JP2014134262A - 動力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】回転伝達の安定性および円滑性が向上し、良好な伝達効率を達成し、かつ振動および騒音の低減化に資する動力伝達機構１を提供する。
【解決手段】二個の第１ピンピニオン３は、互いに１／２ピッチずつ位置ずれした状態で二層に重ね合わされた第１重合歯車４を構成する。二個の第２平歯車６は、互いに１／２ピッチずつ位置ずれした状態で二層に重ね合わされた第２重合歯車５を構成する。第１重合歯車４と第２重合歯車５との間で回転力を伝達する際、第１ピンピニオン３と第２平歯車６とが成す全体の回転伝達点が、各層で一箇所ずつの二箇所となり、回転伝達の安定性および円滑性が向上し、良好な伝達効率を達成し、かつ振動および騒音の低減化が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯車同士が噛み合って回転を伝達する動力伝達機構に係り、とりわけ複数個の歯車同士を基準円に沿って所定のピッチずつ位置ずれさせた状態で重ね合わせた構造の動力伝達機構に関する。

ラックとピニオンとを組合せた作動機構は、「回転運動と直線運動の変換装置」として知られたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の変換装置は、二個のローラ保持部材の間に複数のピンを設けたローラピニオンを構成している。
ローラピニオンのピンは、ラックに噛合し、ローラピニオンの回転に伴ってローラピニオンがラックに沿って長手方向に往復移動する。
ピンとラックの噛み合わせにより、低騒音かつ低振動で、伝達抵抗が小さく、がたつきが発生せず、剛性の高いラック・ピニオン機構を実現している。
この種の変換装置では、ラック・ピニオン機構を工作機械、精密装置、ロボットの走行、ストッカー搬送や洗浄ライン搬送などに組込むことにより生産能率を高めて生産性の向上を図っている。

特許文献２に開示された歯車は、２枚の歯車板と該２枚の歯車板の間に挟着された弾性材製の制振材とから成る３層構造を有している。２枚の歯車板は、互いの歯面を円周方向に沿って所定距離ずらした非同一位相で取り付けられ、制振材はシリコーンゴムやブチルゴムなどのように良好な減衰特性を有する弾性材料から成っている。
３層構造の歯車板が相手側の歯車に噛み合って回転伝達が行われると、２枚の歯車板が制振材を介して相対的に位置ずれすることにより、歯車板に生じるバックラッシュを除去している。

特許文献３に開示されたバックラッシュ除去機構は、一対の重畳歯車を構成し、重畳歯車の一方の歯車と他方の歯車との間に捩りコイルばねを設けている。捩りコイルばねの復元力により、一方の歯車と他方の歯車とが互いに歯厚方向に沿って離反するように付勢されている。重畳歯車が相手側の歯車に噛み合って回転伝達が行われると、一方の歯車と他方の歯車とが円周方向へ相対的に変位することにより、歯車に生じるバックラッシュを消去するようにしている。

特開平１０−１８４８４２号公報 特開平０７−２０８５８３号公報 特開２００２−９８２２１号公報

特許文献１では、図５（ａ）に示すように、一方のピンピニオン５０から相手側の歯車５１への回転伝達時、ピンピニオン５０の基準円Ｐ１と歯車５１の基準円Ｐ２とが点Ｐ３で接触して接線Ｐ４を形成する。すなわち、回転伝達時にあっては、点Ｐ３でピン５０ａおよび歯面５１ａに対する法線Ｐ５と接線Ｐ４とが成す圧力角αでピンピニオン５０の回転力が歯車５１に伝達される。

特許文献２、３では、図５（ｂ）に示すように、歯車５２から相手側の歯車５３への回転伝達時、歯車５２の基準円Ｐ６と歯車５３の基準円Ｐ７とが点Ｐ８で接触して接線Ｐ９を形成する。すなわち、回転伝達時に、点Ｐ８で歯車５２の歯面５２ａおよび歯車５３の歯面５３ａに対する法線Ｐ１０と接線Ｐ９とが成す圧力角βで歯車５２の回転力が歯車５３に伝達される。

特許文献１では、歯車５１に対してピンピニオン５０の回転力が所定の圧力角αで点Ｐ３の一箇所において伝達され、特許文献２、３では歯車５３に対して歯車５２の回転力が所定の圧力角βで点Ｐ８の一箇所において伝達される。
特許文献１〜３のいずれでも、歯車同士が同時に噛み合う回転伝達点が一箇所であるため、伝達の安定性および円滑性に改善の余地があり、また良好な伝達効率を達成し、かつ低振動および低騒音を実現するうえで工夫の余地を残していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、第１重合歯車を複数個の第１歯車から構成し、第２重合歯車を複数個の第２歯車から構成し、第１重合歯車と第２重合歯車との間で回転力を伝達する際、第１重合歯車と第２重合歯車とが同時に噛み合う回転伝達点を複数箇所とすることにより、回転伝達の安定性および円滑性が向上し、良好な伝達効率を達成し、かつ振動および騒音の低減化が可能となる動力伝達機構を提供することにある。

（請求項１について）
第１重合歯車では、互いに同一で複数個の第１歯車を相互に複数分の１ピッチずつ基準円に沿って位置ずれさせた状態で複数層に重ね合わせて固定状態に形成されている。
第２重合歯車では、互いに同一で複数個の第２歯車を相互に複数分の１ピッチずつ基準円に沿って位置ずれさせた状態で複数層に重ね合わせて固定状態に形成されている。第１重合歯車の複数個の第１歯車と第２重合歯車の複数個の第２歯車とが互いに対応する位置で噛合するように構成している。

請求項１では、複数個の第１歯車は、互いに複数分の１ピッチずつ位置ずれした状態で重ね合わされており、複数個の第２歯車は、互いに複数分の１ピッチずつ位置ずれした状態で重ね合わされている。
第１重合歯車と第２重合歯車とを噛合させた時、互いに対応して噛み合う一層の第１歯車と第２歯車とが成す圧力角が一箇所であっても、一層を成す第１歯車および第２歯車が複数層にわたっているため、第１重合歯車と第２重合歯車とが成す圧力角は全体で複数箇所に存する。
すなわち、複数個の第１歯車と複数個の第２歯車とは、これら複数の歯面において複数箇所で同時に所定の圧力角を成し、第１重合歯車と第２重合歯車との間で回転伝達が行われる。これにより、第１重合歯車と第２重合歯車との間で回転力を伝達する際、相互の歯車の回転伝達点が複数箇所となり、回転伝達の安定性および円滑性が向上し、良好な伝達効率を達成し、かつ振動および騒音の低減化が可能となる。
しかも、新たな別部材を付加することなく、複数個の第１歯車を基準円に沿って位置ずれさせて重ね合わせ、かつ複数個の第２歯車を基準円に沿って位置ずれさせて重ね合わせるといった簡素な構造となり、動力伝達機構のコンパクト化を達成できる上に、コスト的にも有利となる。

（請求項２について）
複数個の第１歯車は、二個で１／２ピッチだけ位置ずれし、複数個の第２歯車も二個で１／２ピッチだけ位置ずれしている。
このため、請求項１と同様に、第１歯車（第１重合歯車）と第２歯車（第２重合歯車）との間の回転伝達点は二箇所となり、回転伝達の安定性および円滑性が向上し、良好な伝達効率を達成し、かつ低振動および低騒音を実現することができる。

（請求項３について）
複数個の第１歯車は、三個で１／３ピッチずつ位置ずれし、複数個の第２歯車も三個で１／３ピッチずつ位置ずれしている。
このため、第１歯車（第１重合歯車）と第２歯車（第２重合歯車）との間の回転伝達点は三箇所となり、回転伝達の安定性および円滑性が向上し、良好な伝達効率を達成し、かつ低振動および低騒音を実現することができる。

（請求項４について）
第１歯車は、二個の円盤の間に複数のピンを円周方向に沿って立設して成るピンピニオンであり、第２歯車は平歯車である。
この場合、ピンピニオンと平歯車との間の回転伝達となり、ラック・ピニオン機構への使用に好適である。

（請求項５について）
第１歯車は、二個の円盤の間に複数のピンを円周方向に沿って立設して成るピンピニオンであり、第２歯車は、上面に多数の歯部を並列させたラックである。
この場合、ピンピニオンとラックとの間の動力伝達が円滑になり、良好な伝達効率で振動および騒音の低減化に資することができる。

（請求項６について）
第１重合歯車および第２重合歯車は、割出テーブルを間欠的に回転駆動させるインデックス装置に内設されている。
この場合、インデックス装置の間欠回転運動が円滑になり、良好な伝達効率で振動および騒音の低減化に資することができる。

割出テーブルを有するインデックス装置に適用した動力伝達機構を示す斜視図である（実施例１）。 二個の第１ピンピニオンから成る第１重合歯車と二個の第２平歯車から成る第２重合歯車との噛合状態を示す要部の平面図である（実施例１）。 三個の第１ピンピニオンから成る第１重合歯車と三個の第２平歯車から成る第２重合歯車との噛合状態を示す要部の平面図である（実施例２）。 二個の第１ピンピニオンから成る第１重合歯車とラックから成る第２重合歯車との噛合状態を示す要部の平面図である（実施例３）。 （ａ）はピンピニオンと平歯車との噛み合い状態を示す要部の平面図、（ｂ）は平歯車同士が噛み合う状態を示す要部の平面図である（従来技術）。

本発明の動力伝達機構では、第１歯車と第２歯車との間で回転力を伝達する際、相互の歯車の回転伝達点が複数箇所となり、回転伝達の安定性および円滑性が向上する技術的特徴を有する。

〔実施例１の構成〕
図１および図２に基づいて本発明の実施例１を説明する。以後の説明では、特に断らない限り、各部材の位置および方向の特定は、各実施例を通して対応する図面の左右および上下方向に従う。
実施例１の動力伝達機構１は、図１に示すように、外殻をケーシング２ａとするインデックス装置２に組み込まれている。かかる動力伝達機構１において、第１重合歯車４は、例えば二個の第１歯車として第１ピンピニオン３を上下二層に重ね合わせて一体的に固定することにより構成されている。第１ピンピニオン３同士は、互いに固定されているため、相互に周方向に移動することなく不動状態になっている。

第１ピンピニオン３は、二個の円盤３ｂ、３ｃの間に、例えば１０本のピン３ａを歯面として円周方向に立設し、ニードルベアリング３ｅを介して回転可能に支持している。
上層の第１ピンピニオン３のピン３ａと下層の第１ピンピニオン３のピン３ａとは、図２に符号Ｒ１で示すように、例えば１／２ピッチ（半ピッチ）だけ基準円Ｔ１に沿って位置ずれしている。

第２重合歯車５は、例えば二個の第２歯車として第２平歯車６を上下二層に重ね合わせて一体的に固定することにより構成されている。第２平歯車６同士は、互いに固定されているため、相互に移動することなく不動状態になっている。
第２平歯車６は、外周部にトロコイド曲線系のプロフィールに沿って形成した歯面６ａを有している。上層の第２平歯車６の歯面６ａと下層の第２平歯車６の歯面６ａとは、図２に符号Ｒ２で示すように、例えば１／２ピッチ（半ピッチ）だけ基準円Ｔ２に沿って位置ずれしている。

上層の第１ピンピニオン３は、ピン３ａを上層の第２平歯車６の歯面６ａに噛合させるとともに、下層の第１ピンピニオン３は、ピン３ａを下層の第２平歯車６の歯面６ａに噛合させることにより、第１重合歯車４と第２重合歯車５とを動力伝達可能に噛み合わせている。すなわち、二個の第１ピンピニオン３と二個の第２平歯車６とは、二層構造体として互いに対応する位置で噛合するように構成されている。

第１ピンピニオン３から第２平歯車６への回転伝達時、第１ピンピニオン３の基準円Ｔ１と第２平歯車６の基準円Ｔ２とが点Ｔ３で外接状態に接触して接線Ｔ４を形成する（図２参照）。
すなわち、第１ピンピニオン３と第２平歯車６との回転伝達時にあっては、点Ｔ３で第１ピンピニオン３および第２平歯面６が成す接触面Ｔ５を形成する。接触面Ｔ５に対する法線Ｔ６と接線Ｔ４とが成す圧力角θで第１ピンピニオン３の回転力が第２平歯車６に伝達される。

インデックス装置２の使用時、第１重合歯車４は、図１に示すように、駆動軸７を介して制御用モータ（図示せず）により間欠的に回転駆動され、第１重合歯車４の回転力は第２重合歯車５に伝達され、回転軸８を介して割出テーブル９を所定の角度ずつ間欠的に回転するようになっている。

〔実施例１の効果〕
実施例１では、二個の第１ピンピニオン３は、互いに１／２ピッチだけ位置ずれした状態で重ね合わされた二層構造体として固定され、二個の第２平歯車６は、互いに１／２ピッチだけ位置ずれした状態で重ね合わされた二層構造体として固定されている。
第１重合歯車４と第２重合歯車５とを噛合させた時、互いに噛み合う一層の第１ピンピニオン３と第２平歯車６とが成す圧力角θが一箇所であっても、これら第１ピンピニオン３と第２平歯車６が上下に二層あるため、第１重合歯車４と第２重合歯車５とが同時に成す圧力角θは全体で二箇所に存する。

すなわち、二個の第１ピンピニオン３と二個の第２平歯車６とは、これらの歯面３ａ、６ａにおいて二箇所で同時に所定の圧力角θを成し、第１重合歯車４と第２重合歯車５との間で回転伝達が行われる。
これにより、第１重合歯車４と第２重合歯車５との間で回転力を伝達する際、相互の歯車４、５の回転伝達点Ｔｐが二箇所となり、回転伝達の安定性および円滑性が向上し、良好な伝達効率を達成し、かつ振動および騒音の低減化が可能となる。

しかも、新たな別部材を付加することなく、二個の第１ピンピニオン３を基準円Ｔ１に沿って位置ずれさせた状態で重ね合わせ、かつ二個の第２平歯車６を基準円Ｔ２に沿って位置ずれさせた状態で重ね合わせるといった簡素な構造となり、動力伝達機構１のコンパクト化を達成できる上に、コスト的にも有利となる。

実施例１では、互いに対応する一層の第１ピンピニオン３と第２平歯車６との回転伝達点Ｔｐとしての噛み合いが一箇所である場合に適用した。互いに対応する一層の第１ピンピニオン３と第２平歯車６との噛み合いが二箇所の場合は、全体の回転伝達点Ｔｐは、両者の噛み合い箇所の数（二箇所）と両者を重ね合わせた個数である二個との積だけの値となる。

なお、第１ピンピニオン３および第２平歯車６は二個ずつに限らず、三個、四個など複数個だけ複数層に重ね合わせてもよい。
この場合、第１ピンピニオン３は互いに複数分の１ピッチずつ位置ずれした状態で複数層に固定され、第２平歯車６は互いに複数分の１ピッチずつ位置ずれした状態で複数層に固定されている。このため、全体の回転伝達点Ｔｐは、互いに対応する第１ピンピニオン３と第２平歯車６との噛み合い箇所の数と両者を重ね合わせた個数である複数個との積だけの値に相当する。

〔実施例２の構成〕
図３は本発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、二個の第１ピンピニオン３および二個の第２平歯車６に代わって、三個の第１ピンピニオン３および三個の第２平歯車６を適用したことである。

すなわち、三個の第１ピンピニオン３は、図３に符号Ｓで示すように、基準円Ｔ１に沿って１／３ピッチずつ位置ずれし、三個の第２平歯車６は、基準円Ｔ２に沿って１／３ピッチずつ位置ずれしている。 実施例４では、三個の第１ピンピニオン３と三個の第２平歯車６とは、１／３ピッチずつ位置ずれしているため、第１ピンピニオン３（第１重合歯車４）と第２平歯車６（第２重合歯車５）との間の回転伝達点Ｔｐは、全部で三箇所となり、回転伝達の安定性および円滑性が向上し、良好な伝達効率を達成し、かつ低振動および低騒音を実現することができる。

〔実施例３の構成〕
図４は本発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、第２平歯車６に代わって、上面に多数の歯面１４ａを並列させたラック１４を設けたことである。
この場合、桿状のラック１４は、基準線Ｔ１０に沿って１／２ピッチＴ１１だけ位置ずれしており、左右二列に分かれて並設された分割ラック１４ｂ、１４ｃとして平坦な基盤１５上に設置されている。第１重合歯車４は、左右に重ね合わせた二個の第１ピンピニオン３を基盤１５の上方で水平な支軸１６に回転可能に設け、それぞれのピン３ａを分割ラック１４ｂ、１４ｃに噛み合わせている。第１重合歯車４とラック１４との噛み合いは、動力伝達機構１としてラック・ピニオン機構１７を構成する。

左側の第１ピンピニオン３のピン３ａが所定の圧力角で分割ラック１４ｂに噛み合うと同時に、右側の第１ピンピニオン３のピン３ａが所定の圧力角で分割ラック１４ｃに噛み合うため、ラック１４に対する第１重合歯車４の回転伝達点は複数箇所に存することになる。
これにより、第１重合歯車４とラック１４との間の動力伝達を円滑にし、良好な伝達効率で振動および騒音の低減化が図られる。

〔変形例〕
（ａ）実施例１〜３では、第１重合歯車４から第２重合歯車５に回転伝達したが、これとは逆に第２重合歯車５から第１重合歯車４に回転伝達してもよく、要は第１重合歯車４と第２重合歯車５との間で回転伝達を行うことができればよい。
（ｂ）実施例１では、第１ピンピニオン３を上下二層に重ね合わせ第１重合歯車４を構成したが、これに限らず、互いに半ピッチだけ位置ずれさせた第１螺旋溝と第２螺旋溝とから成る二重螺旋状を呈するウォーム歯車を設け、第１螺旋溝と第２螺旋溝とが対応する上下の第２平歯車６にそれぞれ噛み合う構造の動力伝達機構にしてもよい。

（ｃ）第１ピンピニオン３から第１重合歯車４を構成したり、第２平歯車６から第２重合歯車５を構成する際、単体の第１ピンピニオン３同士や単体の第２平歯車６同士をそれぞれ溶接などの取付手段により固定してもよい。また、第１重合歯車４や第２重合歯車５は、それぞれ鉄などの金属材料から冶金や切削方法などにより一体物として形成してもよい。

（ｄ）動力伝達機構１における第１ピンピニオン３のピン３ａの個数を１０本としたが、その個数は１０本に限らず、使用対象や取付状況などに応じて所望に変更してもよい。
（ｅ）動力伝達機構１をインデックス装置２に適用したが、適用対象としては、ギアトレインや減速装置など一方の歯車から他方の歯車に回転伝達する伝達機構であればよい。

本発明の動力伝達機構では、複数の第１歯車は、互いに複数分の１ピッチずつ位置ずれした状態で重ね合わされている。複数の第２歯車は、互いに複数分の１ピッチずつ位置ずれした状態で重ね合わされている。このため、第１重合歯車４と第２重合歯車との間で回転力を伝達する際、相互の歯車の回転伝達点が複数箇所となり、回転伝達の安定性および円滑性が向上し、良好な伝達効率を達成し、かつ振動および騒音の低減化が可能となる。動力伝達機構の有用な効果に着目する業者の需要を喚起し、関連部品の流通を介して機械産業に利用することができる。

１ 動力伝達機構
２ インデックス装置
３ 第１ピンピニオン（第１歯車）
３ａ 第１ピンピニオンのピン（歯面）
３ｂ、３ｃ 第１ピンピニオンの円盤
４、１１、１３ 第１重合歯車
５ 第２重合歯車
６ 第２平歯車（第２歯車）
６ａ 第２平歯車の歯面
１０ 第１平歯車（第１歯車）
１２ 第１内歯歯車（第１歯車）
１４ ラック（第２歯車）
１４ａ ラックの歯面
１４ｂ、１４ｃ 分割ラック
１７ ラック・ピニオン機構
θ 第１ピンピニオンと第２平歯車とが成す圧力角
Ｔ１ 第１ピンピニオンの基準円
Ｔ２ 第２平歯車の基準円

Claims (6)

1. 互いに同一で複数個の第１歯車を相互に複数分の１ピッチずつ基準円に沿って位置ずれさせた状態で複数層に重ね合わせて固定状態に形成した第１重合歯車と、
   互いに同一で複数個の第２歯車を相互に複数分の１ピッチずつ基準円に沿って位置ずれさせた状態で複数層に重ね合わせて固定状態に形成した第２重合歯車とを備え、
   前記第１重合歯車の前記複数個の第１歯車と前記第２重合歯車の前記複数個の第２歯車とが互いに対応する位置で噛合するように構成したことを特徴とする動力伝達機構。
2. 前記複数個の第１歯車は、二個で１／２ピッチだけ位置ずれし、前記複数個の第２歯車も二個で１／２ピッチだけ位置ずれしていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
3. 前記複数個の第１歯車は、三個で１／３ピッチずつ位置ずれし、前記複数個の第２歯車も三個で１／３ピッチずつ位置ずれしていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
4. 前記第１歯車は、二個の円盤の間に複数のピンを円周方向に沿って立設して成るピンピニオンであり、前記第２歯車は平歯車であることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
5. 前記第１歯車は、二個の円盤の間に複数のピンを円周方向に沿って立設して成るピンピニオンであり、前記第２歯車は、上面に多数の歯部を並列させたラックであることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
6. 前記第１重合歯車および前記第２重合歯車は、割出テーブルを間欠的に回転駆動させるインデックス装置に内設されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。

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