歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置および歯車の製造方法
【課題】高精度かつ連続的な測定を可能とする歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置および歯車の製造方法を提供する。
【解決手段】歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置１０は、中心軸１００上に配置された被測定歯車３１と、被測定歯車３１と噛み合い、中心軸２００を中心に回転する被測定歯車４１と、自重により中心軸２００を中心とする回転トルクを被測定歯車４１に作用させる負荷錘２０ｍおよび２０ｎとを備える。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１と一体となって回転する。
【解決手段】歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置１０は、中心軸１００上に配置された被測定歯車３１と、被測定歯車３１と噛み合い、中心軸２００を中心に回転する被測定歯車４１と、自重により中心軸２００を中心とする回転トルクを被測定歯車４１に作用させる負荷錘２０ｍおよび２０ｎとを備える。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１と一体となって回転する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置および歯車の製造方法に関し、より特定的には、互いに噛み合う一対の歯車を噛み合い荷重を負荷した状態で回転させ、各歯車の回転角を測定することにより、その回転角のずれを検出する歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置、およびその測定装置を利用した歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置に関して、たとえば、特開平７−１２０３５３号公報には、モータのトルクリップルや歯車の噛み合いに伴う振動の影響を受けることなく、回転誤差を高い精度で検出することを目的とした噛み合い歯車の回転誤差検出装置が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された回転誤差検出装置は、回転可能に支持された第１シャフトおよび第２シャフトと、第１シャフトおよび第２シャフトにそれぞれ取り付けられ、互いに噛み合う第１歯車および第２歯車と、第１シャフトおよび第２シャフトのそれぞれ配設された第１回転体および第２回転体とを備える。第１回転体には、紐やワイヤ等からなる第１懸垂手段を介して、第１負荷錘が吊り下げられている。第２回転体には、紐やワイヤ等からなる第２懸垂手段を介して、第２負荷錘が吊り下げられている。
【０００４】
このような構成により、第１負荷錘および第２負荷錘によって第１歯車および第２歯車に回転トルクが付与され、そのトルクに対応する所定の噛み合い荷重で第１歯車と第２歯車とが噛み合う。この状態で、第１シャフトおよび第２シャフトのいずれか一方を回転させながら各シャフトの回転角を測定し、測定された回転角のずれから回転誤差を検出する。
【特許文献１】特開平７−１２０３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
駆動モータにより速度制御された回転を駆動歯車に与え、負荷付与モータによりトルク制御された負荷トルクを従属歯車に付与させ、このときの歯車の回転の微小変動を測定する歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置が知られている。このような構成を備える測定装置では、負荷付与モータは、トルク制御されるため、その回転変動をコントロールすることができない。このため、モータの回転変動が及ぼす影響を排除しつつ、歯車の回転の微小変動を測定することを目的として、モータと歯車とを流体継手や慣性体を介して連結する方法が採られる。
【０００６】
しかしながら、モータと歯車とを流体継手等を介して連結した場合、歯車に作用させる負荷トルクに変動が生じてしまう。高精度な噛み合い伝達誤差の測定には、変動のない安定した負荷トルクを歯車に作用させること、また、負荷トルクを任意に定められることが必要であり、負荷トルクの変動は問題となる。
【０００７】
一方、上述の特許文献１では、懸垂手段を介して回転体に吊り下げられた負荷錘により、第１歯車および第２歯車に噛み合い荷重を負荷させている。しかしながら、回転角の測定時、第１シャフトおよび第２シャフトのいずれか一方を回転させると、第１懸垂手段および第２懸垂手段のいずれか一方が回転体に巻き付けられ、これに伴い、第１負荷錘および第２負荷錘のいずれか一方が上昇する。また、第１懸垂手段および第２懸垂手段のいずれか他方が回転体から巻き戻され、これに伴い、第１負荷錘および第２負荷錘のいずれか他方が下降する。このため、負荷錘のストロークに制限が生じることとなり、回転角の測定を連続的に行なうことができない。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、高精度かつ連続的な測定を可能とする歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置および歯車の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従った歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置は、噛み合い荷重を負荷した状態で歯車の噛み合い伝達誤差を測定する装置である。測定装置は、第１軸上に配置された第１歯車と、第１歯車と噛み合い、第２軸を中心に回転する第２歯車と、自重により第２軸を中心とする回転トルクを第２歯車に作用させる負荷錘とを備える。負荷錘は、第２歯車と一体となって回転する。
【００１０】
このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、負荷錘の自重により第２歯車に回転トルクを作用させることで、第２歯車と、その第２歯車に噛み合う第１歯車とに、変動のない安定した噛み合い荷重を負荷させることができる。これにより、噛み合い伝達誤差を高精度に測定することができる。また、負荷錘は、第２歯車と一体となって回転するため、噛み合い荷重を第１歯車および第２歯車に負荷させたまま、噛み合い伝達誤差を連続的に測定することができる。
【００１１】
また好ましくは、第２歯車は、第２軸が鉛直方向に延びるように配設されている。負荷錘は、第２歯車に対して紐状部材を介して懸架されている。紐状部材は、第２軸からその半径方向に距離を隔てた位置で第２歯車に対して固定される一方端と、負荷錘に固定される他方端とを含む。紐状部材は、一方端から第２軸を中心にその接線方向成分を含んだ方向に延び、さらに他方端に向けて鉛直下方向に延びる。このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、負荷錘の重さを適当に選択することによって、第２歯車に作用させる回転トルクを任意に定めることができる。
【００１２】
また好ましくは、同一の重さを有する一対の負荷錘が設けられている。一対の負荷錘は、第２軸を中心に対角となる位置で、自重を第２歯車に対して作用させる。このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、負荷錘の自重によって、第２歯車には回転トルクのほか曲げ応力が作用する。これに対して、同一の重さを有する一対の負荷錘を第２軸を中心に対角に配置することにより、第２歯車に作用する曲げ応力を第２軸を中心に釣り合わせることができる。
【００１３】
また好ましくは、歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置は、第１軸上に配設された回転部材と、回転部材を、第１軸を中心に回転させる駆動部とをさらに備える。第１歯車は、ベース部材に固定されている。第２歯車は、回転部材に設置されるとともに回転自在に支持されている。第２歯車は、回転部材の回転を受けて、第２軸を中心に回転しながら第１軸を中心に公転する。このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、ベース部材に固定された第１歯車は回転しない。このため、第１歯車と第２歯車とが、所定の噛み合い荷重で噛み合い、かつ釣り合った状態を容易に得ることができる。
【００１４】
また好ましくは、駆動部の回転運動が、回転部材により減速されて第２歯車に伝達される。このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、駆動部で必要となる出力を小さく抑えることができる。これにより、測定装置の製造コストを低く抑えるとともに、測定装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
この発明に従った歯車の製造方法は、第１歯車および第２歯車を成形する工程と、測定装置により噛み合い荷重を負荷した状態で、第１歯車および第２歯車の噛み合い伝達誤差を測定する工程とを備える。測定装置は、第１軸上に配置された第１歯車と、第１歯車と噛み合い、第２軸を中心に回転する第２歯車と、自重により第２軸を中心とする回転トルクを第２歯車に作用させる負荷錘とを含む。負荷錘は、第２歯車と一体となって回転する。
【００１６】
このように構成された歯車の製造方法によれば、第１歯車および第２歯車に変動のない安定した噛み合い荷重を負荷させた状態で、歯車の噛み合い伝達誤差を連続的に測定することができる。これにより、噛み合い伝達誤差を高精度に測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、この発明に従えば、高精度かつ連続的な測定を可能とする歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置および歯車の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置を示す側面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った測定装置の平面図である。歯車の噛み合い伝達誤差とは、互いに噛み合う一対の歯車の回転誤差であり、たとえば、一方の歯車を一定速度で回転させた場合の他方の歯車の最大進み遅れ量（ラジアン）で表わされる。
【００２０】
図１を参照して、噛み合い伝達誤差の測定装置１０（以下、単に測定装置１０とも称する）は、互いに噛み合う被測定歯車３１および被測定歯車４１と、噛み合い伝達誤差の測定時、被測定歯車３１と被測定歯車４１とに噛み合い荷重を負荷させる負荷錘２０ｍおよび２０ｎとを備える。
【００２１】
たとえば、被測定歯車３１および４１は、車両の自動変速機に組み込まれて用いられる。被測定歯車３１および被測定歯車４１は、それぞれ、被駆動側（ドライブシャフト側）および駆動側（エンジン側）の歯車を構成する。被測定歯車３１および４１は、はすば歯車である。被測定歯車３１および４１は、これに限定されず、たとえば平歯車であっても良い。
【００２２】
測定装置１０は、シャフト３３および４３と、回転トルク付与部材としての円盤４６と、ベース部材としての装置基礎５５と、回転部材としての歯車５１と、駆動部としての回転付与モータ６１と、回転角検出部としてのロータリエンコーダ３５および４５とをさらに備える。
【００２３】
シャフト３３は、中心軸１００に沿って延びる。中心軸１００は、鉛直方向に延びる。シャフト３３は、装置基礎５５に固定されている。被測定歯車３１は、シャフト３３の外周上に固定されている。被測定歯車３１は、シャフト３３に対して着脱自在に設けられている。被測定歯車３１は、中心軸１００上に配置されている。装置基礎５５に固定されたシャフト３３と、そのシャフト３３に固定された被測定歯車３１とは、回転しない。
【００２４】
中心軸１００上には、歯車５１が配置されている。歯車５１は、被測定歯車３１と同軸上に配置されている。歯車５１には、貫通孔５２が形成されている。貫通孔５２にシャフト３３が挿通されている。歯車５１は、被測定歯車３１と装置基礎５５との間に配置されている。歯車５１は、ベアリング５３を介して装置基礎５５上に支持されている。歯車５１は、中心軸１００を中心に回転自在に設けられている。歯車５１の直径は、被測定歯車３１および４１の直径よりも大きい。歯車５１の歯数は、被測定歯車３１および４１の歯数よりも多い。
【００２５】
回転付与モータ６１の出力軸は、歯車６３を含む。歯車６３は、歯車５１と噛み合う。回転付与モータ６１が駆動することにより、モータの回転が歯車６３を介して歯車５１に伝達される。歯車５１の歯数は、歯車６３の歯数よりも多い。
【００２６】
シャフト４３は、中心軸２００に沿って延びる。中心軸２００は、中心軸１００から距離を隔てた位置で鉛直方向に延びる。中心軸２００は、中心軸１００に平行に延びる。被測定歯車４１は、シャフト４３の外周上に固定されている。被測定歯車４１は、シャフト４３に対して着脱自在に設けられている。
【００２７】
被測定歯車４１は、歯車５１に設置されるとともに回転自在に支持されている。シャフト４３は、歯車５１上に立設されている。シャフト４３は、ベアリング５７を介して歯車５１に支持されている。被測定歯車４１は、シャフト４３とともに中心軸２００を中心に回転する。中心軸２００は、歯車５１に歯が成形された歯部と、中心軸１００との間に規定されている。被測定歯車４１は、被測定歯車３１と噛み合う。回転付与モータ６１の駆動により歯車５１が中心軸１００を中心に回転すると、モータの回転が歯車５１で減速されて被測定歯車４１に伝達される。これにより、被測定歯車４１は、中心軸１００を中心に公転しながら中心軸２００を中心に回転する。被測定歯車４１は、被測定歯車３１と噛み合いながら、被測定歯車３１の周囲を周回する。
【００２８】
ロータリエンコーダ３５は、歯車５１の回転角を検出する。ロータリエンコーダ３５は、シャフト３３の外周上に固定されている。ロータリエンコーダ３５は、中心軸１００の軸方向に歯車５１と並んで配置されている。ロータリエンコーダ４５は、被測定歯車４１の回転角を検出する。ロータリエンコーダ４５は、歯車５１に固定されている。ロータリエンコーダ４５は、シャフト４３の回転を通じて被測定歯車４１の回転角を検出する。
【００２９】
本実施の形態では、ロータリエンコーダ３５およびロータリエンコーダ４５でそれぞれ測定された歯車５１および被測定歯車４１の回転角から、各歯車の歯数比を考慮して被測定歯車３１と被測定歯車４１との回転誤差を演算する。この回転誤差を、被測定歯車３１と被測定歯車４１との噛み合い伝達誤差として評価する。
【００３０】
図３は、図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見た測定装置の平面図である。図１から図３を参照して、シャフト４３には、円盤４６が設けられている。円盤４６は、シャフト４３の上端に設けられている。円盤４６は、被測定歯車４１から中心軸２００の軸方向に距離を隔てた位置に設けられている。円盤４６は、被測定歯車４１から鉛直上方向に距離を隔てた位置に設けられている。円盤４６は、シャフト４３に一体に成形されても良いし、シャフト４３に固定されても良い。円盤４６は、中心軸２００を中心に延在する外周面４６ｂを含む。シャフト４３には、案内部としての滑車２６ｍおよび２６ｎが設けられている。滑車２６ｍおよび２６ｎは、円盤４６の外周上に配設されている。
【００３１】
負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、その自重により、中心軸２００を中心とする回転トルクを被測定歯車４１に対して作用させる。負荷錘２０ｍと負荷錘２０ｎとは、同一の重さを有する。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１とともに中心軸２００を中心に回転する。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、高さ方向に移動しない。噛み合い伝達誤差の測定時、被測定歯車４１と負荷錘２０ｍおよび２０ｎとの位置関係が、変化しない。
【００３２】
負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１に対して懸架されている。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、円盤４６を中心軸２００を中心とする回転方向に捩るように吊り下げられている。負荷錘２０ｍおよび負荷錘２０ｎは、それぞれ、紐状部材としてのワイヤ２２ｍおよび２２ｎを介して円盤４６に吊り下げられている。ワイヤ２２ｍおよび２２ｎとしては、負荷錘２０ｍおよび２０の重量に耐える強度を有すれば特に限定されず、たとえば鋼線や樹脂線が用いられる。また、ワイヤに限られず、たとえば紐状部材としてチェーンが用いられても良い。
【００３３】
負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１よりも鉛直上方向の位置で懸架されている。測定装置１０の構造によっては、負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１よりも鉛直下方向の位置で懸架されても良い。
【００３４】
ワイヤ２２ｍおよび２２ｎは、一方端２２ｐと他方端２２ｑとを含む。一方端２２ｐは、中心軸２００からその半径方向に距離を隔てた位置で被測定歯車４１に対して固定されている。一方端２２ｐは、円盤４６に固定されている。一方端２２ｐは、外周面４６ｂに固定されている。他方端２２ｑは、負荷錘２０ｍおよび２０ｎに固定されている。
【００３５】
ワイヤ２２ｍの一方端２２ｐと、ワイヤ２２ｎの一方端２２ｐとは、中心軸２００を中心に対角となる位置で外周面４６ｂに固定されている。言い換えれば、ワイヤ２２ｍの一方端２２ｐと、ワイヤ２２ｎの一方端２２ｐとは、中心軸２００を中心に１８０°位相がずれた位置で外周面４６ｂに固定されている。
【００３６】
ワイヤ２２ｍおよび２２ｎは、一方端２２ｐから水平方向に延びている。ワイヤ２２ｍおよび２２ｎは、一方端２２ｐから、中心軸２００を中心にその接線方向成分を含む方向に延びている。本実施の形態では、ワイヤ２２ｍおよび２２ｎが、一方端２２ｐから、中心軸２００を中心にその接線方向に延びている。ワイヤ２２ｍおよび２２ｎは、一方端２２ｐから、中心軸２００を中心とする周方向に沿った同一方向に延びている。ワイヤ２２ｍおよびワイヤ２２ｎは、さらに滑車２６ｍおよび滑車２６ｎにそれぞれ案内された後、他方端２２ｑに向けて鉛直下方向に延びている。
【００３７】
このような構成により、負荷錘２０ｍおよび２０ｎの自重によって、円盤４６には、中心軸２００を中心とした回転トルクが作用される。これに伴い、被測定歯車４１にも中心軸２００を中心とする回転トルクが作用される。回転トルクが作用する方向は、被測定歯車４１の回転方向と反対方向である。被測定歯車４１に中心軸２００を中心とする回転トルクを作用させることにより、被測定歯車４１と被測定歯車３１とを、所定の噛み合い荷重が負荷された状態で釣り合った状態とできる。このような構成を備える測定装置１０では、噛み合い荷重を負荷させた状態で被測定歯車３１と被測定歯車４１との噛み合い伝達誤差を測定する。
【００３８】
本実施の形態では、負荷錘２０ｍおよび２０により静的な釣り合いを取って、円盤４６に回転トルクを作用させる。これにより、変動のない安定した回転トルクの付与が可能となり、被測定歯車３１および被測定歯車４１の噛み合い伝達誤差を高精度に測定することができる。また、負荷錘２０ｍおよび２０ｎが被測定歯車４１とともに回転するため、噛み合い伝達誤差の連続的な測定が可能となる。この場合、測定条件を被測定歯車３１および被測定歯車４１が実際に置かれる条件に近づけることで、噛み合い伝達誤差の測定を、被測定歯車３１および被測定歯車４１のより適切な評価に寄与させることができる。
【００３９】
また、被測定歯車３１が固定されているため、被測定歯車４１に回転トルクを作用させるだけで、被測定歯車４１と被測定歯車３１とを所定の噛み合い荷重が負荷された状態で釣り合った状態とできる。この場合、被測定歯車４１および３１の両方に回転トルクを作用させ、釣り合いを取る場合と比較して、負荷させる噛み合い荷重に応じた負荷錘の重さの選択が容易になる。
【００４０】
また、回転付与モータ６１の回転を歯車５１を介して被測定歯車４１に伝達することにより、回転付与モータ６１と被測定歯車４１との間で大減速比を確保することができる。これにより、回転付与モータ６１を低容量モータとできる。また、歯車５１自体が減速機を構成するため、別に減速機を配置する必要がない。これにより、測定装置１０の製造コストを削減することができる。
【００４１】
また、負荷錘２０ｍおよび２０ｎの自重によって、被測定歯車４１には、被測定歯車４１を中心軸２００に対して傾けるような曲げ応力が作用する。これに対して、本実施の形態では、同一の重さを有する一対の負荷錘２０ｍおよび２０ｎが中心軸２００を中心に対角となる位置に配置されている。このため、被測定歯車４１に作用する曲げ応力が中心軸２００を中心に釣り合った状態が得られる。これにより、曲げ応力に起因して噛み合い伝達誤差の測定精度が低下することを抑制できる。
【００４２】
この発明の実施の形態１における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置１０は、第１軸としての中心軸１００上に配置された第１歯車としての被測定歯車３１と、被測定歯車３１と噛み合い、第２軸としての中心軸２００を中心に回転する第２歯車としての被測定歯車４１と、自重により中心軸２００を中心とする回転トルクを被測定歯車４１に作用させる負荷錘２０ｍおよび２０ｎとを備える。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１と一体となって回転する。
【００４３】
図４は、図１中の測定装置の第１の変形例を示す平面図である。図４は、図３に対応する図である。図４を参照して、本変形例における測定装置は、負荷錘２０ｍおよび２０ｎに加えて、さらに負荷錘２０ｒおよび２０ｓを備える。負荷錘２０ｒと負荷錘２０ｓとは、一対に設けられている。負荷錘２０ｒおよび負荷錘２０ｓは、それぞれ、ワイヤ２２ｒおよび２２ｓを介して円盤４６に吊り下げられている。ワイヤ２２ｒの一方端２２ｐと、ワイヤ２２ｓの一方端２２ｐとは、中心軸２００を中心に対角となる位置で外周面４６ｂに固定されている。ワイヤ２２ｍ、ワイヤ２２ｎ、ワイヤ２２ｒおよびワイヤ２２ｓの一方端２２ｐは、互いに中心軸２００を中心に９０°位相がずれた位置で外周面４６ｂに固定されている。
【００４４】
このような構成においても、被測定歯車４１に作用する曲げ応力が中心軸２００を中心に釣り合った状態が得られる。なお、３組以上の一対の負荷錘が設けられても良い。一対の負荷錘は、その自重により被測定歯車４１に作用する曲げモーメントが、中心軸２００を中心に釣り合うように設けられる。
【００４５】
図５は、図１中の測定装置の第２の変形例を示す平面図である。図５は、図２に対応する図である。図５を参照して、本変形例では、図２中の歯車５１に替えてプーリ７１が設けられている。回転付与モータ６１の出力軸は、プーリ７３を含む。プーリ７１とプーリ７３との間にベルト７５が掛け渡されている。このような構成により、回転付与モータ６１の回転が、ベルト７５を介してプーリ７１に伝達される。
【００４６】
なお、回転付与モータ６１の回転を被測定歯車４１に伝達する機構は、図２および図５に示す形態に限られず、これ以外の伝達機構であっても良い。
【００４７】
続いて、図１中の測定装置１０を利用した、歯車の製造方法について説明を行なう。図６は、図１中の測定装置を利用した、歯車の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【００４８】
図６を参照して、まず、素材から被測定歯車３１および４１を成形する（Ｓ１００）。歯車を成形する方法は、特に限定されず、たとえば切削加工であっても良いし、転造であっても良い。次に、被測定歯車３１および４１を測定装置１０にセッティングし、噛み合い伝達誤差ｔを測定する（Ｓ２００）。この際、負荷錘２０ｍおよび２０ｎの重さは、被測定歯車３１および４１の実際の使用条件（たとえば、被測定歯車３１および４１が、車両の自動変速機に組み込まれる場合には、エンジンのトルク等）を考慮して決定される。
【００４９】
次に、測定された噛み合い伝達誤差ｔが許容値Ｔ以下であるか否かを判断する（Ｓ３００）。噛み合い伝達誤差ｔが許容値Ｔ以下である場合、被測定歯車３１および４１は要求される精度を満たしていると判断される。噛み合い伝達誤差ｔが許容値Ｔを越える場合、たとえば３次元測定器等を用いて、被測定歯車３１および４１の歯面形状を測定する。その測定結果に基づき、歯面の修正加工を行なう（Ｓ４００）。以上の工程により、所望の噛み合い伝達誤差を有する歯車が完成する（Ｓ５００）。
【００５０】
なお、本実施の形態では、測定装置１０を歯車の製造ラインの最終工程に配し、出荷される歯車の性能の可否を判定したが、これに限定されず、たとえば、設計段階で歯車形状を評価するために測定装置１０を利用しても良い。
【００５１】
このように構成された、この発明の実施の形態１における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置１０および歯車の製造方法によれば、歯車の噛み合い伝達誤差を高精度かつ連続的に測定することができる。この結果、歯車同士の噛み合いによるギヤノイズや振動を十分に低減させることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置を示す側面図である。本実施の形態における測定装置は、実施の形態１における測定装置１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００５３】
図７を参照して、本実施の形態では、図１中の歯車５１および装置基礎５５が設けられていない。シャフト３３は、回転自在に支持されている。被測定歯車３１は、シャフト３３とともに中心軸１００を中心に回転する。シャフト３３は、減速機構８１を介して回転付与モータ６１の出力軸に連結されている。回転付与モータ６１が駆動すると、モータの回転が減速機構８１で減速されて被測定歯車３１に伝達される。ロータリエンコーダ３５は、シャフト３３の回転を通じて被測定歯車３１の回転角を検出する。
【００５４】
シャフト４３は、ベアリング５７を介して装置基礎８６に支持されている。被測定歯車４１は、シャフト４３とともに中心軸２００を中心に回転する。中心軸２００が静止したまま、被測定歯車４１が回転する。
【００５５】
本実施の形態では、ロータリエンコーダ３５およびロータリエンコーダ４５でそれぞれ測定された被測定歯車３１および被測定歯車４１の回転角から、被測定歯車３１と被測定歯車４１との回転誤差を演算する。この回転誤差を、被測定歯車３１と被測定歯車４１との噛み合い伝達誤差として評価する。
【００５６】
回転付与モータ６１もしくは減速機構８１に内在する駆動抵抗が、負荷錘２０ｍおよび２０ｎの自重により被測定歯車４１に作用された回転トルクに対する反力として、被測定歯車３１に作用する。これにより、被測定歯車４１と被測定歯車３１とを、所定の噛み合い荷重が負荷された状態で釣り合った状態とできる。
【００５７】
このように構成された、この発明の実施の形態２における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施の形態１における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置を示す側面図である。
【図２】図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った測定装置の平面図である。
【図３】図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見た測定装置の平面図である。
【図４】図１中の測定装置の第１の変形例を示す平面図である。
【図５】図１中の測定装置の第２の変形例を示す平面図である。
【図６】図１中の測定装置を利用した、歯車の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 測定装置、２０ｍ，２０ｎ，２０ｒ，２０ｓ 負荷錘、２２ｍ，２２ｎ，２２ｒ，２２ｓ ワイヤ、２２ｐ 一方端、２２ｑ 他方端、３１，４１ 被測定歯車、５１ 歯車、５５ 装置基礎、６１ 回転付与モータ、７１ プーリ、１００，２００ 中心軸。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置および歯車の製造方法に関し、より特定的には、互いに噛み合う一対の歯車を噛み合い荷重を負荷した状態で回転させ、各歯車の回転角を測定することにより、その回転角のずれを検出する歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置、およびその測定装置を利用した歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置に関して、たとえば、特開平７−１２０３５３号公報には、モータのトルクリップルや歯車の噛み合いに伴う振動の影響を受けることなく、回転誤差を高い精度で検出することを目的とした噛み合い歯車の回転誤差検出装置が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された回転誤差検出装置は、回転可能に支持された第１シャフトおよび第２シャフトと、第１シャフトおよび第２シャフトにそれぞれ取り付けられ、互いに噛み合う第１歯車および第２歯車と、第１シャフトおよび第２シャフトのそれぞれ配設された第１回転体および第２回転体とを備える。第１回転体には、紐やワイヤ等からなる第１懸垂手段を介して、第１負荷錘が吊り下げられている。第２回転体には、紐やワイヤ等からなる第２懸垂手段を介して、第２負荷錘が吊り下げられている。
【０００４】
このような構成により、第１負荷錘および第２負荷錘によって第１歯車および第２歯車に回転トルクが付与され、そのトルクに対応する所定の噛み合い荷重で第１歯車と第２歯車とが噛み合う。この状態で、第１シャフトおよび第２シャフトのいずれか一方を回転させながら各シャフトの回転角を測定し、測定された回転角のずれから回転誤差を検出する。
【特許文献１】特開平７−１２０３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
駆動モータにより速度制御された回転を駆動歯車に与え、負荷付与モータによりトルク制御された負荷トルクを従属歯車に付与させ、このときの歯車の回転の微小変動を測定する歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置が知られている。このような構成を備える測定装置では、負荷付与モータは、トルク制御されるため、その回転変動をコントロールすることができない。このため、モータの回転変動が及ぼす影響を排除しつつ、歯車の回転の微小変動を測定することを目的として、モータと歯車とを流体継手や慣性体を介して連結する方法が採られる。
【０００６】
しかしながら、モータと歯車とを流体継手等を介して連結した場合、歯車に作用させる負荷トルクに変動が生じてしまう。高精度な噛み合い伝達誤差の測定には、変動のない安定した負荷トルクを歯車に作用させること、また、負荷トルクを任意に定められることが必要であり、負荷トルクの変動は問題となる。
【０００７】
一方、上述の特許文献１では、懸垂手段を介して回転体に吊り下げられた負荷錘により、第１歯車および第２歯車に噛み合い荷重を負荷させている。しかしながら、回転角の測定時、第１シャフトおよび第２シャフトのいずれか一方を回転させると、第１懸垂手段および第２懸垂手段のいずれか一方が回転体に巻き付けられ、これに伴い、第１負荷錘および第２負荷錘のいずれか一方が上昇する。また、第１懸垂手段および第２懸垂手段のいずれか他方が回転体から巻き戻され、これに伴い、第１負荷錘および第２負荷錘のいずれか他方が下降する。このため、負荷錘のストロークに制限が生じることとなり、回転角の測定を連続的に行なうことができない。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、高精度かつ連続的な測定を可能とする歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置および歯車の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従った歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置は、噛み合い荷重を負荷した状態で歯車の噛み合い伝達誤差を測定する装置である。測定装置は、第１軸上に配置された第１歯車と、第１歯車と噛み合い、第２軸を中心に回転する第２歯車と、自重により第２軸を中心とする回転トルクを第２歯車に作用させる負荷錘とを備える。負荷錘は、第２歯車と一体となって回転する。
【００１０】
このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、負荷錘の自重により第２歯車に回転トルクを作用させることで、第２歯車と、その第２歯車に噛み合う第１歯車とに、変動のない安定した噛み合い荷重を負荷させることができる。これにより、噛み合い伝達誤差を高精度に測定することができる。また、負荷錘は、第２歯車と一体となって回転するため、噛み合い荷重を第１歯車および第２歯車に負荷させたまま、噛み合い伝達誤差を連続的に測定することができる。
【００１１】
また好ましくは、第２歯車は、第２軸が鉛直方向に延びるように配設されている。負荷錘は、第２歯車に対して紐状部材を介して懸架されている。紐状部材は、第２軸からその半径方向に距離を隔てた位置で第２歯車に対して固定される一方端と、負荷錘に固定される他方端とを含む。紐状部材は、一方端から第２軸を中心にその接線方向成分を含んだ方向に延び、さらに他方端に向けて鉛直下方向に延びる。このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、負荷錘の重さを適当に選択することによって、第２歯車に作用させる回転トルクを任意に定めることができる。
【００１２】
また好ましくは、同一の重さを有する一対の負荷錘が設けられている。一対の負荷錘は、第２軸を中心に対角となる位置で、自重を第２歯車に対して作用させる。このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、負荷錘の自重によって、第２歯車には回転トルクのほか曲げ応力が作用する。これに対して、同一の重さを有する一対の負荷錘を第２軸を中心に対角に配置することにより、第２歯車に作用する曲げ応力を第２軸を中心に釣り合わせることができる。
【００１３】
また好ましくは、歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置は、第１軸上に配設された回転部材と、回転部材を、第１軸を中心に回転させる駆動部とをさらに備える。第１歯車は、ベース部材に固定されている。第２歯車は、回転部材に設置されるとともに回転自在に支持されている。第２歯車は、回転部材の回転を受けて、第２軸を中心に回転しながら第１軸を中心に公転する。このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、ベース部材に固定された第１歯車は回転しない。このため、第１歯車と第２歯車とが、所定の噛み合い荷重で噛み合い、かつ釣り合った状態を容易に得ることができる。
【００１４】
また好ましくは、駆動部の回転運動が、回転部材により減速されて第２歯車に伝達される。このように構成された歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、駆動部で必要となる出力を小さく抑えることができる。これにより、測定装置の製造コストを低く抑えるとともに、測定装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
この発明に従った歯車の製造方法は、第１歯車および第２歯車を成形する工程と、測定装置により噛み合い荷重を負荷した状態で、第１歯車および第２歯車の噛み合い伝達誤差を測定する工程とを備える。測定装置は、第１軸上に配置された第１歯車と、第１歯車と噛み合い、第２軸を中心に回転する第２歯車と、自重により第２軸を中心とする回転トルクを第２歯車に作用させる負荷錘とを含む。負荷錘は、第２歯車と一体となって回転する。
【００１６】
このように構成された歯車の製造方法によれば、第１歯車および第２歯車に変動のない安定した噛み合い荷重を負荷させた状態で、歯車の噛み合い伝達誤差を連続的に測定することができる。これにより、噛み合い伝達誤差を高精度に測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、この発明に従えば、高精度かつ連続的な測定を可能とする歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置および歯車の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置を示す側面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った測定装置の平面図である。歯車の噛み合い伝達誤差とは、互いに噛み合う一対の歯車の回転誤差であり、たとえば、一方の歯車を一定速度で回転させた場合の他方の歯車の最大進み遅れ量（ラジアン）で表わされる。
【００２０】
図１を参照して、噛み合い伝達誤差の測定装置１０（以下、単に測定装置１０とも称する）は、互いに噛み合う被測定歯車３１および被測定歯車４１と、噛み合い伝達誤差の測定時、被測定歯車３１と被測定歯車４１とに噛み合い荷重を負荷させる負荷錘２０ｍおよび２０ｎとを備える。
【００２１】
たとえば、被測定歯車３１および４１は、車両の自動変速機に組み込まれて用いられる。被測定歯車３１および被測定歯車４１は、それぞれ、被駆動側（ドライブシャフト側）および駆動側（エンジン側）の歯車を構成する。被測定歯車３１および４１は、はすば歯車である。被測定歯車３１および４１は、これに限定されず、たとえば平歯車であっても良い。
【００２２】
測定装置１０は、シャフト３３および４３と、回転トルク付与部材としての円盤４６と、ベース部材としての装置基礎５５と、回転部材としての歯車５１と、駆動部としての回転付与モータ６１と、回転角検出部としてのロータリエンコーダ３５および４５とをさらに備える。
【００２３】
シャフト３３は、中心軸１００に沿って延びる。中心軸１００は、鉛直方向に延びる。シャフト３３は、装置基礎５５に固定されている。被測定歯車３１は、シャフト３３の外周上に固定されている。被測定歯車３１は、シャフト３３に対して着脱自在に設けられている。被測定歯車３１は、中心軸１００上に配置されている。装置基礎５５に固定されたシャフト３３と、そのシャフト３３に固定された被測定歯車３１とは、回転しない。
【００２４】
中心軸１００上には、歯車５１が配置されている。歯車５１は、被測定歯車３１と同軸上に配置されている。歯車５１には、貫通孔５２が形成されている。貫通孔５２にシャフト３３が挿通されている。歯車５１は、被測定歯車３１と装置基礎５５との間に配置されている。歯車５１は、ベアリング５３を介して装置基礎５５上に支持されている。歯車５１は、中心軸１００を中心に回転自在に設けられている。歯車５１の直径は、被測定歯車３１および４１の直径よりも大きい。歯車５１の歯数は、被測定歯車３１および４１の歯数よりも多い。
【００２５】
回転付与モータ６１の出力軸は、歯車６３を含む。歯車６３は、歯車５１と噛み合う。回転付与モータ６１が駆動することにより、モータの回転が歯車６３を介して歯車５１に伝達される。歯車５１の歯数は、歯車６３の歯数よりも多い。
【００２６】
シャフト４３は、中心軸２００に沿って延びる。中心軸２００は、中心軸１００から距離を隔てた位置で鉛直方向に延びる。中心軸２００は、中心軸１００に平行に延びる。被測定歯車４１は、シャフト４３の外周上に固定されている。被測定歯車４１は、シャフト４３に対して着脱自在に設けられている。
【００２７】
被測定歯車４１は、歯車５１に設置されるとともに回転自在に支持されている。シャフト４３は、歯車５１上に立設されている。シャフト４３は、ベアリング５７を介して歯車５１に支持されている。被測定歯車４１は、シャフト４３とともに中心軸２００を中心に回転する。中心軸２００は、歯車５１に歯が成形された歯部と、中心軸１００との間に規定されている。被測定歯車４１は、被測定歯車３１と噛み合う。回転付与モータ６１の駆動により歯車５１が中心軸１００を中心に回転すると、モータの回転が歯車５１で減速されて被測定歯車４１に伝達される。これにより、被測定歯車４１は、中心軸１００を中心に公転しながら中心軸２００を中心に回転する。被測定歯車４１は、被測定歯車３１と噛み合いながら、被測定歯車３１の周囲を周回する。
【００２８】
ロータリエンコーダ３５は、歯車５１の回転角を検出する。ロータリエンコーダ３５は、シャフト３３の外周上に固定されている。ロータリエンコーダ３５は、中心軸１００の軸方向に歯車５１と並んで配置されている。ロータリエンコーダ４５は、被測定歯車４１の回転角を検出する。ロータリエンコーダ４５は、歯車５１に固定されている。ロータリエンコーダ４５は、シャフト４３の回転を通じて被測定歯車４１の回転角を検出する。
【００２９】
本実施の形態では、ロータリエンコーダ３５およびロータリエンコーダ４５でそれぞれ測定された歯車５１および被測定歯車４１の回転角から、各歯車の歯数比を考慮して被測定歯車３１と被測定歯車４１との回転誤差を演算する。この回転誤差を、被測定歯車３１と被測定歯車４１との噛み合い伝達誤差として評価する。
【００３０】
図３は、図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見た測定装置の平面図である。図１から図３を参照して、シャフト４３には、円盤４６が設けられている。円盤４６は、シャフト４３の上端に設けられている。円盤４６は、被測定歯車４１から中心軸２００の軸方向に距離を隔てた位置に設けられている。円盤４６は、被測定歯車４１から鉛直上方向に距離を隔てた位置に設けられている。円盤４６は、シャフト４３に一体に成形されても良いし、シャフト４３に固定されても良い。円盤４６は、中心軸２００を中心に延在する外周面４６ｂを含む。シャフト４３には、案内部としての滑車２６ｍおよび２６ｎが設けられている。滑車２６ｍおよび２６ｎは、円盤４６の外周上に配設されている。
【００３１】
負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、その自重により、中心軸２００を中心とする回転トルクを被測定歯車４１に対して作用させる。負荷錘２０ｍと負荷錘２０ｎとは、同一の重さを有する。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１とともに中心軸２００を中心に回転する。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、高さ方向に移動しない。噛み合い伝達誤差の測定時、被測定歯車４１と負荷錘２０ｍおよび２０ｎとの位置関係が、変化しない。
【００３２】
負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１に対して懸架されている。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、円盤４６を中心軸２００を中心とする回転方向に捩るように吊り下げられている。負荷錘２０ｍおよび負荷錘２０ｎは、それぞれ、紐状部材としてのワイヤ２２ｍおよび２２ｎを介して円盤４６に吊り下げられている。ワイヤ２２ｍおよび２２ｎとしては、負荷錘２０ｍおよび２０の重量に耐える強度を有すれば特に限定されず、たとえば鋼線や樹脂線が用いられる。また、ワイヤに限られず、たとえば紐状部材としてチェーンが用いられても良い。
【００３３】
負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１よりも鉛直上方向の位置で懸架されている。測定装置１０の構造によっては、負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１よりも鉛直下方向の位置で懸架されても良い。
【００３４】
ワイヤ２２ｍおよび２２ｎは、一方端２２ｐと他方端２２ｑとを含む。一方端２２ｐは、中心軸２００からその半径方向に距離を隔てた位置で被測定歯車４１に対して固定されている。一方端２２ｐは、円盤４６に固定されている。一方端２２ｐは、外周面４６ｂに固定されている。他方端２２ｑは、負荷錘２０ｍおよび２０ｎに固定されている。
【００３５】
ワイヤ２２ｍの一方端２２ｐと、ワイヤ２２ｎの一方端２２ｐとは、中心軸２００を中心に対角となる位置で外周面４６ｂに固定されている。言い換えれば、ワイヤ２２ｍの一方端２２ｐと、ワイヤ２２ｎの一方端２２ｐとは、中心軸２００を中心に１８０°位相がずれた位置で外周面４６ｂに固定されている。
【００３６】
ワイヤ２２ｍおよび２２ｎは、一方端２２ｐから水平方向に延びている。ワイヤ２２ｍおよび２２ｎは、一方端２２ｐから、中心軸２００を中心にその接線方向成分を含む方向に延びている。本実施の形態では、ワイヤ２２ｍおよび２２ｎが、一方端２２ｐから、中心軸２００を中心にその接線方向に延びている。ワイヤ２２ｍおよび２２ｎは、一方端２２ｐから、中心軸２００を中心とする周方向に沿った同一方向に延びている。ワイヤ２２ｍおよびワイヤ２２ｎは、さらに滑車２６ｍおよび滑車２６ｎにそれぞれ案内された後、他方端２２ｑに向けて鉛直下方向に延びている。
【００３７】
このような構成により、負荷錘２０ｍおよび２０ｎの自重によって、円盤４６には、中心軸２００を中心とした回転トルクが作用される。これに伴い、被測定歯車４１にも中心軸２００を中心とする回転トルクが作用される。回転トルクが作用する方向は、被測定歯車４１の回転方向と反対方向である。被測定歯車４１に中心軸２００を中心とする回転トルクを作用させることにより、被測定歯車４１と被測定歯車３１とを、所定の噛み合い荷重が負荷された状態で釣り合った状態とできる。このような構成を備える測定装置１０では、噛み合い荷重を負荷させた状態で被測定歯車３１と被測定歯車４１との噛み合い伝達誤差を測定する。
【００３８】
本実施の形態では、負荷錘２０ｍおよび２０により静的な釣り合いを取って、円盤４６に回転トルクを作用させる。これにより、変動のない安定した回転トルクの付与が可能となり、被測定歯車３１および被測定歯車４１の噛み合い伝達誤差を高精度に測定することができる。また、負荷錘２０ｍおよび２０ｎが被測定歯車４１とともに回転するため、噛み合い伝達誤差の連続的な測定が可能となる。この場合、測定条件を被測定歯車３１および被測定歯車４１が実際に置かれる条件に近づけることで、噛み合い伝達誤差の測定を、被測定歯車３１および被測定歯車４１のより適切な評価に寄与させることができる。
【００３９】
また、被測定歯車３１が固定されているため、被測定歯車４１に回転トルクを作用させるだけで、被測定歯車４１と被測定歯車３１とを所定の噛み合い荷重が負荷された状態で釣り合った状態とできる。この場合、被測定歯車４１および３１の両方に回転トルクを作用させ、釣り合いを取る場合と比較して、負荷させる噛み合い荷重に応じた負荷錘の重さの選択が容易になる。
【００４０】
また、回転付与モータ６１の回転を歯車５１を介して被測定歯車４１に伝達することにより、回転付与モータ６１と被測定歯車４１との間で大減速比を確保することができる。これにより、回転付与モータ６１を低容量モータとできる。また、歯車５１自体が減速機を構成するため、別に減速機を配置する必要がない。これにより、測定装置１０の製造コストを削減することができる。
【００４１】
また、負荷錘２０ｍおよび２０ｎの自重によって、被測定歯車４１には、被測定歯車４１を中心軸２００に対して傾けるような曲げ応力が作用する。これに対して、本実施の形態では、同一の重さを有する一対の負荷錘２０ｍおよび２０ｎが中心軸２００を中心に対角となる位置に配置されている。このため、被測定歯車４１に作用する曲げ応力が中心軸２００を中心に釣り合った状態が得られる。これにより、曲げ応力に起因して噛み合い伝達誤差の測定精度が低下することを抑制できる。
【００４２】
この発明の実施の形態１における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置１０は、第１軸としての中心軸１００上に配置された第１歯車としての被測定歯車３１と、被測定歯車３１と噛み合い、第２軸としての中心軸２００を中心に回転する第２歯車としての被測定歯車４１と、自重により中心軸２００を中心とする回転トルクを被測定歯車４１に作用させる負荷錘２０ｍおよび２０ｎとを備える。負荷錘２０ｍおよび２０ｎは、被測定歯車４１と一体となって回転する。
【００４３】
図４は、図１中の測定装置の第１の変形例を示す平面図である。図４は、図３に対応する図である。図４を参照して、本変形例における測定装置は、負荷錘２０ｍおよび２０ｎに加えて、さらに負荷錘２０ｒおよび２０ｓを備える。負荷錘２０ｒと負荷錘２０ｓとは、一対に設けられている。負荷錘２０ｒおよび負荷錘２０ｓは、それぞれ、ワイヤ２２ｒおよび２２ｓを介して円盤４６に吊り下げられている。ワイヤ２２ｒの一方端２２ｐと、ワイヤ２２ｓの一方端２２ｐとは、中心軸２００を中心に対角となる位置で外周面４６ｂに固定されている。ワイヤ２２ｍ、ワイヤ２２ｎ、ワイヤ２２ｒおよびワイヤ２２ｓの一方端２２ｐは、互いに中心軸２００を中心に９０°位相がずれた位置で外周面４６ｂに固定されている。
【００４４】
このような構成においても、被測定歯車４１に作用する曲げ応力が中心軸２００を中心に釣り合った状態が得られる。なお、３組以上の一対の負荷錘が設けられても良い。一対の負荷錘は、その自重により被測定歯車４１に作用する曲げモーメントが、中心軸２００を中心に釣り合うように設けられる。
【００４５】
図５は、図１中の測定装置の第２の変形例を示す平面図である。図５は、図２に対応する図である。図５を参照して、本変形例では、図２中の歯車５１に替えてプーリ７１が設けられている。回転付与モータ６１の出力軸は、プーリ７３を含む。プーリ７１とプーリ７３との間にベルト７５が掛け渡されている。このような構成により、回転付与モータ６１の回転が、ベルト７５を介してプーリ７１に伝達される。
【００４６】
なお、回転付与モータ６１の回転を被測定歯車４１に伝達する機構は、図２および図５に示す形態に限られず、これ以外の伝達機構であっても良い。
【００４７】
続いて、図１中の測定装置１０を利用した、歯車の製造方法について説明を行なう。図６は、図１中の測定装置を利用した、歯車の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【００４８】
図６を参照して、まず、素材から被測定歯車３１および４１を成形する（Ｓ１００）。歯車を成形する方法は、特に限定されず、たとえば切削加工であっても良いし、転造であっても良い。次に、被測定歯車３１および４１を測定装置１０にセッティングし、噛み合い伝達誤差ｔを測定する（Ｓ２００）。この際、負荷錘２０ｍおよび２０ｎの重さは、被測定歯車３１および４１の実際の使用条件（たとえば、被測定歯車３１および４１が、車両の自動変速機に組み込まれる場合には、エンジンのトルク等）を考慮して決定される。
【００４９】
次に、測定された噛み合い伝達誤差ｔが許容値Ｔ以下であるか否かを判断する（Ｓ３００）。噛み合い伝達誤差ｔが許容値Ｔ以下である場合、被測定歯車３１および４１は要求される精度を満たしていると判断される。噛み合い伝達誤差ｔが許容値Ｔを越える場合、たとえば３次元測定器等を用いて、被測定歯車３１および４１の歯面形状を測定する。その測定結果に基づき、歯面の修正加工を行なう（Ｓ４００）。以上の工程により、所望の噛み合い伝達誤差を有する歯車が完成する（Ｓ５００）。
【００５０】
なお、本実施の形態では、測定装置１０を歯車の製造ラインの最終工程に配し、出荷される歯車の性能の可否を判定したが、これに限定されず、たとえば、設計段階で歯車形状を評価するために測定装置１０を利用しても良い。
【００５１】
このように構成された、この発明の実施の形態１における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置１０および歯車の製造方法によれば、歯車の噛み合い伝達誤差を高精度かつ連続的に測定することができる。この結果、歯車同士の噛み合いによるギヤノイズや振動を十分に低減させることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置を示す側面図である。本実施の形態における測定装置は、実施の形態１における測定装置１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。
【００５３】
図７を参照して、本実施の形態では、図１中の歯車５１および装置基礎５５が設けられていない。シャフト３３は、回転自在に支持されている。被測定歯車３１は、シャフト３３とともに中心軸１００を中心に回転する。シャフト３３は、減速機構８１を介して回転付与モータ６１の出力軸に連結されている。回転付与モータ６１が駆動すると、モータの回転が減速機構８１で減速されて被測定歯車３１に伝達される。ロータリエンコーダ３５は、シャフト３３の回転を通じて被測定歯車３１の回転角を検出する。
【００５４】
シャフト４３は、ベアリング５７を介して装置基礎８６に支持されている。被測定歯車４１は、シャフト４３とともに中心軸２００を中心に回転する。中心軸２００が静止したまま、被測定歯車４１が回転する。
【００５５】
本実施の形態では、ロータリエンコーダ３５およびロータリエンコーダ４５でそれぞれ測定された被測定歯車３１および被測定歯車４１の回転角から、被測定歯車３１と被測定歯車４１との回転誤差を演算する。この回転誤差を、被測定歯車３１と被測定歯車４１との噛み合い伝達誤差として評価する。
【００５６】
回転付与モータ６１もしくは減速機構８１に内在する駆動抵抗が、負荷錘２０ｍおよび２０ｎの自重により被測定歯車４１に作用された回転トルクに対する反力として、被測定歯車３１に作用する。これにより、被測定歯車４１と被測定歯車３１とを、所定の噛み合い荷重が負荷された状態で釣り合った状態とできる。
【００５７】
このように構成された、この発明の実施の形態２における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施の形態１における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置を示す側面図である。
【図２】図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った測定装置の平面図である。
【図３】図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見た測定装置の平面図である。
【図４】図１中の測定装置の第１の変形例を示す平面図である。
【図５】図１中の測定装置の第２の変形例を示す平面図である。
【図６】図１中の測定装置を利用した、歯車の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２における歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 測定装置、２０ｍ，２０ｎ，２０ｒ，２０ｓ 負荷錘、２２ｍ，２２ｎ，２２ｒ，２２ｓ ワイヤ、２２ｐ 一方端、２２ｑ 他方端、３１，４１ 被測定歯車、５１ 歯車、５５ 装置基礎、６１ 回転付与モータ、７１ プーリ、１００，２００ 中心軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噛み合い荷重を負荷した状態で歯車の噛み合い伝達誤差を測定する装置であって、
第１軸上に配置された第１歯車と、
前記第１歯車と噛み合い、第２軸を中心に回転する第２歯車と、
自重により前記第２軸を中心とする回転トルクを前記第２歯車に作用させる負荷錘とを備え、
前記負荷錘は、前記第２歯車と一体となって回転する、歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項２】
前記第２歯車は、前記第２軸が鉛直方向に延びるように配設され、
前記負荷錘は、前記第２歯車に対して紐状部材を介して懸架され、
前記紐状部材は、前記第２軸からその半径方向に距離を隔てた位置で前記第２歯車に対して固定される一方端と、前記負荷錘に固定される他方端とを含み、
前記紐状部材は、前記一方端から前記第２軸を中心にその接線方向成分を含んだ方向に延び、さらに前記他方端に向けて鉛直下方向に延びる、請求項１に記載の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項３】
同一の重さを有する一対の前記負荷錘が設けられ、
一対の前記負荷錘は、前記第２軸を中心に対角となる位置で、自重を前記第２歯車に対して作用させる、請求項１または２に記載の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項４】
前記第１軸上に配設された回転部材と、
前記回転部材を、前記第１軸を中心に回転させる駆動部とをさらに備え、
前記第１歯車は、ベース部材に固定され、
前記第２歯車は、前記回転部材に設置されるとともに回転自在に支持され、
前記第２歯車は、前記回転部材の回転を受けて、前記第２軸を中心に回転しながら前記第１軸を中心に公転する、請求項１から３のいずれか１項に記載の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項５】
前記駆動部の回転運動が、前記回転部材により減速されて前記第２歯車に伝達される、請求項４に記載の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項６】
第１歯車および第２歯車を成形する工程と、
測定装置により噛み合い荷重を負荷した状態で、前記第１歯車および前記第２歯車の噛み合い伝達誤差を測定する工程とを備え、
前記測定装置は、
第１軸上に配置された前記第１歯車と、
前記第１歯車と噛み合い、第２軸を中心に回転する前記第２歯車と、
自重により前記第２軸を中心とする回転トルクを前記第２歯車に作用させる負荷錘とを含み、
前記負荷錘は、前記第２歯車と一体となって回転する、歯車の製造方法。
【請求項１】
噛み合い荷重を負荷した状態で歯車の噛み合い伝達誤差を測定する装置であって、
第１軸上に配置された第１歯車と、
前記第１歯車と噛み合い、第２軸を中心に回転する第２歯車と、
自重により前記第２軸を中心とする回転トルクを前記第２歯車に作用させる負荷錘とを備え、
前記負荷錘は、前記第２歯車と一体となって回転する、歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項２】
前記第２歯車は、前記第２軸が鉛直方向に延びるように配設され、
前記負荷錘は、前記第２歯車に対して紐状部材を介して懸架され、
前記紐状部材は、前記第２軸からその半径方向に距離を隔てた位置で前記第２歯車に対して固定される一方端と、前記負荷錘に固定される他方端とを含み、
前記紐状部材は、前記一方端から前記第２軸を中心にその接線方向成分を含んだ方向に延び、さらに前記他方端に向けて鉛直下方向に延びる、請求項１に記載の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項３】
同一の重さを有する一対の前記負荷錘が設けられ、
一対の前記負荷錘は、前記第２軸を中心に対角となる位置で、自重を前記第２歯車に対して作用させる、請求項１または２に記載の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項４】
前記第１軸上に配設された回転部材と、
前記回転部材を、前記第１軸を中心に回転させる駆動部とをさらに備え、
前記第１歯車は、ベース部材に固定され、
前記第２歯車は、前記回転部材に設置されるとともに回転自在に支持され、
前記第２歯車は、前記回転部材の回転を受けて、前記第２軸を中心に回転しながら前記第１軸を中心に公転する、請求項１から３のいずれか１項に記載の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項５】
前記駆動部の回転運動が、前記回転部材により減速されて前記第２歯車に伝達される、請求項４に記載の歯車の噛み合い伝達誤差の測定装置。
【請求項６】
第１歯車および第２歯車を成形する工程と、
測定装置により噛み合い荷重を負荷した状態で、前記第１歯車および前記第２歯車の噛み合い伝達誤差を測定する工程とを備え、
前記測定装置は、
第１軸上に配置された前記第１歯車と、
前記第１歯車と噛み合い、第２軸を中心に回転する前記第２歯車と、
自重により前記第２軸を中心とする回転トルクを前記第２歯車に作用させる負荷錘とを含み、
前記負荷錘は、前記第２歯車と一体となって回転する、歯車の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１４６６４（Ｐ２００８−１４６６４Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８３５３６（Ｐ２００６−１８３５３６）
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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