JP2005325870A - 電気機器駆動系のピニオン・ラック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気機器駆動系のピックアップ・ラック装置において、歯飛び現象を未然に防いでピニオンやラックの歯部の欠損ないし破損を防止し、併せて、電気機器の可動部の動作安定性を向上させる。
【解決手段】 ラック１がストッパ３に当たって移動が停止したときに、ピニオン側歯部２１をラック１との噛合い位置から非噛合い位置に逃がすピニオン逃がし手段を備えている。ピニオン２を支持している支軸４にガイドとしての機能を付与する。ピニオン２をばね体５３によって常態噛合い位置に位置決めする。ピニオン逃がし手段は、ラック側歯部１２の側端面１２ａにより形成された傾斜面１２Ａでなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気機器駆動系のピニオン・ラック装置に関する。特に、回転中のピニオンに噛み合っているラックがストッパに当たることによってそのラックの直線運動が停止するようになっている電気機器駆動系のピニオン・ラック装置に関する。

ピニオンの回転運動をラックに伝えて可動部に直線運動を与えるようになっている電気機器としてディスク装置があり、ある種のディスク装置では、上記可動部が、ラックによって目的位置に対してアクセス制御される光ピックアップによって構成されていると共に、その光ピックアップがディスクの記録面を走査するようになっている。

そのようなディスク装置において、ピニオンと噛み合ったラックがストッパに当たってその移動を停止したにもかかわらず、ラックが噛み合っているピニオンに回転トルクが付与され続けると、ピニオン側歯部がラック側歯部を無理に乗り越えてしまうという歯飛び現象が発生し、そのような歯飛び現象が頻繁に発生すると、ピニオンやラックの歯部が欠損ないし破損したりして初期性能を維持させることができなくなる。

そこで、従来より、この種のピニオン・ラック装置に、ラックがストッパに当たって移動が停止したときに、回転中のピニオン側歯部をラックとの噛合い位置から非噛合い位置に逃がすピニオン逃がし手段を具備させることが多々行われている（たとえば特許文献１又は特許文献２参照）。これらの特許文献１又は特許文献２には、ラックの歯並び方向の所定箇所で１個又は数個のラック側歯部を欠除しておくことにより、ラックがストッパに当たって移動が停止したときにラックに対するピニオンの噛合いを解除させるようにしたものや、ラックがストッパに当たって移動が停止したときに、ラックをピニオンの回転軸線に直交する方向に撓ませて両者の噛合いを解除させるようにしたもの、などが記載されている。

また、歯飛び現象を防ぐためにラック側歯部の歯先を丸めるといった対策を講じることもあった。

さらに、ラックピニオン式舵取装置において、ラックバーに工夫を講じて操舵性を向上させる研究もなされている（特許文献３参照）。
特開平９−３２０２１６号公報 特開２００３−２２３７６８号公報 特開平６−３４４９２６号公報

しかしながら、歯飛び現象を防ぐためにラック側歯部の歯先を丸めるといった対策を講じたものでは、歯飛び現象そのものを皆無にすることができなかった。

また、特許文献１又は特許文献２に記載されているもののうち、１個又は数個のラック側歯部を欠除するという対策を講じたものでは、ラックを固定側ラックと可動側ラックとを備える所謂二重ラックにすることによって、欠歯部分でピニオンが逆転したときにそのピニオンの回転運動がラックに伝わるようにしているので、ラック自体の構成が複雑になってコスト高につながるという問題があった。これに対し、特許文献１に記載されているところの、ラックをピニオンの回転軸線に直交する方向に撓ませて両者の噛合いを解除させるようにしたものでは、ラックを二重ラックにする必要性は存在しないけれども、ラックがそれ自体の弾性によって元の状態に復元しようとするために、歯飛び現象に伴うピニオンやラックの歯部の欠損ないし破損を完全に回避し得るものではなかった。

本発明は以上の問題や状況に鑑みてなされたものであり、歯飛び現象が起こり得るような状況が生じたときにピニオンを支えている支軸をガイドしてそのピニオンを軸線方向に逃がすことのできる新規なピニオン逃がし手段を採用することによって、歯飛び現象に伴うピニオンやラックの歯部の欠損ないし破損を未然に防止することのできる電気機器のピニオン・ラック装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電気機器のピニオン・ラック装置は、ピニオンの回転運動をラックに伝えて電気機器の可動部に直線運動を与え、かつ、ラックがストッパに当たって移動が停止したときに、回転中のピニオン側歯部をラックとの噛合い位置から非噛合い位置に逃がすピニオン逃がし手段を備えている。

また、上記ピニオンを定位置回転可能に支持している支軸に、そのピニオンの軸線方向変位を案内するガイドとしての機能が付与されていると共に、そのピニオンを上記軸線方向でラックとの常態噛合い位置に向けて常時弾発付勢してその常態噛合い位置に位置決めするピニオン位置決め手段を備えている。

さらに、上記ピニオン逃がし手段は、ラックが上記ストッパに当たる直前にピニオン側歯部に噛み合っているラック側歯部の側端面により形成され、かつ、ラックが上記ストッパに当たる直前に常態噛合い位置で回転中のピニオン側歯部の側端部が重なり合ってそのピニオンの回転運動をラックに伝え、かつ、ラックが上記ストッパに当たって移動を停止した後では、回転中の上記ピニオン側歯部の側端部を摺動させることによって上記ピニオン位置決め手段による弾発付勢に抗してピニオンを常態噛合い位置から上記軸線方向に変位させる傾斜面でなる。ここで、ラック側歯部の側端面とは、ラック側歯部の高さ方向に直交する方向に位置している側端面のことである。また、ピニオン側歯部の側端部とは、ピニオン側歯部の高さ方向に直交する方向に位置している側端部のことである。

この発明によれば、ラックがストッパに当たる直前のタイミングで、ピニオン側歯部に噛み合っているラック側歯部の側端面により形成されているピニオン逃がし手段としての傾斜面に、そのラック側歯部に噛み合っているピニオン側歯部の側端部が重なり合って歯飛び現象を生じ得るようなピニオン側歯部とラック側歯部との噛合いが解除される。そして、ラック側歯部の傾斜面にピニオン側歯部の側端部が重なり合った後に、ピニオンが回転した場合には、ラック側歯部の傾斜面をピニオン側歯部の側端部が押してピニオンの回転運動がラックに伝えられ、ラックがストッパに当たるまで移動する。ラックがストッパに当たって移動を停止した後では、回転中のピニオン側歯部の側端部がラック側歯部の傾斜面を摺動するので、歯飛び現象を生じる余地がない。

一方、ラック側歯部の傾斜面にピニオン側歯部の側端部が重なり合っている状態からピニオンが逆転した場合には、ピニオン位置決め手段による弾発付勢によってラック側歯部の傾斜面から滑り落ちたピニオン側歯部がピニオンの常態噛合い位置でラック側歯部に噛み合うので、ピニオンの逆転に伴う回転運動がラックに伝わってラックが逆方向に直線運動する。

本発明では、上記ピニオンのすべてのピニオン側歯部の側端部に、上記傾斜面と同一勾配又は略同一勾配の傾斜面、又は、凸湾曲面が備わっていることが望ましい。これによれば、ラック側歯部の傾斜面をピニオン側歯部の側端部が摺動しやすくなって動作安定性が向上する。

本発明に係る電気機器のピニオン・ラック装置は、ピニオンの回転運動をラックに伝えて電気機器の可動部に直線運動を与え、かつ、ラックがストッパに当たって移動が停止したときに、回転中のピニオン側歯部をラックとの噛合い位置から非噛合い位置に逃がすピニオン逃がし手段を備えている電気機器駆動系のピニオン・ラック装置において、上記ピニオンを定位置回転可能に支持している支軸に、そのピニオンの軸線方向変位を案内するガイドとしての機能が付与されていると共に、そのピニオンを上記軸線方向でラックとの常態噛合い位置で支えるピニオン支持面とそのピニオン支持面に向けてピニオンを上記弾発付勢するばね体とによって、そのピニオンを常態噛合い位置に位置決めするピニオン位置決め手段が構成されており、上記ピニオン逃がし手段は、ラックが上記ストッパに当たる直前にピニオン側歯部に噛み合っているラック側歯部の側端面により形成され、かつ、ラックが上記ストッパに当たる直前に常態噛合い位置で回転中のピニオン側歯部の側端部が重なり合ってそのピニオンの回転運動をラックに伝え、かつ、ラックが上記ストッパに当たって移動を停止した後では、回転中の上記ピニオン側歯部の側端部を摺動させることによって上記ピニオン位置決め手段による弾発付勢に抗してピニオンを常態噛合い位置から上記軸線方向に変位させる傾斜面でなり、その傾斜面を備えた上記ラック側歯部を挟む両側に位置する少なくとも１つずつのラック側歯部の側端面が、上記傾斜面を延長することによって形成される仮想延長平面上に位置する補助傾斜面として形成されていると共に、上記ピニオンのすべてのピニオン側歯部の側端部に、上記傾斜面と同一勾配の傾斜面が備わっている、という構成を採用することによっていっそう具体化される。この発明による作用は後述する実施形態を参照して詳細に説明する。

本発明によれば、歯飛び現象が未然に防止されて歯飛び現象に伴うピニオンやラックの歯部の欠損ないし破損が防止されるので、電気機器の可動部の動作安定性が向上する。

図１は本発明に係る電気機器のピニオン・ラック装置の実施形態を示した概略正面図、図２は図１の概略ＩＩ矢視図、図３はラック１の要部を拡大した斜視図、図４は動作説明図、図５はピニオン側歯部２１の側端部の形状を例示した説明図である。

図１又は図２において、１はラック、２はピニオン、３はストッパであり、ラック１にはその略全長に亘って等ピッチおきにラック側歯部１２が備わり、ピニオン２には、その外周部に等ピッチおきにピニオン側歯部２１が備わっている。なお、図１に示したピニオン２では、１つのピニオン側歯部２１だけを示してあり、他のピニオン側歯部を図示省略してある。

図１のように、ピニオン２は、シャーシＳに固着された支軸４によってその中心部で定位置回転可能に支えられていると共に、その支軸４に付与されたガイドとしての機能によって軸線方向に変位可能である。また、ピニオン２が支持体５１のピニオン支持面５２とコイルばねでなるばね体５３との間に回転可能に挟まれていて、ばね体５３がピニオン２をピニオン支持面５２に向けて弾発付勢していることにより、そのピニオン２がラック１に対する常態噛合い位置に位置決めされている。この実施形態では、上記ピニオン支持面５２とばね体５３とがピニオン位置決め手段５を構成している。

このピックアップ・ラック装置において、たとえばモータを駆動源とするピニオン２の回転運動がラック１に伝わると、そのラック１が直線運動を行う。そして、ラック１がストッパ３に当たると、ピニオン２が回転しているか停止しているかにかかわらず、ラック１の移動が停止する。また、ラック１がストッパ３に当たっているときには、ピニオン２がラック１の後端部に位置するようになっている。

図３のように、ラック１はその後端部の上面全体が後下がりに傾斜していて、その上面の傾斜箇所に配備されているラック側歯部１２はラック１の後端に近いものほど背低になっていると共に、それらの各ラック側歯部１２の上側の側端面１２ａは傾斜した平面によって形成されている。

図１に示したように、この実施形態において、ラック１に対するピニオン２の常態噛合い位置は、ラック１の上部側部分に定められていて、図１にはその常態噛合い位置の下位置を一点鎖線イで示してある。そして、ラック１の後端部では、一転鎖線イで示した常態噛合い位置の下位置が、上記したラック１の上面の傾斜箇所とその略中央部で交差している。このため、ピニオン２を図２矢印Ｘ方向に回転させてラック１をストッパ３に近付く方向に移動させた場合において、図１及び図２のようにラック１がストッパ３に当たる直前のタイミングでは、図１又は図４のように、ピニオン２が常態噛合い位置に位置したままピニオン２とラック１との噛合いが解除され、ラック側歯部１２との噛合いが解除された１つのピニオン側歯部２１の側端部が１つのラック側歯部１２の傾斜した側端面１２ａに重なり合う。そして、そのように１つのピニオン側歯部２１の側端部が１つのラック側歯部１２の傾斜した側端面１２ａに重なり合った後、ピニオン２がさらに回転すると、ピニオン２が常態噛合い位置に位置したまま、そのピニオン側歯部２１の側端部がそのラック側歯部１２の傾斜した側端面１２ａを押してラック１をさらに移動させてストッパ３に当接させる。こうしてラック１がストッパ３に当たった後に、さらにピニオン２が回転すると、ピニオン側歯部２１の側端部がラック側歯部１２の傾斜した側端面１２ａの上を図４矢印ａのように摺動して同図に仮想線で示したようにピニオン２が常態噛合い位置からばね体５３の付勢に抗して軸線方向に変位する。

この実施形態では以上の作用が行われるので、ラック１がストッパ３に当たって移動が停止したときに、回転中のピニオン側歯部２１をラック１との噛合い位置から非噛合い位置に逃がすピニオン逃がし手段としての傾斜面１２Ａが、上記ラック側歯部１２の傾斜した側端面１２ａによって形成されていることになる。

ピニオン逃がし手段としての傾斜面１２Ａが上記の構成を備えていると、ラック１がストッパ３に当たっている状態からピニオン２が逆回転すると、ピニオン側歯部２１の側端部がその傾斜面１２Ａを滑り落ち、ばね体５３の付勢によってそのピニオン側歯部２１がラック側歯部１２，１２の相互間に嵌まり込んでピニオンが常態噛合い位置に円滑に復帰し、その後のピニオン２の逆回転によってラック１がストッパ３から遠ざかる方向に移動する。

以上のように、この実施形態では、ピニオン２の回転によって送られるラック１がストッパ３に当たるまで移動して歯飛び現象が起こり得るような状況が生じたときには、ラック側歯部１２の傾斜面１２Ａによって形成されているピニオン逃がし手段の作用によって、ピニオン２を支えている支軸４をガイドしてピニオン２が軸線方向に逃げて噛合いを解除するので、歯飛び現象が起こる余地がなく、その結果、歯飛び現象に伴うピニオン側歯部２１やラック側歯部１２の欠損ないし破損が未然に防止される。

特に、この実施形態では、ラック１の後端部の上面全体を後下がりに傾斜した平坦面にしてあるので、上記傾斜面１２Ａを備えたラック側歯部１２を挟む両側に位置する幾つかのラック側歯部１２…の側端面も、上記傾斜面１２Ａを延長することによって形成される仮想延長平面上に位置するように傾斜したものとなり、それらの側端面が補助傾斜面１２Ｂとして上記傾斜面１２Ａと同様の機能を発揮し得る。すなわち、これらの補助傾斜面１２Ｂは、ラック１がストッパ３に当たるときの寸法公差によって、ピニオン側歯部２１の側端部がそれらの補助傾斜面１２Ｂのうちの１つに重なったような場合に、当該補助傾斜面１２Ｂが上記した傾斜面１２Ａと同様の機能を発揮して歯飛び現象を防ぐことに役立つ。この作用は、傾斜面１２Ａを備えたラック側歯部１２を挟む両側に位置する少なくとも１つずつのラック側歯部１２，１２の側端面が補助傾斜面１２Ｂとして形成されているだけで発揮される。

また、図４に示したように、ピニオン側歯部２１の側端部に、上記傾斜面１２Ａ又は補助傾斜面１２Ｂと同一勾配の傾斜面を具備させておくと、上記傾斜面１２Ａをピニオン側歯部２１の側端部が摺動しやすくなって動作安定性が向上することが判っている。なお、図５（Ａ）に示したように、ピニオン側歯部２１の側端部に水平面を具備させておいてもよい。さらに、同図（Ｂ）のように、ピニオン側歯部２１の側端部に凸湾曲面を具備させておいてもよく、そのようにしておくと、上記傾斜面１２Ａをピニオン側歯部２１の側端部が摺動しやすくなって動作安定性が向上する。

図４に示した傾斜面１２Ａや補助傾斜面１２Ｂの傾斜角度θが大きすぎると、傾斜面１２Ａ又は補助傾斜面１２Ｂとピニオン側歯部２１の側端部との重なり面の傾斜が大きくなり過ぎて歯飛び現象に似た現象が生じるおそれがある。そのため、傾斜角度θは、ラック１やピニオン２の材質による滑り性や強度などを勘案して適切の大きさを選定すべきである。

ところで、この実施形態のピニオン・ラック装置は、電気機器駆動系に用いるものである。たとえば、図２に仮想線で示したように、ラック１にディスク装置の可動部としての光ピックアップ６を固定しておくと、ラック１の移動によって光ピックアップがアクセス制御される。

本発明に係る電気機器のピニオン・ラック装置の実施形態を示した概略正面図である。 図１の概略ＩＩ矢視図である。 ラックの要部を拡大した斜視図である。 動作説明図である。 （Ａ）（Ｂ）はピニオン側歯部の側端部の形状を例示した説明図である。

符号の説明

１ ラック
２ ピニオン
３ ストッパ
４ 支軸
５ ピニオン位置決め手段
１２Ａ 傾斜面
１２ａ ラック側歯部の側端面
１２Ｂ 補助傾斜面
２１ ピニオン側歯部
５２ ピニオン支持面
５３ ばね体

Claims (3)

1. ピニオンの回転運動をラックに伝えて電気機器の可動部に直線運動を与え、かつ、ラックがストッパに当たって移動が停止したときに、回転中のピニオン側歯部をラックとの噛合い位置から非噛合い位置に逃がすピニオン逃がし手段を備えている電気機器駆動系のピニオン・ラック装置において、
   上記ピニオンを定位置回転可能に支持している支軸に、そのピニオンの軸線方向変位を案内するガイドとしての機能が付与されていると共に、そのピニオンを上記軸線方向でラックとの常態噛合い位置で支えるピニオン支持面とそのピニオン支持面に向けてピニオンを上記弾発付勢するばね体とによって、そのピニオンを常態噛合い位置に位置決めするピニオン位置決め手段が構成されており、
   上記ピニオン逃がし手段は、ラックが上記ストッパに当たる直前にピニオン側歯部に噛み合っているラック側歯部の側端面により形成され、かつ、ラックが上記ストッパに当たる直前に常態噛合い位置で回転中のピニオン側歯部の側端部が重なり合ってそのピニオンの回転運動をラックに伝え、かつ、ラックが上記ストッパに当たって移動を停止した後では、回転中の上記ピニオン側歯部の側端部を摺動させることによって上記ピニオン位置決め手段による弾発付勢に抗してピニオンを常態噛合い位置から上記軸線方向に変位させる傾斜面でなり、
   その傾斜面を備えた上記ラック側歯部を挟む両側に位置する少なくとも１つずつのラック側歯部の側端面が、上記傾斜面を延長することによって形成される仮想延長平面上に位置する補助傾斜面として形成されていると共に、
   上記ピニオンのすべてのピニオン側歯部の側端部に、上記傾斜面と同一勾配の傾斜面が備わっていることを特徴とする電気機器駆動系のピニオン・ラック装置。
2. ピニオンの回転運動をラックに伝えて電気機器の可動部に直線運動を与え、かつ、ラックがストッパに当たって移動が停止したときに、回転中のピニオン側歯部をラックとの噛合い位置から非噛合い位置に逃がすピニオン逃がし手段を備えている電気機器駆動系のピニオン・ラック装置において、
   上記ピニオンを定位置回転可能に支持している支軸に、そのピニオンの軸線方向変位を案内するガイドとしての機能が付与されていると共に、そのピニオンを上記軸線方向でラックとの常態噛合い位置に向けて常時弾発付勢してその常態噛合い位置に位置決めするピニオン位置決め手段を備え、
   上記ピニオン逃がし手段は、ラックが上記ストッパに当たる直前にピニオン側歯部に噛み合っているラック側歯部の側端面により形成され、かつ、ラックが上記ストッパに当たる直前に常態噛合い位置で回転中のピニオン側歯部の側端部が重なり合ってそのピニオンの回転運動をラックに伝え、かつ、ラックが上記ストッパに当たって移動を停止した後では、回転中の上記ピニオン側歯部の側端部を摺動させることによって上記ピニオン位置決め手段による弾発付勢に抗してピニオンを常態噛合い位置から上記軸線方向に変位させる傾斜面でなることを特徴とする電気機器駆動系のピニオン・ラック装置。
3. 上記ピニオンのすべてのピニオン側歯部の側端部に、上記傾斜面と同一勾配又は略同一勾配の傾斜面、又は、凸湾曲面が備わっている請求項２に記載したピニオン・ラック装置。

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