JP2017198241A - 歯車 - Google Patents

Abstract

【課題】現在一般的なラック工具、ホブ工具を用いて少数歯の歯車を製作すると、アンダーカット切り下げが発生し、歯車の強度の低下や滑らかな回転及び伝動ができないという現象が起きる。
【解決手段】本発明の歯車は、１歯１歯を１枚歯のインボリュート歯車１２にすることにより、歯車の歯数が少数であっても、アンダーカット切り下げという現象が生じることも無く、小型化しても高強度が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯形及び歯車に関するものである。

現在一般的なラック工具、ホブ工具を用いて少数歯の歯車を製作すると、アンダーカット切り下げが発生し、歯車の強度の低下や滑らかな回転及び伝動ができないという現象が起きる。

特開昭６１−２４４９６６号公報 特開２０１３−２５３６３６号公報

歯車で高強度を得るためには歯形を大きくする必要がある。そのためには、歯車全体が大きな物になってしまう。少数歯車にしようとすると、アンダーカット切り下げが発生し歯車の強度が低下する。
本発明は、これらの問題を解決するためのもので、少数歯であっても高強度の軽量化された歯車である。

本発明の歯形及び歯車は、各歯に１枚歯のインボリュート曲線を備えていることを特徴とする。
なお、上記歯車にはたとえば、はすば歯車、内歯車、かさ歯車、ウォーム、ウォームホイール等のほか、ラックも含む。

本発明の歯形及び歯車は、少数歯であっても、高強度で軽量化できる。

図１は、本発明に係る実施例１の歯車１０の平面図である。 図２は、実施例１の歯形１１の説明図である。 図３は、実施例１の説明図として使用する１枚歯のインボリュート歯車１２を表した平面図である。 図４は、本発明における歯形１１の噛み合いを表した平面図である。 図５は、本発明の歯形１１とほぼ同一のモジュールで描いた従来の歯形１１０の噛み合いを表した平面図である。 図６は、本発明の歯車１歯に加わる最大荷重を求めるための図である。 図７は、本発明の歯形１１とほぼ同一のモジュールで描いた従来の歯車１００の１歯に加わる最大荷重を求めるための図である。 図８は、本発明の歯形１１を歯すじ方向にテーパーにした歯車２０である（実施例２）。 図９は、本発明の歯形１１を適用した、はすば歯車３０である（実施例３）。 図１０は、本発明の歯形１１を適用した、ラック４０とピニオン５０である（実施例４）。 図１１は、本発明の歯形１１を適用した、内歯車６０である（実施例５）。 図１２は、本発明の歯形１１を適用した、かさ歯車７０である（実施例６）。 図１３は、各基礎円２を基準円３に近づけたときの平面図である（実施例７）。 図１４は、各基礎円２を基準円３から遠ざけたときの平面図である（実施例８）。 図１５は、大きさの異なる１枚歯のインボリュート歯車１２を配置した平面図である（実施例９）。

大きな物体を回転及びコントロールする際、現行では同等の大きな歯車を用いて行っているのが一般的であるが、本発明の歯形を持つ歯車を用いれば小型化できる。

図１は、本発明に係る実施例１の歯形１１及び歯車１０の平面図である。この歯車１０は、図２に示すように１枚歯のインボリュート歯車１２を基準円３に対して、
外向き内向き交互に配置したものであり、図３に示すように基礎円２に接する直線４と、インボリュート曲線との交点５の位置が、１枚歯のインボリュート歯車１２の最大幅となる特徴を利用している。
図１は、これら配置した１枚歯のインボリュート歯車１２の互いに接している所を境に、歯車として成立させたものである。
図５に示す従来の歯車１００は、アンダーカット切り下げという現象が起こるのに対し、図４に示す実施例１の歯車１０は、アンダーカット切り下げが無く、歯厚も厚いため高強度が得られる。

図６は実施例１の歯形１１、図７は従来の歯車１１０を描いている。
下記数１を使い、それぞれの許容荷重をもとめると。
図６に示す歯形１１の許容荷重は、Ｚ＝２０×２２．８×２２．８／６＝１７３３ｍｍ3 Ｐ＝１７３３×１９１／３．９＝８４８７３Ｎ
図７に示す従来の歯形１１０の許容荷重は、Ｚ＝２０×２１．５×２１．５／６＝１５４１ｍｍ3 Ｐ＝１５４１×１９１／１３＝２２６４１Ｎ
８４８７３Ｎ／２２６４１Ｎ≒３．７。よって本発明の歯形１１は従来の歯形１１０より約３．７倍の荷重を加えることができる。

表１に数１の記号及び数値の説明を示す。

表２に図６図７の符号の数値を示す。

図８に示す実施例２は、本発明の歯形の歯すじ方向をテーパーにした歯車２０である。歯車２０同士を組み合わせることによってバックラッシュを無くし、正逆回転を必要とするものへ利用できる。

図９に示す実施例３は、本発明の歯形を適用したはすば歯車３０である。この歯車も従来の歯車より高強度を得ることができる。

図１０に示す実施例４は、本発明の歯形を適用したラック４０、ピニオン５０である。これらの歯車も従来の歯車より高強度を得ることができる。

図１１に示す実施例５は、本発明の歯形を適用した内歯車６０である。この歯車も従来の歯車より高強度を得ることができる。

図１２に示す実施例６は、本発明の歯形を適用したかさ歯車７０である。この歯車も従来の歯車より高強度を得ることができる。

また、図９〜図１２以外にも、やまば歯車、はすば内歯車、はすばラック、ねじ歯車、ウォーム、ウォームホイール、まがりばかさ歯車、冠歯車、などに本発明の歯形を適用できる。

図１３に示す実施例７は、本発明の歯形１１の歯たけ６（歯の長さ）を変更した歯車８０である。図１３は、各外向き内向きの基礎円２を基準円３に近づけた図で、歯たけ６を長くすることができる。

図１４に示す実施例８は、本発明の歯形１１の歯たけ６（歯の長さ）を変更した歯車８１である。図１４は、各外向き内向きの基礎円２を基準円３から遠ざけた図で、歯たけ６を短くすることができる。

これら実施例７、８のように、歯たけ６の長さを変えるというのは、従来の一般的な転位歯車に相当することで、それぞれの用途に応じて使用することができる。

図１５に示す実施例９は、大きさの異なる１枚歯のインボリュート歯車１２を基準円３に配置した歯車９０である。
基礎円２の大きさを変えることで、１枚歯のインボリュート歯車１２の歯形の大きさも変わり、１回転する中でより大きな強度を必要とするような場合に適用できる。

高荷重や高トルクが加わる所に使用される歯車の小型化や軽量化ができる。
歯車の歯すじをテーパーにし組み合わせることによってバックラッシュを無くし、正逆回転を要する大型の印刷機への利用もできる。

１ １枚歯のインボリュート曲線
１０ 歯車
１１ 歯形
１２ １枚歯のインボリュート歯車
２ 基礎円
３ 基準円
４ 基礎円に接する直線
５ １枚歯の最大幅を表す点
６ 歯たけ
２０ 歯すじ方向をテーパーにした歯車
３０ はすば歯車
４０ ラック
５０ ピニオン
６０ 内歯車
７０ かさ歯車
８０ 歯車
８１ 歯車
９０ 歯車
１００ 従来の歯車
１１０ 従来の歯形

本発明は、歯車に関するものである。

現在一般的なラック工具、ホブ工具を用いて少数歯の歯車を製作すると、アンダーカット切り下げが発生し、歯車の強度の低下や滑らかな回転及び伝動ができないという現象が起きる。

特開昭６１−２４４９６６号公報 特開２０１３−２５３６３６号公報

歯車で高強度を得るためには歯形を大きくする必要がある。そのためには、歯車全体が大きな物になってしまう。少数歯車にしようとすると、アンダーカット切り下げが発生し歯車の強度が低下する。
本発明は、これらの問題を解決するためのもので、少数歯であっても高強度の軽量化された歯車である。

本発明の歯車は、各歯に１枚歯のインボリュート歯車の歯形曲線を備えた歯車であって、前記１枚歯のインボリュート歯車の歯形曲線が複数、その歯先を外向き内向き交互に向けて隣接し合い、歯車本体の歯先を構成する前記１枚歯のインボリュート歯車の基礎円は、前記歯車本体の基準円に対して内接し、歯車本体の歯底を構成する前記１枚歯のインボリュート歯車の基礎円は、前記歯車体の基準円に対して外接していることを特徴とする。
なお、上記歯車にはたとえば、はすば歯車、内歯車、かさ歯車、ウォーム、ウォームホイール等のほか、ラックも含む。

本発明の歯車は、少数歯であっても、高強度で軽量化できる。

図１は、本発明に係る実施例１の歯車１０の平面図である。 図２は、実施例１の歯形１１の説明図である。 図３は、実施例１の説明図として使用する１枚歯のインボリュート歯車１２を表した平面図である。 図４は、本発明における歯形１１の噛み合いを表した平面図である。 図５は、本発明の歯形１１とほぼ同一のモジュールで描いた従来の歯形１１０の噛み合いを表した平面図である。 図６は、本発明の歯車１歯に加わる最大荷重を求めるための図である。 図７は、本発明の歯形１１とほぼ同一のモジュールで描いた従来の歯車１００の１歯に加わる最大荷重を求めるための図である。 図８は、本発明の歯形１１を歯すじ方向にテーパーにした歯車２０である（実施例２）。 図９は、本発明の歯形１１を適用した、はすば歯車３０である（実施例３）。 図１０は、本発明の歯形１１を適用した、ラック４０とピニオン５０である（実施例４）。 図１１は、本発明の歯形１１を適用した、内歯車６０である（実施例５）。 図１２は、本発明の歯形１１を適用した、かさ歯車７０である（実施例６）。 図１３は、大きさの異なる１枚歯のインボリュート歯車１２を配置した平面図である（実施例７）。

大きな物体を回転及びコントロールする際、現行では同等の大きな歯車を用いて行っているのが一般的であるが、本発明の歯形を持つ歯車を用いれば小型化できる。

図１は、本発明に係る実施例１の歯形１１及び歯車１０の平面図である。この歯車１０は、図２に示すように１枚歯のインボリュート歯車１２を基準円３に対して、
外向き内向き交互に配置したものであり、図３に示すように基礎円２に接する直線４と、インボリュート曲線との交点５の位置が、１枚歯のインボリュート歯車１２の最大幅となる特徴を利用している。
図１は、これら配置した１枚歯のインボリュート歯車１２の互いに接している所を境に、歯車として成立させたものである。
図５に示す従来の歯車１００は、アンダーカット切り下げという現象が起こるのに対し、図４に示す実施例１の歯車１０は、アンダーカット切り下げが無く、歯厚も厚いため高強度が得られる。

図６は実施例１の歯形１１、図７は従来の歯車１１０を描いている。
下記数１を使い、それぞれの許容荷重をもとめると、
図６に示す歯形１１の許容荷重は、Ｚ＝２０×２２．８×２２．８／６＝１７３３ｍｍ^３ Ｐ＝１７３３×１９１／３．９＝８４８７３Ｎ
図７に示す従来の歯形１１０の許容荷重は、Ｚ＝２０×２１．５×２１．５／６＝１５４１ｍｍ^３ Ｐ＝１５４１×１９１／１３＝２２６４１Ｎ
８４８７３Ｎ／２２６４１Ｎ≒３．７。よって本発明の歯形１１は従来の歯形１１０より約３．７倍の荷重を加えることができる。

表１に数１の記号及び数値の説明を示す。

表２に図６図７の符号の数値を示す。

図８に示す実施例２は、本発明の歯形の歯すじ方向をテーパーにした歯車２０である。歯車２０同士を組み合わせることによってバックラッシュを無くし、正逆回転を必要とするものへ利用できる。

図９に示す実施例３は、本発明の歯形を適用したはすば歯車３０である。この歯車も従来の歯車より高強度を得ることができる。

図１０に示す実施例４は、本発明の歯形を適用したラック４０、ピニオン５０である。これらの歯車も従来の歯車より高強度を得ることができる。

図１１に示す実施例５は、本発明の歯形を適用した内歯車６０である。この歯車も従来の歯車より高強度を得ることができる。

図１２に示す実施例６は、本発明の歯形を適用したかさ歯車７０である。この歯車も従来の歯車より高強度を得ることができる。

また、図９〜図１２以外にも、やまば歯車、はすば内歯車、はすばラック、ねじ歯車、ウォーム、ウォームホイール、まがりばかさ歯車、冠歯車、などに本発明の歯形を適用できる。

図１３に示す実施例７は、大きさの異なる１枚歯のインボリュート歯車１２を基準円３に配置した歯車９０である。
基礎円２の大きさを変えることで、１枚歯のインボリュート歯車１２の歯形の大きさも変わり、１回転する中でより大きな強度を必要とするような場合に適用できる。

高荷重や高トルクが加わる所に使用される歯車の小型化や軽量化ができる。
歯車の歯すじをテーパーにし組み合わせることによってバックラッシュを無くし、正逆回転を要する大型の印刷機への利用もできる。

１ １枚歯のインボリュート曲線
１０ 歯車
１１ 歯形
１２ １枚歯のインボリュート歯車
２ 基礎円
３ 基準円
４ 基礎円に接する直線
５ １枚歯の最大幅を表す点
６ 歯たけ
２０ 歯すじ方向をテーパーにした歯車
３０ はすば歯車
４０ ラック
５０ ピニオン
６０ 内歯車
７０ かさ歯車
９０ 歯車
１００ 従来の歯車
１１０ 従来の歯形

Claims (3)

1. 歯車の歯形であって各歯に１枚歯のインボリュート曲線を備えていることを特徴とする歯形。
2. 請求項１に記載の歯形を備えた歯車。
3. 請求項１に記載の歯形を備えたラック。