JP2001165280A - 歯車および歯車対 - Google Patents
歯車および歯車対Info
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- JP2001165280A JP2001165280A JP34871799A JP34871799A JP2001165280A JP 2001165280 A JP2001165280 A JP 2001165280A JP 34871799 A JP34871799 A JP 34871799A JP 34871799 A JP34871799 A JP 34871799A JP 2001165280 A JP2001165280 A JP 2001165280A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 歯の曲げ強度を高めることができ、負荷能力
の向上等を図ることができる歯車を提供する。 【解決手段】 回転時に力が作用する歯２０の前面２１
の基準圧力角α1 と、その反対側の背面２２の基準圧力
角α2 を互いに異ならせた左右非対称歯形の歯２０を有
する歯車１１であって、背面２２の基準圧力角α2 を、
前面２１の基準圧力角α1 よりも大きくした。
の向上等を図ることができる歯車を提供する。 【解決手段】 回転時に力が作用する歯２０の前面２１
の基準圧力角α1 と、その反対側の背面２２の基準圧力
角α2 を互いに異ならせた左右非対称歯形の歯２０を有
する歯車１１であって、背面２２の基準圧力角α2 を、
前面２１の基準圧力角α1 よりも大きくした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、動力伝達機構を
有する各種機器に用いられる動力伝達用の歯車に関す
る。
有する各種機器に用いられる動力伝達用の歯車に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車や産業用機械をはじめ
とするあらゆる分野の機器に、動力伝達用として歯車が
使われている。従来の歯車は、一例として図６に示すイ
ンボリュート円筒歯車のように、力を伝達する歯１の前
面１ａの基準圧力角αと、その反対側に位置する背面１
ｂの基準圧力角αとが互いに等しい左右対称歯形となっ
ている。例えばＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ１７０１など
では、インボリュート歯形を有する基準ラックに関し、
前面側と背面側のそれぞれの基準圧力角αがいずれも２
０°に設定されている。なお、この明細書では、歯車が
回転する際に伝達すべき力が作用する面を歯の前面と称
し、その反対側を背面と称する。
とするあらゆる分野の機器に、動力伝達用として歯車が
使われている。従来の歯車は、一例として図６に示すイ
ンボリュート円筒歯車のように、力を伝達する歯１の前
面１ａの基準圧力角αと、その反対側に位置する背面１
ｂの基準圧力角αとが互いに等しい左右対称歯形となっ
ている。例えばＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ１７０１など
では、インボリュート歯形を有する基準ラックに関し、
前面側と背面側のそれぞれの基準圧力角αがいずれも２
０°に設定されている。なお、この明細書では、歯車が
回転する際に伝達すべき力が作用する面を歯の前面と称
し、その反対側を背面と称する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】駆動歯車と従動歯車と
を有する歯車対において、その正転時に伝達すべき力は
これらの歯車の前面どうしが接することによって駆動歯
車から従動歯車に力が伝達される。しかし従来の歯車の
ように前面側と背面側の基準圧力角が等しい左右対称歯
形では、歯車の用途によっては歯の曲げ強度が不足する
ことがある。従って、歯の曲げ強度を高めるためには特
殊な歯車素材を用いたり、表面処理が必要となり、簡便
に歯の曲げ強度を高めることができなかった。また、伝
達すべき荷重に対して所定強度を確保するために歯幅を
大きくせざるを得ないこともあり、その場合に歯車が大
型化するという問題があった。
を有する歯車対において、その正転時に伝達すべき力は
これらの歯車の前面どうしが接することによって駆動歯
車から従動歯車に力が伝達される。しかし従来の歯車の
ように前面側と背面側の基準圧力角が等しい左右対称歯
形では、歯車の用途によっては歯の曲げ強度が不足する
ことがある。従って、歯の曲げ強度を高めるためには特
殊な歯車素材を用いたり、表面処理が必要となり、簡便
に歯の曲げ強度を高めることができなかった。また、伝
達すべき荷重に対して所定強度を確保するために歯幅を
大きくせざるを得ないこともあり、その場合に歯車が大
型化するという問題があった。
【０００４】従って本発明の目的は、比較的簡便に歯の
曲げ強度を高めることができ、負荷能力の向上等を図る
ことができる歯車および歯車対を提供することにある。
曲げ強度を高めることができ、負荷能力の向上等を図る
ことができる歯車および歯車対を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、動力伝達用円
筒歯車の多くが主として歯の前面側において力の伝達に
寄与していることに着目してなされたもので、歯の反対
側（背面側）の形状を変更することにより、歯の曲げ疲
労に対する負荷能力の向上を図るようにした。すなわち
前記目的を果たすための本発明は、回転時に力が作用す
る歯の前面側の基準圧力角をα1 、背面側の基準圧力角
をα2 としたとき、α2 をα1 よりも大きくしたことを
特徴とする歯車である。この発明の歯車は、正転時に力
の伝達に寄与しない背面の基準圧力角α2 を従来の基準
圧力角（例えば２０°）よりも大きくすることにより、
歯の曲げ強度を高めた。
筒歯車の多くが主として歯の前面側において力の伝達に
寄与していることに着目してなされたもので、歯の反対
側（背面側）の形状を変更することにより、歯の曲げ疲
労に対する負荷能力の向上を図るようにした。すなわち
前記目的を果たすための本発明は、回転時に力が作用す
る歯の前面側の基準圧力角をα1 、背面側の基準圧力角
をα2 としたとき、α2 をα1 よりも大きくしたことを
特徴とする歯車である。この発明の歯車は、正転時に力
の伝達に寄与しない背面の基準圧力角α2 を従来の基準
圧力角（例えば２０°）よりも大きくすることにより、
歯の曲げ強度を高めた。
【０００６】また本発明は、互いに噛み合う駆動歯車と
従動歯車とを有する歯車対において駆動歯車の歯の背面
側の基準圧力角を前面側の基準圧力角よりも大とし、か
つ、従動歯車の歯の背面側の基準圧力角を前面側の基準
圧力角よりも大としたことを特徴とする。この発明の場
合、駆動歯車および従動歯車を有する歯車対において各
歯車は、その正転時に力の伝達に寄与しない背面側の基
準圧力角を従来の基準圧力角よりも大きくすることによ
り、駆動側および従動側双方の歯車の曲げ強度が向上
し、負荷能力が増加することになる。
従動歯車とを有する歯車対において駆動歯車の歯の背面
側の基準圧力角を前面側の基準圧力角よりも大とし、か
つ、従動歯車の歯の背面側の基準圧力角を前面側の基準
圧力角よりも大としたことを特徴とする。この発明の場
合、駆動歯車および従動歯車を有する歯車対において各
歯車は、その正転時に力の伝達に寄与しない背面側の基
準圧力角を従来の基準圧力角よりも大きくすることによ
り、駆動側および従動側双方の歯車の曲げ強度が向上
し、負荷能力が増加することになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て、図１から図５を参照して説明する。図１に示す歯車
対１０は、互いに噛み合う駆動歯車１１と、従動歯車１
２とを有している。これらの歯車１１，１２は、いずれ
もインボリュート円筒歯形である。ここで言う円筒歯車
とは、ＪＩＳＢ０１０２などに準拠するピッチ面が円筒
の歯車である。なお、インボリュート歯形以外に、例え
ばサイクロイド歯形などの歯形曲線を有する円筒歯車を
採用できることもある。駆動歯車１１は、図示しない駆
動源によって図１中の矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
従動歯車１２は、駆動歯車１１の回転に伴ない、矢印Ｒ
２方向に回転する。
て、図１から図５を参照して説明する。図１に示す歯車
対１０は、互いに噛み合う駆動歯車１１と、従動歯車１
２とを有している。これらの歯車１１，１２は、いずれ
もインボリュート円筒歯形である。ここで言う円筒歯車
とは、ＪＩＳＢ０１０２などに準拠するピッチ面が円筒
の歯車である。なお、インボリュート歯形以外に、例え
ばサイクロイド歯形などの歯形曲線を有する円筒歯車を
採用できることもある。駆動歯車１１は、図示しない駆
動源によって図１中の矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
従動歯車１２は、駆動歯車１１の回転に伴ない、矢印Ｒ
２方向に回転する。
【０００８】駆動歯車１１の歯２０は、正転時の回転方
向Ｒ１に関して、伝達すべき力が主として作用する前面
２１と、その反対側の背面２２とを有している。図２に
示すように、歯２０の形状は、前面２１の基準圧力角α
1 を従来の歯車と同じ（例えば２０°）とし、力の伝達
に関して寄与度の少ない（正転時に力が作用しない）背
面２２の基準圧力角α2 を、従来の歯車の基準圧力角よ
りも大きい値（例えば３５°）とすることにより、歯２
０を側面方向から見て左右非対称歯形としている。
向Ｒ１に関して、伝達すべき力が主として作用する前面
２１と、その反対側の背面２２とを有している。図２に
示すように、歯２０の形状は、前面２１の基準圧力角α
1 を従来の歯車と同じ（例えば２０°）とし、力の伝達
に関して寄与度の少ない（正転時に力が作用しない）背
面２２の基準圧力角α2 を、従来の歯車の基準圧力角よ
りも大きい値（例えば３５°）とすることにより、歯２
０を側面方向から見て左右非対称歯形としている。
【０００９】従動歯車１２の歯３０も、正転時の回転方
向Ｒ２に関して、伝達すべき力が作用する前面３１と、
その反対側の背面３２とを有している。従動歯車１２の
前面３１は、正転時に駆動歯車１１の前面２１と接する
ことになる。この従動側の歯３０も、前面３１の基準圧
力角を従来の歯車と同じ（例えば２０°）とし、背面３
２の基準圧力角を２０°よりも大きい値（例えば３５
°）とすることにより、歯３０を側面方向から見て左右
非対称歯形としている。
向Ｒ２に関して、伝達すべき力が作用する前面３１と、
その反対側の背面３２とを有している。従動歯車１２の
前面３１は、正転時に駆動歯車１１の前面２１と接する
ことになる。この従動側の歯３０も、前面３１の基準圧
力角を従来の歯車と同じ（例えば２０°）とし、背面３
２の基準圧力角を２０°よりも大きい値（例えば３５
°）とすることにより、歯３０を側面方向から見て左右
非対称歯形としている。
【００１０】これら駆動歯車１１と従動歯車１２を円滑
に噛み合い運動させるため、各歯車１１，１２のモジュ
ールと、互いの噛合い面における基準圧力角を互いに等
しくしている。これらの歯車１１，１２が正転する際に
は、両者の前面２１，３１どうしの接触箇所を介して力
が伝達される。歯車１１，１２が逆転する際には背面２
２，３２どうしの接触箇所を介して力を逆方向に伝達す
ることが可能である。すなわちこれらの歯車１１，１２
は、従来の歯車と同様に前面２１，３１は勿論のこと、
背面２２，３２も歯車としての力の伝達機能が保たれて
いる。
に噛み合い運動させるため、各歯車１１，１２のモジュ
ールと、互いの噛合い面における基準圧力角を互いに等
しくしている。これらの歯車１１，１２が正転する際に
は、両者の前面２１，３１どうしの接触箇所を介して力
が伝達される。歯車１１，１２が逆転する際には背面２
２，３２どうしの接触箇所を介して力を逆方向に伝達す
ることが可能である。すなわちこれらの歯車１１，１２
は、従来の歯車と同様に前面２１，３１は勿論のこと、
背面２２，３２も歯車としての力の伝達機能が保たれて
いる。
【００１１】この実施形態の歯車１１，１２の歯形であ
る左右不等基準圧力角のインボリュート歯形は、図３と
図４に一方の歯車１１を加工する場合を代表して示した
ような不等圧力角歯切りホブ４０により、歯車素材から
創成歯切りすることによって製作することができる。す
なわちこの実施形態の左右非対称歯形の歯２０，３０を
有する歯車１１，１２の製作は、歯切り工具の圧力角を
変えるだけで実現することができ、現有の歯車製作機械
に実質的な変更を加える必要がない。また、現有の歯車
を用いた動力伝達装置において、前記実施形態で示した
ような左右非対称歯形の歯２０，３０を用いることも可
能である。
る左右不等基準圧力角のインボリュート歯形は、図３と
図４に一方の歯車１１を加工する場合を代表して示した
ような不等圧力角歯切りホブ４０により、歯車素材から
創成歯切りすることによって製作することができる。す
なわちこの実施形態の左右非対称歯形の歯２０，３０を
有する歯車１１，１２の製作は、歯切り工具の圧力角を
変えるだけで実現することができ、現有の歯車製作機械
に実質的な変更を加える必要がない。また、現有の歯車
を用いた動力伝達装置において、前記実施形態で示した
ような左右非対称歯形の歯２０，３０を用いることも可
能である。
【００１２】本発明者らは、モジュール（ｍ）＝２．
５，歯数（ｚ）＝４５，歯幅（ｂ）＝８ｍｍで、歯の前
面側の基準圧力角α1 を２０°と一定にし、背面側の基
準圧力角α2 を２０°，２５°，３０°，３５°の４種
類に設定した歯車について有限要素法による解析を行っ
たところ、従来の歯車（α2 ＝２０°）と比べて、α2
＝３５°の歯車の場合に、歯元応力が約１７％下がって
いることがわかった。また、歯先近傍に繰返し負荷速度
３５Ｈz 、荷重比（最小荷重と最大荷重との比）が０．
０１のｓｉｎ波形を加えて歯の曲げ疲労実験を行った。
その結果、図５に示すように、背面側の基準圧力角α2
を２０°から３５°に増大させることによって、歯の曲
げ疲労に対する負荷能力（最大荷重）が１８．５％ほど
増加することがわかった。
５，歯数（ｚ）＝４５，歯幅（ｂ）＝８ｍｍで、歯の前
面側の基準圧力角α1 を２０°と一定にし、背面側の基
準圧力角α2 を２０°，２５°，３０°，３５°の４種
類に設定した歯車について有限要素法による解析を行っ
たところ、従来の歯車（α2 ＝２０°）と比べて、α2
＝３５°の歯車の場合に、歯元応力が約１７％下がって
いることがわかった。また、歯先近傍に繰返し負荷速度
３５Ｈz 、荷重比（最小荷重と最大荷重との比）が０．
０１のｓｉｎ波形を加えて歯の曲げ疲労実験を行った。
その結果、図５に示すように、背面側の基準圧力角α2
を２０°から３５°に増大させることによって、歯の曲
げ疲労に対する負荷能力（最大荷重）が１８．５％ほど
増加することがわかった。
【００１３】なお、この発明を実施するに当たって、歯
車対を構成する駆動歯車や従動歯車の具体的形状、前面
側と背面側の基準圧力角の具体値や組合わせ等、この発
明の要旨を逸脱しない範囲で、この発明を構成する各要
素を適宜に変形して実施できることは言うまでもない。
車対を構成する駆動歯車や従動歯車の具体的形状、前面
側と背面側の基準圧力角の具体値や組合わせ等、この発
明の要旨を逸脱しない範囲で、この発明を構成する各要
素を適宜に変形して実施できることは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、歯の
背面側の基準圧力角を従来の歯車のそれよりも大きくす
ることによって、歯元表面等における応力が減少し、歯
の曲げ疲労に対する負荷能力を向上させることができ
る。さらに前面側と背面側の基準圧力角を適宜に組合わ
せることによって、歯車の噛み合い損失を減少させるこ
とも可能である。この発明の歯車は負荷能力が向上する
ため、たとえば伝達荷重が一定である場合には歯車の歯
幅を小さくすることができることになり、歯車を小型化
することが可能となる。
背面側の基準圧力角を従来の歯車のそれよりも大きくす
ることによって、歯元表面等における応力が減少し、歯
の曲げ疲労に対する負荷能力を向上させることができ
る。さらに前面側と背面側の基準圧力角を適宜に組合わ
せることによって、歯車の噛み合い損失を減少させるこ
とも可能である。この発明の歯車は負荷能力が向上する
ため、たとえば伝達荷重が一定である場合には歯車の歯
幅を小さくすることができることになり、歯車を小型化
することが可能となる。
【００１５】請求項２に記載した歯車対によれば、駆動
歯車と従動歯車のいずれも、歯の背面側の基準圧力角を
従来の基準圧力角よりも大きくすることにより、双方の
歯車の歯元表面等における応力が減少し、各歯車の歯の
曲げ疲労に対する負荷能力を向上させることができる。
歯車と従動歯車のいずれも、歯の背面側の基準圧力角を
従来の基準圧力角よりも大きくすることにより、双方の
歯車の歯元表面等における応力が減少し、各歯車の歯の
曲げ疲労に対する負荷能力を向上させることができる。
【図１】 本発明の一実施形態を示す歯車対の一部の側
面図。
面図。
【図２】 図１に示された歯車の一部の断面図。
【図３】 図２に示された歯車を加工する歯切りホブの
一部の正面図。
一部の正面図。
【図４】 歯切りホブの一部を示す正面図。
【図５】 背面側の基準圧力角と負荷能力との関係を示
す図。
す図。
【図６】 従来の歯車の一部を示す側面図。
１０…歯車対 １１…駆動歯車 １２…従動歯車 ２０…歯 ２１…前面 ２２…背面 ３０…歯 ３１…前面 ３２…背面 α1 …前面側の基準圧力角 α2 …背面側の基準圧力角
Claims (2)
- 【請求項１】回転時に力が作用する歯の前面側の基準圧
力角をα1 、背面側の基準圧力角をα2 としたとき、α
2 をα1 よりも大きくしたことを特徴とする歯車。 - 【請求項２】互いに噛み合う駆動歯車と従動歯車とを有
する歯車対において、 前記駆動歯車の歯の背面側の基準圧力角を前面側の基準
圧力角よりも大とし、かつ、前記従動歯車の歯の背面側
の基準圧力角を前面側の基準圧力角よりも大としたこと
を特徴とする歯車対。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34871799A JP2001165280A (ja) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | 歯車および歯車対 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34871799A JP2001165280A (ja) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | 歯車および歯車対 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001165280A true JP2001165280A (ja) | 2001-06-19 |
Family
ID=18398904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34871799A Pending JP2001165280A (ja) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | 歯車および歯車対 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001165280A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006183824A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Toyota Motor Corp | 遊星歯車機構およびその製造方法 |
| JP2008511469A (ja) * | 2004-09-03 | 2008-04-17 | ライストリッツ アーゲー | 押出機ウォーム |
| WO2017022215A1 (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 川崎重工業株式会社 | 遊星歯車装置 |
| JP2020078821A (ja) * | 2018-11-14 | 2020-05-28 | トヨタ自動車株式会社 | ベベルギヤの製造方法 |
-
1999
- 1999-12-08 JP JP34871799A patent/JP2001165280A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008511469A (ja) * | 2004-09-03 | 2008-04-17 | ライストリッツ アーゲー | 押出機ウォーム |
| US8678637B2 (en) * | 2004-09-03 | 2014-03-25 | Leistritz Aktiengesellschaft | Extruder screw, extruder and shaft-hub connection |
| JP2006183824A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Toyota Motor Corp | 遊星歯車機構およびその製造方法 |
| JP4665516B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2011-04-06 | トヨタ自動車株式会社 | 遊星歯車機構およびその製造方法 |
| US8128528B2 (en) | 2004-12-28 | 2012-03-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Planetary gear set and method for producing the same |
| WO2017022215A1 (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 川崎重工業株式会社 | 遊星歯車装置 |
| JP2017032045A (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 川崎重工業株式会社 | 遊星歯車装置 |
| JP2020078821A (ja) * | 2018-11-14 | 2020-05-28 | トヨタ自動車株式会社 | ベベルギヤの製造方法 |
| JP7020377B2 (ja) | 2018-11-14 | 2022-02-16 | トヨタ自動車株式会社 | ベベルギヤの製造方法 |
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