JP4919701B2 - Gear device - Google Patents
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Description
本発明は、外周面に複数の歯を備え相手歯車の歯との噛合いによって回転運動を伝達する一対の歯車からなり、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向に互いに突き合わされるように噛み合わせた歯車装置に関し、詳しくは、過負荷時の歯車の歯の回転軸方向へのずれを抑制して回転精度の安定化を図ろうとする歯車装置に係るものである。 The present invention comprises a pair of gears having a plurality of teeth on the outer peripheral surface and transmitting rotational movement by meshing with the teeth of the counter gear, and the tooth surfaces of the teeth of the counter gears facing each other in the direction of the rotation axis. More specifically, the present invention relates to a gear device that attempts to stabilize rotational accuracy by suppressing the shift of the gear teeth in the direction of the rotation axis during overload.
従来の歯車装置は、外周面に歯先面が歯幅方向に一定の傾斜面に形成された複数の歯を有する一対のテーパー歯車からなり、一方のテーパー歯車を回転軸方向へ弾性付勢してその歯の歯面を他方のテーパー歯車の歯の歯面に圧接して突き合わせてバックラッシを無くしていた(例えば、特許文献1参照)。
しかし、このような従来の歯車装置においては、一方のテーパー歯車を回転軸方向へ弾性付勢してその歯の歯面を他方のテーパー歯車の歯の歯面に圧接させただけであったので、一方の歯車に対して回転軸方向の外力が作用すると、この一方の歯車は弾性付勢力に抗して回転軸方向にずれることがあった。このような歯車装置において、他方の歯車に大きな負荷が加わると、噛合った歯には歯を変形させようとする応力が発生する。同時に、この応力は一方の歯車の噛合った歯を回転軸方向へずらせる外力となる。したがって、上述したように、一方の歯車は弾性付勢力に抗して回転軸方向へずれ、一対の歯車の噛合った歯が変形することがあった。そのため、歯の噛合い状態が悪くなり、回転精度が不安定となることがあった。特に、このような従来の歯車装置を、例えば回転角度を検出する角度センサー等に使用した場合には、角度検出精度が悪化するおそれがあった。 However, in such a conventional gear device, one taper gear is elastically biased in the direction of the rotation axis so that the tooth surface of the tooth is pressed against the tooth surface of the tooth of the other taper gear. When an external force in the direction of the rotation axis acts on one gear, the one gear may shift in the direction of the rotation axis against the elastic biasing force. In such a gear device, when a large load is applied to the other gear, a stress that causes the teeth to deform is generated in the engaged teeth. At the same time, this stress becomes an external force that shifts the meshed teeth of one gear toward the rotation axis. Therefore, as described above, one gear is displaced in the direction of the rotation axis against the elastic biasing force, and the meshed teeth of the pair of gears may be deformed. For this reason, the meshing state of the teeth is deteriorated, and the rotation accuracy may become unstable. In particular, when such a conventional gear device is used, for example, in an angle sensor that detects a rotation angle, the angle detection accuracy may be deteriorated.
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、過負荷時の歯車の歯の回転軸方向へのずれを抑制して回転精度の安定化を図ろうとする歯車装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention addresses such problems, and an object thereof is to provide a gear device that attempts to stabilize rotational accuracy by suppressing the shift of gear teeth in the direction of the rotation axis during overload. And
上記目的を達成するために、本発明による歯車装置は、外周面に複数の歯を備え相手歯車の歯との噛合いによって回転運動を伝達する一対の歯車からなり、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向にて互いに突き合わされるように噛み合わせた歯車装置であって、前記一対の歯車の歯が噛合った噛合い領域に、各々の歯の歯面が互いに突き合わされる方向にて前記噛合った歯の少なくとも一方の端面に対向して、過負荷時に発生する前記噛合った歯の回転軸方向へのずれを該噛合った歯の前記少なくとも一方の端面に当接して規制する規制部材を備えたものである。 In order to achieve the above object, a gear device according to the present invention comprises a pair of gears having a plurality of teeth on the outer peripheral surface thereof and transmitting rotational movement by meshing with the teeth of the counter gear, and each of the counter gears facing each other. A gear device in which the tooth surfaces of the teeth of the pair of gears are engaged with each other in the direction of the rotation axis, and the tooth surfaces of the teeth of the pair of gears are in contact with each other in the meshing region where the teeth of the pair of gears are engaged. A shift in the rotational axis direction of the meshed teeth that occurs at the time of overload is opposed to at least one end surface of the meshed teeth in the direction in which the meshed teeth are opposed to each other. It is provided with a regulating member that abuts and regulates.
このような構成により、外周面に複数の歯を備え、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向にて互いに突き合わされるように噛み合わせて回転運動を伝達する一対の歯車の歯が噛合った噛合い領域に、各々の歯の歯面が互いに突き合わされる方向にて噛合った歯の少なくとも一方の端面に対向して備えた規制部材で、過負荷時に発生する噛合った歯の回転軸方向へのずれを該噛合った歯の上記少なくとも一方の端面に当接して規制する。 With such a configuration, a pair of gears having a plurality of teeth on the outer peripheral surface, and transmitting the rotational motion by meshing the opposing mating gears so that the tooth surfaces of the respective teeth face each other in the rotation axis direction teeth in the meshing region meshed in, in the regulating member equipped to face at least one end surface of the teeth meshing at the direction the tooth surfaces of each tooth is butted to each other, meshing occurring during overload A shift in the direction of the rotation axis of the tooth is controlled by contacting at least one end face of the meshed tooth .
また、前記規制部材は、一対の片部を有する縦断面略コの字状に形成され、前記一対の歯車の噛合った歯の両端面を前記一対の片部で挟んで配設されたものである。これにより、一対の片部を有する縦断面略コの字状に形成された規制部材のこの片部で一対の歯車の噛合った歯の両端面を挟み、この片部で噛合った歯の回転軸方向へのずれを規制する。 In addition, the regulating member is formed in a substantially U-shaped longitudinal section having a pair of pieces, and is arranged with both end faces of meshed teeth of the pair of gears sandwiched between the pair of pieces. It is. Thereby, the both end surfaces of the teeth engaged with the pair of gears are sandwiched by this piece of the regulating member formed in a substantially U-shaped longitudinal section having a pair of pieces, and the teeth engaged by this piece are inserted. Regulates displacement in the direction of the rotation axis.
さらに、前記規制部材は、前記一対の歯車のいずれか一方の歯車の歯先円直径よりも大きい直径を有する円板状に形成され、他方の歯車の噛合った歯の一方の端面に前記一方の歯車の歯先から外方に張り出した部分を対向させて、前記一方の歯車のウェブ面に設けられたものである。これにより、一方の歯車の歯先円直径よりも大きい直径を有する円板状に形成されて一方の歯車のウェブ面に設けられた規制部材の、一方の歯車の歯先から外方に張り出した部分を他方の歯車の噛合った歯の一方の端面に対向させ、この張り出した部分で噛合った歯の回転軸方向へのずれを規制する。 Further, the restricting member is formed in a disk shape having a diameter larger than the diameter of the tooth tip circle of one of the pair of gears, and the one end face of one of the meshed teeth of the other gear The one of the gears is provided on the web surface of the one gear so that the portions projecting outward from the tooth tips of the gears face each other. As a result, a regulating member formed on the web surface of one gear and projecting outward from the tooth tip of one gear is formed in a disk shape having a diameter larger than the tooth tip circular diameter of one gear. The portion is made to face one end face of the meshed tooth of the other gear, and the shift of the tooth meshed by the protruding portion in the direction of the rotation axis is restricted.
そして、前記一対の歯車の対向する相手歯車との歯の噛み合いは、少なくとも一方の歯車の歯の歯面を他方の歯車の歯の歯面に対して、弾性部材を用いて回転軸方向にて圧接してつき合わせるものである。これにより、弾性部材で少なくとも一方の歯車の歯の歯面を他方の歯車の歯の歯面に対して回転軸方向にて圧接してつき合わせて歯を噛み合わせる。 Then, the meshing of the teeth of the pair of gears with the opposing gears is such that at least the tooth surface of one gear is opposed to the tooth surface of the other gear in the rotational axis direction using an elastic member. They are pressed together to meet each other. Thereby, the tooth surface of at least one gear tooth is brought into pressure contact with the tooth surface of the tooth of the other gear in the direction of the rotation axis by the elastic member, and the teeth are engaged.
請求項1に係る発明によれば、規制部材で一対の歯車の噛合った歯の過負荷時に発生する回転軸方向へのずれを噛合った歯の少なくとも一方の端面に当接して規制しているので、過負荷時にも歯車の歯の噛合い状態は変化しない。したがって、噛合っている歯の変形が抑制され、回転精度の安定化を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the restricting member abuts against at least one end face of the meshed teeth and regulates the displacement in the rotation axis direction that occurs when the teeth meshed with the pair of gears are overloaded. Therefore, the meshing state of the gear teeth does not change even during overload. Therefore, the deformation of the meshing teeth is suppressed, and the rotation accuracy can be stabilized.
また、請求項2に係る発明によれば、縦断面コの字状に形成された規制部材の一対の片部で一対の歯車の噛合った歯を各歯の歯面が互いに突き合わされる方向に挟み、この歯の回転軸方向へのずれを規制することができる。
Further, according to the invention according to
さらに、請求項3に係る発明によれば、一方の歯車の歯先円直径よりも大きい直径を有する円板状に形成されて一方の歯車のウェブ面に設けられた規制部材の、一方の歯車の歯先から外方に張り出した部分で噛合った歯の回転軸方向へのずれを規制することができる。 Further, according to the invention of claim 3, one gear of the regulating member formed in a disk shape having a diameter larger than the diameter of the tip circle of one gear and provided on the web surface of one gear. It is possible to restrict the shift of the teeth engaged in the portion protruding outward from the tooth tip in the direction of the rotation axis.
そして、請求項4に係る発明によれば、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向にて互いに突き合わされるように弾性付勢して噛み合わせることができ、バックラッシを無くすことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the opposing mating gears can be meshed by being elastically biased so that the tooth surfaces of the teeth face each other in the rotation axis direction, thereby eliminating backlash. be able to.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明による歯車装置の実施形態を示す図であり、一対の歯車の噛み合い状態の説明図である。また、図2は図1のA−A線断面図である。この歯車装置は、外周面に複数の歯を備え相手歯車の歯との噛合いによって回転運動を伝達する一対の歯車からなり、対向する相手歯車同士を各々の歯の歯面が回転軸方向にて互いに突き合わされるように噛み合わせたもので、一方の歯車G1と、他方の歯車G2と、規制部材1とを備えている。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a gear device according to the present invention, and is an explanatory diagram of a meshed state of a pair of gears. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. This gear device is composed of a pair of gears having a plurality of teeth on the outer peripheral surface and transmitting rotational movement by meshing with the teeth of the mating gear. And includes one gear G 1 , the other gear G 2, and a regulating member 1.
一方の歯車G1は、外周面に複数の歯2を備え相手歯車(G2)の歯(3)との噛合いによって回転運動を伝達するもので、例えば駆動側歯車となるものである。ここで、本発明においては、一方の歯車G1の各歯2の形状は、図2に示すように、各々の歯2の両側方の歯面の一部に、標準歯車の歯形に対してテーパー状に狭まる突合せ段部4が形成されている。この実施形態においては、一方の歯車G1の突合せ段部4は、各歯2の歯幅方向の中間部に形成されている。即ち、各歯2の歯幅方向の中間部に形成された突合せ段部4を境にして両側の歯厚が異なるようにされている。
One gear G 1 has a plurality of
一方の歯車G1の歯2と、歯3を噛み合わせて他方の歯車G2が設けられている。この歯車G2は、外周面に複数の歯3を備え相手歯車G1の歯2との噛合いによって回転運動を伝達するもので、例えば従動側歯車となるものである。ここで、本発明においては、他方の歯車G2の各歯3の形状は、図2に示すように、各々の歯3の両側方の歯面の一部に、標準歯車の歯形に対してテーパー状に広がる突合せ段部5が形成されている。この実施形態においては、他方の歯車G2の突合せ段部5は、各歯3の歯幅方向の中間部に形成されている。即ち、各歯3の歯幅方向の中間部に形成された突合せ段部5を境にして両側の歯厚が異なるようにされている。
The
そして、上述した一方の歯車G1と他方の歯車G2とを、図2に示すように、各歯2,3の横断面形状がテーパー状の突合せ段部4,5を回転軸O1,O2方向にて互いに突き合わせるように噛み合わせている。この場合、一方の歯車G1を図示省略の弾性部材により回転軸O1方向にて同図に示す矢印B方向へ弾性付勢しているので、一方の歯車G1の突合せ段部4と他方の歯車G2の突合せ段部5とが隙間なく当接して、図1に示す一対の歯車G1,G2の歯2,3の噛み合い時のバックラッシを低減若しくは無くすことができる。なお、この歯車G1と歯車G2との噛み合いにおいて、突合せ段部4,5以外の歯面は、図2に示すように当接しないで隙間g1が形成されるようになっており、お互いの歯2,3が食い込んでしまうのを防止している。
Then, as shown in FIG. 2, the one gear G 1 and the other gear G 2 described above are connected to the
一方の歯車G1と他方の歯車G2の歯2,3が噛合った噛合い領域には、規制部材1が設けられている。この規制部材1は、各々の歯2,3の歯面が互いに突き合わされる方向にて互いに噛合った歯2,3の端面2a,2b,3a,3bのうち少なくとも一方の端面に対向して備えられ、互いに噛合った歯2,3の過負荷時に発生する回転軸O1,O2方向へのずれを噛合った歯2,3の上記少なくとも一方の端面に当接して規制するものであり、図2に示すように、互いに対向して一対の片部6a,6bを有し、この一対の片部6a,6bの一端部を繋いで縦断面略コの字状をなし、噛合った歯2,3の回転軸O1,O2方向へのずれを規制するのに十分な剛性を有する材料で形成されている。そして、一方の歯車G1と他方の歯車G2の互いに噛合った歯2,3の両端面2a,2b,3a,3bを一対の片部6a,6bで挟んで配設されている。なお、規制部材1の各片部6a,6bと一対の歯車G1,G2の互いに噛合った歯2,3の端面2a,2b,3a,3bとの間には、噛合った歯2,3のずれを許容できる隙間g2が設けられている。
The restricting member 1 is provided in the meshing region where the gears 2 and 3 of the one gear G1 and the other gear G2 are meshed. The regulating member 1 is opposed to at least one of the
次に、このように構成された歯車装置の動作について説明する。
図1に示すように、一方の歯車G1は、図示省略の回転軸によって回転軸O1方向に変位可能に保持されており、他方の歯車G2は、図示省略の回転軸に固着されている。なお、この場合、他方の歯車G2は、回転軸O2方向にずれないようになっている。
Next, the operation of the gear device configured as described above will be described.
As shown in FIG. 1, one gear G 1 is displaceably retained on the rotary shaft O 1 direction by the rotation of the not shown shaft, the other gear G 2, is fixed to an unillustrated rotary shaft Yes. In this case, the other gear G 2 is not displaced in the direction of the rotation axis O 2 .
このような状態で、対向する相手歯車G1,G2同士を、各々の歯2,3の横断面形状がテーパー状の突合せ段部4,5を回転軸O1,O2方向にて互いに突き合わせて噛合っている。また、一方の歯車G1は、図示省略の弾性部材によって回転軸O1方向にて図2に示す矢印B方向へ弾性付勢されているので、一方の歯車G1の突合せ段部4と他方の歯車G2の突合せ段部5とが隙間なく当接する。これにより、一対の歯車G1,G2は、各々の歯2,3がバックラッシの無い状態で噛み合い、一方の歯車G1の回転運動が他方の歯車G2に伝達されることとなる。
In such a state, the opposing gears G 1 and G 2 facing each other and the
ここで、他方の歯車G2に大きな負荷がかかると、各歯車G1,G2の歯2,3は外部応力によって変形しようとする。これにより、一方の歯車G1には、弾性部材の弾性付勢力に抗してこの歯車G1を回転軸O1方向にて図2に示す矢印Bと反対方向へずれさせようとする力が作用する。 Here, when large load is applied to the other gear G 2, teeth 2,3 of the gears G 1, G 2 is to deform by an external stress. As a result, one gear G 1 has a force to shift the gear G 1 in the direction opposite to the arrow B shown in FIG. 2 in the direction of the rotation axis O 1 against the elastic biasing force of the elastic member. Works.
しかし、本発明の歯車装置においては、一対の歯車G1,G2の噛合った歯2,3を回転軸O1,O2方向に挟んで規制部材1の一対の片部6a,6bを配置しているので、一方の歯車G1の噛合った歯2の端面2aが片部6aに当接して、この歯車G1の噛合った歯2の図2に示す矢印Bと反対方向へのずれが規制されることになる。したがって、一対の歯車G1,G2の歯2,3の噛み合い状態は、過負荷がかかっても変化せず、噛合った歯2,3の変形が抑制される。したがって、安定した噛み合い状態が維持され、両歯車G1,G2間に回転運動が安定して伝達されることとなる。
However, in the gear device of the present invention, the pair of
図3は規制部材1の変形例を示す説明図である。この規制部材1は、同図(b)に示すように、一方の歯車G1の歯先円直径よりも大きい直径を有する円板状に形成され、同図(a)に示すように一方の歯車G1の対向するウェブ面9,10にて図示省略の弾性部材によって矢印B方向に押圧されるウェブ9面とは反対側のウェブ面10に設けられており、一方の歯車G1の歯先11から外方に張り出した張出部12を他方の歯車G2の噛合った歯3の端面3bに所定の隙間g2を介して対向させたものである。
FIG. 3 is an explanatory view showing a modification of the regulating member 1. The regulating member 1, as shown in FIG. (B), is formed in a disc shape having a diameter greater than one tip diameter of the gear G 1, one as shown in the diagram (a) the web 9 surface and which is pressed in the direction of arrow B by an elastic member (not shown) at the web surfaces 9, 10 of opposing gear G 1 is provided on the
この場合、他方の歯車G2に過負荷がかかったとき、一方の歯車G1には、図3(a)に矢印Bで示す弾性付勢方向と反対方向の力が作用する。しかし、図3に示す規制部材1においては、一方の歯車G1の歯先11から外方に張り出した張出部12が他方の歯車G2の噛合った歯3の端面3bに当接するため、一方の歯車G1の噛合った歯2の回転軸O1方向にて同図(a)に示す矢印Bと反対方向へのずれが規制される。したがって、一対の歯車G1,G2の噛合った歯2,3の変形は抑制され、両歯車G1,G2間に回転運動が安定して伝達されることになる。図3において、符号14は一方の歯車G1の回転軸を示し、符号15は他方の歯車G2の回転軸を示す。
In this case, when the overload is applied to the other gear G 2, the one gear G 1, opposite forces are acting on the elastic biasing direction indicated by the arrow B in FIG. 3 (a). However, the regulating member 1 shown in FIG. 3, since the
なお、図3に示す規制部材1は、弾性付勢される一方の歯車G1のウェブ面に設けるものに限られず、他方の歯車G2のウェブ面に設けてもよい。この場合は、規制部材1は、一方の歯車G1の弾性部材によって押圧されるウェブ面9と同じ側のウェブ面13に設けるとよい。
Incidentally, the regulating member 1 shown in FIG. 3 is not limited to those provided on one of the web surfaces of the gear G 1 is elastically biased, may be provided on the other of the web surface of the gear G 2. In this case, the regulating member 1 may be provided on the
以上の説明においては、一対の歯車G1,G2の各歯2,3の歯幅方向の中間部に横断面形状がテーパー状の突合せ段部4,5を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限られず、突合せ段部4,5は、各歯車G1,G2の各歯2,3の歯幅方向の一方の端面2a,3a又は2b,3b近くに形成されてもよい。
In the above description, the case where the butting
また、上述した規制部材1は、各歯2,3に横断面形状がテーパー状の突合せ段部4,5を設けた一対の歯車G1,G2を組み合わせた歯車装置に適用するものに限られず、テーパー歯車を組み合わせたものであってもよく、回転軸方向に弾性付勢して一方の歯車の歯の歯面を互いに噛合った他方の歯車の歯の歯面に当接させてバックラッシを無くすようにした如何なる歯車装置にも適用することができる。
In addition, the restriction member 1 described above is not limited to one that is applied to a gear device that is a combination of a pair of gears G 1 and G 2 in which the
さらに、この実施形態においては、一方の歯車G1が回転軸O1方向に弾性付勢されている場合について説明したが、本発明はこれに限られず、両歯車G1,G2が回転軸方向にて互いに反対方向に弾性付勢されたものであってもよい。 Further, in this embodiment, a case has been described in which one gear G 1 is being elastically urged to the rotary shaft O 1 direction, the present invention is not limited to this, both gears G 1, G 2 is the rotation axis It may be elastically biased in opposite directions in the direction.
そして、本発明の歯車装置は、一対の歯車G1,G2の歯2,3の噛み合いによって回転運動を伝達するものに限られず、アイドルギヤを介して一対の歯車G1,G2間に回転運動が伝達されるようにしたものであってもよい。
The gear device of the present invention is not limited to thereby transmit a rotational motion meshing pair of gears G 1, G 2 of the
G1…一方の歯車
G2…他方の歯車
1…規制部材
2…一方の歯車の歯
2a,2b…一方の歯車の歯の端面
3…他方の歯車の歯
3a,3b…他方の歯車の歯の端面
6a,6b…規制部材の片部
9,10,13…ウェブ面
11…歯先
12…規制部材の張出部
G 1 ... One gear G 2 ... The other gear 1 ...
Claims (4)
前記一対の歯車の歯が噛合った噛合い領域に、各々の歯の歯面が互いに突き合わされる方向にて前記噛合った歯の少なくとも一方の端面に対向して、過負荷時に発生する前記噛合った歯の回転軸方向へのずれを該噛合った歯の前記少なくとも一方の端面に当接して規制する規制部材を備えたことを特徴とする歯車装置。 It consists of a pair of gears that have a plurality of teeth on the outer peripheral surface and transmit rotational movement by meshing with the teeth of the mating gear, and the tooth surfaces of each tooth are butted against each other in the direction of the rotation axis. A gear device engaged with each other,
The meshing region in which the teeth of the pair of gears mesh with each other is opposed to at least one end surface of the meshed teeth in a direction in which the tooth surfaces of each tooth are abutted with each other, and is generated at the time of overload. A gear device comprising: a regulating member that regulates a displacement of a meshed tooth in a rotation axis direction by abutting against at least one end face of the meshed tooth.
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