【手続補正書】
【提出日】平成22年4月22日(2010.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外歯車の歯先面の歯形形状は基準ピッチ線上を中心とした円弧半径Ｒの円弧で形成され、歯底面の歯形形状は基準ピッチ円と隣り合う歯先面の歯形形状である円弧半径Ｒの２つの円とに外接する３接円の円弧で形成され、外歯車の歯形は前記歯先面の歯形形状の円弧と前記歯底面の歯形形状の円弧が接する関係で接続された曲線であり、内歯車の歯底面の歯形形状は基準ピッチ線上を中心とした円弧半径Ｒの円弧で形成され、歯先面の歯形形状は基準ピッチ円と隣り合う歯底面の歯形形状である円弧半径Ｒの２つの円とに外接する３接円の円弧で形成され、内歯車の歯形は前記歯底面の歯形形状の円弧と前記歯先面の歯形形状の円弧が接する関係で接続された曲線である前記の両歯車の歯形を基準ピッチ円の中心を基にこの歯形を外方向（プラス側）あるいは内方向（マイナス側）へオフセットさせることが可能となる歯形形状を持つことを特徴とした歯車。
【請求項２】
請求項１に記載した歯車を含む、複数の歯車で構成された歯車伝達装置。
【請求項３】
請求項１に記載した歯車を含む、複数の歯車で構成された内接歯車式ポンプであり、１つのケーシング内に複数の内接歯車式ポンプの機能を有する構造を持つ多重内接歯車式ポンプであり、その構成例の一つとして図１７に示すものであり、図１７に於いて、１７１は多重内接歯車式ポンプの入力軸であり、この軸が右回転をすれば、キーを介して挿入されている外接歯車(小)１７２が右回転をし、連動してこれにかみ合いしている内接歯車(小)１７５も右回転をして、一つの内接歯車式ポンプの機能を有し、更に、この内接歯車１７５は外接歯車(大)１７６と同心軸上に一体となって歯切りされたものであり、このポンプの中間ローター１７３の役割を成すものであり、前記同様に中間ローター１７３も右回転をし、外接歯車(大)１７６とかみ合いをしている内接歯車(大)１７４も右回転をし、一つの内接歯車式ポンプの機能を有し、一つのケーシング内において複数のポンプ機能を有する内接歯車式ポンプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】円弧歯形を使用した歯車及び歯車伝達装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円弧歯形を使用した歯車、この歯車を利用した歯車伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円弧歯形を持つ歯車としては、ウイルトハーバー・ノビコフ歯車（ＷＮ歯車）が有名であり、各種分野において円弧歯形に関する研究開発が進められ円弧歯形として、あるいは円弧と他の曲線を組み合わせた歯形として各種歯車へ応用されている。前記の歯形は、内接歯車式ポンプの歯車、自動車のステアリング装置のラックアンドピニオン、減速装置の歯車、歯付ベルトの歯等の歯として用いられている。本発明は、先に公開されている特許公開平２００７−３２８３６に関連した出願である。基本的な考え方は、前記に公開されている発明に基づくものである。
【特許文献１】特許公開２００７-３２８３６
【特許文献２】特許公開２００２−９８２１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
先の特許公開平２００７−３２８３６には、従来から使用されている円弧歯形を持った歯車と対比した形で特徴をのべている。しかしながら、前記の特許公開された特許請求の範囲における請求項１に記載の歯車において、請求項の中には任意の間隔にてオフセットが可能である歯形を持った歯車についての開示はしていない。前記、公開された出願の請求項１の歯車の歯形曲線を基にしてオフセットという操作をすることにより、自在に歯形を変形させることが可能となる。インボリュート歯車には転位歯車が存在するように、円弧歯形を持った歯車に於いても前述の如く、歯形曲線をオフセットさせることにより歯車の大きさや軸間きょりの微調整が可能となる歯形を持った歯車が必要とされる。本発明の請求項１の歯車は、前述のことを鑑みて考案したものであり、これらを満足する歯車を提供するものである。ここで、特許請求の範囲および明細書に記載している用語について説明することにする。歯車に関する専門用語は、慣例的に用いられる用語や専門書により表現が異なるものもあるので、本出願文においては、下記の様に定義して使用している。
外歯車     円筒歯車であり、平歯車のように外側に歯が配置されているもの。                             外接歯車    本出願文においては、内接歯車式ポンプの外歯車として使用する時に用              いている。                
内接歯車   本出願文においては、内接歯車式ポンプの内歯車として使用する時に用い              ている。                 
歯車伝達装置    歯車を一対以上使用して構成される装置、減速装置、増速
装置、変速装置などの歯車を使用して構成する歯車装
置を示す。
円弧半径Ｒ    外歯車においては歯先面の歯形形状である円弧の半径（Ｒ）
であり、内歯車においては歯底面の歯形形状である円弧の半径（Ｒ）                を円弧半径Ｒとして定義している。請求項１の歯車の歯の大きさを表す                単位として使用している。（インボリュート歯車に於けるモジュールｍ                に相当）
オフセット      基の図形を等間隔に平行移動させることである。
【０００４】
先の特許公開平２００７−３２８３６にて、円弧歯形を持った歯車の用途を実施例を含めて開示しているところであるが、オフセットさせた歯車については実施例を含めて具体的には触れていない。円弧歯形を持った歯車にて各種の歯車装置を構成する場合、歯車と歯車の軸間きょりを調整しなければならない場合や歯車の大きさの調整が必要な時がある。また、内接歯車式ポンプの歯車として使用した場合、吸入及び吐出容量の調整をしなければならない場合がある。減速装置の歯車として使用した場合、歯車のサイズ、歯の強度、ケーシングの大きさを含めた装置の設計に自由度を与えることが可能となる歯車が必要とされる。また、前記の歯車を含む、複数の歯車で構成できる歯車伝達装置が必要とされる。前述のことを鑑みて、これらの要件を満たす歯車及び歯車装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項1の発明は、外歯車の歯先面の歯形形状は基準ピッチ線上を中心とした円弧半径Ｒの円弧で形成され、歯底面の歯形形状は基準ピッチ円と隣り合う歯先面の歯形形状である円弧半径Ｒの２つの円とに外接する３接円の円弧で形成され、外歯車の歯形は前記歯先面の歯形形状の円弧と前記歯底面の歯形形状の円弧が接する関係で接続された曲線であり、内歯車の歯底面の歯形形状は基準ピッチ線上を中心とした円弧半径Ｒの円弧で形成され、歯先面の歯形形状は基準ピッチ円と隣り合う歯底面の歯形形状である円弧半径Ｒの２つの円とに外接する３接円の円弧で形成され、内歯車の歯形は前記歯底面の歯形形状の円弧と前記歯先面の歯形形状の円弧が接する関係で接続された曲線である前記の両歯車の歯形を基準ピッチ円の中心を基にこの歯形を外方向（プラス側）あるいは内方向（マイナス側）へオフセットさせることが可能となる歯形形状を持つことを特徴とした歯車である。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載した歯車を含む、複数の歯車で構成された歯車伝達装置である。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１に記載した歯車を含む、複数の歯車で構成された内接歯車式ポンプであり、１つのケーシング内に複数の内接歯車式ポンプの機能を有する構造を持つ多重内接歯車式ポンプであり、その構成例の一つとして図１７に示すものであり、図１７に於いて、１７１は多重内接歯車式ポンプの入力軸であり、この軸が右回転をすれば、キーを介して挿入されている外接歯車(小)１７２が右回転をし、連動してこれにかみ合いしている内接歯車(小)１７５も右回転をして、一つの内接歯車式ポンプの機能を有し、更に、この内接歯車１７５は外接歯車(大)１７６と同心軸上に一体となって歯切りされたものであり、このポンプの中間ローター１７３の役割を成すものであり、前記同様に中間ローター１７３も右回転をし、外接歯車(大)１７６とかみ合いをしている内接歯車(大)１７４も右回転をし、一つの内接歯車式ポンプの機能を有し、一つのケーシング内において複数のポンプ機能を有する内接歯車式ポンプである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項1に記載の歯車は円弧歯形を持つ歯車であり、歯の大きさは外歯車においては歯先面の歯形形状である円弧の半径Ｒ（以下、円弧半径Ｒと定義する）また、内歯車においては歯底面の歯形形状である円弧半径Ｒで表される。円弧半径Ｒは任意の値を設定することが可能であり、この値と歯数によりオフセットする基となる歯車の大きさが決定されることになる。この円弧半径Ｒはインボリュート歯車のモジュールに相当するものである。モジュールと比較すれば、歯の大きさが測定可能な実測値として表現される利点があり、円弧半径Ｒは歯車装置の大きさにより任意に設定することが可能となる。更に、インボリュート歯車と比較すれば、噛み合いが滑らかであり、振動が少なく歯部の強度が大となる。また、歯と歯の干渉がないに等しい。少数枚数の歯の組み合わせから歯車列を構成できる特徴を有する。また、請求項１に記載の歯車は、この歯形曲線をピッチ円の中心を基にして外方向（プラス側）あるいは内方向（マイナス側）へオフセットさせることが可能となる。歯車の歯形曲線を自在に変形させてかみ合わせることが可能であり、軸間きょりの調整や歯車サイズの調整が可能となる特徴を有する。
【０００９】
請求項２に記載の歯車伝達装置は、請求項1の円弧歯形を持つ歯車を使用して構成された歯車装置である。減速装置の歯車としても使用することが可能であり、従来から使用されている減速装置と比較すれば、歯車設計の容易さおよび円弧半径Ｒの設定の自由度から、装置自体の設計の幅に自由度を持たすことが可能となり、大きな減速比を持った装置を設計することが可能となる。更に、オフセットした歯車を使用することにより装置の軽量化にも繋がってくる。また、請求項１の歯車を内歯車と外歯車の構成にて動力伝達用にも使用が可能であり、少数歯数の歯車列を構成すれば装置自体の軽量化を図ることが可能となる。内接歯車式ポンプの外接歯車および内接歯車として使用すれば、オフセット量により、吐出量や装置の大きさを自在に調整することが可能となる。減速、増速、変速装置や他の歯車を使用した動力伝達装置にも用途を広げることができる。
【００１０】
請求項３に記載の内接歯車式ポンプは、請求項1の円弧歯形を持つ歯車を使用して構成された多重内接歯車式ポンプである。実施例図１６から図１９に示す通り、
一つのケーシング内に複数の内接歯車式ポンプの機能を有したものであり、複数のポンプを１台のポンプのケーシング内に収めることが可能となり、大幅な省力化及び省エネルギーに繋がるものである。
また、ポンプと配管、油圧回路、電磁回路等の付帯する設備を加えることにより、多目的、多仕様の機能を持ったポンプとして構成することが可能となる。可変容量ポンプの機能を持たすことも一例としてあげることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の請求項１の歯車は、先の特許公開平２００７−３２８３６にて開示している請求項１の歯車の歯形曲線をピッチ円の中心を基にしてオフセットして作成される歯形曲線を持った歯車である。前記の出願と同様に歯数１枚から任意の歯数の歯車まで適用できるものである。
本発明の請求項１の歯車の特徴として、歯の大きさである円弧半径Ｒの設定およびオフセット量Ｆはある範囲において任意に設定が可能であるという特徴を有している。オフセット量とは、基の図形を等間隔に平行移動させる距離のことである。オフセット量は歯車の歯の大きさを表す円弧半径Ｒの値により設定され、オフセット可能な範囲はプラス側(外側)については、図３および図４に示す通り３接円の円弧半径ｒの値により決定され、外側の上限はｒの値が０となる点が最大のオフセット量となる。つまり、３接する円弧が収縮して無くなる点である。
マイナス側（内側）については、作図上では歯形曲線の中心点ｏ１へ無限に収縮してゆく現象を確認している。しかしながら、歯形曲線として有効と思われる範囲は円弧半径Ｒの値が０となる点までであると思われる。つまり、歯の大きさを表す円弧半径Ｒが０となる点、歯先が尖った形状になる点である。また、オフセットする基の図形（ここでは歯形曲線を示す）に対して外側にオフセットする場合にはプラスの値にてオフセット量を表示することとし、内側にオフセットする場合にはマイナスの値にてオフセット量を表示することにする。先の出願にて、オフセットする基の歯形曲線を持った歯車の用途については詳しく述べているところであるが、本発明の請求項１の歯車も同様に、内接歯車式ポンプの外接歯車、内接歯車として用いることが可能であり、歯車伝達装置の個々の歯車列の要素として用いることも可能である。さらに、先の出願にて開示している減速機の構成要素の１つとして用いることも可能であるという特徴を有している。
ここで、先の出願の請求項１に記載の歯車の歯形曲線とオフセットさせた歯形曲線を比較してその特色と効果をまとめて簡単に説明することにする。詳しくは次項の図例に従って説明することにする。
特色として、
１） 先の出願の請求項１に記載の歯形曲線の円弧半径Ｒとオフセットした歯形曲線の円  弧半径Ｒ１（オフセット図形の円弧半径とオフセット図形の基になる円弧半径を区別す  るために円弧半径の記号表示をＲ１とＲで表示している）は異なる。つまり、オフセッ  トすることにより円弧半径Ｒの値およびピッチ円直径ｄは増減することになる。また、  円弧半径Ｒの２つの円とに外接する３接円の円弧で形成される外歯車の歯底部、内歯車  の歯先部の形状はオフセットすることにより変形するが、３接する円弧で構成されるこ  とは同じである。この場合、図３および図４に示す３接円の円弧半径ｒ＝０になる点お  よび円弧半径Ｒ１＝０になる点を含める。 
２） 外側にオフセットした場合のオフセットが可能となる限界は外歯車の場合、歯車の  歯底の形状は隣り合う円弧半径Ｒの２円とピッチ円とに外接する３接円の円弧で形成さ  れるが、この３接円の半径値が０になる点が限界となる。 
３） 内側にオフセットした場合のオフセットが可能となる限界は外歯車の場合、ピッチ  円の中心に向かって収縮する形となり、ピッチ円半径の値が０になる点まで収縮する。  内側にオフセットする場合は、円弧半径Ｒの値が０になるまでの歯形曲線が実用上有効  であると思われる。それ以上の収縮形状については、基の歯形曲線の形状から異なる形  状へ変化するので実用するには難しいと思われる。内歯車についても同様な結果が得ら  れている。
４） 本発明の請求項１の歯車の特徴の１つであるが、基の歯形曲線に対してそのピッチ  円の中心を基に歯形曲線をオフセットさせた歯車でも、先の出願の請求項１に記載の歯  車同様に１対の歯車として正確にかみ合いをするという大きな特徴を有している。   5）  歯車の歯のかみ合いは、先の出願においては原則的に同じ歯の大きさでないとかみ  合わないと定義しているが、本発明の請求項１の歯車は、歯形曲線をオフセットするこ  とにより歯の大きさ（円弧半径Ｒ）が異なる歯車同士でもかみ合いをする特徴を持って  いる。それは実施例２及び実施例３にて詳しく説明をしているところである。
効果として、
１） 歯の大きさを表す円弧半径Ｒの値は変化するが、歯車の大きさを任意に調整するこ    とが可能となる。
２） 外歯車のかみ合いに於いては、軸間きょりを調整することが可能となる。
３） 歯車の歯の大きさ（円弧半径Ｒ）の設定が自在になり、歯車の強度や歯車サイズを    含む歯車の設計が容易になる特徴を有している。
４） 本発明の請求項１に記載の歯車を使用して歯車伝達装置を設計する場合、装置自体    の軽量化、省力化を計ることが容易に可能となる。
以下、本発明の実施形態を表１から表９、図１から図１９に基づいて説明する。
【００１２】
【表１】
2009162292.tif 000001
【００１３】
表１は先の出願（特許公開平２００７−３２８３６）の表１に開示している内接歯車式ポンプ用歯車基本計算式の表と同じものである。オフセットさせる時に、基の図形（歯車の歯形曲線）の基本データを求めるために必要となる。オフセットさせた図形を以下、オフセット図形と呼ぶことにする。この表１の歯車計算式を基にオフセット図形を作図することになる。
【００１４】
図１は、表１の計算例にある外接歯車（1）を基にした歯形曲線の作図例である。水平中心線1ｕ、垂直中心線1ｖを作図する。次に歯数分割角度α1にて垂直中心線1ｖより左回り角度で、交点ｏ１をと通る中心線1ｗを作図する。交点ｏ１を中心としてピッチ円d１１と歯先円da１１を作図する。次に、ピッチ円d１１と垂直中心線1ｖと中心線１ｗの交点ｏ１１,と交点ｏ1２を中心とした円弧半径（Ｒ）１の円１１，円１２を作図する。前記の円１１，円１２、ピッチ円ｄ１１に外接する３接円１３を作図する。作図された円１１の円弧１ａ、１ｂと３接円の円弧1ｂ、1ｃと円１２の円弧1ｃ、1ｄを接続すれば、歯形曲線の一部が作図される。この歯形曲線をｏ１を中心として歯車の歯数値（５）ほど回転複写をすれば外接歯車の歯形曲線ｓ１が作図される。上記の表１同様に先の出願（特許公開平２００７−３２８３６）の図１に開示している作図例と同じものである。オフセット図形の基の図形を作図するために必要な外接歯車の作図手順である。
【００１５】
図２は、表１の計算例の内接歯車（２）を基にした歯形曲線の作図例である。水平中心線２ｕ、垂直中心線２ｖを作図する。次に歯数分割角度α２にて垂直中心線２ｖより左回り角度で、交点ｏ２をと通る中心線２ｗを作図する。交点ｏ２を中心としてピッチ円d２２と歯底円dｆ２２を作図する。次に、ピッチ円d２２と垂直中心線２ｖと中心線２ｗの交点ｏ２１,と交点ｏ２２を中心とした円弧半径（Ｒ）１の円２１，円２２を作図する。前記の円２１，円２２、ピッチ円ｄ２２に外接する３接円２３を作図する。作図された円２１の円弧２ａ、２ｂと３接円２３の円弧２ｂ、２ｃと円２２の円弧２ｃ、２ｄを接続すれば、歯形曲線の一部が作図される。この歯形曲線をｏ２を中心として歯車の歯数値（６）ほど回転複写をすれば内接歯車の歯形曲線ｓ２が作図される。上記の図１同様に先の出願（特許公開平２００７−３２８３６）の図２に開示している作図例と同じものである。オフセット図形の基の図形を作図するために必要な内接歯車の作図手順である。
【００１６】
図３は、表１の計算例にある外接歯車（１）の５枚歯歯車の作図である。Ｒは歯の大きさを表す円弧半径を示す。ｒは歯先部を構成する円弧半径Ｒの２つの円とピッチ円とが外接する３接円の円弧の半径である。オフセット図形は、図１および図２による作図手順で作成された歯形曲線を基にして作図することができる。図３の歯形曲線の中心点であるｏ１を基にして外側（プラス側）および内側(マイナス側)へ任意のオフセット量にて元の歯形曲線を変形させることが可能となる。変形させた歯形曲線の円弧半径Ｒ１の値と３接円の円弧半径ｒの値はオフセット量Ｆの値に連動して変化することになる。その変形させた歯形曲線を図４に示す。
【００１７】
図４は図３の歯形曲線を基にプラス側とマイナス側へオフセットさせた図形を示す。オフセットする前の基準となる歯形曲線を太線にて強調して表示をしている。オフセット可能な範囲はプラス側については、３接円の円弧半径ｒの値により決定され、外側の上限はｒの値が０となる点が最大のオフセット量となる。つまり、３接する円弧が収縮して無くなる点である。プラス側は、オフセット量Ｆ＝０から０．２づつ増加させて３接円の円弧半径ｒが０になる点までを表示している。この基準となる歯形曲線の円弧半径Ｒは１である。マイナス側（内側）については、作図上では歯形曲線の中心点ｏ１へ無限に収縮してゆく現象を確認している。しかしながら、歯形曲線として有効と思われる範囲は円弧半径Ｒの値が０となる点までであると思われる。つまり、歯の大きさを表す円弧半径Ｒが０となる点、歯先が尖った形状になる点である。それ以後のオフセット図形は、歯先が尖った形状を維持しながら中心点に向けて収縮を続ける状態になる。図４では、マイナス側はオフセット量Ｆ＝０から-０．２づつ減少させてゆき、円弧半径Ｒ１＝０になる地点（オフセット量Ｆ＝-１．０）までを表示している。オフセットさせる基の歯形曲線を多様に変形させることにより、それらの歯車を使用して多種多様な歯車伝達装置を設計することが可能となる利点を有している。オフセットさせる基の歯形曲線については、先の特許公開平２００７−３２８３６にて開示しているところである。少数歯数の歯形曲線から任意の歯数の歯形曲線までをオフセットさせることが可能である特徴を有している。
【００１８】
【表２】
2009162292.tif 000002
【００１９】
表２は、表１の内接歯車式ポンプ用歯車基本計算式を基にして、オフセットした場合の外接歯車と内接歯車の基本計算式を一覧表にしたものである。歯の大きさを表す円弧半径は、基の円弧半径をＲで表示をし、オフセットした歯車の円弧半径はＲ１として区別して表示をしている。以下同様にオフセットする距離をオフセット量Ｆにて、ピッチ円直径をＤ、歯先円直径をＤａ、歯底円直径をＤｆ、として表示をしている。
それぞれの計算項目に於いては、表１のデータを参照しているものもある。偏心量ｅについては、オフセットした歯車を用いた内接歯車式ポンプにおいては変化しないという特徴を有している。表２の計算式は、内接歯車式ポンプに用いる歯車だけではなく、オフセットした歯車（外歯車及び内歯車）の計算式として用いることが可能である。
【００２０】
図５は、内接歯車式ポンプの構成図を示している。（ａ）は外接歯車が４枚歯で、内接歯車が５枚歯にていずれの歯車も円弧半径Ｒ＝１で作図した偏心量ｅ＝0.５、オフセット量Ｆ＝０で、変形する基となる歯形曲線を使用した１枚差でかみ合う内接歯車式ポンプの構成図である。
（ｂ）はポンプがケーシング内に液体を閉じ込めることができる面積（以下、閉じ込み面積と呼ぶことにする）をハッチング（斜線）にて表示したものである。（ｃ）は、閉じ込み面積だけを表示したものであり、Ｓ０はその面積値である。閉じ込み容量は、前述の面積に歯幅を乗ずれば計算することができる。ＣＡＤソフトを使用すれば、簡単に面積計算をすることが可能である。
【実施例１】
【００２１】
図６は、図５（ａ）の歯形曲線を外側へオフセットした内接歯車式ポンプの構成図と閉じ込み面積値を表示したものである。オフセット量Ｆは０．１から０．５までの値で変形させた外接歯車と内接歯車の組み合わせを表示している。内接歯車式ポンプの場合、外接歯車と内接歯車のオフセット方向とオフセット量は同じにしなければならない。偏心量ｅは、基の歯形曲線をオフセットさせても変化しない特徴を有する。プラス側のオフセットは、歯の強度を高め吐出容量を増加させることが可能となる特徴を有している。
【００２２】
図７は、図５（ａ）の歯形曲線を内側へオフセットした内接歯車式ポンプの構成図と閉じ込み面積値を表示したものである。オフセット量Ｆは-０．１から-０．５までの値で変形させた外接歯車と内接歯車の組み合わせを表示している。吐出容量は、減少するが装置自体を軽量化することが可能となる。図６と同様に偏心量ｅは変化しないことが分かる。図６および図７にて基の歯形曲線をオフセットさせて構成した内接歯車式ポンプの実施例として表示している。歯車ポンプを設計する上で、歯車の強度を含めて吐出容量の調整や装置の軽量化につながるものである。マイナス側のオフセットは、歯の大きさＲが小さくなる分、液体を閉じ込める面積を増加させることが可能となり、吐出容量を自在に設計上で調整することが可能となる特徴を有する。また、基になる歯形曲線の円弧半径Ｒ＝２として作図をして、マイナス側にオフセット量Ｆ＝−１．０（円弧半径Ｒ＝１）とした場合と基の歯形曲線(円弧半径Ｒ＝１)で作図して内接歯車式ポンプをこれらの歯車で構成させた場合では、オフセットさせて歯車の歯の大きさを同じにして構成した内接歯車式ポンプの方が大きな閉じ込み面積Ｓを得ることが可能となる。
【００２３】
【表３】
2009162292.tif 000003
【００２４】
表３は、図６及び図７のそれぞれのオフセットさせた図形の円弧半径Ｒ１の値、オフセット量Ｆの値、閉じ込み面積Ｓの値を外側へオフセットさせた場合と内側へオフセットさせた場合とを一覧表にまとめたものである。オフセット量Ｆの値により円弧半径Ｒ１の値、閉じ込み面積Ｓの値が比例的に増減していることが分かる。つまり、オフセット量Ｆの値により吐出容量、それぞれの歯車サイズ、ケーシングサイズは比例的に調整が可能となることが分かる。本発明の請求項１に記載の歯車は、基の歯形曲線をオフセットさせることにより自在に歯形曲線を変形させることが可能となり、歯車の大きさ、前記の歯車を含む歯車装置のサイズ、歯形の形状を自在に調整することが可能となる特徴を有した歯車である。
【実施例２】
【００２５】
図８は、先の特許公開平２００７−３２８３６にて開示している請求項１の歯車を使用してラックとピニオン(歯数２０枚)として構成したかみ合い図である。歯の大きさＲ＝１であり、オフセット量Ｆ＝０となるオフセット図形の基となる図形である。ラックとピニオンの軸間きょりをａで表示している。ラックとピニオンのかみ合いにおいては、軸間きょりａ＝ｄ/2となる。ここでｄはピニオンのピッチ円直径を表す。ラックの基準ピッチをＰとすると、Ｐ＝π・Ｒという式が成り立つことになる。Ｒは、歯の大きさを表す円弧半径である。図９および図１０にてオフセットさせた図形を示す。
【００２６】
図９は、図８のラックとピニオンをオフセットさせて構成したかみ合い図である。ピニオンである外歯車は、外側(プラス方向)へオフセット量Ｆ＝０．５にて変形させたものであり、ラックはピニオンがオフセット量分大きくなっているので、逆の方向(マイナス方向)へＦ＝-０．５オフセットさせてかみ合わせた図である。このかみ合わせの場合、ピニオン側の歯車の歯は太った形となり歯の強度を増すことが可能となる。しかし、ラック側の歯形は歯先が尖った形となり歯の強度は劣ってくることになる。ラック側とピニオン側のどちらをプラス側または、マイナス側へオフセットするかは、装置の構造や伝達する動力の大きさにより自在に選択することが可能となる。
【００２７】
図１０は、図９の逆の操作をしたものである。つまり、ピニオン側をマイナス方向へ（オフセット量Ｆ＝-０．５）、ラック側をプラス方向へ（オフセット量Ｆ＝０．５）それぞれ０．５のオフセット量を与えたものである。この場合は、ラック側の歯の強度を高めることが可能となる。
【００２８】
【表４】
2009162292.tif 000004
【００２９】
表４は、図１１、図１２、図１３に於ける各々の外歯車データを一覧表にまとめたものである。図１１は、オフセット量Ｆ＝０の時の歯車基本データを基に作図したものであり、図１１のデータを基にオフセットさせて作図したのが、図１２、図１３であり、それらの歯車データを表４に示す。
【００３０】
図１１は、外歯車をかみ合わせた歯車列の実施例である。オフセット量Ｆ＝０であり、オフセットさせる基となる外歯車のかみ合い図である。
軸間きょりａは次式で求めることができる。ａ＝（Ｄ３+Ｄ４）/２＋Ｒの式にて求まる。 Ｄ３、Ｄ４はそれぞれの外歯車のピッチ円直径であり、Ｒは円弧半径を表す。この円弧半径Ｒは、オフセットさせる基となる歯形曲線の円弧半径であり、基の歯形曲線を正負の方向へオフセットさせたとしても、この式の円弧半径の値Ｒは変化しない固定値として使用する。お互いがオフセット量Ｆ＝０の外歯車同士のかみ合いの場合は、かみ合い時に歯と歯の干渉や歯の進みや遅れが多少見られる。この現象を解消するために、基の歯形曲線をオフセットして歯車列を構成したのが次項の図１２、図１３である。
【実施例３】
【００３１】
図１２は、図１１の外歯車２個を同じオフセット量Ｆ＝-０．１にてオフセットして組み合わせた歯車列である。各々の歯車データは表４にて表示している。外歯車同士の組み合わせの場合、上記の項で説明の通りオフセット量Ｆ＝０ではかみ合い時に歯の干渉や歯の進み遅れが生ずる。
この現象を解消するには、歯形曲線をピッチ円の中心を基に正方向または負の方向へオフセットさせて組み合わせれば解消させることが可能となる。図１２は、その実施例の1つとして取り上げている。
【００３２】
図１３は、表４に歯車データを示すとおり、片方の外歯車はオフセット量Ｆ＝-０．８（負の方向）にてオフセットをさせ、他方の外歯車はＦ＝０．６（正の方向）にてオフセットさせて組み合わせた歯車列である。図４にて説明の通り、オフセット可能な範囲は正の方向については、３接円の円弧半径ｒの値により決定され、外側の上限はｒの値が０となる点が最大のオフセット量となる。つまり、３接する円弧が収縮して無くなる点である。負の方向については、歯形曲線として有効と思われる範囲は円弧半径Ｒの値が０となる点までであると思われる。つまり、歯の大きさを表す円弧半径Ｒが０となる点、歯先が尖った形状になる点である。前述のオフセット範囲を各々の歯車へ設定することにより、適正なかみ合いの歯車列を自在に選択することが可能となる。また、図１３の歯車列の左側の外歯車は、負の方向へオフセットした歯車である。この歯形曲線は、ローラチェーンスプロケットととして応用することも可能となる。これに用いるチェーンのローラ径は、図１３の右図の外歯車の円弧半径Ｒ１を参照することが可能となる。本発明の請求項１に記載の歯車は、歯形曲線をオフセットさせることにより自在に変形することが可能となる特徴を有しているので、多種多様な方面へ歯車装置の要素として用いることが可能であると推察される。
【００３３】
【表５】
2009162292.tif 000005
【００３４】
表５は、図１４および図１５の減速機に用いる各々の歯車(外歯車と内歯車)とその歯車の基本データを一覧表にしたものである。各々の歯車のオフセットする前の歯の大きさＲは２であり、オフセット量Ｆ=-０．５にて変形した歯車を減速機の歯車として用いている。各々の歯車データは、表２の内接歯車式ポンプ用歯車基本計算式（オフセット）を参照して計算をしたものである。
【実施例４】
【００３５】
図１４、図１５は先の出願（特許公開平２００７−３２８３６）の図１４、図１５の減速機を基にしてオフセットした歯車で構成した減速機である。図１４（ａ）は入力軸側の各々の歯車の構成図を示す。図１４（ｂ）は出力軸側の歯車の構成図を示している。図１５はオフセットした歯車を使用した減速機の組み立て断面図を示す。表５に各歯車の基本データを示す。動力の伝達は入力軸１４1(偏心量ｅの偏心軸)から軸受け１４２（またはローラーピン）を介して第1遊星歯車である外歯車１４7に伝達され、第２遊星歯車１４5の内歯車１４８とかみ合うと同時にその外歯車１４３は固定太陽歯車144(入力軸側ケーシングカバーに内歯車を歯切り)にも噛み合うことになる。尚、第２遊星歯車１４５には、３個の歯車が一体として歯切りされている。入力軸側の内歯車14８及び固定太陽歯車に噛み合う外歯車14３と出力軸側の外歯車151である。第２遊星歯車は揺動しながら、出力軸15３に歯切りされている内歯車15２と噛み合いながら出力軸へ動力が伝達される。この減速機の場合は、第１遊星歯車の外歯車１４7とそれにかみ合う第２遊星歯車の内歯車１４8の歯数比は減速比には関係しない。第２遊星歯車の外歯車１４３と固定太陽歯車144との歯数比及び出力軸側の外歯車１５１と内歯車１５２の歯数比がこの減速機の減速比に関係する。減速比を式にて説明すると次のようになる。減速比 ｉ＝（ｚＢ-ｚｂ）/ｚｂ×（ｚｂ-ｚｄ）/ｚＤとなる。ｚｂは外歯車１４３の歯数であり、ｚＢは内歯車１４４の歯数、ｚｄは外歯車１５１の歯数、ｚＤは内歯車１５２の歯数を示す。実施例４の減速機は表５より減速比 ｉ＝１/１６00となり、大きな減速比を得ることができる。前記の減速比の式において、分子の歯車の歯数差が１に近い値になることと、分母の歯車の歯数が多いほど大きな減速比が得られる。また、減速比 ｉの値が正の値の時は、入力軸と出力軸の回転方向は同方向になる。減速比 ｉの値が負の値の時は、入力軸と出力軸の回転方向は反対方向になる。設計上および試作品において減速比は1/３６００程度のものまで確認しているが、歯車の歯数及び円弧半径Ｒの設定により、無限に近い大きな減速比を得ることが可能であると推測される。上述の様に円弧半径Ｒと歯車の歯数の設定により、減速装置の大きさや減速比は任意に設定が可能となる。更に減速機に用いる歯車をオフセットすることにより、歯車サイズやケーシングサイズの微調整が可能になることと、歯車の歯の強度を調整できる特徴を有している。機構的には内接歯車式ポンプの機構を応用しているので、減速装置への潤滑を自給させる機能を持たせることも可能となる特徴を有している。前記の減速装置に使用する歯車は、この減速装置の構成と機能が果たせるのであれば、前記減速装置に用いられる外歯車と内歯車の歯車は、インボリュート歯車やトロコイド曲線を歯形にした歯車、サイクロイド曲線を歯形にした歯車、または他の歯形曲線で形成される歯車をオフセットして減速装置の歯車として使用することも可能であると推測される。
【００３６】
【表６】
2009162292.tif 000006
【００３７】
【表７】
2009162292.tif 000007
【００３８】
表６は、図１６に示す、多重内接歯車式ポンプの各歯車データの一覧表である。
各歯車のデータについては、表１の歯車基本計算式を使用して算出したものである。
表７は、図１７に示す、多重内接歯車式ポンプの各歯車データの一覧表である。
各歯車のデータについては、表２の歯車基本計算式（オフセット）を使用して算出したものである。
【実施例５】
【００３９】
図１６及び図１７に示す図は、一つのケーシング内に２つの内接歯車式ポンプの機能を持った内接歯車式ポンプの各歯車の構成図である。この構成は、図１４の（ａ）に示す歯車減速機の構成図を、内接歯車式ポンプに取り入れたものである。このポンプに使用する各歯車の基本データは、減速機と同様にして表１及び表２の歯車計算式から簡単に導き出すことができる。トロコイドポンプと比較すれば、簡単な計算式で各歯車の基本データを算出することが可能となる大きな特徴を有する。また、偏心量ｅは、歯の大きさＲの１/２であり、偏心量はポンプの容量を左右するものであるが、本発明の請求項１の歯車を使用すれば、偏心量ｅは歯の大きさＲにて決定され、自由度のある任意のポンプ設計が可能となる。更に、オフセットした歯車を使用することにより、ポンプ容量調整や、ケーシングの大きさの調整が可能となる特徴を有している。
また、一つのケーシング内に２つの内接歯車式ポンプの機能を持ったせることにより、装置の省力化、省エネルギーを促進することが可能となる。このポンプと付帯する設備を整えれば、可変容量ポンプを始めとして、多目的仕様のポンプ構成も可能となる。
【００４０】
【表８】
2009162292.tif 000008
【００４１】
【表９】
2009162292.tif 000009
【００４２】
表８は、図１８に示す、多重内接歯車式ポンプの各歯車データの一覧表である。
各歯車のデータについては、表１の歯車基本計算式を使用して算出したものである。
表９は、図１９に示す、多重内接歯車式ポンプの各歯車データの一覧表である。
各歯車のデータについては、表２の歯車基本計算式（オフセット）を使用して算出したものである。
【実施例６】
【００４３】
図１８及び図１９に示す図は、一つのケーシング内に３つの内接歯車式ポンプの機能を持った内接歯車式ポンプの各歯車の構成図である。この構成は、図１６および 図１７と同様に図１４の（ａ）に示す歯車減速機の構成図を、内接歯車式ポンプに取り入れたものである。ケーシング内の各歯車（外接歯車と内接歯車）の構成を多重にすることは、図１４の（ａ）の減速機の構成図からすれば、容易に考え付くことである。
このポンプの特徴は、前記、図１６及び図１７の説明の中で述べている事柄と同様であるが、更に装置の省力化、省エネルギーを促進することが可能となる。
また、ポンプの使用用途も多岐分野まで広がってくる可能性が大である。
【００４４】
本発明の請求項１に記載の歯車の歯形を持ったラックカッター、ピニオンカッター、ホブカッター、フライスカッター、前記のいずれかの工具を使用した方法による創成歯切り法、または請求項１に記載の歯車の歯形を持ったフライスカッター、研削砥石による成形歯切り法、並びにＮＣデータ作成による加工プログラムからフライスカッターによる成形加工法、放電加工機による加工法、射出成形機による成形加工法、鋳造法、前記のいずれかの方法で請求項１に記載の歯車を製造すれば、単品生産から多量生産まで広範囲な生産方法が設定できる。また、請求項１に記載の歯車を製造する方法の１つとして、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使用して歯車のＮＣデータ作成からＮＣ工作機械による加工がある。歯形曲線は複数の円弧だけを使用しているので、ＮＣデータは円弧切削指令が主とした内容になる。従って、ＮＣデータ容量は少なくてすみ、加工時間を短くする特徴を有している。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の請求項１に記載の歯車は、内接歯車式ポンプの外接歯車、内接歯車を初めとして、減速機の歯車を含む歯車伝達装置の要素として、多種多様にわたって広範囲にその用途が可能となる特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】外接歯車歯数５枚歯の歯形曲線を示す図である。
【図２】内接歯車歯数６枚歯の歯形曲線を示す図である。
【図３】外接歯車歯数５枚歯の歯形曲線を示す図である。
【図４】外接歯車歯数５枚と内接歯車歯数６枚の歯形曲線かみ合い解析図を示す図であ          る。
【図５】外接歯車歯数４枚と内接歯車歯数５枚の内接歯車式ポンプの構成図を示す図で          ある。
【図６】正の方向へオフセットした外接歯車歯数４枚と内接歯車歯数５枚の内接歯車式          ポンプの構成図を示す図である。
【図７】負の方向へオフセットした外接歯車歯数４枚と内接歯車歯数５枚の内接歯車式          ポンプの構成図を示す図である。
【図８】ラックとピニオン(歯数２０枚)オフセット量Ｆ＝０のかみ合い図である。
【図９】ラック(オフセット量Ｆ＝−０．５)とピニオン歯数２０枚（オフセット量Ｆ＝          ０。５）のかみ合い図である。
【図１０】ラック(オフセット量Ｆ＝０．５)とピニオン歯数２０枚（オフセット量Ｆ            ＝-０。５）のかみ合い図である。
【図１１】外歯車歯数１０枚と外歯車歯数１５枚歯でオフセット量Ｆ＝０の歯車列を示          す図である。
【図１２】外歯車歯数１０枚（オフセット量Ｆ＝−０．１）と外歯車歯数１５枚歯（オ          フセット量Ｆ＝−０．１）の歯車列を示す図である。
【図１３】外歯車歯数１０枚（オフセット量Ｆ＝０．６）と外歯車歯数１５枚歯（オフ          セット量Ｆ＝−０．８）の歯車列を示す図である。
【図１４】オフセットした外歯車と内歯車を使用した減速機の構成図を示す図である。
【図１５】オフセットした外歯車と内歯車を使用した減速機の組立図を示す図である。
【図１６】表１の歯車計算式を使用した内接歯車式ポンプの構成図を示す図である。
【図１７】表２の歯車計算式を使用した内接歯車式ポンプの構成図を示す図である。
【図１８】表１の歯車計算式を使用した内接歯車式ポンプの構成図を示す図である。
【図１９】表２の歯車計算式を使用した内接歯車式ポンプの構成図を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１  図１のｏ１１を中心とした円弧半径１の円
１２   図１のｏ１２を中心とした円弧半径１の円
１３   図１の 外接歯車の３接円
２1  図２のｏ２１を中心とした円弧半径１の円
２２   図２のｏ２２を中心とした円弧半径１の円
２３   図２の 内接歯車の３接円
１４１ 図１４、図１５の入力軸
１４２  図１４、図１５の軸受け
１４３  図１４、図１５の外歯車
１４４  図１４、図１５の内歯車
１４５  図１４、図１５の第２遊星歯車
１４７  図１４、図１５の外歯車
１４８ 図１４、図１５の内歯車
１５１ 図１４、図１５の外歯車
１５２ 図１４、図１５の内歯車
１５３ 図１５の出力軸
１５４ 図１５の入力軸側ケーシング
１５５ 図１５の出力軸側ケーシング  
１６１ 図１６の入力軸
１６２ 図１６の外接歯車（小）
１６３ 図１６の中間ローター
１６４ 図１６の内接歯車（大）
１６５ 図１６の内接歯車（小）
１６６ 図１６の外接歯車（大）
１７１ 図１７の入力軸
１７２ 図１７の外接歯車（小）
１７３ 図１７の中間ローター
１７４ 図１７の内接歯車（大）
１７５ 図１７の内接歯車（小）
１７６ 図１７の外接歯車（大）
１８１ 図１８の入力軸
１８２ 図１８の外接歯車（小）
１８３ 図１８の中間ローター１
１８４ 図１８の中間ローター２
１８５ 図１８の内接歯車（大）
１８６ 図１８の内接歯車（小）
１８７ 図１８の外接歯車（中）
１８８ 図１８の内接歯車（中）
１８９ 図１８の外接歯車（大）
１９１ 図１９の入力軸
１９２ 図１９の外接歯車（小）
１９３ 図１９の中間ローター１
１９４ 図１９の中間ローター２
１９５ 図１９の内接歯車（大）
１９６ 図１９の内接歯車（小）
１９７ 図１９の外接歯車（中）
１９８ 図１９の内接歯車（中）
１９９ 図１９の外接歯車（大）
1ａ   図１の交点 
１ｂ  図１の接点  
１ｃ  図１の接点
１ｄ  図１の交点
２ａ  図２の交点
２ｂ  図２の接点
２ｃ    図２の接点
２ｄ   図２の交点
１ｕ   図１の水平中心線
１ｖ    図１の垂直中心線
１ｗ   図１の歯数分割角度（α1）割り出し中心線  
２ｕ   図２の水平中心線
２ｖ    図２の垂直中心線
2ｗ    図２の歯数分割角度（α2）割り出し中心線
ａ   中心距離
ｄ1   外接歯車ピッチ円直径
ｄ11   外接歯車ピッチ円
ｄ２   内接歯車ピッチ円直径
ｄ２２  内接歯車ピッチ円
ｄ３    図９の外歯車ピッチ円直径
ｄ４    図９の外歯車ピッチ円直径
ｄａ１   外接歯車歯先円直径
ｄａ１1  外接歯車歯先円
ｄｆ２   内接歯車歯底円直径
ｄｆ２２ 内接歯車歯底円
ｅ    偏心量
Ｆ   オフセット値
ｏ1   外接歯車中心点
ｏ２  内接歯車中心点
ｏ１１   図１の円弧半径の中心点
ｏ１２   図１の円弧半径の中心点
ｏ２１  図２の円弧半径の中心点
ｏ２２  図２の円弧半径の中心点
Ｒ   円弧半径
Ｒ１  オフセットした図形の円弧半径
ｒ   図４の３接円の半径
Ｓ  図５及び図６の内接歯車式ポンプの閉じ込め面積
α1  外接歯車の歯数分割角度 
α2  内接歯車の歯数分割角度 
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009162292.tif 000010
【図２】
2009162292.tif 000011
【図３】
2009162292.tif 000012
【図４】
2009162292.tif 000013
【図５】
2009162292.tif 000014
【図６】
2009162292.tif 000015
【図７】
2009162292.tif 000016
【図８】
2009162292.tif 000017
【図９】
2009162292.tif 000018
【図１０】
2009162292.tif 000019
【図１１】
2009162292.tif 000020
【図１２】
2009162292.tif 000021
【図１３】
2009162292.tif 000022
【図１４】
2009162292.tif 000023
【図１５】
2009162292.tif 000024
【図１６】
2009162292.tif 000025
【図１７】
2009162292.tif 000026
【図１８】
2009162292.tif 000027
【図１９】
2009162292.tif 000028