JP2007177862A - 歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平歯車とフェースギヤとの歯の噛み合い率を向上して騒音の低減及び強度の向上を実現する。
【解決手段】外周面に複数の歯を軸Ｏ_１に平行に形成した平歯車Ｇ_１と、該平歯車Ｇ_１の歯と噛み合う複数の歯を円盤の周縁に沿って形成したフェースギヤＧ_２とを有し、両歯車の歯の噛み合いによって直交２軸間に回転力を伝達する歯車装置であって、平歯車Ｇ_１の歯は、その歯幅内で二つの歯列Ｓ_１，Ｓ_２に分かれ、隣り合う歯列Ｓ_１，Ｓ_２がその境界部で互いに円周方向のピッチの半ピッチ分だけずれて形成されており、フェースギヤＧ_２の歯は、その歯幅内で二つの歯列Ｓ_３，Ｓ_４に分かれ、隣り合う歯列Ｓ_３，Ｓ_４がその境界部で互いに円周方向に平歯車Ｇ_１のピッチずれと同じ半ピッチ分だけずれて形成されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、平歯車とフェースギヤの歯の噛み合いによって直交２軸間に回転力を伝達する歯車装置に関し、詳しくは、平歯車とフェースギヤの歯の噛み合い率を向上して騒音の低減及び強度の向上を実現しようとする歯車装置に係るものである。

従来、この種の歯車装置は、外周面に複数の歯を形成した平歯車と、円盤の一面にその周縁に沿って複数の歯を放射状に形成したフェースギヤとが軸を直交させて組み合わされ、各歯車の歯の噛み合いによって直交した２軸間に回転力が伝達されるようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
実開昭６１−６０９９８号公報

しかし、このような従来の歯車装置においては、フェースギヤの複数の歯がその軸を中心にしてそこから放射状に形成されているのに対して、平歯車の複数の歯がその軸に対して平行に形成されているため、平歯車の歯の一つをフェースギヤの半径線に一致させても、この一つの歯に隣接する歯は、フェースギヤの半径線と一致しなかった。したがって、両歯車の歯の噛み合いを深くして噛み合い率を向上しようとしても両歯車の歯が互いに干渉して深く噛み合わせることが困難であり、それ故、歯の噛み合い率を高くすることができなかった。そこで、一般には、歯の噛み合いを浅くして低い噛み合い率で使用される場合が多かった。そのため、たたき音や１対噛み合いと２対噛み合いとの繰り返しによる振動音が発生し、その振動による衝撃で強度も低くなっていた。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、平歯車及びフェースギヤの歯の噛み合い率を向上して騒音の低減及び強度の向上を実現しうる歯車装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による歯車装置は、外周面に複数の歯を軸に平行に形成した平歯車と、該平歯車の歯と噛み合う複数の歯を円盤の周縁に沿って形成したフェースギヤとを有し、両歯車の歯の噛み合いによって直交２軸間に回転力を伝達する歯車装置であって、前記平歯車の歯は、その歯幅内で複数の歯列に分かれ、隣り合う歯列がその境界部で互いに円周方向に所定ピッチだけずれて形成されており、前記フェースギヤの歯は、その歯幅内で複数の歯列に分かれ、隣り合う歯列がその境界部で互いに円周方向に前記平歯車のピッチずれと同じだけずれて形成されたものである。

このような構成により、複数の歯が外周面に軸に平行に形成され、歯幅内で複数の歯列に分かれ、隣り合う歯列がその境界部で互いに円周方向に所定ピッチだけずれて形成された平歯車の歯と、平歯車の歯と噛み合う複数の歯が円盤の周縁に沿って形成され、歯幅内で平歯車と同数の歯列に分かれ、隣り合う歯列がその境界部で互いに円周方向に平歯車のピッチずれと同じだけずれて形成されたフェースギヤの歯とを噛み合わせて、直交２軸間に回転力を伝達する。

また、前記平歯車及び前記フェースギヤの少なくとも一方には、前記隣り合う歯列の境界部に所定深さの溝を形成したものである。これにより、平歯車及びフェースギヤの少なくとも一方の隣り合う歯列の境界部に形成された所定深さの溝でフェースギヤの歯と噛み合って回転する平歯車のスラストによる軸方向への振れを吸収する。

そして、前記平歯車は、前記隣り合う歯列の歯の境界部側端面がその軸を中心にしてフェースギヤの内側へ傾いた形状としたものである。これにより、隣り合う歯列の歯の境界部側端面がその軸を中心にしてフェースギヤの内側へ傾いた形状の平歯車の歯をフェースギヤの歯に噛み合わせて回転力を伝達する。

請求項１に係る発明によれば、平歯車とフェースギヤの歯の噛み合いが浅くても各歯車に形成された複数の歯列の歯がそれぞれ噛み合っていることにより噛み合い率を向上することができる。したがって、噛み合い率が低いときに発生するたたき音や、噛み合い率が低いために１対噛み合い及び２対噛み合いが繰り返し生じることによる振動音等の騒音を低減することができる。また、噛み合い率が向上することにより噛み合う歯にかかる荷重が分散されて強度及び耐久性を向上することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、平歯車がスラストによりその軸方向に振れても、隣り合う歯列の境界部の溝でその振れを吸収することができる。したがって、回転力の伝達をスムーズに行なうことができる。また、フェースギヤ側に溝を設けた場合には、この溝をグリス溜まりとして機能させることもでき、二つの歯車の歯の噛み合いをより一層スムーズにして、耐久性をより向上することができる。

そして、請求項３に係る発明によれば、平歯車の各歯列の歯の境界部側端面がフェースギヤの各歯列の歯の境界部側端面に接触して回転するので平歯車の軸方向のスラストを小さくすることができる。したがって、フェースギヤの各歯列の境界部に円周方向に形成された溝の幅を狭くすることができ、又は溝を無くすこともできる。これにより、二つの歯車の歯の接触幅を広くすることができ、歯の噛み合いをより安定にすることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による歯車装置の実施形態を示す中央断面図である。この歯車装置は、一対の歯車の歯の噛み合いによって直交２軸間に回転力を伝達するようにしたもので、平歯車Ｇ_１、フェースギヤＧ_２とを組み合わせてなる。

平歯車Ｇ_１は、例えば軸Ｏ_１を駆動装置に連結して動力を後述のフェースギヤＧ_２に伝達する駆動側歯車となるものであり、外周面に複数の歯を軸Ｏ_１に平行に形成している。そして、図２に示すように、その歯幅Ｗ_１内で二つの歯列Ｓ_１，Ｓ_２に分かれ、隣り合う歯列Ｓ_１，Ｓ_２がその境界部で互いに円周方向のピッチの半ピッチ分だけずれて形成されている。また、各歯列Ｓ_１，Ｓ_２には、それぞれ平歯車Ｇ_１の歯を構成する歯１，２が形成されている。

また、この歯車装置には、平歯車Ｇ_１の歯とその歯を噛み合わせて用いられるフェースギヤＧ_２が設けられている。このフェースギヤＧ_２は、例えば平歯車Ｇ_１の回転力をその軸Ｏ_１と直交する軸Ｏ_２に伝達する従動側歯車となるものであり、円盤の一面にその周縁に沿って複数の歯が軸Ｏ_２を中心に放射状に形成されている。そして、図３に示すように、その歯幅Ｗ_２内で二つの歯列Ｓ_３，Ｓ_４に分かれ、隣り合う歯列Ｓ_３，Ｓ_４がその境界部で互いに円周方向に平歯車Ｇ_１のピッチずれと同じように半ピッチ分だけずれて形成されている。また、各歯列Ｓ_３，Ｓ_４には、それぞれフェースギヤＧ_２の歯を構成する歯３，４が形成されている。さらに、歯列Ｓ_３と歯列Ｓ_４との境界部には、平歯車Ｇ_１がスラストによりその軸方向に振れても、その振れを吸収することができる十分な幅の溝５が所定深さで形成されている。

そして、平歯車Ｇ_１とフェースギヤＧ_２とは、各軸Ｏ_１とＯ_２とを直交させ、平歯車Ｇ_１の歯列Ｓ_１の歯１とフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_３の歯３とを噛み合わせ、平歯車Ｇ_１の歯列Ｓ_２の歯２とフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_４の歯４とを噛み合わせて歯車装置に組み立てられている。

次に、このように構成された歯車装置の動作について図１を参照して説明する。
例えば、平歯車Ｇ_１の軸Ｏ_１に図示省略の駆動装置が連結されて駆動できるようになっている場合に、駆動装置により平歯車Ｇ_１が回転されると、その回転力が平歯車Ｇ_１の歯とフェースギヤＧ_２の歯との噛み合いによってフェースギヤＧ_２の軸Ｏ_２に伝達される。この場合、平歯車Ｇ_１の歯列Ｓ_１の歯１とフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_３の歯３とが噛み合い、平歯車Ｇ_１の歯列Ｓ_２の歯２とフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_４の歯４とが噛み合って回転力が伝達される。

前述したように、本発明の歯車装置においては、平歯車Ｇ_１の歯列Ｓ_１，Ｓ_２は円周方向に円周ピッチの半ピッチ分ずれており、また、フェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_３，Ｓ_４もまた円周方向に円周ピッチの半ピッチ分ずれている。したがって、例えば、平歯車Ｇ_１の歯列Ｓ_１の歯１とフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_３の歯３とが噛み合っているとき、平歯車Ｇ_１の歯列Ｓ_２の歯２とフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_４の歯４も噛み合うこととなる。

この場合、平歯車Ｇ_１の歯列Ｓ_１の歯１とフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_３の歯３との噛み合い状態は、従来の歯車装置におけるものと同じ浅い噛み合い状態であるが、本発明の歯車装置においては、同時に平歯車Ｇ_１の歯列Ｓ_２の歯２とフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_４の歯４とが噛み合うため、結果的に、噛み合い状態が浅くても従来の歯車装置よりも歯の噛み合い率が高くなる。したがって、回転運動の伝達がスムーズに行われ、振動騒音が低減されて強度も高くなる。

図４は、平歯車Ｇ_１の変形例を示す一部断面正面図である。この平歯車Ｇ_１は、歯幅Ｗ_１内で二つに分かれた歯列Ｓ_１，Ｓ_２の歯１，２の境界部側端面１ａ，２ａがその軸Ｏ_１を中心にフェースギヤＧ_２の内側へ角度θだけ傾いた形状としたものである。具体的には、平歯車Ｇ_１は、図５に示すように、ウェブ面６が軸Ｏ_１を中心に点Ｐを頂点として軸Ｏ_１に直交する面に対して角度θだけ矢印Ａで示すフェースギヤＧ_２の内側へ傾いて円錐凹状に形成された第１の平歯車７と、ウェブ面８が軸Ｏ_１を中心に軸Ｏ_１に直交する面に対して角度θだけ矢印Ａで示すフェースギヤＧ_２の内側へ傾いて円錐凸状に形成され第２の平歯車９とをウェブ面６とウェブ面８とを対向させて同軸に同図中矢印Ｂ方向に組み合わせ、第１の平歯車７に形成された歯列Ｓ_１と第２の平歯車９に形成された歯列Ｓ_２とを互いに円周ピッチの半ピッチ分だけ円周方向にずらした形状としたものである。

これにより、平歯車Ｇ_１は、図５に示す歯列Ｓ_１の歯１の境界部側端面１ａをフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_４の歯４の境界部側端面４ａ（図１参照）に接触させて回転し、歯列Ｓ_２の歯２の境界部側端面２ａをフェースギヤＧ_２の歯列Ｓ_３の歯３の境界部側端面３ａ（図１参照）に接触させて回転する。したがって、平歯車Ｇ_１のスラストによる軸Ｏ_１方向のずれが抑えられて、フェースギヤＧ_２の歯の境界部に形成した溝５の幅を狭くすることができる。究極的には、溝５を無くすことができ、この場合、平歯車Ｇ_１の軸Ｏ_１方向への振れを無くすことができる。

なお、平歯車Ｇ_１の歯を構成する歯１，２の境界部側端面１ａ，２ａは、軸Ｏ_１上にてフェースギヤＧ_２の内側に中心を有する所定半径の球面の一部をなす形状であってもよい。又は、軸Ｏ_１を中心にフェースギヤＧ_２の内側へ所定の角度θだけ傾けて面取りされたものであってもよい。

また、本実施形態においては、平歯車Ｇ_１を駆動側歯車とし、フェースギヤＧ_２を従動側歯車とした場合について説明したが、フェースギヤＧ_２を駆動側歯車とし、平歯車Ｇ_１を従動側歯車としてもよい。
さらに、以上の説明においては、溝５をフェースギヤＧ_２側に形成した場合について説明したが、これに限られず、平歯車Ｇ_１側又は両歯車に形成してもよい。

また、以上の説明においては、平歯車Ｇ_１及びフェースギヤＧ_２の歯列が二列の場合について説明したが、これに限られず、複数列であればいくつであってもよい。
そして、平歯車Ｇ_１及びフェースギヤＧ_２は、樹脂成形により一体的に形成されてもよく、又は、樹脂若しくは金属で形成された複数の歯車を同軸上で隣り合う歯列を所定ピッチずらして組み合わせたものであってもよい。

本発明による歯車装置の実施形態を示す中央断面正面図である。 歯車装置の平歯車の形状を示す斜視図である。 歯車装置のフェースギヤの形状を示す平面図である。 平歯車の変形例を示す一部断面正面図である。 図４に示す平歯車の各歯列の歯の境界部側端面形状を説明する分解斜視図である。

符号の説明

Ｇ_１…平歯車
Ｇ_２…フェースギヤ
Ｏ_１…平歯車の軸
Ｏ_２…フェースギヤの軸
Ｗ_１…平歯車の歯幅
Ｗ_２…フェースギヤの歯幅
Ｓ_１，Ｓ_２…平歯車の歯列
Ｓ_３，Ｓ_４…フェースギヤの歯列
１…平歯車の歯列Ｓ_１の歯
１ａ…歯列Ｓ_１の歯の境界部側端面
２…平歯車の歯列Ｓ_２の歯
２ａ…歯列Ｓ_２の歯の境界部側端面
３…フェースギヤの歯列Ｓ_３の歯
４…フェースギヤの歯列Ｓ_４の歯
５…溝

Claims (3)

1. 外周面に複数の歯を軸に平行に形成した平歯車と、該平歯車の歯と噛み合う複数の歯を円盤の周縁に沿って形成したフェースギヤとを有し、両歯車の歯の噛み合いによって直交２軸間に回転力を伝達する歯車装置であって、
   前記平歯車の歯は、その歯幅内で複数の歯列に分かれ、隣り合う歯列がその境界部で互いに円周方向に所定ピッチだけずれて形成され、
   前記フェースギヤの歯は、その歯幅内で複数の歯列に分かれ、隣り合う歯列がその境界部で互いに円周方向に前記平歯車のピッチずれと同じだけずれて形成されていることを特徴とする歯車装置。
2. 前記平歯車及び前記フェースギヤの少なくとも一方には、前記隣り合う歯列の境界部に所定深さの溝を形成されていることを特徴とする請求項１記載の歯車装置。
3. 前記平歯車は、前記隣り合う歯列の歯の境界部側端面がその軸を中心にしてフェースギヤの内側へ傾いた形状とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の歯車装置。

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