力ギヤ３との接触部分が、歯底８ｂ側における径方向外側の歯幅方向端部Ｅ２から、歯先８ａ側における径方向内側の歯幅方向端部Ｅ１に向かって斜めに移動する。即ち、各ギヤ歯８に噛合する入力ギヤ３（ギヤ歯３ａ）との噛み合い始めの位置は、その歯幅方向における位置がフェースギヤ４の回転方向に応じて入れ替わる。そして、各凹部１０は、その各歯面９における噛み合い始めの位置、つまり、凹歯面９ａにおいては歯底８ｂ側における径方向内側の歯幅方向端部Ｅ１の近傍に形成され、凸歯面９ｂにおいては歯底８ｂ側における径方向外側の歯幅方向端部Ｅ２の近傍に形成されている。

さらに詳述すると、図５に示すように、本実施形態のフェースギヤ４において、各凹部１０が形成される凹部形成領域αは、各ギヤ歯８のピッチ点Ｐ（同図中、一点鎖線に示される軌跡）よりも歯底８ｂ側に形成されている。

具体的には、本実施形態では、各ギヤ歯８の大きさは、略２．２５モジュールに設定されるとともに、ピッチ点Ｐは、その歯先８ａから１モジュール（歯底８ｂから１．２５モジュール）の位置に設定されている。尚、「モジュール（Ｍ）」は、ピッチ円の直径（Ｒ）をギヤの歯数（Ｔ）で割ることにより得られる周知の値である（Ｍ＝Ｒ／Ｔ）。そして、凹部形成領域αは、そのピッチ点Ｐから０．５モジュール（１／２モジュール、同図中、破線に示す位置）以上、歯底８ｂ側に設定されている。

そして、各ギヤ歯８の歯幅（同図中、左右方向の長さ）を「Ｌ」とすると、凹部形成領域αは、その入力ギヤ３（ギヤ歯３ａ）との噛み合い始めの位置となる歯幅方向端部Ｅから「０．２５Ｌ」〜「０．５Ｌ」の範囲、つまり各ギヤ歯８の歯幅Ｌの「１／４〜１／２」の範囲に設定されている。

即ち、ピッチ点Ｐよりも歯底８ｂ側のみに凹部１０を形成することで、その各ギヤ歯８の噛合状態が安定する。また、入力ギヤ３との噛み合い始めの位置に潤滑剤が貯留された凹部１０が存在することで、当該凹部１０に対応する位置において入力ギヤ３のギヤ歯３ａに付着した潤滑剤が、その接触部分の移動に伴って各ギヤ歯８の歯面９上に塗布される。そして、本実施形態では、これにより、噛合状態の不安定化を抑えつつ、効果的に各ギヤ歯８の潤滑を行うことが可能となっている。

さらに、各凹部１０は、歯先８ａ側（同図中、上側）が狭小となるような形状を有している。具体的には、各凹部１０は、その歯幅方向の開口幅Ｗが歯先８ａ側ほど狭くなるように形成されている。また、図６に示すように、各凹部１０は、その歯面９からの深さＤが歯先８ａ側ほど浅くなるように形成されている。そして、本実施形態の各凹部１０は、これにより、その歯先８ａ側ほど狭小、即ちその容積が小さくなるように設計されている。

以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）各ギヤ歯８の歯面９には、潤滑剤（グリース等）を貯留する凹部１０が形成される。そして、各凹部１０が形成される凹部形成領域αは、各ギヤ歯８のピッチ点Ｐよりも歯底８ｂ側に設定される。

即ち、歯面９に潤滑剤を貯留する凹部１０を設けることで、各ギヤ歯８を効果的に潤滑することができる。そして、これにより、歯面９の摩擦抵抗が低下することでギヤ効率が向上し、及びその面粗度が滑らかになることにより静粛性が向上する。しかしながら、ギヤ間の噛合状態を安定させるためには、そのピッチ点Ｐよりも歯先８ａ側における歯面９の形状が平滑であることが望ましい。この点、上記構成によれば、ピッチ点Ｐよりも歯先８ａ側には、凹部１０が形成されない。従って、噛合状態の不安定化を抑えつつ、効果的に各ギヤ歯８の潤滑を行うことができる。

（２）凹部形成領域αは、ピッチ点Ｐから１／２モジュール以上、歯底８ｂ側に設定される。即ち、噛合状態の安定性について、ピッチ点Ｐ近傍は特に影響の大きな部分である。従って、このような構成とすることで、各ギヤ歯８の噛合状態を更に安定させることができる。

（３）フェースギヤ４は、その各ギヤ歯８における入力ギヤ３との噛み合い始めの位置が、歯底８ｂ側の歯幅方向端部Ｅとなっている。即ち、入力ギヤ３との噛み合い始めの位置に潤滑剤が貯留された凹部１０が存在することで、当該凹部１０に対応する位置において入力ギヤ３のギヤ歯３ａに付着した潤滑剤が、その接触部分の移動に伴って各ギヤ歯８の歯面９上に塗布される。その結果、ピッチ点Ｐよりも歯先８ａ側に凹部１０を形成することなく、効果的に各ギヤ歯８の潤滑を行うことができる。

（４）凹部形成領域αは、入力ギヤ３（ギヤ歯３ａ）との噛み合い始めの位置となる歯幅方向端部Ｅから歯幅Ｌの「１／４〜１／２」の範囲に設定される。これにより、より効果的に、噛合状態の不安定化を抑えつつ、各ギヤ歯８の潤滑を行うことができる。

（５）各凹部１０は、歯先８ａ側が狭小となるような形状を有する。このように、各凹部１０の形状を設定することにより、その潤滑剤の保持性を高めることができる。その結果、より長期間に亘って各ギヤ歯８の潤滑を行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、フェースギヤ４の各ギヤ歯８は、入力ギヤ３のギヤ歯３ａに合わせて転がり接触で噛合するように捩れをもった形状に形成されることとした。しかし、これに限らず、フェースギヤ４の各ギヤ歯８及び入力ギヤ３のギヤ歯３ａに平歯を用いる構成としてもよい。

・また、入力ギヤ３には、螺子状の捩れをもって形成された二条のギヤ歯３ａを有する小歯数ヘリカルギヤが採用されることとした。しかし、これに限らず、その歯数は、三条以上であってもよい。そして、可能であれば、一条であってもよい。

・上記実施形態では、凹部形成領域αは、ピッチ点Ｐから１／２モジュール以上、歯底８ｂ側に設定されることとした。しかし、ピッチ点Ｐよりも歯底８ｂ側に凹部形成領域αが設定される構成であれば、必ずしもこれに限るものではない。

・凹部形成領域αは、噛み合い始めの位置となる歯幅方向端部Ｅから歯幅Ｌの「１／４〜１／２」の範囲に設定されることとした。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、ピッチ点Ｐよりも歯底８ｂ側を全て凹部形成領域αに設定する等、その歯幅方向における凹部形成領域αの大きさは任意に変更してもよい。

・上記実施形態では、潤滑剤としてグリース（粘性を有して流動する一般的なもの）を例示したが、これに限らず、どのような潤滑剤を用いてもよい。
・上記実施形態では、一の凹部形成領域αに一の凹部１０が形成されることとしたが、一の凹部形成領域αに複数の凹部１０を形成する構成であってもよい。また、凹部１０の形状についてもまた、その要求される潤滑性能及び保持期間等に合わせ、任意に変更してもよい。

次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）前記凹部形成領域には、一の前記凹部が形成されること、を要旨とする。即ち、潤滑剤の保持性は、その凹部の容積が大きいほうが有利である。従って、このように構成することで、形成の容易さと併せ、その保持性の向上を図ることができる。

（ロ）前記相手側ギヤは、螺子状の捩れを有したヘリカルギヤであること、を要旨とする。これにより、その歯数を少なくして、より高い減速比を実現することができる。また、このようなヘリカルギヤを用いる場合には、その噛合状態を安定させることが望まれる。従って、このようなものに各請求項の発明を適用することで、より顕著な効果を得ることができる。

１…ギヤ装置、２…入力軸、３…入力ギヤ（相手側ギヤ）、３ａ…ギヤ歯、４…フェースギア、５…回転軸、６…円盤部、７…面、８…ギヤ歯、８ａ…歯先、８ｂ…歯底、９…歯面、９ａ…凹歯面、９ｂ…凸歯面、１０…凹部、α…凹部形成領域、Ｅ，Ｅ１，Ｅ２…歯幅方向端部、Ｌ…歯幅、Ｐ…ピッチ点。

Claims (5)

1. 環状配置された複数のギヤ歯を有するフェースギヤにおいて、
   前記各ギヤ歯の歯面には、潤滑剤を貯留する凹部が形成されるとともに、該凹部が形成される凹部形成領域は、前記各ギヤ歯のピッチ点よりも歯底側に設定され、
   前記各ギヤ歯は、凸歯面と凹歯面とを有し、
   前記凹部は、前記凹歯面において前記フェースギヤの径方向内側であって前記凹歯面の歯幅方向端部側に形成されており、
   前記凹部の歯幅方向の開口幅は、歯底側から歯先側に向かって狭小となっているとともに、前記凹部の歯幅方向の幅は、前記凹歯面側から前記凸歯面側に向かって狭小となっていること、
   を特徴とするフェースギヤ。
2. 請求項１に記載のフェースギヤにおいて、
   前記凹部形成領域は、前記ピッチ点から１／２モジュール以上、歯底側に設定されること、を特徴とするフェースギヤ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のフェースギヤにおいて、
   前記各ギヤ歯における相手側ギヤとの噛み合い始めの位置が、前記歯底側の歯幅方向端部であること、を特徴とするフェースギヤ。
4. 請求項３に記載のフェースギヤにおいて、
   前記凹部形成領域は、前記噛み合い始めの位置となる前記歯幅方向端部から歯幅の１／４〜１／２の範囲に設定されること、を特徴とするフェースギヤ。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のフェースギヤを備えたギヤ装置。