JP4725968B2

JP4725968B2 - 歯車装置

Info

Publication number: JP4725968B2
Application number: JP2006110111A
Authority: JP
Inventors: 洋一竹内
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: JP2007285327A

Description

本発明は、外周面に歯面が歯幅方向に一定の傾斜面に形成された複数の歯を有する一対のテーパ歯車の対向する歯の噛み合いにより２軸間に回転運動を伝達する歯車装置に関し、詳しくは、バックラッシを無くすと共に、部品点数を減らして組立て工数を削減しようとする歯車装置に係るものである。

従来、この種の歯車装置は、組み合わされた一対のテーパ歯車の一方のテーパ歯車をコイルスプリングでその軸方向に押圧して、他方のテーパ歯車との歯の噛合力を高めてバックラッシの発生を防止できるようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２４６０２号公報（図３）

しかし、このような従来の歯車装置においては、一方のテーパ歯車を別に形成したコイルスプリングで押圧するものであったので、コイルスプリングの分だけ部品点数が増して組立て工数が増加し、組立作業が複雑になるという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、バックラッシを無くすと共に、部品点数を減らして組立て工数を削減しようとする歯車装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による歯車装置は、外周面に歯先面が歯幅方向に一定の傾斜面に形成された複数の歯を有する一対のテーパ歯車を組み合わせてハウジング内に配置し、対向する歯の噛み合いにより２軸間に回転運動を伝達する歯車装置であって、前記一対のテーパ歯車のうち少なくとも一方のテーパ歯車に、中心軸に沿って外方に円管状に伸びて先端部が広がった形状又は中心軸に沿って外方に頂部を突出させた波形形状を有し、前記ハウジングの内側面に前記広がった先端部又は前記波形の頂部を接触して弾性変形する弾性部材を一体的に形成し、前記弾性部材の弾性復元力により、前記一方のテーパ歯車を回転軸方向へ付勢してその歯を他方のテーパ歯車の歯に圧接させるものである。

このような構成により、外周面に歯先面が歯幅方向に一定の傾斜面に形成された複数の歯を有する一対のテーパ歯車を組み合わせてハウジング内に配置し、そのうち少なくとも一方のテーパ歯車に、中心軸に沿って外方に円管状に伸びて先端部が広がった形状又は中心軸に沿って外方に頂部を突出させた波形形状を有して一体的に形成した弾性部材の上記広がった先端部又は波形の頂部をハウジングの内側面に接触させて弾性変形させ、その弾性復元力により、一方のテーパ歯車を回転軸方向へ付勢してその歯を他方のテーパ歯車の歯に圧接させ、対向する歯の噛み合いにより２軸間に回転運動を伝達する。

また、前記少なくとも一方のテーパ歯車は、その回転軸の端面又は該回転軸を支持する支持部の端面に前記円管状の弾性部材を形成したものである。これにより、回転軸の端面又は該回転軸を支持する支持部の端面に形成した円管状の弾性部材で少なくとも一方のテーパ歯車を回転軸方向へ付勢する。

さらに、前記少なくとも一方のテーパ歯車は、そのウェブ面に前記波形の弾性部材を形成したものである。これにより、ウェブ面に形成した波形の弾性部材で少なくとも一方のテーパ歯車を回転軸方向へ付勢する。

そして、前記テーパ歯車は、樹脂製歯車である。これにより、樹脂でテーパ歯車と一体的に弾性部材を形成する。

請求項１に係る発明によれば、テーパ歯車と弾性部材を一体的に形成しているので、部品点数が減り、歯車装置の組み立て工数を削減することができる。また、弾性部材で少なくとも一方のテーパ歯車を回転軸方向へ付勢してその歯を他方のテーパ歯車の歯に圧接させるようにしているので、常にバックラッシを無くすことができる。したがって、間歇回転時に、噛み合う歯面同士が衝突して発生する歯打ち音の発生を抑えることができる。

また、請求項２に係る発明によれば、弾性部材でテーパ歯車の回転軸の端面又は回転軸を支持する支持部の端面を回転軸方向に付勢し、噛み合う歯の歯面同士を圧接してバックラッシを無くすことができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、弾性部材でテーパ歯車のウェブ面を回転軸方向に付勢し、噛み合う歯の歯面同士を圧接してバックラッシを無くすことができる。また、ウェブ面に弾性部材を形成しているので、円周方向に長い弾性部材をウェブ面から突出させて形成することができ、弾性変形領域の広い弾性部材を容易に形成することができる。したがって、弾性部材を常時弾性変形領域内で使用することができ、バックラッシの無い歯の噛み合いを長時間安定して得ることができる。

そして、請求項４に係る発明によれば、弾性部材を備えたテーパ歯車を樹脂成形して容易に形成することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による歯車装置の第１の実施形態を示す正面断面図である。この歯車装置は、一対の歯車の対向する歯の噛み合いにより２軸間に回転運動を伝達するもので、第１のテーパ歯車Ｇ_１と、第２のテーパ歯車Ｇ_２と、弾性部材２，３とを備えており、ハウジング１内に配置されている。

ハウジング１は、後述の第１のテーパ歯車Ｇ_１及び第２のテーパ歯車Ｇ_２をその対向する歯を噛み合わせた状態で保持するものであり、第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２の回転軸Ｏ_１，Ｏ_２をそれぞれ回転可能に支持している。そして、ハウジング１の一方の内側面１ａには、例えば図１に示すように、所定深さの穴６，７が形成されて第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２の後述の支持部４，５を挿入させてその外周面をそれぞれ回転可能に支持するようになっている。

ハウジング１内部には、一方の歯車としての第１のテーパ歯車Ｇ_１が配設されている。この第１のテーパ歯車Ｇ_１は、例えば回転力を発生する駆動側歯車となるもので、図２に示すように、外周面に歯先面が歯幅方向に一定の傾斜面に形成された複数の歯８を有する樹脂製歯車であり、図１に示すようにウェブ９面から中心軸に沿って外方に突出させて回転軸Ｏ_１を支持する支持部４を形成している。そして、この第１のテーパ歯車Ｇ_１は、図１に示すように、ハウジング１の内側面１ａに形成された穴６内に支持部４を挿入して回転可能に支持され、支持部４の穴４ａ（図２参照）に固着された回転軸Ｏ_１をハウジング１の内側面１ｂに設けた軸穴１０を通して外方に突出させて、その先端部を図示省略の駆動装置に連結して回転するようになっている。

ハウジング１内部には、第１のテーパ歯車Ｇ_１の歯８に歯を噛み合わせて他方の歯車としての第２のテーパ歯車Ｇ_２が配設されている。この第２のテーパ歯車Ｇ_２は、第１のテーパ歯車Ｇ_１の回転に伴って回転する従動側歯車となるもので、図２に示すように、外周面に歯先面が歯幅方向に一定の傾斜面に形成された複数の歯１１を有する樹脂製歯車であり、図１に示すようにウェブ１２面から中心軸に沿って外方に突出させて回転軸Ｏ_２を支持する支持部５を形成している。そして、この第２のテーパ歯車Ｇ_２は、図１に示すように、ハウジング１の内側面１ａに形成された穴７内に支持部５を挿入して回転可能に支持され、支持部５の穴５ａ（図２参照）に固着された回転軸Ｏ_２を穴７の底面７ａに設けた軸穴１３を通してハウジング１の外方に突出させてその先端部を図示省略の被駆動部に連結して回転力を伝達するようになっている。

第１のテーパ歯車Ｇ_１に突出形成された支持部４の先端面４ｂには、弾性部材２が設けられている。この弾性部材２は、弾性復元力により、第１のテーパ歯車Ｇ_１を図１に矢印Ａで示す回転軸Ｏ_１方向へ付勢してその歯８を第２のテーパ歯車Ｇ_２の歯１１に圧接させるものであり、支持部４の先端面４ｂから中心軸に沿って円管状に外方に伸び、先端部を大きく開いた部分にスリット１４を例えば四方向に設けて弾性変形し易い形状とされている。これにより、弾性部材２の先端部の広がった部分がハウジング１の穴６の底面６ａに面接触し、第１のテーパ歯車Ｇ_１に対して図１に示す矢印Ａ方向への均一な押圧力を発生するようになっている。なお、この弾性部材２は、樹脂により第１のテーパ歯車Ｇ_１と一体的に成形される。

第２のテーパ歯車Ｇ_２に形成された支持部５の先端面５ｂとは反対側の端面５ｃには、弾性部材３が設けられている。この弾性部材３は、弾性復元力により、第２のテーパ歯車Ｇ_２を図１に矢印Ｂで示す回転軸Ｏ_２方向へ付勢してその歯１１を第１のテーパ歯車Ｇ_１の歯８に圧接させるものであり、支持部５の端面５ｃから中心軸に沿って円管状に外方に伸び、先端部を大きく開いた部分にスリット１５を例えば四方向に設けて弾性変形し易い形状とされている。これにより、弾性部材３の先端部の広がった部分がハウジング１の平らな内側面１ｂに面接触し、第２のテーパ歯車Ｇ_２に対して図１に示す矢印Ｂ方向への均一な押圧力を発生するようになっている。なお、この弾性部材３は、樹脂により第２のテーパ歯車Ｇ_２と一体的に成形される。

次に、このように構成された歯車装置の動作について説明する。
図１に示すように、第１のテーパ歯車Ｇ_１と第２のテーパ歯車Ｇ_２とが対向する歯８，１１を噛み合わせてハウジング１内に配置されている場合に、第１のテーパ歯車Ｇ_１には、その支持部４の先端面４ｂに形成した弾性部材２がハウジング１の内側面１ａに形成された穴６の底面６ａに接触して弾性変形し、その弾性復元力が同図に示す矢印Ａ方向に発生し、第１のテーパ歯車Ｇ_１が回転軸Ｏ_１方向に変位する。

一方、第２のテーパ歯車Ｇ_２には、その支持部５の先端面５ｂとは反対側の端面５ｃに形成した弾性部材３がハウジング１の平らな内側面１ｂに接触して弾性変形し、その弾性復元力が図１に示す矢印Ｂ方向に発生し、第２のテーパ歯車Ｇ_２が回転軸Ｏ_２方向に変位する。

これにより、第１のテーパ歯車Ｇ_１と第２のテーパ歯車Ｇ_２とがそれぞれ矢印Ｂ方向に変位して、図３に示すように例えば第２のテーパ歯車Ｇ_２が二点鎖線で示す浅い歯の噛み合い状態から実線で示す深い噛み合い状態に変化し、第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２の対向する歯８，１１の歯面同士が圧接してバックラッシが無くなる。

したがって、間歇回転時に、噛み合う歯面同士が衝突して発生する歯打ち音の発生を抑えることができる。また、剛体の歯面同士が常にバックラッシの無い状態で噛み合うので、回転の伝達精度を向上することができる。さらに、第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２が弾性部材２，３の弾性復元力により互いに反対方向に付勢されて対向する歯同士が圧接するようにされているので、第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２の回転軸間隔が温度変化により変動しても、又は組立精度やハウジングの形成精度のばらつきにより回転軸Ｏ_１，Ｏ_２間隔が所定の間隔からずれてもそれら軸間隔の変化を弾性部材２，３の弾性変形により吸収して常にバックラッシを無くすことができる。なお、弾性部材２，３は、その先端部をハウジング１の壁面に圧接させて回転させるため、摩擦抵抗の少ない部材を用いてもよく、形状としては、角部を丸めた円弧状の凸面で接触させるようにする。

図４は本発明の歯車装置の第２の実施形態を示す正面断面図である。この歯車装置は、回転軸Ｏ_１を支持する支持部４の先端面４ｂに弾性部材２を形成した第１のテーパ歯車Ｇ_１と、ウェブ１２面から突出させて弾性部材１６を形成した第２のテーパ歯車Ｇ_２とを組み合わせてハウジング１内に配置し、各弾性部材２，１６をハウジング１の対向する内側面１ａ，１ｂにそれぞれ接触させて弾性変形させ、その弾性復元力により第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２を各回転軸Ｏ_１，Ｏ_２方向にて互いに反対方向に付勢して対向する歯８，１１同士を圧接させてバックラッシを無くすようになっている。

この場合、弾性部材２は、図４に示すように第１のテーパ歯車Ｇ_１の支持部４の先端面４ｂから円管状に突出して先端部が広がった形状にされている。また、弾性部材１６は、図５に示すように、第２のテーパ歯車Ｇ_２の支持部５を中央部に保持する例えば３つのアーム１７間に円周方向に伸びて、その両端部１６ａ，１６ｂをアーム１７の側壁１７ａ，１７ｂに固定して波形に形成され、その波形の頂部１６ｃをウェブ１２面から中心軸に沿って外方に突出させてハウジング１の内側面１ｂに接触可能になっている。

なお、本発明の歯車装置における第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２の組み合わせは、第１又は第２の実施形態に示したものに限られず、上述の各弾性部材２，３，１６を有する第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２を適宜組み合わせたものであってもよい。

また、弾性部材２，３は、支持部４，５の端面４ｂ，５ｃに形成したものに限られず、テーパ歯車が回転軸と一体成形されたものであれば、回転軸の端面に形成してもよい。
さらに、弾性部材は、第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２の両方に形成されたものに限られず、第１及び第２のテーパ歯車Ｇ_１，Ｇ_２のいずれか一方に形成されていればよい。

そして、本発明の歯車装置は、一対のテーパ歯車を組み合わせたものに限られず、３個以上のテーパ歯車を組み合わせたものであってもよい。

本発明による歯車装置の第１の実施形態を示す正面断面図である。第１の実施形態における一対のテーパ歯車の噛み合い状態を示す斜視図である。本発明の歯車装置において、バックラッシが無くなる原理を示す説明図である。本発明による歯車装置の第２の実施形態を示す正面断面図である。第２の実施形態における一対のテーパ歯車の噛み合い状態を示す斜視図である。

符号の説明

Ｇ_１…第１のテーパ歯車
Ｇ_２…第２のテーパ歯車
Ｏ_１…第１のテーパ歯車の回転軸
Ｏ_２…第２のテーパ歯車の回転軸
１…ハウジング
１ｂ…内側面
２，３，１６…弾性部材
１６ｃ…頂部
４，５…支持部
８…第１のテーパ歯車の歯
１１…第２のテーパ歯車の歯
１２…ウェブ

Claims

外周面に歯先面が歯幅方向に一定の傾斜面に形成された複数の歯を有する一対のテーパ歯車を組み合わせてハウジング内に配置し、対向する歯の噛み合いにより２軸間に回転運動を伝達する歯車装置であって、
前記一対のテーパ歯車のうち少なくとも一方のテーパ歯車に、中心軸に沿って外方に円管状に伸びて先端部が広がった形状又は中心軸に沿って外方に頂部を突出させた波形形状を有し、前記ハウジングの内側面に前記広がった先端部又は前記波形の頂部を接触して弾性変形する弾性部材を一体的に形成し、
前記弾性部材の弾性復元力により、前記一方のテーパ歯車を回転軸方向へ付勢してその歯を他方のテーパ歯車の歯に圧接させることを特徴とする歯車装置。
前記少なくとも一方のテーパ歯車は、その回転軸の端面又は該回転軸を支持する支持部の端面に前記円管状の弾性部材を形成したことを特徴とする請求項１記載の歯車装置。
前記少なくとも一方のテーパ歯車は、そのウェブ面に前記波形の弾性部材を形成したことを特徴とする請求項１記載の歯車装置。
前記テーパ歯車は、樹脂製歯車であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯車装置。