(57)【要約】【課題】従来よりも低コストで動力の伝達効率を向上することができるギアボックスを提供する。【解決手段】入力ギア３と噛合する出力ギア４が取り付けられた出力回転軸２の端面７に、ピエゾ振動子８、電極９、絶縁体１０及び電極９に電気的に接続する受信コイル１１を同軸で順に積層するとともに、その受信コイル１１の少なくとも一部に対向する送信コイル１４をケース２１内面に設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛合する一対のギアの一方を振動させるギアボックスにおいて、
前記一方のギアの回転軸の端面に、ピエゾ振動子、電極、絶縁体及び前記電極に電気的に接続する受信コイルを同軸で順に積層するとともに、前記受信コイルの少なくとも一部に対向する送信コイルを設置したことを特徴とするギアボックス。
【請求項２】
前記ピエゾ振動子、電極、絶縁体及び受信コイルを、前記回転軸の端面に向けて押圧する請求項１に記載のギアボックス。
【請求項３】
前記送信コイルが前記受信コイルの一部に対向する場合において、前記送信コイルを前記回転軸に対して回転対称に複数配置した請求項１又は２に記載のギアボックス。
【請求項４】
前記受信コイルの巻数を前記送信コイルの巻数よりも大きくした請求項１〜３のいずれかに記載のギアボックス。
【請求項５】
前記受信コイルの外側の端面に更に絶縁体を積層した請求項１〜４のいずれかに記載のギアボックス。
【請求項６】
前記ピエゾ振動子が、互いに電気的に直列又は並列に接続された複数のピエゾ振動子から構成されている請求項１〜５のいずれかに記載のギアボックス。
【請求項７】
前記受信コイル及び送信コイルが、積層鋼板又は燒結金属からなるコアに巻き回されている請求項１〜６のいずれかに記載のギアボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はギアボックスに関し、更に詳しくは、従来よりも低コストで動力の伝達効率を向上することができるギアボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに噛合する複数の歯車を用いて回転動力を伝達するギアボックスにおいては、動力の伝達損失を低減することが重要である。そこで、歯車に対して超音波振動を付与することで、歯と歯の接触点の摩擦力を減少させることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１の方法では、回転シャフトに取り付けたピエゾ振動子に、スリップリングを介して駆動信号を供給する必要がある。しかし、スリップリングは高コストな部品である上に、一般に耐久性が低いという問題がある。なお、耐久性が比較的高いとされる水銀タイプのスリップリングには、廃棄が極めて困難であるという欠点がある。
【０００３】
スリップリングを用いないようにするには、例えば特許文献２が提案するように、ピエゾ振動子を回転シャフトの軸受のアウターローラーに取り付けることで、ピエゾ振動子が回転しないようにすることが考えられる。
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、軸受のベアリングを介して歯車に振動が伝達されるため、振動の伝達効率が低下して、動力の伝達損失の低減効果が損なわれてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１４５１２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７５０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来よりも低コストで動力の伝達効率を向上することができるギアボックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明のギアボックスは、互いに噛合する一対のギアの一方を振動させるギアボックスにおいて、前記一方のギアの回転軸の端面に、ピエゾ振動子、電極、絶縁体及び前記電極に電気的に接続する受信コイルを同軸で順に積層するとともに、前記受信コイルの少なくとも一部に対向する送信コイルを設置したことを特徴とするものである。
【０００８】
上記のギアボックスにおいては、ピエゾ振動子、電極、絶縁体及び受信コイルを、回転軸の端面に向けて押圧する。また、送信コイルが受信コイルの一部に対向する場合においては、送信コイルを回転軸に対して回転対称に複数配置することで、ピエゾ振動子の振動の連続的な発生を妨げないようにすることができる。
【０００９】
受信コイルの巻数を前記送信コイルの巻数よりも大きくすることで、送信コイルからの駆動信号を昇圧してピエゾ振動子に伝達することができる。また、受信コイルの外側の端面に更に絶縁体を積層することで、渦電流による電力損失を抑制することができる。
【００１０】
ピエゾ振動子は、互いに電気的に直列又は並列に接続された複数のピエゾ振動子から構成してもよい。また、受信コイル及び送信コイルは、積層鋼板又は燒結金属からなるコアに巻回すのがよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のギアボックスによれば、ピエゾ振動子への駆動信号の給電を非接触で行うとともに、そのピエゾ振動子の振動を直接的にギアに伝達するので、従来よりも低コストで動力の伝達効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態からなるギアボックスの構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるＸ部を示す一部断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。
【図４】図１におけるＸ部の組立図である。
【図５】図１におけるＸ部の他の例を示す一部断面図である。
【図６】送信コイルの他の実施形態における、図２のＡ−Ａ矢視に相当する部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態からなるギアボックスの構成を示す。
【００１５】
このギアボックスは、互いに平行に延びる入力回転軸１及び出力回転軸２と、それらの回転軸１、２にそれぞれ取り付けられた互いに噛合する入力ギア３及び出力ギア４とを備えている。入力回転軸１及び出力回転軸２は、フレーム５に軸受６を介してそれぞれ回転自在に保持されている。入力ギア３と出力ギア４の組み合わせを変えることで、入力回転軸１の回転速度やトルクを変換して出力回転軸２に伝達することができる。
【００１６】
そして、図２、３に示すように、出力回転軸２の一端部の端面７には、ピエゾ振動子８、第１電極９、絶縁体１０、受信コイル１１及び第２電極１２が、中心軸が同一になるようにして順に積層されているとともに、受信コイル１１の外周面は、電力源１３に接続する円筒状の送信コイル１４により、エアギャップ１５を介して周方向で対向するように囲まれている。
【００１７】
ピエゾ振動子８は、円筒状の台座１６の外側面に沿って配置されている。２個の電極９、１２及び絶縁体１０は、それぞれ円環状に形成されている。受信コイル１１は、円筒状の受信コア１７の外周面に設けられた凹部に収納された巻線から構成され、その巻線の両端は２個の電極９、１２にそれぞれ接続している。これらの積層された部材８〜１２は、図４に示すように、出力回転軸２の端面７に穿設された雌ネジ孔１８に螺合するボルト１９を挿通させて、端面７に向けて押圧されて組み付けられる。
【００１８】
送信コイル１４は、円筒状の送信コア２０の内周面に設けられた凹部に収納された巻線から構成されている。上記の受信コア１７及び送信コア２０は、受信コイル１１及び送信コイル１４に発生する電磁力を大きくするために、積層鋼板又は燒結金属から形成することが望ましい。
【００１９】
これらの出力回転軸２の端面７に積層された部材８〜１２及び送信コイル１４は、フレーム５の外面に設けられたケース２１内に位置しており、送信コイル１４を収納する送信コア２０は、支持具２２を介してケース２１内面に回転不能な状態で固定されている。
【００２０】
このようなギアボックスにおいて、電力源１３から送信コイル１４へ駆動信号を印加すると、その駆動信号は電磁誘導により受信コイル１１に送信され、第１電極９を通じてピエゾ振動子８を駆動する。そして、ピエゾ振動子８に発生した振動は、出力回転軸２を通じて減衰することなく直接的に出力ギア４へ伝達されて、互いに接触する歯と歯の間の摩擦力を低減するので、ギアボックスの動力の伝達効率を向上することができる。また、送信コイル１４から回転する受信コイル１１へ、駆動信号を非接触で給電できるので、スリップリングを用いる必要がなくなるため、従来よりもコストを低減することができる。
【００２１】
受信コイル１１の巻数を送信コイル１４の巻数よりも大きくすることで、駆動信号を昇圧してピエゾ振動子８に伝達することができる。例えば、受信コイル１１と送信コイル１４の巻数の比を１０：１とすることで、駆動信号の電圧を１０倍に昇圧してピエゾ振動子８に伝達することができる。
【００２２】
受信コイル１１に生じる渦電流による電力損失を抑制するためには、図５に示すように、受信コイル１１と第２電極１２との間に更に絶縁体１０を配置することが望ましい。また、ピエゾ振動子８は、互いに電気的に直列又は並列に接続された複数のピエゾ振動子から構成することもできる。
【００２３】
送信コイル１４は、受信コイル１１の外周面の一部のみに対向するようにしてもよい。その場合には、図６に示すように、出力回転軸２の中心軸に対して回転対称となるように複数の送信コイル１４を配置することで、ピエゾ振動子８の振動の連続的な発生を妨げないようにすることできる。
【００２４】
図１では、入力ギア３及び出力ギア４を平歯車の組み合わせで示しているが、これに限るものではなく、例えばウォームとウォームギアの組み合わせや、ラックとピニオンの組み合わせとすることもできる。また、互いに噛合する入力ギア３と出力ギア４のセット数は、複数にしても良い。
【符号の説明】
【００２５】
１  入力回転軸
２  出力回転軸
３  入力ギア
４  出力ギア
７  （出力回転軸の）端面
８  ピエゾ振動子
９  第１電極
１０  絶縁体
１１  受信コイル
１２  第２電極
１４  送信コイル
１７  受信コア
２０  送信コア
【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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