JP3718068B2 - 歯車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車本体に回転力伝達部材を嵌合させ、該部材を介して動力が伝達されるように構成された歯車に関し、より詳細には、歯車の回転開始および回転停止の際に生じる衝撃力を緩和して、回転時の騒音を低減化させることが可能な歯車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の歯車は、外周面で複数の歯部と一体化しているリムと、前記リムの内側に同心円状に配置されたボスと、前記リムと前記ボスとの間に放射状に配置され、両端が前記リムと前記ボスとに接続された複数のリブとが一体成形されていて、かつ、前記ボスと前記リムとの間に嵌合部を有し、前記嵌合部に円盤状の回転力伝達部材の一部を嵌合させることによって、歯車本体の回転力を前記円盤状の回転力伝達部材に伝達することができるように構成されている。
【０００３】
この種の歯車の従来例を図９に示す。歯車の本体１０は、歯部１１、リム１２、ボス１３、ウェブ１４、リブ１５を有している。円筒形のリム１２は、外周面で複数の歯部１１と一体化している。ボス１３は、リム１２に対し同心円状に配置されている。ウェブ１４は、リム１２とボス１３とに接続されている。また複数のリブ１５が、ボス１３よりリム１２へ向けて放射状に延びていて、ボス１３の外周面と、リム１２の内周面と、ウェブ１４とに接続されている。歯部１１、リム１２、ボス１３、ウェブ１４は、合成樹脂の溶融材料を金型内に注入することによって一体形成されている。
嵌合部１６は、歯車本体を形成する合成樹脂に比べて軟質のゴムを用いて、リム１２、ボス１３、ウェブ１４、リブ１５などとは別体に形成されており、リブ１５によって区分けされ、リム１２、ボス１３、ウェブ１４とで構成された、歯車本体１０の空間部にそれぞれ挿入されている。
また嵌合部１６には、所定の位置に切り欠き部１６ａ（又は、凹部１６ａ）が形成されており、円盤状の回転力伝達部材を嵌合させることできるようになっている。
【０００４】
図１０に円盤状の動力伝達部材の一例を示す。円盤状の回転力伝達部材１７の一方の側には、図９に示す歯車に取り付けられた嵌合部１６の切り欠き部１６ａ（又は、凹部１６ａ）に嵌合させることができるような形状の凸部１７ａが設けられている。そして円盤状の動力伝達部材１７は、凸部１７ａを切り欠き部１６ａ（又は、凹部１６ａ）に嵌合させることによって、歯車と同軸に回転させられるようになっている。
また円盤状の回転力伝達部材１７の他方の側には、軸部１７ｂが設けられている。軸部１７ｂは、例えば、図示のように矩形の箱状に、または、セレーション軸として形成されており、そこに各種の歯車、プーリーなど各種の動力伝達部材を接続することができるようになっている。
そして、歯車本体１０が回転すると、その回転力が嵌合部１６を介して円盤状の回転力伝達部材１７に伝達されて、回転力伝達部材１７が回転し、さらにその回転力が他の動力伝達部材に伝達されるようになっている。
【０００５】
歯車が回転を開始するとき、および、回転を停止するときには、歯車の歯部および歯車と共に回転する円盤状の回転力伝達部材１７には過度の荷重が掛かるため、歯部の噛合いが悪くなり、回転時に生じる騒音が大きくなり、ひいては歯車の寿命に悪影響を及ぼすおそれがある。
そこで従来のこの種の歯車は、上述のように、歯車本体とは別体にゴム製の嵌合部１６を本体に取り付けて、嵌合部１６の弾性変形により歯車の回転に伴う衝撃（過度の荷重）を吸収する緩衝部材として機能させ、歯車の回転の開始から停止に至るまでの歯車の歯部の噛合いを向上させ、回転時に発生する騒音を低減させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の歯車のように、歯車本体とは別体に形成されたゴム製緩衝部材を、歯車本体に取り付けたのでは、その分、部品点数が多くなり、コスト高になると共にその取り付けのための作業が煩雑化する。また、ゴム製緩衝部材を取り付けないで、歯車本体に、円盤状の回転力伝達部材の凸部と嵌合可能な凹部を直接形成したのでは、歯車の回転開始および回転停止時に掛かる過度の衝撃がそのまま円盤状の回転力伝達部材および歯車本体に伝達されてしまい、歯車の歯部の噛合いが悪くなり、歯車の回転に伴い発生する騒音を低減させることができない。
【０００７】
そこで本発明は、歯車本体にゴム製緩衝部材を取り付けることなく、歯車の回転に伴い発生する過度の衝撃を吸収して、歯車の歯部の噛み合いを向上させ、騒音を低減させることが可能な歯車の提供を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による歯車は、外周面で複数の歯部と一体化しているリムと、前記リムの内側に同心円状に配置されたボスと、前記リムと前記ボスとの間に放射線状に配置された複数のリブと、前記複数のリブで区分された前記リムと前記ボスとの間に配置された複数の弾性変形部とが一体成形され、回転力伝達部材からの回転力を受けて回転する歯車本体であって、前記複数の弾性変形部が、前記リムと前記ボスとの間のウェブに沿って弾性変形可能な形状に形成され、かつ、回転力伝達部材に設けられた凸部と嵌合させるための嵌合部と、回転時に前記嵌合部が前記回転力伝達部材からの回転力を受けることにより前記弾性変形部が弾性変形した時に前記リブに回転力を伝達する端部とを有することを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、好ましくは、前記弾性変形部は、折曲げた形状部分、または湾曲した形状部分を有し、前記回転力伝達部材からの回転方向の力を受けて弾性変形され前記端部が前記リブに接触した時に、前記折曲げた形状部分、又は湾曲した形状部分が、さらに弾性変形することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、好ましくは、前記弾性変形部は、折曲げた形状部分、または湾曲した形状部分を有し、前記回転力伝達部材からの回転方向の力を受けて弾性変形され前記他端部が前記リブに接触した時に、前記折曲げた形状部分、又は湾曲した形状部分が、さらに弾性変形することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を、図を用いて説明する。
図１は本発明による歯車の一実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＡ−Ａ断面図である。
本実施形態の歯車は、外周面で複数の歯部１１と一体化している円筒形のリム１２と、リム１２と同心円状に位置するボス１３と、リム１２とボス１３とに接続されたウェブ１４と、ボス１３よりリム１２へ向けて放射状に延びていて、ボス１３の外周面とリム１２の内周面およびウェブ１４とに接続された複数のリブ１５とを有している。この点においては、本実施形態の歯車は、図９に示すような従来のこの種の歯車と構成がほぼ同じである。
本発明の歯車が、従来の歯車と大きく異なるのは、嵌合部１６が歯車本体に一体形成された弾性変形し易い形状の弾性変形部より構成されている点である。
【００１４】
本実施形態では、弾性変形部１８は、図１(a) に示すように、その一端部１８ａがボス１３と接続し、その反対側がリム１２に向かって歯車の半径に沿って延び、途中でリム１２の内周面近傍で大きく曲げられて屈曲部１８ｃを形成し、さらに歯車の回転方向に沿ってリブ１５に向かって延びている。弾性変形部１８の他端部１８ｂとリブ１５との間には、所定量の間隔がとられている。また、弾性変形部１８は、ウェブ側を向いた面が、図１(b) に示すように、ウェブ１４とは非接続となっている。このため、弾性変形部１８は、ほぼ全体がウェブ１４に沿って弾性変形し易くなっている。なお、弾性変形部１８を歯車本体１０と一体成形し易くするため、および、一体成形後に歯車本体１０を金型から離型し易くするために、ウェブ１４には、図１(a) に示すように、弾性変形部１８の形状に沿って溝１４ａが形成されている。そして、二つの弾性変形部１８が円盤状の回転力伝達部材の凸部１７ａを挟持して嵌合させることができるように対向して配置されて、嵌合部１６を構成している。
【００１５】
嵌合部１６は、円盤状の回転力伝達部材を歯車本体１０に嵌合させた状態において、弾性変形部１８を凸部１７ａに圧接させて、回転力伝達部材を歯車本体１０に固定するようになっている。
また、嵌合部１６は、円盤状の回転力伝達部材の凸部１７ａを嵌合させた歯車が回転を開始するときに、凸部１７ａより所定の回転方向に力を受ける弾性変形部１８の一端部１８ａから凸部１７ａに接触する部位までの部分が弾性変形して他端部１８ｂがリブ１５に当接し、リブ１５を変形させることなく、円盤状の回転力伝達部材を回転させ、一方、回転中の歯車が回転を停止するときには、凸部１７ａより所定の回転方向に力を受ける弾性変形部１８の一端部１８ａから凸部１７ａに接触する部位までの部分が弾性変形して他端部１８ｂがリブ１５に当接し、さらに、屈曲部１８ｃ近傍が弾性変形して、リブ１５を変形させることなく、円盤状の回転力伝達部材の回転を停止させることができように、歯車の回転に伴うトルクの大きさを考慮して、肉厚Ｔ、高さ、長さ、形状、弾性変形させる度合い、弾性変形させる方向などが設計されている。
【００１６】
本実施形態の歯車は、このように構成したので、円盤状の回転力伝達部材の凸部１７ａを嵌合させた歯車本体１０が回転を開始すると、一方の弾性変形部１８が、円盤状の回転力伝達部材の凸部１７ａを回転方向に押すと共に、その回転方向とは逆方向の所定量の回転力を凸部１７ａから受ける。このとき、その回転方向とは逆方向の所定量の回転力を凸部１７ａから受けた一方の弾性変形部１８は、一端部１８ａから凸部１７ａに接触する部位までの部分が弾性変形して他端部１８ｂがリブ１５に当接する。このとき、その他端部１８ｂによりリブ１５に対し回転方向とは逆方向に力が掛けられるが、その力はその弾性変形部１８が変形することにより、リブ１５を変形させない程度の力に緩和される。このため、歯車本体１０が回転したときには、リブ１５を変形させることなく、円盤状の回転力伝達部材が回転させられる。
【００１７】
他方、回転中の歯車本体１０の回転を停止させると、他方の弾性変形部１８が、円盤状の回転力伝達部材の凸部１７ａを回転方向とは逆方向に押すと共に、その回転方向の所定量の回転力を凸部１７ａから受ける。このとき、その回転方向の所定量の回転力を凸部１７ａから受けた他方の弾性変形部１８は、一端部１８ａから凸部１７ａに接触する部位までの部分が弾性変形して他端部１８ｂがリブ１５に当接し、さらに、屈曲部１８ｃ近傍が弾性変形する。このとき、その他端部１８ｂによりリブ１５に対し回転方向に力が掛けられるが、その力はその弾性変形部１８が変形することにより、リブ１５を変形させない程度の力に緩和される。このため、歯車本体１０が回転を停止したときには、リブ１５を変形させることなく、円盤状の回転力伝達部材が回転を停止させられる。なお、歯車本体を回転させるときに比べて、回転を停止させるときの方が、弾性変形部に掛かる力が大きいため、弾性変形部１８の弾性変形の度合いが大きくなっている。
【００１８】
本実施形態の歯車によれば、歯車の回転に伴い発生する過度の衝撃を嵌合部１６を構成する弾性変形部１８で吸収することができるので、嵌合部１６としてゴム製の緩衝部材を歯車本体１０とは別体に取り付けていた従来の歯車のように歯車の歯部の噛合いを向上させて、歯車の回転時の騒音を低減させることができる。
また、本実施形態の歯車は、嵌合部１６を構成する弾性変形部１８を歯車本体に一体形成したので、従来の歯車のように、ゴム製の緩衝部材を歯車本体に取り付ける必要がなく、その分の材料コストが抑えられ、歯車の製造作業を簡単化することができる。
したがって、本実施形態の歯車によれば、従来のゴム製緩衝部材を取り付けた歯車と同等以上の性能を有しながら、材料および製造コストを低減し、作業負担を軽減させることができる。
【００１９】
図２は本発明による歯車の他の実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＢ−Ｂ断面図である。
本実施形態の歯車では、弾性変形部１８は、一端部１８ａがリブ１５と接続しており、その反対側が一端部１８ａから円盤状の回転力伝達部材の凸部１７ａに向かって延び、凸部１７ａとの接触位置で大きく曲げられて屈曲部１８ｃを形成している。
その他の構成および作用、効果は、図１の実施形態の歯車とほぼ同様である。
【００２０】
図３は本発明による歯車のさらに他の実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＣ−Ｃ断面図である。
本実施形態の歯車では、弾性変形部１８は、一端部１８ａがリム１２と接続しており、その反対側が一端部１８ａから円盤状の回転力伝達部材の凸部１７ａに向かって延び、凸部１７ａとの接触位置で大きく曲げられて屈曲部１８ｃを形成している。
その他の構成および作用、効果は、図１の実施形態の歯車とほぼ同様である。
【００２１】
図４は本発明による歯車のさらに他の実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＤ−Ｄ断面図である。
本実施形態の歯車は、弾性変形部１８の一端部１８ａが、図４(b) に示すように、ウェブ１４と接続している。なお、弾性変形部１８は、一端部１８ａ以外は、ウェブ１４には接続していない。このため、本実施形態の歯車においても、弾性変形部１８は、円盤状の回転力伝達部材の凸部１７ａから力を受けたときに変形し易くなっている。
その他の構成および作用、効果は、図１の実施形態の歯車とほぼ同様である。
【００２２】
図５は本発明による歯車のさらに他の実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＥ−Ｅ断面図である。
本実施形態の歯車は、弾性変形部１８の一端部１８ａがリブ１５と接続し、他端部１８ｂが歯車の回転方向に沿って延び、その端面が円盤状の回転力伝達部材の凸部１７ａの側面に当接するようにして湾曲状に形成されている。
なお、本実施形態の弾性変形部１８は、円盤状の回転力伝達部材を嵌合させた状態の歯車が回転するときに、凸部１７ａより所定の回転方向に力を受ける弾性変形部１８が、その一端部１８ａと接続するリブ１５を変形させることなく、ほぼ全体に渡って弾性変形しながら、円盤状の回転力伝達部材を回転させ、回転中の歯車が回転を停止するときに、凸部１７ａより所定の回転方向に力を受ける弾性変形部１８が、その一端部１８ａと接続するリブ１５を変形させることなく、ほぼ全体に渡って弾性変形の度合いを増して、円盤状の回転力伝達部材の回転を停止させることができるように、歯車の回転に伴うトルクの大きさを考慮して、肉厚Ｔ、高さ、長さ、形状、弾性変形させる度合い、弾性変形させる方向などが設計されている。
その他の構成および効果は、図１の実施形態の歯車とほぼ同様である。
【００２３】
なお、図１ないし図４の実施形態の歯車では、それぞれ、弾性変形部１８は他端部１８ｂが歯車の本体とは非接続に形成されているが、例えば、図２の実施形態の歯車における他端部１８ｂをリブ１５に接続するように形成して（図６参照）、弾性変形部１８の両端が歯車本体に接続するようにしてもよい。
【００２４】
また、上記各実施形態では、一つの嵌合部１６を二つの弾性変形部１８で構成したが、三つ以上の弾性変形部で構成してもよく、一つの嵌合部を構成する各弾性変形部はそれぞれ異なる形状のものであってもよい。例えば、回転が一方向のみに行われるのであれば、回転開始時に荷重がかかる弾性変形部と、回転停止時に荷重がかかる弾性変形部とで、その形状を変えて衝撃吸収の程度を異ならせてもよい。また、円盤状の回転力伝達部材を歯車本体に嵌合させた状態で凹部１７ａを圧接して位置を固定することができれば、例えば、図７に示すように、一つの弾性変形部１８で構成してもよい。なお、図７に示す弾性変形部１８は、凹部１７ａのボス１３を向いた面に弾接することによって円盤状の回転力伝達部材を固定することができるようにしている。
なお、この場合の弾性変形部１８は、図６に示す歯車における弾性変形部と同様に、両端を歯車本体に接続するように形成しても、または、図示のように一端部１８ａのみが歯車本体（図７の場合には、リブ１５）に接続し、他端部１８ｂは歯車本体とは非接続となるように形成してもよい。
【００２５】
また、上記各実施形態の弾性変形部１８の形状は、図１ないし図７に示すような形状に限定されるものではなく、例えば、図８に示すように、折り曲げた形状に形成してもよく、または、これに湾曲面を組合わせて形成してもよい。その場合、その折り曲げ角度、湾曲の度合いなども、歯車の回転に伴うトルクの大きさを考慮して設計しておけば、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００２６】
その他、本発明による歯車のリムの外周面に形成される歯の種類は特に限定されず、例えば、平歯、はす歯であってもよい。
また、本発明による歯車は、複数個同軸に組み合わされた多段構成の歯車にも適用可能である。
また、本発明による歯車は、歯車の回転開始および回転停止の際に生じる衝撃力を緩和して、回転時の騒音を低減させることができるため、回転開始および回転停止が断続的かつ頻繁に行われるような歯車として用いれば、騒音を低減させる効果が非常に大きくなるので、例えば、自動車のパワーウインドウやサンルーフなどのような断続的な開閉操作を伴う開閉物を開閉するための動力を伝達するための歯車に最適である。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、従来の歯車において用いられていたゴム製の緩衝部材を用いることなく、歯車自体で歯車の回転に伴う衝撃を吸収することができる。したがって、本発明によれば、かつ、製造工程を簡単化させながら、従来のゴム製緩衝部材を取り付けた歯車と同等以上に歯車の回転時に発生する歯部の噛み合い誤差、騒音を低減化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による歯車の一実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明による歯車の他の実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明による歯車のさらに他の実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】本発明による歯車のさらに他の実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＤ−Ｄ断面図である。
【図５】本発明による歯車のさらに他の実施形態を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＥ−Ｅ断面図である。
【図６】本発明による歯車のさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図７】本発明による歯車のさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図８】本発明による歯車に形成される弾性変形部の形状を例示する平面図である。
【図９】歯車の従来例を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＦ−Ｆ断面図である。
【図１０】歯車に用いられる円盤状の回転力伝達部材の一例を示し、(a) は平面図、(b) は(a) に示す歯車のＧ−Ｇ断面図である。
【符号の説明】
１１ 歯部
１２ リム
１３ ボス
１４ ウェブ
１５ リブ
１６ 嵌合部
１６ａ 切り欠き部（凹部）
１７ 円盤状の回転力伝達部材
１７ａ 凸部
１７ｂ 軸部
１８ 弾性変形部
１８ａ 一端部
１８ｂ 他端部
１８ｃ 屈曲部

Claims (3)

1. 外周面で複数の歯部と一体化しているリムと、前記リムの内側に同心円状に配置されたボスと、前記リムと前記ボスとの間に放射線状に配置された複数のリブと、前記複数のリブで区分された前記リムと前記ボスとの間に配置された複数の弾性変形部とが一体成形され、回転力伝達部材からの回転力を受けて回転する歯車本体であって、
   前記複数の弾性変形部が、前記リムと前記ボスとの間のウェブに沿って弾性変形可能な形状に形成され、かつ、回転力伝達部材に設けられた凸部と嵌合させるための嵌合部と、回転時に前記嵌合部が前記回転力伝達部材からの回転力を受けることにより前記弾性変形部が弾性変形した時に前記リブに回転力を伝達する端部とを有することを特徴とする歯車。
2. 前記嵌合部は、前記回転力伝達部材に設けられた凸部を二つ以上の前記弾性変形部により挟持するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車。
3. 前記弾性変形部は、折曲げた形状部分、または湾曲した形状部分を有し、前記回転力伝達部材からの回転方向の力を受けて弾性変形され前記端部が前記リブに接触した時に、前記折曲げた形状部分、又は湾曲した形状部分がさらに弾性変形することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歯車。

Images