JP5000459B2 - ハイポイドギヤの噛合位置調整方法 - Google Patents

ハイポイドギヤの噛合位置調整方法 Download PDF

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Description

本発明は、第１歯車と、前記第１歯車に噛合して且つ該第１歯車の回転運動を該第１歯車の回転軸の延在方向とは別の方向に伝達する第２歯車とを有するハイポイドギヤの噛合位置調整方法に関する。
ハイポイドギヤは、第１歯車及び第２歯車が互いに噛合して構成される。ここで、第１歯車及び第２歯車の双方は、例えば、はすば傘歯車であり、その回転軸同士が直交するように噛合される。これにより、第１歯車の回転運動が略直交する第２歯車に伝達される。
ところで、このように構成されるハイポイドギヤでは、噛合の伝達誤差に起因してギヤノイズが発生する。特許文献１には、このギヤノイズを低減するべく、第２歯車の組付位置（噛合位置）を種々変更して伝達誤差を測定し、伝達誤差が最小となる位置を噛合位置とすることが提案されている。
特開２００２−３１０２６６号公報
上記した噛合位置調整方法では、組付がなされない位置では伝達誤差が測定されないので、伝達誤差が真に最小となる位置で組付がなされない限り、正確な噛合位置を特定することができないという不具合がある。
また、ハイポイドギヤを、例えば、自動車車体等に搭載してトルクを負荷した際、該ハイポイドギヤを収容したギヤケースの剛性が十分ではないこと等に起因して第１歯車と第２歯車が相対的に位置ズレを起こし、このために伝達誤差が大きくなってしまうことがあるという不具合が指摘されている。
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ギヤノイズを低減することが容易であり、しかも、実使用時に伝達誤差が大きくなってしまうことを回避可能なハイポイドギヤの噛合位置調整方法を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、第１歯車と、前記第１歯車に噛合して且つ該第１歯車の回転運動を該第１歯車の回転軸の延在方向とは別の方向に伝達する第２歯車とを有するハイポイドギヤの噛合位置調整方法であって、
前記第２歯車を、前記第１歯車に噛合させた状態でその回転軸方向に沿って複数回変位させる工程と、
各変位位置で実測伝達誤差を測定し、前記第２歯車の変位距離と前記実測伝達誤差との関係をプロットする工程と、
前記実測伝達誤差から、該実測伝達誤差同士の間の仮想伝達誤差を評価する工程と、
最大許容伝達誤差から前記実測伝達誤差及び前記仮想伝達誤差を差し引いて差分を求める工程と、
前記差分を前記第２歯車の変位距離で積分することで、前記差分と前記最大許容伝達誤差とで囲まれる部分の面積を求める工程と、
前記部分を所定の面積比で分割するとともに、前記分割を行う分割線が前記第２歯車の変位距離と交わる交点を前記第２歯車の噛合位置に設定する工程と、
を有することを特徴とする。
このような過程を経ることにより、実測された伝達誤差のみに基づいて第１歯車と第２歯車の噛合位置を決定する従来技術に比して一層適切な噛合位置を設定することが可能となる。すなわち、本発明においては、仮想伝達誤差まで考慮した上で噛合位置を設定するからである。勿論、これに伴ってギヤノイズが低減する。なお、以上の工程は、例えば、演算回路に実施させることができる。
この場合、前記部分を種々の面積比で分割したときの各分割線が第２歯車の変位距離と交わる交点を該第２歯車の噛合位置として複数個のハイポイドギヤにつき合否判定を行い、合格率が９０％以上となる面積比を求めて、この面積比を前記所定の面積比として前記第２歯車の噛合位置を設定することが好ましい。これにより、一層適切な噛合位置を容易に設定することができる。
特に、ハイポイドギヤを実使用状態として合格率が９０％以上となる面積比を求めることが好ましい。実使用状態で評価を行うことにより、例えば、第１歯車と第２歯車の相対的な位置ズレが起こること等を加味した上で噛合位置を設定することができる。このため、同種のハイポイドギヤの実使用時に伝達誤差が大きくなることを回避することができる。
本発明によれば、実測伝達誤差のみならず、該実測伝達誤差同士の間を仮想伝達誤差で補間した上で噛合位置を設定するようにしているので、実測伝達誤差のみから噛合位置を設定する場合に比して一層適切な噛合位置を選定することができる。このため、ギヤノイズも低減する。
以下、本発明に係るハイポイドギヤの噛合位置調整方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は、ハイポイドギヤ１０の要部概略構成図である。この場合、ハイポイドギヤ１０は、第１歯車１２と、前記第１歯車１２に比して小径の第２歯車１４とを有する。この場合、第１歯車１２及び第２歯車１４は、ともにまがりば傘歯車である。
第１歯車１２は、その表面に歯部１６が設けられた円環状の傘部１８を有し、該傘部１８に形成された貫通孔２０には、図示しない回転軸が嵌合される。第１歯車１２は、この回転軸を中心（図１中の仮想軸Ｌ１）として回転動作する。
一方、第２歯車１４は、歯部２２が設けられた傘部２４と、該傘部２４の一端面から突出形成された円柱体形状の軸部２６とを有する。この中の歯部２２は、第１歯車１２の歯部１６と互いに噛合している。
また、第２歯車１４の軸部２６には、図示しない従動軸が連結されている。この従動軸は、第２歯車１４の軸部２６の回転中心（図１中の仮想軸Ｌ２）を中心として回転する。すなわち、第１歯車１２の回転運動は、第２歯車１４を介して仮想軸Ｌ１から仮想軸Ｌ２に方向転換される。この場合、仮想軸Ｌ１と仮想軸Ｌ２は、互いに略直交するように延在している。
このような構成のハイポイドギヤ１０において、第２歯車１４の噛合位置は、以下のようにして設定される。
はじめに、第２歯車１４を仮想軸Ｌ２に沿って第１歯車１２の貫通孔２０に接近するように最大限変位させ、歯部１６、２２同士を噛合させる。勿論、この位置は、第１歯車１２の回転動作に追従して第２歯車１４が回転動作可能な位置である。
この状態で、仮想軸Ｌ１を中心として第１歯車１２を回転動作させる。これに伴って第２歯車１４が仮想軸Ｌ２を中心として回転動作するので、この際の実測伝達誤差を測定し、該測定値（実測伝達誤差）を演算回路に入力する。
以下、前記演算回路が行う演算を、グラフを用いて模式的に説明する。演算回路は、図２Ａに示すように、第２歯車１４の噛合位置を横軸、伝達誤差を縦軸とするグラフを作成し、このグラフに前記実測伝達誤差をプロットする。このプロットが、図２Ａ中に黒丸で示す点Ａである。なお、図２Ａにおける横軸に平行な直線Ｍは、伝達誤差の最大許容値である。
次に、第２歯車１４を仮想軸Ｌ２に沿って第１歯車１２の貫通孔２０から離間するように若干量変位させ、歯部１６、２２同士を噛合させる。そして、第１歯車１２を回転動作させることによって第２歯車１４を回転動作させる。演算回路は、この際の実測伝達誤差を図２Ａ中に点Ｂとしてプロットする。
この作業を、第２歯車１４が仮想軸Ｌ２に沿って貫通孔２０から離間するように若干量変位させながら、第２歯車１４の歯部２２が第１歯車１２の歯部１６から脱落せず、且つ第２歯車１４が回転可能である位置となるまで繰り返す。その結果が、図２Ａにおける点Ｃ、点Ｄ、点Ｅのプロットである。
次に、点Ａと点Ｂとの間、点Ｂと点Ｃとの間、点Ｃと点Ｄとの間、点Ｄと点Ｅとの間の伝達誤差を、前記実測伝達誤差から評価する。すなわち、実測伝達誤差の間の補間を行う。補間されたプロットが、図２Ｂに示される各白丸である。なお、以下においては、評価された伝達誤差を仮想伝達誤差と表記するとともに、実測伝達誤差及び仮想伝達誤差を結んで形成される曲線Ｃ１を伝達誤差曲線と表記する。
次に、伝達誤差の最大許容値（直線Ｍの縦軸座標）から、実測伝達誤差及び仮想伝達誤差の各縦軸座標を差し引き、差分を求める。この差分に関して第２歯車１４の変位距離で積分すれば、図２Ｃに示すように、伝達誤差曲線と直線Ｍ（伝達誤差の最大許容値）とで囲まれる部分の面積が求められる。
次に、この部分を所定の面積比となるように分割する。
ここで、所定の面積比は、例えば、第１歯車１２や第２歯車１４の寸法が異なる場合等、ハイポイドギヤ１０の構成が相違するごとに異なる。そこで、本実施の形態においては、ハイポイドギヤ１０を実使用状態で作動させる。すなわち、ハイポイドギヤ１０が自動車車体に搭載されるものであれば、ギヤケースに収容され且つ自動車車体に搭載された状態で作動させ、伝達誤差が測定される。
先ず、図２Ｃにおいてハッチングで示した部分を、図３に示すように、直線Ｍから横軸に向かう垂直な分割線Ｎ１を引くことで分割する。この際、分割線Ｎ１は、例えば、該分割線Ｎ１による前記部分の分割後の面積比が５０：５０となる位置に引けばよい。そして、この分割線Ｎ１と横軸との交点の横軸座標を第２歯車１４の変位量、換言すれば、第１歯車１２と第２歯車１４の噛合位置とし、ハイポイドギヤ１０を構成する。
次に、このように構成されたハイポイドギヤ１０を作動させて伝達誤差を測定し、合格率を判定する。合格率が９０％を下回る場合、図３に示すように、ハッチングで示した部分の面積比が６０：４０となる位置に分割線Ｎ２を引き、この分割線Ｎ２と横軸との交点の横軸座標を第１歯車１２と第２歯車１４の噛合位置としてハイポイドギヤ１０を構成し、該ハイポイドギヤ１０につき上記と同様にして合格率を求める。
以上の検定作業を繰り返し、最終的に、合格率が９０％以上となるような噛合位置を求める。本発明者によれば、ある種のハイポイドギヤ１０では、面積比が６０：４０となるように分割したときに合格率が９５％となり、図３に分割線Ｎ３で示すように７０：３０で分割したときに合格率が１００％となることが確認されている。この場合、分割線Ｎ２と横軸との交点の横軸座標を噛合位置としても十分であるが、分割線Ｎ３と横軸との交点の横軸座標を噛合位置とすることが一層好ましいことは勿論である。
ある構成のハイポイドギヤ１０につき、上記のようにして好ましい分割面積比、換言すれば、第１歯車１２と第２歯車１４の噛合位置が確認された後、同一構成のハイポイドギヤ１０においては、第１歯車１２と第２歯車１４の噛合位置を前記噛合位置と同一とすればよい。すなわち、適切な噛合位置が一旦確認された後は、同一構成のハイポイドギヤ１０であれば、適切な噛合位置を再度求める必要は特にない。
以上のように、本実施の形態によれば、ハイポイドギヤ１０を実使用状態としているので、例えば、該ハイポイドギヤ１０を自動車車体に搭載するときに第１歯車１２と第２歯車１４が相対的に位置ズレを起こしていると考えられ、この状態で合格率が判定される。すなわち、本実施の形態においては、第１歯車１２と第２歯車１４の相対的な位置ズレが起こること等を加味して噛合位置が設定される。
従って、前記合格率に基づいて同一構成のハイポイドギヤ１０における第１歯車１２と第２歯車１４の噛合位置を設定することにより、該ハイポイドギヤ１０の実使用時に伝達誤差が大きくなることを回避することができる。
また、図２Ａ〜図２Ｃ及び図３に示すように、実測伝達誤差間を仮想伝達誤差で補間し、さらに、ハッチングで示した部分の面積を分割することにより、最も適切な噛合位置を決定することが可能となる。このために伝達誤差が小さくなるので、ギヤノイズが低減する。
ここで、別種のハイポイドギヤにつき上記のようにして第２歯車１４を変位させながら各変位点で測定された実測伝達誤差を図４Ａに示す。この場合においても、図４Ｂ中に白丸で示すように仮想伝達誤差を評価し、次に、図４Ｃに示すように、伝達誤差曲線Ｃ２と直線Ｍ（伝達誤差の最大許容値）とで囲まれる部分の面積を求める。
次に、上記と同様に、直線Ｍから横軸に向かうとともに前記部分を所定の面積比で分割する分割線を種々引き、該分割線と横軸との交点の横軸座標を第１歯車と第２歯車の噛合位置としてハイポイドギヤを構成し、その後、各ハイポイドギヤにつき合格率を求めるようにすればよい。なお、図４Ｄにおいては、合格率が１００％となる噛合位置に分割線Ｎ４を引いており、このとき、分割された部分同士の面積比は７０：３０である。
図５Ａは、また別種のハイポイドギヤにおける実測伝達誤差をプロットしたものである。勿論、次工程では、図５Ｂに示すように仮想伝達誤差が評価される。さらに、図５Ｃに示すように、伝達誤差曲線Ｃ３と直線Ｍ（伝達誤差の最大許容値）とで囲まれる部分の面積が求められる。
この場合においても、上記と同様に、直線Ｍから横軸に向かうとともに前記部分を所定の面積比で分割する分割線が種々引かれ、該分割線と横軸との交点の横軸座標を第１歯車と第２歯車の噛合位置としてハイポイドギヤ１０が構成された後、各ハイポイドギヤにつき合格率が求められる。図５Ｄ中の分割線Ｎ５は、合格率が１００％となる噛合位置に引かれており、分割された部分同士の面積比は７０：３０である。
以上のように、別種のハイポイドギヤにおいても同様にして、適切な噛合位置を設定することが可能である。
なお、上記した実施の形態においては、まがりば傘歯車同士からなるハイポイドギヤ１０を例示して説明するようにしているが、特にこの構成に限定されるものではなく、例えば、すぐば傘歯車同士やはすば傘歯車同士からなるハイポイドギヤであってもよいことはいうまでもない。
ハイポイドギヤの要部概略構成図である。 図２Ａ〜図２Ｃは、ある種のハイポイドギヤにおける実測伝達誤差に基づいて仮想伝達誤差を評価し、さらに、伝達誤差曲線と伝達誤差の最大許容値とで囲まれる部分の面積を求めるまでをグラフにして示した模式図である。 図２Ｃのハッチングで示した部分を所定の面積比で分割する分割線を引いた状態を示す模式図である。 図４Ａ〜図４Ｄは、別種のハイポイドギヤにおける実測伝達誤差に基づいて仮想伝達誤差を評価し、次に、伝達誤差曲線と伝達誤差の最大許容値とで囲まれる部分の面積を求め、さらに、合格率が１００％となる面積比で分割する分割線を引くまでをグラフにして示した模式図である。 図５Ａ〜図５Ｄは、また別種のハイポイドギヤにおける実測伝達誤差に基づいて仮想伝達誤差を評価し、次に、伝達誤差曲線と伝達誤差の最大許容値とで囲まれる部分の面積を求め、さらに、合格率が１００％となる面積比で分割する分割線を引くまでをグラフにして示した模式図である。
符号の説明
１０…ハイポイドギヤ １２、１４…歯車
１６、２２…歯部 Ｃ１〜Ｃ３…伝達誤差曲線
Ｌ１、Ｌ２…仮想軸 Ｍ…伝達誤差の最大許容値
Ｎ１〜Ｎ５…分割線

Claims (3)

  1. 第１歯車と、前記第１歯車に噛合して且つ該第１歯車の回転運動を該第１歯車の回転軸の延在方向とは別の方向に伝達する第２歯車とを有するハイポイドギヤの噛合位置調整方法であって、
    前記第２歯車を、前記第１歯車に噛合させた状態でその回転軸方向に沿って複数回変位させる工程と、
    各変位位置で実測伝達誤差を測定し、前記第２歯車の変位距離と前記実測伝達誤差との関係をプロットする工程と、
    前記実測伝達誤差から、該実測伝達誤差同士の間の仮想伝達誤差を評価する工程と、
    最大許容伝達誤差から前記実測伝達誤差及び前記仮想伝達誤差を差し引いて差分を求める工程と、
    前記差分を前記第２歯車の変位距離で積分することで、前記差分と前記最大許容伝達誤差とで囲まれる部分の面積を求める工程と、
    前記部分を所定の面積比で分割するとともに、前記分割を行う分割線が前記第２歯車の変位距離と交わる交点を前記第２歯車の噛合位置に設定する工程と、
    を有することを特徴とするハイポイドギヤの噛合位置調整方法。
  2. 請求項１記載の噛合位置調整方法において、前記部分を種々の面積比で分割したときの各分割線が前記第２歯車の変位距離と交わる交点を前記第２歯車の噛合位置として複数個のハイポイドギヤにつき合否判定を行って合格率が９０％以上となる面積比を求め、この面積比を前記所定の面積比として前記第２歯車の噛合位置を設定することを特徴とするハイポイドギヤの噛合位置調整方法。
  3. 請求項２記載の噛合位置調整方法において、ハイポイドギヤを実使用状態として合格率が９０％以上となる面積比を求めることを特徴とするハイポイドギヤの噛合位置調整方法。
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