Добавил картинки к вопросу, может будет понятнее что я хочу. Переформулирую по другому: в момент сцепки при дальнейшем перемещении шестеренки пальцем уже нельзя двигать шестеренку подстать движению пальца - свободно по x,y т.к. минимальное расстояние R+r должно сохраняться. Дальнейшее перемещение возможно по дуге с поворотом на некий угол самой шестеренки. - вот эта зависимость - формула мне и нужна.