JP2009162292A - Gear using arc tooth profile and gear transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円弧歯形を使用した歯車、この歯車を利用した歯車伝達装置に関する。 The present invention relates to a gear using an arc tooth profile and a gear transmission device using the gear.
従来、円弧歯形を持つ歯車としては、ウイルトハーバー・ノビコフ歯車（ＷＮ歯車）が有名であり、各種分野において円弧歯形に関する研究開発が進められ円弧歯形として、あるいは円弧と他の曲線を組み合わせた歯形として各種歯車へ応用されている。前記の歯形は、内接歯車式ポンプの歯車、自動車のステアリング装置のラックアンドピニオン、減速装置の歯車、歯付ベルトの歯等の歯として用いられている。本発明は、先に公開されている特許公開平２００７−３２８３６に関連した出願である。基本的な考え方は、前記に公開されている発明に基づくものである。
先の特許公開平２００７−３２８３６には、従来から使用されている円弧歯形を持った歯車と対比した形で特徴をのべている。しかしながら、前記の特許公開された特許請求の範囲における請求項１に記載の歯車において、請求項の中には任意の間隔にてオフセットが可能である歯形を持った歯車についての開示はしていない。前記の公開された出願の請求項１の歯車の歯形曲線を基にしてオフセットという操作をすることにより、自在に歯形を変形させることが可能となる。円弧歯形を持った歯車に於いても前述の如く、歯形曲線をオフセットさせることにより歯車の大きさや軸間きょりの微調整が可能となる歯形を持った歯車が必要とされる。本発明の請求項１の歯車は、前述のことを鑑みて考案したものであり、これらを満足する歯車を提供するものである。ここで、特許請求の範囲および明細書に記載している用語について説明することにする。歯車に関する専門用語は、慣例的に用いられる用語や専門書により表現が異なるものもあるので、本出願文においては、下記の様に定義して使用している。
外歯車 円筒歯車であり、平歯車のように外側に歯が配置されているもの。
外接歯車 本出願文においては、内接歯車式ポンプの外歯車として使用する時に用いている。
内接歯車 本出願文においては、内接歯車式ポンプの内歯車として使用する時に用いている。
歯車伝達装置 歯車を一対以上使用して構成される装置、減速装置、増速
装置、変速装置などの歯車を使用して構成する歯車装
置を示す。
円弧半径Ｒ 外歯車においては歯先面の歯形形状である円弧の半径（Ｒ）
であり、内歯車においては歯底面の歯形形状である円弧の径
（Ｒ）を円弧半径Ｒとして定義している。請求項１の歯車の歯の
大きさを表す単位として使用している。（インボリュート歯車に
於けるモジュールｍに相当）
オフセット 基の図形を等間隔に平行移動させることである。
The above-mentioned Japanese Patent Application Publication No. 2007-32836 has a feature in comparison with a conventionally used gear having an arc tooth profile. However, in the gear according to claim 1 in the patent published claims, the gear does not disclose a gear having a tooth profile that can be offset at an arbitrary interval. . By performing an operation of offset based on the tooth profile curve of the gear according to claim 1 of the published application, the tooth profile can be freely deformed. As described above, a gear having a tooth profile that can finely adjust the size of the gear and the clearance between the shafts by offsetting the tooth profile curve is also required for a gear having an arc tooth profile. The gear of claim 1 of the present invention has been devised in view of the foregoing, and provides a gear that satisfies these requirements. Here, terms used in the claims and specification will be explained. Since some technical terms related to gears have different expressions depending on commonly used terms and technical books, they are defined and used as follows in this application text.
External gear A cylindrical gear with teeth arranged on the outside like a spur gear.
External gear In this application, it is used when used as an external gear of an internal gear type pump.
Internal gear In this application, it is used when used as an internal gear of an internal gear pump.
Gear transmission device Device composed of one or more gears, reduction gear, speed increase
Gears configured using gears such as gears and transmissions
Shows the position.
Arc radius R In the external gear, the radius (R) of the arc that is the tooth profile of the tooth tip surface.
In the internal gear, the diameter of the arc that is the tooth profile of the root surface
(R) is defined as the arc radius R. The gear teeth of claim 1
Used as a unit of size. (Involute gear
Equivalent to module m)
Offset The translation of the base figure at regular intervals.
先の特許公開平２００７−３２８３６にて、円弧歯形を持った歯車の用途を実施例を含めて開示しているところであるが、オフセットさせた歯車については実施例を含めて具体的には触れていない。円弧歯形を持った歯車にて各種の歯車装置を構成する場合、歯車と歯車の軸間きょりを調整しなければならない場合や歯車の大きさの調整が必要な時がある。また、内接歯車式ポンプの歯車として使用した場合、吸入及び吐出容量の調整をしなければならない場合がある。減速装置の歯車として使用した場合、歯車のサイズ、歯の強度、ケーシングの大きさを含めた装置の設計に自由度を与えることが可能となる歯車が必要とされる。また、前記の歯車を含む、複数の歯車で構成できる歯車伝達装置が必要とされる。前述のことを鑑みて、これらの要件を満たす歯車及び歯車装置を提供するものである。 In the previous Patent Publication No. 2007-32836, the use of a gear having an arc tooth profile is disclosed including examples, but the offset gear is specifically described including examples. Absent. When various gear devices are configured with a gear having an arc tooth profile, there is a case where it is necessary to adjust the clearance between the shafts of the gear and the gear or it is necessary to adjust the size of the gear. Further, when used as a gear of an internal gear type pump, the suction and discharge capacity may need to be adjusted. When used as a gear of a reduction gear, a gear is required that can give a degree of freedom to the design of the device including the size of the gear, the strength of the teeth, and the size of the casing . Further, there is a need for a gear transmission device that can be composed of a plurality of gears including the gears described above. In view of the foregoing, a gear and gear device that satisfies these requirements is provided.
請求項1の発明は、外歯車の歯先面の歯形形状は基準ピッチ線上を中心とした円弧半径Ｒの円弧で形成され、歯底面の歯形形状は基準ピッチ円と隣り合う歯先面の歯形形状である円弧半径Ｒの２つの円とに外接する３接円の円弧で形成され、外歯車の歯形は前記歯先面の歯形形状の円弧と前記歯底面の歯形形状の円弧が接する関係で接続された曲線であり、内歯車の歯底面の歯形形状は基準ピッチ線上を中心とした円弧半径Ｒの円弧で形成され、歯先面の歯形形状は基準ピッチ円と隣り合う歯底面の歯形形状である円弧半径Ｒの２つの円とに外接する３接円の円弧で形成され、内歯車の歯形は前記歯底面の歯形形状の円弧と前記歯先面の歯形形状の円弧が接する関係で接続された曲線である前記の両歯車の歯形を基準ピッチ円の中心を基にこの歯形を外方向（プラス側）あるいは内方向（マイナス側）へオフセットさせることが可能となる歯形形状を持つことを特徴とした歯車である。 In the invention of claim 1, the tooth profile of the tooth tip surface of the external gear is formed by an arc having an arc radius R centered on the reference pitch line, and the tooth profile shape of the tooth bottom surface is the tooth profile of the tooth tip surface adjacent to the reference pitch circle. It is formed by a three-tangent circular arc that circumscribes two circles having a circular arc radius R, and the tooth profile of the external gear is such that the tooth profile arc of the tooth tip surface and the tooth profile arc of the tooth bottom surface are in contact with each other. It is a connected curve, and the tooth profile shape of the tooth bottom surface of the internal gear is formed by an arc having an arc radius R centering on the reference pitch line, and the tooth profile shape of the tooth tip surface is the tooth profile shape of the tooth bottom surface adjacent to the reference pitch circle. The internal gear tooth profile is connected so that the tooth profile arc of the tooth bottom surface and the tooth profile arc of the tooth tip surface are in contact with each other. Based on the center of the reference pitch circle, the tooth profile of the two gears, which is a curved line, is used. A gear having a tooth profile that allows the tooth profile to be offset outward (plus side) or inward (minus side).
請求項２の発明は、請求項１に記載した歯車を含む、複数の歯車で構成された歯車伝達装置である。 A second aspect of the present invention is a gear transmission device including a plurality of gears including the gear according to the first aspect.
請求項1に記載の歯車は円弧歯形を持つ歯車であり、歯の大きさは外歯車においては歯先面の歯形形状である円弧の半径Ｒ（以下、円弧半径Ｒと定義する）また、内歯車においては歯底面の歯形形状である円弧半径Ｒで表される。円弧半径Ｒは任意の値を設定することが可能であり、この値と歯数によりオフセットする基となる歯車の大きさが決定されることになる。この円弧半径Ｒはインボリュート歯車のモジュールに相当するものである。モジュールと比較すれば、歯の大きさが測定可能な実測値として表現される利点があり、円弧半径Ｒは歯車装置の大きさにより任意に設定することが可能となる。更に、インボリュート歯車と比較すれば、噛み合いが滑らかであり、振動が少なく歯部の強度が大となる。また、歯と歯の干渉がないに等しい。少数枚数の歯の組み合わせから歯車列を構成できる特徴を有する。また、請求項１に記載の歯車は、この歯形曲線をピッチ円の中心を基にして外方向（プラス側）あるいは内方向（マイナス側）へオフセットさせることが可能となる。歯車の歯形曲線を自在に変形させてかみ合わせることが可能であり、軸間きょりの調整や歯車サイズの調整が可能となる特徴を有する。 The gear according to claim 1 is a gear having an arc tooth shape, and the tooth size of the external gear is an arc radius R (hereinafter, defined as an arc radius R) which is a tooth shape of a tooth tip surface. In the gear, it is represented by an arc radius R which is a tooth profile shape of the root surface. The arc radius R can be set to an arbitrary value, and the size of the base gear to be offset is determined by this value and the number of teeth. This arc radius R corresponds to an involute gear module. Compared with the module, there is an advantage that the tooth size is expressed as an actually measured value that can be measured, and the arc radius R can be arbitrarily set depending on the size of the gear device. Further, compared with the involute gear, the meshing is smooth, the vibration is less, and the strength of the tooth portion is increased. Also, there is no tooth-to-tooth interference. The gear train can be formed from a combination of a small number of teeth. Further, the gear according to claim 1 can offset the tooth profile curve outward (plus side) or inward (minus side) based on the center of the pitch circle. The tooth profile curve of the gear can be freely deformed and meshed with each other, and there is a feature that adjustment of the clearance between the shafts and the gear size can be adjusted.
請求項２に記載の歯車伝達装置は、請求項1の円弧歯形を持つ歯車を使用して構成された歯車装置である。減速装置の歯車としても使用することが可能であり、従来から使用されている減速装置と比較すれば、歯車設計の容易さおよび円弧半径Ｒの設定の自由度から、装置自体の設計の幅に自由度を持たすことが可能となり、大きな減速比を持った装置を設計することが可能となる。更に、オフセットした歯車を使用することにより装置の軽量化にも繋がってくる。また、請求項１の歯車を内歯車と外歯車の構成にて動力伝達用にも使用が可能であり、少数歯数の歯車列を構成すれば装置自体の軽量化を図ることが可能となる。内接歯車式ポンプの外接歯車および内接歯車として使用すれば、オフセット量により、吐出量や装置の大きさを自在に調整することが可能となる。減速、増速、変速装置や他の歯車を使用した動力伝達装置にも用途を広げることができる。 A gear transmission device according to a second aspect of the present invention is a gear device configured using the gear having the arc tooth profile of the first aspect. It can also be used as a gear of a reduction gear. Compared with a reduction gear used in the past, the design range of the device itself can be reduced from the ease of gear design and the freedom of setting of the arc radius R. It becomes possible to have a degree of freedom, and it is possible to design a device having a large reduction ratio. Furthermore, the use of offset gears leads to a reduction in the weight of the device. Further, the gear of claim 1 can be used for power transmission by the configuration of the internal gear and the external gear, and if the gear train having a small number of teeth is configured, the device itself can be reduced in weight. . When used as an external gear and an internal gear of an internal gear type pump, it becomes possible to freely adjust the discharge amount and the size of the apparatus by the offset amount. Applications can be extended to power transmission devices using deceleration, speed-up, transmissions and other gears.
本発明の請求項１の歯車は、先の特許公開平２００７−３２８３６にて開示している請求項１の歯車の歯形曲線をピッチ円の中心を基にしてオフセットして作成される歯形曲線を持った歯車である。前記の出願と同様に歯数１枚から任意の歯数の歯車まで適用できるものである。
本発明の請求項１の歯車の特徴として、歯の大きさである円弧半径Ｒの設定およびオフセット量Ｆはある範囲において任意に設定が可能であるという特徴を有している。オフセット量とは、基の図形を等間隔に平行移動させる距離のことである。オフセット量は歯車の歯の大きさを表す円弧半径Ｒの値により設定され、オフセット可能な範囲はプラス側(外側)については、図３および図４に示す通り３接円の円弧半径ｒの値により決定され、外側の上限はｒの値が０となる点が最大のオフセット量となる。つまり、３接する円弧が収縮して無くなる点である。
マイナス側（内側）については、作図上では歯形曲線の中心点ｏ１へ無限に収縮してゆく現象を確認している。しかしながら、歯形曲線として有効と思われる範囲は円弧半径Ｒの値が０となる点までであると思われる。つまり、歯の大きさを表す円弧半径Ｒが０となる点、歯先が尖った形状になる点である。また、オフセットする基の図形（ここでは歯形曲線を示す）に対して外側にオフセットする場合にはプラスの値にてオフセット量を表示することとし、内側にオフセットする場合にはマイナスの値にてオフセット量を表示することにする。先の出願にて、オフセットする基の歯形曲線を持った歯車の用途については詳しく述べているところであるが、本発明の請求項１の歯車も同様に、内接歯車式ポンプの外接歯車、内接歯車として用いることが可能であり、歯車伝達装置の個々の歯車列の要素として用いることも可能である。さらに、先の出願にて開示している減速機の構成要素の１つとして用いることも可能であるという特徴を有している。
ここで、先の出願の請求項１に記載の歯車の歯形曲線とオフセットさせた歯形曲線を比較してその特色と効果をまとめて簡単に説明することにする。詳しくは次項の図例に従って説明することにする。
特色として、１） 先の出願の請求項１に記載の歯形曲線の円弧半径Ｒとオフセットした歯形曲線の円弧半径Ｒ１（オフセット図形の円弧半径とオフセット図形の基になる円弧半径を区別するために円弧半径の記号表示をＲ１とＲで表示している）は異なる。つまり、オフセットすることにより円弧半径Ｒの値およびピッチ円直径ｄは増減することになる。また、円弧半径Ｒの２つの円とに外接する３接円の円弧で形成される外歯車の歯底部、内歯車の歯先部の形状はオフセットすることにより変形するが、３接する円弧で構成されることは同じである。この場合、図３および図４に示す３接円の円弧半径ｒ＝０になる点および円弧半径Ｒ１＝０になる点を含める。
２） 外側にオフセットした場合のオフセットが可能となる限界は外歯車の場合、歯車の歯底の形状は隣り合う円弧半径Ｒの２円とピッチ円とに外接する３接円の円弧で形成されるが、この３接円の半径値が０になる点が限界となる。
３） 内側にオフセットした場合のオフセットが可能となる限界は外歯車の場合、ピッチ円の中心に向かって収縮する形となり、ピッチ円半径の値が０になる点まで収縮する。内側にオフセットする場合は、円弧半径Ｒの値が０になるまでの歯形曲線が実用上有効であると思われる。それ以上の収縮形状については、基の歯形曲線の形状から異なる形状へ変化するので実用するには難しいと思われる。内歯車についても同様な結果が得られている。
４） 本発明の請求項１の歯車の特徴の１つであるが、基の歯形曲線に対してそのピッチ円の中心を基に歯形曲線をオフセットさせた歯車でも、先の出願の請求項１に記載の歯車同様に１対の歯車として正確にかみ合いをするという大きな特徴を有している。
効果として、１） 歯の大きさを表す円弧半径Ｒの値は変化するが、歯車の大きさを任意に調整することが可能となる。
・ 外歯車のかみ合いに於いては、軸間きょりを調整することが可能となる。
・ 歯車の歯の大きさ（円弧半径Ｒ）の設定が自在になり、歯車の強度や歯車サイズを含む歯車の設計が容易になる特徴を有している。
・ 本発明の請求項１に記載の歯車を使用して歯車伝達装置を設計する場合、装置自体の軽量化、省力化を計ることが容易に可能となる。
以下、本発明の実施形態を表１から表５、図１から図１５に基づいて説明する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a tooth profile curve created by offsetting the tooth profile curve of the gear according to the first aspect disclosed in Japanese Patent Publication No. 2007-32836 based on the center of the pitch circle. It has a gear. Similar to the above-mentioned application, the present invention can be applied to gears having one tooth to an arbitrary number of teeth.
A feature of the gear according to claim 1 of the present invention is that the setting of the arc radius R, which is the size of the tooth, and the offset amount F can be arbitrarily set within a certain range. The offset amount is a distance by which the base graphic is translated at equal intervals. Offset amount is set by the value of arc radius R which represents the magnitude of the gear teeth, the offset can range about the positive side (outside), the value of the arc radius r of the street 3 tangent circles shown in FIGS. 3 and 4 The upper limit of the outside is the maximum offset amount at the point where the value of r is 0. In other words, it is a point where the arc that touches the 3 contracts and disappears.
On the minus side (inner side), it has been confirmed that the drawing contracts infinitely to the center point o1 of the tooth profile curve on the drawing. However, the range that seems to be effective as a tooth profile curve seems to be up to the point where the value of the arc radius R becomes zero. That is, the arc radius R representing the size of the tooth is 0, and the tooth tip has a pointed shape. Also, when offsetting to the outside relative to the base figure to be offset (here, the tooth profile curve is shown), the offset amount is displayed as a positive value, and when offset to the inside, a negative value is displayed. The offset amount will be displayed. In the previous application, the use of the gear having the offset tooth profile curve has been described in detail, but the gear according to claim 1 of the present invention is also the internal gear of the internal gear type pump. It can be used as a contact gear, and can also be used as an element of an individual gear train of a gear transmission. Further, it has a feature that it can be used as one of the components of the reduction gear disclosed in the previous application.
Here, the tooth profile curve of the gear according to claim 1 of the previous application is compared with the offset tooth profile curve, and its features and effects will be briefly described. Details will be described with reference to the example in the next section.
Features 1) To distinguish the arc radius R of the tooth profile curve and the arc radius R1 of the offset tooth profile curve according to claim 1 of the earlier application (in order to distinguish the arc radius of the offset figure and the arc radius on which the offset figure is based) The symbol display of the arc radius is indicated by R1 and R) . That is, by offsetting, the value of the arc radius R and the pitch circle diameter d are increased or decreased. In addition, the shape of the tooth bottom portion of the external gear and the tooth tip portion of the internal gear formed by a circular arc of a three-tangent circle circumscribing two circles having an arc radius R is deformed by offsetting. What is done is the same. In this case, a point where the arc radius r = 0 and a point where the arc radius R1 = 0 of the tangent circle shown in FIGS. 3 and 4 are included.
2) In the case of an external gear, the limit that enables offset when offset to the outside is the case, and the shape of the bottom of the gear is formed by a circular arc of a tangent circle that circumscribes two circles of adjacent arc radius R and a pitch circle. However, the point at which the radius value of this three-tangent circle is 0 is the limit.
3) In the case of an external gear, the limit at which the offset is possible when it is offset inward is to shrink toward the center of the pitch circle and shrink to the point where the value of the pitch circle radius becomes zero. In the case of offset to the inside, a tooth profile curve until the value of the arc radius R becomes 0 seems to be effective in practice. It seems that it is difficult to put it into practical use for a contraction shape beyond that because it changes from the shape of the basic tooth profile curve to a different shape. Similar results are obtained for the internal gear.
4) One of the features of the gear of claim 1 of the present invention is that the gear of which the tooth profile curve is offset based on the center of the pitch circle with respect to the base tooth profile curve is the claim 1 of the earlier application. Like the gear described in (1), it has a great feature of accurately meshing as a pair of gears.
As an effect, 1) Although the value of the arc radius R representing the size of the tooth changes, the size of the gear can be arbitrarily adjusted.
・ In the meshing of the external gear, it is possible to adjust the axial clearance.
The gear tooth size (arc radius R) can be freely set, and the gear design including the gear strength and gear size is easy.
-When designing a gear transmission device using the gear according to claim 1 of the present invention, it is possible to easily reduce the weight and labor of the device itself.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to Tables 1 to 5 and FIGS. 1 to 15 .
表１は先の出願（特許公開平２００７−３２８３６）の表１に提示している内接歯車式ポンプ用歯車基本計算式の表と同じものである。オフセットさせるために基の図形（歯車の歯形曲線）を作図する基本データを求めるために必要となる。オフセットさせた図形を以下、オフセット図形と呼ぶことにする。この表１の歯車計算式を基にオフセット図形を作図することになる。 Table 1 is the same as the table of the internal gear type pump gear basic calculation formula presented in Table 1 of the previous application (Japanese Patent Publication No. 2007-32836). Necessary for obtaining basic data for drawing a base figure (tooth profile curve of a gear) for offsetting. Hereinafter, the offset graphic is referred to as an offset graphic. An offset figure is drawn based on the gear calculation formula in Table 1.
図１は、表１の計算例にある外接歯車（1）を基にした歯形曲線の作図例である。水平中心線1ｕ、垂直中心線1ｖを作図する。次に歯数分割角度α1にて垂直中心線1ｖより左回り角度で、交点ｏ１をと通る中心線1ｗを作図する。交点ｏ１を中心としてピッチ円d１１と歯先円da１１を作図する。次に、ピッチ円d１１と垂直中心線1ｖと中心線１ｗの交点ｏ１１,と交点ｏ1２を中心とした円弧半径（Ｒ）１の円１１，円１２を作図する。前記の円１１，円１２、ピッチ円ｄ１１に外接する３接円１３を作図する。作図された円１１の円弧１ａ、１ｂと３接円の円弧1ｂ、1ｃと円１２の円弧1ｃ、1ｄを接続すれば、歯形曲線の一部が作図される。この歯形曲線をｏ１を中心として歯車の歯数値（５）ほど回転複写をすれば外接歯車の歯形曲線ｓ１が作図される。上記の表１同様に先の出願（特許公開平２００７−３２８３６）の図１に提示している作図例と同じものである。オフセット図形の基の図形を作図するために必要な外接歯車の作図手順である。 FIG. 1 is a drawing example of a tooth profile curve based on the external gear (1) in the calculation example of Table 1. A horizontal center line 1u and a vertical center line 1v are drawn. Next, a center line 1w passing through the intersection point o1 at a counterclockwise angle with respect to the vertical center line 1v at the number of teeth division angle α1 is drawn. A pitch circle d11 and a tooth tip circle da11 are drawn around the intersection point o1. Next, a circle 11 and a circle 12 having an arc radius (R) 1 centered on the intersection o11 of the pitch circle d11, the vertical center line 1v and the center line 1w, and the intersection o12 are drawn. A circle 3 that circumscribes the circle 11, circle 12, and pitch circle d11 is drawn. If the arcs 1a and 1b of the drawn circle 11 are connected to the arcs 1b and 1c of the three-tangent circle and the arcs 1c and 1d of the circle 12, a part of the tooth profile curve is drawn. If this tooth profile curve is rotated and copied about the tooth value (5) of the gear centered on o1, the tooth profile curve s1 of the external gear is drawn. Similar to Table 1 above, it is the same as the drawing example presented in FIG. 1 of the previous application (Patent Publication No. 2007-32836). This is a drawing procedure of the external gear necessary for drawing the base figure of the offset figure.
図２は、表１の計算例の内接歯車（２）を基にした歯形曲線の作図例である。水平中心線２ｕ、垂直中心線２ｖを作図する。次に歯数分割角度α２にて垂直中心線２ｖより左回り角度で、交点ｏ２をと通る中心線２ｗを作図する。交点ｏ２を中心としてピッチ円d２２と歯底円dｆ２２を作図する。次に、ピッチ円d２２と垂直中心線２ｖと中心線２ｗの交点ｏ２１,と交点ｏ２２を中心とした円弧半径（Ｒ）１の円２１，円２２を作図する。前記の円２１，円２２、ピッチ円ｄ２２に外接する３接円２３を作図する。作図された円２１の円弧２ａ、２ｂと３接円２３の円弧２ｂ、２ｃと円２２の円弧２ｃ、２ｄを接続すれば、歯形曲線の一部が作図される。この歯形曲線をｏ２を中心として歯車の歯数値（６）ほど回転複写をすれば内接歯車の歯形曲線ｓ２が作図される。上記の図１同様に先の出願（特許公開平２００７−３２８３６）の図２に提示している作図例と同じものである。オフセット図形の基の図形を作図するために必要な内接歯車の作図手順である。 FIG. 2 is a drawing example of a tooth profile curve based on the internal gear (2) in the calculation example of Table 1. A horizontal center line 2u and a vertical center line 2v are drawn. Next, the center line 2w passing through the intersection point o2 is drawn at a counterclockwise angle from the vertical center line 2v at the number-of-teeth division angle α2. A pitch circle d22 and a root circle df22 are drawn around the intersection point o2. Next, an intersection point o21 of the pitch circle d22, the vertical center line 2v, and the center line 2w, and a circle 21 and a circle 22 having an arc radius (R) 1 centering on the intersection point o22 are drawn. A three-tangent circle 23 that circumscribes the circle 21, the circle 22, and the pitch circle d22 is drawn. If the arcs 2a and 2b of the drawn circle 21 and the arcs 2b and 2c of the 3-tangent circle 23 are connected to the arcs 2c and 2d of the circle 22, a part of the tooth profile curve is drawn. If this tooth profile curve is rotated and copied about the tooth value (6) of the gear centering on o2, the tooth profile curve s2 of the internal gear is drawn. Similar to FIG. 1 described above, this is the same as the drawing example presented in FIG. 2 of the previous application (Japanese Patent Publication No. 2007-32836). This is a drawing procedure of the internal gear necessary for drawing the base figure of the offset figure.
図３は、表１の計算例にある外接歯車（１）の５枚歯歯車の作図である。Ｒは歯の大きさを表す円弧半径を示す。ｒは歯先部を構成する円弧半径Ｒの２つの円とピッチ円とが外接する３接円の円弧の半径である。オフセット図形は、図１および図２による作図手順で作成された歯形曲線を基にして作図することができる。図３の歯形曲線の中心点であるｏ１を基にして外側（プラス側）および内側(マイナス側)へ任意のオフセット量にて元の歯形曲線を変形させることが可能となる。変形させた歯形曲線の円弧半径Ｒ１の値と３接円の円弧半径ｒの値はオフセット量Ｆの値に連動して変化することになる。その変形させた歯形曲線を図４に示す。 FIG. 3 is a drawing of the five-tooth gear of the external gear (1) in the calculation example of Table 1. R represents an arc radius representing the size of the tooth. r is the radius of the arc of a tangent circle where the two circles of the arc radius R constituting the tooth tip part and the pitch circle circumscribe the circle. The offset graphic can be drawn based on the tooth profile curve created by the drawing procedure according to FIGS. Based on o1 which is the center point of the tooth profile curve in FIG. 3, the original tooth profile curve can be deformed with an arbitrary offset amount to the outside (plus side) and inside (minus side). The value of the arc radius R1 of the deformed tooth profile curve and the value of the arc radius r of the tangent circle change in conjunction with the value of the offset amount F. The deformed tooth profile curve is shown in FIG.
図４は図３の歯形曲線を基にプラス側とマイナス側へオフセットさせた図形を示す。オフセットする前の基準となる歯形曲線を太線にて強調して表示をしている。オフセット可能な範囲はプラス側については、３接円の円弧半径ｒの値により決定され、外側の上限はｒの値が０となる点が最大のオフセット量となる。つまり、３接する円弧が収縮して無くなる点である。プラス側は、オフセット量Ｆ＝０から０．２づつ増加させて３接円の円弧半径ｒが０になる点までを表示している。この基準となる歯形曲線の円弧半径Ｒは１である。マイナス側（内側）については、作図上では歯形曲線の中心点ｏ１へ無限に収縮してゆく現象を確認している。しかしながら、歯形曲線として有効と思われる範囲は円弧半径Ｒの値が０となる点までであると思われる。つまり、歯の大きさを表す円弧半径Ｒが０となる点、歯先が尖った形状になる点である。それ以後のオフセット図形は、歯先が尖った形状を維持しながら中心点に向けて収縮を続ける状態になる。図４では、マイナス側はオフセット量Ｆ＝０から-０．２づつ減少させてゆき、円弧半径Ｒ１＝０になる地点（オフセット量Ｆ＝-１．０）までを表示している。オフセットさせる基の歯形曲線を多様に変形させることにより、それらの歯車を使用して多種多様な歯車伝達装置を設計することが可能となる利点を有している。オフセットさせる基の歯形曲線については、先の特許公開平２００７−３２８３６にて開示しているところである。少数歯数の歯車曲線から任意の歯数の歯形曲線までをオフセットさせることが可能である特徴を有している。 FIG. 4 shows a figure offset to the plus side and the minus side based on the tooth profile curve of FIG. The tooth profile curve, which is the reference before offsetting, is highlighted with a bold line. The offset possible range is determined on the plus side by the value of the arc radius r of the tangent circle, and the upper limit of the outside is the maximum offset amount at the point where the value of r is 0. In other words, it is a point where the arc that touches the 3 contracts and disappears. On the plus side, the offset amount F is incremented by 0.2 from 0.2 and the point until the arc radius r of the tangent circle becomes 0 is displayed. The arc radius R of the reference tooth profile curve is 1. On the minus side (inner side), it has been confirmed that the drawing contracts infinitely to the center point o1 of the tooth profile curve on the drawing. However, the range that seems to be effective as a tooth profile curve seems to be up to the point where the value of the arc radius R becomes zero. That is, the arc radius R representing the size of the tooth is 0, and the tooth tip has a pointed shape. Subsequent offset figures continue to shrink toward the center point while maintaining a pointed tip shape. In FIG. 4, the minus side is decreased by −0.2 from the offset amount F = 0, and displays the point where the arc radius R1 = 0 (offset amount F = −1.0). By variously deforming the tooth profile curve of the base to be offset, it is possible to design a wide variety of gear transmission devices using these gears. The tooth profile curve to be offset is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 2007-32836. A gear curve having a small number of teeth can be offset from a tooth profile curve having an arbitrary number of teeth.
表２は、表１の内接歯車式ポンプ用歯車基本計算式を基にして、オフセットした場合の外接歯車と内接歯車の基本計算式を一覧表にしたものである。歯の大きさを表す円弧半径は、基の円弧半径をＲで表示をし、オフセットした歯車の円弧半径はＲ１として区別して表示をしている。以下同様にオフセットする距離をオフセット量Ｆにて、ピッチ円直径をＤ、歯先円直径をＤａ、歯底円直径をＤｆ、として表示をしている。Table 2 lists the basic calculation formulas for the external gear and the internal gear when offset based on the internal calculation formula for the internal gear type pump gear in Table 1. The arc radius representing the size of the tooth is indicated by R, and the offset radius of the offset gear is indicated as R1. Similarly, the offset distance is indicated by the offset amount F, the pitch circle diameter is D, the tip circle diameter is Da, and the root circle diameter is Df.
それぞれの計算項目に於いては、表１のデータを参照しているものもある。偏心量ｅについては、オフセットした歯車を用いた内接歯車式ポンプにおいては変化しないという特徴を有している。表２の計算式は、内接歯車式ポンプに用いる歯車だけではなく、オフセットした歯車（外歯車及び内歯車）の計算式として用いることが可能である。Some calculation items refer to the data in Table 1. The eccentricity e has a characteristic that it does not change in an internal gear pump using an offset gear. The calculation formulas in Table 2 can be used not only for gears used for internal gear pumps but also for offset gears (external gears and internal gears).
図５は、内接歯車式ポンプの構成図を示している。（ａ）は外接歯車が４枚歯で、内接歯車が５枚歯にていずれの歯車も円弧半径Ｒ＝１で作図した偏心量ｅ＝0.５、オフセット量Ｆ＝０で、変形する基となる歯形曲線を使用した１枚差でかみ合う内接歯車式ポンプの構成図である。
（ｂ）はポンプがケーシング内に液体を閉じ込めることができる面積（以下、閉じ込み面積と呼ぶことにする）をハッチング（斜線）にて表示したものである。（ｃ）は、閉じ込み面積だけを表示したものであり、Ｓ０はその面積値である。閉じ込み容量は、前述の面積に歯幅を乗ずれば計算することができる。ＣＡＤソフトを使用すれば、簡単に面積計算をすることが可能である。
FIG. 5 shows a configuration diagram of the internal gear pump. (A) shows that the external gear has 4 teeth, the internal gear has 5 teeth, and each gear is deformed with an eccentricity e = 0.5 and an offset amount F = 0 drawn with an arc radius R = 1. It is a block diagram of the internal gear type pump which meshes by 1 sheet difference using the tooth profile curve used as the base.
(B) shows the area (hereinafter referred to as the confined area) in which the pump can confine the liquid in the casing by hatching. (C) shows only the confined area, and S0 is the area value. The confinement capacity can be calculated by multiplying the aforementioned area by the tooth width. If CAD software is used, it is possible to easily calculate the area.
図６は、図５（ａ）の歯形曲線を外側へオフセットした内接歯車式ポンプの構成図と閉じ込み面積値を表示したものである。オフセット量Ｆは０．１から０．５までの値で変形させた外接歯車と内接歯車の組み合わせを表示している。内接歯車式ポンプの場合、外接歯車と内接歯車のオフセット方向とオフセット量は同じにしなければならない。偏心量ｅは、基の歯形曲線をオフセットさせても変化しない特徴を有する。プラス側のオフセットは、歯の強度を高め吐出容量を増加させることが可能となる特徴を有している。 FIG. 6 shows a block diagram of the internal gear pump in which the tooth profile curve of FIG. 5A is offset outward and the confined area value. The offset amount F indicates the combination of the external gear and the internal gear deformed by a value from 0.1 to 0.5. In the case of the internal gear type pump, the offset direction and the offset amount of the external gear and the internal gear must be the same. The eccentricity e has a characteristic that it does not change even if the base tooth profile curve is offset. The offset on the plus side has a feature that the tooth strength can be increased and the discharge capacity can be increased.
図７は、図５（ａ）の歯形曲線を内側へオフセットした内接歯車式ポンプの構成図と閉じ込み面積値を表示したものである。オフセット量Ｆは-０．１から-０．５までの値で変形させた外接歯車と内接歯車の組み合わせを表示している。吐出容量は、減少するが装置自体を軽量化することが可能となる。図６と同様に偏心量ｅは変化しないことが分かる。図６および図７にて基の歯形曲線をオフセットさせて構成した内接歯車式ポンプの実施例として表示している。歯車ポンプを設計する上で、歯車の強度を含めて吐出容量の調整や装置の軽量化につながるものである。マイナス側のオフセットは、歯の大きさＲが小さくなる分、液体を閉じ込める面積を増加させることが可能となり、吐出容量を自在に設計上で調整することが可能となる特徴を有する。また、基になる歯形曲線の円弧半径Ｒ＝２として作図をして、マイナス側にオフセット量Ｆ＝−１．０（円弧半径Ｒ＝１）とした場合と基の歯形曲線(円弧半径Ｒ＝１)で作図して内接歯車式ポンプをこれらの歯車で構成させた場合では、オフセットさせて歯車の歯の大きさを同じにして構成した内接歯車式ポンプの方が大きな閉じ込め面積Ｓを得ることが可能となる。 FIG. 7 shows a block diagram of the internal gear pump in which the tooth profile curve of FIG. 5A is offset inward and the confined area value. The offset amount F indicates a combination of an external gear and an internal gear that is deformed with a value from -0.1 to -0.5. Although the discharge capacity is reduced, the apparatus itself can be reduced in weight. It can be seen that the eccentricity e does not change as in FIG. FIG. 6 and FIG. 7 show an embodiment of an internal gear pump constructed by offsetting the basic tooth profile curve. In designing the gear pump, it leads to adjustment of discharge capacity including gear strength and weight reduction of the device. The minus-side offset has a feature that the area for confining the liquid can be increased as the tooth size R becomes smaller, and the discharge capacity can be freely adjusted in design. In addition, the drawing is performed with the arc tooth radius R = 2 of the base tooth profile curve, and the offset amount F = −1.0 (arc radius R = 1) on the minus side and the base tooth profile curve (arc radius R = In the case where the internal gear type pump is constructed with these gears after drawing in 1), the internal gear type pump constructed by offsetting and making the gear teeth the same in size has a larger confinement area S. Can be obtained.
表３は、図６及び図７のそれぞれのオフセットさせた図形の円弧半径Ｒ１の値、オフセット量Ｆの値、閉じ込み面積Ｓの値を外側へオフセットさせた場合と内側へオフセットさせた場合とを一覧表にまとめたものである。オフセット量Ｆの値により円弧半径Ｒ１の値、閉じ込み面積Ｓの値が比例的に増減していることが分かる。つまり、オフセット量Ｆの値により吐出容量、それぞれの歯車サイズ、ケーシングサイズは比例的に調整が可能となることが分かる。本発明の請求項１に記載の歯車は、基の歯形曲線をオフセットさせることにより自在に歯形曲線を変形させることが可能となり、歯車の大きさ、前記の歯車を含む歯車装置のサイズ、歯形の形状を自在に調整することが可能となる特徴を有した歯車である。 Table 3 shows a case where the value of the arc radius R1 , the value of the offset amount F, and the value of the confinement area S of the offset figures in FIGS. 6 and 7 are offset outward and when they are offset inward. Are summarized in a list. It can be seen that the value of the arc radius R1 and the value of the confinement area S increase and decrease in proportion to the value of the offset amount F. That is, it can be seen that the discharge capacity, the respective gear sizes, and the casing size can be proportionally adjusted by the value of the offset amount F. According to the first aspect of the present invention, the tooth profile curve can be freely deformed by offsetting the base tooth profile curve. The gear size, the size of the gear device including the gear, and the tooth profile It is a gear having a feature that the shape can be freely adjusted.
図８は、先の特許公開平２００７−３２８３６にて開示している請求項１の歯車を使用してラックとピニオン(歯数２０枚)として構成したかみ合い図である。歯の大きさＲ＝１であり、オフセット量Ｆ＝０となるオフセット図形の基となる図形である。ラックとピニオンの軸間きょりをａで表示している。ラックとピニオンのかみ合いにおいては、軸間きょりａ＝ｄ/2となる。ここでｄはピニオンのピッチ円直径を表す。図９および図１０にてオフセットさせた図形を示す。 FIG. 8 is a meshing diagram configured as a rack and pinion (20 teeth) using the gear of claim 1 disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 2007-32836. This is a figure that is the basis of an offset figure in which the tooth size R = 1 and the offset amount F = 0. The clearance between the rack and the pinion is indicated by a. In the engagement between the rack and the pinion, the distance between the axes is a = d / 2. Here, d represents the pitch circle diameter of the pinion. FIG. 9 and FIG. 10 show the offset figures.
図９は、図８のラックとピニオンをオフセットさせて構成したかみ合い図である。ピニオンである外歯車は、外側(プラス方向)へオフセット量Ｆ＝０．５にて変形させたものであり、ラックはピニオンがオフセット量分大きくなっているので、逆の方向(マイナス方向)へＦ＝-０．５オフセットさせてかみ合わせた図である。このかみ合わせの場合、ピニオン側の歯車の歯は太った形となり歯の強度を増すことが可能となる。しかし、ラック側の歯形は歯先が尖った形となり歯の強度は劣ってくることになる。ラック側とピニオン側のどちらをプラス側または、マイナス側へオフセットするかは、装置の構造や伝達する動力の大きさにより自在に選択することが可能となる。 FIG. 9 is an engagement diagram in which the rack and the pinion of FIG. 8 are offset. The external gear, which is a pinion, is deformed outward (plus direction) with an offset amount F = 0.5, and the rack is increased by the amount of offset of the pinion, so the reverse direction (minus direction) It is the figure which carried out the offset by F = -0.5. In the case of this meshing, the tooth of the pinion side gear becomes thick and the strength of the tooth can be increased. However, the tooth profile on the rack side has a pointed tip and the strength of the teeth is inferior. Which of the rack side and the pinion side is offset to the plus side or the minus side can be freely selected according to the structure of the apparatus and the magnitude of the transmitted power.
図１０は、図９の逆の操作をしたものである。つまり、ピニオン側をマイナス方向へ（オフセット量Ｆ＝-０．５）、ラック側をプラス方向へ（オフセット量Ｆ＝０．５）それぞれ０．５のオフセット量を与えたものである。この場合は、ラック側の歯の強度を高めることが可能となる。 FIG. 10 shows the reverse operation of FIG. That is, an offset amount of 0.5 is given to each of the pinion side in the minus direction (offset amount F = −0.5) and the rack side in the plus direction (offset amount F = 0.5). In this case, it is possible to increase the strength of the teeth on the rack side.
表４は、図１１、図１２、図１３に於ける各々の外歯車データを一覧表にまとめたものである。図１１は、オフセット量Ｆ＝０の時の歯車基本データを基に作図したものであり、図１１のデータを基にオフセットさせて作図したのが、図１２、図１３であり、それらの歯車データを表４に示す。 Table 4 summarizes the external gear data in FIGS. 11, 12, and 13 in a list. FIG. 11 is a drawing based on the basic gear data when the offset amount F = 0, and FIG. 12 and FIG. 13 are the offset drawings based on the data of FIG. The data is shown in Table 4.
図１１は、外歯車をかみ合わせた歯車列の実施例である。オフセット量Ｆ＝０であり、オフセットさせる基となる外歯車のかみ合い図である。
軸間きょりａは次式で求めることができる。ａ＝（ｄ３+ｄ４）/２＋Ｒの式にて求まる。 ｄ３、ｄ４はそれぞれの外歯車のピッチ円直径であり、Ｒは円弧半径を表す。この円弧半径Ｒは、オフセットさせる基となる歯形曲線の円弧半径であり、基の歯形曲線を正負の方向へオフセットさせたとしても、この式の円弧半径の値Ｒは変化しない固定値として使用する。お互いがオフセット量Ｆ＝０の外歯車同士のかみ合いの場合は、かみ合い時に歯と歯の干渉や歯の進みや遅れが多少見られる。この現象を解消するために、基の歯形曲線をオフセットして歯車列を構成したのが次項の図１２、図１３である。
FIG. 11 shows an embodiment of a gear train in which an external gear is engaged. FIG. 4 is an engagement diagram of an external gear serving as a base to be offset with an offset amount F = 0.
The inter-axis clearance a can be obtained by the following equation. a = (d3 + d4) / 2 + R. d3 and d4 are pitch circle diameters of the respective external gears, and R represents an arc radius. The arc radius R is the arc radius of the tooth profile curve to be offset, and the arc radius value R in this equation is used as a fixed value that does not change even if the base tooth profile curve is offset in the positive or negative direction. . When the external gears with the offset amount F = 0 are engaged with each other, there is some interference between teeth and tooth advancement and delay during engagement. In order to eliminate this phenomenon, the gear train is constructed by offsetting the basic tooth profile curve as shown in FIGS.
図１２は、図１１の外歯車２個を同じオフセット量Ｆ＝-０．１にてオフセットして組み合わせた歯車列である。各々の歯車データは表３にて表示している。外歯車同士の組み合わせの場合、上記の項で説明の通りオフセット量Ｆ＝０ではかみ合い時に歯の干渉や歯の進み遅れが生ずる。
この現象を解消するには、歯形曲線をピッチ円の中心を基に正方向または負の方向へオフセットさせて組み合わせれば解消させることが可能となる。図１２は、その実施例の1つとして取り上げている。
FIG. 12 shows a gear train in which the two external gears of FIG. 11 are combined with the same offset amount F = −0.1. Each gear data is shown in Table 3. In the case of a combination of external gears, as described in the above section, when the offset amount is F = 0, tooth interference and tooth advance / delay occur at the time of meshing.
In order to eliminate this phenomenon, the tooth profile curve can be eliminated by combining it with an offset in the positive direction or the negative direction based on the center of the pitch circle. FIG. 12 is taken up as one of the embodiments.
図１３は、表４に歯車データを示すとおり、片方の外歯車はオフセット量Ｆ＝-０．８（負の方向）にてオフセットをさせ、他方の外歯車はＦ＝０．８（正の方向）にてオフセットさせて組み合わせた歯車列である。図４にて説明の通り、オフセット可能な範囲は正の方向については、３接円の円弧半径ｒの値により決定され、外側の上限はｒの値が０となる点が最大のオフセット量となる。つまり、３接する円弧が収縮して無くなる点である。負の方向については、歯形曲線として有効と思われる範囲は円弧半径Ｒの値が０となる点までであると思われる。つまり、歯の大きさを表す円弧半径Ｒが０となる点、歯先が尖った形状になる点である。前述のオフセット範囲を各々の歯車へ設定することにより、適正なかみ合いの歯車列を自在に選択することが可能となる。また、図１３の歯車列の左側の外歯車は、負の方向へオフセットした歯車である。この歯形曲線は、ローラチェーンスプロケットととして応用することも可能となる。これに用いるチェーンのローラ径は、図１３の右図の外歯車の円弧半径Ｒ１を参照することが可能となる。本発明の請求項１に記載の歯車は、歯形曲線をオフセットさせることにより自在に変形することが可能となる特徴を有しているので、多種多様な方面へ歯車装置の要素として用いることが可能であると推察される。 FIG. 13 shows gear data in Table 4. One external gear is offset by an offset amount F = −0.8 (negative direction), and the other external gear is F = 0.8 (positive). The gear train is combined with an offset in the direction). As described in FIG. 4, the offset possible range is determined by the value of the arc radius r of the tangent circle in the positive direction, and the outer upper limit is the point where the value of r is 0 is the maximum offset amount. Become. In other words, it is a point where the arc that touches the 3 contracts and disappears. For the negative direction, the range that seems to be effective as a tooth profile curve seems to be up to the point where the value of the arc radius R becomes zero. That is, the arc radius R representing the size of the tooth is 0, and the tooth tip has a pointed shape. By setting the above-described offset range for each gear, it is possible to freely select a gear train with an appropriate mesh. Further, the external gear on the left side of the gear train in FIG. 13 is a gear offset in the negative direction. This tooth profile curve can be applied as a roller chain sprocket. For the roller diameter of the chain used for this, it is possible to refer to the arc radius R1 of the external gear in the right diagram of FIG. The gear according to claim 1 of the present invention has a feature that it can be freely deformed by offsetting the tooth profile curve, so that it can be used as an element of a gear device in various directions. It is guessed that.
表５は、図１４および図１５の減速機に用いる各々の歯車(外歯車と内歯車)とその歯車の基本データを一覧表にしたものである。各々の歯車のオフセットする前の歯の大きさＲは２であり、オフセット量Ｆ=-０．５にて変形した歯車を減速機の歯車として用いている。各々の歯車データは、表２の内接歯車式ポンプ用歯車基本計算式（オフセット）を参照して計算をしたものである。Table 5 lists each gear (external gear and internal gear) used in the reduction gears of FIGS. 14 and 15 and basic data of the gear. The tooth size R of each gear before offset is 2, and a gear deformed with an offset amount F = −0.5 is used as a gear of a reduction gear. Each gear data is calculated with reference to the internal gear pump gear basic formula (offset) in Table 2.
図１４、図１５は先の出願（特許公開平２００７−３２８３６）の図１４、図１５の減速機を基にしてオフセットした歯車で構成した減速機である。図１４（ａ）は入力軸側の各々の歯車の構成図を示す。図１４（ｂ）は出力軸側の歯車の構成図を示している。図１５はオフセットした歯車を使用した減速機の組み立て断面図を示す。表５に各歯車の基本データを示す。動力の伝達は入力軸１４1(偏心量ｅの偏心軸)から軸受け１４２（またはローラーピン）を介して第1遊星歯車である外歯車１４7に伝達され、第２遊星歯車１４5の内歯車１４8とかみ合うと同時にその外歯車１４3は固定太陽歯車144(入力軸側ケーシングカバーに内歯車を歯切り)にも噛み合うことになる。尚、第２遊星歯車１４5には、３個の歯車が一体として歯切りされている。入力軸側の内歯車148及び固定太陽歯車に噛み合う外歯車143と出力軸側の外歯車151である。第２遊星歯車は揺動しながら、出力軸153に歯切りされている内歯車152と噛み合いながら出力軸へ動力が伝達される。この減速機の場合は、第１遊星歯車の外歯車１４7とそれにかみ合う第２遊星歯車の内歯車１４8の歯数比は減速比には関係しない。第２遊星歯車の外歯車１４3と固定太陽歯車144との歯数比及び出力軸側の外歯車１５１と内歯車１５２の歯数比がこの減速機の減速比に関係する。減速比を式にて説明すると次のようになる。減速比 ｉ＝（ｚＢ-ｚｂ）/ｚｂ×（ｚｂ-ｚｄ）/ｚＤとなる。ｚｂは外歯車１４３の歯数であり、ｚＢは内歯車１４４の歯数、ｚｄは外歯車１５１の歯数、ｚＤは内歯車１５２の歯数を示す。実施例４の減速機は表５より減速比 ｉ＝１/１６00となり、大きな減速比を得ることができる。前記の減速比の式において、分子の歯車の歯数差が１に近い値になることと、分母の歯車の歯数が多いほど大きな減速比が得られる。また、減速比 ｉの値が正の値の時は、入力軸と出力軸の回転方向は同方向になる。減速比 ｉの値が負の値の時は、入力軸と出力軸の回転方向は反対方向になる。設計上および試作品において減速比は1/3０００程度のものまで確認しているが、歯車の歯数及び円弧半径Ｒの設定により、無限に近い大きな減速比を得ることが可能であると推測される。上述の様に円弧半径Ｒと歯車の歯数の設定により、減速装置の大きさや減速比は任意に設定が可能となる。更に減速機に用いる歯車をオフセットすることにより、歯車サイズやケーシングサイズの微調整が可能になることと、歯車の歯の強度を調整できる特徴を有している。機構的には内接歯車式ポンプの機構を応用しているので、減速装置への潤滑を自給させる機能を持たせることも可能となる特徴を有している。前記の減速装置に使用する歯車は、この減速装置の構成と機能が果たせるのであれば、前記減速装置に用いられる外歯車と内歯車の歯車は、インボリュート歯車やトロコイド曲線を歯形にした歯車、サイクロイド曲線を歯形にした歯車、または他の歯形曲線で形成される歯車をオフセットして減速装置の歯車として使用することも可能であると推測される。 FIGS. 14 and 15 are speed reducers configured with gears offset from the speed reducers of FIGS. 14 and 15 of the previous application (Japanese Patent Publication No. 2007-32836). FIG. 14A shows a configuration diagram of each gear on the input shaft side. FIG. 14B shows a configuration diagram of the gear on the output shaft side. FIG. 15 shows an assembled cross-sectional view of a speed reducer using offset gears. Table 5 shows the basic data of each gear. The transmission of power is transmitted from the input shaft 141 (eccentric shaft of eccentricity e) to the external gear 147 which is the first planetary gear via the bearing 142 (or roller pin) and meshes with the internal gear 148 of the second planetary gear 145. At the same time, the external gear 143 meshes with the fixed sun gear 144 (the internal gear is cut into the input shaft casing cover). The second planetary gear 145 has three gears integrally cut. The external gear 143 meshes with the internal gear 148 on the input shaft side and the fixed sun gear, and the external gear 151 on the output shaft side. Power is transmitted to the output shaft while meshing with the internal gear 152 that is geared to the output shaft 153 while swinging the second planetary gear. In the case of this reduction gear, the gear ratio between the external gear 147 of the first planetary gear and the internal gear 148 of the second planetary gear meshing with it is not related to the reduction ratio. The gear ratio between the external gear 143 of the second planetary gear and the fixed sun gear 144 and the gear ratio between the external gear 151 on the output shaft side and the internal gear 152 are related to the reduction ratio of the reduction gear. The reduction ratio is explained by the following equation. Reduction ratio i = (zB−zb) / zb × (zb−zd) / zD. zb is the number of teeth of the external gear 143, zB is the number of teeth of the internal gear 144, zd is the number of teeth of the external gear 151, and zD is the number of teeth of the internal gear 152. The reduction gear of the fourth embodiment has a reduction ratio i = 1/1600 from Table 5, and a large reduction ratio can be obtained. In the above reduction ratio formula, the difference in the number of teeth of the numerator gear becomes a value close to 1, and the larger the number of teeth of the denominator gear, the larger the reduction ratio. When the reduction ratio i is a positive value, the input shaft and the output shaft rotate in the same direction. When the value of the reduction ratio i is a negative value, the rotation directions of the input shaft and the output shaft are opposite. Although the reduction ratio has been confirmed to be about 1 / 3,000 in the design and the prototype, it is estimated that a large reduction ratio close to infinity can be obtained by setting the number of gear teeth and the arc radius R. The As described above, the size of the reduction gear and the reduction ratio can be arbitrarily set by setting the arc radius R and the number of gear teeth. Further, by offsetting the gear used for the speed reducer, the gear size and casing size can be finely adjusted, and the gear teeth strength can be adjusted. Since the mechanism of the internal gear type pump is applied mechanically, it has a feature that it can also have a function of self-suppliing lubrication to the reduction gear. As long as the gear used in the speed reducer can fulfill the configuration and function of the speed reducer, the external gear and the internal gear used in the speed reducer are involute gears, gears having tooth shapes of trochoidal curves, and cycloids. It is estimated that a gear having a curved tooth profile, or a gear formed by another tooth profile curve can be offset and used as a gear of a reduction gear.
本発明の請求項１に記載の歯車の歯形を持ったラックカッター、ピニオンカッター、ホブカッター、フライスカッター、前記のいずれかの工具を使用した方法による創成歯切り法、または請求項１に記載の歯車の歯形を持ったフライスカッター、研削砥石による成形歯切り法、並びにＮＣデータ作成による加工プログラムからフライスカッターによる成形加工法、放電加工機による加工法、射出成形機による成形加工法、鋳造法、前記のいずれかの方法で請求項１に記載の歯車を製造すれば、単品生産から多量生産まで広範囲な生産方法が設定できる。また、請求項１に記載の歯車を製造する方法の１つとして、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使用して歯車のＮＣデータ作成からＮＣ工作機械による加工がある。歯形曲線は複数の円弧だけを使用しているので、ＮＣデータは円弧切削指令が主とした内容になる。従って、ＮＣデータ容量は少なくてすみ、加工時間を短くする特徴を有している。 A rack cutter, a pinion cutter, a hob cutter, a milling cutter having the gear tooth shape according to claim 1 of the present invention, a generating gear cutting method using a method using any one of the above tools, or the gear according to claim 1 Milling cutters with the following tooth shapes, molding gear cutting method with grinding wheel, and machining program by NC data creation, milling cutter molding method, electrical discharge machine processing method, injection molding machine molding method, casting method, If the gear according to claim 1 is manufactured by any one of the methods, a wide range of production methods can be set from single item production to mass production. Further, as one of the methods for manufacturing the gear according to the first aspect, there is the machining of the NC data from the creation of the gear NC data using the CAD / CAM device to the machining by the NC machine tool. Since the tooth profile curve uses only a plurality of circular arcs, the NC data is mainly composed of circular cutting commands. Accordingly, the NC data capacity is small, and the machining time is shortened.
本発明の請求項１に記載の歯車は、内接歯車式ポンプの外接歯車、内接歯車を初めとして、減速機の歯車を含む歯車伝達装置の要素として、多種多様にわたって広範囲にその用途が可能となる特徴を有している。 The gear according to claim 1 of the present invention can be used widely and widely as an element of a gear transmission device including an external gear of an internal gear type pump, an internal gear, and a gear of a reduction gear. It has the following characteristics.
１１ 図１のｏ１１を中心とした円弧半径１の円
１２ 図１のｏ１２を中心とした円弧半径１の円
１３ 図１の 外接歯車の３接円
２1 図２のｏ２１を中心とした円弧半径１の円
２２ 図２のｏ２２を中心とした円弧半径１の円
２３ 図２の 内接歯車の３接円
１４１ 図１４、図１５の入力軸
１４２ 図１４、図１５の軸受け
１４３ 図１４、図１５の外歯車
１４４ 図１４、図１５の内歯車
１４５ 図１４、図１５の第２遊星歯車
１４７ 図１４、図１５の外歯車
１４８ 図１４、図１５の内歯車
１５１ 図１４、図１５の外歯車
１５２ 図１４、図１５の内歯車
１５３ 図１５の出力軸
１５４ 図１５の入力軸側ケーシング
１５５ 図１５の出力軸側ケーシング
1ａ 図１の交点
１ｂ 図１の接点
１ｃ 図１の接点
１ｄ 図１の交点
２ａ 図２の交点
２ｂ 図２の接点
２ｃ 図２の接点
２ｄ 図２の交点
１ｕ 図１の水平中心線
１ｖ 図１の垂直中心線
１ｗ 図１の歯数分割角度（α1）割り出し中心線
２ｕ 図２の水平中心線
２ｖ 図２の垂直中心線
2ｗ 図２の歯数分割角度（α2）割り出し中心線
ａ 中心距離
ｄ1 外接歯車ピッチ円直径
ｄ11 外接歯車ピッチ円
ｄ２ 内接歯車ピッチ円直径
ｄ２２ 内接歯車ピッチ円
ｄ３ 図９の外歯車ピッチ円直径
ｄ４ 図９の外歯車ピッチ円直径
ｄａ１ 外接歯車歯先円直径
ｄａ１1 外接歯車歯先円
ｄｆ２ 内接歯車歯底円直径
ｄｆ２２ 内接歯車歯底円
ｅ 偏心量
Ｆ オフセット値
ｏ1 外接歯車中心点
ｏ２ 内接歯車中心点
ｏ１１ 図１の円弧半径の中心点
ｏ１２ 図１の円弧半径の中心点
ｏ２１ 図２の円弧半径の中心点
ｏ２２ 図２の円弧半径の中心点
Ｒ 円弧半径
Ｒ１ オフセットした図形の円弧半径
ｒ 図４の３接円の半径
Ｓ 図５及び図６の内接歯車式ポンプの閉じ込め面積
α1 外接歯車の歯数分割角度
α2 内接歯車の歯数分割角度
11 A circle with an arc radius of 1 centered on o11 in FIG. 1 12 A circle with an arc radius of 1 centered on o12 in FIG. 1 13 A circle of 3 circles of the external gear of FIG. 1 2 An arc radius of 1 centered on o21 in FIG. Circle 22 with circle radius 1 centered on o22 in FIG. 2 3 Circle with internal gear in FIG. 2 141 Input shaft in FIGS. 14 and 15 142 Bearings in FIGS. 14 and 15 143 FIG. 14 and FIG. 15, the second planetary gear 147 FIG. 14, FIG. 15 external gear 148 FIG. 14, FIG. 15 internal gear 151 FIG. 14, FIG. 15 external gear 152 Internal gear of FIG. 14 and FIG. 15 153 Output shaft of FIG. 15 154 Input shaft side casing of FIG. 15 155 Output shaft side casing of FIG.
1a Intersection of Figure 1
1b Contact of FIG.
1c Contact point of FIG. 1 1d Intersection point of FIG. 1 2a Intersection point of FIG. 2 2b Contact point of FIG. 2 2c Contact point of FIG. 2 2d Intersection point of FIG. 1 1u Horizontal center line of FIG. 1 1v Vertical center line of FIG. Dividing angle (α1) index center line
2u Horizontal center line in FIG. 2 2v Vertical center line in FIG.
2w Number of teeth division angle (α2) indexing center line in FIG. 2 a Center distance d1 External gear pitch circle diameter d11 External gear pitch circle d2 Internal gear pitch circle diameter d22 Internal gear pitch circle d3 External gear pitch circle diameter in FIG. d4 external gear pitch circle diameter in FIG. 9 da1 external gear tooth tip diameter da11 external gear tooth tip circle df2 internal gear tooth bottom circle diameter df22 internal gear tooth bottom circle e eccentric amount F offset value o1 external gear center point o2 inside Contact point center point o11 Center point of arc radius in FIG. 1 o12 Center point of arc radius in FIG. 1 o21 Center point of arc radius in FIG. 2 o22 Center point of arc radius in FIG. 2 R Arc radius
R1 Arc radius of offset figure r Radius of 3-tangent circle in Fig. 4 S Confinement area of internal gear type pump in Figs. 5 and 6 α1 Division number of teeth of external gear
α2 Internal gear split number of teeth
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