JP2007309433A - 歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過負荷時の歯車の歯の変形を抑制して回転精度の安定化を図る。
【解決手段】外周面に複数の歯を備え相手歯車の歯との噛合いによって回転運動を伝達する一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２からなり、対向する相手歯車Ｇ_１，Ｇ_２同士を各々の歯２，３の歯面が回転軸Ｏ_１，Ｏ_２方向にて互いに突き合わされるように噛み合わせた歯車装置であって、一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２の歯２，３が噛合った噛合い領域に、各々の歯２，３の歯面が互いに突き合わされる方向にて噛合った歯２，３の少なくとも一方の端面に対向して、この歯２，３の回転軸Ｏ_１，Ｏ_２方向へのずれを規制する規制部材１を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、外周面に複数の歯を備え相手歯車の歯との噛合いによって回転運動を伝達する一対の歯車からなり、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向に互いに突き合わされるように噛み合わせた歯車装置に関し、詳しくは、過負荷時の歯車の歯の回転軸方向へのずれを抑制して回転精度の安定化を図ろうとする歯車装置に係るものである。

従来の歯車装置は、外周面に歯先面が歯幅方向に一定の傾斜面に形成された複数の歯を有する一対のテーパー歯車からなり、一方のテーパー歯車を回転軸方向へ弾性付勢してその歯の歯面を他方のテーパー歯車の歯の歯面に圧接して突き合わせてバックラッシを無くしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平０６−２４６０２号公報（図３）

しかし、このような従来の歯車装置においては、一方のテーパー歯車を回転軸方向へ弾性付勢してその歯の歯面を他方のテーパー歯車の歯の歯面に圧接させただけであったので、一方の歯車に対して回転軸方向の外力が作用すると、この一方の歯車は弾性付勢力に抗して回転軸方向にずれることがあった。このような歯車装置において、他方の歯車に大きな負荷が加わると、噛合った歯には歯を変形させようとする応力が発生する。同時に、この応力は一方の歯車の噛合った歯を回転軸方向へずらせる外力となる。したがって、上述したように、一方の歯車は弾性付勢力に抗して回転軸方向へずれ、一対の歯車の噛合った歯が変形することがあった。そのため、歯の噛合い状態が悪くなり、回転精度が不安定となることがあった。特に、このような従来の歯車装置を、例えば回転角度を検出する角度センサー等に使用した場合には、角度検出精度が悪化するおそれがあった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、過負荷時の歯車の歯の回転軸方向へのずれを抑制して回転精度の安定化を図ろうとす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備え相手歯車の歯との噛合いによって回転運動を伝達する一対の歯車からなり、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向にて互いに突き合わされるように噛み合わせた歯車装置であって、前記一対の歯車の歯が噛合った噛合い領域に、各々の歯の歯面が互いに突き合わされる方向にて前記噛合った歯の少なくとも一方の端面に対向して、該歯の回転軸方向へのずれを規制する規制部材を備えたものである。

このような構成により、外周面に複数の歯を備え、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向にて互いに突き合わされるように噛み合わせて回転運動を伝達する一対の歯車の歯が噛合った噛合い領域に、各々の歯の歯面が互いに突き合わされる方向にて噛合った歯の少なくとも一方の端面に対向して備えた規制部材で噛合った歯の回転軸方向へのずれを規制する。

また、前記規制部材は、一対の片部を有する縦断面略コの字状に形成され、前記一対の歯車の噛合った歯の両端面を前記一対の片部で挟んで配設されたものである。これにより、一対の片部を有する縦断面略コの字状に形成された規制部材のこの片部で一対の歯車の噛合った歯の両端面を挟み、この片部で噛合った歯の回転軸方向へのずれを規制する。

さらに、前記規制部材は、前記一対の歯車のいずれか一方の歯車の歯先円直径よりも大きい直径を有する円板状に形成され、他方の歯車の噛合った歯の一方の端面に前記一方の歯車の歯先から外方に張り出した部分を対向させて、前記一方の歯車のウェブ面に設けられたものである。これにより、一方の歯車の歯先円直径よりも大きい直径を有する円板状に形成されて一方の歯車のウェブ面に設けられた規制部材の、一方の歯車の歯先から外方に張り出した部分を他方の歯車の噛合った歯の一方の端面に対向させ、この張り出した部分で噛合った歯の回転軸方向へのずれを規制する。

そして、前記一対の歯車の対向する相手歯車との歯の噛み合いは、少なくとも一方の歯車の歯の歯面を他方の歯車の歯の歯面に対して、弾性部材を用いて回転軸方向にて圧接してつき合わせるものである。これにより、弾性部材で少なくとも一方の歯車の歯の歯面を他方の歯車の歯の歯面に対して回転軸方向にて圧接してつき合わせて歯を噛み合わせる。

請求項１に係る発明によれば、規制部材で一対の歯車の噛合った歯の回転軸方向へのずれを規制しているので、過負荷時にも歯車の歯の噛合い状態は変化しない。したがって、噛合っている歯の変形が抑制され、回転精度の安定化を図ることができる。

また、請求項２に係る発明によれば、縦断面コの字状に形成された規制部材の一対の片部で一対の歯車の噛合った歯を各歯の歯面が互いに突き合わされる方向に挟み、この歯の回転軸方向へのずれを規制することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、一方の歯車の歯先円直径よりも大きい直径を有する円板状に形成されて一方の歯車のウェブ面に設けられた規制部材の、一方の歯車の歯先から外方に張り出した部分で噛合った歯の回転軸方向へのずれを規制することができる。

そして、請求項４に係る発明によれば、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向にて互いに突き合わされるように弾性付勢して噛み合わせることができ、バックラッシを無くすことができる。

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図であり、一対の歯車の噛み合い状態の説明図である。また、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。この歯車装置は、外周面に複数の歯を備え相手歯車の歯との噛合いによって回転運動を伝達する一対の歯車からなり、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向にて互いに突き合わされるように噛み合わせたもので、一方の歯車Ｇ_１と、他方の歯車Ｇ_２と、規制部材１とを備えている。

一方の歯車Ｇ_１は、外周面に複数の歯２を備え相手歯車（Ｇ_２）の歯（３）との噛合いによって回転運動を伝達するもので、例えば駆動側歯車となるものである。ここで、本発明においては、一方の歯車Ｇ_１の各歯２の形状は、図２に示すように、各々の歯２の両側方の歯面の一部に、標準歯車の歯形に対してテーパー状に狭まる突合せ段部４が形成されている。この実施形態においては、一方の歯車Ｇ_１の突合せ段部４は、各歯２の歯幅方向の中間部に形成されている。即ち、各歯２の歯幅方向の中間部に形成された突合せ段部４を境にして両側の歯厚が異なるようにされている。

一方の歯車Ｇ_１の歯２と、歯３を噛み合わせて他方の歯車Ｇ_２が設けられている。この歯車Ｇ_２は、外周面に複数の歯３を備え相手歯車Ｇ_１の歯２との噛合いによって回転運動を伝達するもので、例えば従動側歯車となるものである。ここで、本発明においては、他方の歯車Ｇ_２の各歯３の形状は、図２に示すように、各々の歯３の両側方の歯面の一部に、標準歯車の歯形に対してテーパー状に広がる突合せ段部５が形成されている。この実施形態においては、他方の歯車Ｇ_２の突合せ段部５は、各歯３の歯幅方向の中間部に形成されている。即ち、各歯３の歯幅方向の中間部に形成された突合せ段部５を境にして両側の歯厚が異なるようにされている。

そして、上述した一方の歯車Ｇ_１と他方の歯車Ｇ_２とを、図２に示すように、各歯２，３の横断面形状がテーパー状の突合せ段部４，５を回転軸Ｏ_１，Ｏ_２方向にて互いに突き合わせるように噛み合わせている。この場合、一方の歯車Ｇ_１を図示省略の弾性部材により回転軸Ｏ_１方向にて同図に示す矢印Ｂ方向へ弾性付勢しているので、一方の歯車Ｇ_１の突合せ段部４と他方の歯車Ｇ_２の突合せ段部５とが隙間なく当接して、図１に示す一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２の歯２，３の噛み合い時のバックラッシを低減若しくは無くすことができる。なお、この歯車Ｇ_１と歯車Ｇ_２との噛み合いにおいて、突合せ段部４，５以外の歯面は、図２に示すように当接しないで隙間ｇ_１が形成されるようになっており、お互いの歯２，３が食い込んでしまうのを防止している。

一方の歯車Ｇ_１と他方の歯車Ｇ_２の歯２，３が噛合った噛合い領域には、規制部材１が設けられている。この規制部材１は、各々の歯２，３の歯面が互いに突き合わされる方向にて互いに噛合った歯２，３の端面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂのうち少なくとも一方の端面に対向して備えられ、互いに噛合った歯２，３の回転軸Ｏ_１，Ｏ_２方向へのずれを規制するものであり、図２に示すように、互いに対向して一対の片部６ａ，６ｂを有し、この一対の片部６ａ，６ｂの一端部を繋いで縦断面略コの字状をなし、噛合った歯２，３の回転軸Ｏ_１，Ｏ_２方向へのずれを規制するのに十分な剛性を有する材料で形成されている。そして、一方の歯車Ｇ_１と他方の歯車Ｇ_２の互いに噛合った歯２，３の両端面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを一対の片部６ａ，６ｂで挟んで配設されている。なお、規制部材１の各片部６ａ，６ｂと一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２の互いに噛合った歯２，３の端面２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂとの間には、噛合った歯２，３のずれを許容できる隙間ｇ_２が設けられている。

次に、このように構成された歯車装置の動作について説明する。
図１に示すように、一方の歯車Ｇ_１は、図示省略の回転軸によって回転軸Ｏ_１方向に変位可能に保持されており、他方の歯車Ｇ_２は、図示省略の回転軸に固着されている。なお、この場合、他方の歯車Ｇ_２は、回転軸Ｏ_２方向にずれないようになっている。

このような状態で、対向する相手歯車Ｇ_１，Ｇ_２同士を、各々の歯２，３の横断面形状がテーパー状の突合せ段部４，５を回転軸Ｏ_１，Ｏ_２方向にて互いに突き合わせて噛合っている。また、一方の歯車Ｇ_１は、図示省略の弾性部材によって回転軸Ｏ_１方向にて図２に示す矢印Ｂ方向へ弾性付勢されているので、一方の歯車Ｇ_１の突合せ段部４と他方の歯車Ｇ_２の突合せ段部５とが隙間なく当接する。これにより、一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２は、各々の歯２，３がバックラッシの無い状態で噛み合い、一方の歯車Ｇ_１の回転運動が他方の歯車Ｇ_２に伝達されることとなる。

ここで、他方の歯車Ｇ_２に大きな負荷がかかると、各歯車Ｇ_１，Ｇ_２の歯２，３は外部応力によって変形しようとする。これにより、一方の歯車Ｇ_１には、弾性部材の弾性付勢力に抗してこの歯車Ｇ_１を回転軸Ｏ_１方向にて図２に示す矢印Ｂと反対方向へずれさせようとする力が作用する。

しかし、本発明の歯車装置においては、一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２の噛合った歯２，３を回転軸Ｏ_１，Ｏ_２方向に挟んで規制部材１の一対の片部６ａ，６ｂを配置しているので、一方の歯車Ｇ_１の噛合った歯２の端面２ａが片部６ａに当接して、この歯車Ｇ_１の噛合った歯２の図２に示す矢印Ｂと反対方向へのずれが規制されることになる。したがって、一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２の歯２，３の噛み合い状態は、過負荷がかかっても変化せず、噛合った歯２，３の変形が抑制される。したがって、安定した噛み合い状態が維持され、両歯車Ｇ_１，Ｇ_２間に回転運動が安定して伝達されることとなる。

図３は規制部材１の変形例を示す説明図である。この規制部材１は、同図（ｂ）に示すように、一方の歯車Ｇ_１の歯先円直径よりも大きい直径を有する円板状に形成され、同図（ａ）に示すように一方の歯車Ｇ_１の対向するウェブ面９，１０にて図示省略の弾性部材によって矢印Ｂ方向に押圧されるウェブ９面とは反対側のウェブ面１０に設けられており、一方の歯車Ｇ_１の歯先１１から外方に張り出した張出部１２を他方の歯車Ｇ_２の噛合った歯３の端面３ｂに所定の隙間ｇ_２を介して対向させたものである。

この場合、他方の歯車Ｇ_２に過負荷がかかったとき、一方の歯車Ｇ_１には、図３（ａ）に矢印Ｂで示す弾性付勢方向と反対方向の力が作用する。しかし、図３に示す規制部材１においては、一方の歯車Ｇ_１の歯先１１から外方に張り出した張出部１２が他方の歯車Ｇ_２の噛合った歯３の端面３ｂに当接するため、一方の歯車Ｇ_１の噛合った歯２の回転軸Ｏ_１方向にて同図（ａ）に示す矢印Ｂと反対方向へのずれが規制される。したがって、一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２の噛合った歯２，３の変形は抑制され、両歯車Ｇ_１，Ｇ_２間に回転運動が安定して伝達されることになる。図３において、符号１４は一方の歯車Ｇ_１の回転軸を示し、符号１５は他方の歯車Ｇ_２の回転軸を示す。

なお、図３に示す規制部材１は、弾性付勢される一方の歯車Ｇ_１のウェブ面に設けるものに限られず、他方の歯車Ｇ_２のウェブ面に設けてもよい。この場合は、規制部材１は、一方の歯車Ｇ_１の弾性部材によって押圧されるウェブ面９と同じ側のウェブ面１３に設けるとよい。

以上の説明においては、一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２の各歯２，３の歯幅方向の中間部に横断面形状がテーパー状の突合せ段部４，５を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限られず、突合せ段部４，５は、各歯車Ｇ_１，Ｇ_２の各歯２，３の歯幅方向の一方の端面２ａ，３ａ又は２ｂ，３ｂ近くに形成されてもよい。

また、上述した規制部材１は、各歯２，３に横断面形状がテーパー状の突合せ段部４，５を設けた一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２を組み合わせた歯車装置に適用するものに限られず、テーパー歯車を組み合わせたものであってもよく、回転軸方向に弾性付勢して一方の歯車の歯の歯面を互いに噛合った他方の歯車の歯の歯面に当接させてバックラッシを無くすようにした如何なる歯車装置にも適用することができる。

さらに、この実施形態においては、一方の歯車Ｇ_１が回転軸Ｏ_１方向に弾性付勢されている場合について説明したが、本発明はこれに限られず、両歯車Ｇ_１，Ｇ_２が回転軸方向にて互いに反対方向に弾性付勢されたものであってもよい。

そして、本発明の歯車装置は、一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２の歯２，３の噛み合いによって回転運動を伝達するものに限られず、アイドルギヤを介して一対の歯車Ｇ_１，Ｇ_２間に回転運動が伝達されるようにし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図であり、一対の歯車の噛み合い状態の説明図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明による歯車装置の規制部材の変形例を示す説明図であり、（ａ）は一対の歯車の噛み合い状態を示す図、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視図である。

符号の説明

Ｇ_１…一方の歯車
Ｇ_２…他方の歯車
１…規制部材
２…一方の歯車の歯
２ａ，２ｂ…一方の歯車の歯の端面
３…他方の歯車の歯
３ａ，３ｂ…他方の歯車の歯の端面
６ａ，６ｂ…規制部材の片部
９，１０，１３…ウェブ面
１１…歯先
１２…規制部材の張出部

Claims (4)

1. 外周面に複数の歯を備え相手歯車の歯との噛合いによって回転運動を伝達する一対の歯車からなり、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向にて互いに突き合わされるように噛み合わせた歯車装置であって、
   前記一対の歯車の歯が噛合った噛合い領域に、各々の歯の歯面が互いに突き合わされる方向にて前記噛合った歯の少なくとも一方の端面に対向して、該歯の回転軸方向へのずれを規制する規制部材を備えたことを特徴とする歯車装置。
2. 前記規制部材は、一対の片部を有する縦断面略コの字状に形成され、前記一対の歯車の噛合った歯の両端面を前記一対の片部で挟んで配設されたことを特徴とする請求項１記載の歯車装置。
3. 前記規制部材は、前記一対の歯車のいずれか一方の歯車の歯先円直径よりも大きい直径を有する円板状に形成され、他方の歯車の噛合った歯の一方の端面に前記一方の歯車の歯先から外方に張り出した部分を対向させて、前記一方の歯車のウェブ面に設けられたことを特徴とする請求項１記載の歯車装置。
4. 前記一対の歯車の対向する相手歯車との歯の噛み合いは、少なくとも一方の歯車の歯の歯面を他方の歯車の歯の歯面に対して、弾性部材を用いて回転軸方向にて圧接して突き合わせることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯車装置。

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