CN104235308B

CN104235308B - 齿轮

Info

Publication number: CN104235308B
Application number: CN201410262297.9A
Authority: CN
Inventors: 梶原靖
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2034-06-13
Also published as: US9052010B2; JP2015001248A; EP2813733A1; JP6188131B2; US20140366668A1; EP2813733B1; CN104235308A

Abstract

本发明提供一种齿轮，该齿轮的齿形形状能够提高齿的耐久性。以齿底中心(P0)为界的齿的齿底侧区域(10)的齿直角截面形状的一半，由从齿底中心(P0)向齿面(8)侧延伸的第一渐开线部(13)、与该第一渐开线部(13)的端部平滑地连接的圆弧部(14)、与该圆弧部(14)的端部平滑地连接的第二渐开线部(15)、与该第二渐开线部(15)的端部平滑地连接的第三渐开线部(16)、平滑地连接该第三渐开线部(16)的端部和所述齿面(8)的齿面连接曲线部(17)构成。决定第一渐开线部(13)、圆弧部(14)、第二渐开线部(15)及第三渐开线部(16)的曲率半径，以能够在齿(7)啮合的前后使在齿(7)的齿底侧区域(10)产生的拉伸应力和压缩应力构成的应力变动幅度均匀化。

Description

齿轮

技术领域

本发明涉及汽车、精密机械、工业机械及它们的零件等的动力传递机构广泛使用的齿轮。

背景技术

目前，对汽车或精密机械等的动力传递机构所使用的齿轮，实施了用于提高齿的强度的各种对策。

(第一现有例)

图15表示这样的齿轮。在该图15中，齿轮100的齿101的齿底侧的形状成为接近与要啮合的对方齿轮(小齿轮)的齿的运动轨迹不干涉的程度的拱形的曲面102，使霍弗的30°切线法的危险截面的位置从P1向P2与齿尖侧接近，提高了齿的强度(参照专利文献1)。

(第二现有例)

另外，已知有将齿直角截面的齿底侧区域的形状形成为椭圆形状，以提高齿根强度的齿轮(参照专利文献2)。

专利文献1：(日本)特表2004－519644号公报

专利文献2：(日本)特表2009－531613号公报

但是，第一及第二现有例的齿轮均未考虑在齿底侧区域产生的拉伸应力和压缩应力构成的应力变动幅度，在齿底中央或其附近产生由应力变动幅度引起的最大应力振幅位置，不能充分提高齿的耐久性。

发明内容

因此，本发明提供一种齿轮，其齿形形状考虑了在齿的齿底侧区域产生的应力变动幅度，能够提高齿的耐久性。

如图1～3，图5、图7～10所示，本发明涉及具有渐开线齿面8的齿轮1。在本发明的齿轮1中，齿8的齿底侧区域10的齿直角截面形状是相对于连结齿底中心P0和齿轮中心11的直线12线对称的形状。另外，以所述齿底中心P0为界的所述齿7的齿底侧区域10的齿直角截面形状的一半由从所述齿底中心P0向所述齿面8侧延伸的第一渐开线部13、与该第一渐开线部13的端部平滑地连接的圆弧部14、与该圆弧部14的端部平滑地连接的第二渐开线部15、与该第二渐开线部15的端部平滑地连接的第三渐开线部16、平滑地连接该第三渐开线部16的端部和所述齿面8的齿面连接曲线部17构成。另外，所述第一渐开线部13按照随着远离所述齿底中心P0而使曲率半径增大的方式形成。另外，所述圆弧部14按照成为与所述第一渐开线部13的最大曲率半径相同的曲率半径的方式形成为圆弧状。另外，所述第二渐开线部15与所述圆弧部14的连接部分的曲率半径是与所述圆弧部14的曲率半径相同的曲率半径，并且按照随着远离所述圆弧部14而使曲率半径增大的方式形成。另外，所述第三渐开线部16与所述第二渐开线部15的连接部分的曲率半径是与所述第二渐开线部15的最大曲率半径相同的曲率半径，并且按照随着远离所述第二渐开线部15而使曲率半径减少的方式形成。另外，所述齿面连接曲线部17由在所述第三渐开线部16和所述齿面8的连接区域不产生应力集中的平滑的曲线形成。另外，所述第二渐开线部15和所述第三渐开线部16的连接部分按照成为霍弗的30°切线法中的危险截面位置附近的方式来决定。另外，决定所述第一渐开线部13、所述圆弧部14、所述第二渐开线部15及所述第三渐开线部16的所述曲率半径，以能够将在所述齿7啮合的前后使所述齿7的齿底侧区域10产生的拉伸应力和压缩应力的所谓的部分交变状态的应力状态的应力变动幅度均匀化。

本发明的齿轮显然能够使在齿底侧区域产生的拉伸应力和压缩应力的所谓的部分交变状态的应力变动幅度均匀化，最大应力振幅位置不会在齿底中央或其附近产生，而且，能够使最大应力振幅位置不在齿底侧区域整体产生，能够提高齿的耐久性。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的齿轮的图，图1(a)是齿轮的正面图，图1(b)是沿图1(a)的A1－A1线剖切表示的齿轮的剖面图；

图2是放大表示图1的齿轮的齿部的一部分(用B表示的部分)的图，是放大表示齿的齿直角截面形状的图；

图3是按照从齿底沿齿高方向的距离而表示图2的齿的齿底侧区域的第一渐开线部、圆弧部、第二渐开线部及第三渐开线部的曲率半径的图；

图4是表示在旧型齿的齿底侧区域产生的应力分布的图；

图5是表示部分交变的应力状态的图；

图6是关于图4所示的旧型齿的图，是表示沿齿厚中心线的位置(距齿轮中心的距离)和应力变动幅度的关系的图；

图7是关于本发明的齿轮的齿的图，是表示沿齿厚中心线的位置(距齿轮中心的距离)和应力变动幅度的关系的图；

图8是关于本发明的齿轮的齿的图，是表示轮缘的厚度为模数(m)的2倍(2m)时和轮缘的厚度为模数的1.5倍(1.5m)时的齿形形状的图；

图9是关于本发明的齿轮且轮缘的厚度为模数(m)的2倍(2m)的齿轮的齿的图，是表示沿齿厚中心线的位置(距齿轮中心的距离)和应力变动幅度的关系的图；

图10是关于本发明的齿轮且轮缘的厚度为模数(m)的1.5倍(1.5m)的齿轮的齿的图，是表示沿齿厚中心线的位置(距齿轮中心的距离)和应力变动幅度的关系的图；

图11是将比较例(展成齿形的齿轮)的齿的齿底侧区域的形状与本发明产品1、2的齿的齿底侧区域的形状重合，弄清相互的不同的图；

图12是关于轮缘的厚度为模数的2倍的比较例的齿轮(比较例1)的图，是表示以齿的齿底侧区域中的齿底中心为界的一半区域的应力变动幅度的变化的图；

图13是关于轮缘的厚度为模数的1.5倍的比较例的齿轮(比较例2)的图，是表示以齿的齿底侧区域中的齿底中心为界的一半区域的应力变动幅度的变化的图；

图14是表示本发明的变形例2的齿轮的图，图14(a)是齿轮的正面图，图14(b)是沿图14(a)的A2－A2线剖切表示的齿轮的剖面图；

图15是第一现有例的齿轮的齿的齿直角截面图。

标记说明

1：齿轮

5：齿部

6：轮缘

7：齿

8：齿面

10：齿底侧区域

11：齿轮中心

12：齿底中心线(直线)

13：第一渐开线部

14：圆弧部

15：第二渐开线部

16：第三渐开线部

17：齿面连接曲线部

P0：齿底中心

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是表示本发明实施方式的齿轮的图。另外，图1(a)是齿轮1的正面图，图1(b)是沿图1(a)的A1－A1线剖切表示的齿轮1的剖面图。

如该图1所示，齿轮1具有：中心具有轴孔2的轮毂3；在沿该轮毂3的轴线CL的方向的中央部的外周形成的圆板状的辐板4；在该辐板4的外周形成的齿部5。而且，齿部5在圆环状的轮缘6的外周侧形成有多个齿7。这种齿轮1为树脂材料(PA、POM、PPS、PPA等)制造的齿轮，通过注射成形而制造。

图2是放大表示图1的齿轮1的齿部5的一部分(用B表示的部分)的图，是放大表示齿7的齿直角截面形状的图。如该图2所示，齿7的渐开线齿面8和齿底侧区域10平滑地连接。齿7的齿底侧区域10的齿直角截面形状成为相对于连结齿底中心P0和齿轮中心11的直线(齿底中心线)12线对称的形状(参照图1及图2)。而且，以齿底中心P0为界的齿7的齿底侧区域10的齿直角截面形状的一半由从齿底中心P0向齿面8侧延伸的第一渐开线部13、与该第一渐开线部13的端部平滑地连接的圆弧部14、与该圆弧部14的端部平滑地连接的第二渐开线部15、与该第二渐开线部15的端部平滑地连接的第三渐开线部16、平滑地连接该第三渐开线部16的端部和齿面8的齿面连接曲线部17构成。

图3按照从齿底中心P0沿齿高方向的距离(X)而表示第一渐开线部13、圆弧部14、第二渐开线部15及第三渐开线部16的曲率半径。首先，第一渐开线部13按照曲率半径随着远离齿底中心P0而增大的方式形成。圆弧部14按照与第一渐开线部13的最大曲率半径成为相同的曲率半径的方式形成为圆弧状。第二渐开线部15与圆弧部14的连接部分(P4)的曲率半径为与圆弧部14的曲率半径相同的曲率半径，并且按照曲率半径随着远离圆弧部14而增大的方式形成。第三渐开线部16与第二渐开线部15的连接部分(P1)的曲率半径为与第二渐开线部15的最大曲率半径相同的曲率半径，并且按照曲率半径随着远离第二渐开线部15而减少的方式形成。而且，第二渐开线部15和第三渐开线部16的连接部分(P1)按照成为霍弗(Hofer)的30°切线法的危险截面位置附近的方式而决定。齿面连接曲线部17按照在第三渐开线部16和齿面8的连接区域不产生应力集中的方式由样条曲线或贝塞尔曲线形成。

接着，说明按照怎样的方式决定第一渐开线部13、圆弧部14、第二渐开线部15及第三渐开线部16的具体形状及曲率半径。

目前，就齿的齿底侧区域的齿直角截面形状而言，按照减小拉伸应力的最大值，使齿底中心到啮合的齿面附近的范围产生的拉伸应力均匀的方式，通过构造分析(例如，使用了通用非线形构造分析软件即ANSYS的构造分析)来决定，形成提高了静态破坏强度的形状。图4表示这种现有的齿(旧型齿)7A的齿底侧区域10产生的应力分布。在以下的说明中，齿轮1、1A以模数(rn)：1、压力角：20度、扭转角：0度、齿数：30、并齿、渐开线齿形为前提。另外，在图4中，从齿底侧区域10的齿形向内侧描画的直线的长度表示拉伸应力的大小，从齿底侧区域10的齿形向外侧描画的直线的长度表示压缩应力的大小。另外，在图4中，啮合的负荷F作用的部位为最差负荷点(从两齿啮合变为一齿啮合的点)。

如该图4(a)所示，假设中央的齿7A与对方齿轮的齿啮合时，在齿7A的啮合的齿面8a(图4(a)中的左齿面)侧的齿底侧区域10产生拉伸应力。另一方面，如图4(a)所示，在齿7A的非啮合的齿面8b(图4(a)中的右齿面)侧的齿底侧区域10产生压缩应力。因此，啮合的齿面8a侧的齿底侧区域10在齿7A的啮合的前后(图4(a)中的中央的齿7A与对方齿轮的齿啮合后，图4(a)中的左侧的齿7A与对方齿轮的齿啮合的情况)，成为在产生了拉伸应力后产生压缩应力的所谓的部分交变的应力状态(参照图4(b)、图5)。

图6是表示在图4所示的现有的齿(旧型齿)7A中，沿齿厚中心线18(连结齿厚中心和齿轮中心11的直线)的位置(距齿轮中心11的距离)和应力变动幅度的关系的图，横轴表示距齿轮中心11的距离(X坐标)，纵轴表示应力变动幅度。另外，在图6中，实线表示由拉伸应力和压缩应力构成的应力变动幅度的变化(应力变动幅度分布)。另外，在图6中，虚线表示拉伸应力的变化。如该图6所示，除了从齿底中心附近到齿底中心P0的范围外，实线和虚线大致重合。

如该图6所示，从齿底中心附近朝向齿底中心P0，应力变动幅度急剧地增大，在齿底中心P0，应力变动幅度最大(参照图4(b))。这样，按照从齿底中心P0到啮合的齿面8附近的范围产生的拉伸应力达到均匀的方式决定的齿形形状的齿轮1A，最大应力振幅发生位置为齿底中心P0，因此，在齿底中心P0有可能产生疲劳破坏。

因此，如图7所示，在本发明的齿轮1中，齿7的齿底侧区域10的齿直角截面形状按照应力变动幅度(应力振幅)不会从齿底中心附近朝向齿底中心P0增大的方式降低拉伸应力，按照在从齿底中心P0到啮合的齿面8a附近(P8点)的范围产生的应力变动幅度(应力振幅)大致均匀的方式，通过构造分析(例如，使用通用非线形构造分析软件即ANSYS的构造分析)求出齿形形状(第一渐开线部13、圆弧部14、第二渐开线部15及第三渐开线部16)，并且求出第一渐开线部13、圆弧部14、第二渐开线部15及第三渐开线部16的曲率半径(参照图2～3)。另外，在图7中，实线表示由拉伸应力和压缩应力构成的应力变动幅度的变化(应力变动幅度分布)。另外，在图7中，虚线表示拉伸应力的变化。如该图7所示，除了从齿底中心附近到齿底中心P0的范围外，实线和虚线大致重合。

图8表示轮缘6的厚度为模数(m)的2倍(2m)时和轮缘6的厚度为模数的1.5倍(1.5m)时的齿形形状(参照图1)，是对通过构造分析(例如，使用了通用非线形构造分析软件即ANSYS的构造分析)求出的齿形形状(第一渐开线部13、圆弧部14、第二渐开线部15及第三渐开线部16)进行具体说明的图。另外，齿7的齿底侧区域10的齿直角截面形状为以齿底中心线12为中心的线对称形状，因此，对以齿底中心线12为中心的一半进行说明。

在该图8的齿形形状中，将曲率半径从增加变为减少的点设为P1，求出该点P1的切线L1。在将切线L1和齿厚中心线18构成的角设为θ1时，θ1为接近30°的角度，因此，可以说点P1为霍弗(Hofer)的30°切线法的危险截面附近的点。接着，在点P1，求出与切线L1正交并向齿槽20侧延伸的长度c的垂线L2。将垂线L2的端点设为P2，求出在该端点P2与垂线L2正交且从端点P2向相邻的其它齿7(图8中的左侧的齿)侧延伸的长度d的直线L3。而且，在θ2的角度范围内描绘将该直线L3的端点设为O1，以端点O1为中心的半径d的基础圆S1。接着，在将以端点P2为端部的长度c的线向基础圆S1卷绕时，利用长度c的线的前端描绘P1～P4范围的第二渐开线部15(参照图2)。该第二渐开线部15的曲率半径随着从P4向P1而增大。

接着，求出将基础圆S1的端点设为P3，以端点P3为中心的半径e的圆弧和与齿底中心线12正交的长度e的直线f的交点O2。而且，从端点P3到直线f与齿底中心线12的交点P5描绘以交点O2为中心的半径e的基础圆S2。

接着，将以端点P2为端部的长度c线移动到与基础圆S2接触。此时，长度c的线处于卷绕于基础圆S1的状态，以端点P3为中心转动，其前端从P4到P6描绘圆弧。从该P4到P6的圆弧成为圆弧部14(参照图2)。该圆弧部14的曲率半径与直线P3－P4的长度为同一尺寸。

接着，将以端点P2为端部的长度c线卷绕于基础圆S2，使以端点P2为端部的长度c线的前端从P6移动到齿底中心P0，描绘第一渐开线部13(参照图2)。该第一渐开线部13的曲率半径随着从齿底中心P0朝向P6而增大。

接着，求出在端点P2与垂线L2正交且从端点P2向与直线L3的反方向延伸的长度g的直线L4。而且，设该直线L4的端点为O3，以θ3的角度描绘以端点O3为中心的半径g的基础圆S3。接着，若将以端点P2为端部的长度c的线向基础圆S3卷绕，则利用长度c的线的前端描绘从P1到P8范围的第三渐开线部16(参照图2)。该第三渐开线部16的曲率半径随着从P1朝向P8而减少。

接着，将第三渐开线部16的端点P8和齿面8(8a)的齿底侧端点P9用样条曲线或贝塞尔曲线平滑地连接。用该样条曲线或贝塞尔曲线描绘的从P8到P9的范围成为齿面连接曲线部17(参照图2)。

表1表示轮缘6的厚度为模数(m)的2倍时和轮缘6的厚度为模数(m)的1.5倍时的齿形形状的各尺寸。

表1

	轮缘厚度2.0(m)的齿轮	轮缘厚度1.5(m)的齿轮
			a	1.021	1.0166
b	13.9832	13.9702
			c	0.9677	0.9018
d	1.056	0.8537
			e	1.0096	0.8475
g	1.2	0.9
			R0	16	16
R2	13.75	13.75
			θ1	32.40	33.50
θ2	20.41	18.78
			θ3	22.12	23.21

a～R2的单位为毫米(mm)

θ1～θ3的单位为度(°)

图9是关于轮缘6的厚度为模数2倍的齿轮1(本发明产品1)的图，表示齿7的齿底侧区域10中的以齿底中心P0为界的一半区域的应力变动幅度的变化。在该图9中，横轴表示距齿轮中心P0的距离(X坐标)，纵轴表示应力变动幅度。另外，在该图9中，在表示应力变动幅度变化的曲线中，由实线表示的曲线表示由拉伸应力和压缩应力构成的应力变动幅度的变化，由虚线表示的曲线表示仅着眼于拉伸应力的应力变动幅度的变化。

如该图9所示，将从齿底中心附近到齿底中心P0的区域中的由实线表示的应力变动幅度均匀化，并且将从齿底中心P0到第三渐开线部16的齿面侧端点P8的区域中的由实线表示的应力变动幅度大致均匀化。

图10是关于轮缘6的厚度为模数的1.5倍的齿轮1(本发明产品2)的图，表示齿7的齿底侧区域10中的以齿底中心P0为界的一半区域的应力变动幅度的变化。在该图10中，横轴表示距齿轮中心P0的距离(X坐标)，纵轴表示应力变动幅度。另外，在该图10中，在表示应力变动幅度的变化的曲线中，由实线表示的曲线表示由拉伸应力和压缩应力构成的应力变动幅度的变化，由虚线表示的曲线表示仅着眼于拉伸应力的应力变动幅度的变化。

如该图10所示，将从齿底中心附近到齿底中心P0的区域中的由实线表示的应力变动幅度均匀化，并且将从齿底中心P0到第三渐开线部16的齿面侧端点P8的区域中的由实线表示的应力变动幅度大致均匀化。

(比较例)

图11是将齿底的角部曲线通过齿尖R0.375mm的齿条形工具展成的展成齿形的齿轮作为比较例，使该比较例(比较例1、2)的齿的齿底侧区域的形状与本发明产品1、2的齿的齿底侧区域的形状重合，使相互的不同明了的图。另外，比较例的展成齿形的齿轮除了齿底侧区域之外，齿轮诸元素与本发明产品1、2相同(模数(m)：1、压力角：20度、扭转角：0度、齿数：30、并齿、渐开线齿形)。如该图11所示，在使本发明产品1、2的齿底中心与比较例的齿底中心重合的情况下，本发明产品1、2的齿形相对于比较例的展成齿形，在齿底中心附近部位于展成齿形的齿槽侧，在齿面附近部咬入展成齿形的齿侧而设置。即，在图11中，本发明产品1、2的齿7的齿底侧区域10的齿直角截面形状在齿底中心P0和齿面8的齿底侧端点P9之间与比较例的展成齿形交叉，以与该展成齿形的交叉点为界平分为齿底中心附近部和齿面附近部(参照图8)。

图12是关于轮缘6的厚度为模数的2倍的比较例的齿轮(比较例1)的图，表示以齿的齿底侧区域中的齿底中心P0为界的一半区域的应力变动幅度的变化。在该图12中，横轴表示距齿轮中心的距离(X坐标)，纵轴表示应力变动幅度。另外，在该图12中，在表示应力变动幅度的变化的曲线中，由实线表示的曲线表示由拉伸应力和压缩应力构成的应力变动幅度的变化，由虚线表示的曲线表示仅着眼于拉伸应力的应力变动幅度的变化。

如该图12所示，比较例1的最大应力变动幅度发生位置处于齿底中心P0的附近，齿底侧区域的应力变动幅度的变化较大，应力变动幅度和从齿底中心P0起在较大范围(从齿底中心P0到第三渐开线部16的齿面侧端点P8的范围)均匀化的本发明品1大不相同(参照图9)。

图13是关于轮缘6的厚度为模数的1.5倍的比较例的齿轮(比较例2)的图，表示以齿的齿底侧区域中的齿底中心P0为界的一半区域的应力变动幅度的变化。在该图13中，横轴表示距齿轮中心P0的距离(X坐标)，纵轴表示应力变动幅度。另外，在该图13中，在表示应力变动幅度的变化的曲线中，由实线表示的曲线表示由拉伸应力和压缩应力构成的应力变动幅度的变化，由虚线表示的曲线表示仅着眼于拉伸应力的应力变动幅度的变化。

如该图13所示，比较例2与比较例1同样，最大应力变动幅度发生位置处于齿底中心P0的附近，齿底侧区域的应力变动幅度的变化较大，应力变动幅度和从齿底中心P0起在较大范围(从齿底中心P0到第三渐开线部16的齿面侧端点P8的范围)均匀化的本发明品2大不相同(参照图10)。

(本发明产品1、2和比较例1、2的对比)

如表2所示，本发明品1能够使最大应力变动幅度降低至比较例1的最大应力变动幅度的84.3％。另外，本发明产品2能够使最大应力变动幅度降低至比较例2的最大应力变动幅度的87.2％。而且，本发明产品1、2的应力变动幅度从齿底中心P0起在较大范围均匀化(参照图9、图10)。而比较例1、2在与本发明产品1、2的齿底侧区域的P0到P8的范围(沿X轴方向的尺寸范围)对应的齿底侧区域，应力变动幅度的变化较大(参照图12、图13)。由此，与比较例1相比，本发明产品1能够进一步提高疲劳强度。另外，与比较例2相比，本发明产品2能够进一步提高疲劳强度。

表2

齿形	轮缘厚2.0	轮缘厚1.5
			本发明(A)	71.6MPa	77.5MPa
比较例(B)	84.9MPa	88.9MPa
			(A/B)	84.3％	87.2％

(本发明产品和旧型产品的对比)

图2所示的本发明的齿形形状的齿轮(本发明产品)1与图4所示的现有的齿形形状的齿轮(旧品种)1A相比，能够将最大应力变动幅度降低6.4％。另外，在将本发明品1和旧品种1A分别以相同的扭矩进行啮合的耐久试验的情况下，本发明产品1的啮合的耐久次数为9200000次，而旧型产品1A的啮合的耐久次数为2900000次，与旧型产品1A相比，本发明产品1能够使耐久性提高约3倍以上。另外，本发明产品1和旧型产品1A除了齿底侧区域的齿形形状外，齿轮诸元素相同，轮缘6的厚度为模数的2倍。

(变形例1)

上述本发明的齿轮1若以注射成形为前提，则为了确保齿部5的强度且高精度地形成齿7，优选按照成为模数的1.5倍～3倍的范围的方式决定轮缘6的厚度，更优选按照成为模数的1.5倍～2倍的范围的方式决定轮缘6的厚度。

(变形例2)

图14表示本发明变形例2的齿轮21。图14(a)是齿轮21的正面图，图14(b)是沿图14(a)的A2－A2线剖切表示的齿轮21的剖面图。

该图14所示的齿轮21在具备轴孔22的圆筒状的轮毂(轮缘)23的外周形成有多个齿24，由轮毂23和齿24构成齿部25。该图14所示的齿轮21能够在齿24的齿底侧区域适用图2、图8所示的齿形形状。该情况下，轮毂23的厚度优选以成为模数的1.5倍～3倍的范围的方式来决定，更优选以成为模数的1.5倍～2倍的范围的方式来决定。

工业上的应用

本发明的齿轮的齿形形状能够广泛采用平齿轮、斜齿轮、人字齿轮、锥齿轮、平面齿轮、涡轮、双曲线齿轮等的齿形形状。

另外，本发明的齿轮的齿形形状不限于树脂材料制的齿轮，也可适用于金属(例如，机械构造用合金钢、碳素钢、不锈钢、易切削钢、黄铜、磷青铜)等的齿轮。

Claims

1.一种齿轮，其具有渐开线的齿面，其特征在于，

齿的齿底侧区域的齿直角截面形状是相对于连结齿底中心和齿轮中心的直线线对称的形状，

以所述齿底中心为界的所述齿的齿底侧区域的齿直角截面形状的一半，由从所述齿底中心向所述齿面侧延伸的第一渐开线部、与该第一渐开线部的端部平滑地连接的圆弧部、与该圆弧部的端部平滑地连接的第二渐开线部、与该第二渐开线部的端部平滑地连接的第三渐开线部、平滑地连接该第三渐开线部的端部和所述齿面的齿面连接曲线部构成，

所述第一渐开线部按照随着远离所述齿底中心而使曲率半径增大的方式形成，

所述圆弧部按照成为与所述第一渐开线部的最大曲率半径相同的曲率半径的方式形成为圆弧状，

所述第二渐开线部与所述圆弧部的连接部分的曲率半径为与所述圆弧部的曲率半径相同的曲率半径，并且按照随着远离所述圆弧部而使曲率半径增大的方式形成，

所述第三渐开线部与所述第二渐开线部的连接部分的曲率半径为与所述第二渐开线部的最大曲率半径相同的曲率半径，并且按照随着远离所述第二渐开线部而使曲率半径减小的方式形成，

所述齿面连接曲线部由在所述第三渐开线部和所述齿面的连接区域不产生应力集中的平滑的曲线形成，

所述第二渐开线部和所述第三渐开线部的连接部分处的切线与连结齿厚中心和齿轮中心的齿厚中心线构成的角为接近30°的角度，

决定所述第一渐开线部、所述圆弧部、所述第二渐开线部及所述第三渐开线部的所述曲率半径，以能够将在所述齿啮合的前后使所述齿的齿底侧区域产生的拉伸应力和压缩应力的所谓的部分交变状态的应力状态的应力变动幅度均匀化。

2.如权利要求1所述的齿轮，其特征在于，

将所述第三渐开线部与所述齿面的齿底侧端点用样条曲线或贝塞尔曲线平滑地连接，所述齿面连接曲线部由所述样条曲线或贝塞尔曲线所描绘的范围形成。

3.如权利要求1或2所述的齿轮，其特征在于，

所述齿与轮缘一同构成齿部，所述轮缘的厚度为模数的1.5～3.0倍。