JP2575615B2 - 制振歯車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、衝撃緩衝機能や振動減衰機能を有する制振
歯車に関する。

＜従来の技術＞ 回転動力伝達系において、増減速等を行う場合に使用
される歯車は、一般に材料強度的及び歯車寿命等の観点
から鋼等の金属製のものが使われることが多い。特に、
伝達トルクの大きな歯車では歯面の強度増加のために浸
炭や窒化等の表面処理が施され、歯面を非常に硬くして
いる。

一方、歯車を含む動力伝達系においては歯車の噛み合
い率が整数ではなく、製作や組立誤差等による歯車の噛
み合い状態の変動がある上、エンジンやモータ等の駆動
機械或いは圧縮機や剪断機等の被駆動機械やカツプリン
グ部等の各部でトルク脈動を生じ、これが伝達すべき設
定トルクに重畳された形で系内を伝わってゆく。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 通常、動力伝達系内ではねじり振動が発生し、特に共
振時や軽負荷時には相互に噛み合う歯車間で歯面分離を
伴う振動が起こり、歯面への衝撃荷重の増大と同時に衝
撃音の増大を来たす。これ等の問題は衝撃緩衝機能や振
動減衰機能の小さい金属製の歯車で顕著である。

本発明はかかる知見に基づき、衝撃緩衝機能及び振動
減衰機能に優れた高トルク伝達用の制振歯車を提供する
ことを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明の制振歯車は、回転軸と一体に固定された金属
製歯車と、前記回転軸に対して相対回転自在に嵌合され
且つ前記金属製歯車の側方に配設される環状の合成樹脂
製歯車と、この合成樹脂製歯車と前記金属製歯車とに連
結され且つ前記金属製歯車に対してこれら金属製歯車及
び合成樹脂製歯車と噛み合う歯車の歯面が押し当たる方
向に当該合成樹脂製歯車を付勢する弾性変形可能な第１
のばね要素と、このばね要素の付勢力に抗して前記金属
製歯車に対する合成樹脂製歯車の突出量を制限する位相
制限手段とを具え、該位相制限手段は前記合成樹脂製歯
車側に付設された押圧ブロックと、該押圧ブロックに斜
面接触して前記回転軸側に軸方向への移動が可能に付設
されたスライドブロックと、前記合成樹脂製歯車と押圧
ブロックとの結合部に介装された回転方向への弾性変形
が可能な第２のばね要素とからなることを特徴とするも
のである。

＜作用＞ 合成樹脂製歯車は、ばね要素によって金属製歯車に対
しこれら金属製歯車及び合成樹脂製歯車と噛み合う歯車
の歯面が押し当たる方向に位相がずれた状態となる。

このため、これら金属製歯車及び合成樹脂製歯車と噛
み合う歯車は、まず合成樹脂製歯車に当接してばね要素
を弾性変形させ、次いで金属製歯車に当接することとな
る。このばね要素の弾性変形により、衝撃緩衝機能や振
動減衰機能が発生する。また、前記位相のずれは位相制
限手段によって最適値に抑えられる。

＜実施例＞ 本発明による制振歯車の一実施例の断面構造を表す第
１図及びその右側面形状を表す第２図及びのIII矢視形
状を拡大した第３図に示すように、歯車軸１とこの歯車
軸１と一体に形成された金属製歯車２とは、本実施例で
は一体成形したものであるが、これらを別々に作つてお
き、キーやスプライン或いは焼ばめ等の他の結合法によ
つて一体化するようにしても良い。金属製歯車２の歯３
は本実施例のような平歯車の他に、傘歯車やねじれ歯車
等の他の形式の歯車についても同様に適用できる。金属
製歯車２の回転方向に作用するねじりばね等のばね要素
４は、その一端が金属製歯車２或いは歯車軸１に結合さ
れ、他端はナイロンやポリプロピレン等の弾性を有する
合成樹脂製歯車５に結合されており、合成ゴム等の他に
つるまきばねや板ばね或いはコイルばね及びこれ等の組
合せで構成しても良い。従つて、ばね要素４の軸方向の
厚みは特に問題ではない。歯車軸１に回転自在に嵌合さ
れた環状の合成樹脂製歯車５は金属製歯車２と同一条件
の歯６を有しているが、その歯幅は金属製歯車２の1/3
〜1/2程度にすることが多い。しかし、特にこの値に限
定するものではなく、その軸方向の摺動を阻止するスト
ツパを付加することも可能である。合成樹脂製歯車５の
歯６は、無負荷状態の場合にこれら金属製歯車２及び合
成樹脂製歯車５と噛み合う図示しない歯車の歯面が押し
当たる方向に、金属製歯車２に対してδだけ位相がずれ
るように、これら金属製歯車２及び合成樹脂製歯車５に
対するばね要素４の連結位置を設定している。金属製歯
車２の歯３の歯面に対する合成樹脂製歯車５の歯６の歯
面の突出量δは数マイクロメートルから数百マイクロメ
ートルに設定することが多いが、通常、合成樹脂製歯車
５の歯６は少し大き目の歯先修正がなされる。なお、ば
ね要素４を介してこの突出量δを良好に設定できない場
合には、金属製歯車２の歯３に対して合成樹脂製歯車５
の歯６の歯厚を数マイクロメートルから数十マイクロメ
ートル大き目に加工することも可能である。要するに、
金属製歯車２と合成樹脂製歯車５とは同一歯形条件であ
る必要はなく、突出量δの調節や長軸間使用後のこの突
出量δの調整等が実際の使用に当つて重要である。

そこで、予め突出量δが大きめとなるように金属製歯
車２及び合成樹脂製歯車５とばね要素４とを組み付けて
おき、以下に説明する位相制限手段により、ばね要素４
のばね力に抗して金属製歯車２に対する合成樹脂製歯車
５の突出量δを最適な値に制限するようにしても良い。

このような位相制限手段の一例を表す第４図に示すよ
うに、押圧ブロツク10は合成樹脂製歯車５の側端面に一
体的に結合されて円周方向の一面に斜面11を有してお
り、この斜面11とスライドブロツク12に形成された斜面
13とが摺動可能に接触している。スライドブロツク12は
歯車軸１に一端を支持された伸縮アーム14により軸方向
に移動可能であり、従つてスライドブロツク12を第４図
中、左方向に所望量移動させることにより、金属製歯車
２及び合成樹脂製歯車５と噛み合う図示しない歯車の歯
面が押し当たる方向と逆方向（第４図中、上方向）にば
ね要素４のばね力に抗して合成樹脂製歯車５が金属製歯
車２に対し所望角度だけ相対回転し、金属製歯車２の歯
面に対する合成樹脂製歯車５の歯面の突出量δを適正な
値に設定することができる。なお、ばね要素４の効果を
減殺してしまわないように合成樹脂製歯車５と押圧ブロ
ツク10との結合部に回転方向に弾性変形する図示しない
ばね要素を介在させることが必要である。

本実施例の制振歯車は相互に噛み合う歯車のうちの少
なくとも一方に適用する。例えば、駆動系内で発生する
各種トルク脈動により歯車系はねじり振動又はねじり曲
げ振動を起こすが、定常噛み合い時に必ず合成樹脂製歯
車５が先に当たるため、噛み合い衝撃が緩和されてトル
ク脈動そのものが小さくなる。又、合成樹脂製歯車５の
材料減衰やばね要素４自体の材料及び構成減衰効果によ
り振動エネルギが吸収され、振動レベルを低減させるこ
とができるが、これば特に共振時に有効である。更に、
歯面分離振動時にはまず合成樹脂製歯車５が先に衝突す
るため、緩衝効果を生じて金属製歯車２への衝撃が弱ま
り、応力的にも有利となつて叩き音も緩和される。

＜発明の効果＞ 本発明の制振歯車によると、金属製歯車に対する合成
樹脂製歯車を相対回転可能にばね要素を介して連結し、
これら金属製歯車及び合成樹脂製歯車と噛み合う歯車に
対して合成樹脂製歯車の歯面が金属製歯車よりも先に当
接し、次いでばね要素の弾性変形を伴って金属製歯車が
当接するようにしたので、正常な噛み合い時には合成樹
脂製歯車の弾性変形により噛み合い衝撃が緩和されてト
ルク脈動そのものを小さくできる。又、合成樹脂製歯車
及びばね要素により振動エネルギが吸収されて振動レベ
ルが低減する。この現象は特に共振時に有効である。
又、歯面分離振動時には構成樹脂製歯車により緩衝効果
を生じて金属製歯車への衝撃が弱まり、応力的にも有利
となつて叩き音も緩和される。また、位相制限手段を組
み込んだので、ばね要素のばね力に抗して金属製歯車に
対する合成樹脂製歯車の位相をずれを最適な値に抑える
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はその右側
面図、第３図はそのIII矢視拡大図、第４図は突出量δ
の調節機構の一例を表す概念図である。 又、図中の符号で１は歯車軸、２は金属製歯車、3,6は
歯、４はばね要素、５は合成樹脂製歯車、10は押圧ブロ
ツク、12はスライドブロツク、11,13は斜面、14は伸縮
アーム、δは金属製歯車の歯面に対する合成樹脂製歯車
の歯面の突出量である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−108151（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−93652（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭44−17851（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸と一体に固定された金属製歯車と、
   前記回転軸に対して相対回転自在に嵌合され且つ前記金
   属製歯車の側方に配設される環状の合成樹脂製歯車と、
   この合成樹脂製歯車と前記金属製歯車とに連結され且つ
   前記金属製歯車に対してこれら金属製歯車及び合成樹脂
   製歯車と噛み合う歯車の歯面が押し当たる方向に当該合
   成樹脂製歯車を付勢する弾性変形可能な第１のばね要素
   と、このばね要素の付勢力に抗して前記金属製歯車に対
   する合成樹脂製歯車の突出量を制限する位相制限手段と
   を具え、該位相制限手段は前記合成樹脂製歯車側に付設
   された押圧ブロックと、該押圧ブロックに斜面接触して
   前記回転軸側に軸方向への移動が可能に付設されたスラ
   イドブロックと、前記合成樹脂製歯車と押圧ブロックと
   の結合部に介装された回転方向への弾性変形が可能な第
   ２のばね要素とからなることを特徴とする制振歯車。