JP2001132823A - 歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯車２，４がスプリングとの干渉や擦れ合い
等によって摩耗したり破損したりすることがなく、もっ
てその耐久性を向上させることが可能な歯車装置１を提
供し、加えて、バックラッシュを低減ないし解消させる
ための歯車４がトルク伝達機能ないし駆動機能をも果た
すことができ、もって各歯車２，４に作用する面圧を分
散低減させることが可能な歯車装置１を提供する。 【解決手段】 相対変位可能に組み合わされた複数の歯
車２，４を位相がずれた状態となるように弾性復帰させ
る弾性手段を備えた歯車装置１において、弾性手段が、
一の歯車４と他の歯車２との間に介装されて一の歯車４
を軸方向に弾性付勢する弾性体５よりなり、一の歯車４
を他の歯車２に対して所定の捩れ角をもって相対移動さ
せる相対変位案内機構６が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝動装置の一種で
ある歯車装置に係り、特にバックラッシュの低減機能な
いし解消機能を備えた歯車装置の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図９および図１０に示す歯車
装置５１が知られており、以下のように構成されてい
る。

【０００３】すなわち先ず、内周にボス部５２ａを一体
成形した第一歯車５２が設けられており、この第一歯車
５２のボス部５２ａの外周側に第二歯車５３が歯５２
ｂ，５３ａの位相をずらした状態で周方向相対変位可能
に組み合わされており、この第二歯車５３が第一歯車５
２から外れることがないように、皿バネ５４が第二歯車
５３を第一歯車５２に押し付けており、皿バネ５４が同
じく第一歯車５２から外れることがないように、第一歯
車５２のボス部５２ａの内周側に圧入されたブッシュ５
５がそのフランジ部５５ａにおいて皿バネ５４を支持し
ており、またはボス部５２ａの外周側にＣ形止め輪溝を
設けてＣ形止め輪が皿バネ５４を支持している（図示せ
ず）。第一歯車５２と第二歯車５３は、その外径、ピッ
チ円直径および歯底円直径を互いに同じに設定され、モ
ジュールを同じに設定され、また歯数も同じに設定され
ている。

【０００４】また、両歯車５２，５３の間に、これらの
歯車５２，５３によって囲まれるようにして弾性体装着
空間である装着溝５６が所要数等配状に設けられており
（図では四等配）、この装着溝５６にそれぞれコイル状
を呈する金属製のスプリング５７が各歯車５２，５３に
おける周方向に向けて装着されている。

【０００５】上記構成の歯車装置５１は、その第一およ
び第二歯車５２，５３に対して相手歯車（図示せず）を
噛み合わせたときに、両歯車５２，５３の歯５２ｂ，５
３ａがスプリング５７の弾性により相手歯車の歯を挟み
込むことによってバックラッシュを低減ないし解消する
ように構成されているが、以下のような不都合を有して
いる。

【０００６】すなわち先ず第一に、相手歯車の歯を挟み
込むべく第一および第二歯車５２，５３を周方向に弾性
復帰させる弾性手段がコイル状を呈する金属製のスプリ
ング５７によって構成され、このスプリング５７が歯車
５２，５３の装着溝５６に装着されているために、装着
溝５６におけるスプリング５７との干渉部５６ａや座部
５６ｂが剛材接触により摩耗することがあり、このよう
に干渉部５６ａや座部５６ｂが摩耗すると、スプリング
５７のバネ特性が変わってしまうことになる。また、ス
プリング５７が装着溝５６内でガタつくことになり、摩
耗の進行過程ではスプリング５７と座部５６ｂとが擦れ
て大きな異音が発生することもある。

【０００７】また、上記したように弾性手段がコイル状
を呈する金属製のスプリング５７によって構成されてい
る場合には、周方向に作用する弾性負荷により装着溝５
６の内壁角部５６ｃに応力集中が発生し易く、このよう
に応力集中が発生すると、その発生部分において歯車５
２，５３が破損することがある。

【０００８】また、上記従来技術においては、第一歯車
５２に対してスプリング５７を介して周方向に連結され
た第二歯車５３がバックラッシュを低減ないし解消させ
る機能を果たすのみで、トルク伝達機能すなわち駆動機
能を全く果たさない。したがって、唯一の駆動歯車であ
る第一歯車５２の歯面に作用する面圧が比較的大きいた
めに、歯５２ｂの強度が低下したり摩耗量が増えたりす
ることがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
み、歯車がスプリングとの干渉や擦れ合い等によって摩
耗したり破損したりすることがなく、もってその耐久性
を向上させることが可能な歯車装置を提供することを目
的とし、またこれに加えて、バックラッシュを低減ない
し解消させるための歯車がトルク伝達機能ないし駆動機
能をも果たすことができ、もって各歯車に作用する面圧
を分散低減させることが可能な歯車装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の歯車装置は、相対変位可能に組み合わされ
た複数の歯車を位相がずれた状態となるように弾性復帰
させる弾性手段を備えた歯車装置において、前記弾性手
段が、一の歯車と他の歯車との間に介装されて一の歯車
を軸方向に弾性付勢する弾性体よりなり、一の歯車の他
の歯車に対する相対変位を規制する相対変位案内機構が
設けられ、前記相対変位案内機構が、一の歯車に相手歯
車からトルクが伝達されて一の歯車が他の歯車に対して
相対変位を開始したときに、一の歯車を前記弾性体の弾
性に抗して歯の角度と異なる方向に相対移動させるとと
もに、両歯車の歯の中心が一致する位置まで相対移動さ
せるものであることを特徴とするものである。

【００１１】上記構成を備えた本発明の歯車装置におい
て、複数の歯車を相手歯車に噛み合わせてトルクの伝達
を開始すると、先ず、トルクが相手歯車から一の歯車に
伝達されて一の歯車が他の歯車に対して相対変位を開始
する。この一の歯車の他の歯車に対する相対変位は相対
変位案内機構にしたがって行なわれ、すなわち一の歯車
が弾性体の弾性に抗して歯の角度と異なる方向に相対移
動するとともに、両歯車の歯の中心が一致する位置まで
相対移動する。したがって、両歯車の歯の中心が一致し
てからは、両歯車が同時に共同で駆動機能を果たすこと
になる。またバックラッシュについては、相手歯車の動
きに対して一の歯車が弾性体の弾性によって追従するこ
とになる。本発明において、並設される歯車の設置数は
複数であって、二枚の場合が含まれ、また三枚以上の場
合が含まれる。また歯車装置には平歯、ハス歯またはウ
オームホイル等の各種の歯車が含まれ、弾性体にはゴム
状弾性体またはスプリング等の各種の弾性体が含まれ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施例を図面にし
たがって説明する。

【００１３】図１は、本発明の実施例に係る歯車装置１
の半裁断面を示しており、その第一および第二歯車２，
４の歯２ａ，４ａの位相状態が図２（Ａ）に示されてい
る。

【００１４】当該実施例に係る歯車装置１は、各種のト
ルク伝達部にハス歯歯車として用いられるものであっ
て、以下のように構成されている。

【００１５】すなわち先ず、第一駆動力伝達歯車とし
て、内周に円筒状のボス部３を備えた第一歯車２が設け
られており、このボス部３の外周側に、第二駆動力伝達
歯車およびバックラッシュ緩和用歯車として第二歯車４
が同心的に配置されている。ボス部３は第一歯車２に対
して別体に成形されて固定されているが、両者２，３を
一体に成形するようにしても良い。両歯車２，４は、そ
の外径、ピッチ円直径および歯底円直径を互いに同じに
設定され、歯２ａ，４ａのモジュールを同じに設定さ
れ、また歯数も同じに設定されている。また、両歯車
２，４の対向面に環状溝状の装着部２ｃ，４ｃが互いに
対応して設けられており、この装着部２ｃ，４ｃに環状
を呈するゴム状弾性材製の弾性体５が装着されて両歯車
２，４の間に介装されている。

【００１６】第二歯車４は、ボス部３および第一歯車２
に対して相対変位可能に組み合わされており、その相対
変位が、相対変位案内機構６によって以下のように規制
ないし特定されている。

【００１７】すなわち先ず、伝達トルク入力前の初動位
置においては、図１および図２（Ａ）に示すように、両
歯車２，４の間に所定の大きさの軸方向間隙ｃが設けら
れており、第二歯車４が第一歯車２に対してこの間隙ｃ
分、軸方向に離間している。また、図２（Ａ）に示すよ
うに、両歯車２，４の歯２ａ，４ａに所定の角度に亙っ
て位相差（ピッチのずれ）が設けられており、第二歯車
４が第一歯車２に対してこの位相差分、回転方向後方に
変位している。

【００１８】そして、この初動位置から両歯車２，４が
相手歯車９（図３参照）に噛み合わされてトルクが伝達
されると、このトルクが先ず、後方変位している第二歯
車４に伝達され、第二歯車４が第一歯車２に対して相対
変位を開始し、この相対変位によって、第二歯車４が弾
性体３の弾性に抗して弾性体３を圧縮させながら第一歯
車２に近付く方向に相対移動するとともに、両歯車２，
４の歯２ａ，４ａの中心（歯先の中心）２ｂ，４ｂが一
致する位置まで相対移動し、最終的に図２（Ｂ）に示す
ように、第二歯車４が第一歯車２に当接して停止する。

【００１９】この初動位置から停止位置までの相対移動
は、所定の捻れ角度をもってスパイラル状に行なわれ
る。したがって、第二歯車４にこのような動きをさせる
相対変位案内機構６は、所定の捩れ角度をもったスプラ
インまたはキー状の凹凸ガイド部等によって構成されて
おり、このような構造の案内機構６が第二歯車４内周と
ボス部３外周の対向部に設けられている（詳細は図示し
ていない）。案内機構６の結合部（係合部）は隙間嵌め
されており、第二歯車４が容易にスライドできるように
なっている。

【００２０】また、この案内機構６の捻れ角度が歯２
ａ，４ａの捻れ角度と異なる大きさに設定されているた
めに、両歯車２，４の歯２ａ，４ａに相対変位中、位相
差（ピッチのずれ）が発生する。したがって、バックラ
ッシュについては、第二歯車４が弾性体３に弾性付勢さ
れ、案内機構６に沿って復帰動しながら相手歯車９に追
従する。この復帰方向の相対変位は、ボス部３に一体に
または別体で設けられたストッパ７に第二歯車４が当接
することによって停止し、ストッパ７と第二歯車４の間
にスペーサ８を配置すると、その大きさ（軸方向長さ）
に応じて第二歯車４の初動位置を調整することが可能で
ある。

【００２１】上記構成の歯車装置１は、二枚の同一形状
の歯車２，４を組み合わせて、その重ね合わせた間に弾
性体５を挟み込んだもので、双方の歯車２，４が軸方向
に離れる方向に力が作用し、また歯２ａ，４ａの捻れ角
と内径側の案内機構６の捩れ角が異なる角度に設定され
ているために、その結果として、二枚の歯車２，４の間
にピッチのずれが発生し、相手歯車９との間でバックラ
ッシュを無くすことが可能となる。

【００２２】また、第二歯車４の歯４ａにトルクが加わ
ったときに、この第二歯車４の歯４ａは第一歯車２方向
に作用する力の分力によってスライドし、両歯車２，４
の歯部またはウエブ部が互いに接触したときにスライド
が止まり、その結果、歯２ａと歯４ａの歯先の中心２
ｂ，４ｂが合致する。したがって駆動力は、合致した両
歯２ａ，４ａを介して伝達される。したがって、両歯車
２，４が双方の歯面で同時にトルク荷重を受けることに
なるために、トルク荷重が分散低減され、よって歯２
ａ，４ａの強度を相対的に向上させることができ、歯２
ａ，４ａの摩耗量を減らすことができる。

【００２３】尚、上記したように両歯車２，４の歯面に
おいて同時に荷重を受けるには、歯車２，４がハス歯ま
たはウォームギヤである場合、図３（Ａ）（Ｂ）に示す
ように、歯車２，４の捻れ方向と逆の歯をスライドさせ
る必要がある。これに対して同図（Ａ’）（Ｂ’）に示
すように、歯車２，４の捻れ方向と同じ歯で荷重を受け
ると、力の分力が逆に働くために、スライドしなくなる
（この場合には、弾性体５を圧縮戻しで利用するのでは
なく、引張り戻しで利用する必要がある）。

【００２４】また、二枚の歯車２，４をスライドさせる
ための案内機構６には、上記したように捩れ角度をもた
せたスプラインまたはキー形状のものを用い、軸方向の
スライドがスムーズに行くようにする。尚、この案内機
構６の捩れ角を歯車２，４の捻れ角と同じ角度に設定す
るとシザース機構とならないために、案内機構６の捩れ
角はこれを歯車２，４の捻れ角と異なる角度に設定する
必要がある（平歯歯車の場合には、歯の捩れ角が零度で
あるために、案内機構６の捩れ角を零度以外に設定す
る）。

【００２５】上記構成の歯車装置１によれば、以下の作
用効果を奏することが可能である。

【００２６】すなわち先ず第一に、上記したようにバッ
クラッシュを低減ないし解消すべく第一および第二の両
歯車２，４を弾性体５を介して連結してなる歯車装置１
において、両歯車２，４が同時に駆動機能を果たすよう
に構成されているために、各歯車２，４の歯２ａ，４ａ
にかかる荷重を分散低減させることが可能である。した
がって、歯２ａ，４ａの強度を相対的に向上させるとと
もに歯２ａ，４ａの摩耗量を低減させることができ、こ
れにより優れた耐久性を発揮する歯車装置１を提供する
ことができる。

【００２７】また、第一および第二歯車２，４を相対変
位可能に連結する弾性手段が、従来のように歯車の装着
溝に装着されるコイル状の金属スプリングではなく、両
歯車２，４間に軸方向に介装された環状のゴム状弾性体
よりなる弾性体５によって構成されているために、この
弾性体５の比較的柔らかな材質特性によって、金属また
は樹脂製の各歯車２，４が摩耗もしくは破損したり、大
きな異音が発生したりするのを防止することができる。
したがって、各歯車２，４の耐久性を向上させることが
でき、また、異音の発生を抑えて静粛性に優れた歯車装
置１を提供することができる。

【００２８】また、第一および第二の両歯車２，４が作
動時に互いに擦れ合うことがなく擦れ合うものでないた
めに、この点からも作動音を小さくすることができる。

【００２９】上記実施例に係る歯車装置１は、その構成
を以下のように付加または変更することが可能である。

【００３０】 第一歯車２側に第二歯車４側と同じ構
成の案内機構６およびストッパ７等を設け、第一歯車２
を第二歯車４と同様に案内機構６に沿ってスライド可能
にすると、正逆何れの回転に対しても同じ作動をし、同
じ作用効果を得ることが可能となる。この場合、案内機
構６には、所定の捩れ角を備えたスプラインまたはキー
形状等がボス部３の軸方向一端近傍から他端近傍まで一
連に設けられ、軸方向一対のストッパ７の間に第一歯車
２および第二歯車４がそれぞれ案内機構６に沿ってスラ
イド可能に挟み込まれることになる。

【００３１】 図４に示すように、弾性体５にスプリ
ングを用いる。スプリングはコイル状を呈する金属製の
スプリング（コイルスプリング）であって、このスプリ
ングを凹部状の装着部２ｃ，４ｃに軸方向に向けて所要
数等配状に配置する。

【００３２】 図５に示すように、弾性体５に皿バネ
を用い、この皿バネの径方向変位を一方の歯車（図では
第二歯車４）の端面に設けた環状の段部４ｄで規制す
る。

【００３３】 図６に示すように、ボス部３に設ける
ストッパ７をボス部３に対してネジ込み構造とし、その
ネジ込み位置によってスペーサ８なしでもバックラッシ
ュを調整可能とする。

【００３４】 図７および図８に示すように、弾性体
５に、弾性変形可能な突起を用いる。この突起は一方の
歯車（図では第二歯車４）に所要数が等配状に一体にま
たは別体で成形されており、また、弾性変形し易いよう
に図７の方向から見て円弧状に形成されている。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。

【００３６】すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の
歯車装置においては、バックラッシュを低減ないし解消
すべく複数の歯車を弾性体を介して連結してなる歯車装
置において、複数の歯車が同時にトルク伝達機能ないし
駆動機能を果たすように構成されているために、歯車の
歯面に作用する荷重を分散低減させることが可能であ
る。したがって、各歯の強度を相対的に向上させるとと
もに各歯の摩耗量を低減させることができ、よって優れ
た耐久性を発揮することが可能な歯車装置を提供するこ
とができる。

【００３７】また、一の歯車と他の歯車を相対変位可能
に連結する弾性手段が、従来のように歯車の装着溝に装
着されるコイル状の金属スプリングではなく、両歯車間
に介装される弾性体によって構成されるために、この弾
性体の比較的柔らかな材質特性や装着溝に装着されるの
ではない配置構成によって、金属または樹脂製の各歯車
が摩耗もしくは破損したり、大きな異音が発生したりす
るのを防止することができる。したがって、各歯車の耐
久性を向上させることができ、また、異音の発生を抑え
て静粛性に優れた歯車装置を提供することができる。

【００３８】また、一の歯車と他の歯車が作動時に互い
に擦れ合うことがなく擦れ合うものでないために、この
点からも作動音を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る歯車装置の半裁断面
図

【図２】同歯車装置における歯車の位置関係を示す説明
図であって、同図（Ａ）は初動位置における配置説明
図、（Ｂ）は停止位置における配置説明図

【図３】（Ａ）（Ａ’）（Ｂ）および（Ｂ’）ともそれ
ぞれ歯車の捩れ角方向とスライド方向の関係を示す説明
図

【図４】本発明の第二実施例に係る歯車装置の半裁断面
図

【図５】本発明の第三実施例に係る歯車装置の半裁断面
図

【図６】本発明の第四実施例に係る歯車装置の半裁断面
図

【図７】本発明の第五実施例に係る歯車装置の半裁断面
図

【図８】同歯車装置における弾性体としての突起の拡大
斜視図

【図９】従来例に係る歯車装置の一部切欠した正面図で
あって、右半分は図１０におけるＢ−Ｂ線断面図

【図１０】図９におけるＡ−Ｏ−Ａ線断面図

【符号の説明】

１ 歯車装置 ２ 第一歯車（他の歯車） ２ａ，４ａ 歯 ２ｂ，４ｂ 中心 ２ｃ，４ｃ 装着部 ３ ボス部 ４ 第二歯車（一の歯車） ４ｄ 段部 ５ 弾性体 ６ 相対変位案内機構 ７ ストッパ ８ スペーサ ９ 相手歯車

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対変位可能に組み合わされた複数の歯
   車（２）（４）を位相がずれた状態となるように弾性復
   帰させる弾性手段を備えた歯車装置（１）において、 前記弾性手段が、一の歯車（４）と他の歯車（２）との
   間に介装されて一の歯車（４）を軸方向に弾性付勢する
   弾性体（５）よりなり、 一の歯車（４）の他の歯車（２）に対する相対変位を規
   制する相対変位案内機構（６）が設けられ、前記相対変
   位案内機構（６）が、一の歯車（４）に相手歯車（２
   １）からトルクが伝達されて一の歯車（４）が他の歯車
   （２）に対して相対変位を開始したときに、一の歯車
   （４）を前記弾性体（５）の弾性に抗して歯（２ａ）
   （４ａ）の角度と異なる方向に相対移動させるととも
   に、両歯車（２）（４）の歯（２ａ）（４ａ）の中心
   （２ｂ）（４ｂ）が一致する位置まで相対移動させるも
   のであることを特徴とする歯車装置。