JP2005188573A - 樹脂製バックラッシ除去歯車及び樹脂製バックラッシ除去ラック - Google Patents

Abstract

【課題】 歯幅寸法を大きくすることなく、簡単な構造で、且つ、安価な樹脂製バックラッシ除去歯車を提供する。
【解決手段】 第１の歯車部３と第２の歯車部４の少なくとも一方の径方向外方部７，８と径方向内方部２とを径方向リブ１０，１１によって回動変位可能に接続し、径方向リブ１０，１１の弾性変形により、第１の歯車部３の歯５と第２の歯車部４の歯６のピッチ円方向のずれ量をバックラッシと同寸法になるように小さくして、第１の歯車部３の歯５と第２の歯車部４の歯６を噛み合う相手歯車の歯に弾性接触させ、バックラッシを吸収できるようになっている
【選択図】 図１

Description

この発明は、樹脂製歯車及び樹脂製ラックに関するものであり、特に、バックラッシを除去できるようにした樹脂製バックラッシ除去歯車及び樹脂製バックラッシ除去ラックに関するものである。

一般に、歯車は、製作公差、歯の変形、軸のたわみによる噛み合いの偏差等を考慮して、噛み合う相手歯車と円滑に噛み合って回転できるようにするため、バックラッシを設けるようになっている。しかしながら、バックラッシは、噛み合う一対の歯車の歯と歯の間に隙間を設けるものであるため、回転と停止を頻繁に繰り返す場合や、正転と逆転とを繰り返す場合に、噛み合う歯同士が衝突し、その歯同士の衝突に起因する騒音が発生する。また、歯車によって伝達される回転を計測値とするセンサ等においては、バックラッシに伴う回転誤差がそのまま計測誤差となるため、バックラッシを可能な限り少なくすることが求められていた。

そこで、特許文献１乃至４に開示されたように、噛み合う一対の歯車のうちの一方の歯車を歯幅方向に２分割し、それら２分割された歯車同士を組み合わせてばねで相対回動できるように連結すると共に、図に示すように、それら２分割された歯車の歯を回転方向にずらし、それら２分割された歯車の歯を噛み合う相手歯車の歯に隙間無く接触させて、バックラッシを除去するようにした技術が開発された。

しかしながら、これらの歯車のように、歯幅方向に２分割したものを組み合わせてばねで連結するような構造では、部品点数が多く組立工数が嵩むため、歯車の製品価格が高くなるという別の問題が生じていた。

そこで、さらに、特許文献５に開示されたように、歯幅方向に２分割された歯車を弾性変形するランナによって軸方向に連結するような一体構造の樹脂製歯車が案出された。この樹脂製歯車は、２分割された歯車を回動変位可能に連結するばねの機能をランナが発揮するようになっており、このランナの弾性変形力によって２分割された歯車の歯を噛み合う相手歯車の歯に隙間無く弾性接触させ、バックラッシを吸収するようになっている。このような特許文献５の樹脂製歯車によれば、部品点数の削減を図ることができると共に、組立工数を不要にすることができた。

特開平８−１５９２４２号公報 実開昭６１−２０９５６号公報 実開昭６２−４５４６０号公報 実開平１−８９６６４号公報 実開平７−３４２５２号公報

しかしながら、特許文献５に開示された樹脂製歯車は、歯幅方向に分割された歯車同士を軸方向に延びるランナで接続するようになっているため、バックラッシを吸収するほどランナを弾性変形させるためにはランナの長さを十分に確保する必要があり、歯幅寸法が大きな歯車にしか適用できないという問題を有していた。

また、特許文献５に開示された樹脂製歯車は、ランナが細い棒状体であるため、金型形状が複雑になり、成形が極めて困難であるため、成形ができたとしても、製品価格を十分に低廉化することができなかった。

なお、ピニオンと噛み合うラックにも、回転する樹脂製歯車と同様のバックラッシ除去技術が適用されることが望まれていた。

そこで、本発明は、歯幅寸法を大きくすることなく、簡単な構造で、且つ、安価な樹脂製バックラッシ除去歯車及び樹脂製バックラッシ除去ラックを提供することを目的としている。

請求項１の発明に係る樹脂製バックラッシ除去歯車は、次の（ａ）乃至（ｄ）の構成からなっている。すなわち、本発明の樹脂製バックラッシ除去歯車は、（ａ）第１の歯車部と第２の歯車部が回転軸線に沿った方向に間隔をあけて配置され、（ｂ）これら第１の歯車部と第２の歯車部の径方向内方部が回転軸線に沿った方向に一体に連結されており、（ｃ）前記第１の歯車部と前記第２の歯車部の少なくとも一方は、歯を有する径方向外方部と前記径方向内方部とが複数の径方向リブによって回動変位可能に接続され、（ｄ）前記第１の歯車部の歯と前記第２の歯車部の歯のピッチ円方向のずれ量が、噛み合う相手歯車の歯との間に設定されるバックラッシよりも大きな寸法となるように形成されている。

請求項２の発明に係る樹脂製バックラッシ除去歯車は、請求項１の発明において、前記径方向リブが薄板状に形成され、前記径方向内方部及び前記径方向外方部と前記リブとの接続部が歯幅方向に沿っていることを特徴としている。

請求項３の発明に係る樹脂製バックラッシ除去ラックは、次の（ａ）乃至（ｄ）の構成からなっている。すなわち、本発明の樹脂製バックラッシ除去ラックは、（ａ）ピニオンに噛み合う第１のラック部と第２のラック部が歯幅方向に離れて配置され、（ｂ）これら第１のラック部と第２のラック部の歯元側が基台によって歯幅方向に接続され、（ｃ）前記第１のラック部と前記第２のラック部の少なくとも一方は、その歯元側と前記基台との接続部が撓み変形可能な複数のリブにより形成されており、（ｄ）前記第１のラック部の歯と前記第２のラック部の歯のピッチ線に沿った方向のずれ量が、噛み合うピニオンの歯との間に設定されるバックラッシよりも大きな寸法となるように形成されている。

請求項４の発明に係る樹脂製バックラッシ除去ラックは、請求項３の発明において、前記リブが薄板状に形成され、前記第１のラック部及び前記基台と前記リブとの接続部分と、前記第２のラック部及び前記基台と前記リブとの接続部分とが歯幅方向に沿っていることを特徴としている。

本発明の樹脂製バックラッシ除去歯車は、第１の歯車部と第２の歯車部の少なくとも一方の径方向外方部と径方向内方部とを径方向リブによって回動変位可能に接続し、径方向リブの弾性変形により、第１の歯車部の歯と第２の歯車部の歯のピッチ円方向のずれ量をバックラッシと同寸法になるように小さくして、第１の歯車部の歯と第２の歯車部の歯を噛み合う相手歯車の歯に弾性接触させ、バックラッシを吸収できるようになっているため、従来技術を適用することができないような小さな歯幅寸法に形成することが可能になる。

また、本発明の樹脂製バックラッシ除去歯車によれば、径方向リブが薄板状に形成され、金型からの離型を歯幅方向に行うことができる簡単な構造であるため、従来のバックラッシ除去を可能にした樹脂製歯車（例えば、特許文献５の樹脂製歯車）に比較して、金型構造が簡単化し、金型費用が低廉化すると共に、成形作業が容易化する。その結果、本発明によれば、製品価格の低廉化を図ることが可能になる。

また、本発明の樹脂製バックラッシ除去ラックは、歯幅方向に離れて配置された第１のラック部と第２のラック部のうちの少なくとも一方が、撓み変形可能なリブによって基台に接続され、そのリブが撓み変形することにより、第１のラック部の歯と第２のラック部の歯のピッチ線に沿った方向のずれ量を小さくし、第１のラック部の歯と第２のラック部の歯を噛み合うピニオンの歯に弾性接触させてバックラッシを吸収できるようになっているため、従来技術（例えば、特許文献５の技術）を応用できないような歯幅寸法に形成することが可能になる。

また、本発明の樹脂製バックラッシ除去ラックによれば、リブが薄板状に形成され、金型からの離型を歯幅方向に行うことができる簡単な構造であるため、簡単な構造の金型を使用して、容易に成形できる。その結果、本発明によれば、低価格の製品の提供が可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。

（樹脂製バックラッシ除去歯車）
図１〜図４は、本発明の実施の形態に係る樹脂製バックラッシ除去歯車１を示す図である。このうち、図１は、樹脂製バックラッシ除去歯車１の外観斜視図である。また、図２は、樹脂製バックラッシ除去歯車１の側面図（回転軸線Ｌ１に直交する方向からみた図）である。また、図３は、樹脂製バックラッシ除去歯車１の縦断面図であり、図４のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。また、図４は、樹脂製バックラッシ除去歯車１の正面図（回転軸線Ｌ１に沿った方向から見た図）である。

これらの図に示すように、本実施の形態に係る樹脂製バックラッシ除去歯車１は、略円筒状の径方向内方部２と、この径方向内方部２の外周上に背中合わせで一体に形成された一対の歯車部（第１の歯車部３と第２の歯車部４）とを備えている。このうち、第１の歯車部３と第２の歯車部４は、径方向内方部２に対し、互いに独立して回動方向へ変位できるようになっている。すなわち、第１の歯車部３と第２の歯車部４は、外周に歯５，６を備えた径方向外方部７，８と径方向内方部２が複数の径方向リブ１０，１１により接続されており、径方向リブ１０，１１の剛性を径方向外方部７，８及び径方向内方部２の剛性よりも小さくし、径方向リブ１０，１１が弾性変形することにより、径方向外方部７，８と径方向内方部２とが恰も剛体のように回動方向へ変位するようになっている。加えて、第１の歯車部３と第２の歯車部４は、歯幅方向中心線Ｌ２に対して左右対称形状に形成されている。

径方向外方部７，８は、外周側に多数の歯５，６が形成されたリム１２，１３と、そのリム１２，１３の歯幅方向一端側から径方向内方へ向かって延びる略円板状のウェブ１４，１５と、このウェブ１４，１５の内周端に形成された略円筒状の周方向リブ１６，１７とを備えている。そして、この径方向外方部７，８は、そのリム１２，１３の歯幅方向長さと周方向リブ１６，１７の歯幅方向長さがほぼ同一となるように形成されている。また、径方向外方部７，８は、その周方向リブ１６，１７の内周面が径方向リブ１０，１１によって径方向内方部２に接続されている。

そして、第１の歯車部３の歯５と第２の歯車部４の歯６は、噛み合う相手歯車１８の歯２０との間に形成されるバックラッシよりも大きなピッチ円方向のずれ（位相差）ａが生じるように形成されており、噛み合う相手歯車１８の歯２０に弾性接触して回転を伝達するようになっている（図５参照）。この際、第１の歯車部３と第２の歯車部４は、それらの歯５，６がピッチ円方向のずれ量を減ずる方向に移動させられた状態で、噛み合う相手歯車１８の歯２０と歯２０との間に進入するようになっている（図５参照）。

径方向リブ１０，１１は、薄板形状を呈しており、その肉厚が周方向リブ１６，１７の肉厚よりも薄肉に形成されており、少なくとも、第１の歯車部３の歯５と第２の歯車部４の歯６がバックラッシを吸収し得る程度の位置まで回動変位するのを許容する寸法だけ弾性変形するようになっている。この際、径方向リブ１０，１１よりも肉厚の周方向リブ１６，１７が径方向に変形する量は、径方向リブ１０，１１の変形量に比較して無視し得るほど小さな寸法である。その結果、樹脂製バックラッシ除去歯車１と噛み合う相手歯車２０との噛み合い精度が低下することがなく、高精度の回転伝達を行うことが可能になる。

以上のように、本実施の形態によれば、第１の歯車部３と第２の歯車部４の各径方向外方部７，８と径方向内方部２とを径方向リブ１０，１１によって回動変位可能に接続し、径方向リブ１０，１１の弾性変形によりバックラッシを吸収できるようになっているため、特許文献５の技術が適用できないような小さな歯幅寸法に形成することができる。

また、本実施の形態の樹脂製バックラッシ除去歯車によれば、径方向リブ１０，１１は、その径方向内方部２と径方向外方部８（特に、周方向リブ１６，１７）との接続部が歯幅方向に沿っているため、成形用金型のうちの第１の歯車部３を成形する部分と第２の歯車部４を成形する部分とを歯幅方向に離型できる。このような本実施の形態の樹脂製バックラッシ除去歯車によれば、従来のバックラッシ除去を可能にした樹脂製歯車（例えば、特許文献５の樹脂製歯車）に比較して、金型構造が簡単化し、金型費用が低廉化すると共に、成形用金型の型分離が容易化し（成形作業が容易化し）、成形工数を削減することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、従来のバックラッシ除去を可能にした樹脂製歯車の製品価格に比較し、樹脂製バックラッシ除去歯車１の製品価格の低廉化を図ることが可能になる。

なお、本実施の形態の樹脂製バックラッシ除去歯車１は、第１の歯車部３と第２の歯車部４とが両方とも径方向外方部７，８と径方向内方部２が相対回動できるように径方向リブ１０，１１で接続される態様を例示したが、これに限られるものでなく、第１の歯車部３と第２の歯車部４のいずれか一方のみの径方向外方部７，８と径方向内方部２とを径方向リブ１０，１１で回動変位可能に接続し、第１の歯車部３と第２の歯車部４のいずれか他方の径方向外方部１１，１０と径方向内方部２とをウェブ等で回動変位不能に接続するようにしてもよい。このようにしても、樹脂製バックラッシ除去歯車１と相手歯車１８とを噛み合わせると、第１の歯車部３と第２の歯車部４のいずれか一方の歯５，６が、第１の歯車部３と第２の歯車部４のいずれか他方の歯６，５に対して周方向（ピッチ円方向）にずれ動き、バックラッシを吸収することができる。

また、本実施の形態の樹脂製バックラッシ除去歯車１は、径方向内方部２に軸穴２ａを形成し、図示しない回転支持軸に円滑に相対回転できるように嵌合されるようになっているが、これに限られず、径方向内方部２に回転支持軸を一体に形成してもよい。

（樹脂製バックラッシ除去ラック）
図６〜図７は、本発明の実施の形態に係る樹脂製バックラッシ除去ラック３１を示す図である。このうち、図６は、樹脂製バックラッシ除去ラック３１の外観斜視図である。また、図７は、樹脂製バックラッシ除去ラック３１の平面図である。

これらの図に示すように、図示しないピニオンに噛み合う樹脂製バックラッシ除去ラック３１は、ピニオンの歯幅方向に二分された第１のラック部３２と第２のラック部３３を複数のリブ３４，３５によりほぼ板状の基台３６上に一体的に支持するようになっている。そして、第１のラック部３２の歯３７と第２のラック部３３の歯３８は、噛み合う相手歯車であるピニオンの歯との間に設定されるバックラッシよりも大きなピッチ線に沿った方向のずれｂが生じるように形成されている。

また、本実施の形態において、第１のラック部３２と第２のラック部３３は、隙間４０を隔てて配置され、互いに独立して変位できるようにリブ３４，３５により基台３６に支持されている。

したがって、樹脂製バックラッシ除去ラック３１とピニオンとを噛み合わせると、樹脂製バックラッシ除去ラック３１の第１のラック部３２と第２のラック部３３の各リブ３４，３５が撓み変形し、第１のラック部３２の歯３７と第２のラック部３３の歯３８がピッチ線に沿った方向のずれ量を減ずる方向に移動して、ピニオンの歯に弾性接触し、バックラッシを吸収する。

また、この樹脂製バックラッシ除去ラック３１は、リブ３４，３５が薄板状に形成されている。しかも、リブ３４は、第１のラック部３２及び基台３６との接続部分が歯幅方向に沿っている。また、リブ３５は、第２のラック部３３及び基台３６との接続部分が歯幅方向に沿っている。その結果、本実施の形態の樹脂製バックラッシ除去ラック３１は、第１ラック部３２側の金型と第２のラック部３３側の金型を歯幅方向に沿って離型することが可能になる。これにより、成形用金型の構造が簡単化し、金型費用を低廉化することができる。また、このように樹脂製バックラッシ除去ラック３１は、簡単な構造であり、成形用金型の分離も簡単であるため、金型構造が複雑で且つ離型が困難な場合に比較し、成形工数を削減することができ、製品価格を低く抑えることができる。

なお、本実施の形態の樹脂製バックラッシ除去ラック３１は、第１のラック部３２と第２のラック部が共にピッチ線に沿った方向にずれ動きができるように構成されているが、これに限られず、第１のラック部３２と第２のラック部３３のいずれか一方のみがピッチ線に沿った方向にずれ動くように構成してもよい。このようにしても、樹脂製バックラッシ除去ラック３１にピニオンを噛み合わせると、第１のラック部３２と第２のラック部３３のいずれか一方がピッチ線に沿った方向にずれ動いて、樹脂製バックラッシ除去ラック３１の歯３７，３８とピニオンの歯との間に設定されたバックラッシを吸収することができる。

また、上述の樹脂製バックラッシ除去歯車１及び樹脂製バックラッシ除去ラック３１は、樹脂として、ポリアセタール、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート等を使用し、主として射出成形法により成形されるが、これに限られるものでなく、圧縮成形法等で成形するようにしてもよい。

この発明の樹脂製バックラッシ除去歯車は、高精度の回転量を伝達する必要がある精密測定器や計器の変位測定部に好適に使用される。また、樹脂製バックラッシ除去ラックは、ピニオンと組み合わせて使用され、回転運動を直線運動に高精度に変換するか、又は、直線運動を回転運動に高精度に変換するために使用され、精密測定器や計器類の変位測定部に好適に使用される。

本発明の実施の形態に係る樹脂製バックラッシ除去歯車を示す外観斜視図である。

本発明の実施の形態に係る樹脂製バックラッシ除去歯車の側面図である。

本発明の実施の形態に係る樹脂製バックラッシ除去歯車の縦断面図であり、図４のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る樹脂製バックラッシ除去歯車の正面図である。

本実施の形態に係る樹脂製バックラッシ除去歯車と相手歯車との噛み合い状態を示す図である。

本発明の実施の形態に係る樹脂製バックラッシ除去ラックの外観斜視図である。

図６に示す樹脂製バックラッシ除去ラックの平面図である。

符号の説明

１……樹脂製バックラッシ除去歯車、２……径方向内方部、３……第１の歯車部、４……第２の歯車部、５，６，２０……歯、７，８……径方向外方部、１０，１１……径方向リブ、１８……相手歯車、３１……樹脂製バックラッシ除去ラック、３２……第１のラック部、３３……第２のラック部、３４，３５……リブ、３６……基台、３７，３８……歯、Ｌ１……回転軸線

Claims (4)

1. 第１の歯車部と第２の歯車部が回転軸線に沿った方向に間隔をあけて配置され、
   これら第１の歯車部と第２の歯車部の径方向内方部が回転軸線に沿った方向に一体に連結されており、
   前記第１の歯車部と前記第２の歯車部の少なくとも一方は、歯を有する径方向外方部と前記径方向内方部とが複数の径方向リブによって回動変位可能に接続され、
   前記第１の歯車部の歯と前記第２の歯車部の歯のピッチ円方向のずれ量が、噛み合う相手歯車の歯との間に設定されるバックラッシよりも大きな寸法となるように形成されたことを特徴とする樹脂製バックラッシ除去歯車。
2. 前記径方向リブは、薄板状に形成され、その径方向内方部及び径方向外方部との接続部が歯幅方向に沿っていることを特徴とする請求項１記載の樹脂製バックラッシ除去歯車。
3. ピニオンに噛み合う第１のラック部と第２のラック部が歯幅方向に離れて配置され、
   これら第１のラック部と第２のラック部の歯元側が基台によって歯幅方向に接続され、
   前記第１のラック部と前記第２のラック部の少なくとも一方は、その歯元側と前記基台との接続部が撓み変形可能な複数のリブにより形成されており、
   前記第１のラック部の歯と前記第２のラック部の歯のピッチ線に沿った方向のずれ量が、噛み合うピニオンの歯との間に設定されるバックラッシよりも大きな寸法となるように形成されたことを特徴とする樹脂製バックラッシ除去ラック。
4. 前記リブは、薄板状に形成され、前記第１のラック部及び前記基台との接続部分と、前記第２のラック部及び前記基台との接続部分とが歯幅方向に沿っていることを特徴とする請求項３記載の樹脂製バックラッシ除去ラック。

Images