(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯先が尖状に形成された複数の歯を有し一定速度で回転するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに噛合して往復移動可能なラックギヤと、前記ピニオンギヤから脱落した位置から前記ピニオンギヤに噛合する所定位置まで前記ラックギヤを移動させる移動手段とを備え、前記ピニオンギヤと噛合し始める前記ラックギヤの先頭の歯は、後続する他の歯と高さが等しく、且つ移動方向に向かって前方の面が、尖状に形成される先端から移動する前記ラックギヤ上に描かれる前記ピニオンギヤの歯先の軌跡よりも後方に切欠いた凹面に形成されるとともに、前記移動手段による前記ラックギヤの移動速度よりも前記ピニオンギヤの歯先の周速を速くしたことを特徴とするギヤ駆動装置。
【請求項２】
歯先が尖状に形成された複数の歯を有し一定速度で回転するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに噛合して往復移動可能なラックギヤと、前記ピニオンギヤから脱落した位置から前記ピニオンギヤに噛合する所定位置まで前記ラックギヤを移動させる移動手段とを備え、前記ピニオンギヤと噛合し始める前記ラックギヤの先頭の歯は、後続する他の歯と高さが等しく、且つ移動方向に向かって前方の面を尖状に形成される先端から凹面に切欠き、前記移動手段による前記ラックギヤの移動速度よりも前記ピニオンギヤの歯先の周速を速くしたことを特徴とするギヤ駆動装置。
【請求項３】
前記ラックギヤの先頭の歯に形成される凹面は、側面から見て前記ピニオンギヤの歯先の軌跡が干渉しない円弧状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のギヤ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラックギヤとピニオンギヤとを有するギヤ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラックギヤとピニオンギヤとを有するギヤ駆動装置は特許文献１に開示されている。このギヤ駆動装置はラックギヤが回転するピニオンギヤに噛合する位置とピニオンギヤから脱落する位置との間を移動可能になっている。ラックギヤは先頭の歯が移動方向に向かって後方の面を切欠いて尖状になっている。これにより、ピニオンギヤと噛合開始する際の歯先の衝突を低減し、衝突による歯の破損やモータの過負荷を防止することができるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
実開平３−６５０４４号公報（第１頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のギヤ駆動装置においても、駆動装置内のギヤ間の遊びやガタ等により噛合位置がずれて、ラックギヤとピニオンギヤの噛合開始の際にラックギヤの先頭の歯の先端とピニオンギヤの歯の先端とが接触する場合がある。この時、ラックギヤの歯とピニオンギヤの歯はラックギヤの直進方向に略同じ速度で移動するため、歯先が接触した状態が所定時間継続することとなり、ピニオンギヤの歯がラックギヤの歯に乗り上げて直進方向に略垂直な方向に移動しようとする。このため、歯の破損やモータの過負荷が尚生じる危険性があった。
【０００５】
本発明は、歯の破損やモータの過負荷を更に防止することができるギヤ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、歯先が尖状に形成された複数の歯を有し一定速度で回転するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに噛合して往復移動可能なラックギヤと、前記ピニオンギヤから脱落した位置から前記ピニオンギヤに噛合する所定位置まで前記ラックギヤを移動させる移動手段とを備え、前記ピニオンギヤと噛合し始める前記ラックギヤの先頭の歯は、後続する他の歯と高さが等しく、且つ移動方向に向かって前方の面が、尖状に形成される先端から移動する前記ラックギヤ上に描かれる前記ピニオンギヤの歯先の軌跡よりも後方に切欠いた凹面に形成されるとともに、前記移動手段による前記ラックギヤの移動速度よりも前記ピニオンギヤの歯先の周速を速くしたことを特徴としている。
【０００７】
この構成によると、ラックギヤは移動手段によって所定位置まで移動した後ピニオンギヤと噛合して往復移動する。ラックギヤの先頭の歯の先端は尖状に形成され、尖状に形成されたピニオンギヤの歯の先端との衝突が起こりにくくなっている。また、仮にラックギヤの先頭の歯の先端とピニオンギヤの歯の先端とが衝突しても、ラックギヤの移動速度よりもピニオンギヤの歯先の周速が速いため先端同士が離れる方向に相対移動するとともに、ラックギヤの歯の前面がピニオンギヤの歯先の軌跡よりも後方に切欠かれているためピニオンギヤがラックギヤに干渉されずに回転する。
【０００８】
また本発明は、歯先が尖状に形成された複数の歯を有し一定速度で回転するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに噛合して往復移動可能なラックギヤと、前記ピニオンギヤから脱落した位置から前記ピニオンギヤに噛合する所定位置まで前記ラックギヤを移動させる移動手段とを備え、前記ピニオンギヤと噛合し始める前記ラックギヤの先頭の歯は、後続する他の歯と高さが等しく、且つ移動方向に向かって前方の面を尖状に形成される先端から凹面に切欠き、前記移動手段による前記ラックギヤの移動速度よりも前記ピニオンギヤの歯先の周速を速くしたことを特徴としている。
【０００９】
この構成によると、ラックギヤは移動手段によって所定位置まで移動した後ピニオンギヤと噛合して往復移動する。ラックギヤの先頭の歯の先端は尖状に形成され、尖状に形成されたピニオンギヤの歯の先端との衝突が起こりにくくなっている。また、仮にラックギヤの先頭の歯の先端とピニオンギヤの歯の先端とが衝突しても、ラックギヤの移動速度よりもピニオンギヤの歯先の周速が速いため先端同士が離れる方向に相対移動するとともに、ラックギヤの歯の前面が凹面に切欠かれているためピニオンギヤがラックギヤに干渉されずに回転する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態のギヤ駆動装置を示す平面図である。ギヤ駆動装置１はラックギヤ２を備えており、ラックギヤ２に噛合可能なピニオンギヤ３及びカムギヤ４（移動手段）がモータ（不図示）により回転駆動されるようになっている。
【００１５】
ラックギヤ２はピニオンギヤ３と噛合する位置とピニオンギヤ３から脱落する位置との間を往復移動できるようになっている。カムギヤ４は周面の一部にギヤ部４ａが形成され、歯の形成されない非ギヤ部４ｂがラックギヤ２に対向する期間は噛合が解除される。また、ピニオンギヤ３の歯先は尖状に形成されている。
【００１６】
ラックギヤ２がピニオンギヤ３と噛合した位置でモータを所定方向に回転駆動するとカムギヤ４及びピニオンギヤ３がそれぞれ矢印Ａ１、Ｃ１方向に回転する。ラックギヤ２はピニオンギヤ３と噛合して矢印Ｂ１方向に移動する。ラックギヤ２はピニオンギヤ３から脱落するとカムギヤ４のギヤ部４ａと噛合する。これにより、ラックギヤ２は更に矢印Ｂ１方向に移動する。
【００１７】
また、ラックギヤ２がピニオンギヤ３から脱落した位置でモータを反転駆動するとカムギヤ３及びピニオンギヤ４がそれぞれ矢印Ａ２、Ｃ２方向に回転する。ラックギヤ２はギヤ部４ａと噛合して矢印Ｂ２方向に移動する。ラックギヤ２に非ギヤ部４ｂが対向するとラックギヤ２とカムギヤ４との噛合が解除されるとともにラックギヤ２がピニオンギヤ３と噛合する。これにより、ラックギヤ２は更に矢印Ｂ２方向に移動する。
【００１８】
この時、ピニオンギヤ３の歯先の周速はカムギヤ４との噛合によるラックギヤ２の移動速度に比して速くなっている。このため、ラックギヤ２の移動方向に向かって先頭の歯２ａの先端（２ｄ、図３参照）とピニオンギヤ３の歯の先端とが衝突した際に、ラックギヤ２の先頭の歯２ａの先端（２ｄ）がピニオンギヤ３の歯の先端に対して遅延して移動する。
【００１９】
また、ピニオンギヤ３と噛合を開始する際のラックギヤ２の先頭の歯２ａは移動方向Ｂ２に向かって前方の歯面が凹面に形成されている。図３はラックギヤ２の先頭の歯２ａ部分を示す詳細図である。３ａはピニオンギヤ３の歯先円を示している。歯２ａの前面は理想歯形の歯先２ｃの後端２ｄから延びる凹面２ｂに形成され、先端（２ｄ）が尖状になっている。凹面２ｂは矢印Ｂ２方向に移動する歯２ａ上に描かれるピニオンギヤ３の歯先の軌跡よりも後方に凹んでいる。
【００２０】
このため、図２に示すように、ピニオンギヤ３の歯先はラックギヤ２の先頭の歯先２ａの先端から離間後、凹面２ｂよりも相対的に前方を移動し、ピニオンギヤ３とラックギヤ２とが干渉しない。従って、ピニオンギヤ３の歯先とラックギヤ２の歯先の衝突による歯の破損やモータの過負荷を防止することができる。
【００２１】
尚、図中、カムギヤ４はピニオンギヤ３と同程度の大きさになっているが、ピニオンギヤ３の回転によるラックギヤ２の移動量に対応する長さの非ギヤ部４ｂを形成できる径を有している。
【００２２】
次に図４は第２実施形態のギヤ駆動装置を示す平面図である。前述の図１〜図３に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しており、カムギヤ４（図１参照）を省略して示している。本実施形態のギヤ装置１はピニオンギヤ３の歯先の周速がカムギヤ４（図１参照）との噛合によるラックギヤ２の移動速度に比して遅くなっている。また、ラックギヤ２がピニオンギヤ３から脱落した位置からピニオンギヤ４に噛合する際の移動方向に向かって先頭の歯２ａの後面が凹面２ｅに形成されている。
【００２３】
図６はラックギヤ２の先頭の歯２ａ部分を示す詳細図である。歯２ａの後面は理想歯形の歯先２ｃの前端２ｆから延びる凹面２ｅに形成され、先端（２ｆ）が尖状になっている。凹面２ｅは矢印Ｂ２方向に移動する歯２ａ上に描かれるピニオンギヤ３の歯先の軌跡よりも前方に凹んでいる。
【００２４】
このため、ラックギヤ２の先頭の歯２ａの先端（２ｆ）とピニオンギヤ３の歯の先端とが衝突した際に、ラックギヤ２の先頭の歯２ａの先端（２ｆ）がピニオンギヤ３の歯の先端に対して先だって移動する。また、図５に示すように、ピニオンギヤ３の歯先はラックギヤ２の先頭の歯先２ａの先端から離間後、凹面２ｅよりも相対的に後方を移動し、ピニオンギヤ３とラックギヤ２とが干渉しない。従って、ピニオンギヤ３の歯先とラックギヤ２の歯先の衝突による歯の破損やモータの過負荷を防止することができる。
【００２５】
尚、第１、第２実施形態においてピニオンギヤ３から脱落したラックギヤ２をカムギヤ４により駆動しているが、他の方法により駆動してもよい。例えば、ラックギヤ２にカム溝を設け、カム溝とカムとの係合によってラックギヤ２をスライド移動させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によると、ピニオンギヤと噛合し始めるラックギヤの先頭の歯は、後続する他の歯と高さが等しく、且つ移動方向に向かって前方の面を尖状に形成される先端から凹面に切欠き、移動手段によるラックギヤの移動速度よりもピニオンギヤの歯先の周速を速くしているので、ラックギヤの先頭の歯の先端とピニオンギヤの歯の先端とが衝突しても互いに離れるように相対移動する。従って、衝突による歯の破損やモータの過負荷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の第１実施形態のギヤ駆動装置を示す平面図である。
【図２】は、本発明の第１実施形態のギヤ駆動装置の動作を示す平面図である。
【図３】は、本発明の第１実施形態のギヤ駆動装置のラックギヤを示す詳細図である。
【図４】は、本発明の第２実施形態のギヤ駆動装置を示す平面図である。
【図５】は、本発明の第２実施形態のギヤ駆動装置の動作を示す平面図である。
【図６】は、本発明の第２実施形態のギヤ駆動装置のラックギヤを示す詳細図である。
【符号の説明】
１    ギヤ駆動装置
２    ラックギヤ
２ａ、３ａ、４ａ  歯
２ｂ、２ｃ  歯面
３    ピニオンギヤ
４    カムギヤ
【図１】
0003849778.tif 000002
【図２】
0003849778.tif 000003
【図３】
0003849778.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003849778.tif 000007