JP2019039493A - ピニオン - Google Patents

Abstract

【課題】ピンローラ型のピニオンにおいて、ニードルローラのスキュー現象を防止する。
【解決手段】ベアリングでは、保持器によって、複数のニードルローラ１３が軸方向Ｒに平行かつ円筒状に並ぶように保持され、複数のニードルローラ１３により形成される円筒の内周でピンローラ９が支持される。そして、ピンローラ９は、保持器の内周側で軸方向Ｒに離れた２つの位置に設けられた膨出部３０Ａに当接することにより、保持器の傾斜を抑制する傾斜抑制部として機能する。これにより、ニードルローラ１３のスキュー現象を防止することができる。
【選択図】図５

Description

本開示は、いわゆるピンローラ型のピニオンに関する。

従来より、例えば、ラック・アンド・ピニオン式の駆動装置等のピニオンには、バックラッシの発生防止等を目的として、いわゆるピンローラ型のピニオン（例えば、特許文献１参照。）が採用される場合がある。
ここで、ピンローラ型のピニオンは、例えば、以下に説明する複数のピンローラと、これらのピンローラを支持する２つの支持体とを備える。

すなわち、ピンローラは、例えば、金属製の円柱体であり、２つの支持体は、複数のピンローラを、ピニオンの回転の軸方向と平行かつ円筒状に並ぶように、軸方向の両端で支持する。
そして、駆動装置では、それぞれのピンローラを、歯先として他の歯車に噛み合わせつつ、ピニオンを回転駆動する。

また、このようなピンローラ型のピニオンには、個々のピンローラを回転自在に支持するベアリングが組み入れられており、これらのベアリングは、支持体に設けた空間に収容されている。
ここで、ベアリングは、例えば、以下に説明する複数のニードルローラと、これらのニードルローラを保持する保持器とを備える。

すなわち、ニードルローラは、例えば、金属製の円柱体であり、保持器は、複数のニードルローラを軸方向に平行かつ円筒状に並ぶように保持する。そして、複数のニードルローラにより形成される円筒の内周でピンローラを外周側から支持する。

特開２０１３−３６４８８号公報

しかし、このようなベアリングでは、軸方向に対してニードルローラが傾いて軸方向に荷重が発生する現象（以下、「ニードルローラのスキュー現象」と呼ぶことがある。）が課題となっており、対策が求められている。

本開示のピニオンは、他の歯車に噛み合うものであり、円柱状かつ金属製の複数のピンローラが、ピニオンの回転の軸方向と平行かつ円筒状に並ぶように配置され、それぞれのピンローラが歯先として他の歯車に噛み合う。
また、ピニオンは、ピンローラを外周側から支持するベアリングを備え、ベアリングは、以下のような複数のニードルローラ、および、保持器を備える。

まず、複数のニードルローラは円柱状であり、保持器は、複数のニードルローラを軸方向に平行かつ円筒状に並ぶように保持し、複数のニードルローラにより形成される円筒の内周でピンローラが支持される。さらに、ピニオンは、保持器の軸方向に対する傾斜を抑制する傾斜抑制部を備える。
これにより、本開示のピニオンは、潜在的に、ニードルローラのスキュー現象を防止することができる。

駆動装置の全体を示す斜視図である（実施例１）。 ピニオンの分解斜視図である（実施例１）。 ベアリングをピンローラとともに示す分解斜視図である（実施例１）。 （ａ）は保持器およびニードルローラを示す分解斜視図であり、（ｂ）はニードルローラを装着した保持器を示す斜視図である（実施例１）。 ベアリングの断面図である（実施例１）。 図５のＶＩ−ＶＩ断面図である（実施例１）。 図６の部分拡大図である（実施例１）。 ベアリングの断面図である（実施例２）。 図８のＩＸ−ＩＸ断面図である（実施例２）。 図９の部分拡大図である（実施例２）。

本開示を実施するための形態を以下の実施例１、２により詳細に説明する。

〔実施例１の構成〕
実施例１のピニオン１はラック・アンド・ピニオン式の駆動装置２を構成する。
まず、駆動装置２の全体構成を、図１を用いて説明する。
駆動装置２は、例えば、ピニオン１を収容するハウジング４を２本のレール５Ａ、５Ｂに沿って移動させることで、各種の物品を移動するものである。また、ラック６は、レール５Ａ、５Ｂの間に設けられ、ピニオン１は、自身の回転の軸方向Ｒがラック６の長手方向Ｍに対し直角をなすようにハウジング４に収容されている。

ここで、ハウジング４は、例えば、ピニオン１を上側から覆う天井部４ａ、および、レール５Ａ、５Ｂのそれぞれに摺動自在に嵌合する外壁部４Ａ、４Ｂを有し、門型に形成されている。なお、レール５Ａ、５Ｂはそれぞれ断面がＴ字形であり、外壁部４Ａ、４Ｂは、天井部４ａとは反対側の基端側でレール５Ａ、５Ｂに外側から嵌合している。また、ピニオン１の回転軸７の内、軸方向Ｒの一端側の一端部７Ａ、軸方向Ｒの他端側の他端部７Ｂが、それぞれ、外壁部４Ａ、４Ｂで回転可能に支持されている。なお、回転軸７は、所定の電動機（図示せず。）により回転駆動される。

そして、ピニオン１は、例えば、図１に示す回転方向Ｆのトルクを受けると、自身の歯部をラック６の歯部６ａに噛み合わせながら回転方向Ｆに回転しつつ長手方向Ｍに進行する。なお、歯部６ａは、所定のサイクロイド曲線に倣うプロフィールを有する。

次に、ピニオン１の構成を、図２および図３を用いて説明する。
ピニオン１は、円柱状かつ金属製の複数のピンローラ９と、複数のピンローラ９を、軸方向Ｒと平行かつ円筒状に並ぶように、軸方向Ｒの両端で支持する２つの支持体１０Ａ、１０Ｂと、ピンローラ９を回転自在に支持するベアリング１１とを備える。なお、ベアリング１１は、支持体１０Ａ、１０Ｂに組み入れられている。そして、駆動装置２は、それぞれのピンローラ９を歯先として歯部６ａの歯底に嵌めつつピニオン１を回転駆動することで、ピニオン１を長手方向Ｍに進行させる。

ここで、支持体１０Ａ、１０Ｂは、例えば、円環状に設けられており、それぞれに、ベアリング１１を収容する円孔１１Ａ、１１Ｂがピンローラ９と同数だけ等角度間隔で設けられている。なお、円孔１１Ａ、１１Ｂは、両方とも、支持体１０Ａ、１０Ｂそれぞれの外周側に偏って設けられている。
そして、支持体１０Ａ、１０Ｂを、円孔１１Ａ、１１Ｂが互いに向かい合うように配置するとともに、ピンローラ９を支持体１０Ａ、１０Ｂの間に架け渡すように組み入れる。

すなわち、ピンローラ９の軸方向Ｒの一端側の一端部９Ａは、ベアリング１１を介して円孔１１Ａ内で回転可能に支持され、他端側の他端部９Ｂは、ベアリング１１を介して円孔１１Ｂ内で回転可能に支持されている。

なお、ベアリング１１は、図３〜図７に示すように、円孔１１Ａ、１１Ｂに保持されてピンローラ９の一端部９Ａ、他端部９Ｂを外周側から支持する。また、ベアリング１１は、以下に説明する複数のニードルローラ１３、保持器１４およびハウジング１５を有する（図３参照。）。

まず、ニードルローラ１３は、金属製の円柱体である。
次に、保持器１４は、複数のニードルローラ１３を軸方向Ｒに平行かつ円筒状に並ぶように保持する。そして、ピンローラ９は、複数のニードルローラ１３により形成される円筒の内周で支持される。
また、保持器１４は、２つのリング１７と、２つのリング１７の間を架橋する複数の架橋部１８とを有し、周方向に隣り合う２つの架橋部１８の間にニードルローラ１３を収容して回転可能に保持する。
なお、保持器１４は樹脂製である

ハウジング１５は、円筒部２６、および、円筒部２６の一端側を閉塞する閉塞部２７を有し、金属製の有底の円筒体として設けられている。そして、ハウジング１５は、円孔１１Ａ、１１Ｂ内に強固に嵌着されてニードルローラ１３を保持した保持器１４を、自身の内周側に収容する。このとき、ニードルローラ１３を保持した保持器１４は、全体として円筒部２６の内周で回転可能となっており、個々のニードルローラ１３は、円筒部２６の内周壁、および、ピンローラ９の外周面に摺接するようになっている。
なお、ハウジング１５の開口付近の内周にはオイルシール２８が装着されている。

次に、傾斜抑制部について説明する。
まず、傾斜抑制部とは、保持器１４の軸方向Ｒに対する傾斜を抑制する構成であり、 実施例１の傾斜抑制部はピンローラ９である。すなわち、ピンローラ９は、保持器１４の内周側に当接することで、保持器１４の軸方向Ｒに対する傾斜を抑制する。より具体的には、ピンローラ９は、保持器１４の内周側の軸方向Ｒに離れた２つの位置で保持器１４の内周側に当接する。

ここで、ピンローラ９が当接する２つの位置は、２つのリング１７の内周である。そして、これら２つの位置には、内周側に膨らむ膨出部３０Ａが設けられ、ピンローラ９の外周面は、ほぼ全周で膨出部３０Ａに当接している。

〔実施例１の効果〕
実施例１のピニオン１によれば、ピンローラ９は、保持器１４の内周側で軸方向Ｒに離れた２つの位置に設けられた膨出部３０Ａに当接することにより、保持器１４の傾斜を抑制する傾斜抑制部として機能する。
これにより、ニードルローラ１３が軸方向Ｒに対して傾いて軸方向Ｒに荷重が発生する現象（ニードルローラ１３のスキュー現象）を防止することができる。

また、架橋部１８の内、軸方向Ｒの両端は、外周側に張り出す張出部１９である。
これにより、２つの張出部１９の間、かつ、架橋部１８の外周側にグリスの充填領域を確保することができる。
また、ニードルローラ１３の軸方向の端面はリング１７に当接している。
これにより、ニードルローラ１３の傾きを、更に抑制することができる。

〔実施例２〕
実施例２のピニオン１を実施例１のピニオン１と異なる点を中心に説明する。
実施例２のピニオン１によれば、図８〜図１０に示すように、ハウジング１５の円筒部２６の内周壁が２つのリング１７の外周に当接している。これにより、円筒部２６の内周壁は、傾斜抑制部として機能する。

すなわち、実施例２の傾斜抑制部は円筒部２６であり、円筒部２６が保持器１４の外周側に当接することで、保持器１４の軸方向Ｒに対する傾斜を抑制する。より具体的には、円筒部２６は、保持器１４の外周側の軸方向Ｒに離れた２つの位置で保持器１４の外周側に当接する。ここで、円筒部２６が当接する２つの位置は２つのリング１７の外周である。そして、これら２つの位置には、外周側に膨らむ膨出部３０Ｂが設けられ、円筒部２６の内周壁は、ほぼ全周で膨出部３０Ｂに当接している。
このため、実施例１と同様に、保持器１４の傾斜を抑制することで、ニードルローラ１３のスキュー現象を防止することができる。

〔変形例〕
本願発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例の駆動装置２は、ピニオン１を回転駆動することでピニオン１をラック６に沿って進行させていたが、ピニオン１の位置を固定したままピニオン１を回転駆動してラック６を進行させてもよい。また、ピニオン１を、他の平歯車と噛み合わせることで、ラック・アンド・ピニオン式以外の駆動装置を構成してもよい。

また、実施例１のピニオン１によれば、膨出部３０Ａを２つのリング１７の内周に設けることで、ピンローラ９を傾斜抑制部として機能させていたが、膨出部３０Ａを設ける位置は、このような態様に限定されない。例えば、膨出部３０Ａを、架橋部１８の内周に設けてもよい。さらに、実施例１のピニオン１によれば、ピンローラ９の外周面は、ほぼ全周で膨出部３０Ａに当接していたが、保持器１４の傾斜を抑制することができれば、全周で当接させる必要はなく、ピンローラ９の外周面を部分的に内周側に窪ませたり、膨出部３０Ａを部分的に外周側に窪ませたりしてもよい。

また、実施例２のピニオン１によれば、膨出部３０Ｂを２つのリング１７の外周に設けることで、円筒部２６を傾斜抑制部として機能させていたが、膨出部３０Ｂを設ける位置は、このような態様に限定されない。例えば、膨出部３０Ｂを、２つの張出部１９の外周に設けてもよい。また、ベアリング１１がハウジング１５を有さない場合、円孔１１Ａ、１１Ｂの内周壁を膨出部３０Ｂに当接させることで傾斜抑制部として機能させてもよい。さらに、実施例２のピニオン１によれば、円筒部２６の内周壁は、ほぼ全周で膨出部３０Ｂに当接していたが、保持器１４の傾斜を抑制することができれば、全周で当接させる必要はなく、円筒部２６の内周壁を部分的に外周側に窪ませたり、膨出部３０Ｂを部分的に内周側に窪ませたりしてもよい。

１ ピニオン ６ ラック（他の歯車） ９ ピンローラ １１ ベアリング １３ ニードルローラ １４ 保持器 Ｒ 軸方向

Claims (5)

1. 他の歯車（６）に噛み合うピニオン（１）において、
   円柱状かつ金属製の複数のピンローラ（９）が、前記ピニオンの回転の軸方向（Ｒ）と平行かつ円筒状に並ぶように配置され、それぞれのピンローラが歯先として前記他の歯車に噛み合い、
   また、前記ピニオンは、前記ピンローラを外周側から支持するベアリング（１１）を備え、
   このベアリングは、
   円柱状の複数のニードルローラ（１３）と、
   この複数のニードルローラを前記軸方向に平行かつ円筒状に並ぶように保持し、前記複数のニードルローラにより形成される円筒の内周で前記ピンローラが支持される保持器（１４）とを有し、
   さらに、前記ピニオンは、前記保持器の前記軸方向に対する傾斜を抑制する傾斜抑制部を備えることを特徴とするピニオン。
2. 請求項１に記載のピニオンにおいて、
   前記保持器は、
   前記複数のニードルローラの前記軸方向の両端に配置される２つのリング（１７）と、
   この２つのリングの間を架橋するとともに前記軸方向に平行かつ円筒状に並ぶ複数の架橋部（１８）とを有し、
   隣り合う２つの架橋部の間に前記ニードルローラを収容して保持し、
   前記ピンローラは、前記リングの内周または前記架橋部の内周に当接することで、前記傾斜抑制部として機能することを特徴とするピニオン。
3. 請求項１または請求項２に記載のピニオンにおいて、
   このベアリングは、所定の空間（１１Ａ、１１Ｂ）に収容されて前記ピンローラを支持し、
   前記保持器は、
   前記複数のニードルローラの前記軸方向の両端に配置される２つのリングと、
   この２つのリングの間を架橋するとともに前記軸方向に平行かつ円筒状に並ぶ複数の架橋部とを有し、
   隣り合う２つの架橋部の間に前記ニードルローラを収容して保持し、
   前記空間の周壁は、前記リングの外周または前記架橋部の外周に当接することで、前記傾斜抑制部として機能することを特徴とするピニオン。
4. 請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載のピニオンにおいて、
   前記保持器は、
   前記複数のニードルローラの前記軸方向の両端に配置される２つのリング（１７）と、
   この２つのリングの間を架橋するとともに前記軸方向に平行かつ円筒状に並ぶ複数の架橋部（１８）とを有し、
   隣り合う２つの架橋部の間に前記ニードルローラを収容して保持し、
   前記架橋部の内、前記軸方向の両端は、外周側に張り出す張出部（１９）であることを特徴とするピニオン。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載のピニオンにおいて、
   前記保持器は、
   前記複数のニードルローラの前記軸方向の両端に配置される２つのリングと、
   この２つのリングの間を架橋するとともに前記軸方向に平行かつ円筒状に並ぶ複数の架橋部とを有し、
   隣り合う２つの架橋部の間に前記ニードルローラを収容して保持し、
   前記ニードルローラの前記軸方向の端面は前記リングに当接していることを特徴とするピニオン。