(57)【要約】【課題】歯車同士の軸間距離を縮めても干渉が発生しない歯車駆動装置を提供する。【解決手段】第１歯車１０と、第１歯車１０と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車２０と、第１歯車１０又は第２歯車２０に一方向の回転トルクを付与する付勢部材であるトーションバネ４０と、を有し、トーションバネ４０により第１歯車１０と第２歯車２０が当接する当接歯面の反対側の非当接歯面のうち、第１歯車１０または第２歯車２０の少なくとも一方の非当接歯面を一部削除して歯車駆動装置を構成する。【選択図】図５
2017172667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１歯車と、
前記第１歯車と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車と、
前記第１歯車又は前記第２歯車に一方向の回転トルクを付与する付勢部材と、を有し、
前記付勢部材により前記第１歯車と前記第２歯車が当接する当接歯面の反対側の非当接歯面のうち、前記第１歯車または前記第２歯車の少なくとも一方の非当接歯面が一部削除されていることを特徴とする歯車駆動装置。
【請求項２】
前記非当接歯面は、前記第１歯車と前記第２歯車のトルク伝達が維持できる範囲で削除されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車駆動装置。
【請求項３】
前記非当接歯面は、歯元の歯元Ｒに接し、歯先に向かう線に沿って削除されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車駆動装置。
【請求項４】
前記非当接歯面は、前記第１歯車と前記第２歯車の噛合する範囲の歯部に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の歯車駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１歯車に対する第２歯車の噛み合い位置を所定の位相に位置決めした上で組み付ける歯車駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の歯車駆動装置は、裏ケース体の第１軸及び第２軸の側方に平行に冶具が立設され、この冶具を位置決め孔等に挿通させつつ各歯車を順に第１軸及び第２軸等に組み付ける（軸支させる）ことで、裏ケース体を基準として、各歯車の回転位置（位相、歯合位置）を位置決めすることができる。
【０００４】
また、ラック歯とピニオン歯との干渉を有効に防止するラックピニオン歯車駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
上記特許文献２に記載の歯車駆動装置は、ラック軸の外面に対する切削加工により軸長方向に並ぶラック歯の歯形を形成した後、これらの歯形の歯先部分の厚さ方向両側のエッジと、歯すじ方向の両端に現れる歯形形状のエッジとに対して面取り処理を実施し、エッジのうち、少なくとも歯先側のエッジに適宜の丸みを有する面取り部を形成する。これにより、ピニオン歯との干渉を有効に防止することができ、耐久性の向上を図ることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２３３４５２号公報
【特許文献２】特開２００５−３１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、歯車駆動装置において、対となる歯車同士の軸間距離は、それぞれのピッチ径の和が理想であるが、軸間距離の公差や歯車の公差を考慮すると軸間距離がピッチ径の和では公差最悪時に歯同士の干渉が発生してしまう場合がある。このため、軸間距離を離した場合、歯車同士がインボリュート曲線で接しないため、滑らかに歯車が噛合わなく伝達がスムーズにならないという問題があった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、歯車同士の軸間距離を縮めても干渉が発生しない歯車駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、第１歯車と、前記第１歯車と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車と、前記第１歯車又は前記第２歯車に一方向の回転トルクを付与する付勢部材と、を有し、前記付勢部材により前記第１歯車と前記第２歯車が当接する当接歯面の反対側の非当接歯面のうち、前記第１歯車または前記第２歯車の少なくとも一方の非当接歯面が一部削除されていることを特徴とする歯車駆動装置を提供する。
【００１０】
［２］前記非当接歯面は、前記第１歯車と前記第２歯車のトルク伝達が維持できる範囲で削除されていることを特徴とする上記［１］に記載の歯車駆動装置であってもよい。
【００１１】
［３］また、前記非当接歯面は、歯元の歯元Ｒに接し、歯先に向かう線に沿って削除されていることを特徴とする上記［１］に記載の歯車駆動装置であってもよい。
【００１２】
［４］また、前記非当接歯面は、前記第１歯車と前記第２歯車の噛合する範囲の歯部に形成されていることを特徴とする上記［１］から［３］のいずれか１に記載の歯車駆動装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、歯車同士の軸間距離を縮めても干渉が発生しない歯車駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置を概略的に示す立体斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置を歯車回転軸の方向から見た正面図である。
【図３】図３は、第１歯車と第２歯車にそれぞれ設けられたガイド部の位置を示す立体斜視図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、第１歯車と第２歯車を組み付ける工程を順に示す組付工程図である。
【図５】図５（ａ）は、本実施の形態に係る歯型の例を示す噛み合い部分の断面図であり、図５（ｂ）は、比較例として示す、通常のインボリュート歯型の例を示す噛み合い部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置を概略的に示す立体斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置を歯車回転軸の方向から見た正面図である。以下、本発明の好適な実施の形態をこれらの図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
（本発明の実施の形態）
（歯車駆動装置１の全体構成）
本実施の形態に係る歯車駆動装置１は、第１歯車１０と、第１歯車１０と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車２０と、第１歯車１０又は第２歯車２０に一方向の回転トルクを付与する付勢部材であるトーションバネ４０と、を有し、トーションバネ４０により第１歯車１０と第２歯車２０が当接する当接歯面の反対側の非当接歯面のうち、第１歯車１０または第２歯車２０の少なくとも一方の非当接歯面が一部削除されて概略構成されている。
【００１７】
（第１歯車１０）
第１歯車１０は、図１、図２に示すように、インボリュート曲線の歯型を有する平歯車であって、例えば、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン、ポリアセタール）等の樹脂製である。第１歯車１０は、図２に示すように、ピッチ円ＰＣ１の周上の所定範囲にのみ歯部（歯の突起部分）１０ａを有する扇型歯車として形成されている。
【００１８】
第１歯車１０の回転中心は、取付け穴部１１とされ、モータ５０のモータシャフト５１に取り付けられている。取付け穴部１１と嵌合されたモータシャフト５１は、互いに回転不能に一体化されている。これにより、モータ５０の回転により、第１歯車１０は回転駆動される。
【００１９】
（第２歯車２０）
第２歯車２０は、図１、図２に示すように、インボリュート曲線の歯型を有する平歯車であって、例えば、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン、ポリアセタール）等の樹脂製である。第２歯車２０は、図２に示すように、ピッチ円ＰＣ２の周上の所定範囲にのみ歯部（歯の突起部分）２０ａを有する扇型歯車として形成されている。
【００２０】
第２歯車２０の回転中心は、取付け穴部２１とされ、取付ベース３０から立設された中心軸７０に取り付けられている。取付け穴部２１と中心軸７０は、回転可能に嵌合されている。これにより、第２歯車２０は、取付け穴部２１（中心軸７０）を中心に回転可能とされている。
【００２１】
第１歯車１０と第２歯車２０は、同一のモジュールで歯部が形成され、第１歯車１０と第２歯車２０の中心軸の間隔は、図２に示すように、ｄ１/２（ピッチ円直径ｄ１の１/２）とｄ２/２（ピッチ円直径ｄ２の１/２）の和に略設定されている。これにより、第１歯車１０と第２歯車２０は、図１、図２に示すように、互いの歯部が噛合して、トルク伝達を行なうことができる。
【００２２】
第１歯車１０により駆動された第２歯車２０は、第２歯車２０に設けられた駆動ピン２３により、駆動対象物を駆動することができる。
【００２３】
（ガイド部）
図２に示すように、第１歯車１０、第２歯車２０は、扇型歯車であるので、回転方向において、特定の歯同士で組み合わせて組み付ける必要がある。このために、第１歯車１０、第２歯車２０は、組み付けの際の歯車回転方向の位置合わせのためのガイド部として、ぞれぞれ、第１ガイド部１２、第２ガイド部２２を備えている。
【００２４】
ここで、図３は、第１歯車と第２歯車にそれぞれ設けられたガイド部（第１ガイド部１２、第２ガイド部２２）の位置を示す立体斜視図である。
【００２５】
図３に示すように、第１歯車１０に設けられた第１ガイド部１２は、第１歯車１０の歯部１０ａとは別に設けられている。また、同様に、第２歯車２０に設けられた第２ガイド部２２は、第２歯車２０の歯部２０ａとは別に設けられている。
【００２６】
上記示した第１ガイド部１２は、図３に示すように、歯幅Ｗ１の方向において、歯部１０ａから離間した位置に形成されている。同様に、第２ガイド部２２は、図３に示すように、歯幅Ｗ２の方向において、歯部２０ａから離間した位置に形成されている。したがって、第１歯車１０と第２歯車２０は、組み付けの際に、第１ガイド部１２と第２ガイド部２２は、互いの歯部１０ａ、２０ａから離間した位置で当接する。
【００２７】
また、図２、３に示すように、第１ガイド部１２は、第１歯車１０の歯先１０ｂから突出して形成されている。これにより、第１歯車１０と第２歯車２０の組み付け時において、歯先同士の接触をより確実に防止できる。
【００２８】
（取付ベース３０）
取付ベース３０は、図１、図２に示すように、モータ５０、中心軸７０等を介して、第１歯車１０、第２歯車２０を支持して、歯車駆動装置１をユニットとして構成するためのベースとなる部品である。例えば、ステンレス、処理鋼板等により、プレス加工により形成されている。
【００２９】
（トーションバネ４０）
トーションバネ４０は、図１、図２に示すように、第１歯車１０のボス部１４にコイル部４１が取り付けられ、第１歯車１０に所定の回転方向（Ａ方向）の付勢力を付与するものである。トーションバネ４０は、バネ鋼、バネ用ステンレス鋼等により、コイル部４１の両端から張り出したアーム部４２、４３を有して形成されている。
【００３０】
トーションバネ４０の一方のアーム部４２は、図１に示すように、取付ベース３０に固定されたブロック部材６０の係止部６１に係止されている。他方のアーム部４３は、第１歯車１０の一部であるバネ係止部１３に係止されている。これにより、第１歯車１０は、Ａ方向に回転付勢される。
【００３１】
（モータ５０）
モータ５０は、図１、図２に示すように、モータシャフト５１を第１歯車１０側に突き出した状態で、取付ベース３０にネジ８０，８１で固定される。モータ５０は、ＤＣブラシモータ、ＤＣブラシレスモータ等の種々のモータを使用することが可能である。
【００３２】
（ブロック部材６０）
ブロック部材６０は、図１に示すように、取付け穴部６２が中心軸７０に挿入されると共に、脚部６３が取付ベース３０の切欠部３１に係止されて、取付ベース３０に固定されている。ブロック部材６０は、例えば、樹脂等で形成されている。ブロック部材６０により、第２歯車２０は、中心軸７０方向の移動が制限され、中心軸７０からの離脱が防止される。また、ブロック部材６０は、前述したように、トーションバネ４０の一方のアーム部４２を係止する係止部６１を備えている。これにより、取付ベース３０側からトーションバネ４０を介して第１歯車１０をＡ方向に回転付勢することができる。
【００３３】
（第１歯車１０と第２歯車２０の組み付け工程）
図４（ａ）〜（ｃ）は、第１歯車と第２歯車を組付ける工程を順に示す組付工程図である。
【００３４】
図４（ａ）は、取付ベース３０に取り付けられたモータ５０、また、取付ベース３０に立設された中心軸７０に対して、第１歯車１０及び第２歯車２０が組み付けの初期位置に挿入された状態である。第１歯車１０は、取付け穴部１１がモータシャフト５１に挿入される。また、第２歯車２０は、取付け穴部２１が中心軸７０に挿入される。なお、この状態では、トーションバネ４０は装着されていない。
【００３５】
第１歯車１０と第２歯車２０の組み付け前における初期位置は、図４（ａ）に示すように、第１ガイド部１２と第２ガイド部２２が当接した状態である。なお、第１歯車１０と第２歯車２０の組み付け前における初期位置として、図４（ａ）で示すＡ方向、Ｂ方向と反対の方向に、第１ガイド部１２と第２ガイド部２２がそれぞれ回転して第１ガイド部１２と第２ガイド部２２が所定の距離で離間した状態であってもよい。
【００３６】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態で第２歯車２０をＢ方向に回転させると、特定の歯同士で噛合しながら、第１歯車１０がＡ方向に回転される状態を示すものである。すなわち、図４（ａ）の状態で示す第１ガイド部１２と第２ガイド部２２が当接した状態から、第１歯車１０と第２歯車２０の特定の歯部同士（１０ａと２０ａ）が噛み合いながら、第２歯車２０のＢ方向の回転に第１歯車１０がＡ方向に追従して回転する。
【００３７】
図４（ｃ）は、第２歯車２０をＢ方向にさらに回転させて、第２ガイド部２２が取付ベース３０の板面３０ａに当接した状態である。すなわち、第１歯車１０と第２歯車２０は、図４（ｃ）の位置で、回転が制限される。
【００３８】
図１、２で示したように、トーションバネ４０を第１歯車１０に装着すると、第１歯車１０はＡ方向に付勢され、これにより、第２歯車２０はＢ方向に付勢される。したがって、トーションバネ４０を第１歯車１０に装着した組み付けの後において、第２ガイド部２２が取付ベース３０の板面３０ａに当接した状態が組み付けの後の状態となる。
【００３９】
よって、第２ガイド部２２は、組み付けの後に、第１歯車１０または第２歯車２０の歯車回転方向の初期位置を決める位置決め機能を有する。なお、この組み付けの後の初期位置を決める位置決め機能は、第１ガイド部１２で行なう構成としてもよい。
【００４０】
（歯車駆動装置の伝達動作）
図５（ａ）は、本実施の形態に係る歯型の例を示す噛み合い部分の断面図であり、図５（ｂ）は、比較例として示す、通常のインボリュート歯型の例を示す噛み合い部分の断面図である。
【００４１】
本実施の形態に係る歯車駆動装置１は、図１、２に示したように、トーションバネ４０により、第１歯車１０はＡ方向に回転付勢され、これにより、第２歯車２０はＢ方向に付勢される。したがって、図５（ａ）に示すように、第１歯車１０と第２歯車２０は、互いに一方の歯面のみが当接しながら回転する。すなわち、第１歯車１０と第２歯車２０が互いに当接する当接歯面ＡＳ１、ＡＳ２で当接しながら回転する。これは、図１、２に示したモータ５０により駆動する場合でも、駆動ピン２３側から駆動される場合でも同様である。
【００４２】
図５（ｂ）に比較例として示すように、通常の歯車同士の噛み合いにおいて、第１歯車１０がＡ方向、第２歯車２０がＢ方向に回転し、第１歯車１０と第２歯車２０の当接歯面ＡＳ１、ＡＳ２同士が当接しながら回転する場合を考える。図５（ｂ）で、当接歯面ＡＳ１の反対側の歯面が当接しない第１歯車１０の非当接歯面ＮＳ１の歯面は、第１歯車１０と第２歯車２０のトルク伝達が維持でき、あるいは、歯車の強度に影響しない範囲で予め一部削除しておくことが可能である。
【００４３】
すなわち、図５（ｂ）に示したインボリュート歯型の谷部Ｒから歯先１０ｂに向かう線（二点鎖線）により、非当接歯面ＮＳ１を形成すると、歯部１０ａが削除される。これにより、図５（ａ）に示すように、当接する歯面がインボリュート曲線、非当接歯面ＮＳ１が削除面である歯型が得られる。これらの、歯型は、第１歯車１０と第２歯車２０の噛合する範囲について形成される。
【００４４】
また、同様に、図５（ｂ）で、当接歯面ＡＳ２の反対側の歯面が当接しない第２歯車２０の非当接歯面ＮＳ２の歯面は、第１歯車１０と第２歯車２０のトルク伝達が維持でき、あるいは、歯車の強度に影響しない範囲で予め削除しておくことが可能である。すなわち、図５（ｂ）に示したインボリュート歯型の谷部ｒから歯先２０ｂに向かう線（二点鎖線）により、非当接歯面ＮＳ２を形成すると、歯部２０ａが削除される。これにより、図５（ａ）に示すように、当接する歯面がインボリュート曲線、非当接歯面ＮＳ２が削除面である歯型が得られる。これらの、歯型は、第１歯車１０と第２歯車２０の噛合する範囲について形成される。
【００４５】
上記のように、少なくとも、第１歯車１０か第２歯車２０の一方の非当接歯面を削ることにより、歯車同士の干渉を防ぐことが可能になる。これにより、軸間距離Ｌｄをピッチ径の和（図２で示したｄ１/２（ピッチ円直径ｄ１の１/２）とｄ２/２（ピッチ円直径ｄ２の１/２）の和）に設定することができ、伝達がスムーズになる。これにより、歯車同士の軸間距離を縮めても干渉が発生しない構成の歯車駆動装置とすることができる。
【００４６】
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る歯車駆動装置は、次のような効果を有する。
（１）本実施の形態に係る歯車駆動装置は、第１歯車１０、第２歯車２０の少なくとも一方の非当接歯面が一部削除されている。これにより、歯車同士の軸間距離を縮めても干渉が発生しない。
（２）また、歯車同士の軸間距離が、第１歯車１０、第２歯車２０の公差、モータシャフト５１と中心軸７０との中心間距離の精度により変化しても歯車同士の干渉が発生しにくい。
（３）また、歯車の干渉を防止するために、通常採られる、軸間距離を所定量だけ大きく設定する、あるいは、予め歯車を転位しておく、等の対策を必要としない歯車駆動装置が可能である。
【００４７】
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００４８】
１…歯車駆動装置
１０…第１歯車、１０ａ…歯部、１０ｂ…歯先、１０ｃ…歯元
１１…穴部、１２…第１ガイド部、１３…バネ係止部、１４…ボス部
２０…第２歯車、２０ａ…歯部、２０ｂ…歯先、２０ｃ…歯元
２１…穴部、２２…第２ガイド部、２３…駆動ピン
３０…取付ベース、３０ａ…板面、３１…切欠部
４０…トーションバネ、４１…コイル部、４２、４３…アーム部
５０…モータ、５１…モータシャフト
６０…ブロック部材、６１…係止部、６２…穴部、６３…脚部
７０…中心軸
８０、８１…ネジ
ｄ１、ｄ２…ピッチ円直径
ＰＣ１、ＰＣ２…ピッチ円
Ｗ１、Ｗ２…歯幅
ＡＳ１、ＡＳ２…
ＮＳ１、ＮＳ２…非当接歯面
【図１】
2017172667.tif 000003
【図２】
2017172667.tif 000004
【図３】
2017172667.tif 000005
【図４】
2017172667.tif 000006
【図５】
2017172667.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月22日(2017.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１歯車と、
前記第１歯車と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車と、
前記第１歯車又は前記第２歯車に一方向の回転トルクを付与する付勢部材と、を有し、
前記付勢部材により前記第１歯車と前記第２歯車が当接する当接歯面の反対側の非当接歯面のうち、前記第１歯車または前記第２歯車の少なくとも一方の非当接歯面が一部削除され、
前記非当接歯面は、歯元の歯元Ｒに接し、歯先に向かう線に沿って削除されていることを特徴とする歯車駆動装置。
【請求項２】
前記非当接歯面は、前記第１歯車と前記第２歯車のトルク伝達が維持できる範囲で削除されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車駆動装置。
【請求項３】
前記非当接歯面は、前記第１歯車と前記第２歯車の噛合する範囲の歯部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、第１歯車と、前記第１歯車と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車と、前記第１歯車又は前記第２歯車に一方向の回転トルクを付与する付勢部材と、を有し、前記付勢部材により前記第１歯車と前記第２歯車が当接する当接歯面の反対側の非当接歯面のうち、前記第１歯車または前記第２歯車の少なくとも一方の非当接歯面が一部削除され、前記非当接歯面は、歯元の歯元Ｒに接し、歯先に向かう線に沿って削除されていることを特徴とする歯車駆動装置を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
［３］また、前記非当接歯面は、前記第１歯車と前記第２歯車の噛合する範囲の歯部に形成されていることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の歯車駆動装置であってもよい。