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コルヌ螺旋歯形歯車 UPDATE 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P190016266
整理番号 1702
掲載日 2019年8月20日
出願番号 特願2007-513030
登録番号 特許第4376938号
出願日 平成18年4月6日(2006.4.6)
登録日 平成21年9月18日(2009.9.18)
国際出願番号 JP2006307786
国際公開番号 WO2006109838
国際出願日 平成18年4月6日(2006.4.6)
国際公開日 平成18年10月19日(2006.10.19)
優先権データ
  • 特願2005-139033 (2005.4.8) JP
発明者
  • 宮奥 勉
  • 兼廣 二郎
  • 佐々木 秀和
出願人
  • 広島県
  • 宮奥 勉
発明の名称 コルヌ螺旋歯形歯車 UPDATE 新技術説明会 外国出願あり
発明の概要 コルヌ螺旋を歯車の歯形に応用した。歯車の用途に応じて、コルヌ螺旋を2次元的に一定比率で変形させてもよい。コルヌ螺旋は相似性を有するので、圧力角を決めるとモジュールによって歯形を規格化できるので汎用性が高い。
歯先と歯底の部分を円弧など他の曲線に置き換えることによって更に用途を広げることが出来る。噛合いは常に凸面と凹面の面接触であるので接触面圧が低く、また歯元の曲率半径が大きいので、歯の曲げ応力が低く疲労強度も高い。歯数が少ない場合でもアンダカットが発生しない。バックラッシュなしでも円滑に噛合うので正確な位置合わせが要求される機器に適する。
従来技術、競合技術の概要

現在最も一般的な歯車用基本歯形としてインボリュート歯形があり、産業社会のあらゆる機械装置に使用されている。その主な長所としては次の4点が挙げられる。
(a)定速比で伝動回転を行う。
(b)ホブカッタによる創成加工が容易である。
(c)歯形の加工精度または歯車系の組立て精度に多少の誤差があっても回転の伝達には実用上差し支えない。
(d)基本歯形の形状がモジュールで管理されている。

その一方で未解決の問題点としては次の6点が挙げられる。
(1)使用時、歯面に於けるすべり率が大きく、歯面が摩耗しやすい。
(2)凸面と凸面の噛合いであるので、歯面の接触面圧が大きく摩耗やピッチングが発生しやすい。
(3)歯元形状に基づく歯元応力が大きく、高負荷や衝撃による歯元の折損を生じやすい。
(4)ホブ加工に於いて或る歯数以下で歯元に切下げ(アンダカット)を生じる。
(5)実用的にはバックラッシュがなければ円滑な噛合い回転運動が困難である。
(6)歯の振動及びバックラッシュなどによる運転時の騒音が大きい。

これ等の問題点を解消すべく、これまでに多くの提案がなされてきている。その歴史的流れとして、一方にインボリュート歯形の修正がある。また他方にサイクロイド歯形や円弧歯形を主とした新しい歯形の探求があり、各々の方面でさらなる改良が加えられている。
新しい歯形の探求の一つとして日本特公昭55-38541号に於いて、対称円弧歯形歯車の修正方法が提案されている。これは円弧と円弧の接続点(ピッチ線上にある)の近傍がインボリュート曲線の噛合いになることを避ける為の工夫である。しかし、わざわざ修正の為の創成加工を再度加えなくてはならない。さらにその修正加工によって削除する範囲や分量も明確でない。しかも実歯車に於いては、組立誤差に起因する歯車対の芯間距離の誤差が避けられないので、この修正加工はほとんど効果がない。

さらにWN歯車(Wildhaver-Novikov歯車)の改良として日本特公昭55-14934号が提案されている。この改良提案はWN歯車の最大の欠点である噛合いに於ける点接触を改良して2線噛合いとするものである。WN歯車に於いて歯面の強度が最も大きくなるような凹凸両円弧歯形の平均半径を、歯末のたけと最小圧力角の関係式から求め、噛合いが2線噛合いとなる圧力角とはすば角との関係式を提案している。しかしながらWN歯車は、はすば歯車としなければ回転を伝えることが出来ない。必然的に歯幅に制限があると同時に高度の歯切加工精度や組立精度が要求される。しかも、振動、騒音が大きく、中速、高速域ではあまり実用されていない。

近年商品名ロジックス(Logix)歯車と呼ばれる曲率波状変動歯車とその改良が日本特許第1606158号、日本特公平2-15743号及び日本特開平11-94052号に於いて提案されている。これ等の提案の主要な点は、歯面の噛合い始めと噛合い終わりの近傍を円弧歯形とし、その間を歯たけ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で接続するものである。しかしながら現実の基本歯形曲線を作成させるのに必須の具体的な微分方程式や曲率変化の周期的増減率は開示されていない。特に歯形に於いて最も重要である曲線と円弧との接続の方法が明らかでない。

産業上の利用分野

本発明はラックとピニオンを含む歯車(以下、総称して歯車と言う)の基本歯形に関するものである。歯車の振動、騒音及び歯面の摩耗を軽減し、歯の面圧強度及び曲げ強度を高める新規な歯形曲線を提供するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
相手方の歯形歯車と噛み合って動力を伝達する歯形歯車において、
歯形曲線の全軌跡または軌跡の一部をコルヌ螺旋で構成するとともに、ピッチ点を始点とする歯の1/4ピッチ領域内においては、前記歯形曲線の全軌跡または軌跡の一部を構成するコルヌ螺旋は、連続した単一のコルヌ螺旋であることを特徴とする歯形歯車。

【請求項2】
請求項1に於いて、使用するコルヌ螺旋をX軸及び/またはY軸方向に伸縮することによって出来る変成コルヌ螺旋としたことを特徴とする歯形歯車。

【請求項3】
請求項1または2に於いて、歯先を水平線として歯底を円弧とし、噛合う範囲をコルヌ螺旋としたことを特徴とする歯形歯車。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) 広島県立総合技術研究所


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