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公開番号2025113040
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2024007662
出願日2024-01-22
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,株式会社豊田中央研究所
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類G06F 30/10 20200101AFI20250725BHJP(計算;計数)
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歯面形状設計システムを提供する。
【解決手段】
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、少なくとも歯車を含む歯車対、歯車対に接続されたシャフト及びシャフトを支持する軸受における剛性及び寸法公差と、歯車対に生じるトルクとに起因する歯車対における中心軸線のズレに対応するミスアライメントを算出し、ミスアライメントのバラツキ範囲を演算するミスアライメント演算部20と、歯車対の歯車諸元、ミスアライメント、歯車における歯面修整量の演算条件から、歯車対のかみ合い性能を演算する性能演算部30と、歯面修整量を説明変数に設定するとともに、性能演算部30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】
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を含む歯車対、該歯車対に接続されたシャフトにおける剛性及び寸法公差と、該シャフトを支持する軸受における剛性、寸法公差及び内部すきまと、前記歯車対に生じるトルクとに起因する前記歯車対における中心軸線のズレに対応するミスアライメントを算出し、前記ミスアライメントのバラツキ範囲を演算するミスアライメント演算部と、
前記歯車対の歯車諸元、前記ミスアライメント、前記歯車における歯面修整量の演算条件から、前記歯車対のかみ合い性能を演算する性能演算部と、
前記歯面修整量を説明変数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 810 文字）【請求項２】
前記ミスアライメント演算部は、前記軸受を取り付けるケースにおける剛性、寸法公差及び幾何公差をさらに用いて前記ミスアライメントを算出する、請求項１に記載の歯面形状設計システム。
【請求項３】
前記性能演算部は、前記かみ合い性能として、前記歯車対における、かみあい伝達誤差、最大歯面圧力、最大歯元応力、最大トロコイド干渉量及びかみあい効率の少なくともの一つを演算する、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】
前記歯車の歯面修整は、歯すじ方向傾斜修整、圧力角修整、歯形クラウニング、歯すじクラウニング、バイアス修整、エンドリリーフ、歯先修整の少なくとも一つにより行われる、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は、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、前記演算結果のうち目的関数以外の少なくとも一つを制約条件に設定して、前記歯面修整量の最適解を導出する、請求項１又は２に記載の歯面形状設計システム。
【請求項６】
前記目的関数として前記性能演算部の演算結果の少なくとも２つを設定する、請求項１又は２に記載の歯面形状設計システム。
【請求項７】
前記最適歯面修整量導出部は、予め作成された、前記ミスアライメントのバラツキ範囲と、前記最適歯面修整量導出部において設定された前記歯面修整量の範囲とを説明変数とし、前記かみ合い性能を目的関数とする性能演算モデルを実行することにより、前記歯面修整量の最適解を導出する、請求項１又は２に記載の歯面形状設計システム。
【請求項８】
前記最適解から選択された解に基づいて、前記歯面修整量を決定して前記歯面形状を決定する歯面形状決定部を備える、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 2,100 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】
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】
【０００６】
本発明の一態様は、
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を含む歯車対、該歯車対に接続されたシャフトにおける剛性及び寸法公差と、該シャフトを支持する軸受における剛性、寸法公差及び内部すきまと、前記歯車対に生じるトルクとに起因する前記歯車対における中心軸線のズレに対応するミスアライメントを算出し、前記ミスアライメントのバラツキ範囲を演算するミスアライメント演算部と、
前記歯車対の歯車諸元、前記ミスアライメント、前記歯車における歯面修整量の演算条件から、前記歯車対のかみ合い性能を演算する性能演算部と、
前記歯面修整量を説明変数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】
【０００７】
上記態様によれば、歯車対、シャフト及び軸受における剛性及び寸法公差と、歯車対に生じるトルクを考慮してミスアライメントのバラツキ範囲を演算したうえで、当該ミスアライメントを考慮し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、歯面修整量は、トルクにより変化するミスアライメントが考慮されるため、歯車の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。
【０００８】
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】
【０００９】
実施形態１の歯面形状設計システムの機能ブロック図である。
歯車対を含む歯車装置モデルの概念図である。
（ａ）図２における歯車装置モデルを矢印Ａの方向から見た図であり、（ｂ）図２における歯車装置モデルを矢印Ｂの方向から見た図である。
（ａ）寸法公差又は幾何公差の頻度分布を示す図であり、（ｂ）食い違い誤差及び平行度誤差におけるミスアライメントのバラツキ範囲を示す図である。
トルクとかみ合い伝達誤差一次振幅とトルクの関係を示す概念図である。
歯車対に生じるトロコイド干渉量を説明するための概念図である。
（ａ）修整前の歯面形状を示す概念図であり、（ｂ）～（ｆ）歯面修整要素と歯面修整後の歯面形状を示す概念図である。
実施形態１の歯面修整における第１の目的関数と第２の目的関数とにおける最適解を示す概念図である。
実施形態１の歯面形状設計システムによる歯面形状設計のフローチャートである。
実施形態２の歯面形状設計システムの第１の機能ブロック図である。
実施形態２の歯面形状設計システムの第２の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態１）
１．実施形態１の歯面形状設計システム１
実施形態１の歯面形状設計システム１について、図１を参照して説明する。歯面形状設計システム１は、コンピュータにより構成され、例えば、演算処理装置、記憶装置、インターフェースなどにより構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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