JP2009097642A - 歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低騒音でありながら大トルクを伝達でき、さらに、耐久性が向上された歯車装置を提供すること。
【解決手段】歯車装置は、互いに噛み合う第１の歯車２および第２の歯車３を備えている。第１の歯車２の歯部４は金属製であり、第２の歯車３の歯部６は、樹脂部８と金属部９とを積層して構成されている。樹脂部８の歯面８ｂは、金属部９の歯面９ｂよりも突出している。第２の歯車３に対する第１の歯車２の衝突エネルギは、樹脂部８によって吸収される。また、樹脂部８の歯面８ｂには湾曲凹部１３が形成されている。湾曲凹部１３は、樹脂部８のピッチ円Ｃよりも径方向内方に配置されており、湾曲凹部１３を設けることで、樹脂部８の歯元部８ｃに加わる応力が低減されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、歯車装置に関するものである。

金属製の歯車装置では、歯面の衝突による騒音（いわゆる歯打ち音）が発生し易いという問題がある。そこで、例えば下記特許文献１では、合成樹脂によって歯部を形成することにより上記騒音の発生を防止することが提案されている。
特開２００２−３３３０５９号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のように合成樹脂によって歯部が形成された歯車装置では、金属製の歯車装置に比べて歯部の強度が低いため、金属製の歯車装置よりも最大伝達トルクが小さくなってしまう。また、合成樹脂によって歯部が形成された歯車装置は、耐久性が低い。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、低騒音でありながら大トルクを伝達でき、さらに、耐久性が向上された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の本発明は、互いに噛み合う第１の歯車（２）および第２の歯車（３）を備え、第１の歯車は金属製であり、第２の歯車の少なくとも歯部（６）は、歯厚方向（Ｘ１）に樹脂部（８）と金属部（９）とを積層して構成され、上記樹脂部の歯面（８ｂ）が金属部の歯面（９ｂ）よりも突出しており、樹脂部の歯面に湾曲凹部（１３）が形成され、この湾曲凹部は、第２の歯車のピッチ円（Ｃ）よりも径方向（Ｙ１）内方に配置されていることを特徴とする歯車装置（１）である。

本発明によれば、第２の歯車に対する第１の歯車の衝突エネルギ、または、第１の歯車に対する第２の歯車の衝突エネルギを樹脂部によって吸収することができるので、金属製である第１の歯車の歯面と金属部の歯面との衝突による騒音（いわゆる歯打ち音）の発生を防止することができる。また、金属製である第１の歯車と金属部とを噛み合わせることで、大トルクを伝達することができる。さらに、樹脂部の歯面において大きな応力が加わり易い部分である、第２の歯車のピッチ円よりも径方向内方側の部分に湾曲凹部を形成することで、樹脂部の耐久性を向上させることができる。これにより、歯車装置の耐久性を向上させることができる。

上記湾曲凹部は、第２の歯車の歯部の歯元部（８ｃ）において、樹脂部の歯面に形成されていてもよい（請求項２）。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下では、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る歯車装置１の正面図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う歯車装置１の図解的な断面図である。図１および図２を参照して、歯車装置１は、互いに噛み合う第１の歯車２および第２の歯車３を備えている。
第１の歯車２は、外周部に歯部４が形成された環状の平歯車であり、その中心部には、図示しない回転軸が嵌合する嵌合孔５が形成されている。また、第２の歯車３は、外周部に歯部６が形成された環状の平歯車であり、その中心部には、図示しない回転軸が嵌合する嵌合孔７が形成されている。第１の歯車２および第２の歯車３は、中心軸線が互いに平行となるように配置されている。

第１の歯車２の歯部４は例えば鉄等の金属によって形成されている。また、第２の歯車３の歯部６は、合成樹脂と金属とによって形成されている。すなわち、第２の歯車３は、例えばポリアミド等の合成樹脂で形成された環状の樹脂部８と、例えば鉄等の金属で形成された環状の金属部９とによって構成されており、第２の歯車３の歯部６は、樹脂部８の歯部１０と金属部９の歯部１１とによって構成されている。

樹脂部８および金属部９は、互いに内周形状および外周形状がほぼ等しい環状をなしており、第２の歯車３の歯厚方向Ｘ１に積層された状態で互いに固定されている。樹脂部８および金属部９は、同軸的に固定されており、同行回転可能となっている。
図３は、第１の歯車２と第２の歯車３の噛み合い部を図解的に示す拡大図である。図３を参照して、樹脂部８の歯部１０は、複数の歯８ａを有している（図３においては、歯８ａを１つだけ図示している。）。また、金属部９の歯部１１は、樹脂部８と同数の歯９ａを有している（図３においては、歯９ａを１つだけ図示している。）。樹脂部８と金属部９とは、互いの歯８ａ，９ａの位相が一致された状態で互いに固定されている。

第２の歯車３の周方向Ｚ１に関して、樹脂部８の各歯８ａの厚みは、金属部９の各歯９ａよりも大きくされている。樹脂部８と金属部９とが互いに固定された状態で、樹脂部８の各歯８ａの一対の歯面８ｂ，８ｂは、それぞれ対応する金属部９の歯９ａの歯面９ｂよりも第２の歯車３の周方向Ｚ１に突出している。第２の歯車３の周方向Ｚ１に関する樹脂部８の各歯８ａの両端部は、一対の突出部１２，１２を構成している。

各突出部１２の突出量は、樹脂部８の各歯８ａの歯先から樹脂部８のピッチ円Ｃにかけてほぼ一定になっている。また、各突出部１２の突出量は、樹脂部８のピッチ円Ｃから樹脂部８の各歯８ａの歯元にかけて徐々に減少している。すなわち、樹脂部８の各歯８ａの一対の歯面８ｂ，８ｂには、それぞれ湾曲凹部１３が形成されている。
より具体的には、「第２の歯車のピッチ円」としての樹脂部８のピッチ円Ｃよりも第２の歯車３の径方向Ｙ１内方側の部分である「第２の歯車の歯部の歯元部」としての樹脂部８の各歯８ａの歯元部８ｃにおいて、湾曲凹部１３が形成されている。

第１の歯車２および第２の歯車３の一方に入力された回転は、第１の歯車２の歯部４および樹脂部８の歯部１０を介して、または、第１の歯車２の歯部４および金属部９の歯部１１を介して他方に伝達されるようになっている。
すなわち、第１の歯車２と第２の歯車３とが順次噛み合っていくときに、第１の歯車２の歯２ａの歯面２ｂは、図３に示すように、対応する樹脂部８の歯８ａの歯面８ｂに当接するようになっており、第１の歯車２および第２の歯車３の一方に入力されたトルクが小さい場合には、第１の歯車２の歯２ａの歯面２ｂと対応する樹脂部８の歯８ａの歯面８ｂとを介して、第１の歯車２および第２の歯車３の一方から他方に回転が伝達される。

一方、第１の歯車２および第２の歯車３の一方に入力されたトルクが大きい場合には、樹脂部８の歯８ａがこれに噛み合う第１の歯車２の歯２ａに押されることによって弾性的に撓み、第１の歯車２の歯２ａの歯面２ｂが対応する金属部９の歯９ａの歯面９ｂに当接して、第１の歯車２の歯２ａの歯面２ｂと対応する金属部９の歯９ａの歯面９ｂとを介して、第１の歯車２および第２の歯車３の一方から他方に回転が伝達される。

本実施形態では、第１の歯車２の歯部４と第２の歯車３の歯部６とが順次噛み合っていくときに、第１の歯車２の歯２ａが樹脂部８の歯８ａに当接するようになっており、第２の歯車３に対する第１の歯車２の衝突エネルギ、または、第１の歯車２に対する第２の歯車３の衝突エネルギが樹脂部８によって吸収されるようになっているので、金属製である第１の歯車２の歯面２ｂと金属部９の歯面９ｂとの衝突による騒音（いわゆる歯打ち音）の発生が防止されている。また、第１の歯車２および第２の歯車３の一方に大トルクが入力された場合であっても、樹脂部８を弾性的に撓ませて第１の歯車２と金属部９とを噛み合わせることができるので、当該大トルクを他方に確実に伝達することができる。

さらに、樹脂部８の各歯８ａにおいて大きな応力が加わり易い歯元部８ｃに一対の湾曲凹部１３，１３が形成されているので、樹脂部８の耐久性が向上されている。具体的には、図３において破線で示すように、各突出部１２の突出量が歯先から歯元にかけて一定である場合、第１の歯車２および第２の歯車３の一方に大トルクが入力され第１の歯車２の歯部４と第２の歯車３の歯部６とが順次噛み合っていくときに、第１の歯車２の歯２ａの歯先が樹脂部８の歯８ａの歯元に大きく食い込んでしまう。

一方、本実施形態では、樹脂部８の各歯８ａの歯元部８ｃに一対の湾曲凹部１３，１３を形成することにより各歯８ａの歯元を逃がしているので、樹脂部８の各歯８ａの歯元部８ｃに対する第１の歯車２の食い込み量が低減されている。したがって、樹脂部８の各歯８ａの歯元部８ｃに加わる応力が低減されており、これによって、樹脂部８の各歯８ａの歯元部８ｃの耐久性が向上されている。また、樹脂部８の耐久性を向上できる結果、歯車装置１の耐久性を向上させることができる。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、第１の歯車２および第２の歯車３が、外歯の一対の平歯車である場合について説明したが、これに限らず、外歯の一対のはすば歯車や、外歯の一対のやまば歯車を第１の歯車２および第２の歯車３として用いてもよい。また、互いに噛み合う内歯車および外歯車や、互いに噛み合うラックおよびピニオンを第１の歯車２および第２の歯車３として用いてもよい。さらに、中心軸線が互いに交差するように配置された一対のかさ歯車や、中心軸線が平行でもなく、交わりもしないウォームおよびウォームホイールを第１の歯車２および第２の歯車３として用いてもよい。

また、上述の実施形態では、樹脂部８および金属部９がそれぞれ１つずつ設けられている場合について説明したが、樹脂部８の数および金属部９の数はこれに限られない。すなわち、図４（ａ）に示すように、樹脂部８が一対設けられ、この一対の樹脂部８，８の間に金属部９が配置されていてもよいし、図４（ｂ）に示すように、金属部９が一対設けられ、この一対の金属部９，９の間に樹脂部８が配置されていてもよい。

また、上述の実施形態では、第２の歯車２の全体が樹脂部８および金属部９によって構成されている場合について説明したが、第２の歯車２は、少なくとも歯部６が樹脂部および金属部によって構成されていればよい。具体的には、例えば、第２の歯車２の歯部６以外の部分が鉄などの金属によって形成され、歯部６が樹脂部と金属部とによって構成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、湾曲凹部１３が、樹脂部８のピッチ円Ｃよりも第２の歯車３の径方向Ｙ１内方側に配置されている場合について説明したが、湾曲凹部１３は、金属部９のピッチ円よりも第２の歯車３の径方向Ｙ１内方側に配置されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る歯車装置の正面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う歯車装置の図解的な断面図である。 第１の歯車と第２の歯車の噛み合い部を図解的に示す拡大図である。 第２の歯車の他の形態を示す図解的な断面図である。

符号の説明

１・・・歯車装置、２・・・第１の歯車、３・・・第２の歯車、６・・・歯部、８・・・樹脂部、８ｂ・・・歯面（樹脂部の歯面）、８ｃ・・・歯元部、９・・・金属部、９ｂ・・・歯面（金属部の歯面）、１３・・・湾曲凹部、Ｃ・・・ピッチ円、Ｘ１・・・歯厚方向、Ｙ１・・・径方向

Claims (2)

1. 互いに噛み合う第１の歯車および第２の歯車を備え、
   第１の歯車は金属製であり、
   第２の歯車の少なくとも歯部は、歯厚方向に樹脂部と金属部とを積層して構成され、
   上記樹脂部の歯面が金属部の歯面よりも突出しており、
   樹脂部の歯面に湾曲凹部が形成され、この湾曲凹部は、第２の歯車のピッチ円よりも径方向内方に配置されていることを特徴とする歯車装置。
2. 請求項１において、湾曲凹部は、第２の歯車の歯部の歯元部において、樹脂部の歯面に形成されていることを特徴とする歯車装置。

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