JP6040892B2 - ヘリカルギヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヘリカルギヤ及びその製造方法、及びギヤ装置に関し、例えば中空孔と、外周部に形成されたヘリカル歯と、を備え、鍛造成形されるヘリカルギヤ及びその製造方法、ギヤ装置に関する。

ヘリカルギヤは、特許文献１に開示されているように、例えば連続鍛造成形によって製造される。

特開２０１１−２３５３２１号公報

このように連続鍛造成形によって製造されるヘリカルギヤは、ヘリカル歯の累積ピッチ誤差が大きく、そのままでは噛み合わされるギヤとのＮＶ（noise vibration）性能が低い。そのため、ヘリカル歯における噛み合わされる他のギヤとの歯当たり面にクラウニング処理を施す必要がある。よって、ヘリカルギヤの製造が煩雑である。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ヘリカル歯の累積ピッチ誤差が小さく、製造が簡単なヘリカルギヤ及びその製造方法、ギヤ装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係るヘリカルギヤは、中空孔と外周部に形成されたヘリカル歯とを備え、鍛造成形されるヘリカルギヤであって、噛み合わされる他のギヤとの歯当たり面にクラウニング処理が施されず、且つ鍛造成形された前記ヘリカル歯の蓄積ピッチ誤差が、国際標準化規格で規定される累積ピッチ誤差規定表での精度等級のＮ６以下の累積ピッチ誤差である。

本発明の一形態に係るギヤ装置は、上述のヘリカルギヤを備える。

本発明の一形態に係るヘリカルギヤの製造方法は、中空孔と外周部に形成されるヘリカル歯とを備えるヘリカルギヤを鍛造成形によって製造する方法であって、円筒素材の鍛造成形方向に配置された対向面の平行度、内周部の垂直度、内周部と外周部との同軸度を０．０５以下に製造し、前記円筒素材の内周部内にマンドレルを挿入して、前記円筒素材をパンチによって押圧し、前記マンドレルによって前記円筒素材の内周部を所定の径の中空孔にしつつ前記円筒素材の外周部にダイスによってヘリカル歯を成形し、噛み合わされる他のギヤとの歯当たり面にクラウニング処理を施さず、鍛造成形された前記ヘリカル歯の蓄積ピッチ誤差を、国際標準化規格で規定される累積ピッチ誤差規定表での精度等級のＮ６以下の累積ピッチ誤差とする。

以上、説明したように、ヘリカル歯の累積ピッチ誤差が小さく、製造が簡単なヘリカルギヤ及びその製造方法、ギヤ装置を提供することができる。

本実施の形態のヘリカルギヤを概略的に示す正面図である。 本実施の形態のヘリカルギヤを概略的に示す上方斜視図である。 本実施の形態のヘリカルギヤを概略的に示し、当該ヘリカルギヤを反転させ、上方から見た斜視図である。 国際標準化規格で規定される累積ピッチ誤差規定表であり、本実施の形態のヘリカルギヤの精度等級と従来のヘリカルギヤの精度等級を示す図である。 本実施の形態のヘリカルギヤを製造する際に用いる円筒素材を概略的に示す図である。 本実施の形態のヘリカルギヤの製造方法を概略的に示す工程図である。 本実施の形態のヘリカルギヤの製造方法を概略的に示す工程図である。 本実施の形態のヘリカルギヤを用いたギヤ装置を示す端面図である。 図８のIX−IX線による断面図である。 ヘリカルギヤの支持部を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

本実施の形態のヘリカルギヤ及びその製造方法、ギヤ装置を説明する。先ず、ヘリカルギヤの構成を説明する。ここで、図１は、ヘリカルギヤ１を概略的に示す正面図である。図２は、ヘリカルギヤ１を概略的に示す上方斜視図である。図３は、ヘリカルギヤ１を概略的に示し、当該ヘリカルギヤを反転させ、上方から見た斜視図である。図４は、国際標準化規格（ＩＳＯ）で規定される累積ピッチ誤差規定表であり、本実施の形態のヘリカルギヤの精度等級と従来のヘリカルギヤの精度等級を示す図である。

本実施の形態のヘリカルギヤ１は、詳細は後述するが鍛造によって成形することができる。このようなヘリカルギヤ１は、図１乃至図３に示すように、円筒形を基本形状とし、回転軸方向に貫通する中空孔２と、外周部に形成された複数のヘリカル歯３と、を備えている。

中空孔２は、回転軸方向から見て円形に形成されており、所定の直径を有する。中空孔２を基準として回転するヘリカルギヤ１は、中空孔２を基準とした累積ピッチが重要である。複数のヘリカル歯３の累積ピッチ誤差は、図４に示すように、ＩＳＯで規定される累積ピッチ誤差規格表での精度等級のＮ６以下（即ち、Ｎ６、Ｎ５、Ｎ４、Ｎ３…）の累積ピッチ誤差である。そのため、複数のヘリカル歯３の累積ピッチ誤差は、従来の約１／２以下である。

このように複数のヘリカル歯３を形成することによって、ＮＶ性能が向上し、従来必要であった噛み合わされるギヤとの歯当たり面にクラウニング処理を施す必要がない。

そのため、本実施の形態のヘリカルギヤ１は、ヘリカル歯３の歯当たり面へのクラウニング処理を省略できるので、ヘリカル歯３の歯当たり面に鍛造肌が残存しているギヤである。又は、本実施の形態のヘリカルギヤ１は、熱処理後の極表層の性能を改善する程度のショット肌面程度のギヤである。また、本実施の形態のヘリカルギヤ１におけるヘリカル歯３の歯当たり面は、鍛造自然形状であり、略平面、凹円弧面又は凸円弧面を備えている。

このように本実施の形態のヘリカルギヤ１は、複数のヘリカル歯３の累積ピッチ誤差をＩＳＯで規定される累積ピッチ誤差規格表での精度等級のＮ６以下の累積ピッチ誤差としている。そのため、従来必要であったヘリカル歯３の歯当たり面へのクラウニング処理を省略でき、簡単に製造することができる。

しかも、本実施の形態のヘリカルギヤ１は、クラウニング処理を省略できるので、歯当たり面と歯底との境界部分に段差が殆ど生じない。そのため、歯当たり面と歯底との境界部分に応力集中部がなく、強度の高いヘリカルギヤを構成することができる。

次に、本実施の形態のヘリカルギヤ１の製造方法を説明する。ここで、図５は、本実施の形態の製造方法に用いる素材を概略的に示す図である。図６及び図７は、本実施の形態の製造方法を概略的に示す工程図である。なお、製造工程自体は、ヘリカルギヤを製造するために実施される既知の鍛造成形法であるため、簡単に説明する。

先ず、円筒素材１０を製造する。円筒素材１０は、図５に示すように、鍛造成形方向に配置された対向する面１０ａ、１０ｂの平行度、内周部１０ｃの垂直度、内周部１０ｃと外周部１０ｄとの同軸度が所定の値以下となるように製造される。例えば、円筒素材１０における対向する面１０ａ、１０ｂの平行度、内周部１０ｃの垂直度、内周部１０ｃと外周部１０ｄとの同軸度が０．０５以下となるように製造されることが好ましい。つまり、本実施の形態の製造方法では、従来のヘリカルギヤを製造するべく用いられている円筒素材に対して高精度に製造された円筒素材１０を用いる。

次に、図６に示すように、高精度に製造した円筒素材１０を鍛造成形装置２０の冶具２２に嵌合されたダイス２３内に挿入すると共に、円筒素材１０の内周部１０ｃ内にマンドレル２４を差し込み、複数個（図示例では、四個）の円筒素材１０を積層する。

次に、図７に示すように、パンチ２１で最上段の円筒素材１０を下方に押し込む。これにより、積層された円筒素材１０は下方に押し込まれ、外周部１０ｄがダイス２３の歯切り部に押し付けられつつ当該ダイス２３に接触する円筒素材１０が回転し、最下段の円筒素材１０から上方の円筒素材１０に向かって順に外周部にヘリカル歯が成形される。それと共に、円筒素材１０の内周部１０ｃがマンドレル２４に押し付けられて所定の直径に成形され、ヘリカルギヤ１として成形される。

各々の円筒素材１０は、上述のように高精度に製造されているので、上下方向から見てマンドレル２４の中心軸と円筒素材１０の中心軸を略等しい位置に配置することができ、しかも各々の円筒素材１０を高い水平度で積層することができる。そのため、鍛造成形した際のヘリカル歯の累積ピッチ誤差を極めて小さくすることができ、それ故に本実施の形態の製造方法で製造されたヘリカルギヤ１はＮＶ性能が高い。よって、従来必要であったクラウニング処理や研磨処理等を略省略することができ、製造が簡単である。

次に、本実施の形態のヘリカルギヤ１の具体的な使用形態を説明する。ここで、図８は、本実施の形態のヘリカルギヤ１を用いたギヤ装置３０を示す端面図である。図９は、図８のIX−IX線による断面図である。図１０は、ヘリカルギヤ１の支持部を拡大して示す縦断面図である。

図８及び図９に示すように、本実施の形態のギヤ装置３０は、自動車の自動変速機等に用いられるプラネタリギヤアセンブリであり、周方向に沿って等間隔で複数個（本実施の形態では、五個）のヘリカルギヤ１がピニオンギヤとして配置され、プラネタリキャリア３１に回転可能に支持されている。

プラネタリキャリア３１は、リング状のキャリア本体３２と、キャリアカバー３３と、を備えており、キャリア本体３２とキャリアカバー３３とは接合されている。プラネタリキャリア３１及びヘリカルギヤ１には、ピン３４が通されており、ピン３４は、その端部がかしめられてプラネタリキャリア３１に固定されている。

ヘリカルギヤ１は、当該ヘリカルギヤ１とピン３４との間に介在されたニードルベアリング３５によって回転可能に支持されている。ヘリカルギヤ１の両端部とプラネタリキャリア３１との間には、スラストワッシャ３６が介在されている。

ここで、ヘリカルギヤ１を鍛造によって成形した際に、ヘリカル歯３から鍛造成形方向に鍛造凸部３ｃが突出する。このとき、図１０に示すように、鍛造凸部３ｃの高さＨがスラストワッシャ３６の厚みＴより低い場合は当該鍛造凸部３ｃを残存させてもよい。これにより、鍛造凸部３ｃを削除する工程を省略することができ、より簡単にヘリカルギヤ１を製造することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。

上記実施の形態では、ヘリカルギヤ１をプラネタリギヤアセンブリに用いたが、他のギヤ装置に用いることもできる。

１ ヘリカルギヤ
２ 中空孔
３ ヘリカル歯、３ａ 歯当たり面、３ｂ 凹部、３ｃ 鍛造凸部
１０ 円筒素材、１０ａ、１０ｂ 対向する面、１０ｃ 内周部、１０ｄ 外周部
２０ 製造装置
２１ パンチ
２２ 冶具
２３ ダイス
２４ マンドレル
３０ ギヤ装置
３１ プラネタリキャリア
３２ キャリア本体
３３ キャリアカバー
３４ ピン
３５ ニードルベアリング
３６ スラストワッシャ

Claims (2)

1. 中空孔と外周部に形成されるヘリカル歯とを備えるヘリカルギヤを鍛造成形によって製造する方法であって、
   円筒素材の鍛造成形方向に配置された対向面の平行度、内周部の垂直度、内周部と外周部との同軸度を０．０５以下に製造する工程と、
   複数の円筒素材をダイス内に挿入すると共に、前記複数の円筒素材の内周部内にマンドレルを挿入して、前記複数の円筒素材を積層する工程と、
   最上段の円筒素材をパンチによって押圧し、前記マンドレルによって前記円筒素材の内周部を所定の径の中空孔にしつつ前記円筒素材の外周部に前記ダイスによってヘリカル歯を成形する工程と、
   を備え、
   噛み合わされる他のギヤとの歯当たり面にクラウニング処理を施さず、鍛造成形された前記ヘリカル歯の累積ピッチ誤差を、国際標準化規格で規定される累積ピッチ誤差規定表での精度等級のＮ６以下の累積ピッチ誤差とするヘリカルギヤの製造方法。
2. 前記複数の円筒素材を積層する工程では、各々の前記円筒素材の鍛造成形方向に配置された対向面を水平に配置すると共に、前記複数の円筒素材の中心軸と前記マンドレルの中心軸とを等しい位置に配置する請求項１に記載のヘリカルギヤの製造方法。