JP2018044561A - 歯車を用いた動力伝達装置、並びに歯車部材 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに噛合し回転力を伝達する歯車を有する歯車部材の振動を低減した動力伝達装置の提供。【解決手段】ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０は制振材３０を有する。制振材３０は、ピニオンギア部材１０のモータ軸嵌合部１２の全周にわたって、またアイドラギア部材２０のギア軸嵌合部２２の全周にわたってそれぞれ設けられ、モータ軸嵌合部１２とギア軸嵌合部２２との間で互いに圧縮された状態で当接されている。回転中のピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０とが振動すると、モータ軸嵌合部１２とギア軸嵌合部２２に設けられた制振材３０が歪み、振動エネルギーが熱エネルギーに変換される。その結果、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０それぞれの振動が低減される。歯車の噛み合い振動が低減されれば、フレームから歯車の振動に起因する放射音は抑止される。【選択図】図２

Description

本発明は、互いに噛合する歯車によって回転力を伝達可能な動力伝達装置、並びに歯車部材に関する。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、少なくとも一対の歯車部材により、モータ等の駆動源で生じた回転力を伝達する動力伝達装置が採用されている。ただし、その場合、互いに噛合し回転する歯車に振動が生じやすい。そして、歯車部材が板状のフレームなどに支持されている場合には、歯車に生じた振動がフレームに伝搬してフレームから放射音が生じ得る。

こうした歯車の振動を低減し放射音の発生を抑止するための方法として、例えば回転軸にフライホイールを取り付けることが考えられる。あるいは、歯車のウェブ面に制振材を貼りつけたり、ウェブ面に穴をあけたりすることも考えられる。しかしながら、フライホイールは設置のためのスペースがないと取り付けが難しい上に、放射音の特定の周波数の音しか抑止し得なかった。また、ウェブ面を加工した場合には、ウェブ面の質量差によって歯車に回転ムラが生じたり、また歯車のコストが高くなったりするといった課題が新たに生じ得る。この点に鑑み、従来から、歯車の振動を防止し回転ムラを低減する技術が提案されている（特許文献１、特許文献２）。

特開平１０−１７１２９８号公報 特開平２−３１０５７７号公報

特許文献１に記載の装置の場合、通常は歯車の下部に配置された摩擦車同士が接して回転することで回転力が伝達される。そして、摩擦車がスリップした際に、回転力の伝達遅れをカバーするため、摩擦車の上部に配置された歯車が噛み合って回転力が伝達されるようにしている。回転中の歯車が噛み合うと衝撃により振動が生じ得るが、この歯車の噛み合い衝撃による振動は防止されている。しかしながら、歯車が噛み合った以降、歯車が回転することにより生ずる振動は低減されず、歯車の振動に伴いフレームから放射音が生じていた。

特許文献２に記載の装置の場合、電子写真式記録装置の感光体の端部に、歯車に取り付けられたリング状の防振材が押し当てられている。この場合、防振材により歯車から感光体へ振動が伝わり難くなるが、歯車の振動は低減されていない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、互いに噛合し回転力を伝達する歯車の振動を低減した動力伝達装置、並びに振動低減効果の高い歯車部材の提供を目的とする。

本発明に係る動力駆動装置は、回転自在に設けられて、回転軸線方向の一部に全周にわたってギア歯を有する第一歯車と、回転軸線方向の前記第一歯車から外れた第一部分とを有する第一歯車部材と、回転自在に設けられて、回転軸線方向の一部に前記第一歯車と噛合する第二歯車と、回転軸線方向の前記第二歯車から外れた第二部分とを有する第二歯車部材と、前記第一部分の全周にわたって設けられて、前記第一部分と前記第二部分との間で圧縮される制振材と、を備え、前記制振材は、前記第一部分及び前記第二部分よりも剛性が低く、且つ、前記第一部分と前記第二部分との間で圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．０５以上である、ことを特徴とする。

本発明に係る歯車部材は、伝達歯車を介し駆動源からの回転力が伝達される歯車部材であって、回転軸線方向の一部に全周にわたって前記伝達歯車と噛合するギア歯を有する歯車部と、回転軸線方向の前記歯車部から外れた非歯車部と、前記非歯車部の全周にわたって設けられた制振材と、を備え、前記制振材は、前記非歯車部よりも剛性が低く、且つ、圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．０５以上である、ことを特徴とする。

本発明によれば、回転力を伝達するために互いに噛合した歯車の振動を低減した動力伝達装置、並びに振動低減効果の高い歯車部材を提供できる。

第一実施形態の動力伝達装置の構成を示す概略図。 （ａ）は第一実施形態の歯車機構を示す側面図、（ｂ）は第一実施形態の歯車部材を示す斜視図。 圧縮荷重を変えた場合の制振材の損失係数を示すグラフ。 実験用駆動ユニットの構成を示す概略図。 図２（ａ）に示した歯車機構と、従来例との実験結果を示すグラフであり、（ａ）はスラスト方向の振動レベル、（ｂ）はラジアル方向の振動レベル、（ｃ）は音圧レベルを示す。 図２（ａ）に示した歯車機構と、図２（ａ）に示した歯車機構の制振材を防振材にした比較例との実験結果を示すグラフであり、（ａ）はスラスト方向の振動レベル、（ｂ）はラジアル方向の振動レベル、（ｃ）は音圧レベルを示す。 図２（ａ）に示した歯車機構の制振材を防振材にした比較例と、従来例との実験結果を示すグラフであり、（ａ）はスラスト方向の振動レベル、（ｂ）は音圧レベルを示す。 （ａ）は第二実施形態の歯車機構を示す側面図、（ｂ）は第二実施形態の歯車部材を示す斜視図。 図８（ａ）に示した歯車機構と、図２（ａ）に示した歯車機構との実験結果を示すグラフであり、（ａ）はスラスト方向の振動レベル、（ｂ）は音圧レベルを示す。 第三実施形態の歯車機構を示す側面図。

＜第一実施形態＞
第一実施形態について説明する。まず、本実施形態の動力伝達装置について、図１乃至図７（ｂ）を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態の動力伝達装置１００は、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０の一対の歯車部材を少なくとも備えている。そして、これらの歯車部材は板状のフレーム２に固定され、またフレーム２には駆動源としてのモータ１が取り付けられている。なお、フレーム２は例えばジンコート鋼板などの冷間圧延鋼板等の金属を用いて、例えば大きさが２００ｍｍ×３００ｍｍで、厚さが１ｍｍの板状に形成されている。板状のフレーム２が複数組み合わせられて、筐体等を形成し得る。

第一歯車部材としてのアイドラギア部材２０は、フレーム２に回転不能に固定された支持軸であるアイドラギア軸２０ａの回転軸線方向（スラスト方向）の一部に回転自在に支持されている。第二歯車部材また伝達歯車としてのピニオンギア部材１０は、モータ１の回転するモータ軸の回転軸線方向（スラスト方向）の一部に支持されている。これらアイドラギア部材２０とピニオンギア部材１０とは、第一歯車また歯車部としてのアイドラギア２１のギア歯２１ａと、第二歯車としてのピニオンギア１１のギア歯１１ａとが互いに噛合するように配置されている。また、動力伝達装置１００は、多数の歯車が組み合わされたギア列９０を備えており、アイドラギア２１はこのギア列９０を構成するギアの１つに噛合している。

本実施形態の場合、モータ１が動作するとモータ軸の回転に伴いピニオンギア部材１０が回転する。ピニオンギア部材１０が回転すると、アイドラギア部材２０にモータ１からの回転力が伝達されて、アイドラギア部材２０が回転する。そして、ギア列９０はアイドラギア部材２０によって駆動される。ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０は、それぞれが例えばポリアセタール（ＰＯＭ）などの樹脂を用いて形成されている。

図２（ａ）に示すように、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０は共に制振材３０を有し、制振材３０は互いに圧縮された状態で当接している。制振材３０は、ピニオンギア部材１０のスラスト方向のピニオンギア１１から外れたモータ軸嵌合部１２と、アイドラギア部材２０のスラスト方向のアイドラギア２１から外れたギア軸嵌合部２２との間で圧縮されている。本実施形態の場合、制振材３０は、第二部分としてのモータ軸嵌合部１２の全周にわたって、また第一部分また非歯車部としてのギア軸嵌合部２２の全周にわたってそれぞれ設けられている。

ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０について、詳しく説明する。ただし、本実施形態の場合、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０とは同様の構成であってよいことから、代表としてアイドラギア部材２０を例に説明する。図２（ｂ）に、アイドラギア部材２０を示す。

図２（ｂ）に示すように、アイドラギア２１は、外周の全周にわたってギア歯２１ａを有している。このアイドラギア２１の鉛直方向下方に、アイドラギア軸２０ａと篏合可能な円筒状のギア軸嵌合部２２がアイドラギア２１と一体的に形成されている。ギア軸嵌合部２２は、直径がアイドラギア２１のピッチ円直径よりも小さい。そして、これらアイドラギア２１とギア軸嵌合部２２には、アイドラギア軸２０ａ（図１参照）が貫通する貫通孔２０ｂがラジアル方向（回転軸線に直交する方向）の中心部に形成されている。

ギア軸嵌合部２２には、制振材３０が設けられている。制振材３０は押し出し成型によってリング状に形成され、はめあい公差を締まりばめにしてギア軸嵌合部２２に嵌められた状態で接着材により固定されている。これにより、制振材３０はアイドラギア部材２０と一緒に回転する。本実施形態の場合、ギア軸嵌合部２２を従来よりも鉛直方向下方に延長するだけで、制振材３０の設置箇所を確保できる。制振材３０は例えばラジアル方向（図中Ｙ）の厚さが２ｍｍに、スラスト方向（図中Ｚ）の長さが５ｍｍに形成されるがこれに限られない。制振材３０の厚さは、１ｍｍ以上が望ましい。これは、制振材３０の厚みが１ｍｍよりも薄い場合、後述する振動エネルギーから熱エネルギーへの変換効率が著しく低下するからである。

また、本実施形態では、制振材３０をギア軸嵌合部２２に接着材で固定したがこれに限られない。例えば、ギア軸嵌合部２２に外周面からラジアル方向に向けて突出する突起部などを形成し、この突起部により制振材３０を固定するなどしてもよい。制振材３０がアイドラギア部材２０の回転時に脱落しなければ、制振材３は上記した以外の方法によって固定されていてもよい。

＜制振材＞
制振材３０について詳しく説明する。制振材３０は、圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．０５以上である振動エネルギー吸収部材である、例えば特殊アクリルゴムなどで形成されている。こうしたものとしては、例えば北川工業社製ロストマーＡＧＬなどの高減衰ゴムシート等が挙げられる。

制振は構造体の共振点周りの振動エネルギーを熱エネルギーに変換させる技術であり、制振材３０は、フレーム２（被振動部材）の表面を振動させ得る振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、フレーム２の振動を低減する。また、制振材３０は、圧縮されることによって圧縮前よりも損失係数が高くなるといった特性を持つ（後述する図３参照）。そして、制振材３０の損失係数が高いほど、フレーム２の振動はより大きく低減され得る。なお、ここで言う剛性とは変形のしやすさを表す概念であり、具体的にはヤング率によって表される。ヤング率は、引張試験で計測を行うことにより得られる。

制振材の機械インピーダンス法による損失係数は、以下に示す方法によって求める。１５０ｍｍ×１５０ｍｍに形成された板状のフレームを対向配置し、これら２枚のフレーム間の中央部に板状の制振材を挟み込んだうえで、いずれか一方のフレームの中央部を制振材が配置された側の反対側から加振器によって加振する。加振器に５０Ｈｚ〜５ＫＨｚまでの広い周波数帯域のバーストランダム信号（Ｆ）を与え、一方のフレームを面外方向に振動させる。他方のフレームには複数の加速度ピックアップが設けられ、これらによる応答点の計測値に基づいて加速度を求める。求めた加速度を速度（Ｖ）に変換して、機械インピーダンス（Ｆ／Ｖ）の振幅（｜Ｚ｜）を求める。これに基づき、下記に示す式１に従って損失係数（η）は求められる。式１中の「ｆ０」は共振周波数、「ｍ」は制振材の質量である。

損失係数（η）＝｜Ｚ｜／（２πｆ０ｍ）・・・式１

上述したように、制振材は圧縮されると圧縮前よりも損失係数が高くなる。この点に関し、発明者らはレオメータ（ティー・エイ・インスツルメント社製「ＡＲＥＳ‐Ｇ２」）を用いて、圧縮量を変えて制振材を圧縮して損失係数を測定する実験を行った。図３に、制振材の圧縮量を変えた場合に測定された振動周波数毎の損失係数（図中ｔａｎδで示す）のグラフを示す。この実験では、厚さ２ｍｍ、長さ８ｍｍの板状に形成された制振材を、圧縮荷重３Ｎ、５Ｎ、１０Ｎで圧縮した場合の損失係数を測定した。ただし、上記のレオメータは振動周波数が１００Ｈｚまでしか測定できない。そのため、ここでは１００Ｈｚ以上の高い周波数側の損失係数を得るためにマスターカーブを作成し、これに基づいて約３０００Ｈｚまでの損失係数を得ている。

図３から理解できるように、制振材を圧縮荷重３Ｎ、５Ｎ、１０Ｎでそれぞれ圧縮した場合の損失係数（ｔａｎδ）は、制振材の圧縮量が大きいほど大きくなる。この実験結果からすれば、フレームの振動をより大きく低減させるためには、できる限り制振材の圧縮量を大きくした方がよいように思われる。しかしながら、制振材の圧縮量を増すにつれて制振材の硬度が高くなることが知られている。それ故、制振材を圧縮しすぎると硬度が高くなりすぎて、制振材は振動に伴って歪みづらくなる。制振材は歪まなければ振動エネルギーを熱エネルギーに変換できず、その結果、振動は低減せず、歯車の振動に起因する放射音の発生を低減し得ない。この点に鑑みると、制振材の最適な圧縮量は、圧縮前の軸方向長さや硬度等によって異なるが、圧縮前に比べて０％よりも大きく５０％以下とするのが望ましい。例えば、上述のように厚さ２ｍｍに制振材３０を形成した場合には、５００μｍ（約２５％）程度の圧縮量で圧縮するのが好ましい。

また、本実施形態の制振材３０のように、制振材が始めから圧縮された状態で用いられることに鑑みれば、圧縮前の硬度ができる限り低い制振材を用いる方が望ましい。例えば、圧縮前の硬度がアスカーＣ硬度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）で７０度以下の制振材を用いるのが望ましく、本実施形態では圧縮前の硬度がアスカーＣ硬度で５３度の制振材を用いた。

なお、より効果的に振動低減効果を得るために、制振材３０は圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．１以上のものを用いるとよい。例えば、損失係数０．８である特殊アクリルゴム製の制振材３０を用いるのが好ましい。また、より効率的に振動を低減させるために、剛性が制振材３０を挟持するモータ軸嵌合部１２とギア軸嵌合部２２の各剛性よりも低い制振材３０を用いるのが好ましい。

上述した制振材に対し、似て非なるものとして防振材がある。防振は、構造体の振動を他の構造物等に振動を伝達させないための技術であり、防振材は、振動を発生する振動源と被振動源の間の振動伝達率を小さくして振動をできる限り遮断しようとするものである。こうした防振材を上述の制振材３０の代わりに使用しても振動エネルギーはアイドラギア部材２０に滞り、振動は低減されない。そうすると、振動がアイドラギア軸２０ａ（図１参照）を通じてフレーム２に伝搬することで、フレーム２から放射音が生じる。つまり、防振材では振動エネルギーを低減するのが難しいため、互いに噛合する一対の歯車が回転することで生じる振動が音のエネルギーになる。そして、防振材は音の共振点をずらす効果、言い換えれば共振周波数をずらす効果を有している。それ故、互いに噛合する一対の歯車によって生じる振動の周波数がフレーム２の共振周波数と一致する場合には、特定の音の周波数域において音を小さくし得るが、別の共振周波数と一致する場合には騒音を大きくし得る。このように、防振材では互いに噛合する一対の歯車が回転することで生じる振動を低減できず、歯車の振動に起因する放射音がほとんど抑止されないことから、防振材はピニオンギア部材１０やアイドラギア部材２０などの歯車部材に適用するのが難しい。

図２（ａ）に戻って、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０とは、各々に設けられた制振材３０同士が一部で当接した状態で回転する。これらの制振材３０は、お互いに一方が他方を５００μｍ程度、圧縮前の直径より圧縮後の直径が小さくなるように圧縮されている。ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０とは、制振材３０の一部が圧縮された状態のまま回転される。モータ１（図１参照）によって生じる回転力は、噛み合った状態が維持されるピニオンギア１１とアイドラギア２１とによって伝達されることから、例え制振材３０同士に滑りが生じたとしても、回転力の伝達には影響しない。なお、制振材３０は、アイドラギア２１の鉛直方向下方側に設けることに限られない。例えばギア軸嵌合部２２を従来よりも鉛直方向上方に延長して、アイドラギア２１の鉛直方向上方側に設けてもよい。勿論、こうした場合、ピニオンギア部材１０においても、制振材３０はピニオンギア１１の鉛直方向上方側に設けられる。

また、２つの制振材３０が互いを圧接した状態で当接する当接位置Ｈは、アイドラギア２１のピッチ円直径の近傍±５００μｍ以内が望ましい。これは、ピッチ円直径から±５００μｍよりも離れた位置で制振材３０同士が当接され、ピニオンギア１１とアイドラギア２１にかかるトルクが大きくなって、回転が効率的に伝達され難くなるのを避けるためである。また、上述したように、制振材３０はお互いに一方が他方を５００μｍ程度の圧縮量で圧縮するが、この圧縮量は当接位置Ｈでの圧縮量である。

本実施形態の動力伝達装置１００では、モータ１（図１参照）の回転に伴いピニオンギア部材１０からアイドラギア部材２０に回転力が伝達される。その際に、互いの歯車（ピニオンギア１１とアイドラギア２１）を介し、回転中のピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０とが振動し得る。ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０とが振動すると、モータ軸嵌合部１２とギア軸嵌合部２２に設けられ、これらに圧縮された２つの制振材３０に歪みが生じる。制振材３０に歪みが生じると制振材３０内で摩擦が生じて、歯車の振動エネルギーが熱エネルギーに変換される。本実施形態において、２つの制振材３０が共に圧縮された状態で密着されていることから、歪みによる摩擦が生じやすく、振動エネルギーはこれら２つの制振材３０の双方でより効率よく熱エネルギーに変換される。その結果、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０それぞれの振動が低減されて、歯車の振動に起因する放射音が抑止される。

発明者らは、図１に示した動力伝達装置１００を用いた場合に関し、歯車の振動に起因する放射音の低減効果に関する検討実験を行った。そこで、この実験について図４及び図５を用いて説明する。図４は、実験で用いた実験用駆動ユニット２００を示す。図４に示す実験用駆動ユニット２００は動力伝達装置１００を模擬可能であり、鉛直方向上方側のフレーム２の中央部から上方へ３０ｃｍ離れたところにマイクロフォン５０が設置されている。

この実験用駆動ユニット２００を用い、ＬＭＳ社製Ｔｅｓｔ．Ｌａｂによりフレーム２の放射音の音圧のパワースペクトル（音圧レベルＰａ^２（ｄＢＡ））を計測した。また、アイドラギア軸２０ａに三軸の加速度計（不図示）を設置し、振動のパワースペクトル（振動レベル（ｍ/Ｓ^２）^２）（ｄＢＡ）を計測した。本明細書に実験結果として示す振動レベル及び音圧レベルはすべてＡ特性を掛けてあり、５０Ｈｚ〜５ＫＨｚまでのオーバーオール値（ＯＡ値）で表した。なお、以下で記述するリファレンス構成（図中では、Ｒｅｆと記す）は、制振材３０も防振材も設けていない従来例である。

実験により得られた結果を図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示す。図５（ａ）に示すように、制振材３０を設けた本実施形態の場合、リファレンス構成の場合に比較して、スラスト方向の振動レベルがＯＡ値で約６．７ｄＢほど低減された。また、図５（ｂ）に示すように、本実施形態の場合、リファレンス構成の場合に比較して、ラジアル方向の振動レベルがＯＡ値で約８．３ｄＢほど低減された。そして、図５（ｃ）に示すように、本実施形態の場合、リファレンス構成の場合に比較して、音圧レベルがＯＡ値で約１．８ｄＢほど低減された。さらに、振動レベル及び音圧レベル共に、特定の周波数のみで低減されるのでなく幅広い周波数で低減されている。これらの結果から、本実施形態の動力伝達装置１００はリファレンス構成の場合よりも振動低減効果が大きく、それ故にフレーム２から生じる放射音を抑止できていることが分かる。

図６（ａ）乃至図６（ｃ）に、図４に示した実験用駆動ユニット２００を用い、制振材３０を上述した防振材に置き換えた場合の実験結果を示した。図６（ａ）乃至図６（ｃ）から理解できるように、本実施形態の場合には、防振材に置き換えた場合に比べても、振動レベル及び音圧レベル共に、特定の周波数のみで低減されるのでなく幅広い周波数で低減されている。

また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に、図４に示した実験用駆動ユニット２００を用い、制振材３０を上述した防振材に置き換えた場合と、リファレンス構成の場合の実験結果を示した。防振材を用いた場合、リファレンス構成と比較して、図７（ａ）に示すように、スラスト方向の振動レベルが高周波数側で若干、低減されているが、制振材３０を用いた本実施形態の場合に比べると低減量は小さい。そして、図７（ｂ）に示すように、音圧レベルに関しては防振材を用いた場合に、リファレンス構成の場合よりも約１．５ｄＢ程度大きくなっている。これに対し、制振材３０を用いた本実施形態の場合には、上述したように、音圧レベルが幅広い周波数で低減されている。

以上のように、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０は共に制振材３０を有する。制振材３０は、ピニオンギア部材１０のモータ軸嵌合部１２の全周にわたって、またアイドラギア部材２０のギア軸嵌合部２２の全周にわたってそれぞれ設けられ、モータ軸嵌合部１２とギア軸嵌合部２２との間で互いに圧縮された状態で当接されている。モータ１（図１参照）の回転に伴い回転力が伝達される際に、回転中のピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０とが振動すると、モータ軸嵌合部１２とギア軸嵌合部２２に設けられた２つの制振材３０が歪む。制振材３０が歪むことにより制振材３０内で摩擦が生じ、振動エネルギーが熱エネルギーに変換される。２つの制振材３０は圧縮された状態で密着されていることから、この歪みによる摩擦が生じやすく、振動エネルギーは制振材３０の双方で熱エネルギーに変換される。その結果、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０それぞれの振動が低減される。加振源となる歯車の噛み合い振動が低減されれば、フレームに伝搬する振動も低減するので、フレームから歯車の振動に起因する放射音が抑止される。

本実施形態の場合、加振源となる歯車の近傍に制振材を設置するだけでよいため、フレームに制振材を設置する場合に比べ、制振材の設置位置の選定が不要であり、また制振材を多量に必要としない。また、通常何も取り付けないギア軸嵌合部２２やモータ軸嵌合部１２の上方や下方にリング状の制振材３０が設けられるようにしたので、他の部品と干渉することが少なく容易に設置できる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態について、図８（ａ）乃至図９（ｂ）を用いて説明する。ここに示す第二実施形態は上述した第一実施形態と比較して（図２（ａ）参照）、アイドラギア部材２０１が環状部材としての外リング４０を有している点が異なるだけで、その他は同一の構成である。そのため、第一実施形態と同一の構成については同じ符号を付して説明を省略又は簡略にし、以下、第一実施形態と異なる構成について主に説明する。ここに示す制振材３０Ａ及び制振材３０Ｂは、上述した第一実施形態の制振材３０と同様のものである。なお、第二実施形態の場合、アイドラギア部材２０１が第二歯車部材に相当し、ピニオンギア部材１０が第一歯車部材に相当する。そして、アイドラギア２１が第一歯車に、ピニオンギア１１が第二歯車に相当し、またギア軸嵌合部２２が第二部分、モータ軸嵌合部１２が第一部分に相当する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第二実施形態の場合、アイドラギア部材２０１において、ギア軸嵌合部２２に設けられた制振材３０Ａの外周に、制振材３０Ａを取り囲むように円筒状の外リング４０が配置されている。外リング４０は制振材３０Ａを挟んでギア軸嵌合部２２に嵌合可能であり、ギア軸嵌合部２２との間で制振材３０Ａを圧縮して保持している。外リング４０は例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）が用いられ、ラジアル方向（図中Ｙ）の厚さが２ｍｍ、スラスト方向（図中Ｚ）の長さが５ｍｍで、制振材３０Ａを５００μｍ程度の圧縮量で圧縮し保持可能な内径に形成される。そして、外リング４０は少なくとも、質量が制振材３０Ａよりも大きく、また剛性が制振材３０Ａよりも高い。

図８（ａ）に示すように、アイドラギア部材２０１とピニオンギア部材１０とは、アイドラギア２１とピニオンギア１１とが噛合するように、且つピニオンギア部材１０に設けられた制振材３０Ｂが５００μｍ程度の圧縮量で圧縮されるように配置される。ただし、制振材３０Ｂは外リング４０とモータ軸嵌合部１２との間で圧縮される。外リング４０が制振材３０Ｂを圧接した状態で当接する当接位置Ｈ１は、アイドラギア２１のピッチ円直径の近傍±５００μｍ以内が望ましい。制振材３０Ｂの圧縮量は、当接位置Ｈ１での圧縮量である。

本実施形態の場合、モータ１（図１参照）の回転に伴い、回転中のピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０１とが振動すると、制振材３０Ａと制振材３０Ｂとに歪みが生じる。外リング４０は、上述したように、ギア軸嵌合部２２の外周面から離間した位置に配置され、制振材３０Ａを圧縮保持している。これにより、アイドラギア部材２０１が振動すると、制振材３０Ａよりも重い外リング４０に慣性力が働くことで、外リング４０とギア軸嵌合部２２とに挟持されている制振材３０Ａはせん断方向（スラスト方向）に歪みが生じる。また、外リング４０とモータ軸嵌合部１２により圧縮されている制振材３０Ｂにも歪みが生じ得る。これら制振材３０Ａ、３０Ｂに歪みが生じるとそれぞれの制振材内で摩擦が生じて、歯車の振動エネルギーが熱エネルギーに変換される。本実施形態の場合、制振材３０Ａ及び制振材３０Ｂは外リング４０によって、第一実施形態の場合に比べてより大きく歪むことから、振動エネルギーが熱エネルギーに効率よく変換される。その結果、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０１それぞれの振動が低減されて、歯車の振動に起因する放射音が抑止される。なお、外リング４０により大きな慣性力を生じさせるために、外リング４０はある程度の重さが必要とされ、少なくとも制振材３０よりも重くする。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に、図４に示した実験用駆動ユニット２００を用い、第二実施形態の場合と、第一実施形態の場合の実験結果を示した。図９（ａ）に示すように、第二実施形態の場合は第一実施形態の場合に比較して、スラスト方向の振動レベルがＯＡ値で約４．８ｄＢ程度低減されている。特に、第一実施形態の場合にあまり効果が得られなかった約５００Ｈｚ以下の低周波数域でも、振動レベルの低減効果が得られている。また、図９（ｂ）に示すように、音圧レベルに関しても、第二実施形態の場合は第一実施形態の場合に比較して、約５００Ｈｚ以下の低周波数域でも低減効果が得られている。つまり、外リング４０を有する第二実施形態では、第一実施形態に比べ、振動レベル及び音圧レベルが共に、高周波数域だけでなく低周波数域のより幅広い周波数で低減されていることがわかる。

以上のように、ギア軸嵌合部２２と外リング４０との間で制振材３０Ａを圧縮保持させると共に、外リング４０にモータ軸嵌合部１２に設けられた制振材３０Ｂを圧縮させた状態で当接させた。そして、外リング４０に慣性力を働かせることで、より大きな歪みが制振材３０Ａ及び制振材３０Ｂに生じるようにした。そのための構成として、外リング４０を制振材３０Ａよりも重くし、また外リング４０をギア軸嵌合部２２の外周面から離間した位置に配置した。これによれば、制振材３０Ａ及び制振材３０Ｂは外リング４０によってより大きく歪むことから、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０１それぞれの振動を効率よく低減し、歯車の振動に起因する放射音を大幅に抑止することができる。

なお、上述した第二実施形態は、アイドラギア部材２０１に外リング４０が設けられることに限られない。ピニオンギア部材１０に外リング４０が設けられてもよい。

＜第三実施形態＞
第三実施形態について、図１０を用いて説明する。図１０に示す第三実施形態は、アイドラギア部材２０にのみ制振材３０を設け、ピニオンギア部材１０１には制振材３０を設けていない。図２（ａ）に示した第一実施形態に比較して、ピニオンギア部材１０１に制振材３０を設けていない点が異なるだけで、その他は同一の構成である。そのため、第一実施形態と同一の構成については同じ符号を付して説明を省略又は簡略にした。

第三実施形態の場合、ピニオンギア部材１０１のモータ軸嵌合部１２は、制振材３０よりも高剛性である。本実施形態では、モータ軸嵌合部１２がギア軸嵌合部２２との間で当接位置Ｈ２で制振材３０を約５００μｍ程度圧縮している。モータ軸嵌合部１２と制振材３０とが当接する当接位置Ｈ２は、アイドラギア２１のピッチ円直径の近傍±５００μｍ以内である。この場合、モータ軸嵌合部１２は、ピニオンギア１１と一体で成型されてもよいし、別体で形成したものをピニオンギア１１に取り付けてもよい。高剛性のモータ軸嵌合部１２が制振材３０に圧接して回転することにより、制振材３０が歪むことから、歯車の振動エネルギーが熱エネルギーに変換される。その結果、ピニオンギア部材１０とアイドラギア部材２０それぞれの振動が低減され、フレームからの歯車の振動に起因する放射音が抑止される。

こうした第三実施形態は、一対の歯車の両方に制振材３０を設けることが難しい場合、例えばギア径が小さく制振材３０を取り付けにくい小さな歯車である場合、あるいはコスト抑制の観点から片方のみに制振材３０を設けるような場合に有用である。なお、ここでは、アイドラギア部材２０のみに制振材３０を設けた場合を示したがこれに限られず、ピニオンギア部材１０１に制振材３０を設けてもよい。その場合、ギア軸嵌合部２２が制振材３０よりも高剛性である。

１…駆動源（モータ）、１０…第二歯車部材（伝達歯車、ピニオンギア部材）、１１…第二歯車（ピニオンギア）、１２…第二部分（モータ軸嵌合部）、２０…第一歯車部材（歯車部材、アイドラギア部材）、２１…第一歯車（歯車部、アイドラギア）、２１ａ（１１ａ）…ギア歯、２２…第一部分（非歯車部、ギア軸嵌合部）、３０…制振材、４０…環状部材（外リング）、１００…動力伝達装置、２０１…第二歯車部材（アイドラギア部材）、Ｈ（Ｈ１、Ｈ２）…当接位置

Claims (10)

1. 回転自在に設けられて、回転軸線方向の一部に全周にわたってギア歯を有する第一歯車と、回転軸線方向の前記第一歯車から外れた第一部分とを有する第一歯車部材と、
   回転自在に設けられて、回転軸線方向の一部に前記第一歯車と噛合する第二歯車と、回転軸線方向の前記第二歯車から外れた第二部分とを有する第二歯車部材と、
   前記第一部分の全周にわたって設けられて、前記第一部分と前記第二部分との間で圧縮される制振材と、を備え、
   前記制振材は、前記第一部分及び前記第二部分よりも剛性が低く、且つ、前記第一部分と前記第二部分との間で圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．０５以上である、
   ことを特徴とする歯車を用いた動力伝達装置。
2. 前記制振材は、前記第一部分と前記第二部分の全周にわたって設けられ、互いに当接し圧縮されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の歯車を用いた動力伝達装置。
3. 前記第二歯車部材は、前記第二部分の外周面から離間した位置に配置される環状部材と、前記第二部分と前記環状部材との間で圧縮されて保持される制振材とを有し、
   前記環状部材は、前記制振材よりも重く且つ剛性が高い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の歯車を用いた動力伝達装置。
4. 前記第二部分は、前記制振材に当接し前記第一部分とで前記制振材を圧縮している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の歯車を用いた動力伝達装置。
5. 前記制振材は、圧縮前の厚さから０％よりも大きく５０％以下で圧縮されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の歯車を用いた動力伝達装置。
6. 前記第一部分に設けられた制振材は、当接位置が前記第一歯車のピッチ円直径の±５００μｍ以内である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の歯車を用いた動力伝達装置。
7. 前記制振材は、前記当接位置での圧縮量が５００μｍである、
   ことを特徴とする請求項６に記載の歯車を用いた動力伝達装置。
8. 前記制振材は、アスカーＣ硬度で７０度以下の硬度である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の歯車を用いた動力伝達装置。
9. 前記制振材は、圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．１以上である、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の歯車を用いた動力伝達装置。
10. 伝達歯車を介し駆動源からの回転力が伝達される歯車部材であって、
    回転軸線方向の一部に全周にわたって前記伝達歯車と噛合するギア歯を有する歯車部と、
    回転軸線方向の前記歯車部から外れた非歯車部と、
    前記非歯車部の全周にわたって設けられた制振材と、を備え、
    前記制振材は、前記非歯車部よりも剛性が低く、且つ、圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．０５以上である、
    ことを特徴とする歯車部材。