JP3669273B2 - 歯車、この歯車を備えた動力伝達装置、この動力伝達装置を備えた機器および歯車の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車、この歯車を備えた動力伝達装置、この動力伝達装置を備えた機器および歯車の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、動力伝達装置として、多数の歯車を用いた輪列が多用されている。これらの歯車の歯形は、通常、インボリュート歯形と、サイクロイド歯形およびその変形歯形とが利用されていた。
【０００３】
インボリュート歯形は、輪列機構において最も一般的に使用されている歯形であり、特に減速輪列で用いられるものである。
【０００４】
サイクロイド歯形は、増速輪列、特に時計用歯車としてスイスで研究されたものであり、ＥＶＪ規格やＮＨＳ規格としてスイス国内で規格化されている。サイクロイド歯車は、特に、増速比が大きい増速輪列に使用しても近寄りが少なく、噛み合い始めから終わりに渡ってモーメント比率ηMが安定しており、特に時計用の増速輪列として優れたものである。
【０００５】
ここで、モーメント比率ηMは、トルクの伝達を示す指標であり、数１で求められる。
【数１】
【０００６】
ここで、図１５にも示すように、Ｚ1は駆動歯車の歯数であり、Ｚ2は被駆動歯車の歯数である。また、Ｌ1’は駆動歯車に加わる力の作用線（ベクトル）１０１と駆動歯車の中心Ｏ1までの距離であり、Ｌ2’は被駆動歯車に加わる力の作用線（ベクトル）１０２と被駆動歯車の中心Ｏ2までの距離である。
ここで、各歯に加わる力は、各歯の接触点における歯面の共通垂線方向、つまり作用線１０１Ａ，１０２Ａの方向に加わるが、実際には各歯面間で摩擦力が働くため、角度θだけ反回転方向にずれて作用線１０１，１０２の方向に力が加わることになる。
【０００７】
なお、図１５は、一対の歯のかみ合い（接触）がピッチ点に一致してから離れ始める遠のき側における遠のき角での状態を示しているが、歯がかみ合い始めてからピッチ点に達するまでの近寄り側においても同様に求められる。但し、近寄り側では、摩擦力が加わる方向が遠のき側と反対になるため、力の作用線１０１，１０２は、１０１Ａ，１０２Ａを挟んだ反対側に振れることになる。
【０００８】
ここで、図１６，１７に示すように、駆動歯車（原歯車）８１が大歯車とされ、被駆動歯車（従動歯車）８２が小歯車（ピニオン）とされた増速輪列において、被駆動歯車８２をインボリュート歯形で構成した場合と、図１８〜２０に示すように、駆動歯車９１および被駆動歯車９２からなる増速輪列において、被駆動歯車９２をサイクロイド歯形で構成した場合とで求めたモーメント比率曲線を図２１に示す。
【０００９】
ところで、このモーメント比率ηMは、１００％に近いことが理想である。すなわち、モーメント比率ηMが１００％を越えると、被駆動側にトルクを大きく伝えすぎることになり、１００％に満たない場合には、トルクを伝えきれないことになる。
これは、モーメント比率ηMが１００％に近づくということは、図１５で示すと、作用線１０１Ａと駆動歯車８１，９１および被駆動歯車８２，９２の回転中心Ｏ1，Ｏ2を結ぶ中心線１０５との交差角度が垂直（９０度）に近づくということである。
【００１０】
そして、増速輪列が使用されている機械式時計や、特許第３１１５４７９号公報等に記載されている電子制御式機械時計において、歯車のモーメント比率が１００％を越えるような場合には、以下のような問題点が発生する。
【００１１】
機械式時計の場合には、ぜんまいからのトルクを脱進器に伝達するのにテンプの振り角が大きくなる。この振り角が変化すると、時刻の精度が低下してしまう。さらに、振り当たりが出るほど振り角が大きくなると、精度が極端に悪くなるという問題が発生する。
【００１２】
また、電子制御式機械時計の場合には、ぜんまいからのトルクをロータに伝達する際に、トルクが大きすぎると、電子制御式機械時計の制動限界を超えてしまうために進みが発生する。このためには、発電機を大きくして制動力を高めなければならない。その結果、発電機が大きくなって時計が大型化し、かつ持続時間も減ってしまうという問題が発生する。
【００１３】
さらに、いずれの時計においても、モーメント比率が１００％を越える（高くなる）ところでは、滑りが大きく発生するため、摩耗が多く発生し、寿命が短くなる。
従って、モーメント比率はあまり変動せずに一定に近いことが望ましく、かつできるだけ１００％を越えないことが望ましい。
以上のように、モーメント比率の変化が小さく、かつ１００％を越えない点で、図に示すように、インボリュート歯形よりもサイクロイド歯形のほうが好ましい。
【００１４】
さらに、インボリュート歯形は、特に、時計用歯車のような増速輪列では、歯車同士の近寄りが多く、各歯車同士が突っ張りやすいため、表面粗さの変動や形状誤差の影響を受けやすいという問題もあった。
また、ピッチ誤差が生じた際、つまり製造誤差等で円ピッチの長さが変動した場合に、かみ合い位置の変化などの影響を受けやすいという問題がある。
従って、時計などでは、ＥＶＪ規格やＮＨＳ規格等のサイクロイド歯形の歯車を利用していた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このサイクロイド歯形の歯車は、図１８〜２０に示すように、大歯車（ギアホイール）と小歯車（ピニオン）の中心距離が負の方向（近づく方向）にばらついた場合には、歯面の滑りが大きくなり、モーメント比率の変動が大きくなるという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、互いにかみ合う各歯車の中心距離が負の方向にばらついた場合でも、モーメント比率の変動を抑えることができて性能を向上できる歯車を提供することにある。
本発明の他の目的は、この歯車を備えることで、動力の伝達性能を向上できる動力伝達装置およびこの動力伝達装置を備えた機器を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、前記歯車を容易に製造できる製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の歯車は、歯車において駆動する際に他の歯車の歯先が当たる当接歯面部を、その歯面の接線が、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜するように形成したことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、当接歯面部が歯の内側に傾斜されているので、力の作用線と中心線とがより垂直に近づき、従来のサイクロイド歯形に比べてモーメント比率を向上させて１００％に近づけることができる。
その上、各歯車の中心距離が負の方向にばらついた（近くなる）場合でも、従来に比べてモーメント比率の変動を小さくすることができ、性能を向上することができる。
【００１９】
ここで、前記当接歯面部は、歯形形状が直線状とされ、かつこの当接歯面部は、その直線状の歯面における歯先側の端縁と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されていることが好ましい。
当接歯面部を直線状の歯形形状とすれば、カッター等による歯割りが容易に行うことができ、生産効率を向上できる。
【００２０】
また、前記当接歯面部は、歯形形状が円弧状とされ、かつこの当接歯面部の円弧面の接線は、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されているものでもよい。
当接歯面部を円弧状に形成すれば、歯元の厚みが大きくなるように形成することもでき、これにより歯割り加工時の強度を向上でき、かつ形状の精度も向上できる。
【００２１】
この際、前記当接歯面部は、その歯形の接線を歯車の回転中心側に延長した歯形延長線が、歯車のピッチ円と同心円とされかつその直径がピッチ円直径の５〜２０％である仮想円に接する角度に形成されていることが好ましい。この際、仮想円の直径は、ピッチ円直径の１０〜１５％がより好ましく、ピッチ円直径の１１〜１２％が特に好ましい。
【００２２】
当接歯面部の傾斜角度は、その歯形延長線が歯車の回転中心を通る歯車に比べて、前記歯形延長線が接する仮想円の直径が大きくなるに従ってモーメント比率の変動を小さくでき、より１００％に近づけることができる。特に、仮想円の直径がピッチ円の直径の約５％以上になるまでは、モーメント比率の改善度は大幅に上昇し、その後もピッチ円直径の１１％前後になるまでは増加する。一方、仮想円の直径がピッチ円の直径の約１１％以上になると、モーメント比率の値（改善度）も略一定となり、変化しない。
一方、歯形延長線が接する仮想円の直径が大きくなるに従って、特に当接歯面部の歯形形状が直線状の場合には、歯元の幅寸法が小さくなって強度が低下する。この強度を確保する点では、仮想円の直径はピッチ円直径の約２０％以下であることが好ましい。
従って、仮想円直径をピッチ円直径の５〜２０％の範囲にすれば、モーメント比率を改善でき、かつ歯元の強度も確保することができる。特に、仮想円の直径をピッチ円直径の１０〜１５％とすれば、モーメント比率の改善度をより向上でき、歯元強度も十分に確保できる点で好ましく、特に、ピッチ円直径の１１〜１２％が好ましい。
【００２３】
また、前記各歯の当接歯面部が形成された歯面とは反対側の歯面の少なくとも一部分には、非当接歯面部が形成され、この非当接歯面部は、歯車の回転中心を通る歯の中心線を基準にした際に、前記当接歯面部と非対称となるように形成されていることが好ましい。
【００２４】
歯の両歯面の各当接歯面部および非当接歯面部を非対称とすれば、当接歯面部を歯の内側に傾斜させた場合でも、非当接歯面部を例えば歯の外側に傾斜させることで、歯元の大きさ（幅寸法）を確保でき、歯元強度や歯割り時の曲げに対する強度を確保することができる。
【００２５】
この際、前記非当接歯面部の接線は、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ第２基準線よりも歯の外側に傾斜されていることが好ましい。
このように構成すれば、当接歯面部を歯の内側に傾斜させた場合に、歯元の大きさ（幅寸法）を十分に確保でき、歯元強度や歯割り時の曲げに対する強度を容易に確保することができる。
【００２６】
前記当接歯面部および非当接歯面部は、各歯形の接線を歯車の回転中心側に延長した各歯形延長線が、歯車のピッチ円と同心円とされた仮想円に接する角度にそれぞれ形成されていることが好ましい。
このように構成すれば、当接歯面部の傾斜角度と、非当接歯面部の傾斜角度とのバランスを向上でき、モーメント比率を向上できるとともに、歯元の大きさを確保して歯元強度や歯割り時の曲げに対する強度を確実に確保することができる。
【００２７】
ここで、前記歯車は、スイスＥＶＪ規格の歯車を基準に、その当接歯面部の接線を前記基準線よりも歯形の内側に傾斜させて構成されたピニオンであり、かつこの歯車に噛み合う大歯車はスイスＥＶＪ規格の歯車であることが好ましい。
前記歯車を、サイクロイド歯形の一種であるスイスＥＶＪ規格の歯車を基準に構成すれば、この歯車（ピニオン）にかみ合う歯車は、スイスＥＶＪ規格の歯車をそのまま利用することができる。従って、一方の歯車は従来の歯車をそのまま利用でき、新たに製造するのはピニオンのみでよいため、コストを低減できるとともに、輪列の設計も容易に行うことができる。
【００２８】
本発明の動力伝達装置は、前記歯車を含む複数の歯車で構成された動力伝達装置であって、前記歯車はピニオンであり、かつ増速輪列の被駆動歯車であることを特徴とするものである。
このような構成の動力伝達装置は、機械時計や電子制御式機械時計等の増速輪列に適用可能であり、互いにかみ合う歯車の中心距離が負にばらついた場合のモーメント比率の変動を従来の歯車を利用した場合に比べて小さくでき、動力の伝達性能を向上することができる。このため、伝達ロスの少ない高効率の動力伝達装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明の動力伝達装置は、前記歯車を含む複数の歯車で構成された動力伝達装置であって、前記歯車はピニオンであり、かつ減速輪列の駆動歯車であることを特徴とするものである。
このような構成の動力伝達装置は、モーターなどからトルク伝達を行う減速輪列に適用可能であり、互いにかみ合う歯車の中心距離が負にばらついた場合のモーメント比率の変動を従来の歯車を利用した場合に比べて小さくでき、動力の伝達性能を向上することができる。このため、伝達ロスの少ない高効率の動力伝達装置を提供することができる。
【００３０】
本発明の機器は、前記動力伝達装置と、この動力伝達装置に動力を加える駆動源とを備えることを特徴とするものである。
ここで、駆動源としては、複数の歯車からなる動力伝達装置に機械的エネルギーを供給できるものであればよく、例えば、ゼンマイ、ゴム、スプリング、重錘や、圧縮空気等の流体等の各種の機械的エネルギ源や、モーター等の電気的エネルギで作動されるものなどでもよい。要するに、動力源としては、手巻き、回転錘、位置エネルギ、気圧変化、風力、波力、水力、温度差、電力等の各種エネルギーを利用して動力伝達装置に動力を加えることができるものであればよい。
【００３１】
このような本発明の機器においては、モーメント比率の変動が小さく、高効率の動力伝達装置を備えているので、機器の作動時の効率を向上でき、省エネルギー化が図れ、長時間作動可能な機器を提供することができる。
【００３２】
この際、前記機器は、前記動力伝達装置で駆動される指針を備える計時装置であることが好ましい。
モーメント比率の変動が小さく、高効率の動力伝達装置を備えているので、特に腕時計などの小型の計時装置に適用すれば、省エネルギー化が図れ、長時間作動可能な時計を提供することができる。
【００３３】
本発明の歯車の製造方法は、歯車において駆動する際に他の歯車の歯先に当たる当接歯面部が形成されるとともに、前記各歯の当接歯面部が形成された歯面とは反対側の歯面の少なくとも一部分に非当接歯面部が形成され、かつ前記当接歯面部の接線が、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されている歯車の製造方法であって、前記当接歯面部および非当接歯面部を歯車回転中心側に延長した各歯形延長線の交差角度の２等分線に沿って、前記歯車の歯形を形成するカッターを進退させることで、歯車の歯切りを行うことを特徴とするものである。
【００３４】
このような本発明によれば、正確な歯形形状を得ることができると共に、その歯切り作業を容易に行うことができ、生産効率も向上できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の歯車を適用した電子制御式機械時計の要部を示す平面図である。
【００３６】
電子制御式機械時計は、ゼンマイ、香箱歯車、香箱真及び香箱蓋からなる香箱車１を備えている。ゼンマイは、外端が香箱歯車、内端が香箱真に固定されている。香箱真は、地板と輪列受に支持され、角穴車４と一体で回転するように角穴ネジ５により固定されている。
角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、こはぜ６と噛み合っている。なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイを巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
香箱歯車の回転は、二番車１０７、三番車１０８、四番車１０９、五番車１１０、六番車１１１からなる増速輪列１１７を介して増速されて調速機１２０に伝達される。なお、香箱歯車の回転は７倍に増速され二番車１０７に伝達され、二番車１０７から三番車１０８へは８．０倍増速され、三番車１０８から四番車１０９へは７．５倍増速され、四番車１０９から五番車１１０へは３倍増速され、五番車１１０から六番車１１１へは１０倍増速され、六番車１１１からロータ１１２へは１０倍増速されている。
【００３８】
増速輪列１１７の二番車１０７には筒かなが、筒かなには分針が、四番車１０９には秒針がそれぞれ固定されている。つまり、分針、秒針等の指針は、増速輪列１１７に結合されて輪列１１７の回転に伴い駆動される。
【００３９】
電子制御式機械時計の調速機１２０は、磁石およびコイルからなる電磁ブレーキ式の調速機であり、具体的にはロータ１１２、ステータ１１５、コイルブロック１１６を備えて構成されている。
【００４０】
ロータ１１２は、ロータ磁石１１２ａ、ロータかな１１２ｂ、ロータ慣性円板１１２ｃから構成される。ロータ慣性円板１１２ｃは、香箱車１からの駆動トルク変動に対しロータ１１２の回転数変動を少なくするためのものである。
【００４１】
コイルブロック１１６は、ステータの一部１１６ｃが一体とされた磁心１１６ａにコイル１１６ｂを巻線したものである。ステータ１１５は、磁心１１６ａの一部で構成されるステータ１１６ｃにロータ１１２を挟んで対向する側に配置され、ネジ１２１でコイルブロック１１６の他端および地板に固定されている。ここで、ステータ１１５と磁心１１６ａ、磁心１１６ａに一体のステータ１１６ｃはＰＣパーマロイ等で構成されている。また、コイル１１６ｂは、出力電圧の変動を検出することでロータ１１２の回転数を検出するように構成されている。
【００４２】
図２には、本実施形態の電子制御式機械時計の構成を示すブロック図が示されている。
電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源としてのゼンマイ１ａと、ゼンマイ１ａのトルクを発電機１２０に伝達する増速輪列１１７と、増速輪列１１７に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置である指針１１８とを備えている。
【００４３】
発電機１２０は、増速輪列１１７を介してゼンマイ１ａによって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する。この発電機１２０からの交流出力は、整流回路１２５を通して昇圧、整流され、コンデンサ（蓄電装置）１２６に充電供給される。
【００４４】
このコンデンサ１２６から供給される電力によってワンチップＩＣで構成された回転制御装置１５０が駆動される。この回転制御装置１５０は、図２に示すように、発振回路１５１、ロータの回転検出回路１５２およびブレーキの制御回路１５３を備えて構成されている。
【００４５】
発振回路１５１は、時間標準源である水晶振動子１５１Ａを用いて発振信号（３２７６８Ｈｚ）を出力し、この発振信号を所定の分周回路で分周し、基準信号ｆｓとして制御回路１５３に出力している。
【００４６】
回転検出回路１５２は、発電機１２０から出力される発電波形からロータの回転速度を検出し、その回転検出信号ＦＧ１を制御回路１５３へ出力する。
制御回路１５３は、基準信号ｆｓに対する回転検出信号ＦＧ１の位相差等に基づいて発電機（調速機）１２０にブレーキ信号を入力し、調速している。
【００４７】
本第１実施形態では、このような電子制御式機械時計において、各車１０７〜１１１およびロータ１１２のカナに本発明の歯車を適用している。従って、この電子制御式機械時計によって、増速輪列（動力伝達装置）を備えた機器が構成されている。
【００４８】
すなわち、第１実施形態では、図１８〜２０に示すＥＶＪ規格のサイクロイド歯形の歯車９２を、本発明の歯形の歯車に変更したものである。
【００４９】
第１実施形態の増速輪列１１７では、図３に示すように、駆動歯車（例えば、二番車１０７）としてスイスＥＶＪ規格の大歯車１０が用いられている。また、被駆動歯車（例えば、三番車１０８のカナ）としてスイスＥＶＪ規格を改良した本発明に係るサイクロイド歯形の小歯車（ピニオン）２０が用いられている。
なお、大歯車１０の歯１１の数は７２枚、小歯車２０の歯２１の数は９枚、各歯車１０，２０の中心距離は３．３０mmである。このように、大歯車１０の歯数が小歯車２０の歯数以上であるため、増速輪列となる。
【００５０】
小歯車２０の歯形形状において、大歯車１０に当接する歯面部分には、歯形形状が直線状とされた当接歯面部２２が形成されている。一方、当接歯面部２２の反対側の歯面には、当接歯面部２２と同様に歯形形状が直線状とされた非当接歯面部２３が形成されている。
【００５１】
当接歯面部２２の延長線２２Ａは、図４に示す従来の小歯車３０のように、歯車２０の回転中心Ｏ2を通過するものでなく、歯面部２２の接点でもある歯先側端縁２２Ｂと歯車中心Ｏ2とを結ぶ第１基準線２５よりも歯形の中心側（内側）に傾斜されている。すなわち、当接歯面部２２の延長線２２Ａは、小歯車２０のピッチ円と同心円とされた仮想円２６に接する向きに傾斜されている。従って、当接歯面部２２の歯元側は、基準線２５よりも歯２１の中心側（内側）に傾斜されている。
【００５２】
なお、本実施形態では、前記仮想円２６の直径は、０．０８mmであり、ピッチ円の直径（０．７３mm）の約１１％の大きさである。
また、この直径０．０８mmは、中心距離３．３０mmに対しては約２．４％となる。さらに、小歯車２０のモジュールＭは０．０８mmであり、前記直径０．０８mmはモジュールＭの約１００％に相当する。
【００５３】
また、非当接歯面部２３は、その延長線２３Ａが当接歯面部２２の延長線２２Ａと交差する点２７が、前記仮想円２６上となるように傾斜されている。
すなわち、非当接歯面部２３の延長線２３Ａは、図４に示す従来の小歯車３０のように、歯車３０の回転中心Ｏ2を通過するものでなく、歯面部２３の歯先側端縁２３Ｂと歯車中心Ｏ2とを結ぶ第２基準線２９よりも歯形の外側に傾斜されている。
【００５４】
従って、図４に示す従来の小歯車３０では、各歯面部２２，２３は、各基準線２５，２９と一致するように形成されるが、本実施形態の小歯車２０では、当接歯面部２２は第１基準線２５よりも歯２１の内側に傾斜され、非当接歯面部２３は第２基準線２９よりも歯２１の外側に傾斜されている。
このため、小歯車３０では、歯形の中心（歯２１の歯先先端）と小歯車２０の回転中心Ｏ2とを結ぶ中心線２４に対し、当接歯面部２２と非当接歯面部２３とは対称とされているが、小歯車２０では非対称とされている。
【００５５】
このような本実施形態では、組立誤差等で大歯車１０と小歯車２０との中心距離が負の方向にばらついた場合に、例えば、かみ合い終わりにおいては、各歯１１，２１がかみ合う際に各歯１１，２１に加わる力の作用線１０１と、中心線１０５との交差角度α１は、小歯車３０の場合の交差角度α２よりも大きくなり、力の作用線１０１は中心線１０５に対してより垂直に近い状態になる。この力の作用線１０１が中心線１０５に対して垂直に近いことは、モーメント比率が１００％に近い状態となることであるから、本実施形態の小歯車２０を用いると、小歯車３０に比べてモーメント比率が改善されることになる。
【００５６】
このかみ合い終わりのモーメント比率を、中心距離が「−０．０１mm、−０．０２mm、−０．０３mm」とそれぞれ負の方向に減った場合の、従来の歯形と、本実施形態の歯形とで求めると、次の表１のようになる。
【００５７】
【表１】
【００５８】
ここで、改善度は、次の数２で求められる
【数２】
【００５９】
また、中心距離が−０．０３mm減少した場合の、かみ合い始めからかみ合い終わりまでのモーメント比率を、従来の小歯車３０の歯形と本実施形態の小歯車２０の歯形とで比較したグラフを図５に示す。このグラフから明らかなように、本発明の歯形の小歯車２０を用いれば、従来の歯形の小歯車３０に比べて、かみ合い始めからかみ合い終わりまでのモーメント比率の変動が小さく、かつ平均してより１００％に近づいていることが分かる。
【００６０】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1) 小歯車２０の当接歯面部２２を、従来の直線部よりも歯形内側に傾斜させたので、作用線１０１と中心線１０５とをより垂直に近づけることができ、モーメント比率を１００％に近づけることができる。さらに、モーメント比率の変動を抑えることができ、特に、かみ合う各歯車１０，２０の中心距離が変動した場合でも、モーメント比率の変動を抑えることができ、トルクの伝達性能を高いレベルで維持することができる。
特に、図５や表１に示すように、本実施形態の歯形の小歯車２０を用いれば、従来の歯形の小歯車３０に比べて５０％以上の改善がなされ、つまりモーメント比率の１００％（目標値）に対する偏差を、従来の半分以下にすることができ、増速輪列においては、モーメント比率を大幅に改善することができる。
【００６１】
(2) 中心距離の変動などが生じてもモーメント比率の変動幅が小さいため、特に各歯車１０，２０の配置精度を出しにくい、時計などの小型機器内に組み込まれる微小な歯車においてもトルク伝達性能の変動を抑えることができる。
さらに、増速輪列１１７に適用可能なので、特に、電子制御式機械時計等の腕時計のような小型の機器に組み込んだ場合に、それらの時計の精度を向上できる。
【００６２】
(3) 電子制御式機械時計に小歯車２０を有する増速輪列１１７を組み込んだ場合に、制動限界を超えてしまうようなトルクが加わることが無く、指針１１８の進みが発生することも防止できる。
また、この結果、発電機１２０を大きくして制動力を高める必要がないため、時計の小型化を実現でき、持続時間も長くすることができる。
【００６３】
(4) モーメント比率が改善されるため、必要となるブレーキトルクも小さくすることができる。例えば、ある噛み合い部分でモーメント比率が１１７％から１０７％に減少すれば、ブレーキトルクは、１０７／１１７＝０．９となり、約１０％も小さな値で済む。特に、２番車１０７および三番車１０８の噛み合い部分のように、歯の噛み合い時間が長い輪列に適用すると、速い周期で噛み合うロータ側の輪列よりも、ブレーキトルクの低減効果が大きくなる点で有効である。
そして、本実施形態の電子制御式機械時計のように、６段の噛み合いがある場合には、すべての噛み合い部分でモーメント比率の高い状態が重なることが無くても、３段ぐらいの重なりは有ってもよいように設計する必要がある。
従って、すべての噛み合い部分で本発明の歯車を採用すれば、モーメント比率が高い状態で重なる３段の各噛み合い部分でのブレーキトルクを各々約１０％低減できる。従って、全体としてブレーキトルクが約３０％ほど小さい発電機１２０を採用でき、持続時間を約３０％長くできる。現状の電子制御式機械時計では、持続時間は約４５時間であるため、本実施形態では持続時間を約６０時間に延長することができる。このため、例えば、金曜日の夜に時計を外しても、月曜日の朝にはまだ動いているため、現在の週休２日制のニーズにも十分対応できる。
【００６４】
(5) 各歯車１０，２０の中心距離が変動してもモーメント比率の変動幅が小さく、１００％に近い値にコントロールできるので、歯車１０，２０の滑りの発生、つまり摩耗を少なくでき、寿命を長くすることができる。
【００６５】
(6) 歯２１の当接歯面部２２および非当接歯面部２３を中心線２４に対して非対称としたので、当接歯面部２２を従来よりも歯２１の内側に傾斜させていても、歯２１の根元の幅寸法をある程度確保できる。歯２１の歯元が細くなると、歯元の強度が不十分になり、加工時の曲がりが発生するが、本実施形態では、非当接歯面部２３を従来の小歯車３０よりも歯２１の外側に傾斜させたので、歯元の幅寸法を確保でき、十分な強度が得られるため、加工時の曲がりの発生も防止できる。
【００６６】
次に、本発明の第２実施形態について、図６，７を参照して説明する。
前記第１実施形態では増速輪列に本発明を適用していたが、第２実施形態は、減速輪列に本発明を適用したものである。なお、前記第１実施形態と同一または同様の構成要素には同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【００６７】
第２実施形態の減速輪列では、駆動歯車として、前記第１実施形態と同じ歯形形状の小歯車（ピニオン）２０が用いられている。また、被駆動歯車としてスイスＥＶＪ規格を改良したサイクロイド歯形の大歯車１０が用いられている。
大歯車１０の歯数は７２枚、小歯車２０の歯数は９枚、中心距離は３．３０mmであり、前記第１実施形態と同一のものである。
また、被駆動歯車である大歯車１０の歯数が、駆動歯車である小歯車２０の歯数以上であるため、減速輪列となる。
【００６８】
第２実施形態の小歯車２０の歯形形状においても、大歯車１０に当接する歯面部分には、当接歯面部２２が形成されている。一方、当接歯面部２２の反対側の歯面には、非当接歯面部２３が形成されている。
【００６９】
この当接歯面部２２の延長線２２Ａも、前記第１実施形態と同じく、歯車２０の回転中心Ｏ2を通過するものでなく、前記仮想円２６に接するように、第１基準線２５よりも歯形の中心側（内側）に傾斜されている。
【００７０】
なお、本実施形態においても、前記仮想円２６の直径は０．０８mmであり、ピッチ円の直径（０．７３mm）の約１１％である。従って、この直径０．０８mmは、中心距離３．３０mmに対しては約２．４％となる。さらに、歯車２０のモジュールＭは０．０８mmであり、前記直径０．０８mmはモジュールＭの約１００％に相当する。
【００７１】
非当接歯面部２３は、その延長線２３Ａが延長線２２Ａと交差する点２７が前記仮想円２６上となるように傾斜されている。このため、当接歯面部２２と非当接歯面部２３とは、中心線２４に対して非対称とされている。
【００７２】
このような本実施形態においても、組立誤差等で大歯車１０と小歯車２０との中心距離が負の方向にばらついた場合に、例えば、かみ合い始めにおいては、各歯１１，２１がかみ合う際に各歯１１，２１に加わる力の作用線１０１と、中心線１０５との交差角度α３は、図７に示す従来の小歯車３０の場合の交差角度α４よりも大きくなり、力の作用線１０１は中心線１０５に対してより垂直に近い状態になる。この力の作用線１０１が中心線１０５に対して垂直に近いことは、モーメント比率が１００％に近い状態となることであるから、減速輪列に小歯車２０を用いた場合も、従来の小歯車３０を用いた場合に比べてモーメント比率が改善されることになる。
【００７３】
このかみ合い始めのモーメント比率を、中心距離が「−０．０１mm、−０．０２mm、−０．０３mm」とそれぞれ負の方向に減った場合の、従来の歯形と、本実施形態の歯形とで求めると、次の表２のようになる。なお、改善度は、前記数２を用いて求められる。
【００７４】
【表２】
【００７５】
このような本実施形態によれば、前述の表２に示すように、減速輪列において小歯車２０、大歯車１０の中心距離が負にばらついた場合でも、モーメント比率を改善することができる等、前記第１実施形態の（１）〜（６）と同じ作業効果を奏することができる。
【００７６】
次に、本発明の歯車を製造する方法に関し、図８〜１０を参照して説明する。前記各実施形態の小歯車２０と同様に、当接歯面部２２が第１基準線２５よりも歯２１の内側に傾斜された歯車４０を製造するにあたって、歯車４０の歯形形状をシングルカッターで歯割りする場合、図９に示すように、従来と同様に、歯２１の歯先から０．５ピッチずらした位置から、カッター５０を小歯車２０の中心に向かって移動すると、カッター５０と歯形形状が干渉してしまい、正確な歯形形状を生成することができない。
【００７７】
そこで、図１０に示すように、カッター５０の移動方向が、当接歯面部２２（延長線２２Ａ）および非当接歯面部２３（延長線２３Ａ）の二等分線５１になるように、偏差量Ｌ３分だけオフセットさせ、かつ二等分線５１に沿ってカッター５０を移動させて歯割りを行うことで、正確な歯形形状を容易に得ることができる。なお、前記実施形態の小歯車２０も同じ方法で製造すればよい。
このような製造方法を採用することにより、本発明の歯車２０，４０の製造効率を向上でき、コストも低減することができる。
なお、本実施形態では、シングルカッターを利用していたが、ホブカッターを利用して歯割りする場合も同様の方法で行えばよい。
【００７８】
なお、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
【００７９】
例えば、小歯車２０の当接歯面部２２の傾斜角度は、前記各実施形態のものに限らない。例えば、前記各実施形態では、当接歯面部２２の延長線２２Ａが直径０．０８mm（ピッチ円直径の１１％）の仮想円２６に接するように傾斜角度を設定していたが、当接歯面部２２の接する仮想円２６の直径を、例えばピッチ円直径の５〜１５％（約０．０４〜０．１１mm）程度になるように、当接歯面部２２の傾斜角度を設定してもよい。
要するに、少なくとも、当接歯面部２２の歯先側端縁２２Ｂと小歯車２０の中心Ｏ2とを結ぶ直線（第１基準線２５）よりも、当接歯面部２２の歯元側端部が歯２１の内側に位置するように傾斜されていればよい。
【００８０】
但し、その傾斜角度が第１基準線２５に近くなるほど、モーメント比率の改善効果が低下するので、仮想円２６の直径をピッチ円の５％以上に設定することが好ましい。
図１１，１２には、第１，２実施形態において、仮想円２６の直径つまり当接歯面部２２の傾斜角度を変化させた際のモーメント比率の改善度の変化が示されている。
この図１１，１２は、各歯車１０，２０の中心距離が設計値と相違したときのモーメント比率の改善度を示すグラフである。具体的には、各歯車１０，２０の中心距離が、中心距離の設計値に対して−０．０１mmの場合、−０．０２mmの場合、−０．０３mmの場合、つまり、設計値よりも中心距離が短くなった場合の各々の改善度を示すグラフである。ここで、縦軸は改善度で、数２に基づくものであり、基準線に直線が揃う場合の歯形（図４に示す従来の小歯車）からの改善の度合いを示すものである。横軸は仮想円２６の半径である。
【００８１】
これらのグラフから分かるように、中心距離のばらつきによって多少相違するが、仮想円２６の直径が０．０４mm（ピッチ円直径の約５％）ぐらいになると、モーメント比率が大幅に改善され、その後、０．０８mm（ピッチ円直径の約１１％）になるまで改善度が向上し、０．０８mm以上になると改善度が略一定となることが分かる。
従って、歯形延長線２２Ａが接する仮想円２６の直径が大きくなるに従って、歯元の幅寸法が小さくなって強度が低下する点も考慮すると、仮想円２６の直径は、ピッチ円直径の５〜２０％であることが好ましく、１０〜１５％であることがより好ましく、１１〜１２％であることが特に好ましい。
要するに、当接歯面部２２の傾斜角度は、モーメント比率の改善度合いと、歯元強度とのバランスを考慮して適宜設定すればよい。
【００８２】
また、前記実施形態では、当接歯面部２２と非当接歯面部２３とを中心線２４に対して非対称としていたが、図１３に示す歯車６０のように、中心線２４に対して対称に形成してもよい。
【００８３】
このような歯車６０によっても、前記実施形態の効果（６）以外の効果を奏することができる。
さらに、各歯面部２２，２３が対称であれば、カッター５０を用いた際に、従来と同様に、歯車６０の中心Ｏ2に向かってカッター５０を移動すればよい点で、製造効率がより一層簡単にできるとともに、歯車６０が両方向に回転する場合に、共にモーメント比率を改善できるという利点がある。
【００８４】
また、前記実施形態では、当接歯面部２２は、歯形形状が直線状とされていたが、図１４に示すように、当接歯面部２２の歯形形状を、円弧状に形成してもよい。また、円弧状の場合には、図１４に示すように、当接歯面部２２が歯２１の内側に凹むような凹状円弧でもよいし、逆に凸状円弧でもよい。さらには、当接歯面部２２が、凹状円弧、凸状円弧、直線を組み合わせた形状で形成されていてもよい。要するに、歯面部２２の接線が、その接線の接点２２Ｂと歯車２０の回転中心Ｏ2とを結ぶ基準線２５よりも歯２１の内側に傾斜され、これにより、各歯１１，２１に加わる力の作用線と中心線との交差角度α１，α３，α５が従来の角度α２，α４よりも大きくなるように構成されていればよい。
【００８５】
なお、図１４に示すように、当接歯面部２２が凹状円弧形状とされていれば、噛み合いに関与しない歯元部分の厚み（幅寸法）を大きくできる。このため、歯割り加工時の強度を高めることができ、形状の精度をより向上できる。
【００８６】
本発明は、前記各実施形態のような平歯車に適用する場合に限らず、はすば歯車、やまば歯車等のねじれ角を有する歯車などの各種歯車に広く適用することができる。
【００８７】
さらに、本発明の歯車の用途としては、電子制御式機械時計の輪列に限らず、機械時計の輪列に適用してもよい。機械時計に適用すれば、前記実施形態と同様の効果が得られる他、従来のように、トルクの伝えすぎによるテンプの振り角変動が無く、振り当たりなどによる時間精度の低下を抑え、指針の遅れも防止することができる。
【００８８】
また、本発明の歯車の用途としては、時計用の輪列に限らず、その他の各種の動力伝達装置の歯車として利用可能である。また、この歯車を備えた動力伝達手段を有する機器としても、時計に限らず、オルゴール、玩具等に適宜利用可能である。特に、本発明では、歯車の中心距離が変動しても、モーメント比率の変動を抑えることができるため、特に中心距離の精度を保つことが難しい小型の歯車を用いた動力伝達装置や、この動力伝達装置を用いた機器に適している。また、前記第１、２実施形態のように、本発明の歯車は、増速輪列、減速輪列のいずれでも利用できるが、特に、表１、図１１に示すように、改善度を大幅に向上できる点で、増速輪列に用いることがより効果的である。
【００８９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の歯車、この歯車を備えた動力伝達装置、この動力伝達装置を備えた機器によれば、互いにかみ合う各歯車の中心距離が負の方向にばらついた場合でも、モーメント比率の変動を抑えることができて性能を向上できるという効果がある。
【００９０】
また、本発明の歯車の製造方法によれば、前記歯車を容易に製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における歯車を適用した電子制御式機械時計の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の電子制御式機械時計の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態における歯車を示す図である。
【図４】第１実施形態に対する従来例の歯車を示す図である。
【図５】第１実施形態の歯車と従来例の歯車のモーメント比率の変化を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態における歯車を示す図である。
【図７】第２実施形態に対する従来例の歯車を示す図である。
【図８】本発明の歯車の製造方法によって製造された歯車を示す図である。
【図９】本発明の歯車の製造方法と比較される製造方法を示す図である。
【図１０】本発明の歯車の製造方法を示す図である。
【図１１】第１実施形態の改善度の変化を示す図である。
【図１２】第２実施形態の改善度の変化を示す図である。
【図１３】本発明の変形例の歯車を示す図である。
【図１４】本発明の他の変形例の歯車を示す図である。
【図１５】モーメント比率の説明図である。
【図１６】従来のインボリュート歯車のかみ合いを示す図である。
【図１７】従来のインボリュート歯車のかみ合いを示す図である。
【図１８】従来のサイクロイド歯車のかみ合いを示す図である。
【図１９】従来のサイクロイド歯車のかみ合いを示す図である。
【図２０】従来のサイクロイド歯車のかみ合いを示す図である。
【図２１】従来のインボリュート歯車とサイクロイド歯車のモーメント比率を示す図である。
【符号の説明】
１ 香箱車
１ａ ゼンマイ
１０ 大歯車
１１ 歯
２０ 小歯車
２１ 歯
２２Ａ 延長線
２２Ａ 歯形延長線
２２Ｂ 歯先側端縁
２２ 当接歯面部
２３Ａ 延長線
２３Ｂ 歯先側端縁
２３ 非当接歯面部
２４ 中心線
２５ 第１基準線
２６ 仮想円
２７ 点
２９ 第２基準線
３０ 小歯車
４０ 歯車
５０ カッター
５１ 二等分線
６０ 歯車
８１ 駆動歯車
８２ 被駆動歯車
９１ 駆動歯車
９２ 被駆動歯車
１０１，１０２ 作用線
１０５ 中心線
１０７ 二番車
１０８ 三番車
１０９ 四番車
１１０ 五番車
１１１ 六番車
１１２ ロータ
１１７ 増速輪列
１１８ 指針
１２０ 発電機
１５０ 回転制御装置
１５１ 発振回路
１５２ 回転検出回路
１５３ 制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車、この歯車を備えた動力伝達装置、この動力伝達装置を備えた機器および歯車の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、動力伝達装置として、多数の歯車を用いた輪列が多用されている。これらの歯車の歯形は、通常、インボリュート歯形と、サイクロイド歯形およびその変形歯形とが利用されていた。
【０００３】
インボリュート歯形は、輪列機構において最も一般的に使用されている歯形であり、特に減速輪列で用いられるものである。
【０００４】
サイクロイド歯形は、増速輪列、特に時計用歯車としてスイスで研究されたものであり、ＥＶＪ規格やＮＨＳ規格としてスイス国内で規格化されている。サイクロイド歯車は、特に、増速比が大きい増速輪列に使用しても近寄りが少なく、噛み合い始めから終わりに渡ってモーメント比率ηMが安定しており、特に時計用の増速輪列として優れたものである。
【０００５】
ここで、モーメント比率ηMは、トルクの伝達を示す指標であり、数１で求められる。
【数１】
ここで、図１５にも示すように、Ｚ1は駆動歯車の歯数であり、Ｚ2は被駆動歯車の歯数である。また、Ｌ1’は駆動歯車に加わる力の作用線（ベクトル）１０１と駆動歯車の中心Ｏ1までの距離であり、Ｌ2’は被駆動歯車に加わる力の作用線（ベクトル）１０２と被駆動歯車の中心Ｏ2までの距離である。
ここで、各歯に加わる力は、各歯の接触点における歯面の共通垂線方向、つまり作用線１０１Ａ，１０２Ａの方向に加わるが、実際には各歯面間で摩擦力が働くため、角度θだけ反回転方向にずれて作用線１０１，１０２の方向に力が加わることになる。
【０００７】
なお、図１５は、一対の歯のかみ合い（接触）がピッチ点に一致してから離れ始める遠のき側における遠のき角での状態を示しているが、歯がかみ合い始めてからピッチ点に達するまでの近寄り側においても同様に求められる。但し、近寄り側では、摩擦力が加わる方向が遠のき側と反対になるため、力の作用線１０１，１０２は、１０１Ａ，１０２Ａを挟んだ反対側に振れることになる。
【０００８】
ここで、図１６，１７に示すように、駆動歯車（原歯車）８１が大歯車とされ、被駆動歯車（従動歯車）８２が小歯車（ピニオン）とされた増速輪列において、被駆動歯車８２をインボリュート歯形で構成した場合と、図１８〜２０に示すように、駆動歯車９１および被駆動歯車９２からなる増速輪列において、被駆動歯車９２をサイクロイド歯形で構成した場合とで求めたモーメント比率曲線を図２１に示す。
【０００９】
ところで、このモーメント比率ηMは、１００％に近いことが理想である。すなわち、モーメント比率ηMが１００％を越えると、被駆動側にトルクを大きく伝えすぎることになり、１００％に満たない場合には、トルクを伝えきれないことになる。
これは、モーメント比率ηMが１００％に近づくということは、図１５で示すと、作用線１０１Ａと駆動歯車８１，９１および被駆動歯車８２，９２の回転中心Ｏ1，Ｏ2を結ぶ中心線１０５との交差角度が垂直（９０度）に近づくということである。
【００１０】
そして、増速輪列が使用されている機械式時計や、特許第３１１５４７９号公報等に記載されている電子制御式機械時計において、歯車のモーメント比率が１００％を越えるような場合には、以下のような問題点が発生する。
【００１１】
機械式時計の場合には、ぜんまいからのトルクを脱進器に伝達するのにテンプの振り角が大きくなる。この振り角が変化すると、時刻の精度が低下してしまう。さらに、振り当たりが出るほど振り角が大きくなると、精度が極端に悪くなるという問題が発生する。
【００１２】
また、電子制御式機械時計の場合には、ぜんまいからのトルクをロータに伝達する際に、トルクが大きすぎると、電子制御式機械時計の制動限界を超えてしまうために進みが発生する。このためには、発電機を大きくして制動力を高めなければならない。その結果、発電機が大きくなって時計が大型化し、かつ持続時間も減ってしまうという問題が発生する。
【００１３】
さらに、いずれの時計においても、モーメント比率が１００％を越える（高くなる）ところでは、滑りが大きく発生するため、摩耗が多く発生し、寿命が短くなる。
従って、モーメント比率はあまり変動せずに一定に近いことが望ましく、かつできるだけ１００％を越えないことが望ましい。
以上のように、モーメント比率の変化が小さく、かつ１００％を越えない点で、図に示すように、インボリュート歯形よりもサイクロイド歯形のほうが好ましい。
【００１４】
さらに、インボリュート歯形は、特に、時計用歯車のような増速輪列では、歯車同士の近寄りが多く、各歯車同士が突っ張りやすいため、表面粗さの変動や形状誤差の影響を受けやすいという問題もあった。
また、ピッチ誤差が生じた際、つまり製造誤差等で円ピッチの長さが変動した場合に、かみ合い位置の変化などの影響を受けやすいという問題がある。
従って、時計などでは、ＥＶＪ規格やＮＨＳ規格等のサイクロイド歯形の歯車を利用していた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このサイクロイド歯形の歯車は、図１８〜２０に示すように、大歯車（ギアホイール）と小歯車（ピニオン）の中心距離が負の方向（近づく方向）にばらついた場合には、歯面の滑りが大きくなり、モーメント比率の変動が大きくなるという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、互いにかみ合う各歯車の中心距離が負の方向にばらついた場合でも、モーメント比率の変動を抑えることができて性能を向上できる歯車を提供することにある。
本発明の他の目的は、この歯車を備えることで、動力の伝達性能を向上できる動力伝達装置およびこの動力伝達装置を備えた機器を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、前記歯車を容易に製造できる製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の歯車は、歯車において駆動する際に他の歯車の歯先が当たる当接歯面部を、その歯面の接線が、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜するように形成したことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、当接歯面部が歯の内側に傾斜されているので、力の作用線と中心線とがより垂直に近づき、従来のサイクロイド歯形に比べてモーメント比率を向上させて１００％に近づけることができる。
その上、各歯車の中心距離が負の方向にばらついた（近くなる）場合でも、従来に比べてモーメント比率の変動を小さくすることができ、性能を向上することができる。
【００１９】
ここで、前記当接歯面部は、歯形形状が直線状とされ、かつこの当接歯面部は、その直線状の歯面における歯先側の端縁と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されていることが好ましい。
当接歯面部を直線状の歯形形状とすれば、カッター等による歯割りが容易に行うことができ、生産効率を向上できる。
【００２０】
また、前記当接歯面部は、歯形形状が円弧状とされ、かつこの当接歯面部の円弧面の接線は、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されているものでもよい。
当接歯面部を円弧状に形成すれば、歯元の厚みが大きくなるように形成することもでき、これにより歯割り加工時の強度を向上でき、かつ形状の精度も向上できる。
【００２１】
この際、前記当接歯面部は、その歯形の接線を歯車の回転中心側に延長した歯形延長線が、歯車のピッチ円と同心円とされかつその直径がピッチ円直径の５〜２０％である仮想円に接する角度に形成されていることが好ましい。この際、仮想円の直径は、ピッチ円直径の１０〜１５％がより好ましく、ピッチ円直径の１１〜１２％が特に好ましい。
【００２２】
当接歯面部の傾斜角度は、その歯形延長線が歯車の回転中心を通る歯車に比べて、前記歯形延長線が接する仮想円の直径が大きくなるに従ってモーメント比率の変動を小さくでき、より１００％に近づけることができる。特に、仮想円の直径がピッチ円の直径の約５％以上になるまでは、モーメント比率の改善度は大幅に上昇し、その後もピッチ円直径の１１％前後になるまでは増加する。一方、仮想円の直径がピッチ円の直径の約１１％以上になると、モーメント比率の値（改善度）も略一定となり、変化しない。
一方、歯形延長線が接する仮想円の直径が大きくなるに従って、特に当接歯面部の歯形形状が直線状の場合には、歯元の幅寸法が小さくなって強度が低下する。この強度を確保する点では、仮想円の直径はピッチ円直径の約２０％以下であることが好ましい。
従って、仮想円直径をピッチ円直径の５〜２０％の範囲にすれば、モーメント比率を改善でき、かつ歯元の強度も確保することができる。特に、仮想円の直径をピッチ円直径の１０〜１５％とすれば、モーメント比率の改善度をより向上でき、歯元強度も十分に確保できる点で好ましく、特に、ピッチ円直径の１１〜１２％が好ましい。
【００２３】
また、前記各歯の当接歯面部が形成された歯面とは反対側の歯面の少なくとも一部分には、非当接歯面部が形成され、この非当接歯面部は、歯車の回転中心を通る歯の中心線を基準にした際に、前記当接歯面部と非対称となるように形成されていることが好ましい。
【００２４】
歯の両歯面の各当接歯面部および非当接歯面部を非対称とすれば、当接歯面部を歯の内側に傾斜させた場合でも、非当接歯面部を例えば歯の外側に傾斜させることで、歯元の大きさ（幅寸法）を確保でき、歯元強度や歯割り時の曲げに対する強度を確保することができる。
【００２５】
この際、前記非当接歯面部の接線は、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ第２基準線よりも歯の外側に傾斜されていることが好ましい。
このように構成すれば、当接歯面部を歯の内側に傾斜させた場合に、歯元の大きさ（幅寸法）を十分に確保でき、歯元強度や歯割り時の曲げに対する強度を容易に確保することができる。
【００２６】
前記当接歯面部および非当接歯面部は、各歯形の接線を歯車の回転中心側に延長した各歯形延長線が、歯車のピッチ円と同心円とされた仮想円に接する角度にそれぞれ形成されていることが好ましい。
このように構成すれば、当接歯面部の傾斜角度と、非当接歯面部の傾斜角度とのバランスを向上でき、モーメント比率を向上できるとともに、歯元の大きさを確保して歯元強度や歯割り時の曲げに対する強度を確実に確保することができる。
【００２７】
ここで、前記歯車は、スイスＥＶＪ規格の歯車を基準に、その当接歯面部の接線を前記基準線よりも歯形の内側に傾斜させて構成されたピニオンであり、かつこの歯車に噛み合う大歯車はスイスＥＶＪ規格の歯車であることが好ましい。
前記歯車を、サイクロイド歯形の一種であるスイスＥＶＪ規格の歯車を基準に構成すれば、この歯車（ピニオン）にかみ合う歯車は、スイスＥＶＪ規格の歯車をそのまま利用することができる。従って、一方の歯車は従来の歯車をそのまま利用でき、新たに製造するのはピニオンのみでよいため、コストを低減できるとともに、輪列の設計も容易に行うことができる。
【００２８】
本発明の動力伝達装置は、前記歯車を含む複数の歯車で構成された動力伝達装置であって、前記歯車はピニオンであり、かつ増速輪列の被駆動歯車であることを特徴とするものである。
このような構成の動力伝達装置は、機械時計や電子制御式機械時計等の増速輪列に適用可能であり、互いにかみ合う歯車の中心距離が負にばらついた場合のモーメント比率の変動を従来の歯車を利用した場合に比べて小さくでき、動力の伝達性能を向上することができる。このため、伝達ロスの少ない高効率の動力伝達装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明の動力伝達装置は、前記歯車を含む複数の歯車で構成された動力伝達装置であって、前記歯車はピニオンであり、かつ減速輪列の駆動歯車であることを特徴とするものである。
このような構成の動力伝達装置は、モーターなどからトルク伝達を行う減速輪列に適用可能であり、互いにかみ合う歯車の中心距離が負にばらついた場合のモーメント比率の変動を従来の歯車を利用した場合に比べて小さくでき、動力の伝達性能を向上することができる。このため、伝達ロスの少ない高効率の動力伝達装置を提供することができる。
【００３０】
本発明の機器は、前記動力伝達装置と、この動力伝達装置に動力を加える駆動源とを備えることを特徴とするものである。
ここで、駆動源としては、複数の歯車からなる動力伝達装置に機械的エネルギーを供給できるものであればよく、例えば、ゼンマイ、ゴム、スプリング、重錘や、圧縮空気等の流体等の各種の機械的エネルギ源や、モーター等の電気的エネルギで作動されるものなどでもよい。要するに、動力源としては、手巻き、回転錘、位置エネルギ、気圧変化、風力、波力、水力、温度差、電力等の各種エネルギーを利用して動力伝達装置に動力を加えることができるものであればよい。
【００３１】
このような本発明の機器においては、モーメント比率の変動が小さく、高効率の動力伝達装置を備えているので、機器の作動時の効率を向上でき、省エネルギー化が図れ、長時間作動可能な機器を提供することができる。
【００３２】
この際、前記機器は、前記動力伝達装置で駆動される指針を備える計時装置であることが好ましい。
モーメント比率の変動が小さく、高効率の動力伝達装置を備えているので、特に腕時計などの小型の計時装置に適用すれば、省エネルギー化が図れ、長時間作動可能な時計を提供することができる。
【００３３】
本発明の歯車の製造方法は、歯車において駆動する際に他の歯車の歯先に当たる当接歯面部が形成されるとともに、前記各歯の当接歯面部が形成された歯面とは反対側の歯面の少なくとも一部分に非当接歯面部が形成され、かつ前記当接歯面部の接線が、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されている歯車の製造方法であって、前記当接歯面部および非当接歯面部を歯車回転中心側に延長した各歯形延長線の交差角度の２等分線に沿って、前記歯車の歯形を形成するカッターを進退させることで、歯車の歯切りを行うことを特徴とするものである。
【００３４】
このような本発明によれば、正確な歯形形状を得ることができると共に、その歯切り作業を容易に行うことができ、生産効率も向上できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の歯車を適用した電子制御式機械時計の要部を示す平面図である。
【００３６】
電子制御式機械時計は、ゼンマイ、香箱歯車、香箱真及び香箱蓋からなる香箱車１を備えている。ゼンマイは、外端が香箱歯車、内端が香箱真に固定されている。香箱真は、地板と輪列受に支持され、角穴車４と一体で回転するように角穴ネジ５により固定されている。
角穴車４は、時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、こはぜ６と噛み合っている。なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイを巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
香箱歯車の回転は、二番車１０７、三番車１０８、四番車１０９、五番車１１０、六番車１１１からなる増速輪列１１７を介して増速されて調速機１２０に伝達される。なお、香箱歯車の回転は７倍に増速され二番車１０７に伝達され、二番車１０７から三番車１０８へは８．０倍増速され、三番車１０８から四番車１０９へは７．５倍増速され、四番車１０９から五番車１１０へは３倍増速され、五番車１１０から六番車１１１へは１０倍増速され、六番車１１１からロータ１１２へは１０倍増速されている。
【００３８】
増速輪列１１７の二番車１０７には筒かなが、筒かなには分針が、四番車１０９には秒針がそれぞれ固定されている。つまり、分針、秒針等の指針は、増速輪列１１７に結合されて輪列１１７の回転に伴い駆動される。
【００３９】
電子制御式機械時計の調速機１２０は、磁石およびコイルからなる電磁ブレーキ式の調速機であり、具体的にはロータ１１２、ステータ１１５、コイルブロック１１６を備えて構成されている。
【００４０】
ロータ１１２は、ロータ磁石１１２ａ、ロータかな１１２ｂ、ロータ慣性円板１１２ｃから構成される。ロータ慣性円板１１２ｃは、香箱車１からの駆動トルク変動に対しロータ１１２の回転数変動を少なくするためのものである。
【００４１】
コイルブロック１１６は、ステータの一部１１６ｃが一体とされた磁心１１６ａにコイル１１６ｂを巻線したものである。ステータ１１５は、磁心１１６ａの一部で構成されるステータ１１６ｃにロータ１１２を挟んで対向する側に配置され、ネジ１２１でコイルブロック１１６の他端および地板に固定されている。ここで、ステータ１１５と磁心１１６ａ、磁心１１６ａに一体のステータ１１６ｃはＰＣパーマロイ等で構成されている。また、コイル１１６ｂは、出力電圧の変動を検出することでロータ１１２の回転数を検出するように構成されている。
【００４２】
図２には、本実施形態の電子制御式機械時計の構成を示すブロック図が示されている。
電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源としてのゼンマイ１ａと、ゼンマイ１ａのトルクを発電機１２０に伝達する増速輪列１１７と、増速輪列１１７に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置である指針１１８とを備えている。
【００４３】
発電機１２０は、増速輪列１１７を介してゼンマイ１ａによって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する。この発電機１２０からの交流出力は、整流回路１２５を通して昇圧、整流され、コンデンサ（蓄電装置）１２６に充電供給される。
【００４４】
このコンデンサ１２６から供給される電力によってワンチップＩＣで構成された回転制御装置１５０が駆動される。この回転制御装置１５０は、図２に示すように、発振回路１５１、ロータの回転検出回路１５２およびブレーキの制御回路１５３を備えて構成されている。
【００４５】
発振回路１５１は、時間標準源である水晶振動子１５１Ａを用いて発振信号（３２７６８Ｈｚ）を出力し、この発振信号を所定の分周回路で分周し、基準信号ｆｓとして制御回路１５３に出力している。
【００４６】
回転検出回路１５２は、発電機１２０から出力される発電波形からロータの回転速度を検出し、その回転検出信号ＦＧ１を制御回路１５３へ出力する。
制御回路１５３は、基準信号ｆｓに対する回転検出信号ＦＧ１の位相差等に基づいて発電機（調速機）１２０にブレーキ信号を入力し、調速している。
【００４７】
本第１実施形態では、このような電子制御式機械時計において、各車１０７〜１１１およびロータ１１２のカナに本発明の歯車を適用している。従って、この電子制御式機械時計によって、増速輪列（動力伝達装置）を備えた機器が構成されている。
【００４８】
すなわち、第１実施形態では、図１８〜２０に示すＥＶＪ規格のサイクロイド歯形の歯車９２を、本発明の歯形の歯車に変更したものである。
【００４９】
第１実施形態の増速輪列１１７では、図３に示すように、駆動歯車（例えば、二番車１０７）としてスイスＥＶＪ規格の大歯車１０が用いられている。また、被駆動歯車（例えば、三番車１０８のカナ）としてスイスＥＶＪ規格を改良した本発明に係るサイクロイド歯形の小歯車（ピニオン）２０が用いられている。
なお、大歯車１０の歯１１の数は７２枚、小歯車２０の歯２１の数は９枚、各歯車１０，２０の中心距離は３．３０mmである。このように、大歯車１０の歯数が小歯車２０の歯数以上であるため、増速輪列となる。
【００５０】
小歯車２０の歯形形状において、大歯車１０に当接する歯面部分には、歯形形状が直線状とされた当接歯面部２２が形成されている。一方、当接歯面部２２の反対側の歯面には、当接歯面部２２と同様に歯形形状が直線状とされた非当接歯面部２３が形成されている。
【００５１】
当接歯面部２２の延長線２２Ａは、図４に示す従来の小歯車３０のように、歯車２０の回転中心Ｏ2を通過するものでなく、歯面部２２の接点でもある歯先側端縁２２Ｂと歯車中心Ｏ2とを結ぶ第１基準線２５よりも歯形の中心側（内側）に傾斜されている。すなわち、当接歯面部２２の延長線２２Ａは、小歯車２０のピッチ円と同心円とされた仮想円２６に接する向きに傾斜されている。従って、当接歯面部２２の歯元側は、基準線２５よりも歯２１の中心側（内側）に傾斜されている。
【００５２】
なお、本実施形態では、前記仮想円２６の直径は、０．０８mmであり、ピッチ円の直径（０．７３mm）の約１１％の大きさである。
また、この直径０．０８mmは、中心距離３．３０mmに対しては約２．４％となる。さらに、小歯車２０のモジュールＭは０．０８mmであり、前記直径０．０８mmはモジュールＭの約１００％に相当する。
【００５３】
また、非当接歯面部２３は、その延長線２３Ａが当接歯面部２２の延長線２２Ａと交差する点２７が、前記仮想円２６上となるように傾斜されている。
すなわち、非当接歯面部２３の延長線２３Ａは、図４に示す従来の小歯車３０のように、歯車３０の回転中心Ｏ2を通過するものでなく、歯面部２３の歯先側端縁２３Ｂと歯車中心Ｏ2とを結ぶ第２基準線２９よりも歯形の外側に傾斜されている。
【００５４】
従って、図４に示す従来の小歯車３０では、各歯面部２２，２３は、各基準線２５，２９と一致するように形成されるが、本実施形態の小歯車２０では、当接歯面部２２は第１基準線２５よりも歯２１の内側に傾斜され、非当接歯面部２３は第２基準線２９よりも歯２１の外側に傾斜されている。
このため、小歯車３０では、歯形の中心（歯２１の歯先先端）と小歯車２０の回転中心Ｏ2とを結ぶ中心線２４に対し、当接歯面部２２と非当接歯面部２３とは対称とされているが、小歯車２０では非対称とされている。
【００５５】
このような本実施形態では、組立誤差等で大歯車１０と小歯車２０との中心距離が負の方向にばらついた場合に、例えば、かみ合い終わりにおいては、各歯１１，２１がかみ合う際に各歯１１，２１に加わる力の作用線１０１と、中心線１０５との交差角度α１は、小歯車３０の場合の交差角度α２よりも大きくなり、力の作用線１０１は中心線１０５に対してより垂直に近い状態になる。この力の作用線１０１が中心線１０５に対して垂直に近いことは、モーメント比率が１００％に近い状態となることであるから、本実施形態の小歯車２０を用いると、小歯車３０に比べてモーメント比率が改善されることになる。
【００５６】
このかみ合い終わりのモーメント比率を、中心距離が「−０．０１mm、−０．０２mm、−０．０３mm」とそれぞれ負の方向に減った場合の、従来の歯形と、本実施形態の歯形とで求めると、次の表１のようになる。
【００５７】
【表１】
ここで、改善度は、次の数２で求められる
【数２】
また、中心距離が−０．０３mm減少した場合の、かみ合い始めからかみ合い終わりまでのモーメント比率を、従来の小歯車３０の歯形と本実施形態の小歯車２０の歯形とで比較したグラフを図５に示す。このグラフから明らかなように、本発明の歯形の小歯車２０を用いれば、従来の歯形の小歯車３０に比べて、かみ合い始めからかみ合い終わりまでのモーメント比率の変動が小さく、かつ平均してより１００％に近づいていることが分かる。
【００６０】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1) 小歯車２０の当接歯面部２２を、従来の直線部よりも歯形内側に傾斜させたので、作用線１０１と中心線１０５とをより垂直に近づけることができ、モーメント比率を１００％に近づけることができる。さらに、モーメント比率の変動を抑えることができ、特に、かみ合う各歯車１０，２０の中心距離が変動した場合でも、モーメント比率の変動を抑えることができ、トルクの伝達性能を高いレベルで維持することができる。
特に、図５や表１に示すように、本実施形態の歯形の小歯車２０を用いれば、従来の歯形の小歯車３０に比べて５０％以上の改善がなされ、つまりモーメント比率の１００％（目標値）に対する偏差を、従来の半分以下にすることができ、増速輪列においては、モーメント比率を大幅に改善することができる。
【００６１】
(2) 中心距離の変動などが生じてもモーメント比率の変動幅が小さいため、特に各歯車１０，２０の配置精度を出しにくい、時計などの小型機器内に組み込まれる微小な歯車においてもトルク伝達性能の変動を抑えることができる。
さらに、増速輪列１１７に適用可能なので、特に、電子制御式機械時計等の腕時計のような小型の機器に組み込んだ場合に、それらの時計の精度を向上できる。
【００６２】
(3) 電子制御式機械時計に小歯車２０を有する増速輪列１１７を組み込んだ場合に、制動限界を超えてしまうようなトルクが加わることが無く、指針１１８の進みが発生することも防止できる。
また、この結果、発電機１２０を大きくして制動力を高める必要がないため、時計の小型化を実現でき、持続時間も長くすることができる。
【００６３】
(4) モーメント比率が改善されるため、必要となるブレーキトルクも小さくすることができる。例えば、ある噛み合い部分でモーメント比率が１１７％から１０７％に減少すれば、ブレーキトルクは、１０７／１１７＝０．９となり、約１０％も小さな値で済む。特に、２番車１０７および三番車１０８の噛み合い部分のように、歯の噛み合い時間が長い輪列に適用すると、速い周期で噛み合うロータ側の輪列よりも、ブレーキトルクの低減効果が大きくなる点で有効である。
そして、本実施形態の電子制御式機械時計のように、６段の噛み合いがある場合には、すべての噛み合い部分でモーメント比率の高い状態が重なることが無くても、３段ぐらいの重なりは有ってもよいように設計する必要がある。
従って、すべての噛み合い部分で本発明の歯車を採用すれば、モーメント比率が高い状態で重なる３段の各噛み合い部分でのブレーキトルクを各々約１０％低減できる。従って、全体としてブレーキトルクが約３０％ほど小さい発電機１２０を採用でき、持続時間を約３０％長くできる。現状の電子制御式機械時計では、持続時間は約４５時間であるため、本実施形態では持続時間を約６０時間に延長することができる。このため、例えば、金曜日の夜に時計を外しても、月曜日の朝にはまだ動いているため、現在の週休２日制のニーズにも十分対応できる。
【００６４】
(5) 各歯車１０，２０の中心距離が変動してもモーメント比率の変動幅が小さく、１００％に近い値にコントロールできるので、歯車１０，２０の滑りの発生、つまり摩耗を少なくでき、寿命を長くすることができる。
【００６５】
(6) 歯２１の当接歯面部２２および非当接歯面部２３を中心線２４に対して非対称としたので、当接歯面部２２を従来よりも歯２１の内側に傾斜させていても、歯２１の根元の幅寸法をある程度確保できる。歯２１の歯元が細くなると、歯元の強度が不十分になり、加工時の曲がりが発生するが、本実施形態では、非当接歯面部２３を従来の小歯車３０よりも歯２１の外側に傾斜させたので、歯元の幅寸法を確保でき、十分な強度が得られるため、加工時の曲がりの発生も防止できる。
【００６６】
次に、本発明の第２実施形態について、図６，７を参照して説明する。
前記第１実施形態では増速輪列に本発明を適用していたが、第２実施形態は、減速輪列に本発明を適用したものである。なお、前記第１実施形態と同一または同様の構成要素には同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【００６７】
第２実施形態の減速輪列では、駆動歯車として、前記第１実施形態と同じ歯形形状の小歯車（ピニオン）２０が用いられている。また、被駆動歯車としてスイスＥＶＪ規格を改良したサイクロイド歯形の大歯車１０が用いられている。
大歯車１０の歯数は７２枚、小歯車２０の歯数は９枚、中心距離は３．３０mmであり、前記第１実施形態と同一のものである。
また、被駆動歯車である大歯車１０の歯数が、駆動歯車である小歯車２０の歯数以上であるため、減速輪列となる。
【００６８】
第２実施形態の小歯車２０の歯形形状においても、大歯車１０に当接する歯面部分には、当接歯面部２２が形成されている。一方、当接歯面部２２の反対側の歯面には、非当接歯面部２３が形成されている。
【００６９】
この当接歯面部２２の延長線２２Ａも、前記第１実施形態と同じく、歯車２０の回転中心Ｏ2を通過するものでなく、前記仮想円２６に接するように、第１基準線２５よりも歯形の中心側（内側）に傾斜されている。
【００７０】
なお、本実施形態においても、前記仮想円２６の直径は０．０８mmであり、ピッチ円の直径（０．７３mm）の約１１％である。従って、この直径０．０８mmは、中心距離３．３０mmに対しては約２．４％となる。さらに、歯車２０のモジュールＭは０．０８mmであり、前記直径０．０８mmはモジュールＭの約１００％に相当する。
【００７１】
非当接歯面部２３は、その延長線２３Ａが延長線２２Ａと交差する点２７が前記仮想円２６上となるように傾斜されている。このため、当接歯面部２２と非当接歯面部２３とは、中心線２４に対して非対称とされている。
【００７２】
このような本実施形態においても、組立誤差等で大歯車１０と小歯車２０との中心距離が負の方向にばらついた場合に、例えば、かみ合い始めにおいては、各歯１１，２１がかみ合う際に各歯１１，２１に加わる力の作用線１０１と、中心線１０５との交差角度α３は、図７に示す従来の小歯車３０の場合の交差角度α４よりも大きくなり、力の作用線１０１は中心線１０５に対してより垂直に近い状態になる。この力の作用線１０１が中心線１０５に対して垂直に近いことは、モーメント比率が１００％に近い状態となることであるから、減速輪列に小歯車２０を用いた場合も、従来の小歯車３０を用いた場合に比べてモーメント比率が改善されることになる。
【００７３】
このかみ合い始めのモーメント比率を、中心距離が「−０．０１mm、−０．０２mm、−０．０３mm」とそれぞれ負の方向に減った場合の、従来の歯形と、本実施形態の歯形とで求めると、次の表２のようになる。なお、改善度は、前記数２を用いて求められる。
【００７４】
【表２】
このような本実施形態によれば、前述の表２に示すように、減速輪列において小歯車２０、大歯車１０の中心距離が負にばらついた場合でも、モーメント比率を改善することができる等、前記第１実施形態の（１）〜（６）と同じ作業効果を奏することができる。
【００７６】
次に、本発明の歯車を製造する方法に関し、図８〜１０を参照して説明する。前記各実施形態の小歯車２０と同様に、当接歯面部２２が第１基準線２５よりも歯２１の内側に傾斜された歯車４０を製造するにあたって、歯車４０の歯形形状をシングルカッターで歯割りする場合、図９に示すように、従来と同様に、歯２１の歯先から０．５ピッチずらした位置から、カッター５０を小歯車２０の中心に向かって移動すると、カッター５０と歯形形状が干渉してしまい、正確な歯形形状を生成することができない。
【００７７】
そこで、図１０に示すように、カッター５０の移動方向が、当接歯面部２２（延長線２２Ａ）および非当接歯面部２３（延長線２３Ａ）の二等分線５１になるように、偏差量Ｌ３分だけオフセットさせ、かつ二等分線５１に沿ってカッター５０を移動させて歯割りを行うことで、正確な歯形形状を容易に得ることができる。なお、前記実施形態の小歯車２０も同じ方法で製造すればよい。
このような製造方法を採用することにより、本発明の歯車２０，４０の製造効率を向上でき、コストも低減することができる。
なお、本実施形態では、シングルカッターを利用していたが、ホブカッターを利用して歯割りする場合も同様の方法で行えばよい。
【００７８】
なお、本発明は各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
【００７９】
例えば、小歯車２０の当接歯面部２２の傾斜角度は、前記各実施形態のものに限らない。例えば、前記各実施形態では、当接歯面部２２の延長線２２Ａが直径０．０８mm（ピッチ円直径の１１％）の仮想円２６に接するように傾斜角度を設定していたが、当接歯面部２２の接する仮想円２６の直径を、例えばピッチ円直径の５〜１５％（約０．０４〜０．１１mm）程度になるように、当接歯面部２２の傾斜角度を設定してもよい。
要するに、少なくとも、当接歯面部２２の歯先側端縁２２Ｂと小歯車２０の中心Ｏ2とを結ぶ直線（第１基準線２５）よりも、当接歯面部２２の歯元側端部が歯２１の内側に位置するように傾斜されていればよい。
【００８０】
但し、その傾斜角度が第１基準線２５に近くなるほど、モーメント比率の改善効果が低下するので、仮想円２６の直径をピッチ円の５％以上に設定することが好ましい。
図１１，１２には、第１，２実施形態において、仮想円２６の直径つまり当接歯面部２２の傾斜角度を変化させた際のモーメント比率の改善度の変化が示されている。
この図１１，１２は、各歯車１０，２０の中心距離が設計値と相違したときのモーメント比率の改善度を示すグラフである。具体的には、各歯車１０，２０の中心距離が、中心距離の設計値に対して−０．０１mmの場合、−０．０２mmの場合、−０．０３mmの場合、つまり、設計値よりも中心距離が短くなった場合の各々の改善度を示すグラフである。ここで、縦軸は改善度で、数２に基づくものであり、基準線に直線が揃う場合の歯形（図４に示す従来の小歯車）からの改善の度合いを示すものである。横軸は仮想円２６の半径である。
【００８１】
これらのグラフから分かるように、中心距離のばらつきによって多少相違するが、仮想円２６の直径が０．０４mm（ピッチ円直径の約５％）ぐらいになると、モーメント比率が大幅に改善され、その後、０．０８mm（ピッチ円直径の約１１％）になるまで改善度が向上し、０．０８mm以上になると改善度が略一定となることが分かる。
従って、歯形延長線２２Ａが接する仮想円２６の直径が大きくなるに従って、歯元の幅寸法が小さくなって強度が低下する点も考慮すると、仮想円２６の直径は、ピッチ円直径の５〜２０％であることが好ましく、１０〜１５％であることがより好ましく、１１〜１２％であることが特に好ましい。
要するに、当接歯面部２２の傾斜角度は、モーメント比率の改善度合いと、歯元強度とのバランスを考慮して適宜設定すればよい。
【００８２】
また、前記実施形態では、当接歯面部２２と非当接歯面部２３とを中心線２４に対して非対称としていたが、図１３に示す歯車６０のように、中心線２４に対して対称に形成してもよい。
【００８３】
このような歯車６０によっても、前記実施形態の効果（６）以外の効果を奏することができる。
さらに、各歯面部２２，２３が対称であれば、カッター５０を用いた際に、従来と同様に、歯車６０の中心Ｏ2に向かってカッター５０を移動すればよい点で、製造効率がより一層簡単にできるとともに、歯車６０が両方向に回転する場合に、共にモーメント比率を改善できるという利点がある。
【００８４】
また、前記実施形態では、当接歯面部２２は、歯形形状が直線状とされていたが、図１４に示すように、当接歯面部２２の歯形形状を、円弧状に形成してもよい。また、円弧状の場合には、図１４に示すように、当接歯面部２２が歯２１の内側に凹むような凹状円弧でもよいし、逆に凸状円弧でもよい。さらには、当接歯面部２２が、凹状円弧、凸状円弧、直線を組み合わせた形状で形成されていてもよい。要するに、歯面部２２の接線が、その接線の接点２２Ｂと歯車２０の回転中心Ｏ2とを結ぶ基準線２５よりも歯２１の内側に傾斜され、これにより、各歯１１，２１に加わる力の作用線と中心線との交差角度α１，α３，α５が従来の角度α２，α４よりも大きくなるように構成されていればよい。
【００８５】
なお、図１４に示すように、当接歯面部２２が凹状円弧形状とされていれば、噛み合いに関与しない歯元部分の厚み（幅寸法）を大きくできる。このため、歯割り加工時の強度を高めることができ、形状の精度をより向上できる。
【００８６】
本発明は、前記各実施形態のような平歯車に適用する場合に限らず、はすば歯車、やまば歯車等のねじれ角を有する歯車などの各種歯車に広く適用することができる。
【００８７】
さらに、本発明の歯車の用途としては、電子制御式機械時計の輪列に限らず、機械時計の輪列に適用してもよい。機械時計に適用すれば、前記実施形態と同様の効果が得られる他、従来のように、トルクの伝えすぎによるテンプの振り角変動が無く、振り当たりなどによる時間精度の低下を抑え、指針の遅れも防止することができる。
【００８８】
また、本発明の歯車の用途としては、時計用の輪列に限らず、その他の各種の動力伝達装置の歯車として利用可能である。また、この歯車を備えた動力伝達手段を有する機器としても、時計に限らず、オルゴール、玩具等に適宜利用可能である。特に、本発明では、歯車の中心距離が変動しても、モーメント比率の変動を抑えることができるため、特に中心距離の精度を保つことが難しい小型の歯車を用いた動力伝達装置や、この動力伝達装置を用いた機器に適している。また、前記第１、２実施形態のように、本発明の歯車は、増速輪列、減速輪列のいずれでも利用できるが、特に、表１、図１１に示すように、改善度を大幅に向上できる点で、増速輪列に用いることがより効果的である。
【００８９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の歯車、この歯車を備えた動力伝達装置、この動力伝達装置を備えた機器によれば、互いにかみ合う各歯車の中心距離が負の方向にばらついた場合でも、モーメント比率の変動を抑えることができて性能を向上できるという効果がある。
【００９０】
また、本発明の歯車の製造方法によれば、前記歯車を容易に製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における歯車を適用した電子制御式機械時計の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の電子制御式機械時計の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態における歯車を示す図である。
【図４】第１実施形態に対する従来例の歯車を示す図である。
【図５】第１実施形態の歯車と従来例の歯車のモーメント比率の変化を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態における歯車を示す図である。
【図７】第２実施形態に対する従来例の歯車を示す図である。
【図８】本発明の歯車の製造方法によって製造された歯車を示す図である。
【図９】本発明の歯車の製造方法と比較される製造方法を示す図である。
【図１０】本発明の歯車の製造方法を示す図である。
【図１１】第１実施形態の改善度の変化を示す図である。
【図１２】第２実施形態の改善度の変化を示す図である。
【図１３】本発明の変形例の歯車を示す図である。
【図１４】本発明の他の変形例の歯車を示す図である。
【図１５】モーメント比率の説明図である。
【図１６】従来のインボリュート歯車のかみ合いを示す図である。
【図１７】従来のインボリュート歯車のかみ合いを示す図である。
【図１８】従来のサイクロイド歯車のかみ合いを示す図である。
【図１９】従来のサイクロイド歯車のかみ合いを示す図である。
【図２０】従来のサイクロイド歯車のかみ合いを示す図である。
【図２１】従来のインボリュート歯車とサイクロイド歯車のモーメント比率を示す図である。
【符号の説明】
１ 香箱車
１ａ ゼンマイ
１０ 大歯車
１１ 歯
２０ 小歯車
２１ 歯
２２Ａ 延長線
２２Ａ 歯形延長線
２２Ｂ 歯先側端縁
２２ 当接歯面部
２３Ａ 延長線
２３Ｂ 歯先側端縁
２３ 非当接歯面部
２４ 中心線
２５ 第１基準線
２６ 仮想円
２７ 点
２９ 第２基準線
３０ 小歯車
４０ 歯車
５０ カッター
５１ 二等分線
６０ 歯車
８１ 駆動歯車
８２ 被駆動歯車
９１ 駆動歯車
９２ 被駆動歯車
１０１，１０２ 作用線
１０５ 中心線
１０７ 二番車
１０８ 三番車
１０９ 四番車
１１０ 五番車
１１１ 六番車
１１２ ロータ
１１７ 増速輪列
１１８ 指針
１２０ 発電機
１５０ 回転制御装置
１５１ 発振回路
１５２ 回転検出回路
１５３ 制御回路
Claims (13)
- 歯車において駆動する際に他の歯車の歯先が当たる当接歯面部は、その歯面の接線が、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されるように形成されていることを特徴とする歯車。
- 請求項１に記載の歯車において、
前記当接歯面部は、歯形形状が直線状とされ、かつこの当接歯面部は、その直線状の歯面における歯先側の端縁と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されていることを特徴とする歯車。 - 請求項１に記載の歯車において、
前記当接歯面部は、歯形形状が円弧状とされ、かつこの当接歯面部の円弧面の接線は、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されていることを特徴とする歯車。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の歯車において、
前記当接歯面部は、その歯面の接線を歯車の回転中心側に延長した歯形延長線が、歯車のピッチ円と同心円とされかつその直径がピッチ円直径の５〜２０％である仮想円に接する角度に形成されていることを特徴とする歯車。 - 請求項１〜４のいずれかに記載の歯車において、
前記各歯の当接歯面部が形成された歯面とは反対側の歯面には、非当接歯面部が形成され、
この非当接歯面部は、歯車の回転中心を通る歯の中心線を基準にした際に、前記当接歯面部と非対称となるように形成されていることを特徴とする歯車。 - 請求項５に記載の歯車において、
前記非当接歯面部の接線は、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ第２基準線よりも歯の外側に傾斜されていることを特徴とする歯車。 - 請求項６に記載の歯車において、
前記当接歯面部および非当接歯面部は、各歯形の接線を歯車の回転中心側に延長した各歯形延長線が、歯車のピッチ円と同心円とされた仮想円に接する角度にそれぞれ形成されていることを特徴とする歯車。 - 請求項１〜７のいずれかに記載の歯車において、
前記歯車は、スイスＥＶＪ規格の歯車を基準に、その当接歯面部の接線を前記基準線よりも歯形の内側に傾斜させて構成されたピニオンであり、かつこの歯車に噛み合う大歯車はスイスＥＶＪ規格の歯車であることを特徴とする歯車。 - 請求項１〜８のいずれかに記載の歯車を含む複数の歯車で構成された動力伝達装置であって、
前記歯車はピニオンであり、かつ増速輪列の被駆動歯車であることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項１〜８のいずれかに記載の歯車を含む複数の歯車で構成された動力伝達装置であって、
前記歯車はピニオンであり、かつ減速輪列の駆動歯車であることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項９または請求項１０に記載の動力伝達装置と、この動力伝達装置に動力を加える駆動源とを備えることを特徴とする機器。
- 請求項１１に記載の機器は、前記動力伝達装置で駆動される指針を備える計時装置であることを特徴とする機器。
- 歯車において駆動する際に他の歯車の歯先に当たる当接歯面部が形成されるとともに、前記各歯の当接歯面部が形成された歯面とは反対側の歯面の少なくとも一部分に非当接歯面部が形成され、かつ前記当接歯面部の歯面の接線が、その接線の接点と歯車の回転中心とを結ぶ基準線よりも歯の内側に傾斜されている歯車の製造方法であって、
前記当接歯面部および非当接歯面部の各接線を歯車回転中心側に延長した各歯形延長線の交差角度の２等分線に沿って、前記歯車の歯形を形成するカッターを進退させることで、歯車の歯切りを行うことを特徴とする歯車の製造方法。
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