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Die
Erfindung betrifft einen spielfreien Zahnstangenantrieb, der zur
Durchführung
der wechselseitigen Umwandlung von Dreh- und geradliniger Bewegung
in einem elektronischen Gerät,
Spielzeug oder Uhr geeignet ist, und insbesondere eine Zahnstangenanordnung
für einen
solchen spielfreien Zahnstangenantrieb.
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Um
ein bewegliches Teil in einer Präzisionsmaschine
oder -vorrichtung hin- und herzubewegen, ist bisher ein Zahnstangenantrieb
weit verbreitet. Zum Beispiel verwendet ein Plattengerät einen
Zahnstangenantrieb zum Hin- und Herbewegen seines Plattenhalters.
Ein weiterer Zahnstangenantrieb wird auch zum Bewegen einer optischen
Abtasteinheit über
eine sich auf dem Plattenteller drehende Platte verwendet. Es ist
erforderlich, daß die
optische Abtasteinheit direkt zur Platte geführt wird und mit einer gesteuerten
Geschwindigkeit über
sie bewegt wird. Selbstverständlich
ist es äußerst wichtig,
daß die
optische Abtasteinheit bezüglich
ihrer Position genau gesteuert wird.
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Bekanntlich
steht die Zahnstange mit dem Ritzel mit einer minimalen Lücke zwischen
den Zähnen
der Zahnstange und den Zähnen
des Ritzels in Eingriff. Dann kann aus den ziemlich lockeren Verbindungen
zwischen dem Zahnrad und der Zahnschiene ein Spiel entstehen. Das
Spiel wird am deutlichsten bei der Umkehr der Bewegung, und daher
verringert sich die Präzision
der Positionssteuerung häufig beim
Hin- und Herbewegen der optischen Abtasteinheit, wodurch es unmöglich wird,
den Ton und/oder die Bilder auf die Platte zu speichern oder von
ihr wiederzugeben. In einem Versuch, ein solches Spiel zu beseitigen,
wurde eine Vielzahl von Spielbeseitigungstrukturen bzw. -anordnungen
vorgeschlagen.
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JP2002-25206
(A) mit dem Titel "Pickup
Feeding Mechanism of Disc Player" stellt
eine Zahnstangenantriebanordnung unter Verwendung einer zusammengesetzten
Zahnstange mit einer parallel angeordneten ersten und zweiten Zahnschiene
und zwei parallelen elastischen Streifen dar, die im Längszwischenraum
zwischen den parallelen Zahnschienen schräg angeordnet und damit verbunden sind.
Die gegenüberliegenden
Zähne der
ersten und zweiten Zahnschiene sind zueinander phasenverschoben.
Wenn bei dieser Anordnung die Zähne
eines Ritzels zwischen die Zähne
der zusammengesetzten Zahnstange geschoben werden, werden die Zähne der
zusammengesetzten Zahnstange durch die Drehverformung der elastischen
Streifen zwangsläufig
aneinander gedrückt
und geöffnet.
Daher kann das Ritzel mit der zusammengesetzten Zahnstange in Eingriff
treten, ohne ein geringstes Spiel zwischen den Zahnstangenzähnen und
den Ritzelzähnen
zuzulassen, wodurch die geschmeidige Drehung gewährleistet ist.
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Die
herkömmliche
Zahnstangenantriebanordnung erfordert jedoch infolge der elastischen Streifen,
daß ein
deutlicher Längszwischenraum
zwischen den parallelen Zahnschienen verbleibt, und daher ist die
Zahnstangenantriebanordnung relativ groß. Auch das Ritzel zum Eingriff
mit der zusammengesetzten Zahnstange ist zwangsläufig groß. Die Metallform zum Spritzgießen eines
solchen zusammengesetzten Gegenstands hat somit einen komplizierten
Aufbau und ist folglich teuer. Zum noch größeren Nachteil bricht die Zahnstangenantriebanordnung
an den Verbindungen zwischen den elastischen Streifen und der Zahnschiene
häufig.
Solche Produkte werden während
des Transports oft beschädigt oder
verformt. Die elastischen Streifen sind mit den gegenüberliegenden
Zahnschienen nicht in genau vorgeschrieben Winkeln verbunden, und
das bewirkt einen deutlichen Grad an Spiel bei den Zahnstangenantriebanordnungen.
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Angesichts
der vorstehenden Ausführungen ist
es eine Aufgabe der Erfindung, eine spielfreie Zahnstange bereitzustellen,
die einen einfachen Aufbau hat und klein ist und dennoch gewährleistet,
daß kein
Spiel beim Hin- und Herbewegen eines beweglichen Teils in einem
elektronischen Gerät
oder irgendeinem Gerät,
das eine genaue Steuerung der Bewegung seines beweglichen Teils
erfordert, bewirkt wird.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
wird eine Zahnstangenanordnung einer Zahnstangenantriebanordnung
für einen
Transportmechanismus in einem elektronischen Gerät, Spielzeug oder Uhr erfindungsgemäß so verbessert,
daß die
Zahnstangenanordnung eine erste und zweite Zahnschiene aufweist,
die beide durch ein Zwischengelenk aus einem Weichharzmaterial einstückig miteinander
verbunden sind, um einen geradlinigen Zahnschienengegenstand bereitzustellen,
der um das Zwischengelenk derartig geklappt wird, daß sich die
erste und zweite Zahnschiene so aneinanderlegen, daß ihre Zähne etwas
phasenverschoben werden, wodurch ein Spiel verhindert wird, das
anderenfalls zwischen den Zähnen
der Zahnstange und denen des Ritzels bewirkt wird.
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Bei
dieser Anordnung werden die erste und zweite Zahnschiene in ihrer
Längsrichtung
elastisch gegeneinander verschoben, wenn sie um das Zwischengelenk
geklappt werden. Insbesondere werden die erste und zweite Zahnschiene
etwas verschoben und legen sich so aneinander, daß sie auf
den Eingriff mit dem Ritzel reagieren können, um einige Zähne des
Ritzels zwischen die Gegenzähne
der etwas versetzten ersten und zweiten Zahnschiene zu klemmen,
um somit das Spiel zu verhindern, das anderenfalls bewirkt wird.
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Entweder
die erste oder die zweite Zahnschiene kann Haken haben, die sich
von einer Seite aufrechtstehend nach oben erstrecken, während in der
anderen Zahnschiene Löcher
ausgebildet sein können,
wodurch die erste und zweite Zahnschiene, wenn sie aneinandergeklappt
werden, aneinander befestigt werden, wenn die Haken eingefügt und durch
die Lochränder
arretiert werden.
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Am
Zwischengelenk können
zwei Gegenstifte ausgebildet sein, wobei diese Gegenstifte so positioniert
sind, daß sie
miteinander in Eingriff treten, wenn das Zwischengelenk geklappt
wird, was bewirkt, daß die
Zähne der
ersten und zweiten Zahnschiene relativ zueinander in Längsrichtung
phasenverschoben werden.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung der zusammengesetzten Zahnstangenanordnungen gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
der Er findung verständlich,
die in beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Zahnstangenanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht der Zahnstangenanordnung, die in nichtgeklapptem
Zustand dargestellt ist;
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3a, 3b und 3c sind eine Vorder- und eine Seitenansicht
und eine Draufsicht einer Zahnstangenanordnung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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4a, 4b und 4c sind eine Vorder- und eine Seitenansicht
und eine Draufsicht der Zahnstangenanordnung von 3,
die in nichtgeklapptem Zustand dargestellt ist;
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4d ist eine Schnittansicht der Linie 4d-4d in 4a; und
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht
des eingekreisten und mit "A" gekennzeichneten
Teils von 3.
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Mit
Bezug auf 1 weist eine erfindungsgemäße Zahnstangenanordnung
eine erste (oder obere) und zweite (oder untere) Zahnschiene 1 und 2 auf,
die beide durch ein Zwischengelenk 3 aus einem Weichharzmaterial
einstückig
miteinander verbunden sind, um einen geradlinigen Zahnschienengegenstand
oder eine zusammengesetzte Zahnstange (siehe 2) bereitzustellen,
die um das Zwischengelenk 3 derartig geklappt ist, daß sich die
erste und zweite Zahnschiene 1 und 2 so aneinanderlegen
und versetzt sind, daß ihre
Zähne etwas
phasenverschoben werden, wodurch das Spiel verhindert wird, das anderenfalls
zwischen den Zähnen
der Zahnstange und denen des Ritzels bewirkt wird.
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Wie
aus 1 und 2 hervorgeht, haben die erste
und zweite Zahnschiene 1 und 2 Zähne 5a, 5b, 5c bzw.
Zähne 6a, 6b, 6c,
die in regelmäßigen Abständen jeweils
an den gleichen Seitenrändern ausgebildet
sind. Die zweite Zahnschiene 2 hat drei Haken 4a, 4b und 4c,
die sich von einer Seite aufrechtstehend nach oben erstrecken, während in
der ersten Zahnschiene 1 drei Löcher 7a, 7b und 7c ausgebildet
sind. Der mittlere Haken 4b ist so ausgerichtet, daß er zu
den anderen Haken 4a und 4c entgegengesetzt ist.
Die erste und zweite Zahnschiene 1 und 2 sind
aneinander befestigt, wenn die Haken 4a, 4b und 4c einge fügt und durch
die Lochränder 7a, 7b und 7c erfaßt werden,
wenn diese Zahnschienen 1 und 2 um das Zwischengelenk 3 aus
einem Weichharzmaterial geklappt werden und aneinanderliegen. Daher
können
diese Zahnschienen 1 und 2 nicht voneinander getrennt
werden.
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Man
beachte hier, daß die
erste und zweite Zahnschiene 1 und 2 um eine kurze
Strecke "A" relativ zueinander
verschoben werden, bis die innere Spannung des Zwischengelenks 3 gleichmäßig verteilt
und ausgeglichen ist (siehe 1).
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Folglich
sind die Zähne 5a, 5b usw.
der ersten Zahnschiene 1 von den Zähnen 6a, 6b usw.
der zweiten Zahnschiene 2 versetzt; die Haken 4a, 4b und 4c sind
locker in die Löcher 7a, 7b und 7c eingefügt, so daß sich die
Haken darin bewegen können.
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Die
Dicke oder Länge
des Ritzels, das mit der zusammengesetzten Zahnstange in Eingriff
treten soll, ist größer als
die Dicke der zusammengesetzten Zahnstange, d. h. die gemeinsame
Dicke der geklappten ersten und zweiten Zahnschiene 1 und 2. Wenn
das Ritzel mit den derartig versetzten Zähnen der zusammengesetzten
Zahnstange in Eingriff tritt, ist die Versatzstrecke "A" auf fast Null verringert, und somit
wird das Spiel verhindert.
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Mit
Bezug auf 3a, 3b und 3c weist eine Zahnstangenanordnung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
eine erste (oder obere) und zweite (oder untere) Zahnschiene 8 und 9 auf,
die beide durch ein Zwischengelenk 11 aus einem Weichharzmaterial
einstückig
miteinander verbunden sind. Die zweite Zahnschiene 9 hat
ein Paßstück 10,
das mit einer Seite einstückig
verbunden ist. Die zweite Zahnschiene 9 hat auch Haken 12,
die sich von einer Seite aufrechtstehend nach oben erstrecken, während in
der ersten Zahnschiene 8 Löcher 13 ausgebildet
sind. Diese erste und zweite Zahnschiene 8 und 9 werden
aneinandergeklappt und miteinander vereint, wenn die Haken 12 in
den Löchern 13 arretiert werden,
um eine zusammengesetzte Zahnstange zu bilden.
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4 stellt die zusammengesetzte Zahnstangenanordnung
von 3 in nichtgeklapptem Zustand vor
der Montage dar. Die Zahnstange wird durch Spritzgießen aus
einer Metallform in ei ner nichtgeklappten geradlinigen Ausdehnungsform
hergestellt. Wie dargestellt, sind im ersten Zahnschienenteilstück 8 Durchgangslöcher 13, 13 ausgeführt, während am
zweiten Zahnschie- nenteilstück 9 Haken 12, 12 ausgebildet
sind. Am Zwischengelenkteilstück 11 sind
zwei dreieckige Stifte 14a und 14b ausgebildet.
Am Zwischengelenkteilstück 11 sind auch
Nuten 15a und 15b ausgebildet, um das Umklappen
zu ermöglichen.
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Mit
Bezug auf 5 werden die erste und zweite
Zahnschiene 8 und 9 um das Zwischengelenk 11 geklappt,
bis die Gegenstifte 14a und 14b miteinander in
Eingriff sind. Diese Stifte 14a und 14b sind dreieckig,
und daher gleiten diese gegenüberliegenden
Seiten aufeinander, wenn sie aufeinandertreffen, was bewirkt, daß sich die
erste und zweite Zahnschiene 8 und 9 in Längsrichtung
bewegen und relativ zueinander versetzt werden. Der sich ergebende Versatz
zwischen den Zähnen
der ersten Zahnschiene 8 und denen der zweiten Zahnschiene 9 verhindert
effektiv das Spiel zwischen dem Ritzel und der zusammengesetzten
Zahnstange, die in Eingriff stehen.
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Eine
erfindungsgemäße zusammengesetzte Zahnstangenanordnung
bietet die nachfolgenden Vorteile:
Eine Zahnstangenanordnung
ist ein durch Spritzgießen
hergestellter Artikel aus einen Weichharzmaterial, bei dem es sich
um eine geradlinige Ausdehnung zweier Zahnschienen handelt, die
durch ein Zwischengelenk einstückig
verbunden sind. Ein solcher durch Spritzgießen hergestellter Artikel kann
auf einfache Weise hergestellt werden, und folglich sind die Herstellungskosten
gering. Er kann durch Klappen um sein Gelenk einfach in die endgültige Form
gebracht werden. Die sich ergebende Zahnstange ist dünn und trägt zur Verringerung
der Größe eines Plattengeräts bei,
in das die Zahnstangenanordnung eingebaut ist.
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Das
erste und zweite Zahnschienenteilstück des geklappten geradlinigen
Gegenstands sind etwas versetzt, wobei verhindert wird, daß ein zugehöriges Ritzel über die
gesamte Länge
der Zahnstange Spiel hat. Eine solche einstückige Zahnstangenanordnung
kann der Zahnstange eine ideale Spielunterdrückungsfunktion verleihen, die
kaum möglich
ist, solange ein zweistückiger
Artikel verwendet wird, dessen beide getrennte Zahnschienen durch
irgendeine elastische Einrichtung gekoppelt sind.
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Das
Zwischengelenkteilstück
hat dreieckige Gegenstifte, die miteinander in Eingriff treten können. Der
Versatzbetrag in der oberen und unteren versetzten Zahnschiene und
der Ritzel-Zahnstangen-Druck können
hinsichtlich der Höhe,
des Winkels und der Mittelstellung jedes Stifts einfach gesteuert
werden.