JPH07501375A - 歯車付機械 - Google Patents

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】 歯車付機械 本発明は、互いにかみ合う少なくとも２個の歯車を備えた、請求の範囲第１項の 」１位概念記載の歯車付機械に関する。

歯車付機械は例えば、互いにかみ合う少なくとも１対の歯車を備えた歯車ポンプ や歯車モータであると見なされる。互いにかみ合う両歯車の場合には、外歯と内 歯を設けることができる。内歯の場合には、外歯歯車と称される外歯付平歯車が 内歯歯車と称される内歯付平歯車にかみ合う。

ここで言及した種類の歯車付機械の場合には、往々にして、運転中にいわゆるか み合い開始衝撃に基づく騒音が発生するという欠点かある。この衝撃は、一方の 歯車の新しい歯か第２の歯車の歯面にかみ合うときに常に発生する。かみ合い開 始衝撃は例えば製作上の誤差や互いにかみ合っている歯の変形に基づくピッチ誤 差に起因している。歯車付機械の運転中、歯の弾性に基づくこのような変形は負 荷下では実際には避けられない。製作誤差を最少にした場合でも、駆動される歯 車か遅いときに負荷による変形に基づいてかみ合いが妨げられ、このかみ合いの 妨げがかみ合い衝撃として現れる。

そこで、本発明の課題は、騒音の発生が大幅に減少する、冒頭に述へた種類の歯 車付機械を提供することである。

この課題は、冒頭に述へた種類の歯車付機械において、請求の範囲第１項記載の 特徴によって解決される。

普通の縮閉線巾から出発して、互いにかみ合う歯車の歯面が異なる曲線区間を備 え、それによっていわゆるサイクロイドテ（Ｚｙｋｌｏｖｅｎｔｅ）歯が形成さ れる。歯面の中央Ｖｌ囲には普通の縮閉線が設けられる。この縮閉線は後続の直 線区間に接線方向に移行している。この直線区間は歯の歯先面と直接交差してい る。これにより全体として、縮閉線の範囲のピッチ点て、真っ直ぐな作用線が保 証される。

歯の歯面のこのような形成に基ついて、互いにかみ合う個々の歯車の製作誤差や 負荷に依存する変形があっても、歯車付機械の運転中、かみ合い衝撃を避けるこ とがてきる。それによって、機械の運転の騒音が非常に小さくなる。

歯車付機械の実施形に従って、湾曲範囲か円弧として形成され、この円弧の曲率 半径が湾曲範囲に直接接続する縮閉線範囲の曲率半径に一致し、特に縮閉線と湾 曲範囲が互いに接線方向に移行していると非常に有利である。この実施形に基つ いて、駆動部に連結された歯車から被駆動歯車への力の伝達が非常に均一になる 。それによって、互いにかみ合う両歯車の振動励起が最小に抑えられる。

歯車付機械の他の実施形に従って、歯先の歯先面から測定される、直線範囲と湾 曲範囲の間の移行部の距離と、湾曲範囲と縮閉線の間の移行部の距離との比が約 １６２であると特に有利である。この実施形に基づいて、歯先の近くて非常に均 一な力の伝達が生しるので、歯車付機械内の騒音発生につながる振動励起が最小 となる。

更に、歯車付８！械の他の実施形に従って、歯面が歯元の範囲においてアンダー カットを避けるためにサイクロイド状の曲線、特にサイクロイドの形に形成され 、このサイクロイドが歯面の中央範囲に設けられた縮閉線に直接接続していると 非常に有利である。それによって、有効歯面が延長し、この延長により、互いに 付設された歯車の間ての力伝達が非常に均一に行われ、振動励起を避けるために 寄与する。

次に、図に基づいて本発明の詳細な説明する。

図」は外歯を備えた歯車の部分側面図、図２は図１に示した歯車の歯の拡大図、 図３は外歯を備えた歯車付機械の互いにかみ合う２個の歯車の部分図である。

図１の歯車】の部分図の場合、それぞれ、図示した歯３，５の右側の歯面ば公知 の態様で形成され、歯３．５の左側の歯面は本発明による形状を存する。

右側の歯面７，９は歯先１０の範囲に、歯先面１１から延びる縮閉線１３を有す る。この縮閉線は歯先から歯面の中央範囲を経て歯元の範囲１５まて延びている 。この歯元の範囲には普通のアンダーカット１７が設けられている。この場合、 縮閉線１３とアンダーカット１７の間の接続範囲には、エツジ１９かはっきり見 えるように形成されている。このアンダーカットは、歯車１に付設された他の歯 車の新しい歯車かかみ合い開始するときに、かみ合い開始衝撃を回避するために 役立つ。

図１は、左側の歯面２１が公知の歯面７，９に対して変形した形をしていること を示している。歯先１０の歯先面１１から出発して、互いに隣接する歯の接続範 囲２３まで、段部または屈曲部を有していない連続する歯面が形成されている。

南面の中央範囲には縮閉線２５が設けられている。この縮閉線には、歯先寄りの 区間において湾曲範囲２７が接続している。この湾曲範囲は直線区間２９に続い ている。直線区間２９は歯車３，５の歯先面１１まて面接続いているので、ここ でのみ、すなわち有効歯面の外側で、不利な切断エツジを構成するエツジ３】が 形成される。

縮閉線２５から歯３または５の歯元範囲１５への移行は連続的に行われる。縮閉 線２５はサイクロイド３３に接続している。このサイクロイドは有効歯面を延長 している。技術水準で右側の歯面７または９の範囲に設けられているようなアン ダーカット１７は、ここでは設けられていない。

これに関連して、サイクロイドとは、トロコイド（Ｄｒｏｃｈｏｉｄｅ）と相違 し、特に非常に緩やかな移行を達成するためにサイクロイドとして形成されてい るサイクロイド状の曲線と見なされる。

特に、縮閉線２５に接する歯先または歯元０脚部範囲が縮閉線に接線方向に接続 していることにより、歯先１０から歯元１５まて連続的な歯面が生しる。

図２に示す個々の歯または歯５の拡大図から、左側の歯面２１が一層明らかであ る。縮閉線２５として形成された中央範囲と円弧２７との間の移行部は、Ｘｌて 示しである。湾曲範囲２７と直線区間２９との間の移行個所は、図２においてＸ ２て示しである。縮閉線とそれに接続するサイクロイド３３との間の移行部はＸ ３で示しである。

図２には若干の補助線が破線で付ＩＪＯ的に記入しである。この補助線について 次に詳しく説明する。歯先１０の歯先面ＩＩに対して平行に第１の仮想直線Ｇ１ が記入しである。この仮想直線は個所ｘｉて歯面と交差している。歯先面１１に 対して平行に第２の仮想直線Ｇ２が延びている。この仮想直線は個所Ｘ２て歯面 と交差している。歯先面１１と仮想直線Ｇ１との間の距離はＬｒｌて示してあり 、歯先面１１と直線Ｇ２との間の距離はＬ　ｙ２て示しである。

歯先１０の歯先面１１と直線区間２９との交差によって形成されるエツジ３１は 、仮想直線Ｇ３によって個所Ｘ１に接続している。エツジ３１の範囲の直線区間 ２９の接線Ｔが付加的に記入されている。この接線は歯先面１１に対して角度α をなして交差している。

補助線Ｇ３によって、湾曲範囲２７の曲率が明らかである。この湾曲範囲は特に 円弧として形成されている。この場合、円弧の曲率半径は、縮閉線２５が移行部 ｘｉに達する前の縮閉線２５の曲率半径と同じような大きさに選定されている。

更に、歯面区間２５．２７は互いに接線方向に接続するよう形成されているので 、個所Ｘ１ては異なる歯面範囲の間の特に緩やかな移行部が生じる。

同様に、湾曲範囲２７は移行点なして直線区間２９に接続している。なぜなら、 両歯部区間が個所Ｘ２で互いに接線方向に延びているからである。

エツジ３１の範囲における直線区間２９の接線Ｔの角度αはできるだけ大きく選 定される。角度αは約４５°の範囲であり、約±５〜１０°だけ変化し得る。

所属の歯面２１が他の歯車の対応する歯に接触する際に、歯先ｌＯの範囲におい て、最適な力伝達を保証することができるようにするために、距離Ｌｙｌ＋Ｌｙ ２が互いに調和している。Ｌア＋＝０．４　・モジュールの関係から出発して、 距離り、１は特に距離ＬＹ２の２倍の大きさに選定される。図示実施例の場合、 比は約３１である。直線Ｇｌと６２の距離をｄとすると、はぼ次の距離比になる 。

すなわち、Ｌｙ２：ｄは約４０：６０から６０：４０まての範囲、特に５５・４ ５から４５：５５まての範囲、好ましくは５０：５０である。

図２において、歯の中心Ｍは破線で記入されている。歯の中心とエツジ３１の距 離はＬ　ｘ　Ｉで示してあり、右側の歯面９の対応するエツジ３２と歯の中心の 距離はり、ｔて示しである。図２から容易に判るように、距離風１は距離Ｌｘ２ よりも短い。すなわち、歯のエツジ３１は技術水準で知られているエツジ３２よ りも後退している。これにより、ここで説明した歯面２５を用いて歯車付機械を 運転するときに、かみ合い開始衝撃が回避される。

他方では、後退するエツジ３Ｉに基づき、歯元１５の範囲において、技術水準で 知られているアンダーカット１７を省略することがてきる。その代わりに、」二 連のように、サイクロイド３３が縮閉線２５に接続している。この両側面区間の 間の移行は衝撃を生じないように行われる。なぜなら、両側面区間が個所ｘ３に 互いに接線方向に移行しているからである。

特に、移行部ｘ３におけるサイクロイド３３の曲率半径と縮閉線２５の曲率半径 はほぼ同じ大きさに選定される。実際に、等しい曲率半径が非常に効果的である ことが実証された。それによって、有効歯面２１力噛元１５の範囲まて延長され る。すなわち、歯車付機械の運転中、伝達される力は非常に広い歯面範囲を介し て伝達され、それによって歯車付機械の非常に一様な回転が生じる。同時に、移 行個所ｘｉ、ｘ２．ｘ３て歯面に屈曲部が設けられていないので、非常に均一な 力伝達が保証され、振動励起がきわめて少ないことが判る。これは、非常に静か な回転を保証するために寄与する。

ｘ２の範囲において歯面に接する円の半径は、この円の仮想中心が歯の中に位置 するような大きさに選定されている。Ｘ３の範囲において歯面に接する円は、こ の円の仮想中心が歯の外側に位置するような大きさの大きな半径を有する。移行 範囲Ｘ３に接する円の半径は、前述の両手径よりも小さい。

サイクロイド３３の形状は特に、新しい歯がかみ合い開始するときに、工・ソジ ３１によるかい合い開始衝撃が回避され、しかも非常に早い力の伝達か可能（こ なるように選定されている。

全体として、上側の歯先範囲２５，２７．２９の歯の形状が下側の歯範囲２５゜ ３３．２３の歯の形状に依存しているかまたはその逆に下側の歯範囲の形状が上 側の歯範囲に依存していることが容易に判る。これにより、かみ合い開始を妨害 しない転勤か回避される。

上述から判るように、歯形は異なる複数の曲線区間からなっている。この曲線区 間は縮閉線の範囲のピッチ点て真っ直ぐなかみ合い線か生ずるように選定されて いる。このかみ合い線は、ピッチ点に関して、サイクロイドの範囲におし）で湾 曲したかみ合い線に移行している。

図３は歯車にｊ機械の２個の歯車４０．５０を示している。ここでは、外歯か例 示的に示しである。図１．　２で既に使用した参照符号か図３において再び使用 されている。所属する部分の説明はここでは省略する。図１．　２では、本発明 による歯面を一方の側に備え、公知の歯面を他方の側に備えた歯を示したか、図 ３ては両歯車４０．５０のすへての歯が両側に本発明による歯面を備えている。

図３において、１５１は２個の歯４１．４３の間にかみ合っている。歯４３の歯 先ＩＯの範囲において中央の歯面２５の縮閉線が湾曲部２７または直線区間２９ に続いていることにより、歯５１に隣接する歯５３の歯元１５の範囲においてか み合い衝撃が確実に避けられるように、歯４３のエツジ３１が後退している。

その際、歯４３の歯元の範囲には、例えば図１に示すようなアンダー力・ソトが 設けられていない。中央の歯面範囲または縮閉線２５がサイクロイド３３に続い ている。このサイクロイドには歯４３の有効歯面２５がまた接触している。

歯車５０は歯５１の左側に、他の歯５５を備えている。この歯５５は歯車４０の 歯４１にまだ接触している。歯車付機械を歯車ポンプとして使用する場合、歯車 ４０か時計回りに回転すると、歯の間の空１１１１Ｊ？６１に閉し込められた液 体はますます正圧伏懇になり、高い圧力下て歯４１の歯先４０と歯５５の歯元１ ５の間の隙間６３から流出する。高い圧力下にある液体または油は、大きな支持 力かあることが判った。それによって、歯４１と歯５５の間の摩擦は最小に抑え られる。

歯車ポンプの機能については知られているので、ここではこれ以上説明しない。

図３において特に歯４１と５５のかみ合い状態から判るように、本発明による歯 面の形成によって、最適な潤滑フィルムの形成にとって望ましいいわば走入滑り 部か形成される。同時に、歯元の範囲に設けられたサイクロイドに基づいて歯元 の範囲において有効エツジが延長されるので、広い範囲にわたって行われる力伝 達力呵能である。ここでは２に近いかみ合い率が実現される。

かみ合い衝撃を回避することによって、および、きわめて大きな支持力を有する 、歯４１と歯４５の間の潤滑フィルムによって、走入孔食、いわゆる初期ピツチ ングかきわめて小さくなる。それによって、ここで説明した歯車付機械の場合に 摩耗か非常に減少する。

同時に、騒音の減少か最適に行われることか明らかである。なぜなら、歯先かみ 合い衝撃が充分に回避されるからである。歯４１と５５がかみ合う間、歯４１゜ ５５の縮閉線に進んてち、潤滑フィルムによって潤滑膜が切れることかないので 、一層の騒音減少か達成される。

更に、エツジ３１か隣接する歯のサイクロイド３３に当たらないことが判った。

しかし、このエツジ３１が切断エツジとして使用可能であるので、縮閉線の歯の 利点を維持しつつ、非常に良好な半径方向走入が保証される。エツジ３１は外歯 を有する歯車付機械の場合には、切断エツジとしての働きをするので、材料を機 械ケーシングまたはポンプケーシングに塗布する。内歯を備えた歯車付機械の場 合には、このエツジは、内歯を備えたポンプの場合に一般的である充填片に作用 し、そこで良好な半径方向走入を達成する。

国際調査報告　＋１１．Ｔ／Ｉ’ｌ＋　Ｑ）／、、、ｒ、Ｑｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．互いにかみ合う少なくとも２個の歯車を備え、この歯車の歯形がいろいろな プロフィルからなっている歯車付機械において、個々の歯（３：５；４０，５０ ）の歯面（２１）が中央範囲に縮閉線（２５）を有し、それに続いて湾曲範囲（ ２７）を有し、この湾曲範囲が歯の歯先面（１１）と直接交差する直線区間（２ ９）に接線方向に移行し、それによって縮閉線の範囲のピッチ点に直線的作用線 が生じることを特徴とする歯車付機械。 ２．湾曲範囲（２７）が特に円弧として形成されていることを特徴とする請求の 範囲第１項の歯車付機械。 ３．湾曲範囲（２７）の曲率半径が、湾曲範囲に移行する前の中央範囲の縮閉線 （２５）の曲率半径とほぼ同じ大きさであり、それによって縮閉線と湾曲範囲が 特に接線方向に相互に移行することにより、縮閉線と湾曲範囲の間で滑らかな移 行が行われていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項の歯車付機械 。 ４．縮閉線（２５）が接線方向から湾曲範囲（２７）に移行し、湾曲範囲の曲率 半径が、それに直接接続する中央範囲の縮閉線の範囲の曲率半径に等しいことを 特徴とする請求の範囲第１〜３項のいずれか一つの歯車付機械。 ５．歯（３，５）の歯先面（１１）に対して平行に延び縮閉線（２５）と湾曲範 囲（２７）の間の移行部と交差する第１の仮想直線（Ｇ１）と歯先面との距離（ Ｌ，）が、歯先面に対して平行に延び湾曲範囲（２７）と直線区間（２９）の間 の移行部と交差する第２の仮想直線（Ｇ１）と歯先面との距離の約２倍であるこ とを特徴とする請求の範囲第１〜４項のいずれか一つの歯車付機械。 ６．仮想直線と歯先面の距離の比が、４０：６０から６０：４０、好ましくは５ ５：４５から４５：５５の範囲にあり、特に５０：５０であることを特徴とする 請求の範囲第５項の歯車付機械。 ７．個々の歯（３，５）の歯面（２１）が歯元範囲（１５）に、サクロイド状の 曲線部分、特にサイクロイド（３３）を有することを特徴とする請求の範囲第１ 〜６項のいずれか一つの歯車付機械。 ８．サイクロイド（３３）の曲率半径が縮閉線（２５）の隣接する範囲の曲率半 径とほぼ同じであることを特徴とする請求の範囲第１〜７項のいずれか一つの歯 車付機械。 ９．サイクロイド（３３）の曲率半径と、それに直に隣接する縮閉線（２５）の 曲率半径が等しいことを特徴とする請求の範囲第８項の歯車付機械。 １０．サイクロイド（３３）が隣接する歯の歯元範囲に続く曲線に接線方向から 移行していることを特徴とする請求の範囲第８項または第９項の歯車付機械。 １１．上側の歯先範囲（２５，２７，２９）の歯形が下側の歯形（２５，３３， ２３）に依存していることを特徴とする請求の範囲第１〜１０項のいずれか一つ の歯車付機械。 １２．歯車が内歯または外歯のために用いることが可能であることを特徴とする 請求の範囲第１〜１１項のいずれか一つの歯車付機械。