JP2009236144A - まがりばかさ歯車及び歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】まがりばかさ歯車において、相互に噛合する歯面の接触面積を大きくして、歯打ち音を低減し、歯部の強度を高める。
【解決手段】まがりばかさ歯車の歯部１５の歯直角断面Ｔの歯形形状は、歯直角断面が歯すじＨに沿って小径端部側から大径端部側に移動するのに従って（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、徐々に大きくなる。これに対応して、噛み合い側の歯面１７と歯先面１６との接続部２１に歯先円弧部Ｓを設ける。この歯先円弧部Ｓは、曲率半径ｒが、歯直角断面Ｔの２つの歯面１７，１８と歯先面１６とに内接する内接円の半径Ｒを超えない範囲内で、徐々に大きくなる、ように形成されている。歯先円弧部Ｓは、相手歯車の歯面に当接して弾性変形する際の接触面積を大きくすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、高い静音性及び強度が要求される機器に使用されるまがりばかさ歯車、及び歯車装置に関する。

相互に交差する２軸間に運動を伝達する歯車として、円錐型のすぐばかさ歯車が知られている。

このようなかさ歯車のうち、特許文献１には、自動車のディファレンシャルギヤに使用されて高負荷がかかるかさ歯車について記載されている。このかさ歯車は、歯面と歯底との接続部（隅肉曲線）の曲率半径を、それまで小径端部側の曲率半径を基準として一定であったのを改め、小径端部から大径端部へ向けて漸次増大させるようにした。これにより、それまで、破損しやすい部分であった大径端部の強度を高めて、小径端部から大径端部にかけて均一に十分な強度を確保するようにした。

ところが、この特許文献１では、歯面と歯先面との接続部が、相手歯車に噛み合う際の歯打ち音が大きく、また、この際、歯部に作用する衝撃力が大きいという不具合があった。

これに対し、特許文献２には、同じくディファレンシャルギヤにおいて、２つのすぐばかさ歯車で歯先面と歯面との接続部に、丸みを付ける技術が開示されている。この特許文献２では、相手歯車よりも強度の弱い歯車の丸み寸法Ｍを、相手歯車よりも大きくすることで、歯当たり位置を歯もとよりに変位させ、これにより、相互に噛み合う２つの歯車の強度のバランスをとるようにしている。また、この特許文献２によると、積極的に丸み寸法Ｍを設けることにより、相手歯車の歯面との接触面積を増加させることができるので、噛み合い時の静音性及び強度を高めることが可能となる。

なお、一般的に、静音性及び強度を高めるために、すぐばかさ歯車に代えて、まがりばかさ歯車が使用される。
特開２００２−２９５６４２号公報 特開２００７−１６２７４６号公報

しかしながら、上述の特許文献２においては、丸み寸法Ｍが、小径端部から大径端部まで一定であるため、その最大値が小径端部における歯形によって制約されてしまう。このため、それ以上に丸み寸法Ｍを大きくして、噛み合い時のさらなる静音性及び強度の増加を図ることが困難である。

そこで、本発明は、歯直角断面における歯先面と歯面との接続部に、曲率半径が小径端部側よりも大径端部側で大きくなるような（ただし、一部で同じであっても可）歯先円弧部を設けることにより、噛み合い時の静音性及び強度を高めることができるまがりばかさ歯車、及び歯車装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、歯底円錐の外周面に、歯すじが曲がった歯部を周方向に沿って複数有し、前記歯部における前記歯すじに直交する歯直角断面が前記歯すじに沿って小径端部側から大径端部側に移動するのに従って前記歯直角断面の歯形形状が徐々に大きくなるまがりばかさ歯車に関する。

この発明に係るまがりばかさ歯車は、前記歯部は、前記歯直角断面において噛み合い側の歯面と歯先面との接続部に円弧状に形成された歯先円弧部を有し、
前記歯先円弧部は、
前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面の２つの前記歯面と前記歯先面とに内接する内接円の半径を超えない範囲内で徐々に大きくなる、
ように形成されている、
ことを特徴としている。

請求項２に係る発明は、歯底円錐の外周面に、歯すじが曲がった歯部を周方向に沿って複数有し、前記歯部における前記歯すじに直交する歯直角断面が前記歯すじに沿って小径端部側から大径端部側に移動するのに従って前記歯直角断面の歯形形状が徐々に大きくなるまがりばかさ歯車に関する。

この発明に係るまがりばかさ歯車は、前記歯部は、前記歯直角断面において２つの歯面と歯先面との２つの接続部に円弧状に形成された歯先円弧部を有し、
前記歯先円弧部は、
前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面の２つの前記歯面と前記歯先面とに内接する内接円の半径を超えない範囲内で徐々に大きくなる、
ように形成されている、
ことを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係るまがりばかさ歯車において、前記歯先円弧部は、前記曲率半径が、前記内接円の半径に等しい、ことを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に係るまがりばかさ歯車において、前記歯部の２つの前記歯面のうち、少なくとも一方の前記歯面における歯幅方向の両端部分にレリービングを施した、ことを特徴としている。

請求項５に係る発明は、歯底円錐の外周面に、歯すじが曲がった歯部を周方向に沿って複数有し、前記歯部における前記歯すじに直交する歯直角断面が前記歯すじに沿って小径端部側から大径端部側に移動するのに従って前記歯直角断面の歯形形状が徐々に大きくなる第１まがりばかさ歯車と前記第１まがりばかさ歯車に噛合する第２まがりばかさ歯車とを備えた歯車装置に関する。

この発明に係る歯車装置は、
前記第１まがりばかさ歯車の前記歯部は、前記歯直角断面において噛み合い側の歯面と歯先面との接続部に円弧状に形成された歯先円弧部を有し、
前記歯先円弧部は、
前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面の２つの前記歯面と前記歯先面とに内接する内接円の半径を超えない範囲内で徐々に大きくなる、
ように形成されており、
前記第２まがりばかさ歯車の前記歯部は、前記歯直角断面において前記噛み合い側の歯面と歯底面との接続部に円弧状に形成された歯もと円弧部を有し、
前記歯もと円弧部は、
前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面において、前記第１まがりばかさ歯車の前記歯先円弧部の曲率半径未満の範囲内で徐々に大きくなる、
ように形成されている、
ことを特徴としている。

請求項６に係る発明は、歯底円錐の外周面に、歯すじが曲がった歯部を周方向に沿って複数有し、前記歯部における前記歯すじに直交する歯直角断面が前記歯すじに沿って小径端部側から大径端部側に移動するのに従って前記歯直角断面の歯形形状が徐々に大きくなる第１まがりばかさ歯車と前記第１まがりばかさ歯車に噛合する第２まがりばかさ歯車とを備えた歯車装置に関する。

この発明に係るまがりばかさ歯車は、前記第１まがりばかさ歯車の前記歯部は、前記歯直角断面において２つの歯面と歯先面との２つの接続部に円弧状に形成された歯先円弧部を有し、
前記歯先円弧部は、
前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面の２つの前記歯面と前記歯先面とに内接する内接円の半径を超えない範囲内で徐々に大きくなる、
ように形成されており、
前記第２まがりばかさ歯車の前記歯部は、前記歯直角断面において２つの歯面と２つの歯底面との２つの接続部に円弧状に形成された歯もと円弧部を有し、
前記歯もと円弧部は、
前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面において、前記第１まがりばかさ歯車の前記歯先円弧部の曲率半径未満の範囲内で徐々に大きくなる、
ように形成されている、
ことを特徴としている。

請求項７に係る発明は、請求項６に係る歯車装置において、前記第２まがりばかさ歯車の歯部の２つの前記歯面と前記歯先面との接続部には、前記第１まがりばかさ歯車の歯部の２つの前記歯先円弧部と同様の歯先円弧部が形成されている、ことを特徴としている。

請求項８に係る発明は、請求項７に係る歯車装置において、前記第１まがりばかさ歯車の歯部の２つの前記歯面と２つの前記歯底面との接続部には、前記第２まがりばかさ歯車の歯部の２つの前記歯もと円弧部と同様の歯もと円弧部が形成されている、ことを特徴としている。

請求項９に係る発明は、請求項５乃至８のいずれか１項に係る歯車装置において、前記第１まがりばかさ歯車の歯部の２つの歯面と前記第２まがりばかさ歯車の歯部の２つの歯面とのうち、相互に接触する２つの歯面の少なくとも一方における歯幅方向の両端部分にレリービングを施した、ことを特徴としている。

本発明によれば、歯先円弧部の曲率半径を、歯直角断面が歯すじに沿って噛み合い領域内における小径端部側から大径端部側に移動するのに従って内接円の半径を超えない範囲内で徐々に大きくし、かつ内接円の半径に近づけることにより、歯先円弧部が相手歯車の歯面に当接して弾性変形した際の接触面積を大きくすることができるので、歯打ち音を小さくするとともに、単位面積に作用する力を小さくすることができる。

また、第１まがりばかさ歯車の歯部に歯先円弧部を設けた場合には、第１まがりばかさ歯車に噛合する第２歯車における、第１まがりばかさ歯車の歯先円弧部に対応する歯もとに、歯もと円弧部を形成し、その歯先円弧部の曲率半径を、歯直角断面が歯すじに沿って噛み合い領域内における小径端部側から大径端部側に移動するのに従って歯先円弧部の曲率半径未満の範囲内で徐々に大きくし、この条件の下で歯もと円弧部の曲率半径を大きくとることにより、歯もと円弧部を有する歯部の強度を高めることができる。

以下、本発明に係るまがりばかさ歯車、及び歯車装置の実施形態を図面に基づき詳述する。

＜実施形態１＞
図１〜図３を参照して、本発明に係る実施形態１のまがりばかさ歯車１０について説明する。このうち、図１は、まがりばかさ歯車１０の正面図（図２中の矢印Ｆ方向から見た図）である。図２は、図１中のＸ−Ｘ線に沿って切断して示す断面図である。図３は、実施形態１のまがりばかさ歯車１０の歯部１５における、歯すじＨに直交する歯直角断面Ｔを示し、図３（ａ）はそのうち、最も小径端部１１側に位置する歯直角断面Ｔａを矢印Ａ−Ａ方向から見た拡大図、図３（ｂ）は小径端部１１側と大径端部１２側の間に位置する歯直角断面Ｔｂを矢印Ｂ−Ｂ方向から見た拡大図、図３（ｃ）は最も大径端部１２側に位置する歯直角断面Ｔｃを矢印Ｃ−Ｃ方向から見た拡大図である。

図１，図２に示すように、まがりばかさ歯車１０は、回転中心となる軸心ＣＬを基準としたほぼ円錐台状に形成されている。まがりばかさ歯車１０は、図２に示すように、軸心ＣＬに沿った異なる２つの位置にそれぞれ小径端部１１と大径端部１２とを有していて、これらの間に歯底円錐の外周面１３を有している。

図２に示すように、まがりばかさ歯車１０の中心部には、軸心ＣＬに沿って小径端部１１側から大径端部１２側に貫通するように、軸孔１４が穿設されている。軸孔１４は、円柱状ではなく、相互に平行な一対の平面１４ａ，１４ａと、相互に対向する円弧状の一対の曲面１４ｂ，１４ｂとによって構成されている。一対の平面１４ａ，１４ａは二面幅を構成しており、また、一対の曲面１４ｂ，１４ｂは、一対の平面１４ａ，１４ａの同方向の端部をそれぞれ接続するように配置されている。この軸孔１４には、ほぼ同形の軸（不図示）が軸心ＣＬに沿って嵌合され、上述の一対の平面１４ａ，１４ａが回り止めとして作用する。つまり、まがりばかさ歯車１０と軸とは、相対回転が許容されず、一体となって回転するようになっている。まがりばかさ歯車１０が駆動歯車である場合には、駆動軸としての軸の回転がまがりばかさ歯車１０に伝達され、この回転がまがりばかさ歯車１０に噛合している被動歯車としての相手歯車（不図示）に伝達される。一方、まがりばかさ歯車が被動歯車である場合には、駆動歯車としての相手歯車の回転がまがりばかさ歯車１０に伝達され、さらに、軸に伝達されるようになる。

図１に示すまがりばかさ歯車１０の歯底円錐の外周面１３には、周方向に沿って所定のピッチで複数の歯部１５が形成されている。歯部１５は、歯すじＨが左ねじれに形成されている。つまり、小径端部１１から大径端部１２に向かうに従って、図１中の反時計回りにねじれるように形成されている。なお、このまがりばかさ歯車１０に噛合する相手歯車は、歯部の歯すじＨが、まがりばかさ歯車１０とは逆の、右ねじれになるように形成されている。歯部１５は、歯先面１６と、２つの歯面１７（凸歯面），１８（凹歯面）とを有していて、歯もとには、歯底面２０，２０が連続している。一般に、歯先面１６と２つの歯面１７，１８との接続部２１，２２、及び２つの歯面１７，１８と２つの歯底面２０，２０との接続部２３，２４には、それぞれ創成歯形を形成する際の切削工具（例えば、ホブ盤：不図示）による円弧状の曲部が形成される。この円弧状の曲部は、まがりばかさ歯車１０の大きさやモジュール等に基づいて一定の大きさ（以下適宜「標準円弧部」という。）に形成されている。つまり、接続部２１，２２に形成される標準円弧部は、通常、歯すじＨに直交する歯直角断面の、歯すじＨに沿った位置にかかわらず一定である。なお、以下の説明では、後述の歯先円弧部Ｓや歯もと円弧部Ｍが形成されていない部分は、この標準円弧部が形成されているものとする。まがりばかさ歯車１０において、この標準円弧部は、曲率半径が最小となっている。

図１，図２に示すまがりばかさ歯車１０においては、歯部１５における歯直角断面Ｔは、この歯直角断面Ｔが歯すじＨに沿って小径端部１１から大径端部１２に移動するのに従って徐々に大きくなる。すなわち、図３（ａ）に示すように、歯すじＨに直角な歯直角断面Ｔのうち、歯すじＨに沿って、最も小径端部１１側に形成される歯直角断面をＴａ、図３（ｃ）に示すように、最も大径端部１２側に形成される歯直角断面をＴｃ、図３（ｂ）に示すように、これらの間に形成される歯直角断面をＴｂとしたときに、これらの歯直角断面Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの歯形形状について、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの順に徐々に大きくなっていく。つまり、
Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ
となる。言い換えると、歯部１５は、歯直角断面Ｔが歯すじＨに沿って小径端部１１側から大径端部１２側に移動するのに従って、歯直角断面Ｔにおける歯厚及び歯たけが徐々に大きくなっていくように形成されている。

ここで、歯部１５の任意の歯直角断面Ｔにおいて、歯先面１６と２つの歯面１７，１８とに内接する内接円の半径をＲとし、歯直角断面Ｔａの内接円の曲率半径をＲａ、歯直角断面Ｔｂの内接円の曲率半径をＲｂ、歯直角断面Ｔｃの内接円の曲率変形をＲｃとすると、これら、曲率半径Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの間には、
Ｒａ＜Ｒｂ＜Ｒｃ
の関係が成立する。つまり、内接円の半径Ｒは、歯直角断面Ｔが歯すじＨに沿って小径端部１１側から大径端部１２側に向かって移動するのに従って大きくなる。

本実施形態では、これに対応して、歯先面１６と２つの歯面１７，１８との接続部２１，２２のうち、相手歯車（不図示）の歯部の歯面に接触する側（噛み合い側）の接続部２１を円弧状に形成した歯先円弧部Ｓとし、この歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒが以下の条件を満たすように、歯先円弧部Ｓを形成した。

すなわち、任意の歯直角断面Ｔにおける歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒについて、歯直角断面Ｔが歯すじＨに沿って小径端部１１側から大径端部１２側に移動するのに従って、歯直角断面Ｔの２つの歯面１７，１８と歯先面１６とに内接する内接円の半径Ｒを超えない範囲内で、曲率半径ｒが徐々に大きくなるようにした。つまり、歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒが、歯すじＨに沿って小径端部１１側から大径端部１２側に移動するのに従って徐々に大きくなる（漸増する）ように、歯部１５を形成した。

図３に示す例では、図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ）と、内接円の半径Ｒが、Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃと順に大きくなるのに対応して、歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒも、ｒａ，ｒｂ，ｒｃの順で大きくなる。

この条件を満たす範囲で、歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒを大きく設定することにより、まがりばかさ歯車１０は、この歯先円弧部Ｓが相手歯車の歯部の歯面に当接して弾性変形する際に、その当接部分の接触面積を大きくとることができるので、歯打ち音を小さくすることができる。また、まがりばかさ歯車１０の歯部１５の歯面１７に作用する単位面積当たりの力を小さくすることができるので、結果的に歯部１５の強度を増すことができる。

ここで、歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒを最大にした場合が、当接時の接触面積を最大にすることができる。歯直角断面Ｔにおいて、歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒを最大にするには、曲率半径ｒを、同じ歯直角断面Ｔにおける内接円の半径Ｒと同じに設定した場合となる。なお、歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒが内接円の半径Ｒが越えた場合には、歯部１５の歯たけが短くなってしまって、相手歯車との噛合に支障を来すおそれがあるので、歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒは、最大でも内接円の半径Ｒと同じ（ｒ＝Ｒ）であるとした。なお、ｒ＜Ｒの場合には、歯先面１６には、その一部が歯すじＨに沿って曲がった帯び状として残ることになる。

上述では、まがりばかさ歯車１０の歯部１５の２つの接続部２１，２２のうち、相手歯車と接触する側の接続部２１にのみ、歯先円弧部Ｓを設けた。ここで接触する側とは、まがりばかさ歯車１０が駆動歯車である場合には、歯部１５の２つの歯面１７，１８のうち、回転方向に沿って下流側に位置する側をいい、これに対し、まがりばかさ歯車１０が被動歯車である場合には、歯部１５の２つの歯面１７，１８のうち、回転方向に沿って上流側に位置する歯面をいう。

なお、上述の実施形態では、まがりばかさ歯車１０の歯部１５の接続部２１，２２のうち、接続部２１が相手歯車に接触するものとしてこの接続部２１に歯先円弧部Ｓを形成した例を説明したが、これとは異なり、接続部２２が相手歯車の歯部の歯面に接触する場合には、歯先円弧部Ｓを、接続部２１に代えて接続部２２に設けるようにする。

さらには、まがりばかさ歯車１０の歯部１５の歯先面１６の２つの接続部２１，２２の双方に歯先円弧部Ｓを設けるようにしてもよい。これにより、まがりばかさ歯車１０が駆動歯車か被動歯車か、また、回転方向がいずれの方向かにかかわらず、接触する相手歯車の歯面との接触面積を大きくとることができる。この場合も、歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒを、内接円の半径Ｒと同じにすることで、接触面積を最大とすることができる。なお、以上の説明では、図１に示すように、まがりばかさ歯車１０が左ねじれである場合を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、右ねじれの場合も同様に適用することが可能である。

＜実施形態２＞
図４，図５を参照して、本発明に係る歯車装置１について説明する。このうち、図４は、上述の実施形態１における図２に相当する図である。図５は、歯車装置１のまがりばかさ歯車３０，５０の歯部３５，５５の噛み合い部における、歯すじＨに直交する歯直角断面Ｔを矢印Ｄ−Ｄ方向から見た拡大図である。

図４に示すように、歯車装置１は、相互に噛合する２個のまがりばかさ歯車３０，５０、すなわち歯すじＨが左ねじれのまがりばかさ歯車３０と歯すじＨが右ねじれのまがりばかさ歯車５０とを備えている。これらまがりばかさ歯車３０とまがりばかさ歯車５０とは、歯幅が同じであって、その全幅にわたって噛み合い領域Ｒ１が形成されている。

まがりばかさ歯車３０は、上述の実施形態１のまがりばかさ歯車１０と同様に形成されている。すなわち、まがりばかさ歯車３０全体はほぼ円錐台状に形成されていて、軸心ＣＬに沿った異なる位置に小径端部３１と大径端部３２とを有しており、軸心ＣＬには、軸孔３４が穿設されるとともに、外周面３３には、周方向に沿って複数の歯部３５が形成されている。図５に示すように、歯部３５は、歯先面３６、２つの歯面３７，３８を有し、これらは接続されて接続部４１，４２を形成している。また、２つの歯面３７，３８と歯底面４０とが接続されて接続部４３，４４を形成している。そして、歯すじＨに直交する歯直角断面は、歯すじＨに沿って小径端部３１から大径端部３２に向かうに従って大きくなっている。

このまがりばかさ歯車３０に噛合するまがりばかさ歯車５０は、ねじれ方向がまがりばかさ歯車３０とは逆である点を除いて、ほぼ同様に形成されている。すなわち、まがりばかさ歯車５０は、小径端部５１、大径端部５２、外周面５３、軸孔５４、複数の歯部５５を備えていて、歯部５５は、歯先面５６、２つの歯面５７，５８、底部６０を有している。歯先面５６と２つの歯面５７，５８の間には、接続部６１，６２が形成され、また、２つの歯面５７，５８と底部６０，６０の間には接続部６３，６４が形成されている。そして、歯すじＨに直交する歯直角断面Ｔは、歯すじＨに沿って小径端部５１から大径端部５２に向かうに従って大きくなっている。

本実施形態においては、上述のまがりばかさ歯車３０は、歯部３５の歯先面３６側の２つの接続部４１，４２のうち、一方の接続部４１に、上述のまがりばかさ歯車１０の歯先円弧部Ｓと同様の歯先円弧部Ｓが形成されている。なお、他方の接続部４２は、標準円弧部のままである。

このように、まがりばかさ歯車３０の歯部２５の一方の接続部４１に歯先円弧部Ｓを設けることにより、これに対応する、まがりばかさ歯車５０の歯部５５の歯もと側の接続部６３が干渉しにくくなるので、この接続部６３に、標準円弧部よりも曲率半径ｒが大きい歯もと円弧部Ｍを形成することが可能となる。

この第２まがりばかさ歯車５０の歯部５５の歯もと円弧部Ｍは、上述の第１まがりばかさ歯車３０の歯部３５の歯先円弧部Ｓの大きさによって制約を受ける。

すなわち、歯もと円弧部Ｍは、歯直角断面Ｔが歯すじＨに沿って噛み合い領域Ｒ１内における小径端部１１側から大径端部１２側に移動するのに従って、曲率半径ｒが、歯直角断面Ｔにおいて、第１まがりばかさ歯車３０の歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒ未満の範囲内で徐々に大きくなる、ように形成されている。

この条件を満たす範囲で、歯もと円弧部Ｍの曲率半径ｒを大きくとることにより、歯もとの強度を高めて、高負荷に耐えるようにすることができる。歯もと円弧部Ｍの曲率半径ｒは、第１まがりばかさ歯車３０の歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒを、その断面における内接円の半径Ｒと同じに設定した場合が最大とすることが可能となり、このとき、第２まがりばかさ歯車５０の歯部５５を最も強くすることができる。

本実施形態２における上述の例では、第１まがりばかさ歯車３０の歯部３５の歯先面３６側の一方の接続部４１に歯先円弧部Ｓを設けたのに対応して、第２まがりばかさ歯車５０の歯部５５の歯もと側の一方の接続部６３に歯もと円弧部Ｍを形成するようにしたが、これに代えて、第１まがりばかさ歯車３０の歯部３５の歯先面３６側の２つの接続部４１，４２の双方に歯先円弧部Ｓを設けた場合には、第２まがりばかさ歯車５０の歯部５５の歯もと側の２つの接続部６３，６４の双方に歯もと円弧部Ｍを形成することができる。これにより、さらに、第２まがりばかさ歯車５０の歯部５５の強度を高めることができる。

さらに、第２まがりばかさ歯車５０の歯部５５の歯先面５６側の接続部６１，６２に、第１まがりばかさ歯車３０の歯部３５の歯先面３６側の歯先円弧部Ｓと同様の歯先円弧部Ｓを形成し、これに対応させて、第１まがりばかさ歯車３０の歯部３５の歯もと側の接続部４３，４４に、第２まがりばかさ歯車５０の歯部５５の歯もと側の歯もと円弧部Ｍと同様の歯もと円弧部Ｍを形成するようにしてもよい。つまり、第１まがりばかさ歯車３０の歯部３５については、歯先面３６側の２つの接続部４１，４２の双方に歯先円弧部Ｓを形成し、歯もと側の２つの接続部４３，４４の双方に歯もと円弧部Ｍを形成する。同様に、第２まがりばかさ歯車３０の歯部３５については、歯先面３６側の２つの接続部６１，６２の双方に歯先円弧部Ｓを形成し、歯もと側の２つの接続部６３，６４の双方に歯もと円弧部Ｍを形成する。このような第１まがりばかさ歯車３０、第２まがりばかさ歯車５０によって歯車装置１を構成することにより、両歯車の駆動・被動にかかわらず、また、回転方向にかかわらず、回転時の歯打ち音に起因する騒音を低下させ、また、それぞれの歯部３５，５５の強度を高めることができる。

さらに、図６に示すように、第１まがりばかさ歯車３０の歯部３５の２つの歯面３７，３８のうち、少なくとも一方、例えば、第２まがりばかさ歯車５０の歯部５５の歯面５７に接触する歯面３７に、レリービング７０を設けた。このレリービング７０は、歯部３５における歯幅方向の端面から中央側に、例えば歯幅の１／３程度にわたり、歯面３７の歯たけ方向のほぼ全体にわたって、歯厚方向のわずかな厚さだけ歯面３７を切除するようにして形成するものである。つまり、レリービング７０が形成された歯面３７は、形成されていない歯面３７と比較した場合、歯厚が歯幅方向の端面から中央側へと徐変していることになる。これにより、例えば、第１まがりばかさ歯車３０と第２まがりばかさ歯車５０とを組み付けた際に、それぞれの軸心ＣＬの取り付け精度がずれたような場合でも、両まがりばかさ歯車３０，５０の歯部３５，５５の歯面３７，５７が歯幅方向の端部で接触するのを防いで、片当たりを防止することができる。なお、第１まがりばかさ歯車３０の歯部３５の歯面３７に、レリービング７０を設けるのに代えて、第２まがりばかさ歯車５０の歯部５０の歯面５７側にレリービング７０を設けるようにしてもよい。

なお、第１まがりばかさ歯車３０、第２まがりばかさ歯車５０において、歯面３７，５７が相互に接触し、さらに、歯面３８，５８も相互に接触することがあるような場合には、歯面３８と歯面５８のうちの一方にもレリービングを施すようにするとよい。この場合、既に歯面３７にレリービングが施されている場合には、歯面３８にではなく歯面５８にレリービングを形成し、この逆に、既に歯面３８にレリービングが施されている場合には、歯面３７にではなく歯面５７にレリービングを形成するようにして、１つの歯部３５，５５には、一方の歯面のみにレリービングが形成されるようにして、歯部３５，５５の歯厚が薄くなるのを防止するとよい。ただし、歯部３５の２つの歯面３７，３８、歯部５５の２つの歯面５７，５８にレリービングを形成することも可能である。

ここで、上述の第１まがりばかさ歯車３０の歯部３５、及び第２まがりばかさ歯車５０の歯部５５に、歯先円弧部Ｓ、歯もと円弧部Ｍ、レリービングを形成した本願発明品と、これら歯先円弧部Ｓ、歯もと円弧部Ｍ、レリービングのいずれも形成されていないオリジナル品とについて、騒音、強度（歯もと応力、発生面圧）の観点から比較する。なお、歯先円弧部Ｓ及び歯もと円弧部Ｍは、その曲率半径ｒが最大となるように、つまり曲率半径ｒが、上述の内接円の半径Ｒと同じになるように形成した。また、レリービングについては、相互に接触する歯面のうちの一方にのみ形成するようにした。また、第１まがりばかさ歯車３０及び第２まがりばかさ歯車５０は、それぞれの軸心ＣＬがほぼ設計上の基準位置（誤差が±０．０５程度以内）に配置されているものとする。

ここで、騒音についてはＮを、歯もと応力についてはＦａを、そして、発生面圧についてはＦｂをある定数として、オリジナル品と本願発明品とを実験により比較した。その結果、騒音については、オリジナル品が１４Ｎであったのに対して、本願発明品は１１Ｎと低下した。また、歯もと応力については、オリジナル品が２４Ｆａであったのに対して、本願発明品では１４Ｆａとなり、発生面圧については、オリジナル品が３２５Ｆｂであったのに対して、本願発明品では１４５Ｆｂとなった。このように、本願発明に品においては、歯もと応力、発生面圧ともに低下していることがわかり、この結果、さらに大きな力を伝達することが可能であることがわかる。

以上の実施形態１，２で説明したまがりばかさ歯車１０、第１まがりばかさ歯車３０、第２まがりばかさ歯車５０は、合成樹脂材料、例えば、ポリアセタール、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性材料を射出成形することによって形成することができる。

また、図６に示すように、レリービング７０を施すことにより、まがりばかさ歯車の組み付け時に、軸心等の組み付け誤差が発生した場合でも、歯面３７の片当たりを防止して、歯幅方向の中央側で相手歯車の歯面と接触させることができる。

上述の実施形態２に係る歯車装置１においては、まがりばかさ歯車３０の歯厚とまがりばかさ歯車５０の歯幅とが同じである場合を説明した。図７を参照して、まがりばかさ歯車５０の歯幅Ｗ１とまがりばかさ歯車８０の歯幅Ｗ２とが異なる場合、すなわち、まがりばかさ歯車５０の歯幅Ｗ１よりも、まがりばかさ歯車８０の歯幅Ｗ２の方が広い場合について説明する。なお、まがりばかさ歯車５０は、図４に示すまがりばかさ歯車５０と同様であるので説明は省略する。まがりばかさ歯車８０は、図４に示すまがりばかさ歯車３０に対して、歯幅Ｗ２がこれよりも広い点を除いて、同様の構成である。すなわち、まがりばかさ歯車８０は、小径端部８１、大径端部８２、外周面８３、軸孔８４、複数の歯部８５を備えている。そして、歯すじＨに直交する歯直角断面Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ（図３（ａ），（ｂ），（ｃ）参照）は、歯すじＨに沿って小径端部８１から大径端部８２に向かうに従って大きくなっている。

上述のまがりばかさ歯車８０は、歯幅Ｗ２が、まがりばかさ歯車５０の歯幅Ｗ１よりも広くなるように形成されている。したがって、両者の歯部５５，８５を咬み合わせた場合に、まがりばかさ歯車５０の歯部５５は、歯幅方向の全幅にわたって噛み合い領域Ｒ１となるのに対して、まがりばかさ歯車８０の歯部８５は、歯部８５のうち、小径端部８１側の一部及び大径端部８２側の一部が、噛み合い領域Ｒ１外からはみ出してはみ出し部Ｒ２，Ｒ３となる。そして、これらはみ出し部Ｒ２，Ｒ３については、歯先円弧部Ｓ（図３参照）の曲率半径ｒの大きさは、任意とすることができる。すなわち、まがりばかさ歯車５０，８０の歯部５５，８５の噛み合い領域Ｒ１内においては、少なくとの一方の歯部の噛み合い面側の歯先円弧部Ｓは、小径端部５１，８１側から大径端部５２，８２側に移動するのに従って、曲率変形ｒが、歯直角断面の２つの歯面と歯先面とに内接する内接円の半径Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ（図３参照）を超えない範囲内で徐々に大きくなるように形成されているのに対して、噛み合い領域Ｒ１外にあるはみ出し部Ｒ２，Ｒ３については、歯先円弧部Ｓの曲率半径ｒの大きさは、任意に設定することができる。例えば、噛み合い領域Ｒ１内と同様に、徐々に大きくしても、また、一定にするようにしてもよい。なお、図７の例では、はみ出し部Ｒ２，Ｒ３が歯すじＨに沿って噛み合い領域Ｒ１の両側に形成される場合を説明したが、はみ出し部が噛み合い領域Ｒ１の片側に形成される場合についても、このはみ出し部の歯先円弧部Ｓの曲率変形ｒの大きさは任意とすることができる。

本発明に係るまがりばかさ歯車及び歯車装置は、利用分野は限定されず、一般的なまがりばかさ歯車、及びまがりばかさ歯車を使用した歯車装置に適用することが可能である。

図１は、まがりばかさ歯車１０の正面図（図２中の矢印Ｆ方向から見た図）である。 図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。 図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明に係るまがりばかさ歯車１０において、軸心ＣＬに直交する仮想平面Ｈと歯部１５とが交差する断面Ｔを示す図あり、図３（ａ）は仮想平面Ｈが小径端部１１と一致したとき（軸心ＣＬ上のａに位置したとき）の断面Ｔａを矢印Ａ−Ａ方向から見た図、図３（ｂ）は仮想平面Ｈが軸心ＣＬ上のｂに位置したときの断面Ｔｂを矢印Ｂ−Ｂ方向から見た図、図３（ｃ）は仮想平面Ｈが大径端部１２と一致したとき（軸心ＣＬ上のｃに位置したとき）の断面Ｔｃを矢印Ｃ−Ｃ方向から見た図である。 図４は、歯幅が同じまがりばかさ歯車３０，５０を咬み合わせた状態を示す、図２に相当する図である。 図５は、図４中のＤ−Ｄ線に沿って切断して示す断面図である。 図６は、歯面に形成したレリービングを説明する斜視図である。 図７は、歯幅が異なるまがりばかさ歯車５０，８０を咬み合わせた状態を示す、図２に相当する図である。

符号の説明

１０……まがりばかさ歯車、１１，３１，５１……小径端部、１２，３２，５２……大径端部、１３，３３，５３……外周面、１５，３５，５５……歯部、１６，３６，５６……歯先面、１７，１８，３７，３８，５７，５８……歯面、２０，４０，６０……歯底面、２１，２２，４１，４２，６１，６２……接続部、２３，２４，４３，４４，６３，６４……歯もと側の接続部、３０……第１まがりばかさ歯車、５０……第２まがりばかさ歯車、ＣＬ……軸心（回転中心）、Ｈ……歯すじ、Ｍ……歯もと円弧部、Ｒ……内接円の半径、ｒ……歯先円弧部，歯もと円弧部の曲率半径、Ｒ１……噛み合い領域、Ｓ……歯先円弧部、Ｔ，Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ……歯直角断面、

Claims (9)

1. 歯底円錐の外周面に、歯すじが曲がった歯部を周方向に沿って複数有し、前記歯部における前記歯すじに直交する歯直角断面が前記歯すじに沿って小径端部側から大径端部側に移動するのに従って前記歯直角断面の歯形形状が徐々に大きくなるまがりばかさ歯車において、
   前記歯部は、前記歯直角断面において噛み合い側の歯面と歯先面との接続部に円弧状に形成された歯先円弧部を有し、
   前記歯先円弧部は、
   前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面の２つの前記歯面と前記歯先面とに内接する内接円の半径を超えない範囲内で徐々に大きくなる、
   ように形成されている、
   ことを特徴とするまがりばかさ歯車。
2. 歯底円錐の外周面に、歯すじが曲がった歯部を周方向に沿って複数有し、前記歯部における前記歯すじに直交する歯直角断面が前記歯すじに沿って小径端部側から大径端部側に移動するのに従って前記歯直角断面の歯形形状が徐々に大きくなるまがりばかさ歯車において、
   前記歯部は、前記歯直角断面において２つの歯面と歯先面との２つの接続部に円弧状に形成された歯先円弧部を有し、
   前記歯先円弧部は、
   前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面の２つの前記歯面と前記歯先面とに内接する内接円の半径を超えない範囲内で徐々に大きくなる、
   ように形成されている、
   ことを特徴とするまがりばかさ歯車。
3. 前記歯先円弧部は、前記曲率半径が、前記内接円の半径に等しい、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のまがりばかさ歯車。
4. 前記歯部の２つの前記歯面のうち、少なくとも一方の前記歯面における歯幅方向の両端部分にレリービングを施した、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のまがりばかさ歯車。
5. 歯底円錐の外周面に、歯すじが曲がった歯部を周方向に沿って複数有し、前記歯部における前記歯すじに直交する歯直角断面が前記歯すじに沿って小径端部側から大径端部側に移動するのに従って前記歯直角断面の歯形形状が徐々に大きくなる第１まがりばかさ歯車と前記第１まがりばかさ歯車に噛合する第２まがりばかさ歯車とを備えた歯車装置において、
   前記第１まがりばかさ歯車の前記歯部は、前記歯直角断面において噛み合い側の歯面と歯先面との接続部に円弧状に形成された歯先円弧部を有し、
   前記歯先円弧部は、
   前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面の２つの前記歯面と前記歯先面とに内接する内接円の半径を超えない範囲内で徐々に大きくなる、
   ように形成されており、
   前記第２まがりばかさ歯車の前記歯部は、前記歯直角断面において前記噛み合い側の歯面と歯底面との接続部に円弧状に形成された歯もと円弧部を有し、
   前記歯もと円弧部は、
   前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面において、前記第１まがりばかさ歯車の前記歯先円弧部の曲率半径未満の範囲内で徐々に大きくなる、
   ように形成されている、
   ことを特徴とする歯車装置。
6. 歯底円錐の外周面に、歯すじが曲がった歯部を周方向に沿って複数有し、前記歯部における前記歯すじに直交する歯直角断面が前記歯すじに沿って小径端部側から大径端部側に移動するのに従って前記歯直角断面の歯形形状が徐々に大きくなる第１まがりばかさ歯車と前記第１まがりばかさ歯車に噛合する第２まがりばかさ歯車とを備えた歯車装置において、
   前記第１まがりばかさ歯車の前記歯部は、前記歯直角断面において２つの歯面と歯先面との２つの接続部に円弧状に形成された歯先円弧部を有し、
   前記歯先円弧部は、
   前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面の２つの前記歯面と前記歯先面とに内接する内接円の半径を超えない範囲内で徐々に大きくなる、
   ように形成されており、
   前記第２まがりばかさ歯車の前記歯部は、前記歯直角断面において２つの歯面と２つの歯底面との２つの接続部に円弧状に形成された歯もと円弧部を有し、
   前記歯もと円弧部は、
   前記歯直角断面が前記歯すじに沿って噛み合い領域内における前記小径端部側から大径端部側に移動するのに従って、曲率半径が、前記歯直角断面において、前記第１まがりばかさ歯車の前記歯先円弧部の曲率半径未満の範囲内で徐々に大きくなる、
   ように形成されている、
   ことを特徴とする歯車装置。
7. 前記第２まがりばかさ歯車の歯部の２つの前記歯面と前記歯先面との接続部には、前記第１まがりばかさ歯車の歯部の２つの前記歯先円弧部と同様の歯先円弧部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の歯車装置。
8. 前記第１まがりばかさ歯車の歯部の２つの前記歯面と２つの前記歯底面との接続部には、前記第２まがりばかさ歯車の歯部の２つの前記歯もと円弧部と同様の歯もと円弧部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の歯車装置。
9. 前記第１まがりばかさ歯車の歯部の２つの歯面と前記第２まがりばかさ歯車の歯部の２つの歯面とのうち、相互に接触する２つの歯面の少なくとも一方における歯幅方向の両端部分にレリービングを施した、
   ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の歯車装置。

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