JPH01500846A - 歯列によって２つの固体を結合する歯，該歯から成る歯列，及びそれを用いた歯車装置 - 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】 歯列によって２つの固体を結合する歯、該歯から成る歯列、及びそれを用いた歯 車装置慣用的には、歯車装置によってその個々の軸のまわりに１つの固体（ソリ ッド、５ｏｌｉｄ）から他に駆動伝動することはカム、歯車装置、又は他のラッ クとビニオンのシステムの特定の場合に限られている。

歯車装置では、各固体のピッチ曲線が円形（円筒又はらせん歯車の如く）であり ：ラックとビニオンのシステムでは、ラックのピンチ曲線が無限大径の円である 。殆んどの場合に、該固体に備えられた歯の輪郭（プロフィール）は一定径の円 （又はラックの限定の場合に直線）に対するインボリュートである。

このような装置にあっては、１つの固体が一定回転に委ねられている時、他の固 体は歯車装置の接触弧に関して良好な条件の下に一定回転で駆動され、そして角 度において歯は協同作用しく伝動力に関する最適強度で）、その上製作容易であ る。歯列の配置は従っていわゆる標準噛合に関する必要条件に該当している。

他のタイプの歯列（ｔｏｏｔｈｉｔ＋ｇ＞があり、それは１つの固体の一定回転 が従動固体に不均一回転を生起する非円形ピッチ曲線（特に楕円曲線）に適用さ れている。しかしながら、要件の満たされた歯列の形態は規格の特徴を満たさず 、そして結果として工業的に通用されてない。

本発明は、各歯が、接触弧、伝動されるべき力に十分耐える能力、及び切削の容 易さ、に関して上述の条件を満たす輪郭によって定められる規格歯列を提供する ことをめるものであり、たとえ歯のピンチ曲線（開いているか閉じているかであ る）が円でも直線でもなくても、それによって従動固体のその回転軸まわりの不 均一回転を提供し、該運動は従って駆動固体の一定回転に関して角速度の加速又 は減速の段階を含むものである。

より正確には、第１の特徴では、本発明は、それぞれのピッチ曲線に沿ってお互 いに滑りなくころがる２個の固体を整合することによって結合するための歯を提 供し、該曲線は完全な円とは異なった曲線であって、歯はその作用面の輪郭が、 ピッチ曲線内側に位置し、与えられた圧力角に関して決定された円のインボリュ ートの形態のフランク部分とピッチ曲線の外側のフエー・ス（ｆａｃｅ）部分と によって構成され、そして歯のフェース部分と協同作用尚のフランク部との間の 接触の瞬間の点がフランク部分を決定し、且つピッチ曲線間の瞬間接触点を通る 円に対する接線上に位置する、即ちエンベロープ原理を満足する、ような仕方で ピッチ曲線の関数としての計算によって決定される点で特徴フけられている。

第２の特徴では、本発明は対数らせんを従えている少くとも１つの歯付き弧を含 むピッチ曲線について上述の如く定められた複数の歯から成る歯列にある。

この歯列の変形実施例では、ピッチ曲線は少くとも１つの楕円歯付き弧を含んで いる。

この点で本発明の特別の実施例がピッチ曲線に少くとも１つの円弧を有する点に あり、そ、−では円弧が対数らせん（その特性角としての直角を有している）か 楕円の代り（焦点間距離がＯになる）かの特別な場合であることが認められる。

本発明に従う歯は、また２つの歯付き弧部分の間にピッチ曲線の歯無し弧を含ん でも良く、該歯無し弧はその端部で相互に連結するフランクとフェースとのそれ ぞれ己ご接線である。

このピッチ曲線の弧は対数らせん又は楕円の弧に出来る。

最役に第３の特徴では、本発明は−ｈで定められた如き歯の適用された歯車装置 を提供し２、それでは歯車装置を構成している固体のそれぞれは、円１、及び／ 又は楕円、及び／又は対数らせん、の低群の連続から成る閉じたピッチ曲線を有 している。ラックとビニオンのアッセンブリーで構成されるこの歯車装置の変形 では、ランクを形成する固体がビニオンのピッチ曲線によって形成されろ該当弧 と関連した直線部分、及び／又は円弧、及び／又は対数らせん、の連続で構成さ れる様な開いたピッチ曲線から成っている。

本発明に従った歯の歯付きピッチ曲線部分が、直線でも、らせんでも、又はへリ ングボーン（ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ）でも良いことは明らかであろう。

本発明は、限定しないための例として、且つ次の利点及び特徴を明らかにするた めに与えられる以下の記述からより良く理解されるだろう。

引用は添付図面でなされ、図面に於て：第１図は、本発明に従った歯の１点ごと の作図の説明線図；第２図は、本発明に従った歯車装置のためのピッチ曲線の部 分外形線図； 第３図は、本発明に従って描かれた歯の第２図のピッチ曲線を適用して得られた 歯車装置の平面図；第４図は、本発明に従った歯車装置の適切な又は整合してい る部分図； 第５図は本発明に従った他の歯車対のピッチ曲線を示１．ている。

参照は最初に第１図でされ、該図はそれぞれその回転中心ＯＡ及びＯＢで表わさ れ、且つ中心線−Ｉ−のＩ４で接触するそのピッチ曲線ＰＡ及びＰＢの部分によ って表わされた２個の固体Ａ及びＢを示している。Ｌでのこれら曲線に対する共 通接線は中心線に対し７て角度Ｇである。若し曲線Ｐ　ＡとＰＢとが円であれば 、Ｇは直角であることが想起される。若し曲線ＰＡとＰＢとが対数らせん（ｌｏ ｇａｒｉ　ｉｈｗ＋ｉｃ　５ｐｉｒａｌ）であれば７、Ｇは一定であり、且つＯ Ａ及びＯＢ上に中心のある各ら七んの対数指標（特性角）である。

本発明によれば、各ピッチ曲線はピッチ曲線の内側に位置するフランク（ｆｌａ ｎｋ）部分ＩＡ、ＩＢが円のインポリ１−トの形態を有する歯に適合する、イン ボリュートを決定するために用いられる各日ＣＡ及びＣＢは所望圧力角Ｐによっ て定められる。動かなくすること無く噛合達成を確実にするために、Ｇは上述の 角度Ｐの余角より大に選ばれる。、輪郭ＩＡとＩＢとは従って正確に定められ、 これらは該当する歯のフランクを制定する。

例として各歯のフェース（ｆａｃｅ）の輪郭を決定するための方法の中の１つが 述べられ、その方法では固体Ａが角度ｍを通して正の方向に回転される。ピッチ 曲線ＰＡとＰＢとはそこで位置Ｐ’ＡとＰ’Ｂとを占め、そしてお互いに点Ｎで 接触する。

固体Ｂは角度ｎを通して滑りなしに負の方向に回転されるから、フランクＩＡと ＩＢとはそれらの位ｉ１’Ａと１’Ｂである。

フランク１’Ａと固体Ｂに所属する歯のフェースとの間の接触点は、該フランク が点Ｎを貫通する円ＣＡに対する接線と交差する点Ｍによって定められる。フェ ース２Ｂは従って１点ごとに決定され、そしてその推移点の座標が例えばＢに関 する照合のフレーム（ｆｒａｍ６）で決定出来る。特に、これら２つの歯が噛み 合わされる間中接触を常に保持することを保証するように、該フェースの境界を 計算する仕方もまた知られている。

フランクＩＡを広げるフェースは固体ＡとＢとの５劇、及びそれらの回転方向を 置き携えることによって、同じ方法で決定される。フランクについては、各歯に 関する所望の幅を考慮に入れるために、それらは最初に定められる。

このように各固体のピッチ曲線が知られれば、方法は適合出来る標準歯の輪郭を 決定するために利用出来る。標準歯と適合可能なピッチ曲線の形状及び外観に対 する制限があるが、しかし適切な偏心の楕円弧か適切な特性角（対数指標角）の 対数らせんかが標準歯付けを受入れるために申し分なく適当である。

歯のフェースの推移点の座標が計算された以後、計算を実施するためのソフトウ ェアを準備することも、或いは自動切削機とプログラムしたコンピュータとを提 携することすら明らかである。ピッチ曲線が円の弧である場合ですらこの方法が 適合することは認められる。この場合、各歯のフェースは、同様に円のインボリ ュートである。

例として第２図はピッチ曲線の２を示し、そしてそれから他の部分は２つの軸Ｘ Ｘ′とＹＹ’に関する対称によって推考される。このように、各四分円で、ピッ チ曲線は四分円を２等分する角度上に中心をつけ１，８グレード（ｇｒａｄｅ） 　、の角度にわたって延び、５５ｍに等しい半径を有する円の弧１０によって構 成される。

軸ＸＸ′に向かって、この円弧は中心Ｃに近テいている対数らせん弧】１によっ て引継がれ１、中央で４４．５グレードに等しい角度を定めている、そして弧１ １自体は中心で１．５グレードに等しい角度を定め、かつ３５．５０２Ｒに等し い半径を有する円弧１２によって引継がれる。

他の軸ＹＹ’の方へは円弧１０は、中心で４５グレードの角度境界を作り中心Ｃ から外方に出っ張った対数らせん弧１３によって広げられ、そして該らせん弧１ ３自体も７０．６９０ｍ１１の半径を有し、中心で１グレードに等しい角度を定 めている円弧１４によって引継がれている。

図示されたものに対応し、且つ滑りなしにその上のころがりの可能な２ピッチ曲 線を計算することは可能である。この対応曲線は、円弧１４に釣合うために、３ ５．１８８ｍｍの半径と中心で２．００９グレードの角度の円弧と；対数らせん 弧１３に釣合うために、中心で６０．０９９グレードの角度を有し、前述の円弧 から中心からは出っ張るらせん円弧−円弧１０に釣合うために、中心で７．１５ ８グレードの角度で５５．８７８Ｈの半径を有する円弧；らせん弧１１に釣合う ために、先行円弧からは中心から外方に出っ張り、中心で２９．９７７グレード に等しい角度にわたるらせん弧；及び最後に円弧１２に釣合うために、７０゜３ ７６０の半径を有し、中心で０．７５７グレードに等しい角度にわたって広がる 円弧；とから成る。

１度関連ピッチ曲線が決定されれば、多数の歯が選択され、そして主と１７で対 称の結果として、この数は図示例では形状Ｎ＝４ｎ＋２である。

、：のように例では５、各固体は、７各ピッチ曲線に沿、って一様に間隔を置か れ、。該曲線に沿って５．８８１ｍｍの測定“厚さ”を有し７、各ピッチ曲線の 合計周囲が３５２゜８６０龍であることを示す計算を用いて３０＠（第３圓参照 ）が適用される。勿論、歯数ばそれぞれの歯が委ねられる力の１関数であり、歯 は異なった厚みで周囲に不規則に配列可能である。

第３図は２個の固体２０と２１とを示しており、そのピッチ曲線２０Ａと２１Ａ とは、第２図を引用して上述された如く滑りがなくてお互いがころがるように整 合されている。

これら両方の固体の対数らせん弧の特性角（座標角）は７１グレードであり、そ して圧力角Ｐはこの特性角の余角、即ち２９グレード、に等しく選ばれている。

歯の輪郭を計算するのに必要な全パラメータが一度決定されれば、固体２０と２ １のそれぞれの歯自体は第１図を引用して述べた方法を適用することによって描 かれる。得られる歯列は標準（規格）であり、そして固体２０と２１とは固体２ ０の谷２３に固体２１の歯２２を置くことによってお互いに噛合可能である。

第４図は本発明に従った特別な場合の歯車３０を示し、ており、そこでは、接合 点ＡとＢに於て、円弧３３が下歯の円インボリュートフランク３Ｘａとト歯の円 インボリュートスペース３２ａとに対してそれぞれ接線であるように、ピッチ曲 線が対数らせん弧３３によって相互連結される異な１２．た半径の２つの円弧３ １及び３２によって構成されている。

図は関連歯車３０′の部分３３′に係合する歯車３０の部分３３を示しており、 この場合歯車３０′は、全部示され大歯車に対して同じであり、弧部分３３と３ ３′きで滑りがなくしかも隣接歯と整合してお互いにころぶ。らせん弧３３は勿 論歯車３０の回転中心Ｃ上に中心がある。

第５図には、本発明に従った歯車装置の変形例が示されている。

第１固体４０は対数らせん低群の連続で構成される閉じたピッチ曲線４１を有し ており、それらの幾つか（細線図示）は歯が備えられ、それらの他のもの（太線 図示）はそれらの両側の歯と同じ整合要件をそれら自体が満足させることによっ て、前回の部分３３及び３３′と同様に作用する。

第２固体４０′はピッチ曲線４１上を滑りなしにころがるための適切なピッチ曲 線４１′を有し、そのらせん弧は同様に細線か太線かで描かれたどちらかによっ て歯を備えているか歯を備えてないかである。

このタイプの歯車装置の利点は、その軸Ｃのまわりに一定に回転する駆動固体４ ０の関数としての従動固体（例えば４０′）の運動で得られる変化にある。

従って、４０′の如き固体の２個をお互いには１００グレード片寄らせて有する 同心上の２本の従動輪を連合させることによって、周期運動を繰返す２本の軸間 の関係運動を得ることが可能であり、そしてこれは多くの機構に、特に容量装置 に利用出来る。

一見したところ、どのような形状のピッチ曲線も本発明に係る規格歯列に適用可 能であり、特に楕円曲線が規格歯列に適用可能である。

外延に関していえば、楕円、円及び／又は対数らせんの低群の連続から成るピッ チ曲線がピッチ曲線の開いているか閉じているかに関係なく歯列に適用出来る。

噛合する対は、従って１つ及び／又は他が多数の突起を設けたものかラックの形 状にも出来る。

勿論、本発明はまたお互いに協同作用する扇形歯車かラック（即ち、回転軸に沿 って歯面を連続的に徐ｋに角変位する）技術を用いて本発明に従う輪郭（プロフ ィール）から提供可能である。

本発明ば運動の橙械的伝動に適用可能である。

ＳＡ　１３５２６

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．それぞれのピッチ曲線（ＰＡ，ＰＢ）に沿ってお互いが滑り無くころがる２ つの固体（Ａ，Ｂ）を噛み合わせることによって結合する歯であって、該曲線は 完全円とは異なっており、歯はその作用面の輪郭が、ピッチ曲線（ＰＢ）内側に 位置し、且つ与えられた圧力角（Ｐ）に関して決められた円のインポリュートの 形態のフランク部分（１Ｂ）、及びピッチ曲線（ＰＢ）外掛のフェース部分（２ Ｂ）で構成され、そして歯のフェース部分（２Ｂ）と協同作用する歯のフランク 部分（１′Ａ）との間の瞬間接触点（Ｍ）が、フランク部分（１Ａ，１′Ａ）を 定め、且つピッチ曲線（Ｐ′Ａ，Ｐ′Ｂ）間の瞬間接触点（Ｎ）を通過する円（ ＣＡ）に対する接線上に置かれる仕方で、ピッチ曲線の関数としての計算によっ て決定されることを特徴とする歯。
2. ２．ピッチ曲線（ＰＡ，ＰＢ）が少くとも１つの対数らせん形状の歯付き弧を含 むことを特徴とする請求項１項に係る歯の複数から成る歯列。
3. ３．ピッチ曲線が少くとも１つの楕円形状の歯付け弧を含むことを特徴とする請 求項１項又は２項に係る歯の複数から成る歯列。
4. ４．ピッチ曲線（ＰＡ，ＰＢ）が、その特性角としての直角を有する対数らせん の特殊な場合にか、又はその焦点が符号する楕円の特殊な場合に一致する円形歯 付き弧を少くとも１つ含むことを特徴とする請求項２項又は３項の歯列。
5. ５．２つの歯付き弧の部分間に、歯無しで且つ、相互に連絡する歯のフランク（ ３１ａ）と面（３２ｂ）のそれぞれに対して端部に於て接線である対数らせんに よって構成されるピッチ曲線の弧（３３，３３′）を含むことを特徴とする請求 項２項から４項までのいずれか１項の歯列。
6. ６．２つの歯付き弧部分の間に、歯無しで且つ、相互に連絡する歯のフランクと フェースとのそれぞれに対して端部に於て接線である楕円弧によって構成される ピッチ曲線の弧を含むことを特徴とする請求項２項から４項までのいずれか１項 の歯列。
7. ７．歯車装置（２０，２１，３０，３０′，４０，４０′）を構成する固体のそ れぞれが、共役内、及び／又は楕円、及び／又は対数らせん、の弧群の連続によ って構成された閉ピッチ曲線を有することを特徴とする請求項２項から６項まで のいずれか１項に係る歯列を備えた歯車装置。
8. ８．固体の少くとも１つが開ピッチ曲線を含むことを特徴とする、ラックとピニ オンか歯付き扇形板タイプと請求項７に係る歯車の歯車装置。
9. ９．ピッチ曲線の歯付き部分が、らせん又はヘリングボーンの歯を有することを 特徴とする請求項７項又は８項の歯車装置。