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公開番号2025102066
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219270
出願日2023-12-26
発明の名称歯面形状設計システム
出願人株式会社ジェイテクト
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類G01M 13/021 20190101AFI20250701BHJP(測定;試験)
要約【課題】所望の性能を満たす歯車の設計精度の向上が図られるとともに、コスト増加を抑制することができる歯面形状設計システムを提供する。
【解決手段】
創成加工により加工可能な歯車の歯面形状を設計する歯面形状設計システム1であって、少なくとも歯車の歯車諸元と歯車の歯面修整量とを含む演算条件に基づいて歯車のかみ合い性能を演算する性能演算部30と、歯面修整量における歯すじ方向の修整量であるバイアス修整量、クラウニング修整量、歯すじ傾斜修整のうち少なくとも2つの修整量の対応関係を記憶する対応関係記憶部45と、歯面修整量を説明変数に設定し、上記対応関係を満たすことを制約条件に設定するとともに、性能演算部の演算結果の少なくとも一つを目的関数に設定して、最適化手法により歯面修整量の最適解を導出する最適歯面修整量導出部40とを含む。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
創成加工により加工可能な歯車の歯面形状を設計する歯面形状設計システムであって、
少なくとも前記歯車の歯車諸元と前記歯車の歯面修整量とを含む演算条件に基づいて前記歯車のかみ合い性能を演算する性能演算部と、
前記歯面修整量における歯すじ方向の修整量であるバイアス修整量、クラウニング修整量、歯すじ傾斜修整のうち少なくとも２つの修整量の対応関係を記憶する対応関係記憶部と、
前記歯面修整量を説明変数に設定し、前記対応関係を満たすことを制約条件に設定するとともに、前記性能演算部の演算結果の少なくとも一つを目的関数に設定して、最適化手法により前記歯面修整量の最適解を導出する最適歯面修整量導出部と、
を含む、歯面形状設計システム。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記歯車の歯車諸元と、前記歯車を加工するための工具の工具諸元とに基づいて、前記対応関係を作成する対応関係作成出部をさらに備える、請求項１に記載の歯面形状設計システム。
【請求項３】
前記歯車を加工するための工具はねじ状砥石であって、
前記対応関係は、前記バイアス修整量をＢＳとし、前記クラウニング修整量をＣＲとしたとき、ＣＲ＝α×ＢＳ（αは係数）の関係式で表される、請求項１又は２に記載の歯面形状設計システム。
【請求項４】
前記歯車を加工するための工具はスカイビング加工又はホブ加工を行うための切削工具であって、
前記対応関係は、前記バイアス修整量をＢＳとし、前記クラウニング修整量をＣＲとし、歯すじ傾斜修整量をＣＬとしたとき、ＣＲ＝β×ＢＳ及びＣＲ＝γ×ＣＬ（β及びγは係数）の関係式で表される、請求項１又は２に記載の歯面形状設計システム。
【請求項５】
前記最適歯面修整量導出部により導出された前記歯面修整量のパレート解から選択された歯面修整量に応じた歯面形状を決定する歯面形状決定部を有する、請求項１又は２に記載の歯面形状設計システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯面形状設計システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
機械用歯車の歯面形状の設計方法として、特許文献１には、歯面形状サンプルデータ群に対する主成分分析により得られる複数の主成分形状データを用いて定義した歯面形状を評価することにより、複雑な歯面形状を少ない計算量で効率的に評価する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１８９６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、機械用歯車は、静粛性、強度、効率など、複数性能に対する要求を満足する必要があり、機械用歯車の性能はわずかな歯面形状の違いに影響されるため、設計者は歯車の基本諸元を設定した後、μm単位で歯面形状の修整量を設定している。そして、当該修整量を正確に設定するには、歯車に設けられた軸受やシャフトなどの剛性や公差によるシャフトのずれによってミスアライメントが生じるとともに、当該ミスアライメントが歯車対に付与されるトルクによって変化することを考慮する必要があるが、特許文献１に開示の構成ではこれらは考慮されていないため、歯車の設計精度を向上するには改善の余地がある。
【０００５】
さらに、歯面修整において歯すじ方向のクラウニング修整を行うと歯面形状に意図しないバイアス修整量（ナチュラルバイアス）が誤差として生じる。歯車を量産するための加工方法では、任意のバイアス修整量を与えることが困難であり、ナチュラルバイアスが誤差として残る歯面形状が製造される。歯面形状がこのような形状であった場合には、歯面修整量設計時の性能と乖離が発生するため、量産可能な歯面形状に再度設計しなおす必要があり、歯面形状の設計のコスト増加を招く。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、所望の性能を満たす歯車の設計精度の向上が図られるとともに、コスト増加を抑制することができる歯面形状設計システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、
創成加工により加工可能な歯車の歯面形状を設計する歯面形状設計システムであって、
少なくとも前記歯車の歯車諸元と前記歯車の歯面修整量とを含む演算条件に基づいて前記歯車のかみ合い性能を演算する性能演算部と、
前記歯面修整量における歯すじ方向の修整量であるバイアス修整量、クラウニング修整量、歯すじ傾斜修整のうち少なくとも２つの修整量の対応関係を記憶する対応関係記憶部と、
前記歯面修整量を説明変数に設定し、前記対応関係を満たすことを制約条件に設定するとともに、前記性能演算部の演算結果の少なくとも一つを目的関数に設定して、最適化手法により前記歯面修整量の最適解を導出する最適歯面修整量導出部と、
を含む、歯面形状設計システムにある。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様によれば、歯車の歯車諸元と、歯車の歯面修整量を含む演算条件に基づいて歯車対のかみ合い性能を演算する。そして、歯面修整量を説明変数に設定するとともに、かみ合い性能を目的関数に設定して、最適化手法により前記歯面修整量の最適解を導出している。これにより、歯車のかみ合い性能に応じた歯面形状の設計精度を向上することができる。
【０００９】
さらに、最適解を導出するにあたって、歯面修整要素におけるクラウニング修整量と、バイアス修整量とが対応関係を有することを制約条件としている。これにより、導出されたすべての最適解を、量産時の加工方法で形成可能な歯面形状とすることができるため、いずれの最適解を選択しても、量産加工のために再度歯面形状を設計しなおす必要がなく、コスト増加を抑制することができる。
【００１０】
以上のごとく、上記態様によれば、所望の性能を満たす歯車の設計精度の向上が図られるとともに、コスト増加を抑制することができる歯面形状設計システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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