JP4618566B2 - 円弧歯形を持つ歯車及びそれを使用した歯車伝達装置。 - Google Patents
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Description
表1において、1周円(360度)を歯数zで割った角度を歯数分割角度αと定義することにする。表1に示す外歯車の計算式(1)で基本データを求めた後、図1のごとくCADソフトを使用して歯形曲線を作図することが可能となる。表1では、外歯車歯数10枚と20枚の歯車を計算例としてあげてある。図1においては5枚歯の歯車の作図例を表示している。前述の背景技術の説明の中に於いて、本発明の歯車と特許文献2である特許公開WO2002/044590の文中にある歯車と類似点があることを説明している。ここで、その特許文献2との大きな相違点を説明することにする。一つは、本発明の請求項1の歯車は、表1の外歯車の計算式(1)にて歯車の基本データを算出することが可能であり、計算上確立された歯車である。また、歯の大きさは円弧半径Rにより決定され、任意の歯の大きさが選定可能となる特徴を有している。計算上は歯数2枚歯からの歯車設計が可能となり、歯数に関係なく噛み合い時に生じる歯の干渉がない歯車である。2点目は、歯車の歯形曲線の相違である。本発明の請求項1の歯車の歯形曲線は、一対の歯車が滑らかにかみ合いする為の条件として、複数の円弧だけを組み合わせた歯形曲線であり、直線は全く使用していない。歯同士のかみ合いを滑らかにするために、歯末の面の円弧半径Rで作図される円弧と隣り合う歯先面の円弧半径Rで作図される2円と歯底円とが外接する3接円の円弧を歯元の面の歯形形状としている。しかも、歯末の面の円弧半径Rの円弧と歯元の面の3接円の円弧は接する関係で接続された歯形曲線である。正確な速度比を得るために、表1の外歯車の計算式で示すとおり、基準ピッチP=4Rを基にして算出したものであり、実施例2、図17でラックとピニオンの構成図を示しているが、この基準ラックにおける歯形曲線から導き出した式である。基準ラックにおける基準ピッチPと外歯車における円ピッチP1が等しい(基準ピッチP=円ピッチP1が成り立たなければ、一対の歯車をかみ合わせた時、正確な速度比を得ることは困難となる。)と考えれば、基準ピッチ円の円周の長さはπd=P・zであり、ピッチ円直径d=P・z/πとなり、d=4R・z/πとなる式が成り立つ。このピッチ円直径は、歯の大きさを表す円弧半径Rと歯車の歯数zが決定されれば、求めることが可能となる。表1の計算式から、歯車設計上の必要なデータや作図上、必要な基本データを求めることができる。請求項1の歯車は、歯のかみあいがころがり接触になるように、度々の改良を積み重ねた歯形である。歯車伝達装置を構成する中で歯車が果たさなければならない役割の一つとして正確な速度比を伝達するという役割がある。歯車が正確な速度比を保った形でかみあいをするには、円ピッチと基準ピッチは等しくなければならない。また、本発明の歯形曲線は上述のごとく複数の円弧のみで構成された歯形曲線であるが、最近のCAD/CAM技術においては、3次元加工をはじめ曲線、曲面のNC加工データは微小直線の連続した近似曲面および近似曲線としてNCデータが作成されることが一般的である。本発明の歯形曲線は複数の円弧のみを使用した歯形曲線であるが、最近のNC加工技術からすれば、この歯形曲線に沿った微小直線の連続した近似曲線としても定義することも可能となる。
図6は、3枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
図7は、4枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
図8は、5枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
図9は、6枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
図10は、7枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
図11は、8枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
図12は、9枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
図13は、10枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
図14は、20枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
図15は、30枚歯の歯車とその歯車の組み合わせ構成図を示す。
上記の歯車はいずれも円弧半径Rは10として作図したものを縮小表示した図である。
12 o12を中心とした円弧半径Rの円
13 円弧半径Rの2円と歯底円に外接する3接円
14 外接歯車式ポンプの外接歯車(歯数8枚)
15 外接歯車式ポンプの外接歯車(歯数8枚)
16 組み合わせ型歯車ポンプ 内接歯車式ポンプの外接歯車(歯数6枚)
17 組み合わせ型歯車ポンプ 内接歯車式ポンプの外接歯車(歯数6枚)
18 組み合わせ型歯車ポンプ 外接歯車式ポンプの外接歯車(歯数13枚)
19 組み合わせ型歯車ポンプ 外接歯車式ポンプの外接歯車(歯数13枚)
20 組み合わせ型歯車ポンプ 内接歯車式ポンプの内接歯車(歯数7枚)
21 組み合わせ型歯車ポンプ 内接歯車式ポンプの内接歯車(歯数7枚)
1a 図1の円弧半径Rの円11と垂直中心線1vとの交点
1b 図1の円弧半径Rの円11と3接円13との接点
1c 図1の円弧半径Rの円12と3接円13との接点
1d 図1の円弧半径Rの円12と分割角度αで分割された中心線1wとの交点
1u 図1の水平中心線
1v 図1の垂直中心線
1w 図1の分割角度αで分割された中心線
a 中心距離
b 歯幅
c 頂げき
d ピッチ円直径
da 歯先円直径
df 歯底円直径
d11 図1のピッチ円
da11 図1の歯先円
df11 図1の歯底円
e 内接歯車式ポンプの 偏心量
h 全歯たけ
o1 歯形曲線の中心点
o11 図1の円11の中心点
o12 図1の円12の中心点
P 基準ピッチ
P1 円ピッチ
R 歯先半径
s01 図1の歯形曲線
s02 図5の歯形曲線(2枚歯形)
s03 図6の歯形曲線(3枚歯形)
s04 図7の歯形曲線(4枚歯形)
s05 図8の歯形曲線(5枚歯形)
s06 図9の歯形曲線(6枚歯形)
s07 図10の歯形曲線(7枚歯形)
s08 図11の歯形曲線(8枚歯形)
s09 図12の歯形曲線(9枚歯形) s10 図13の歯形曲線(10枚歯形)
s11 図2の歯形曲線(5枚歯形)
s20 図14の歯形曲線(20枚歯形)
s30 図15の歯形曲線(30枚歯形)
s100 図17の歯形曲線(ラック歯形)
sa 図3及び図4の歯形曲線
sb 図3及び図4の歯形曲線
z 歯車の歯数
α 分割角度
Claims (3)
- 歯車の歯の大きさは歯末の面の歯形形状を形成する円弧半径Rで表すことが可能であり、歯車の基準ピッチが4倍の円弧半径Rで定義できる歯車であり、歯車の歯末の面の歯形形状は基準ピッチ線上を中心とする半径Rの円弧で形成され、歯元の面の歯形形状は歯底円と隣り合う歯末の面の歯形形状を形成する半径Rの2つの円とに外接する3接円の円弧で形成され、歯車の歯形は前記歯末の面の歯形形状の円弧と前記歯元の面の歯形形状の円弧が接する関係で接続された歯形形状を持つことを特徴とする歯車。
- 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。
- 請求項1に記載した歯車を外接歯車として含む、複数の歯車で構成された歯車式ポンプであり、外接歯車式ポンプと内接歯車式ポンプを1つのケーシングに収めた組み合わせ型の歯車式ポンプであり、その構造は1台の歯車ポンプの中に1つの外接歯車式ポンプの機能と2つの内接歯車式ポンプの機能を有するものであり、外接歯車式ポンプとして使用する1対の第1の外接歯車(18)、(19)の内部に、同じ軸心を持って一体として歯切りされた内接歯車(20)、(21)を持ち、前記のそれぞれの内接歯車内に偏心して配設された第2の外接歯車(16)、(17)を備え、前記の各歯車が互いにかみ合いして回転し、これら各歯車対間に流体を吸入・吐出する内接歯車式ポンプであって、前記内接歯車(20)、(21)は、前記の第2の外接歯車(16)、(17)よりも1歯多い歯数を有し、両歯車がお互いに最も深くかみ合う部分の反対側で両歯車の歯先同士が摺動する内接歯車式ポンプであり、前記の第2の外接歯車(16)、(17)の軸心は、これらの歯車とかみ合いをする内接歯車(20)、(21)の軸心より、偏心量eだけずれた位置に軸心を持ったものであり、 入力軸を内接歯車ポンプの外接歯車(16)に挿入された軸とすれば、この軸が右回転すれば、外接歯車(16)も右回転を始め、連動して前記の歯車に噛み合っている内接歯車(20)も同方向に回転しながら内接歯車式ポンプの機能をし、更に、この内接歯車(20)は外接歯車式ポンプの歯車である外接歯車(18)と一体の部品として構成されていて、内接歯車(20)が右回転を始めれば、連動して外接歯車(18)も右回転を始め、この歯車に噛み合っている外接歯車式ポンプの他方の外接歯車(19)は、連動して左回転を始めて外接歯車式ポンプの機能を果たすことになり、前述のごとく、外接歯車(19)と他方の内接歯車式ポンプの内接歯車(21)は一体として構成されているため、前記の内接歯車(21)とかみ合っている外接歯車(17)が、連動して回転をし、もう一つの内接歯車式ポンプが機能することになる組み合わせ型歯車式ポンプ。
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