JP5025222B2

JP5025222B2 - 歯車装置

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Publication number: JP5025222B2
Application number: JP2006284925A
Authority: JP
Inventors: 徹萩原
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2026-10-19
Also published as: US20070137342A1; JP2007162935A

Description

本発明は、例えば駆動装置等のギヤボックス等において駆動側歯車と従動側歯車との噛み合いにより入力軸に対して直交する出力軸を取り出して回転駆動力を伝達する歯車装置に関し、詳しくは、一つの入力軸に対して直交反対向きの二つの出力軸を取り出し、互いに反対方向に回転させると共に異なる回転数で回転させ、かつ部品点数を減らすことができる歯車装置に係るものである。

従来のこの種の歯車装置は、入力軸と直交する方向に位置付けされた出力軸に、二つのフェースギヤが向かい合わせにそれぞれ遊嵌支持され、両フェースギヤには、それぞれ同心状の外側フェース歯形部と内側フェース歯形部とがあり、両フェースギヤの外側フェース歯形部は歯数を異にして入力軸側のピニオンに噛合され、内側フェース歯形部は同じ歯数とされ、向かい合わせに遊嵌支持されたフェースギヤ間を通る出力軸部分にはそれと交わる支軸に遊星スパーギヤが支持され、その遊星スパーギヤが両フェースギヤの内側フェース歯形部に噛合されている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５８−１９６３４８号公報（第１図）

しかし、特許文献１に記載された歯車装置は、遊星歯車減速機であり、入力軸に対して出力軸が一つとされており、減速比も一つとされているものであって、一つの入力軸に対して直交反対向きの二つの出力軸を取り出し、互いに反対方向に回転させると共に異なる回転数で回転させるものではない。

ここで、一つの入力軸に対して直交反対向きの二つの出力軸を取り出し、互いに反対方向に回転させる歯車装置としては、例えば図８に示すように、入力軸１の先端部に取り付けられたスグバかさ歯車から成る駆動側の歯車Gaと、この駆動側の歯車Gaの入力軸１と直角に交わる出力軸２aの基端部に取り付けられ、駆動側の歯車Gaと噛み合うスグバかさ歯車から成る第１の従動側歯車Gbと、同じく駆動側の歯車Gaの入力軸１と直角に交わる他の出力軸２bの基端部に取り付けられ、駆動側の歯車Gaと噛み合うスグバかさ歯車から成る第２の従動側歯車Gcとを備えたものが考えられる。

しかし、この場合であっても、一つの入力軸１に対して直交反対向きの二つの出力軸２a，２bを取り出し、互いに反対方向に回転させることはできるが、その二つの出力軸２a，２bを異なる回転数で回転させることはできない。したがって、二つの出力軸２a，２bを異なる回転数で回転させることを要求されるギヤボックス等には適用できないこととなる。

これに対処して、二つの出力軸２a，２bを異なる回転数で回転させるために、例えば図９に示すように、入力軸１上に第１の駆動側の歯車Gaと異なる直径の第２の駆動側の歯車Gdを取り付け、第１の従動側歯車Gbと第２の従動側歯車Gcの直径を変えてそれぞれの歯数を異ならせておき、第１の駆動側の歯車Gaと第１の従動側歯車Gbとを噛み合わせ、第２の駆動側の歯車Gdと第２の従動側歯車Gcとを噛み合わせたものが考えられる。

しかし、図９に示す歯車装置においては、二つの出力軸２a，２bを異なる回転数で回転させることはできるが、そのために第１の駆動側の歯車Ga以外に第２の駆動側の歯車Gdを必要として部品点数が増加し、構造が複雑となるものであった。また、第２の駆動側の歯車Gdが必要になることと、例えば第２の従動側歯車Gcの直径が大きくなることから、歯車装置の全体が大形化するものであった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、一つの入力軸に対して直交反対向きの二つの出力軸を取り出し、互いに反対方向に回転させると共に異なる回転数で回転させ、かつ部品点数を減らすことができ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、入力軸の先端部に取り付けられ、所定の歯幅を有する平歯車から成る駆動側の歯車と、この駆動側の歯車の入力軸と直角に交わる出力軸の基端部に取り付けられ、上記駆動側の歯車とその歯幅内で噛み合う円盤状のフェースギヤから成る小径の第１の従動側歯車と、同じく上記駆動側の歯車の入力軸と直角に交わる他の出力軸の基端部に取り付けられ、上記駆動側の歯車とその歯幅内で噛み合う円盤状のフェースギヤから成る大径の第２の従動側歯車と、を備え、上記第１及び第２の従動側歯車の出力軸は同一直線上にて反対向きに配置され、上記駆動側の歯車は上記第１及び第２の従動側歯車の歯と一箇所で噛み合って該第１及び第２の従動側歯車に共通に１個設けられ、上記駆動側の歯車の回転により両方の従動側歯車を互いに反対方向に回転させるように組み合わされた歯車装置において、上記駆動側の歯車は、一つの平歯車の歯幅内で中央部を境にして二つの領域に分け、それぞれの領域における直径を異ならせて大径部と小径部とを形成すると共に大径部及び小径部における歯数を異ならせて成り、上記第１の従動側歯車は駆動側の歯車の大径部又は小径部のどちらか一方に噛み合い、上記第２の従動側歯車は駆動側の歯車の大径部又は小径部のうち他方に噛み合わせ、上記駆動側の歯車の大径部又は小径部の一方と第１の従動側歯車との噛み合いによる減速比及び上記駆動側の歯車の大径部又は小径部の他方と第２の従動側歯車との噛み合いによる減速比をそれぞれ異なる比率としたものである。

このような構成により、円盤状のフェースギヤから成る第１及び第２の従動側歯車の出力軸が同一直線上にて反対向きに配置され、所定の歯幅を有する平歯車から成る駆動側の歯車は上記第１及び第２の従動側歯車の歯と一箇所で噛み合って該第１及び第２の従動側歯車に共通に１個設けられ、上記駆動側の歯車の回転により両方の従動側歯車を互いに反対方向に回転させるように組み合わされた歯車装置において、上記駆動側の歯車を、一つの平歯車の歯幅内で中央部を境にして二つの領域に分け、それぞれの領域における直径を異ならせて大径部と小径部とを形成すると共に大径部及び小径部における歯数を異ならせ、上記第１の従動側歯車は駆動側の歯車の大径部又は小径部のどちらか一方に噛み合い、上記第２の従動側歯車は上記駆動側の歯車の大径部又は小径部のうち他方に噛み合わせ、上記駆動側の歯車の大径部又は小径部の一方と第１の従動側歯車との噛み合いによる減速比及び上記駆動側の歯車の大径部又は小径部の他方と第２の従動側歯車との噛み合いによる減速比をそれぞれ異なる比率として回転駆動力を伝達する。

請求項１に係る発明によれば、円盤状のフェースギヤから成る第１及び第２の従動側歯車の出力軸が同一直線上にて反対向きに配置され、所定の歯幅を有する平歯車から成る駆動側の歯車は上記第１及び第２の従動側歯車の歯と一箇所で噛み合って該第１及び第２の従動側歯車に共通に１個設けられ、上記駆動側の歯車の回転により両方の従動側歯車を互いに反対方向に回転させるように組み合わされた歯車装置において、上記駆動側の歯車を、一つの平歯車の歯幅内で中央部を境にして二つの領域に分け、それぞれの領域における直径を異ならせて大径部と小径部とを形成すると共に大径部及び小径部における歯数を異ならせ、上記第１の従動側歯車は駆動側の歯車の大径部又は小径部のどちらか一方に噛み合い、上記第２の従動側歯車は上記駆動側の歯車の大径部又は小径部のうち他方に噛み合わせ、上記駆動側の歯車の大径部又は小径部の一方と第１の従動側歯車との噛み合いによる減速比及び上記駆動側の歯車の大径部又は小径部の他方と第２の従動側歯車との噛み合いによる減速比をそれぞれ異なる比率としたことにより、一つの入力軸に対して直交する反対向きの二つの出力軸を取り出し、互いに反対方向に回転させる歯車装置の二つの出力軸の回転速度を出力軸毎に変えて回転駆動力を伝達することができる。このとき、第１の従動側歯車及び第２の従動側歯車がそれぞれ噛み合う駆動側の歯車における各歯幅領域の直径及び歯数を異ならせることで、同一径の平歯車から成る駆動側の歯車の場合に比して、より細かに調整ができ、減速比の幅を拡げることができる。また、駆動側の歯車は一つだけでよいので、部品点数を減らして構造を簡単にすることができる。さらに、歯車装置が大形化するのを避けることができる。

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実施形態を示す概要図である。この歯車装置は、例えば駆動装置等のギヤボックス等において駆動側歯車と従動側歯車との噛み合いにより入力軸に対して直交する出力軸を取り出して駆動力を伝達するもので、駆動側の歯車G₀と、第１の従動側歯車G₁と、第２の従動側歯車G₂とを備えて成る。

駆動側の歯車G₀は、歯車装置に回転駆動力を供給するもので、図示外のモーターに結合された入力軸１の先端部に取り付けられ、通常のものよりも軸方向の歯幅を大きくした所定の歯幅を有する平歯車から成る。なお、符号３は駆動側の歯車G₀の外周面に形成された複数の歯を示している。

駆動側の歯車G₀の歯幅内の一部には、第１の従動側歯車G₁が噛み合っている。この第１の従動側歯車G₁は、駆動側の歯車G₀から回転駆動力を供給されて出力軸２aに回転を伝達するもので、駆動側の歯車G₀の入力軸１と直角に交わる出力軸２aの基端部に取り付けられ、駆動側の歯車G₀の歯３の歯幅内の一部で噛み合うフェースギヤから成る。なお、符号４は第１の従動側歯車G₁の外周部に形成された複数の歯を示している。

この第１の従動側歯車G₁は、平歯車から成る駆動側の歯車G₀と噛み合う歯車であるので、図２に示すように円盤状に形成され、その外周部の下面に放射状の複数の歯４が形成されており、歯車の直径が後述の第２の従動側歯車G₂よりも小径とされている。

駆動側の歯車G₀の歯幅内の他の部分には、第２の従動側歯車G₂が噛み合っている。この第２の従動側歯車G₂は、駆動側の歯車G₀から回転駆動力を供給されて他の出力軸２bに回転を伝達するもので、駆動側の歯車G₀の入力軸１と直角に交わる出力軸２bの基端部に取り付けられ、駆動側の歯車G₀の歯３の歯幅内の他の部分で噛み合うフェースギヤから成る。なお、符号５は第２の従動側歯車G₂の外周部に形成された複数の歯を示している。

この第２の従動側歯車G₂は、平歯車から成る駆動側の歯車G₀と噛み合う歯車であるので、図３に示すように円盤状に形成され、その外周部の上面に放射状の複数の歯５が形成されており、歯車の直径が前述の第１の従動側歯車G₁よりも大径とされている。なお、図４は、平歯車から成る駆動側の歯車G₀と第２の従動側歯車G₂との噛み合い状態を示す斜視図である。ここで、図４においては、図を簡略化するため、第１の従動側歯車G₁は省略されている。また、駆動側の歯車G₀の歯幅は、図１に示すと同様に、第１の従動側歯車G₁及び第２の従動側歯車G₂が噛み合うだけの幅とされている。

そして、図１において、第１及び第２の従動側歯車G₁，G₂の出力軸２a，２bは同一直線上にて反対向きに配置され、駆動側の歯車G₀の矢印Ａ方向の回転により両方の従動側歯車G₁，G₂が矢印Ｂ，Ｃのように互いに反対方向に回転されるようになっている。この場合、駆動側の歯車G₀は、第１及び第２の従動側歯車G₁，G₂に共通に１個だけであるので、部品点数を減らして構造が簡単になる。また、歯車装置が大形化するのを避けることができる。

以上のような構成において、駆動側の歯車G₀の歯３の歯数は一通り（例えばＮ）であり、第１の従動側歯車G₁の歯４の歯数と、第２の従動側歯車G₂の歯５の歯数とは、それぞれの歯車径が異なることから相違しており（例えばＮ₁とＮ₂）、駆動側の歯車G₀と第１の従動側歯車G₁との噛み合いによる減速比及び駆動側の歯車G₀と第２の従動側歯車G₂との噛み合いによる減速比は、それぞれ異なる比率とされている。
すなわち、駆動側の歯車G₀と第１の従動側歯車G₁との噛み合いによる減速比Ｒ₁は、
Ｒ₁＝Ｎ／Ｎ₁ …（１）
とされ、駆動側の歯車G₀と第２の従動側歯車G₂との噛み合いによる減速比Ｒ₂は、
Ｒ₂＝Ｎ／Ｎ₂ …（２）
とされている。

図５は、本発明による歯車装置の第２の実施形態を示す斜視図である。この実施形態は、駆動側の歯車G₀はハスバ歯車から成り、第１及び第２の従動側歯車G₁，G₂は駆動側のハスバ歯車と噛み合う円盤状のフェースギヤから成るようにしたものである。図５は、ハスバ歯車から成る駆動側の歯車G₀と第２の従動側歯車G₂との噛み合い状態を示す図であり、符号３′が駆動側の歯車G₀の外周面に形成された複数の歯（ハスバ）を示しており、符号５′が第２の従動側歯車G₂の外周部上面に形成された複数のハスバ状の歯を示している。その他は図１に示す実施形態と同様である。ここで、図５においては、図を簡略化するため、第１の従動側歯車G₁は省略されている。また、ハスバ歯車から成る駆動側の歯車G₀の歯幅は、図１に示すと同様に、第１の従動側歯車G₁及び第２の従動側歯車G₂が噛み合うだけの幅とされている。

図６は、本発明による歯車装置の第３の実施形態を示す概要図である。この実施形態は、駆動側の歯車G₀を、その歯幅内で二つの領域に分け、それぞれの領域における歯数を異ならせたものである。すなわち、駆動側の歯車G₀の歯幅を例えば中央部で３aと３bの領域に分け、歯幅領域３aにおける歯数をＮaとし、歯幅領域３bにおける歯数をＮbとしたものである。そして、駆動側の歯車G₀の歯幅領域３aと第１の従動側歯車G₁とを噛み合わせ、歯幅領域３bと第２の従動側歯車G₂とを噛み合わせている。

この状態では、駆動側の歯車G₀の歯３の歯数はＮaとＮbの二通りであり、この駆動側の歯車G₀の歯幅領域３aと噛み合う第１の従動側歯車G₁の歯４の歯数をＮ_1aとし、その駆動側の歯車G₀の歯幅領域３bと噛み合う第２の従動側歯車G₂の歯５の歯数をＮ_2bとすると、駆動側の歯車G₀と第１の従動側歯車G₁との噛み合いによる減速比及び駆動側の歯車G₀と第２の従動側歯車G₂との噛み合いによる減速比は、次のようになる。
駆動側の歯車G₀の歯幅領域３aと第１の従動側歯車G₁との噛み合いによる減速比Ｒ₁は、
Ｒ₁＝Ｎa／Ｎ_1a …（３）
となり、その駆動側の歯車G₀の歯幅領域３bと第２の従動側歯車G₂との噛み合いによる減速比Ｒ₂は、
Ｒ₂＝Ｎb／Ｎ_2b …（４）
となる。

上述の式（３）及び式（４）で示される減速比は、駆動側の歯車G₀の歯幅領域３aにおける歯数Ｎaと、歯幅領域３bにおける歯数Ｎbとを適宜選択することにより、前述の式（１）及び式（２）で示される減速比よりも、細かに調整できる。

図７は、本発明による歯車装置の第４の実施形態を示す概要図である。この実施形態は、駆動側の歯車G₀を、その歯幅内で二つの領域に分け、それぞれの領域における直径を異ならせて大径部G₀₁と小径部G₀₂とを形成すると共に大径部G₀₁及び小径部G₀₂における歯数を異ならせたものである。すなわち、駆動側の歯車G₀の歯幅を例えば中央部で３aと３bの領域に分け、歯幅領域３aを大径部G₀₁とし、歯幅領域３bを小径部G₀₂とし、大径部G₀₁における歯数をＮcとし、小径部G₀₂における歯数をＮdとしたものである。そして、駆動側の歯車の大径部G₀₁と第１の従動側歯車G₁とを噛み合わせ、小径部G₀₂と第２の従動側歯車G₂とを噛み合わせている。

この状態では、駆動側の歯車の大径部G₀₁及び小径部G₀₂の歯数はＮcとＮdの二通りであり、この駆動側の歯車の大径部G₀₁と噛み合う第１の従動側歯車G₁の歯４の歯数をＮ_1cとし、その駆動側の歯車の小径部G₀₂と噛み合う第２の従動側歯車G₂の歯５の歯数をＮ_2dとすると、駆動側の歯車の大径部G₀₁と第１の従動側歯車G₁との噛み合いによる減速比及び駆動側の歯車の小径部G₀₂と第２の従動側歯車G₂との噛み合いによる減速比は、次のようになる。
駆動側の歯車の大径部G₀₁と第１の従動側歯車G₁との噛み合いによる減速比Ｒ₁は、
Ｒ₁＝Ｎc／Ｎ_1c …（５）
となり、その駆動側の歯車の小径部G₀₂と第２の従動側歯車G₂との噛み合いによる減速比Ｒ₂は、
Ｒ₂＝Ｎd／Ｎ_2d …（６）
となる。

上述の式（５）及び式（６）で示される減速比は、駆動側の歯車の大径部G₀₁における歯数Ｎcと、小径部G₀₂における歯数Ｎdとを適宜選択することにより、前述の式（１），（２）及び式（３），（４）で示される減速比よりも、更により細かに調整ができ、減速比の幅を拡げることができる。

なお、図７においては、駆動側の歯車G₀の歯幅領域３aを大径部G₀₁とし、歯幅領域３bを小径部G₀₂としたが、本発明はこれに限られず、歯幅領域３aを小径部G₀₂とし、歯幅領域３bを大径部G₀₁としてもよい。

本発明による歯車装置の実施形態を示す概要図である。第１の従動側歯車の円盤形状を示す底面図である。第２の従動側歯車の円盤形状を示す平面図である。平歯車から成る駆動側の歯車と第２の従動側歯車との噛み合い状態を示す斜視図である。本発明による歯車装置の第２の実施形態を示す斜視図であり、ハスバ歯車から成る駆動側の歯車と第２の従動側歯車との噛み合い状態を示す図である。本発明による歯車装置の第３の実施形態を示す概要図である。本発明による歯車装置の第４の実施形態を示す概要図である。一つの入力軸に対して直交反対向きの二つの出力軸を取り出し、互いに反対方向に回転させる歯車装置として考えられるものを示す概要図である。一つの入力軸に対して直交反対向きの二つの出力軸を取り出し、互いに反対方向に回転させると共に異なる回転数で回転させる歯車装置として考えられるものを示す概要図である。

符号の説明

G₀…駆動側の歯車
G₀₁…駆動側の歯車の大径部
G₀₂…駆動側の歯車の小径部
G₁…第１の従動側歯車
G₂…第２の従動側歯車
１…入力軸
２a，２b…出力軸
３，３′，４，５，５′…歯
３a，３b…駆動側の歯車の歯幅領域

Claims

入力軸の先端部に取り付けられ、所定の歯幅を有する平歯車から成る駆動側の歯車と、
この駆動側の歯車の入力軸と直角に交わる出力軸の基端部に取り付けられ、上記駆動側の歯車とその歯幅内で噛み合う円盤状のフェースギヤから成る小径の第１の従動側歯車と、
同じく上記駆動側の歯車の入力軸と直角に交わる他の出力軸の基端部に取り付けられ、上記駆動側の歯車とその歯幅内で噛み合う円盤状のフェースギヤから成る大径の第２の従動側歯車と、を備え、
上記第１及び第２の従動側歯車の出力軸は同一直線上にて反対向きに配置され、上記駆動側の歯車は上記第１及び第２の従動側歯車の歯と一箇所で噛み合って該第１及び第２の従動側歯車に共通に１個設けられ、上記駆動側の歯車の回転により両方の従動側歯車を互いに反対方向に回転させるように組み合わされた歯車装置において、
上記駆動側の歯車は、一つの平歯車の歯幅内で中央部を境にして二つの領域に分け、それぞれの領域における直径を異ならせて大径部と小径部とを形成すると共に大径部及び小径部における歯数を異ならせて成り、上記第１の従動側歯車は駆動側の歯車の大径部又は小径部のどちらか一方に噛み合い、上記第２の従動側歯車は駆動側の歯車の大径部又は小径部のうち他方に噛み合わせ、上記駆動側の歯車の大径部又は小径部の一方と第１の従動側歯車との噛み合いによる減速比及び上記駆動側の歯車の大径部又は小径部の他方と第２の従動側歯車との噛み合いによる減速比をそれぞれ異なる比率としたことを特徴とする歯車装置。