JP2017172666A - 歯車駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】歯先同士が接触せずに任意の歯の噛み合い位置で組み付けが可能な歯車駆動装置を提供する。
【解決手段】第１歯車１０と、第１歯車１０と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車２０と、を有し、第１歯車１０または第２歯車２０の少なくとも一方が扇型歯車であって、第１歯車１０及び第２歯車２０は、組み付けの際の歯車回転方向のガイド部１２、２２を相互に有するように歯車駆動装置を構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、歯車駆動装置に関する。
第１歯車に対する第２歯車の噛み合い位置を所定の位相に位置決めした上で組み付ける必要がある場合に、位置決め作業の作業性の向上を図ることができる歯車駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
上記特許文献１に記載の歯車駆動装置は、裏ケース体の第１軸及び第２軸の側方に平行に冶具が立設され、この冶具を位置決め孔等に挿通させつつ各歯車を順に第１軸及び第２軸等に組み付ける（軸支させる）ことで、裏ケース体を基準として、各歯車の回転位置（位相、歯合位置）を位置決めすることができる。すなわち、第１軸や第２軸を各歯車へ挿通させるのと同時に冶具の挿通も行うことができるので、組み付け作業と位置決め作業とを同時に実行可能として、作業性の向上を図ることができるとされている。
特開２０１４−２３３４５２号公報
しかし、特許文献１の歯車駆動装置では、各歯車を順に組み付ける際に冶具を位置決め孔等に挿通させる必要があり、組み付け後に冶具を位置決め孔から抜き取る工程を要する。また、各歯車と他の歯車との間に互いの位置決め手段がないことから、組み付ける時に各歯車の歯先同士が接触し、歯の削れ等が発生する可能性がある、等の問題があった。
従って、本発明の目的は、歯先同士が接触せずに任意の歯の噛み合い位置で組み付けが可能な歯車駆動装置を提供することにある。
［１］本発明は、上記目的を達成するため、第１歯車と、前記第１歯車と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車と、を有し、前記第１歯車または前記第２歯車の少なくとも一方が扇型歯車であって、前記第１歯車及び前記第２歯車は、組み付けの際の歯車回転方向のガイド部を相互に有することを特徴とする歯車駆動装置を提供する。
［２］前記ガイド部は、前記第１歯車または前記第２歯車の歯部（歯車の突起部分）とは別に設けられていることを特徴とする上記［１］に記載の歯車駆動装置であってもよい。
［３］また、前記ガイド部は、歯幅の方向において、前記歯部から離間した位置で当接することを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の歯車駆動装置であってもよい。
［４］また、前記ガイド部の少なくとも一方は、歯先から突出して形成されていることを特徴とする上記［１］から［３］のいずれか１に記載の歯車駆動装置であってもよい。
［５］また、前記ガイド部は、前記組み付けの後に、前記第１歯車または前記第２歯車の前記歯車回転方向の初期位置を決める位置決め機能を有することを特徴とする上記［１］から［４］のいずれか１に記載の歯車駆動装置であってもよい。
本発明によれば、歯先同士が接触せずに任意の歯の噛み合い位置で組み付けが可能な歯車駆動装置を提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置を概略的に示す立体斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置を歯車回転軸の方向から見た正面図である。 図３は、第１歯車と第２歯車にそれぞれ設けられたガイド部の位置を示す立体斜視図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、第１歯車と第２歯車を組み付ける工程を順に示す組付工程図である。
図１は、本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置を概略的に示す立体斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置を歯車回転軸の方向から見た正面図である。以下、本発明の好適な実施の形態をこれらの図面に基づいて具体的に説明する。
（本発明の実施の形態）
（歯車駆動装置１の全体構成）
本実施の形態に係る歯車駆動装置１は、第１歯車１０と、第１歯車１０と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車２０と、を有し、第１歯車１０または第２歯車２０の少なくとも一方が扇型歯車であって、第１歯車１０及び第２歯車２０は、組み付けの際の歯車回転方向のガイド部１２、２２を相互に有して概略構成されている。
（第１歯車１０）
第１歯車１０は、図１、図２に示すように、平歯車であって、例えば、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン、ポリアセタール）等の樹脂製である。第１歯車１０は、図２に示すように、ピッチ円ＰＣ１の周上の所定範囲にのみ歯部（歯の突起部分）１０ａを有する扇型歯車として形成されている。
第１歯車１０の回転中心は、取付け穴部１１とされ、モータ５０のモータシャフト５１に取り付けられている。取付け穴部１１と嵌合されたモータシャフト５１は、互いに回転不能に一体化されている。これにより、モータ５０の回転により、第１歯車１０は回転駆動される。
（第２歯車２０）
第２歯車２０は、図１、図２に示すように、平歯車であって、例えば、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン、ポリアセタール）等の樹脂製である。第２歯車２０は、図２に示すように、ピッチ円ＰＣ２の周上の所定範囲にのみ歯部（歯の突起部分）２０ａを有する扇型歯車として形成されている。
第２歯車２０の回転中心は、取付け穴部２１とされ、取付ベース３０から立設された中心軸７０に取り付けられている。取付け穴部２１と中心軸７０は、回転可能に嵌合されている。これにより、第２歯車２０は、取付け穴部２１（中心軸７０）を中心に回転可能とされている。
第１歯車１０と第２歯車２０は、同一のモジュールで歯部が形成され、第１歯車１０と第２歯車２０の中心軸の間隔は、図２に示すように、ｄ１/２（ピッチ円直径ｄ１の１/２）とｄ２/２（ピッチ円直径ｄ２の１/２）の和に略設定されている。これにより、第１歯車１０と第２歯車２０は、図１、図２に示すように、互いの歯部が噛合して、トルク伝達を行なうことができる。
第１歯車１０により駆動された第２歯車２０は、第２歯車２０に設けられた駆動ピン２３により、駆動対象物を駆動することができる。
（ガイド部）
図２に示すように、第１歯車１０、第２歯車２０は、扇型歯車であるので、回転方向において、特定の歯同士で組み合わせて組み付ける必要がある。このために、第１歯車１０、第２歯車２０は、組み付けの際の歯車回転方向の位置合わせのためのガイド部として、ぞれぞれ、第１ガイド部１２、第２ガイド部２２を備えている。
ここで、図３は、第１歯車と第２歯車にそれぞれ設けられたガイド部（第１ガイド部１２、第２ガイド部２２）の位置を示す立体斜視図である。
図３に示すように、第１歯車１０に設けられた第１ガイド部１２は、第１歯車１０の歯部１０ａとは別に設けられている。また、同様に、第２歯車２０に設けられた第２ガイド部２２は、第２歯車２０の歯部２０ａとは別に設けられている。
上記示した第１ガイド部１２は、図３に示すように、歯幅Ｗ１の方向において、歯部１０ａから離間した位置に形成されている。同様に、第２ガイド部２２は、図３に示すように、歯幅Ｗ２の方向において、歯部２０ａから離間した位置に形成されている。したがって、第１歯車１０と第２歯車２０は、組み付けの際に、第１ガイド部１２と第２ガイド部２２は、互いの歯部１０ａ、２０ａから離間した位置で当接する。
また、図２、３に示すように、第１ガイド部１２は、第１歯車１０の歯先１０ｂから突出して形成されている。これにより、第１歯車１０と第２歯車２０の組み付け時において、歯先同士の接触をより確実に防止できる。
（取付ベース３０）
取付ベース３０は、図１、図２に示すように、モータ５０、中心軸７０等を介して、第１歯車１０、第２歯車２０を支持して、歯車駆動装置１をユニットとして構成するためのベースとなる部品である。例えば、ステンレス、処理鋼板等により、プレス加工により形成されている。
（トーションバネ４０）
トーションバネ４０は、図１、図２に示すように、第１歯車１０のボス部１４にコイル部４１が取り付けられ、第１歯車１０に所定の回転方向（Ａ方向）の付勢力を付与するものである。トーションバネ４０は、バネ鋼、バネ用ステンレス鋼等により、コイル部４１の両端から張り出したアーム部４２、４３を有して形成されている。
トーションバネ４０の一方のアーム部４２は、図１に示すように、取付ベース３０に固定されたブロック部材６０の係止部６１に係止されている。他方のアーム部４３は、第１歯車１０の一部であるバネ係止部１３に係止されている。これにより、第１歯車１０は、Ａ方向に回転付勢される。
（モータ５０）
モータ５０は、図１、図２に示すように、モータシャフト５１を第１歯車１０側に突き出した状態で、取付ベース３０にネジ８０，８１で固定される。モータ５０は、ＤＣブラシモータ、ＤＣブラシレスモータ等の種々のモータを使用することが可能である。
（ブロック部材６０）
ブロック部材６０は、図１に示すように、取付け穴部６２が中心軸７０に挿入されると共に、脚部６３が取付ベース３０の切欠部３１に係止されて、取付ベース３０に固定されている。ブロック部材６０は、例えば、樹脂等で形成されている。ブロック部材６０により、第２歯車２０は、中心軸７０方向の移動が制限され、中心軸７０からの離脱が防止される。また、ブロック部材６０は、前述したように、トーションバネ４０の一方のアーム部４２を係止する係止部６１を備えている。これにより、取付ベース３０側からトーションバネ４０を介して第１歯車１０をＡ方向に回転付勢することができる。
（第１歯車１０と第２歯車２０の組み付け工程）
図４（ａ）〜（ｃ）は、第１歯車と第２歯車を組付ける工程を順に示す組付工程図である。
図４（ａ）は、取付ベース３０に取り付けられたモータ５０、また、取付ベース３０に立設された中心軸７０に対して、第１歯車１０及び第２歯車２０が組み付けの初期位置に挿入された状態である。第１歯車１０は、取付け穴部１１がモータシャフト５１に挿入される。また、第２歯車２０は、取付け穴部２１が中心軸７０に挿入される。なお、この状態では、トーションバネ４０は装着されていない。
第１歯車１０と第２歯車２０の組み付け前における初期位置は、図４（ａ）に示すように、第１ガイド部１２と第２ガイド部２２が当接した状態である。なお、第１歯車１０と第２歯車２０の組み付け前における初期位置として、図４（ａ）で示すＡ方向、Ｂ方向と反対の方向に、第１ガイド部１２と第２ガイド部２２がそれぞれ回転して第１ガイド部１２と第２ガイド部２２が所定の距離で離間した状態であってもよい。
図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態で第２歯車２０をＢ方向に回転させると、特定の歯同士で噛合しながら、第１歯車１０がＡ方向に回転される状態を示すものである。すなわち、図４（ａ）の状態で示す第１ガイド部１２と第２ガイド部２２が当接した状態から、第１歯車１０と第２歯車２０の特定の歯部同士（１０ａと２０ａ）が噛み合いながら、第２歯車２０のＢ方向の回転に第１歯車１０がＡ方向に追従して回転する。
図４（ｃ）は、第２歯車２０をＢ方向にさらに回転させて、第２ガイド部２２が取付ベース３０の板面３０ａに当接した状態である。すなわち、第１歯車１０と第２歯車２０は、図４（ｃ）の位置で、回転が制限される。
図１、２で示したように、トーションバネ４０を第１歯車１０に装着すると、第１歯車１０はＡ方向に付勢され、これにより、第２歯車２０はＢ方向に付勢される。したがって、トーションバネ４０を第１歯車１０に装着した組み付けの後において、第２ガイド部２２が取付ベース３０の板面３０ａに当接した状態が組み付けの後の状態となる。
よって、第２ガイド部２２は、組み付けの後に、第１歯車１０または第２歯車２０の歯車回転方向の初期位置を決める位置決め機能を有する。なお、この組み付けの後の初期位置を決める位置決め機能は、第１ガイド部１２で行なう構成としてもよい。
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置は、次のような効果を有する。
（１）本実施の形態に係る歯車駆動装置は、第１歯車１０、第２歯車２０が扇型歯車であるので、回転方向において、特定の歯同士で組み合わせて組み付ける必要がある。このために、第１歯車１０、第２歯車２０は、組み付けの際の歯車回転方向の位置合わせのためのガイド部として、ぞれぞれ、第１ガイド部１２、第２ガイド部２２を備える。これにより、歯先同士が接触せずに任意の歯で組み付けが可能となる。
（２）第１ガイド部１２は、図３に示すように、歯幅Ｗ１の方向において、歯部１０ａから離間した位置に形成されている。同様に、第２ガイド部２２は、図３に示すように、歯幅Ｗ２の方向において、歯部２０ａから離間した位置に形成されている。したがって、第１歯車１０と第２歯車２０は、組み付けの際に、第１ガイド部１２と第２ガイド部２２は、互いの歯部１０ａ、２０ａから離間した位置で当接する。これにより、組み付け時において、歯先同士の接触を確実に防止できる。
（３）また、第１ガイド部１２は、第１歯車１０の歯先１０ｂから突出して形成されている。これにより、第１歯車１０と第２歯車２０の組み付け時において、歯先同士の接触をより確実に防止できる。
（４）したがって、上記のような構成により、組み付け時に各歯車の歯先同士が接触し、歯の削れ等が発生することを抑制することが可能となる。
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
１…歯車駆動装置
１０…第１歯車
１０ａ…歯部
１０ｂ…歯先
１１…穴部
１２…第１ガイド部
１３…バネ係止部
１４…ボス部
２０…第２歯車
２０ａ…歯部
２１…穴部
２２…第２ガイド部
２３…駆動ピン
３０…取付ベース
３０ａ…板面
３１…切欠部
４０…トーションバネ
４１…コイル部
４２、４３…アーム部
５０…モータ
５１…モータシャフト
６０…ブロック部材
６１…係止部
６２…穴部
６３…脚部
７０…中心軸
８０、８１…ネジ
ｄ１…ピッチ円直径
ｄ２…ピッチ円直径
ＰＣ１…ピッチ円
ＰＣ２…ピッチ円
Ｗ１…歯幅
Ｗ２…歯幅
［１］本発明は、上記目的を達成するため、第１歯車と、前記第１歯車と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車と、を有し、前記第１歯車または前記第２歯車の少なくとも一方が扇型歯車からなる歯車駆動装置であって、前記第１歯車及び前記第２歯車のそれぞれは、取付ベースに組み付ける際の位置合わせのために当接し合うガイド部を有し、前記第１歯車または前記第２歯車には、組み付け後に歯車回転方向の初期位置に付勢するトーションバネが設けられ、前記ガイド部の少なくとも一方は、前記トーションバネの付勢力により前記取付ベースに当接する位置を前記初期位置とする位置決め機能を有する構成とされていることを特徴とする歯車駆動装置を提供する。

Claims (5)

  1. 第１歯車と、
    前記第１歯車と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車と、を有し、
    前記第１歯車または前記第２歯車の少なくとも一方が扇型歯車であって、前記第１歯車及び前記第２歯車は、組み付けの際の歯車回転方向のガイド部を相互に有することを特徴とする歯車駆動装置。
  2. 前記ガイド部は、前記第１歯車または前記第２歯車の歯部とは別に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の歯車駆動装置。
  3. 前記ガイド部は、歯幅の方向において、前記歯部から離間した位置で当接することを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車駆動装置。
  4. 前記ガイド部の少なくとも一方は、歯先から突出して形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の歯車駆動装置。
  5. 前記ガイド部は、前記組み付けの後に、前記第１歯車または前記第２歯車の前記歯車回転方向の初期位置を決める位置決め機能を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の歯車駆動装置。
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