JPH1194052A - 歯 車 - Google Patents

歯 車

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JPH1194052A
JPH1194052A JP26056897A JP26056897A JPH1194052A JP H1194052 A JPH1194052 A JP H1194052A JP 26056897 A JP26056897 A JP 26056897A JP 26056897 A JP26056897 A JP 26056897A JP H1194052 A JPH1194052 A JP H1194052A
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gear
tooth profile
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JP26056897A
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Yukinori Ariga
有賀幸則
Shigeyoshi Osada
長田重慶
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転時の騒音、振動の少ない曲率波状変動歯
車を提供する。 【解決手段】 接触の開始点からカミアイ率が1となる
点までの間の歯形曲線の少なくとも一部を、ピッチサー
クル上に中心を有し、その両側の歯形曲線と滑らかに接
続する円弧歯形により置換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯車、特に本発明
者等が特許第 1,606,158号:特公平2−015743号に依っ
て開示し、ロジックスギアなる商品名で知られた曲率波
状変動歯車の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】この歯車は、その歯形曲線の曲率が歯タ
ケ方向に周期的に増減する連続かつ微分可能な函数で、
接触点における相対曲率が実質的に0であり、従って、
滑り率も又、0となるよう構成されている。
【0003】更に具体的に言えば、この歯車の相手歯車
と接触する部分の歯形曲線は、その曲率半径が増加、減
少を繰り返しながら周期的に変化するよう構成されてお
り、そして、曲率半径が極小となる点では、その歯車と
相手歯車の曲率中心が何れもピッチ線上の同一点にあ
る。
【0004】一方の歯車のアデンダム及びデデンダム
は、それぞれ相手歯車のデデンダム及びアデンダムと接
触し、かつ両歯車ともそのアデンダムは凸、デデンダム
は凹であるから、接触は常に凹面と凸面との間で行わ
れ、これにより上記の如く曲率半径が極小となる接触点
では、両歯形曲線の相対曲率は0となり、そのため滑り
率も0となるものである。而して、この曲率半径が極小
となる点は歯形曲線上に多数稠密に設けることができ、
又、その様な接触点の間の部分でもカミアイ率は極めて
小さく、実質的に0と見て差し支えない値であり、従っ
て、この歯車では噛み合いの全領域で実質的にカミアイ
率は0となるものである。
【0005】而して、この歯車の歯先及び歯底の歯形曲
線は、それぞれ接触部の歯形曲線に滑らかに接続し、か
つ相手歯車との間に所望の頂隙が与えられるよう選ばれ
た円弧とされている。この歯車は、インボリュート歯車
などに比して滑り率が低く、そのため強い歯面強度が得
られると言う利点があるが、加工及び組立に高い精度を
必要とし、精度が不充分であると、運転時に騒音等を発
生するなどの問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、叙上の問題
を解決するためなされたものであり、その目的とすると
ころは、特別に高い精度を必要とせず、通常の歯車と同
等程度の精度で加工及び組立を行っても、騒音が発生せ
ず、強い歯面強度が得られるよう改良された上記の曲率
波状変動歯車を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等の研究によっ
て、上記歯車の騒音等は、一方の歯車の歯面が相手歯車
の歯面と接触を開始する部分の精度に依存しており、特
に、接触開始点からカミアイ率が1となる迄の間の歯形
曲線の精度が重要であることが判明した。更に本発明者
等は、この接触開始点からカミアイ率が1となる迄の歯
形曲線をピッチサークル上に中心を有する円弧で置換す
ることにより、この騒音等が大幅に軽減されることを見
出し、本発明を完成した。
【0008】即ち、本発明の上記の目的は、上記の曲率
波状変動歯車において、接触の開始点からカミアイ率が
1となる点までの間の歯形の少なくとも一部を、ピッチ
サークル上に中心を有し、その両側の歯形曲線と滑らか
に接続する円弧歯形とした上記の曲率波状変動歯車によ
って達成される。
【0009】尚、歯車の回転方向は任意であるから、上
記と同様な円弧歯形部分は、歯車の正転時の接触開始点
側のみでなく、逆転方向の接触開始点(即ち、正転方向
の接触終了点)側にも設けておくことが推奨される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつゝ本発明を
具体的に説明する。図1は本発明に係る曲率波状変動歯
車の基準ラック歯形の説明図、図2は互いにかみ合って
いる歯車の歯形曲線を基準ラック歯形の4分の1基本歯
形で示した説明図、図3はホブによる創成加工状態を示
す包絡線図、図4は創成された歯数20の歯車の歯形曲
線の一部を示す拡大図、図5は歯数12の歯車の歯形曲
線の一部を示す拡大図である。
【0011】而して図1には、歯車1と、それをを創成
しているホブ2の基準ラック歯形が示されている。図
中、Cはピッチ線、曲線LMNOPQRSは歯車1とホ
ブ2に共通の歯形曲線であり、Oはピッチ線Cと歯形曲
線LMNOPQRSとの交点である。歯車1とホブ2の
歯形曲線は重なっており同形であるので、ここでは歯車
1のものとして説明する。点Lは歯先中心点、点Sは歯
底中心点であり、又、点Mは接触開始点、点Qは接触終
了点である。
【0012】歯形曲線NOPの部分は、上記の曲率波状
変動歯車の歯形曲線であり、、点N及び点Pは、歯車と
して用いられるとき相手歯車とのカミアイ率が1となる
点のうち、ピッチ線Cから最も遠い点である。この部分
の歯形曲線に就いては上記の特許により開示されている
ので、ここではその詳細な説明を省略する。尚、歯形曲
線NOPの両端の点N及び点Pに於ける曲率中心は点O
であり、従って、これらの点で立てた歯形曲線NOPの
法線は点Oを通るものである。又、歯形曲線NOと同O
Pとは、点Oに就いて対称である。
【0013】而して、本発明に於いては、歯形曲線MN
及びPQRの部分が、ピッチ線C上の点Oを中心とする
円弧で構成されている。ここで点Qは点Mに対応する
点、即ち、点Oに関し互いに対称な位置にある点であ
り、同形の相手歯車とかみ合うとき、点M及びQは、相
手歯車の対応する点Q及びMに接触するようになってい
るものである。従って円弧PQRは円弧MNより長く、
歯先円弧RSは歯底円弧LMより短い。このように構成
することにより、かみ合い時に適切な頂隙が得られる。
即ち、図1において、 αM =αQ <αR αN =αPA >rD である。
【0014】而して、歯形曲線NOPの両端で立てた法
線ON及びOPは又、円弧MN及びPQRの法線でもあ
るから、歯形曲線NOPと、円弧MN及びPQRとは滑
らかに接続する。又、歯先の歯形曲線LM及び歯底の歯
形曲線RSは、それぞれ円弧MN及びPQRと滑らかに
接続する円弧である。而して、本発明歯車では、接触の
開始点に引き続く部分、即ち、歯形曲線MN及びPQの
部分が、同一の曲率半径を有する円弧歯形として構成さ
れている。
【0015】図2には、互いにかみ合い運動をしている
一対の歯車10及び20の4/1ラック歯形曲線が示さ
れている。これらの歯車10及び20は、いずれも無限
大径歯車として示されているものである。この図から、
点M及びNがそれぞれ点Q及びPに対応する接触点であ
ること、円弧PQRが同MNより長く、このため、歯先
の円弧LMの半径rA が、歯底の半径rD より大きくな
ること、及び、歯末のタケHが、歯元のタケ(H+Δ
H)より低くなり、これにより頂隙ΔHが得られるこ
と、などが判明する。
【0016】これはウイルドハーバー・ノビコフギヤと
して知られている円弧歯車の一部分である。この歯車
は、アデンダム及びデデンダムが、いずれもピッチ線上
に曲率中心を有し、かつ同一の曲率半径を有する凸円弧
及び凹円弧から成る円弧歯形を有するものであり、強い
歯面強度を有することが知られている。然しながら、こ
の円弧歯車は、回転中接触点が歯形曲線に沿って連続的
に移動するということがなく、接触は、駆動歯車と被動
歯車の歯形曲線が一致する特定の回転角に於いてのみ発
生し、そのときは歯形曲線の全面で接触が行われるが、
その前後の回転角度では全く接触がおこなわれないの
で、平歯車としては利用することができず、ハスバ歯車
としなければならないものである。
【0017】本発明に於いては、このような円弧歯形を
取り入れるが、ハスバ歯車とする必要はなく、平歯車と
して利用できるものである。その理由は、それらが採り
入れられる部分が、接触開始点からカミアイ率が大約1
となる点までの間であることによる。即ち、本発明にお
いては、歯車10及び20がかみ合いを開始し、点Mと
Qが接触すると、直ちに円弧MNとQPが接触し、その
接触は曲率波状変動歯車の歯形曲線部分POと、NOの
接触にリレーされるためである。歯形曲線PONと、同
NOPの接触は、曲率波状変動歯車の波面の接触であ
り、そのため、接触点はこれらの歯形曲線に沿って連続
的に移動し、かつ、そのときの接触は、相対曲率が等し
く、滑り率0の接触となるものである。
【0018】従って、本発明に係る歯車においては、互
いにかみ合い、接触する歯面の一部に円弧歯形を取り入
れているが、本発明歯車は平歯車として構成できるもの
である。尚、歯形の一部に円弧を有する歯車は多数提案
されているが、その多くは、その円弧の包絡線であると
ころの相手歯車の歯形部分と接触するものであり、円弧
歯形部分同士が接触するものは提案されていない。
【0019】図3には、本発明に係る曲率波状変動歯車
をホブにより創成加工する際の包絡線が示されている。
ここではワークを固定し、ホブにより歯車を創成する状
況が示されているが、逆にこの図面に示されたワークと
同形のホブを用いれは、この歯車を創成するため必要な
ホブを得ることができる。ホブにより創成されたモジュ
ール3、歯数20の歯車の歯形曲線の一部が図4に、
又、同じくモジュール3、歯数12の歯車の歯形曲線の
一部が図5に示されている。
【0020】尚、叙上の説明では、円弧歯形を接触の開
始点付近からカミアイ率が1となる点までの範囲の全域
に渡って設けるように説明したが、円弧部分は必ずしも
上記範囲の一部、例えば上記範囲の接触の開始点側の7
0〜80%程度として良く、50%であっても尚相当の
効果が認められるものである。又、両歯車の噛み合いの
開始を円滑にし、かつ適度な頂隙を得るために、歯元で
は、この円弧歯形部分を接触開始点より歯底側にやゝ延
長して設けるものである。又、前にも述べた如く、接触
の開始点はまた接触の終了点でもあり、歯車の回転方向
は必ずしも一定方向には限定されないから、歯車がいず
れの方向に回転しても良いように、接触の開始点近傍の
みでなく、終了点の近傍にも円弧歯形部分を設けておく
ことが推奨される。
【0021】
【発明の効果】而して、この円弧歯形は加工が容易であ
り、さほどコストを掛けなくとも高精度で加工ができる
ので、歯車の機能にとって特に重要な接触開始点部分を
この歯形とすることは、騒音問題、振動問題を解決し、
耐久性を向上させるため、極めて有意義である。この円
弧歯車は強い制振作用があるが、平歯車に対して、円弧
歯車としてかみ合う形で、これを歯形曲線の一部に取り
入れることは不可能であった。
【0022】本発明においては、曲率波状変動歯車の歯
形曲線と合理的に組み合わせ、平歯車として利用できる
よう構成することにより、円弧歯車の利点を採り入れ、
曲率波状変動歯車の欠点を解消することを得るものであ
る。即ち、本発明によれば、特別に高精度の加工に依ら
なくとも、騒音、振動等の少ない曲率波状変動歯車を提
供し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る曲率波状変動歯車の基準ラック歯
形の説明図である。
【図2】本発明に係る曲率波状変動歯車の歯形曲線を基
準ラック歯形の4分の1基本歯形で示した説明図であ
る。
【図3】ホブによる創成加工状態を示す包絡線図であ
る。
【図4】創成された歯数20の歯車の歯形曲線の一部を
示す拡大図である。
【図5】歯数12の歯車の歯形曲線の一部を示す拡大図
である。
【符号の説明】
10・・・・・・・歯車 20・・・・・・・歯車

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相手歯車と噛み合う部分の歯形曲線が、歯
    形タケ方向に曲率が周期的に増減する連続かつ微分可能
    な曲線から成る歯車において、接触の開始点からカミア
    イ率が1となる点までの間の歯形曲線の少なくとも一部
    を、ピッチサークル上に中心を有し、その両側の歯形曲
    線と滑らかに接続する円弧歯形としたことを特徴とする
    上記の歯車。
JP26056897A 1997-09-25 1997-09-25 歯 車 Pending JPH1194052A (ja)

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