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JP2004360877A - Involute gear - Google Patents

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JP2004360877A JP2003163201A JP2003163201A JP2004360877A JP 2004360877 A JP2004360877 A JP 2004360877A JP 2003163201 A JP2003163201 A JP 2003163201A JP 2003163201 A JP2003163201 A JP 2003163201A JP 2004360877 A JP2004360877 A JP 2004360877A
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Kimihiro Takase
公宥 高瀬
Seiichi Sunami
清一 須浪
Mitsuhiro Kawaminami
光浩 汾陽
Yasushi Hayashida
泰 林田
Yasushi Ueda
泰史 上田
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Abstract

【課題】インボリュート歯車において、それの回転伝達機能を損なうことなく、それの歯の強度を向上させる。
【解決手段】各歯面20,22の全体領域を、歯面同士の接触点の軌跡を含んでそれに沿って延びる帯状の接触領域と、それの外側に位置する非接触領域とに仕切る。接触領域は、インボリュートヘリコイドとして形成し、相手歯車の歯面に対する歯当たり面として機能させる。非接触領域は、相手歯車の歯面に接触しない形状であって、前記全体領域がインボリュートヘリコイドとして形成された場合の基本歯面形状に対し、当該インボリュート歯車における歯の強度が直接にまたは間接に向上する向きに変更された形状を与える。例えば、歯先30を歯幅方向の両側において基本歯先形状に対して欠落させるとともに、歯底32を歯幅方向の両側において基本歯底形状に対して隆起させる。
【選択図】 図2
An involute gear has improved tooth strength without impairing its rotation transmitting function.
The entire area of each tooth surface (20, 22) is partitioned into a band-like contact area including a locus of a contact point between the tooth surfaces and extending along the same, and a non-contact area located outside the belt-like contact area. The contact area is formed as an involute helicoid and functions as a tooth contact surface with respect to the tooth surface of the mating gear. The non-contact area is a shape that does not contact the tooth surface of the mating gear, and the strength of the teeth in the involute gear is directly or indirectly compared to the basic tooth surface shape when the entire area is formed as an involute helicoid. Give the modified shape a better orientation. For example, the tooth tip 30 is missing from the basic tooth tip shape on both sides in the tooth width direction, and the tooth bottom 32 is raised from the basic tooth tip shape on both sides in the tooth width direction.
[Selection] Figure 2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インボリュートヘリコイドを歯面とするインボリュート歯車に関するものであり、特に、そのインボリュート歯車における各歯の強度を向上させる技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
歯車対は、一対の歯面を前後に有する歯が複数、歯底を有する歯溝を1個ずつ隔てて並んで形成された一対の歯車によって構成され、かつ、互いに対応する歯面同士においてかみ合うように構成される。さらに、それら歯面同士が互いに接触する接触点が、それら一対の歯車がかみ合って運動するにつれて各歯面上において軌跡を描く。この軌跡が接触点軌跡である。
【0003】
本発明者は、この接触点軌跡に関して研究を重ね、その結果、次のような知見を得た。
【0004】
すなわち、歯車対における各歯車が平歯車である場合には、それの接触点軌跡が各平歯車の軸直角平面に沿って延びるのに対し、はすば歯車である場合には、それの接触点軌跡が、各はすば歯車の軸直角平面に対して交差する方向に延びるという知見を得たのである。
【0005】
さらに、本発明者は、さゅに、インボリュート歯車において快転騒音を低減させる技術に関しても研究を行い、その結果、次のような技術を提案した。すなわち、歯車対の各歯面のうち接触点軌跡に沿って延びる中央領域においては、基準となるインボリュートヘリコイドを歯面としてそのまま残す一方、その両側領域においては、インボリュートヘリコイドを修整し、この領域を非歯当たり領域とするという技術を提案したのである。この提案技術は、本出願人に係る特許文献1に開示されている。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−53702号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
インボリュート歯車については、回転騒音を軽減したいという要望の他に、例えば、歯の強度を向上させたいという要望もある。
【0008】
このような事情を背景とし、本発明は、インボリュート歯車において、それの回転伝達機能を損なうことなく、それの歯の強度を向上させることを課題としてなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴のいくつかおよびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
【0010】
(1) インボリュートヘリコイドとして形成された一対の歯面を前後に有する歯が複数、歯底を有する歯溝を1個ずつ隔てて並んで形成されるとともに、各歯面と相手歯車の歯面とが互いに接触する接触点がそれら一対の歯車がかみ合って運動するにつれて各歯面上において軌跡を描くインボリュート歯車であって、
それの各歯面の全体領域が、前記接触点の軌跡を含んでそれに沿って延びる帯状の接触領域と、その接触領域の外側に位置する非接触領域とに仕切られ、
前記接触領域は、インボリュートヘリコイドとして形成されるとともに、前記相手歯車の歯面に対する歯当たり面として機能し、
前記非接触領域は、前記相手歯車の歯面に接触しない形状であって、前記全体領域がインボリュートヘリコイドとして形成された場合の基本歯面形状に対し、当該インボリュート歯車における歯の強度が直接にまたは間接に向上するように変更された形状を与えられたインボリュート歯車。
【0011】
本発明者の研究によれば、かみ合って運動する(ここに「運動する」とは、回転運動のみならず直線運動を含む用語として使用する。)歯車間において荷重を伝達するために直接に寄与する部分は、各歯面の全体領域ではなく、それの一部である。具体的には、その全体領域のうち、接触点の軌跡を含んでそれに沿って延びる帯状の領域である。
【0012】
したがって、それ以外の領域、すなわち、その帯状の領域の外側に位置する領域は、相手歯車の歯面に接触しないことを条件に、かつ、歯の強度を向上させることを目的として、全体領域がインボリュートヘリコイドとして形成された場合の基本歯面形状に対して変更することが可能である。
【0013】
このような知見に基づき、本項に係るインボリュート歯車においては、各歯面の全体領域が、各歯面と相手歯車の各歯面とが互いに接触する接触点の軌跡を含んでそれに沿って延びる帯状の接触領域と、その接触領域の外側に位置する非接触領域とに仕切られている。
【0014】
接触領域は、インボリュートヘリコイドとして形成されるとともに、相手歯車の歯面に対する歯当たり面として機能する。これに対し、非接触領域は、相手歯車の歯面に接触しない形状であって、歯面の全体領域がインボリュートヘリコイドとして形成された場合の基本歯面形状に対し、当該インボリュート歯車における歯の強度が直接にまたは間接に向上するように変更された形状を与えられている。
【0015】
ここに、「歯の強度が直接に向上するように変更された形状」とは、例えば、歯車のうち、特定の形状が与えられた部位と、その形状の付与によって強度が向上する部位とが互いに一致するような特定の形状を意味する。このような形状の一例が、基本歯底形状から少なくとも局部的に隆起した形状である。
【0016】
これに対し、「歯の強度が間接に向上するように変更された形状」とは、例えば、歯車のうち、特定の形状が与えられた部位と、その形状の付与によって強度が向上する部位とが互いに一致しないが、特定の形状が与えられた第1部位にかみ合う別の第2部位の強度を向上させる特定の形状をその第2部位に与えることを可能にするために第1部位に与えられるような特定の形状を意味する。このような形状の一例が、基本歯先形状を局部的に欠落させ、その結果、その歯先が嵌り入る歯底の局部的な隆起を可能にする形状である。
【0017】
本項における「歯の強度が直接にまたは間接に向上するように変更された形状」は、例えば、歯先または歯底のもともとの形状を、歯面に沿った方向すなわち歯車の周方向ではなく径方向に変形させることによって取得することが可能である。
【0018】
(2) 前記変更された形状が、前記歯先と歯底との双方に与えられるとともに、それぞれに与えられた形状が互いに補完する(1)項に記載のインボリュート歯車。
【0019】
歯底の形状を改善することは、歯の強度を向上させるために重要なことである。一方、歯底の形状を変更することが必要である場合には、歯車同士の正常なかみ合い運動を確保するために、歯底に嵌り入る相手歯車の歯先の形状も一緒に変更することが必要となる。
【0020】
このような知見に基づき、本項に係るインボリュート歯車においては、基本歯面形状に対して変更された形状が、歯先と歯底との双方に与えられるとともに、それぞれに与えられた形状が互いに補完するようにされている。
【0021】
(3) 前記変更された形状が、前記歯先と歯底とについてそれぞれ、当該インボリュート歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状と基本歯底形状とに対し、当該インボリュート歯車の半径方向に変更された形状を含む(2)項に記載のインボリュート歯車。
【0022】
歯底の位置を半径方向外向きに移動すれば、一般に、歯の曲げ強度が向上する。一方、そのような移動に伴い、歯先の位置を半径方向内向きに移動させることが、歯車同士の正常なかみ合い運動のために必要である。
【0023】
このような知見に基づき、本項に係るインボリュート歯車においては、基本歯面形状に対して変更された形状が、歯先と歯底とについてそれぞれ、当該インボリュート歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状と基本歯底形状とに対し、当該インボリュート歯車の半径方向に変更された形状を含むものとされている。
【0024】
(4) 当該インボリュート歯車が、平歯車であり、
前記接触点の軌跡が、その平歯車の軸直角平面に沿って延びており、
前記各歯の歯先が、前記非接触領域のうち、各歯の歯幅方向の両側において、前記平歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられており、
前記各歯溝における歯底が、前記非接触領域のうち、各歯溝の歯幅方向の両側において、前記平歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられている(1)ないし(3)項のいずれかに記載のインボリュート歯車。
【0025】
このインボリュート歯車によれば、平歯車の歯底がそれの歯幅方向の両側においてその平歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられ、その結果、歯元部分の強度が向上する。
【0026】
このような歯底の隆起は、その歯底に嵌り入る歯先のうち、相手歯車との間における回転伝達に影響しない非接触領域すなわち歯幅方向における両側の領域において当該インボリュート歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられることによって可能となっている。
【0027】
したがって、このインボリュート歯車によれば、相手歯車との間における回転伝達機能を損なうことなく、歯の強度を向上させることが容易となる。
【0028】
さらに、このインボリュート歯車によれば、各歯をそれの歯先において軽量化することが容易となるため、回転慣性が小さいインボリュート歯車を製作することが容易となる。
【0029】
(5) 当該インボリュート歯車が、はすば歯車であり、
前記接触点の軌跡が、そのはすば歯車の軸直角平面に対して交差する方向に延びており、
前記各歯の歯先が、前記非接触領域のうち、各歯の歯幅方向の両側のうち前記接触点軌跡からより離れた一側において、前記はすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられており、
前記各歯溝における歯底が、前記非接触領域のうち、各歯溝の歯幅方向の両側のうち前記接触点軌跡により近い一側において、前記はすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられている(1)ないし(3)項のいずれかに記載のインボリュート歯車。
【0030】
このインボリュート歯車によれば、はすば歯車の歯底がそれの歯幅方向の一側においてそのはすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられ、その結果、歯元部分の強度が向上する。
【0031】
このような歯底の隆起は、その歯底に嵌り入る歯先のうち、相手歯車との間における回転伝達に影響しない非接触領域すなわち歯幅方向の一側の領域において当該はすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられることによって可能となっている。
【0032】
したがって、このインボリュート歯車によれば、相手歯車との間における回転伝達機能を損なうことなく、歯の強度を向上させることが容易となる。
【0033】
さらに、このインボリュート歯車によれば、各歯をそれの歯先において軽量化することが容易となるため、回転慣性が小さいインボリュート歯車を製作することが容易となる。
【0034】
(6) 当該インボリュート歯車が、はすば歯車であり、
前記各歯における一対の歯面のうち、そのはすば歯車の正方向運動時に前記相手歯車の歯面とかみ合う歯面上に描かれる接触点の軌跡と、逆方向運動時に前記相手歯車の歯面とかみ合う歯面上に描かれる接触点の軌跡とが、互いに立体交差する状態で、共に前記はすば歯車の軸直角平面に対して交差する方向に延びており、
前記各歯の歯先が、前記非接触領域のうち、各歯の歯幅方向における中央部において、前記はすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられており、
前記各歯溝における歯底が、前記非接触領域のうち、各歯溝の歯幅方向における中央部において、前記はすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられている(1)ないし(3)項のいずれかに記載のインボリュート歯車。
【0035】
いずれの種類の歯車においても、正方向運動時には、同じ歯を共有する一対の歯面の一方に接触点軌跡が描かれ、逆方向運動時には、他方の歯面に接触点軌跡が描かれる。ここに「運動」は、回転運動と直線運動との双方を包含する。
【0036】
平歯車である場合には、それの各歯を軸直角方向から見ると、平歯車の正方向運動時に一方の歯面に描かれる接触点軌跡と、逆方向運動時に他方の歯面に描かれる接触点軌跡とが互いに立体的に重なり合う。一方、各歯の非接触領域において歯先を局部的に欠落させると、その影響は一対の歯面の双方に及ぶ。しかし、平歯車である場合には、それの各歯面を軸直角方向から見ると、正方向運動時と逆方向運動時とで、一方の歯面上の非接触領域と他方の非接触領域とが互いに立体的に重なり合う。
【0037】
したがって、平歯車である場合には、正方向運動時における接触点軌跡および非接触領域のみを考慮して歯先の欠落位置および歯底の隆起位置を決定することは、逆方向運動時における接触点軌跡および非接触領域をも考慮して歯先の欠落位置および歯底の隆起位置を決定することに等しい。
【0038】
これに対し、はすば歯車である場合には、それの各歯を軸直角方向から見ると、はすば歯車の正方向運動時に一方の歯面に描かれる接触点軌跡と、逆方向運動時に他方の歯面に描かれる接触点軌跡とが互いに立体交差する。それと同様に、はすば歯車である場合には、さらに、それの各歯面を軸直角方向から見ると、正方向運動時と逆方向運動時とで、一方の歯面上の非接触領域と他方の非接触領域とが互いに立体交差する。
【0039】
したがって、はすば歯車である場合には、正方向運動時における接触点軌跡および非接触領域と、逆方向運動時における接触点軌跡および非接触領域との双方を考慮しなければ、歯先の欠落位置および歯底の隆起位置を適正に決定することはできない。
【0040】
一方、はすば歯車である場合には、歯先のうち歯幅方向における中央部および歯底のうち歯幅方向における中央部は、いずれの方向の回転時においても、非接触領域に属する。
【0041】
以上説明した知見に基づき、本項に係るインボリュート歯車においては、歯先が、それの歯幅方向における中央部において基本歯先形状に対して欠落させられるとともに、歯底が、それの歯幅方向における中央部において基本歯底形状に対して隆起させられている。
【0042】
したがって、このインボリュート歯車によれば、回転方向の如何を問わず、相手歯車との間における回転伝達機能を損なうことなく、歯の強度を向上させることが容易となる。
【0043】
さらに、このインボリュート歯車によれば、各歯をそれの歯先において軽量化することが容易となるため、回転慣性が小さいインボリュート歯車を製作することが容易となる。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。
【0045】
図1には、本発明の第1実施形態に従うインボリュート平歯車10が部分的に斜視図で示されている。このインボリュート平歯車10においては、複数の歯12が歯溝14を1個ずつ隔てて一円周に沿って並んで形成されている。図1には、それら複数の歯12のうちの1個およびそれを前後から挟む2個の歯溝14が拡大して示されている。
【0046】
各歯12には、それの前後に、インボリュートヘリコイドとして定義された一対の歯面20,22が形成されている。さらに、各歯12には、図示しない相手歯車の歯底に嵌り入る歯先30が形成されている。一方、各歯溝14には、相手歯車の歯先が嵌り入る歯底32が形成されている。
【0047】
図2には、このインボリュート平歯車10の要部が、それの回転軸線を含む一平面であってある歯底32を通過するものによって切断した場合の断面図で示されている。このインボリュート平歯車10においては、図示しない相手歯車とのかみ合い回転(これが「かみ合い運動」の一例である。)中、その相手歯車の歯面との接触点が各歯面20,22上を、各歯面20,22の歯幅方向における中央部を通過する一軸直角平面に沿って移動する。
【0048】
各歯面20,22とその一軸直角平面との交線が接触点軌跡を表している。正確には、このインボリュート平歯車10の正方向回転時には、各歯12の一側における歯面20に接触点軌跡が描かれるのに対し、逆方向回転時には、各歯12の他側における歯面22に接触点軌跡が描かれる。それら接触点軌跡は、各歯12を軸直角方向から見ると、立体的に重なり合う。
【0049】
図2に示すように、各歯面20,22上においては、それぞれの接触点軌跡を含んでそれに沿って延びる帯状の接触領域が設定されている。この接触領域は、インボリュートヘリコイドとして定義されており、相手歯車の歯面に対する歯当たり面として機能する。したがって、この接触領域を介することにより、このインボリュート平歯車10と相手歯車との間における力の伝達が行われることになるのである。
【0050】
図2に示すように、各歯面20,22上においては、さらに、その接触領域の外側において一対の非接触領域が設定されている。
【0051】
そして、本実施形態においては、各歯12の歯先30が、それの歯幅方向の両側において、このインボリュート平歯車10と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられている。本実施形態においては、歯先30が、このインボリュート平歯車10の回転軸線を含む平面によって切断された場合の断面形状に関し、半径方向外向きに丸く突き出る凸面形状を与えられている。
【0052】
図2に示すように、歯底32は、それの歯幅方向の両側において、このインボリュート平歯車10と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられている。本実施形態においては、歯底32が、このインボリュート平歯車10の回転軸線を含む平面によって切断された場合の断面形状に関し、半径方向内向きに丸く陥没する凹面形状を与えられている。この凹面形状は、上記凸面形状を補完するように選定されている。
【0053】
このように、本実施形態においては、歯底32が基本歯底形状から隆起した部分を有することから、このインボリュート平歯車10における各歯の強度(例えば、曲げ強度)を向上させることが容易である。
【0054】
さらに、本実施形態においては、歯先30が基本歯先形状から欠落した部分を有することから、このインボリュート平歯車10の回転慣性を軽減することが容易である。
【0055】
次に、本発明の第2実施形態に従うインボリュートはすば歯車を説明する。
【0056】
図3に示すように、このインボリュートはすば歯車50においては、インボリュート平歯車10と同様に、前後に一対の歯面60,62と歯先64とを有する歯66が複数、歯底70を有する歯溝を1個ずつ隔てて一円周に沿って並んで配置されている。図3には、このインボリュートはすば歯車50の要部が、図2と同様な作図法により、それの回転軸線を含む一平面であってある歯底70を通過するものによって切断した場合の断面図で示されている。
【0057】
このインボリュートはすば歯車50は、一方向にのみ回転する状態で使用される。そのため、このインボリュートはすば歯車50においては、インボリュート平歯車10とは異なり、図示しない相手歯車とのかみ合い回転中、その相手歯車の歯面との接触点が一方の歯面60上を、軸直角平面に対して交差する一方向に沿って移動する。このように、このインボリュートはすば歯車50においては、各歯66における一対の歯面60,62のうち歯面60のみがかみ合い歯面であって、他方の歯面62は非かみ合い歯面であるため、歯面60のみに接触点軌跡が描かれることとなるのである。
【0058】
図3に示すように、歯面60上においては、それの接触点軌跡を含んでそれに沿って延びる帯状の接触領域が設定されている。この接触領域は、インボリュートヘリコイドとして定義されており、相手歯車の歯面に対する歯当たり面として機能する。したがって、この接触領域を介することにより、このインボリュートはすば歯車50と相手歯車との間における力の伝達が行われることになるのである。
【0059】
図3に示すように、歯面60上においては、さらに、その接触領域の外側において一対の非接触領域が設定されている。
【0060】
そして、本実施形態においては、各歯66の歯先64が、各歯66の歯幅方向の両側のうち接触点軌跡からより離れた一側において、このインボリュートはすば歯車50と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられている。本実施形態においては、歯先64が、それの歯幅方向における両端部のうち、歯先64と接触領域との交点から遠い端部において、接触点軌跡に対して概して平行な面によって切除されている。
【0061】
図3に示すように、歯底70は、接触点軌跡に沿って延びるように、このインボリュートはすば歯車50と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられている。本実施形態においては、歯底70が、接触領域と内周側の非接触領域とを互いに仕切る境界線の近傍まで隆起させられている。
【0062】
このように、本実施形態においては、歯底70が基本歯底形状から隆起した部分を有することから、このインボリュートはすば歯車50における各歯の強度を向上させることが容易である。
【0063】
さらに、本実施形態においては、歯先64が基本歯先形状から欠落した部分を有することから、このインボリュートはすば歯車50の回転慣性を軽減することが容易である。
【0064】
次に、本発明の第3実施形態に従うインボリュートはすば歯車を説明する。
【0065】
図4に示すように、このインボリュートはすば歯車100においては、インボリュートはすば歯車50と同様に、前後に一対の歯面110,112と歯先114とを有する歯116が複数、歯底120を有する歯溝を1個ずつ隔てて一円周に沿って並んで配置されている。図4には、このインボリュートはすば歯車100の要部が、図3と同様な作図法により、それの回転軸線を含む一平面であってある歯底120を通過するものによって切断した場合の断面図で示されている。
【0066】
このインボリュートはすば歯車100は、相手歯車とのかみ合い回転が正逆両方向に行われる状態で使用される。そのため、第2実施形態とは異なり、歯先114および歯底120の形状が、回転方向の如何を問わず、このインボリュートはすば歯車100の回転伝達機能を損なうことなく歯116の強度を向上させるのに適した形状とされている。
【0067】
具体的には、正方向回転時には、インボリュートはすば歯車100と相手歯車との歯面同士の接触点が図4において見える歯面110上を、軸直角平面に対して交差する一方向に沿って移動する。
【0068】
これに対し、逆方向回転時には、接触点が図4において見えない歯面112上を、上記方向と交差する方向に沿って移動する。
【0069】
図4に示すように、各歯面110,112上においては、それぞれの接触点軌跡を含んでそれに沿って延びる帯状の接触領域が設定されている。この接触領域は、インボリュートヘリコイドとして定義されており、相手歯車の歯面に対する歯当たり面として機能する。したがって、この接触領域を介することにより、このインボリュートはすば歯車100と相手歯車との間における力の伝達が、回転方向の如何を問わず、行われることになるのである。
【0070】
図4に示すように、各歯面110,112上においては、さらに、それぞれの接触領域の外側において一対の非接触領域が設定されている。
【0071】
そして、本実施形態においては、各歯116の歯先114が、各歯116の歯幅方向における中央部において、このインボリュートはすば歯車100と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられている。この欠落位置は、いずれの方向の回転時にも、接触領域に該当しない位置に設定されている。すなわち、歯面110の非接触領域および歯面112の非接触領域のうち、正方向回転時と逆方向回転時とで共通の領域(互いに立体的に重なり合う領域)に設定されているのである。
【0072】
具体的には、本実施形態においては、歯先114が、このインボリュートはすば歯車100の回転軸線を含む平面によって切断された場合の断面形状に関し、それの歯幅方向における中央部において半径方向内向きに凹む凹面形状を与えられている。
【0073】
さらに、歯底120が、それの歯幅方向における中央部において、このインボリュートはすば歯車100と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられている。この隆起部は、このインボリュートはすば歯車100の回転軸線を含む平面によって切断された場合の断面形状に関し、それの歯幅方向における中央部において半径方向外向きに突出する凸面形状を与えられている。この凸面形状は、上記凹面形状を補完するように選定されている。
【0074】
このように、本実施形態においては、歯底120が基本歯底形状から隆起した部分を有することから、このインボリュートはすば歯車100における各歯の強度を向上させることが容易である。
【0075】
さらに、本実施形態においては、歯先120が基本歯先形状から欠落した部分を有することから、このインボリュートはすば歯車100の回転慣性を軽減することが容易である。
【0076】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記[課題を解決するための手段および発明の効果]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に従うインボリュート平歯車10の要部を示す斜視図である。
【図2】図1におけるインボリュート平歯車10における1個の歯12を軸直角方向から見た部分断面正面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に従うインボリュートはすば歯車50における1個の歯66を軸直角方向から見た部分断面正面図である。
【図4】本発明の第3実施形態に従うインボリュートはすば歯車100における1個の歯116を軸直角方向から見た部分断面正面図である。
【符号の説明】
10 インボリュート平歯車
12,66,116 歯
20,22,60,62,110,112 歯面
30,64,114 歯先
32,70,120 歯底
50,100 インボリュートはすば歯車
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an involute gear having an involute helicoid as a tooth surface, and more particularly to a technique for improving the strength of each tooth of the involute gear.
[0002]
[Prior art]
The gear pair is configured by a pair of gears formed by arranging a plurality of teeth having a pair of front and rear tooth surfaces in front and behind with a tooth groove having a tooth bottom spaced one by one, and meshing with the corresponding tooth surfaces. It is configured as follows. Furthermore, the contact points where the tooth surfaces contact each other trace a locus on each tooth surface as the pair of gears engage and move. This locus is a contact point locus.
[0003]
The present inventor has repeated studies on this contact point locus, and as a result, obtained the following knowledge.
[0004]
That is, when each gear in the gear pair is a spur gear, its contact point trajectory extends along the plane perpendicular to the axis of each spur gear, whereas when it is a helical gear, its contact point It has been found that the point locus extends in a direction intersecting the plane perpendicular to the axis of each helical gear.
[0005]
Furthermore, the present inventor has further studied a technique for reducing free running noise in an involute gear, and as a result, has proposed the following technique. That is, in the central region extending along the contact point locus of each tooth surface of the gear pair, the reference involute helicoid is left as it is as a tooth surface, while in both side regions, the involute helicoid is modified, and this region is modified. He proposed a technology to make it a non-tooth contact area. This proposed technique is disclosed in Patent Document 1 of the present applicant.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-53702
[Problems to be solved by the invention]
For involute gears, in addition to the desire to reduce rotational noise, there is also a desire to improve, for example, the strength of teeth.
[0008]
In view of such circumstances, the present invention has been made to improve the tooth strength of an involute gear without impairing its rotation transmitting function.
[0009]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
The following aspects are obtained by the present invention. Each aspect is divided into sections, each section is numbered, and if necessary, described in a form in which the numbers of other sections are cited. This is to facilitate understanding of some of the technical features described in the present specification and some of the combinations thereof, and the technical features and the combinations thereof described in the present specification have the following aspects. It should not be construed as limited.
[0010]
(1) A plurality of teeth each having a pair of front and rear tooth surfaces formed as an involute helicoid are formed side by side with a tooth space having a tooth bottom spaced one by one. Is an involute gear that draws a trajectory on each tooth surface as the contact points at which they contact each other move as the pair of gears mesh with each other,
The entire area of each tooth surface thereof is partitioned into a band-shaped contact area extending along the trajectory including the trajectory of the contact point and a non-contact area located outside the contact area,
The contact area is formed as an involute helicoid, and functions as a tooth contact surface with respect to the tooth surface of the mating gear,
The non-contact area is a shape that does not contact the tooth surface of the mating gear, and the strength of the teeth in the involute gear is directly or in comparison with the basic tooth surface shape when the entire area is formed as an involute helicoid. Involute gears given a modified shape to improve indirectly.
[0011]
According to the inventor's research, they move in meshing (here, "moving" is used as a term including not only rotary motion but also linear motion). Directly contributes to transmitting load between gears. This is not a whole area of each tooth surface but a part of it. Specifically, it is a band-like region extending along and including the trajectory of the contact point in the entire region.
[0012]
Therefore, the other region, that is, the region located outside the band-shaped region, is provided on the condition that it does not contact the tooth surface of the mating gear, and for the purpose of improving the strength of the teeth, the entire region is formed. It is possible to change the basic tooth flank shape when formed as an involute helicoid.
[0013]
Based on such knowledge, in the involute gear according to this section, the entire area of each tooth surface extends along the trajectory of the contact point where each tooth surface and each tooth surface of the mating gear contact each other. It is partitioned into a strip-shaped contact area and a non-contact area located outside the contact area.
[0014]
The contact area is formed as an involute helicoid and functions as a tooth contact surface with respect to the tooth surface of the mating gear. On the other hand, the non-contact area is a shape that does not contact the tooth surface of the mating gear, and the strength of the teeth in the involute gear is different from the basic tooth surface shape when the entire area of the tooth surface is formed as an involute helicoid. Is given a modified shape to improve directly or indirectly.
[0015]
Here, the “shape changed so that the strength of the teeth is directly improved” means, for example, a part of the gear that has a given shape and a part whose strength is improved by giving the shape. It means a specific shape that matches each other. One example of such a shape is a shape that is at least locally raised from the basic root shape.
[0016]
On the other hand, "shape changed so that the strength of the teeth is indirectly improved" means, for example, a part of the gear that has a given shape and a part whose strength is improved by giving the shape. Are not coincident with each other, but a particular shape is applied to the first portion to enhance the strength of another second portion that engages the given first portion to allow the second portion to have a particular shape. Means a particular shape as shown. One example of such a shape is a shape that locally removes the shape of the basic tooth tip, thereby enabling a local elevation of the root where the tooth tip fits.
[0017]
The `` shape modified so that the strength of the teeth is directly or indirectly improved '' in this section means, for example, that the original shape of the tooth tip or the tooth bottom is not a direction along the tooth surface, that is, a circumferential direction of the gear. It can be obtained by deforming in the radial direction.
[0018]
(2) The involute gear according to (1), wherein the changed shape is given to both the tooth tip and the tooth bottom, and the given shapes complement each other.
[0019]
Improving the shape of the root is important for improving the strength of the teeth. On the other hand, if it is necessary to change the shape of the tooth bottom, it is also necessary to change the shape of the tooth tip of the mating gear that fits into the tooth bottom in order to ensure a normal meshing motion between the gears. Required.
[0020]
Based on such knowledge, in the involute gear according to this section, the shape changed with respect to the basic tooth surface shape is given to both the tooth tip and the tooth bottom, and the given shapes are mutually different. It has been made to complement.
[0021]
(3) The changed shape is the radius of the involute gear with respect to the basic tooth tip shape and the basic tooth bottom shape located on the cylindrical surface concentric with the involute gear, respectively, for the tooth tip and the tooth bottom. The involute gear according to (2), including a shape changed in the direction.
[0022]
Moving the root position radially outward generally improves the bending strength of the tooth. On the other hand, it is necessary to move the position of the tooth tip inward in the radial direction with such movement, for the normal meshing movement of the gears.
[0023]
Based on such knowledge, in the involute gear according to this section, the shape modified with respect to the basic tooth surface shape is located on the cylindrical surface concentric with the involute gear with respect to the tooth tip and the tooth bottom, respectively. The basic tooth tip shape and the basic tooth bottom shape include a shape changed in the radial direction of the involute gear.
[0024]
(4) The involute gear is a spur gear,
A trajectory of the contact point extends along a plane perpendicular to the axis of the spur gear;
The tip of each tooth is missing from the non-contact area, on both sides in the width direction of each tooth, with respect to the basic tip shape located on a cylindrical surface concentric with the spur gear,
The root in each tooth space is raised on a non-contact area, on both sides in the tooth width direction of each tooth space, with respect to a basic root shape located on a cylindrical surface concentric with the spur gear. The involute gear according to any one of (1) to (3).
[0025]
According to this involute gear, the root of the spur gear is raised on both sides in the width direction of the spur gear with respect to the basic root shape located on the cylindrical surface concentric with the spur gear. The strength is improved.
[0026]
Such a bulge of the root is formed in a non-contact area that does not affect rotation transmission with the mating gear, that is, a cylindrical area concentric with the involute gear in the tooth width direction. This is made possible by the lack of the basic tip shape located on the surface.
[0027]
Therefore, according to this involute gear, it becomes easy to improve the strength of the teeth without impairing the rotation transmission function between the involute gear and the mating gear.
[0028]
Further, according to this involute gear, it is easy to reduce the weight of each tooth at the tip of the tooth, so that it is easy to manufacture an involute gear having small rotational inertia.
[0029]
(5) The involute gear is a helical gear,
The trajectory of the contact point extends in a direction intersecting the plane perpendicular to the axis of the helical gear,
The tip of each tooth is located on a cylindrical surface concentric with the helical gear on one side of the non-contact area, which is farther from the contact point trajectory, on both sides in the tooth width direction of each tooth. Is missing for the basic tooth tip shape
The tooth bottom in each tooth space is located on a cylindrical surface concentric with the helical gear on one side closer to the contact point locus among the two non-contact areas in the width direction of each tooth space. The involute gear according to any one of (1) to (3), which is raised with respect to the basic tooth bottom shape.
[0030]
According to this involute gear, the root of the helical gear is raised on one side in the face width direction with respect to the basic root shape located on the cylindrical surface concentric with the helical gear, As a result, the strength of the root portion is improved.
[0031]
Such a bulge of the tooth bottom has a helical gear in a non-contact area that does not affect rotation transmission with a mating gear, that is, an area on one side in the tooth width direction, among tooth tips fitted into the tooth bottom. This is made possible by the lack of the basic tooth tip shape located on the concentric cylindrical surface.
[0032]
Therefore, according to this involute gear, it becomes easy to improve the strength of the teeth without impairing the rotation transmission function between the involute gear and the mating gear.
[0033]
Further, according to this involute gear, it is easy to reduce the weight of each tooth at the tip of the tooth, so that it is easy to manufacture an involute gear having small rotational inertia.
[0034]
(6) the involute gear is a helical gear,
Of a pair of tooth surfaces of each tooth, a trajectory of a contact point drawn on a tooth surface meshing with the tooth surface of the counterpart gear during forward movement of the helical gear, and a tooth of the counterpart gear during reverse movement. The trajectory of the contact point drawn on the tooth surface which meshes with the surface, in a state where they intersect with each other in a three-dimensional manner, both extend in a direction intersecting the plane perpendicular to the axis of the helical gear,
The tip of each tooth is missing in the non-contact area, at the center in the face width direction of each tooth, with respect to the basic tip shape located on a cylindrical surface concentric with the helical gear. And
A root in each tooth space is raised from a basic root shape located on a cylindrical surface concentric with the helical gear at a central portion in a tooth width direction of each tooth groove in the non-contact area. An involute gear according to any one of the above (1) to (3).
[0035]
In any type of gear, a contact point trajectory is drawn on one of a pair of tooth surfaces sharing the same tooth during forward movement, and a contact point trajectory is drawn on the other tooth surface during reverse movement. Here, “movement” includes both rotational motion and linear motion.
[0036]
In the case of a spur gear, when each tooth of the spur gear is viewed from the direction perpendicular to the axis, the contact point locus drawn on one tooth surface when the spur gear moves in the forward direction and on the other tooth surface when it moves in the reverse direction The contact point trajectories overlap one another three-dimensionally. On the other hand, if the tip of the tooth is locally lost in the non-contact area of each tooth, the effect extends to both the pair of tooth surfaces. However, in the case of a spur gear, when each tooth surface of the spur gear is viewed from the direction perpendicular to the axis, the non-contact area on one tooth surface and the other non-contact area on the other side during forward movement and reverse movement. And three-dimensionally overlap each other.
[0037]
Therefore, in the case of a spur gear, determining the missing position of the tooth tip and the raised position of the tooth bottom in consideration of only the contact point trajectory and the non-contact area at the time of the forward movement is the same as the contact at the time of the backward movement. This is equivalent to determining the missing position of the tooth tip and the raised position of the tooth bottom in consideration of the point trajectory and the non-contact area.
[0038]
On the other hand, in the case of a helical gear, when each tooth of the helical gear is viewed from the direction perpendicular to the axis, the contact point trajectory drawn on one tooth surface during the forward movement of the helical gear and the reverse movement Sometimes, the trajectory of the contact point drawn on the other tooth surface three-dimensionally intersects with each other. Similarly, in the case of a helical gear, when each tooth surface is viewed from a direction perpendicular to the axis, a non-contact area on one tooth surface between forward movement and reverse movement. And the other non-contact area cross each other three-dimensionally.
[0039]
Therefore, in the case of a helical gear, unless both the contact point trajectory and the non-contact area at the time of forward movement and the contact point trajectory and the non-contact area at the time of reverse movement are considered, the tooth tip The missing position and the raised position of the root cannot be properly determined.
[0040]
On the other hand, in the case of a helical gear, the central portion in the tooth width direction of the tooth tip and the central portion in the tooth width direction of the tooth bottom belong to the non-contact area when rotating in any direction.
[0041]
Based on the findings described above, in the involute gear according to this section, the tooth tip is cut off from the basic tip shape at the center in the tooth width direction, and the tooth bottom is shifted in the tooth width direction. Are raised with respect to the basic root shape at the central portion of.
[0042]
Therefore, according to this involute gear, it is easy to improve the strength of the teeth without impairing the rotation transmission function with the mating gear regardless of the rotation direction.
[0043]
Further, according to this involute gear, it is easy to reduce the weight of each tooth at the tip of the tooth, so that it is easy to manufacture an involute gear having small rotational inertia.
[0044]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, some of the more specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0045]
FIG. 1 shows a partial perspective view of an involute spur gear 10 according to a first embodiment of the present invention. In the involute spur gear 10, a plurality of teeth 12 are formed along a circumference with one tooth space 14 therebetween. FIG. 1 shows an enlarged view of one of the plurality of teeth 12 and two tooth grooves 14 sandwiching the teeth 12 from front and rear.
[0046]
Each tooth 12 has a pair of tooth surfaces 20, 22 defined before and after it, defined as an involute helicoid. Further, each tooth 12 is provided with a tooth tip 30 that fits into the tooth bottom of a mating gear (not shown). On the other hand, each tooth groove 14 is formed with a tooth bottom 32 into which the tip of the mating gear fits.
[0047]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the involute spur gear 10 cut along a plane including a rotation axis thereof and passing through a tooth bottom 32. In the involute spur gear 10, during meshing rotation with a mating gear (not shown) (this is an example of “meshing movement”), a contact point of the mating gear with the tooth surface moves on each tooth surface 20, 22. It moves along a uniaxial plane that passes through the central portion of each tooth surface 20, 22 in the tooth width direction.
[0048]
The line of intersection between each tooth surface 20, 22 and its plane perpendicular to one axis represents the trajectory of the contact point. More precisely, when the involute spur gear 10 rotates in the forward direction, the contact point trajectory is drawn on the tooth surface 20 on one side of each tooth 12, whereas when the involute spur gear 10 rotates in the reverse direction, the tooth surface on the other side of each tooth 12 A contact point locus is drawn at 22. These contact point trajectories overlap three-dimensionally when each tooth 12 is viewed from the direction perpendicular to the axis.
[0049]
As shown in FIG. 2, on each tooth surface 20, 22, a band-like contact region including the respective contact point trajectories and extending along the trajectories is set. This contact area is defined as an involute helicoid and functions as a tooth contact surface with respect to the tooth surface of the mating gear. Therefore, the force is transmitted between the involute spur gear 10 and the mating gear through the contact area.
[0050]
As shown in FIG. 2, a pair of non-contact regions are further set on the tooth surfaces 20 and 22 outside the contact regions.
[0051]
In this embodiment, the tip 30 of each tooth 12 is cut off on both sides in the tooth width direction with respect to the basic tip shape located on a cylindrical surface concentric with the involute spur gear 10. ing. In the present embodiment, the tooth tip 30 has a convex shape that protrudes radially outward in a round shape with respect to a cross-sectional shape when the tooth tip 30 is cut by a plane including the rotation axis of the involute spur gear 10.
[0052]
As shown in FIG. 2, the root 32 is raised on both sides in the tooth width direction with respect to the basic root shape located on a cylindrical surface concentric with the involute spur gear 10. In the present embodiment, the tooth bottom 32 has a concave shape that is rounded inward in the radial direction with respect to the cross-sectional shape when the tooth bottom 32 is cut by a plane including the rotation axis of the involute spur gear 10. The concave shape is selected so as to complement the convex shape.
[0053]
As described above, in the present embodiment, since the root 32 has a portion raised from the basic root shape, it is easy to improve the strength (for example, bending strength) of each tooth in the involute spur gear 10. is there.
[0054]
Furthermore, in this embodiment, since the tooth tip 30 has a portion missing from the basic tooth tip shape, it is easy to reduce the rotational inertia of the involute spur gear 10.
[0055]
Next, an involute helical gear according to a second embodiment of the present invention will be described.
[0056]
As shown in FIG. 3, in the involute helical gear 50, similarly to the involute spur gear 10, a plurality of teeth 66 having a pair of front and rear tooth surfaces 60, 62 and a tooth tip 64, and a tooth bottom 70 are formed. The tooth grooves are arranged side by side along one circumference with one tooth space therebetween. FIG. 3 shows a case where the main part of the involute helical gear 50 is cut by a drawing method similar to that of FIG. 2 by passing through a tooth bottom 70 which is a plane including the rotation axis thereof. It is shown in cross section.
[0057]
The involute helical gear 50 is used in a state where it rotates only in one direction. Therefore, in the involute helical gear 50, unlike the involute spur gear 10, during the meshing rotation with the not-shown mating gear, the contact point with the tooth surface of the mating gear moves on one tooth surface 60, It moves along one direction that intersects the right-angled plane. As described above, in the involute helical gear 50, only the tooth surface 60 of the pair of tooth surfaces 60 and 62 of each tooth 66 is the meshing tooth surface, and the other tooth surface 62 is the non-meshing tooth surface. Therefore, the contact point locus is drawn only on the tooth surface 60.
[0058]
As shown in FIG. 3, on the tooth surface 60, a band-like contact region extending along and including the contact point locus of the tooth surface 60 is set. This contact area is defined as an involute helicoid and functions as a tooth contact surface with respect to the tooth surface of the mating gear. Therefore, through the contact area, the involute transmits a force between the helical gear 50 and the mating gear.
[0059]
As shown in FIG. 3, on the tooth surface 60, a pair of non-contact areas are further set outside the contact area.
[0060]
In the present embodiment, the tip 64 of each tooth 66 has a cylindrical shape concentric with the helical gear 50 on one side of the both sides in the tooth width direction of each tooth 66 farther from the contact point locus. It is missing for the basic tip shape located on the surface. In the present embodiment, the tooth tip 64 is cut off by a plane that is generally parallel to the contact point trajectory at the end of the both ends in the tooth width direction that is far from the intersection between the tooth tip 64 and the contact area. ing.
[0061]
As shown in FIG. 3, the root 70 is raised with respect to a basic root shape located on a cylindrical surface concentric with the helical gear 50 so that the root 70 extends along the contact point locus. . In the present embodiment, the tooth bottom 70 is raised to the vicinity of a boundary line that separates the contact region and the non-contact region on the inner peripheral side from each other.
[0062]
As described above, in the present embodiment, since the root 70 has a portion raised from the basic root shape, the involute can easily improve the strength of each tooth in the helical gear 50.
[0063]
Furthermore, in this embodiment, since the tooth tip 64 has a portion missing from the basic tooth tip shape, the involute can easily reduce the rotational inertia of the helical gear 50.
[0064]
Next, an involute helical gear according to a third embodiment of the present invention will be described.
[0065]
As shown in FIG. 4, in the involute helical gear 100, similarly to the involute helical gear 50, a plurality of teeth 116 having a pair of front and rear tooth surfaces 110, 112 and a tooth tip 114 are provided. 120 are arranged side by side along one circumference with one tooth space therebetween. FIG. 4 shows a case where the main portion of the involute helical gear 100 is cut by a method similar to that of FIG. 3 by passing through a tooth bottom 120 which is a plane including the rotation axis thereof. It is shown in cross section.
[0066]
The involute helical gear 100 is used in a state where meshing rotation with a mating gear is performed in both forward and reverse directions. Therefore, unlike the second embodiment, the involute improves the strength of the teeth 116 without impairing the rotation transmitting function of the helical gear 100 regardless of the shape of the tooth tip 114 and the tooth bottom 120 regardless of the rotation direction. It is in a shape suitable for being made.
[0067]
Specifically, at the time of forward rotation, the contact point between the tooth surfaces of the involute helical gear 100 and the mating gear is on the tooth surface 110 seen in FIG. 4 along one direction intersecting the plane perpendicular to the axis. Move.
[0068]
On the other hand, at the time of the reverse rotation, the contact point moves on the tooth surface 112 where the contact point is not visible in FIG.
[0069]
As shown in FIG. 4, on each tooth surface 110, 112, a band-like contact area including the respective contact point trajectories and extending along the trajectories is set. This contact area is defined as an involute helicoid and functions as a tooth contact surface with respect to the tooth surface of the mating gear. Therefore, through this contact area, the transmission of the force between the helical gear 100 and the mating gear of the involute is performed irrespective of the rotational direction.
[0070]
As shown in FIG. 4, on each tooth surface 110, 112, a pair of non-contact areas are further set outside the respective contact areas.
[0071]
In the present embodiment, the tip 114 of each tooth 116 has a basic tip shape that is located on a cylindrical surface concentric with the helical gear 100 at the center of the tooth 116 in the width direction. On the other hand, it is missing. The missing position is set to a position that does not correspond to the contact area when rotating in any direction. That is, of the non-contact region of the tooth surface 110 and the non-contact region of the tooth surface 112, the region is set to a common region (a region that three-dimensionally overlaps each other) in the forward rotation and the reverse rotation.
[0072]
More specifically, in the present embodiment, the tooth tip 114 relates to a cross-sectional shape when the involute is cut by a plane including the rotation axis of the helical gear 100, and a radial direction at a central portion in a tooth width direction thereof. It is provided with a concave shape that is concave inward.
[0073]
Further, in the center of the tooth root 120 in the tooth width direction, the involute is raised with respect to the basic root shape located on a cylindrical surface concentric with the helical gear 100. The protruding portion is provided with a convex shape which protrudes outward in the radial direction at a central portion in the tooth width direction of the involute with respect to a cross-sectional shape when the involute is cut by a plane including the rotation axis of the helical gear 100. I have. The convex shape is selected so as to complement the concave shape.
[0074]
As described above, in the present embodiment, since the tooth bottom 120 has a portion raised from the basic root shape, the involute can easily improve the strength of each tooth in the helical gear 100.
[0075]
Further, in the present embodiment, since the tip 120 has a portion missing from the basic tip shape, the involute can easily reduce the rotational inertia of the helical gear 100.
[0076]
As described above, some of the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, these are exemplifications, and the embodiments described in the above-mentioned “Means for Solving the Problems and Effects of the Invention” will be described. As a result, it is possible to implement the present invention in other forms with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an involute spur gear 10 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial sectional front view of one tooth 12 of the involute spur gear 10 in FIG. 1 as viewed from a direction perpendicular to the axis.
FIG. 3 is a partial sectional front view of one tooth 66 of an involute helical gear 50 according to a second embodiment of the present invention as viewed from a direction perpendicular to an axis.
FIG. 4 is a partial cross-sectional front view of one tooth 116 of an involute helical gear 100 according to a third embodiment of the present invention viewed from a direction perpendicular to an axis.
[Explanation of symbols]
10 Involute spur gear 12, 66, 116 Tooth 20, 22, 60, 62, 110, 112 Tooth surface 30, 64, 114 Tooth tip 32, 70, 120 Root 50, 100 Involute helical gear

Claims (6)

インボリュートヘリコイドとして形成された一対の歯面を前後に有する歯が複数、歯底を有する歯溝を1個ずつ隔てて並んで形成されるとともに、各歯面と相手歯車の歯面とが互いに接触する接触点がそれら一対の歯車がかみ合って運動するにつれて各歯面上において軌跡を描くインボリュート歯車であって、
それの各歯面の全体領域が、前記接触点の軌跡を含んでそれに沿って延びる帯状の接触領域と、その接触領域な外側に位置する非接触領域とに仕切られ、
前記接触領域は、エンボリュートヘリコイドとして形成されるとともに、前記相手歯車の歯面に対する歯当たり面として機能し、
前記非接触領域は、前記相手歯車の歯面に接触しない形状であって、前記全体領域がインボリュートヘリコイドとして形成された場合の基本歯面形状に対し、当該インボリュート歯車における歯の強度が直接にまたは間接に向上するように変更された形状を与えられたインボリュート歯車。
A plurality of teeth each having a pair of front and rear tooth surfaces formed as an involute helicoid are formed side by side with a tooth groove having a tooth bottom being spaced one by one, and each tooth surface and the tooth surface of a mating gear contact each other. An involute gear in which a contact point that makes a locus on each tooth surface as the pair of gears engage and move,
The entire area of each tooth surface thereof is partitioned into a band-shaped contact area extending along the trajectory including the contact point and a non-contact area located outside the contact area,
The contact area is formed as an emvolute helicoid, and functions as a tooth contact surface with respect to the tooth surface of the mating gear,
The non-contact area is a shape that does not contact the tooth surface of the mating gear, and the strength of the teeth in the involute gear is directly or in comparison with the basic tooth surface shape when the entire area is formed as an involute helicoid. Involute gears given a modified shape to improve indirectly.
前記変更された形状が、前記歯先と歯底との双方に与えられるとともに、それぞれに与えられた形状が互いに補完する請求項1に記載のインボリュート歯車。The involute gear according to claim 1, wherein the changed shape is provided to both the tooth tip and the tooth bottom, and the shapes given to each other complement each other. 前記変更された形状が、前記歯先と歯底とについてそれぞれ、当該インボリュート歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状と基本歯底形状とに対し、当該インボリュート歯車の半径方向に変更された形状を含む請求項2に記載のインボリュート歯車。The changed shape is changed in the radial direction of the involute gear with respect to the tooth tip and the root, respectively, with respect to the basic tooth tip shape and the basic tooth bottom shape located on the cylindrical surface concentric with the involute gear. 3. The involute gear according to claim 2, wherein the involute gear includes a set shape. 当該インボリュート歯車が、平歯車であり、
前記接触点の軌跡が、その平歯車の軸直角平面に沿って延びており、
前記各歯の歯先が、前記非接触領域のうち、各歯の歯幅方向の両側において、前記平歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられており、
前記各歯溝における歯底が、前記非接触領域のうち、各歯溝の歯幅方向の両側において、前記平歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられている請求項1ないし3のいずれかに記載のインボリュート歯車。
The involute gear is a spur gear,
A trajectory of the contact point extends along a plane perpendicular to the axis of the spur gear;
The tip of each tooth is missing from the non-contact area, on both sides in the width direction of each tooth, with respect to the basic tip shape located on a cylindrical surface concentric with the spur gear,
The root in each tooth space is raised on a non-contact area, on both sides in the tooth width direction of each tooth space, with respect to a basic root shape located on a cylindrical surface concentric with the spur gear. An involute gear according to any one of claims 1 to 3.
当該インボリュート歯車が、はすば歯車であり、
前記接触点の軌跡が、そのはすば歯車の軸直角平面に対して交差する方向に延びており、
前記各歯の歯先が、前記非接触領域のうち、各歯の歯幅方向の両側のうち前記接触点軌跡からより離れた一側において、前記はすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられており、
前記各歯溝における歯底が、前記非接触領域のうち、各歯溝の歯幅方向の両側のうち前記接触点軌跡により近い一側において、前記はすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられている請求項1ないし3のいずれかに記載のインボリュート歯車。
The involute gear is a helical gear,
The trajectory of the contact point extends in a direction intersecting the plane perpendicular to the axis of the helical gear,
The tip of each tooth is located on a cylindrical surface concentric with the helical gear on one side of the non-contact area, which is farther from the contact point trajectory, on both sides in the tooth width direction of each tooth. Is missing for the basic tooth tip shape
The tooth bottom in each tooth space is located on a cylindrical surface concentric with the helical gear on one side closer to the contact point locus among the two non-contact areas in the width direction of each tooth space. The involute gear according to any one of claims 1 to 3, which is raised with respect to the basic tooth bottom shape.
当該インボリュート歯車が、はすば歯車であり、
前記各歯における一対の歯面のうち、そのはすば歯車の正方向運動時に前記相手歯車の歯面とかみ合う歯面上に描かれる接触点の軌跡と、逆方向運動時に前記相手歯車の歯面とかみ合う歯面上に描かれる接触点の軌跡とが、互いに立体交差する状態で、共に前記はすば歯車の軸直角平面に対して交差する方向に延びており、
前記各歯の歯先が、前記非接触領域のうち、各歯の歯幅方向における中央部において、前記はすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯先形状に対して欠落させられており、
前記各歯溝における歯底が、前記非接触領域のうち、各歯溝の歯幅方向における中央部において、前記はすば歯車と同心の円筒面上に位置する基本歯底形状に対して隆起させられている請求項1ないし3のいずれかに記載のインボリュート歯車。
The involute gear is a helical gear,
Of a pair of tooth surfaces of each tooth, a trajectory of a contact point drawn on a tooth surface meshing with the tooth surface of the counterpart gear during forward movement of the helical gear, and a tooth of the counterpart gear during reverse movement. The trajectory of the contact point drawn on the tooth surface which meshes with the surface, in a state where they intersect with each other in a three-dimensional manner, both extend in a direction intersecting the plane perpendicular to the axis of the helical gear,
The tip of each tooth is missing in the non-contact area, at the center in the face width direction of each tooth, with respect to the basic tip shape located on a cylindrical surface concentric with the helical gear. And
A root in each tooth space is raised from a basic root shape located on a cylindrical surface concentric with the helical gear at a central portion in a tooth width direction of each tooth groove in the non-contact area. The involute gear according to any one of claims 1 to 3, wherein the involute gear is provided.
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