JP2018001340A - 歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大量生産に適した方法で、加工途中の切り込み量の変更などを必要とせず、外歯歯車に不連続なピッチ誤差を付与する。【解決手段】外歯歯車に対応するように、不連続なピッチ誤差が付与されたドレッサ（例えばドレスギヤ７）を準備する準備工程（ステップＳＴ１）と、このドレッサによって内歯砥石６を成形する砥石成形工程（ステップＳＴ２）と、この内歯砥石６によって被削歯車（ワークＷ）のホーニング加工を行うホーニング工程（ステップＳＴ３）と、を備える。ドレッサおよび被削歯車の歯数は同数とし、内歯砥石６の歯数は、その整数倍とする。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば車両の駆動系などに用いられる外歯歯車の製造に関連し、特にノイズを低減するために、ピッチ誤差を故意に不連続なものとする製造方法に係る。

従来より車両の駆動系には、トランスミッションやデファレンシャルなどに多くの外歯歯車が用いられているが、その歯面精度誤差や歯車の支持系および歯自体の剛性不足などに起因して、歯車の歯数を基本とする所定周期での噛み合い変動が発生し、これによりノイズが大きくなるという問題があった。

これに対し従来より、歯車のピッチ誤差を故意に不連続なものとすることによって、前記のような噛み合い変動の周期性を緩和し、ノイズの低減を図ることが提案されている。一例として特許文献１には、例えばディスク砥石を用いた歯車の仕上げ加工において、一歯割り出しによって歯研ぎする場合に、被削歯車の歯数と互いに素になる歯数毎に１回、切込み量を変更するか、または互いに素になる歯数ずつ歯車を送るといった方法が開示されている。

特開平７−３５２１８号公報

ところが、前記従来例（特許文献１）のように一歯割り出しによって歯車の仕上げ加工を行うのは著しく生産性に劣り、コストアップを招くことになるので、大量生産には向かないと言わざるを得ない。なお、大量生産に適した仕上げ加工としては一般的に、ねじ状砥石によって歯研ぎを行った後に、内歯砥石によってホーニング加工を行うことが考えられるが、この方法では常に砥石の複数の歯が被削歯車の複数の歯と噛み合うことになるので、前記従来例の一歯割り出しのような手法は適用できない。

このような実情を考慮して本発明の目的は、大量生産に適した方法で、加工途中の切り込み量の変更などを必要とせずに、外歯歯車に不連続なピッチ誤差を付与できるようにすることにある。

前記の目的を達成すべく本発明では、不連続なピッチ誤差を付与したドレッサを用いて、その整数倍の歯数を有する内歯砥石を成形し、この内歯砥石によってホーニング加工を施すことにより、被削歯車にドレッサと同様のピッチ誤差を転写するようにした。

すなわち、本発明は、外歯歯車に不連続なピッチ誤差を付与するようにした歯車の製造方法が対象であって、その外歯歯車に対応するように、不連続なピッチ誤差が付与されたドレッサを準備する工程と、このドレッサによって内歯砥石を成形する工程と、この内歯砥石によって被削歯車をホーニング加工する工程と、を備えており、前記ドレッサおよび被削歯車の歯数を同数とし、前記内歯砥石の歯数は、前記ドレッサおよび被削歯車の歯数の整数倍としたものである。

前記の方法により、まず、例えば従来例と同様の一歯割り出しなどによって、不連続なピッチ誤差をドレッサに付与する。そして、このドレッサを用いて、その整数倍の歯数を有する内歯砥石を成形すれば、内歯砥石には、ドレッサの不連続なピッチ誤差を整数倍したものが転写される。内歯砥石の歯数がドレッサの整数倍であれば、ドレッサの任意の歯と噛み合う内歯砥石の歯は、何回転しても常に同じものになるからである。

そうして不連続なピッチ誤差が整数倍されて転写された内歯砥石を用いて、被削歯車をホーニング加工すると、今度は被削歯車にピッチ誤差が転写されることになる。すなわち、内歯砥石の歯数が被削歯車の整数倍であるから、この被削歯車の任意の歯と噛み合う内歯砥石の歯は、何回転しても常に同じものになる。よって、被削歯車にはドレッサのピッチ誤差をそのまま転写することができる。

このようにして、従来例（特許文献１）の一歯割り出しのような生産性に劣る方法ではなく、大量生産に適したホーニング加工によって、加工途中の切り込み量の変更などを必要とせずに、被削歯車に不連続なピッチ誤差を付与することができる。つまり、生産性の悪化やこれによるコストの増大を招くことなく、外歯歯車のピッチ誤差を故意に不連続なものとすることができる。

なお、前記のドレッサに不連続なピッチ誤差を付与するためには、前記したように一歯割り出しなどによってドレッサに歯研ぎを施す際に、切り込み量の変更などによって不連続なピッチ誤差を付与し、その後、歯面の耐摩耗性などを高めるために、ダイヤモンドのような超砥粒を電着等によって固着させるのが好ましい。

以上、説明したように本発明に係る歯車の製造方法によると、不連続なピッチ誤差を付与したドレッサを用いて、その整数倍の歯数を有する内歯砥石を成形し、この内歯砥石によって被削歯車のホーニング加工を行うようにしたので、生産性の悪化やこれによるコストの増大を招くことなく、外歯歯車に故意に不連続なピッチ誤差を付与することができる。これにより噛み合い変動の周期性が緩和され、ノイズの低減が図られる。

本発明の実施の形態に係る歯車ホーニング盤の概略構成を示す図である。 歯車ホーニング盤にセットしたワークの外歯に内歯砥石の内歯を噛み合わせて回転させる様子を説明する斜視図である。 ドレスギヤの台金をロータリドレッサによって歯研ぎする様子を説明する斜視図である。 内歯砥石の歯数がドレスギヤの歯数（ワークの歯数）の整数倍になっていることを示す説明図である。 実施の形態の製造方法の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を車両の駆動系に用いられる外歯歯車の製造に適用した実施の形態について説明する。この外歯歯車ではノイズを低減するために、故意に不連続なピッチ誤差を付与したものである。すなわち一般的に歯車にはその歯数を基本周期とする噛み合い変動が発生し、ノイズが大きくなることがあるので、本実施の形態では、ピッチ誤差を不連続なものとすることによって噛み合い変動の周期性を緩和し、ノイズの低減を図っている。

図１には、本実施の形態に係る外歯歯車の仕上げ加工（ギヤホーニング）を行う歯車ホーニング盤１の概略構成を示し、外歯ｗ１の形成された被削歯車であるワークＷは、取付軸２を介して歯車ホーニング盤１に取り付けられる。この取付軸２は、ヘッドストック３とテールストック４の両センタ間に回転可能に支持され、それらヘッドストック３およびテールストック４と一体にワークテーブル５によって、取付軸２の軸心Ｘと平行なテーブル軸方向（図の左右方向）に往復運動される。

また、歯車ホーニング盤１には、ワークＷと噛み合わせることができるようにリング状の内歯砥石６が配設され、図示はしないが、歯車ホーニング盤１の砥石ヘッドに回転可能に支持されている。すなわち、図２には拡大して模式的に示すように内歯砥石６の回転軸Ｙは、取付軸２の軸心Ｘとの間に交差角θをなしており、図示しないベルトなどを介して内歯砥石６が回転されるようになっている。

そして、前記のように取付軸２を介して歯車ホーニング盤１にセットされたワークＷの外歯ｗ１に、内歯砥石６の内歯６ａを噛み合わせて回転させるとともに、その噛み合わせ部に研削液を供給しながら、ワークテーブル５をテーブル軸方向に往復運動させる。このとき、内歯砥石６の回転軸Ｙが取付軸２の軸心Ｘ、即ちワークＷの回転軸と交差角θをなすことから、互いに噛み合う歯面同士が斜めに滑りながら研磨されるようになる。

−ワークのホーニング加工−
前記のようにワークＷを取り付ける以外に、歯車ホーニング盤１の取付軸２にはドレスギヤ７（図３を参照）やドレスリングを取り付けることができる。図示はしないがドレスリングは円筒形とされ、内歯砥石６の内径面（歯先面）を成形するためのドレッサである。また、ドレスギヤ７はその外歯７ａがワークＷの外歯ｗ１とほぼ同一の歯車諸元に設定されたドレッサであり、内歯砥石６の内歯６ａの歯面を成形するために用いられる。

すなわち、前述したワークＷのホーニング加工を繰り返すことによって、内歯砥石６は摩耗してゆくので、例えばワークＷを所定回数、加工する毎にドレスギヤ７およびドレスリングによって内歯砥石６の機上成形を行う。具体的には、まず、ワークＷの代わりにドレスリングを取付軸２に取り付け、その外周面に内歯砥石６の内径面（歯先面）を接触させて、歯車ホーニング盤１の運転を行い、これにより内歯砥石６の内径面を成形する。

次に、ドレスリングに代えてドレスギヤ７を取付軸２に取り付けて、歯車ホーニング盤１の運転を行う。すなわち、ドレスギヤ７の外歯７ａ（図３を参照）に内歯砥石６の内歯６ａを噛み合わせて、回転させるとともに、ワークテーブル５を往復運動させることによって、その歯面の成形を行う。そして、その後、ドレスギヤ７に代えてワークＷを取付軸２に取り付け、その外歯ｗ１に内歯砥石６の内歯６ａを噛み合わせて前記のように歯車ホーニング盤１の運転を行う。

このようにして所定数のワークＷの歯面にホーニング加工を施した後に再び、前記のようにドレスリングおよびドレスギヤ７を用いて内歯砥石６の成形を行い、これを繰り返すようにしている。こうして内歯砥石６の歯面を成形するドレスギヤ７は、ワークＷをホーニング加工した後の外歯歯車と同一形状に設計されており、本実施の形態では、故意に不連続なピッチ誤差が付与されている。

−ドレスギヤのピッチ誤差の転写−
すなわち、本実施の形態の第１の特徴としてドレスギヤ７は、図３に示すように例えばロータリドレッサ８を用いて台金（ドレスギヤ７）の外歯７ａを、一歯割り出しなど公知の手法によって歯研ぎする際に、そのロータリドレッサ８の位置を調整し、切り込み量を変更することによってピッチ誤差を付与したものである。そして、その外歯７ａの歯面にダイヤモンドやＣＢＮ等のような超砥粒を電着等によって固着することで、ドレスギヤ７には十分な耐摩耗性が確保される。

また、第２の特徴としては図４に示すように、ドレスギヤ７によってホーニング加工が施される内歯砥石６の歯数を、当該ドレスギヤ７の歯数、即ち製品となる外歯歯車の歯数の整数倍に設定している。すなわち、図４に示す例では、ドレスギヤ７の歯数が３０であり、これと噛み合う内歯砥石６の歯数は、その３倍（９０）に設定されている。このため、例えばドレスギヤ７の★印で示す外歯７ａと噛み合う内歯砥石６の内歯６ａ（☆印で示す）は、ドレスギヤ７および内歯砥石６が相互に何回転しても常に同じものとなる。

このことで、ドレスギヤ７を用いて内歯砥石６を成形すれば、ドレスギヤ７の不連続なピッチ誤差が整数倍されて内歯砥石６に転写される。そして、その内歯砥石６を用いて、図１、２を参照して上述したようにワークＷをホーニング加工すると、今度はワークＷにドレスギヤ７のピッチ誤差がそのまま転写されることになる。前記の内歯砥石６とドレスギヤ７との関係と同様に、ワークＷの任意の歯と噛み合う内歯砥石６の歯が常に同じものになるからである。

上述した製造方法の流れを図５のフローチャートに示すと、図３を参照して前述したように、ドレスリングおよび不連続なピッチ誤差が付与されたドレスギヤ７（ドレッサ）を準備する準備工程（ステップＳＴ１）と、図４を参照して前述したように、ドレスギヤ７によって内歯砥石６を成形する砥石成形工程（ステップＳＴ２）と、図１、２を参照して前述したように内歯砥石６を歯車ホーニング盤１に取り付けて、ワークＷのホーニング加工を行うホーニング工程（ステップＳＴ３）と、を備えている。

また、前記ホーニング加工の回数が、内歯砥石６の歯形の修正を必要とする所定回数以上になったか否か判定する第１判定工程（ステップＳＴ４）を備え、ここで否定判定（ＮＯ）すれば前記ホーニング工程に戻る一方、肯定判定（ＹＥＳ）すれば、今度は、内歯砥石６の摩耗限界に相当する限界数以上になったか否か判定する第２判定工程（ステップＳＴ５）に進む。そして、ここで否定判定（ＮＯ）すれば前記砥石成形工程に戻る一方、ここでも肯定判定（ＹＥＳ）すれば、製造方法を終了する。

以上、説明したように本実施の形態に係る歯車の製造方法によると、内歯砥石６を成形するドレスギヤ７の歯数をワークＷの歯数と同数にする一方で、その内歯砥石６の歯数はドレスギヤ７およびワークＷの歯数の整数倍としているので、この内歯砥石６によってワークＷをホーニング加工することにより、予めドレスギヤ７に付与したピッチ誤差をワークＷに転写することができる。

このことで、生産性に劣る一歯割り出しのような方法ではなく、大量生産に適したホーニング加工によって、加工途中の切り込み量の変更などを必要とせずに、ワークＷに故意に不連続なピッチ誤差を付与することができる。よって、生産性の悪化やこれによるコストの増大を招くことなく、外歯歯車の噛み合い変動の周期性を緩和することができ、これによりノイズの低減が図られる。

−他の実施形態−
本発明の構成は上述した実施の形態に限定されることなく、その他の種々の形態を包含している。すなわち、前記実施の形態の製造方法は、外歯歯車としてはすば歯車（ヘリカルギヤ）を用いているが、これには限定されず、外歯歯車は例えば平歯車やかさ歯車であってもよい。

また、前記実施の形態の製造方法では、図５のフローチャートに示すように、準備したドレスギヤ７によって内歯砥石６を成形する砥石成形工程（ステップＳＴ２）を備えているが、この砥石成形工程の前に、より目の粗い別のドレッサを用いて内歯砥石６に粗加工を施すようにしてもよい。この場合、別のドレッサにもドレスギヤ７と同じくピッチ誤差を付与してもよいが、特にピッチ誤差を付与しなくてもよい。

さらに、前記実施の形態で例示したように車両の駆動系に用いられる外歯歯車の製造にも限定されず、それ以外の種々の用途に用いられる外歯歯車の製造にも、本発明を適用することができる。

本発明は、生産性の悪化やこれによるコストの増大を招くことなく、不連続なピッチ誤差を有する外歯歯車によってノイズの低減が図られるので、車両の駆動系などに適用して効果が高い。

１ 歯車ホーニング盤
６ 内歯砥石
７ ドレスギヤ（不連続なピッチ誤差が付与されたドレッサ）
Ｗ ワーク（被削歯車、外歯歯車）

Claims (1)

1. 外歯歯車に不連続なピッチ誤差を付与するようにした歯車の製造方法であって、
   前記外歯歯車に対応するように、不連続なピッチ誤差が付与されたドレッサを準備する工程と、
   前記ドレッサによって内歯砥石を成形する工程と、
   前記内歯砥石によって被削歯車をホーニング加工する工程と、を備えており、
   前記ドレッサおよび被削歯車の歯数を同数とし、前記内歯砥石の歯数は、前記ドレッサおよび被削歯車の歯数の整数倍としたことを特徴とする歯車の製造方法。

Images