JP2016133175A - ギア - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を備えて、噛み合う際の音を低減できるギアを得る。
【解決手段】ギア本体２０には、複数の歯２１から成る歯列の配列方向に沿って、弾性体５が設けられる。弾性体５の外周面は、歯底面２２と歯先面２４との間に位置し、第１のギア１と第２のギア２が噛み合う際に、第１のギア１の歯１１と接触する。
【選択図】図５

Description

この発明は、噛み合いにより動力を伝えるギアに関するものである。

特許文献１に記載の歯車は、金属部と円柱状のゴムとで構成された歯を備えている。金属部には、歯面に開口した空間が設けられており、この空間に、円柱状のゴムが収容される。収容された円柱状のゴムは、その一部が歯面よりも突出しており、相手歯車との噛み合い時、相手歯車の歯面と接触する。これにより、噛み合い音が低減される。

特開２００９―２９３７５５号公報

しかしながら、上記のような構成では、歯面に開口した空間を設けることで、歯の剛性が低くなり、耐久性が低下するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、耐久性を備えて、噛み合う際の音を低減できるギアを得ることを目的とする。

この発明に係るギアは、ギア本体と、ギア本体に設けられ、複数の歯が配列された歯列と、ギア本体に歯列の配列方向に沿って設けられ、少なくとも歯列の歯と歯の間において、歯底面と歯先面との間の位置に他のギアの歯と接触する表面が位置するように配置された弾性体とを備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、耐久性を備えて、噛み合う際の音を低減できるギアを得ることができる。

この発明の実施の形態１に係るギアを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るギアを示す平面図である。 第２のギアのギア本体及び歯を示す平面図である。 第２のギアから弾性体を取り外した分解斜視図である。 図２の一部を拡大して示した図である。 凸部を有する弾性体と第２のギアを示す平面図である。 第２のギアから凸部を有する弾性体を取り外した分解斜視図及び図６における断面図である。 第２のギアから凸部を有する弾性体を取り外した分解斜視図及び図６における断面図である。 第２のギアから凸部を有する弾性体を取り外した分解斜視図及び図６における断面図である。 この発明の実施の形態１に係る弾性体取付用の溝を有する第２のギアと弾性体を示す斜視図である。 図１０の第２のギアから弾性体を取り外した分解斜視図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るギアである第２のギア２を示す斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１に係るギアである第２のギア２を示す平面図である。
例えば金属製又は樹脂製の平歯車である第１のギア１が、同じく例えば金属製又は樹脂製の平歯車である第２のギア２と噛み合うように置かれている。第１のギア１は、略円板状のギア本体１０の中央部に設けられた貫通孔で駆動モータ３の回転軸に取り付けられて、駆動モータ３の駆動により回転する。ギア本体１０の外周面には、その円周方向に沿って複数の歯１１が配列され、歯列を成している。

第２のギア２は、略円板状のギア本体２０の中央部に設けられた貫通孔で軸４に取り付けられている。ギア本体２０の外周面には、その円周方向に沿って複数の歯２１が配列され、歯列を成している。この歯２１と第１のギア１の歯１１とが噛み合うことで、第１のギア１の回転が第２のギア２へと伝えられる。
ここで、ギア本体２０及び歯２１のみの平面図を図３に示す。また、ギア本体２０から後述する弾性体５を取り外した状態を示す分解斜視図を図４に示す。ギア本体２０には、歯底面２２よりも内周の位置にて、第２のギア２の回転軸方向と平行に環状に突出した立ち壁２３が設けられている。そして、この立ち壁２３の外周面に沿って環状の弾性体５がギア本体２０に取り付けられることで、複数の歯２１が成す歯列の配列方向に沿った状態で弾性体５が設けられる。なおこのとき、適宜立ち壁２３の外周面又はギア本体２０の上面の周縁部と弾性体５とを、接着剤を用いて強固に固定してもよい。

弾性体５は、ゴム、例えばポロン（登録商標）等の緩衝用素材、熱可塑性エラストマ等の柔らかく変形しやすいが復元力に優れた材料で構成される。
特に熱可塑性エラストマを採用した場合は、型を用いて容易かつ大量に弾性体５を作成できるために、コスト面で有利である。

第１のギア１と第２のギア２は、例えば図１のように両者が噛み合った状態において、歯１１の上面が歯２１の上面より高い位置にあり、歯１１の下面から上面の間の高さ位置に、歯２１と弾性体５の両方が位置するように配置される。
なお、図２では、駆動モータ３については図示を省略した。

図５は、図２の一部を拡大した図である。図５中の方向Ｄ１は第１のギア１の回転方向、方向Ｄ２は第２のギア２の回転方向を示している。図５に示すように、弾性体５の外周面となる表面は、第２のギア２の歯底面２２と第２のギア２の歯先面２４との間に位置し、第１のギア１と第２のギア２とが噛み合う際、第１のギア１の歯先面１２に接触する。このとき、第１のギア１の歯１１は、弾性体５を弾性変形させる。なお、弾性変形可能な弾性体５は、第１のギア１と第２のギア２との噛み合いを阻害しない程度の厚みに形成される。

このような位置に弾性体５が設けられることで、第１のギア１と第２のギア２とが噛み合う際、弾性体５が、第１のギア１の歯１１に接触し、歯１１と歯２１が接触する前後に亘り予圧を与え続ける。
歯１１の歯面１３が歯２１の歯面２５に接触すると、この歯面同士の接触により叩き音が発生する。しかしながら、歯１１は、歯面同士が接触する前から、図５に示すような予圧Ｆを弾性体５から受ける。そして予圧Ｆは、第１のギア１の回転に逆らうような方向の成分Ｆ１と、成分Ｆ１に垂直な成分Ｆ２に分けられる。この成分Ｆ１により、歯１１の歯面１３は、歯２１の歯面２５に少ない衝撃で滑らかに接触する。これにより、歯面同士の接触により発生する叩き音は、ギア本体２０に弾性体５が設けられていない場合と比較して、低減される。

また、外部からの振動を受けると、バックラッシュの範囲内で第１のギア１が振動しようとするが、弾性体５から受ける予圧Ｆの成分Ｆ２により、歯１１は第１のギア１の回転中心の方向に押さえつけられる。予圧Ｆの成分Ｆ２のような、歯１１を第１のギア１の回転略中心の方向に押さえつける力は、歯１１が弾性体５に接触する限り歯面同士が接触した後も作用する。これにより、外部振動に起因して第１のギア１が振動しようとするのを抑えることができる。なお、第２のギア２は、弾性体５を介して第１のギア１から予圧に対する反力を受けた状態となるので、第２のギア２についても、外部振動に起因した振動が低減される。第１のギア１及び第２のギア２の振動が低減されることにより、第１のギア１と第２のギア２は、滑らかに回転することが可能となる。

弾性体５は、ギア本体２０に立ち壁２３を設けることで取り付けることができ、従来のように歯面に開口した空間を形成して取り付ける必要は無い。従って、弾性体５を設けても、第２のギア２の耐久性を損なうことは無い。

また、１つ１つの歯ごとに、円柱状のゴムを歯面に開口した空間に収容する必要がある従来の構成は、組立が煩雑であった。これに対して、実施の形態１に係るギアでは、一体的な部品で構成された弾性体５を、ギア本体２０に取り付けるだけでよい。従って、実施の形態１に係るギアは、簡易に組み立てることが可能である。
さらに、第１のギア１の歯１１が接触するのは、弾性変形可能な弾性体５であるので、弾性体５により歯１１が摩耗することはない。むしろ弾性体５により歯面同士は少ない衝撃で滑らかに接触するとともに、バックラッシュによる振動が低減されるので、歯１１及び歯２１の摩耗が抑制される。

なお、弾性体５に替えて、図６に示すように、外周面に凸部５０１が複数設けられた形状の弾性体５００，５１０，５２０をギア本体２０に取り付けてもよい。
例えば図７（ａ）の分解斜視図に示すような弾性体５００を、ギア本体２０に取り付ける。図７（ｂ）は、図６のＡ−Ａ線に沿った断面図である。第２のギア２の歯２１は、図７（ａ）に示すように、上方に延びてギア本体２０の上面の周縁部よりも凸になるよう形成される。歯２１がギア本体２０の上面の周縁部より出っ張ることで隣接する歯２１の間に形成されたスペース６に、弾性体５００の凸部５０１を配置して、弾性体５００を取り付ける。

また例えば図８（ａ）の分解斜視図に示すような弾性体５１０を、ギア本体２０に取り付ける。図８（ｂ）は、図６のＡ−Ａ線に沿った断面図である。弾性体５１０は、図８（ａ）に示すように、凸部５０１が下方に延びた部分を有している。この凸部５０１の下方に延びた部分を、隣接する歯２１の間に配置して、弾性体５１０を取り付ける。

また例えば図９（ａ）の分解斜視図に示すような弾性体５２０を、ギア本体２０に取り付ける。図９（ｂ）は、図６のＡ−Ａ線に沿った断面図である。弾性体５２０では、隣接する凸部５０１の間に貫通孔５２１が形成されている。この貫通孔５２１に歯２１をそれぞれ嵌めて、弾性体５２０を取り付ける。

図７〜図９に示す弾性体５００，５１０，５２０に設けられた複数の凸部５０１は、隣接する歯２１の間にそれぞれ位置し、図５に示したのと同様に、第１のギア１と第２のギア２とが噛み合う際に第１のギア１の歯１１に接触して予圧を与える。また、第２のギア２の耐久性が損なわれることは無く、簡易に弾性体５００，５１０，５２０を取り付けて組み立てることができる。また弾性体５００であれば、弾性体５に比べ、製作するのに必要なゴム等の材料が少なくて済む。

また、第２のギア２は、図１０に示すように、歯の中間層に溝形状が形成され、その溝部に弾性体５が取り付けられていてもよい。図１０に示す形状の第２のギア２００は、図１１での弾性体５を取り外した状態の分解斜視図にも示されるように、略円板状のギア本体２０１の外周面に配列された歯が、上段の歯２０２ａと下段の歯２０２ｂとに形成されたものである。上段の歯２０２ａと下段の歯２０２ｂとに形成されることで、ギア本体２０１の外周面は、歯幅方向の略中央部において、全周に亘り歯が配列されていない部分を有する。歯が配列されていないこの部分と上段の歯２０２ａと下段の歯２０２ｂとに囲まれて形成された溝部２０３を用いて、ギア本体２０１に弾性体５が取り付けられる。弾性体５の外周面となる表面は、第２のギア２００の歯底面２０４と第２のギア２００の歯先面２０５との間に位置し、図５に示したのと同様に、第１のギア１と第２のギア２００とが噛み合う際に第１のギア１の歯先面１２に接触して予圧を与える。

図１に示した設置方向で使用されるギア本体２０の上面に弾性体５を設けた場合、また、図１０に示したように上段の歯２０２ａと下段の歯２０２ｂとの間に弾性体５を設けた場合は、弾性体５がギア本体２０，２０１から自然に落下してしまうのを防ぐことができる。ただし、ギア本体２０の下面等、自然に落下しやすい位置であっても、他部材で弾性体５が落下しないようサポートしたり、接着剤で弾性体５をギア本体２０に貼り付けることにより、弾性体５の落下を防ぐことができる。このように、弾性体５を設ける位置は、図１及び図１０に示すものに限らない。

上記では、環状の弾性体５を用いてギア本体２０の全周に弾性体５を配置した。しかしながら、第１のギア１又は第２のギア２の回転角度に限りがあり、一部の歯１１，２１でのみ噛み合う場合は、必ずしもギア本体２０の全周に弾性体５を配置する必要は無い。この場合、歯１１と噛み合う一部の歯２１に沿って円弧状の弾性体５を接着剤等適宜の手段により取り付ければよい。

また、上記では、第２のギア２は、ギア本体２０が略円板状を成し、その外周面の全周に歯２１が設けられている形状のギアとして示した。しかしながら第２のギア２は、ギア本体２０が略扇形の平面形状を有し、扇形の円弧に沿って複数の歯２１が配列された、全体的に略扇形のギアであってもよい。この場合、扇形の円弧に沿って、円弧状の弾性体５が接着剤等適宜の手段により取り付けられる。

また、上記では、２つの噛み合う平歯車を用いて実施の形態１に係るギアの作用を説明したが、ラックとこのラックに噛み合うピニオンとで構成されるラックアンドピニオンに対して上記のように弾性体を備えた構造を適用してもよい。その際、ピニオンに弾性体を備えてもよいし、直線状のギアであるラックに弾性体を備えてもよい。このように、図示した平歯車以外の各種のギアにも、上記のように弾性体を備えて相手側のギアに予圧を与える構成を適用することができる。

また、上記では、弾性体５を備えた第２のギア２が、従動側のギアである場合を例に説明したが、駆動側のギアであってもよい。

以上のように、この実施の形態１に係るギアである第２のギア２によれば、弾性体５は、複数の歯２１が成す歯列の配列方向に沿ってギア本体２０に設けられ、そして、歯底面２２と歯先面２４との間に、第１のギア１の歯１１と接触する弾性体５の外周面が位置する。これにより、弾性体５が第１のギア１の歯１１に予圧を与えて、噛み合う際の音を低減させる。また、弾性体５は歯２１ではなくギア本体２０に設けられるので、弾性体５を設けたからといって、第２のギア２の耐久性が損なわれることも無い。

また、弾性体５は、一体的な部品で構成されていることとした。従って、従来のようにそれぞれ別体の部品である複数の円柱状のゴムを取り付ける場合に比べ、弾性体５の取付作業が容易となる。

また、弾性体５は、環状であることとした。従って、弾性体５を嵌め込み可能な部位があれば、接着剤等を使わなくとも容易に弾性体５を取り付けることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 第１のギア、２ 第２のギア、３ 駆動モータ、４ 軸、５ 弾性体、６ スペース、１０ ギア本体、１１ 歯、１２ 歯先面、１３ 歯面、２０ ギア本体、２１ 歯、２２ 歯底面、２３ 立ち壁、２４ 歯先面、２５ 歯面、２００ 第２のギア、２０１ ギア本体、２０２ａ，２０２ｂ 歯、２０３ 溝部、２０４ 歯底面、２０５ 歯先面、５００ 弾性体、５０１ 凸部、５１０ 弾性体、５２０ 弾性体、５２１ 貫通孔。

Claims (4)

1. ギア本体と、
   前記ギア本体に設けられ、複数の歯が配列された歯列と、
   前記ギア本体に前記歯列の配列方向に沿って設けられ、少なくとも前記歯列の歯と歯の間において、歯底面と歯先面との間の位置に他のギアの歯と接触する表面が位置するように配置された弾性体とを備えることを特徴とするギア。
2. 前記弾性体は、前記他のギアの歯に接触して弾性変形することを特徴とする請求項１記載のギア。
3. 前記弾性体は、一体的な部品で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のギア。
4. 前記弾性体は、環状であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のギア。

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