(57)【要約】【課題】たとえば、自動車用途に使用するためのアンチバックラッシュギアおよびアンチバックラッシュギアの組み合わせが開示されている。【解決手段】アンチバックラッシュギアは、歯車および歯を含む。歯車と歯とを備えたアンチバックラッシュギアであって、各歯は、第１および第２のフランク、上面および下面を備え、各歯に対して、各フランクは前記上面から前記下面まで延びており、前記歯は、式Ｉの反復単位を含むポリマー材料を含み、2019521295.tif 000005ｔ１およびｗ１は独立して０または１を表し、ｖ１は０，１または２を表す。各歯について、前記フランクの少なくとも１つは、少なくとも１つの前記フランクに沿って延びる単一の突起を形成するために、各歯の歯厚が、作動中の歯車の回転軸に平行な方向において、歯の上面と下面との間で変化するように配置された２つ以上の表面を備えることができる。使用時には、単一の突起は、バックラッシュを吸収するように弾性的に変形可能である。【選択図】図４
2019521295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車と歯とを備えたアンチバックラッシュギアであって、各歯は、第１および第２のフランク、上面および下面を備え、各歯に対して、各フランクは前記上面から前記下面まで延びており、前記歯は、式Ｉの反復単位を含むポリマー材料を含み、
【化１】
2019521295.tif 000004
ｔ１およびｗ１は独立して０または１を表し、ｖ１は０，１または２を表し、各歯について、フランクの少なくとも１つは、各歯の歯厚が前記上面と前記下面との間で変化するように、少なくとも１つの前記フランクに沿って延びる単一の突起を形成するように配置された２つ以上の面を含む作動中に前記歯車の回転軸線に平行な方向に前記歯の面に対向し、前記単一の突起は、使用時に、バックラッシュを吸収するように弾性的に変形可能である、アンチバックラッシュギア。
【請求項２】
前記歯は共に一体のユニットである、請求項１に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項３】
前記アンチバックラッシュギアが作動中の駆動歯車であり、各歯のために、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向において、各歯の歯厚が前記歯の前記上面と前記下面との間で変化するように配置された１つ以上の面を備える前記フランクの少なくとも１つは、作動中の駆動フランクではない、請求項１または２に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項４】
前記アンチバックラッシュギアが作動中の被駆動歯車であり、各歯のために、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向において、各歯の歯厚が前記歯の前記上面と前記下面との間で変化するように配置された１つ以上の面を備える前記フランクの少なくとも１つは、作動中の被駆動フランクではない、請求項１または２に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項５】
好ましくは、前記少なくとも１つのフランクからの前記突起は、前記フランクの長さの９０％未満、好ましくは７５％未満、より好ましくは６０％未満、さらにより好ましくは５０％未満で存在する、請求項１から４のいずれか一項に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項６】
各歯の歯厚が、作動中の前記歯車の回転軸に平行な方向において、前記歯の上面と下面との間で変化するように配置された前記２つ以上の面は、作動中の前記歯車の回転軸と一致する所定の半径「ｙ」と交差する平面に沿って取られた各歯の断面を見ると、それぞれが平坦な外形を有する面を含み（すなわち、前記１つ以上の面の各々が平坦であるように見える）、交点は、所与の半径「ｙ」と一致する各位置で歯の各フランクに生じる、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項７】
前記少なくとも１つのフランクからの前記突起は、１つまたは複数の突出縁部を備える、請求項１から６に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項８】
前記アンチバックラッシュギアの歯は、作動中の相補的なギアの歯と係合するように構成されており、これにより、前記アンチバックラッシュギアの各歯は、前記アンチバックラッシュギアの各歯の前記１つ以上の突出縁部において、前記相補的なギアの１つ以上の歯に最初に、好ましくは単独で接触する、請求項７に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項９】
前記突出縁部が突出する前記フランクは、それぞれ２つの表面のみを含み、前記突出縁部における前記２つの表面間の角度は、１７０度未満、好ましくは１６０度未満、より好ましくは１５０度未満、さらにより好ましくは１４０度未満、好ましくは６０度超、さらにより好ましくは８０度超、さらにより好ましくは１００度超、さらにより好ましくは１２０度超である、請求項７または８に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのフランクからの前記突起は、突出面を備える、請求項１から９に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項１１】
前記突出面は、３つ以上の面を含む前記少なくとも１つのフランクによって形成され、突出表面の高さは、上面と下面との間の、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向の距離の５０％未満、好ましくは４０％未満、より好ましくは３０％未満、さらにより好ましくは２０％未満、しかし好ましくは１％超、より好ましくは３％超、さらにより好ましくは４％超、さらにより好ましくは５％超である、請求項１０に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項１２】
各歯に関して、前記フランクの少なくとも１つが、前記フランクが作動中の前記歯車の回転軸線に対して平行でないように角度付けされており、各歯の第１および第２の側面の少なくとも１つは、各歯の上面および下面に対して垂直から、少なくとも２度、より好ましくは少なくとも３度、さらに好ましくは少なくとも４度であるが、好ましくは８度以下、より好ましくは７度以下、さらに好ましくは６度以下である、請求項１から１１に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項１３】
前記ポリマー材料が、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトンおよびポリエーテルケトンケトンから選択される、請求項１に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項１４】
前記歯は本質的に前記ポリマー材料からなるか、より好ましくは前記ポリマー材料からなる、請求項１または１３のいずれかに記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項１５】
前記歯車は、射出成形ギアである、請求項１から１４のいずれか一項に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項１６】
前記アンチバックラッシュギアは、自動車用途、航空宇宙用途、石油およびガスでの用途、コンベヤ、エレクトロニクス、フィーダドライブ、釣りの用途、食品加工、芝生スプリンクラー、ドリル、掃除機などの家庭用および庭用機器、海上操縦、材料ハンドリング、たとえばポンプなどの医療用途、軍事用途、ミキサー、オフィス設備、パッケージング、ペーパー処理、動力伝達ディストリビュータ、印刷、パンチプレス、ロボット工学、半導体、および／または鉛筆削り機などの文房具などでの使用に適している、請求項１から１５のいずれか一項に記載のアンチバックラッシュギア。
【請求項１７】
請求項１から１６に記載のアンチバックラッシュギアと、歯車および歯を含む相補的なギアとを備えたギアの組み合わせであって、前記アンチバックラッシュギアの前記歯は、相補的なギアの歯と噛み合うように配置されている、ギアの組み合わせ。
【請求項１８】
請求項１から１６に記載のアンチバックラッシュギアおよび／または請求項１７に記載のギアの組み合わせを組み込んだ装置および／または機構。
【請求項１９】
アンチバックラッシュギアの、自動車用途、航空宇宙用途、石油およびガスでの用途、コンベヤ、エレクトロニクス、フィーダドライブ、釣りの用途、食品加工、芝生スプリンクラー、ドリル、掃除機などの家庭用および庭用機器、海上操縦、材料ハンドリング、たとえばポンプなどの医療用途、軍事用途、ミキサー、オフィス設備、パッケージング、ペーパー処理、動力伝達ディストリビュータ、印刷、パンチプレス、ロボット工学、半導体、鉛筆削り機などの文房具などでの、請求項１から１６に記載のアンチバックラッシュギア、請求項１７に記載のギアの組み合わせおよび／または自動車用途の請求項１８に記載の装置および／または機構における使用。
【請求項２０】
前記使用は、アンチバックラッシュギアの歯と相補的なギアの歯との間のバックラッシュの必要性を回避することである、請求項１９に記載のアンチバックラッシュギアの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば自動車用途に使用されるギアおよびギアの組み合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、カムシャフト、往復ポンプ、またはピストンエンジンの平衡ジャッキシャフトを駆動するような、トランスミッションの負荷が脈動している現代の歯車装置では、ギアによって多くの騒音、振動および荒さ（ＮＶＨ）が発生する可能性がある。ＮＶＨは、ギアが定常状態の動作の下で、または伝達負荷または速度の変化のために、異なる角速度で互いに動くときに生成され得る。
【０００３】
そのようなギアの歯止めの元は、ギアの歯の結合を防止するために採用された解決策である。ギアが噛み合っているとき（すなわち、ギアが互いに噛み合っているとき）、ギアは公差の枠組み内で動作できなければならない。すべてのギアが同じように製造されるわけではない。いくつかは他のものより偏心があり、いくつかはより大きいまたはより小さい歯厚を有し相手のギアまでの中心距離は、製造精度によって変化する。ギアが熱膨張を可能にすることも重要である。
【０００４】
これらの問題がギアの駆動を妨げないように、従来のバックラッシュが導入されている。バックラッシュとは、図１に示すように噛み合った歯の間に所定の隙間を確立するために使用される用語であり、バックラッシュ１は２つの矢印の頭の間の距離である。バックラッシュは、ギアの歯打ちを引き起こし、結果的にギアの歯が擦れる可能性がある。金属製のギアでは、このような望ましくない挙動は、ギアを２つの平行なはさみギアにスライスし、次にそれを互いに押し付けることによって制限することができる。スプリングは２つのギアウェハの間に配置され、ギアが分離した状態に保つ。ギアがその相手と噛み合うと、２つのウェハの歯が一緒に押しつぶされてバックラッシュが取り除かれる。作動中、対向するウェハギアは、駆動負荷がアンチバックラッシュギアのばね力を超えない限り、バックラッシュを吸収する。これは金属製のギアに対しては非常に有効であるが、高価であり、事実上、反転動作のために薄くされた量だけ歯車の強度を低下させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、バックラッシュの必要性を低減し、既知のアンチバックラッシュギアの問題に対処するギアが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、歯車と歯とを備えたアンチバックラッシュギアが提供され、各歯は、第１および第２のフランク、上面および下面を備え、各歯に対して、各フランクは上面から下面まで延びており、歯は、式Ｉの反復単位を含むポリマー材料を含み、
【０００７】
【化１】
2019521295.tif 000003
ｔ１およびｗ１は独立して０または１を表し、ｖ１は０，１または２を表し、各歯について、ｉ）フランクの少なくとも１つは、各歯の歯厚が上面と下面との間で変化するように、少なくとも１つのフランクに沿って延びる単一の突起を形成するように配置された２つ以上の面を含む作動中に歯車の回転軸線に平行な方向に前記歯の面に対向し、単一の突起は、使用時に、バックラッシュを吸収するように弾性的に変形可能である。
【０００８】
驚くべきことに、ギアの歯は、それ自体がギアシステムのアンチバックラッシュ制御として作用することがわかっている。本発明の装置を備えたギアの単一の突起は弾性的に変形することができ、したがってトルクが歯車に加えられると、それは歪みを生じて全負荷能力を占めることがある。さらに、変形は、より高いヤング率を有する材料とは対照的に、局所的に分布させることができる。さらに、本発明のギアは、雑音および歯の損傷に寄与する妨害／結合を起こしにくい。
【０００９】
本発明の以下の説明では、反対に述べられていない限り、前記値のうちの１つが他のものよりも高度に好ましいという指示と相まって、パラメータの許容範囲の上限または下限の代替値の開示は、前記パラメータの各中間値が、選択肢のより好ましい選択肢とあまり好ましくない選択肢との間にあるという暗黙の陳述として解釈されるべきであり、あまり好ましくない値と、あまり好ましくない値と中間値との間にある各値に優先することが好ましい。
【００１０】
本明細書を通じて、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、特定された成分を含むが、他の成分の存在を排除するものではないことを意味する。用語「から本質的になる」または「から本質的になる」は、指定された成分を含むが、不純物として存在する物質を除く他の構成要素、構成要素を提供するために使用されるプロセスの結果として存在する不可避の物質、および本発明の技術的効果を達成する以外の目的で添加される成分は除く。
典型的には、組成物を指す場合、本質的に１組の成分からなる組成物は、５重量％未満、典型的には３重量％未満、より典型的には１重量％未満の非特定成分を含む。
【００１１】
「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」または「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という用語は、指定された成分を含むが他の成分は除外していることを意味する。
【００１２】
適宜、文脈に応じて、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の使用は、「から本質的になる」または「から本質的になる」という意味を含むと解釈されてもよく、「からなる」または「からなる」という意味を含むように取ってもよい。
【００１３】
「範囲ｘ〜ｙ」などの本明細書の言及は、「ｘからｙへの」解釈を含み、ｘおよびｙの値を含むことを意味する。
「歯厚」という用語は、作動中の歯車の回転軸と一致する所与の半径「ｘ」の円弧長として定義され、前記アーク長さは、歯の各フランクと一致する終点を有する。ヘリカルギアの場合、この定義は、歯車の回転軸に垂直な面内にエンドポイントがあるので、横方向の歯厚を意味する。
【００１４】
本出願に記載されているヤング率のすべての値は、ＡＳＴＭ  Ｅ１１１−０４（２０１０）規格に従って測定される。
「縁部」という用語は、歯の２つの表面が接する境界を意味し、前記縁部は、面取り縁部または丸みを帯びた縁部などの移行縁部であってもよい。
【００１５】
好ましくは、本発明のギアにおいて、歯厚は、歯車の上面と下面との間の軸方向位置に沿って変化するが、その軸方向位置におけるすべての歯（製造公差偏差内）において一定であり得る。好ましくは、各歯は同じ幾何学的設計を有する。いくつかの好ましい実施形態では、各歯のフランクは対称ではない。
【００１６】
好ましくは、歯は共に一体のユニットである。この構成は、製造の容易さおよび機械的特性の点で利点を提供する。「ワンピース」という用語は、単一の材料単位を意味し、分離されているが結合された要素は除外している。アンチバックラッシュギアは、ワンピースユニットであってもよく、すなわち、歯車は、歯のワンピースユニット内に含まれてもよい。
【００１７】
好ましくは、各歯の上部歯面および下部歯面は、互いに実質的に平行である。より好ましくは、各歯の上部歯面および下部歯面は、互いに正確に平行である。
各歯の上部歯面および／または下部歯面は、歯車のそれぞれの上面および下面に実質的に平行であるか、または同じ広がりを有していてもよい。好ましくは、各歯の上部歯面および／または下部歯面の両方は、歯車のそれぞれの上部歯面および下部歯面に実質的に平行であるか、または同じ広がりを有する。
各歯は、前記各歯の第１および第２のフランクの間に位置する前縁または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）をさらに備えることができる。移行表面は、前縁面をフランクから分離してもよい（すなわち、「先端半径」）。
【００１８】
いくつかの実施形態では、アンチバックラッシュギアは、作動中の駆動歯車であってもよい。アンチバックラッシュギアが駆動歯車である場合、好ましくは各歯のために、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向において、各歯の歯厚が前記歯の上部歯面と下部歯面との間で変化するように配置された２つ以上の面を備える前記フランクの少なくとも１つは、作動中の駆動フランクではない。つまり、好ましくは前記フランクは惰性のフランクである。「駆動フランク」という用語は、作動中に、被駆動ギアの相補的なフランク（すなわち被動フランク）に接触することによって駆動歯車から被駆動歯車に動力を伝達するフランクを意味する。
【００１９】
いくつかの実施形態では、アンチバックラッシュギアは、作動中の被駆動歯車であってもよい。アンチバックラッシュギアが被駆動歯車である場合、好ましくは各歯のために、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向において、各歯の歯厚が前記歯の上部歯面と下部歯面との間で変化するように配置された１つ以上の面を備える前記フランクの少なくとも１つは、作動中の被駆動フランクではない。つまり、好ましくは前記フランクは惰性のフランクである。
【００２０】
いつくかの実施形態では、前記フランクの各々は、好ましくは各歯のために、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向において、各歯の歯厚が前記歯の上面と下面との間で変化するように配置された２つ超の面を備える。少なくとも１つのフランクの２つの表面は、突起形状を画定する。
【００２１】
好ましくは、作動中のギアが両方向（時計回りおよび反時計回り）に作用する場合、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向において、各歯の歯厚が前記歯の上面と下面との間で変化するように配置された２つ以上の面を備える前記フランクの前記少なくとも１つは、頻繁に惰行のフランクである。このような動作では、前記フランクの各々は、好ましくは各歯のために、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向において、各歯の歯厚が前記歯の上面と下面との間で変化するように配置された２つ以上の面を備える。
【００２２】
いくつかの実施形態では、作動中の歯車の回転軸線に平行な方向における歯の上部歯面と下部歯面との間の各歯の歯厚の変動は、歯全体に関して存在してもよい。
いくつかの代替的な実施形態では、作動中の歯車の回転軸線に平行な方向における歯の上面と下面との間の各歯の歯厚の変動は、歯の一部に関して存在してもよい。
【００２３】
前記フランクの少なくとも１つは、好ましくは各歯のために、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向において、各歯の歯厚が前記歯の上面と下面との間で変化するように配置された３つ以上の面を備えてもよい。
【００２４】
好ましくは、前記２つ以上の面は、作動中の歯車の回転軸に平行な方向において、各歯の歯厚が前記歯の上面と下面との間で変化するように配置され、前記２つ以上の面が前記少なくとも１つのフランクから突起を形成するように角度付けされている。好ましくは、前記少なくとも１つのフランクからの前記突起は、前記フランクの長さの９０％未満、より好ましくは７５％未満、さらにより好ましくは６０％未満、さらにより好ましくは５０％未満で存在する。前記フランクの前記長さは、隣接する前記歯車から、前記歯の前縁または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）に隣接する半径方向の前記フランクの寸法として定義される。いくつかの実施形態では、好ましくは、各歯に対して、前記フランクの各々は、前記２つ以上の面が前記フランクの少なくとも１つから突起を形成するように角度付けられた２つ以上の面を含む。
【００２５】
いくつかの実施形態では、前記少なくとも１つのフランクからの突起は、前記歯の歯の前縁または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）に隣接する前記少なくとも１つのフランクの前記長さの一部にわたって存在してもよい。代替実施形態では、前記少なくとも１つのフランクからの突起は、前記歯車および前記歯の歯の前縁または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）間の前記少なくとも１つのフランクの前記長さの一部にわたって存在してもよい。好ましくは、前記フランクの前記長さの前記部分は、前記歯車と、前記歯の前縁または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）との間にあり、前記フランクの前記長さの少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、さらにより好ましくは少なくとも２５％だけ前記歯車から離間している。好ましくは、前記フランクの前記長さの前記部分は、前記歯車と、前記歯の前縁または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）との間にあり、前記フランクの前記長さの少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、さらにより好ましくは少なくとも２５％だけ前記歯の前記歯の前縁または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）から離間している。いくつかの好ましい実施形態では、前記フランクの前記長さの前記部分は、前記歯車と、前記歯の前縁または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）との間にあり、前記フランクの前記長さの少なくとも１０％だけ前記歯車から離間しており、前記フランクの前記長さの少なくとも１０％だけ、前記歯の前縁または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）から離間している。いくつかの好ましい実施形態では、突起は、実質的に隣接する歯または隣接する歯に向かって突出する。
【００２６】
いくつかの好ましい実施形態では、前記１つ以上の面は、各歯の歯厚が、作動中に前記歯車の回転軸に平行な方向に前記歯の上部歯面と下部歯面との間で変化するように配置され、かつ、作動中の歯車の回転軸と一致する所定の半径「ｙ」と交差する平面に沿って取られた各歯の断面を見ると、平坦なプロファイルを持ち（すなわち、前記１つ以上の表面がそれぞれ平坦であるように見える）、交点は、所与の半径「ｙ」と一致する各位置で歯の各フランクに生じる。より好ましくは、各歯の前記側面の各々は、作動中の歯車の回転軸と一致する所定の半径「ｙ」と交差する平面に沿って取られた各歯の断面を見ると、それぞれが平坦な外形を有する１つ以上の面を含み（すなわち、前記１つ以上の面の各々が平坦であるように見える）、交点は、所与の半径「ｙ」と一致する各位置で歯の各フランクに生じる。
【００２７】
いくつかの好ましい実施形態では、アンチバックラッシュギアの歯は、作動中の相補的なギアの歯と係合するように構成されており、これにより、アンチバックラッシュギアの各歯は、アンチバックラッシュギアの各歯の１つ以上の縁部において、相補的なギアの１つ以上の歯に最初に接触する。好ましくは、さらに、アンチバックラッシュギアの歯は、作動中の相補的なギアの歯と係合するように構成されており、これにより、アンチバックラッシュギアの各歯は、アンチバックラッシュギアの各歯の１つ以上の縁部において、相補的なギアの１つ以上の歯に単独で接触する。
好ましくは、前記各歯の前記１つ以上の縁部は、各歯の前記第１または第２のフランクの１つ以上の縁部である。
【００２８】
いくつかの好ましい実施形態では、突起の前記縁部は、実質的に非移行縁部であり、すなわち、前記２つの面が接する境界は、たとえば、面取りされた縁部または丸い縁部を有する。「実質的に」という用語は、この文脈において「大部分」または「ほとんど」を意味する。好ましくは、前記縁部は非移行縁部であり、すなわち、前記２つの面が接する境界は、たとえば、面取りされた縁部または丸い縁部を有する。
【００２９】
別の実施形態では、縁部は、好ましくは移行縁部であり、面取りされた縁部または丸い縁部を有する。この実施形態では、移行縁部の表面積は、前記移行縁部の形成に合致する２つの表面のいずれかの表面面積よりも小さいことが好ましい。移行縁部の表面積は、前記移行縁部の形成に合致する２つの表面のいずれかの表面面積の半分未満であることがより好ましい。移行縁部の表面積は、前記移行縁部の形成に合致する２つの表面のいずれかの表面面積の４分の１未満であることがさらに好ましい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、前記少なくとも１つのフランクからの前記突起は、１つまたは複数の突出縁部を備えることができる。有利には、前記１つ以上の突出縁部は、アンチバックラッシュギアの前記各歯の前記１つ以上の縁部であり、アンチバックラッシュギアの各歯は、最初に、かつ好ましくは単独で、作動中の相補的なギアの１つ以上の歯と接触する。
【００３１】
好ましくは、アンチバックラッシュギアの前記各歯の前記突出縁部は、前記各歯の各フランクから突出する。好ましくは、前記突出縁部は、各歯の歯厚の漸進的な変化によって形成される。好ましくは、前記突出縁部が突出する前記フランクは、それぞれ２つの表面のみを含む。好ましくは、前記突出縁部における前記２つの表面間の角度は、１７０度未満、より好ましくは１６０度未満、さらにより好ましくは１５０度未満、さらにより好ましくは１４０度未満、好ましくは６０度超、さらにより好ましくは８０度超、さらにより好ましくは１００度超、さらにより好ましくは１２０度超である。
【００３２】
この実施形態の構成では、歯厚の変化を利用して、前記突出縁部が相補的な平歯車の１つ以上の歯と接触し、アンチバックラッシュ機能が得られるようにする。角度は、使用可能な高さの関数であり、ギアに適切な公差を与えるために必要なバックラッシュである。
【００３３】
いくつかの代替実施形態では、前記少なくとも１つのフランクからの突起は、突出面を備えてもよい。前記突出面は、３つ以上の面を含む前記少なくとも１つのフランクによって形成されてもよい。好ましくは、前記突出面は、前記歯の上部歯面および／または下部歯面に対して実質的に、より好ましくは正確に垂直である。好ましくは、前記突出面は、歯の法線平面に対して実質的に、より好ましくは正確に垂直である。好ましくは、前記突出面は、前記歯の上面と下面との間に延在しかつ前記は上面と下面に垂直である断面に実質的に、より好ましくは正確に平行である。前記突出面は、一定の高さを有することが好ましい。突出面の高さは、作動中の歯車の回転軸に平行な方向における前記突出面の寸法として定義される。好ましくは、突出面の高さは、上面と下面との間の、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向の距離の５０％未満、より好ましくは４０％未満、さらにより好ましくは３０％未満、さらにより好ましくは２０％未満である。好ましくは、突出面の高さは、上面と下面との間の、作動中に歯車の回転軸線に平行な方向の距離の１％超、より好ましくは３％超、さらにより好ましくは４％超、さらにより好ましくは５％超である。この実施形態の構成は、アンチバックラッシュ機能を提供するために突出面を利用する。このような突出面は、突出縁部よりも摩耗しにくい。
【００３４】
アンチバックラッシュギアの歯は、相補的なギアの歯と係合するように構成されており、これにより、アンチバックラッシュギアの各歯は、アンチバックラッシュギアの各歯の１つ以上の突出面において、相補的なギアの１つ以上の歯に単独で接触する。
【００３５】
いくつかの実施形態では、歯は、各歯の前縁部または前縁面（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）が作動中の歯車の回転軸線に対して平行でないように角度付けられてもよい。
【００３６】
ここで、各歯について、前記フランクの少なくとも１つは、前記フランクが作動中の歯車の回転軸線に対して平行ではなく、前記歯の上面と下面がオフセットしていてもよい。ここで、各歯について、前記フランクの少なくとも１つは、前記フランクが作動中の歯車の回転軸線に対して平行ではなく、好ましくは前記各歯の第１および第２のフランクは互いに実質的に平行である。代替実施形態では、前記各歯の第１および第２のフランクは、互いに実質的に平行ではないように角度を付けることができる。好ましくは、各歯の第１および第２のフランクは、実質的に同じ角度に、各歯の上面および下面に対して垂直から離れて角度付けされており、より好ましくは、各歯の上部歯面および下部歯面に対して垂直から離れて同じ角度だけ角度付けされており、より好ましくは、各歯の上部歯面および下部歯面に対して垂直から離れて同じ角度だけ角度付けされている。好ましくは、各歯の第１および第２のフランクの少なくとも１つは、各歯の上面および下面に対して垂直から、少なくとも２度、より好ましくは少なくとも３度、さらに好ましくは少なくとも４度であるが、好ましくは８度以下、より好ましくは７度以下、さらに好ましくは６度以下である。
【００３７】
角度付けされたフランクを備えたギアを使用すると、相補的なギアと噛み合うように機能するので、標準的な歯厚を効果的に増加させることができ、歯が係合するときに相補的なギアの歯が入ることができるギャップの大きさを小さくすることによって、見かけの歯厚をより大きくすることができる。具体的には、各歯の縁部を隣接する歯の対向縁部に近づけることができ、前記縁部は歯車の一面に最も近接して配置され、前記対向縁部は歯車の対向面に最も近接して配置されている（図２参照）。このような構成は、メッシュ内のバックラッシュを吸収することができ、ばね駆動機構に頼らずにアンチバックラッシュ制御の効果をもたらす。
【００３８】
好ましくは歯は、１５ＧＰａ未満、より好ましくは１０ＧＰａ未満、さらにより好ましくは５ＧＰａ未満のヤング率を有する材料を備える。より好ましくは歯は、１５ＧＰａ未満、より好ましくは１０ＧＰａ未満、さらにより好ましくは５ＧＰａ未満のヤング率を有する材料から本質的になり、またはからなる。
【００３９】
たとえば、歯は、１種以上のポリアミド（たとえば、ナイロン６および／またはナイロン６，６）、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリエーテル、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）および／またはＰＡＥＫ（ポリアリールエーテルケトン）を備えてもよい。ポリマー材料は、好ましくは、本質的に式Ｉの反復単位からなる。好ましいポリマー材料は、繰り返し単位を備え（または、本質的になり）、ここで、ｔ１＝１、ｖ１＝０、ｗ１＝０であり、ｔ１＝０、ｖ１＝０、ｗ１＝０；ｔ１＝０、ｗ１＝１、ｖ１＝２；またはｔ１＝０、ｖ１＝１およびｗ１＝０である。より好ましいポリマー材料は、繰り返し単位を備え（または本質的になり）、ここで、ｔ１＝１、ｖ１＝０、ｗ１＝０であり、またはｔ１＝０、ｖ１＝０およびｗ１＝０である。最も好ましいポリマー材料は、繰り返し単位を備え（または、本質的になり）ここで、ｔ１＝１、ｖ１＝０およびｗ１＝０、すなわちホモポリマー性ポリエーテルエーテルケトンを備える。
【００４０】
好ましい実施形態では、ポリマー材料は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトンおよびポリエーテルケトンケトンから選択される。より好ましい実施形態では、ポリマー材料は、ポリエーテルケトンおよびポリエーテルエーテルケトンから選択される。別の好ましい実施形態では、ポリマー材料は、ホモポリマーポリエーテルエーテルケトンのようなポリエーテルエーテルケトンである。
【００４１】
歯は好ましくは、前記ポリマー材料を少なくとも６０重量％、より好ましくは少なくとも８０重量％、さらにより好ましくは少なくとも９０重量％、さらにより好ましくは少なくとも９９重量％含む。より好ましくは、歯は本質的に前記ポリマー材料からなるか、より好ましくは前記ポリマー材料からなる。
【００４２】
前記アンチバックラッシュギアは、充填手段をさらに備えてもよい。前記充填手段は、繊維状充填剤または非繊維状充填剤を含むことができる。前記充填手段は、繊維状充填剤と非繊維状充填剤の両方を含むことができる。前記繊維状充填剤は、連続的であっても不連続的であってもよい。前記繊維状充填剤は、金属繊維、アラミド繊維、炭素繊維などの非溶融性かつ高融点の有機繊維材料などの無機繊維材料から選択することができる。前記繊維状充填剤は、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化ケイ素繊維、ホウ素繊維、フッ素樹脂繊維、チタン酸カリウム繊維から選択することができる。好ましい繊維状充填剤は、ガラス繊維および炭素繊維である。繊維状充填剤は、ナノ繊維を含んでもよい。前記非繊維状充填剤は、雲母、シリカ、タルク、アルミナ、カオリン、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、フェライト、クレー、ガラス粉末、酸化亜鉛、炭酸ニッケル、酸化鉄、石英粉末、炭酸マグネシウム、フッ素樹脂、グラファイト、炭素粉末、ナノチューブ、硫酸バリウムから選択することができる。非繊維状充填剤は、粉末またはフレーク状粒子の形態で導入されてもよい。前記充填手段は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、カーボンブラックおよびフルオロカーボン樹脂から選択される１種以上の充填剤を含むことができる。前記アンチバックラッシュギアは、２０〜９９．９重量％（たとえば２０〜７０重量％）のオリゴマー材料と、０．１〜８０重量％（たとえば１０〜４０重量％）の充填手段とを含むことができる。前記アンチバックラッシュギアのいくつかの好ましい実施形態は、充填手段の２０重量％超、より好ましくは２５重量％超、しかし好ましくはフィラー手段の４０重量％未満、より好ましくは３５重量％未満を含む。
【００４３】
前記アンチバックラッシュギアは、１つ以上の潤滑剤をさらに含んでもよい。前記潤滑剤は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉末および／またはシリコーン流体の１つまたは複数を備えてもよい。好ましくは、前記プラスチックスパーギアは、潤滑剤を１５重量％未満、より好ましくは１０重量％未満、さらにより好ましくは５重量％未満を含む。
【００４４】
相補的なギアは、金属ギアまたはプラスチックギアであってもよい。好ましくは、相補的なギアはプラスチックギアである。相補的なギアは、直線ギアまたはヘリカルギアであってもよい。
【００４５】
好ましくは、ギアは射出成形ギアである。ギアは、その後の機械加工（たとえば、フライス加工または研削）を必要とせずに、射出成形プロセスで製造することができる。射出成形は、モールドキャビティを変更して所望のようにギアを変更することができるので、設計自由度を可能にする。ギアは、フィラメント融合製造またはレーザー焼結などの層製造によって添加剤層を使用して形成することができる。
【００４６】
アンチバックラッシュギアは、自動車用途、航空宇宙用途、石油およびガスでの用途、コンベヤ、エレクトロニクス、フィーダドライブ、釣りの用途、食品加工、芝生スプリンクラー、ドリル、掃除機などの家庭用および庭用機器、海上操縦、材料ハンドリング、たとえばポンプなどの医療用途、軍事用途、ミキサー、オフィス設備、パッケージング、ペーパー処理、動力伝達ディストリビュータ、印刷、パンチプレス、ロボット工学、半導体、および／または鉛筆削り機などの文房具などでの使用に適している。いくつかの好ましい実施形態では、アンチバックラッシュギアは、自動車用のギアであり、すなわち自動車用途に使用するのに適している。
【００４７】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様によるアンチバックラッシュギアと、歯車および歯を含む相補的なギアとを備えたギアの組み合わせであって、アンチバックラッシュギアの歯は、相補的なギアの歯と噛み合うように配置されている、ギアの組み合わせが提供される。
【００４８】
前記アンチバックラッシュギアは、本発明の第１の態様のアンチバックラッシュギアの任意の特徴を有することができる。前記相補的なギアは、本発明の第１の態様に関して上に詳述した相補的なギアの任意の特徴を有することができる。相補的なギアは、直線ギアであってもよい。
【００４９】
本発明の第３の態様によると、第１の態様によるアンチバックラッシュギアおよび／または第２の態様によるギアの組み合わせを組み込んだ装置および／または機構が提供される。
【００５０】
前記装置は、自動車、航空機または列車などの車両であってもよく、または上記に詳述した他の用途のいずれかに適した装置であってもよい。前記機構は、送信であってもよい。
【００５１】
本発明の第４の態様によると、アンチバックラッシュギアは、自動車用途、航空宇宙用途、石油およびガスでの用途、コンベヤ、エレクトロニクス、フィーダドライブ、釣りの用途、食品加工、芝生スプリンクラー、ドリル、掃除機などの家庭用および庭用機器、海上操縦、材料ハンドリング、たとえばポンプなどの医療用途、軍事用途、ミキサー、オフィス設備、パッケージング、ペーパー処理、動力伝達ディストリビュータ、印刷、パンチプレス、ロボット工学、半導体、鉛筆削り機などの文房具などでの、第１の態様によるアンチバックラッシュギア、第２の態様によるギアの組み合わせおよび／または自動車用途の第３の態様による装置および／または機構の使用が提供される。
【００５２】
好ましくは、前記の使用は、アンチバックラッシュギアの歯と相補的なギアの歯との間のバックラッシュの必要性を回避することである。
本発明の１つの態様に適用可能な任意の特徴は、任意の組み合わせで、任意の数で使用できることが理解されよう。さらに、本発明の他の態様のいずれかと任意の組み合わせおよび任意の数で使用することもできる。これには、本願の請求項における他の請求項の従属請求項として使用されている請求項の従属請求項が含まれるが、これに限定されるものではない。
【００５３】
読者の注意は、この出願と関連して本明細書と同時にまたは前に提出され、本明細書を用いて公的検査に供されるすべての書類および書類に向けられ、そのような論文および文書のすべての内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５４】
本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書および図面を含む）、および／または開示された方法またはプロセスのすべてのステップのすべてにおいて開示された特徴のすべては、そのような特徴および／またはステップの少なくともいくつかが互いに排他的である組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わせることができる。
【００５５】
本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書および図面を含む）に開示された各特徴は、他に明示的に記載されていない限り、同じ、等価または類似の目的を果たす代替の特徴によって置き換えられる。したがって、特に断りのない限り、開示された各特徴は、同等または類似の特徴の一般的なシリーズの一例に過ぎない。
【００５６】
本発明の特定の実施形態を、例として、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】付随するバックラッシュ制御を強調する従来技術のギアの組み合わせの概略を示す図。
【図２】本発明によるヘリカルアンチバックラッシュギアおよびギアの組み合わせの概略を示す図。
【図３】本発明による非ヘリカルアンチバックラッシュギアおよびギアの組み合わせの一部の概略を示す図。
【図４】本発明によるアンチバックラッシュギアのための歯の斜視図。
【図５】本発明によるアンチバックラッシュギアのための歯の断面図。
【図６】本発明による異なる実施形態のアンチバックラッシュギアのための歯の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１は、ギア２，３の結合を防止するために利用されるバックラッシュ１を示す従来技術のギアの組み合わせの概略図である。図１において、バックラッシュ１は、２つの矢印ヘッド間の距離、すなわち、噛合い／係合／嵌合歯４の間の設定隙間として示されている。上記で詳述したように、従来技術のギアの組み合わせでは、バックラッシュ１は歯車の詰まりを回避することが要求されるが、望ましくないＮＶＨおよび結果的に歯４の摩耗を招く。
【００５９】
図２は、本発明によるプラスチックヘリカルアンチバックラッシュギア５およびギアの組み合わせ６の概略図である。この実施形態では、プラスチックギアはプラスチック製のヘリカルギア５であり、各歯７の上面と下面はオフセットされ、その結果、歯７は螺旋状であり、すなわち、歯７は、各歯７の前縁面８（すなわち、代替の実施形態では前縁であり得る「頂部ランド／ピーク」または「先端」）が、歯車５の回転軸９（図２の「Ｘ」で示され、軸はページに垂直である）に対して平行でないように角度付けされる。プラスチックヘリカルアンチバックラッシュギア５の各歯７は、同じ角度に角度付けされている。領域１０は、ヘリカルギア５の歯７が螺旋状に配置されておらず、ギア５がその代わりに相補的なギア１１のように「直線」である場合に、歯７が噛み合っているときに隙間（すなわちバックラッシュ）が存在する場所を示す。
【００６０】
図２に示すように、ヘリカルギア５の使用は、標準の歯厚１２を効果的に増加させ、ギアが係合するときに相補的なギアの歯７が入ることができる隙間の大きさを減少させることによって、見掛けの歯厚１３をより大きくすることができる。具体的には、各歯７の縁部（図２の縁部１４）を隣接する歯７の対向縁部に近づけることができ、前記縁部１４は歯車の一面に最も近接して配置され、前記対向縁部は歯車の対向面に最も近接して配置されている。この配置は、ギア５，１１が係合するときにＮＶＨを生成し、歯を損傷させる隙間がないことを保証する。ギア７は熱によって依然として膨張することができるが、歯が係合するとき相補的なギアのフランクに接触する各歯７の縁部（たとえば１４）のみが存在するので、歯７を瞬間的に変形させて、ギアの組み合わせ６を拘束する代わりに、前記縁部（たとえば、１４）を平坦にすること、および／または歯７を真っ直ぐな歯の配列に効果的に「解撚／矯正」することができる。
【００６１】
驚くべきことに、ＰＡＥＫまたはＰＥＥＫのような高分子材料製のヘリカルギア７を、直線ギア１１と組み合わせて使用すると、バックラッシュの影響を低減することができる。これは、ヘリカルギア７の各歯がヘリカルギア歯の縁部１４または前リッジで直線ギア１１の各歯に接触するためである。前縁リッジ１４は、歯の先端から基部まで延びている。前縁リッジ１４は、直線ギアと接触すると変形し、それによってバックラッシュを吸収することができる。この構成の利点は、バックラッシュが低減され、使用中のギアが騒音を生成することがより少なくなることである。
【００６２】
図３は、本発明によるポリマー製アンチバックラッシュギアおよびギアの組み合わせの概略図である。図３は、ポリマー製アンチバックラッシュギア１５の一部および標準ギアのような補完的なギア１６の一部を示す。ギア１５は、第１ギア面（図示せず）１５’と、ギアの反対側の第２ギア面（図示せず）とを有する。この実施形態では、プラスチック製のアンチバックラッシュギア１５の歯１７の各々は、角度付けされていない（すなわち、ギア１５は螺旋状ではない）が、縁部の代わりに、縁部またはリッジ１８が各歯１７の少なくとも第１のフランクから突出するように、各歯１７にリッジまたは突起１８が設けられている。
【００６３】
第１のフランクには、図４に示すように２つ以上の面が設けられている。図４は、図３に示すギア１５の１つの歯１９の例を示す。直線ギアの場合、フランクは連続面に続く連続面である。本発明は、少なくとも第１のフランクに２つ以上の表面が設けられていることを必要とし、ここで、各表面は方位を有し、平面の２つの方位または方向は同じではない。その結果、各表面の一部が縁部、リッジまたは突起１８を形成する。表面の平面の向きは、縁部または１８の形状を画定する。使用時には、縁部またはリッジ１８は標準ギア１６との最初の接触点である。
【００６４】
図４は、フランク２０に関するさらなる詳細を提供する。フランクは、２つの表面２０ａおよび２０ｂによって共に表される。歯１９は、歯１９の上部歯面２１から歯１９の下部歯面２２まで延びる２つのフランク（ただし１つのみが図示されている）を有する。両頭の矢印２３は、歯１９の上部歯面２１における歯厚（関連する歯車の回転軸からの特定の半径方向距離）を示す。上部歯面２１と下部歯面２２との間で変化する歯厚を指定する場合、矢印２３で示す厚さを参照する。両頭の矢印２４は、歯１９の上部歯面２１と下部歯面２２の両方に垂直な方向における、歯１９の上部歯面２１と下部歯面２２との間の距離を示す（すなわち、参照符号２４は歯１９の面幅を示し、方向２４は作動中の歯車の回転軸に平行である）。前縁２５（すなわち、「頂部ランド／ピーク」または「先端」）も示されている。
【００６５】
突出縁部またはリッジ２６は、面幅２４に沿ってほぼ中間に位置し、歯の先端から歯の根元までフランク２０を跨いでいる。いくつかの例では、突出リッジ２６は、第１の歯面からの面幅の３分の１のように中心から僅かに外れた位置に配置されてもよいし、第１の歯面から２分の３の面幅の間に配置されてもよい。
【００６６】
いくつかの例では、突出リッジ２６は、フランク２０の一部に沿ってのみ延びている。
一例では、第１のフランクの２つの表面２０ａ、２０ｂの間の角度は、リッジの角度が１７０度未満となるように、１７０度未満である。いくつかの実施形態では、角度は１６０度未満であり、他の実施形態では、角度は１５０度未満、さらにより好ましくは１４０度未満、好ましくは６０度超、さらにより好ましくは８０度超、さらにより好ましくは１００度超、さらにより好ましくは１２０度超である。
【００６７】
アンチバックラッシュギアの歯は、作動中の相補的なギア（直線ギアなど）の歯と係合するように構成されており、これにより、アンチバックラッシュギアの各歯は、アンチバックラッシュギアの各歯のリッジにおいて、相補的なギアの１つ以上の歯に最初に、かつ好ましくは単独で接触する。歯のリッジは、相補的なギアの歯と接触すると変形可能であり、リッジが変形すると、バックラッシュが吸収される。リッジは、ギアがＰＡＥＫまたはＰＥＥＫなどのポリマー材料を含むため、変形可能である。ＰＡＥＫおよびＰＥＥＫの材料特性は、ギアが使用されているときにリッジ１８がバックラッシュを吸収することを可能にする。
【００６８】
（図３に示すような）一例では、突出リッジ１８が両方のフランクに設けられている。別の例では、突出リッジが１つのフランクに設けられ、のみ設けられている。両方のフランク上に突出リッジを有する歯と同等の利点を得るために、突出リッジのサイズを大きくすることができる。たとえば、別の有効な解決法は、各歯のちょうど１つのフランクにこのような縁部を利用することであろうが、縁部の突起を２倍にすることであろう。縁部１８は、前記歯の上部歯面と下部歯面の両方に垂直な方向において、歯１７の上部または第１の歯面および下部または第２の歯面との間の各歯１７の厚さの漸進的な変化によって形成される（ときには面幅の方向とも呼ばれ、前記方向はまた、動作中の歯車の回転軸に平行である）。縁部１８がそれぞれ突出するフランクは、２つの表面のみを有する。この実施形態は、歯１７の歯厚の変化を利用して、相補的なギア１６の１つ以上の歯に接触する縁部１８を提供し、必要に応じて瞬時に変形し（接触の比較的小さな表面積のためギア１５，１６が拘束されない）し、これにより、アンチバックラッシュ機能が得られる。
【００６９】
図５は、前のパラグラフの実施形態によるポリマー製アンチバックラッシュギア用の歯１９の断面図である。断面は、図４に示す歯厚２３の線に沿っている。図５は、突出縁部２６が歯１９の輪郭にどのように影響を及ぼすかを示す簡便な図を提供する。フランク２０は、表面２０ａおよび２０ｂから形成される。
【００７０】
図６は、図５に示されたものとは異なる実施形態によるプラスチック製アンチバックラッシュギア用の歯２７の断面図である。フランクからの突起は、平坦な表面を有する突出リッジ２８を含む。断面は、図４に示す歯厚２３の線に沿っているが、突出縁部２６の代わりに、フランク２０は、突出面２８を含むように３つの表面２０ａ、２０ｂおよび２０ｃから形成される。突出面２８の使用は、相補的なギアが接触するより大きな表面積を提供することによって摩耗の影響を打ち消すことができる。
【００７１】
本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書に開示された特徴のいずれかの新規なもの、または任意の新規な組み合わせ（添付の請求項、要約書および図面を含む）、またはそのように開示された方法または工程のステップの新規なものまたは任意の新規な組み合わせに及ぶ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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