JP2020046052A - シザーズギア - Google Patents

Abstract

【課題】サブギアをメインギアに容易にロックする。【解決手段】シザーズギアは、メインギア１と、メインギアに相対回転可能に嵌合されたサブギア２と、サブギア２をメインギアに対し周方向に付勢するスプリングと、スプリングの付勢力に逆らってサブギアをメインギアに対し相対回転させた状態でサブギアをメインギアにロックするロック機構３３とを備える。ロック機構は、ボルト１７と、メインギアおよびサブギアの一方に設けられボルトが螺合または挿入される第１ネジ穴１８と、メインギアおよびサブギアの他方に設けられボルトが螺合される第２ネジ穴１９と、第１ネジ穴に隣接して前記一方に設けられ、ボルトの第２ネジ穴への螺合中にボルトの先端部に摺接してボルトを第１ネジ穴に案内する傾斜面４０とを備える。【選択図】図３

Description

本開示はシザーズギアに関する。

ギアの中には、歯打ち振動によるラトル音を低減するため、相手ギアとのバックラッシュを除去するシザーズギアなるものが存在する。シザーズギアは、メインギアと、メインギアに相対回転可能に嵌合されたサブギアと、サブギアをメインギアに対し周方向に付勢するスプリングとを備え、スプリングの付勢力を利用してメインギアの歯とサブギアの歯とで相手ギアの歯を挟み込むことでバックラッシュを除去する。

特開平２−１２０５５３号公報

シザーズギアの組付時にシザーズギアを相手ギアに噛合させるためには、スプリングの付勢力に逆らってサブギアをメインギアに対し相対回転させ、メインギアとサブギアを同一位相とし、この状態でサブギアをメインギアにロックし、メインギアとサブギアの同一位相状態を保持する必要がある。従来、こうしたロックは、両ギアに設けられたネジ穴にボルトを締め付けることにより行っていた。

しかし、サブギアをメインギアに対し相対回転させるときには、メインギアを固定した状態で、サブギアをスプリングの付勢力に逆らって治具や手作業で捩る作業を行う。そして両ギアのネジ穴にボルトを締め付けるときには、捩った状態すなわち両ギアを同一位相にした状態を保持し、両ギアのネジ穴を同軸状態に保持して、ボルトを締め付ける必要がある。

このように、サブギアをメインギアにロックする工程は比較的煩雑であり、改善が望まれる。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、サブギアをメインギアに容易にロックすることができるシザーズギアを提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
メインギアと、
前記メインギアに相対回転可能に嵌合されたサブギアと、
前記サブギアを前記メインギアに対し周方向に付勢するスプリングと、
前記スプリングの付勢力に逆らって前記サブギアを前記メインギアに対し相対回転させた状態で前記サブギアを前記メインギアにロックするロック機構と、
を備え、
前記ロック機構は、
ボルトと、
前記メインギアおよび前記サブギアの一方に設けられ前記ボルトが螺合または挿入される第１ネジ穴と、
前記メインギアおよび前記サブギアの他方に設けられ前記ボルトが螺合される第２ネジ穴と、
前記第１ネジ穴に隣接して前記一方に設けられ、前記ボルトの前記第２ネジ穴への螺合中に前記ボルトの先端部に摺接して前記ボルトを前記第１ネジ穴に案内する傾斜面と、
を備える
ことを特徴とするシザーズギアが提供される。

好ましくは、前記ボルトは、その先端部にテーパ部を有する。

好ましくは、前記テーパ部の先端は、尖頭状または平面状に形成される。

本開示の他の態様によれば、
メインギアと、
前記メインギアに相対回転可能に嵌合されたサブギアと、
前記サブギアを前記メインギアに対し周方向に付勢するスプリングと、
前記スプリングの付勢力に逆らって前記サブギアを前記メインギアに対し相対回転させた状態で前記サブギアを前記メインギアにロックするロック機構と、
を備え、
前記ロック機構は、
ピンと、
前記メインギアおよび前記サブギアの一方に設けられた第１圧入穴と、
前記メインギアおよび前記サブギアの他方に設けられた第２圧入穴と、
前記第１圧入穴に隣接して前記一方に設けられ、前記ピンの前記第２圧入穴への圧入中に前記ピンの先端部に摺接して前記ピンを前記第１圧入穴に案内する傾斜面と、
を備える
ことを特徴とするシザーズギアが提供される。

好ましくは、前記ピンは、その先端部にテーパ部を有する。

好ましくは、前記テーパ部の先端は、尖頭状または平面状に形成される。

本開示によれば、サブギアをメインギアに容易にロックすることができる。

本開示の実施形態に係るシザーズギアの正面図である。 シザーズギアの縦断側面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 ロック機構の横断平面図であり、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 メインネジ穴および傾斜面を示す正面図である。 ロック工程の作業手順を説明するための横断平面図である。 ロック工程の作業手順を説明するための横断平面図である。 ロック工程の作業手順を説明するための横断平面図である。 ロック工程の作業手順を説明するための横断平面図である。 ロック工程の作業手順を説明するための横断平面図である。 第１変形例に係るロック機構の横断平面図である。 第２変形例に係るロック機構の横断平面図である。 第３変形例に係るロック機構の横断平面図である。 第４変形例に係るロック機構の横断平面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

図１は、本開示の実施形態に係るシザーズギアの正面図である。図２は、シザーズギアの縦断側面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。シザーズギアＧは、メインギア１およびサブギア２を備え、これら２枚のギア１，２の組み合わせで１枚のシザーズギアＧ、すなわちギアアセンブリを構成するようになっている。ＣはシザーズギアＧの中心軸（ギア軸という）を示す。以下、特に断らない限り、軸方向、半径方向、周方向とは、ギア軸Ｃを基準とした軸方向、半径方向、周方向をいうものとする。便宜上、図２の右側を軸方向前方、図２の左側を軸方向後方とする。図１は、軸方向前方から見たときの正面図である。

シザーズギアＧは外周歯を有するはすば歯車として構成され、図示しない相手ギアに噛合されるよう適用される。なおシザーズギアＧは他の種類の歯車、例えば平歯車として構成されてもよい。

メインギア１およびサブギア２は、軸方向に互いに隣接され、サブギア２はメインギア１の軸方向前方に隣接して配置される。

メインギア１およびサブギア２は、それぞれ外周部にメイン歯部１１およびサブ歯部１２を有する。これらメイン歯部１１およびサブ歯部１２は、同一のモジュール、歯数および歯形を有する。あたかも１枚のギアの歯部を厚さ方向に分割したような格好でメイン歯部１１およびサブ歯部１２が形成される。相手ギアには、メイン歯部１１およびサブ歯部１２の両方が噛合される。サブギア２は主にバックラッシュを除去する目的で用いられ、駆動力の伝達に積極的に用いられるものではない。そのため、サブ歯部１２の歯幅はメインギア１の歯幅より薄くされる。

メインギア１は、その内周部に円筒状ボス１０を一体に有する。他方、サブギア２は、概してリング板状に一体形成され、その内周部に嵌合穴５を有する。嵌合穴５が、ボス１０の外周部に形成されたギア嵌合面４に嵌合されることで、サブギア２はボス１０に相対回転可能にかつ同軸に嵌合される。

また、メインギア１に対しサブギア２を軸方向に位置決めするため、ギア嵌合面４に形成されたリング溝３１に、拡縮変形可能なＣ形のスナップリング３２が嵌合して取り付けられる。

ボス１０の内周部にはシャフト穴１１Ａが設けられ、このシャフト穴１１Ａに図示しないシャフトが挿入される。本実施形態では、シャフト穴１１Ａに円筒状のすべり軸受３が圧入により固定され、すべり軸受３がシャフトに嵌合されることで、シザーズギアＧがシャフトに回転可能かつ同軸に支持される。すべり軸受３はメインギア１に一体的に取り付けられてメインギア１の一部をなす。

もっとも、すべり軸受３をシャフト穴１１Ａに相対回転可能に嵌合してもよい。またすべり軸受３を省略してシャフト穴１１Ａをシャフトに直接嵌合させてもよい。メインギア１を、回転可能なシャフトに嵌合固定してもよい。

メインギア１とサブギア２の間にはスプリング室７が形成され、スプリング室７には、サブギア２をメインギア１に対し周方向に付勢するスプリング８が収容されている。スプリング室７は、メインギア１の前面に設けられたリング状の溝９と、サブギア２の後面との間の軸方向隙間によって形成される。

スプリング８は、本実施形態ではＣ形のスプリングであるが、その種類は変更可能である。メインギア１における溝９底面の所定位相位置に、スプリング８の一端を係止するためのメインピン１３が圧入等により固定されている。また、溝９底面に対向するサブギア２の後面の所定位相位置にも、スプリング８の他端を係止するためのサブピン１４が圧入等により固定されている。スプリング８によりメインピン１３とサブピン１４を挟み、スプリング８の一端と他端に形成された凹座１５，１６をメインピン１３とサブピン１４にそれぞれ着座させることで、スプリング８の一端と他端がメインピン１３とサブピン１４にそれぞれ係止される。

スプリング室７にスプリング８を配置し、サブギア２をメインギア１に組み付けただけの状態では、メインギア１（メイン歯部１１）とサブギア２（サブ歯部１２）の位相がずれており、シザーズギアＧを相手ギアに噛合させることができない。相手ギアに噛合させられるようにするには、スプリング８の付勢力に逆らってサブギア２をメインギア１に対し相対回転させ、この状態でサブギア２をメインギア１にロックしなければならない。すなわち、スプリング８の付勢力に逆らってメインギア１とサブギア２を互いに捩り、スプリング８を押し開き、両ギア１，２を同一位相とした状態で両ギア１，２をロックし、その同一位相状態を保持しなければならない。

よって本実施形態では、かかるロックを行うためのロック機構３３が設けられている。図３にも示すように、ロック機構３３は、ボルト１７と、メインギア１に設けられた第１ネジ穴としてのメインネジ穴１８と、サブギア２に設けられた第２ネジ穴としてのサブネジ穴１９とを備える。

ボルト１７は、六角形の頭部３４と雄ネジ軸３５とを一体に有する一般的な六角ボルトである。メインネジ穴１８とサブネジ穴１９は、メインギア１とサブギア２が同一位相状態となったとき同軸状態となるが、このときのメインネジ穴１８とサブネジ穴１９の両方に、ボルト１７が前方から締め付けられる。図示するようなロック完了状態において、ボルト１７の頭部３４はサブギア２の前面に密着される。

メインネジ穴１８とサブネジ穴１９は、それぞれ雌ネジを有すると共に、メインギア１とサブギア２を軸方向ないし厚さ方向に貫通して形成される。図２に示すように、サブギア２の後面には、メインギア１に向かって僅かに段差状に突出する凸部３６が形成される。他方、メインギア１の前面でかつ溝９の半径方向外側には、凸部３６が嵌合（インロー嵌合）される僅かに凹んだ凹部３７が形成される。凸部３６の後面と、これに対向する凹部３７の前面３８とは、摺動可能に接触される。この凸部３６と凹部３７が嵌合する半径方向の部位に、メインネジ穴１８とサブネジ穴１９が設けられる。

凸部３６と凹部３７は全体としてギア軸Ｃを中心としたリング状である。凸部３６と凹部３７の接触により、サブギア２がメインギア１に対し軸方向に位置決めされると共に、サブギア２がメインギア１に対し傾く傾きもしくは倒れが抑制される。

ところで本実施形態のロック機構３３は、ロックを容易にするため、図３および図４に示すように、メインネジ穴１８に隣接してメインギア１に設けられた傾斜面４０をも備える。

傾斜面４０は、サブギア２側に向くメインギア１の前面、より具体的には凹部３７の前面３８に設けられる。傾斜面４０は、凹部３７の前面３８におけるメインネジ穴１８の隣接部分をドリルやレーザ等で長穴状に除去加工することにより形成される。傾斜面４０は、図１、図３および図４から理解されるように、メインネジ穴１８の周方向位置を境に、サブピン１４とは反対側の周方向位置にのみ設けられる。傾斜面４０は周方向に延び、メインネジ穴１８に近づく程、前面３８から傾斜面４０までの深さｈが深くなるように形成される。そして傾斜面４０は、メインネジ穴１８の穴軸Ｃ１に対し所定の傾斜角θ１で傾斜される。なお穴軸Ｃ１は、ギア軸Ｃおよびサブネジ穴１９の穴軸と平行である。

このように傾斜面４０が設けられた結果、メインネジ穴１８の実質的な長さＬはメインギア１の厚さｔより小さくなる。すなわち、メインネジ穴１８の実質的な長さＬは、メインギア１の厚さｔから傾斜面４０の最大深さｈｍａｘを減じた大きさとなる。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

組付時、シザーズギアＧは、ロック機構３３によりメインギア１とサブギア２を同一位相にロックした状態で、相手ギアに噛合される。その後、ボルト１７が取り外されロックが解除されると、スプリング８が収縮し、メインギア１とサブギア２の位相がずれる。これにより、メインギア１の歯とサブギア２の歯が相手ギアの歯を挟むようになり、バックラッシュが除去される。そして歯打ち振動によるラトル音を低減することができる。

一方、シザーズギアＧの組付前、サブギア２はロック機構３３によりメインギア１に予めロックされる。このロック工程における作業手順は次の通りである。

まず図５に示すように、メインギア１に対するサブギア２の位相がずれた初期状態において、ボルト１７を前方からサブネジ穴１９に螺合させ、ボルト１７を締め付けていく。この締め付けを進めると、やがてボルト１７の先端がサブネジ穴１９から突出し、ボルト１７の先端が傾斜面４０に突き当たるようになる。これによりボルト１７がサブネジ穴１９に仮止めされる。

この後、図６に示すように、メインギア１を固定しつつ、スプリング８の付勢力に逆らってボルト１７をさらに締め付けていく。すると、ボルト１７がサブネジ穴１９からさらに突出する。このとき、メインギア１に対するサブギア２の前向きの相対移動、すなわちメインギア１から離れる方向の軸方向相対移動は、スナップリング３２により規制されている。そのため、ボルト１７は、傾斜面４０上をより深い方向、すなわちメインネジ穴１８に向かう方向へと摺動する。そしてこのボルト１７と共に、サブギア２がメインギア１に対し相対回転し、サブギア２はメインギア１と同一位相となる方向に相対回転する。

次に、ボルト１７をさらに締め付けていくと、図７に示すように、ボルト１７はサブネジ穴１９からさらに突出し、傾斜面４０上を滑ってメインネジ穴１８により近づく。そしてこれと同時に、サブギア２はメインギア１と同一位相となる方向にさらに相対回転する。

その後、ボルト１７をさらに締め付けていくと、図８に示すように、ボルト１７はメインネジ穴１８に達し、サブネジ穴１９とメインネジ穴１８は同軸状態となり、サブギア２はメインギア１と同一位相となる。この状態でボルト１７をさらに締め付けると、ボルト１７はメインネジ穴１８に徐々に螺合されていく。

最終的に図９に示すように、ボルト１７の頭部３４がサブギア２の前面に密着するまでボルト１７を締め付けると、ロック完了となり、ロック工程が終了する。

このように本実施形態によれば、ボルト１７をサブネジ穴１９に締め付けていくだけで、ボルト１７を傾斜面４０上で摺動させてメインネジ穴１８に案内すると共に、サブギア２を同一位相位置に向けて相対回転させることができる。そして最終的に、ボルト１７をメインネジ穴１８に締め付けると共に、サブギア２を同一位相位置に位置させ、ロックを完了することができる。

よって、従来行われていた、サブギアをスプリングの付勢力に逆らって手作業等で捩る作業と、捩った状態を保持したままボルトを締め付ける作業とを省略することができる。それ故、サブギアをメインギアにロックする作業を非常に容易化することができる。

なお上記の説明で理解されるように、傾斜面４０は、ボルト１７のサブネジ穴１９への螺合中にボルト１７の先端部に摺接してボルト１７をメインネジ穴１８に案内するものである。

次に、変形例を説明する。なお前記基本実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、基本実施形態との相違点を主に説明する。

図１０に示す第１変形例において、ボルト１７は、その雄ネジ軸３５の先端部にテーパ部４１を有する。ここでテーパ部４１とは、ボルト１７の先端側に向かうにつれ徐々に縮径する部分をいう。ボルト１７の中心軸（ボルト軸という）Ｃ２に対するテーパ部４１の傾斜角θ２は、傾斜面４０の傾斜角θ１と等しい。よって、サブネジ穴１９に螺合されたボルト１７のテーパ部４１は、傾斜面４０と平行となり、傾斜面４０に片当たりせず均一に接触するようになる。

本変形例において、テーパ部４１の先端は尖っており、すなわち尖頭状に形成される。テーパ部４１の先端には尖点４２が形成される。

本変形例によれば、ボルト１７のテーパ部４１が傾斜面４０に均一に接触して傾斜面４０上を摺動するので、接触部の面圧を下げることができ、摺動をより抵抗なくスムーズに行わせることができる。よって、ボルト１７の締め付けを容易にし、ロック作業を一層容易化することができる。

次に、図１１に示す第２変形例を説明する。本変形例は、ボルト１７がテーパ部４１を有する点は第１変形例と同じであるが、テーパ部４１の先端が平面状に形成される点が第１変形例と異なる。テーパ部４１の先端の平面４３は、ボルト軸Ｃ２に垂直な平面となっている。このように平面４３を設けた結果、テーパ部４１は円錐台形状に形成される。テーパ部４１の傾斜角θ２は傾斜面４０の傾斜角θ１と等しい。このようにテーパ部４１を形成しても、第１変形例とほぼ同様の作用効果を発揮できる。

次に、図１２に示す第３変形例を説明する。本変形例のロック機構５０は、ピン５１と、メインギア１に設けられた第１圧入穴としてのメイン圧入穴５２と、サブギア２に設けられた第２圧入穴としてのサブ圧入穴５３とを備える。すなわち、前述のボルト１７、メインネジ穴１８およびサブネジ穴１９は、ピン５１、メイン圧入穴５２およびサブ圧入穴５３に置換され、ピン５１を各圧入穴５２，５３に圧入する点が、前記基本実施形態、第１変形例および第２変形例と異なる。

ピン５１は、所定の長さと一定の外径を有した通常の圧入ピンである。メイン圧入穴５２およびサブ圧入穴５３は、ピン５１の圧入が可能となるよう、ピン５１の外径より僅かに小さい内径を有する。

ピン５１を前方からサブ圧入穴５３に圧入していくと、やがてピン５１の先端が傾斜面４０上を摺動し、これと共にサブギア２がメインギア１に対し同一位相となる方向に相対回転する。ピン５１は圧入されるので、スプリング８の付勢力に基づく抵抗で抜けることはない。こうしてボルト１７のときと同じように、ピン５１は最終的にメイン圧入穴５２に圧入され、同時にサブギア２は同一位相位置に達し、ロックが完了する。

これにより本変形例は、基本実施形態と同様の作用効果を発揮できる。

また図示しないが、本変形例においても、ピン５１の先端部に、第１変形例または第２変形例と同様のテーパ部を設けることができる。こうすると上記変形例と同様の作用効果をも発揮できる。

次に、図１３に示す第４変形例を説明する。本変形例は、図１〜図９に示した基本実施形態をベースとするものである。本変形例が基本実施形態と異なる点は、メインネジ穴１８が雌ネジを有しない単なる挿通穴である点である。従ってボルト１７はメインネジ穴１８に螺合されず、単に挿入される。メインネジ穴１８の内径は、ボルト１７の雄ネジ軸３５の外径より僅かに大きい。なお、サブネジ穴１９は基本実施形態と同様に雌ネジを有するため、ボルト１７はサブネジ穴１９に螺合される。

本変形例によれば、ボルト１７をサブネジ穴１９に螺合し、締め付けていくと、やがてサブネジ穴１９がメインネジ穴１８と同軸状態になる。その後、ボルト１７をさらに締め付けていくと、ボルト１７はサブネジ穴１９に螺合されていく一方で、メインネジ穴１８には挿入されていくようになる。ボルト１７は最終的に、頭部３４がサブギア２の前面に密着するまで締め付けられ、このときボルト１７の雄ネジ軸３５がメインネジ穴１８に完全に挿入される。これによっても、サブギア２を同一位相位置にロックすることが可能となる。

メインネジ穴１８への雌ネジ加工を省略できるので、基本実施形態よりも製作が容易となる。

勿論、本変形例においても、ボルト１７の先端部に、第１変形例または第２変形例と同様のテーパ部を設けることができる。 以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態は他にも様々考えられる。

（１）例えば、ロック機構のボルトは、六角ボルト以外のボルトであってもよく、例えば六角穴付きボルトであってもよい。

（２）傾斜面をサブギアに設け、先にボルトが螺合される第２ネジ穴をメインギアに、後にボルトが螺合または挿入される第１ネジ穴をサブギアに設けてもよい。ピンおよび圧入穴の場合も同様である。

（３）傾斜面を形成する際、長穴を加工する代わりに、第１ネジ穴と同軸の円錐穴を加工してもよい。こうしても、円錐穴の周方向の一部により傾斜面を形成することができるからである。

（４）ボルトの先端部に、テーパ部に代わって球面部を設けてもよい。またテーパ部の先端を、球面状に形成してもよい。ピンの場合も同様である。

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

Ｇ シザーズギア
１ メインギア
２ サブギア
８ スプリング
１７ ボルト
１８ メインネジ穴
１９ サブネジ穴
３３ ロック機構
４０ 傾斜面
４１ テーパ部
４２ 尖点
４３ 平面
５０ ロック機構
５１ ピン
５２ メイン圧入穴
５３ サブ圧入穴

Claims (6)

1. メインギアと、
   前記メインギアに相対回転可能に嵌合されたサブギアと、
   前記サブギアを前記メインギアに対し周方向に付勢するスプリングと、
   前記スプリングの付勢力に逆らって前記サブギアを前記メインギアに対し相対回転させた状態で前記サブギアを前記メインギアにロックするロック機構と、
   を備え、
   前記ロック機構は、
   ボルトと、
   前記メインギアおよび前記サブギアの一方に設けられ前記ボルトが螺合または挿入される第１ネジ穴と、
   前記メインギアおよび前記サブギアの他方に設けられ前記ボルトが螺合される第２ネジ穴と、
   前記第１ネジ穴に隣接して前記一方に設けられ、前記ボルトの前記第２ネジ穴への螺合中に前記ボルトの先端部に摺接して前記ボルトを前記第１ネジ穴に案内する傾斜面と、
   を備える
   ことを特徴とするシザーズギア。
2. 前記ボルトは、その先端部にテーパ部を有する
   請求項１に記載のシザーズギア。
3. 前記テーパ部の先端は、尖頭状または平面状に形成される
   請求項２に記載のシザーズギア。
4. メインギアと、
   前記メインギアに相対回転可能に嵌合されたサブギアと、
   前記サブギアを前記メインギアに対し周方向に付勢するスプリングと、
   前記スプリングの付勢力に逆らって前記サブギアを前記メインギアに対し相対回転させた状態で前記サブギアを前記メインギアにロックするロック機構と、
   を備え、
   前記ロック機構は、
   ピンと、
   前記メインギアおよび前記サブギアの一方に設けられた第１圧入穴と、
   前記メインギアおよび前記サブギアの他方に設けられた第２圧入穴と、
   前記第１圧入穴に隣接して前記一方に設けられ、前記ピンの前記第２圧入穴への圧入中に前記ピンの先端部に摺接して前記ピンを前記第１圧入穴に案内する傾斜面と、
   を備える
   ことを特徴とするシザーズギア。
5. 前記ピンは、その先端部にテーパ部を有する
   請求項４に記載のシザーズギア。
6. 前記テーパ部の先端は、尖頭状または平面状に形成される
   請求項５に記載のシザーズギア。

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