JP2001271912A - 歯車及び歯車装置 - Google Patents
歯車及び歯車装置Info
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Abstract
減する。 【解決手段】 歯4がスリット5によって歯幅方向に二
分割されている。そして、この二分割された歯4の一方
の歯片4bの歯末の面の二対かみあい領域8aが取り除
かれている。これにより、2組の歯4が噛み合っている
状態と1組の歯4のみが噛み合っている状態の歯4の見
かけ上のこわさに差がなくなり、動力伝達時の歯4の撓
み変形量の急激な変動が抑えられる。その結果、動力伝
達系のねじり振動を低減でき、ねじり振動に起因する騒
音を低減することが可能になる。
Description
ー,ファクシミリ,カメラ,VTR,電気洗濯機,自動
車用部品等の動力伝達機構に広く使用される歯車及び歯
車装置に関する。
には、図17に示すように、平行軸歯車対の一つである
平歯車対20を組み合わせて構成された多くの歯車装置
K1が使用されている。ここで、この歯車装置K1の平
歯車対20において、インボリュート歯形で且つかみあ
い率εが1.0<ε<2.0の範囲に形成された一般的
な平歯車対20は、図9〜図13に示すように、2組の
歯41A−41B,42A−42B(43A,43B)
が噛み合う場合(図9〜図10,図13)と、1組の歯
41A−41Bが噛み合う場合(図11〜図12)とが
あり、2組の歯が噛み合う場合と1組の歯が噛み合う場
合とで歯の見かけ上のこわさが急激に変化する(図18
参照)。その結果、このような平歯車対20は、2組の
歯21が噛み合う場合と1組の歯21が噛み合う場合と
で歯21の撓み変形量が大きく異なることになり、この
歯21の撓み変形量の急激な変動に起因するねじり振動
を生じさせる。この動力伝達系のねじり振動は、カラー
複写機やカラーレーザープリンターの作像ユニットや転
写ユニット等において回転伝達誤差を生じさせ、色ズレ
という不具合を生じさせることになる。又、このような
平歯車対20を使用した動力伝達機構は、ねじり振動に
起因する騒音を生じることになる。尚、ここで、見かけ
上のこわさとは、同時にかみあい状態にある歯の合成さ
れたこわさである。従って、2組の歯が同時にかみあい
状態にある場合の歯の見かけ上のこわさは、1組の歯が
噛み合っている状態に比較して略2倍になる。
は、2組の歯が噛み合う場合と3組の歯が噛み合う場合
があり、2組の歯が噛み合う場合と3組の歯が噛み合う
場合とで歯の見かけ上のこわさが大きく異なることにな
り、上記かみあい率εが1.0<ε<2.0の平歯車対
と同様に、ねじり振動やねじり振動に起因する騒音を生
じることになる。
の撓み変形量の急激な変動を抑えることにより、動力伝
達系のねじり振動を低減すると共に、ねじり振動に起因
する騒音を低減するための様々な技術が開発されてき
た。
歯車対20の各歯21の非接触面22であって且つ二対
かみあい領域の一部23を切り欠くか(第1の従来
例)、又は図21に示すように、歯21の一方の側面か
ら他方の側面に貫通する穴24を形成し(第2の従来
例)、歯21の先端側の二対かみあい領域のこわさを低
下させ、二対かみあい時における歯21の撓み変形量と
一対かみあい時における歯21の撓み変形量との差を少
なくすることにより、ねじり振動の低減化を図るように
した技術が既に案出されている(特開平8−31275
5号公報参照)。
車対20の駆動歯車(平歯車20A)の歯21の側面に
補強板25を固定すると共に、被動歯車(平歯車20
B)の歯21の側面に補強板26を固定し(第3の従来
例)、歯21の一対かみあい領域のこわさを高め、一対
かみあい時における歯21の撓み変形量と二対かみあい
時における歯21の撓み変形量の差を少なくして、ねじ
り振動の低減化を図るようにした技術も既に案出されて
いる(特開平8−312755号公報参照)。
誤差に相当する分だけの歯形修整を行ってかみあい率を
2.0にし、常時2組の歯が噛み合うようにして、ねじ
り振動の低減化を図るようにした技術(第4の従来技
術)も既に案出されている(特開平5−340463号
公報参照)。
の歯21の先端から回転中心側へ延び且つ歯幅方向に歯
21を横切る溝27を形成し、歯21の先端側のこわさ
を低下させて、歯21のかみあい始め時及び歯のかみあ
い終わり時における衝撃を歯先の撓み変形で吸収するよ
うにした技術(第5の従来技術)も既に案出されている
(特開平9−4697号公報,特開昭63−13564
7号公報参照)。
従来例は、平歯車対20が一方向への回転を伝達できる
のみであり、正逆両方向への回転伝達が不可能であると
いう問題を有している。
歯先部分の肉厚が薄くなるため、撓み変形量と歯先強度
のバランスをとるのが極めて困難であるという問題を有
している。
歯車20Bの各歯21の側面に別途補強板25,26を
固定する構成であるため、平歯車20A,20Bの製造
工数が嵩み、平歯車20A,20Bの製品単価の高騰を
招くという不具合を有していると共に、平歯車対20の
取付精度のばらつきにより、一方の平歯車の歯の側面が
他方の平歯車の補強板に擦り付けられ、新たな騒音を発
生する虞を有している。
0以上となる歯車諸元が選択できない場合には実施不可
能であると共に、歯形修整が高精度で行われる必要があ
り、歯形修整が容易でないため、平歯車の製造単価の高
騰を招くという不具合を有している。
するようになっているため、歯先面を充分に確保できな
い平歯車に適用できないという不具合を有している。
って生じる不具合を招くことなく、動力伝達系のねじり
振動を低減し、騒音を低減することを目的とする。
は、歯がスリットによって歯幅方向に複数の歯片に分割
され、この複数の歯片のうちの少なくとも1歯片を除く
他の歯片の先端側が取り除かれたことを特徴としてい
る。
よって歯幅方向に複数の歯片に分割され、この複数の歯
片のうちの少なくとも1歯片を除く他の歯片の先端側の
両側歯面が凹むように切り欠かれたことを特徴としてい
る。
くとも一対噛み合わせてなる歯車装置であって、噛み合
う一対の歯車の少なくとも一方の歯車の歯がスリットに
よって歯幅方向に複数の歯片に分割され、この複数の歯
片のうちの少なくとも1歯片を除く他の歯片の先端側が
取り除かれたことを特徴としている。
くとも一対噛み合わせてなる歯車装置であって、噛み合
う一対の歯車の少なくとも一方の歯車の歯がスリットに
よって歯幅方向に複数の歯片に分割され、この複数の歯
片のうちの少なくとも1歯片を除く他の歯片の先端側の
両側歯面が凹むように切り欠かれたことを特徴としてい
る。
に基づき詳述する。
明の第1の実施の形態に係る平行軸歯車としての平歯車
1を示すものである。これらの図に示すように、本実施
の形態の平歯車1は、中心部に軸2に嵌合される軸穴3
が形成され、外周側にかみあい率εが1.0<ε<2.
0となるように形成されたインボリュート歯形の歯4が
多数形成されている。
て歯幅方向に二分されており、スリット5によって二分
された各歯片4a,4bがそれぞれ独立して撓み変形す
るようになっている。ここで、スリット5は、歯4の歯
幅方向略中央部に形成されており、歯先面6から歯底面
7に達する深さに形成されている。尚、スリット5の幅
Wは、加工が可能な幅寸法に設定されるが、歯幅寸法を
なるべく小さくするために、可能な限り小さく設定する
のが好ましい。また、スリット5の幅Wは、後述する平
歯車対11(図6参照)のように平歯車1,1を噛み合
わせた際に、平歯車1,1の取付誤差等により、一方の
歯車1の歯片4aと他方の歯片4bとが互いに干渉して
しまわないように設計するのが好ましい。
側の二対かみあい領域8aが切り欠いたように取り除か
れている。その結果、図5〜図6に示すように、本実施
の形態の平歯車1を一対噛み合わせた平歯車対11は、
二対かみあい領域8a,8bにおいて、二分された歯4
の他方の歯片4a,4a同士だけが噛み合い、一対かみ
あい領域10において、全ての歯片4a−4a,4b−
4b同士が噛み合うため、歯4の見かけ上のこわさが一
対かみあい状態と二対かみあい状態で等しくなり(図7
参照)、一対かみあい状態の歯4の撓み変形量と二対か
みあい状態の歯4の撓み変形量が急激に変化するような
ことがない。尚、歯4のこわさは、歯形形状に起因し
て、図7に示すような上に凸の山形形状になるため、噛
み合いの進行に伴い僅かに変動する。従って、本実施の
形態の平歯車1は、噛み合いの進行に伴って撓み変形量
も僅かに変動することになるが、従来例のような歯4の
こわさの急激な変化がないため、ねじり振動を生じにく
い。
に、駆動歯車の歯41Aの噛み合い開始時において、駆
動歯車の歯41Aの歯元の面と被動歯車の歯41Bの歯
末の面とが作用線12上の点13で接触すると共に、駆
動歯車の歯42Aの歯末の面と被動歯車の歯42Bの歯
元の面とが作用線12上の点14で接触しており、2組
の歯41A−41B,42A−42Bが噛み合っている
状態にある。駆動歯車と被動歯車の噛み合いが更に進行
すると、図9〜図10に示すように、接触点13がピッ
チ円15A,15Bに近づくように移動し、接触点14
がピッチ円15A,15Bから遠ざかるように移動す
る。尚、これら図9〜図10の状態において、接触点1
3は、駆動歯車の歯41Aの歯元の面の二対かみあい領
域8bに位置する一方、被動歯車の歯41Bの歯末の面
の二対かみあい領域8aに位置している(図3参照)。
又、接触点14は、駆動歯車の歯42Aの歯末の面の二
対かみあい領域8aに位置する一方、被動歯車の歯42
Bの歯元の面の二対かみあい領域8bに位置している
(図3参照)。
すると、図11に示すように、駆動歯車の歯42Aの歯
末の面の先端が作用線12上から離れ、駆動歯車の歯4
2Aと被動歯車の歯42Bが非接触となり、駆動歯車の
歯41Aのピッチ円15A近傍の歯元の面と被動歯車の
歯41Bのピッチ円15B近傍の歯末の面とが点13の
みで接触する。そして、更に駆動歯車と被動歯車の噛み
合いが進行すると、図11の接触点13が図12の接触
点13の位置まで移動する。この図11〜図12の状態
は、駆動歯車の歯41Aと被動歯車の歯41Bが1組だ
け噛み合っている状態であり、接触点13は駆動歯車及
び被動歯車の一対かみあい領域10に位置している(図
3参照)。
すると、図13に示すように、駆動歯車の歯41Aと被
動歯車の歯41Bの接触点13がピッチ円15A,15
Bから離れ、駆動歯車の歯41Aの歯末の面と被動歯車
の歯41Bの歯元の面が接触すると共に、駆動歯車の次
の歯43Aの歯元の面と被動歯車の次の歯43Bの歯末
の面とが噛み合い(接触点16)、駆動歯車の歯41
A,43Aと被動歯車の歯41B,43Bの2組が噛み
合う状態になる。尚、図9〜図13中噛み合いの生じて
いる歯については、本実施の形態において、先端側の二
対かみあい領域が切り欠かれた歯片4bの歯先面に相当
する位置を二点鎖線により仮想的に示す。
み合わせてなる平歯車対11は、一方の歯片4bの歯末
の面の二対かみあい領域8aを切り欠いてあるため(図
3及び図5参照)、図9〜図10及び図13の状態にお
いて、一方の歯片4b,4b同士が非接触であり、他方
の歯片4a,4a同士が2対かみあい状態にある。この
ため、本実施の形態の平歯車1と同じ歯幅等の条件で設
計された一般的な平歯車に比して、2対かみあい状態に
ある歯の噛み合い歯幅が低減し、これに伴って歯4の見
かけ上のこわさが減少する。又、本実施の形態の平歯車
1,1を噛み合わせてなる平歯車対11は、図11〜図
12の状態において、1組の歯4,4の各歯片4a,4
bが全て一対かみあい状態にある。その結果、上記した
ように、歯4の見かけ上のこわさは、1組の歯4が噛み
合う状態と2組の歯4が噛み合う状態で差がなくなる
(図7参照)。従って、本実施の形態の平歯車1,1を
一対噛み合わせてなる平歯車対11は、上記のようにね
じり振動を生じにくくなるのである。
の歯4をスリット5によって歯幅方向に二分し、一方の
歯片4bの歯末の面の二対かみあい領域8aを取り除く
ように切り欠いてあり、駆動歯車と被動歯車の二対かみ
あい状態と一対かみあい状態とで歯4の見かけ上のこわ
さを等しくすることができるため、歯4の撓み変形量の
急激な変化を生じることがなく、ねじり振動の発生を防
止することができると共に、このねじり振動に起因する
騒音の発生を防止することができる。従って、図6に示
すように、本実施の形態の平歯車1を少なくとも一対噛
み合わせてなる歯車装置Kは、カラーコピー機やカラー
レーザープリンター等の動力伝達機構に使用されると、
静粛で正確な回転伝達を行うことが可能になり、色ズレ
等の不具合の発生を効果的に防止することが可能にな
る。
両方向へ回転させることができ、平歯車1の歯先の肉厚
を薄くする構成でなく、平歯車1の歯4に別途補強板を
固定する構成でもない。更に、本実施の形態は、一方の
歯片4bの歯末の面の二対かみあい領域8aを単に取り
除くだけであるため、歯4の変形量と製造誤差に相当す
る分だけの歯形修整を行う従来例に比較し、平歯車1を
容易に形成することができる。加えて、本実施の形態
は、歯先面6を充分確保できない場合にも適用できる。
従って、本実施の形態によれば、第1の従来技術から第
5の従来技術の不具合を解消することができる。
切り欠いた一方の歯片4b,4b同士を噛み合わせる態
様を示したが、これに限られず、駆動歯車の切り欠いた
一方の歯片4bと被動歯車の切り欠かない他方の歯片4
aを噛み合わせ、駆動歯車の切り欠かない他方の歯片4
aと被動歯車の切り欠いた一方の歯片4bを噛み合わせ
るようにしてもよい。
歯4のこわさが二対かみあい状態の歯4のこわさに等し
くなるように歯4の歯幅寸法を増加させる態様を例示し
ているが(図7(a)参照)、二対かみあい状態の歯4
のこわさが一対かみあい状態の歯4のこわさに等しくな
るように、歯4の歯幅寸法を調整するようにしてもよい
(図7(b)参照)。尚、前者は所定の歯幅の平歯車に
二対かみあい領域8aを切り欠いた歯片4bを付加した
が如き態様であり、後者は所定の歯幅の平歯車の歯4を
そのままの歯幅で歯片4a,4bに二分したが如き態様
である。
一方の歯片4bの歯末の面の二対かみあい領域8a全体
を切り欠く態様を例示したが、これに限られず、二対か
みあい領域8aの切り欠き量を調整することにより(図
16(a),(b)参照)、歯4の撓み変形量を調整す
るようにしてもよい。
2の実施の形態に係る平歯車1の歯4の一部拡大斜視図
である。この図4に示すように、本実施の形態の平歯車
1は、歯4がスリット5,5によって歯幅方向に3分割
され(歯片4c〜4e)、両側の歯片4c,4eが同一
形状に形成されたものである。このうち、図4(a)に
示す平歯車1は、両側の歯片4c,4eの歯末の面の二
対かみあい領域8aが切り欠かれている。一方、図4
(b)に示す平歯車1は、中央の歯片4dの歯末の面の
二対かみあい領域8aのみが切り欠かれている。このよ
うな構成の平歯車1(図4(a)に示す平歯車1同士又
は図4(b)に示す平歯車1同士)を一対噛み合わせて
なる平歯車対11は、歯4に作用する力が歯幅方向中央
位置に対して常時左右均等に作用するようになってお
り、軸穴3の中心線をこの軸穴3に嵌合する軸2の軸芯
に対して傾けるような力が作用することがなく、より一
層円滑な回転伝達を可能にする(図6参照)。
及びこの平歯車1を少なくとも一対備えた歯車装置は、
上記第1の実施の形態と同様に、一対かみあい状態の歯
4のこわさと二対かみあい状態の歯4の見かけ上のこわ
さを同一にし、ねじり振動を効果的に抑え、ねじり振動
に起因する騒音の発生を防止することができる。
本発明の第3の実施の形態に係る平歯車1を示すもので
ある。すなわち、本実施の形態に係る平歯車1は、これ
らの図に示すように、歯4がスリット5により歯幅方向
に2分割(歯片4a,歯片4b)されており、そのうち
の一方の歯片4bにおいて、両側の歯末の面の二対かみ
あい領域8a,8aが歯先面6を残すように部分的に取
り除かれている(切り欠かれている)。
bは、先端側の二対かみあい領域8aが本来の歯面(切
り欠く前の歯面)よりも凹んでいる。その結果、本実施
の形態の平歯車1を一対噛み合わせてなる平歯車対は、
二対かみあい領域8a,8bにおいて、二分された歯4
の他方の歯片4a,4a同士だけが噛み合い、一対かみ
あい領域10において、全ての歯片4a−4a,4b−
4b同士が噛み合うため、歯4の見かけ上のこわさが一
対かみあい状態と二対かみあい状態で等しくなり(図7
参照)、一対かみあい状態の歯4の撓み変形量と二対か
みあい状態の歯4の撓み変形量が急激に変化するような
ことがない。これは、前述の各実施の形態に係る平歯車
1と同様に、平歯車1の正逆両方向の回転時において成
立する。
1は、前述の各実施の形態と同様に、一対かみあい状態
の歯4のこわさと二対かみあい状態の歯4の見かけ上の
こわさを同一にし、ねじり振動を効果的に抑え、ねじり
振動に起因する騒音の発生を防止することができる。
態において、かみあい率εが1.0<ε<2.0の場合
を例に採って説明したが、これに限られず、かみあい率
εが2.0<εの場合にも適用することができる。即
ち、かみあい率εが2.0<εの場合は、2対の歯4が
噛み合う状態と3対の歯4が噛み合う状態とが生じる
が、同一の歯を複数の歯片に分けたもののうちの少なく
とも1歯片を除く他の歯片の歯末の面の三対かみあい領
域を上記各実施の形態の二対かみあい領域と同様に切り
欠くことにより、上記各実施の形態よりも一層円滑で且
つ静粛な回転伝達を可能にすることができる。
歯幅方向にスリット5で2又は3分割する態様を示した
が、これに限られず、歯4を歯幅方向にスリット5で4
分割以上に分割し、複数の歯片のうちの少なくとも1歯
片を除く他の歯片の歯末の面の二対かみあい領域を切り
欠くようにしてもよい。
4a,4b,4c,4d,4eの歯幅を適宜変更して、
各歯4の撓み変形量を調整するようにしてもよい。
ット5が歯先面6から歯底面7に達する深さに形成され
る態様を例示したが、これに限られず、スリット5の深
さを適宜変更し、歯片4a,4bの撓み変形量を調整す
るようにしてもよい。
に示すように、駆動歯車と被動歯車のいずれか一方に一
般的な平歯車17を使用し、この一般的な平歯車17に
上記第1の実施の形態の平歯車1又は第2の実施の形態
の平歯車1を噛み合わせるようにしてもよい。
れるものではなく、外歯車を内歯車に噛み合わせる構成
の歯車装置に適用することができる。
や切削加工により形成される金属製歯車及びダイカスト
によって形成される金属製歯車等に広く適用される。
の歯車は、歯がスリットによって歯幅方向に複数の歯片
に分割され、この複数の歯片のうちの少なくとも1歯片
を除く他の歯片の先端側が取り除かれることにより、動
力伝達時の歯の撓み変形量の急激な変動が抑えられるよ
うになっているため、従来例の不具合を解消できること
はもちろんのこと、ねじり振動を低減でき、ねじり振動
に起因する騒音を低減することができる。従って、本発
明の歯車を少なくとも一対噛み合わせてなる歯車装置
は、動力伝達系のねじり振動を低減できると共にねじり
振動に起因する騒音を低減でき、静粛で正確な回転伝達
が可能になる。
斜視図である。
を拡大して示す図である。図3(a)は平歯車の一部を
拡大して示す斜視図であり、図3(b)は図3(a)の
A方向から見た図である。
を拡大して示す斜視図である。図4(a)は第1例を示
す斜視図であり、図4(b)は第2例を示す斜視図であ
る。
噛み合わせた平歯車対を示す斜視図である。
の変化を示す図である。図7(a)は歯幅を増加した場
合の歯のこわさの変化を示す図であり、図7(b)は歯
幅を増加しない場合の歯のこわさの変化を示す図であ
る。
縦断面図である。図8(a)は他の実施の形態の第1例
を示す図であり、図8(b)は他の実施の形態の第2例
を示す図である。
ある。
である。
である。
である。
である。
部を拡大して示す斜視図である。
部を拡大して示す正面図である。
用例を示す図である。図16(a)は第1の応用例を示
す平歯車の側面側断面図であり、図16(b)は第2応
用例を示す平歯車の側面側断面図である。
である。
分の拡大図である。
分の拡大図である。
分の拡大図である。
分の拡大図である。
2A,42B,43A,43B……歯、4a〜4e……
歯片、5……スリット、K……歯車装置
Claims (4)
- 【請求項1】 歯がスリットによって歯幅方向に複数の
歯片に分割され、この複数の歯片のうちの少なくとも1
歯片を除く他の歯片の先端側が取り除かれたことを特徴
とする歯車。 - 【請求項2】 歯がスリットによって歯幅方向に複数の
歯片に分割され、この複数の歯片のうちの少なくとも1
歯片を除く他の歯片の先端側の両側歯面が凹むように切
り欠かれたことを特徴とする歯車。 - 【請求項3】 歯車を少なくとも一対噛み合わせてなる
歯車装置において、噛み合う一対の歯車の少なくとも一
方の歯車の歯がスリットによって歯幅方向に複数の歯片
に分割され、この複数の歯片のうちの少なくとも1歯片
を除く他の歯片の先端側が取り除かれたことを特徴とす
る歯車装置。 - 【請求項4】 歯車を少なくとも一対噛み合わせてなる
歯車装置において、噛み合う一対の歯車の少なくとも一
方の歯車の歯がスリットによって歯幅方向に複数の歯片
に分割され、この複数の歯片のうちの少なくとも1歯片
を除く他の歯片の先端側の両側歯面が凹むように切り欠
かれたことを特徴とする歯車装置。
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