(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一歯車と、
前記第一歯車と向かい合って配置され、軸孔が形成された第二歯車と、
前記第一歯車及び前記第二歯車と噛み合い、前記第一歯車と前記第二歯車とを互いに逆方向に回転させる第三歯車と、
前記第一歯車に回転軸として固定され、前記第二歯車の前記軸孔に前記第二歯車から離間して挿通されるねじ部材と、
前記ねじ部材に螺合し、かつ前記ねじ部材と反対方向に回転する螺合部材と、
前記第二歯車の前記第一歯車の反対側に固定され、前記螺合部材と一体回転しかつ前記螺合部材を前記第一歯車の前記回転軸の軸方向に摺動可能に係合する係合部材と、を備えた歯車機構。
【請求項２】
前記第一歯車は第一フェースギヤであり、前記第二歯車は第二フェースギヤであり、前記第三歯車はピニオンギヤである、ことを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
【請求項３】
前記螺合部材は多角形状を備えたナットであり、前記係合部材は前記ナットの前記多角形状に対応する二面幅を備えることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の歯車機構。
【請求項４】
前記螺合部材は多角形状を備えたナットであり、前記係合部材は前記ナットの前記多角形状と嵌合する嵌合部を備えることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の歯車機構。
【請求項５】
前記多角形状は六角形状であることを特徴とする請求項３または４のいずれか一項に記載の歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、向かい合って配置された第一歯車及び第二歯車から第一歯車の回転軸方向の運動を取り出すことが出来る歯車機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、向かい合わせに配置されたフェースギヤに種々の歯車を噛み合わせて、様々な運動に変換して取り出す装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、入力軸と交わる方向に位置づけされた出力軸に、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、それぞれ同心なる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前記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、前記向かい合わせの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前記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減速装置が提案されている。これによれば、入力軸と交わる方向に位置づけされた出力軸について大減速比が得られ、機械効率も良く、騒音の発生が少ない減速機が得られる。
【０００４】
また、特許文献２では、互いに直交する方向へと延びる第一の回転軸と第二の回転軸とを回転可能に支持し、前記両回転軸を歯車を介して連結した直交軸型変速機において、前記第一の回転軸に平歯車を取り付け、その平歯車を挟むように第一及び第二フェースギヤを設けるとともに、前記両フェースギヤの対向する面にそれぞれ形成された歯と前記平歯車の歯とを噛み合わせ、前記第一フェースギヤを第二の回転軸に固着し、前記第二フェースギヤを第二の回転軸に回転可能に支持した直交軸型変速機が提案されている。これによれば、第一の回転軸に取り付けられた平歯車を挟むように第一及び第二フェースギヤが設けられているので、第一の回転軸の振動を抑えることが出来、第一の回転軸の回転に対して精度良く第二の回転軸を回転させることが出来る直交軸型変速機が得られる。
【０００５】
また、特許文献３では、同軸状態で配列された入力部材及び出力部材と、前記入力部材に形成された入力側フェースギヤと、前記出力部材に形成された出力側フェースギヤと、減速機ケース側に形成された固定側フェースギヤと、前記入力側、出力側及び固定側フェースギヤのそれぞれに噛み合い可能な遊星歯車とを有し、前記入力側フェースギヤは、前記出力側フェースギヤ及び前記固定側フェースギヤに対して同軸状態で対向配置されており、前記遊星歯車は、前記入力側フェースギヤと、前記出力側及び固定側フェースギヤとの間に配置され、一方の側において前記入力側フェースギヤに噛み合っており、他方の側において前記出力側フェースギヤに噛み合っている遊星歯車減速機が提案されている。これによれば、入力部材と同軸状態で配列された出力部材が入力回転に比べて大幅に減速された速度で回転する遊星歯車減速機が得られる。また、遊星歯車の支持機構が不要であるので、構造を単純で扁平なものとすることが出来る。また、歯車間のバックラッシ調整も、簡単に行うことが出来る。
【特許文献１】特開昭５８−１９６３４８号公報
【特許文献２】特開平８−２１０４４３号公報
【特許文献３】特開２００１−１８７９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３いずれの装置も、向かい合わせに配置されたフェースギヤからフェースギヤの回転軸方向の運動を取り出すものではない。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、向かい合って配置された第一歯車及び第二歯車から第一歯車の回転軸方向の運動を取り出すことが出来る歯車機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、歯車機構は、第一歯車と、前記第一歯車と向かい合って配置され、軸孔が形成された第二歯車と、前記第一歯車及び前記第二歯車と噛み合い、前記第一歯車と前記第二歯車とを互いに逆方向に回転させる第三歯車と、前記第一歯車に回転軸として固定され、前記第二歯車の前記軸孔に前記第二歯車から離間して挿通されるねじ部材と、前記ねじ部材に螺合し、かつ前記ねじ部材と反対方向に回転する螺合部材と、前記第二歯車の前記第一歯車の反対側に固定され、前記螺合部材と一体回転しかつ前記螺合部材を前記第一歯車の前記回転軸の軸方向に摺動可能に係合する係合部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記第一歯車は第一フェースギヤであり、前記第二歯車は第二フェースギヤであり、前記第三歯車はピニオンギヤである、ことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、前記螺合部材は多角形状を備えたナットであり、前記係合部材は前記ナットの前記多角形状に対応する二面幅を備える、ことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、前記螺合部材は多角形状を備えたナットであり、前記係合部材は前記ナットの前記多角形状と嵌合する嵌合部を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、前記多角形状は六角形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明では、ねじ部材が第一歯車に固定され、ねじ部材に螺合する螺合部材が、第二歯車に固定された係合部材により、第二歯車と一体回転し第一歯車の回転軸の軸方向に摺動可能に係合される。よって、第三歯車により第一歯車と第二歯車とが互いに逆方向に回転させられると、ねじ部材と螺合部材は互いに逆方向に回転させられ、螺合部材は第二歯車に固定された係合部材に対して摺動し、第一歯車の回転軸方向に移動する。従って、向かい合って配置された第一歯車及び第二歯車から第一歯車の回転軸方向の運動を取り出すことが出来る歯車機構を提供することが出来る。ここで、螺合部材とねじ部材の相対回転は、第一歯車と第二歯車の相対回転に等しく、第三歯車と第一歯車とのギヤ比、第三歯車と第二歯車とのギヤ比が等しい時、第一歯車又は第二歯車の回転の二倍となる。よって、この時、螺合部材の第一歯車の回転軸方向の移動も、螺合部材またはねじ部材の片方を回転させる機構の二倍とすることが出来るので、螺合部材を高効率で移動させることが出来る。また、第三歯車と第一歯車とのギヤ比、第三歯車と第二歯車とのギヤ比を適宜変更することにより、螺合部材の第一歯車の回転軸方向の移動の速度を調整することが可能である。また、互いに向かい合う第一歯車及び第二歯車が第三歯車と噛み合うので、第三歯車は第一歯車及び第二歯車によって支えられる。よって、第三歯車が第一歯車及び第二歯車から離れるのを防止出来るので、第三歯車と第一歯車及び第二歯車との噛み合いが浅くなるのを防止出来る。従って、第三歯車と第一歯車及び第二歯車とに互いに与えられる応力を小さく抑えることが出来、第三歯車、第一歯車及び第二歯車の先端の破断を防止することが出来るので、耐久性の高い歯車機構を提供することが出来る。そして、上記歯車機構を、第一歯車、第二歯車、第三歯車を用いた簡素な機構で実現出来る。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、ねじ部材が第一フェースギヤに固定され、ねじ部材に螺合する螺合部材が、第二フェースギヤに固定された係合部材により、第二フェースギヤと一体回転し第一フェースギヤの回転軸の軸方向に摺動可能に係合される。よって、ピニオンギヤにより第一フェースギヤと第二フェースギヤとが互いに逆方向に回転させられると、ねじ部材と螺合部材は互いに逆方向に回転させられ、螺合部材は第二フェースギヤに固定された係合部材に対して摺動し、第一フェースギヤの回転軸方向に移動する。従って、向かい合って配置された第一フェースギヤ及び第二フェースギヤから第一フェースギヤの回転軸方向の運動を取り出すことが出来る歯車機構を提供することが出来る。ここで、螺合部材とねじ部材の相対回転は、第一フェースギヤと第二フェースギヤの相対回転に等しく、ピニオンギヤと第一フェースギヤとのギヤ比、ピニオンギヤと第二フェースギヤとのギヤ比が等しい時、第一フェースギヤ又は第二フェースギヤの回転の二倍となる。よって、この時、螺合部材の第一フェースギヤの回転軸方向の移動も、螺合部材またはねじ部材の片方を回転させる機構の二倍とすることが出来るので、螺合部材を高効率で移動させることが出来る。また、ピニオンギヤと第一フェースギヤとのギヤ比、ピニオンギヤと第二フェースギヤとのギヤ比を適宜変更することにより、螺合部材の第一フェースギヤの回転軸方向の移動の速度を調整することが可能である。また、一般的に、フェースギヤ‐ピニオンギヤ機構では、ピニオンギヤがフェースギヤから受ける応力は回転軸に対して垂直方向に集中するので、ピニオンギヤはフェースギヤから離間する方向に大きな力を受けるが、本発明では、互いに向かい合う第一フェースギヤ及び第二フェースギヤがピニオンギヤと噛み合うので、ピニオンギヤは第一フェースギヤ及び第二フェースギヤによって支えられ、ピニオンギヤが第一フェースギヤ及び第二フェースギヤから離れるのを効果的に防止出来る。従って、ピニオンギヤと第一フェースギヤ及び第二フェースギヤとの噛み合いが浅くなるのを防止出来、ピニオンギヤと第一フェースギヤ及び第二フェースギヤとに互いに与えられる応力を小さく抑えることが出来、ピニオンギヤ、第一フェースギヤ及び第二フェースギヤの先端の破断を防止することが出来るので、耐久性の高いピニオンギヤ‐第一フェースギヤ及び第二フェースギヤを備えた歯車機構を提供することが出来る。そして、上記歯車機構を、第一フェースギヤ、第二フェースギヤ、ピニオンギヤを用いた簡素な機構で実現出来る。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、螺合部材は多角形状を備えたナットであり、係合部材はナットの多角形状に対応する二面幅を備えるので、簡素で安価な構造で、係合部材は螺合部材を、一体回転しかつ互いに摺動可能に係合することが出来る。よって、係合部材から螺合部材へ回転動力を伝達することが出来、また、螺合部材とねじ部材とが逆方向に回転して生じる螺合部材の第一歯車又は第一フェースギヤの回転軸方向の移動が妨げられない。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、螺合部材は多角形状を備えたナットであり、係合部材はナットの多角形状と嵌合する嵌合部を備えるので、嵌合部とナットとの間の応力は、ナットの周方向に分散され、二面幅の場合と比較するとナットと係合部材との間に作用する応力を小さくすることが出来、係合部材やナットの耐久性の向上につながる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、多角形状は六角形状であるので、汎用形状である六角形状により、簡素で安価な構造で、係合部材と螺合部材とを構成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
図１は本実施形態の歯車機構の構成を示す斜視図である。本実施形態の歯車機構は、第一歯車としての第一フェースギヤ１０、第一フェースギヤ１０と向かい合って配置される第二歯車としての第二フェースギヤ２０、第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０と噛み合い、第一フェースギヤ１０と第二フェースギヤ２０とを互いに逆方向に回転させる、第三歯車としてのピニオンギヤ３０とを備える。
【００２０】
図２は本実施形態の歯車機構を図１の下側から見た図である。本実施形態の歯車機構では、ピニオンギヤの回転軸と、第一フェースギヤ及び第二フェースギヤの回転軸とは、食い違って配置されている。
【００２１】
図３は本実施形態の歯車機構の構成を示す図２のＸ−Ｘ断面を示す説明図である。図１及び図３に示されるように、第一フェースギヤ１０には、第二フェースギヤ２０の側に歯部１１が形成されており、第二フェースギヤ２０には、第一フェースギヤ１０の側に歯部２１が形成されている。ピニオンギヤ３０は、互いに向かい合う第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０の間に配置され、これら歯部１１及び歯部２１を介して第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０と噛み合っている。ピニオンギヤ３０の軸部は、ベアリング３１によって回転可能に支持されている。
【００２２】
第一フェースギヤ１０には、第一フェースギヤ１０の回転軸として固定されるねじ部材としてのスクリュー４０が固定されている。スクリュー４０は円柱状をしており、外周面にねじが形成されている。スクリュー４０は、例えば、第一フェースギヤ１０にセレーションを備えた軸孔を形成し、対応するセレーションをスクリュー４０の外周面の一部に形成させて嵌合することで固定出来る。
【００２３】
第二フェースギヤ２０には軸孔が形成されており、スクリュー４０が挿通されている。第二フェースギヤ２０の軸孔は、スクリュー４０が第二フェースギヤ２０に干渉しないようになっている。つまり、スクリュー４０は第二フェースギヤ２０から離間して軸孔に挿通される。
【００２４】
スクリュー４０には、スクリュー４０の外周面のねじに対応するねじを内周面に備えた、螺合部材としてのナット５０が螺合されている。ナット５０は、スクリュー４０に対して回転することにより、スクリュー４０の長手方向、つまり、第一フェースギヤ１０の回転軸方向に移動する。ナット５０は、六角形状である。ここで、ナット５０の形状は、六角形状に限られず、他の多角形状でもよい。
【００２５】
第二フェースギヤ２０の第一フェースギヤ１０の側と反対側には、ナット５０に係合する係合部材としてのソケット６０が設けられている。ソケット６０は、第二フェースギヤ２０に対し、一体構造で設けられている。ソケット６０は、内側に六角形状の嵌合部６１を有しており、嵌合部６１にはナット５０が嵌合されている。なお、ソケット６０の嵌合部６１は、ナット５０が六角形状以外の多角形状である場合は、その多角形状に対応する形状でもよい。ここで、ナット５０とソケット６０の嵌合部６１とは、互いの嵌合方向に、つまり、第一フェースギヤ１０の回転軸方向に、摺動可能となっている。従って、ソケット６０とナット５０とは、一体回転しかつ互いに摺動可能に係合している。
【００２６】
なお、ソケット６０は、ナット５０の六角形状に対応した二面幅で構成し、二面幅がナット５０の六角形状に係合していてもよい。
【００２７】
本発明の歯車機構は、図３のように、第一フェースギヤ及び第二フェースギヤにベアリング１２、２２をそれぞれ設けることで、ハウジング７０に支持することが出来る。
【００２８】
次に、本発明の歯車機構の動作を説明する。ピニオンギヤ３が図１の矢印Ａ方向（図１の左から見て時計回り）に回転すると、フェースギヤ１０は矢印Ｂ方向（図１の上から見て反時計回り）に、フェースギヤ２０は矢印Ｃ方向（図１の上から見て時計回り）に回転する。フェースギヤ１０の回転に伴い、フェースギヤ１０に固定されたスクリュー４０が、フェースギヤ１０と一体に、図１の上から見て反時計回りに回転する。また、フェースギヤ２０の回転に伴い、フェースギヤ２０と一体構造のソケット６０が、図１の上から見て時計回りに回転する。ソケット６０は、ソケット６０に嵌合されたナット５０と一体に、図１の上から見て時計回りに回転する。以上により、スクリュー４０と、スクリュー４０に螺合されたナット５０とは、互いに反対方向に回転され、ナット５０とソケット６０とは互いの嵌合方向に摺動可能なので、ナット５０は、スクリュー４０の長手方向、つまり、第一フェースギヤの回転軸方向に移動する。
【００２９】
以上のように、本実施形態の歯車機構によれば、スクリュー４０が第一フェースギヤ１０に固定され、スクリュー４０に螺合するナット５０が、第二フェースギヤ２０に固定されたソケット６０により、第二フェースギヤ２０と一体回転し第一フェースギヤ１０の回転軸の軸方向に摺動可能に係合される。よって、ピニオンギヤ３０により第一フェースギヤ１０と第二フェースギヤ２０とが互いに逆方向に回転させられると、スクリュー４０とナット５０は互いに逆方向に回転させられ、ナット５０は第二フェースギヤ２０に固定されたソケット６０に対して摺動し、第一フェースギヤ１０の回転軸方向に移動する。従って、向かい合って配置された第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０から第一フェースギヤ１０の回転軸方向の運動を取り出すことが出来る歯車機構を提供することが出来る。
【００３０】
ここで、ナット５０とスクリュー４０の相対回転は、第一フェースギヤ１０と第二フェースギヤ２０の相対回転に等しく、ピニオンギヤと第一フェースギヤとのギヤ比、ピニオンギヤと第二フェースギヤとのギヤ比が等しい時、第一フェースギヤ１０又は第二フェースギヤ２０の回転の二倍となる。よって、ナット５０の第一フェースギヤ１０の回転軸方向の移動も、ナット５０またはスクリュー４０の片方を回転させる機構の二倍とすることが出来るので、ナット５０を高効率で移動させることが出来る。また、ピニオンギヤと第一フェースギヤとのギヤ比、ピニオンギヤと第二フェースギヤとのギヤ比を適宜変更することにより、ナット５０の第一フェースギヤ１０の回転軸方向の移動の速度を調整することが可能である。
【００３１】
また、一般的に、フェースギヤ‐ピニオンギヤ機構では、ピニオンギヤがフェースギヤから受ける応力は回転軸に対して垂直方向に集中するので、ピニオンギヤはフェースギヤから離間する方向に大きな力を受けるが、本実施例の歯車機構では、互いに向かい合う第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０がピニオンギヤ３０と噛み合うので、ピニオンギヤ３０は第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０によって支えられ、ピニオンギヤ３０が第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０から離れるのを効果的に防止出来る。従って、ピニオンギヤ３０と第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０との噛み合いが浅くなるのを防止出来、ピニオンギヤ３０と第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０とに互いに与えられる応力を小さく抑えることが出来、ピニオンギヤ３０、第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０の先端の破断を防止することが出来るので、耐久性の高いピニオンギヤ３０‐第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０を備えた歯車機構を提供することが出来る。
【００３２】
また、本実施形態によれば、上記歯車機構を、第一フェースギヤ１０、第二フェースギヤ２０、ピニオンギヤ３０を用いた簡素な機構で実現出来る。
【００３３】
なお、本実施形態の歯車機構では、ピニオンギヤ３０の回転軸と、第一フェースギヤ１０及び第二フェースギヤ２０の回転軸とは、食い違って配置されていたが、直交して配置されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の歯車機構の構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の歯車機構を図１の下側から見た図である。
【図３】本実施形態の歯車機構の構成を示す図２のＸ−Ｘ断面を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  第一フェースギヤ（第一歯車）
２０  第二フェースギヤ（第二歯車）
３０  ピニオンギヤ（第三歯車）
４０  スクリュー（ねじ部材）
５０  ナット（螺合部材）
６０  ソケット（係合部材）
６１  嵌合部
【図１】
0005120083.tif 000002
【図２】
0005120083.tif 000003
【図３】
0005120083.tif 000004