JP6406437B2 - 高強度歯車 - Google Patents
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Description
本明細書において、高強度歯車の各部(歯先、歯面、歯元及び歯底)の、当該歯車の歯直角断面(以下、単に「断面」と称する場合がある)における形状は、歯が上側に突き出た状態で、以下のとおり定義される。歯面線分とは、相手歯車と噛み合いトルクを伝達する際に相手歯車と接触する線分をいい、外歯の場合は外側に凸、内歯の場合は内側に凸の線分である。歯先線分とは、一つの歯の左右の上記歯面線分の上端を繋ぎ、上記歯面線分と同方向に凸で、歯先円の一部からなる円弧状の線分をいう。歯元線分とは、上記歯面線分の、下端と連なる線分をいう。歯底線分とは、その両端がそれぞれ異なる歯元線分の、上記歯面線分とは逆側の一端と連なり、上記歯面線分と同方向に凸で、歯底円の一部からなる円弧状の線分をいう。
図1は歯切り加工で作製された従来の平歯車の歯形線分を示す図(断面図)である。より具体的には、同図に示す例では、モジュールを1.25、歯数を36、歯形を並歯、転移係数を0、ねじれ角を0°、そして圧力角を20°としており、歯と歯との噛み合いに悪影響が無い範囲で歯元の丸みができるだけ大きくなるように歯切り工具の刃先Rをモジュールの0.38倍としている。同図に示す歯形線分は、円弧状の歯先線分11(上に凸)と、インボリュート曲線である歯面線分12(上に凸)と、トロコイド曲線である歯元線分13(下に凸)と、円弧状の歯底線分14(上に凸)とで構成されている。なお、歯面線分12と歯元線分13との境界点は第1の接続点X0であり、歯元線分13と歯底線分14との境界点は第2の接続点Y0である。
図2は、平歯車であって、本実施形態に係る高強度歯車の歯形を示す図(断面図)である。同図に示す高強度歯車は、歯先線分21、歯面線分22、歯元線分23、及び歯底線分24が順次連なる歯形を有する。同図に示す歯先線分21及び歯面線分22は、図1に示す歯先線分11及び歯面線分12と同一である。図2に示す歯元線分23は、第1の接続点X1において歯面線分22と滑らかに連なるとともに、第2の接続点Y1において歯底線分24と滑らかに連なる曲線である。ここで、滑らかに連なるとは、2つの線分同士の接線が連結点において等しいことをいう。
本発明者らは、歯元曲げ強度に及ぼす歯元形状の影響を検討するために、歯車使用時(動力伝達時)に歯元に発生する曲げ応力の大きさを有限要素法解析により推定した。なお、解析条件は以下のとおりとした。即ち、図1及び図2に示す歯形を有する平歯車の回転を固定し、任意のひとつの歯の先端近傍に力を加えた。力を加えた位置は、歯車の中心軸と同じ中心軸を有する直径46.5mmの円筒の表面と歯面とが交わる直線上で、力の向きは、歯面に垂直な方向とした。歯車は、鋼製であると想定して、ヤング率207GPa、ポアソン比0.3の弾性体とし、平面ひずみ状態として解析を行った。なお、加えた力は歯幅100mmに対して、35kNとした。
12、22 歯面線分
13、23 歯元線分
14、24 歯底線分
A1、A3、A4、A7 危険断面位置から第1の接続点までの領域に含まれる点
B1、B2、B2’、B3、B4、B5、B6 危険断面位置から第2の接続点までの領域に含まれる点
C2 危険断面位置にある点
X0〜X8 第1の接続点
Y0〜Y7 第2の接続点
Claims (3)
- 断面視で、歯先線分、歯面線分、歯元線分、及び歯底線分が順次連なる歯形を有する高強度歯車であって、
Hoferの30°接線法により定められる危険断面位置において曲率半径が最大であり、
前記危険断面位置から前記歯面線分と前記歯元線分との境界点である第1の接続点まで曲率半径が一定であるか又は減少し、かつ、前記危険断面位置から前記歯元線分と前記歯底線分との境界点である第2の接続点まで曲率半径が一定であるか又は減少し、
前記歯元線分内に、前記危険断面位置よりも曲率半径が小さい点が存在し、
前記歯元線分内において、最大曲率半径が最小曲率半径の3倍以下であり、
前記危険断面位置が円弧の一部であり、かつ、前記円弧が前記危険断面位置の両側に延在していることを特徴とする、高強度歯車。 - 前記危険断面位置を基準として、前記円弧が前記歯先線分方向及び前記歯元線分方向に、それぞれ歯丈方向寸法でモジュールの0.05倍以上、延在している、請求項1に記載の高強度歯車。
- 鉄系合金からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の高強度歯車。
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