JPH11118023A - 歯車および歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒歯車を、スラストを生じないものであっ
て、かつ加工容易で、生産効率の良いものとする。 【解決手段】 円筒歯車１，２を、歯すじＬが円弧で、
歯幅の中央（ｃ）でのねじれ角αが零の、ゼロール円弧
歯車とする。歯形は、インボリュートを含む自由な曲線
であってよい。円弧歯すじの歯の加工は、歯幅中央で回
転および上下移動するツール軸に対し偏心配置されたバ
イトの歯先が常に歯車素材の頂点に位置するよう歯車素
材を往復移動させつつ、その水平方向への移動の線速度
に対し円周速度が等しくなるよう歯車素材を往復回転さ
せることにより行うことができ、歯形はバイトの削り具
合によって自由に設定できる。そして、このゼロール円
筒歯車は、例えば歯車ポンプに適用でき、また減速機等
の各種の歯車伝動装置にも広く適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒をピッチ面と
するいわゆる円筒歯車および該円筒歯車を２軸平行の回
転共働部材とする歯車ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】円筒歯車としては、歯すじが直線で軸に
平行な平歯車、ピッチ円筒上のつるまき線を歯すじとす
るはすば歯車、ねじれ方向反対の二つのはすば歯車を同
軸に組み合わせた形状のやまば歯車等が一般に知られて
いる。

【０００３】平歯車は、比較的加工容易な基本的な歯車
であって、伝動装置一般に広く用いられるが、例えば減
速機等の高負荷高速の伝動装置には、かみあいがなめら
かで、かみあい率も大きいはすば歯車が多用される。ま
た、はすば歯車はスラスト軸受を必要とするのに対し、
やまば歯車は、ねじれ方向反対の二つのはすば歯車を組
み合わせたことにより、スラストを打消し合うようにで
きるものである。やまば歯車は、例えば、燃料油，潤滑
油等の粘性流体移送用の歯車ポンプに使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】やまば歯車は、ねじれ
方向反対の二つのはすば歯車を同軸に組み合わせた形状
で、一体もので加工することは難しいため、歯車素材を
軸方向に二つに分割した形で、ねじれ方向の異なる歯車
部分を別々に加工し、加工後に付き合わせて、歯車軸に
嵌合し、キーで固定したものとするのが普通である。こ
の場合、二つ割りの各歯車部分には、軸に固定するため
のキー溝を加工しなくてはならないし、軸の方にもキー
溝を加工しなくてはならず、しかも、それらキー溝は、
付き合わせた状態で二つの歯車部分の歯すじがきちっと
合うよう、精度の高い加工が必要であるなど、一体もの
で加工できないがゆえの生産効率の悪さが問題となって
いる。やまば歯車でも、ねじれ方向反対の両側の歯の間
を溝にして広く開けることができる場合は、特殊な歯切
盤によって一体もので加工することも可能である。しか
し、例えば上述の燃料油，潤滑油等の粘性流体移送用の
歯車ポンプの場合には、やまばの中央に大きく溝を設け
るようなことはできない。特殊な場合は別にして、通常
のやまば歯車は、歯切盤によって一体もので加工するこ
とはできないのが普通である。

【０００５】また、やまば歯車は、このように軸方向に
二つに分割した形で別々に加工したものを付き合わせ
て、歯車軸に嵌合し、キーで固定したものとするが普通
であり、その場合に、二つの歯車部分の歯すじをきちっ
と合わせるようにそれぞれの歯とキー溝を加工しなくて
はならないが、二つ割りの各部分と軸とをそれぞれ別々
に加工する以上、いくら精度の高い加工を行っても、両
方の歯すじを完全に合わせて嵌合固定できるようにする
ことは不可能に近い。歯車ポンプでは、共働部材である
一対のやまば歯車のうちの一方については、二つ割りの
歯車部分を軸に対してキーで固定するが、他方のやまば
歯車は、二つ割りの歯車部分を軸に対し回転フリーとし
て、連れ回りするようにでき、そうすることにより加工
精度の要求を多少とも緩和できる。しかし、減速機等の
動力伝達用歯車伝動装置の場合は、そのような手段も使
えない。

【０００６】したがって、円筒歯車を、スラストを生じ
ないものであって、かつ加工容易で、生産効率の良いも
のとすることが課題となる。この課題を解決することが
本発明の目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る発
明は、円筒をピッチ面とする歯車すなわち円筒歯車にお
いて、歯すじを円弧とし、そのねじれ角を歯幅の略中央
で零としたものである。また、請求項２に係る発明は、
上記構成の円筒歯車を用いて歯車ポンプを構成したもの
である。この場合、歯は歯幅方向に左右対称であって、
スラストを生じない。この円弧歯すじの歯の加工は、例
えば、歯車素材の歯幅略中央に位置して回転および上下
移動するツール軸に対し偏心した位置に垂直にバイトを
配置して、所定角速度で回転させ、歯車素材を横向きで
水平に配置して、バイトの歯先が常に歯車素材の頂点に
位置するよう、歯車素材の軸に直角な水平方向のバイト
の移動量に合わせて、歯車素材の軸に直角な水平方向
に、バイトとは逆の方向で移動量としては同じになるよ
う歯車素材を往復移動させつつ、その水平方向への移動
の線速度に対し円周速度が等しくなるよう歯車素材を往
復回転させることにより行うことができ、そうすること
により、一体ものの歯車素材から容易に加工できる。歯
車素材を水平移動させる代わりに、ツール軸を水平移動
させてもよい。また、この場合の歯形は、バイトの削り
具合によって、インボリュート曲線にもでき、その他の
曲線にもできるものであって、自由な設計が可能であ
る。そして、例えば歯車ポンプの場合は、かみあい率は
小さくてよく、むしろ移送空間を大きくし、また歯元強
度を大きくするよう、径のわりに歯形を大きくし、か
つ、インボリュート歯形にこだわらない最適な歯形を自
由に設定したいが、その場合に、バイトの削り具合によ
って歯形を自由に設定できることの有利性は大きい。ま
た、インボリュート歯形とする場合でも、バイトの削り
具合によって圧力角を任意に設定できるので、例えば圧
力角を大きくして歯元強度を高めるなど、標準仕様のホ
ブ盤によらない自由な圧力角を採用できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明による歯車
（ゼロール円筒歯車）の一例を示す。図１は一対の歯車
からなる歯車装置の斜視図、図２は歯車の歯すじを示す
模式図、図３はは歯切方法の原理を説明する説明図であ
る。

【０００９】図１に１および２で示す一対の歯車は、い
ずれも、円筒をピッチ面とするもの（円筒歯車）であっ
て、図２に示すように、歯すじ（歯面とピッチ面との交
線）Ｌが円弧で、歯幅の中央（図２に中心線ｃで示す位
置）でのねじれ角α（歯すじＬとピッチ円筒の母線ｍと
の角度）が零の歯車であって、いうなれば「ゼロール円
弧歯車」である。歯車１，２の歯形は、インボリュート
曲線であってよく、また、インボリュートに限らない自
由な曲線であってよい。

【００１０】次に、上記歯車１，２の歯切方法を図３を
参照して説明する。

【００１１】図３は、ゼロール円弧歯車である上記歯車
１，２の歯切方法を示している。この方法は、刃物側の
ツール軸を移動させる代わりに、ピアノ線を利用して加
工歯車の方を移動させる機構を採用したものである。

【００１２】図３において、１’は円筒加工した歯車素
材、３は歯車素材１’の両端部を支持する一対の支持部
３ａ，３ａを備えた水平移動台、４は水平移動台３を図
の左右の方向に移動自在に支持する支持台、５Ａ，５Ｂ
は支持台４の上の両側に支持台４と一体に配置された支
持壁、６は歯車素材１の円筒面にたすきがけされて両端
が支持壁５Ａ，５Ｂに連結固定される高抗張力ワイヤ
（ピアノ線）である。また、７は歯切用のバイト、８は
偏心位置にバイト７を取り付ける回転板、９は先端に回
転板８を固定し回転および上下移動するツール軸であ
る。なお、支持台４を上下させてもよく、その場合、ツ
ール台９は上下方向には移動しないものとできる。バイ
ト７は、ツール軸９に対し所定距離偏心した位置にあ
り、歯先は垂直下方に向いている。ツール軸９は歯車素
材１’の歯幅中央に位置する設定とされる。

【００１３】歯車素材１’は、横向きで水平移動台３に
載せ、両端部を水平移動台３の支持部３ａ，３ａで支持
して水平に配置する。そして、水平移動台３上の歯車素
材１’の円筒面にワイヤ６をたすきがけして、ワイヤ６
の両端を両側の支持壁５Ａ，５Ｂに連結し、引張り状態
に固定する。そして、バイト７を所定角速度で回転させ
るとともに、バイト７の歯先が常に歯車素材１’の頂点
に位置するよう、水平移動台３を移動させる。すなわ
ち、歯車素材１’の軸に直角な水平方向（図３において
左右方向）のバイト７の移動量に合わせて、歯車素材
１’の軸に直角な水平方向（図３において左右方向）
に、バイト７とは逆の方向で、かつ、移動量としては同
じになる速度で、歯車素材１’を往復移動させるよう、
水平移動台３の移動方向を速度を制御する。このとき、
歯車素材１’の円筒面にたすきがけしたワイヤ６によ
り、歯車素材１’に回転が与えられる。そして、その歯
車素材１’の円周速度は、歯車素材１’の軸に直角な水
平方向（図３において左右方向）への歯車素材１’の移
動の線速度と等しい。こうして、バイト７は刃先が常に
歯車素材１’の円筒面に当接して回転し、そのバイト７
の刃先が歯車素材１’の円筒面に残す切削跡が、バイト
７の回転軌跡と同じ円弧の溝となる。そして、その溝は
バイト７を下降させる（あるいは支持台４を上昇させ
る）ことにより徐々に深くなり、最終的に円弧歯すじの
所定大きさの歯形ができる。このとき、バイト７の刃が
台形であると、その台形の直線部分の当たりが円弧の位
置によって変わることにより、歯形はインボリュート曲
線となる。そして、ＮＣ加工したゲージ板を用いて歯数
の割り出しを行い、ワイヤ６に対する歯車素材１’の回
転位置を変えて同じ加工を繰り返すことにより、歯車
（ゼロール円筒歯車）が出来上がる。こうして得られる
のが上記歯車１（あるいは歯車２）である。この原理を
歯切盤に応用することにより量産が可能である。

【００１４】図４は、本発明による歯車（ゼロール円筒
歯車）を用いた歯車ポンプの縦断面図、図５は図４のＡ
−Ａ断面による同歯車ポンプの横断面図である。図４お
よび図５に符号１０で示す歯車ポンプは、上記歯車１，
２と同様の二つの歯車（ゼロール円筒歯車）１１，１２
を、同径とし、相互に軸を平行にし、横向き水平姿勢で
上下に配置してかみあわせたものを、ポンプ作用のため
の一対の回転共働部材としたものである。そして、それ
ら歯車１１，１２を収容したポンプ本体１３の軸方向両
端には、各一対のサイドメタル１４Ａ，１４Ｂ，転がり
ボールベアリング１５を保持した軸受プレート１６Ａ，
１６Ｂおよびサイドカバー１７Ａ，１７Ｂがこの順に内
側から配置され、それらがボルト（図示せず）による共
締めでポンプ本体１３に固定されている。

【００１５】一対の歯車１１，１２はいずれも軸一体型
で、それぞれ両端に軸部１１ａ，１１ｂ；１２ａ，１２
ｂが突出形成されている。そして、それら軸部１１ａ，
１１ｂ；１２ａ，１２ｂはサイドメタル１４Ａ，１４Ｂ
を貫通し、転がりボールベアリング１４にそれぞれ支承
されている。また、上下一対のうちの上側の歯車１２
は、一端側の軸部１２ｂが長く、その長い軸部１２ｂが
サイドカバー１７Ｂを貫通し、その先端にカップリング
１８（ポンプ側カップリング）が嵌着されている。そし
て、このカップリング１８が、モータ（図示せず）側の
駆動軸１９に嵌着されたカップリング２０（モータ側カ
ップリング）に連結されている。また、サイドカバー１
７Ｂを貫通する上記軸部１２ｂをシールするため、サイ
ドカバー１７Ｂの軸導出部外方にオイルシール２１を保
持したパッキングランド２２が配設され、その端部には
パッキングランドカバー２３が配設されて、それらがボ
ルト（図示せず）による共締めでポンプ本体１３に固定
されている。

【００１６】ポンプ本体１３の底部には、ベース（図示
せず）に取り付けるための取付座２４が連結されてい
る。また、ポンプ本体１３の一方の側壁部には吸入フラ
ンジ２５が連結され、対向する他方の側壁部には吐出フ
ランジ２６が連結されている。そして、ポンプ本体１３
の頂部には、吐出圧が異常に高くなってときに吐出流体
を吸入側へ逃がす安全弁２７を配設した安全弁本体２８
が連結されている。

【００１７】上の例は、本発明による歯車（ゼロール円
筒歯車）を歯車ポンプに適用したものであるが、この歯
車（ゼロール円筒歯車）は、減速機に適用することもで
き、また、他の各種の歯車伝動装置にも広く適用できる
ものである。

【００１８】

【発明の効果】本発明の歯車は、円筒歯車の歯すじを円
弧とし、ねじれ角を歯幅の略中央で零としたものである
ため、スラストを生じす、かつ加工容易で、生産効率が
良いものとすることができ、また、歯形設定の自由度も
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による歯車をかみあわせた歯車装置の斜
視図である。

【図２】本発明による歯車の歯すじを示す模式図であ
る。

【図３】本発明による歯車の歯切方法の原理を説明する
説明図である。

【図４】本発明による歯車を用いた歯車ポンプの縦断面
図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面による歯車ポンプの横断面図
である。

【符号の説明】

１，２ 歯車（ゼロール円筒歯車） １０ 歯車ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒をピッチ面とする歯車において、歯
   面とピッチ面との交線である歯すじを円弧とし、その円
   弧歯すじとピッチ円筒の母線との角度であるねじれ角を
   歯幅の略中央で零としたことを特徴とする歯車。
2. 【請求項２】 円筒をピッチ面とする二つの歯車を相互
   に軸を平行に配置してかみあわせ、これら歯車の回転に
   より流体を一方から吸入して他方へ吐出する歯車ポンプ
   において、前記歯車の歯面とピッチ面との交線である歯
   すじを円弧とし、その円弧歯すじとピッチ円筒の母線と
   の角度であるねじれ角を歯幅の略中央で零としたことを
   特徴とする歯車ポンプ。