JPH02129452A - 一方向回転歯車 - Google Patents
一方向回転歯車Info
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- JPH02129452A JPH02129452A JP1256907A JP25690789A JPH02129452A JP H02129452 A JPH02129452 A JP H02129452A JP 1256907 A JP1256907 A JP 1256907A JP 25690789 A JP25690789 A JP 25690789A JP H02129452 A JPH02129452 A JP H02129452A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/08—Profiling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/003—Monodirectionally torque-transmitting toothed gearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
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- F16H2035/005—Gearings or mechanisms preventing back-driving
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T74/19—Gearing
- Y10T74/1987—Rotary bodies
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本願発明は、一方向回転歯車、すなわち、他の歯車を一
方向にのみ回転させる歯車に関する。
方向にのみ回転させる歯車に関する。
先行技術として、種々の形式の一方向回転歯車が知られ
ている。このような歯車は、時計工業、電動機工業を含
む様々な適用分野、および、一方の部材から他方の部材
に回転運動を伝達する多くの分野において有用である。 米国特許第２，４３６．２３１号明細書には、一方向回
転歯車の一例が開示されている。上記特許には、通電し
た時、いずれかの方向へでたらめに回転を始めるシンク
ロナスモータが開示されている。上記特許は、所望の方
向へのモータの回転を許容し、かつ、モータが歯車を他
の方向へ回転させようとすると、歯車にロックを生じさ
せるように形成された歯車を提供している。上記歯車の
各歯は、逆方向への回転を阻止する段部を備えている。 上記段部は、歯車が通常の回転方向へ回転しているとき
には何の作用も行わない。しかしながら、上記特許に係
る改良された歯車は、一対として用いられなければなら
ず、しかも、上記改良された歯車が通常の歯車と噛み合
う場合には、期待するロック効果を得ることができない
という問題がある。 米国特許第２，３９９，９２５号明細書には、他の一方
向歯車駆動装置が開示されており、上記駆動装置は、交
互に広い歯厚と狭い歯厚をもつ歯を備えている。米国特
許第４，０４１，７９４号明細書は、モジュールあるい
は歯の大きさが二つの歯車の間で異なる一方向歯車駆動
装置を開示している。一方向歯車駆動装置のその他の例
が、米国特許第４，３２１，８３９号明細書、同第４，
２２３，５２８号明細書、同第４．２０７．７７７号明
細書、同第４，２００，０００号明細書、同第４．１０
８．０１６号明細書および同第４．０５１，７４４号明
細書においてそれぞれ開示されている。 本願発明は、上記従来の問題を解決し、以下の目的を達
成することのできる一方向回転歯車を提供することをそ
の課題とする。 本願発明の一つの目的は、一方向にのみ回転する歯車を
提供することである。 本願発明の他の目的は、同様に改良された歯車、あるい
は改良されていない通常の歯車の、どちらの歯車とも一
緒に使用することができる一方向回転歯車を提供するこ
とである。 本願発明の他の目的は、一方の歯車が他方の歯車を一方
向にのみ駆動することのできる歯車機構を提供すること
である。 本願発明の他の目的は、第一の歯車は第二の歯車をどち
らの方向にも駆動することができるが、第二の歯車は第
一の歯車を一方向のみにしか駆動することができない歯
車機構を提供することである。 本願発明の他の目的は、種々の形態を備える歯車ととも
に使用することのできる一方向回転歯車を提供すること
である。 本願発明の他の目的は、歯飛びを起こすことなく高速で
回転しうる一方向回転歯車を提供することである。 本願発明の他の目的は、逆方向への回転が確実に阻止さ
れる一方向回転歯車を提供することである。 本願発明の他の目的および利点は、以下の発明の詳細な
説明および図面からより明確となろう。
ている。このような歯車は、時計工業、電動機工業を含
む様々な適用分野、および、一方の部材から他方の部材
に回転運動を伝達する多くの分野において有用である。 米国特許第２，４３６．２３１号明細書には、一方向回
転歯車の一例が開示されている。上記特許には、通電し
た時、いずれかの方向へでたらめに回転を始めるシンク
ロナスモータが開示されている。上記特許は、所望の方
向へのモータの回転を許容し、かつ、モータが歯車を他
の方向へ回転させようとすると、歯車にロックを生じさ
せるように形成された歯車を提供している。上記歯車の
各歯は、逆方向への回転を阻止する段部を備えている。 上記段部は、歯車が通常の回転方向へ回転しているとき
には何の作用も行わない。しかしながら、上記特許に係
る改良された歯車は、一対として用いられなければなら
ず、しかも、上記改良された歯車が通常の歯車と噛み合
う場合には、期待するロック効果を得ることができない
という問題がある。 米国特許第２，３９９，９２５号明細書には、他の一方
向歯車駆動装置が開示されており、上記駆動装置は、交
互に広い歯厚と狭い歯厚をもつ歯を備えている。米国特
許第４，０４１，７９４号明細書は、モジュールあるい
は歯の大きさが二つの歯車の間で異なる一方向歯車駆動
装置を開示している。一方向歯車駆動装置のその他の例
が、米国特許第４，３２１，８３９号明細書、同第４，
２２３，５２８号明細書、同第４．２０７．７７７号明
細書、同第４，２００，０００号明細書、同第４．１０
８．０１６号明細書および同第４．０５１，７４４号明
細書においてそれぞれ開示されている。 本願発明は、上記従来の問題を解決し、以下の目的を達
成することのできる一方向回転歯車を提供することをそ
の課題とする。 本願発明の一つの目的は、一方向にのみ回転する歯車を
提供することである。 本願発明の他の目的は、同様に改良された歯車、あるい
は改良されていない通常の歯車の、どちらの歯車とも一
緒に使用することができる一方向回転歯車を提供するこ
とである。 本願発明の他の目的は、一方の歯車が他方の歯車を一方
向にのみ駆動することのできる歯車機構を提供すること
である。 本願発明の他の目的は、第一の歯車は第二の歯車をどち
らの方向にも駆動することができるが、第二の歯車は第
一の歯車を一方向のみにしか駆動することができない歯
車機構を提供することである。 本願発明の他の目的は、種々の形態を備える歯車ととも
に使用することのできる一方向回転歯車を提供すること
である。 本願発明の他の目的は、歯飛びを起こすことなく高速で
回転しうる一方向回転歯車を提供することである。 本願発明の他の目的は、逆方向への回転が確実に阻止さ
れる一方向回転歯車を提供することである。 本願発明の他の目的および利点は、以下の発明の詳細な
説明および図面からより明確となろう。
本願発明は、上記の課題を解決するために、次の技術的
手段を講じている。 すなわち、本願の主要な発明は、第一の歯面と第二の歯
面と歯先面とを有する複数の歯を備えた歯車において、 一つおきの上記歯の第一の歯面に段部を形成するととも
に、残りの一つおきの歯の第一の南面を、歯たけのほぼ
全長にわたり切除したことを特徴とする。 また、本願の主要な発明は、第一の歯面と第二の歯面と
歯先面とを有する歯をそれぞれ備え、上記歯が互いに噛
み合う一対の歯車であって、上記一対の歯車のうち、少
なくとも一方の歯車の、一つおきの歯の第一の歯面に段
部を形成するとともに、残りの一つおきの歯の第一の歯
面を、歯たけのほぼ全長にわたり切除したことを特徴と
する。
手段を講じている。 すなわち、本願の主要な発明は、第一の歯面と第二の歯
面と歯先面とを有する複数の歯を備えた歯車において、 一つおきの上記歯の第一の歯面に段部を形成するととも
に、残りの一つおきの歯の第一の南面を、歯たけのほぼ
全長にわたり切除したことを特徴とする。 また、本願の主要な発明は、第一の歯面と第二の歯面と
歯先面とを有する歯をそれぞれ備え、上記歯が互いに噛
み合う一対の歯車であって、上記一対の歯車のうち、少
なくとも一方の歯車の、一つおきの歯の第一の歯面に段
部を形成するとともに、残りの一つおきの歯の第一の歯
面を、歯たけのほぼ全長にわたり切除したことを特徴と
する。
本願発明に係る一方向回転歯車は、通常の歯車の歯を改
良することによって形成される。上記歯車は、標準のイ
ンボリュート曲線の形状を有する歯を備えた平歯車が好
ましい、上記歯車は、一つおきの歯に段部を形成すると
ともに、残りの歯については、その歯を部分的に切除す
ることによって改良される。さらに詳しくは、それぞれ
の段部は、改良する前の歯の歯先面め中間点から、歯の
歯面に略平行に延びる線に沿って切除することによって
形成することができる。 上記歯車が逆方向に回転しようとすると、上記段部に他
の歯車の歯の頂面が突き当たり、歯車をロックして回転
を阻止するのである。 上記段部の位置は、歯たけ全長に対する段部と頂面の間
の半径方向の距離の比が、はぼ０．３３ないし０．７５
の範囲内になるように選定される。上記比が、０．６６
７（３分の２）の値をとる場合に、特に良く作動するこ
とが見出されている。 段部が形成されていない歯（段付き歯）は、歯先面上の
中間点から歯面にほぼ平行に延びる線に沿って、実質的
に歯の歯底面にいたるまで切除される。 このような切除によって形成された段なし歯は、歯車ど
うしの係合を幾らか遅らせる。後により詳細に説明する
ように、このような遅れ係合は、歯車どうしが期待どお
りにロックすることを確実にするために必要である。 本願発明に係る改良された歯車は、同様に改良された他
の歯車とともに用いることができ、通常の歯車とともに
用いることもできる。後者の場合、通常の歯車は、改良
された歯車を何れの方向にも駆動することができるが、
改良された歯車は通常の歯車を一方向にのみ駆動するこ
とができる。前者の場合、各々の歯車は他の歯車を一方
向にのみ駆動することができるが、反対方向にそれらを
駆動しようとするとロックしてしまう。 本願発明は、上記従来例の問題を解決し、一対として利
用することができることはもちろん、標準歯車と噛み合
わせても利用することのできる一方向回転歯車を提供す
ることができる。また、本願発明に係る歯車は、歯飛び
を起こすことなく高速で駆動することができるとともに
、逆方向への回転を阻止する確実な口、り効果を得るこ
とができる。本願発明は、種々の応用分野において広く
利用することができるものである。
良することによって形成される。上記歯車は、標準のイ
ンボリュート曲線の形状を有する歯を備えた平歯車が好
ましい、上記歯車は、一つおきの歯に段部を形成すると
ともに、残りの歯については、その歯を部分的に切除す
ることによって改良される。さらに詳しくは、それぞれ
の段部は、改良する前の歯の歯先面め中間点から、歯の
歯面に略平行に延びる線に沿って切除することによって
形成することができる。 上記歯車が逆方向に回転しようとすると、上記段部に他
の歯車の歯の頂面が突き当たり、歯車をロックして回転
を阻止するのである。 上記段部の位置は、歯たけ全長に対する段部と頂面の間
の半径方向の距離の比が、はぼ０．３３ないし０．７５
の範囲内になるように選定される。上記比が、０．６６
７（３分の２）の値をとる場合に、特に良く作動するこ
とが見出されている。 段部が形成されていない歯（段付き歯）は、歯先面上の
中間点から歯面にほぼ平行に延びる線に沿って、実質的
に歯の歯底面にいたるまで切除される。 このような切除によって形成された段なし歯は、歯車ど
うしの係合を幾らか遅らせる。後により詳細に説明する
ように、このような遅れ係合は、歯車どうしが期待どお
りにロックすることを確実にするために必要である。 本願発明に係る改良された歯車は、同様に改良された他
の歯車とともに用いることができ、通常の歯車とともに
用いることもできる。後者の場合、通常の歯車は、改良
された歯車を何れの方向にも駆動することができるが、
改良された歯車は通常の歯車を一方向にのみ駆動するこ
とができる。前者の場合、各々の歯車は他の歯車を一方
向にのみ駆動することができるが、反対方向にそれらを
駆動しようとするとロックしてしまう。 本願発明は、上記従来例の問題を解決し、一対として利
用することができることはもちろん、標準歯車と噛み合
わせても利用することのできる一方向回転歯車を提供す
ることができる。また、本願発明に係る歯車は、歯飛び
を起こすことなく高速で駆動することができるとともに
、逆方向への回転を阻止する確実な口、り効果を得るこ
とができる。本願発明は、種々の応用分野において広く
利用することができるものである。
第３図は、本願発明にしたがって作成された改良歯車を
部分的に示している。この図に示された歯車は平歯車４
であり、破線５で表される一つおきの歯の第一の歯面に
段部３が形成されるとともにと、破線６で表される残り
の一つおきの歯の第一の歯面が、後に詳細に説明するよ
うにして切除されている。第３図には、段部３を有する
二つの歯と、片方の歯面が切除された二つの歯が表れて
いる。 歯ｌは段部３を形成するように切除されている。 破線５は、歯ｌが切除される前の形状を示している。こ
の切除は、半径１３と歯１の歯先面７の交わる点１１を
始点とする線に沿って行われる。半径１３は歯車の中心
から延出し、歯ｌと歯先面７とを二分している。上記の
切除は、歯ｌに歯面９を形成するように、破線５にほぼ
平行に延びる線に沿って行われる。したがって、歯面９
は、破線５とほぼ同様の曲線形状をもつ。歯面９は段部
３の位置を決める点で終わる。 段部３の位置は、歯車の幾何学的形状によって表すこと
ができる。各歯の全歯たけは、円弧１５と円弧１７の間
の半径方向の距離に等しい。歯車の歯底面１９に一致す
る円弧１５の直径は、歯車の歯底円直径（ルート直径と
しても知られている）として知られている。歯先面と一
致する円弧１７の直径は、歯先円直径と呼ばれる。これ
らの円弧１５．１７の間の半径方向の距離は図において
Ｄで表され、この距ＭＤは歯の歯たけ（あるいは金歯た
け）として知られている０円弧１７および１５にほぼ平
行な面である段部３と、円弧１７との半径方向の距離は
図においてｄで表わされている。ここで、「段部パラメ
ータ」にあたるｄ／Ｄは、本願発明に係る歯車の設計に
関係する重要なパラメータである。好ましい実施例にお
いては、上記段部パラメータはほぼ０．６６７である。 しかし、上記段部パラメータは、約０．３３３ないし約
０．７５０の範囲をとりうろことが、実験的に見出され
ている。段部パラメータの、上記の好ましい値は本願発
明を制限するように解釈されるべきでない。 歯２についても、段部を残すことなく歯面全体を切除す
るることを除けば、上述したと同様の方法で歯の第一の
歯面が切除される。すなわち、この切除は、歯先面７の
中央、すなわち、歯先面７と上記歯先面７を二分する半
径１４の交点を始点とし、切除前の歯の形状を示す破′
！ＩＩＡ６にほぼ平行に延びる線に沿って行われる。ま
た、上記の切除は、歯底面１９に至るまで行われる。し
たがって、歯２の段部パラメータは１に等しいといえる
。 歯車４の一つおきの歯に段部３が形成されるとともに、
残りの全ての歯は、上述のようにして切除された歯面６
ａを備えている。 第１図は、噛み合い状態にある一対の歯車２５゜２７を
示す６歯車２５は本願発明によって改良されており、歯
車２７は改良が加えられていない通常の歯車である。後
述する理由により、歯車２７は歯車２５を何れの方向に
も駆動することができるが、歯車２５は歯車２７を矢印
２９で示される方向のみにしか駆動することができない
。 第２ａ図および第２ｂ図は、本願発明の歯車の作動をよ
り詳しく図示したものである。まず、通常の歯車２７が
駆動歯車であり、歯車２７が矢印３１によって示される
方向に回転する場合にどのようなことが起こるかについ
て考察する。歯車２５の段部が形成されていない歯３５
と噛み合う歯車２７の歯３３は、通常のように障害のな
い状態で作動する６段部が形成された歯３９と噛合する
歯３７もまた、正常に作動する。なぜなら、図に示すよ
うに、歯３７は係合の始まりから段部を回転方向に押す
ことができるからである。その結果、歯車２７は歯車２
５を駆動することができる。 次に、歯車２７が矢印３１で示される方向と反対方向に
回転する場合を考える。図から明らかなように、歯車２
７の全ての歯は、歯車２５の改良していない側の歯面に
係合する。したがって、歯の段部を形成した歯面と切除
を施した歯面ば歯車の噛み合いになんら影響を及ぼさな
い。その結果、歯車２７は歯車２５を通常の状態で駆動
する。 歯車２５が矢印２９で示される方向に回転する駆動歯車
である場合を考える。この場合、歯車の噛み合いは歯車
２５の改良していない側の歯面による押圧を受けること
によって起こる。したがって、歯車２５は歯車２７を通
常の状態で駆動することができる。 もし、歯車２５が駆動歯車であり、歯車２５を第２ｂ図
の矢印４１で示されるように反対方向に駆動しようとす
ると、両歯車はロックする。詳しくは、歯４３の段部４
５が歯４９の歯先面４７に付き当たる。段部４５と歯先
面４７との突き当たり、および歯４３の歯面５１の、歯
４９の歯先面４７の端縁に対する突き当たりのために、
歯４９は段部の上に乗り上げるようにして突っ張り、歯
車２５は歯車２７をそれ以上回転させることができない
。 上述したように、改良歯車における段部を有しない歯も
部分的に切除されている。この段部を存しない歯にこの
ような改良を加えた理由は、歯車が適切にロックするこ
とを確実にするためである。 第２ｂ図は、なぜこの改良が必要であるかを示している
。もし、段部を形成していない歯４４の歯面４６が上述
のように切除されていない場合には、歯車２５が矢印４
１の方向へ動くと、歯４４は上述したより少し早く歯５
０と係合し始める。歯車２７は早めに動き出し、そして
結局、歯４９は段部４５より図の上で上の点まで押し動
かされてしまう。このように、歯４９は、段部の上に突
き当たることがなく、段部と次の歯との間の谷に移って
しまう。 しかし、歯４４が図に示すように切除されていると、歯
４４と歯５０との保合は少し遅れる。そして、歯車２７
が動き出したとき、歯４９は段部上に突き当たる。この
ように、段部を存しない歯の一部を切除することによっ
て、歯車どうしの所望のロックを確実に行うことができ
る。 段部を形成していない歯を上述のように切除するという
要件は、歯車がロックされようとする方向へのいくらか
のバンクラッシュを設けることを求めるのと均等である
。しかしながら、上記要件は、上述したように、より正
確に述べることができる。すなわち、歯車どうしの保合
は、これらの歯車のロックを確実にするために遅らせら
れるのである。 上述のように、この遅れ係合を達成するための好ましい
手段は、段部が形成されていない歯の歯面の一部を切除
することである。保合を遅らせるための他の手段を用い
ることもできる。同様の効果を達成するために、段部が
形成されていない歯の他の部分を選んで切除することも
可能である。 しかしながら、図に示された切除のパターンが最も経済
的かつ好都合であると考えられる。 第４図、第５ａ図および第５ｂ図は、本願発明の他の実
施例を示しており、一対の歯車の双方が本願発明によっ
て改良された場合を示している。 歯車６１は歯車６３を矢印６７の方向へ駆動することが
できるが、反対方向へは駆動することができないことが
わかる。同様に、歯車６３は歯車６１を矢印６５の方向
へ駆動することができるが、反対方向へは駆動すること
ができない。第５ａ図および第５ｂ図は上述の説明が正
しい理由を示している。 まず、歯車６１が駆動歯車である場合を考える。 もし、歯車６１が矢印７１の方向へ回転すると、歯車６
１の歯は障害なく歯車６３の歯と噛み合うことができる
。ここでは、ｔｊｊＩ７３の歯面の基端例の部分が、歯
７５の歯面７７の先端側の部分と最初に係合し、このた
め、段部７７が歯７３と接触する前に歯７５を押し動か
すことに留意すべきである。歯７３が段部７７と接触す
るまでには、上記段部７７は、すでに歯７３の動きを阻
害しない位１に回転してしまう、このように、歯車６１
は歯車６３を自由に駆動させることができる。 もし、歯車６１を第５ｂ図の矢印７９で示される上記と
反対方向に駆動させようとすると、歯８１の歯先面８３
が歯８７の段部８５と干渉して、一つの歯車がロックさ
れてしまう。 もし、歯車６３が駆動歯車の場合であって矢印７２の方
向に回転する場合、歯車６３は障害なしに歯車６１を駆
動することができる。なぜなら、歯車６３の歯は、上述
した歯車６１の歯が歯車６３の歯に噛み合うのと同様に
、歯車６１の歯に噛み合うからである。しかし、もし、
歯車６３が第５ｂ図における矢印８９によって示される
方向に回転すると、上述したと同様の理由によって歯車
はロックしてしまう。 第４図および第５ａ図および第５ｂ図に示される実施例
において、段部が形成されていない歯に切除部を設ける
理由は、第一の実施例に関して前に説明したと全く同様
である。 図面および上記説明から明らかなように、歯車がロック
を生じるような回転をさせられるとき、上記ロックの効
果がすぐに生じるのではなく、適当な一対の歯の段部と
歯先面との保合を待たなければならない。 本願発明においては、改良された歯車の一つおきの歯に
段部が設けられているため、歯車は偶数の歯をもつよう
に構成される必要がある。 本願発明に係る歯車は金属で作成することができ、ある
いは、歯車を作成する場合に一般に用いられる、硬質の
非金属素材によっても形成することができる。材質の選
択は、本願発明を構成するものではない。 本願発明の範囲は、上述の実施例に限定されることはな
い。 実施例に関して本願発明の説明を行ったが、開示した範
囲において、他の種々の変形例が可能である。たとえば
、本願発明の原理を、一つおきの歯に段部を形成する代
わりに、二つおきの歯に段部を形成する歯車に適用する
ことも可能である。 段部の厳密な位置もまた変更することができる。 上述した必要な係合の遅れを達成するための他の手段も
存在するであろう。上述のおよびその他の変形例は、特
許請求の範囲に入ると考えられるべきである。
部分的に示している。この図に示された歯車は平歯車４
であり、破線５で表される一つおきの歯の第一の歯面に
段部３が形成されるとともにと、破線６で表される残り
の一つおきの歯の第一の歯面が、後に詳細に説明するよ
うにして切除されている。第３図には、段部３を有する
二つの歯と、片方の歯面が切除された二つの歯が表れて
いる。 歯ｌは段部３を形成するように切除されている。 破線５は、歯ｌが切除される前の形状を示している。こ
の切除は、半径１３と歯１の歯先面７の交わる点１１を
始点とする線に沿って行われる。半径１３は歯車の中心
から延出し、歯ｌと歯先面７とを二分している。上記の
切除は、歯ｌに歯面９を形成するように、破線５にほぼ
平行に延びる線に沿って行われる。したがって、歯面９
は、破線５とほぼ同様の曲線形状をもつ。歯面９は段部
３の位置を決める点で終わる。 段部３の位置は、歯車の幾何学的形状によって表すこと
ができる。各歯の全歯たけは、円弧１５と円弧１７の間
の半径方向の距離に等しい。歯車の歯底面１９に一致す
る円弧１５の直径は、歯車の歯底円直径（ルート直径と
しても知られている）として知られている。歯先面と一
致する円弧１７の直径は、歯先円直径と呼ばれる。これ
らの円弧１５．１７の間の半径方向の距離は図において
Ｄで表され、この距ＭＤは歯の歯たけ（あるいは金歯た
け）として知られている０円弧１７および１５にほぼ平
行な面である段部３と、円弧１７との半径方向の距離は
図においてｄで表わされている。ここで、「段部パラメ
ータ」にあたるｄ／Ｄは、本願発明に係る歯車の設計に
関係する重要なパラメータである。好ましい実施例にお
いては、上記段部パラメータはほぼ０．６６７である。 しかし、上記段部パラメータは、約０．３３３ないし約
０．７５０の範囲をとりうろことが、実験的に見出され
ている。段部パラメータの、上記の好ましい値は本願発
明を制限するように解釈されるべきでない。 歯２についても、段部を残すことなく歯面全体を切除す
るることを除けば、上述したと同様の方法で歯の第一の
歯面が切除される。すなわち、この切除は、歯先面７の
中央、すなわち、歯先面７と上記歯先面７を二分する半
径１４の交点を始点とし、切除前の歯の形状を示す破′
！ＩＩＡ６にほぼ平行に延びる線に沿って行われる。ま
た、上記の切除は、歯底面１９に至るまで行われる。し
たがって、歯２の段部パラメータは１に等しいといえる
。 歯車４の一つおきの歯に段部３が形成されるとともに、
残りの全ての歯は、上述のようにして切除された歯面６
ａを備えている。 第１図は、噛み合い状態にある一対の歯車２５゜２７を
示す６歯車２５は本願発明によって改良されており、歯
車２７は改良が加えられていない通常の歯車である。後
述する理由により、歯車２７は歯車２５を何れの方向に
も駆動することができるが、歯車２５は歯車２７を矢印
２９で示される方向のみにしか駆動することができない
。 第２ａ図および第２ｂ図は、本願発明の歯車の作動をよ
り詳しく図示したものである。まず、通常の歯車２７が
駆動歯車であり、歯車２７が矢印３１によって示される
方向に回転する場合にどのようなことが起こるかについ
て考察する。歯車２５の段部が形成されていない歯３５
と噛み合う歯車２７の歯３３は、通常のように障害のな
い状態で作動する６段部が形成された歯３９と噛合する
歯３７もまた、正常に作動する。なぜなら、図に示すよ
うに、歯３７は係合の始まりから段部を回転方向に押す
ことができるからである。その結果、歯車２７は歯車２
５を駆動することができる。 次に、歯車２７が矢印３１で示される方向と反対方向に
回転する場合を考える。図から明らかなように、歯車２
７の全ての歯は、歯車２５の改良していない側の歯面に
係合する。したがって、歯の段部を形成した歯面と切除
を施した歯面ば歯車の噛み合いになんら影響を及ぼさな
い。その結果、歯車２７は歯車２５を通常の状態で駆動
する。 歯車２５が矢印２９で示される方向に回転する駆動歯車
である場合を考える。この場合、歯車の噛み合いは歯車
２５の改良していない側の歯面による押圧を受けること
によって起こる。したがって、歯車２５は歯車２７を通
常の状態で駆動することができる。 もし、歯車２５が駆動歯車であり、歯車２５を第２ｂ図
の矢印４１で示されるように反対方向に駆動しようとす
ると、両歯車はロックする。詳しくは、歯４３の段部４
５が歯４９の歯先面４７に付き当たる。段部４５と歯先
面４７との突き当たり、および歯４３の歯面５１の、歯
４９の歯先面４７の端縁に対する突き当たりのために、
歯４９は段部の上に乗り上げるようにして突っ張り、歯
車２５は歯車２７をそれ以上回転させることができない
。 上述したように、改良歯車における段部を有しない歯も
部分的に切除されている。この段部を存しない歯にこの
ような改良を加えた理由は、歯車が適切にロックするこ
とを確実にするためである。 第２ｂ図は、なぜこの改良が必要であるかを示している
。もし、段部を形成していない歯４４の歯面４６が上述
のように切除されていない場合には、歯車２５が矢印４
１の方向へ動くと、歯４４は上述したより少し早く歯５
０と係合し始める。歯車２７は早めに動き出し、そして
結局、歯４９は段部４５より図の上で上の点まで押し動
かされてしまう。このように、歯４９は、段部の上に突
き当たることがなく、段部と次の歯との間の谷に移って
しまう。 しかし、歯４４が図に示すように切除されていると、歯
４４と歯５０との保合は少し遅れる。そして、歯車２７
が動き出したとき、歯４９は段部上に突き当たる。この
ように、段部を存しない歯の一部を切除することによっ
て、歯車どうしの所望のロックを確実に行うことができ
る。 段部を形成していない歯を上述のように切除するという
要件は、歯車がロックされようとする方向へのいくらか
のバンクラッシュを設けることを求めるのと均等である
。しかしながら、上記要件は、上述したように、より正
確に述べることができる。すなわち、歯車どうしの保合
は、これらの歯車のロックを確実にするために遅らせら
れるのである。 上述のように、この遅れ係合を達成するための好ましい
手段は、段部が形成されていない歯の歯面の一部を切除
することである。保合を遅らせるための他の手段を用い
ることもできる。同様の効果を達成するために、段部が
形成されていない歯の他の部分を選んで切除することも
可能である。 しかしながら、図に示された切除のパターンが最も経済
的かつ好都合であると考えられる。 第４図、第５ａ図および第５ｂ図は、本願発明の他の実
施例を示しており、一対の歯車の双方が本願発明によっ
て改良された場合を示している。 歯車６１は歯車６３を矢印６７の方向へ駆動することが
できるが、反対方向へは駆動することができないことが
わかる。同様に、歯車６３は歯車６１を矢印６５の方向
へ駆動することができるが、反対方向へは駆動すること
ができない。第５ａ図および第５ｂ図は上述の説明が正
しい理由を示している。 まず、歯車６１が駆動歯車である場合を考える。 もし、歯車６１が矢印７１の方向へ回転すると、歯車６
１の歯は障害なく歯車６３の歯と噛み合うことができる
。ここでは、ｔｊｊＩ７３の歯面の基端例の部分が、歯
７５の歯面７７の先端側の部分と最初に係合し、このた
め、段部７７が歯７３と接触する前に歯７５を押し動か
すことに留意すべきである。歯７３が段部７７と接触す
るまでには、上記段部７７は、すでに歯７３の動きを阻
害しない位１に回転してしまう、このように、歯車６１
は歯車６３を自由に駆動させることができる。 もし、歯車６１を第５ｂ図の矢印７９で示される上記と
反対方向に駆動させようとすると、歯８１の歯先面８３
が歯８７の段部８５と干渉して、一つの歯車がロックさ
れてしまう。 もし、歯車６３が駆動歯車の場合であって矢印７２の方
向に回転する場合、歯車６３は障害なしに歯車６１を駆
動することができる。なぜなら、歯車６３の歯は、上述
した歯車６１の歯が歯車６３の歯に噛み合うのと同様に
、歯車６１の歯に噛み合うからである。しかし、もし、
歯車６３が第５ｂ図における矢印８９によって示される
方向に回転すると、上述したと同様の理由によって歯車
はロックしてしまう。 第４図および第５ａ図および第５ｂ図に示される実施例
において、段部が形成されていない歯に切除部を設ける
理由は、第一の実施例に関して前に説明したと全く同様
である。 図面および上記説明から明らかなように、歯車がロック
を生じるような回転をさせられるとき、上記ロックの効
果がすぐに生じるのではなく、適当な一対の歯の段部と
歯先面との保合を待たなければならない。 本願発明においては、改良された歯車の一つおきの歯に
段部が設けられているため、歯車は偶数の歯をもつよう
に構成される必要がある。 本願発明に係る歯車は金属で作成することができ、ある
いは、歯車を作成する場合に一般に用いられる、硬質の
非金属素材によっても形成することができる。材質の選
択は、本願発明を構成するものではない。 本願発明の範囲は、上述の実施例に限定されることはな
い。 実施例に関して本願発明の説明を行ったが、開示した範
囲において、他の種々の変形例が可能である。たとえば
、本願発明の原理を、一つおきの歯に段部を形成する代
わりに、二つおきの歯に段部を形成する歯車に適用する
ことも可能である。 段部の厳密な位置もまた変更することができる。 上述した必要な係合の遅れを達成するための他の手段も
存在するであろう。上述のおよびその他の変形例は、特
許請求の範囲に入ると考えられるべきである。
第１図は、互いに噛み合う一対の歯車を示す部分断面図
であり、左側の歯車が本願発明にしたがって改良されて
いる。 第２ａ図は、第１図の両歯車の噛み合い状態を示す部分
拡大図であり、それぞれの歯車が他方の歯車を自由に駆
動しうる方向を示している。 第２ｂ図は、第１図の両歯車の噛み合い状態を示す部分
拡大図であり、改良された歯車で通常の歯車を所定の回
転方向と反対方向に駆動しようとするとき、歯車がどの
ようにロックするのかを示している。 第３図は、本願発明にしたがって作成された改良歯車の
一部を示す拡大図面である。 第４図は、互いに噛み合いう一対の歯車を示す部分断面
図であり、両歯車が、本願発明にしたがって改良されて
いる。 第５ａ図は、第４図の両歯車の噛み合い状態の一部を示
す図面であり、それぞれの歯車が他方の歯車を自由に駆
動しうる方向を示している。 第５ｂ図は、第４図の両歯車の噛み合い状態の一部を示
す図面であり、一方の歯車が他方の歯車を所定の回転方
向と反対方向に駆動しようとするとき、歯車がどのよう
にロックするのかを示している。 ３．４５．７７．８５・・・段落ち部、５７．４７゜８
３・・・歯先面
であり、左側の歯車が本願発明にしたがって改良されて
いる。 第２ａ図は、第１図の両歯車の噛み合い状態を示す部分
拡大図であり、それぞれの歯車が他方の歯車を自由に駆
動しうる方向を示している。 第２ｂ図は、第１図の両歯車の噛み合い状態を示す部分
拡大図であり、改良された歯車で通常の歯車を所定の回
転方向と反対方向に駆動しようとするとき、歯車がどの
ようにロックするのかを示している。 第３図は、本願発明にしたがって作成された改良歯車の
一部を示す拡大図面である。 第４図は、互いに噛み合いう一対の歯車を示す部分断面
図であり、両歯車が、本願発明にしたがって改良されて
いる。 第５ａ図は、第４図の両歯車の噛み合い状態の一部を示
す図面であり、それぞれの歯車が他方の歯車を自由に駆
動しうる方向を示している。 第５ｂ図は、第４図の両歯車の噛み合い状態の一部を示
す図面であり、一方の歯車が他方の歯車を所定の回転方
向と反対方向に駆動しようとするとき、歯車がどのよう
にロックするのかを示している。 ３．４５．７７．８５・・・段落ち部、５７．４７゜８
３・・・歯先面
Claims (12)
- （１）第一の歯面と第二の歯面と歯先面とを有する複数
の歯を備えた歯車において、 一つおきの上記歯の第一の歯面に段部を形 成するとともに、残りの一つおきの歯の第一の歯面を、
歯たけのほぼ全長にわたり切除したことを特徴とする、
一方向回転歯車。 - （２）上記段部は、切除前の歯の歯先面の中間点を起点
とし、歯の第一の歯面に略平行に延び、上記段部の位置
を決定する点を終点とする線によって規定される、請求
項１の一方向回転歯車。 - （３）上記歯の段部と歯先面との間の半径方向の距離が
、歯たけのほぼ０．３３倍ないし０．７５倍の範囲内で
ある、請求項２の一方向回転歯車。 - （４）上記歯の段部と歯先面との間の半径方向の距離が
、歯たけの約０．６６７倍である、請求項３の一方向回
転歯車。 - （５）切除されていない歯のそれぞれの歯面がインボリ
ュート曲線の形状をもつ、請求項１の一方向回転歯車。 - （６）隣合う歯の歯面間の距離がそれぞれの歯の歯厚よ
り大きい、請求項１の一方向回転歯車。 - （７）従動歯車を駆動するために噛み合わされる駆動歯
車として形成され、第一の歯面と第二の歯面と歯先面と
を有する複数の歯を備えた駆動歯車において、 一つおきの歯の第一の歯面に段部を形成す るとともに、残りの一つおきの歯の第一の歯面には、従
動歯車の歯を駆動歯車の上記段部上に突き当てるに十分
な遅れ量をもって、上記従動歯車の歯との係合を遅らせ
る手段を備える、一方向回転歯車。 - （８）第一の歯面と第二の歯面と歯先面とを有する歯を
それぞれ備え、上記歯が互いに噛み合う一対の歯車であ
って、 上記一対の歯車のうち、少なくとも一方の 歯車の、一つおきの歯の第一の歯面に段部を形成すると
ともに、残りの一つおきの歯の第一の歯面を、歯たけの
ほぼ全長にわたり切除したことを特徴とする、一対の一
方向回転歯車。 - （９）一方の歯車は段部を有する歯を備える一方、他方
の歯車は段部を有する歯を備えていない、請求項８の一
対の一方向回転歯車。 - （１０）両方の歯車が段部を有する歯を備えている、請
求項８の一対の一方向回転歯車。 - （１１）隣合う歯の歯面間の距離が、それぞれの歯の歯
厚より大きい、請求項８の一対の一方向回転歯車。 - （１２）第一の歯面と第二の歯面と歯先面とを有する歯
をそれぞれ備え、上記歯が互いに噛み合う一対の歯車で
あって、 上記一対の歯車のうち、少なくとも一方の 歯車における一つおきの歯の第一の歯面に段部を形成す
るとともに、上記歯車の残りの歯の第一の歯面に、他方
の歯車の歯を一方の歯車の上記段部上に突き当てるに十
分な遅れ量をもって、他方の歯車の歯との係合を遅らせ
る手段を備えたことを特徴とする、一対の一方向回転歯
車。
Applications Claiming Priority (2)
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