JP2005069440A

JP2005069440A - ギヤ構造

Info

Publication number: JP2005069440A
Application number: JP2003303384A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Sasaki; 克彦佐々木
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】ギヤの耐久性を向上させる。
【解決手段】スピンドル６に外装されるヘリカルギヤ８の内周面には、鋸刃７側の端縁から軸方向に沿って伸びる複数の凹溝１０，１０・・が、周方向に等間隔で形成され、スピンドル６の外周面には、ヘリカルギヤ８の回転方向と逆側へ傾斜し、ヘリカルギヤ８の回転によって逆方向のスラスト荷重を発生させる円弧状のカム溝１１，１１・・が、凹溝１０と対応する位置で同数個凹設されている。そして、この各凹溝１０とカム溝１１との間に跨る格好でボール１２，１２・・が夫々嵌入されて、各ボール１２を介してスピンドル６とヘリカルギヤ８とを一体回転可能に連結している。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動工具等に用いられ、回転軸と、その回転軸へ外装されるギヤとからなり、特にギヤには、回転伝達によってスラスト荷重が発生するヘリカルギヤやベベルギヤ等が用いられるギヤ構造に関する。

回転軸間で回転伝達を行う場合、例えば特許文献１に開示の如く、駆動側となるモータの出力軸に直接ヘリカルギヤまたはベベルギヤを形成し、従動側となる回転軸に、出力軸と噛合するヘリカルギヤまたはベベルギヤを外装させる構造が良く採用される。また、出力軸にも別体のヘリカルギヤまたはベベルギヤを一体に連結して、従動側のヘリカルギヤ等と噛合させる構造も知られている。

特開平１１−１３７７５号公報

このようなギヤ構造の場合、ギヤ同士の噛合によってギヤにスラスト荷重が発生し、このスラスト荷重によってギヤ間への負荷が増大して、歯に摩耗や破損等を生じさせたり、噛み合い時に騒音を発生させたりしている。

そこで、本発明は、ギヤにスラスト荷重が発生しても、ギヤの耐久性を好適に維持でき、騒音の発生も効果的に防止できるギヤ構造を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ギヤを回転軸に対して別体で回転可能且つ軸方向へ移動可能に外装すると共に、ギヤの内周面と回転軸の外周面との何れか一方に、カム溝を、他方に、カム溝に嵌合してカム溝内を摺動可能な凸部を夫々設けて、カム溝と凸部との嵌合によって回転軸とギヤとを一体回転可能に連結する一方、カム溝を、ギヤの回転に伴ってギヤをスラスト荷重の発生方向と反対側へ付勢するように軸方向から所定角度傾斜させたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、カム溝によるギヤへの付勢力がスラスト荷重と略同一となるように、ギヤがヘリカルギヤの場合は、カム溝の傾斜角度をヘリカルギヤのねじり角より小さく設定したものである。

請求項１に記載の発明によれば、ギヤに発生するスラスト荷重を効果的に吸収できる。よって、ギヤに加わる負荷を緩和でき、ギヤの耐久性や騒音の発生を低減することができる。特に、このスラスト荷重の吸収は、回転軸の起動時や制動時、負荷時等、ギヤに一時的に大きな負荷が加わった際にも好適に発揮される。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、カム溝によるヘリカルギヤへの付勢力がスラスト荷重と略同一となり、ギヤに好適なバランスが得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のギヤ構造を適用した丸鋸機の断面説明図である。丸鋸機１は、矩形のベース２上に本体３を備えてなり、本体３には、同図の左右方向でモータ４が内蔵されると共に、そのモータ４の出力軸５と平行に回転軸としてのスピンドル６が軸支され、本体３から突出するスピンドル６の先端に、円盤状の鋸刃７が同軸で直交状に固着されている。また、スピンドル６の基端側には、ヘリカルギヤ８が連結され、そのヘリカルギヤ８が、出力軸５の先端に形成されたヘリカルピニオン９と噛合して、出力軸５の回転をスピンドル６及び鋸刃７へ伝達可能としている。ここでは、出力軸５が左側（鋸刃７側）に向かって左回転、ヘリカルギヤ８とスピンドル６とが同じく左側に向かって右回転することになる。

本発明のギヤ構造は、スピンドル６とヘリカルギヤ８との間に採用されている。ここでのヘリカルギヤ８は、図２にも示すように、スピンドル６へ回転可能に外装され、ヘリカルギヤ８の内周面には、鋸刃７側の端縁から軸方向に沿って伸び、先端がヘリカルギヤ８の内周にとどまる複数（ここでは３つ）の凹溝１０，１０・・が、周方向に等間隔で形成されている。一方、スピンドル６の外周面には、鋸刃７側へ向かうに従って左回転方向へ傾斜する円弧状のカム溝１１，１１・・が、凹溝１０と対応する位置で同数個凹設されている。そして、この各凹溝１０とカム溝１１との間に跨る格好でボール１２，１２・・が夫々嵌入されて、凸部としての各ボール１２を介してスピンドル６とヘリカルギヤ８とを一体回転可能に連結している。

なお、ヘリカルギヤ８は、鋸刃７側ではスピンドル６へ一体に外装されたスリーブ１３により、モータ４側ではスピンドル６へ一体に外装された図示しないクリップによって夫々前後移動を規制されるが、夫々スリーブ１３とクリップとの間に遊びが設けられて、ヘリカルピニオン９との噛合状態に影響のない範囲で軸方向へ移動できるようになっている。

以上の如く構成された丸鋸機１においては、モータ４が駆動して出力軸５が左回転すると、出力軸５と噛合するヘリカルギヤ８が右回転し、各ボール１２を介してスピンドル６と鋸刃７とを右回転させる。このとき、出力軸５のヘリカルピニオン９とヘリカルギヤ８との噛合により、図２に矢印で示すように、出力軸５には右方向へ、ヘリカルギヤ８には左方向へのスラスト荷重が発生する。しかし、スピンドル６側では、カム溝１１，１１・・の傾斜形状によって、各ボール１２がスラスト荷重と反対側の右方向へ案内されることとなるため、同時にヘリカルギヤ８には、略等しい右方向へのスラスト荷重が発生する。よって、ヘリカルギヤ８は、凹溝１０の先端にボール１２を位置させた状態で、カム溝１１内のボール１２が左右のスラスト荷重が釣り合う位置で停止する所定位置で保持され、当該位置でスピンドル６へ回転伝達を行うことになる。

なお、ここでは、ヘリカルギヤ８及びヘリカルピニオン９のねじり角よりも、カム溝１１の傾斜角度が小さくなるように設定している。すなわち、図３に示すように、ヘリカルピニオン９とヘリカルギヤ８との噛み合い点であるＡ点で発生するトルクＴ_Ａと、ヘリカルギヤ８とスピンドル６との連結点（ボール１２）であるＢ点で発生するトルクＴ_Ｂとは、スピンドル６の回転中心Ｏからの距離の違い、つまりスピンドル６の半径ｒ_Ｓとヘリカルギヤ８の半径（正確にはピッチ円半径）ｒ_Ｇとの関係が、ｒ_Ｓ＜ｒ_Ｇであることから、Ｔ_Ａ＜Ｔ_Ｂとなる。よって、Ｂ点でのトルクが大きい分、カム溝１１の傾斜角度を緩やかにして、ボール１２で発生する逆向きのスラスト荷重が、Ａ点で発生するスラスト荷重と同一になるように調整したものである。

両角度の関係をより具体的に説明する。まず、ヘリカルギヤ８及びヘリカルピニオン９のねじり角をα、カム溝１１の傾斜角度をβとすると、Ａ点でのスラスト荷重Ｆ_ＳＡ、Ｂ点でのスラスト荷重Ｆ_ＳＢは、夫々以下の通りとなる。
Ｆ_ＳＡ＝Ｔ_Ａｓｉｎα Ｆ_ＳＢ＝Ｔ_Ｂｓｉｎβ
一方、Ａ点、Ｂ点でのトルクは回転中心Ｏからの距離で決まるため、両点でのトルクＴ_Ａ及びＴ_Ｂ間には、以下の数１の関係が成り立つ。

よって、Ｆ_ＳＡ＝Ｆ_ＳＢとするためのαとβとの関係を導くには、Ｔ_Ａｓｉｎα＝Ｔ_Ｂｓｉｎβとして数１を当てはめれば、以下の数２のように傾斜角度βが決定される。すなわち、傾斜角度βを、ねじり角αと回転中心Ｏからの距離ｒ_Ｓ、ｒ_Ｇとによって設定したものである。

このように上記形態のギヤ構造によれば、ヘリカルギヤ８をスピンドル６に対して別体で回転可能且つ軸方向へ移動可能に外装すると共に、スピンドル６の外周面にカム溝１１を、ヘリカルギヤ８の内周面に、カム溝１１に嵌合してカム溝１１内を摺動可能なボール１２を夫々設けて、カム溝１１とボール１２との嵌合によってスピンドル６とヘリカルギヤ８とを一体回転可能に連結する一方、カム溝１１を、ヘリカルギヤ８の回転に伴ってヘリカルギヤ８をスラスト荷重の発生方向と反対側へ付勢するように軸方向から所定角度傾斜させたことで、ヘリカルギヤ８に発生するスラスト荷重を効果的に吸収できる。よって、ヘリカルギヤ８やヘリカルピニオン９に加わる負荷を緩和でき、ギヤの耐久性や騒音の発生を低減することができる。特に、このスラスト荷重の吸収は、モータ４の起動時や制動時、鋸刃７（スピンドル６）への負荷時等、ヘリカルギヤ８に一時的に大きな負荷が加わった際にも好適に発揮される。

そして、カム溝１１の傾斜角度βをヘリカルギヤ８のねじり角αより小さく設定したことで、カム溝１１によるヘリカルギヤ８への付勢力を、ヘリカルピニオン９からヘリカルギヤ８との噛合によって生じるスラスト荷重と略等しくでき、好適なバランスが得られる。

なお、ボール及び凹溝、カム溝の数は上記形態に限らず、適宜増減可能で、カム溝の傾斜方向や傾斜角度も、ヘリカルギヤの回転方向やスラスト荷重の発生方向が変われば、それに応じて反対方向のスラスト荷重が発生するように変更すれば良い。また、ボールはギヤの内周面或いはスピンドルの外周面に埋め込み状態で設けても良いし、ボールに代えてピンを用いたり、突起を直接突設したりして凸部を得ることもできる。さらに、ヘリカルギヤをベベルギヤに代えても同様の作用効果が得られる。

一方、上記形態では、従動側のスピンドルとヘリカルギヤとに本発明のギヤ構造を適用しているが、これと逆に、モータの出力軸等の駆動側の回転軸が、ヘリカルギヤまたはベベルギヤを外装したものにあっては、当該駆動側のギヤと回転軸とに本発明のギヤ構造を採用することもできる。さらに、駆動側と従動側との双方の回転軸に夫々別体のヘリカルギヤまたはベベルギヤを外装したものでは、駆動側と従動側との双方に本発明を適用可能である。
その他、本発明は、丸鋸機に限らず、スラスト荷重が発生するギヤを用いた電動工具全般に適用できる。勿論電動工具以外の各種機械器具に本発明のギヤ構造を採用しても差し支えない。

丸鋸機の断面説明図である。ギヤ構造の説明図である。トルクの発生状態を示す説明図である。

符号の説明

１・・丸鋸機、２・・ベース、３・・本体、４・・モータ、５・・出力軸、６・・スピンドル、７・・鋸刃、８・・ヘリカルギヤ、９・・ヘリカルピニオン、１０・・凹溝、１１・・カム溝、１２・・ボール。

Claims

回転軸と、その回転軸へ設けられるギヤとからなり、前記ギヤには、従動側となる他のギヤへの回転伝達、或いは駆動側となる他のギヤからの回転伝達によってスラスト荷重が発生するギヤ構造であって、
前記ギヤを前記回転軸に対して別体で回転可能且つ軸方向へ移動可能に外装する共に、前記ギヤの内周面と回転軸の外周面との何れか一方に、カム溝を、他方に、前記カム溝に嵌合してカム溝内を摺動可能な凸部を夫々設けて、前記カム溝と凸部との嵌合によって前記回転軸とギヤとを一体回転可能に連結する一方、前記カム溝を、前記ギヤの回転に伴って前記ギヤを前記スラスト荷重の発生方向と反対側へ付勢するように軸方向から所定角度傾斜させたことを特徴とするギヤ構造。
ギヤがヘリカルギヤの場合は、カム溝の傾斜角度を前記ヘリカルギヤのねじり角より小さく設定した請求項１に記載のギヤ構造。