JP5603418B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達装置に係り、より詳細には、ピン歯車と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車の鋸歯歯形を、トロコイド歯形に比べて、歯の大きさが高くて、十分な歯接触率を保持させうるサイクロイド歯形に適用しつつも、歯元部分のアンダーカットによる歯厚の減少と、ピンの嵌まり込み現象とを解消することができる動力伝達装置に関する。

動力伝達装置は、回動を直線運動に、または直線運動を回動に転換させるラックとピニオン、回動のみを伝達するが、回転速度とトルクとを変換させるギア列に大別される。

通常、動力伝達装置の動力伝達体系は、インボリュート曲線を原理とした歯形が主に使われているが、珍しくサイクロイド曲線を原理とした歯形とピン歯車とを使う場合もある。

図１及び図２は、従来技術によるインボリュート歯形を利用したラックとピニオンとの部分構造図である。

インボリュート歯形を利用したラックとピニオンは、図１に示したように、予圧（ｐｒｅ−ｌｏａｄ）が加えられれば、ラックＪ１の鋸歯Ｊ２と鋸歯Ｊ２との間にピニオンＪ３の鋸歯Ｊ４が蚕食するように入り込んで接触するために、大きな摩擦力が発生して顕著に効率が低下する。

したがって、設計段階では、図２に示したように、鋸歯Ｊ２と鋸歯Ｊ４との間に隙間であるバックラッシュを形成して、ラックＪ１の鋸歯Ｊ２と鋸歯Ｊ２との間にピニオンＪ３の鋸歯Ｊ４が蚕食するように入り込む現象を回避しなければならない。

しかしながら、図２のようにバックラッシュを形成すれば、運動伝達が有機的に柔軟ではなく、鋸歯Ｊ２から鋸歯Ｊ４に断続的になされるために、ノイズや振動が誘発される問題点がある。また、反転時にガタツキの要因となる。

図３は、サイクロイド曲線を利用したラックとピニオンとの部分構造図であり、図４は、図３のアンダーカットについての図であり、図５は、図４の拡大構造図であり、図６は、図３で予圧を加えた状態の構成図である。

前述したインボリュート歯形が有する問題点を解決するための手段として、図３に示したように、ピニオンＪ３の鋸歯Ｊ４（図１参照）をローラー形態のピンＪ５にし、ラックＪ１の鋸歯Ｊ２をサイクロイド曲線を基準とする歯形に作ったラックとピニオンとを考慮することができる。

図３のようなタイプのラックとピニオンは、ピンＪ５が自転しながら、すなわち、ピンＪ５が転がり運動しながら、ラックＪ１の歯面を移動して運動を伝達するために、伝達抵抗が少なく、また、ピンＪ５何個が鋸歯Ｊ２何個に同時に噛み合うことが可能になることによって、運動伝達が連続してなされ、反転時にガタツキの発生を沮止することができる。

しかし、サイクロイド曲線を基準としたラックＪ１の鋸歯Ｊ２は、ピンＪ５が歯元Ｊ６に到逹した時、ピンＪ５の中心軌跡の曲率半径がゼロ（ｚｅｒｏ）になるために、この部分のラックＪ１加工時、図４でハッチングされた部分のようなアンダーカットＡが引き起こされる問題点がある。

このようなアンダーカットＡは、精度を要しない装置に利用する場合には、それほど大きな問題にはならないが、図５のように、アンダーカットＡ部分では、ピンＪ５がラックＪ１の鋸歯Ｊ２から離脱して、ピンＪ５が定められたサイクロイド軌跡に沿わず、トルクを伝達することができないために、精密機械のように高精度が要求される装置に適用しにくい問題点がある。

また、アンダーカットＡによってラックＪ１の鋸歯Ｊ２でピンＪ５の離脱と噛み合いとが発生することによって、ノイズと振動問題とが誘発されるために、歯面の寿命に悪影響を与える問題点が発生する。

これについて敷衍すれば、前述したように、図３のようなサイクロイド曲線を基準としたラックＪ１の鋸歯Ｊ２は、ピンＪ５が歯元Ｊ６に到逹した時に、ピンＪ５の中心軌跡の曲率半径がゼロになり、これにより、ピンＪ５の直径と歯元Ｊ６の直径とが一致する。したがって、ピンＪ５が、歯元Ｊ６に到達された時は、ピンＪ５の外面のあらゆる周りの中で、例えば、半分程度が歯元Ｊ６と密着されるために、ピンＪ５が回転することができない。

したがって、歯元Ｊ６部分でピンＪ５の回転と停止とが発生すると共に、ピンＪ５が歯元Ｊ６と衝突するために、ノイズと振動とが発生する。特に、剛性を高めるために、バックラッシュを無くした後に、ラックＪ１とピニオンＪ３との間に予圧を加えて使う場合には、前述した問題点が著しく発生する。

結果的に、サイクロイド曲線を基準としたラックＪ１の鋸歯Ｊ２では、前述したように、アンダーカットＡが発生するために、ピンＪ５の個数が少なければ、多数の鋸歯Ｊ２を常に噛み合うようにできない状態が発生し、また、この領域では、正逆方向へのバックラッシュが発生するしかないが、このような事項は、現在まで見逃されてきたことが事実である。

代案として、すなわち、鋸歯Ｊ２とピンＪ５との間の隙間であるバックラッシュを無くすために、ラックＪ１とピニオンＪ３との間に予圧を加える方法を考慮しうる。予圧を加える方法は、ピンＪ５と鋸歯Ｊ２との面に力が加えられるために、隙間が全くなく、また部品の初期反りを消去することができて、剛性が非常に強化される利点がある。

サイクロイド曲線の適用された歯形は、ピニオンＪ３を転がした時のピンＪ５の中心が描く軌跡（サイクロイド曲線）にピンＪ５の半径寸法を付け加えたものなので、このような事実に基づいて理論的に転がり接触による円滑な動力伝達ができると報告されている。

しかしながら、ラックＪ１とピニオンＪ３との間に予圧を加えて使えば、図６に示したように、ラックＪ１の鋸歯Ｊ２とピンＪ５との噛み合い開始時と離脱時とに予圧分ほど衝突と開放とがなされるので、このような衝突と開放とによっても、衝突によるノイズや振動が発生する問題点が引き起こされる。特に、このような衝突と開放は、ピンＪ５や鋸歯Ｊ２の疲れに繋がって、ラックとピニオンとの寿命低下の原因となる。

このように、ラックとピニオンとの構造において、ピン歯車とそれに対応する平歯車に予圧が加えられ、平歯車の歯形が、図３のようなサイクロイド曲線の歯形を成す時に発生する問題点である歯元部分のアンダーカットと、ピンと鋸歯との嵌まり込み現象を回避するためには、鋸歯歯形をトロコイド歯形に変更するための方案が提案されうる。

しかし、トロコイド歯形の場合、歯の大きさ（歯幅及び歯高さ）の縮小、歯一つの動力伝達領域の減少による歯形接触率の減少、歯元部分の歯厚の減少による強度の著しい低下、定電位によるピン歯車のピッチ径の減少で同じトルク適用時に、個々のピン歯車に加えられる法線力の増加によるピン支持軸受の寿命短縮などの問題点が発生しうる。

結果的に、ピン歯車と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車の鋸歯歯形を、トロコイド歯形に比べて、歯の大きさが高くて、十分な歯接触率を保持させうるサイクロイド歯形に適用しつつも、歯元部分のアンダーカットによる歯厚の減少と、ピンの嵌まり込み現象とを解消するための方案が要求される。

本発明の目的は、ピン歯車と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車の鋸歯歯形を、トロコイド歯形に比べて、歯の大きさが高くて、十分な歯接触率を保持させうるサイクロイド歯形に適用しつつも、歯元部分のアンダーカットによる歯厚の減少と、ピンの嵌まり込み現象とを解消することができる動力伝達装置を提供することである。

本発明の目的は、本発明によって、転がり運動可能な多数のピンを備えるピン歯車と、多数の鋸歯を備え、前記ピン歯車と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車と、を含み、前記平歯車の鋸歯歯形は、サイクロイド歯形に形成されるが、前記鋸歯歯形の歯元部分には、多角状の歯元空間部が形成されることを特徴とする動力伝達装置によって達成される。

ここで、前記歯元空間部は、角部がラウンド処理された四角状を有しうる。

前記歯元空間部は、前記ピンの円周方向に沿う逃げ空間は許容するが、半径方向は、前記ピンと前記歯元とが相互拘束されるように設けられうる。

前記ピン歯車に設けられて、前記多数のピンに潤滑剤を供給する潤滑剤供給ユニットをさらに含みうる。

前記ピン歯車は、ピニオン型の駆動歯車であり、前記平歯車は、ラック型の従動歯車であり得る。

前記ピン歯車は、相互平行に離隔配され、その間で前記多数のピンが円周方向に沿って等間隔に結合される第１及び第２円形板部と、前記第１及び第２円形板部の露出面にそれぞれ結合される第１及び第２円形キャップと、前記第１及び第２円形キャップと前記第１及び第２円形板部とを締結させる多数の締結部材と、を含みうる。

前記ピン歯車は、前記第１及び第２円形板部にそれぞれ結合されて、前記多数のピンの両端部を転がり運動可能に支持する多数のピン支持軸受をさらに含みうる。

前記潤滑剤供給ユニットは、前記ピンの内部に設けられて、前記潤滑剤が貯蔵される潤滑剤袋と、前記潤滑剤袋と連通されるように、前記ピンの側壁に形成され、前記潤滑剤袋内の潤滑剤を前記ピンの外側に噴射させる潤滑剤噴射孔と、前記第１及び第２円形キャップのうち何れか一つの円形キャップの内部に設けられて、前記ピンの潤滑剤袋側に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部と、を含みうる。

前記潤滑剤供給部は、前記何れか一つの円形キャップの内面に溝状に加工されるが、半径方向外側に行くほどその断面積が漸進的に減る放射形構造を有しうる。

前記潤滑剤噴射孔は、一本のピンで前記ピンの長手方向に沿って互いに対称になる位置に２個設けられうる。

前記潤滑剤供給ユニットは、前記潤滑剤噴射孔より相対的に大きいサイズを有し、前記ピンの両端部に配されて、前記ピンの摩擦面積を減少させる多数のボールをさらに含みうる。

前記平歯車は、曲線状を有し、前記ピン歯車は、前記平歯車に部分的に内接または外接されうる。

前記ピン歯車は、ラック型の従動歯車であり、前記平歯車は、ピニオン型の駆動歯車であり得る。

前記ピン歯車は、前記多数のピンが等間隔で一例に結合される歯車本体と、前記多数のピンの外側にそれぞれ結合されるブッシングと、を含みうる。

前記潤滑剤供給ユニットは、前記ピンの内部に設けられて潤滑剤が収容される潤滑剤袋と、前記潤滑剤袋と連通されるように、前記ピンの外側に形成されて、前記潤滑剤袋からの潤滑剤を前記ピンと前記ブッシングとの間に噴射する少なくとも一つの潤滑剤噴射孔と、を含みうる。

前記潤滑剤供給ユニットは、前記潤滑剤噴射孔が形成された領域から前記ピンの円周方向に沿って半径方向内側に陥没するように形成される潤滑剤溝をさらに含みうる。

前記潤滑剤供給ユニットは、前記潤滑剤袋の一側開口部に着脱自在に結合されるキャップをさらに含みうる。

本発明によれば、ピン歯車と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車の鋸歯歯形を、トロコイド歯形に比べて、歯の大きさが高くて、十分な歯接触率を保持させうるサイクロイド歯形に適用しつつも、歯元部分のアンダーカットによる歯厚の減少と、ピンの嵌まり込み現象とを解消することができる。

従来技術によるインボリュート歯形を利用したラックとピニオンとの部分構造図である。 従来技術によるインボリュート歯形を利用したラックとピニオンとの部分構造図である。 サイクロイド曲線を利用したラックとピニオンとの部分構造図である。 図３のアンダーカットについての図である。 図４の拡大構造図である。 図３で予圧を加えた状態の構成図である。 本発明の第１実施形態による動力伝達装置についての斜視図である。 図７の側面図である。 図８の要部拡大図である。 図７に示されたピン歯車の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態による動力伝達装置についての斜視図である。 本発明の第３実施形態による動力伝達装置についての斜視図である。 本発明の第４実施形態による動力伝達装置についての斜視図である。 図１３に示されたピン歯車の背面斜視図である。 図１３に示されたピン歯車でピン領域の分解斜視図である。 図１５の結合状態の断面図である。

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載の内容を参照しなければならない。

以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳しく説明する。各図面に付された同じ参照符号は、同じ部材を表わす。

図７は、本発明の第１実施形態による動力伝達装置についての斜視図であり、図８は、図７の側面図であり、図９は、図８の要部拡大図であり、図１０は、図７に示されたピン歯車の分解斜視図である。

これら図面に示したように、本実施形態による動力伝達装置は、転がり運動可能な多数のピン１１０を備えるピン歯車１００と、多数の鋸歯３１０を備え、ピン歯車１００と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車３００とを備える。

本実施形態の場合、ピン歯車１００は、ピニオン型の駆動歯車として、平歯車３００は、ラック型の従動歯車として設けられる。すなわち、ピン歯車１００にモーターなどが連結されて、ピン歯車１００が回動することによって、これと噛み合った平歯車３００が直線運動をする動力伝達体系がなされる。しかし、本発明の権利範囲が、これに制限されず、その逆の場合も可能である。

このようなラックとピニオン構造の動力伝達装置で、図８及び図９に示したように、平歯車３００の鋸歯３１０歯形は、前述した図３のようなサイクロイド歯形に形成されるが、鋸歯３１０歯形の歯元３１０ａ部分には、多角状の歯元空間部３２０が形成される。

本実施形態で、歯元空間部３２０は、角部３２０ａ、３２０ｂがラウンド処理された四角状を有する。このような歯元空間部３２０は、ピン１１０の円周方向に沿う逃げ空間を許容することによって、半径方向は、ピン１１０と歯元３１０ａとが相互拘束されるように設けられる。

これについてより具体的に説明すれば、まず、平歯車３００の鋸歯３１０歯形を前述した図３のようなサイクロイド歯形に基本設定すれば、トロコイド歯形に比べて、歯の大きさが大きく、高くて十分な歯接触率を保持することができる。

特に、歯端３１０ｂ部分の歯厚を最小限トロコイド歯形の２倍以上を保持することができて、歯の強度及び寿命改善も図ることができる利点がある。

次いで、平歯車３００の鋸歯３１０歯形の歯元３１０ａ部分に角部３２０ａ、３２０ｂがラウンド処理された四角状の歯元空間部３２０を形成すれば、従来のように凹状のアンダーカットＡ（図４参照）による歯の強度低下を減らしうる利点がある。

このような歯元空間部３２０を形成するに当って、重要な点は、四角状のピッチ円法線（円周）方向は、歯の強度と歯幅などを考慮した範囲内でピン１１０の嵌まり込み現象が起こらないように、ピン１１０の直径に比べて十分な公差領域を確保させなければならず、半径方向は、ピン１１０と歯元３１０ａとが相互拘束されて係合公差を保持しなければならない。

これについて説明すれば、ピン歯車１００の入力角が９０°になる時、当該ピン１１０は、動力を伝達することができず、その周辺のピン１１０によってのみ動力を伝達することができるが、アンダーカットが円弧（または、曲線）である場合には、アンダーカットが組立距離保持の難易度を高くし、予圧適用を難しくして、実際の具現においては、バックラッシュなどの精度の低下に直接的な原因として作用する可能性が高かったためである。

したがって、本実施形態の場合、角部３２０ａ、３２０ｂがラウンド処理された四角状を有する歯元空間部３２０を設けることはするが、ピン１１０の円周方向に沿う逃げ空間は許容するが、半径方向は、ピン１１０と歯元３１０ａとが相互拘束されるように設けている。

このように設ける場合、ピン１１０と鋸歯３１０との半径方向組立距離を基準に予圧を印加して、多数のピン１１０が鋸歯３１０に接触されるようになり、これにより、バックラッシュなどが除去でき、かつ組み立てが容易であり、嵌まり込み現象は克服しながらも、アンダーカットは排除できる利点がある。

一方、前記のような構造が適用される本実施形態による動力伝達装置は、ピン歯車１００に設けられて、多数のピン１１０に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ユニット２００をさらに備えている。

まず、図１０を参照して、ピン歯車１００の構造について説明すれば、ピン歯車１００は、相互平行に離隔配され、その間で多数のピン１１０が円周方向に沿って等間隔に結合される第１及び第２円形板部１１１、１１２と、第１及び第２円形板部１１１、１１２の露出面にそれぞれ結合される第１及び第２円形キャップ１１３、１１４と、第１及び第２円形キャップ１１３、１１４と第１及び第２円形板部１１１、１１２とを締結させる多数の締結部材１１５と、第１及び第２円形板部１１１、１１２にそれぞれ結合されて、多数のピン１１０の両端部を転がり運動可能に支持する多数のピン支持軸受１１６とを備える。本実施形態で、ピン１１０は、円周方向に沿って等角度間隔を有して１２個設けられているので、ピン支持軸受１１６も１２個が設けられる。ピン支持軸受１１６とピン１１０との間には、オイルシール１１７がさらに設けられる。

一方、潤滑剤供給ユニット２００は、ピン１１０の内部に設けられて潤滑剤が貯蔵される潤滑剤袋２１０と、潤滑剤袋２１０と連通されるようにピン１１０の側壁に形成され、潤滑剤袋１１０内の潤滑剤をピン１１０の外側に噴射させる潤滑剤噴射孔２２０と、第２円形キャップ１１４の内部に設けられてピン１１０の潤滑剤袋２１０側に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部２３０とを備える。

潤滑剤袋１１０は、潤滑剤が貯蔵されうるピン１１０の内部空間を示す。したがって、潤滑剤袋１１０とは、ピン１１０の内部空間のその自体になり、あるいはピン１１０の内部空間に別途に設けられて潤滑剤を貯蔵する別途の袋形態になることもある。

潤滑剤噴射孔２２０は、ピン１１０の内部にある潤滑剤がピン１１０の外部に噴射されるための場所である。図１０の拡大図示したように、本実施形態で、潤滑剤噴射孔２２０は、一本のピン１１０で相異なる位置に２個設けられている。もちろん、これは、一つの実施形態に過ぎないので、潤滑剤噴射孔２２０が、必ずしも２個設けなければならないのではない。

しかし、本実施形態のように、潤滑剤噴射孔２２０がピン１１０の長手方向に沿って互いに対称になる位置に２個設ければ、ピン１１０の転がり運動時に潤滑剤が円滑に噴射されうる利点がある。

潤滑剤供給部２１０は、第２円形キャップ１１４の内面に溝状に加工されるが、半径方向外側に行くほどその断面積が漸進的に減る放射形構造を有し、転がり運動を行う電動体であるピン１１０とピン支持軸受１１６側に潤滑剤を直接供給する役割を果たす。

ピン１１０とピン支持軸受１１６側への潤滑剤供給は、自重や流体の流れの以外にも、別途の動力なしも圧力が加えられて供給される。すなわち、ピン歯車１００に連結されたモーターなどの駆動源の加速または減速によってピン歯車１００が回転すれば、遠心力によって潤滑剤が潤滑剤供給部２１０の半径方向外側、言い換えれば、断面が漸進的に減る放射形構造の先端に追われるようになるが、体積が縮まれば、圧力が高くなる流体の特性上（ｐｖ＝ｋ）、潤滑剤の流れが加速化されて、この際に生成された圧力で潤滑剤は、ピン１１０とピン支持軸受１１６側に供給されるようになる。

特に、本実施形態の場合、転がり運動を行うピン１１０が完全な円運動を具現しているために、潤滑が必ず必要な部分であるピン支持軸受１１６側に潤滑剤が循環され、潤滑が必要ない部分は乾式運転を行うように区分されて効果的である。

本実施形態で、潤滑剤供給ユニット２００は、潤滑剤噴射孔２３０より相対的に大きいサイズを有し、ピン１１０の両端部に配される多数のボール２４０をさらに備えている。

このようなボール２４０は、鋼球で製作されうるが、ピン１１０自体の自重による落下時に、ピン１１０の両端部のピン支持軸受１１６の詰まり現象と、ピン１１０の摩擦面積を最小化させる役割を果たす。参考までに、従来技術の場合、長期間使用や高速運転時に、劣化現象や潤滑剤の発振による潤滑剤量の減少問題などが引き起こされていたが、本実施形態のようにボール２４０がさらに設けられれば、発熱減少及び効率増大を追求するのに十分である。

このような構成によって、ピン歯車１００にモーターなどが連結されてピン歯車１００が回動を行えば、ピン歯車１００と噛み合った平歯車３００が直線運動をする。

このように、ピン歯車１００が回動を行えば、遠心力によって潤滑剤が潤滑剤供給部２１０の半径方向外側、言い換えれば、断面が漸進的に減る放射形構造の先端に追われるようになり、このような潤滑剤の流れの加速で生成された圧力によって、潤滑剤は、ピン１１０とピン支持軸受１１６側に供給されるようになる。

ピン１１０内の潤滑剤袋２１０側に供給された潤滑剤は、ピン１１０の転がり運動時に潤滑剤噴射孔２２０を通じて吐き出されることによって、ピン１１０の転がり面を潤滑させるのに役に立つ。

このように、本実施形態によれば、ピン歯車１００と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車３００の鋸歯３１０歯形を、トロコイド歯形に比べて、歯の大きさが高くて、十分な歯接触率を保持させうるサイクロイド歯形に適用しつつも、歯元３１０ａ部分のアンダーカットによる歯厚の減少と、ピン１１０の嵌まり込み現象とも解消させうる。

図１１は、本発明の第２実施形態による動力伝達装置についての斜視図であり、図１２は、本発明の第３実施形態による動力伝達装置についての斜視図である。

第２及び第３実施形態の場合も第１実施形態と同様に、ピン歯車１００は、ピニオン型の駆動歯車として、平歯車３００ａ、３００ｂは、ラック型の従動歯車として設けられる。

しかし、第２及び第３実施形態で、平歯車３００ａ、３００ｂは、前述した実施形態とは異ならせて曲線状を有している。図１１の場合には、曲線型の平歯車３００ａにピン歯車１００が内接され、図１２の場合には、曲線型の平歯車３００ｂにピン歯車１００が外接されている。

このような場合、ピン歯車１００にモーターなどが連結されてピン歯車１００が回動することによって、これと噛み合った平歯車３００ａ、３００ｂが回動をする動力伝達体系がなされうる。

図１１及び図１２のような構造でも、前述した図８及び図９のように、平歯車３００ａ、３００ｂの鋸歯３１０歯形をサイクロイド歯形に形成するが、鋸歯３１０歯形の歯元３１０ａ部分には、多角状の歯元空間部３２０を形成し、このような構造が適用されれば、歯元３１０ａ部分のアンダーカットによる歯厚の減少と、ピン１１０の嵌まり込み現象とが解消される効果を提供することができる。

そして、図１１及び図１２のような構造を有するとしても、ピン歯車１００に、前述した第１実施形態の潤滑剤供給ユニット２００が適用される場合、潤滑剤の周期的な塗布による外部ホコリの吸着、潤滑剤の発振などの問題発生を解消し、特に、ピン歯車１００に設けられる多数のピン１１０に潤滑剤が自体的に供給されて、従来とは異なって、潤滑剤の塗布作業を容易に行える。

図１３は、本発明の第４実施形態による動力伝達装置についての斜視図であり、図１４は、図１３に示されたピン歯車の背面斜視図であり、図１５は、図１３に示されたピン歯車でピン領域の分解斜視図であり、図１６は、図１５の結合状態の断面図である。

これら図面に示したように、本実施形態による動力伝達装置は、転がり運動可能な多数のピン４１０を備えるピン歯車４００と、多数の鋸歯６１０を備え、ピン歯車４００と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車６００と、ピン歯車４００に設けられて多数のピン４１０に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ユニット５００とを含む。

本実施形態の場合、ピン歯車４００は、ラック型の従動歯車として、平歯車６００は、ピニオン型の駆動歯車として設けられる。すなわち、平歯車６００の中央非円形ボス溝６２０にモーターなどが連結されて平歯車６００が回動することによって、これと噛み合ったピン歯車４００が直線運動をする動力伝達体系がなされる。しかし、本発明の権利範囲が、これに制限されず、その逆の場合も可能である。

図１３ないし図１６のような構造でも、前述した図８及び図９のように、平歯車３００ａ、３００ｂの鋸歯３１０歯形をサイクロイド歯形に形成するが、鋸歯３１０歯形の歯元３１０ａ部分には、多角状の歯元空間部３２０を形成し、このような構造が適用されれば、歯元３１０ａ部分のアンダーカットによる歯厚の減少と、ピン１１０の嵌まり込み現象とが解消される効果を提供することができる。

これについての図示及び説明は、第１実施形態のものに代替することにし、以下では、潤滑部分について説明する。

本実施形態の場合、ピン歯車４００がラック型の従動歯車であるために、前述した第１実施形態とは異なる側面の考慮が必要である。もちろん、第１実施形態と同じ構造が適用されることもあるが、ピン４１０の個数が多いために、各ピン４１０に対応して弁をいずれも適用する場合、製造費の上昇に繋がることができるので、本実施形態では、下記のような構造を適用している。

本実施形態で、ピン歯車４００は、多数のピン４１０が等間隔で一例に結合される歯車本体４２０と、多数のピン４１０の外側にそれぞれ結合されるブッシング４３０とを含む。

歯車本体４２０は、四角ブロック構造を有する。このような歯車本体４２０の下部領域には、長孔の通孔４２１が形成されている。そして、ブッシング４３０は、ピン４１０の外側に結合されるものであって、実質的に平歯車６００の多数の鋸歯６１０と相互作用しながら噛み合う部分である。

このように、本実施形態では、従動の場合が駆動に比べて、その回転速度が低く、ブッシング４３０個々の回転頻度も著しく低いという点に着眼して、第１実施形態のようなピン支持軸受１１６（図１０参照）の代りに、ブッシング４３０構造で噛み合い回動手段を代替している。すなわち、ピン４１０が支持構造物になり、そのピン４１０を中心に円周方向回転が可能なブッシング４３０を設置している。

但し、このような構造が適用されれば、ピン歯車４００と平歯車６００との噛み合いが始まる時、ピン歯車４００の起動摩擦が大きくなるという短所があるので、ブッシング４３０の円滑な回転のために潤滑剤供給ユニット５００を設けており、これを通じて起動摩擦を最小化している。

潤滑剤供給ユニット５００は、図１５及び図１６に示したように、ピン４１０の内部に設けられて潤滑剤が収容される潤滑剤袋５１０と、ピン４１０の外側に形成されて潤滑剤袋５１０からの潤滑剤をピン４１０とブッシング４３０との間に噴射する潤滑剤噴射孔５２０と、潤滑剤袋５１０の一側開口部に着脱自在に結合されるキャップ５４０とを備える。

前述したように、潤滑剤袋５１０は、潤滑剤が貯蔵されうるピン４１０の内部空間を示す。したがって、潤滑剤袋５１０とは、ピン４１０の内部空間のその自体になり、あるいはピン４１０の内部空間に別途に設けられて潤滑剤を貯蔵する別途の袋形態になることもある。

潤滑剤噴射孔５２０は、潤滑剤袋５１０からの潤滑剤をピン４１０とブッシング４３０との間に噴射する役割を果たす。

潤滑剤噴射の効率が高くなるように、本実施形態の潤滑剤供給ユニット５００は、潤滑剤噴射孔５２０が形成された領域からピン４１０の円周方向に沿って半径方向内側に陥没するように形成される潤滑剤溝５３０をさらに含んでいる。本実施形態で、潤滑剤溝５３０は、２行の形態になっているが、潤滑剤噴射孔５２０を通じて噴射された潤滑剤は、潤滑剤溝５３０に沿って流動しながら、ピン４１０とブッシング４３０との間に噴射されることによって、潤滑の効率を高めうる。

本実施形態のように、ピン４１０の外側にブッシング４３０を結合させた後、潤滑剤供給ユニット５００によってピン４１０とブッシング４３０との間に潤滑剤を供給させれば、既存のラックとピニオンの場合に存在したまた他の問題、すなわち、潤滑剤が表面に直接露出されることによって、外部ホコリや異物の落下時に、潤滑剤粘度によって歯面などの動力伝達部に貼り付いて積層される問題点も解消することができる。なぜならば、本実施形態の場合、潤滑剤は、外部に直接露出されず、ピン４１０とブッシング４３０との間にのみ存在し、ブッシング４３０は、自然にホコリ膜の役割をしながら周期的に回転するためである。

但し、本実施形態の場合、第１実施形態のように、潤滑剤を圧力噴射することはできないが、ピン４１０の転がり運動時にピン４１０とブッシング４３０との間に潤滑剤が自然に塗布されて、潤滑の効果に十分に寄与させうる。参考までに、ピン４１０の一側に結合されたキャップ５４０は、潤滑剤の充填後に密封される部分やピン歯車４００の一部の破損または保持補修時に破損ピン４１０除去用の抜き出しタップとしての役割も兼ねることができる。

特に、本実施形態のような構造は、第１実施形態の構造に適用されることもあるが、本実施形態の構造が第１実施形態に適用されれば、原価節減に寄与できるだけではなく、ホコリ吸着及び積層の最小化、自重の軽量化を具現することができる。

このように、本実施形態によれば、潤滑剤の周期的な塗布による外部ホコリの吸着、潤滑剤の発振などの問題発生を解消し、特に、ピン歯車に設けられる多数のピンに潤滑剤が自体的に供給されて、従来とは異なって、潤滑剤の塗布作業を容易に行える。

このように、本発明は、記載の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を外れずに多様に修正及び変形できるということは、当業者に自明である。したがって、そのような修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属すると言わなければならない。

本発明は、回動を直線運動に、または直線運動を回動に転換させるための動力伝達体系が要求される多様な分野、例えば、自動車分野、船舶分野、機械工作分野、一般工作機械分野などに利用されうる。

Claims (5)

1. 転がり運動可能な多数のピンを備えるピン歯車と、
   多数の鋸歯を備え、前記ピン歯車と相対移動可能に噛み合い結合される平歯車と、
   前記ピン歯車に設けられて、前記多数のピンに潤滑剤を供給する潤滑剤供給ユニットと、を含む動力伝達装置であって、
   前記平歯車の鋸歯歯形は、サイクロイド歯形に形成されるが、前記鋸歯歯形の歯元部分には、多角状の歯元空間部が形成され、
   前記歯元空間部は、角部がラウンド処理された四角状を有し、アンダーカットの断面が直線状であり、
   前記ピン歯車は、ピニオン型の駆動歯車であり、前記平歯車は、ラック型の従動歯車であり、
   前記ピン歯車は、
   相互平行に離隔配され、その間で前記多数のピンが円周方向に沿って等間隔に結合される第１及び第２円形板部と、
   前記第１及び第２円形板部の露出面にそれぞれ結合される第１及び第２円形キャップと、
   前記第１及び第２円形キャップと前記第１及び第２円形板部とを締結させる多数の締結部材と、
   前記第１及び第２円形板部にそれぞれ結合されて、前記多数のピンの両端部を転がり運動可能に支持する多数のピン支持軸受と、を含み、
   前記潤滑剤供給ユニットは、
   前記ピンの内部に設けられて、前記潤滑剤が貯蔵される潤滑剤袋と、
   前記潤滑剤袋と連通されるように、前記ピンの側壁に形成され、
   前記潤滑剤袋内の潤滑剤を前記ピンの外側に噴射させる潤滑剤噴射孔と、
   前記第１及び第２円形キャップのうち何れか一つの円形キャップの内部に設けられて、前記ピンの潤滑剤袋側に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部と、を含み、
   前記潤滑剤供給部は、前記何れか一つの円形キャップの内面に溝状に加工されるが、半径方向外側に行くほどその断面積が漸進的に減る放射形構造を有することを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記歯元空間部は、前記ピンの円周方向に沿う逃げ空間は許容するが、半径方向は、前記ピンと前記歯元とが相互拘束されるように設けられることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記潤滑剤噴射孔は、一本のピンで前記ピンの長手方向に沿って互いに対称になる位置に２個設けられることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
4. 前記潤滑剤供給ユニットは、前記潤滑剤噴射孔より相対的に大きいサイズを有し、前記ピンの両端部に配されて、前記ピンの摩擦面積を減少させる多数のボールをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
5. 前記平歯車は、曲線状を有し、前記ピン歯車は、前記平歯車に部分的に内接または外接されることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。

Images