JP2018048655A - やまば歯車の回転軸構造 - Google Patents

Abstract

【課題】やまば歯車同士が噛合うことによる軸線方向の振動がケースなどの固定部に伝達されることを抑制するやまば歯車の回転軸構造を提供すること。【解決手段】回転軸と、前記回転軸と一体回転するように設けられるやまば歯車と、前記回転軸を回転可能に支持しかつ前記回転軸が回転軸線方向に移動することを許容する軸受と、前記軸受を支持する固定部材と、備えるやまば歯車の回転軸構造において、前記回転軸は、前記やまば歯車から前記回転軸へ伝わる前記回転軸線方向の振動を減衰するダンパ機能を有する減衰部が内部に設けられていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

この発明は、やまば歯車の回転軸構造に関するものである。

特許文献１には、入力軸と一体回転するように構成された第１やまば歯車と、出力軸と一体回転するように構成された第２やまば歯車とを備えた動力伝達装置が記載されている。入力軸と出力軸とのそれぞれは、円筒ころ軸受を介してケースなどの固定部に回転可能に保持され、かつ、軸線方向に移動することを許容している。

特開２００５−０６９３７３号公報

上記の特許文献１に記載されたように構成された動力伝達装置は、やまば歯車同士が互いに噛合うとバックラッシ等により噛合い位置が軸線方向に変化する。更に特許文献１に記載された動力伝達装置は、この噛合い位置の変化を修正するために、入力軸および出力軸が軸線方向に移動できるように円筒ころ軸受を備えている。しかし、入力軸および出力軸が軸線方向に移動することによりそれぞれの軸が軸線方向に振動する虞がある。そのためそれぞれの軸が振動した場合は、それぞれの軸を保持する軸受を介してケースなどの固定部にその振動を伝達してしまう虞ある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、やまば歯車同士が噛合うことによる軸線方向の振動がケースなどの固定部に伝達されることを抑制するやまば歯車の回転軸構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、回転軸と、前記回転軸と一体回転するように設けられるやまば歯車と、前記回転軸を回転可能に支持しかつ前記回転軸が回転軸線方向に移動することを許容する軸受と、前記軸受を支持する固定部材と、備えるやまば歯車の回転軸構造において、前記回転軸は、前記やまば歯車から前記回転軸へ伝わる前記回転軸線方向の振動を減衰するダンパ機能を有する減衰部が内部に設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、やまば歯車から回転軸に伝わる回転軸線方向の振動を減衰する減衰部が回転軸の内部に設けられているので、上記の振動が回転軸に入力された場合であっても減衰部により上記の振動が減衰される。そのため上記の振動が回転軸から軸受を介して固定部材に伝わってしまうのを抑制できる。

本発明の実施形態に係るやまば歯車の回転軸構造の第1の実施形態を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係るやまば歯車の回転軸構造の第２の実施形態を説明するための断面図である。

この発明の第1の実施形態を、図１を参照して具体的に説明する。図１には、軸線方向において歯の捩れ角が互いに逆になっている２つのはすば歯車からなるやまば歯車１が記載されている。すなわち、やまば歯車１における半径方向の外側から見た歯形状が、山型またはＶ字型となるように形成されている。

やまば歯車１には回転軸２が設けられており、回転軸２の軸線を中心としてやまば歯車１と回転軸２が一体回転する。この回転軸２は内部が空洞となるように構成されており、後述するダンパ機能を備えている。なお、やまば歯車１と回転軸２は一体回転するように一体の部材として設けられていてもよいし、別体として設けスプラインなどにより嵌合するようにしてもよい。

また、この回転軸２は円筒ころ軸受３を介してケース４に固定されている。この円筒ころ軸受３には円筒ころ３ａが設けられている。この円筒ころ軸受３は回転軸２が軸線方向に移動することを許容するように構成されている。やまば歯車１が図示しない他の歯車と噛合う場合、バックラッシ等を要因としてやまば歯車１が軸線方向に移動する。このとき、やまば歯車１と一体回転するように設けられる回転軸２も同様に軸線方向へ移動する。

円筒ころ軸受３は、回転軸２が軸線方向に移動することを許容している。その移動に起因する回転軸２の振動が、円筒ころ軸受３を介してケース４へ伝達されてしまう。そのため本発明における第1の実施形態には、回転軸２の内部に回転軸２の振動を抑制する減衰部７が設けられている。

減衰部７は、弾性部材５と慣性体６とから構成されている。弾性部材５は回転軸２内部の軸線方向両側の端部壁に夫々設けられており、慣性体６は夫々の弾性部材５との間に設けられている。弾性部材５は、例えばばねなどの弾性力を有することができる部材であって、軸線方向へ弾性力を付与できるようになっていればよい。また、慣性体６は１つではなく複数が軸線方向に並んで設けられていてもよい。

ここで、軸線方向へ回転軸２が移動した場合の減衰部７の動作について図1を用いて説明する。上述したようにやまば歯車１が他の歯車と噛合うことで、回転軸２が軸線方向の一方側に移動し、その後に他方側へ移動する。この軸線方向の移動を繰り返すことにより振動となる。まず回転軸２が軸線方向の一方側へ移動した場合、慣性体６は慣性により回転軸２の他方側に向けて相対移動する。また、回転軸２が一方側へ移動しかつ慣性体６が他方側へ相対移動したことにより、一方側の弾性部材５は他方側に向かって伸長される。一方で、他方側の弾性部材５は他方側に向かって圧縮される。したがって夫々の弾性部材５が弾性エネルギを蓄えることとなる。

次に回転軸２が軸線方向の一方側から他方側へと移動した場合、夫々の弾性部材５が蓄えた弾性エネルギにより慣性体６が他方側から一方側へ移動させられる。すなわち、回転軸２が他方側へ移動するのとは逆方向へ慣性体６は移動する。このとき慣性体６が一方側へ移動したことにより、一方側の弾性部材５は一方側に向かって圧縮される。対して他方側の弾性部材５は一方側に向かって伸長される。

上述のように回転軸２が軸線方向へ移動することにより、弾性部材５に弾性エネルギが蓄えられる。すなわち、回転軸２が軸線方向へ移動する際の運動エネルギは、弾性部材５の弾性エネルギに変換される。その弾性エネルギは、慣性体６を軸線方向へ移動させる運動エネルギに変換される。さらに慣性体６は回転軸５の軸線方向の移動とは逆方向に移動させられるので、回転軸５が軸線方向へ移動することによる運動エネルギを慣性体の運動エネルギにより低減できる。したがって回転軸２が軸線方向へ移動することにより生じる振動を抑制できる。

また、回転軸２が軸線方向へ移動する運動エネルギを低減できることにより、やまば歯車１が噛合う箇所に加わる軸線方向の圧力を低減できる。そのため、やまば歯車１にかかる負荷を低減できるので、やまば歯車１の寿命を向上させることができる。

なお、この回転軸２の軸線方向の振動は、やまば歯車１の噛合い周期に依存する。したがって、特に振動の大きい周波数がある場合などは弾性部材５および慣性体６の系の固有振動数をその周波数に対応するように調整してもよい。

なお、上述した第1の実施形態では、弾性部材５は回転軸２内部の軸線方向両端壁と慣性体６を接続するように設けられていたがこれに限らない。具体的には、回転軸２内部の径方向両端壁と慣性体６とを接続するよう弾性部材５を設けられていてもよく、軸線方向に弾性力を有するように設けられていればよい。

次にこの発明の第２の実施形態について、図２を参照して具体的に説明する。図２は、第1の実施形態とは違い、減衰部７として高密度流体８が回転軸２の内部に封入されている。高密度流体８は、例えば水銀などの密度の高い物質により構成されている。なお、高密度流体８の代わりに微小粉末粒子の集合体として設けられていてもよい。

回転軸２が軸線方向の一方側へ移動する際は、高密度流体８が慣性により軸線方向の他方側へ移動する。逆に回転軸２が一方側から他方側へ移動する際は、高密度流体８が他方側から一方側へと移動する。即ち、回転軸２の移動とは逆方向にむけて高密度流体８が移動するので、回転軸２の振動を抑制できる。

１…やまば歯車、 ２…回転軸、 ３…円筒ころ軸受、 ３ａ…円筒ころ、 ４…ケース、 ５…弾性部材、 ６…慣性体、 ７…減衰部、 ８…高密度流体。

Claims (1)

1. 回転軸と、
   前記回転軸と一体回転するように設けられるやまば歯車と、
   前記回転軸を回転可能に支持しかつ前記回転軸が回転軸線方向に移動することを許容する軸受と、
   前記軸受を支持する固定部材と、
   を備えるやまば歯車の回転軸構造において、
   前記回転軸は、
   前記やまば歯車から前記回転軸へ伝わる前記回転軸線方向の振動を減衰するダンパ機能を有する減衰部が内部に設けられている
   ことを特徴とするやまば歯車の回転軸構造。

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