JP6610791B2 - 歯車の加工方法及び加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯車の加工方法及び加工装置に関する。

従来より、例えば車両の変速機に用いられる歯車のように高静粛性のために高い加工精度が求められる歯車については、該歯車の歯面を仕上げるためにシェービング加工等の仕上げ加工が行われている。

仕上げ加工において、例えば、シェービング加工では、歯面に多数のセレーション溝からなるセレーションを有するシェービングカッターが工具として用いられ、この工具と被加工歯車とが、互いの回転軸同士が所定の交差角度をなす状態で噛み合わされて、工具を被加工歯車に切り込ませた状態で回転させることで被加工歯車の歯面を切削する切込み動作により加工が行われる。

特許文献１に記載の歯車の加工方法では、仕上げ加工として上記のようなシェービング加工を行っており、上記切込み動作を断続的に行うことで、歯車の歯の歯面を仕上げている。

特開２００８−４９４２７号公報

ところで、車両の変速機では、ギヤ比が近接している１速用の入力ギヤと後退速用の入力ギヤとを互いの歯面が連続するように一体に形成することがある。

このとき、高静粛性の観点から、近年、歯の歯幅を歯の歯幅を広くすることが検討されているが、歯の歯幅が広くなると、仕上げ加工工程において、従来用いられていた仕上げ加工用歯車（例えば、シェービングカッター）では、一度の仕上げ加工で、歯面の歯幅方向全体を加工できないことがある。一度の仕上げ加工で、歯面の歯幅方向全体を加工できない場合には、上記歯車の歯面を歯幅方向に複数の部分に分けて、各部分に対して仕上げ加工をそれぞれ行う必要が生じることとなる。

しかしながら、仕上げ加工においては、仕上げ加工用歯車と加工対象の歯車である被加工歯車との相対位置や仕上げ加工用歯車の被加工歯車に対する切り込み量の微調整を行うため、例えば、仕上げ加工を、上記被加工歯車の歯面を歯幅方向に２つの部分に分けて行う場合に、一方の部分に対する仕上げ加工と他方の部分に対する仕上げ加工とを完全に同じ条件で行うことが困難であり、被加工歯車の歯面において、上記一方の部分と上記他方の部分との境界となる部分に、他の部分よりも歯厚方向外側に突出した凸状の段差が生じ易い。

上記被加工歯車の歯面に上記凸状の段差が生じると、上記被加工歯車と噛み合う相手歯車の歯幅を、それぞれ、上記凸状の段差と干渉しない程度の大きさにしなければならないため、上記相手歯車の歯の歯幅を大きくすることができず、静粛性が悪化してしまう。また、相手歯車の歯の歯幅が小さくなることによって、該相手歯車の強度を十分に確保できなくなる。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工可能な幅が被加工歯車の歯の歯幅よりも小さい仕上げ加工用歯車によって、仕上げ加工をしたとしても、被加工歯車と噛み合う相手歯車の歯の歯幅をそれぞれ確保できるようにすることにある。

ここに開示された技術は、歯車の加工方法を対象として、被加工歯車の歯面を歯幅方向に複数の部分に分けて、該分けられた各部分を、仕上げ加工用歯車によって、それぞれ仕上げ加工する仕上げ加工工程を含み、上記被加工歯車は、上記仕上げ加工用歯車が加工可能な幅よりも大きい歯幅の歯を有しており、上記仕上げ加工工程の前に、上記被加工歯車の上記歯面において、上記仕上げ加工工程で仕上げられる上記複数の部分のうち互いに歯幅方向に隣り合う部分同士の、境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部を予め形成する、という構成とした。

上記構成によると、仕上げ加工工程前に、被加工歯車の歯面において、仕上げ加工工程で仕上げられる複数の部分のうち互いに歯幅方向に隣り合う部分同士の、境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部が予め形成される。これにより、仕上げ加工が、上記被加工歯車の歯の歯面を歯幅方向に複数の部分に分けて行われる場合であっても、各部分を、上記凹部を境界にして分けるようにすれば、上記境界となる部分に、歯厚方向外側に突出した凸状の段差が形成されない。また、上記凹部によって凹状の段差が形成されるが、凹状の段差であれば、被加工歯車と噛み合う相手歯車の歯面と上記凹部とが歯幅方向にオーバーラップしたとしても、被加工歯車と相手歯車との噛み合いにほとんど影響を与えない。そのため、相手歯車の歯の歯幅を十分に確保することができる。

上記歯車の加工方法の一実施形態では、上記仕上げ加工工程は、上記被加工歯車の上記歯面を、歯幅方向に２つの部分に分けて、該２つの部分を、上記仕上げ加工用歯車によって、それぞれ仕上げ加工する工程であって、上記仕上げ加工工程の前に、上記被加工歯車の上記歯面において、上記２つの部分の境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部を予め形成する。

上記構成により、上記被加工歯車の上記歯の歯面を歯幅方向に２つの部分に分けて、仕上げ加工を行う場合に、上記２つの部分の一方の部分と他方の部分との境界となる部分を含む所定の領域に、確実に上記凸状の段差が形成されないようにすることができる。

上記一実施形態では、上記２つの部分は、上記被加工歯車の上記歯面の歯幅方向における中央部を境界として分けられており、上記仕上げ加工工程の前に、上記被加工歯車の上記歯面において、上記中央部を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部を予め形成する、ようにしてもよい。

上記構成により、例えば、上記被加工歯車に別の２つの相手歯車が噛み合うような場合に、２つの相手歯車のそれぞれの歯の歯幅を広く形成することができる。

上記歯車の加工方法において、上記仕上げ加工工程の前に、ホブ軸回りに回転するホブによって、ワークに歯を形成して、上記被加工歯車の歯を形成する歯切り加工工程をさらに含み、上記歯切り加工工程において、上記凹部を形成する、ようにしてもよい。

上記歯切り加工工程において上記凹部を形成することにより、上記歯切り加工工程と上記仕上げ加工工程以外に、上記凹部を形成する工程を設ける必要がなく、歯車の加工コストを抑えることができる。

上記歯車の加工方法において、上記被加工歯車は、２つの相手歯車とそれぞれ噛み合う歯車である、という構成にしてもよい。

上記構成により、２つの相手歯車が噛み合う場合でも、２つの相手歯車の歯の歯幅を、互いに干渉しない程度に、それぞれ十分に大きくすることができる。

上記被加工歯車が、２つの相手歯車とそれぞれ噛み合う歯車である、歯車の加工方法において、上記被加工歯車は、車両の変速機に搭載される歯車であり、上記２つの相手歯車のうちの一方は、１速用の歯車であり、上記２つの相手歯車のうちの他方は、後退速用の歯車である、という構成にしてもよい。

上記構成により、特に高い静粛性が求められる車両の変速機において、１速用の歯車の歯の歯幅及び後退速用の歯車の歯の歯幅を十分に大きくすることができるようになる。

上記被加工歯車が、車両の変速機に搭載される歯車であり、上記２つの相手歯車が１速用の歯車と後退速用の歯車である、歯車の加工方法において、上記変速機は、エンジンから入力軸に入力された駆動トルクを、変速段用歯車列を介してカウンタ軸に入力し、該カウンタ軸から減速用歯車列を介して出力軸に伝達するアウトプットリダクションタイプの変速機であり、上記後退速用の歯車列は、上記１速用の歯車列を含む全ての前進速用の歯車列よりも上記エンジン側に配設される、ことが好ましい。

後退速用の歯車列は、上記入力軸、上記カウンタ軸、及び、リバース軸にそれぞれ歯車を設ける必要があるため、後退速用の歯車列が設けられる部分は、上記変速機の変速機ケースの径方向寸法が大きくなりやすい。

よって、後退速用の歯車列を、１速用の歯車列を含む全ての前進速用の歯車列よりもエンジン側に配設することで、上記変速機ケースの軸方向にける中間部分が大型化されて、上記変速機の車両への搭載性が悪化するのを防止することができる。

また、ここに開示された技術は、歯車の加工装置を対象としている。この歯車の加工装置は、表面に複数のカッター刃を有し、所定の軸回りに回転しながらワークに対して歯切り加工を行って、被加工歯車の歯を形成するホブと、上記ホブと上記ワークとの相対距離を増減させる移動装置とを有する歯切り加工装置と、上記歯切り加工装置によって形成された被加工歯車の歯面を、歯幅方向に複数の部分に分けて、該分けられた各部分をそれぞれ仕上げ加工する仕上げ加工装置とを備え、上記被加工歯車は、仕上げ加工用歯車が加工可能な幅よりも大きい歯幅の歯を有する歯車であって、上記移動装置は、上記被加工歯車の歯面において、上記複数の部分のうち歯幅方向に互いに隣り合う部分同士の、境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部が形成されるように、上記ホブによる歯切り加工時に、上記ホブと上記ワークとの相対距離を減少させるように構成されている、という構成とした。

上記の構成により、ホブによる歯切り加工時に、被加工歯車の歯面において、仕上げ加工される複数の部分のうち歯幅方向に互いに隣り合う部分同士の、境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部が形成される。これにより、上記被加工歯車に噛み合う相手歯車の歯の歯幅を十分に確保することができる。

以上説明したように、本発明の歯車の加工方法及び加工装置によると、仕上げ加工工程の前に、被加工歯車の歯面において、仕上げ加工工程で仕上げられる上記複数の部分のうち歯幅方向に互いに隣り合う部分同士の、境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部が予め形成されるため、加工可能な幅が被加工歯車の歯の歯幅よりも小さい仕上げ加工用歯車によって、仕上げ加工を行ったとしても、上記被加工歯車の歯面に、歯厚方向外側に突出した凸状の段差が形成されない。この結果、上記被加工歯車と噛み合う相手歯車の歯の歯幅をそれぞれ確保することができる。

手動変速機の構成を示すスケルトン図である。 歯車加工装置における歯切り加工装置の構成を示す斜視図である。 歯切り加工時のホブと被加工歯車との配置を示す斜視図である。 歯車加工装置におけるシェービング加工装置を示す斜視図である。 歯切り加工時におけるホブの動作をホブ軸方向から見た概略図である。 ホブが被加工歯車の歯面における歯幅方向の中央部よりも下側及び上側に位置しているときの、被加工歯車の歯面に対するカッター刃の切り込み状態を示す概略図である。 ホブが被加工歯車の歯面における歯幅方向の中央部に位置しているときの、被加工歯車の歯面に対するカッター刃の切り込み状態を示す概略図である。 歯切り加工後の被加工歯車の歯を示す斜視図である。

以下、例示的な実施形態を図面基づいて詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る加工方法によって加工される歯車が用いられる手動変速機１０の構成を示す。この手動変速機１０は、車両に搭載された、前進６速及び後退１速の手動変速機である。上記手動変速機１０が搭載される車両は、フロントエンジン・リアドライブ式の車両であって、車両前部にエンジン２と手動変速機１０とでなるパワーユニットが配置されている。

手動変速機１０は、いわゆるアウトプットリダクションタイプの手動変速機であって、変速機ケース１０ａ内に、エンジン２の駆動軸２ａからクラッチ３を介して動力が入力される入力軸１１と、入力軸１１の反エンジン側において該入力軸１１と同軸に配置された出力軸１２と、入力軸１１及び出力軸１２に平行に配置されたリバース軸１３及びカウンタ軸２１とを有している。

入力軸１１は、そのエンジン側の部分に配置された軸受１４を介して変速機ケース１０ａに回転可能に支持されている。同様に、出力軸１２は、そのエンジン側の部分に配置された２組の軸受１５，１６を介して変速機ケース１０ａに回転可能に支持されている。カウンタ軸２１は、そのエンジン側の部分に配置された軸受２２及びその反エンジン側の部分に配置された２組の軸受２３，２４を介して変速機ケース１０ａに回転可能に支持されている。また、リバース軸１３は、変速機ケース１０ａに固定されている。

入力軸１１とカウンタ軸２１との間には、入力軸１１からカウンタ軸２１に動力を伝達するための、互いに常時噛み合う２つのギヤを各々有する複数の前進変速段用ギヤ列３１〜３５と、後退速時に互いに噛み合う３つのギヤを有するリバース用ギヤ列３０とが設けられている。具体的には、エンジン２側から該エンジン２とは反対側に向かって順番に、リバース用ギヤ列３０、１速用ギヤ列３１、２速用ギヤ列３２、３速用ギヤ列３３、４速用ギヤ列３４、及び５速用ギヤ列３５が設けられている。すなわち、これら前進変速段用ギヤ列３１〜３５は、エンジン側から減速比が大きい順に配置されており、リバース用ギヤ列３０は、全ての前進変速段用ギヤ列３１〜３５よりもエンジン２側であって、前進変速段用ギヤ列のうち、最も減速比が大きい１速用ギヤ列３１に隣接して配置されている。尚、本実施形態の手動変速機１０は、６速時には、入力軸１１と出力軸１２とが直結されるので、カウンタ軸２１には動力が伝達されず、このため、６速用ギヤ列は設けられていない。

出力軸１２とカウンタ軸２１との間には、カウンタ軸２１から出力軸１２に動力を伝達するための、互いに常時噛み合う２つのギヤを各々有する減速ギヤ列３７が設けられている。これら減速ギヤ列３７は、カウンタ軸２１の回転を減速して出力軸１２に出力する。これにより、カウンタ軸２１から出力軸１２に動力を伝達する。

上記入力軸１１には、エンジン２側から該エンジン２とは反対側に向かって順番に、１速用入力ギヤ４１、２速用入力ギヤ４２、３速用入力ギヤ４３、４速用入力ギヤ４４が設けられるとともに、５速用入力ギヤ４５が回転自在に遊嵌合されている。また、上記カウンタ軸２１には、エンジン２側から該エンジン２とは反対側に向かって順番に、１速用出力ギヤ５１、２速用出力ギヤ５２、３速用出力ギヤ５３、４速用出力ギヤ５４が遊嵌合されているとともに、５速用出力ギヤ５５が固定されている。これら、入力ギヤ４１〜４５と、出力ギヤ５１〜５５とは、変速段に応じて噛合している。

リバース用ギヤ列３０は、入力軸１１に設けられたリバース用入力ギヤ４０と、カウンタ軸２１に遊嵌合されたリバース用出力ギヤ５０と、入力軸１１及びカウンタ軸２１に平行に延びるリバース用アイドルシャフト１３の回りに回転可能に設けられ、リバース用入力ギヤ３０及びリバース用カウンタ側ギヤ４０に常時噛み合うリバース用アイドルギヤ６０とで構成されている。

リバース用入力ギヤ４０は、上記入力軸１１における、１速用入力ギヤ４１のエンジン２側の部分に設けられている。リバース用入力ギヤ４０と１速用入力ギヤ４１とは、１速用入力ギヤ４１の歯面とリバース用ドライブギヤ４０の歯面とが連続するように、一体に形成されている（以下、１速用入力ギヤ４１とリバース用ドライブギヤ４０とが一体になったギヤを兼用ギヤ８０ということがある）。上記カウンタ軸２１には、上記１速用出力ギヤ５１のエンジン側に隣接してリバース用出力ギヤ５０（後退速用の歯車）が遊嵌合されるとともに、リバース軸１３には、リバース用アイドルギヤ６０が回動可能に支持されている。また、兼用ギヤ８０には、リバース用アイドルギヤ６０と１速用出力ギヤ５１とが噛合している。

また、上記出力軸１２には、減速出力ギヤ４７が固定されるとともに、カウンタ軸２１上には５速用出力ギヤ５５の反エンジン側に隣接して減速カウンタギヤ５７が固定され、これらのギヤ４７，５７が噛合している。

また、カウンタ軸２１上におけるリバース用出力ギヤ５０のエンジン２側には、リバース用出力ギヤ５０を選択的にカウンタ軸２１に結合して動力伝達状態にするリバース用同期装置７０が配設され、カウンタ軸２１上における１速用出力ギヤ５１と２速用出力ギヤ５２との間には、１速用出力ギヤ５１又は２速用出力ギヤ５２を選択的にカウンタ軸２１に結合する１−２速用同期装置７１が配設されている。また、カウンタ軸２１上における３速用出力ギヤ５３と４速用出力ギヤ５４との間には、３速用出力ギヤ５３又は４速用出力ギヤ５４を選択的にカウンタ軸２１に結合する３−４速用同期装置７３が配設されている。また、入力軸１１上における５速用入力ギヤ４５と減速出力ギヤ４７との間には、５速用入力ギヤ４５又は出力軸１２を選択的に入力軸１１に結合する５−６速用同期装置７５が設けられている。

上述のような各種ギヤ列３０〜３５、軸１２，１３，２１、及び、同期装置７０、７１、７３、７５は、変速機ケース１０ａ内に配設されており、該変速機ケース１０ａは、エンジン２側が最も径方向寸法が大きく、エンジン２とは反対側に向かうにつれて縮径するように構成されている。

上記の構成によると、１−２速用同期装置７１のスリーブ７１ａが、図１に示す中立位置からエンジン２側へスライド操作されると、１速用出力ギヤ５１とカウンタ軸２１とが結合され、この結果、エンジン２の駆動軸２ａの駆動力が、クラッチ３、入力軸１１、１速用入力ギヤ４１、１速用出力ギヤ５１、カウンタ軸２１、減速カウンタギヤ５７、減速出力ギヤ４７を介して出力軸１２に伝達されて、１速が達成される。

一方、１−２速用同期装置７１のスリーブ７１ａが、図１に示す中立位置からエンジン２とは反対側へスライド操作されると、２速用出力ギヤ５２とカウンタ軸２１とが結合され、この結果、エンジン２の駆動軸２ａの駆動力が、クラッチ３、入力軸１１、２速用入力ギヤ４２、２速用出力ギヤ５２、カウンタ軸２１、減速カウンタギヤ５７、減速出力ギヤ４７を介して出力軸１２に伝達されて、２速が達成される。

また、３−４速用同期装置７３のスリーブ７３ａが、図１に示す中立位置からエンジン２側へスライド操作されると、３速用出力ギヤ５３とカウンタ軸２１とが結合され、この結果、エンジン２の駆動軸２ａの駆動力が、クラッチ３、入力軸１１、３速用入力ギヤ４３、３速用出力ギヤ５３、カウンタ軸２１、減速カウンタギヤ５７、減速出力ギヤ４７を介して出力軸１２に伝達されて、３速が達成される。

一方、３−４速用同期装置７３のスリーブ７３ａが、図１に示す中立位置からエンジン２とは反対側へスライド操作されると、４速用出力ギヤ５４とカウンタ軸２１とが結合され、この結果、エンジン２の駆動軸２ａの駆動力が、クラッチ３、入力軸１１、４速用入力ギヤ４４、４速用出力ギヤ５４、カウンタ軸２１、減速カウンタギヤ５７、減速出力ギヤ４７を介して出力軸１２に伝達されて、４速が達成される。

さらに、５−６速用同期装置７５のスリーブ７５ａが、図１に示す中立位置からエンジン２側へスライド操作されると、５速用入力ギヤ４５と入力軸１１とが結合され、この結果、エンジン２の駆動軸２ａの駆動力が、クラッチ３、入力軸１１、５速用入力ギヤ４５、５速用出力ギヤ５５、カウンタ軸２１、減速カウンタギヤ５７、減速出力ギヤ４７を介して出力軸１２に伝達されて、５速が達成される。

一方、５−６速用同期装置７５のスリーブ７５ａが、図１に示す中立位置からエンジン２とは反対側へスライド操作されると、入力軸１１と出力軸１２とが直結され、この結果、エンジン２の駆動軸２ａの駆動力が、クラッチ３、入力軸１１、出力軸１２に伝達されて、６速が達成される。

さらにまた、リバース用同期装置７０のスリーブ７０ａが、図１に示す中立位置からエンジン２とは反対側へスライド操作されると、リバースドリブンギヤ５０とカウンタ軸２１とが結合され、この結果、エンジン２の駆動軸２ａの駆動力が、クラッチ３、入力軸１１、リバース用ドライブギヤ４０、リバース用アイドルギヤ６０、リバース用ドリブンギヤ５０、カウンタ軸２１、減速カウンタギヤ５７、減速出力ギヤ４７を介して出力軸１２に伝達されて、リバースが達成される。

次に、上述のような、車両に搭載される手動変速機１０に用いられる各ギヤの加工方法について説明する。

車両に搭載される変速機１０に用いられる各ギヤは、高静粛性の要求があり、高い加工精度が求められている。そのため、ホブによる歯切り加工によって歯を形成した後、各歯の歯面を整えるために仕上げ加工として、シェービング加工、研磨加工及びホーニング加工等（本実施形態ではシェービング加工）が実行される。

上記各ギヤを加工するための歯車加工装置３００は、上記歯切り加工を行うための歯切り加工装置１００と、仕上げ加工としてのシェービング加工を行うためのシェービング加工装置２００（仕上げ加工装置）とを備えている。

歯切り加工装置１００は、図２に示すような構成をしており、ホブ軸１０１を中心にして回転するホブ１０２をワーク１３０の外周面に押し当てることで、ワーク１３０に歯１３１を形成する。尚、以下の説明において、ホブ１０２とワーク１３０とが接離する方向を前後方向と定義し、ワーク１３０側を前側、ホブ１０２側を後側と定義する。また、前側から見て左方向を左側、右方向を右側と定義する。

歯切り加工装置１００は、装置基台となる、平面視で矩形状をなしたベッド１０３を有しており、該ベッド１０３の前後方向の後側（図２の左側）の部分にコラム１０４が立設されている。コラム１０４はベッド１０３の上面を前後方向にスライド可能に設けられおり、ベッド１０３の上面には、コラム１０４を前後方向に案内するための一対の前後ガイドレール１０３ａが互いに平行に設けられている。また、コラム１０４と後述するサポートコラム１０９との間には、前後ガイドレール１０３ａと平行に延びるように、前後送りねじ１０５が設けられている。コラム１０４は前後送りねじ１０５の回転によって、前後方向に送られるようになっており、コラム１０４の前後方向の送り量を制御することによって、ワーク１３０とホブ１０２との相対位置が制御されるようになっている。このことから、コラム１０４及び前後送りネジ１０５は、ホブ１０２とワーク１３０との相対距離を増減させる移動装置を構成する。

コラム１０４における前後方向の前側の面には、ホブ１０２が取り付けられるホブヘッド１０７を備えたホブサドル１０６が、コラム１０４に対して上下方向にスライド可能に設けられている。また、コラム１０４の前後方向の前側の面には、ホブサドル１０６を上下方向に案内するための一対の上下ガイドレール１０４ａが互いに平行に設けられている。また、ホブサドル１０６は、上下ガイドレール１０４ａと平行に延びる上下送りねじ１０８に移動可能に支持されていて、この上下送りねじ１０８の回転によって、上下方向に送られるようになっている。尚、上下送りねじ１０８の上端は、コラム１０４の上端部に設けられた送りねじ支持部によって支持されている。

ホブヘッド１０７には、ホブ軸１０１が設けられていて、該ホブ軸１０１にホブ１０２が取り外し可能に固定されている。ホブ軸１０１は、その軸方向（つまり左右方向）に移動可能であり、ホブ軸１０１が左右方向に移動することで、ホブ１０２も左右方向に移動する。ホブ１０２は、モータ（図示省略）によってホブ軸１０１が回転することによって回転する。

ベッド１０３の前後方向の前側（図２の右側）の部分には、サポートコラム１０９が立設されている。サポートコラム１０９における前後方向の後側の部分には、テーブル１１０が設けられており、該テーブル１１０の上面から、ワーク１３０を取り外し可能に固定するためのワークアーバ１１１が上下方向に延びている。ワークアーバ１１１の上端部はサポートアーム１１２によって中心軸回りに回転可能に支持されている。ワークアーバ１１１は、モータ（図示省略）によって回転する。これにより、ワーク１３０がワークアーバ１１１とともに回転する。

ホブ１０２は、図３に示すように、円柱状のボディ１０２ａの表面に複数のカッター歯１０２ｂが設けられたものである。各カッター刃１０２ｂは、ホブ１０２の中心軸を含む平面で切った断面が略台形状をしており、ホブ１０２の径方向外側に向かうほど幅が小さくなる形状をしている（図６及び図７参照）。カッター刃１０２ｂがこのような略台形状をしていることから、ホブ１０２とワーク１３０との前後方向における相対距離が小さくなるほど、すなわち、ホブ１０２がワーク１３０に対して押し付けられるほど、カッター刃１０２ｂのワーク１３０に対する切り込み量が大きくなる。

歯切り加工装置１００による歯切り加工時には、ホブ１０２がホブ軸１０１回りに回転する一方、ワーク１３０がワークアーバ１１１によって回転した状態で、ホブ１０２（厳密にはカッター刃１０２ｂ）が、前後送りネジ１０５によってホブサドル１０６ごとワーク１３０の外周面に押し付けられるとともに、上下送りねじ１０５によってホブサドル１０６ごと上下に送られることで、ワーク１３０の外周面に歯１３１が形成される。

歯切り加工装置１００による歯切り加工が終了した後には、シェービング加工装置２００を用いたシェービング加工（仕上げ加工）が行われる。

シェービング加工装置２００は、図４に示すように、仕上げ加工用歯車であるシェービングカッター２０１が取り外し可能に固定される回転軸２０３と、歯切り加工後のワーク１３０を回転可能に支持する支持軸１３３とを有している。また、図示を省略しているが、シェービング加工装置２００は、上記回転軸２０３を回転させるためのモータを有している。

シェービング加工では、図４に示すように、先ず、シェービングカッター２０１の回転軸２０３とワーク１３０の支持軸１３３とを所定の公差角度をなす状態で配置する。次に、シェービングカッター２０１をワーク１３０の中心軸（上記支持軸１３３の中心軸と一致している）に向かって押し込み、シェービングカッター２０１の歯２０２とワーク１３０の歯１３１とを噛み合わせる。そして、上記モータの駆動により、シェービングカッター２０１を回転させる。ワーク１３０は、シェービングカッター２０１と噛み合っているため、シェービングカッター２０１と連れ回る。ワーク１３０がシェービングカッター２０１と連れ回ることで、シェービングカッター２０１の歯面に設けられた複数のセレーションにより、ワーク１３０の各歯１３１のそれぞれの歯面１３２に存在する微妙な凹凸が削り取られて、上記歯面１３２が仕上げられる。

尚、車両に搭載される変速機に用いられる各ギヤについては、高静粛性を得るために、歯面１３２は、歯たけ方向における歯先と歯元との中間部分が、ワーク１３０の周方向外側に膨出するような曲面を形成するようにシェービング加工される。

ここで、シェービングカッター２０１は、基本的には、一度の加工でワーク１３０の歯面１３２における歯幅方向全体を加工することができるように形成されている。しかしながら、本実施形態に係る手動変速機１０における兼用ギヤ８０のように、２つのギヤが互いの歯面が連続するように一体に形成されている歯車については、歯幅が一般的なシェービングカッター２０１が加工可能な幅に対して大きく、一度の加工で兼用ギヤ８０の歯面８２（図８参照）における歯幅方向全体を加工することができない。そのため、シェービングカッター２０１が加工可能な幅よりも大きい歯幅の歯を有する被加工歯車である兼用ギヤ８０に対しては、該兼用ギヤ８０の歯面８２（図８参照）を歯幅方向に複数の部分（本実施形態では２つの部分）に分けて、各部分に対してそれぞれシェービング加工する必要がある。

しかしながら、シェービング加工においては、兼用ギヤ８０の歯面８２の歯たけ方向における曲面を形成するために、シェービングカッター２０１と兼用ギヤ８０との相対位置（中心軸の交差角度等）やシェービングカッター２０１の兼用ギヤ８０に対する切り込み量の微調整を行うため、上記複数の部分のうちの一部に対するシェービング加工の条件と上記複数の部分の残部に対するシェービング加工の条件とを完全に同じにすることが困難である。そのため、上記一部に対するシェービング加工における切り込み量と上記残部に対するシェービング加工における切り込み量とに差が生じて、例えば、兼用ギヤ８０の歯面８２において、上記一部と上記残部との歯幅方向における境界部分に他の部分よりも歯厚方向外側に突出した凸状の段差が形成され易い。

歯面８２に上記凸状の段差が生じると、上記手動変速機１０において、上記兼用ギヤ８０と噛み合う２つの相手歯車である１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の歯幅を、上記凸状の段差と干渉しない程度の大きさにしなければならないため、１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の歯の歯幅を大きくすることができない。これにより、歯車同士の噛み合い幅が狭くなり、静粛性が悪化してしまう。また、１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の歯の歯幅が小さくなることによって、１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の強度を十分に確保することができなくなる。

そこで、本実施形態では、シェービング加工を、兼用ギヤ８０の歯面８２を歯幅方向に２つの部分に分けて行う場合に、ホブ１０２による歯切り加工において、兼用ギヤ８０の歯面８２における、２つの部分の一方の部分と他方の部分との境界となる部分を含む所定の領域に、具体的には、兼用ギヤ８０の歯面８２において、該歯面８２の歯幅方向における中央部を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部８４（図８参照）を形成するようにしている。

具体的に、図５〜図７を参照しながら上記凹部８４を形成する加工方法について説明する。尚、図５ではホブ１０２を下から上に移動させる場合を示しており、図５における上下方向は歯幅方向と一致している。

ホブ１０２が歯幅方向の中央部よりも下側に位置しているときには、図５に破線で示すように、所定の歯たけの歯を形成するために、カッター刃１０２ａの兼用ギヤ８０に対する切り込み量が所定の切り込み量（図５及び図６のｈ１）となるように、ホブ１０２を兼用ギヤ８０に押し付けて加工する。このときのカッター刃１０２ａと兼用ギヤ８０の歯８１との位置を図６に示している。図６に示すように、ホブ１０２が歯幅方向の中央部よりも下側に位置しているときには、歯たけがｈ１の歯８１が形成される。

ホブ１０２が、兼用ギヤ８０の歯８１における歯幅方向の中央部付近に位置したときには、前後送りねじ１０５（図２参照）を、ホブ１０２と兼用ギヤ８０との前後方向における相対距離が小さくなる方向、すなわち、ホブ１０２がワーク１３０に近づく方向に移動するように回転させ、図５に実線で示すように、ホブ１０２を兼用ギヤ８０にさらに押し付ける。ホブ１０２の兼用ギヤ８０に押し付けることによって、図７に示すようにカッター刃１０２ａの兼用ギヤ８０の歯８１に対する切り込み量が大きくなる（図５及び図７のｈ２）。これにより、兼用ギヤ８０の歯面８２において、該歯面８２の歯幅方向の中央部を含む所定の領域は、他の領域よりも大きく削られるため、上記歯面８２における歯幅方向の中央部を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部８４が形成される。尚、凹部８４の位置が各歯８１によって変わらないように、凹部８４を形成するために、ホブ１０２と兼用ギヤ８０との相対距離を小さくしている間は、ホブ１０２の上下送り（ここでは、上方向への送り）を停止させる。各歯８１に凹部８４が形成されて、ホブ１０２と兼用ギヤ８０との相対距離をもとに戻した後は、ホブ１０２を再び上下に（ここでは、上方向に）送る。

そして、ホブ１０２が歯幅方向の中央部よりも上側に位置したときには、図５に破線で示すように、ホブ１０２の位置を、ホブ１０２が歯幅方向の中央部よりも下側に位置しているときと同程度の位置に戻す。このときのカッター刃１０２ａと兼用ギヤ８０の歯８１との位置は、図６に示す状態になる。

尚、ホブ１０２が、兼用ギヤ８０の歯面８２における歯幅方向の中央部付近に位置したか否かは、例えば、歯切り加工装置１００にホブ１０２の位置を検出する位置センサを設けて、該位置センサによって検出してもよいし、作業者が目視で確認するようにしてもよい。また、ホブ１０２と兼用ギヤ８０との相対距離を小さくする時間は、歯切り加工装置１００に対して予め加工条件を入力して自動で制御されるようにしてもよいし、作業者が手動で制御するようにしてもよい。

上述のようにして、兼用ギヤ８０を歯切り加工することによって、図８に示すように、兼用ギヤ８０の歯面８２において、該歯面８２の歯幅方向における中央部を含む所定の領域に凹部８４が形成される。実際の兼用ギヤ８０の歯８１はねじれているため、図８に示すように、上記凹部８４は歯幅方向に対して傾斜した形状になる。歯面８２に凹部８４が形成されることによって、歯面８２は歯幅方向において、上記凹部８４を境界にして２つの部分８２ａ，８２ｂに分けられる。尚、図８では１つの歯８１のみを示しているが、他の各歯も同様の形状をしている。

そして、シェービング加工では、先ず、上記２つの部分のうち一方の部分８２ａを含む、兼用ギヤ８０の歯面８２における歯幅方向の一部を１回目のシェービング加工として加工し、次に、上記２つの部分のうち他方の部分８２ｂを含む、兼用ギヤ８０の歯面８２における歯幅方向の残部を２回目のシェービング加工として加工する。このとき、上記凹部８４にはシェービングカッター２０１が当たらないため、上記２つの部分８２ａ，８２ｂは、それぞれシェービングカッター２０１によって切削される一方、上記凹部８４が形成されている部分は切削されない。これにより、上記２つの部分８２ａ，８２ｂの、一方の部分８２ａと他方の部分８２ｂとの境界部分には、歯厚方向外側に突出した凸状の段差が形成されない。また、上記凹部８４によって凹状の段差が形成されるが、凹状の段差であれば、兼用ギヤ８０と噛み合う相手ギヤである１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の歯面の一部と、上記凹部８４とが、兼用ギヤの周方向から見て、歯幅方向にオーバーラップしたとしても、兼用ギヤ８０と１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０との噛み合いに影響を与えない。そのため、１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の歯の歯幅をそれぞれ十分に確保することができる。

これにより、手動変速機１０において、１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の歯の歯幅をそれぞれ十分に確保することができ、手動変速機１０に求められる高静粛性を得ることができるとともに、１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の強度をそれぞれ確保することができる。

また、兼用ギヤ８０の歯面８２における歯幅方向の中央部を含む所定の領域に、上記凹部８４を形成することで、１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の歯の歯幅をそれぞれ確保しやすくなり、手動変速機１０に求められる高静粛性や１速用出力ギヤ５１及びリバース用ドリブンギヤ５０の強度を一層確保することができる。

尚、兼用ギヤ８０の歯面８２に形成する凹部８４の位置は、必ずしも該歯面８２における歯幅方向の中央部を含む領域でなくともよく、例えば、リバース用ドリブンギヤ５０の歯の歯幅を１速用出力ギヤ５１の歯の歯幅よりも大きくする必要があるときには、兼用ギヤ８０の歯面８２におけるリバース用ドリブンギヤ５０が噛み合う領域が、１速用出力ギヤ５１が噛み合う領域よりも広くなるように、上記凹部８４の位置を歯幅方向にずらしてもよい。

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、上述の実施形態では、歯切り加工の際に、兼用ギヤ８０の歯面に、凹部８４を形成するようにしていたが、これに限らず、歯切り加工をした後、シェービング加工の前に、上記凹部８４を形成するための、歯切り加工工程とは別の工程を実行するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、兼用ギヤ８０の歯面８２に凹部８４を形成する際に、前後送りねじ１０５によって、ホブ１０２をコラム１０４ごと兼用ギヤ８０（ワーク１３０）に近づくように移動させていたが、これに限らず、例えば、コラム１０４とホブサドル１０６とを前後方向に延びる送りねじで結合させ、ホブサドル１０６のみを兼用ギヤ８０（ワーク１３０）に近づくように移動させることでホブ１０２を兼用ギヤ８０（ワーク１３０）に近づくように移動させてもよい。また、ホブ１０２では無く、兼用ギヤ８０（ワーク１３０）がホブ１０２に近づくように移動させるように構成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、仕上げ加工において、兼用ギヤ８０の歯面８２を歯幅方向に２つの部分に分けて行っていたが、これに限らず、３つ以上の部分に分けて行うようにしてもよい。この場合、歯切り加工時には、兼用ギヤ８０の歯面８２において、シェービング加工される各部分のうち互いに隣り合う部分の境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部８４をそれぞれ形成する。

また、上述の実施形態では、手動変速機１０に用いられるギヤを対象としていたが、これに限らず、例えば、手動変速機と同じ変速機構を有する自動変速機（いわゆる、オートメーテッドマニュアルトランスミッション）に用いられるギヤ、或いは、車両の変速機以外に用いられるギヤであっても、シェービングカッター２０１が加工可能な幅よりも大きい歯幅の歯を有するギヤが用いられるものであれば、該ギヤを対象とすることができる。

さらに、上述の実施形態では、仕上げ加工としてシェービング加工を行っているが、これに限らず、仕上げ加工として研磨加工やホーニング加工を行ってもよい。

以上説明したように、ここに開示された技術は、歯車の加工方法及び加工装置おいて有用である。

１０ 手動変速機（変速機）
１１ 入力軸
２１ カウンタ軸
５０ リバースドリブンギヤ（後退速用の歯車）
５１ １速用出力ギヤ（１速用の歯車）
８０ 兼用ギヤ（仕上げ加工用歯車が加工可能な幅よりも大きい歯幅の歯を有する被加工歯車）
８１ 歯
８２ 歯面
８４ 凹部
１００ 歯切り加工装置
１０１ ホブ軸
１０２ ホブ
１０２ａ カッター刃
１０４ コラム（移動装置）
１０５ 前後送りねじ（移動装置）
２００ シェービング加工装置（仕上げ加工装置）
２０１ シェービングカッター（仕上げ加工用歯車）
３００ 歯車加工装置（歯車の加工装置）

Claims (8)

1. 歯車の加工方法であって、
   被加工歯車の歯面を歯幅方向に複数の部分に分けて、該分けられた各部分を、仕上げ加工用歯車によって、それぞれ仕上げ加工する仕上げ加工工程を含み、
   上記被加工歯車は、上記仕上げ加工用歯車が加工可能な幅よりも大きい歯幅の歯を有しており、
   上記仕上げ加工工程の前に、上記被加工歯車の上記歯面において、上記仕上げ加工工程で仕上げられる上記複数の部分のうち互いに歯幅方向に隣り合う部分同士の、境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部を予め形成することを特徴とする歯車の加工方法。
2. 請求項１に記載の歯車の加工方法において、
   上記仕上げ加工工程は、上記被加工歯車の上記歯面を、歯幅方向に２つの部分に分けて、該２つの部分を、上記仕上げ加工用歯車によって、それぞれ仕上げ加工する工程であって、
   上記仕上げ加工工程の前に、上記被加工歯車の上記歯面において、上記２つの部分の境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部を予め形成することを特徴とする歯車の加工方法。
3. 請求項２に記載の歯車の加工方法において、
   上記２つの部分は、上記被加工歯車の上記歯面の歯幅方向における中央部を境界として分けられており、
   上記仕上げ加工工程の前に、上記被加工歯車の上記歯面において、上記中央部を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部を予め形成することを特徴とする歯車の加工方法。
4. 請求項１に記載の歯車の加工方法において、
   上記仕上げ加工工程の前に、ホブ軸回りに回転するホブによって、ワークに歯を形成して、上記被加工歯車の歯を形成する歯切り加工工程をさらに含み、
   上記歯切り加工工程において、上記凹部を形成することを特徴とする歯車の加工方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の歯車の加工方法において、
   上記被加工歯車は、２つの相手歯車とそれぞれ噛み合う歯車であることを特徴とする歯車の加工方法。
6. 請求項５に記載の歯車の加工方法において、
   上記被加工歯車は、車両の変速機に搭載される歯車であり、
   上記２つの相手歯車のうちの一方は、１速用の歯車であり、
   上記２つの相手歯車のうちの他方は、後退速用の歯車であることを特徴とする歯車の加工方法。
7. 請求項６に記載の歯車の加工方法において、
   上記変速機は、エンジンから入力軸に入力された駆動トルクを、変速段用歯車列を介してカウンタ軸に入力し、該カウンタ軸から減速用歯車列を介して出力軸に伝達するアウトプットリダクションタイプの変速機であり、
   上記後退速用の歯車列は、上記１速用の歯車列を含む全ての前進速用の歯車列よりも上記エンジン側に配設されることを特徴とする歯車の加工方法。
8. 歯車の加工装置であって、
   表面に複数のカッター刃を有し、所定の軸回りに回転しながらワークに対して歯切り加工を行って、被加工歯車の歯を形成するホブと、上記ホブと上記ワークとの相対距離を増減させる移動装置とを有する歯切り加工装置と、
   上記歯切り加工装置によって形成された被加工歯車の歯面を、歯幅方向に複数の部分に分けて、該分けられた各部分をそれぞれ仕上げ加工する仕上げ加工装置とを備え、
   上記被加工歯車は、仕上げ加工用歯車が加工可能な幅よりも大きい歯幅の歯を有する歯車であって、
   上記移動装置は、上記被加工歯車の歯面において、上記複数の部分のうち歯幅方向に互いに隣り合う部分同士の、境界となる部分を含む所定の領域に、他の部分よりも歯厚方向内側に凹んだ凹部が形成されるように、上記ホブによる歯切り加工時に、上記ホブと上記ワークとの相対距離を減少させるように構成されている特徴とする歯車の加工装置。