JP2928053B2 - 歯車機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ファクシミリ装置等
において、噛み合い位置と離脱位置とに相対移動する一
対のインボリュート歯車により回転力を断続可能に伝達
する歯車機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は例えば「ＪＩＳ Ｂ １７０１」
に示された従来の歯車機構を示す側面図であり、図３に
おいて、１は歯車機構を構成する一方のインボリュート
歯車である遊星歯車、２はこの遊星歯車１と対をなすイ
ンボリュート歯車である対向歯車である。遊星歯車１
は、駆動側である太陽歯車３の回転軸４に回動自在に取
付けられたキャリア５に取付けられ、太陽歯車３に噛み
合いつつこの太陽歯車３の周囲を遊星運動できるもので
ある。この遊星歯車１とキャリア５との間には図示省略
した圧縮ばねによるフリクション機構によって回転摩擦
力が発生するよう構成されており、またキャリア５は図
示省略した駆動機構により遊星歯車１が対向歯車２から
離れる方向に回転駆動される構成となっている。一方、
対向歯車２は、太陽歯車３に対してこの場合右斜め上の
一定位置に回転自在に取付けられたもので、従動側であ
る出力歯車６と常に噛み合い状態にある。

【０００３】そして、遊星歯車１及び対向歯車２を含む
各歯車の歯形（歯部の軸直角断面形状）は、「ＪＩＳ
Ｂ １７０１」に規定された標準歯形とされていた。す
なわち、図４に示す如く、歯面をなすインボリュート曲
線部７，７と、ピッチ円と同心な円弧よりなる歯先部８
とを有し、これらインボリュート曲線部７，７と歯先部
８とが歯先の両側に角部を形成するように連続した形状
となっていた。なお、「ＪＩＳ Ｂ １７０１」に規定
された標準の理論歯先円直径Ｄ１は、モジュールをＭと
し歯数をＺとした場合には、Ｄ１＝Ｍ（Ｚ＋２）であ
る。

【０００４】次に動作について説明する。キャリア５が
図示省略した駆動機構により回転駆動されて遊星歯車１
が対向歯車２から離れた離脱位置にあるときには、たと
え太陽歯車３が回転しても、遊星歯車１が前記回転摩擦
力に抗してから回りするだけであり、対向歯車２及び出
力歯車６は回転しない。ところが、キャリア５が開放さ
れて自由に回動するようになっている状態で、太陽歯車
３が図３の矢印の如く回転すると、前記回転摩擦力の働
きで遊星歯車１が少なくとも対向歯車２に当接するまで
は、遊星歯車１及びキャリア５は太陽歯車３とともに一
体となって回転する（遊星歯車１は公転のみする）。

【０００５】そして、このような動きにより遊星歯車１
が対向歯車２に噛み合う位置まで移動すれば、この噛み
合い位置では、遊星歯車１はそれ以上公転できずに、太
陽歯車の回転に応じて前記回転摩擦力に抗して自転のみ
することになり、この回転力は対向歯車２を介して出力
歯車６に伝達される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の歯車機構は以上
のように構成されているので、前記駆動機構によりキャ
リア５の状態を切替えることで太陽歯車３から出力歯車
６への回転力の伝達を断続制御できるものであるが、遊
星歯車１が対向歯車２と噛み合う際に異音を生じたり、
あるいは最悪の場合遊星歯車１が対向歯車２とうまく噛
み合わずに、例えば出力歯車６が所望の回転力をもって
所望のタイミングで回転しない等の不具合を起こす恐れ
があるという問題点があった。

【０００７】というのは、遊星歯車１あるいは対向歯車
２の歯先形状は、前述したような両側に角部が形成され
た比較的曲率の大きな円弧形状であったために、前述し
たキャリア５の動作により遊星歯車１が噛み合い位置に
移動する際、図３に示すように遊星歯車１と対向歯車２
の歯先面同士が当接して、遊星歯車１と対向歯車２の噛
み合い位置よりも手前でキャリア５の回動が止ってしま
うことがあった。このような状態になると、遊星歯車１
が自転しても歯先面の摩擦だけで対向歯車２に回転力が
伝えられることになり、所望の回転力が得られないばか
りか、その後出力歯車６に大きな負荷が加わる等のなん
らかのショックにより、対向歯車２に対する遊星歯車１
の回転位相がずれたときに、再度キャリア５が僅かに回
動して遊星歯車１が対向歯車２に噛み合うという不安定
な動作を起こすことになるのである。

【０００８】また、このようにキャリア５が途中で停止
してしまうという現象が顕著に起きないにしても、遊星
歯車１の回転位相が対向歯車２と丁度噛み合う角度にあ
ることは稀であり、遊星歯車１と対向歯車２は互に歯先
を摺接させつつ噛み合う場合がほとんどであるので、噛
み合う際に歯先の角部が当って異音を生じ易いという問
題もあった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、一対のインボリュート歯車が噛み
合い位置に相対移動する際に噛み合いが円滑かつ確実に
実現される歯車機構を得ることを目的としている。な
お、その他の近似先行技術として、特開昭６４−７７７
８２号公報に記載されたものがある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る歯車機構
は、当該歯車機構を構成するインボリュート歯車におけ
る歯先面の軸直角断面形状を、理論歯先円と歯面をなす
インボリュート曲線との２交点を通り、理論歯先円より
も大径な第二歯先円に内接し、前記インボリュート曲線
と滑らかにつながる曲線形状とするとともに、前記イン
ボリュート歯車の第二歯先円の直径をＤ２が下記の条件
式を満たすようにしたことを特徴とするものである。 Ｍ（Ｚ＋２）＜Ｄ２＜Ｍ（Ｚ＋２．５） Ｚ；歯数、Ｍ；モジュール、Ｍ（Ｚ＋２）；「ＪＩＳ
Ｂ １７０１」に規定された標準の理論歯先円の直径。

【００１１】

【作用】この発明の歯車機構におけるインボリュート歯
車の歯先面は、従来よりも曲率が小さく丸くとがった形
状となり、しかもインボリュート歯面と連続して角部の
ない形状となる。このため、インボリュート歯車が相対
移動する際に歯先面同士が当接しても、歯先同士が左右
にすれちがうように摺動してインボリュート歯車相互が
円滑かつ確実に噛み合う。また、前記インボリュート歯
車の第二歯先円の直径Ｄ２がモジュールＭ、及び歯数Ｚ
を用いた「ＪＩＳ Ｂ １７０１」に規定される標準の
理論歯先円直径Ｍ（Ｚ＋２）から、Ｍ（Ｚ＋２）＜Ｄ２
＜Ｍ（Ｚ＋２．５）なる条件を満たすように設定される
ことによって、噛み合い状態において歯先が相手方の歯
底に干渉せず、歯車相互で所定の回転力が伝達される。

【００１２】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例を図１，２について説明す
る。図２において、１１は遊星歯車（一方のインボリュ
ート歯車）、１２はこの遊星歯車１１と噛み合う対向歯
車（他方のインボリュート歯車）である。なお、この実
施例の歯車機構は、これら遊星歯車１１及び対向歯車１
２の歯先形状に特徴を有し、他の構成は図３に示す従来
例の歯車機構と同様であるので、これら歯車以外の他の
要素には同符号を使用して重複する説明を省略する。

【００１３】遊星歯車１１及び対向歯車１２の歯形（歯
部の軸直角断面形状）は、図１に示す如く、歯面をなす
インボリュート曲線部１７，１７と、歯先曲線部１８と
を有し、歯先曲線部１８は、直径Ｄ１の理論歯先円と各
インボリュート曲線部１７，１７との２交点を通り、理
論歯先円よりも大径な直径Ｄ２の第二歯先円に内接し、
インボリュート曲線部１７，１７と滑らかにつながる曲
線とされている。

【００１４】ここで、第二歯先円の直径Ｄ２は、モジュ
ールをＭとし歯数をＺとした場合、Ｍ（Ｚ＋２）＜Ｄ２
＜Ｍ（Ｚ＋２．５）とされる。この条件は、「ＪＩＳ
Ｂ１７０１」に規定される標準の理論歯先円の直径より
大きく、この標準の理論歯先円が噛み合ったときに噛み
合いの頂げきが全くなくなる歯末のたけの値１．２５Ｍ
を有する歯先円の直径を上限としている。ここで、噛み
合いに位置にある歯数Ｚ１，Ｚ２の二つの歯車を考える
と、歯数Ｚ１の歯車の第二歯先円直径Ｄ２はＤ２＜Ｍ
（Ｚ１＋２．５）であるので、これを変形すると下記
（１）式となる。 Ｍ（Ｚ１＋２．５）−Ｄ２＞０ （１） 次に歯数Ｚ２の歯車の歯底円直径Ｄ３はＤ３≧Ｍ（Ｚ２
−２．５）となり、これを変形すると下記（２）式とな
る（歯底円直径Ｄ３は図１参照）。 Ｍ（Ｚ２−２．５）−Ｄ３≦０ （２） （１）、（２）式の左辺の差をとると、下記（３）式が
求まる。 ｛Ｍ（Ｚ１＋２．５）−Ｄ２｝−｛Ｍ（Ｚ２−２．５）−Ｄ３｝＞０ Ｍ（Ｚ１＋Ｚ２）−Ｄ２−Ｄ３＞０ （３） 噛み合いの位置にある歯数がＺ１，Ｚ２である二つの歯
車の中心距離は下記のようになる。 Ｍ（Ｚ１＋Ｚ２）／２ （４） この二つの歯車の中心距離より、歯数Ｚ１の歯車の第二
歯先円半径と歯数Ｚ２の歯車の歯底円半径を引いた値
は、（３），（４）式より下記のようになる。 ｛Ｍ（Ｚ
１＋Ｚ２）／２｝−（Ｄ２／２）−（Ｄ３／２）＞０
（５） このように、（５）式は必ず正の値となるの
で、噛み合い状態において、二つ の歯車の中心距離が常
に歯数Ｚ１の歯車の第二歯先円半径と歯数Ｚ２の歯車の
歯底円半径との和の値より大きくなり、歯先が相手方の
歯底に干渉することはない。 また、「インボリュート曲
線部１７，１７と滑らかにつながる」とは、インボリュ
ート曲線部１７，１７と歯先部１８においても、傾きが
連続し角部が形成されないことを意味する。なお、歯先
部１８以外の部分は、この場合「ＪＩＳ Ｂ１７０１」
に規定された標準歯形である。

【００１５】次に動作について説明する。この実施例の
歯車機構も前述の図３に示す従来の歯車機構と同様に、
キャリア５の回動により遊星歯車１１が対向歯車１２に
対する離脱位置と噛み合い位置とに移動することで、太
陽歯車３の回転力が断続的に出力歯車６に伝達されるの
であるが、遊星歯車１が噛み合い位置に移動する際極め
て円滑に対向歯車１２に対する噛み合いが実現され、こ
の回転力伝達の断続制御が円滑かつ確実に行なわれる。

【００１６】なぜなら、上記歯車機構における遊星歯車
１１及び対向歯車１２の歯先面は、従来よりも曲率が小
さく丸くとがった形状となり、しかもインボリュート歯
面と連続して角部のない形状となる。このため、遊星歯
車１１が噛み合い位置に移動する際に歯先面同士が当接
しても、図２に示すように歯先同士が左右にすれちがう
ように摺動して遊星歯車１１と対向歯車１２とが円滑か
つ確実に噛み合うのである。

【００１７】なお、本発明は上記実施例に限られず各種
の態様が有り得る。例えば、インボリュート歯車の相対
移動は上記のようなキャリアの回動によるものには限ら
れない。また、各歯車は、歯すじが軸線に沿った平歯車
でもよいし、歯すじが軸線に対してねじれたいわゆるは
すば歯車であってもよい。さらに、いずれか一方のイン
ボリュート歯車の歯先形状のみを前述の如く設定して
も、従来に対して同様の効果が得られることはいうまで
もない。

【００１８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、噛み合
い位置と離脱位置とに相対移動する一対のインボリュー
ト歯車を有して回転力を断続的に伝達する歯車機構にお
いて、前記一対のインボリュート歯車の噛み合いが円滑
かつ確実になされるよう構成するとともに、歯先面が内
接する第二歯先円の直径Ｄ２及び歯車のモジュールＭを
歯先が相手方の歯底に干渉しないように設定したので、
所定の回転力を所定のタイミングで伝達するというこの
機構の機能が信頼性高く実現され、ひいてはこの種の歯
車機構が組込まれるファクシミリ装置等の動作信頼性の
向上が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による歯車機構の歯形を示
す部分詳細図である。

【図２】この発明の一実施例による歯車機構の側面図で
ある。

【図３】従来の歯車機構の側面図である。

【図４】従来の歯車機構の歯形を示す部分詳細図であ
る。

【符号の説明】 １１ インボリュート歯車（遊星歯車） １２ インボリュート歯車（対向歯車）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−27149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−31259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−243565（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−27318（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−852（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−12042（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−106330（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 1/06 F16H 55/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噛み合い位置と噛み合いが外れた離脱位
   置とに相対移動する一対のインボリュート歯車を有し、
   これらインボリュート歯車により回転力を断続可能に伝
   達する歯車機構において、前記インボリュート歯車にお
   ける歯先面の軸直角断面形状を、理論歯先円と歯面をな
   すインボリュート曲線との２交点を通り、理論歯先円よ
   りも大径な第二歯先円に内接し、前記インボリュート曲
   線と滑らかにつながる曲線形状とするとともに、前記イ
   ンボリュート歯車の第二歯先円の直径をＤ２が下記の条
   件式を満たすようにしたことを特徴とする歯車機構。 Ｍ（Ｚ＋２）＜Ｄ２＜Ｍ（Ｚ＋２．５） Ｚ；歯数、Ｍ；モジュール、Ｍ（Ｚ＋２）；「ＪＩＳ
   Ｂ １７０１」に規定された標準の理論歯先円の直径。