(57)【要約】【課題】アイドルギア軸１７をベース板金１４及び支持板金１９に保持する構成で、アイドルギア軸１７の振動がベース板金１４及び支持板金１９に伝播されることを抑制する。【解決手段】アイドルギア軸１７は、アイドルギア１６を支持する。保持部２９は、アイドルギア軸１７をベース板金１４及び支持板金１９に対し制振材２８を介して軸方向に弾性的に保持する。制振材２８は、圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．０５以上である。保持部２９は、アイドルギア軸１７と軸方向に対向し、アイドルギア軸１７の一部との間に制振材２８を軸方向に圧縮した状態で保持する対向部２９ａと、アイドルギア軸１７の軸方向と直交する方向の位置を規制する折り曲げ部２９ｂとを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を支持する支持軸と、
圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．０５以上である制振材と、
前記支持軸の一部と軸方向に対向し、前記支持軸の一部との間に前記制振材を前記軸方向に圧縮した状態で保持する対向部と、前記支持軸の前記軸方向と直交する方向の位置を規制する規制部とを有し、前記支持軸を構造体に対し前記制振材を介して前記軸方向に弾性的に保持する保持部と、を備えた、
ことを特徴とする支持軸の保持構造。
【請求項２】
前記構造体は、板状部材であり、
前記軸方向は、前記板状部材の表面に直交する方向である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の支持軸の保持構造。
【請求項３】
前記対向部は、前記構造体の一部である、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の支持軸の保持構造。
【請求項４】
前記支持軸の一部は、前記支持軸の端面であり、
前記制振材は、前記支持軸の端面と前記構造体の一部との間に配置されている、
ことを特徴とする、請求項３に記載の支持軸の保持構造。
【請求項５】
前記支持軸は、端部に固定されたビスを有し、
前記支持軸の一部は、前記ビスの頭部の側面であり、
前記制振材は、前記ビスの頭部の側面と前記構造体の一部との間に配置されている、
ことを特徴とする、請求項３に記載の支持軸の保持構造。
【請求項６】
前記規制部は、前記構造体の一部を折り曲げた折り曲げ部である、
ことを特徴とする、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の支持軸の保持構造。
【請求項７】
前記保持部は、前記構造体と別体で前記構造体に固定されている、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の支持軸の保持構造。
【請求項８】
前記保持部は、前記支持軸の端部が進入可能な凹部を有し、
前記対向部は、前記支持軸の端面と対向する前記凹部の底部であり、
前記規制部は、前記支持軸の端部の側面と対向する前記凹部の壁部であり、
前記制振材は、前記支持軸の端面と前記凹部の底部との間に配置されている、
ことを特徴とする、請求項７に記載の支持軸の保持構造。
【請求項９】
前記保持部は、前記支持軸を前記構造体に対して回転自在に支持する軸受であり、
前記支持軸の一部は、前記支持軸から前記軸方向に直交する方向に突出した突出部であり、
前記制振材は、前記軸受の端面と前記突出部との間に配置されている、
ことを特徴とする、請求項７に記載の支持軸の保持構造。
【請求項１０】
前記保持部は、前記支持軸の前記軸方向の片側と他側をそれぞれ保持するように２個設けられ、
前記制振材は、前記支持軸の片側の一部と片側の前記保持部の前記対向部との間、及び、前記支持軸の他側の一部と他側の前記保持部の前記対向部との間にそれぞれ配置されるように２個設けられ、２個の前記制振材は、前記支持軸の片側の一部と他側の一部との前記軸方向の間隔に対して、片側の前記対向部と他側の前記対向部との前記軸方向の間隔が規制されることで、それぞれ前記軸方向に圧縮した状態で保持される、
ことを特徴とする、請求項１ないし９のうちの何れか１項に記載の支持軸の保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギアなどの回転体を支持する支持軸の保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータなどの駆動源から駆動を伝達する手段としては、歯車（ギア）を用いた駆動伝達機構が一般的である。これは、簡易な構成で減速機構を実現でき、自動車や複写機など、様々な製品に搭載されている。このような歯車などの回転体を支持軸を介して構造体に保持する場合、回転体の振動が支持軸を介して構造体に伝播する。構造体が例えば板状部材である場合、伝播した振動により音を放射する場合がある。このため、回転体の振動が構造体に伝播しにくくすることが望まれる。
【０００３】
例えば、歯車を回転軸に固定する場合に、歯車の端面と回転軸上に嵌着した止め輪との間に弾性部材を介在させ、歯車の端面と止め輪との間の公差を埋めることで振動をなくすようにした構成が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、回転体としてモータのロータが装着されたシャフトをベアリングにより回転自在に支持する構成で、シャフトに沿ってロータに形成された挿入部にベアリングに当接する保持部材を装着した構成が提案されている（特許文献２）。特許文献２には、この構成によりシャフトとロータの固定強度が向上すると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８８１６７号公報
【特許文献２】特開平６−２５３４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、何れの引用文献に記載された構成の場合も、回転軸或いはシャフトを構造体に保持する部分の構成ではなく、回転軸或いはシャフトは例えばベアリングにより構造体に保持される。このため、回転軸或いはシャフトが振動した場合には、その振動が構造体に伝播することは避けられない。
【０００７】
本発明は、支持軸を構造体に保持する構成で、支持軸の振動が構造体に伝播されることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、回転体を支持する支持軸と、圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．０５以上である制振材と、前記支持軸の一部と軸方向に対向し、前記支持軸の一部との間に前記制振材を前記軸方向に圧縮した状態で保持する対向部と、前記支持軸の前記軸方向と直交する方向の位置を規制する規制部とを有し、前記支持軸を構造体に対し前記制振材を介して前記軸方向に弾性的に保持する保持部と、を備えた、ことを特徴とする支持軸の保持構造にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、支持軸を構造体に保持する構成で、支持軸の振動が構造体に伝播されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）第１の実施形態に係る歯車伝達機構の斜視図、（ｂ）（ａ）の上方から見で一部を切断した斜視図。
【図２】（ａ）第１の実施形態に係る歯車伝達機構の一部を切断した拡大斜視図、（ｂ）（ａ）のアイドルギア部分を軸方向に切断した断面図。
【図３】（ａ）比較例１に係る歯車伝達機構の一部を切断した拡大斜視図、（ｂ）（ａ）のアイドルギア部分を軸方向に切断した断面図。
【図４】第１の実施形態の効果を確認するための測定装置の概略構成図。
【図５】比較例１の歯車伝達機構における音響パワーレベルの周波数スペクトルを示す図。
【図６】比較例１の歯車伝達機構における、（ａ）ベース板金の振動の周波数スペクトルを示す図、（ｂ）支持板金の振動の周波数スペクトルの積算値を示す図。
【図７】実施例１と比較例１の歯車伝達機構における、（ａ）ベース板金の振動の周波数スペクトルを示す図、（ｂ）支持板金の振動の周波数スペクトルの積算値を示す図。
【図８】実施例１と比較例１の歯車伝達機構における支持板金の表面速度の周波数スペクトルを示す図。
【図９】実施例１と比較例１の歯車伝達機構における音響パワーレベルの周波数スペクトルを示す図。
【図１０】実施例１と比較例１の歯車伝達機構におけるエンコーダによる３５８Ｈｚの測定値。
【図１１】（ａ）第２の実施形態に係る歯車伝達機構の一部を切断した拡大斜視図、（ｂ）（ａ）のアイドルギア部分を軸方向に切断した断面図。
【図１２】（ａ）第３の実施形態に係る歯車伝達機構の一部を切断した拡大斜視図、（ｂ）（ａ）のアイドルギア部分を軸方向に切断した断面図。
【図１３】（ａ）比較例２に係る歯車伝達機構の出力ギア部分を軸方向に切断した断面図、（ｂ）第４の実施形態に係る歯車伝達機構の出力ギア部分を軸方向に切断した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図１０を用いて説明する。まず、本実施形態の歯車伝達機構１０について、図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお、図１（ｂ）は、支持板金１９の一部を切断して示している。
【００１２】
［歯車伝達機構］
歯車伝達機構１０は、駆動源としてのモータ１１の駆動を、負荷１２が連結された出力軸１３に伝達するものである。なお、負荷１２は、歯車伝達機構１０を介して駆動するものに相当するもので、歯車伝達機構１０を例えばプリンタなどの画像形成装置に使用した場合、感光ドラム、中間転写ベルトを駆動する駆動ローラなどに相当する。図１（ａ）、（ｂ）では、説明を簡単にするために、これらに代えて負荷１２を出力軸１３に連結した構成を示している。
【００１３】
以下、歯車伝達機構１０の構成について詳細に述べる。歯車伝達機構１０は、構造体（板状部材）としてのベース板金１４及び支持板金１９、ピニオンギア１５、回転体としてのアイドルギア１６、出力ギア３５などを備える。ベース板金１４と支持板金１９とは、互いに平行となるように対向して配置される。具体的には、支持板金１９の一部を折り曲げてベース板金１４の一部にビスなどにより固定している。そして、ベース板金１４と支持板金１９との間に、ピニオンギア１５、アイドルギア１６、出力ギア３５を配置している。
【００１４】
ベース板金１４にはモータ１１が固定されており、モータ１１の回転軸にはピニオンギア１５が固定されている。ピニオンギア１５と隣接する位置には、アイドルギア１６がピニオンギア１５と噛み合うように配置されている。更に、アイドルギア１６と隣接する位置には、出力ギア３５がアイドルギア１６と噛み合うように配置されている。出力ギア３５には出力軸１３が固定されている。出力軸１３は、ベース板金１４及び支持板金１９に設置された軸受２０によって回転可能に保持されている。
【００１５】
このような歯車伝達機構１０は、モータ１１の回転駆動を、ピニオンギア１５、アイドルギア１６、出力ギア３５を介して出力軸１３に伝達する。なお、歯車伝達機構として、伝達トルク向上のために段ギアを用いる構成としても良い。
【００１６】
アイドルギア１６は、支持軸としてのアイドルギア軸１７に回転可能に支持されており、止め輪（Ｅリング）１８によりアイドルギア軸１７の軸方向の位置が規制されている。アイドルギア軸１７は、ベース板金１４と支持板金１９との間に架け渡されるように保持されている。
【００１７】
［支持軸の保持構造］
次に、支持軸としてのアイドルギア軸１７の保持構造１００（支持軸の保持構造）について、図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。本実施形態の保持構造１００は、アイドルギア１６を支持する支持軸としてのアイドルギア軸１７、制振材２８、保持部２９を有し、アイドルギア軸１７の両端部を、ベース板金１４と支持板金１９とにそれぞれ保持部２９により保持している。両側の保持部２９とアイドルギア軸１７の両端面との間には、それぞれ制振材２８が圧縮された状態で保持されている。本実施形態は、アイドルギア軸１７を軸方向にのみ自由度を設ける構成である。
【００１８】
［制振材］
ここで、制振材２８について説明する。制振材２８は例えば特殊アクリルゴムなどで形成され、圧縮された状態で機械インピーダンス法による損失係数が０．０５以上である振動エネルギー吸収部材である。制振は振動エネルギーを熱エネルギーに変換させる技術であり、防振とは異なる。防振は、例えば建築物等において構造体の振動を基礎部等の接合部から他の構造物や基礎に振動を伝達させない技術であり、防振材は、振動を発生する振動源と被振動源の間の振動伝達率を小さくすることで振動を遮断するものである。つまり、防振材では振動を低減する効果が殆ど得られない。したがって、制振材２８は防振材ではない。
【００１９】
機械インピーダンス法による損失係数は、以下に示す方法によって求められる。１５０ｍｍ×１００ｍｍに形成された板金フレームを対向配置し、これら２枚のフレーム間の中央部に直径１０ｍｍの制振材を挟み込んだうえで、いずれか一方のフレームの中央部を制振材が配置された側の反対側から加振器によって加振する。加振器に５０Ｈｚ〜５ＫＨｚまでの広い周波数帯域のバーストランダム信号（Ｆ）を与え、一方のフレームを面外方向に振動させる。他方のフレームには複数の加速度ピックアップが設けられ、これらによる応答点の計測値に基づいて加速度を求める。求めた加速度を速度（Ｖ）に変換して、機械インピーダンス（Ｆ／Ｖ）の振幅（｜Ｚ｜）を求める。これに基づき、損失係数（η）が求まる。
【００２０】
損失係数（η）＝｜Ｚ｜／（２πｆ０ｍ）
ここで、ｆ０は共振周波数、ｍは制振材の質量である。制振材の圧縮時の損失係数は、制振材を挟んだ２枚のフレーム間のギャップを調整した後に制振材を圧縮し、その状態で上記した方法に従って求めればよい。
【００２１】
また、制振材は、振動面に単に貼るだけよりも、圧縮して用いた方が損失係数が高くなり、減衰効果が大きくなることが実験により確かめられている。このため、制振材としては、硬度が低く圧縮しやすいものが好適である。なお、本実施形態では制振材２８として、北川工業株式会社製のロストマーＡＧを使用したが、制振効果がある材料であれば良く、これに限定しない。
【００２２】
［保持部］
本実施形態では、このような制振材２８を介して、保持部２９によりアイドルギア軸１７をベース板金１４及び支持板金１９に軸方向に弾性的に保持している。即ち、アイドルギア軸１７は、両端部が互いに対向して配置されたベース板金１４と支持板金１９とに保持部２９により保持されている。そして、アイドルギア軸１７の軸方向両端面と両側の保持部２９との間に、それぞれ軸方向に圧縮された状態で制振材２８が保持されている。
【００２３】
アイドルギア軸１７は、ベース板金１４及び支持板金１９の表面に直交するように保持されている。即ち、アイドルギア軸１７の軸方向は、ベース板金１４及び支持板金１９の表面に直交する方向である。図２（ａ）では、ベース板金１４及び支持板金１９の表面は、Ｘ−Ｚ平面と平行であり、軸方向はＹ軸方向となる。なお、以下の説明で、単に「軸方向」といった場合には、アイドルギア軸１７の軸方向（中心軸に沿った方向、Ｙ軸方向）とする。
【００２４】
保持部２９は、図２（ｂ）に示すように、対向部２９ａと、規制部としての折り曲げ部２９ｂとを有する。対向部２９ａは、アイドルギア軸１７の端面（支持軸の一部）と軸方向に対向し、アイドルギア軸１７の端面との間に制振材２８を軸方向に圧縮した状態で保持する。本実施形態では、対向部２９ａはベース板金１４及び支持板金１９の一部である。即ち、ベース板金１４のアイドルギア軸１７の軸方向片側（図２（ｂ）の下側）の端面と対向する面と、支持板金１９のアイドルギア軸１７の軸方向他側（図２（ｂ）の上側）の端面と対向する面とが、それぞれ対向部２９ａである。
【００２５】
折り曲げ部２９ｂは、アイドルギア軸１７の軸方向と直交する方向、即ち、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の位置を規制する。本実施形態では、折り曲げ部２９ｂは、ベース板金１４及び支持板金１９の一部を折り曲げることで形成されている。具体的には、ベース板金１４の対向部２９ａのＸ軸方向両側の一部に切り込みを入れて立ち上げるように折り曲げ、その折り曲げた部分をアイドルギア軸１７の周面に沿って湾曲させることで、ベース板金１４側の折り曲げ部２９ｂを形成している。そして、折り曲げ部２９ｂ内にアイドルギア軸１７の片側の端部を進入させることで、アイドルギア軸１７の片側の端部のＸ軸方向及びＺ軸方向の位置を規制している。支持板金１９にも同様に折り曲げ部２９ｂを形成し、折り曲げ部２９ｂ内にアイドルギア軸１７の他側の端部を進入させることで、アイドルギア軸１７の他側の端部のＸ軸方向及びＺ軸方向の位置を規制している。
【００２６】
アイドルギア軸１７の軸方向と直交する方向の位置を規制する規制部は、この方向の位置を規制しつつ、軸方向に位置を規制しない構成であれば、折り曲げ部２９ｂ以外の構成であっても良い。例えば、アイドルギア軸１７の端部が進入可能な円筒状の別部材をベース板金１４及び支持板金１９に固定するようにしても良い。なお、本実施形態では、アイドルギア軸１７の軸方向に直交する断面形状は円形としているが、この断面形状は円形以外の例えば矩形などとしても良い。この場合に規制部は、アイドルギア軸１７の断面形状に合わせた形状とする。
【００２７】
このように、保持部２９は、アイドルギア軸１７の軸方向の片側と他側をそれぞれ保持するように２個設けられている。制振材２８は、アイドルギア軸１７の片側の端面と片側（ベース板金１４側）の対向部２９ａとの間、及び、アイドルギア軸１７の他側の端面と他側（支持板金１９側）の対向部２９ａとの間にそれぞれ配置されるように２個設けられている。そして、２個の制振材２８は、アイドルギア軸１７の片側の端面と他側の端面との軸方向の間隔Ｂ１に対して、片側の対向部２９ａと他側の対向部２９ａとの軸方向の間隔Ａ１が規制されることで、それぞれ軸方向に圧縮した状態で保持される。
【００２８】
即ち、Ａ１は、ベース板金１４と支持板金１９の内側面同士の間隔であり、Ｂ１は、アイドルギア軸１７の長さである。そして、制振材２８の自由状態での軸方向の厚さをＴ１とした場合、Ｂ１＋２Ｔ１＞Ａ１を満たすようにしている。言い換えれば、制振材２８の圧縮量をΔＴ１とすると、Ｂ１＋２（Ｔ１−ΔＴ１）＝Ａ１としている。この結果、アイドルギア軸１７は、保持部２９により、ベース板金１４及び支持板金１９に対し制振材２８を介して軸方向に弾性的に保持される。
【００２９】
このため、アイドルギア軸１７をベース板金１４及び支持板金１９に保持する構成で、アイドルギア軸１７の振動がベース板金１４及び支持板金１９に伝播されることを抑制できる。即ち、アイドルギア１６と共にアイドルギア軸１７が振動する傾向となっても、制振材２８によりこのアイドルギア軸１７の振動が抑えられるため、アイドルギア軸１７の振動がベース板金１４及び支持板金１９に伝播されることを抑制できる。この結果、アイドルギア１６が原因となる騒音を抑制できる。
【００３０】
より詳しく説明する。アイドルギア１６などの歯車は、その構成上、回転数と歯数に応じた周波数で振動が発生する。これに加え、歯の打突や滑りによる、広帯域の振動も同時に発生し、これらの振動が周囲に伝播する。それにより、歯車の振動が、板金のような薄くて面積の大きい構造体（ベース板金１４及び支持板金１９）に伝搬し、音を放射するという現象が生じる場合がある。このため、歯車起因の振動伝搬を抑制し、構造体からの放射音（騒音）を抑えることが望まれている。
【００３１】
このような放射音を抑えるためには、ベース板金１４及び支持板金１９の表面に直交する方向に保持されたアイドルギア軸１７の軸方向の振動を抑制することが効果的である。ここで、アイドルギア軸１７を、制振材２８を介さずにベース板金１４及び支持板金１９に直接固定した場合、アイドルギア軸１７の振動がベース板金１４及び支持板金１９に伝播し、放射音が生じてしまう。
【００３２】
これに対して本実施形態では、アイドルギア軸１７は、保持部２９により、ベース板金１４及び支持板金１９に対し制振材２８を介して軸方向に弾性的に保持されている。これにより、アイドルギア軸１７は、軸方向に自由度を持つことができ、アイドルギア軸１７の振動が制振材２８により制振される。このため、板金の放射音に寄与が大きい軸方向（Ｙ軸方向）の振動伝搬を抑制することができ、騒音低減が可能となる。
【００３３】
また、本実施形態では、折り曲げ部２９ｂによりアイドルギア軸１７の軸方向と直交する方向（Ｘ軸方向、Ｚ軸方向）の位置を規制している。このため、アイドルギア軸１７がベース板金１４及び支持板金１９に対してＸ軸方向又はＺ軸方向にずれることを防止でき、アイドルギア軸１７が支持するアイドルギア１６の機能低下を抑制できる。このため、歯車伝達機構１０の駆動伝達の性能低下も抑制できる。
【００３４】
［効果の検証］
次に、このような本実施形態の効果を検証した結果について説明する。効果を検証するために、本実施形態の構成を満たす実施例１の保持構造１００と、本実施形態の構成を満たさない比較例１の保持構造１０１を用意した。まず、実施例１と比較例１の構成について説明する。
【００３５】
［実施例１］
実施例１の保持構造１００は、上述した図２（ａ）、（ｂ）に示した通りであり、図２（ｂ）の各部の寸法関係を以下のようにした。即ち、Ａ１：３４ｍｍ、Ｂ１：２９ｍｍ、Ｔ１：３ｍｍとし、ΔＴ１を０．５ｍｍとした。これは、制振材２８の制振特性を発揮する上で、好適な圧縮量である。
【００３６】
［比較例１］
比較例１の保持構造１０１について、図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお、実施例１の保持構造１００との違いは、アイドルギア１６を支持するアイドルギア軸１７ａをベース板金１４及び支持板金１９に保持する部分の構成である。したがって、実施例１と同じ構成の部分については同じ符号を付して説明を省略し、以下、実施例１と異なる部分を中心に説明する。
【００３７】
アイドルギア軸１７ａの片側の端部は、ビス３１によりベース板金１４に固定されている。即ち、アイドルギア軸１７ａの片側の端面には、ビス３１を螺合する雌ねじが形成されており、ベース板金１４にはビス３１が進入可能な孔が形成されている。そして、アイドルギア軸１７ａの片側の端面をベース板金１４の片面に当接させつつ、ビス３１を反対側からベース板金１４の孔に進入させ、更にアイドルギア軸１７ａの雌ねじに螺合させる。これにより、アイドルギア軸１７ａの片側の端面とビス３１の頭部との間でベース板金１４が挟持され、アイドルギア軸１７ａの片側の端部がベース板金１４に固定される。
【００３８】
一方、アイドルギア軸１７ａの他側の端部は、支持板金１９の嵌め合い穴に挿入されており、位置決めと剛性向上を兼ねている。このように、比較例１の構成の場合、アイドルギア軸１７ａの両端部は、それぞれベース板金１４及び支持板金１９に制振材を介することなく直接保持されている。
【００３９】
［測定装置］
次に、効果検証に使用した測定装置５０について、図４を用いて説明する。図４では、図の左側と右側にそれぞれ歯車伝達機構１０ａが記載されているが、右側の歯車伝達機構１０ａは左側の歯車伝達機構１０ａと同じである。右側の歯車伝達機構１０ａは、説明を分かりやすくするために、左側の歯車伝達機構１０ａの右側から見た斜視図を部分的に示している。即ち、図４は、左側の図では見えない部分を、便宜的に右側に示したものである。なお、座標系については、図４に示す通りである。
【００４０】
歯車伝達機構１０ａは、図１で説明した歯車伝達機構１０と基本的な構成は同じであり、実施例１の場合には図２（ａ）、（ｂ）に示した保持構造１００が、比較例１の場合には図３（ａ）、（ｂ）に示した保持構造１０１が、それぞれ組み込まれる。このような歯車伝達機構１０ａでは、上述のように、歯車の振動が軸を介して構造体に伝搬し、板金のような薄くて面積が大きい部分から騒音が発生し易い。このため、歯車伝達機構１０ａから発生する騒音は、マイクロフォン２１で測定している。
【００４１】
また、加速度センサ２２やスキャニングレーザドップラー振動計２３を用いてベース板金１４や支持板金１９の振動を測定している。具体的には、スキャニングレーザドップラー振動計２３保持部２９によりベース板金１４のＹ軸方向の振動を測定する。また、加速度センサ２２をベース板金１４と支持板金１９の表面にそれぞれ設置し、それぞれの表面の振動を測定する。
【００４２】
加えて、出力軸１３の回転精度を評価するためにエンコーダ２４を設置している。これらの計測器の信号はＦＦＴアナライザ２５で処理され、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２６にて解析される。また、ＰＣ２６では制御ソフト２７上でモータ１１の回転数や負荷１２の値を適宜変更可能となっている。
【００４３】
［比較例１の測定結果］
まず、歯車伝達機構１０ａに比較例１の保持構造１０１を組み込んだ構成で測定を行った結果について説明する。この際、モータ１１の回転数を４８８ｒｐｍと設定しており、ピニオンギア１５の歯数が４４であるため、噛み合い周波数は３５８Ｈｚとなる。マイクロフォン２１の測定値を図５に、加速度センサ２２の測定値を図６（ａ）、（ｂ）に示す。
【００４４】
図５は音響パワーレベルの周波数スペクトルであるが、これより、３５８Ｈｚ周期で騒音のピークが発生していることが分かる。なお、４ｋＨｚまでの音響パワーレベルの積算値を算出すると、７５．４ｄＢ（Ａ）であった。
【００４５】
また、図６（ａ）はベース板金１４の、図６（ｂ）は支持板金１９の、それぞれ４ｋＨｚまでの周波数スペクトルの積算値であるが、これより、ベース板金１４、支持板金１９共に、Ｙ軸方向の振動が大きいことが分かる。この方向は板金の面を振動させる方向であるため、騒音への寄与が大きいことが推察される。以上の結果から、歯車の振動が軸を介してベース板金１４及び支持板金１９に伝搬し、騒音を発生させていると言える。
【００４６】
［実施例１と比較例１の測定結果の比較］
次に、実施例１と比較例１とで測定装置５０により測定した結果の比較について説明する。なお、実施例１の場合も、歯車伝達機構１０ａに実施例１の保持構造１００を組み込んだ構成で、比較例１と同じ条件で測定を行った。図７（ａ）、（ｂ）は、実施例１と比較例１との加速度センサ２２の測定値である。図７（ａ）はベース板金１４の、図７（ｂ）は支持板金１９の、それぞれ４ｋＨｚまでの周波数スペクトルの積算値である。また、黒く塗りつぶしたグラフが比較例１で、白抜きのグラフが実施例１である。この図より、実施例１の場合、比較例１と比べて、騒音寄与の大きいＹ軸方向の振動を抑制できていることが分かる。また、副次的にＸ、Ｚ軸方向の振動も抑制されており、想定よりも大きな制振効果が発揮できていると言える。
【００４７】
また、板金のＹ軸方向の振動を特に詳細に評価するために、実施例１と比較例１とで、スキャニングレーザドップラー振動計２３での測定を行った。測定対象は支持板金１９であり、測定点は約８０点である。それらの測定値の積算値を図８に示す。黒く塗りつぶしたグラフが比較例１で、白抜きのグラフが実施例１である。この図より、全周波数帯域で支持板金１９の振動が抑制できていることが分かる。
【００４８】
また、実施例１と比較例１とのマイクロフォン２１の測定値を図９に示す。実施例の音響パワーレベルは７０．２ｄＢ（Ａ）であった。比較例１の音響パワーレベルが７５．４ｄＢ（Ａ）であったため、実施例１の場合、比較例１と比べて５．２ｄＢ（Ａ)の騒音低減を達成することができた。
【００４９】
次に、歯車の主機能に対する評価を行った。図１０はエンコーダ２４の測定値から、特にピニオンギア１５の噛み合い周波数である３５８Ｈｚのピーク値を抽出したものである。出力軸１３の回転精度を測定することで、駆動をスムーズに伝達するという、歯車としての主機能を評価している。図１０より、回転精度は、実施例１と比較例１とで同等であると判断できる。
【００５０】
このように、実施例１の場合、比較例１と比べて、ベース板金１４及び支持板金１９の振動を抑制でき、騒音を低減できた。また、出力軸１３の回転精度は、実施例１と比較例１とでほぼ同等であり、実施例１の場合も、歯車伝達機構として駆動伝達を円滑に行えることが分かった。
【００５１】
即ち、比較例１の場合、アイドルギア軸１７ａは、ベース板金１４に固定され、先端は位置決めのために嵌め合い状態となっている。このため、アイドルギア軸１７ａと支持板金１９は剛結合とみなすことができ、振動が伝搬しやすい状態にある。これに対して実施例１の場合、アイドルギア軸１７を固定せずに保持することで、振動の伝搬を抑制し、加えて、制振材２８を使用することで、ベース板金１４及び支持板金１９の振動低減を図れる。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図１１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお、第１の実施形態との違いは、アイドルギア１６を支持するアイドルギア軸１７ｂをベース板金１４及び支持板金１９に保持する部分の構成である。したがって、第１の実施形態と同じ構成の部分については同じ符号を付して説明を省略し、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５３】
本実施形態の保持構造２００も第１の実施形態と同様に、アイドルギア軸１７ｂを固定せずに、ベース板金１４及び支持板金１９に保持することで、振動の伝搬を抑制するものである。本実施形態のアイドルギア１６を支持するアイドルギア軸１７ｂは、両端部に固定されたビス３１を有する。即ち、アイドルギア軸１７ｂの本体部１７１の両側の端面には、それぞれビス３１を螺合する雌ねじ１７０が形成されており、本体部１７１の両側の端部にビス３１が雌ねじ１７０に螺合されることで固定されている。
【００５４】
保持構造２００の保持部３０は、対向部３０ａと、規制部としての折り曲げ部３０ｂとを有する。対向部３０ａは、ビス３１の頭部３１ａの側面３１ｂ（支持軸の一部）と軸方向に対向し、頭部３１ａの側面３１ｂとの間に制振材２８ａを軸方向に圧縮した状態で保持する。本実施形態では、対向部３０ａはベース板金１４及び支持板金１９の一部である。即ち、ベース板金１４のアイドルギア軸１７ｂの軸方向片側（図１１（ｂ）の下側）に固定されたビス３１の頭部３１ａの側面３１ｂと対向する面が、片側の対向部３０ａである。また、支持板金１９のアイドルギア軸１７ｂの軸方向他側（図１１（ｂ）の上側）に固定されたビス３１の頭部３１ａの側面３１ｂと対向する面が、他側の対向部３０ａである。
【００５５】
折り曲げ部３０ｂは、ベース板金１４及び支持板金１９の一部を折り曲げることで形成され、アイドルギア軸１７ｂの軸方向と直交する方向、即ち、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の位置を規制する。本実施形態では、ベース板金１４の一部にバーリング加工を施して、アイドルギア軸１７ｂの端部が貫通可能な孔を形成すると共に、この孔の周囲を立ち上げるように円筒状の折り曲げ部３０ｂを形成している。そして、折り曲げ部３０ｂ内にアイドルギア軸１７ｂの片側の端部を進入させることで、アイドルギア軸１７ｂの片側の端部のＸ軸方向及びＺ軸方向の位置を規制している。支持板金１９にも同様に折り曲げ部３０ｂを形成し、折り曲げ部３０ｂ内にアイドルギア軸１７ｂの他側の端部を進入させることで、アイドルギア軸１７ｂの他側の端部のＸ軸方向及びＺ軸方向の位置を規制している。
【００５６】
アイドルギア軸１７ｂをベース板金１４に保持する場合には、ビス３１を固定していない状態でアイドルギア軸１７ｂの本体部１７１の片側の端部をベース板金１４の折り曲げ部３０ｂ内に進入させる。この時、本体部１７１の端部の先端部をベース板金１４の外側（図１１（ｂ）の下側）に突出させる。そして、本体部１７１の先端部の周囲に制振材２８ａを配置する。本実施形態では、制振材２８ａを円筒状に形成し、本体部１７１の先端部の周囲に配置するようにしている。また、制振材２８ａの自由状態での厚さは、本体部１７１の先端部がベース板金１４の外側に突出した部分の長さよりも十分に大きくしている。これにより、後述するように制振材２８ａが圧縮されても、ビス３１の頭部３１ａと本体部１７１の片側の端面とが接触しないようにしている。
【００５７】
この状態で、ビス３１を本体部１７１の片側の端部の雌ねじ１７０に螺合し、ビス３１の頭部３１ａの側面３１ｂとベース板金１４の対向部３０ａとの間で制振材２８ａを圧縮する。この状態で、アイドルギア軸１７ｂの片側の端部が保持部３０を介してベース板金１４に保持される。アイドルギア軸１７ｂの他側の端部についても、同様に保持部３０を介して支持板金１９に保持される。
【００５８】
ここで、アイドルギア軸１７ｂの片側のビス３１の頭部３１ａの側面３１ｂと他側のビス３１の頭部３１ａの側面３１ｂとの軸方向の間隔をＣ２とする。片側の対向部３０ａと他側の対向部３０ａとの軸方向の間隔をＡ２とする。この場合に、２個の制振材２８ａは、間隔Ｃ２に対して間隔Ａ２規制されることで、それぞれ軸方向に圧縮した状態で保持される。
【００５９】
即ち、Ａ２は、ベース板金１４と支持板金１９の外側面同士の間隔であり、Ｃ２は、アイドルギア軸１７ｂの両端部に固定されたビス３１の頭部３１ａ同士の間隔である。そして、制振材２８ａの自由状態での軸方向の厚さをＴ２とした場合、Ａ２＋２Ｔ２＞Ｃ２を満たすようにしている。言い換えれば、制振材２８ａの圧縮量をΔＴ２とすると、Ａ２＋２（Ｔ２−ΔＴ２）＝Ｃ２としている。また、アイドルギア軸１７ｂの本体部１７１の長さをＢ２とすると、Ｃ２−Ｂ２＜２（Ｔ２−ΔＴ２）としている。各部材の寸法関係は、例えば、次のようにする。Ａ２：３６ｍｍ、Ｂ２：３８ｍｍ、Ｃ２：４１ｍｍ、Ｔ２：３ｍｍとし、ΔＴ２を０．５ｍｍとする。
【００６０】
この結果、第１の実施形態と同様に、アイドルギア軸１７ｂは、保持部３０により、ベース板金１４及び支持板金１９に対し制振材２８ａを介して軸方向に弾性的に保持される。また、本実施形態の場合、ビス３１は取り外し可能であるため、保持構造２００の組み立て性が向上すると共に、制振材２８ａの圧縮量を調整することも容易となる。これにより、制振材２８ａの圧縮量を最適に調整できるため、騒音の低減効果向上させることができる。
【００６１】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。なお、第１の実施形態との違いは、アイドルギア１６を支持するアイドルギア軸１７ｃをベース板金１４及び支持板金１９に保持する部分の構成である。したがって、第１の実施形態と同じ構成の部分については同じ符号を付して説明を省略し、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６２】
本実施形態の保持構造３００も第１の実施形態と同様に、アイドルギア軸１７ｃを固定せずに、ベース板金１４及び支持板金１９に保持することで、振動の伝搬を抑制するものである。但し、本実施形態の場合、保持構造３００の保持部３２は、ベース板金１４及び支持板金１９と別体で、ベース板金１４及び支持板金１９にそれぞれ固定されている。
【００６３】
即ち、保持部３２は、アイドルギア軸１７ｂの端部が進入可能な凹部３２ａと、保持部３２をベース板金１４又は支持板金１９とに取り付けるための取付部３２ｂとを有する。そして、取付部３２ｂをビス３３によりベース板金１４又は支持板金１９を固定する。ベース板金１４及び支持板金１９には、アイドルギア軸１７ｃが挿通可能で、アイドルギア軸１７ｃの外径よりも十分に大きな内径を有する貫通孔１４ａ及び貫通孔１９ａがそれぞれ形成されている。保持部３２をベース板金１４及び支持板金１９にそれぞれ固定した状態で、それぞれの凹部３２ａと貫通孔１４ａ、１９ａが整合し、貫通孔１４ａ、１９ａを貫通したアイドルギア軸１７ｃの両端部が、それぞれ凹部３２ａに進入可能である。
【００６４】
本実施形態では、アイドルギア軸１７ｃの端面と対向する凹部３２ａの底部３２ａ１を対向部とし、アイドルギア軸１７ｃの端部の側面（周面）と対向する凹部３２ａの壁部３２ａ２を規制部としている。そして、アイドルギア軸１７ｃの端面と底部３２ａ１との間に、制振材２８ｂを軸方向に圧縮した状態で保持している。また、壁部３２ａ２内にアイドルギア軸１７ｃの端部が進入することで、アイドルギア軸１７ｃの端部のＸ軸方向及びＺ軸方向の位置を規制している。
【００６５】
ここで、ベース板金１４と支持板金１９の外側面同士の間隔をＡ３、凹部３２ａの底部３２ａ１とベース板金１４又は支持板金１９の外側面との間隔、即ち、凹部３２ａの深さをＤ３、アイドルギア軸１７ｃの長さをＢ３とする。この場合に、２個の制振材２８ｂは、アイドルギア軸１７ｃの長さ（アイドルギア軸１７ｃの両端面の間隔）Ｂ３に対して間隔Ａ３＋２Ｄ３が規制されることで、それぞれ軸方向に圧縮した状態で保持される。
【００６６】
即ち、制振材２８ｂの自由状態での軸方向の厚さをＴ３とした場合、Ｂ３＋２Ｔ３＞Ａ３＋２Ｄ３を満たすようにしている。言い換えれば、制振材２８ｂの圧縮量をΔＴ３とすると、Ｂ３＋２（Ｔ３−ΔＴ３）＝Ａ３＋２Ｄ３としている。各部材の寸法関係は、例えば、次のようにする。Ａ３：３６ｍｍ、Ｂ３：４５ｍｍ、Ｄ３：７ｍｍ、Ｔ３：３ｍｍとし、ΔＴ３を０．５ｍｍとする。
【００６７】
この結果、第１の実施形態と同様に、アイドルギア軸１７ｃは、保持部３２により、ベース板金１４及び支持板金１９に対し制振材２８ｂを介して軸方向に弾性的に保持される。また、本実施形態の場合、アイドルギア軸１７ｃと、ベース板金１４及び支持板金１９は非接触であるため、アイドルギア軸１７ｃからベース板金１４及び支持板金１９に振動が伝搬することをより抑制することができ、騒音の低減効果をより向上させられる。
【００６８】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態について、図１３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。上述の各実施形態では、ベース板金１４及び支持板金１９に対してアイドルギア軸を保持する構成について説明した。これに対して本実施形態の場合には、図１に示したような歯車伝達機構において、回転体としての出力ギア３５を支持する支持軸としての出力軸１３ａをベース板金１４及び支持板金１９に対して保持する構成である。したがって、第１の実施形態と同じ構成の部分については同じ符号を付して説明を省略し、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６９】
ここで、図１３（ａ）は、比較例２として、出力ギア３５を支持する出力軸１３を、制振材を用いずにベース板金１４及び支持板金１９に保持する保持構造４０１を示している。一方、図１３（ｂ）は、第４の実施形態として、出力軸１３ａを、制振材２８ｃを用いてベース板金１４及び支持板金１９に保持する保持構造４００を示している。
【００７０】
出力軸１３、１３ａは、出力ギア３５からの駆動が平行ピン３６などを介して伝達される。それにより、出力軸１３、１３ａは出力ギア３５と共に回転する。このため、出力軸１３ａはベース板金１４及び支持板金１９に対して軸受２０により回転自在に保持される。軸受２０は、摺動性の良い、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）などの樹脂で形成されている。
【００７１】
まず、比較例２の保持構造４０１について、図１３（ａ）を用いて説明する。出力軸１３は、止め輪（Ｅリング）１８により軸受２０の抜け止めと、出力軸１３の位置規制が成されている。このため、出力ギア３５の振動が、軸受２０を介してベース板金１４及び支持板金１９に伝搬し、騒音の原因となる。
【００７２】
そこで、本実施形態の出力軸１３ａの保持構造４００では、図１３（ｂ）に示すように、止め輪１８と軸受２０の間に制振材２８ｃを介在させることにより、軸方向の振動を抑制する。以下、本実施形態の構成を具体的に説明する。
【００７３】
本実施形態の保持構造４００は、出力ギア３５を支持する支持軸としての出力軸１３ａ、制振材２８ｃ、保持部としての軸受２０を有する。そして、出力軸１３ａの出力ギア３５を支持している部分の軸方向（Ｙ軸方向）両側を、ベース板金１４と支持板金１９とにそれぞれ軸受２０により保持している。
【００７４】
出力軸１３ａのベース板金１４と支持板金１９とから突出した部分の外周面には、それぞれ止め輪１８が固定されている。本実施形態では、止め輪１８が、支持軸としての出力軸１３ａの一部であり、出力軸１３ａから軸方向に直交する方向に突出した突出部に相当する。そして、両側の軸受２０と出力軸１３ａの両側の止め輪１８との間には、それぞれ制振材２８ｃが圧縮された状態で保持されている。本実施形態は、出力軸１３ａを軸方向にのみ自由度を設ける構成である。
【００７５】
また、止め輪１８と制振材２８ｃの間には摺動性の良いスペーサ３４を挟んでいる。これは、出力軸１３ａの回転に伴い、止め輪１８も回転する可能性があるためである。なお、制振材２８ｃの表面を改質し、摺動性を高めても良い。
【００７６】
本実施形態では、出力軸１３ａが軸受２０により回転自在に支持されることで、出力軸１３ａの軸方向と直交する方向、即ち、Ｘ軸方向及びＺ軸方向（図１（ａ）参照）の位置を規制する。したがって、軸受２０の内周面２０ａが規制部に相当する。また、支持軸の一部としての止め輪１８と対向する軸受２０の外側の端面２０ｂが対向部に相当する。
【００７７】
ここで、両側の止め輪１８外側面同士の間隔（止め輪１８の内側面同士の間隔にそれぞれの止め輪１８の厚さを足した間隔）をＥ４、両側の軸受２０の端面２０ｂ同士の間隔をＦ４、止め輪１８とスペーサ３４の積算厚さをＧ４とする。この場合に、２個の制振材２８ｃは、間隔Ｅ４−２Ｇ４に対して間隔Ｆ４が規制されることで、それぞれ軸方向に圧縮した状態で保持される。
【００７８】
即ち、制振材２８ｃの自由状態での軸方向の厚さをＴ４とした場合、Ｆ４＋２Ｔ４＞Ｅ４−２Ｇ４を満たすようにしている。言い換えれば、制振材２８ｃの圧縮量をΔＴ４とすると、Ｆ４＋２（Ｔ４−ΔＴ４）＝Ｅ４−２Ｇ４としている。各部材の寸法関係は、例えば、次のようにする。Ｅ４：４９ｍｍ、Ｆ４：３８ｍｍ、Ｇ４：３ｍｍ、Ｔ４：３ｍｍとし、ΔＴ４を０．５ｍｍとする。
【００７９】
この結果、第１の実施形態と同様に、出力軸１３ａは、軸受２０により、ベース板金１４及び支持板金１９に対し制振材２８ｃを介して軸方向に弾性的に保持される。このように、出力軸１３ａのような回転する支持軸においても、出力軸１３ａを固定せずに保持することで、振動の伝搬を抑制し、加えて、制振材２８ｃを使用することで、ベース板金１４及び支持板金１９の振動低減を図れる。
【符号の説明】
【００８０】
１３ａ・・・出力軸（支持軸）／１４・・・ベース板金（構造体）／１６・・・アイドルギア（回転体）／１７、１７ｂ、１７ｃ・・・アイドルギア軸（支持軸）／１８・・・止め輪（突出部）／１９・・・支持板金（構造体）／２０・・・軸受（保持部）／２０ａ・・・内周面（規制部）／２０ｂ・・・端面（対向部）／２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ・・・制振材／２９、３０、３２・・・保持部／２９ａ、３０ａ・・・対向部／２９ｂ、３０ｂ・・・折り曲げ部（規制部）／３１・・・ビス／３１ａ・・・頭部／３１ｂ・・・側面／３２ａ・・・凹部／３２ａ１・・・底部／３２ａ２・・・壁部／３５・・・出力ギア（回転体）／１００、２００、３００、４００・・・保持構造
【図１】
2017227250.tif 000003
【図２】
2017227250.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017227250.tif 000009
【図８】
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【図９】
2017227250.tif 000011
【図１０】
2017227250.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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