JPH0735218A - 不連続噛合歯車およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転時の負荷の変動によるギヤノイズの変動
を低減し、かつギヤノイズの絶対値も低く抑えることが
できる歯車を、低コストで製造することを目的とする。 【構成】 熱処理後の歯面研削の際に、各歯間の隣接ピ
ッチ誤差を許容範囲内で大きく与えることを特徴とす
る、不連続噛合歯車の製造方法であり、前記隣接ピッチ
誤差を大きく与えるに際し、研削砥石の耐磨耗性が高い
場合には、被研削歯車の枚数と互いに素となる枚数毎に
一回切込量を変更し、研削砥石の耐磨耗性が低い場合に
は、被研削歯車の枚数と互いに素となる枚数づつ歯車を
送って研削を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ギヤノイズを低減し
得る不連続噛合歯車およびその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、歯車の高強度化および低騒音化に
対する要求品質が高まり、これに対応するため、歯車の
熱処理後に歯面研削が用いられることが多い。かかる歯
面研削においては、歯面の熱処理変形にかかわりなく高
精度の歯面加工が可能であり、また歯車装置の組立誤差
や運転時の負荷による歯当たりの局部集中を防止するた
めに必要となる歯形や歯筋の修正も、所要の通り行うこ
とが可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、歯形や
歯筋の修正は、負荷によっては歯車の噛合伝達誤差を増
大させてギヤノイズの低減化を妨げることがある。また
歯面研削で高精度になった歯車は高周波ノイズを生じさ
せる傾向があり、それゆえ従来は、歯面研削後にさら
に、ヘリカルギヤではギヤホーニング、ハイポイドギヤ
や曲がり歯傘歯車ではラッピング等の工程が行われ、歯
車の製造コストを高いものにしている（昭和５５年４月
２０日株式会社山海堂発行の自動車工学全書第１９巻
「自動車の製造方法」中第１０８〜１１１頁、「４章
機械加工４．５．３、歯車類」なる項目参照）。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
有利に解決した不連続噛合歯車およびその製造方法を提
供することを目的とするものであり、この発明の不連続
噛合歯車は、熱処理および歯面研削後の各歯間の隣接ピ
ッチ誤差が、許容範囲内で大きく与えられていることを
特徴とするものである。

【０００５】また、この発明の不連続噛合歯車の製造方
法は、熱処理後の歯面研削の際に、各歯間の隣接ピッチ
誤差を許容範囲内で大きく与えることを特徴とするもの
である。

【０００６】そして前記製造方法では、前記隣接ピッチ
誤差を大きく与えるに際し、研削砥石の耐磨耗性が高い
場合には、被研削歯車の枚数と互いに素となる枚数毎に
一回切込量を変更し、研削砥石の耐磨耗性が低い場合に
は、被研削歯車の枚数と互いに素となる枚数づつ歯車を
送って研削を行うようにしても良い。

【０００７】

【作用】かかる不連続噛合歯車およびその製造方法によ
れば、熱処理および歯面研削後の各歯間の隣接ピッチ誤
差を、許容範囲内で故意に大きく与えているので、組立
後の運転時の噛合伝達誤差にその周期性を崩す周波数変
調を与えることができ、それゆえ、その運転時の負荷の
変動によるギヤノイズの変動を低減し、かつギヤノイズ
の絶対値も低く抑えることができる。

【０００８】しかも上記方法によれば、熱処理後の歯面
研削の際に各歯間の隣接ピッチ誤差を許容範囲内で故意
に大きく与えるので、歯面研削後のギヤホーニングやラ
ッピング等の工程を省略してもギヤノイズを低く抑える
ことができ、それゆえ、歯車の製造コストをより安価な
ものとすることができる。

【０００９】なお、前記製造方法で隣接ピッチ誤差を大
きく与えるに際し、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）砥石等の
耐磨耗性の高い研削砥石を用いる場合には、被研削歯車
の枚数と互いに素となる枚数毎に一回切込量を変更し、
ＷＡ砥石等の耐磨耗性の低い研削砥石を用いる場合に
は、被研削歯車の枚数と互いに素となる枚数づつ歯車を
送って研削を行うようにすれば、研削砥石の種類にかか
わらず常に確実に、十分高い周波数の変調を与える歯車
を製造し得て、上述した効果を確実に達成することがで
きる。

【００１０】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳
細に説明する。図１は、この発明の製造方法を、ＣＮＣ
研削盤でフォームグラインディング（互いに対向する両
歯面の同時歯形研削）を行う場合に適用した一実施例
を、ハイポイドギヤもしくは曲がり歯傘歯車についてグ
リーソンＣＮＣ研削盤によりグリーソン社のフォーメイ
ト研削方式で研削する場合について示す説明図、また図
２は、上記実施例を、ヘリカルギヤについてＣＮＣ研削
盤によりカップ社の方式で研削する場合について示す説
明図である。

【００１１】図１に示すグリーソン社の方式では、ハイ
ポイドギヤもしくは曲がり歯傘歯車とするための歯切り
加工および熱処理の済んだワーク１を、歯形に対し相補
的な断面形状のフレア状に広がった周辺部2aを持つ研削
砥石としてのグリーソンフレアカップ砥石２を具える上
記グリーソンＣＮＣ研削盤にセットし、そのワーク１
を、同図（ａ）中矢印ａで示すように、次に研削される
歯溝1aが砥石２の周辺部2aに対向する位置までインデッ
クス（割り出し）回動させ、次いで同図（ｂ）中矢印ｂ
で示すように、回転中の砥石２の周辺部2aへ向けてワー
ク１を接近移動させることにより砥石２の切込みと歯筋
送りとを行って、上記歯溝1aの部分で互いに対向する両
歯面1bへの同時歯形研削を施し、その後同図（ｃ）中矢
印ｃで示すように、砥石２の周辺部2aから離間する方向
へワーク１を移動させる、という研削サイクルを繰り返
すことにより、ワーク１の歯面研削を行う。

【００１２】また図２に示すカップ社の方式では、ヘリ
カルギヤとするための歯切り加工および熱処理の済んだ
ワーク１を、歯形に対し相補的な断面形状の周辺部3aを
持つ円盤状の研削砥石３を具えるＣＮＣ研削盤にセット
し、上記図１に示す方式と同様に、そのワーク１の、イ
ンデックス回動と、砥石３の周辺部3aに対する接近およ
び離間移動とを行う研削サイクルを繰り返すことによ
り、ワーク１の歯面研削を行う。

【００１３】ところで、上述したグリーソン社の方式も
カップ社の方式も、いずれもワーク１の歯面研削を行う
に際し、通常は歯車の一歯分づつ上記ワーク１のインデ
ックス回動を行って砥石を歯面に切込ませるとともに、
その砥石の耐磨耗性に応じ、砥石に対するワークの接近
移動量を適宜修正して所定の切込量を確保しており、そ
れゆえ、それらの方式で歯面研削を行った歯車の隣接ピ
ッチ誤差はいずれも、通常はＪＩＳ０級を満足すること
ができる。

【００１４】しかしてこの実施例の方法では、上述した
グリーソン社の方式およびカップ社の方式でフォームグ
ラインディングを行うに際し、ＣＢＮ砥石等の耐磨耗性
の高い研削砥石を用いる場合には、摩耗がほとんどない
ため、歯車の一歯分づつ上記ワーク１のインデックス回
動を行うとともに、そのインデックス回動をＮ歯分行う
毎に一回、切込量を他の回の切込量に対して変更するこ
とにより、各歯間の隣接ピッチ誤差を、許容範囲である
ＪＩＳ１級の範囲内で故意に大きく与える。なおここ
で、上記Ｎは、好ましくは被研削歯車の枚数と互いに素
となる数とし、通常は３〜５の範囲で選択する。

【００１５】またこの実施例の方法では、上述したグリ
ーソン社の方式およびカップ社の方式でフォームグライ
ンディングを行うに際し、ＷＡ砥石等の耐磨耗性の低い
研削砥石を用いる場合には、その摩耗による切込量の減
少を補正せずに、歯車の上記Ｎ歯分づつ上記ワーク１の
インデックス回動を行うことにより、各歯間の隣接ピッ
チ誤差を、許容範囲であるＪＩＳ１級の範囲内で故意に
大きく与える。

【００１６】図３（ａ）は、耐磨耗性の低いＷＡ砥石を
用いた場合の上記実施例の方法で、４歯分づつ上記ワー
クのインデックス回動を行い、かつ砥石摩耗分の砥石繰
り出し量補正を行わずに歯面研削して隣接ピッチ誤差を
故意に大きく与えた、この発明の不連続噛合歯車の一実
施例としての、歯数47枚、ギヤ比if＝3.357 、ピッチ径
φ205 、モジュール 4.3617 の、自動車の終減速機用リ
ングギヤ（ハイポイドギヤ）について、各歯の両側（凸
側および凹側）の歯面の測定を行って得た累積ピッチ誤
差（砥石繰り出し量分修正後）を示すグラフであり、こ
の実施例のリングギヤでは、累積ピッチ誤差は、凸側1
2.3μｍ、凹側17.1μｍ（いずれもＪＩＳ０級）となっ
ている一方、単一ピッチ誤差の最大値は、凸側 8.9μ
ｍ、凹側 8.9μｍ（いずれもＪＩＳ１級）となってお
り、そして隣接ピッチ誤差の最大値は、凸側11.6μｍ、
凹側12.8μｍ（いずれもＪＩＳ１級）となっている。

【００１７】これに対し図３（ｂ）は、耐磨耗性の低い
ＷＡ砥石を用いた場合の従来の方法で、一歯分づつ上記
ワークのインデックス回動を行い、かつ砥石摩耗分の砥
石繰り出し量補正を行いながら歯面研削して隣接ピッチ
誤差を小さく維持した、上記実施例と同一仕様の従来の
リングギヤについて、各歯の両側（凸側および凹側）の
歯面の測定を行って得た累積ピッチ誤差（砥石繰り出し
量分修正後）を示すグラフであり、この従来のリングギ
ヤでは、累積ピッチ誤差は、凸側 8.1μｍ、凹側11.6μ
ｍ（いずれもＪＩＳ０級）となっており、また、単一ピ
ッチ誤差の最大値も、凸側 1.9μｍ、凹側 2.4μｍ（い
ずれもＪＩＳ０級）となっており、そして隣接ピッチ誤
差の最大値も、凸側 3.5μｍ、凹側 1.9μｍ（いずれも
ＪＩＳ０級）となっている。

【００１８】かかる二種類のリングギヤを用いて終減速
機をそれぞれ組み立てて、リングギヤへの負荷トルクを
種々に変化させながらそれらの終減速機の台上起振力測
定を行った結果を示すのが図４（ａ），（ｂ）であり、
図４（ａ）は噛合一次伝達誤差（一次起振力）を、また
同図（ｂ）は噛合二次伝達誤差（二次起振力）をそれぞ
れ示し、図中実線で示す曲線Ａは上記実施例のリングギ
ヤを用いたものを、また破線で示す曲線Ｂは上記従来の
リングギヤを用いたものをそれぞれ示す。ここで、ギヤ
ノイズはその伝達誤差（起振力）の増大に対応して増大
する。

【００１９】図４から明らかなように、四歯毎に約10μ
ｍ程度の大きな隣接ピッチ誤差が与えられた上記実施例
のリングギヤは、隣接ピッチ誤差が小さい上記従来のリ
ングギヤと比較して、運転時の負荷トルクの変動による
伝達誤差の変動が低減され、その伝達誤差の絶対値も小
さなものとなっている。従って上記実施例のリングギヤ
によれば、運転時の噛合伝達誤差にその周期性を崩す周
波数変調を与え得て、運転時の負荷の変動によるギヤノ
イズの変動を低減し、かつギヤノイズの絶対値も低く抑
えることができる。

【００２０】そして、上記実施例の製造方法によれば、
熱処理後の歯面研削の際に各歯間の隣接ピッチ誤差を許
容範囲内で故意に大きく与えるので、歯面研削後のギヤ
ホーニングやラッピング等の工程を省略してもギヤノイ
ズを低く抑えることができ、それゆえ、歯車の製造コス
トをより安価なものとすることができる。

【００２１】さらに、上記実施例の製造方法によれば、
隣接ピッチ誤差を大きく与えるに際し、ＷＡ砥石等の耐
磨耗性の低い研削砥石を用いる場合に、被研削歯車の枚
数と互いに素となる枚数づつ歯車を送って研削を行うの
で、常に確実に、十分高い周波数の変調を与える歯車を
製造し得て、上述した効果を確実に達成することができ
る。

【００２２】図５は、この発明の製造方法を、ハイポイ
ドギヤもしくは曲がり歯傘歯車についてグリーソンＣＮ
Ｃ研削盤により創成研削を行う場合に適用した他の実施
例を示す説明図であり、この創成研削では、ハイポイド
ギヤもしくは曲がり歯傘歯車とするための歯切り加工お
よび熱処理の済んだワーク１を、カップ状の前端部4aを
持つ研削砥石４を具える上記グリーソンＣＮＣ研削盤に
セットし、そのワーク１を、同図（ａ）中矢印ｄで示す
ように、その片側の歯面1bが砥石４の前端部4aと接触す
るように、回転中の砥石４の前端部4aへ向けて接近移動
させ、次いで同図（ｂ）中矢印ｅおよびｆで示すよう
に、回転中の砥石４とワーク１とを創成運動させて、砥
石４の前端部4aでワーク１の上記片側の歯面1bに創成研
削を施し、その後、同図（ｃ）中矢印ｇおよびｈで示す
ように、砥石４の前端部4aから離間する方向へワーク１
を移動させるとともに砥石４を原位置へ復帰させてか
ら、次に研削される歯面1bが砥石４の前端部4aと接触し
得る位置までワーク１をインデックス回動させる、とい
う研削サイクルを繰り返すことにより、ワーク１の歯面
研削を行う。

【００２３】しかしてこの実施例の方法では、上述した
創成研削を行うに際し、ＣＢＮ砥石等の耐磨耗性の高い
研削砥石を用いる場合には、摩耗がほとんどないため、
歯車の一歯分づつ上記ワーク１のインデックス回動を行
うとともに、そのインデックス回動を上記Ｎ歯分行う毎
に一回、回動角度を他の回の回動角度に対して僅かに減
少もしくは増加させることにより、各歯間の隣接ピッチ
誤差を、許容範囲であるＪＩＳ１級の範囲内で故意に大
きく与える。

【００２４】またこの実施例の方法では、上述した創成
研削を行うに際し、ＷＡ砥石等の耐磨耗性の低い研削砥
石を用いる場合には、その摩耗による切込量の減少を補
正せず、歯車の上記Ｎ歯分づつ上記ワーク１のインデッ
クス回動を行うことにより、各歯間の隣接ピッチ誤差
を、許容範囲であるＪＩＳ１級の範囲内で故意に大きく
与える。

【００２５】かかる実施例の方法およびそれによって製
造した実施例の歯車によっても、先の実施例の方法およ
びそれによって製造した実施例の歯車と同様の作用効果
を得ることができる。

【００２６】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、上記歯
形研削および創成研削のいずれの場合も、耐磨耗性の低
い研削砥石を用いる場合には、ＮＣ制御により、歯車の
歯の並び順でない任意の順序（例えば乱数に基づく順
序）で歯面研削するように、上記ワークのインデックス
回動を行わせても良い。

【００２７】

【発明の効果】かくしてこの発明の不連続噛合歯車およ
びその製造方法によれば、運転時の負荷の変動によるギ
ヤノイズの変動を低減し、かつギヤノイズの絶対値も低
く抑えることができる。

【００２８】しかもこの発明の製造方法によれば、歯面
研削後のギヤホーニングやラッピング等の工程を省略し
てもギヤノイズを低く抑えることができるので、歯車の
製造コストをより安価なものとすることができる。

【００２９】なお、前記製造方法で隣接ピッチ誤差を大
きく与えるに際し、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）砥石等の
耐磨耗性の高い研削砥石を用いる場合には、被研削歯車
の枚数と互いに素となる枚数毎に一回切込量を変更し、
ＷＡ砥石等の耐磨耗性の低い研削砥石を用いる場合に
は、被研削歯車の枚数と互いに素となる枚数づつ歯車を
送って研削を行うようにすれば、研削砥石の種類にかか
わらず常に確実に、十分高い周波数の変調を与える歯車
を製造し得て、上述した効果を確実に達成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の不連続噛合歯車
の製造方法をＣＮＣ研削盤でフォームグラインディング
を行う場合に適用した一実施例を、ハイポイドギヤもし
くは曲がり歯傘歯車についてグリーソンＣＮＣ研削盤に
よりグリーソン社のフォーメイト研削方式で研削する場
合について逐次に示す説明図である。

【図２】上記実施例の製造方法をヘリカルギヤについて
ＣＮＣ研削盤によりカップ社の方式で研削する場合につ
いて示す説明図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の方法で製
造したこの発明の不連続噛合歯車の一実施例としてのリ
ングギヤおよび従来の方法で製造したそれと同一仕様の
従来のリングギヤにつき各歯の両側（凸側および凹側）
の歯面の測定を行って得た累積ピッチ誤差（砥石繰り出
し量分修正後）をそれぞれ示すグラフである。

【図４】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例のリングギ
ヤおよび従来のリングギヤを各々用いた終減速機の台上
起振力測定を行った結果の、負荷トルクと噛合一次伝達
誤差との関係および負荷トルクと噛合二次伝達誤差との
関係をそれぞれ示す特性図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の不連続噛合歯車
の製造方法をハイポイドギヤもしくは曲がり歯傘歯車に
ついてグリーソンＣＮＣ研削盤により創成研削を行う場
合に適用した他の実施例を逐次に示す説明図である。

【符号の説明】 １ ワーク 1a 歯溝 1b 歯面 ２，３，４ 研削砥石 2a, 3a 周辺部 4a 前端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱処理および歯面研削後の各歯間の隣接
   ピッチ誤差が、許容範囲内で大きく与えられていること
   を特徴とする、不連続噛合歯車。
2. 【請求項２】 熱処理後の歯面研削の際に、各歯間の隣
   接ピッチ誤差を許容範囲内で大きく与えることを特徴と
   する、不連続噛合歯車の製造方法。
3. 【請求項３】 前記隣接ピッチ誤差を大きく与えるに際
   し、研削砥石の耐磨耗性が高い場合には、被研削歯車の
   枚数と互いに素となる枚数毎に一回切込量を変更し、研
   削砥石の耐磨耗性が低い場合には、被研削歯車の枚数と
   互いに素となる枚数づつ歯車を送って研削を行うことを
   特徴とする、請求項２に記載の不連続噛合歯車の製造方
   法。