JP6792381B2

JP6792381B2 - 回転伝達装置

Info

Publication number: JP6792381B2
Application number: JP2016171928A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　崇; 崇佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: EP3296590A1; JP2018035925A; EP3296590B1

Description

本発明は、歯車間で回転を伝達する回転伝達装置に関するものである。

操作装置には、例えば、回転操作される操作体と一体的に回転する歯車と、モータ駆動される歯車とが駆動力伝達機構を介して連結されているものがある。
このとき、回転伝達装置を構成する歯車間のバックラッシュを少なくするために、はすば歯車を用いることがある。

特開２００４−２３４０７２号公報

しかしながら、はすば歯車は平歯車に比べて歯車間のバックラッシュの量が少ないという効果があるものの、金型を回転させながら上下に移動させて成型する必要があり、金型が高価であるとともに、歯車の製造時間（ショットサイクル）が長くなり部品費が高価になるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、安価な平歯車を使用したバックラッシュの少ない回転伝達装置を提供することを目的とする。

上述した問題を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の回転伝達装置は、第１の歯車と、第２の歯車と、前記第１の歯車と前記第２の歯車との間で回転を伝達する回転伝達部とを有し、前記回転伝達部は、連結部と、前記連結部の一端に設けられ、前記第１の歯車と噛み合う第３の歯車と、前記連結部の他端に設けられ、前記第２の歯車と噛み合う第４の歯車と、前記連結部を傾動自在かつ回転自在に支持する支持部と、前記第３の歯車が前記第１の歯車に押し付けられ、かつ前記第４の歯車が前記第２の歯車に押し付けられた状態になるように前記連結部を付勢する付勢部とを有し、前記第１の歯車と前記第３の歯車との第１の組み合わせと、前記第２歯車と前記第３の歯車との第２の組み合わせと少なくとも一方の組み合わせは、平歯車の組み合わせである。

この構成によれば、前記付勢部により、前記第３の歯車が前記第１の歯車に押し付けられ、かつ前記第４の歯車が前記第２の歯車に押し付けられた状態になるため、前記第１の歯車と前記第３の歯車との間、並びに前記第２の歯車と前記第４の歯車との間を所定以上の押圧力を持って噛合される。そのため、前記第１の歯車と前記第３の歯車との第１の組み合わせと、前記第２歯車と前記第３の歯車との第２の組み合わせと少なくとも一方の組み合わせを、平歯車の組み合わせにしても、バックラッシュを少なくでき、操作性を高めることができる。

また、この構成によれば、前記支持部が前記連結部を傾動自在かつ回転自在に支持するため、前記第３の歯車及び前記第４の歯車を所定の位置に規制して支持でき、前記連結部を安定した姿勢で回転させることができる。

好適には、本発明は、前記連結部を取り囲で収容する収容部を備えた支持体を有し、前記支持部は、前記支持体に一体成形されている。

この構成によれば、前記支持部を前記支持体に一体成形することで、部品点数を少なくでき、製造コストを抑えることができる。

好適には、本発明の前記収容部の内周面は、前記連結部と離間している。

この構成によれば、前記収容部の内周面と前記連結部とが離間しているため、これらの間に摩擦力は生じない。そのため、操作性及び耐久性を高めることができる。

好適には、本発明の前記付勢部は、前記連結部の外周面を押圧し、前記支持体に一体成形された板バネである。

この構成によれば、前記付勢部を前記支持体に一体成形したとで、前記付勢部の機能を一つの部品で実現でき、部品点数を増やすことなく小型で組み立て性が良い。

好適には、本発明は、複数の前記付勢部を有する。

この構成によれば、前記連結部を複数の付勢部で囲んで付勢することで連結部の姿勢を安定させることができ、優れた操作感触を実現できる。

好適には、本発明の前記連結部は、前記支持部と係合して軸方向への移動を規制する係合部を有する。

この構成によれば、前記連結部の前記軸方向の暴れを防止できるので高い操作感触を得ることができる。

好適には、本発明の前記係合部は、前記連結部に一体成形された板バネである。

この構成によれば、前記支持体に前記連結部を一体成形するため、部品点数を増やさない。また、前記係合部を前記支持部の支持位置に移動する過程で、前記連結部が半径方向に撓むので組み立て性が良い。

好適には、本発明の前記連結部は、それぞれ個別に形成された前記第３の歯車と前記第４の歯車とを組み合わせて構成される。

この構成によれば、成型時にスライド金型部品を使用することなく成型できるので、金型費および部品費が安価とすることができる。

好適には、本発明の前記第１の歯車は、回転操作が行われる操作体と一体となって回転し、前記第２の歯車は、モータによって回転駆動されて前記操作体に力覚回転動作を行う。

この構成によれば、回転体が所定の回転位置になると、前記モータによって第２の歯車に力覚回転動作が駆動され、その動作が前記連結部を介して前記操作体に伝達される。

本発明によれば、安価な平歯車を使用したバックラッシュの少ない回転伝達装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態の回転操作装置を示す外観斜視図である。図２は、図１に示す回転操作装置の内部構造を説明するための外観斜視図である。図３は、図２に示す回転部材を取り外した状態の内部構造を説明するための外観斜視図である。図４は、図２に示す回転部材の外観斜視図である。図５は、回転伝達部及びモータの外観斜視図である。図６は、支持体、回転伝達部及びモータの分解斜視図である。図７は、回転部材と回転伝達部との噛合状態を説明するための斜視図である。図８は、支持体をＺ１からＺ２方向に見た外観斜視図である。図９は、図３に示す断面線Ａ−Ａにおける断面図である。図１０は、回転伝達部が支持体３０に装着された状態で傾斜している姿勢を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係る回転伝達装置について説明する。
本実施形態では、当該回転伝達装置を力覚付回転操作装置に適用している。

図１は、本発明の実施の形態の回転操作装置１を示す外観斜視図である。
図１以下の各図では、Ｚ１方向が上方、Ｚ２方向が下方、Ｙ１方向が前方、Ｙ２方向が後方、Ｘ１方向が右方向、Ｘ２方向が左方向である。
図２は、図１に示す回転操作装置１の内部構造を説明するための外観斜視図である。図３は、図２に示す回転部材２０を取り外した状態の内部構造を説明するための外観斜視図である。図４は、図２に示す回転部材２０の外観斜視図である。

図５は、回転伝達部４０及びモータ６０の外観斜視図である。図６は、支持体３０、回転伝達部４０及びモータ８０の分解斜視図である。
図７は、回転部材２０と回転伝達部４０との噛合状態を説明するための斜視図である。図８は、支持体３０をＺ１からＺ２方向に見た外観斜視図である。

図１及び図２に示すように、回転操作装置１は、支持体１０と、支持体１０に固定されている支持体３０と、支持体３０に回転自在に支持されている回転部材２０と、支持体３０のＺ１方向の端部において回転部材２０に固定される操作体２とを有している。

支持体１０は合成樹脂材料で形成されたハウジングである。図１に示すように、支持体１０のＺ１側は化粧カバー１８に覆われている。

操作体２と回転部材２０は回転基準線Ｏ１を中心として一体となって回転する。操作体２と回転部材２０は、図示しない回転角度センサーによって、中立位置（Ｎ）からの回転角度が検出されるようになっている。
例えば、操作体２と回転部材２０は、後述するモータ８０から常に操作方向と逆向きに一定の回転負荷トルクを与えられており、中立位置（Ｎ）を中心として一方への角度＋α毎に操作者がクリック感を感じる様に強い回転負荷トルクで力覚を付与されて回転操作される。同様に他方へも角度−α毎に操作者がクリック感を感じる様に強い回転負荷トルクで力覚を付与されて回転操作される。すなわち操作者は、中立位置（Ｎ）から±αの角度毎にクリック感という力覚を感じながら回転入力操作が可能となる。回転部材２０が支持体３０に装着されると、操作体２と回転部材２０が、モータ８０にギア連結された状態となり、力覚を伴って回転操作される。

各図では省略されているが、支持体１０の内部には回転部材２０の回転角度によって電気出力を切替える電気的切替え手段が設けられている。例えば、回転部材２０の回転角度センサーによる回転角度検出結果が入力され、その結果を基に判断して所定の電気出力を信号として出力する制御ＩＣが図示しない回路基板上に実装されており、回転部材２０が回転するときに、回転角度±α毎にＩＣからの電気出力が切替わる回転入力装置として構成できる。

図２に示すように、回転部材２０は、図４に示す内周面２０ａを図３に示す支持体３０の外周面３０ｆに合わせて、回転基準線Ｏ１を中心として回転自在に支持体３０に挿着されている。
このとき、図４に示す回転部材２０の第１の平歯車（内歯車）２０ａが、図３に示す支持体３０の開口部３０ａから突き出た第３の平歯車６１と噛合している。

具体的には、図３及び図８に示すように、支持体３０の回転部材２０を装着する外周面３０ｆには周方向に沿って開口部３０ａが形成さている。
開口部３０ａからは、回転伝達部４０の第３の平歯車６１の一部が突き出て現れている。開口部３０ａから外側に突き出た第３の平歯車６１は、図７に示すように、操作体２と一体となって回転する回転部材２０の内周に形成された第１の平歯車２０ａと噛合する。

これにより、操作者が指等で操作体２を回転操作して回転部材２０が回転基準線Ｏ１を中心として回転すると、回転部材２０の第１の平歯車２０ａと第３の平歯車６１との噛合により、回転伝達部４０が回転基準線Ｏ２を中心として回転する。

以下、回転伝達部４０の構成について詳細に説明する。
図６に示すように、回転伝達部４０は、第１の回転部材６５と第２の回転部材７５とを組み合わせて構成される。
第１の回転部材６５は、第３の平歯車６１と、第３の平歯車６１が一端に位置する円筒状の第１の連結部６３とを有する。
第１の連結部６３は、第３の平歯車６１が設けられた側とは反対側の端部に開口部６３ａを有する。

第２の回転部材７５は、第４の平歯車７１と、第４の平歯車７１が一端に位置する円柱状の第２の連結部７３とを有する。
図２、図３及び図５に示すように、第２の連結部７３は、第１の連結部６３の図６に示す開口部６３ａから第１の連結部６３内に収容される。
第２の連結部７３が第１の連結部６３内に収容された状態で、図５に示すように第２の連結部７３の外周面に設けられたフック７３ａが、第１の連結部６３の外周面の開口部６３ｂに嵌め込まれて固定されている。第２の連結部７３の外周面には対向する位置に２つのフック７３ａが設けられ、それぞれが第１の連結部６３の外周面の対向する位置に設けられた開口部６３ｂに嵌め込まれて固定されている。

図２、図３、図５及び図６に示すように、回転伝達部４０が支持体３０に装着された状態で、図２に示すように第１の連結部６３の外周面に設けられたフック形状の係合部６３ｃが、支持体３０の外周面の支持部３０ｂに引っ掛けられている。第１の連結部６３の外周面には対向する位置に２つの係合部６３ｃが設けられ、それぞれが後述する支持体３０に備えられた略円筒状の収容部３０ｃのＺ２側の端部で対向する支持部３０ｂに引っ掛けられている。係合部６３ｃは、第１の連結部６３に一体成形されている。支持部３０ｂは、支持体３０に一体成形されている。

係合部６３ｃは、支持部３０ｂと係合して、回転伝達部４０の第２の回転基準線Ｏ２方向の移動を規制する。これにより、当該方向における回転伝達部４０を暴れを抑制できる。

図２及び図５に示すように、第２の回転部材７５の第４の平歯車７１は、モータ８０によって駆動される第２の平歯車８３と噛合している。

図８に示すように、支持体３０には、Ｚ１−Ｚ２方向に貫通した略円筒状の収容部３０ｃが設けられている。収容部３０ｃには、第１の回転部材６５の第１の連結部６３の一部が収容される。
収容部３０ｃのＺ２方向の端部はＺ方向の高さが一定で周方向に連続している環状面であり、前述した第１の連結部６３の係合部６３ｃと対向した状態で係合する支持部３０ｂとなっている。
また、収容部３０ｃに対してＺ１方向には、収容部３０ｃと一体となって収容空間を形成し、第３の平歯車６１を収容する収容空間３０ｄが設けられている。
第３の平歯車６１は、収容空間３０ｄに収容された状態で、開口部３０ａを介して支持体３０の外側に位置し、回転部材２０の第１の平歯車２０ａと噛合する。

支持体３０の収容部３０ｃ内の開口部３０ａと対向する位置には付勢部３０ｅ１が設けられている。また、付勢部３０ｅ１の両側には、付勢部３０ｅ２，３０ｅ３が設けられている。
Ｚ１からＺ２方向に見て、開口部３０ａ、付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３は、約９０度の角度間隔で収容部３０ｃの内周に沿って設けられている。

付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３は、支持体３０と一体的に形成された板バネである。
図９は、図３に示す断面線Ａ−Ａにおける断面図である。図１０は、回転伝達部４０が支持体３０に装着された状態で傾斜している姿勢を説明するための図である。

回転伝達部４０が支持体３０に装着され、第１の連結部６３が収容部３０ｃ内に位置している状態で、付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３が第１の連結部６３の外周面に当接し、且つ当該外周面を回転基準線Ｏ２に向けて押圧した状態になっている。
これにより、図１０に示すように、回転伝達部４０が支持部３０ｂで支持された状態で、付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３による付勢力Ｆにより傾斜した状態になる。このように回転伝達部４０が傾斜すると、第３の平歯車６１が第１の平歯車２０ａに向けて押圧されると共に、第４の平歯車７１が第２の平歯車８３に向けて押圧される。

これにより、第３の平歯車６１と第１の平歯車２０ａとの間、並びに第４の平歯車７１と第２の平歯車８３との間で、互いのギアの根元同士が常に隙間が無くなるまで近づいて当接するように、ギア間ピッチが狭くなる方向に自調しながら噛合するため、ギア間のバックラッシュを抑えることができる。すなわち、はすば歯車に比べて安価な平歯車を用いても、バックラッシュを抑制できる。

次に、回転操作装置１の動作について説明する。
操作者が指等で操作体２を操作して操作体２が回転基準線Ｏ１を中心に回転すると、操作体２と一体となって回転部材２０が回転する。
回転部材２０の回転に連動して、図７に示すように回転部材２０の内周に設けられた第１の平歯車２０ａと噛合する図５に示す回転伝達部４０の第３の平歯車６１が回転基準線Ｏ２を中心に回転する。

これにより、第１の回転部材６５が回転し、それと一体となって第２の回転部材７５が回転する。
第１の回転部材６５及び第２の回転部材７５が所定の回転位置に達すると、前述した制御ＩＣに回転角度センサーからの回転角度検出結果が入力され、これを基に判断した電気信号が出力される。

上記電気信号が出力されると、例えば、モータ８０の第２の平歯車８３が駆動され、第２の平歯車８３が力覚用の回転動作をする。
そして、当該回転動作が、第２の平歯車８３と噛合する第４の平歯車７１に伝達され、回転伝達部４０が回転し、第１の平歯車２０ａを介して操作体２に所望する力覚用の回転動作が伝達される。

モータ８０は、操作体２に対する力覚として常に一定の回転負荷を付与するため、操作体２の回転操作方向とは逆方向に作用する一定の回転負荷トルクを操作体２に伝達している。
そして、操作体２ならびに回転部材２０の中立位置（Ｎ）を中心とした回転操作角度（±α）毎に制御ＩＣより所定の電気信号が出力され、前記回転操作角度（±α）毎に操作者が節度感として認識できる力覚用の回転動作がモータ８０から操作体２に伝達される。

このとき、図９及び図１０に示すように、付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３が第１の連結部６３の外周面のうち支持部３０ｂに対してＺ1側に位置する外周面に当接し、且つ当該外周面を回転基準線Ｏ２に向けて押圧していることで、回転伝達部４０が回転基準線Ｏ２に対して傾斜している。そのため、第３の平歯車６１が第１の平歯車２０ａに向けて押圧されると共に、第４の平歯車７１が第２の平歯車８３に向けて押圧されている。
これにより、第３の平歯車６１と第１の平歯車２０ａとの間、並びに第４の平歯車７１と第２の平歯車８３との間で、互いのギアの根元同士が常に隙間が無くなるまで近づいて当接するように、ギア間ピッチが狭くなる方向に自調しながら噛合し、ギア間のバックラッシュなしに回転が伝達される。

以上説明したように、回転操作装置１によれば、支持体３０の支持部３０ｂにおいて回転伝達部４０の係合部６３ｃを支持しながら、係合部６３ｃに対してＺ１側にて回転伝達部４０を付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３によって回転基準線Ｏ２に向けて付勢するため、図１０に示すように、回転伝達部４０を傾斜できる。これにより、第３の平歯車６１と第１の平歯車２０ａとの間、並びに第４の平歯車７１と第２の平歯車８３との間で、互いのギアの根元同士が常に隙間が無くなるまで近づいて当接するように、ギア間ピッチが狭くなる方向に自調しながら噛合するため、ギア間のバックラッシュなしに回転でき、高い操作感覚を実現できる。
すなわち、回転操作装置１では、回転伝達部４０を、ある程度ガタを持たせて、一方向から押さえつけて、回転基準線Ｏ２に中心を合わせることができる。

また、回転操作装置１によれば、支持部３０ｂが回転伝達部４０を傾動自在かつ回転自在に支持するため、第３の平歯車６１及び第４の平歯車７１を所定の位置に規制して支持でき、回転伝達部４０を安定した姿勢で回転させることができる。

また、回転操作装置１では、支持部３０ｂを支持体３０に一体成形することで、部品点数を少なくでき、製造コストを抑えることができる。

また、回転操作装置１では、図８に示す支持体３０の収容部３０ｃに回転伝達部４０を収容した状態で、収容部３０ｃの内周面は回転伝達部４０の第１の連結部６３と離間している。
この構成によれば、収容部３０ｃの内周面と第１の連結部６３との間に摩擦力は生じない。そのため、操作性及び耐久性を高めることができる。

また、回転操作装置１では、付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３は、第１の連結部６３の外周面を押圧し、支持体３０に一体成形された板バネである。
この構成によれば、付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３を支持体３０に一体成形したとで、部品点数を増やすことなく小型で組み立て性が良い。
また、複数の付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３で第１の連結部６３を囲んで付勢することで、回転伝達部４０の姿勢を安定させることができ、優れた操作感触を実現できる。

また、回転操作装置１では、回転伝達部４０の係合部６３ｃは、支持部３０ｂと係合して、回転伝達部４０の第２の回転基準線Ｏ２方向の移動を規制する。これにより、当該方向における回転伝達部４０を暴れを抑制できる。

また、回転操作装置１では、係合部６３ｃは第１の連結部６３に一体成形された板バネであるため、部品点数を増やさない。また、係合部６３ｃを支持部３０ｂの支持位置に移動する過程で、第１の連結部６３が半径方向に撓むので組み立て性が良い。

また、回転操作装置１では、第３の平歯車６１を備える第１の回転部材６５と、第４の平歯車７１を備える第２の回転部材７５とをそれぞれ個別に設け、これらを組み合わせて回転伝達部４０を構成している。そのため、回転伝達部４０の成型時にスライド金型部品を使用することなく成型できるので、金型費および部品費が安価とすることができる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

例えば、上述した実施形態では、第３の平歯車６１がモータ８０で回転駆動される第２の平歯車８３に噛合している場合を例示したが、モータ駆動されない歯車に噛合してもよい。

また、上述した実施形態では、第１の平歯車２０ａと第３の平歯車６１との組み合わせと、第４の平歯車７１と第２の平歯車８３との組み合わせとの双方の組み合わせが、平歯車の組み合わせの場合を例示したが、いずれか一方のみが平歯車の組み合わせでもよい。

また、上述した実施形態では、３つの付勢部３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３を設けた場合を例示したが、３つ以外の数の付勢部を設けてもよい。

また、上述した実施形態では、第１の回転部材６５と第２の回転部材７５とを別個に形成して組み合わせて回転伝達部４０を構成した場合を例示したが、第３の平歯車６１と第４の平歯車７１とを一体として備えるように回転伝達部４０を形成してもよい。
また、操作体２の回転角度±α毎に節度感を発生するようにモータ８０の力覚回転動作を行ったが、これ以外の力覚回転動作を行っても良い。例えば、操作体２の回転角度βを検出すると、それ以上同じ方向に回転ができないようにモータ８０で強い回転負荷を発生して規制をかけるように力覚回転動作を行ってもよい。

本発明は、例えば、歯車を用いて回転を伝達する回転伝達装置に適用可能である。

１…回転操作装置
２…操作体
１０…支持体
１８…化粧ケース
２０…回転部材
２０ａ…第１の平歯車
３０…支持体
３０ａ…開口部３０ａ
３０ｂ…支持部
３０ｃ…収容部
３０ｄ…収容空間
３０ｅ１，３０ｅ２，３０ｅ３…付勢部
３０ｆ…外周面
６１…第３の平歯車
６３…第１の連結部
６３ａ…開口部
６３ｂ…開口部
６３ｃ…係合部
６５…第１の回転部材
７１…第４の平歯車
７３…第２の連結部
７３ａ…フック
７５…第２の回転部材
８０…モータ
８３…第２の平歯車

Claims

回転伝達装置であって、
前記回転伝達装置が、
第１の歯車と、
第２の歯車と、
前記第１の歯車と前記第２の歯車との間で回転を伝達する回転伝達部と
を有し、
前記回転伝達部は、
連結部と、
前記連結部の一端に設けられ、前記第１の歯車と噛み合う第３の歯車と、
前記連結部の他端に設けられ、前記第２の歯車と噛み合う第４の歯車と、
前記連結部を傾動自在かつ回転自在に支持する支持部と、
前記第３の歯車が前記第１の歯車に押し付けられ、かつ前記第４の歯車が前記第２の歯車に押し付けられた状態になるように前記連結部を付勢する付勢部と
を有し、
前記第１の歯車と前記第３の歯車との第１の組み合わせと、前記第２の歯車と前記第４の歯車との第２の組み合わせと少なくとも一方の組み合わせは、平歯車の組み合わせであり、
前記回転伝達装置が、前記連結部を取り囲で収容する収容部を備えた支持体を有し、
前記支持部が、前記支持体に一体成形されており、
前記収容部の内周面が、前記連結部と離間しており、
前記付勢部が、前記連結部の外周面を押圧し、前記支持体に一体成形されており、
前記回転伝達部が、複数の前記付勢部を有し、
複数の前記付勢部が、前記第３の歯車を前記第１の歯車に押しつける方向に前記連結部を付勢する第１の付勢部を含み、
複数の前記付勢部が、互いに対向した第２の付勢部と第３の付勢部とを含み、
前記連結部が、前記第２の付勢部と前記第３の付勢部との間に位置し、
前記第２の付勢部と前記第１の付勢部と前記第３の付勢部とが順に、前記内周面に沿って９０度の角度間隔で設けられており、
前記連結部が、前記第２の付勢部と前記第３の付勢部とを結ぶ方向において、前記内周面から離間している、
回転伝達装置。
前記連結部は、前記支持部と係合して軸方向への移動を規制する係合部を有する
請求項１に記載の回転伝達装置。
前記係合部は、前記連結部に一体成形された板バネである
請求項２に記載の回転伝達装置。
前記連結部は、それぞれ個別に形成された前記第３の歯車と前記第４の歯車とを組み合わせて構成される
請求項１に記載の回転伝達装置。
前記第１の歯車は、回転操作が行われる操作体と一体となって回転し、
前記第２の歯車は、モータによって回転駆動されて前記操作体に力覚回転動作を行う
請求項１に記載の回転伝達装置。