JPH0932908A - 傘歯車の歯形の設計方法 - Google Patents

傘歯車の歯形の設計方法

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JPH0932908A
JPH0932908A JP17996595A JP17996595A JPH0932908A JP H0932908 A JPH0932908 A JP H0932908A JP 17996595 A JP17996595 A JP 17996595A JP 17996595 A JP17996595 A JP 17996595A JP H0932908 A JPH0932908 A JP H0932908A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 傘歯車の一方の歯車を形成する際に、この一
方の歯車のドライブ側圧力角とコースト側圧力角の双方
又はいずれか一方を変更した場合でも、噛合率を正確に
算出する。 【解決手段】 ハイポイドギヤのリングギヤ歯面をリン
グギヤセッティング計算によって決定した後、リングギ
ヤ歯面とピニオン歯面との間のトータル噛合率を算出す
る。算出したトータル噛合率が目標値か否か判断し、目
標値でないと判断すると、カッタのカッタ圧力角を変更
することにより、ドライブ側圧力角αD とコースト側圧
力角αC の両方又はいずれか一方を変更して、トータル
噛合率を再び算出する。トータル噛合率が目標値になる
と、最終諸元を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、傘歯車を設計・製
造するに当たり行われる傘歯車の歯形の設計方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】歯車の静粛性の目安として、正面噛合
率、重なり噛合率及びこれら噛合率の和であるトータル
噛合率が用いられている。複雑な3次元形状を有するハ
イポイドギヤのような傘歯車のこれら噛合率を算出する
場合には、例えば"BASIC RELATIONSHIP of HYPOID GEAR
S"に記載されているように、傘歯車を相当ねじ歯車に置
き換えた後この相当ねじ歯車を相当円筒歯車に置き換
え、このように置き換えられた相当円筒歯車のこれら噛
合率をそれぞれ算出している。
【0003】例えばハイポイドギヤを形成する場合、そ
のリングギヤ及びピニオンの歯数、モジュール、これら
リングギヤとピニオンとのオフセット、ピニオンスパイ
ラル角に基づく基本諸元からリングギヤの歯形が決定さ
れるが、このようにして決定されたリングギヤと理論的
に噛み合う共役ピニオンは加工理論上存在せず、したが
ってピニオンの歯形は歯当たりシミュレーションや歯当
たりデベロップにより試行錯誤によって決定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、相当円
筒歯車に置き換えてこれら噛合率を算出する場合、これ
ら噛合率は不正確なものとなる。
【0005】また、試行錯誤によってピニオンの歯形を
形成するに際し、そのドライブ側圧力角とコースト側圧
力角の双方又はいずれか一方を変更することができる
が、これら圧力角を変更した場合には、ドライブ側及び
コースト側の諸元が変わるためにこれら噛合率も変化す
るが、この場合これら噛合率を算出することができな
い。
【0006】本発明の目的は、傘歯車の一方の歯車を形
成する際に、この一方の歯車のドライブ側圧力角とコー
スト側圧力角の双方又はいずれか一方を変更した場合で
も、これら噛合率を正確に算出することができる傘歯車
の歯形の設計方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項1の
傘歯車の歯形の設計方法は、共に傘歯車である一方の歯
車及び他方の歯車の歯形を設計するに際し、この一方の
歯車のドライブ側圧力角とコースト側圧力角の双方又は
いずれか一方を変更自在にすることを特徴とするもので
ある。
【0008】このように一方の歯車のドライブ側圧力角
とコースト側圧力角の双方又はいずれか一方を変更自在
にすることにより、一方の歯車の歯元強度を適切に選択
することができる。また、このようにしてドライブ側圧
力角とコースト側圧力角の双方又はいずれか一方を変更
した場合でも、加工理論と関係なく一方の歯車の歯面を
算出しているので、静粛性の目安となる一方の歯車と他
方の歯車との間のトータル噛合率を、これら歯車のドラ
イブ側歯面及びコースト側歯面についてそれぞれ正確に
算出することができる。なお、算出された一方の歯車の
歯面を歯切り理論上形成することができない場合でも、
一方の歯車にはラップ仕上げが施されるため、完成した
一方の歯車の歯面は他方の歯車と理論的に噛み合うほぼ
共役な歯車となる。
【0009】本発明による請求項2の傘歯車の歯形の設
計方法は、前記ドライブ側圧力角及びコースト側圧力角
を変更した後、前記一方の歯車と前記他方の歯車との間
のトータル噛合率を、これら歯車のドライブ側歯面及び
コースト側歯面についてそれぞれ算出することを特徴と
するものである。
【0010】このようにして算出されたトータル噛合率
は、一方の歯車と他方の歯車との間の噛合部分を考慮し
たトータル噛合率となるので、算出されたトータル噛合
率に基づいて静粛性を適切に選択することができる。
【0011】本発明による請求項3の傘歯車の歯形の設
計方法は、前記変更したドライブ側圧力角及びコースト
側圧力角に基づいて前記一方の歯車の歯形及び前記他方
の歯車の歯形を修正した後、前記一方の歯車と前記他方
の歯車との間のトータル噛合率を、これら歯車のドライ
ブ側歯面及びコースト側歯面についてそれぞれ算出する
ことを特徴とするものである。
【0012】これら歯車の歯形修正後の形状に基づいて
トータル噛合率を算出することにより、傘歯車の一方の
歯車と他方の歯車との歯当たりが加工誤差及び組付誤差
によって変化したときのトータル噛合率を算出すること
ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明による傘歯車の歯形の設計
方法の実施の形態を、図面を参照して説明する。以下説
明する実施の形態では、車両の終減速装置などに用いう
るハイポイドギヤのリングギヤ及びピニオンの歯切りを
行うものとする。
【0014】図1は、本発明の第1の実施の形態のフロ
ーチャートである。このフローチャートは、グリーソン
プログラムによってピニオンのドライブ側圧力角を変更
することにより最終諸元を設定するものである。
【0015】先ず、ステップ1において、リングギヤの
歯数z1 、ピニオンの歯数z2 、モジュール、リングギ
ヤとピニオンとの間のオフセット及びピニオンスパイラ
ルアングルをそれぞれコンピュータに入力する。
【0016】次いで、ステップ2において、ステップ1
で入力された基本データに基づいて諸元を、グリーソン
プログラムによって計算する。次いで、ステップ3にお
いて、グリーソンプログラムによるリングギヤマシンセ
ッティング計算を行い、リングギヤ歯面を決定する。
【0017】次いで、ステップ4において、リングギヤ
とピニオンとの正面噛合率及び重なり噛合率を算出す
る。これら噛合率を算出するに当たり、図2に示すよう
にステップ3で決定されたリングギヤ歯面11と理想的
に噛み合う共役なリングギヤ歯面12を加工理論と関係
なく算出する。リングギヤ歯面11とこれに共役なピニ
オン歯面12とは同時接触線13(図では一つのみ示
す。)において噛合する。
【0018】次いで、ステップ5において、ステップ4
で算出した正面噛合率及び重なり噛合率が目標値である
か否かを判断する。目標値でないと判断すると、ステッ
プ6においてピニオンのドライブ側圧力角を変更して、
ステップ2に戻る。目標値であると判断すると、ステッ
プ7において最終諸元を設定して、この処理工程を終了
する。
【0019】このようにピニオンのドライブ側圧力角を
変更自在にすることにより、ピニオンの歯元強度を適切
に選択することができる。また、このようにしてドライ
ブ側圧力角を変更した場合でも、加工理論と関係なくピ
ニオンの歯面を算出しているので、静粛性の目安となる
リングギヤとピニオンとの間のトータル噛合率を、リン
グギヤ及びピニオンのドライブ側歯面及びコースト側歯
面についてそれぞれ正確に算出することができる。な
お、算出されたピニオンを歯切り理論上形成することが
できない場合でも、ピニオンにはラップ仕上げが施され
るため、完成したピニオン歯面はリングギヤと理論的に
噛み合うほぼ共役な歯車となる。
【0020】さらに、このようにして算出されたトータ
ル噛合率は、リングギヤとピニオンとの間の噛合部分を
考慮したトータル噛合率となるので、静粛性を適切に選
択することができる。
【0021】図2は、本発明の第2の実施の形態のフロ
ーチャートである。このフローチャートは、カッタのカ
ッタ圧力角によってピニオンのドライブ側圧力角及びコ
ースト側圧力角を変更することにより最終諸元を設定す
るものである。
【0022】先ず、ステップ11において、リングギヤ
の歯数z1 、ピニオンの歯数z2 、モジュール、リング
ギヤとピニオンとの間のオフセット及びピニオンスパイ
ラルアングルをそれぞれコンピュータに入力する。
【0023】次いで、ステップ12において、ステップ
1で入力された基本データに基づいて諸元を、グリーソ
ンプログラムによって計算する。次いで、ステップ13
において、グリーソンプログラムによるリングギヤマシ
ンセッティング計算を行い、リングギヤ歯面を決定す
る。
【0024】次いで、ステップ14において、リングギ
ヤとピニオンとの間のトータル噛合率を算出する。この
トータル噛合率を算出するに当たり、図3に示すように
ステップ13で決定されたリングギヤ歯面21と理想的
に噛み合う共役なリングギヤ歯面22を加工理論と関係
なく算出する。リングギヤ歯面21とこれに共役なピニ
オン歯面22とは同時接触線23(図では一つのみ示
す。)において噛合する。
【0025】図4(a)はリングギヤのドライブ側歯面
の同時接触線を、(b)はリングギヤのコースト側歯面
の同時接触線をそれぞれ示す図である。図において、こ
れら歯面の噛合開始時のリングギヤ回転角θ1 から噛合
終了時のリングギヤ回転角θ 2 の範囲でリングギヤが回
転する間に現れる同時接触線を示す。1本の同時接触線
は噛合率0.1に相当する。ここで、トータル噛合率T
を、リングギヤ回転角θ2 とリングギヤ回転角θ1 との
差を、1ピッチθ0 で除した値とし、したがって、
【数1】T=(θ2 −θ1 )/θ0 で表すことができる。ただし、
【数2】θ0 =2π/z1 とする。
【0026】このようにして算出されたトータル噛合率
が、目標値であるか否かを判断する(ステップ15)。
目標値でないと判断すると、ステップ16においてカッ
タのカッタ圧力角を変更して、ステップ14に戻る。目
標値であると判断すると、ステップ17において最終諸
元を設定して、この処理工程を終了する。
【0027】このようにカッタ圧力角を変更してピニオ
ンのドライブ側圧力角及びコースト側圧力角を変更自在
にすることにより、ピニオンの歯元強度をより適切に選
択することができる。また、このようにしてこれらドラ
イブ側圧力角及びコースト側圧力角を変更した場合で
も、加工理論と関係なくピニオンの歯面を算出している
ので、静粛性の目安となるリングギヤとピニオンとの間
のトータル噛合率を、リングギヤ及びピニオンのドライ
ブ側歯面及びコースト側歯面についてそれぞれ正確に算
出することができる。この場合にも、算出されたピニオ
ンを歯切り理論上形成することができない場合でも、ピ
ニオンにはラップ仕上げが施されるため、完成したピニ
オン歯面はリングギヤと理論的に噛み合うほぼ共役な歯
車となる。
【0028】さらにこの場合も、このようにして算出さ
れたトータル噛合率は、リングギヤとピニオンとの間の
噛合部分を考慮したトータル噛合率となるので、静粛性
を適切に選択することができる。
【0029】図5は、図2のフローチャート及びグリー
ソンブログラムに従って形成されたピニオンの歯形の断
面をそれぞれ示す図である。図において、破線で示す歯
形24は、グリーソン標準諸元に基づきグリーソンプロ
グラムに従って形成したものであり、実線で示す歯形2
5は、グリーソン標準諸元に基づき図2のフローチャー
トに従って形成したものである。
【0030】歯形24を形成するに際し、グリーソン標
準諸元を用いる。すなわち、ギヤ比を35×8とし、モ
ジュールを5.714mmとし、ピニオンスパイラルア
ングルを50°とする。このようなグリーソン標準諸元
に基づいてピニオン歯形を形成すると、ドライブ側圧力
角が16.11°、コースト側圧力角が21.89°、
ドライブ側のトータル噛合率が3.21、コースト側の
トータル噛合率が3.65となる。
【0031】歯形25を形成するに際し、ギヤ比、モジ
ュール及びピニオンスパイラルアングをそれぞれ上記グ
リーソン標準諸元を用いるとともに、ドライブ側のトー
タル噛合率とコースト側のトータル噛合率が共に3.4
0となるように、ドライブ側圧力角αD を12°に、コ
ースト側圧力角αC を30°にそれぞれ選定した。
【0032】歯形25のドライブ側圧力角αD とコース
ト側圧力角αC との合計は42°となり、歯形24のこ
れら圧力角の合計38°に比べて増大している。したが
って、歯形25の歯元強度が従来の歯形24に比べて向
上する。この場合、歯形25のドライブ側のトータル噛
合率とコースト側のトータル噛合率を等しくしているの
で、ノイズバランスの良好なハイポイドギヤを得ること
ができる。また、これらトータル噛合率は従来の歯形2
4のドライブ側のトータル噛合率以上の値であるので、
静粛性に対して問題とはならない。
【0033】図6は、歯形修正が施されたドライブ側の
リングギヤ歯面を示す図である。歯車を形成するに際
し、加工誤差及び組付誤差を吸収するために歯形修正が
施される。図に示すようにドライブ側のリングギヤ歯面
26について説明すると、加工及び組立の実際の値から
リングギヤ歯先部A、リングギヤヒール部B及びリング
ギヤトー部Cの歯形修正量が決定される。このように歯
形修正量が決定されると、リングギヤ上の噛合エリアに
基づいて、以下説明するように実際の歯面のトータル噛
合率を計算することができる。
【0034】本発明の第3の実施の形態のフローチャー
トである。先ず、ステップ31において、図1又は図2
のフローチャートに基づいて最終諸元を設定する。次い
で、ステップ32において、図6を用いて説明したよう
に歯形修正量を決定する。次いで、ステップ33におい
て、修正した歯形に基づいてリングギヤ上の噛合エリア
を算出する。次いで、ステップ34において、算出され
た噛合エリアに基づいて実際の歯面のトータル噛合率を
算出する。
【0035】このように歯形修正後の形状に基づいてト
ータル噛合率を算出することにより、リングギヤとピニ
オンとの歯当たりが加工誤差や組付誤差によって変化し
たときのトータル噛合率を算出することができる。
【0036】本発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、幾多の変形及び変更が可能である。例えば上
記実施の形態では、ハイポイドギヤの歯形の設計につい
て説明したが、ゼロールベベルギヤ及びスパイラルベベ
ルギヤの歯形の設計にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のフローチャートで
ある。
【図2】本発明の第2の実施の形態のフローチャートで
ある。
【図3】リングギヤとこれに共役なピニオンとの噛合を
示す図である。
【図4】(a)はリングギヤのドライブ側歯面の同時接
触線を、(b)はリングギヤのコースト側歯面の同時接
触線をそれぞれ示す図である。
【図5】図2のフローチャート及びグリーソンプログラ
ムに従って形成されたピニオンの歯の断面をそれぞれ示
す図である。
【図6】歯形修正が施されたドライブ側のリングギヤ歯
面を示す図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態のフローチャートで
ある。
【符号の説明】
21,26 リングギヤ歯面 22 ピニオン歯面 23 同時接触線 24,25 歯形 αC ドライブ側圧力角 αD コースト側圧力角

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共に傘歯車である一方の歯車及び他方の
    歯車の歯形を設計するに際し、この一方の歯車のドライ
    ブ側圧力角とコースト側圧力角の双方又はいずれか一方
    を変更自在にすることを特徴とする傘歯車の歯形の設計
    方法。
  2. 【請求項2】 前記ドライブ側圧力角及びコースト側圧
    力角を変更した後、前記一方の歯車と前記他方の歯車と
    の間のトータル噛合率を、これら歯車のドライブ側歯面
    及びコースト側歯面についてそれぞれ算出することを特
    徴とする請求項1記載の傘歯車の歯形の設計方法。
  3. 【請求項3】 前記変更したドライブ側圧力角及びコー
    スト側圧力角に基づいて前記一方の歯車の歯形及び前記
    他方の歯車の歯形を修正した後、前記一方の歯車と前記
    他方の歯車との間のトータル噛合率を、これら歯車のド
    ライブ側歯面及びコースト側歯面についてそれぞれ算出
    することを特徴とする請求項2記載の傘歯車の歯形の設
    計方法。
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