JP2000055170A

JP2000055170A - ラック及びラック歯車装置

Info

Publication number: JP2000055170A
Application number: JP10230237A
Authority: JP
Inventors: Buichi Miyake; 武一三宅
Original assignee: MIYAKE SEIKI KK
Current assignee: MIYAKE SEIKI KK
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】回転自由状態で静止している歯車にラックを
摺動させて噛合わせる際、その噛合い開始時における食
付きないしロック状態の発生を防ぐ。【解決手段】ラック１の歯のうち、歯車２１との噛合
いが開始される端部に位置する歯１４の歯先を、Ｌａ点
と反対端部に向かうにしたがって傾斜面取状に下傾させ
た。ラック１の摺動時にその歯１４の歯先が、歯車２１
の歯２４の歯先面２７のうちの点Ｇａ近傍に衝突して
も、互いの歯先面が担がないのでロック状態とならず、
したがってこのような衝突時にはその分噛合いやすい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はラック及びラック歯
車装置に関し、詳しくは、一定方向に摺動させることに
よって歯車（ピニオン）との噛合いが開始され、反対方
向に摺動させることによって歯車との噛合いが解除され
るように形成されたラック、及び該ラックとこれに噛合
う歯車を一端部側において噛合いが開始されかつ噛合い
が解除されるように備えてなるラック歯車装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図８は、常時は噛合い状態になく、相対
的にラック１を左に摺動（直線運動）させることで歯車
２１と噛合わせるようにしたラック歯車装置の一例を示
すものである。このものは、例えば、ラック１を原節と
し、これを左（矢印Ａ方向）に摺動（直線運動）させる
ことによって従節をなす回転可能状態にある歯車２１を
回転させるように構成されている。このような装置は、
詳しくは図示しないが、例えば、歯車２１をその軸回り
に回転自在としておく一方で、噛合い状態にないラック
１を所定量摺動させて噛合いを開始すると同時にその歯
車２１を一定方向に所定回転数（角度）回転させる。そ
してラック１の摺動を停止することで歯車２１の回転を
停止（ロック）するようにしたものであり、歯車２１の
軸の回転を常時、自在或いは可能としておく一方で、適
宜、それを一定方向に回転させ、ある位置、或いは特定
位置で停止（固定）させるような機構に用いられる。

【０００３】しかして、図８の状態から矢印Ａ方向にラ
ック１を一定ストロークＳ摺動させて停止すると、歯車
２１は矢印ａ方向に所定回転数（角度）回転して停止す
る。そして、その位置から逆に矢印Ｂ方向にラック１を
同一ストロークＳ摺動させて停止すると、歯車２１は逆
方向に回転し、ラック１は原位置に戻り、噛合いが解除
される。そして、再度ラック１の摺動、停止を繰返すこ
とで、歯車２１の回転、停止、噛合い解除が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
歯車装置では、ラック１と歯車２１の双方の歯の噛合い
のタイミングが設定されていないことから、非噛合い状
態から噛合い状態となる方向にラック１の摺動（以下、
非噛合い状態から噛合い状態となる方向にラックを摺動
することを前進ともいい、これと逆方向に摺動すること
を後退ともいう）を行っても、双方の歯がうまく噛合わ
ずに干渉し、ラック１がその位置から前進しないロック
状態を起してしまうことがある。このような場合には、
一端後退して噛合うまで、前進、後退を繰返さないとい
けない。こうした問題は、噛合い状態からラックを後退
して噛合いを解除した後、再度前進する場合においても
同様に発生する。

【０００５】すなわち、歯車に非噛合い状態にあるラッ
クを摺動して噛合わせる際には噛合い干渉を起こし、円
滑な噛合いが行われず、両歯が食い付きないしロック状
態を起こしてしまうといった問題があり、ラックの前
進、後退を何度も繰返すことを余儀なくされていた。と
くに、例えば１つのラックに複数の歯列を設け、その各
歯列に対し、複数の歯車が同時に噛み合うように構成さ
れてなるラック歯車装置ではとくにロック状態を起こし
易く、その問題が大きい。さらに、このような歯車装置
では、ラックの前進の都度、歯相互の衝突を発生させて
いたことを意味し、したがって歯先の摩耗やチッピング
を招き、歯車装置としての寿命の低下を招いていたとい
った指摘もあった。

【０００６】こうした中、本願発明者らは前記ラック歯
車装置において噛合い時に両歯が円滑に噛合わずにロッ
ク状態になる原因について各種の試験等を繰返したとこ
ろ、図９，１０などに示したように、歯車２１の静止位
置が、ラック１との噛合い時において一定の状態にある
場合に発生しがちであることを知るに至った。

【０００７】図１０は図９の要部拡大図であるが、同図
に示したように、ラック１の歯４のうち、噛合い開始端
をなす図９の左端の歯４のＬａ点（前方（図示左側）の
歯面６ａと平坦な歯先面７との交差稜（角））が、矢印
Ａ方向に前進させたとき、静止している歯車２１の歯２
４の歯先２７のうち、点Ｇａ（前方（図示左側）の歯面
２６ａと歯先面２７との交差稜）近傍に当接ないし衝突
（以下、衝突という）する場合においてロック状態が発
生しがちである。すなわち、このような状態で歯車２１
が静止している下で、ラック１を前進させると、ラック
１の噛合い開始端の歯４の点Ｌａは、歯車２１の歯先面
２７のうちの点Ｇａ近傍に衝突する。

【０００８】この衝突及び摩擦により、回転自由状態の
歯車２１は、ラック１の前進に連れて微量若しくは微小
角度（ラック１の摺動ガイドの遊び分、或いは衝突時の
変形分など）回転し、同図中２点鎖線で示したようにそ
れぞれ前方（図左）に移動、或いは回転し、ラック１の
歯４が歯車２１の歯２４に食付くようになる。そしてこ
の移動により、同時に両歯４，２４の歯先面７，２７相
互間がなす角度θが小さくなって、ついには歯先面７，
２７相互が押し合う圧接状態となる。かくして、両歯
４，２４はロック（かついだ）状態となり、以後、ラッ
ク１の前進ないし噛合いが得られないのである。

【０００９】また、図１１に示したように、ラック１の
噛合い開始端をなす歯４のＬａ点が、静止している歯車
２１の歯２４の歯先２７のうち、点Ｇｂ（後方（図示右
側）の歯面２６ｂと歯先面２７との交差稜）近傍に衝突
する場合においても発生しがちである。すなわち、この
ような状態で歯車２１が静止している下で、ラック１を
矢印Ａ方向に前進させると、ラック１の噛合い開始端の
歯４の点Ｌａは、歯車２１の歯先面２７のうちの点Ｇｂ
近傍に衝突する。

【００１０】この衝突及び摩擦によっても前記したのと
同様に、回転自由状態の歯車２１は、ラック１の前進に
連れて微量若しくは微小角度（ラックの摺動ガイドの遊
び分、或いは衝突時の変形分など）回転し、同図中２点
鎖線で示したようにそれぞれ前方（図左）に移動し、ラ
ック１の歯４が歯車２１の歯２４に食付きを起すのであ
る。そして、この移動により、同時に両歯４，２４の歯
先面７，２７相互間がなす角度θが小さくなって、つい
には歯先面７，２７相互が押し合う圧接状態となり、図
１０の場合と略同様に両歯はロック状態となり、以後、
ラックの前進ないし噛合いが得られないのである。

【００１１】ただしこの場合には、ラック１の噛合い開
始をなす歯４の点Ｌａが歯車２１の歯２４の点Ｇｂの近
傍に衝突することから、ラック１の摺動方向から見た歯
４，２４相互の掛かり（重なり）が大きい（深い）た
め、歯車２１の歯２４の歯先が障害（壁）となってラッ
ク１の前進を止めているともいえる。これより理解され
るように、ラック１の噛合い開始をなす歯４のＬａ点が
歯車２１の歯２４の歯先の点Ｇａないし点Ｇｂの間、つ
まり歯先に衝突するように静止している場合に、歯の噛
合いの干渉が発生し、ロック状態が発生する危険性があ
るのである。

【００１２】さらに、このようなロック状態の発生は、
図１２に示したように、ラック１の噛合い開始をなす歯
４の歯先面７が、歯車２１の歯２４の歯先のうちの点Ｇ
ａに圧接する位置関係にある場合にも発生する。すなわ
ち、発生率は低いがこの状態となるように歯車２１が静
止しており、その下でラック１を摺動せると、ラック１
の噛合い開始をなす歯４の歯先面７は、歯車２１の歯２
４の点Ｇａに圧接状態となる。このとき、前記した場合
と同様に回転自由状態の歯車２１は、ラック１の前進に
連れて微量若しくは微小角度回転し、同図中２点鎖線で
示したようにそれぞれ前方（図左）に移動し、ラック１
の歯４が歯車２１の歯２４に食付きを起し、両歯４，２
４の歯先面相互間が圧接状態となり、以後、ラックの前
進ないし噛合いが得られないのである。このようにラッ
クと歯車の歯が食付きないしロック状態となるのは、歯
車の歯とラックの歯がこうした位置関係にあるときにお
いて噛合いを開始するときに発生するのである。

【００１３】本発明は、ロック状態に至るこうした知見
に基づいてなされたものであり、ラックを一定方向に摺
動させることによって歯車との噛合いが開始され、反対
方向に摺動させることによって歯車との噛合いが解除さ
れるように形成されたラック歯車装置において、その噛
合い開始時における食付きないしロック状態の発生を可
及的に低減し、円滑な噛合いを確保できるようにするこ
とをその目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のラックは、端部に位置する歯の歯先を、該
端部と反対端部に向かうにしたがって低位となるように
形成したもの、つまりは、端部に位置する歯のたけが該
端部と反対端部に向かうにしたがって低くなるように形
成したものである。すなわち、一定方向に摺動させるこ
とによって歯車との噛合いが開始され、反対方向に摺動
させることによって歯車との噛合いが解除されるように
形成されたラックであって、歯車との噛合いが開始され
る端部に位置する歯の歯先を、該端部と反対端部に向か
うにしたがって低位となるように形成したことにある。

【００１５】この手段において、一定方向に摺動させる
ことによって歯車との噛合いが開始され、反対方向に摺
動させることによって歯車との噛合いが解除されるよう
に形成されたラックとは、次のラックを指称する。すな
わち、歯車の噛合い開始端又は解除端において、図８の
ラックのように、歯が切上げ（加工）状態になく、噛合
う歯車が回転して通り抜けできる（切抜け状態にある）
ラックを指称する。しかして、本発明のラックと歯車と
を組み合わせてなるラック歯車装置では次のような作用
を成す。

【００１６】まず、図１０に示したように、ラック１の
歯４のうち、噛合い開始端をなす歯４のＬａ点（前方の
歯面６ａと平坦な歯先面７との交差稜（角））が、静止
している歯車２１の歯２４の歯先のうち、点Ｇａ（前方
の歯面２６ａと歯先面２７との交差稜）近傍に衝突する
場合には次のようである。すなわち、このような状態で
歯車が静止している場合、前記本発明においては図２，
３に示したように、ラック１を図中矢印Ａ方向に前進さ
せると、ラック１の噛合い開始端にある歯１４の点Ｌａ
は、歯車２１の歯２４の歯先面２７のうちの点Ｇａ近傍
に衝突する。

【００１７】この衝突及び摩擦により、回転自由状態の
歯車２１は、ラック１の前進に連れて微量若しくは微小
角度回転し、それぞれ前方（図左）に移動し、或いは回
転する。この移動により、従来においては図１０に示し
たように、両歯の歯先面相互間がなす角度θが小さくな
って歯先面相互が押し合う圧接ないしロック状態とな
る。しかし本発明では、端部に位置する歯１４、つま
り、ラック１の歯のうち噛合い開始をなす歯（歯形のう
ち）１４の歯先を、該端部（点Ｌａ）と反対端部に向か
うにしたがって（次第に）低位となるように形成してあ
る（図２，３参照）。すなわち、その歯１４の歯先の後
方部位が傾斜面取状などに切り欠かれているため、歯車
２１の歯先（面）２７は、ラック１の歯先（面）１７に
圧接状態とならないのである。

【００１８】このように、従来では両歯の歯先相互間が
圧接状態となる場合でも本発明では圧接状態とならな
い。したがって、ラックの前進が妨げられることもな
く、ラック１の噛合い開始をなす歯１４は衝突した歯車
２１の歯２４の歯先面２７を滑るようにしてその前方の
歯溝２９に入り込み（図２，３参照）、同時にラック１
の歯１４のＬａ点は前方の歯２４の歯面２６ｂに当接す
る。しかして、以後は双方の歯が円滑にすべり接触し、
或いは円滑に噛み合うことができるのである。

【００１９】なお、前記本発明のラックは、端部に位置
する歯の歯先を、該端部と反対端部に向かうにしたがっ
て次第に低位となるように形成するのであるが、低位の
基端となる位置（以下、低位開始位置）は、噛合いを円
滑にする上からは、Ｌａ点若しくは同点に可及的に近付
けるのが好ましい。歯の強度やチッピングの問題がない
範囲でその位置を設定すればよい。

【００２０】また、低位としていく割合は、噛合いを円
滑にするためにはなるべく急勾配で歯たけ（歯の高さ）
が低くなるようにするのが好ましい。具体的には、歯の
モジュールなどに応じて設定することになるが、一般的
には低位としない従来の平坦な歯先に対し、５〜４５度
の角度範囲で低位となるようにするのが適切である。５
度より小さいと、圧接防止効果が不十分となり、４５度
を越えるようだとチッピングを生じやすく強度不足を招
き易いためである。より好ましい範囲は、７〜３５度で
ある。なお、傾斜は直線状でもよいが、凸と成す円弧状
としてもよい。

【００２１】そして、本発明のより好ましいラック歯車
装置は次のようである。すなわち、請求項３に記載の本
発明は、請求項１又は２記載のラックと、該ラックに噛
合う歯車を前記端部側において噛合いが開始されかつ噛
合いが解除されるように備えてなるラック歯車装置であ
って、前記歯車はその全歯に対し、両歯面の歯先寄り部
位と歯先との交差部位に面取を付けてなることを特徴と
するものである。

【００２２】このようなラック歯車装置においては前記
歯車の全歯に、その両歯面の歯先寄り部位と歯先との交
差部位に面取を付けたものであることから、ラックの歯
が歯車の歯に衝突する際において、図３のような位置関
係にある場合には、歯車の歯２４の歯先は例えば同図中
の１点鎖線で示したようになっているから、その歯車の
歯２４に衝突することなく、その前方の歯溝に入り込む
ことができ、円滑な噛合いが確保される。さらに図１２
のような位置関係にある場合でも、図４，５に示したよ
うに歯車２１の歯２４（歯形形状）をなしていることか
ら、ラック１の歯のうち噛合い開始端をなす歯１４は歯
車２１の歯２４に衝突することなく、その前方の歯溝２
９に入り込み、前方の歯２４の歯面２６ｂに当る。

【００２３】なお、この場合歯車の全歯の夫々について
両歯面に付ける面取は、両歯面（前後の歯面）に均等に
なるべく大きく付けるのが好ましい。つまり、歯先円の
平坦部はなるべく小さくする（歯先の歯形形状がＶ字形
を成すようにする）のが好ましい。なお、面取（角度）
は、歯先円の歯先中心に対する接線に対し、４５度など
の傾斜面取としてもよいし円弧状の面取としてもよい。

【００２４】さらに、本発明のより好ましいラック歯車
装置は次のようである。すなわち、請求項４に記載の本
発明は、請求項１又は２記載のラックと、該ラックに噛
合う歯車を前記端部側において噛合いが開始されかつ噛
合いが解除されるように備えてなるラック歯車装置であ
って、前記歯車はその全歯の歯先を、噛合いが開始され
る際に回転する方向の前方に位置する歯面側に向かうに
したがって低位となるように形成したことにある。つま
り全歯について歯のたけが、噛合いが開始される際に回
転する方向の前方に位置する歯面側に向かうにしたがっ
て低くなるように形成したものである。

【００２５】すなわち、このようなラック歯車装置にお
いては、前記歯車の全歯の歯先を、噛合いが開始される
際に回転する方向の前方に位置する歯面側に向かうにし
たがって次第に低位となるように形成してなるものであ
る。つまり、歯車の歯を、図６，７に示した歯形形状と
したことから、図１１のような位置関係にある場合で
も、図６，７に示したようにその歯車２１の歯２４に衝
突することなく、その前方の歯溝２９に入り込むことが
できるので極めて円滑な噛合いが確保される。

【００２６】なお、請求項４記載の本発明では歯車の全
歯の歯先を、噛合いが開始される際に回転する方向（図
６中の円弧状矢印ａ）の前方に位置する歯面２６ａ側に
向かうにしたがって次第に低位となるように形成するの
であるが、低位開始位置は、噛合いを円滑にする上から
は、図７中のＧｂ点（後方（図示右側）の歯面２６ｂと
歯先面２７との交差稜）とするのが好ましい。このよう
にし、ラック１の端部の歯１４についても、その低位開
始位置をＬａ点としておけば、ラック１を摺動すると、
ほとんど噛合い不良を招かない。歯車の歯の強度やチッ
ピング防止のため、歯先には若干（０．１〜０．３ｍ
ｍ）の平坦部を設けるのが好ましいが、歯車の材質や用
途等に応じ、これらに問題がない範囲で適宜に設定すれ
ばよい。

【００２７】また、低位としていく割合は噛合いを円滑
にするためには、ラックの歯先と同様になるべく急勾配
となるようにするのが好ましい。具体的には、歯のモジ
ュールなどに応じて設定することになるが、一般的には
ラックのＬａ点が、歯車のいずれの歯の歯先に当たるこ
となく、常に、いずれかの歯の後方（図７右側）の歯面
２６ｂに当るように、前方に位置する歯面側に向かって
面取状にその歯先を切欠くのがよい。なお傾斜は直線状
でもよいが、凸と成す円弧状としてもよい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るラックおよび
ラック歯車装置の実施形態例について、図１〜７を参照
して詳細に説明する。まず、図１〜３に基いて請求項１
及び２記載のラックの実施形態例を説明する。図中１
は、左右に細長状に形成されたラックであって摺動案内
面２に沿って（ガイド部材図示せず）左右に摺動（直線
運動）できるように設けられている。本例のラック１
は、その左端部１ａ寄りの所定の範囲に多数の歯（歯列
ともいう）４〜４，１４が刻設されており、欠歯部位３
を挟んでさらにその右側の所定の範囲に多数の歯４〜
４，１４が刻設されている。このうち左側の歯列は、歯
車がその左右端部１ａ，１ｂに通り抜け可能に切り抜け
られている。また、右側の歯列は、その左端部１ｃにの
み歯車が通り抜け可能に形成されている。

【００２９】そして、ラック１の左右の各歯列の左端部
にある歯１４が、図２，３に示したように、その歯先の
左端部から右端部に向かうにしたがって、摺動案内面２
に平行な線に対し例えば３０度で直線状（傾斜状）に下
傾するよう形成され、傾斜面１５をなしている。ただ
し、本例では低位開始位置をＬａ点より若干右側として
いる。すなわち、歯先の左端部に若干の平坦部（歯先面
１７）を残している。一方、このようなラック１に対し
ては、２つの通常の歯車２１が配置され、ラック歯車装
置を成すように構成されている。ただし両歯車２１と
も、ラック１が右側端部に位置しているときは噛合い状
態になく、左端側（図中矢印Ａ方向）に摺動すること
で、その左右の各歯列に対してそれぞれ同時に噛合い、
一定回転数（角度）回転するように軸止めされている。

【００３０】しかして、本例のラック１と歯車２１から
なるラック歯車装置では、ラック１が右端にある位置か
ら前進されるときは次のようである。ただし、噛合い開
始端にある歯１４の点Ｌａは、左右の歯車２１の歯２４
の歯先面２７のうちの点Ｇａ近傍に衝突するものとす
る。すなわち、このような場合においてラック１を図中
矢印Ａ方向に前進させると、ラック１の噛合い開始端に
ある歯１４の点Ｌａは、各歯車２１の歯２４の歯先面２
７のうちの点Ｇａ近傍に衝突する。このとき、図３中２
点鎖線で示したように、歯車２１はラック１の摺動案内
面２の遊び分や衝突時の変形分などにより若干回転（変
位）し、ラック１も若干前進するが、ラック１の端部に
位置する歯１４の歯先がＬａ点と反対側を傾斜面取状に
形成されているため、そのような回転があっても、歯車
２１の歯先（面）２７は、ラック１の歯先（面）に圧接
状態となることは殆どない。

【００３１】これにより、ラック１の前進が確保される
ので、ラック１の歯１４は衝突した歯車２１の歯２４の
歯先面２７を滑るようにしてその前方の歯溝２９に入り
込むことができる（図２，３参照）。つまり、このよう
なラック１を用いたラック歯車装置では、ラック１の噛
合い開始端にある歯１４の点Ｌａが、各歯車２１の歯２
４の歯先面２７のうちの点Ｇａ近傍に衝突するような場
合には、ラック１と歯車２１の歯の噛合いのタイミング
が設定されていない場合であっても、その分、噛合いや
すいものとすることができる。なお、図３中の歯車２１
の歯２４に１点鎖線で示したように面取が付けられてい
れば、前記のような場合には、ラック１はその歯２４に
触れることなく前方の歯溝２９に入込むことができる。
詳しくは後述する。

【００３２】なお、このようなラック１は、ラック盤、
ブローチ盤、或いはギアシェーパなどにおいて、その歯
（歯先）４，１４の形状に合わせて形成した刃物で歯切
り加工することで形成できる。もちろん、例えばピニオ
ンカッターで従来と同様に歯切り加工した後、各歯列の
うちの左端部の歯１４についてのみその歯先を図示した
ように加工することでも形成できる。なお、同歯１４の
低位開始位置は歯先１７と前方の歯面６ａとの交差稜Ｌ
ａから後方に例えば０．１〜０．３ｍｍ程度離すのがよ
い。すなわち、歯先のうち前方の歯面６ａ寄り部位に若
干のフラット部を設けるのが強度上適切である。

【００３３】次に、請求項３記載のラック歯車装置を具
体化したものについて、図４，５を参照しながら説明す
る。図４は、そのようなラック歯車装置の実施形態を示
すラックの先端部分近傍の拡大図であり、図５はその要
部拡大図である。ただしこのものは前記形態における歯
車の歯の形状のみが異なるものであることから、同一部
位には同一の符号を付に止め、相違点のみ説明する。す
なわち、本形態のラック歯車装置は、歯車２１の全歯２
４に対し、両歯面２６ａ，２６ｂの歯先寄り部位と歯先
面２７との交差部位に面取２５ａ，２５ｂを付けたもの
である。本例では、歯先中央に平坦部（歯先面２７）を
若干残し、歯先に対して４５度で同一の面取を施してい
る。

【００３４】このようなラック歯車装置においては、ラ
ック１と歯車２１とが図３のような位置関係にある場合
には、前記もしたが図４，５において明らかなように、
ラック１の端部の歯１４は歯車の歯２４の歯先に衝突す
ることなく、その前方の歯溝２９に入り込むことができ
る。したがって、さらに円滑な噛合いが確保される。

【００３５】さて次に、請求項４記載のラック歯車装置
を具体化したものについて、図６，７を参照しながら説
明する。図６は、そのようなラック歯車装置の実施形態
を示すラックの先端部分近傍の拡大図であり、図７はそ
の要部拡大図である。ただしこのものも前記形態におけ
る歯車の歯の形状のみが異なるものであることから、同
一部位には同一の符号を付に止め、相違点のみ説明す
る。すなわち、本形態のラック歯車装置は、歯車２１の
全歯２４の歯先を、噛合いが開始される際に回転する方
向（図６中円弧状矢印ａ）の前方に位置する歯面２６ａ
側に向かうにしたがって傾斜面取状に形成したものであ
る。なお、この傾斜面２５ｃの傾斜角αは、ラック１の
歯１４のＬａ点が、歯車２１のいずれの歯２４の歯先に
も当たることなく、常に、いずれかの歯２４の後方（図
７右側）の歯面２６ｂに当るように、Ｇｂ点から一定の
角度以上の傾斜とするのが好ましいが、本例ではチッピ
ングなどの防止のため、若干歯先面２７を残したものと
している。

【００３６】しかして、このようなラック歯車装置にお
いては、ラック１と歯車２１とが図１０〜１２のいずれ
の位置関係にあるような場合でも、ラック１の端部の歯
１４は歯車２１の歯２４にほとんど衝突することなく、
歯溝２９に入り込むことができるから、極めて円滑な噛
合いが確保される。なお、図４，５及び図６，７の歯車
の歯は、ホブなどにおいてその歯（先）形状にあった刃
を形成して加工するなど適宜の手段で形成できる。つま
り、本発明を成す歯車の歯形も、刃物を所定形状に形成
しておくことで、従来と同様に形成できることから、製
造コストのアップを招くこともない。

【００３７】本発明にかかる前記形態のラック１と、前
記各形態の歯車２１との組合わせによる図１のラック歯
車装置において、ラック１を矢印Ａ方向に摺動して各歯
車に噛合わせる試験をそれぞれ１０００回行い、その場
合においてロック状態を起こすことなく、円滑な噛合い
が確保される回数を確認した。結果は表１に示した通り
である。

【００３８】ただし、試料Ｎｏ１は、ラック１のみ本発
明品（図２，３参照）を用い、歯車は従来のインボリュ
ート歯形の平歯車を用いた場合である。そして試料Ｎｏ
２は、図４，５に示した通りのラックと、全歯の両歯面
に４５度面取を付けた歯車からなるラック歯車装置を用
いた場合である。ただし、歯先中央の平坦面部の幅を
０．２ｍｍとした。さらに、試料Ｎｏ３は、図６，７に
示した通りのラックと歯車を用いた場合である。ただ
し、平坦面部の幅を０．２ｍｍとし、歯先における接線
に対し２０度で傾斜状に切欠いたものである。なお、比
較例は、従来のラック及び平歯車からなるラック歯車装
置である。

【００３９】なお、歯車は、歯面がインボリュート歯形
で、モジュール１、圧力角２０度、歯数は１００、ピッ
チ円直径１００ｍｍであり、ラックは歯面が直線の歯形
で、モジュール１、圧力角２０度、そして歯は左右それ
ぞれの歯列とも１２のものをベースとし、ともにＳ４５
Ｃ製とした。そして、ラックの摺動速度は、約１００ｃ
ｍ／秒とした。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１に示したように、比較例では、４６．
３％の噛合い成立率しかなかったのに対し、試料Ｎｏ１
では６１．５％、試料Ｎｏ２では９３．１％、試料Ｎｏ
３では１００％の成立率であった。このことは、本発明
の効果を実証するものであると同時に、試料Ｎｏ２、３
のラック装置では好ましい効果が得られることが分か
る。つまり、従来では、噛合い確保のためには、摺動を
略２回繰り返す必要があったのに対し、試料Ｎｏ２，３
のラックでは、そのような繰返しをほとんど要しないこ
とを意味し、とりわけ料Ｎｏ３のものでは、その繰返し
を皆無とし得ることを意味するものである。

【００４２】なお、前記においては、一体からなり２つ
の歯列をもつラックにおいて、２つの歯車を同時に噛合
わせるラック歯車装置において具体化したが、これらの
数が多くなるほど、噛合い不良の発生の可能性が増大す
る。そして、本発明は、その数にかかわらず具体化でき
る。当然のことながら、ラック歯車装置は１つの歯列と
１つの歯車とからなるものにおいても具体化できる。

【００４３】また、前記形態では、歯車の軸位置を移動
することなく、ラックを摺動させることで、噛合い、或
いは解除をさせる装置で具体化したが、本発明では、こ
の逆であっても同様に具体化できる。つまり、可動ラッ
クとしたラック歯車装置でも、固定ラックとして歯車を
その軸をラックに沿って移動させるようにしたラック歯
車装置においても、全く同様の効果があることは明かで
ある。

【００４４】さらに、前記形態ではラックについて歯車
との噛合いが開始される端部に位置する一歯（のみ）に
ついてのみ、該端部と反対端部に向かうにしたがって次
第に低位となるように形成したが、全部の歯についてこ
のように形成してもよい。

【００４５】さらに、前記においては平歯車において具
体化したが、はすば歯車や、やまば歯車においても具体
化できる。また前記形態では、インボリユート歯形の歯
車において具体化したが、サイクロイド歯形の歯車にお
いても同様に具体化できる。本発明は、その要旨を逸脱
しない範囲で、適宜に設計変更して具体化でき、各種の
装置において、回転自由状態にて静止している歯車に対
し、ラックを相対的に摺動させて噛合わせるようにした
ラック歯車装置に、ラックや歯車の材質にかかわりなく
広く適用できる。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のラックによれば、回転自由状態にて静止している非噛
合い状態にある歯車に対し、ラックを摺動させて噛合わ
せる際において噛合い干渉を起こすことを有効に防止で
き、噛合いを円滑に行わせることができる。この結果、
ラックの前進、後退の繰返を低減できるので歯車装置の
歯の摩耗やチッピング防止効果も高く、歯車装置として
の寿命の延長も期待される。また、本発明のラック歯車
装置によれば、そのような噛合わせをさらに円滑に行わ
せることができるため、さらにその長寿命化が図られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラックの一形態例を用いたラック歯車
装置の概略構成図。

【図２】図１のラックの先端部分近傍の拡大図。

【図３】図２の要部拡大図。

【図４】請求項３記載のラック歯車装置の実施形態を示
すラックの先端部分近傍の拡大図。

【図５】図４の要部拡大図。

【図６】請求項４記載のラック歯車装置の実施形態を示
すラックの先端部分近傍の拡大図。

【図７】図６の要部拡大図。

【図８】従来のラック歯車装置の一例を示す概略構成
図。

【図９】図８のラックの先端部分近傍の拡大図であって
ロック状態の説明図。

【図１０】図９の要部拡大図。

【図１１】図９における別のロック状態の説明用要部拡
大図。

【図１２】図９における別のロック状態の説明用要部拡
大図。

【符号の説明】

１ラック７，２７歯先１４端部に位置する歯（歯車との噛合いが開始される
端部に位置する歯）２１歯車２６ａ，２６ｂ歯車の歯面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端部に位置する歯の歯先を、該端部と反
対端部に向かうにしたがって低位となるように形成した
ことを特徴とするラック。
【請求項２】一定方向に摺動させることによって歯車
との噛合いが開始され、反対方向に摺動させることによ
って歯車との噛合いが解除されるように形成されたラッ
クであって、歯車との噛合いが開始される端部に位置す
る歯の歯先を、該端部と反対端部に向かうにしたがって
低位となるように形成したことを特徴とするラック。
【請求項３】請求項１又は２記載のラックと、該ラッ
クに噛合う歯車を前記端部側において噛合いが開始され
かつ噛合いが解除されるように備えてなるラック歯車装
置であって、前記歯車はその全歯に対し、両歯面の歯先
寄り部位と歯先との交差部位に面取を付けてなることを
特徴とするラック歯車装置。
【請求項４】請求項１又は２記載のラックと、該ラッ
クに噛合う歯車を前記端部側において噛合いが開始され
かつ噛合いが解除されるように備えてなるラック歯車装
置であって、前記歯車はその全歯の歯先を、噛合いが開
始される際に回転する方向の前方に位置する歯面側に向
かうにしたがって低位となるように形成してなることを
特徴とするラック歯車装置。