JPH0322175B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、従動歯車及び相互に絶えず回転連動
する二の従動歯車を備え、駆動歯車か或いは両従
動歯車の各々が少なくとも一の歯なしセクタ部を
有し、駆動歯車が回転する際に両従動歯車と交互
に係合するようになつている、単一方向の回転運
動から互い違いの回転方向の回転運動への変換を
行う装置に関する。

スイス国特許第610753号明細書やこれに対応す
る米国特許第4111208号によつて、単一の回転方
向である穿孔機のモータで生じる回転運動を、交
互に逆方向に回転するドリルの回転運動に変える
いくつかの装置が公知である。これらのうち、或
る装置では、クランクを有する駆動軸、滑り部及
びクランクを有する従動軸が設けられており、両
軸の回転軸線が互いに一直線になりスライド部が
これら回転軸線に対して直交して摺動可能であ
る。両クランクは、それら軸線に対して偏りかつ
スライド部の孔に係合するクランクピンをそれぞ
れ有している。また別の装置では、同様にクラン
クを有する駆動軸およびスライド部が在る。スラ
イド部は、従動軸で固着するピニオンと噛み合う
ラツクを備えている。更に別の装置では、駆動軸
がヘツドを備えており、このヘツドの駆動軸の回
転軸線に対して傾斜せる平面に沿つて延びる環状
溝を有している。駆動軸の回転軸線に対して平行
に摺動可能に案内されているスライド部は、環状
溝に係合するピンおよびラツクを有し、このラツ
クが従動軸に取りつけられたピニオンと噛み合
う。

回転運動の変換は、公知の装置のすべてにおい
て、直線に沿つて摺動可能に案内されるスライド
部を介して行われる。なぜならば、スライド部の
摺動方向に対して直交して配向される力が、これ
に作用し、スライド部が摩耗を増加し、したがつ
て高価な案内手段を必要とするからである。

さらにスライド部及びその案内に必要なガイド
手段は、それらの装置が比較的大きく且つ重くな
ることとなる。このような様式の装置が外科治療
用ハンドツールたる穿孔機に設けられるので、そ
の寸法及び重量の大きさは、この穿孔機を使用す
る外科医の作業を困難にする。

少なくとも最初の例では、従動軸は構造上限定
されていて、180度よりり小さな回転角でしか往
復回転しない。そのため、二の切刃を有する通常
のドリルの代わりに、三の切刃を有するドリルを
使用しなけれならないという欠陥がある。

穿孔機が上記公知の装置の任意のものを装備し
ており、この装置の駆動軸が一定の回転速度で回
転されるならば、従動軸は、角速度が正弦状に最
大値へ増大し、その後すぐに再び徐々に減少する
ように往復回転を行う。そのためドリルが、その
往復回転の短い部分の間でしか、穿孔されるべき
材料に対して好適な切削速度で作動させることが
できない欠陥を生ずる。

ドイツ実用新案第1941557号明細書には、駆動
軸の単一方向の回転から、駆動軸の往復動回転へ
変換する装置が開示されており、これらの両軸並
びにそこに存在する二の中間軸が、互いに平行な
軸線の回りを回転可能になつている。駆動軸及び
各中間軸は、歯車を備え、それらの各々が歯付き
セクタ部を有し、駆動軸にある歯車の歯付きセク
タ部が両方の別の歯付きセクタ部と交互に噛み合
つている。中間軸にある歯車の歯なしセクタ部
は、片方の端で、半径方向歯付き部の上に突出す
る縁を備えている。両中間部は、互いに噛み合う
完全な歯付き歯車を有し、また第一中間軸ががさ
らに追加の歯車を備え、この追加歯車が駆動軸の
歯付きセクタ部と係合する。駆動軸が運転の際に
回転すると、駆動軸にある歯車の歯付きセクタ部
は、交互に中間軸にある歯車の前述した突出歯車
に係合し、したがつて、駆動軸にある歯車の歯付
きセクタ部が、中間軸にある歯付きセクタ部に係
合可能な位置へ突出歯車を回転する。

ドイツ実用新案第1941557号では、両方の中間
軸にある歯車の歯付きセクタ部の歯付き部がどの
ように互いに正確に設けられるかに関して、何ら
示していない。けれども両セクタ部の歯がそれぞ
れの局面に合致して同様の位置をもつべきであ
る。換言すれば、両方の歯付きセクタ部が回転の
ない移動によつて重ねられる場合に、少なくとも
一部の歯が正確にオーバーラツプされるように予
定されていると考えるのが当然である。ドイツ実
用新案第1941557号明細書の添付図面によると、
駆動歯車の歯付きセクタ部は、回転方向を変換す
る際に、完全に係脱している。すなわち、中間軸
にある歯車の歯付きセクタ部のどこにも係合しな
い回転位置に達する。この作動段階において、中
間軸、したがつて駆動軸も同様に、少なくとも一
定方向において自由に回転することでき、上記一
定方向では次のものとして駆動歯車と係合する歯
車の前述の突出縁が駆動歯車の歯付きセクタ部の
始端から離れるように移動する。けれども、それ
から駆動歯車及び中間軸に設けられる歯車の歯付
き部が相互にどのようになつているかに関して、
最早規定されないので、伝動装置をブロツクする
可能性が大きくなる。

ドイツ実用新案第1941557号明細書には、伝動
装置の使用目的は、詳細に説明されていない。け
れども比較的緩慢に経過する制御過程に用いられ
る公知の伝動装置を設置しているように推測され
る。従動軸へ著しい逆トルクを加える運転では、
この公知の伝動装置は確実に過するものとはいえ
ないであろう。この伝動装置が、例えば、ドリル
を駆動するために用いられるならば、このドリル
から駆動軸へ逆トルクを加えるだろう。逆トルク
は回転方向を変換する際に中間軸の小さい捩じれ
を生じ、そのため前述の理由から伝動装置をブロ
ツクさせる。

しかしながら、ドイツ実用新案第1941557号明
細書から公知の伝動装置は、例えば、ドリルを駆
動すために必要となるような比較的高い回転数の
運転にも通しない。なぜならば、比較的多数で且
つ大きな部分が、大きい慣性モーメントで往復回
転する必要があり、また回転対称適な質量分布と
著しく異なる質量分布の多数の回転可能部分が存
在しているからである。

したがつて、ドイツ実用新案第1941557号明細
書による伝動装置は、ドリルを駆動するためには
不合理である。なぜならば、その従動軸は、回転
角が180度よりもかなり小さい往復運動を行い、
且つこの装置が比較的多くの場所を必要としてお
り、また重くならざるをえないからである。更に
この公知の伝動装置の製造にあつては、多数の歯
車及び歯付きセクタ部を必要とするため、割合高
価になり、中間軸にある歯車の歯なしセクタ部が
歯付き部にわたつて半径方向に突出する縁をもつ
必要があり、したがつてこれらの歯車が通常の歯
車からは構成できないことが、とりわけ高価なも
のとならざるをえないこととなる。

米国特許第1734489号明細書は、二のシリンダ
及びピストンをもつモータを開示している。各ピ
ストンはラツクと係合され、ラツクが歯車の歯付
きセクタ部と噛み合い、更に歯車がかさ歯付き部
を有する二のセクタ部をもつている。従動軸は、
向かい合つて偏位し且つかさ歯付き部を有するセ
クタ部をもつ二の歯車を支持し、それらのセクタ
部が最初に述べた歯車のかさ歯付き部と交互に係
合しなければならない。要するに、この伝動装置
は、ピストン運動によつて生じる最初に述べた歯
車の往復回転を従動軸の同じ方向の回転へ変換す
るのに使用されるべきである。

この伝動装置は、同じ方向の回転から往復運動
へ変換するためには、役に立たない。更に従動軸
にある両かさ歯車のセクタ部が向かい合つて偏位
している。認められる限りでは、両かさ歯車の歯
付き部が想像上完全な歯車周辺へ拡張され、また
順次投影されるならば、それらの歯付き部は互い
に正確にオーバーラツプするであろう。その伝動
装置が他の場合に全く働かないように見えるのは
当然のことである。けれどもその際、駆動歯車の
回転方向の変換の際にかさ歯車の完全には係合し
ない状態およびその伝動装置がラツクによつて回
転される駆動歯車の回転方向の変換の際にブロツ
クされる確率が、ドイツ実用新案第1941557号明
細書から公知の伝動装置において既に説明された
のと同様に一時的に生ずる。

ドイツ特許出願公開第2936004号明細書にピニ
オン切換機構が公開されており、この機構が時々
相互に嵌まり合つて係合する歯車の対をそれぞれ
もつている。それらの駆動側歯車は歯付きセクタ
部と歯なしセクタ部をもち、歯なしセクタ部の半
径が歯付きセクタ部の最大半径と一致している。
それらの従動側歯車はそれぞれ二の周辺箇所をも
ち、それらの箇所では切欠を形成するため、複数
の歯が切除された。次いでこれらのピニオン切換
機構は、駆動軸の同じ方向の定常回転を、従動軸
の間欠適であるが、しかし同様に同じ方向の回転
へ変換するのに使用される。これらのピニオン切
換機構は、同じ方向の回転を往復回転へ変換する
ことができない。

本発明の課題は、従つて、公知の装置の欠陥を
除去して、同じ方向の、即ち、単一回転方向の回
転運動を往復の、即ち互い違いの回転方向の回転
運動へ変換する装置を創出することにある。本発
明は、特にドイツ実用新案第1941557号明細書に
従う装置から出発しており、例えば、ドリルのよ
うに、従動歯車へ逆トルクを加える可性のある部
材が従動歯車で駆動される場合でもブロツクの危
険を防止すべきものである。

さらにこの装置は、できる限りコストパフオー
マンスに優れたものにすることができる。その上
なるべく摩耗、装置の寸法及び重量を小さくする
ことができるので、本装置は、例えば、外科治療
用のハンド穿孔機に設けることができる。

驚くべきことに両従動歯車の歯付き部が或る限
界内で段階に適して向かい合い、しかも従動歯車
と一時的に係合しない従動歯車が他の従動歯車に
若干前進するように捩じられると、完全に係合し
ない状態を防ぐことができることが判明した。こ
の前進によつて回転方向の変換の際に、回転方向
の変換後に係合すべき前進従動歯車が従動歯車の
自由回転を阻止することができる。したがつて従
動歯車が伝動装置をブロツクする回転位置へ決し
て達しないように行うこともできる。

上記のように設定された課題は、冒頭に記載の
様式の変換装置において本発明に従い、以下のよ
うに解決される。即ち、歯ピツチt₀の両従動歯車
の歯付き部の互いに対応する箇所は、双方の歯が
相互に投影されるか回転のないずらしによつて重
ね合わせるときに、それらのピツチ円で測定され
る弧だけ互いに向かい合つて捩じられており、こ
の弧が最も近い大きさを有したピツチt₀の整数倍
と円弧ａだけ相違しており、その際 ０＜｜ａ｜＜t₀／４ の関係を有し、また駆動歯車と係合しない従動歯
車が、駆動歯車と係合する従動歯車に対して円弧
ａだけ先行しているようにするのである。

本装置の好適な構成は、特許請求の範囲第１項
から第１０項に記載されている。即ち、以下の通
りである。

両従動歯車が等しい歯車数及び等しいピツチ
円直径を有し、少なくとも一の歯なしセクタ部
を有する駆動歯車乃至従動歯車の各々が、奇数
個の歯なしセクタ部を有し、とりわけ好ましく
は最大限三の歯なしセクタ部があるのが好適で
ある。

断続的な歯付き部を備えた駆動歯車乃至従動
歯車が唯一つの歯付きセクタ部と唯一の歯なし
セクタ部を有するのが好適である。

駆動歯車が少なくとも一の歯なしセクタ部を
有する場合であつて、両従動歯車がその全周に
わたつて歯付きになつているのが好適である。

断続的な歯付き部を備えた駆動歯車乃至従動
歯車が一の或いはそれぞれの歯付きセクタ部で
歯数z_sを有し、この歯車が z_s＝（z_c／2n）−Ｅ (4) で特定され、ｚｃは部分的にのみ歯付けされた
駆動歯車乃至従動歯車が完全な歯車リムである
とした場合の仮定上の歯数であり、ｎは歯付き
セクタ部の数で、Ｅは相互に係合する駆動・従
動歯車の重なり程度の最も近い整数に切り上げ
た値であるのが好適である。

円弧ａがt₀／４より小さく少なくとも0.05t₀
であるのが好適である。とりわけ合目的的に
は、少なくとも0.1t₀、例えば少なくとも0.15t₀
で、最大限0.23t₀、例えば最大限0.23t₀である
のがよい。

駆動歯車乃至従動歯車の歯付き部の歯数が、
その全周にわたつて歯付き部が延在していると
した場合に、偶数であるのが好適である。

駆動歯車が少なくとも一の歯なしセクタ部を
有する場合であつて、駆動歯車の歯付きセクタ
部がそれぞれ偶数の歯を有しているのが好適で
ある。

駆動歯車及び両従動歯車がかさ歯車として構
成されており、両従動歯車が共通従動軸と回転
しないように結合されており、両従動歯車の歯
付き部の相互に対応し且つ軸線方向の投影で最
も近接して位置する箇所、例えば最も近接して
位置する半径方向歯の中心線が、相互に向かい
合い、従動軸の回転軸線の回りに円弧ａだけ捩
じられているのが好適である。

駆動歯車と従動歯車とが歯付けされ、その結
果、従動歯車が運転に際して180度〜300度の回
転角で往復回転するのが好適である。

駆動歯車と従動歯車が最大限25mmである外径
および最大限36の歯数を所有しているのが好適
である。

以下、添付図面に示される実施例を参照して本
発明を説明する。

第１図で図示され且つ全体として符号１で示さ
れた装置は、定回転方向をもつ回転運動を往復す
る回転方向をもつ回転運動へ変換する転換伝動装
置を形成している。装置１がハウジング３を有
し、このハウジング３は、一般に縦方向軸線に対
して回転対称にあり、主軸線に対する円筒状部分
と一方の端に向かつて先細りになる円錐状部分と
からなつている。ハウジング３の内部空間は、関
するする縦方向開口３ａとこの開口へ合流し且つ
向かい合つている二の半径方向開口３ｂ，３ｃに
よつて形成されている。縦方向開口３ａは、多段
孔によつて形成され、多段孔の円錐ハウジング部
分に遠い端末部分において外螺子を持つ締付けリ
ング５が取り外し可能に螺子締めされている。締
付けリング５は、ハウジング３の縦方向軸線の方
向にハウジング３から外へ突出するフインガ５ａ
をもち、また縦方向開口３ａへ挿入される球軸受
７を保持する。回転部材９は、球軸受７で回転可
能に支持されるジヤーナル９ａ並びにジヤーナル
と一体のかさ歯車９ｂをもち、また両端で盲穴９
ｃまたは９ｄをもつている。駆動軸１１は、盲穴
９ｃへ突入する端において、スロツト１１ａを備
え、またスロツトを貫通し、且つジヤーナル９ａ
へ挿入されるピン１３でジヤーナル９ａとの間が
回転しないように結合されている。ハウジング３
と締付けリング５から突出するジヤーナル９ｃの
端でリング１５が固着し、このリングは、ジヤー
ナル９ａの半径方向開口を貫通する締付け螺子１
７で駆動軸１１に締付け固定されている。締付け
リング５は、内部でジヤーナル９ａに対して密封
リング１９で密封されている。

閉鎖螺子２１及び密封リング２３は、ハウジン
グ３の開口３ｂへ挿入されている。開口３ｃの外
側部分では、円板２５が挿入され、且つ締付け固
定、例えば、液密に圧入されている。円板２５に
おいて支持ボルト２７が強用に締付けられ、換言
すれば、ハウジング３の内部空間から液密に圧入
されている。ハウジング３の内部空間へ突出する
支持ボルト２７の末端は、頭２７ａによつて形成
されている。円板２５の内側にリング２９が設け
られ、且つこのリングと頭２７ａとの間にスリー
ブ３１がある。リング２９とスリーブ３１とは、
良好な摺動を可能にする自家潤滑材料、例えば、
金属ベース材料から成り、スリーブ３１がボルト
２７のまわりに回転可能になつている。

スリーブ３１にはかさ歯車３３と３５とが設け
られており、少なくとも一のピン等で相互に回転
しないように結合されており、またスリーブ３１
にも固着している。両かさ歯車３３，３５は、軸
線３９のまわりに回転可能であり、且つ以下に第
一回転部材乃至駆動回転部材とも称される回転部
材４１を共に形成する。かさ歯車３３は、かさ歯
車９ｂと噛み合う。第２図を見れば明らかなよう
に、かさ歯車３５は、歯付きセクタ部３５ａと歯
なしセクタ部３５ｂとをもち、前者が中心角βの
円弧にわたつて、また歯なしセクタ部が360度−
βの中心角にわたつて延びている。

盲穴９ｄにおいてブツシユ４３が、またハウジ
ング３の円錐部分の範囲にある縦方向孔３ａにお
いてブツシユ４５が挿入されている。両方のブツ
シユ４３，４５は、例えば、多少強固に圧入さ
れ、そして良好な摺動を可能にする金属ベースの
自家潤滑材料から成る。

両ブツシユ４３，４５において、軸線を４７で
示す軸４９が回転可能に支持されており、軸線４
７がハウジング３とかさ歯車９ｂとの縦方向軸線
をも形成し、また軸線３９に対して直交して延び
ている。軸４９で直径方向に対向している軸線３
９の両側にある二のかさ歯車５１，５３は取り外
し可能であるが、回転しないように且つ軸線方向
に対しては固定して設けられている。かさ歯車５
１，５３は、例えば、軸４９と楔付けにすること
ができ、かさ歯車５１の軸線方向での固定が、軸
４９の肩とブツシユ４３とにより、またかさ歯車
５３の固定が、軸４９の肩と別の補助手段とによ
り、なされる。軸４９は、両かさ歯車５１，５３
と共に回転部材５５を形成し、この部材は以下で
第二回転部材乃至従動回転部材とも称される。以
後、従動歯車とも称される両かさ歯車５１，５３
は、完全な円にわたつて延びる歯付きリムをもち
且つ軸線３９の異なつた側に設けられており、し
たがつて更に詳しく説明するように、かさ歯車３
５が回転する際にかさ歯車５１と５３とに交互に
係合する。

ハウジング３の円錐状端ではハウジングの縦方
向開口は、環状溝を備えており、この溝に密封リ
ング５７が挿入されて、このリングが軸４９の出
口端に近いところでハウジングの内部空間を密封
している。軸４９上のブツシユ４５とかさ歯車５
３との間にゴム弾性スリーブ５９を固着してい
る。軸４９は、ハウジングから突出する末端付近
で始まる円筒状の盲穴４９ａをもち、またスリー
ブ５９の範囲においては盲穴４９ａに突入する回
し金装置６１をもつ半径方向穴をもつている。軸
４９は、更にスリーブ５９の範囲においてその周
辺にわたつて均等に分布される三の半径方向穴を
備えており、それらの穴において係止体６３、即
ち、複数の球が設けられており、それらの球は、
スリーブ５９によつて弾性的に盲穴４９ａへ部分
的に押し込むことができる。その上スリーブ５９
は、回し金装置６１を入れる穴及び係止体６３を
入れる複数穴を密封し、したがつてハウジングの
内部空間に対して盲穴４９ａを密封する。

この装置を作動する際には、例えば、一定の回
転数を有する回転部材９のジヤーナル９ａは軸線
４７の回りに、一つの回転方向に回転される。か
さ歯車９ｂは、回転部材４１のかさ歯車３３へこ
の回転運動を伝達し、したがつて歯なしセクタ部
をもつかさ歯車３５へも伝達する。回転部材４１
は、一の回転方向、例えば、矢印６５（第２図）
によつて示される回転方向のみをもつ回転運動を
する。かさ歯車３５の歯付きセクタ部３５ａが両
かさ歯車５１及び５３とに交互に係合するから、
軸４９と両かさ歯車５１，５３とによつて形成さ
れる回転部材５５は、交互に異なつた回転方向に
回転される。

第３図では横座標軸が時間ｔを、縦座標軸が回
転部材５５の角速度ωをブロツトしている。本図
に描かれた矩形曲線あるいは矩形直線６７は、駆
動回転部材４１が時間的に一定の回転数で回転す
る場合に対して、若干概略的に示した従動回転部
材５５の角速度ωの時間的経過を示している。か
さ歯車３５の歯付きセクタ部３５ａがかさ歯車５
１と係合する場合の回転部材５５の回転運動に、
例えば、正の値の角速度ωが組み合わされ、また
歯車３５（の歯付きセクタ部）が歯車５３と係合
する場合の回転運動に、負の値の角速度ωが組み
合わされると仮定する。

駆動回転部材５５が時点ｔ＝０において丁度そ
の回転方向を変更し且つ移動されずまたそれから
歯車３５の歯付き部が歯車５１の歯付き部と係合
するとする。従動回転部材５５の角速度ωは、そ
のとき飛躍的にその正の最大値へと増加し、且つ
持続時間T₁の間、この最大値を維持する。歯車
３５の歯付きセクタ部３５ａが歯車５１を通過し
たとき、従動回転部材５５の角速度ωは、急激に
零値へ下降し、且つ持続時間T₂の間、この零値
を維持する。歯付きセクタ部３５ａの歯が歯車５
３と歯と係合するとき、角速度ωは、その負の最
大値へ飛躍し、且つ持続時間T₃の間、この負の
最大値を維持する。その後再び従動回転部材は持
続時間T₄の間、移動せず、それによつて新しい
サイクルが始まる。歯車３５の完全な回転および
従動回転部材５５の完全な周期の持続時間がＴで
示される。

装置１の転換伝動装置は、単一の回転方向をも
つ駆動回転部材の回転運動を従動回転部材の往復
回転へ変換し、したがつて駆動回転部材と従動回
転部材との間の関係は実際に駆動回転部材の全往
復回転の間、一定となるようにする。持続時間
T₁は、持続時間T₃に等しく、また持続時間T₂
は、持続時間T₄に等しく、持続時間T₂、T₄は明
瞭にするため誇張した大きさで示されている。持
続時間T₁とT₃との各々は駆動回転部材４１が一
定の角速度の際に、周期Ｔの少なくとも48％、な
るべく約49％になるようにすれば、そのとき切換
持続時間T₂とT₄とは、例えば、周期Ｔのそれぞ
れ約１％となる。

この運動挙動を達成することができ、且つその
転換伝動装置が良好に働くようにするため、かさ
歯車３５，５１は、これから説明される複数の前
提条件を満たさなければならない。

第一に歯車３５の歯付き部は、歯車５１と５３
との歯付き部へ僅かだけの遊隙で係合するのが合
理的である。以下、更に若干の記号が導入された
上で説明される。

記号Z_cはかさ歯車３５がその全周辺にわたつて
延びる歯付け部の場合にもつであろう完全な歯数
Z₃₅であつて、偶数であると理解すべきである。
セクタ部３５ａにおいて実際に存在する歯数はZ_s
で示され、且つ同様に偶数であるが、或いは場合
によつて奇数であつてもよい。歯車３５および両
歯車５１，５３の、即ち、それらの歯車の右リム
あるいは左リムの隣接する二の歯の間に存在する
ピツチ円の円弧であるピツチは、t₀で示されると
する。正重合度εは、通常では、歯車５１あるい
は５３のいずれかと係合する歯車３５の歯数と理
解される。この正重合度εを最も近い数に切り上
げてラウンド数とした値がＥで示される。正重合
度εは、普通少なくとも1.3に等しく、且つこの
転換伝動装置に対して合理的に少なくとも1.5で、
例えば２よりも小さい。

セクタ部３５ａで存在する歯の数はそのとき次
式で表される。

Z_s＝（Z_c／２）−Ｅ (1) ここでＥは好適には２である。

両かさ歯車５１および５３、正確に表現すれ
ば、それらの歯付き部は、基本的に同じであり、
特にピツチ円径、内径、外径及び歯数を同じにし
ている。両歯車５１および５３は、両歯車が軸線
４７に対して平行に相次いで投影されるか、回転
のない軸線方向での移動によつて、空想上重ねら
れる場合に、それらの歯が僅かに反対方向へ回転
されたように、即ち、捩じられたように軸４９に
配設されている。第２図にも示される回転（捩じ
れ）は、第４図を参照して詳細に説明される。第
４図では、両軸線３９および４７、かさ歯車３５
のピツチ円７５、かさ歯車５１のピツチ円８１お
よびかさ歯車５３のピツチ円８３並びにそれらピ
ツチ円の中心が示されている。更に両ピツチ円８
１と８３との各々で個所８５または８７がマーク
されている。これらの個所は、互いに対応し且つ
二の歯のピツチ円上にある個所、例えば、それら
のピツチ円と歯の中心線との交点を示している。
さらに軸線４７に対して平行で、且つこの軸線と
は異なつて延びる平面内にあり、しかも両ピツチ
円に交わる二の直線８９，９１が書き込まれてい
る。直線８９は個所８５を通つて延び、また直線
９１は個所８７を通つて延びている。両直線８９
と９１とは、ピツチ円８３へ個所８５を投影し、
またピツチ円８１へ個所８７を投影する投影線を
形成する。両個所８５と８７とは、ピツチ円８１
あるいは８３で測定される円弧ａだけ、または両
ピツチ円８１，８３の中心において測定される中
心角αだけ偏位され、この中心角が以下、位相角
とも称される。

第４図では更に両個所８５，８７を、即ち、歯
の中心線を相互に連結する線９３が記入されてい
る。この線は両ピツチ円によつて形成される円筒
面に沿つて延び、したがつて螺旋の一部を形成す
る。この螺旋は、右螺子のように延在する。歯車
３５は、作動に際して矢印６５の方向に回転し、
このため軸線３９と４７との交点からの視線方向
では時計方向の回転運動に対応する。更に上述の
交点から歯車５３を見ると、歯車の個所８７は、
歯車５１の個所８５の投影に対して反時計回りに
円弧ａだけ偏位され、即ち、軸線４７の回りに偏
位される。もし交点から歯車５１を見ると、歯車
５１の個所８５は、個所８７の投影に対して反時
計回りに円弧ａだけ偏位されている。

この場合、歯車３５が当然のことながら反対方
向にも回転することができることに注目すべきで
ある。そのとき、歯車５１と５３とは、直線９３
に対応する直線が左螺子の部分を形成するよう
に、互いに回転するであろう。

作動の際に瞬時的に丁度駆動歯車３５と係合し
ていない両従動歯車５１，５３のその歯付き部が
その都度位相角に適して予備偏位、即ち、両歯車
５１，５３のうちの他方に対して、円弧ａだけ瞬
時的走行方向において前進している。円弧の長さ
は、t₀／４より小さくすべきである。そのとき円
弧ａの長さは、零としt₀／４との間にあるので、
以下の関係が満足される。

０＜｜ａ｜≦t₀／４ (2) 円弧ａは、好適にはピツチt₀の少なくとも５
％、合目的的には少なくとも10％、例えば少なく
とも15％で、また好適にはt₀の最大限23％で、例
えば、最大限20％である。

もし前述のようにその転換伝動装置が構成さ
れ、且つ特に公式(1)と(2)とによつて表現される条
件が満足され、またそれらの駆動−および従動歯
車３５，５１，５３が正常の歯のリム遊隙をもつ
場合、従動回転部材５５は、駆動回転部材４１の
比較的小さい回転位置では、それ自体だけで自由
に回転する。そのとき、駆動−および従動歯車３
５，５１，５３は、伝動装置がブロツク、即ち、
動けなくなるような回転位置へ相互に達すること
さえ決してない。勿論、歯の偏位は、駆動回転部
材が或る一つの方向にしか駆動できないようにな
る。駆動が逆の回転方向である必要がある場合、
従動歯車の反対方向位置に調整されなければなら
ない。

両かさ歯車５１と５３とは、前述のように、同
一歯数Z₅₁，₅₃をもつている。従動回転部材５５
が交代に一方あるいは他方の回転方向に回転され
る正乃至負の回転角φの量あるいは絶対値は、φ゜
が度で測定される回転角である場合、次式によつ
て与えられる。

｜φ゜｜＝180Z₃₅／Z₅₁，₅₃ (3) 装置１は、例えば、ツイストドリルを駆動する
ために使用されたり、穿孔機に取り外し可能に取
り付けられたりする。第５図においては穿孔装置
が示されており、この装置は骨に関する外科学の
使用のために、ハウジング１０３、圧縮空気接続
部１０５、圧縮空気モータおよび少なくとも一の
手動性操作機構１０７を備えた穿孔機１０１を有
している。操作機構で、モータは持続・遮断する
ことができ、またモータの回転数を無段で変更す
ることができる。第１図で明らかな駆動軸１１
は、取り外し可能なドリルチヤツクを保持するた
めにも使用可能な穿孔機の軸で、構成されうる。
更に、フインガ３ａは穿孔機のハウジング１０３
の凹部に係合し、したがつて装置１のハウジング
３が穿孔機のハウジング３と回転しないように結
合される。

ツイストドリル１１１は、前面の切刃およびシ
ヤンクを有する切削部材であり、シヤンク軸４９
の穴４９ａに取り外し可能に挿入される。着脱式
結合を達成するため、一般に円筒状のドリルシヤ
ンクは、その端末に近接して三の係止体が係合す
る環状溝を備えることできる。更にドリルシヤン
クは、平坦部をもち、この平坦部に回し金装置６
１が接触し、したがつて軸４９がドリル１１１を
回転しないように結合した固定することができ
る。

穿孔する際にドリルの両方の切刃は、セクタで
往復回転され、セクタの中心角が回転角φの大き
さに等しい。したがつて回転角の大きさは少なく
とも180度に等しいか、あるいはなるべく180度よ
り大きくすべきであり、したがつて前述の両セク
タ部が正重合する。他方では、回転角φの大きさ
がせいぜい360度で、なるべく360度以下になる場
合が穿孔するためには合理的である。回転角φの
大きさは、例えば、200度〜300度の範囲にするこ
とができる。

この目標は、公式(3)にしたがつて直ちに歯車３
５，５１及び５３の歯数を適当に決定することに
よつて達成することができる。例えば、歯数Z₃₅
＝24歯、Z_s＝10歯およびZ₅₁，₅₃＝16歯にするこ
とができるだろう。その際、角βが約150度に、
また回転角が約270度になるだろう。正重合度ε
が、例えば、1.63の大きさにすることができるの
で、そのときにはＥ＝２になる。円弧ａは、その
際、例えば、0.18t₀にすることができる。

駆動の際に往復回転し、且つ少なくとも基本的
に従動回転部材５５およびこの部材により保持さ
れるドリルによつて形成される部分は、比較的少
ない質量、したがつて僅かな慣性モーメントしか
もたない。駆動歯車３５では歯なしセクタ部３５
ｂにおいて基本的に複数の歯が除去されている一
方、歯車の内側部分は歯なしセクタ部においても
未だ存在している。したがつて駆動歯車３５の質
量分布は、回転対称な質量分布と比較的僅かだけ
しか相違せず、また駆動の際に回転する他の部分
が実際上完全に回転対称である。そのためこの装
置は比較的高い回転数での回転を変換するのに直
ちに使用することができ、この回転数がドリル１
１１の好適な切削速度を与える。駆動かさ歯車３
５をもつ駆動回転部材４１は、例えば、ドリル径
にしたがつて、それぞれ一定回転数で回転するこ
とができ、一定回転数は少なくとも約250で、例
えば、少なくとも約400で、最大限750回転／分で
あり、そのとき従動かさ歯車５１，５３およびこ
れと回転しないように結合されるドリルが両方向
での同一の回転数で回転する。

穴を穿孔する際にドリル１１１の角速度は、従
動回転部材５５の角速度ωに等しく、且つ持続時
間T₁およびT₃の間、一定である。この穿孔機の
回転数は、ドリルが切削している回転運動では、
それぞれ回転運動をしている間、すべて好適な切
削速度をもつように調整することができる。

手術の際に骨に穴が開けられる場合、同一方向
に回転する穿孔機においては、例えばば、骨を突
き抜けた後、骨からドリルの尖端が出るとき、こ
のドリルが柔らかい組織部分を巻きつけ、ちたが
つて引きちぎる可能性がある。しかし、ドリル１
１１が上述のように往復回転するために、巻きつ
けを防ぎ、柔らかい組織部分を引きちぎらない。

回転運動を変換するのに必要な装置１の可動部
分がすべて回転可能に支持され、且つ軸と歯車と
によつて形成されているから、その回転運動を変
換する際のエネルギー伝達の効率は大きくなつて
いる。更に装置１がこれによつて伝達される出力
に比較して小さくすることができ、且つ容易に構
成されているので、この装置は、第５図で示され
る穿孔機を使用する際に外科医の作業を妨げな
い。装置１では、駆動−および従動かさ歯車３
５，５１，５３は、例えば、それらの最大外径が
25mmとなるように設計することができる。例え
ば、そのモジユールが0.75mmとなり、且つ歯数が
前述の値をもつとすれば、駆動かさ歯車３５にと
つてピツチ円直径は18mmとなり、また従動かさ歯
車にとつてピツチ円直径は12mmとなる。歯車３５
の外径は13.5mmとなる。さらにモジユールおよび
歯数は当然変更することができるが、しかし歯数
Z₃₅は、携帯穿孔機に固定するのに決定されてい
る装置では、合理的に最大限36となる。すべての
軸受および歯車が環境に対してハウジング３の密
閉した内部空間において取り付けられているか
ら、この装置は、僅かな費用で殺菌かつ保持され
る。必要に応じて、ハウジング３の内部空間は、
蓋螺子２１を外して近接可能にすることができ
る。

第６図で概略的に示したコイル巻き取り装置
は、フレームおよびコイル１５１を着脱可能に保
持し、且つ回転させるのに使用される手段を備
え、それらの手段に対して少なくとも一の軸受１
５３で回転可能に支持される軸１５５、および例
えば電動機をもつ駆動装置が属している。更に巻
き取り装置のフレームで固定されるるハウジング
および一の回転方向しかもたない回転運動を往復
回転運動に変換する転換伝動装置を備える装置が
存在している。この転換伝動装置は、その機能に
合致し、駆動−および従動歯車３５，５１，５３
に対応する三のかさ歯車をもつており、駆動歯車
３５に対応するかさ歯車が駆動軸１６３で固着し
ている。この軸は、互換性のある歯車またはチエ
ンギアをもつ伝動装置１６５を介して駆動装置１
５７と結合されている。装置１６１の転換装置の
従動軸１６７は、伝動装置１６９、例えば、平歯
車あるいは場合によつてはウオーム伝動装置を介
してドラム１７１と連動し、このドラムがコイル
１５１の回転軸線に対して直交して延びる回転軸
線の回りで回転可能に支持されている。ドラム１
７１は、回転可能に支持される他のドラム１７３
と共にコイル１５１の回転線に対して平行に延び
るベルト１７５を保持する。このベルトで案内機
構１７７が固定されており、案内機構は巻き取ら
れる可撓性部材、例えば、絶縁電気導体等を案内
するのに使用される。

巻き取り装置を駆動する際にワイヤ等がコイル
１５１に巻き取られるならば、駆動装置１５７
は、コイルを支持する軸１５５も、装置１６１の
駆動軸１６３も単一の回転方向で、一定或いは可
変回転数で回転させる。そのとき装置１６１の従
動軸１６７が互い違いの回転方向をもつ回転運動
を行うので、案内機構１７７のベルト１７５は、
コイルの回転軸に対して平行な直線に沿つて、二
重矢印１８１によつて示されるように、往復動す
る。その際、案内機構の移動速度は、それらの巻
きが形成した巻き線の各位置では中間空隙なく並
列しているように決定されている。更に案内機構
１７７の移動路程がコイルの巻き線層の予想長さ
に等しいので、案内機構は、またその都度、巻き
線層を巻累き取つた後、方向を変更する。その
際、この方向変更が、第３図から理解できるよう
に、飛躍的に行われ、したがつて案内機構が実際
上、各往復動の間中、常に同じ巻き取りピツチを
発生することが重要な長所といえる。

装置１および１６１は、比較的僅かな費用で製
造することができる。その際、特に実際の転換伝
動装置を形成するため、通常の構造のかさ歯車を
使用することができ、その際、駆動かさ歯車の場
合にのみ、歯なしセクタ部を形成するため、歯付
き部の製作前、あるいは製作後に適当な切除を行
わなければならない。

装置１と１６１とは、回転運動を変換するた
め、各種の観点において変更することができる。
例えば、両かさ歯車５１，５３は、軸４９と共に
一体的ボデイから構成することができる。

更にかさ歯車３５は、二のセクタ部３５ａ，３
５ｂの代わりに、別の奇数の歯付きセクタ部また
は歯なしセクタ部、特にそれぞれ均一に分布し
た、歯付き部を備える三のセクタ部および三の歯
なしセクタ部をもつてもよい。そのときには公式
(1)の代わりに下記の一般式が適用される。

Z_s＝（Z_c／2n）−Ｅ (4) ここにｎは部分的にのみ歯付けした歯車の歯付
きセクタ部の数を示す。他の符号は公式(1)におけ
るのと同一の意味をもち、更にＥがなるべく２に
等しくなつている。更にZ_cが当然2nによつて除算
可能であるので、Z_sは整の偶数あるいは奇数にな
る。第７図には、三の歯付きセクタ部３５ａと三
の歯なしセクタ部３５ｂとを有した駆動かさ歯車
３５が示されている。この場合、駆動かさ歯車の
仮定歯数は、例えば、Z_c＝48で、Ｅ＝２であれ
ば、一の歯付きセクタ部にある歯数は、公式(4)よ
り、Z_s＝６になる。

更に、その駆動かさ歯車は、完全な歯付きリム
をもつ。そのために駆動かさ歯車がそれぞれ少な
くとも一の歯なしセクタ部をもつている。第８図
には、そのような実施態様が示されており、駆動
かさ歯車３５は完全な歯付きリムを有し、一方従
動かさ歯車５１，５３はそれぞれ一の歯付きセク
タ部５１ａ，５３ａとそれぞれ一の歯なしセクタ
部５１ｂ，５３ｂとをもつ。この場合、公式(1)乃
至(4)でZ_cに仮定歯数Z₅₁，Z₅₃が用いられる。それ
で従動かさ歯車５１，５３の歯付きセクタ部５１
ａ，５３ａが歯数Z_sをもつ。駆動かさ歯車３５
が、例えば、24歯をもつとして、更にZ_c＝Z₅₁＝
Z₅₃＝24、Ｅ＝２であれば、公式(4)より、Z_s＝10
になる。

従動かさ歯車５１，５３の歯付きセクタ部５１
ａ，５３ａがその際向かい合つて偏位されるの
で、それらのセクタ部は駆動かさ歯車と交代に係
合する。両従動歯車のセクタ部の歯付き部が想像
上完全な歯付きリムになるように補完されるなら
ば、更にこの仮定上の歯付き部は、第４図を参照
して歯車５１，５３に対して説明したように、等
しく向かい合つて偏位あるいは回転される。セク
タ状に歯付けした従動歯車をもつ変形例の場合、
完全な歯付き部になるようにセクタ状歯付き部を
補完する代わりに、両駆動歯車の互いに対応する
二の適当な歯付き部の個所、例えば、二の適当な
歯の中心線の偏位も考慮される。これらの歯付き
個所が順次投影されたピツチ円で測定されて円弧
ｂだけ偏位される場合、この円弧はピツチt₀の整
数倍と異なり、またt₀の寸法上、最も近い整数倍
より円弧ａだけ大きく或いは小さくなり、ここに
ａが関係式(2)において限定される大きさの範囲に
ある。換言すれば、そのときａがｂとt₀の整数倍
との間の差の値に等しく、この整数倍からｂが最
も小さく外れている。

加えて、装置１では蓋螺子２１は、回転式調整
兼蓋部材と交換させることができ、この部材が軸
方向移動に対して着脱可能な安全部材で安全にさ
れ、また密封装置で密封され、また偏心部分をも
つている。さらに偏心部分に逆らつてスライドを
押圧するバネを設けることができるので、スライ
ドは調整兼蓋部材の回転によつて従動軸に対して
平行に移動することができる。その上、スリーブ
５９に沿つて移動可能な外被を設けることがで
き、この外被にスライドが係合し、且つ係止体６
３を選択的にドリルシヤンクへ係止させる状態で
固定あるいは解放することができる。この種の変
形例では調整兼蓋部材の回転によつてドリル固定
装置が選択的に固定あるいは解放することができ
る。

更に装置１では、穿孔機に固定するのに用いら
れる固定手段は、穿孔機の構成にしたがつて、そ
れぞれ改変することができる。例えば、保持リン
グ５のフインガ５ａは、穿孔機のハウジングで締
付け可能な締付けソケツトと交換することがで
き、その際その代わりに締付け螺子を省略するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は単一の回転方向をもつ回転運動から互
い違いの回転方向をもつ回転運動へ変換するため
の穿孔機に固着可能な、本発明の装置の縦断面
図、第２図は歯なしセクタ部をもつ駆動かさ歯車
および交互にこの歯車と噛み合う両従動かさ歯車
の平面図、第３図は理解を容易にするために回転
方向変換が誇張して大きな持続時間で示される従
動回転部材の回転の時間的経過を示す線図、第４
図は第２図で示されるかさ歯車のピツチ円の透視
図、第５図は穿孔機および回転方向の変換装置を
もつ穿孔装置の概略的側面図、第６図は回転運動
の変換装置をもつ巻き取り装置の概略側面図、第
７図はそれぞれ三の歯付きセクタ部と歯なしセク
タ部を有する場合の駆動かさ歯車の平面図、第８
図は第２図に対応するけれども第２図とは異なる
実施例の場合の駆動かさ歯車および従動かさ歯車
の平面図を示している。 ３５…駆動歯車、３５ａ…歯付きセクタ部、３
５ｂ…歯なしセクタ部、５１，５３…従動歯車。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動歯車３５及び相互に絶えず回転連動する
   二の従動歯車５１，５３を備え、駆動歯車３５か
   或いは両従動歯車の各々５１，５３が少なくとも
   一の歯なしセクタ部３５ｂ，５１ｂ，５３ｂを有
   し、駆動歯車３５が回転する際に両従動歯車５
   １，５３と交互に係合するようになつている、単
   一回転方向の回転運動から互い違いの回転方向の
   回転運動への変換を行う装置において、 歯ピツチt₀の両従動歯車５１，５３の歯切り部
   の互いに対応する箇所８５，８７は、双方の歯が
   相互に投影されるか回転のないずらしによつて重
   ね合わせるときに、それらのピツチ円８１，８３
   で測定される弧だけ互いに向かい合つて捩じられ
   ており、この弧が最も近い大きさを有したピツチ
   t₀の整数倍と円弧ａだけ相違しており、その際 ０＜｜ａ｜≦t₀／４ の関係を有し、また駆動歯車と係合しない従動歯
   車が、駆動歯車と係合する従動歯車に対して円弧
   ａだけ先行していることを特徴とする装置。 ２ 両従動歯車５１，５３が等しい歯車数及び等
   しいピツチ円直径を有し、少なくとも一の歯なし
   セクタ部３５ｂ，５１ｂ，５３ｂを有する駆動歯
   車３５或いは従動歯車の各々５１，５３が、奇数
   個の歯なしセクタ部を有し、好ましくは最大限三
   の歯ないしセクタ部があることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の変換装置。 ３ 断続的な歯切り部を備えた歯車３５，５１，
   ５３が唯一つの歯付きセクタ部と唯一つの歯なし
   セクタ部を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の変換装置。 ４ 駆動歯車３５が少なくとも一の歯なしセクタ
   部３５ｂを有する場合であつて、両従動歯車５
   １，５３がその全周にわたつて歯付きなつている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項
   のいずれか一項に記載の変換装置。 ５ 断続的な歯切り部を備えた歯車３５，５１，
   ５３が一の或いはそれぞれの歯付きセクタ部で歯
   数z_sを有し、この歯数は z_s＝（z_c／2n）−Ｅ (4) で特定され、z_cは部分的にのみ歯付けされた駆動
   歯車３５或いは従動歯車５１，５３が完全な歯車
   リムであるとした場合の仮定上の歯数であり、ｎ
   は歯付きセクタ部の数で、Ｅは相互に係合する駆
   動・従動歯車３５，５１，５３の重なり程度の最
   も近い整数に切り上げた値であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項
   に記載の変換装置。 ６ 円弧ａがt₀／４より小さく少なくとも0.05t₀
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
   第５項のいずれか一項に記載の変換装置。 ７ 駆動歯車３５あるいは従動歯車５１，５３の
   歯切り部の歯数が、その全周にわたつて歯切り部
   が延在しているとした場合に、偶数であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項のいず
   れか一項に記載の変換装置。 ８ 駆動歯車３５が少なくとも一の歯なしセクタ
   部３５ｂを有する場合であつて、駆動歯車３５の
   歯付きセクタ部３５ａがそれぞれ隅数の歯を有し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
   第７項のいずれか一項に記載の変換装置。 ９ 駆動歯車３５及び両従動歯車５１，５３がか
   さ歯車として構成されており、両従動歯車５１，
   ５３共通従動軸４９と回転しないように結合され
   ており、両従動歯車５１，５３の歯切り部の相互
   に対応し且つ軸線方向の投影で最も近接して位置
   する箇所８５，８７、例えば最も近接して位置す
   る半径方向歯の中心線が、相互に向かい合い、従
   動軸４９の回転軸線４７の回りに円弧ａだけ捩じ
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第８項のいずれか一項に記載の変換装置。 １０ 駆動歯車３５と従動歯車５１，５３とが歯
   付けされ、その結果、従動歯車５１，５３が運転
   に際して180度以上で300度までである回転角で往
   復回転することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第９項のいずれか一項に記載の変換装置。 １１ 駆動歯車３５と従動歯車５１，５３が最大
   限25mmである外径および最大限３６の歯数を所有
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   〜第１０項のいずれか一項に記載の変換装置。