WO2003036135A1 - Mecanisme d'entrainement a pignon et cremaillere - Google Patents

Description

明 細 書 ラックピニオンギア機構 技術分野

この発明は、 ラックとピニオンギアとの間で嚙合およびその解除を行 えるラックピニオンギア機構に関する。 背景技術

従来のラックピニオンギア機構としては、 例えば特開昭 6 3— 1 7 6 8 5 7号公報に開示されたものが知られている。

第 1図は、 上記公開公報に開示された従来のラックビニオンギア機構 の構成を示す正面図である。 図において、 符号 1は本体ラックであり、 2はピニオン列 3 A , 3 B , 3 C . . . を搬送するコンベア手段である 。 本体ラック 1は本体フレームにピン 5および 6で固定されている。 こ の本体ラック 1のピニオン導入側 （第 1図において右側） には本体ラ ッ ク 1 に接してピン 6を軸として上下方向に揺動自在に導入セグメ ン トラ ック 7が設けられている。 この導入セグメン トラック 7の端部 7 Aと本 体ラック 1の端部との接合点 8においては、 導入セグメン トラック 7の 歯たけ方向ピッチ線 1 1 と本体ラック 1の歯たけ方向ピッチ線 1 3 とが 一致している。 また、 導入セグメン トラック 7は、 接合点 8における刻 みピッチ 9が本体ラック 1の刻みピッチ 1 0 と等しい寸法となるよう に 、 本体ラヅク 1 に対して配置されている。 導入セグメ ン トラック 7のピ 二オン導入側端部 7 Bは、 少なく とも歯たけ方向ピッチ線 1 1が所定の 寸法 1 2だけ本体ラック 1の歯たけ方向ピッチ線 1 3 よ り低くなるよう に保持されている。 即ち、 導入セグメン トラック 7 と一体に組みつけら れたプロ ヅク 1 5がスプリ ング 1 6の押上力によつて係止ピン 1 4に押 圧されることによって上記寸法 1 2が保持される。

また、 導入セグメン ト 7のピニオン導入側端部 7 Bの端面と係止ピン 1 4 との間隔 2 0は、 刻みピッチの 1 / 2以内とされている。 スプリ ン グ 1 7は、 導入セグメン トラック 7を本体ラック 1 に向けて押し付ける 弾性部材である。 ピニオン 3 B等と導入セグメン トラック 7の係合時の 歯面で発生する力は、 この導入セグメン トラック 7の長手方向への変位 およびその復帰によつて吸収させることができる。

次に動作について説明する。

通常、 例えばピニオン 3 Bが図面右側から進行してきて導入セグメ ン トラック 7の上に到達したとき、 ビニオン 3 Bの歯先と導入セグメン ト ラック 7の歯先とが干渉する。 このとき、 導入セグメン トラック 7が軸 6を中心として下方に揺動して歯面で発生する力を吸収する。 これによ り、 歯車機構の動作不良、 駆動モー夕の損傷や歯の破壊等の不都合が防 止される。

しかしながら、 従来のラックビニオンギア機構では、 歯先当たりによ り発生する不都合を回避する手段が、 歯先当たりに際し嚙合が外れる方 向に移動する導入セグメン トラック 7 と、 この導入セグメン トラック 7 を上方に常に付勢して所定位置に保持するスプリ ング 1 6 と、 嚙合が外 れた際に嚙合する方向に付勢して滑らかに係合させるスプリ ング 1 7 と から構成されており、 構成上、 非常に複雑であるという課題があった。

この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、 簡易な構成 で歯先当たり による不都合を回避できるラ ックピニオンギア機構を提供 することを目的とする。 発明の開示 この発明に係るラヅクピニオンギア機構は、 ラックを備えたラック形 成部材と、 該ラック形成部材のラックに対して解除可能に嚙合するビニ オンギアと、 該ピニオンギアとの嚙合に際し最初に前記ピニオンギアの 歯と接触する前記ラックの歯とは反対側に位置する前記ラック形成部材 の一部に接触しかつ歯先当たりによるラック形成部材の変位に対応して 弾性変形する弾性部材とを備えたものである。 これによ り、 従来に比べ て簡易な構成であるにもかかわらず、 嚙合開始時に歯先当たりが生じた 場合に、 ラックを備えたラック形成部材の変位に対応して弾性部材を弾 性変形させることができ、 歯先当たりによる歯の破壊や駆動モー夕の損 傷等の不都合の発生を回避することができるという効果がある。

この発明に係るラヅクビニオンギア機構は、 弾性部材を、 ラックとピ 二オンギアとの嚙合開始前後においてラック形成部材の一部に接触させ かつ当該嚙合中においてラック形成部材から離間させたものである。 こ れにより、 必要なときに弾性部材の弾性を利用してラック形成部材の復 帰を確実に行う ことができると共に、 不要なときには弾性部材とラック 形成部材との接触を避けて摺動負荷を最小限に抑えることができるとい う効果がある。

この発明に係るラックビニオンギア機構は、 弾性部材を片持ち梁状に 固定し、 該弹性部材の自由端の高さ位置を位置決めする位置決め手段を 備えたものである。 これにより、 嚙合開始前後においてラック形成部材 の一部に弾性部材を僅かに接触させるように、 弾性部材の高さを調整す ることができ、 ラック形成部材に対する弾性部材の摺動負荷を最小限に 抑えることができるので、 動作耐久性の低下を回避することができると いう効果がある。

この発明に係るラックピニオンギア機構は、 ピニオンギアとの嚙合に 際し最初に前記ビニオンギアの歯と接触するラヅクの歯を、 該ラックの 他の歯よりも歯先の高さを低く設定したものである。 これにより、 歯先 当たりを減少させることができ、 滑らかに嚙合を行うことができるとい う効果がある。 図面の簡単な説明

第 1図は従来のラックピニオンギア機構の構成を示す正面図である。 第 2図はこの発明の実施の形態 1によるラックピニオンギア機構の嚙 合前の状態を示す斜視図である。

第 3図は第 2図の正面図である。

第 4図は第 2図の要部を示す拡大斜視図である。

第 5図は第 2図から第 4図に示したラックピニオンギア機構の歯先当 たりせずに嚙合を開始した直後の状態を示す斜視図である。

第 6図は第 5図に示した嚙合開始状態から嚙合が進行した状態を示す 斜視図である。

第 7図は第 5図および第 6図に示した嚙合時におけるラックの動作を 示す正面図である。

第 8図は第 2図から第 4図に示したラックピニオンギア機構の歯先当 たり した状態で嚙合を開始した直後の状態を示す斜視図である。

第 9図は第 8図に示した歯先当たり した状態での嚙合におけるラック の動作を示す正面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明をより詳細に説明するために、 この発明を実施するた めの最良の形態について、 添付の図面に従ってこれを説明する。

実施の形態 1 .

この発明の実施の形態 1によるラックピニオンギア機構は、 例えばコ ンパク トディスク （以下、 C Dという） 等の光記録媒体の再生を行う C D ドライブ装置 （図示せず） 内において、 C Dを把持し、 所定位置に搬 送すると共に、 C D投影面上から退避するディスク搬送機構 （図示せず ) の駆動に適用可能であり、 この実施の形態 1は一例に過ぎず、 この発 明はこれに限定されるものではない。

第 2図はこの発明の実施の形態 1によるラックピニオンギア機構の嚙 合前の状態を示す斜視図であり、 第 3図は第 2図の正面図であり、 第 4 図は第 2図の要部を示す拡大斜視図であり、 第 5図は第 2図から第 4図 に示したラックピニオンギア機構の歯先当たりせずに嚙合を開始した直 後の状態を示す斜視図であり、 第 6図は第 5図に示した嚙合開始状態か ら嚙合が進行した状態を示す斜視図であり、 第 7図は第 5図および第 6 図に示した嚙合時におけるラックの動作を示す正面図であり、 第 8図は 第 2図から第 4図に示したラヅクピニオンギア機構の歯先当たり した状 態で嚙合を開始した直後の状態を示す斜視図であり、 第 9図は第 8図に 示した歯先当たり した状態での嚙合におけるラックの動作を示す正面図 である。 なお、 特に言及しない限り、 図面においてピニオンギアに近い 側のラック端部を前端とし、 ピニオンギアから遠い側のラック端部を後 端として説明する。

図面において、 符号 2 1は長尺板状のラックプレートである。 このラ ックプレート 2 1の前方内側には後述するピニオンギア寄りの位置に長 尺の開口部 2 2が設けられている。 この開口部 2 2の幅は後述するピニ オンギアの外径 （歯先円の直径） よりも大きく形成されている。 開口部 2 2の下縁部には直線状に配列された歯列からなるラック 2 3が設けら れている。 この実施の形態 1では、 ラック 2 3 と後述するピニオンギア との歯先当たりを緩和するために、 ラック 2 3の第 1歯 2 3 aの高さ （ 歯丈） が他の歯よりも低くなるように形成されている。 このようなラックプレート 2 1の後述する取付台に対向する面には、 その長さ方向に沿って互いに離間した後方ガイ ドビン 2 4および前方ガ ィ ドビン 2 5が設けられている。 後方ガイ ドビン 2 4は開口部 2 2から 離れた後方位置に形成され、 前方ガイ ドピン 2 5は開口部 2 2に寄った 前方位置に形成されている。 これら後方ガイ ドビン 2 4および前方ガイ ドビン 2 5は に外径の大きい頭部 2 4 aおよび 2 5 aとこれらより も 外径の小さい脚部 （図示せず） および 2 5 bとから構成されている。

また、 ラックプレート 2 1の前方下部には、 後述する弾性部材と摺動 接触する摺動部 2 6が形成されている。 この摺動部 2 6は、 後述する弹 性部材の摺動を受ける摺動面 2 6 aと、 この摺動面 2 6 aの前方に形成 されかつラックプレート 2 1の前方移動時における後述する弾性部材と の接触時の衝撃を緩和する前方曲面 2 6 bと、 上記摺動面 2 6 aの後方 に形成されかつラックプレート 2 1の後方移動時における後述する弾性 部材との接触時の衝撃を緩和する後方曲面 2 6 cとから構成されている

2 7は上述の C D ドライブ装置 （図示せず） のシャーシ （図示せず） 上に立設された長尺板状の取付台である。 この取付台 2 7はその長さ方 向に沿って延在しかつ互いに長さ方向に離間する 2つの後方ガイ ド溝 2 8および前方ガイ ド溝 2 9を有している。 後方ガイ ド溝 2 8は後方ガイ ドビン 2 4の頭部 2 4 aの貫通が可能な円形溝部 2 8 aと、 この円形溝 部 2 8 aに連続して形成されかつ後方ガイ ドビン 2 4の頭部 2 4 aの外 径とその脚部 （図示せず） の外径との間の範囲内に設定された幅で形成 された直線溝部 2 8 bとから概略構成されている。

また、 前方ガイ ド溝 2 9は前方ガイ ドビン 2 5の頭部 2 5 aの貫通が 可能な円形溝部 2 9 aと、 この円形溝部 2 9 aに連続して形成されかつ 前方ガイ ドビン 2 5の頭部 2 5 aの外径と脚部 2 5 bの外径との間の範 囲内に設定された幅で形成された直線溝部 2 9 bとから概略構成されて いる。 但し、 この直線溝部 2 9 bには、 円形溝部 2 9 aに隣接する位置 に凹部 3 0が形成されている。 この凹部 3 0は直線溝部 2 9 bから下降 する下降部 3 0 aと、 この下降部 3 0 aの最下部に連続して形成されか つ直線溝部 2 9 bと平行な平坦部 3 0 bと、 この平坦部 3 0 bに連続し て形成されかつ直線溝部 2 9 bに向かって上昇する上昇部 3 0 cとから 構成されている。 このとき、 直線溝部 2 9 bの上縁部と凹部 3 0の平坦 部 3 0 bとの離間距離は前方ガイ ドビン 2 5の頭部 2 5 aの外径よりも 短くなるように設定されている。

取付台 2 7の下縁部には、 上記凹部 3 0の近傍に、 後述する弾性部材 の高さ調整を行うための凹部 3 1が形成されている。

このような取付台 2 7には、 ラックプレート 2 1のラック 2 3 と嚙合 可能なピニオンギア 3 2が回転自在に取り付けられている。 また、 この 取付台 2 7には、 ピニオンギア 3 2にアイ ドラギア連 3 3を介して駆動 力を伝達する駆動モ一夕 3 4が取り付けられている。

また、 取付台 2 7には、 ラックプレート 2 1の下側位置に板ばね （弾 性部材） 3 5が片持ち梁状に取り付けられている。 この板ばね 3 5は、 取付台 2 7への固定用ビス （図示せず） を取り付けるためのビス穴 3 5 aを有する基部 3 5 bと、 この基部 3 5 bから前方に延在する自由端側 に形成された逆 V字状の突起部 3 5 cと、 この突起部 3 5 cに連続して 形成されかつ取付台 2 7の凹部 3 1に係合する係合部 3 5 dとから構成 されている。 板ばね 3 5はその基部 3 5 bを取付台 2 7に支持され、 突 起部 3 5 cがラックプレート 2 1を常に上方に付勢するように設定され ている。 しかし、 板ばね 3 5の係合部 3 5 dが取付台 2 7の凹部 3 1に 係合されることで、 ラックプレート 2 1が突起部 3 5 cに僅かに接触し て大きな負荷なく摺動できる程度に板ばね 3 5の突起部 3 5 cによるラ ヅクプレート 2 1に対する付勢が規制され、 突起部 3 5 cの高さが調節 される。 また、 ラックプレート 2 1の後方ガイ ドピン 2 4および前方ガ イ ドビン 2 5が後方ガイ ド溝 2 8および前方ガイ ド溝 2 9のそれそれの 上縁部に押し付けられることがないので、 後方ガイ ドビン 2 4および前 方ガイ ドビン 2 5に対する大きな摺動負荷を回避することができる。

3 6はト リガである。 このト リガ 3 6は、 例えば C Dを再生位置や交 換位置まで搬送するなどのタイ ミングで、 C P U (図示せず） から指令 が発せられると、 ラックプレート 2 1の後端部を前方に押圧してラック 2 3 とピニオンギア 3 2とを嚙合させ、 上記のように構成されたラック ピニオンギア機構の動作開始を促すものである。

次に動作について説明する。

まず、 動作前において、 ラックプレート 2 1の後方ガイ ドピン 2 4お よび前方ガイ ドビン 2 5は取付台 2 7の後方ガイ ド溝 2 8の円形溝部 2 8 aおよび前方ガイ ド溝 2 9の円形溝部 2 9 a内に貫通された状態で支 持されている。

次に、 第 2図から第 4図に示すように、 例えば C Dを再生位置や交換 位置まで搬送するなどのタイミングで、 C P U (図示せず） から指令が 発せられると、 ト リガ 3 6がラックプレート 2 1の後端部を前方に押圧 する。 ト リガ 3 6押圧後、 同じく C P U (図示せず） からの指令により 駆動モ一夕 3 4が駆動を開始し、 アイ ドラギア連 3 3を介して駆動力が 伝達されてピニオンギア 3 2が回転し始める。 上述のト リガ 3 6の押圧 によりラックプレート 2 1が矢印 X 1方向に沿って前進すると、 ラック 2 3の第 1歯 2 3 aとピニオンギア 3 2 とが接触する。 なお、 この実施 の形態 1では、 ラック 2 3の第 1歯 2 3 aの高さを他の歯よりも低く設 定しているので、 歯先当たりを極力減少させることができ、 滑らかに嚙 合を行うことが可能である。 このため、 通常、 ラック 2 3 とピニオンギア 3 2 との間で歯先当たり を生じない。 この場合には、 速やかに一方の歯先が他方の歯元に深く入 り、 滑らかに嚙合が行われる。 この嚙合によりラックプレート 2 1は矢 印 X 1方向に沿って前方に送り出され、 後方ガイ ドビン 2 4および前方 ガイ ドビン 2 5は後方ガイ ド溝 2 8および前方ガイ ド溝 2 9に沿って案 内される。 嚙合開始の直前および直後においては、 板ばね 3 5の突起部 3 5 cがラックプレート 2 1の摺動部 2 6に摺動接触してラックプレー ト 2 1を支持しているので、 第 5図から第 7図に示すように、 前方ガイ ドビン 2 5が前方ガイ ド溝 2 9の凹部 3 0の上方を通過して、 直線溝部 2 9 bへ移行できる。 後方ガイ ドビン 2 4は後方ガイ ド溝 2 8の円形溝 部 2 8 aから直接直線溝部 2 8 bへ移行しているので、 ラックプレー ト 2 1全体の高さは嚙合の前後において変わらず、 常に一定である。

なお、 第 7図における A 1は第 2図から第 4図に対応した嚙合直前の ラヅクプレート 2 1の姿勢および位置を示し、 A 2は第 5図に対応した 嚙合時のラックプレート 2 1の姿勢および位置を示し、 A 3は第 6図に 対応した嚙合直後のラックプレ一ト 2 1の姿勢および位置を示している 万が一、 ラック 2 3 とピニオンギア 3 2 との間で歯先当たりが生じた 場合には、 歯先当たりにより発生した力で板ばね 3 5を弾性変形させ、 第 8図および第 9図に示すように、 ラックプレート 2 1を後方ガイ ドピ ン 2 4を中心にして矢印 Y 1方向に回動させることで吸収する。 これに より、 歯先当たりによる動作不良等を回避する。 その直後に、 板ばね 3 5の弾性復元により、 回動した状態のラックプレート 2 1を矢印 Y 2方 向に向けて元の位置に復帰させる。 これにより、 速やかに一方の歯先を 他方の歯元に深く入れ、 滑らかに嚙合させる。

ラヅクプレ一ト 2 1の復帰後においては、 ラックプレート 2 1の摺動 部 2 6から板ばね 3 5の突起部 3 5 cが離間し、 後方ガイ ドビン 2 4お よび前方ガイ ドビン 2 5が後方ガイ ド溝 2 8の直線溝部 2 8 bおよび前 方ガイ ド溝 2 9の直線溝部 2 9 bのみに案内される。

なお、 第 9図における B 1は歯先当たり直前のラックプレート 2 1の 姿勢および位置を示し、 B 2は第 8図に対応した歯先当たりした瞬間の ラックプレート 2 1の姿勢および位置を示し、 B 3は歯先当たり直後の ラヅクプレ一ト 2 1の姿勢および位置を示している。 また、 第 9図にお ける C 1はラックプレート 2 1が B 1および B 3の姿勢および位置にあ るときの板ばね 3 5の姿勢および位置を示し、 C 2はラックプレート 2 1が B 2の姿勢および位置にあるときの板ばね 3 5の姿勢および位置を 示している。

上述のように歯先当たり しない場合や歯先当たり した場合のいずれに おいても、 ラックプレート 2 1を矢印 X 2方向に沿って後方に送り返す ときは、 ビニオンギア 3 2が逆回転するように駆動モー夕 3 の駆動力 をピニオンギア 3 2に伝達する。 これにより、 ラックプレート 2 1が後 方に送り返され、 最終的にラック 2 3の第 1歯 2 3 a側でラック 2 3 と ピニオンギア 3 2 との嚙合が解除され、 ラックプレート 2 1の後方移動 が停止される。 このようにラックプレート 2 1の後方移動時においては 、 後退開始からピニオンギア 3 2がラック 2 3の第 1歯 2 3 aに到達す る前までは、 ラックプレート 2 1はその後方ガイ ドビン 2 4および前方 ガイ ドビン 2 5が後方ガイ ド溝 2 8の直線溝部 2 8 bおよび前方ガイ ド 溝 2 9の直線溝部 2 9 bのみに案内されて姿勢および高さが維持される 。 また、 ピニオンギア 3 2がラック 2 3の第 1歯 2 3 aに到達する直前 から直後においては、 前方ガイ ドビン 2 5が前方ガイ ド溝 2 9の凹部 3 0上を通過するときに限って、 ラックプレート 2 1の摺動部 2 6は板ば ね 3 5の突起部 3 5 cのみに接触してこれに支持されて姿勢および高さ が維持される。 従って、 ラックプレート 2 1の後方移動時においてはラ ヅクプレート 2 1の姿勢および高さが常に維持されている。

以上のように、 この実施の形態 1 によれば、 弾性部材として板ばね 3 5を設けるように構成したので、 従来に比べて簡易な構成であるにもか かわらず、 ラック 2 3 とピニオンギア 3 2 との嚙合開始時に歯先当た り が生じた場合、 ラヅク 2 3を備えたラックプレート 2 1の変位 （回動） に対応して板ばね 3 5 を弾性変形させることができ、 歯先当たりによる 歯の破壊や駆動モ一夕の損傷等の不都合の発生を回避することができる という効果がある。

この実施の形態 1によれば、 板ばね 3 5 を、 ラック 2 3 とピニオンギ ァ 3 2 との嚙合開始前後においてラックプレ一ト 2 1の一部に接触させ かつ当該嚙合中においてラヅクプレート 2 1から離間させるように構成 したので、 歯先当たりを解消するように、 板ばね 3 5を弾性変形させな がら変位したラックプレート 2 1 を、 板ばね 3 5の弾性を利用して確実 に元の位置に復帰させることができると共に、 ラック 2 3 とピニオンギ ァ 3 2の嚙合い動作時は、 板ばね 3 5 とラックプレート 2 1 との接触を 避けて摺動負荷を最小限に抑えることができるという効果がある。

この実施の形態 1によれば、 板ばね 3 5を片持ち梁状に固定し、 この 板ばね 3 5の自由端側の突起部 3 5 cの高さ位置を位置決めする位置決 め手段として、 取付台 2 7に凹部 3 1を設けるように構成したので、 嚙 合開始前後においてラックプレート 2 1の摺動部 2 6に突起部 3 5 cを 僅かに接触させるように、 突起部 3 5 cの高さを調整することができる 。 これによ り、 ラックプレート 2 1 に対する突起部 3 5 cの摺動負荷を 最小限に抑えることができるので、 動作耐久性の低下を回避することが できるという効果がある。

この実施の形態 1によれば、 ピニオンギア 3 2 との嚙合に際し最初に ピニオンギア 3 2の歯と接触するラック 2 3の第 1歯 2 3 aを、 ラック 2 3の他の歯より も歯先の高さを低く構成したので、 歯先当たり を減少 させることができ、 滑らかに嚙合を行う ことができるという効果がある

産業上の利用可能性

この発明は、 ラックとピニオンギアとの間で嚙合およびその解除を行 えるラックピニオンギア機構であり、 例えば C D ドライプ装置内におい て、 C Dを把持し、 所定位置に搬送すると共に、 その後、 C D投影面上 から退避移動するディスク搬送機構の駆動に適用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ラックを備えたラック形成部材と、 該ラック形成部材のラックに対 して解除可能に嚙合するピニオンギアと、 該ピニオンギアとの嚙合に際 し最初に前記ピニオンギアの歯と接触する前記ラックの歯とは反対側に 位置する前記ラック形成部材の一部に接触しかつ歯先当たりによるラッ ク形成部材の変位に対応して弾性変形する弾性部材とを備えたラックピ 二オンギア機構。

2 . 弾性部材は、 ラックとピニオンギアとの嚙合開始前後においてラッ ク形成部材の一部に接触しかつ当該嚙合中においてラック形成部材から 離間している請求の範囲第 1項記載のラックビニオンギア機構。

3 . 弾性部材を片持ち梁状に固定し、 該弹性部材の自由端の高さ位置を 位置決めする位置決め手段を備えた請求の範囲第 2項記載のラックビニ オンギア機構。

4 . ピニオンギアとの嚙合に際し最初に前記ピニオンギアの歯と接触す るラックの歯は、 該ラックの他の歯よりも歯先の高さを低く設定されて いる請求の範囲第 1項記載のラックビニオンギア機構。