JP6407301B2 - 不均一な歯丈を備えたギヤホブカッタ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年５月２９日に出願された米国特許出願第６２／００４，５３６号の優先権を主張する。上述の出願の開示は、参照することにより、本書に含まれる。

本出願は、一般的に、ギヤ切削工具に関し、より具体的には、ブランクからギヤを製造するためのギヤホブ装置に関する。

一般的に、ギヤは、ホブリングと呼ばれる歯生成作業中に、ワークピース又はブランクから切削する。ホブカッタは、所定の歯丈、圧力角及び歯厚を備えた歯形を製造するために設計される。一般的なホブカッタを用いて製造された全ての歯は、同じ歯丈、圧力角及び歯厚を有する。特定の形状は、ギヤラックによって表される。一般的なホブは、円筒形状であり、螺旋状の切削歯を有する。これらの歯は、ホブの全長に延びる溝を有する。この溝は、ブランクの切削に役立ち、さらに、チップ除去を容易にすることができる。使用中、ホブの歯は、ホブによって行われる一連の切削により、ワークピースを次第に切削することができる。

本開示の一実施形態に従ったブランクからギヤを製造するためのギヤホブ装置は、ホブ、一連の第１のホブ歯及び一連の第２のホブ歯を含むことができる。ホブは、円筒状のホブボディを有することができる。一連の第１のホブ歯は、円筒状のホブボディから延び、第１歯丈を有することができる。一連の第２のホブ歯は、円筒状のホブボディから一連の第１のホブ歯と交互に延び、第２歯丈を有することができる。第１歯丈と第２歯丈とは、相違し、異なる外径を有する隣接した歯を有するギヤをブランクから製造するように構成されている。

更なる特徴に従って、ホブは、単一のスタートスレッド（一条スレッド）を有する。他の特徴に従って、ホブは、複数のスタートスレッド（複数条スレッド）を有する。ホブは、第１ラック歯形を有する第１スレッドと、第２ラック歯形を有する第２スレッドと、を有することができる。第１スレッドと第２スレッドとは、相違する。第１ラック歯形と第２ラック歯形とは、相違する。他の実施形態において、３つ以上のラック歯形を有する３つ以上のスレッドを有するホブが設けられる。

本開示の更なる特徴に従って構成された、ブランクからギヤを製造するためのギヤホブ装置は、ホブ、第１のホブ歯及び第２のホブ歯を含む。ホブは、円筒状のホブボディ及び円筒軸を有することができる。第１のホブ歯は、円筒状のホブボディから延び、円筒軸から測定された第１直径を有し、第１歯丈を有することができる。第２のホブ歯は、円筒状のホブボディから第１のホブ歯に隣接して延び、円筒軸から測定された第２直径を有し、第２歯丈を有することができる。第１直径と第２直径とは、等しい。第１歯丈と第２歯丈とは、相違する。ホブは、異なる外径を有する隣接した歯を有するギヤをブランクから製造するように構成される。

更なる特徴に従って、ギヤホブ装置は、第１歯丈を有する一連の第１のホブ歯をさらに含むことができる。ギヤホブ装置は、円筒状のホブボディから一連の第１のホブ歯と交互に延びる一連の第２のホブ歯をさらに含むことができる。一連の第２のホブ歯は、第２歯丈を有することができる。

更なる他の特徴に従って、ホブは、単一のスタートスレッド（一条スレッド）を有する。他の配置に従って、ホブは、複数のスタートスレッド（複数条スレッド）を有する。ホブは、第１ラック歯形を有する第１スレッドと、第２ラック歯形を有する第２スレッドと、を有することができる。第１スレッドと第２スレッドとは、相違する。第１ラック歯形と第２ラック歯形とは、相違する。

本開示の一実施形態に従ったギヤブランク軸を有するギヤブランクからギヤを製造する方法は、（i）ホブ軸を有する円筒状のホブボディと、（ii）円筒状のホブボディから延び、第１歯丈を有する一連の第１のホブ歯と、（iii）円筒状のホブボディから一連の第１のホブ歯と交互に延び、第２歯丈を有する一連の第２のホブ歯と、を有するホブを設けることを含むことができる。第１歯丈と第２歯丈とは、相違する。ホブは、ギヤブランクの円周面を横ぎって移動することができる。ホブ及びギヤブランクは、それらの各軸周りを回転することできる。ギヤブランクは、一連の第１及び第２のホブ歯で切削される。一連の第１及び第２のホブ歯は、異なる外径を有する隣接する歯を有するギヤを創成する。

一実施形態において、ホブは、単一のスタートスレッド（一条スレッド）を有することができる。他の実施形態において、ホブは、複数のスタートスレッド（複数条スレッド）を有することできる。ホブは、第１ラック歯形を有する第１スレッドと、第２ラック歯形を有する第２スレッドと、を有することができる。第１スレッドと第２スレッドとは、相違することができる。第１ラック歯形と第２ラック歯形とは、相違することができる。

本開示は、詳細な説明及び添付図面からより具体的に理解されるであろう。

本開示の一実施形態に従ったホブ構造の側面図であり、ブランクにギヤ歯を有するギヤを形成している状態を示している。 図１のホブ及びブランクの詳細図であり、ホブ歯及びギヤ歯のそれぞれを示している。 図１のホブの軸方向から見た図である。 図１のホブの他の側面斜視図である。 図４のホブから延びる歯の一つの詳細図である。 ホブの隣接した歯によって形成される隣接した歯丈を示したホブの断面図である。 図１のホブによって形成され、製造されたギヤの平面図であり、本開示の一実施形態に従った隣接した第２ギアとの噛合いを示している。

まず、図１及び図２を参照して、本開示の一実施形態に従ったギヤホブ装置又はホブ構造が図示され、全体として符号１０で示される。ホブ１０は、ワークピース又はブランク２２からギヤ２０を製造するために構成される。ホブ１０は、ホブ軸３０周りを回転するように構成される。ホブ１０は、ホブ軸３０の回転軸と共通する軸３６を含む円筒状のホブボディ３２を有する。通常、ホブ１０は、ホブ歯４０を含む。溝４２は、円筒状のホブボディ３２の長手方向に沿って、ホブ歯４０の間に形成される。

以下の解説に記載され、より十分に理解されるように、ホブ１０は、ブランク２２からギヤ２０を形成するために用いられる。これに関して、ギヤ２０は、その周囲に形成されるギヤ歯５０を有する。ブランク２２は、ブランク軸５６周りに回転するように構成される。ブランク２２は、ワークピース軸６０に回転するように取付けられる。更に、本明細書に詳細に記載されているように、ギヤ２０は、ホブ１０によって、全てのギヤ歯５０が同じ外径を有しないで形成される。

ホブ１０は、異なる外径を有する歯５０が後続の機械加工工程を行わないで、一回の工程で形成できるように、構成される。これに関して、ギヤ２０の形成又はホビング中に、一連の第１のホブ歯４０Ａは、歯丈７０を有して設けられるのに対して、一連の第２のホブ歯４０Ｂは、歯丈７２を有して設けられる。一般的に、第１歯丈７０は、ホブ１０の縦溝７４から第１のホブ歯４０Ａの先端７６までで定義される。同様に、第２歯丈７２は、縦溝７７と第２のホブ歯４０Ｂの先端７８との間で定義される。歯丈７０と歯丈７２とは、相違する。更に、溝７４，７７は、異なる位置にあるので、一連の第１のホブ歯４０Ａの歯元円直径と一連の第２のホブ歯４０Ｂの歯元円直径とが相違する。異なる歯元円直径は、ギヤ２０の異なる歯丈の歯５０の切削を可能にする。

示された例では、歯丈７２は、歯丈７０より小さい。この結果、ホブ１０によって形成されたギヤ歯５０は、第１のギヤ歯５０Ａ及び第２のギヤ歯５０Ｂを有する。第１のギヤ歯５０Ａは、ギヤ軸５６から測定された直径８０を有する。第２のギヤ歯５０Ｂは、ギヤ軸５６から測定された直径８２を有する。本開示の教示に従って、ギヤ歯５０Ａは、ギヤ歯５０Ｂの直径８２より大きい直径８０を有する。

更に、図３〜５を参照して、ホブ１０の更なる構造が記載されている。このホブ１０は、円筒状のホブボディ３２を貫通して形成される穴直径１００を形成することができる。ホブ１０は、外径１１０を形成することができる。深溝間隔１２０は、隣接する縦溝７４，７８間で半径方向に形成される。各ホブ歯４０は、半径方向のすくい面１２２及びカム１２４を含むことができる。

更に、ホブ１０は、ピッチ円直径１３０、ハブ１３２、すくい面幅１３４及びホブ長さ１３６を定める。圧力角１４０は、ホブ歯４０によって定まる。隣接した歯４０は、リード１４４を定める。更に、第１スレッド１５０及び第２スレッド１５２（図６参照）は、ホブ１０に設けられる。図５を詳細に参照して、ホブ歯４０は、歯厚１６０、歯先の丸み１６２、ホブアデンダム１６４及び歯元修正１６８を含む。切削部の歯丈１７０は、各歯４０によって定める。

図６を参照して、第１スレッド１５０及び第２スレッド１５２は、ホブ１０の円筒状のボディ３２上に示されている。一般的に、スレッド１５０，１５２は、ホブ１０の切削動作のリード角を定める。図７を参照すると、ホブ１０は、異なる直径８０，８２を有した隣接する歯５０（歯５０Ａ，５０Ｂ等）を有するギヤ２０を形成するように構成される。示された例では、直径８０は、直径８２より大きい。ギヤ２０の周りに交互に形成された歯５０Ａ，５０Ｂが異なる直径を有しているので、歯２００が同一の直径を有する一般的な対応するギヤ２２０の噛合い歯２００で異なった噛合い点を有する。これに関して、噛合い現象は、異なる共振振動数が生成されて、ギヤ２０の各ギヤ歯５０とギヤ２２０の各ギヤ歯２００との間でより静かな噛合いを可能にする。

本開示の一実施形態に従ったホブ１０を用いたギヤ２０の製造方法は、以下に説明される。まず、ホブ１０は、所望のギヤ２０を製造するために適切な特性を有するように選択される。この点で、ホブ１０は、それぞれ製造される歯に対して、適切なピッチ円直径１３０、すくい面幅１３４、ホブ長さ１３６、圧力角１４０、歯厚１６０、歯先の丸み１６２、ホブアデンダム１６４、歯元修正１６８及びカット１７０の歯丈７０を有するように選択される。一連の第１のホブ歯４０Ａは、交互に配置した一連の第２のホブ歯４０Ｂによって設けられる歯丈７２より大きい歯丈７０を有する。

ホブ軸３０は、軸３６周りに回転するように取付けられる。ホブ軸３０は、駆動モータ（図示せず）によって回転される。ワークピース軸６０は、ギヤ軸５６周りに回転するように取付けられる。ホブ１０は、ホブ１０が軸３６周りに回転して、ワークピース２２が軸５６周りに回転する間に、ワークピース２２の円周面を横ぎって移動する。一連の第１及び第２のホブ歯４０Ａ，４０Ｂは、異なる歯丈７０，７２を有する。一連の第１及び第２のホブ歯４０Ａ，４０Ｂは、交互に配置されるギヤ歯５０Ａ，５０Ｂを有するギヤ２０を形成するワークピース２２を切削する。ギヤ歯５０Ａとギヤ歯５０Ｂとは、異なった外径を有する。

上述の実施形態の説明は、例示及び説明の目的のために提供されている。それは、網羅的であること、又は、開示を限定することを意図としていない。一般的に、特定の実施形態の個々の要素又は機構は、互換性のある特定の実施形態に限定されていないが、詳細に示されていない又は説明されていない場合でも、選択された実施形態に用いることができる。また、同様に、様々な点で変更するかもしれない。このような変更は、本開示から逸脱と考えられず、全てのこのような改良は、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。

Claims (16)

1. ブランクからギヤを製造するためのギヤホブ装置であって、
   前記ギヤホブ装置は、
   円筒状のホブボディを有するホブと、
   前記円筒状のホブボディから延び、第１歯丈を有する一連の第１のホブ歯と、
   前記円筒状のホブボディから前記第１のホブ歯と交互に延び、第２歯丈を有する一連の第２のホブ歯と、を含み、
   前記一連の第１のホブ歯の歯元円直径と前記一連の第２のホブ歯の歯元円直径とは、相違し、
   前記第１歯丈と前記第２歯丈とは、相違し、異なる外径を有する隣接する歯を有するギヤを前記ブランクから製造するように構成されていることを特徴とするギヤホブ装置。
2. 前記第１及び第２のホブ歯は、それぞれ一条スレッドを有することを特徴とする請求項１に記載のギヤホブ装置。
3. 前記第１及び第２のホブ歯は、それぞれ複数条スレッドを有することを特徴とする請求項１に記載のギヤホブ装置。
4. 前記ホブは、第１ラック歯形を有する第１スレッド及び第２ラック歯形を有する第２スレッドを有し、
   前記第１スレッドと前記第２スレッドとは、相違することを特徴とする請求項１に記載のギヤホブ装置。
5. 前記第１ラック歯形と前記第２ラック歯形とは、相違することを特徴とする請求項４に記載のギヤホブ装置。
6. ブランクからギヤを製造するためのギヤホブ装置であって、
   前記ギヤホブ装置は、
   円筒状のホブボディ及び円筒軸を有するホブと、
   前記円筒状のホブボディから延び、前記円筒軸から測定された第１直径を有し、第１歯丈を有する第１のホブ歯と、
   前記円筒状のホブボディから前記第１のホブ歯に隣接して延び、前記円筒軸から測定された第２直径を有し、第２歯丈を有する一連の第２のホブ歯と、を含み、
   前記第１直径と前記第２直径とは、等しく、
   前記第１歯丈と前記第２歯丈とは、相違し、
   前記ホブは、異なる外径を有する隣接する歯を有するギヤを前記ブランクから製造するように構成されていることを特徴とするギヤホブ装置。
7. 更に、前記第１歯丈を有する一連の第１のホブ歯、及び、前記一連の第１のホブ歯と交互に前記円筒状のホブボディから延びる一連の第２のホブ歯を備え、
   前記一連の第２のホブ歯は、第２歯丈を有することを特徴とする請求項６に記載のギヤホブ装置。
8. 前記第１及び第２のホブ歯は、それぞれ一条スレッドを有することを特徴とする請求項６に記載のギヤホブ装置。
9. 前記第１及び第２のホブ歯は、それぞれ複数条スレッドを有することを特徴とする請求項６に記載のギヤホブ装置。
10. 前記ホブは、第１ラック歯形を有する第１スレッド及び第２ラック歯形を有する第２スレッドを有し、
    前記第１スレッドと前記第２スレッドとは、相違することを特徴とする請求項６に記載のギヤホブ装置。
11. 前記第１ラック歯形と及び前記第２ラック歯形とは、相違することを特徴とする請求項１０に記載のギヤホブ装置。
12. ギヤブランク軸を有するギヤブランクからギヤを製造する方法であって、
    前記方法は、
    （ｉ）ホブ軸を有する円筒状のホブボディと、
    （ｉｉ）前記円筒状のホブボディから延び、第１歯丈を有する一連の第１のホブ歯と、
    （ｉｉｉ）前記円筒状のホブボディから前記一連の第１のホブ歯と交互に延び、第２歯丈を有する一連の第２のホブ歯と、を有し、前記一連の第１のホブ歯の歯元円直径と前記一連の第２のホブ歯の歯元円直径とが相違して、前記第１歯丈と前記第２歯丈とが相違するホブを設け、
    前記ホブが前記ギヤブランクの円周面を横ぎって移動し、前記ホブ及び前記ギヤブランクが各軸周りを回転し、
    前記ギヤブランクを前記一連の第１及び第２のホブ歯で切削し、前記第１及び第２ホブ歯が異なる外径を有する隣接する歯を有するギヤを創成することを特徴とする製造方法。
13. 前記第１及び第２のホブ歯は、それぞれ一条スレッドを有することを特徴とする請求項１２に記載のギヤホブ装置。
14. 前記第１及び第２のホブ歯は、それぞれ複数条スレッドを有することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
15. 前記ホブは、第１ラック歯形を有する第１スレッド及び第２ラック歯形を有する第２スレッドを有し、
    前記第１スレッドと前記第２スレッドとは、相違することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
16. 前記第１ラック歯形と前記第２ラック歯形とは、相違することを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。

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