JPWO2003091604A1

JPWO2003091604A1 - 歯車製品及びその歯車製品の製造方法

Info

Publication number: JPWO2003091604A1
Application number: JP2003588109A
Authority: JP
Inventors: 大岡　淳一; 淳一大岡
Original assignee: O Oka Corp
Current assignee: O Oka Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2005-09-02
Also published as: CA2483535C; US20050278952A1; EP1500849A1; EP1500849A4; WO2003091604A1; CA2483535A1; EP1500849B1

Abstract

歯車製品において、クラウニングの形成パターンを、上側傾斜面９１および下側傾斜面９２の上端部または下端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうちいずれか１箇所の４パターンと、いずれか２箇所の６パターンと、いずれか３箇所の４パターンの計１４パターンのうちのいずれか１つに統一した歯形を、歯車部の周面に沿って等しいピッチにて複数形成する。ヘルカル歯９にあっては、上側歯面９１の上部Ａと下側歯面９２の下部Ｄ、又は下側歯面９２の上部Ｃと上側歯面９２の下部Ｄとの組み合わせパターンを、鍛造手段によって形成する。

Description

技術分野
本発明は、円盤状部分の周面に沿って所定のピッチにて複数の歯が形成された歯車製品（欠歯のある歯車も含む）に関する。
背景技術
歯車製品の歯形には、噛合しあう歯面同士を常に点接触の関係とすべく、図９に示すように、歯の中央部から両側端に向かって歯厚が漸次減少するよう、歯面の各両端部にあたる４箇所にクラウニングＦ，Ｆ，Ｆ，Ｆを設けている。
クラウニング付きの歯車製品を製造するには、切削或いは鍛造にてクラウニングを有しない歯形の製品を形成し、各歯における歯面の端部４箇所に、クラウニングを切削加工している。
１歯あたり４箇所に切削加工でクラウニングを設けることは、手間と時間がかかり、又工具の磨耗による精度のばらつきや、工具の消耗費も無視できない。
クラウニングは、その目的を考えると、相互に噛み合う歯面のいずれかに形成されていれば機能的には問題はない。
鍛造手段にてクラウニングの形成を可能とすれば、大幅な効率アップとコストダウンを図ることもできる。
発明の開示
本発明は、相互に噛み合う歯面のいずれかにクラウニングを形成することにより、クラウニングを形成するための加工の手間を軽減するとともに加工時間を短縮し、又工具の磨耗による精度のばらつきや、工具の消耗費を減少し、大幅な効率アップとコストダウンを図る歯車製品及びその歯車製品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、クラウニングの形成に占められる作業時間を減少すると共に、鍛造手段を利用してクラウニングを形成する技術の提供を目的とするものである。
本発明は、円盤状部分の外周面に沿って所定のピッチにて複数の歯が形成された歯車製品において、相互に噛み合う少なくとも一方の歯車の歯面の少なくとも一方の端部にクラウニングを形成するという技術的思想に基づくものである。
本発明の歯車製品（請求項１に記載の第１発明）は、
円盤状部分の外周面に沿って所定のピッチにて複数の歯が形成された歯車製品において、
相互に噛み合う少なくとも一方の歯車の歯面の少なくとも一方の端部にクラウニングが形成されている
ものである。
本発明の歯車製品（請求項２に記載の第２発明）は、
前記第１発明において、
一方または他方の歯車の上側歯面または下側歯面の少なくとも一方の端部にクラウニングが形成されている
ものである。
本発明の歯車製品（請求項３に記載の第３発明）は、
前記第１発明において、
一方または他方の歯車の上側歯面および下側歯面の両側の４個の端部のうち任意の２個の端部にクラウニングが形成されている
ものである。
本発明の歯車製品（請求項４に記載の第４発明）は、
前記第１発明において、
一方または他方の歯車の上側歯面および下側歯面の両側の４個の端部のうち任意の３個の端部にクラウニングが形成されている
ものである。
本発明の歯車製品（請求項５に記載の第５発明）は、
前記第１発明において、
一方の歯車の上側歯面の上端部にクラウニングが形成されているとともに、他方の歯車の上側歯面の上下の端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されている
ものである。
本発明の歯車製品（請求項６に記載の第６発明）は、
前記第１発明において、
一方の歯車の上側歯面の上下の端部および下側歯面の上端部にクラウニングが形成されているとともに、他方の歯車の上側歯面の上下の端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
ものである。
本発明の歯車製品（請求項７に記載の第７発明）は、
前記第１発明において、
一方の歯車の上側歯面の上端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されている
ものである。
本発明の歯車製品（請求項８に記載の第８発明）は、
前記第１発明において、
一方の歯車の上側歯面の上下の端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されているとともに、他方の歯車の上側歯面の上端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
ものである。
本発明の歯車製品（請求項９に記載の第９発明）は、
前記第１発明において、
一方の歯車の上側歯面の下端部および下側歯面の上端部にクラウニングが形成されている
ものである。
本発明の歯車製品（請求項１０に記載の第１０発明）は、
前記第１発明において、
一方の歯車の上側歯面の下端部および下側歯面の上端部にクラウニングが形成されているとともに、他方の歯車の上側歯面の下端部および下側歯面の上端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
ものである。
本発明の歯車製品（請求項１１に記載の第１１発明）は、
クラウニングの形成に占められる作業時間を減少すると共に、鍛造手段を利用してクラウニングを形成する技術の提供を目的としたもので、その構成は、円盤状部分の周面に沿って所定のピッチにて複数の歯が形成された歯車製品にあって、総ての歯の歯形を、歯面の各両端部にあたる４箇所のうち、クラウニングが形成された箇所とクラウニングが形成されていない箇所とを有した複数のパターンの中から選択された一つのパターンに統一した歯車製品である。
本発明の歯車製品（請求項１２に記載の第１２発明）は、
前記第１１発明において、
前記選択されるパターンが、上側傾斜面の上端部または下端部、下側傾斜面の上端部または下端部のうちいずれか１箇所の４パターン、上側傾斜面の上端部と下端部、上側傾斜面の上端部と下側傾斜面の上端部、上側傾斜面の上端部と下側傾斜面の下端部（上側傾斜面の下端部と下側傾斜面の上端部、上側傾斜面の下端部と下側傾斜面の下端部、下側傾斜面の上端部と下端部とのそれぞれ２箇所の組み合わせから成る６パターン、上側傾斜面の上端部と下端部及び下側傾斜面の上端部、上側傾斜面の上端部と下端部及び下側傾斜面の下端部、上側傾斜面の上端部と下側傾斜面の上端部及び下端部、上側傾斜面の下端部と下側傾斜面上端部及び下端部のそれぞれ３箇所の組み合わせから成る４パターンの計１４パターンのうちのいずれか１つのパターンである
ものである。
本発明の歯車製品（請求項１３に記載の第１３発明）は、
前記第１発明ないし第１２発明のいずれかにおいて、
前記円盤状部分の外周面に形成された複数の歯が、ヘリカル歯である
ものである。
本発明の歯車製品の製造方法（請求項１４に記載の第１４発明）は、
円盤状部分の外周面に沿って所定のピッチにて複数の歯を形成する歯車製品の製造方法において、
相互に噛み合う少なくとも一方の歯車の歯面の少なくとも一方の端部にクラウニングを形成する
ものである。
本発明の歯車製品の製造方法（請求項１５に記載の第１５発明）は、
前記第１４発明において、
外周面に形成される歯のクラウニングを備えた歯形が、切削加工によって成形される
ものである。
本発明の歯車製品の製造方法（請求項１６に記載の第１６発明）は、
前記第１４発明において、
外周面に形成されるヘリカル歯のクラウニングを備えた歯形が、鍛造成形における据え込み工法によって成形される
ものである。
本発明の歯車製品の製造方法（請求項１７に記載の第１７発明）は、
前記第１４発明において、
外周面に形成されるヘリカル歯のクラウニングを備えた歯形が、鍛造成形におけるしごき工法によって成形される
ものである。
また本発明の歯車製品の製造方法（請求項１８に記載の第１８発明）は、
円盤状部分の周面に沿って等しいピッチにてクラウニングを有しない複数の歯が形成された一次成形品に対し、総ての歯の歯形を、歯面の各両端部にあたる４箇所のうち、クラウニングが形成された箇所とクラウニングが形成されていない箇所とを有した複数のパターンの中から選択された一つのパターンに統一されるものである。
さらに本発明の歯車製品の製造方法（請求項１９に記載の第１９発明）は、
円盤状部分の周面に沿って所定のピッチにて複数のクラウニングを有しないヘリカル歯が形成された一次成形品に対し、総ての歯の歯形に、据え込み工法で、歯面の各両端部にあたる４箇所のうち上側歯面の上部と下側歯面の下部とにクラものである。
また本発明の歯車製品の製造方法（請求項２０に記載の第２０発明）は、
円盤状部分の周面に沿って所定のピッチにて複数のクラウニングを有しないヘリカル歯が形成された一次成形品に対し、総ての歯の歯形に、しごき工法で、歯面の各両端部にあたる４箇所のうち下側歯面の上部と上側歯面の下部とにクラウニングを形成する歯車製品の製造方法である。
本発明によれば、切削にて形成する場合、切削箇所が少なくとも一カ所は減り、合理化につながる。
又、鍛造にて形成すれば、切削が不要で、効率が良くばらつきもない。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施形態に係る歯車製品及び歯車製品の製造方法を、図面に基づいて説明する。
図１は一次成形品の成型工程を示したもので、１は上型、２は下型であり、上型１には加圧面の中央にマンドレル３が突設されている。
一方下型２には、円盤状のボス形成部４ａと歯車形成部４ｂとを二段重ねした形状のキャビティ４が設けられ、歯車形成部４ｂに対応した部分の内周には、ヘリカル歯成型用歯形５が形成され、底面にはノックアウトスリーブ６が出没自在に装備されている。
キャビティ４の口元にセットしたドーナツ形状のワークＷを上型１で加圧する（図１のｂ）と、ワークＷは回転しながらキャビティ４内に押し込まれてキャビティ４内に充満し、下面にボス部７が押し出し形成されると共に、軸穴を有した円盤状の歯車部８周面にヘリカル歯９が形成される。
上型１を上昇させて加圧力を解除し、ノックアウトスリーブ６の押し上げによって図２に示す一次成形品Ｗ１を取り出すことができる。
この工程で成型された一次成形品Ｗ１のヘリカル歯９にはクラウニングが一切形成されてはいない。
そこで第２工程によりクラウニングを形成する。
クラウニングを形成する手段としては３通りあり、先ず第１には切削工法が挙げられる。
切削工法は、切削工具で切削するこれまでの方法と変わりない。
ただし切削箇所は、歯面の各両端部にあたる４箇所総てにではなく、上側傾斜面９１の上端部Ａ、下端部Ｂ、下側傾斜面９２の上端部Ｃ、下端部Ｄのうちいずれか１箇所の４パターン（図３のａ）、上側傾斜面９１の上端部Ａと下端部Ｂ、上側傾斜面９１の上端部Ａと下側傾斜面９２の上端部Ｃ、上側傾斜面９１の上端部Ａと下側傾斜面９２の下端部Ｄ、上側傾斜面９１の下端部Ｂと下側傾斜面９２の上端部Ｃ、上側傾斜面９１の下端部Ｂと下側傾斜面９２の下端部Ｄ、下側傾斜面９２の上端部Ｃと下端部Ｄとのそれぞれ２箇所の組み合わせから成る６パターン（図３のｂ）、上側傾斜面９１の上端部Ａと下端部Ｂ及び下側傾斜面の上端部Ｃ、上側傾斜面９１の上端部Ａと下端部Ｂ及び下側傾斜面９２の下端部Ｄ、上側傾斜面９１の上端部Ａと下側傾斜面９２の上端部Ｃ及び下端部Ｄ、上側傾斜面９１の下端部Ｂと下側傾斜面９２の上端部Ｃ及び下端部Ｄのそれぞれ３箇所の組み合わせから成る４パターン（図３のｃ）の計１４パターンのうちのいずれか１つのパターンである。
このように形成された歯車製品は、例えば図４の（ａ）に示すように、上側歯面９１の上端部Ａの一カ所にクラウニングが形成されたタイプの歯車Ｐと、下側傾斜面９２の下端部Ｂと上側傾斜面９１の上端部Ｃ及び下端部Ｄとにクラウニングが形成されたタイプの歯車Ｑ（歯車Ｑの歯の傾斜は歯車Ｐの歯の逆の関係となり、歯車Ｐの上側傾斜面９１は歯車Ｑの下側傾斜面９２と噛み合うことになるため、歯車Ｑにあっては、歯車Ｐに対して噛み合う部分に対応する符号を使用した）との組み合わせといったように、噛み合う歯面相互の少なくとも一方にクラウニングが形成されていれば、クラウニングの機能を満足し、例えば図４の（ｂ）に示すように、上側歯面９１の上端部Ａと下端部Ｂ及び下側歯面９２の上端部Ｃとにクラウニングが形成されたタイプの歯車Ｒと、下側傾斜面９２の下端部Ｂと、上側傾斜面９１の上端部Ｃ及び下端部Ｄとにクラウニングが形成されたタイプの歯車Ｓとの組み合わせのように、歯車Ｒにおける上側傾斜面９１の下端部Ｂ及び下側傾斜面９２の上端部Ｃと、歯車Ｓにおける下側傾斜面９２の下端部Ｂ及び上側傾斜面９１の上端部Ｃとの互いに対応する部位に重複して設けられる場合は問題はなく、互いに噛み合う部分の少なくともいずれか一方にクラウニングが形成されている歯車の組み合わせとすればよいのである。
次に挙げられるのが鍛造手段のうちの据え込み工法であって、この据え込み工法は、例えば図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、ヘリカル歯整形用型１０内でヘリカル歯９を軸方向へ加圧する。
ヘリカル歯９は加圧されることで、上側歯面９１の下部と下側歯面９２の上部とが共にヘリカル歯整形用型１０の内面に強く押し付けられるが、上側歯面９１の上部と下側歯面９２の下部に加わる押し付け力は弱く、むしろ上側歯面９１の上端部と下側歯面９２の下端部とが内側に引っ張られる。
そのためヘリカル歯１１には、図５の（ｂ）に示す歯車および図６に示す歯車Ｔのように、上側歯面１１１の上部Ａと下側歯面１１２の下部Ｄとにそれぞれクラウニングが形成される。
このようにして据え込み工法で形成されるクラウニングは、ヘリカル歯の傾斜方向によって左右逆の関係となる部位に形成されるので、それらクラウニングが互いの逆のパターンとなる歯車Ｔと歯車Ｕとを組み合わせれば、噛み合い面の四カ所Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄすべて、いずれかの歯にクラウニングを有することになる。
残る鍛造手段のうちのしごき工法では、図７の（ａ），（ｂ）、（ｃ）に示すように、途中にくびれ部１２を有したヘリカル歯整形用型１３内を通過させることで歯筋方向にしごきを加える。
しごきを加えることで、ヘリカル歯１４には、上側歯面１４１の下部と下側歯面１４２の上部とにクラウニングＦ，Ｆが形成される。
このようにしてしごき工法で形成されるクラウニングも、ヘリカル歯の傾斜方向によって左右逆の関係となる部位に形成されるので、それらクラウニングが互いに逆のパターンとなる歯車Ｖと歯車Ｗとを組み合わせれば、噛み合い面の四カ所Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄすべて、いずれかの歯にクラウニングを有することになる。
据え込み工法、又はしごき工法による鍛造手段でクラウニングを形成すれば、切削工法は不要となり、一瞬にして完成されるし、ばらつきもない。
尚、切削手段を利用してクラウニングを形成する場合は、ヘリカル歯以外の歯形にも適用できる。
又、鍛造手段にて形成したクラウニングは、精度アップのために仕上げ加工しても差し支えない。
これら鍛造手段により製造された歯車製品は、いずれも歯筋方向両サイドの歯面における片側のクラウニングが上部であると他側のクラウニングは下部となるが、切削であれば、前記図３にて例示した総てのパターンを形成可能であり、少なくとも切削箇所は従来より少なくて済むことになる。
又、鍛造と切削とを併用することにより合理化を図ることもできる。
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
産業上の利用可能性
円盤状部分の外周面に沿って所定のピッチにて複数の歯が形成された歯車製品及びその製造方法において、相互に噛み合う歯面のいずれかにクラウニングを形成することにより、クラウニングを形成するための加工の手間を軽減するとともに加工時間を短縮し、又工具の磨耗による精度のばらつきや、工具の消耗費を減少し、大幅な効率アップとコストダウンを図るものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る製造方法で一次成形品を成形する工程を示した説明図である。
図２は、一次成形品の説明図である。
図３は、切削加工により形成されるクラウニングのパターンを示した説明図である。
図４は、歯車の噛み合わせ例を示した説明図である。
図５は、据え込み工法によるクラウニングの形成例を示した説明図である。
図６は、据え込み工法にて形成された歯車同士の組み合わせを示した説明図である。
図７は、しごき工法によるクラウニングの形成例を示した説明図である。
図８は、しごき工法にて形成された歯車同士の組み合わせを示した説明図である。
図９は、従来のクラウニング形成パターンを示した説明図である。

Claims

円盤状部分の外周面に沿って所定のピッチにて複数の歯が形成された歯車製品において、
相互に噛み合う少なくとも一方の歯車の歯面の少なくとも一方の端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする歯車製品。
一方または他方の歯車の上側歯面または下側歯面の少なくとも一方の端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
一方または他方の歯車の上側歯面および下側歯面の両側の４個の端部のうち任意の２個の端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
一方または他方の歯車の上側歯面および下側歯面の両側の４個の端部のうち任意の３個の端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
一方の歯車の上側歯面の上端部にクラウニングが形成されているとともに、他方の歯車の上側歯面の上下の端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
一方の歯車の上側歯面の上下の端部および下側歯面の上端部にクラウニングが形成されているとともに、他方の歯車の上側歯面の上下の端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
一方の歯車の上側歯面の上端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
一方の歯車の上側歯面の上下の端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されているとともに、他方の歯車の土側歯面の上端部および下側歯面の下端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
一方の歯車の上側歯面の下端部および下側歯面の上端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
一方の歯車の上側歯面の下端部および下側歯面の上端部にクラウニングが形成されているとともに、他方の歯車の上側歯面の下端部および下側歯面の上端部にクラウニングが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の歯車製品。
円盤状部分の周面に沿って所定のピッチにて複数の歯が形成された歯車製品にあって、総ての歯の歯形を、歯面の各両端部にあたる４箇所のうち、クラウニングが形成された箇所とクラウニングが形成されていない箇所とを有した複数のパターンの中から選択された一つのパターンに統一した
ことを特徴とする歯車製品。
前記選択されるパターンが、上側傾斜面の上端部または下端部、下側傾斜面の上端部または下端部のうちいずれか１箇所の４パターン、上側傾斜面の上端部と下端部、上側傾斜面の上端部と下側傾斜面の上端部、上側傾斜面の上端部と下側傾斜面の下端部、上側傾斜面の下端部と下側傾斜面の上端部、上側傾斜面の下端部と下側傾斜面の下端部、下側傾斜面の上端部と下端部とのそれぞれ２箇所の組み合わせから成る６パターン、上側傾斜面の上端部と下端部及び下側傾斜面の上端部、上側傾斜面の上端部と下端部及び下側傾斜面の下端部、上側傾斜面の上端部と下側傾斜面の上端部及び下端部、上側傾斜面の下端部と下側傾斜面上端部及び下端部のそれぞれ３箇所の組み合わせから成る４パターンの計１４パターンのうちのいずれか１つのパターンである
ことを特徴とする請求項１１に記載の歯車製品。
前記円盤状部分の外周面に形成された複数の歯が、ヘリカル歯である
ことを特徴とする請求項１ないし１２いずれかに記載の歯車製品。
円盤状部分の外周面に沿って所定のピッチにて複数の歯を形成する歯車製品の製造方法において、
相互に噛み合う少なくとも一方の歯車の歯面の少なくとも一方の端部にクラウニングを形成する
ことを特徴とする歯車製品の製造方法。
外周面に形成される歯のクラウニングを備えた歯形が、切削加工によって成形される
ことを特徴とする請求項１４に記載の歯車製品の製造方法。
外周面に形成されるヘリカル歯のクラウニングを備えた歯形が、鍛造成形における据え込み工法によって成形される
ことを特徴とする請求項１４に記載の歯車製品の製造方法。
外周面に形成されるヘリカル歯のクラウニングを備えた歯形が、鍛造成形におけるしごき工法によって成形される
ことを特徴とする請求項１４に記載の歯車製品の製造方法。
円盤状部分の周面に沿って所定のピッチにてクラウニングを有しない複数の歯が形成された一次成形品に対し、総ての歯の歯形を、歯面の各両端部にあたる４箇所のうち、クラウニングが形成された箇所とクラウニングが形成されていない箇所とを有した複数のパターンの中から選択された一つのパターンに統一されるよう切削加工する歯車製品の製造方法。
円盤状部分の周面に沿って所定のピッチにて複数のクラウニングを有しないヘリカル歯が形成された一次成形品に対し、総ての歯の歯形に、据え込み工法で、歯面の各両端部にあたる４箇所のうち上側歯面の上部と下側歯面の下部とにクラウニングを形成する歯車製品の製造方法。
円盤状部分の周面に沿って所定のピッチにて複数のクラウニングを有しないヘリカル歯が形成された一次成形品に対し、総ての歯の歯形に、しごき工法で、歯面の各両端部にあたる４箇所のうち下側歯面の上部と上側歯面の下部とにクラウニングを形成する歯車製品の製造方法。