JP2017104890A - シャフト付ヘリカルギヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘリカルギヤのクラウニングを容易に付与及び変更すること。【解決手段】本発明のシャフト付ヘリカルギヤ１０の製造方法は、外周面に歯を有するヘリカルギヤ１１と、シャフト１２と、を別々に製造するステップと、ヘリカルギヤ１１の中央部に形成された貫通穴１１１にシャフト１２を圧入して勘合するステップと、を備える。そして、ヘリカルギヤ１１とシャフト１２との勘合部において、シャフト１２の長手方向中央部１１２における圧入代を、長手方向両端部１１３，１１４における圧入代よりも大きくすることにより、ヘリカルギヤ１１の歯にクラウニングを付与する。【選択図】図４

Description

本発明は、シャフト付ヘリカルギヤの製造方法に関する。

外周面に歯を有するヘリカルギヤは、その歯にクラウニングを付与することがある。ヘリカルギヤにクラウニングを付与可能な装置としては、特許文献１に開示された冷間鍛造装置が挙げられる。

特許文献１に開示された冷間鍛造装置は、素材（ヘリカルギヤに相当）の粗歯が噛合する成型歯（成型部）を内周に有するリング型を設け、そのリング型の軸心方向への弾性変形量を調節することで、素材にクラウニングを付与する構成になっている。

特開２００２−１２６８４７号公報

しかし、特許文献１に開示された冷間鍛造装置は、ヘリカルギヤのクラウニングを変更するためには、リング型の弾性変形量を微妙に調整する必要があり、クラウニングの変更が極めて困難であるという問題があった

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、ヘリカルギヤのクラウニングを容易に付与及び変更することができるシャフト付ヘリカルギヤの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、シャフト付ヘリカルギヤの製造方法は、
外周面に歯を有するヘリカルギヤと、シャフトと、を別々に製造するステップと、
前記ヘリカルギヤの中央部に形成された貫通穴に前記シャフトを圧入して勘合するステップと、を備え、
前記ヘリカルギヤと前記シャフトとの勘合部において、前記シャフトの長手方向中央部における圧入代を、長手方向両端部における圧入代よりも大きくすることにより、前記ヘリカルギヤの前記歯にクラウニングを付与する。

上述した態様によれば、ヘリカルギヤとシャフトとの勘合部における圧入代を変更することにより、ヘリカルギヤのクラウニングを容易に付与及び変更することができるという効果が得られる。

実施の形態１にかかるシャフト付ヘリカルギヤ１０の一例を概略的に示す正面断面図である。 実施の形態１にかかるシャフト１２の一例を概略的に示す正面断面図である。 図２ＡのＡ−Ａ’断面図である。 実施の形態１にかかるヘリカルギヤ１１の一例を概略的に示す正面断面図である。 図３ＡのＡ−Ａ’断面図である。 図２Ａ及び図２Ｂに示されるシャフト１２が、図３Ａ及び図３Ｂに示されるヘリカルギヤ１１に圧入されてなる、実施の形態１にかかるシャフト付ヘリカルギヤ１０の一例を概略的に示す正面断面図である。 実施の形態２にかかるプラネタリーリングギヤ４１及びケース４２の一例を概略的に示す正面断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。ただし、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。

（１）実施の形態１
実施の形態１は、シャフトが付いたシャフト付ヘリカルギヤに関するものである。
（１−１）シャフト付ヘリカルギヤ１０の構造
図１は、実施の形態１にかかるシャフト付ヘリカルギヤ１０の一例を概略的に示す正面断面図である。なお、図１は、対比のため、従来技術にかかるシャフト付ヘリカルギヤ１００も合わせて示されている。また、図１は、シャフト付ヘリカルギヤ１０，１００のヘリカルギヤ部分の構造がギヤ比に応じて異なることを示している。

図１に示されるように、従来技術にかかるシャフト付ヘリカルギヤ１００は、シャフトとヘリカルギヤとが一体に成形された構造になっている。
そのため、ギヤ比が異なるシャフト付ヘリカルギヤ１００を製造する場合、シャフト付ヘリカルギヤ１００全体を造り替える必要がある。

これに対して、実施の形態１にかかるシャフト付ヘリカルギヤ１０は、ヘリカルギヤ１１とシャフト１２とを分割し、ヘリカルギヤ１１の中央部に形成された貫通穴１１１にシャフト１２を圧入して勘合する構造になっている。

そのため、ギヤ比が異なるシャフト付ヘリカルギヤ１０を製造する場合、シャフト１２を共通化し、ヘリカルギヤ１１のみを造り替えるだけで良い。
また、シャフト１２及びヘリカルギヤ１１を別々に製造し、これらを組み合わせれば良いため、シャフト付ヘリカルギヤ１０を効率良く製造することができる。
また、ヘリカルギヤ１１は、単純形状となるため、例えば、連続定常押出成形法により、安価に製造することができる。ただし、ヘリカルギヤ１１の製造方法は、連続定常押出成形法に限定されるものではなく、一般的な歯形加工（ホブやギヤシェーパー等）を用いても良い。

また、シャフト付ヘリカルギヤ１０は、ヘリカルギヤ１１とシャフト１２との勘合部における圧入代を変更することにより、ヘリカルギヤ１１の外周面の歯のクラウニングを付与する構造になっている。具体的には、上記勘合部において、シャフト１２の長手方向中央部における圧入代を、長手方向両端部における圧入代よりも大きくする。

従来は、ヘリカルギヤ１１のクラウニングを変更する場合、特許文献１に開示された冷間鍛造装置のように、リング型の弾性変形量を微妙に調整する必要があった。また、従来は、ヘリカルギヤ１１にクラウニングを付与する場合、まず、クラウニングを有していないヘリカルギヤ１１を製造し、その後に、ローリングやシェービング等の後加工を行って、ヘリカルギヤ１１にクラウニングを付与することもあった。
これに対して、本実施の形態１は、ヘリカルギヤ１１とシャフト１２との勘合部における圧入代を変更することにより、ヘリカルギヤ１１のクラウニングを容易に付与及び変更することができる。また、このようにしてヘリカルギヤ１１のクラウニングを容易に付与できるため、ヘリカルギヤ１１の製造後、クラウニングの付与のために、ローリングやシェービング等の後加工を行う必要がなくなる。なお、ヘリカルギヤ１１の圧入代の詳細については後で述べる。

また、シャフト付ヘリカルギヤ１０は、スプライン１２１でヘリカルギヤ１１とシャフト１２が圧入され、従来技術にかかるシャフト付ヘリカルギヤ１００と同一の機能を発揮する構造としている。

（１−２）ヘリカルギヤ１１の圧入代
図２Ａ及び図２Ｂは、実施の形態１にかかるシャフト１２の一例を概略的に示す図であり、図２Ａは正面断面図、図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ’断面図である。
図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、シャフト１２は、外周面にはスプライン１２１が形成されている。なお、図２Ａにおいて、Ｄ１を、シャフト１２の外径と定義する。

図３Ａ及び図３Ｂは、実施の形態１にかかるヘリカルギヤ１１の一例を概略的に示す図であり、図３Ａは正面断面図、図３Ｂは図３ＡのＡ−Ａ’断面図である。
図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、ヘリカルギヤ１１は、外周面に歯を有し、中央部に貫通穴１１１が形成されている。なお、図３Ａにおいて、Ｄ２を、ヘリカルギヤ１１の内径と定義する。

ここで、シャフト１２の外径Ｄ１は、ヘリカルギヤ１１の内径Ｄ２よりも大きくなっている。外径Ｄ１と内径Ｄ２との差分をαと定義する。
また、図４に示されるように、ヘリカルギヤ１１の中央部に形成された貫通穴１１１にシャフト１２を圧入して勘合する。この勘合部において、シャフト１２の長手方向の中央部分を長手方向中央部１１２、長手方向の両端部分を長手方向両端部１１３，１１４と定義する。

上述の通り、シャフト１２の外径Ｄ１は、ヘリカルギヤ１１の内径Ｄ２よりも大きく、その差分はαとなっている。そのため、ヘリカルギヤ１１とシャフト１２との勘合部における長手方向中央部１１２は、αの圧入代がある。その一方で、上記の勘合部における長手方向両端部１１３，１１４は、例えば、圧入代がゼロである。このような圧入代の差があることにより、上記の勘合部における長手方向中央部１１２は、径の寸法が大きくなる方向に盛り上がる。これにより、ヘリカルギヤ１１の外周面の歯には疑似的なクラウニングが付与される。

上述したように、実施の形態１においては、ヘリカルギヤ１１とシャフト１２との勘合部における圧入代を変更することにより、ヘリカルギヤ１１の外周面の歯のクラウニングを付与する構造になっている。具体的には、上記勘合部において、長手方向中央部１１２における圧入代を、長手方向両端部１１３，１１４における圧入代よりも大きくする。
このように、ヘリカルギヤ１１とシャフト１２との勘合部における圧入代を変更することにより、ヘリカルギヤ１１のクラウニングを容易に付与及び変更することができる。また、このようにしてヘリカルギヤ１１のクラウニングを容易に付与できるため、ヘリカルギヤ１１の製造後、クラウニングの付与のために、ローリングやシェービング等の後加工を行う必要がなくなる。

ここで、実施の形態１において、シャフト１２の外径Ｄ１及びヘリカルギヤ１１の内径Ｄ２の寸法は、特に限定されない。外径Ｄ１及び内径Ｄ２の寸法は、ヘリカルギヤ１１にシャフト１２を圧入可能で、かつ、ヘリカルギヤ１１にクラウニングを付与可能な寸法であれば、任意の寸法で構わない。

また、実施の形態１において、上記勘合部における圧入代は、長手方向中央部１１２、長手方向両端部１１３，１１４の３箇所で変えていたが、これには限定されない。上記勘合部における圧入代は、連続的に曲線のように変化させても良い。また、圧入部の断面形状は、スプライン１２１とし、その大径を図示し、説明してきたが、小径でも構わないし、スプライン１２１の大径、小径をつなぐりょう線や、これらの組み合わせ部位でも構わない。また、断面形状そのものが、円弧やだ円でも構わない。

（２）実施の形態２
実施の形態２は、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）に用いられ、内周面に歯を有するプラネタリーリングギヤに関するものである。
プラネタリーリングギヤの内周面の歯の成形は、一般的には、ブローチ加工で行い、その後にクラウニングを付与するための加工は行っていないのが現状である。その理由は、プラネタリーリングギヤは、内周面に歯を有するため、ローリングやシェービング等の加工がやりにくいためである。

遊星歯車機構を車両に使用する場合、車両におけるＮＶ（Noise and Vibration）性能の向上を図るためには、プラネタリーリングギヤにクラウニングを付与する構成とすることが好適であるが、その構成とすることでコストの増大が懸念される。
そこで、実施の形態２は、低コストで、プラネタリーリングギヤにクラウニングを付与する構成を提供する。

図５は、実施の形態２にかかるプラネタリーリングギヤ４１及びケース４２の一例を概略的に示す正面断面図である。
図５に示されるように、実施の形態２においては、プラネタリーリングギヤ４１とケース４２とを分割し、ケース４２にプラネタリーリングギヤ４１を圧入して勘合する構造になっている。図５において、Ｄ１をプラネタリーリングギヤ４１の外径と定義し、Ｄ２をケース４２の内径と定義する。また、ケース４２にプラネタリーリングギヤ４１を勘合する時の勘合部において、プラネタリーリングギヤ４１の軸線方向の中央部分を軸線方向中央部４１１、軸線方向の両端部分を軸線方向両端部４１２，４１３と定義する。

ここで、プラネタリーリングギヤ４１の外径Ｄ１は、ケース４２の内径Ｄ２よりも大きくなっている。外径Ｄ１と内径Ｄ２との差分をαと定義する。
上述の通り、プラネタリーリングギヤ４１の外径Ｄ１は、ケース４２の内径Ｄ２よりも大きく、その差分はαとなっている。そのため、プラネタリーリングギヤ４１とケース４２との勘合部における軸線方向中央部４１１は、αの圧入代がある。その一方で、上記の勘合部における軸線方向両端部４１２，４１３は、例えば、圧入代がゼロである。このような圧入代の差があることにより、上記の勘合部における軸線方向中央部４１１は、径の寸法が小さくなる方向に縮む。これにより、プラネタリーリングギヤ４１の内周面の歯には疑似的なクラウニングが付与される。

上述したように、実施の形態２においては、プラネタリーリングギヤ４１とケース４２との勘合部における圧入代を変更することにより、プラネタリーリングギヤ４１の内周面の歯のクラウニングを付与する構造になっている。具体的には、上記勘合部において、軸線方向中央部４１１における圧入代を、軸線方向両端部４１２，４１３における圧入代よりも大きくする。
このように、プラネタリーリングギヤ４１とケース４２との勘合部における圧入代を変更することにより、プラネタリーリングギヤ４１のクラウニングを容易に付与及び変更することができる。

また、プラネタリーリングギヤ４１のクラウニングの付与及び変更は、プラネタリーリングギヤ４１とケース４２との勘合部における圧入代を変更するという、低コストな構成で実現することができる。
また、プラネタリーリングギヤ４１を、ケース４２に圧入する構造とすることで、内周面の歯の歯底部に予圧縮を与えることになり、歯形の強度の向上が図れることも期待される。そのため、プラネタリーリングギヤ４１のサイズダウンが可能となり、ユニット全体の小型化にも寄与が可能となる。

ここで、実施の形態２において、プラネタリーリングギヤ４１の外径Ｄ１及びケース４２の内径Ｄ２の寸法は、特に限定されない。外径Ｄ１及び内径Ｄ２の寸法は、ケース４２にプラネタリーリングギヤ４１を圧入可能で、かつ、プラネタリーリングギヤ４１にクラウニングを付与可能な寸法であれば、任意の寸法で構わない。

また、実施の形態２において、上記勘合部における圧入代は、軸線方向中央部４１１、軸線方向両端部４１２，４１３の３箇所で変えていたが、これには限定されない。上記勘合部における圧入代は、連続的に曲線のように変化させても良い。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ シャフト付ヘリカルギヤ
１１ ヘリカルギヤ
１１１ 貫通穴
１１２ 長手方向中央部
１１３，１１４ 長手方向両端部
１２ シャフト
１２１ スプライン
４１ プラネタリーリングギヤ
４１１ 軸線方向中央部
４１２，４１３ 軸線方向両端部
４２ ケース

Claims (2)

1. 外周面に歯を有するヘリカルギヤと、シャフトと、を別々に製造するステップと、
   前記ヘリカルギヤの中央部に形成された貫通穴に前記シャフトを圧入して勘合するステップと、を備え、
   前記ヘリカルギヤと前記シャフトとの勘合部において、前記シャフトの長手方向中央部における圧入代を、長手方向両端部における圧入代よりも大きくすることにより、前記ヘリカルギヤの前記歯にクラウニングを付与する、
   シャフト付ヘリカルギヤの製造方法。
2. 内周面に歯を有するリングギヤと、ケースと、を別々に製造するステップと、
   前記ケースに前記リングギヤを圧入して勘合するステップと、を備え、
   前記ケースと前記リングギヤとの勘合部において、前記リングギヤの軸線方向中央部における圧入代を、軸線方向両端部における圧入代よりも大きくすることにより、前記リングギヤの前記歯にクラウニングを付与する、
   プラネタリーリングギヤの製造方法。

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