JPH03157540A

JPH03157540A - 係合ギア部材を有する機構

Info

Publication number: JPH03157540A
Application number: JP2262939A
Authority: JP
Inventors: Arthur J Fahy; アーサー　ジェームズ　ファイ; Neil Gillies; ネイル　ギリー
Original assignee: IVG Australia Pty Ltd
Current assignee: IVG Australia Pty Ltd
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1991-07-05
Also published as: US5129276A; EP0420682A3; EP0420682A2; CA2026484A1

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。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、かみ合うギア部材を有する機構に関する。

〈従来の技術〉従来、歯車等のギア部材は間に係合領域を有しておシ、
一方のギア部材の歯がその係合領域を通過することで、
他方のギア部材を反対方向へ回転させる。同一の方向へ
回転させるには、それら２つのギア部材の間に仲立歯車
を介在させる必要がある。

く問題点を解決する六めの手段〉本発明の目的は、２つのかみ合う歯車部材が、一方から
他方への動力伝達時に、同方向へ回転する機構を提供す
ることである。

本発明の機構は、回転軸が直線平行でらシ、同ピッチ、
同ハンドの軸長手方向に伸長するりす巻き歯が形成され
次２つの回転部材を有する。それらの歯は、２部材間で
長手方向に伸長する係合領域において、互いに重ね合さ
れ、接触する歯面全有しており、２つの接触する歯面の
形状及びそれらの歯のピッチは、一方の部材の回転によ
り、その部材の歯面が他方の部材の歯面上での摺動を生
じ、両部材が外歯車でおる場合、その部材へ同方向へ回
転させる回転トルクを伝えるよう、又、−方が内歯車、
他方が外歯車である場合反対方向に回転させるよう選定
される。

それら部材の歯面は、一方の部材の逆回転が他方の部材
を逆回転させるよう対称的に形成してもよい。又、２つ
の部材間で、一方向の回転駆動のみを伝達し得るよう、
それぞれの歯の歯面の輪郭を非対称にしてもよい。その
場合、回転方向を逆転しようとする負荷はすべてお互い
の歯を抱束もしくはロックするように働き、逆方向への
回転はし得ない。

それらの部材は、金属性でも自立潤滑型プラスチック、
セラミックス部材等の非金属性であってもよい。又、接
触歯圧を減することで、摩耗を減ぜられる。これは、接
触する歯のりす巻き数を増やす事で、又、係合領域にお
いて点係合ではなくお互いの歯が線結合するような歯面
の形状とする事で達し得る。

〈実施例１〉以下、本発明を、実施例を用い、添付の概略図を参照し
ながら詳細に説明する。

第１図において、長方形状の箱体（１）には、第２図に
図示されるタイプの平行な軸を有する２つのロック／ド
ライブギア部材（２）、　（３）が差し渡されている。

そｎぞれの部材には、長手方向に伸長するらせん状の外
歯が設けられている。部材！２Ｌ　（３１の歯は、それ
ぞれ（４）、　（５）で参照される。そして、それらは
部材（２）、　（３１の間で縦長に平行に伸びる係合領
域（６）において、お互いに重ね合わさる。

歯（４）、　（５）のピッチは同一で、それぞれの歯は
非対称の形状金有する。すなわち、歯（４１は、急斜前
部歯面（７）と緩斜後部歯面（８）を有する。一方、歯
（５）は、急斜後部歯面（９）と緩斜前部歯面（ＩＩ￥
ｉｌ−有する。

歯面（７Ｌ　（９）の面の輪郭、歯（４）、　（５）の
ピッチは、第３図を参照して後述するように、点接触で
はなく接触の線の域をもって、歯面（７）が歯面（９７
′ｔ−圧迫するよう選定される。

その機構の作動において、ギア部材（２）が回転さぜら
れると、箱体（１）にベアリングで取シ付けられており
、その回転は歯（４）のりす巻き全係合領域（６）に沿
って、一方向すなわち図中右から左へ伝達する。これは
、歯（４（の急斜前部歯面（７）と歯（５）の急斜後部
歯面（９）との係合を生み出す。

歯のピッチおよび形状により、歯面（７）が、うす巻き
の伝達方向に回動しながら、歯面（９）上を摺動する。

この移動が、部材（３）を部材（２）と同方向に回動さ
せるよう部材（３）上に働く回転トルクを伴う。

すでに記載したように、ギア部材（２）がギア部材（３
）を駆動しているとき、緩斜歯面（８）と（１１との間
に、小空間を生じる。そのため、それらは動力伝達の干
渉を行わ々い。しかし、そのギア部材（２）の駆動方向
が逆転させられると歯（４）の緩斜後部歯面（８）は、
歯（５）の緩斜後部歯面αｆ）１ｆｒ：圧迫するように
なる。又、緩斜歯面は部材（２）から部材（３）へ駆動
力の伝達をし得ないよう形づくられている。従って、部
材（３！　ｔｉｔ部材（２）の回転を封鎖する。そのよ
うな機構は従って、一方向動力伝達特性上発揮する。

両方向の動力伝達特性が要求される場合、部材（２）、
　（３）の前部及び後部歯面に、歯面（７）、　（９１
のような急斜歯面を供すれば、部材（２）の両方向の回
転において、互いに摺動を行う。

部材（２）及び（３）は金属性であっても、自立潤滑型
プラスチック、もしくは、硬質セラミック素材で作られ
てあってもよい。それらは自立潤滑型であることが好ま
しい。互いに係合する歯面に働く圧力は、互いに係合す
るうす巻き数を増す事で、減ぜられる。そして、第３図
を参照してこれから説明するように、互いに圧迫する領
域の長さを増す事により減ぜられる。

下記する数学的原理は、うす巻き歯の歯面（フランクカ
ーフェイス）の間に、線接触が得られる事を示します。

第３図を参照して、２つのりす巻き状外歯車の間に線接
触が得られる事を説明する。

歯が同一ハンド又は同一ねじれ方向を有しかつ、同一も
しくは違ったリードを有している場合、同一のピッチで
シングル又はマルチスタートフオームで、歯面がリード
に比例した基礎円を生じるインボリュート回旋体で形成
され、部材（２）及び（３）の回転軸が平行でかつ外径
交差点を結ぶ線（Ａ）が基礎円の４つの接線の外側を横
切るよう間隔があけられている場合、理論上線接触が得
られる。線（ＣＤ）及び線（ＥＦ）が歯の接触の線域を
示す。

特に外歯車に関して記載したが、当業者にとって、本願
を内歯車上で駆動する外歯車の組み合わせに同様に適用
可能であることが、理解できよう。

このギアの形態の場合、通常は、両方のギア歯の駆動方
向は同じとなるので、従って、本願を使用した場合、効
果はそれぞれ反対方向に回転することである。そのよう
な構成は第５図を参照して後に説明する。

〈実施例２〉第４図に示される実施例において、先の図面上での部品
と一致する部品は同様の参照番号を付しである。ただし
、２０番台である。従って、たとえば、先の図面の部材
１．２．５は第４図で＃：ｔ２１゜２２．２３として参
照される。

菖（第４図において、ウィンチは、チャンネル垂の枠体もし
くは箱体Ｃ！υに取り付けられておりそれは中間介在壁
（６）で接続される平行な端壁ＩＧ、４υを有している
。その箱体は、２つの軸（４３，（４４）’ｔ−支持し
ており、それらは回転可能に端壁（４１に軸支されてい
る。細潰は、長手方向に伸長するりす巻き歯（財）を有
する部材（ハ）を支持している。部材（社）は、断面方
形の突出末端部（４！１を有する軸（ハ）にキーとめさ
れる。その部分（４！Ｉには、第４図において、軸（４
４の同様の断面方形の末端部に取り付けられているハン
ドル（４５が取シ付は可能である。

軸（４４）には、歯の刻まれた回転部材（ハ）がキーと
めされておシ、端壁（４Ｌ（４１）の間に位置するボビ
ン（３）が画情されている。ボビン■には、ウィンチに
より上げられる負荷を受けるよう下端にフック（４１Ｏ
の設けられたケーブル（４７）が巻回される。部材＠、
（ハ）の歯（財）、＠は、それぞれ第１図及び第２図に
図示される歯と形状および機能において、対応しており
、互いに係合領域（ト）において係合する。それぞれ、
歯は緩斜歯面及び急斜歯面を有する。歯ｒ２４）におい
て、これらの面はそれぞれ部番罰、（至）で表され、歯
（ホ）においては、（至）、＠で表さｎる。

ウィンチは次のように作動される。

ケーブル（４ηに負荷が与えられると、部材（ハ）に回
転させようとするトルクが働く、その方向は緩斜歯面（
至）が対応する部材（２）の緩斜歯面（５）に係合する
方向であシ、２つの接触する歯面の形状が係合領域（１
）において駆動を伝えないような形状となりでおり、軸
（４３は回転しない。従って、負荷は、ウィンチによ）
支持され、自重により下降する事はない。

負荷を上げる場合、ハンドル（ハ）を軸（ロ）に転用し
、第４図において反時計方向に回転させる。これにより
、部材（ハ）の緩斜面■が、部材器の対応する緩斜歯面
（５）から係合が脱せられ、そして、部材（ハ）の歯四
の急斜歯面（イ）が対応する部材＠の急斜歯面（ハ）に
係合する。これは、それを回転させるようバイアスを働
かせる。部材器は回転可能となるので、ハンドル（ハ）
が負荷上昇方向に回転させられる。

上昇中にハンドルを離し念シ、負荷が突然増大した場合
、部材器、（ハ）の緩斜歯面が再度お互いに接触し、負
荷の下降を防止する。歯の２つの緩斜歯面はま念互いに
係合し、ハンドル（ハ）が図示の位置にある時負荷を降
ろす回転は防がれる。

コントロールして負荷？下降させるには、ハンドルを軸
（４４の末端部から取シはすし、そして、代わりに軸（
４３の対応する末端部へ適用させる。それからハンドル
を負荷を下降する方向へ回転させる。

ハンドルＱＳｔ−回転させるまで、ケーブル上に働く負
荷により、前述したように、部材（イ）、ＱＪの緩斜部
が互いに動かなくする。しかし、ハンドル（４９ヲ負荷
下降方向へ回転させると、部材器、（ハ）の２つの緩斜
歯面が、ハンドルによって生じる部材■の回転に部材（
ハ）が従うようわずかに解除される。そして、両方の部
材はそれから調和して回転し、負荷を制御しながら下降
させる。負荷の下降の速度は、ハンドル（ハ）の回転に
比例し、ハンドルを離すと負荷は吊り下げられたままと
なる。従って、負荷の下降の全体での制御が可能であり
、自重による自由な下降は防がれる。

第３図を金魚して、すでに説明したように部材器、（ハ
）の歯面は、それらの間に線接触が得られるよう形づく
られる事が好ましい。

〈実施例３〉第５図は、内歯車を使っ六差動歯車を示す。それは、ド
ライブシャ７　）　（３［１４）に駆動されるビニオン
（３０３）と係合する歯の刻まれたリム（３０２）　’
ｉ有しているドライブディスク（３０１）が設けられて
いる。ディスク（３０１）はオフセット軸受け（３０５
）を支持し、そこに軸（３０（Ｓ）が設けられている。

それには、外歯部材（３０７）が支持されておシ、同孤
上箱体（３０９）に設けられ九内歯部材（３０８）とか
み合う。箱体（３０９）からは、共用＠　（５１Ｃ１）
が伸びている。軸（３１０）は、差動歯車によりコント
ロールされる、自動車のホイールのひとつに伸び、第二
の共用軸（３１１）は反対のホイールへ伸びている。

軸（３１１）は、駆動ディスク（３０１）の軸受け（３
１４）を貫き、端部に円柱状ギア（５１２）　ｔ−支持
している。

それは、ギア部材（３０７）とかみ合う。ギア部材（３
０７）、　（５１２）は同方向にのみ回転でき、プラス
−プラスギアと称されプラス−マイナスギアとして公知
の反対方向にのみ回転する従来の外歯車と区別される。

それらの歯の形状及び位置により効率的には動力を伝達
し得ないが、両方が同一速度、同一方向で回転している
場合、それらは互いにかみ合ったまま、動力を移し合う
。その部材（３０７）。

（５０８）がそれぞれ反対方向に回転している場合、内
歯部材の歯（ｊ０８）は、外歯部材（３０７）の歯に係
合し、かみ合りている間のみ、互いに動力を伝え合う。

差動歯車の通常作動時、自動車が直線道路を走行してい
ると、２軸（３１０）、　（３１１）は同速度同方向に
回転している。軸（３１０）は円状箱体（３０９）　ｉ
矢印に示される方向に回転させる。これは部材（３０７
）を反対方向へ回転させ、他軸（ｊｌｌ）を軸（３１０
）と同方向に回転させ、部材（３１２）の対応した回転
を生み出す。２つの部材が部材（３０７）　ｉ反対方向
に同時に回転させる事を防ぎ、比較回転を発生させず、
入力軸（３０４）の駆動をロードホイールの両方に等し
く伝達する。

自動車が曲がる場合、軸（３１０）は回転の割合が増大
され、軸（５１１）はその増大分回転を減少される。反
対方向における回転速度のこれらの増大変化の効果は、
部材（３０７）　ｔ−７リーにし、両部材（３０９）、
　（ｊ１２）の歯止全移動する。そして曲がり角の内側
のホイールを減速し、外側のホイールを加速する。部材
（５０７）、　（ｊ０９）、　（５１２）の歯は非効率
的にかみ合っているので、入力軸（３０４）の比較的に
高トルクは、継続的にホイールの接地性を与える。

トルクバイアスの２つのホイールの間での分割の程度は
、部材（３０７）、　（５０９）、　（３１２）の歯の
形状及び位置により決定される。これに関する詳しい説
明は、本出願人による「差動歯車機構」を参照されたい
。

記載した差動歯車の使用は、自動車に限定されない。互
いに速度の変動する２つの部材の間で駆動を供給する差
動歯車として多くの適用が考えられよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は軸平行である２つの外周に歯の設けられたギア
部材を有するギア機構の平面図、第２図は動力伝達を増
すよう長手方向に延長された第１図に示すギア部材と同
様の２つのギア部材を示す斜視図、第３図は歯車接触の
線部分がどのようにして得られるかを説明するための概
略図、第４図は本願を実施しているハンド−の概略斜視
図、第５図は一方が内歯車、他方が外歯車である２つの
かみ合い部材を有する差動歯車機構を示す一部切欠き拡
大斜視図でるる。１：箱体、２，５：外歯車、７，９；急斜歯面、８．１
０：緩斜歯面

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直線平行回転軸線を有し、軸長手方向に伸長する
同ピッチ同ハンドのヘリカル歯が形成される２つの回転
部材を有しており、前記歯が前記２部材の間の縦長に伸
長する係合領域において、互いに重ね合わさる接触歯面
を有している機構において、前記２つの歯面の形状およ
び前記歯のピッチが、前記部材の一方の回転により、歯
面が他方の部材の前記接触歯面上での摺動を生み出し、
両部材が外歯車である場合、同方向に、前記部材がそれ
ぞれ外歯車内歯車である場合、反対方向に、回転させる
よう回転トルクを伝達するよう構成されていることを特
徴とする機構。
（２）特許請求の範囲第１項記載の機構において、前記
歯が対称的であり、前記歯面が前記部材の一方の回転方
向の逆転が、他方の部材の回転方向の逆転を生じるよう
に形状されていることを特徴とする機構。
（３）特許請求の範囲第１項の機構において、それぞれ
の歯の歯面の形状が非対称であり、回転駆動を第一の部
材から第二の部材へ一方向のみ伝達するよう構成されて
いることを特徴とする機構。
（４）特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
一項記載の機構において、ウインチを構成し、前記ウイ
ンチが前記２部材を選択的に回転するよう前記２部材間
を移動可能なハンドルを有していることを特徴とする機
構。
（５）特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか
一項記載の機構において、前記歯がお互いに点接触では
なく線接触にて係合することを特徴とする機構。
（６）特許請求の範囲第１項から第３項及び第５項のい
ずれかに記載の機構において、前記２つの部材がそれぞ
れ内歯車および外歯車である差動歯車であることを特徴
とする機構。