JPH03117756A

JPH03117756A - ラック・ピニオン機構

Info

Publication number: JPH03117756A
Application number: JP25392589A
Authority: JP
Inventors: Haruo Suda; 須田　治夫
Original assignee: OKADA KOKI KK; SUDA TEKKOSHO KK
Current assignee: OKADA KOKI KK; SUDA TEKKOSHO KK
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-05-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はラック・ピニオン機構に関するものである。

〔従来の技術〕

ラック・ピニオン機構は、周知のように、−面に多数の
歯を等間隔に形成したラックと、外周に前記ラックの歯
に噛合う多数の歯を形成したピニオンとからなっている
。

このラック・ピニオン機構は、ピニオンの回転によりラ
ックをその長さ方向に移動させるか、あるいはラックの
長さ方向移動によりピニオンを回転させるもので、ラッ
クとピニオンとの間の動力の伝達は、ラックとピニオン
との歯の噛合いによって行なわれる。

ところで、上記ラック・ピニオン機構は、ラックとピニ
オンとの噛合い部に遊びがあるため、バックラッシュを
発生するという問題をもっており、そのため、ラックの
送り量またはピニオンの回転角を高精度に制御できない
という欠点がある。

このため、従来から、ラック・ピニオン機構のバックラ
ッシュを調整することが考えられている。

第５図は従来のラック・ピニオン機構におけるバックラ
ッシュ除去手段を示したもので、ここでは、ピニオンの
回転によりラックを移動させる場合の例を示している。

このバックラッシュ除去手段は、ラック１に、このラッ
ク１を移動させるための駆動ピニオン２と、バックラッ
シュを除去するだめのバックラッシュ調整ピニオン４と
を噛合わせたもので、バックラッシュ調整ピニオン４は
駆動ピニオン２と同一のものとされている。そして、駆
動ピニオン２は回転軸３に固定されてこの回転軸３の回
転により回転されるようになっており、またバックラッ
シュ調整ピニオン４は、上記回転軸３の回転により図示
しない摩擦クラッチ機構を介して駆動ピニオン２とは逆
方向に回転される第２の回転軸５に固定されている。す
なわち、このバックラッシュ除去手段は、バックラッシ
ュ調整ピニオン４によってラック１と駆動ピニオン２と
の噛合い部の遊びを吸収するようにしたもので、バック
ラッシュ調整ピニオン４を駆動ピニオン２と逆方向に回
転させる摩擦クラッチ機構は、その摩擦伝達力以上の負
荷がかかったときに滑りを生じるため、バックラッシュ
調整ピニオン４は、駆動ピニオン２によるラック送り方
向とは逆方向にラック１を押しながら、ラック１の移動
により駆動ピニオン２と同方向に回転する。したがって
、このバックラッシュ除去手段によれば、駆動ピニオン
２の歯とラック１の歯とが常にその側面において接触す
るから、バックラッシュを防止することができる。

なお、ここでは、バックラッシュ調整ピニオン４を駆動
ピニオン２の駆動軸３とは別の回転軸５に固定している
が、上記バックラッシュ調整ピニオンは、駆動ピニオン
の駆動軸に回転可能に設けられる場合もある。この場合
も、バックラッシュ調整ピニオンを駆動ピニオンの回転
方向とは逆方向に回転させるとともに所定値以上の負荷
がかかったときにバックラッシュ調整ピニオンに対して
滑りを生ずる機構を設けておけば、バックラッシュ調整
ピニオンがラック送り方向とは逆方向にラックを押しな
がらラックの移動により駆動ピニオンと同方向に回転す
るから、ラック・ピニオン機構のバックラッシュを防止
することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のようなバ・ソクラ、ソシュ除去手
段によってラック・ピニオン機構のバックラッシュを除
去するのでは、ラック争ピニオン機構の構造が複雑にな
るし、また上記バックラッシュ調整ピニオンは常にラッ
クの送り駆動に対して抵抗となるため、駆動ピニオンの
回転駆動力を、バックラッシュ除去手段を備えていない
ラック・ピニオン機構に比べて高くしなければならない
。

本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、パックラッンユ調整
ピニオンを使用することなくバックラッシュを任意に調
整することができるラック・ピニオン機構を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のラック・ピニオン機構は、上記目的を達成する
ために、ラックの全ての歯をラックの一側から他側に向
かってピニオンの軸線に対し斜め上向きに傾斜するテー
パー歯とするとともに、ピニオンの径をラックの一側か
ら他側に向かって小径として、このピニオンの全ての歯
を、ラックの歯とほぼ同角度で傾斜するテーパー歯とし
たものである。

〔作　用〕

すなわち、本発明のラック・ピニオン機構は、ラックと
ピニオンとの噛合い部の遊び量を、ピニオンをその軸方
向に移動させることで調整できるようにしたもので、ラ
ックとピニオンの歯はそれぞれ上記のようなテーパー歯
であるため、ピニオンの軸線の位置を一定に保った状態
でピニオンをその軸方向に移動させれば、これにともな
ってラックの歯とピニオンの歯との歯高方向における噛
合い深さが変化し、この噛合い深さの変化によってラッ
クとピニオンとの噛合い部の遊び量が変化するから、本
発明のラック・ピニオン機構によれば、バックラッシュ
調整ピニオンを使用することなくバックラッシュを任意
に調整することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照して説
明する。

まず、ラック１０について説明すると、このラック１０
は、第１図および第２図に示すように、上面に多数の歯
１１を等間隔に形成したもので、このラック１０の歯１
１は断面山形をなしている。

そして、このラック１０の全ての歯１１は、ラック１０
の一側から他側に向かって、水平面すなわちピニオン２
０の軸線Ｏに対し、斜め上向きに傾斜するテーパー歯と
なっている。なお、この歯１１のテーパー角θ１は３°
±１＠である。

また、ピニオン２０は、第１図および第２図に示すよう
に、外周に前記ラック１０の歯に噛合う多数の＠２１を
形成したもので、このピニオン２０の１！１２１は、両
側面がインボリュート曲面である断面山形をなしている
。そして、このピニオン２０は、その径をラック１０の
一側から他側に向かって小径としたテーパーピニオンと
されており、このピニオン２０の全ての歯２１は、ラッ
ク１０のｌｉｉ！１１１とほぼ同角度のテーパー角θ２
で傾斜するテーパー歯となっている。このピニオン２０
は、ラック１０の長さ方向に対して直交する駆動軸２２
に、この駆動軸２２と一体に回転するように取付けられ
る。

しかして、上記ラック・ピニオン機構においては、ラッ
ク１０とピニオン２０との歯１１，２１を上記のような
テーパー歯としているため、ピニオン２０の軸線Ｏの位
置を一定に保った状態でピニオン２０をその軸方向に移
動させることにより、ラック１０とピニオン２０との噛
合い部の遊び量を任意に調整することができる。

すなわち、第３図はピニオン２０をラック１０との重な
り代を小さくする方向（第１図において矢印ａ方向）に
移動させたときの、ラック１０の幅方向中心におけるラ
ック１０とピニオン２０との噛合い状態を示しており、
ピニオン２０をラック１０との重なり代を小さくする方
向に移動させると、ピニオン２０の軸線Ｏとラック中心
との間隔りは一定であるから、ピニオン２０の軸方向移
動にともなってラック１０の歯１１とピニオン２０の歯
２１との歯高方向における噛合い深さが浅くなる。そし
て、ラック１０とピニオン２０の歯１１，２１はそれぞ
れ断面山形をなしているため、ラック１０とピニオン２
０の歯１１．２１の噛合い深さが浅くなると、これにと
もなってラック１０とピニオン２０との噛合い部の遊び
量αが大きくなり、バックラッシュ量が増加する。

また、第４図はピニオン２０をラック１０との重なり代
を大きくする方向（第１図において矢印す方向）に移動
させたときのラック１０の幅方向中心におけるラック１
０とピニオン２０との噛合い状態を示しており、ピニオ
ン２０をラック１゜との重なり代を大きくする方向に移
動させると、上記と逆に、ラック１０の歯１１とピニオ
ン２０の歯２１との歯高方向における噛合い深さが深く
なる。このようにラック１０とピニオン２０の歯１１．
２１の噛合い深さを深くして行くと、ラック１０とピニ
オン２０との噛合い部の遊び量αが小さくなって行き、
これによりバックラッシュ量がＯに近づいて行く。

したがって、このラック・ピニオン機構によれば、ピニ
オン２０をラック１０との重なり代を大きくする方向に
移動させることによってバックラッシュ量を０にするこ
とができるし、またピニオン２０の移動量を調整するこ
とによってバックラッシュ量を任意に調整することがで
きる。また、ラック１０とピニオン２０の歯１１．２１
が磨耗すると、これによってバックラッシュ量が変化す
るが、この場合も、ピニオン２０をラック１０との重な
り代を大きくする方向に移動させれば、歯１１．２１の
磨耗によるバックラッシュ量の変化を補償することがで
きる。

このように、上記実施例のラック・ピニオン機構は、第
５図に示したバックラッシュ調整ピニオン４を使用する
ことなくバックラッシュを任意に２１整することができ
る。また、このラック・ピニオン機構によれば、バック
ラッシュ量をほとんど０にすることも可能であるため、
ボールスクリューと同等な高精度のラック送りを実現す
ることができ、したがって、ボールスクリューに代わる
極めて安価な送り機構として利用することができる。

また、上記ラック・ピニオン機構は、ラック１０を３０
ｍ／ｓｅｅ　〜５０ａ／ｓｅｅの高速で送ることができ
、ボールスクリュー（最大送り速度２０＋ｌ／ｓｅｃ程
度）に比べて高速性にすぐれているし、さらに、ラック
１０を継合わせることで長距離の送り機構を構成するこ
ともできる。

なお、上記ピニオン２０の軸方向移動は、その回転軸２
２を軸方向に移動させることで行ってもよいし、また、
ピニオン２０を回転軸２２に対して軸方向に移動可能に
取付けておいて、ピニオン２０だけを移動させるように
してもよい。また、ラック１０とピニオン２０の歯１１
．２１は、その長さ方向がラック１０の幅方向およびピ
ニオン２０の軸方向に平行な“平歯”であっても、ラッ
ク１０の幅方向およびピニオン２０の軸方向に対して斜
めの“はす歯“であってもよい。

〔発明の効果〕

本発明のラック・ピニオン機構は、ラックの全ての歯を
ラックの一側から他側に向かってピニオンの軸線に対し
斜め上向きに傾斜するテーパー歯とするとともに、ピニ
オンの径をラックの一側から他側に向かって小径として
、このピニオンの全ての歯を、ラックの歯とほぼ同角度
で傾斜するテーパー歯としたものであるから、バックラ
ッシュ調整ピニオンを使用することなくバックラッシュ
を任意に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示したもので、第
１図および第２図はラック・ピニオン機構のピニオン軸
方向に沿う断面図および平面図、第３図および第４図は
それぞれピニオンを軸方向に移動させたときのラックと
ピニオンとの噛合い状態の変化を示すラック長さ方向に
沿う拡大断面図である。第５図は従来のラック・ピニオ
ン機構におけるバックラッシュ除去手段を示す平面図で
ある。１０・・・ラック、１１・・・歯、２０・・・ピニオン
、２１・・・歯、２２・・・回転軸。

Claims

【特許請求の範囲】

ラックとピニオンからなり、前記ラックの全ての歯をラ
ックの一側から他側に向かってピニオンの軸線に対し斜
め上向きに傾斜するテーパー歯とするとともに、前記ピ
ニオンの径を前記ラックの一側から他側に向かって小径
として、このピニオンの全ての歯を、前記ラックの歯と
ほぼ同角度で傾斜するテーパー歯としたことを特徴とす
るラック・ピニオン機構。