JP6947624B2 - ギヤ部材、及び、ギヤ部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸部と、前記軸部に一体的に形成されたギヤ部と、前記軸部に一体的に形成された突出部と、を備えたギヤ部材、及び、その製造方法に関する。

ギヤ部材の技術として、例えば、特開２０１２−１２２５９５号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。以下、この背景技術の欄の説明では、〔〕内に特許文献１における符号や部材名称を引用して説明する。特許文献１のギヤ部材〔カウンタドライブギヤ軸６０〕では、ギヤ部〔カウンタドライブギヤ４２〕及び突出部〔大径部６１ｃ〕が、軸部から径方向外側に突出しており、ギヤ部と突出部とは軸部を介して軸方向に隣り合うように配置されている。つまり、ギヤ部と突出部との間に軸部が介在することで、ギヤ部と突出部とは軸方向に離れた状態で配置されている。

このようなギヤ部材では、切削歯によりギヤ部の歯溝を形成する歯切り工程の後、研削歯によりギヤ部のギヤ歯面を研削する研削工程を行って、ギヤ部を形成する。ここで、切削歯や研削歯は、多くの場合、円板状又は円柱状に形成されている。歯切り工程では、切削歯を当該切削歯の軸心周りに回転させると共にギヤ部材を当該ギヤ部材の軸心周りに回転させた状態で、切削歯によりギヤ部を切削して歯溝を形成する。また、研削工程では、研削歯を当該研削歯の軸心周りに回転させると共にギヤ部材を当該ギヤ部材の軸心周りに回転させた状態で、研削歯によりギヤ歯面を研削する。

特開２０１２−１２２５９５号公報

一般的に、研削歯は、ギヤ歯面の平滑度を高めるために、比較的大径に形成されている。そのため、軸方向においてギヤ部と隣り合う位置に突出部が設けられていると、研削工程において研削歯によってギヤ部のギヤ歯面を研削する場合に、当該突出部に研削歯が接触する可能性がある。研削歯が突出部に接触すると研削歯によるギヤ歯面の研削が適切に行われず、ギヤ歯面の平滑度が低くなる。そのため、これまでは、突出部をギヤ部から軸方向に大きく離して配置することで、研削工程において研削歯が突出部に接触することを回避していた。しかし、このような構成とすると、ギヤ部材の軸方向長さが、必要以上に長くならざるを得ない場合があった。

そこで、軸方向長さを短く抑えることができるギヤ部材の実現が望まれる。

上記に鑑みた、ギヤ部材の特徴構成は、軸部と、前記軸部に一体的に形成されると共に、前記軸部から径方向外側に突出したギヤ部と、前記軸部に一体的に形成されると共に、前記軸部から径方向外側に突出した突出部と、を備え、前記ギヤ部と前記突出部とは、前記軸部を介して軸方向に隣り合うように配置され、前記突出部は、前記ギヤ部におけるギヤ歯面の延長線上に径方向内側に窪んだ凹部を備えている点にある。

このような構成としたことにより、研削歯（２４）によってギヤ部（３）のギヤ歯面（１３）を研削する場合に、研削歯（２４）が突出部（４）に設けられた凹部（１６）を通ることになる。そのため、ギヤ部（３）と突出部（４）との軸方向（Ｌ）における位置関係に関わらず、研削歯（２４）が突出部（４）に接触しないようにすることができる。従って、ギヤ部（３）と突出部（４）とを軸方向（Ｌ）に接近させて配置することができるため、ギヤ部材（１）の軸方向（Ｌ）の長さを短く抑えることが可能となる。

上記に鑑みた、ギヤ部材の製造方法の特徴構成は、軸部と、前記軸部に一体的に形成されると共に、前記軸部から径方向外側に突出したギヤ部と、前記軸部に一体的に形成されると共に、前記軸部から径方向外側に突出した突出部と、を備え、前記ギヤ部と前記突出部とは、前記軸部を介して軸方向に隣り合うように配置されたギヤ部材の製造方法において、
切削歯により前記ギヤ部の歯溝を形成する歯切り工程の後、研削歯により前記ギヤ部のギヤ歯面を研削する研削工程を行い、前記歯切り工程で、前記切削歯により、前記突出部に、径方向内側に窪む凹部を形成する点にある。

この構成によれば、歯切り工程において、ギヤ部（３）の歯溝（１２）を形成する切削歯（２１）により、突出部（４）に凹部（１６）を形成するため、歯切り工程とは別の工程で突出部（４）に凹部（１６）を形成する場合に比べて、簡単に、且つギヤ部（３）の歯溝（１２）に連続する適切な位置に凹部（１６）を形成することができる。そして、研削工程より前の歯切り工程においてこのような凹部（１６）を形成したことにより、研削歯（２４）によってギヤ部（３）のギヤ歯面（１３）を研削する場合に、研削歯（２４）が突出部（４）に設けられた凹部（１６）を通ることになる。そのため、ギヤ部（３）と突出部（４）との軸方向（Ｌ）における位置関係に関わらず、研削歯（２４）が突出部（４）に接触しないようにすることができる。従って、ギヤ部（３）と突出部（４）とを軸方向（Ｌ）に接近させて配置することができるため、軸方向（Ｌ）の長さを短く抑えたギヤ部材（１）を製造することが可能となる。

径方向視でのギヤ部材を示す図 軸方向視でのギヤ部材の一部を示す図 歯溝工程を示す図 凹部工程を示す図 研削工程を示す図 ギヤ部材の製造方法の工程を示すフローチャート

１．実施形態
ギヤ部材及びギヤ部材の製造方法の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、本明細書では、寸法、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態も含む概念として用いている。以下の説明では、特に明記している場合を除き、「軸方向Ｌ」、「径方向Ｒ」、及び「周方向Ｃ」は、軸部２の軸心Ｘ１（図１参照）を基準として定義している。また、軸方向Ｌの一方側を軸方向第一側Ｌ１とし、軸方向Ｌの他方側を軸方向第二側Ｌ２とする。径方向Ｒの内側へ向かう方向を径方向内側Ｒ１とし、径方向Ｒの外側へ向かう方向を径方向外側Ｒ２とする。周方向Ｃの一方側を周方向第一側Ｃ１とし、周方向Ｃの他方側を周方向第二側Ｃ２とする。

図１及び図２に示すように、ギヤ部材１は、軸部２と、軸部２から径方向外側Ｒ２に突出したギヤ部３と、軸部２から径方向外側Ｒ２に突出した突出部４と、を備えている。ギヤ部３は、突出部４に対して軸方向第一側Ｌ１に配置されている。ギヤ部３及び突出部４は、軸部２と一体的に形成されている。

軸部２は、ギヤ部３の軸方向第一側Ｌ１に位置する第一部分６と、突出部４の軸方向第二側Ｌ２に位置する第二部分７と、軸方向Ｌにおいてギヤ部３と突出部４との間に位置する第三部分８と、備えている。ギヤ部３と突出部４とは、軸部２の第三部分８を介して軸方向Ｌに隣り合うように配置されている。尚、「隣り合う」とは、軸方向Ｌにおいてギヤ部３と突出部４との間に、軸部２から径方向外側Ｒ２に突出する部分（ギヤ部３や突出部４と同程度の突出量を有する部分）が存在しないことを表している。

ギヤ部３は、歯すじが弦巻線に沿う、はすば歯車とされている。ギヤ部３には、複数のギヤ歯１１が形成されており、ギヤ歯１１の間には歯溝１２が形成されている。ギヤ歯１１は、ギヤ歯面１３として周方向第一側Ｃ１を向く第一ギヤ歯面１３Ａと周方向第二側Ｃ２を向く第二ギヤ歯面１３Ｂとを有する。また、歯溝１２は、底部１２Ａを有する（図２参照）。

図１に示すように、突出部４は、ギヤ部３におけるギヤ歯面１３の延長線Ｅ上に、径方向内側Ｒ１に窪んだ凹部１６を備えている。凹部１６は、ギヤ部３の歯すじと同じ弦巻線に沿って形成されており、周方向第一側Ｃ１を向く第一内面１７Ａと周方向第二側Ｃ２を向く第二内面１７Ｂとを有する。また、図２に示すように、凹部１６は、底部１６Ａを有する（図２参照）。径方向Ｒ視で、あるギヤ歯１１の第一ギヤ面１１Ａの延長線Ｅと、そのギヤ歯１１に対して周方向第一側Ｃ１に隣接するギヤ歯１１の第二ギヤ面１１Ｂの延長線Ｅとが、１つの凹部１６が有する第一内面１７Ａと第二内面１７Ｂとの間を通過するように、凹部１６が形成されている。説明を加えると、径方向Ｒ視で、あるギヤ歯１１が有する第一ギヤ歯面１３Ａの径方向内側Ｒ１の端部の延長線Ｅの延長線Ｅと、そのギヤ歯１１に対して周方向第一側Ｃ１に隣接するギヤ歯１１の第二ギヤ歯面１３Ｂの径方向内側Ｒ１の端部の延長線Ｅとが、１つの凹部１６が有する第一内面１７Ａの径方向外側Ｒ２の端部と第二内面１７Ｂの径方向外側Ｒ２の端部との間を通過するように、凹部１６が形成されている。

本実施形態では、１つの歯溝１２に対して１つの凹部１６が形成されており、突出部４には、ギヤ部３の歯溝１２と同じ数の凹部１６が形成されている。また本実施形態では、凹部１６の周方向幅ＷＣ２は、同じ径方向位置でのギヤ部３の歯溝１２の周方向幅ＷＣ１よりも大きい。すなわち、同じ径方向位置において、ギヤ部３における一対のギヤ歯面１３の延長線Ｅよりも周方向Ｃの両外側に、凹部１６の第一内面１７Ａ又は第二内面１７Ｂが位置するように、凹部１６が形成されている。更に本実施形態では、凹部１６の底部１６Ａの径ＷＲ２は、歯溝１２の底部１２Ａの径ＷＲ１より小さい。

図３から図５に示すように、本実施形態では、ギヤ部３の軸方向第二側Ｌ２の端部において切削歯２１により歯溝１２を形成する場合に、切削歯２１の外縁は、突出部４の外縁（外周面）とは干渉しない一方、ギヤ部３の軸方向第二側Ｌ２の端部において研削歯２４がギヤ歯面１３を研削する場合には、研削歯２４の外縁は、突出部４の外縁（外周面）より径方向内側Ｒ１に位置する状態となる位置に、突出部４が配置されている。

次に、ギヤ部材１の製造方法について説明する。
図６に示すように、本実施形態に係るギヤ部材１の製造方法では、旋盤工程と歯切り工程と研削工程とを行う。これらの各工程は、記載順に行われる。つまり、旋盤工程の後に歯切り工程が行われ、歯切り工程の後に研削工程が行われる。

旋盤工程は、材料に対して旋盤により加工を行ってギヤ部材１の歯車ブランク（歯溝１２や凹部１６が形成されていないギヤ部材１）を形成する工程である。

歯切り工程は、切削歯２１によりギヤ部３の歯溝１２を形成する工程である。この歯切り工程では、歯溝１２を形成する歯溝工程と凹部工程とを行う。凹部工程は、歯溝工程の後に行う。凹部工程では、切削歯２１により突出部４に凹部１６を形成する。

本実施形態では、歯切り工程の歯溝工程において、弦巻線に沿って歯部２２を備えたホブを切削歯２１として用いている。歯溝工程では、図３に示すように、ギヤ部材１を当該ギヤ部材１の軸心Ｘ１周りに回転させると共に、切削歯２１を当該切削歯２１の軸心Ｘ２周りに回転させる。そして、軸方向Ｌにおけるギヤ部３に対応する位置において、切削歯２１を軸心Ｘ１に対して径方向Ｒに第一設定距離Ｄ１だけ離した状態で、ギヤ部材１と切削歯２１とを相対的に軸方向Ｌに移動させて、切削歯２１の歯部２２によってギヤ部３を切削し、ギヤ部３に歯溝１２を形成する。

凹部工程では、図４に示すように、ギヤ部材１を当該ギヤ部材１の軸心Ｘ１周りに回転させると共に、切削歯２１を当該切削歯２１の軸心Ｘ２周りに回転させる。そして、軸方向Ｌにおける突出部４に対応する位置において、切削歯２１を軸心Ｘ１に対して径方向Ｒに第二設定距離Ｄ２だけ離した状態で、ギヤ部材１と切削歯２１とを相対的に軸方向Ｌに移動させて、切削歯２１の歯部２２によって突出部４を切削し、突出部４に凹部１６を形成する。ここで、第二設定距離Ｄ２は、第一設定距離Ｄ１より短い距離である。そのため、本実施形態では、軸方向Ｌにおける突出部４に対応する位置であってギヤ歯面１３に切削歯２１が当たらない位置で、切削歯２１を、ギヤ部３の歯溝１２を形成する場合の位置よりも径方向内側Ｒ１に移動させて突出部４を切削することにより、突出部４に凹部１６を形成する。尚、本実施形態では、歯溝工程と凹部工程とで同じ切削歯２１を用いる。但し、凹部工程において、凹部１６の形状に応じて、歯溝工程で用いた切削歯２１とは歯部２２の形状が異なる切削歯２１を用いてもよい。

研削工程は、研削歯２４によりギヤ歯面１３を研削する工程である。本実施形態では、砥石部２５をネジ状に備えたネジ状砥石を研削歯２４として用いている。研削工程では、図５に示すように、ギヤ部材１を当該ギヤ部材１の軸心Ｘ１周りに回転させると共に、研削歯２４を当該研削歯２４の軸心周りに回転させて、研削歯２４の砥石部２５によってギヤ歯面１３を研削する。尚、本実施形態では、研削歯２４の径は、切削歯２１の径より大きい。そのため、研削工程では、軸方向Ｌにおける突出部４が形成されている位置において、研削歯２４の外縁が、突出部４の外縁（外周面）より径方向内側Ｒ１に位置する状態となる場合がある。しかし、研削歯２４が突出部４の凹部１６を通ることで、研削歯２４が突出部４に接触することが回避される。

２．その他の実施形態
次に、ギヤ部材及びギヤ部材の製造方法のその他の実施形態について説明する。

（１）上記実施形態では、軸部２に１つのギヤ部３と１つの突出部４を備えた構成を例として説明したが、これに限定されず、軸部２に複数の突出部４を備えた構成としてもよい。また、軸部２に複数のギヤ部３を備えた構成としてもよい。但し、複数のギヤ部３を備える場合には、互いのギヤ歯面１３を研削する研削歯２４が相互に干渉しないように、ギヤ部３同士の軸方向Ｌの間隔を設定する必要がある。

（２）上記実施形態では、凹部１６の周方向幅ＷＣ２が、同じ径方向位置でのギヤ部３の歯溝１２の周方向幅ＷＣ１よりも大きく、凹部１６の底部の径ＷＲ２が、歯溝１２の底部の径ＷＲ１より小さい構成を例として説明したが、このような構成には限定されない。研削歯２４が突出部４に接触しない形状であれば凹部１６の形状は適宜変更してもよい。具体的には、凹部１６の周方向幅ＷＣ２を、同じ径方向位置でのギヤ部３の歯溝１２の周方向幅ＷＣ１と同じとしても良いし、同じ径方向位置でのギヤ部３の歯溝１２の周方向幅ＷＣ１より小さくしてもよい。また、凹部１６の底部の径ＷＲ２を、歯溝１２の底部の径ＷＲ１と同じとしても良いし、歯溝１２の底部の径ＷＲ１より小さくしてもよい。

（３）上記実施形態では、砥石部２５をネジ状に備えたネジ状砥石を研削歯２４として用いたが、砥石部２５を円板状に備えた円板状砥石を研削歯２４として用いてもよい。

（４）上記実施形態では、１つの歯溝１２に対して１つの凹部１６が形成されている構成を例として説明したが、これに限定されるものではなく、複数の歯溝１２に対して１つの凹部１６が形成されていてもよい。この場合、径方向Ｒ視で、複数の歯溝１２に対応するギヤ歯面１３の延長線Ｅが、一つの凹部１６が有する第一内面１７Ａと第二内面１７Ｂとの間を通過する構成となる。

（５）上記実施形態では、ギヤ部３がはすば歯車とされている構成を例として説明したが、これに限定されるものではない。ギヤ部３は、他の形状の歯車とされていても良く、例えば、平歯車とされていても良い。

（６）なお、上述した各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。従って、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。

３．上記実施形態の概要
以下、上記において説明したギヤ部材及びギヤ部材の製造方法の概要について説明する。

請求項１
ギヤ部材（１）は、軸部（２）と、前記軸部（２）に一体的に形成されると共に、前記軸部（２）から径方向外側（Ｒ２）に突出したギヤ部（３）と、前記軸部（２）に一体的に形成されると共に、前記軸部（２）から径方向外側（Ｒ２）に突出した突出部（４）と、を備え、前記ギヤ部（３）と前記突出部（４）とは、前記軸部（２）を介して軸方向（Ｌ）に隣り合うように配置され、前記突出部（４）は、前記ギヤ部（３）におけるギヤ歯面（１３）の延長線（Ｅ）上に径方向内側（Ｒ１）に窪んだ凹部（１６）を備えている。

このような構成としたことにより、研削歯（２４）によってギヤ部（３）のギヤ歯面（１３）を研削する場合に、研削歯（２４）が突出部（４）に設けられた凹部（１６）を通ることになる。そのため、ギヤ部（３）と突出部（４）との軸方向（Ｌ）における位置関係に関わらず、研削歯（２４）が突出部（４）に接触しないようにすることができる。従って、ギヤ部（３）と突出部（４）とを軸方向（Ｌ）に接近させて配置することができるため、ギヤ部材（１）の軸方向（Ｌ）の長さを短く抑えることが可能となる。

請求項２
ここで、前記凹部（１６）の周方向幅（ＷＣ２）が、同じ径方向位置での前記ギヤ部（３）の歯溝（１２）の周方向幅（ＷＣ１）と同じ又はそれより大きいと好適である。

この構成によれば、凹部（１６）の周方向幅（ＷＣ２）が、同じ径方向位置でのギヤ部（３）の歯溝（１２）の周方向幅（ＷＣ１）より小さい場合に比べて、研削歯（２４）によってギヤ歯面（１３）を研削する場合に、研削歯（２１）が凹部（１６）の内面に接触する可能性を更に低くすることができる。

請求項３
また、前記凹部（１６）の底部の径（ＷＲ２）が、前記歯溝（１２）の底部の径（ＷＲ１）と同じ又はそれより小さいと好適である。

この構成によれば、凹部（１６）の底部の径（ＷＲ２）が、歯溝（１２）の底部の径（ＷＲ１）より大きい場合に比べて、研削歯（２４）によってギヤ歯面（１３）を研削する場合に、研削歯（２４）が凹部（１６）の底部に接触する可能性を更に低くすることができる。

請求項４
ギヤ部材（１）の製造方法は、軸部（２）と、前記軸部（２）に一体的に形成されると共に、前記軸部（２）から径方向外側（Ｒ２）に突出したギヤ部（３）と、前記軸部（２）に一体的に形成されると共に、前記軸部（２）から径方向外側（Ｒ２）に突出した突出部（４）と、を備え、前記ギヤ部（３）と前記突出部（４）とは、前記軸部（２）を介して軸方向（Ｌ）に隣り合うように配置されたギヤ部材（１）の製造方法において、
切削歯（２１）により前記ギヤ部（３）の歯溝（１２）を形成する歯切り工程の後、研削歯（２４）により前記ギヤ部（３）のギヤ歯面（１３）を研削する研削工程を行い、前記歯切り工程で、前記切削歯（２１）により、前記突出部（４）に、径方向内側（Ｒ１）に窪む凹部（１６）を形成する。

この構成によれば、歯切り工程において、ギヤ部（３）の歯溝（１２）を形成する切削歯（２１）により、突出部（４）に凹部（１６）を形成するため、歯切り工程とは別の工程で突出部（４）に凹部（１６）を形成する場合に比べて、簡単に、且つギヤ部（３）の歯溝（１２）に連続する適切な位置に凹部（１６）を形成することができる。そして、研削工程より前の歯切り工程においてこのような凹部（１６）を形成したことにより、研削歯（２４）によってギヤ部（３）のギヤ歯面（１３）を研削する場合に、研削歯（２４）が突出部（４）に設けられた凹部（１６）を通ることになる。そのため、ギヤ部（３）と突出部（４）との軸方向（Ｌ）における位置関係に関わらず、研削歯（２４）が突出部（４）に接触しないようにすることができる。従って、ギヤ部（３）と突出部（４）とを軸方向（Ｌ）に接近させて配置することができるため、軸方向（Ｌ）の長さを短く抑えたギヤ部材（１）を製造することが可能となる。

請求項５
ここで、軸方向（Ｌ）における前記突出部（４）に対応する位置であって前記ギヤ歯面（１３）に前記切削歯（２１）が当たらない位置で、前記切削歯（２１）を、前記ギヤ部（３）の歯溝（１２）を形成する場合の位置よりも径方向内側（Ｒ１）に移動させて、前記突出部（４）に前記凹部（１６）を形成すると好適である。

この構成によれば、歯切り工程において、ギヤ部（３）の歯溝（１２）を形成する切削歯（２１）により、突出部（４）に凹部（１６）を形成することができると共に、凹部（１６）の底部の径（ＷＲ２）を、歯溝（１２）の底部の径（ＷＲ１）より小さくすることができる。そのため、研削工程において、研削歯（２４）によってギヤ歯面（１３）を研削する場合に、研削歯（２４）が凹部（１６）の底部に接触する可能性を更に低くすることができる。

本開示に係る技術は、軸部にギヤ部と突出部とが一体的に形成されたギヤ部材に利用することができる。

１：ギヤ部材
２：軸部
３：ギヤ部
４：突出部
１３：ギヤ歯面
１６：凹部
Ｃ：周方向
Ｅ：延長線
Ｌ：軸方向
Ｒ：径方向
Ｒ１：径方向内側
Ｒ２：径方向外側
ＷＣ１：歯溝の周方向幅
ＷＣ２：凹部の周方向幅
ＷＲ１：歯溝の底部の径
ＷＲ２：凹部の底部の径

Claims (5)

1. 軸部と、
   前記軸部に一体的に形成されると共に、前記軸部から径方向外側に突出したギヤ部と、
   前記軸部に一体的に形成されると共に、前記軸部から径方向外側に突出した、ギヤとは異なる突出部と、を備え、
   前記ギヤ部と前記突出部とは、前記軸部を介して軸方向に隣り合うように配置され、
   前記突出部の外径は、前記ギヤ部の外径より小さく形成され、
   前記突出部は、前記ギヤ部におけるギヤ歯面の延長線上に径方向内側に窪んだ凹部を備え、
   前記凹部は、前記ギヤ部の歯溝の数と同じ数、前記突出部に形成されている、ギヤ部材。
2. 前記凹部の周方向幅が、同じ径方向位置での前記ギヤ部の前記歯溝の周方向幅と同じ又はそれより大きい請求項１に記載のギヤ部材。
3. 前記凹部の底部の径が、前記歯溝の底部の径と同じ又はそれより小さい請求項１又は２に記載のギヤ部材。
4. 軸部と、
   前記軸部に一体的に形成されると共に、前記軸部から径方向外側に突出したギヤ部と、
   前記軸部に一体的に形成されると共に、前記軸部から径方向外側に突出した、ギヤとは異なる突出部と、を備え、
   前記ギヤ部と前記突出部とは、前記軸部を介して軸方向に隣り合うように配置されたギヤ部材の製造方法であって、
   前記突出部の外径は、前記ギヤ部の外径より小さく形成されており、
   切削歯により前記ギヤ部の歯溝を形成する歯切り工程の後、研削歯により前記ギヤ部のギヤ歯面を研削する研削工程を行い、
   前記歯切り工程で、前記切削歯により、前記突出部に、径方向内側に窪む凹部を、前記ギヤ部の歯溝の数と同じ数、形成するギヤ部材の製造方法。
5. 軸方向における前記突出部に対応する位置であって前記ギヤ歯面に前記切削歯が当たらない位置で、前記切削歯を、前記ギヤ部の歯溝を形成する場合の位置よりも径方向内側に移動させて、前記突出部に前記凹部を形成する請求項４に記載のギヤ部材の製造方法。
   

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