JP5542873B2 - Gear and gear design method - Google Patents

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Description

本発明は、歯車ポンプ、圧縮機等及びこれらの部品の回転機構に広く使用される歯車に関するものである。   The present invention relates to a gear widely used in a gear pump, a compressor, and the like and a rotating mechanism of these parts.

例えば歯車ポンプによりオイルを移送する際に問題となる閉じ込みに対する対策は、一般的に歯車以外の機械要素で工夫が施されている。   For example, measures against the confinement that becomes a problem when oil is transferred by a gear pump are generally devised by machine elements other than gears.

他方、流体が気体である圧縮機では、閉じ込み部の体積変化により生じる吐出空気の脈動対策として、3枚歯であり、かつ、歯形がインボリュート曲線を有する歯車が用いられつつある。   On the other hand, in a compressor in which the fluid is a gas, a gear having three teeth and having an involute curve is being used as a countermeasure against pulsation of discharged air caused by a change in volume of the confined portion.

しかしながら、歯形がインボリュート曲線であるため閉じ込み部のシール性は十分とはいえず、吸入された気体のうち無視できない量の気体が逆流する恐れがある。   However, since the tooth profile is an involute curve, the sealing performance of the confined portion is not sufficient, and there is a possibility that a non-negligible amount of the inhaled gas flows backward.

より具体的に説明すると、インボリュート曲線のみで各歯が形成されている一対の歯車をかみ合わせて歯車ポンプや圧縮機として用いた場合、図11(b)に示すように、一方の歯車100cと他方の歯車100dのかみ合わせにおいて、接触点A,Bのように2点での接触が生じる際に、歯先と歯底との間において流体が閉じ込められる閉じ込みTが発生してしまう。   More specifically, when a pair of gears each having teeth formed only by an involute curve are meshed and used as a gear pump or a compressor, as shown in FIG. In the engagement of the gear 100d, when contact occurs at two points such as the contact points A and B, a confinement T in which fluid is confined between the tooth tip and the tooth bottom occurs.

さらに、図11の各図に示すように閉じ込みTの容積は、歯車の回転にともなって大きく変化するため、閉じ込みT内における流体が大きく圧縮又は膨張することにより脈動が生じることになる。そして、かみ合い部分の隙間が大きいためシール性も悪く、特に気体の場合は逆流や漏れの問題が顕著となる。   Furthermore, as shown in each drawing of FIG. 11, the volume of the confinement T changes greatly with the rotation of the gear, so that the fluid in the confinement T is greatly compressed or expanded, thereby causing pulsation. And since the gap | interval of a meshing part is large, sealing performance is also bad, and in the case of gas especially, the problem of a backflow or a leak becomes remarkable.

このような閉じ込みに関する問題を解決するために、特許文献1では、ピッチ円の前後の所定区間はインボリュート曲線で形成し、歯先部分と歯元部分を対称な部分円弧状に形成した歯車を用いることが示されている。   In order to solve such a problem related to confinement, in Patent Document 1, a predetermined section before and after the pitch circle is formed by an involute curve, and a gear having a tooth tip portion and a tooth root portion formed in a symmetrical partial arc shape is used. It has been shown to be used.

しかしながら、特許文献1では歯先部分と歯元部分の間にあるインボリュート曲線部分を歯のどの部分から開始して終了させるかについては明確には示されていない。従って、一対の歯車同士が噛み合っている場合において、例えば歯先部分の部分円弧とインボリュート曲線が接触している状態等があり得るため、適切な方向に力が伝達されず、かみ合い伝達性や流体の移送に悪影響が出る恐れがある。従って、特許文献1に記載されている歯車を形成したとしても、不連続なかみ合いが生じる等して実際に使用できる歯車になるとは限らない。   However, Patent Document 1 does not clearly show from which part of the tooth the involute curve part between the tooth tip part and the tooth root part starts and ends. Therefore, when a pair of gears are engaged with each other, for example, there may be a state in which the partial arc of the tooth tip portion and the involute curve are in contact with each other. May adversely affect the transport of Therefore, even if the gear described in Patent Document 1 is formed, it does not always become a gear that can be actually used because discontinuous meshing occurs.

かといって、閉じ込みによる脈動を小さくしつつ、かみ合い伝達性も優れたものにするために上述したような歯形が全てインボリュート曲線で形成されており、歯数の少ない歯車にした場合は、モジュールが大きく、歯車の大きさが小さくなると歯元が細くなり強度的に問題が生じることになる。   However, in order to reduce the pulsation due to the confinement and make the meshing transmission excellent, all the tooth forms as described above are formed with an involute curve. If the gear size is large and the gear size is small, the tooth base becomes thin, causing a problem in strength.

登録実用新案公報第3068699号公報Registered Utility Model Publication No. 3068699

そこで、本発明は、上述したような問題を鑑みてなされたものであり、閉じ込み部分を無くす、又は、歯車の回転による閉じ込み部分の容積変化を小さくすることができ、かみ合わせ部分におけるシール性を向上させることができるとともに、かみ合いが開始されてから終了するまでの間はインボリュート曲線でのみかみ合いが生じるようにした歯車及びその歯車の歯車設計方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and can eliminate the closed portion or can reduce the volume change of the closed portion due to the rotation of the gear, and the sealing performance at the meshing portion. An object of the present invention is to provide a gear and a gear design method for the gear that can be engaged only on an involute curve from the start to the end of the engagement.

すなわち、本願各発明は特許文献1に記載されているように円弧とインボリュート曲線で構成された歯形であってもかみ合い伝達性に優れており、実際に使用する事ができる条件を本願発明者が鋭意検討の末見出したものでもある。   That is, each invention of the present application is excellent in meshing transmission even if it is a tooth profile composed of an arc and an involute curve as described in Patent Document 1, and the inventor of the present application defines conditions that can be actually used. It was also discovered after intensive studies.

より具体的には本発明の請求項1に記載の発明の歯車は、歯形が、外側へ凸となっている二次曲線により歯先基準線に対して対称に形成された歯先部と、内側へ凸となっている二次曲線により歯元基準線に対して対称に形成された歯元部と、前記歯先部及び前記歯元部の間においてインボリュート曲線により形成された回転かみ合いが生じる回転かみ合い部とから構成してあり、前記歯先部、前記回転かみ合い部、前記歯元部、前記回転かみ合い部をこの順番で繰り返して歯形が構成してある歯車であって、一対の前記歯車が回転かみ合いしており、かつ、軸方向から見た場合に各歯車の回転軸を結ぶ中心線と、一方の歯車の前記歯元基準線とが一致している状態において、各歯車の前記回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と各歯車の基礎円の共通接線との交点が、他方の歯車における前記歯先部と前記回転かみ合い部の接続点である歯先部接続点と、一方の歯車における前記回転かみ合い部と前記歯元部の接続点である歯元部接続点に設定してあり、前記歯先部を形成する二次曲線が、前記歯先部接続点及び当該歯先部接続点と前記歯先基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続してあり、前記歯元部を形成する二次曲線が、前記歯元部接続点及び当該歯元部接続点と前記歯元基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続してあり、前記歯先部及び前記歯元部を略同一形状の二次曲線で形成してあることを特徴とする。   More specifically, the gear of the invention according to claim 1 of the present invention is a tooth tip portion whose tooth profile is formed symmetrically with respect to the tooth tip reference line by a quadratic curve convex outwardly; A tooth base portion formed symmetrically with respect to the tooth root reference line by a quadratic curve that protrudes inward, and a rotation mesh formed by an involute curve occurs between the tooth tip portion and the tooth root portion. A pair of gears, each having a tooth shape formed by repeating the tooth tip portion, the rotation meshing portion, the tooth root portion, and the rotation meshing portion in this order. And the rotation of each gear in a state where the center line connecting the rotation axes of the gears and the tooth base reference line of one gear coincide with each other when viewed from the axial direction. Involute curve and each tooth forming the meshing part The intersection of the base circle and the common tangent of the other gear is a connection point of the tooth tip part and the rotation meshing part of the other gear, and the rotation meshing part and the tooth root part of one gear. It is set to a tooth root part connection point that is a connection point, and the quadratic curve forming the tooth tip part is a line with respect to the tooth tip part connection point and the tooth tip part connection point and the tooth tip reference line. It is connected so that it has a common tangent with an involute curve that forms each rotation meshing portion at each point through a point at a symmetric position, and a quadratic curve that forms the tooth root portion is connected to the tooth root portion. It is connected so that it has a common tangent with an involute curve that forms each rotation meshing part at each point through a point and a point that is line-symmetric with respect to the tooth root reference line and the tooth root reference line. The tooth tip part and the tooth base part have substantially the same shape. Characterized in that is formed by the following curve.

ここで、基礎円とは前記かみ合い部におけるインボリュート曲線を描くために用いられるものである。また、二次曲線とは、例えば、真円、楕円、放物線を含む概念のものである。また、二次曲線は円錐曲線とも称呼されることもあり、円錐の断面に表れる曲線を指し示すものである。   Here, the basic circle is used to draw an involute curve at the meshing portion. The quadratic curve is a concept including, for example, a perfect circle, an ellipse, and a parabola. In addition, the quadratic curve is sometimes referred to as a conic curve, and indicates a curve appearing in a cross section of the cone.

このようなものであれば、前記歯先部を形成する二次曲線が、前記歯先部接続点及び当該歯先部接続点と前記歯先基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続してあり、前記歯元部を形成する二次曲線が、前記歯元部接続点及び当該歯元部接続点と前記歯元基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続してあり、前記歯先部及び前記歯元部を略同一形状の二次曲線で形成してあるので、回転かみ合い時に前記歯先部と前記歯元部を略合致させることができるので、閉じ込みをなくすことができる。また、前記歯先部と前記歯元部がわずかに離間していたとしても、同一形状の二次曲線で前記歯先部及び前記歯元部が形成されているので、回転かみ合い時において一方の歯車と他方の歯車が二点で接触している期間を短くすることができ、閉じ込みをほとんど発生させず、また、発生したとしてもその容積を極小にすることができる。   If it is such, the point where the quadratic curve which forms the tooth tip part is in a line symmetrical position with respect to the tooth tip connecting point and the tooth tip connecting point and the tooth tip reference line. The involute curve that forms each rotation meshing portion at each point is connected so as to have a common tangent line, and the quadratic curve that forms the root portion is connected to the root portion connection point and the root portion connection. A point and a point that is line-symmetric with respect to the tooth base reference line, and each point is connected so as to have a common tangent with an involute curve that forms each rotational meshing portion, Since the tooth root part is formed by a quadratic curve having substantially the same shape, the tooth tip part and the tooth root part can be substantially matched at the time of rotation meshing, so that the confinement can be eliminated. Further, even if the tooth tip portion and the tooth root portion are slightly separated from each other, since the tooth tip portion and the tooth root portion are formed by the same shape of the quadratic curve, at the time of rotational meshing, The period during which the gear and the other gear are in contact with each other at two points can be shortened, so that the confinement hardly occurs and the volume can be minimized even if it occurs.

また、一対の前記歯車が回転かみ合いしており、かつ、軸方向から見た場合に各歯車の回転軸を結ぶ中心線と、一方の歯車の前記歯元基準線とが一致している状態において、各歯車の前記回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と各歯車の基礎円の共通接線との交点が、他方の歯車における前記歯先部と前記回転かみ合い部の接続点である歯先部接続点と、一方の歯車における前記回転かみ合い部と前記歯元部の接続点である歯元部接続点に設定しているので、かみ合いの開始点を前記歯先部接続点に設定し、かみ合いの終了点を前記歯元部接続点に設定することができる。   Also, in a state where the pair of gears are in mesh with each other, and when viewed from the axial direction, the center line connecting the rotation axes of the gears coincides with the tooth root reference line of one gear. , The intersection of the involute curve forming the rotating meshing portion of each gear and the common tangent of the basic circle of each gear is the connecting point of the tooth tip portion and the rotating meshing portion of the other gear And, since the tooth engagement point is the connection point between the rotating meshing part and the tooth root part of one gear, the meshing start point is set to the tooth tip connection point, and the meshing end A point can be set as the tooth root connection point.

従って、前記歯先部接続点と前記歯元部接続点の間にある回転かみ合い部は、かみ合い開始から終了までの必要十分の領域に設定されることになるので、かみ合い時は全ての期間にわたって伝達性を良くすることができる。   Accordingly, the rotation meshing portion between the tooth tip connection point and the tooth root connection point is set in a necessary and sufficient region from the start to the end of the meshing. The transmission can be improved.

さらに、前記歯先部と前記歯元部はインボリュート曲線ではなく、二次曲線により形成してあるので、前記歯先部と前記歯元部の形状を略一致させて閉じ込みを無くす、又は、閉じ込みを小さくするとともに歯車の回転に伴う容積の変化を小さくすることができる。加えて、前記歯先部が二次曲線により形成してあるので、歯先の歯面はインボリュート曲線で形成した場合に比べてより内側に存在することになり、かみ合いには寄与せず、無駄な干渉が生じることもない。   Furthermore, since the tooth tip portion and the tooth root portion are formed by a quadratic curve, not an involute curve, the shapes of the tooth tip portion and the tooth root portion are substantially matched to eliminate the closure, or The confinement can be reduced, and the change in volume accompanying the rotation of the gear can be reduced. In addition, since the tooth tip part is formed by a quadratic curve, the tooth surface of the tooth tip is present on the inner side as compared with the case where it is formed by an involute curve, which does not contribute to meshing and is wasteful. No significant interference occurs.

また、前記歯元部が二次曲線により形成されているので、小さい歯車において歯と歯の間の空間容積を大きくとるために歯数を少なくした場合でも、インボリュート曲線により形成した場合に比べて歯元を厚くすることができ、強度を保つことができる。   In addition, since the root portion is formed by a quadratic curve, even when the number of teeth is reduced in order to increase the space volume between the teeth in a small gear, compared to the case where the tooth portion is formed by an involute curve. The tooth base can be thickened and the strength can be maintained.

言い換えると、歯と歯の間の空間容積を必要とする場合に本発明の歯形を使用すれば、モジュールを大きくするとともに少ない歯数を選択して、歯車の大きさを小さくできる。   In other words, if the tooth profile of the present invention is used when a space volume between teeth is required, the size of the gear can be reduced by increasing the module and selecting a smaller number of teeth.

バックラッシュがある場合でも、閉じ込みの容積を小さくするとともに、歯車の回転による閉じ込みの容積変化を小さくし、かみ合いの伝達性及びシール性の高い歯車にするには、請求項2に記載の発明のように一対の前記歯車の間にバックラッシュが存在する場合であって、他方の歯車を回転させて一方の歯車に接触したときの接触点を前記歯先部接続点に設定してあればよい。   3. To reduce the volume of the confinement due to the rotation of the gear and reduce the change in the confinement volume even when there is backlash, to achieve a gear having high meshing transmission and sealing performance. In the case where a backlash exists between a pair of gears as in the invention, the contact point when the other gear is rotated and brought into contact with one gear is set as the tooth tip connection point. That's fine.

本願発明の歯車を設計するのに適した設計方法としては請求項3に記載の発明のように歯形が、外側へ凸となっている二次曲線により歯先基準線に対して対称に形成された歯先部と、内側へ凸となっている二次曲線により歯元基準線に対して対称に形成された歯元部と、前記歯先部及び前記歯元部の間においてインボリュート曲線により形成された回転かみ合いが生じる回転かみ合い部とから構成してあり、前記歯先部、前記回転かみ合い部、前記歯元部、前記回転かみ合い部をこの順番で繰り返して歯形が構成してある歯車の歯車設計方法であって、一対の前記歯車を回転かみ合いさせ、かつ、軸方向から見た場合に各歯車の回転軸を結ぶ中心線と、一方の歯車の前記歯元基準線とが一致している状態にする歯車配置ステップと、各歯車の前記回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と各歯車の基礎円の共通接線との交点を、他方の歯車における前記歯先部と前記回転かみ合い部の接続点である歯先部接続点と、一方の歯車における前記回転かみ合い部と前記歯元部の接続点である歯元部接続点に設定する接続点設定ステップと、前記歯先部接続点及び当該歯先部接続点と前記歯先基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続した二次曲線により前記歯先部を形成する歯先部形成ステップと、前記歯元部接続点及び当該歯元部接続点と前記歯元基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続した二次曲線により前記歯元部を形成する歯元部形成ステップと、からなることを特徴とする歯車設計方法が挙げられる。   As a design method suitable for designing the gear of the present invention, the tooth profile is formed symmetrically with respect to the tooth tip reference line by a quadratic curve protruding outward as in the invention of claim 3. A tooth root portion formed symmetrically with respect to the tooth root reference line by a quadratic curve convex inward, and formed by an involute curve between the tooth tip portion and the tooth root portion A gear of a gear having a tooth shape formed by repeating the tooth tip portion, the rotation meshing portion, the tooth root portion, and the rotation meshing portion in this order. A design method, in which a pair of gears are in mesh with each other, and when viewed from the axial direction, a center line connecting the rotation axes of the gears coincides with the tooth base reference line of one gear. The gear placement step to put in a state, The intersection of the involute curve forming the rotation meshing portion and the common tangent of the basic circle of each gear, the tooth tip connection point that is the connection point of the tooth tip portion and the rotation meshing portion in the other gear, A connection point setting step for setting a tooth root connection point that is a connection point between the rotating meshing portion and the tooth root portion of the gear; the tooth tip connection point, the tooth tip connection point, and the tooth tip reference line; A tooth tip portion forming step of forming the tooth tip portion by a quadratic curve that is connected so as to have a common tangent line and an involute curve that forms a rotational meshing portion at each point through a point that is in line symmetry with respect to the point; And a common tangent line that passes through the tooth base connection point and a point in line symmetry with respect to the tooth base connection point and the tooth base reference line, and forms a rotational meshing portion at each point. Like A tooth root portion forming step of forming the tooth root portion by a secondary curve connecting include gear design method characterized by comprising the.

さらにバックラッシュまで考慮したうえで歯車の設計を適切に行えるようにするには、請求項4に記載の発明である歯車設計方法のように一対の前記歯車の間にバックラッシュが存在する場合であって、他方の歯車を回転させて一方の歯車に接触したときの接触点を前記歯先部接続点に設定してあればよい。   Further, in order to allow the gear design to be appropriately performed in consideration of the backlash, the backlash exists between the pair of gears as in the gear design method according to the invention of claim 4. Then, the contact point when the other gear is rotated and brought into contact with one gear may be set as the tooth tip connection point.

本発明の歯車及び歯車設計方法によれば、回転かみ合いの開始点から終了点まではインボリュート曲線で形成された回転かみ合い部が形成されており、その他の歯先部及び歯元部に関しては二次曲線で形成した歯形にすることによって、一対の前記歯車をかみ合わせた際の閉じ込みを無くす、または、閉じ込みの容積を非常に小さくしつつ、歯車の回転による容積の変化量を小さくすることができる。さらに、本発明の歯車であれば、閉じ込みがない、又は、存在したとしても非常に小さくすることができるので、かみ合い部分における流体のシール性を向上させ、ポンプ等に構成した際の容積効率を向上させることができる。   According to the gear and the gear design method of the present invention, the rotation mesh portion formed by the involute curve is formed from the start point to the end point of the rotation mesh, and the other tooth tip portion and the tooth root portion are secondary. By using a tooth profile formed by a curve, it is possible to eliminate the closing when the pair of gears are engaged with each other, or to reduce the amount of change in volume due to the rotation of the gears while making the volume of the closing very small. it can. Furthermore, if the gear of the present invention is not closed or can be made very small even if it exists, the fluid efficiency at the meshing portion is improved, and the volumetric efficiency when configured in a pump, etc. Can be improved.

このように高いシール性を持たせることができるので、押し出す流体として空気を選択して圧縮機や、流量計としても用いることが可能となる。   Since high sealing properties can be provided in this way, air can be selected as the fluid to be pushed out and used as a compressor or a flow meter.

また、前記歯元部が二次曲線により形成されているので、歯数を少なくし、モジュールを大きくした場合でもインボリュート曲線で形成した場合に比べて歯元を厚くすることができる。従って、小型で歯数が少ない歯車にしても、歯元の強度向上させることができ、しかも、歯と歯の間の空間容積を増加させることができる。   Further, since the tooth root portion is formed by a quadratic curve, the tooth root can be made thicker even when the number of teeth is reduced and the module is made larger than when it is formed by an involute curve. Therefore, even if the gear is small and has a small number of teeth, the strength of the tooth root can be improved, and the space volume between the teeth can be increased.

本発明の第1実施形態に係る歯車のバックラッシュがゼロの場合のかみ合いを示す模式図。The schematic diagram which shows the meshing | engagement in case the backlash of the gearwheel which concerns on 1st Embodiment of this invention is zero. 第1実施形態の歯車の歯先部接続点及び歯元部接続点の設定方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the setting method of the tooth top part connection point and tooth root part connection point of the gearwheel of 1st Embodiment. 第1実施形態の歯車の歯先部及び歯元部の形状決定方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the shape determination method of the tooth tip part and tooth root part of the gearwheel of 1st Embodiment. 第1実施形態の歯車の歯先部及び歯元部の全てを円弧形状にした状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state which made all the tooth tip part and tooth base part of the gearwheel of 1st Embodiment into circular arc shape. 第1実施形態の歯車を用いた場合のかみ合いの変化を示す模式図。The schematic diagram which shows the change of an engagement at the time of using the gearwheel of 1st Embodiment. 第2実施形態のバックラッシュがある場合の歯車を作成するための基礎図となるインボリュート歯車を示す模式図。The schematic diagram which shows the involute gear used as the basic view for producing the gear in case there exists backlash of 2nd Embodiment. 第2実施形態の歯車の歯先部接続点及び歯元部接続点の設定方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the setting method of the tooth tip part connection point and tooth root part connection point of the gearwheel of 2nd Embodiment. 第2実施形態の歯車のもう一つの歯先部接続点を設定する方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the method of setting another tooth tip part connection point of the gearwheel of 2nd Embodiment. 第2実施形態の歯車の歯先部及び歯元部の形状決定方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the shape determination method of the tooth tip part and tooth root part of the gearwheel of 2nd Embodiment. 第2実施形態の歯車の歯先部及び歯元部の全てを円弧形状にした状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state which made all the tooth tip part and tooth root part of the gearwheel of 2nd Embodiment into circular arc shape. 従来のインボリュート歯車の閉じ込みの回転による変化を示す模式図。The schematic diagram which shows the change by rotation of the confinement of the conventional involute gear.

本発明の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態の歯車の概要>   <Outline of Gear of First Embodiment>

第1実施形態の歯車100は、例えば歯車ポンプや流量計、圧縮機等の流体機械に用いられるものである。また、前記歯車100により吸入、吐出される流体は液体又は気体のいずれであってもよい。すなわち、第1実施形態の歯車100は閉じ込みの容積変化により流体の脈動や、騒音、振動が問題となる用途や、気体を取り扱う場合等のように高いシール性が要求される用途に用いられるものである。   The gear 100 according to the first embodiment is used in a fluid machine such as a gear pump, a flow meter, and a compressor. The fluid sucked and discharged by the gear 100 may be either liquid or gas. That is, the gear 100 according to the first embodiment is used for applications where fluid pulsation, noise, and vibration are problematic due to a change in volume of the confinement, and applications where high sealing performance is required such as when handling gas. Is.

第1実施形態の歯車100は、バックラッシュがない場合のものであり、はすば歯車として形成してある。図1には横断面に表れる歯形として、歯数は4つの場合を示してある。この歯車100の歯形について概略を説明すると、歯先部1と歯元部2に関しては円弧形状として形成してあり、歯先部1と歯元部2の間に関してはインボリュート曲線により回転かみ合い部3が形成してある。   The gear 100 according to the first embodiment has no backlash and is formed as a helical gear. FIG. 1 shows a case where the number of teeth is four as the tooth profile appearing in the cross section. The outline of the tooth profile of the gear 100 will be described. The tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 are formed in an arc shape, and the portion between the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 is a rotating meshing portion 3 by an involute curve. Is formed.

言い換えると、第1実施形態の歯車100は、歯形が、外側へ凸となっている円弧形状により歯先基準線L1に対して対称に形成された歯先部1と、内側へ凸となっている円弧形状により歯元基準線L2に対して対称に形成された歯元部2と、前記歯先部1及び前記歯元部2の間においてインボリュート曲線により形成された回転かみ合いが生じる回転かみ合い部3とから構成してある。そして、この歯形は、図1(a)に示すように前記歯先部1、前記回転かみ合い部3、前記歯元部2、前記回転かみ合い部3をこの順番で繰り返してのような歯形が構成してある。   In other words, the gear 100 according to the first embodiment has a tooth tip portion 1 that is formed symmetrically with respect to the tooth tip reference line L <b> 1 by an arc shape that protrudes outward, and is convex inward. The tooth base part 2 formed symmetrically with respect to the tooth base reference line L2 by the circular arc shape, and the rotation meshing part in which the rotation mesh formed by the involute curve is generated between the tooth tip part 1 and the tooth base part 2 3. As shown in FIG. 1 (a), the tooth profile is formed by repeating the tooth tip portion 1, the rotating mesh portion 3, the tooth root portion 2, and the rotating mesh portion 3 in this order. It is.

さらに、図1(a)に示すように前記歯先部1を形成する円弧と、前記回転かみ合い部3を形成するインボリュート曲線の接続点である歯先部接続点P1においては、各曲線は共通接線を有するように連続かつ滑らかに接続してある。同様に前記歯元部2を形成する円弧と、前記回転かみ合い部3を形成するインボリュート曲線の接続点である歯元部接続点P2においても、各曲線は共通接線を有するように連続かつ滑らかに接続してある。   Further, as shown in FIG. 1 (a), each curve is common in the tooth tip connection point P1, which is a connection point between the arc forming the tooth tip 1 and the involute curve forming the rotating mesh part 3. It is connected continuously and smoothly so as to have a tangent line. Similarly, at the tooth root portion connection point P2, which is a connection point between the arc forming the tooth root portion 2 and the involute curve forming the rotating meshing portion 3, each curve is continuously and smoothly so as to have a common tangent line. Connected.

このような第1実施形態の歯車100の特徴について説明すると、前記歯車100は、回転かみ合いの生じるプロフィールとして前記回転かみ合い部3はインボリュート曲線で形成してあり、一方、回転かみ合いの生じないプロフィールとして前記歯先部1及び前記歯元部2を円弧形状に形成してある。このため、図1(b)に示すように同形状の前記歯車100を一対用意し、お互いをかみ合わせた場合、前記回転かみ合い部3はインボリュート曲線で形成されているため、かみ合わせ点は各歯車100の基礎円BCの共通接線L4上を移動することになる。このため、各歯車100にかかる力は各基礎円BCの共通接線L4上に沿った方向の力となるため、効率よくかみ合いを伝達させることができる。   The characteristics of the gear 100 according to the first embodiment will be described. The gear 100 is formed as an involute curve as a profile in which the rotation mesh is generated, while the profile in which the rotation mesh is not generated. The tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 are formed in an arc shape. For this reason, as shown in FIG. 1B, when a pair of the gears 100 having the same shape is prepared and meshed with each other, the rotating meshing portion 3 is formed by an involute curve. Will move on the common tangent line L4 of the basic circle BC. For this reason, since the force applied to each gear 100 becomes a force in a direction along the common tangent line L4 of each basic circle BC, the meshing can be transmitted efficiently.

<第1実施形態の歯車100の設計方法>   <Design Method of Gear 100 of First Embodiment>

以下では、前記歯車100における前記歯先部接続点P1及び前記歯元部接続点P2がどのような位置に設定されており、以下にしてその位置を設定するかについて歯車設計方法にも触れながら説明する。以下の説明では、一対の歯車100をそれぞれ区別する必要がある場合には、一方の歯車には100aを付し、他方の歯車には100bの符号を付すこととする。   In the following, the positions of the tooth tip connection point P1 and the tooth root connection point P2 in the gear 100 are set, and the gear design method will be described as to how to set the positions in the following. explain. In the following description, when it is necessary to distinguish the pair of gears 100, one gear is denoted by 100a, and the other gear is denoted by reference numeral 100b.

まず、本実施形態の歯車100の設計を行う前準備として、要求される歯間の空間容積等に基づいて歯数やモジュール等は予め決めておき、対応する歯数とモジュールを有する歯形がすべてインボリュート曲線で形成された図2(a)、図2(b)に示すような一対のインボリュート歯車100を基準図として作成する。この際、歯の歯先側に切り下げが生じないように各種パラメータを設定しておけばよい。   First, as a preparation for designing the gear 100 of the present embodiment, the number of teeth, modules, and the like are determined in advance based on the required space between teeth, and all tooth forms having the corresponding number of teeth and modules are used. A pair of involute gears 100 as shown in FIG. 2A and FIG. 2B formed by involute curves is created as a reference diagram. At this time, various parameters may be set so that the tooth tip side is not cut down.

その後、インボリュート歯車の歯先部と歯元部の形状を円弧形状に変更して、第1実施形態の歯車100とするために、前記歯先部接続点P1及び前記歯元部接続点P2を作図又は演算等により決定する。   Then, in order to change the shape of the tooth tip portion and the tooth root portion of the involute gear into an arc shape to obtain the gear 100 of the first embodiment, the tooth tip portion connection point P1 and the tooth root portion connection point P2 are set as follows. Determined by drawing or calculation.

前記歯先部接続点P1及び前記歯元部接続点P2は、前述したように前記歯先部1及び前記歯元部2を歯形におけるどの領域に設定するかを定めるだけでなく、前記一対の歯車100同士のかみ合いにおいて、かみ合いが開始されている点とかみ合いが終了する点も決めているものである。   The tooth tip part connection point P1 and the tooth root part connection point P2 not only determine which region in the tooth profile the tooth tip part 1 and the tooth root part 2 are set as described above, but also the pair of pairs. In the meshing between the gears 100, the point at which the meshing is started and the point at which the meshing is finished are also determined.

具体的には、図2に示すように一対の前記歯車100が回転かみ合いしており、かつ、軸方向から見た場合に各歯車100の回転軸を結ぶ中心線L3と、一方の歯車100aの前記歯元基準線L2とが一致している状態を作図する。言い換えると、前記一方の歯車100aの前記歯元部2である歯の谷部が前記中心線L3に対して左右対称となるように配置する。   Specifically, as shown in FIG. 2, the pair of gears 100 are in mesh with each other, and when viewed from the axial direction, a center line L3 connecting the rotation axes of the gears 100 and one gear 100a. A state in which the tooth base reference line L2 coincides is drawn. In other words, it arrange | positions so that the trough part of the tooth | gear which is the said tooth root part 2 of said one gearwheel 100a may become left-right symmetric with respect to the said centerline L3.

また、第1実施形態では各歯車100にはバックラッシュが存在していない場合を考えているので、他方の歯車100bは一方の歯車100aに噛み合うようにすると、前記歯先基準線L1が前記中心線L3と一致した状態となっている。   Further, in the first embodiment, since it is considered that each gear 100 does not have backlash, if the other gear 100b is engaged with one gear 100a, the tooth tip reference line L1 is the center. It is in a state consistent with the line L3.

このように一対の歯車100を配置した場合、図2(a)に示すように、インボリュート曲線で形成された歯車100は基礎円BCの共通接線L4上においてかみ合いが生じることから、各歯車100のインボリュート曲線と各基礎円BCの共通接線L4の交点がかみ合いの開始点となる。そこで、この交点が一方の歯車100aにおいては前記歯元部接続点P2の1つとして設定するとともに、他方の歯車100bにおいては前記歯先部接続点P1の1つとして設定する。   When the pair of gears 100 are arranged in this way, as shown in FIG. 2A, the gears 100 formed by involute curves are engaged on the common tangent line L4 of the base circle BC. The intersection of the involute curve and the common tangent L4 of each basic circle BC is the starting point of the meshing. Therefore, this intersection is set as one of the tooth root part connection point P2 in one gear 100a, and is set as one of the tooth tip part connection point P1 in the other gear 100b.

さらに図2(b)に示すように例えば、各歯車100の回転軸から前記交点を通るようにそれぞれ補助円ACを描くと歯先部1及び歯元部2において前記交点に対応する対称な点を設定することができる。この操作によって一方の歯車100aにおいては、前記歯元部接続点P2と前記歯元基準線L2に対して線対称な位置にある点を見つけ、他方の歯車100bにおいては前記歯先部接続点P1と前記歯先基準線L1に対して線対称な位置にある点を見つけることができる。これらの各点もそれぞれ歯元部接続点P2及び歯先部接続点P1として設定する。   Further, as shown in FIG. 2B, for example, when the auxiliary circle AC is drawn so as to pass through the intersection point from the rotation axis of each gear 100, a symmetrical point corresponding to the intersection point in the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 is obtained. Can be set. By this operation, in one gear 100a, a point that is line symmetric with respect to the tooth root connection point P2 and the tooth root reference line L2 is found, and in the other gear 100b, the tooth tip connection point P1. And a point at a line-symmetrical position with respect to the tooth tip reference line L1. These points are also set as a tooth base connection point P2 and a tooth tip connection point P1, respectively.

なお、各対称点の見つけ方は例示した作図方法のみに限られず、その他の方法で見つけてもよい。   Note that the method of finding each symmetry point is not limited to the illustrated drawing method, and may be found by other methods.

その後、図3(a)に示すように一方の歯車100aにおいては、各歯元部接続点P2を通り、かつ、これらの歯元部接続点P2においてインボリュート曲線と共通接線を有するように内側に凸の円弧として歯元部接続点P2の形状が決定される。また他方の歯車100bにおいては、各歯先部接続点P1を通り、かつ、これらの歯先部接続点P1においてインボリュート曲線と共通接線を有するように外側に凸の円弧として歯先部1の形状が決定される。   Thereafter, as shown in FIG. 3 (a), in one gear 100a, it passes through each tooth base connection point P2 and inward so as to have an involute curve and a common tangent line at these tooth base connection points P2. The shape of the tooth base connection point P2 is determined as a convex arc. In the other gear 100b, the shape of the tooth tip portion 1 is formed as an arc convex outward so as to pass through each tooth tip connection point P1 and to have an involute curve and a common tangent line at these tooth tip connection points P1. Is determined.

このようにして設計された歯車100の形状についての特徴について説明すると図3(b)に示すようにバックラッシュがない場合には、歯先部1及び歯元部2の形状同形状の円弧として設定されることになる。   The characteristics of the shape of the gear 100 designed in this way will be described. When there is no backlash as shown in FIG. 3B, the shapes of the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 are the same arc shape. Will be set.

また、図3(b)に示すように前記歯先部1の円弧形状は、点線で示す全ての歯形がインボリュート曲線で形成された歯先部に比べて内側に形成されることになり、歯先部1はかみ合いに関与しないことになる。さらに、図3(b)に示すように、前記歯元部2の円弧形状は、点線で示す全ての歯形がインボリュート曲線で形成された歯元部に比べて外側に形成されることになり、歯数及びモジュールを大きくした場合でも歯元を厚くすることができ、強度を保てることが分かる。   Further, as shown in FIG. 3B, the arc shape of the tooth tip portion 1 is formed on the inner side as compared with the tooth tip portion in which all tooth shapes shown by dotted lines are formed by involute curves. The front part 1 is not involved in the meshing. Furthermore, as shown in FIG. 3 (b), the arc shape of the tooth root portion 2 is formed on the outer side compared to the tooth root portion in which all tooth shapes indicated by dotted lines are formed by involute curves, It can be seen that even when the number of teeth and the module are increased, the tooth base can be thickened and the strength can be maintained.

最後に、図3で得られた歯先部1及び歯元部2の形状を全ての歯に展開すると図4に示すような第1実施形態の歯車100を得ることができる。従って、図1に示すようにかみ合い開始点とかみ合い終了点に前記歯先部接続点P1及び前記歯元部接続点P2を設定し、かみ合いが生じる領域にのみをインボリュート曲線で形成された回転かみ合い部3にすることができる。   Finally, when the shapes of the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 obtained in FIG. 3 are developed on all teeth, the gear 100 of the first embodiment as shown in FIG. 4 can be obtained. Therefore, as shown in FIG. 1, the tooth tip connecting point P1 and the tooth root connecting point P2 are set at the meshing start point and meshing end point, and the rotational meshing formed by the involute curve only in the region where the meshing occurs. Part 3 can be used.

<第1実施形態の歯車100のかみ合い変化>   <Change of meshing of gear 100 of the first embodiment>

さらに、第1実施形態の一対の歯車100をかみ合わせて回転させたときの変化について説明する。図5に示すように、第1実施形態の歯車100同士をかみ合わせている場合、常に1箇所は接触しているとともに、前記歯先部1及び前記歯元部2が同形状でかみ合いが生じない円弧形状に形成されているので、閉じ込みが生じていないことが分かる。従って、各歯車100を回転させても閉じ込みがほとんど生じないことから、脈動や騒音が発生しにくい。また、回転中においてはかみ合っている歯同士の間にはほとんど隙間Vが生じないので、大きな力がかかりにくく逆流も生じにくい。   Furthermore, a change when the pair of gears 100 of the first embodiment is engaged and rotated will be described. As shown in FIG. 5, when the gears 100 of the first embodiment are meshed with each other, one place is always in contact with each other, and the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 have the same shape and no meshing occurs. Since it is formed in an arc shape, it can be seen that no confinement has occurred. Therefore, even if the gears 100 are rotated, there is almost no confinement, and pulsation and noise are unlikely to occur. Further, since there is almost no gap V between the meshing teeth during rotation, a large force is hardly applied and a backflow is not easily generated.

<第1実施形態の歯車100の効果>   <Effects of Gear 100 of First Embodiment>

このように第1実施形態の歯車100によれば、かみ合いに関与する領域だけはインボリュート曲線で形成された回転かみ合い部3とし、歯先部1及び歯元部2は同形状の円弧形状に形成されており、かみ合いが生じずさらに隙間Vが略生じないように形成されているので、閉じ込みにより生じる脈動や騒音、振動等がほとんど生じることがない。また、ほとんど隙間Vがなくシール性が高いことから、流体が気体であり、流量計のような精度の要求される用途でも用いることができる。   As described above, according to the gear 100 of the first embodiment, only the region involved in the meshing is the rotational meshing portion 3 formed by the involute curve, and the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 are formed in the same circular arc shape. Since it is formed so that no meshing occurs and the gap V does not substantially occur, pulsation, noise, vibration, etc. caused by the confinement hardly occur. Moreover, since there is almost no gap V and the sealing property is high, the fluid is a gas, and it can be used in applications that require accuracy such as a flow meter.

次に第2実施形態の歯車100及び歯車設計方法について説明する。   Next, the gear 100 and the gear design method of the second embodiment will be described.

<第2実施形態の歯車100の概要>   <Outline of Gear 100 of Second Embodiment>

第2実施形態の歯車100は、かみ合わされる各歯車100間にバックラッシュが存在することを考慮したものである。第1実施形態の歯車100と同様に歯先部1及び歯元部2を円弧形状に形成するとともに、かみ合いの生じる回転かみ合い部3についてはインボリュート曲線で形成してある。一方、前記歯先部接続点P1の位置及び前記歯元部接続点P2の位置が前記第1実施形態とは異なっており、前記歯先部1及び前記歯元部接続点P2の形状もそれぞれ曲率の異なったものとなっている。   The gear 100 according to the second embodiment takes into account the presence of backlash between the gears 100 to be engaged. Similarly to the gear 100 of the first embodiment, the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 are formed in an arc shape, and the rotating meshing portion 3 in which meshing occurs is formed by an involute curve. On the other hand, the position of the tooth tip part connection point P1 and the position of the tooth root part connection point P2 are different from those of the first embodiment, and the shape of the tooth tip part 1 and the tooth root part connection point P2 is also different. It has a different curvature.

<第2実施形態の歯車100の設計方法>   <Method for Designing Gear 100 of Second Embodiment>

次に第2実施形態のバックラッシュが存在する場合の歯車設計方法について説明する。   Next, a gear design method when the backlash of the second embodiment is present will be described.

第1実施形態と同様に歯形の全てがインボリュート曲線で形成された歯車100を作図し、図6(a)に示すように一方の歯車100aについては、前記歯元基準線L2と前記中心線L3が一致するように配置するとともに、他方の歯車100bについては一方の歯車100aに対応させて、所定のバックラッシュを持たせた状態で、前記歯先基準線L1が前記中心線L3と一致するように作図する。この場合、図6(b)に示すように各歯車100にはバックラッシュが存在するので各歯車100は接触していないことになる。   Similar to the first embodiment, a gear 100 having all tooth shapes formed by involute curves is drawn, and as shown in FIG. 6 (a), for one gear 100a, the tooth base reference line L2 and the center line L3 are drawn. Are arranged so as to coincide with each other, and the tooth tip reference line L1 coincides with the center line L3 in a state where the other gear 100b has a predetermined backlash corresponding to the one gear 100a. Draw on. In this case, as shown in FIG. 6B, each gear 100 has no backlash, so that each gear 100 is not in contact.

次に図7に示すように他方の歯車100bを所定角度a°だけ傾けて一方の歯車100aに接触させ、かみ合いの状態を作図する。このとき、各歯車100の接触点はインボリュート歯車100の特性から図7(b)の拡大図に示すように各基礎円BCの共通接線L4上にある。この接触点を前記歯先部接続点P1及び前記歯元部接続点P2の1つとして設定する。   Next, as shown in FIG. 7, the other gear 100b is tilted by a predetermined angle a ° and brought into contact with the one gear 100a to draw a meshing state. At this time, the contact point of each gear 100 is on the common tangent L4 of each basic circle BC as shown in the enlarged view of FIG. 7B from the characteristics of the involute gear 100. This contact point is set as one of the tooth tip connection point P1 and the tooth root part connection point P2.

さらにもう一つの前記歯先部接続点P1及び前記歯元部接続点P2を探すために、各歯車100の回転軸からそれぞれこの接触点を通るように補助円ACを作図する。   Further, in order to find another tooth tip connection point P1 and tooth root part connection point P2, an auxiliary circle AC is drawn so as to pass through this contact point from the rotation shaft of each gear 100.

次に図8に示すように他方の歯車100bの傾きを戻し、歯先基準線L1を中心線L3と一致させる。この状態において、図8(b)の拡大図に示すように前記補助円ACと先に特定された歯先部接続点P1とは別のインボリュート曲線との交点をもう一つの歯先部接続点P1として設定する。   Next, as shown in FIG. 8, the inclination of the other gear 100b is returned, and the tooth tip reference line L1 is made to coincide with the center line L3. In this state, as shown in the enlarged view of FIG. 8 (b), another intersection of the auxiliary circle AC and the involute curve different from the previously identified tooth tip connecting point P1 is another tooth tip connecting point. Set as P1.

なお、一方の歯車100aに関しては回転等をさせていないので、先に特定された前記歯元部接続点P2とは別の補助円ACとインボリュート曲線と交点を特に操作なしでもう一つの前記歯元部接続点P2として設定する。   Since one gear 100a is not rotated or the like, the auxiliary circle AC, the involute curve, and the intersection point different from the tooth base connection point P2 specified earlier are not particularly operated, and the other tooth It is set as the original part connection point P2.

次に図9に示すように決定されたそれぞれ2つずつの歯先部接続点P1及び歯元部接続点P2を通り、各点においてインボリュート曲線と共通接線を有するように円弧を描く。図9(b)の拡大図に示すようにバックラッシュがある場合、歯元部2の円弧の方が歯先部1の円弧よりも曲率が大きくなる。   Next, an arc is drawn so as to pass through each of the two tooth tip connection points P1 and the tooth root connection points P2 determined as shown in FIG. 9 and to have an involute curve and a common tangent line at each point. As shown in the enlarged view of FIG. 9B, when there is backlash, the arc of the tooth base portion 2 has a larger curvature than the arc of the tooth tip portion 1.

このようにして、歯先部1及び歯元部2の開始、終了位置が決定され、その円弧形状も特定されることになる。また、それに合わせてバックラッシュがある場合でもインボリュート曲線で形成されている回転かみ合い部3は、かみ合いが生じる部分にのみ形成されることになる。   In this way, the start and end positions of the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 are determined, and the arc shape thereof is also specified. In addition, even when there is backlash in accordance therewith, the rotational meshing portion 3 formed by the involute curve is formed only at the portion where the meshing occurs.

最後に歯先部1及び歯元部2の形状を全ての歯に展開して図10に示すような歯形を得ることができる。   Finally, the shape of the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 can be developed on all teeth to obtain a tooth profile as shown in FIG.

このように第2実施形態の歯車100及び歯車設計方法によれば、バックラッシュが存在する場合であってもかみ合いが生じる部分のみをインボリュート曲線で形成された回転かみ合い部3とするとともに、かみ合いが生じない部分である歯先部1及び歯元部2については円弧形状とすることができるので、かみ合い伝達性は保ちながらも閉じ込みを小さくすることができる。   As described above, according to the gear 100 and the gear design method of the second embodiment, only the portion where the meshing occurs even when the backlash exists is the rotational meshing portion 3 formed by the involute curve, and the meshing is performed. Since the tooth tip portion 1 and the tooth root portion 2 which are not generated can be formed in an arc shape, the confinement can be kept small while keeping the meshing transmission property.

<その他の実施形態>   <Other embodiments>

前記第1実施形態及び第2実施形態においては、各基礎円の共通接線とインボリュート曲線の交点から定まる前記歯先部接続点及び前記歯元部接続点から、対になるもうひとつの歯先部接続点及び歯元部接続点を設定するために各歯車の回転軸から補助円を作図していたが、例えば、前記歯先基準線、前記歯元基準線に対して線対称の位置にある点を対となる歯先部接続点、歯元部接続点として設定してもよい。   In the first embodiment and the second embodiment, another tooth tip part paired with the tooth tip part connection point and the tooth root part connection point determined from the intersection of the common tangent line of each foundation circle and the involute curve In order to set the connection point and the root part connection point, an auxiliary circle was drawn from the rotation axis of each gear. For example, the auxiliary circle is located symmetrically with respect to the tooth tip reference line and the tooth base reference line. You may set a point as a tooth tip part connection point and tooth root part connection point which become a pair.

また、第1実施形態のようにバックラッシュがない場合には、各基礎円の2つの共通接線とインボリュート曲線との2つの交点を前記歯先部接続点及び前記歯元部接続点として設定するようにしてもよい。要するに、歯車の谷部が中心線に対して対称となる形で配置された場合において、インボリュート曲線と、各基礎円の共通接線の交点により前記歯元部接続点を見つけることができる。   Further, when there is no backlash as in the first embodiment, two intersections between two common tangents of each basic circle and the involute curve are set as the tooth tip connection point and the tooth root connection point. You may do it. In short, when the troughs of the gears are arranged so as to be symmetric with respect to the center line, the tooth root connection point can be found by the intersection of the involute curve and the common tangent of each basic circle.

前記実施形態では、歯先部及び歯元部の形状は真円の円弧としていたが、その他の楕円、放物線の一部分で形成されるものであってもよい。すなわち、歯先部及び歯元部の形状は二次曲線により規定されるものであればよい。   In the said embodiment, although the shape of the tooth tip part and the tooth root part was a perfect circular arc, it may be formed by other ellipses or a part of a parabola. That is, the shape of the tooth tip portion and the tooth root portion may be defined by a quadratic curve.

また、一般的に、バックラッシュには公差が設定されるので、公差の上下限で、本明細書に記した方法で歯先と歯元の円弧形状を描くと、円弧形状にも公差が設定されることになる。   In general, since tolerance is set for backlash, if the arc shape of the tooth tip and root is drawn by the method described in this specification, the tolerance is also set for the arc shape. Will be.

加えて、前記実施形態では、はすば歯車であったが平歯歯車等のその他の歯車としても本発明を用いても構わない。また、本発明は各実施形態に記載した歯数やモジュールに限定されるものではなく、その他の仕様でも適用することができる。   In addition, although the helical gear is used in the embodiment, the present invention may be used as other gears such as a spur gear. Further, the present invention is not limited to the number of teeth and modules described in each embodiment, and other specifications can be applied.

なお、本歯車を製作する場合は円弧形状とインボリュート曲線を形成可能なラックを製作すればよい。また、歯車精度が必要な歯車には、歯車研削を行うと製作可能である。   In addition, what is necessary is just to manufacture the rack which can form circular arc shape and an involute curve, when manufacturing this gear. A gear that requires gear accuracy can be manufactured by gear grinding.

100 :歯車
1 :歯先部
2 :歯元部
3 :部
100 :インボリュート歯車
AC :補助円
BC :基礎円
L1 :歯先基準線
L2 :歯元基準線
L3 :中心線
L4 :共通接線
P1 :歯先部接続点
P2 :歯元部接続点
V :隙間

100: gear 1: tooth tip part 2: tooth root part 3: part 100: involute gear AC: auxiliary circle BC: basic circle L1: tooth tip reference line L2: tooth root reference line L3: center line L4: common tangent line P1: Tooth tip connecting point P2: Tooth base connecting point V: Gap

Claims (3)

歯形が、外側へ凸となっている二次曲線により歯先基準線に対して対称に形成された歯先部と、内側へ凸となっている二次曲線により歯元基準線に対して対称に形成された歯元部と、前記歯先部及び前記歯元部の間においてインボリュート曲線により形成された回転かみ合いが生じる回転かみ合い部とから構成してあり、
前記歯先部、前記回転かみ合い部、前記歯元部、前記回転かみ合い部をこの順番で繰り返して歯形が構成してある歯車であって、
一対の前記歯車が回転かみ合いしており、かつ、軸方向から見た場合に各歯車の回転軸を結ぶ中心線と、一方の歯車の前記歯元基準線とが一致している状態において、
各歯車の前記回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と各歯車の基礎円の共通接線との交点が、他方の歯車における前記歯先部と前記回転かみ合い部の接続点である歯先部接続点と、一方の歯車における前記回転かみ合い部と前記歯元部の接続点である歯元部接続点に設定してあり、
前記歯先部を形成する二次曲線が、前記歯先部接続点及び当該歯先部接続点と前記歯先基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続してあり、
前記歯元部を形成する二次曲線が、前記歯元部接続点及び当該歯元部接続点と前記歯元基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続してあり、
前記歯先部及び前記歯元部を略同一形状の二次曲線で形成してあり、
一対の前記歯車の間にバックラッシュが存在する場合であって、
他方の歯車を回転させて一方の歯車に接触したときの接触点を前記歯先部接続点に設定してあることを特徴とする歯車。
The tooth profile is symmetrical with respect to the tooth root reference line by the quadratic curve convex outward and symmetrical with respect to the tooth root reference line by the secondary curve convex inward. And a rotation meshing portion in which a rotation mesh formed by an involute curve is formed between the tooth tip portion and the tooth root portion.
The tooth tip portion, the rotation meshing portion, the tooth root portion, the rotation meshing portion is a gear having a tooth profile configured by repeating in this order,
In a state where the pair of gears are in mesh with each other, and when viewed from the axial direction, the center line connecting the rotation shafts of the respective gears and the tooth base reference line of one gear coincide with each other.
The point of intersection of the involute curve forming the rotating meshing portion of each gear and the common tangent of the basic circle of each gear is the connecting point of the tooth tip portion and the rotating meshing portion of the other gear; , Is set to a tooth root part connection point that is a connection point between the rotation meshing part and the tooth root part in one gear,
The quadratic curve forming the tooth tip part passes through the point at the tooth tip part connecting point and the tooth tip part connecting point and the tooth tip reference line, and each rotation meshes at each point. Are connected so as to have a common tangent with the involute curve forming the part,
The quadratic curve forming the tooth root part passes through the tooth root connection point and a point that is line-symmetric with respect to the tooth root connection point and the tooth root reference line, and each rotation meshes at each point. Are connected so as to have a common tangent with the involute curve forming the part,
Ri Thea forming the addendum portion and the tooth root portion in a quadratic curve having substantially the same shape,
A backlash exists between the pair of gears,
A gear having a contact point when the other gear is rotated to come into contact with one gear is set as the tooth tip connection point .
歯形が、外側へ凸となっている二次曲線により歯先基準線に対して対称に形成された歯先部と、内側へ凸となっている二次曲線により歯元基準線に対して対称に形成された歯元部と、前記歯先部及び前記歯元部の間においてインボリュート曲線により形成された回転かみ合いが生じる回転かみ合い部とから構成してあり、
前記歯先部、前記回転かみ合い部、前記歯元部、前記回転かみ合い部をこの順番で繰り返して歯形が構成してある歯車の歯車設計方法であって、
一対の前記歯車を回転かみ合いさせ、かつ、軸方向から見た場合に各歯車の回転軸を結ぶ中心線と、一方の歯車の前記歯元基準線とが一致している状態にする歯車配置ステップと、
各歯車の前記回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と各歯車の基礎円の共通接線との交点を、他方の歯車における前記歯先部と前記回転かみ合い部の接続点である歯先部接続点と、一方の歯車における前記回転かみ合い部と前記歯元部の接続点である歯元部接続点に設定する接続点設定ステップと、
前記歯先部接続点及び当該歯先部接続点と前記歯先基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続した二次曲線により前記歯先部を形成する歯先部形成ステップと、
前記歯元部接続点及び当該歯元部接続点と前記歯元基準線に対して線対称の位置にある点を通り、各点において各回転かみ合い部を形成するインボリュート曲線と共通接線を有するように接続した二次曲線により前記歯元部を形成し、前記歯元部及び前記歯先部の形状を略同一形状の二次曲線で形成する歯元部形成ステップと、からなることを特徴とする歯車設計方法。
The tooth profile is symmetrical with respect to the tooth root reference line by the quadratic curve convex outward and symmetrical with respect to the tooth root reference line by the secondary curve convex inward. And a rotation meshing portion in which a rotation mesh formed by an involute curve is formed between the tooth tip portion and the tooth root portion.
A gear design method for a gear in which a tooth form is configured by repeating the tooth tip portion, the rotation meshing portion, the tooth root portion, and the rotation meshing portion in this order,
A gear arrangement step for causing the pair of gears to mesh with each other, and when viewed from the axial direction, the center line connecting the rotation shafts of the gears and the tooth base reference line of one gear coincide with each other. When,
The intersection of the involute curve forming the rotating meshing portion of each gear and the common tangent of the basic circle of each gear, and the tooth tip connecting point that is the connecting point of the tooth tip portion and the rotating meshing portion of the other gear, A connection point setting step for setting to a tooth root part connection point that is a connection point between the rotation meshing part and the tooth root part in one gear;
It has an involute curve and a common tangent line that pass through the tooth tip connection point and a point that is line-symmetric with respect to the tooth tip connection point and the tooth tip reference line, and form each rotation meshing portion at each point. A tooth tip forming step for forming the tooth tip portion by a quadratic curve connected to
It has an involute curve and a common tangent line that pass through the tooth base connection point and the tooth base connection point and a point that is line-symmetric with respect to the tooth base reference line, and forms each rotation meshing portion at each point. A tooth root portion forming step, wherein the tooth root portion is formed by a quadratic curve connected to the tooth portion, and the shape of the tooth root portion and the tooth tip portion is formed by a quadratic curve having substantially the same shape Gear design method.
一対の前記歯車の間にバックラッシュが存在する場合であって、
他方の歯車を回転させて一方の歯車に接触したときの接触点を前記歯先部接続点に設定してある請求項記載の歯車設計方法。
A backlash exists between the pair of gears,
The gear design method according to claim 2 , wherein a contact point when the other gear is rotated to come into contact with one gear is set as the tooth tip connection point.
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