JP4375720B2

JP4375720B2 - 樹脂歯車

Info

Publication number: JP4375720B2
Application number: JP2003422581A
Authority: JP
Inventors: 洋一竹内
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: EP1548329A3; EP1548329A2; DE602004004741D1; JP2005180595A; EP1548329B1; US20050132834A1; DE602004004741T2

Description

この発明は、動力伝達機構を構成する樹脂歯車であり、特に、がたつきの無い円滑で且つ高精度の回転伝達を可能にするため、バックラッシ除去を可能にした樹脂歯車に関するものである。

一般に、歯車は、製作公差、歯の変形、軸のたわみによる噛み合いの偏差等を考慮して、噛み合う相手歯車と円滑に噛み合って回転できるようにするため、バックラッシを設けるようになっている。しかしながら、バックラッシは、噛み合う一対の歯車の歯と歯の間に隙間を設けるものであるため、回転と停止を頻繁に繰り返す場合や、正転と逆転とを繰り返す場合に、噛み合う歯同士が衝突し、その歯同士の衝突に起因する騒音が発生する。また、歯車によって伝達される回転を計測値とするセンサ等においては、バックラッシに伴う回転誤差がそのまま計測誤差となるため、バックラッシを可能な限り少なくすることが求められていた。

そこで、特許文献１乃至３に開示された歯車は、歯が形成されたリム側と軸穴が形成されたハブ側とを撓み変形可能な複数のリブで接続し、このリブを撓み変形させて噛み合う歯車側に押し付けることにより、噛み合う一対の歯の歯面同士を密接させ、噛み合う一対の歯間に生じるバックラッシを除去するようになっている。

このような特許文献１乃至３に開示されたような歯車によれば、噛み合う相手歯車の歯の歯面との接触圧はリブの弾性変形力に起因するものであり、リブの弾性変形により相手歯車の歯との噛み合いを解除する方向へ歯を変位させることが可能であるため、バックラッシを無くすことによる回転不良を生じることなく、円滑な回転伝達を可能とすることが期待される。

特開２０００−２２０６９９号公報特開平８−２３３０７１号公報特開昭６３−１９４７０号公報

しかしながら、このような従来の歯車は、リムとハブを接続するリブがリムとハブの相対回動変位を許容するように弾性変形できるため、動力伝達時に作用する回転トルクにより、リブが撓み変形し、リムとハブとがリムの弾性変形分だけ回動方向にずれを生じる。このような回動方向のずれを生じると、例えば、ハブの軸穴に軸を一体回動可能に嵌合し、その軸の回転変位をセンサで測定するような場合に、回動変位の測定誤差を生じることになる。

そこで、本発明は、バックラッシを除去でき、従来の歯車よりも高精度の回転伝達を可能とする樹脂歯車を提供する。

請求項１の発明に係る樹脂歯車は、歯が形成された径方向外方側のリムと径方向内方側の軸支持部とが略円板状のウェブで一体に接続されている。そして、前記ウェブのうちの前記リムに接続される径方向外方側の接続部は、前記リムの肉厚とほぼ同様の肉厚に形成されている。また、前記ウェブのうちの前記径方向外方側の接続部に接続される部分は、前記リムと前記軸支持部との径方向への相対変位を弾性変形して許容するように、前記径方向外方側の接続部の肉厚よりも薄く、且つ、歯幅方向に湾曲させて形成されている。

本発明の樹脂歯車は、ウェブの一部が薄肉状の弾性変形部であり、その弾性変形部を歯幅方向に湾曲成形することにより、ハブとリムの径方向への相対変位を弾性変形部の弾性変形により可能としているが、弾性変形部が略板状であり、回転方向の剛性が極めて大きいため、ハブとリムの回動方向への相対変位を生じさせない。したがって、本発明の樹脂歯車は、バックラッシを無くした状態で回転伝達することが可能となり、しかも、リム側とハブ側との回動方向への相対変位を防止できるため、回転を円滑に且つ高精度に伝達することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。

図１〜図２は、本発明の実施の形態に係る樹脂歯車１を示す図である。このうち、図１は、樹脂歯車１の縦断面図であり、図２の樹脂歯車１をＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。また、図２は、樹脂歯車１の正面図である。

これらの図において、樹脂歯車１は、例えば、ポリアセタール、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート等を使用して射出成形されたものであり、外周に歯２が形成されたリム３と、中心に軸穴４が形成された略円筒形状のハブ（軸支持部）５と、これらリム３とハブ５とを径方向に一体的に接続するウェブ６とを備えている。なお、本実施の形態においては、ハブ５の軸線（Ｌ１）方向長さが歯幅寸法と同一寸法に形成され、ハブ５の軸線方向両端５ａ，５ｂがリム３の歯幅方向両端３ａ，３ｂとほぼ面一となるように形成されている。

このうち、ウェブ６は、リム３との接続部６ａ及びハブ５との接続部６ｂがリム３やハブ５の肉厚とほぼ同様の肉厚に形成され、このリム３との接続部６ａ及びハブ５との接続部６ｂが略円板形状に形成されている。また、このウェブ６は、リム３との接続部６ａ及びハブ５との接続部６ｂをこれら接続部６ａ，６ｂよりも薄肉の弾性変形部６ｃで一体的に接続するようになっている。すなわち、ウェブ６は、その径方向の一部が薄肉の弾性変形部６ｃになっている。なお、接続部６ａ，６ｂは、それぞれリム３の歯幅方向略中央部とハブ５の軸線方向略中央部とに接続されている。

ウェブ６の弾性変形部６ｃは、歯幅方向に湾曲変形（図の右方に湾曲変形）させられており、リム３とハブ５の径方向への相対変位を許容するように撓み変形する。そして、この弾性変形部６ｃは、その径方向外方端が径方向外方側の接続部６ａの歯幅方向略中央部に接続され、その径方向内方端が径方向内方側の接続部６ｂの歯幅方向略中央部に接続されている。これにより、弾性変形部６ｃが弾性変形した場合、弾性変形部６ｃの弾性力がリム３の歯幅方向略中央部を押圧することになり、リム３に図１の矢印Ｂ方向の回転モーメントが作用することがない。その結果、リム３の歯２を噛み合う相手歯車（図示せず）の歯の歯幅方向に均等の接触圧で接触させることができ、接触圧の不均衡に起因する偏摩耗を防止することができる。

図３は、本実施の形態の樹脂歯車１を相手歯車１０１に噛み合わせた状態の模式的拡大図である。この図３に示すように、本実施の形態の樹脂歯車１は、軸穴４の中心Ｌ１ａ（ハブ５の回転中心）をリム３の回転中心Ｌ１ｂに対して相手歯車１０１寄りに偏心させて取り付けられる。この偏心量（両回転中心のずれ量）ｅは、歯形精度のばらつきや噛み合う両歯車１，１０１の軸間寸法のばらつき等を考慮し、バックラッシを無くすことができ、噛み合う歯２，１０２の歯面同士を隙間無く接触させることができる寸法に設定される（図３参照）。

その結果、本実施の形態の樹脂歯車１は、弾性変形部６ｃのうちのハブ５と相手歯車１０１との間に位置する部分が圧縮されて弾性変形し、その弾性変形力でリム３を相手歯車１０１に押圧する。これにより本実施の形態の樹脂歯車１と相手歯車１０１との噛み合い状態が維持されることになる（図３参照）。

なお、弾性変形部６ｃの肉厚は、モジュールや外形寸法等、また噛み合う歯２，１０２の接触面圧をどのようにするか等の諸条件に応じ、最適の寸法が決定される。

このような構成の本実施の形態の樹脂歯車１は、ウェブ６の一部が薄肉状の弾性変形部６ｃであり、その弾性変形部６ｃを歯幅方向に湾曲成形することにより、ハブ５とリム３の径方向への相対変位を弾性変形部６ｃの弾性変形により可能としているが、弾性変形部６ｃが略円板状であり、回転方向の剛性が極めて大きいため、ハブ５とリム３の回動方向への相対変位を生じることがない。

このように、本実施の形態の樹脂歯車１によれば、バックラッシを無くした状態で回転伝達することが可能となり、しかも、リム３側とハブ５側との回動方向への相対変位を防止できるため、回転を円滑に且つ高精度に伝達することができる。

なお、弾性変形部６ｃは、本実施の形態のような湾曲変形部分を１個だけ形成した形状に限られず、その径方向に湾曲変形部分を複数形成した形状でもよい。例えば、弾性変形部６ｃは、図４に示すように、湾曲変形部分を径方向に２個連続して形成したり、図５に示すように、湾曲変形部分を径方向に４個連続して形成するようにしてもよい。また、図６に示すように、弾性変形部６ｃをリム３やハブ５とは別の弾性変形しやすい材料（弾性率の大きな材料）で形成するようにしてもよい。

また、本実施の形態は、ハブ５に軸穴４を形成する態様を例示したが、これに限られず、ハブ５と支持軸（図示せず）を一体に形成するようにしてもよい。

この発明の樹脂歯車は、高精度の回転を円滑に伝達する必要がある動力伝達機構に広く使用することができ、特に、精密測定器や計器の回転変位測定部に使用すると、測定精度を高精度化することができる。

本発明の実施の形態に係る樹脂歯車の縦断面図であり、図２のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る樹脂歯車の正面図である。

本発明の実施の形態に係る樹脂歯車を相手歯車に噛み合わせた状態の模式的拡大図である。

本発明の第１変形例を示す断面図であり、図１に対応する断面図である。

本発明の第２変形例を示す断面図であり、図１に対応する断面図である。

本発明の第３変形例を示す断面図であり、図１に対応する断面図である。

符号の説明

１……樹脂歯車、２……歯、３……リム、５……ハブ（軸支持部）、６……ウェブ、６ｃ……弾性変形部（一部）

Claims

歯が形成された径方向外方側のリムと径方向内方側の軸支持部とが略円板状のウェブで一体に接続された樹脂歯車において、
前記ウェブのうちの前記リムに接続される径方向外方側の接続部は、前記リムの肉厚とほぼ同様の肉厚に形成され、
前記ウェブのうちの前記径方向外方側の接続部に接続される部分は、前記リムと前記軸支持部との径方向への相対変位を弾性変形して許容するように、前記径方向外方側の接続部の肉厚よりも薄く、且つ、歯幅方向に湾曲させて形成された、
ことを特徴とする樹脂歯車。