JP2004092697A

JP2004092697A - 歯車

Info

Publication number: JP2004092697A
Application number: JP2002251695A
Authority: JP
Inventors: Sadasuke Bushimata; 武士俣　貞助; Hideki Chiba; 千葉　英樹; Minoru Hibino; 日比野　稔
Original assignee: CHIBA DIES KK
Current assignee: CHIBA DIES KK
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25
Also published as: WO2004020876A1

Abstract

【課題】噛合いの連続性を維持しつつ、歯の強度を低下させることなく潤滑油を歯面にむらなく有効に供給する。
【解決手段】歯面１に潤滑油を溜める溝２が設けられている。溝２は、歯面１の噛合い有効面Ｓの歯末３側の端部付近に位置され歯幅の全幅に配設されている。
【選択図】　　　　　　　　図１

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】歯面に潤滑油を溜める溝が設けられた歯車において、溝は歯面の噛合い有効面の歯末側の端部付近に位置され歯幅の全幅に配設されて噛合いの初期段階で溜まっている潤滑油が外部に押出されることを特徴とする歯車。
【請求項２】歯面に潤滑油を溜める溝が設けられた歯車において、溝は歯面の噛合い有効面の歯元側の端部付近に位置され歯幅の全幅に配設されて噛合いの初期段階で溜まっている潤滑油が外部に押出されることを特徴とする歯車。
【請求項３】請求項１または２の歯車において、溝は歯幅の全幅に連続した窪みとして直線状に配設されていることを特徴とする歯車。
【請求項４】請求項１または２の歯車において、溝は歯幅の全幅に間欠した窪みとして直線状に配設されていることを特徴とする歯車。
【請求項５】請求項３または４の歯車において、溝は複数列に並列されていることを特徴とする歯車。
【請求項６】請求項５の歯車において、溝の各列の窪みはピッチ円に向けて潤滑油を溜める量が順次少なくなるように形成されていることを特徴とする歯車。
【請求項７】請求項１または２の歯車において、溝は歯幅の全幅に散点した微小な窪みとして帯状に配設されていることを特徴とする歯車。
【請求項８】請求項７の歯車において、溝の窪みはピッチ円に向けて潤滑油を溜める量が順次少なくなるように形成されていることを特徴とする歯車。
【請求項９】請求項１，３〜８のいずれかの歯車において、形成材料は噛合いで歯面の噛合い有効面の歯末側の端部付近に位置された溝を僅かに変形させる弾性を有していることを特徴とする歯車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑構造を備え歯の噛合いで相対滑りのある比較的小型の歯車に係る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】最近、歯車の形成材料として、金属材，合成樹脂材，ゴム材，金属−合成樹脂複合材等のように多種多様のものが提供されてきている。そして、歯車の噛合いでは、いずれの形成材料についても、噛合い騒音，温度上昇を抑制して耐久性を高めるために潤滑油の使用が有効であるとされている。
【０００３】
比較的大型の歯車の噛合いでは、例えば、潤滑油を歯車の歯面に噴射する潤滑油噴射機構が歯車に近接して備えられる。また、比較的小型の歯車の噛合いでは、例えば、潤滑油を封入したギアボックスの内部に収容された歯車の歯面における潤滑油の枯渇を防止する潤滑構造が歯車自体に備えられる。
【０００４】
従来、潤滑構造を備えた比較的小型の歯車としては、例えば、実開平４−５８６５４号公報に記載のものが知られている。
【０００５】
この従来の歯車は、歯面のピッチ円付近に歯幅の端部から部分的に切欠き形成された溝が設けられてなる。
【０００６】
この従来の歯車によると、溝に溜められた潤滑油に噛合う歯面が接触することで、歯面に適時潤滑油が供給されて歯面における潤滑油の枯渇が防止される。また、溝を歯幅の一部にのみ設けることで、噛合いの連続性が損なわれるのを防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の歯車では、溝が噛合いの転がり摩擦の応力を受ける歯面のピッチ円付近に位置しているため、歯の強度が低下してしまうという問題点がある。また、溝が歯幅の一部にしか設けられていないことから、歯面への潤滑油の供給にむらが生じてしまうという問題点がある。また、溝が歯面の噛合い有効面（歯面同士の接触面）の中途部に位置しているため、歯面の滑り摩擦の際に逆に溝が歯面から潤滑油を掻取ってしまうという問題点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、噛合いの連続性を維持しつつ、歯の強度を低下させることなく潤滑油を歯面にむらなく有効に供給することのできる潤滑構造を備えた歯車を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するため、本発明に係る歯車は、次のような手段を採用する。
【００１０】
即ち、請求項１では、歯面に潤滑油を溜める溝が設けられた歯車において、溝は歯面の噛合い有効面の歯末側の端部付近に位置され歯幅の全幅に配設されて噛合いの初期段階で溜まっている潤滑油が外部に押出されることを特徴とする。
【００１１】
この手段では、歯面のピッチ円から離れて歯末側に位置された溝に溜められた潤滑油が連続した噛合いの初期段階から押出され歯面の相対滑りと接触面圧力とで互いの歯面の歯幅の全幅に塗布するように供給される。
【００１２】
また、請求項２では、歯面に潤滑油を溜める溝が設けられた歯車において、溝は歯面の噛合い有効面の歯元側の端部付近に位置され歯幅の全幅に配設されて噛合いの初期段階で溜まっている潤滑油が外部に押出されることを特徴とする。
【００１３】
この手段では、歯面のピッチ円から離れて歯元側に位置された溝に溜められた潤滑油が連続した噛合いの初期段階から出され歯面の相対滑りと接触面圧力とで互いの歯面の歯幅の全幅に塗布するように供給される。
【００１４】
また、請求項３では、請求項１または２の歯車において、溝は歯幅の全幅に連続した窪みとして直線状に配設されていることを特徴とする。
【００１５】
この手段では、潤滑油が歯幅の全幅に連続して直線状に溜められる。
【００１６】
また、請求項４では、請求項１または２の歯車において、溝は歯幅の全幅に間欠した窪みとして直線状に配設されていることを特徴とする。
【００１７】
この手段では、潤滑油が歯幅の全幅に間欠して直線状に溜められる。
【００１８】
また、請求項５では、請求項３または４の歯車において、溝は複数列に並列されていることを特徴とする。
【００１９】
この手段では、潤滑油が複数列に溜められる。
【００２０】
また、請求項６では、請求項５の歯車において、溝の各列の窪みはピッチ円に向けて潤滑油を溜める量が順次少なくなるように形成されていることを特徴とする。
【００２１】
この手段では、複数列に溜められる潤滑油の量がピッチ円に向けて順次少なくなる。
【００２２】
また、請求項７では、請求項１または２の歯車において、溝は歯幅の全幅に散点した微小な窪みとして帯状に配設されていることを特徴とする。
【００２３】
この手段では、潤滑油が歯幅の全幅に散点して溜められる。
【００２４】
また、請求項８では、請求項７の歯車において、溝の窪みはピッチ円に向けて潤滑油を溜める量が順次少なくなるように形成されていることを特徴とする。
【００２５】
この手段では、散点して溜められる潤滑油の量がピッチ円に向けて順次少なくなる。
【００２６】
また、請求項９では、請求項１，３〜８のいずれかの歯車において、形成材料は噛合いで歯面の噛合い有効面の歯末側の端部付近に位置された溝を僅かに変形させる弾性を有していることを特徴とする。
【００２７】
この手段では、潤滑油が溝の弾性変形で押出される。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る歯車の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１〜図６は、発明に係る歯車の実施の形態（１）を示すものである。
【００３０】
この実施の形態では、図１，図２に示すように、平歯車からなるものが示されている。
【００３１】
この実施の形態は、前述の従来例とは異なって、歯面１に設けられる溝２が噛合い有効面Ｓの歯末３側の端部付近に位置されている。なお、噛合い率が１にかなり近い場合には、歯をいわゆる高歯とすることで溝２を設けるスペースを確保することができる。
【００３２】
この実施の形態の溝２は、断面が半円形の連続した窪みからなるもので、歯幅の全幅にわたり直線状に１本が配設されている。この溝２は、使用される潤滑油Ｇ（例えば、リチウム系のグリス）のちょう度，粘度，表面張力等に対応して、溝幅，溝深さ等が決定され、内部に潤滑油Ｇを溜めることができるようになっている。この溝２の工作手段については、形成材料に対応して一体成形，成形後の刻設等が選択される。
【００３３】
この実施の形態の成形材材料は、噛合いの際に溝２を僅かに変形させることが可能な弾性を有している。この弾性については、形成材料を合成樹脂材とすることで容易に得ることができる。
【００３４】
この実施の形態によると、溝２が噛合いの転がり摩擦の応力を受ける歯面１のピッチ円Ｒ付近に位置していないため、歯の強度を低下させることがない。また、溝２が噛合いの転がり摩擦の応力ではなく滑り摩擦の応力を受ける位置で歯の曲げ折損の生じやすい歯元すみ肉部に位置しないため、長期に使用しても溝２付近で欠損，ひび割れ等が生じるおそれはない。
【００３５】
この実施の形態の噛合いの回転では、図３に示すように、噛合いの初期段階で歯末３側に位置する溝２付近が他方の歯面１の歯元４側に当接することになる。この結果、溝２に溜まっている潤滑油Ｇが外部に押出されて互いの歯面１に流出する。このとき、歯元４側から歯末３側に掛かる噛合いの応力Ｐで歯末３側が僅かに弾性変形するのに伴って、溝２も僅かに弾性変形して前述の溝２からの潤滑油Ｇの押出しが助勢される。
【００３６】
なお、溝２に溜まっている潤滑油Ｇは、溝２が歯底５に向けて侵入した際に、歯底５に滞溜している潤滑油Ｇを掻出したものである。従って、歯底５に滞溜している潤滑油Ｇが長時間その状態に放置されて熱等で劣化することがなくなる。
【００３７】
続いて、図４に示すように、互いの歯面１に流出した潤滑油Ｇが噛合いの回転の進行に伴って歯面１同士の相対滑りと接触面圧力とで引延ばされ互いの歯面１に一定の膜厚で塗布するように供給されていく。従って、前述の従来例のように潤滑油Ｇが歯面１から掻取られるようなこともなく、潤滑油Ｇが歯面１に有効に供給される。なお、溝２が歯幅の全幅に配設され噛合いの初期段階から潤滑油Ｇが押出されてくるため、歯面１への潤滑油Ｇの供給にむらが生じることがない。
【００３８】
従って、噛合いによる摩擦発熱のための歯の温度上昇が抑制され、曲げ強度の低下や摩耗が抑制され、耐久性が大きく向上する。本発明者等は、各種の実験によって、溝２のない場合に比して２０〜３０％の耐久時間の延長を確認している。また、ピッチ円Ｒ付近に溝２が設けられていないため、噛合いで最も歯面荷重の高いピッチ円Ｒでの接触変形が少なくて噛合いの連続性が有効に確保され、耐久性の向上とともに回転伝達誤差が低減される。また、噛合いに良好な潤滑状態が維持されるため、騒音（異音）の発生が低減される。
【００３９】
そして、図５に示すように、噛合いがピッチ円Ｒに到達した段階で、溝２から押出された潤滑油Ｇを歯面１の相対滑りと接触面圧力とによる引延ばしの塗布が終了する。この後の噛合いの回転の進行では、先の塗布等で歯面１に残留している潤滑油Ｇを歯面１の相対滑りと接触面圧力とで平坦化する。
【００４０】
さらに、噛合いが進行すると、図６に示すように、他方の歯面１に設けられている溝２付近が一方の歯面１の歯元４側に当接し、前述と同様に溝２に溜まっている潤滑油Ｇが外部に押出されて互いの歯面１に流出する。この潤滑油Ｇは、歯面１がインボリュート曲線の場合に、歯面１の相対滑りと接触面圧力とでピッチ円Ｒに向けて塗布される。
【００４１】
図７は、発明に係る歯車の実施の形態（２）を示すものである。
【００４２】
この実施の形態では、前述の実施の形態（１）の溝２が回転の前後の両歯面１の噛合い有効面Ｓの歯末３側，歯元４側の双方の端部付近に位置されている。
【００４３】
この実施の形態によると、歯末３側，歯元４側の双方の端部付近に位置されている溝２同士が噛合いで対面し、互いの溝２に溜まっている潤滑油Ｇが圧迫されて押出されるため、溝２から歯面１への潤滑油Ｇの流出が円滑になる。また、前述の歯面１への潤滑油Ｇの供給が回転の前後両側で逆方向から複雑，複合的に行われるため、歯車全体に高度の潤滑性が維持される。
【００４４】
図８は、発明に係る歯車の実施の形態（３）を示すものである。
【００４５】
この実施の形態では、前述の実施の形態（２）の溝２を２列に並列させている。そして、溝２の各列の窪みは、溝幅，溝深さを異ならせることでピッチ円（噛合い有効面Ｓのほぼ中央部）に向けて潤滑油Ｇを溜める量が順次少なくなるように形成されている。
【００４６】
この実施の形態によると、２列の溝２の合計の容積で溜めることのできる潤滑油Ｇの量を増量することができる。また、潤滑油Ｇの歯面１への供給方向で溜められている潤滑油Ｇの量が少なくなることで、歯面１への潤滑油Ｇの供給が過剰になるのを防止する。
【００４７】
図９は、発明に係る歯車の実施の形態（４）を示すものである。
【００４８】
この実施の形態では、前述の実施の形態（３）の溝２を多数列の微細溝としてある。この溝２の各列の窪みは、溝幅，溝深さ，間隔を異ならせることでピッチ円に向けて潤滑油Ｇを溜める量が順次少なくなるように形成されている。この溝２の工作手段としては、例えば、ワイアカット放電加工が考えられる。
【００４９】
この実施の形態によると、噛合い率が小さい（例えば、噛合い率１にかなり近い）場合（噛合い有効面Ｓが小さい）に、ピッチ円に近接して大きな窪みの溝２が形成されるのを避けることができるため、噛合い率が小さく噛合いの連続性が溝２により維持できなくなる場合や歯の強度の低下の防止の場合に好適となる。
【００５０】
図１０は、発明に係る歯車の実施の形態（５）を示すものである。
【００５１】
この実施の形態では、前述の実施の形態（４）の溝２を連続させずに間欠させるとともに、各列の溝２の窪みを千鳥状に配置してある。この溝２の工作手段としては、電鋳，ショットピーニング，転写等が考えられる。
【００５２】
この実施の形態によると、各列の溝２の千鳥状の配置が実質的に歯幅の全幅に配設されたことになるため、歯面１への潤滑油Ｇの供給にむらが生じることがない。
【００５３】
この実施の形態の変形例としては、溝２をディンプル等で帯状に散点させる配置することが考えられる。この溝２の窪みは、ディンプル径，ディンプル深さを異ならせることでピッチ円に向けて潤滑油Ｇを溜める量が順次少なくなるように形成されている。なお、溝２が微小化された場合、溝２をピッチ円Ｒにまで設けることもできる。
【００５４】
以上、図示した実施の形態の外に、はすば歯車，ウォーム歯車等にも適用することが可能である。
【００５５】
さらに、溝２を歯面１の歯元側にのみ設けることも可能である。
【００５６】
さらに、前述の実施の形態（１）〜（５）を適宜組合わせることも可能である。
【００５７】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る歯車は、溝が歯面の噛合い有効面の歯元側，歯末側の少なくとも一方の端部付近に位置され、歯面のピッチ円から離れて位置されているため、噛合いの連続性が維持されるとともに歯の強度が低下することがない効果がある。
【００５８】
さらに、溝が歯幅の全幅に配設され噛合いの初期段階から溜まっている潤滑油が外部に押出されるため、歯面への潤滑油の供給にむらが生じない効果がある。
【００５９】
さらに、溝が歯面の噛合い有効面の歯元側，歯末側の一方または双方の端部付近に位置され、噛合いの初期段階に溝から外部に押出された潤滑油が歯面の相対滑りと接触面圧力とで互いの歯面に塗布するように供給されるため、潤滑油が歯面に有効に供給される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯車の実施の形態（１）を示す要部の斜視図である。
【図２】図１の噛合い状態の断面図である。
【図３】図２の噛合い状態の潤滑油の塗布始めを示す図である。
【図４】図３に続く潤滑油の塗布過程を示す図である。
【図５】図４に続く潤滑油の塗布過程を示す図である。
【図６】図５に続く潤滑油の塗布過程を示す図である。
【図７】本発明に係る歯車の実施の形態（２）を示す要部の断面図である。
【図８】本発明に係る歯車の実施の形態（３）を示す要部の断面図である。
【図９】本発明に係る歯車の実施の形態（４）を示す要部の斜視図である。
【図１０】本発明に係る歯車の実施の形態（５）を示す要部の斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　　歯面
２　　　　　溝
３　　　　　歯末
４　　　　　　歯元
Ｇ　　　　　　潤滑油
Ｓ　　　　　噛合い有効面

Claims

歯面に潤滑油を溜める溝が設けられた歯車において、溝は歯面の噛合い有効面の歯末側の端部付近に位置され歯幅の全幅に配設されていることを特徴とする歯車。
歯面に潤滑油を溜める溝が設けられた歯車において、溝は歯面の噛合い有効面の歯元側の端部付近に位置され歯幅の全幅に配設されていることを特徴とする歯車。
請求項１または２の歯車において、溝は歯幅の全幅に連続した窪みとして直線状に配設されていることを特徴とする歯車。
請求項１または２の歯車において、溝は歯幅の全幅に間欠した窪みとして直線状に配設されていることを特徴とする歯車。
請求項３または４の歯車において、溝は複数列に並列されていることを特徴とする歯車。
請求項５の歯車において、溝の各列の窪みはピッチ円に向けて潤滑油を溜める量が順次少なくなるように形成されていることを特徴とする歯車。
請求項１または２の歯車において、溝は歯幅の全幅に散点した微小な窪みとして帯状に配設されていることを特徴とする歯車。
請求項７の歯車において、溝の窪みはピッチ円に向けて潤滑油を溜める量が順次少なくなるように形成されていることを特徴とする歯車。
請求項１〜８のいずれかの歯車において、形成材料は噛合いで歯面の噛合い有効面の歯末側の端部付近に位置された溝を僅かに変形させる弾性を有していることを特徴とする歯車。