JP5353060B2

JP5353060B2 - 歯車機構

Info

Publication number: JP5353060B2
Application number: JP2008137377A
Authority: JP
Inventors: 伸彦武田; 祐貴岡部
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP2009287581A

Description

本発明は、歯車機構に関する。

一般的に直交軸又は食い違い軸の歯車機構の歯車は、一方の歯車の軸が他方の歯車又は当該他方の歯車の軸に干渉しやすいことから、一方の又は両方の歯車が片持ち支持される。片持ち支持された歯車は、その支持部側からの振動や相手の歯車から受ける力などの影響により、相手の歯車との噛合が悪くなり、接触面積が小さくなる問題がある。接触面積が小さくなると、噛合した歯車に作用する応力が大きくなるために、歯車の耐久性の低下や損傷をまねく虞がある。

特許文献１〜３には、歯車同士の噛合を向上させる技術が開示されている。特許文献１のディファレンシャル装置は、ピニオンキャリアに支持された一対のピニオンシャフトと、このピニオンシャフト上で支承され互いに噛み合う一対のピニオンギヤと、一方のピニオンギヤと噛み合うインターナルギヤと、他方のピニオンギヤと噛み合うサンギヤとを有するプラネタリーギヤ式の作動機構を備え、片持ち支持されたギヤの歯筋に自由端側の歯厚を厚くし支持端側の歯厚を薄くする傾斜を与え、支持部材の撓みによるギヤの傾きを相殺している。これによれば、インターナルギヤとピニオンギヤ及びサンギヤとピニオンギヤの各歯筋の間で、支持端側から自由端側にわたって当たりの強さが均等化され、各ギヤ間での支持端側での片当たりやスラスト力によるギヤの移動などが防止される。

特許文献２のスピニングリールのフェースギヤの噛合調整構造は、スピニングリールのリール本体に軸受により回転自在に支持されたハンドル軸に設けられたフェースギヤとそれに噛み合うピニオンギヤとの噛合を調整する構造であって、前記軸受と前記フェースギヤとの間に配置された摺動座金と、前記摺動座金と前記フェースギヤとの間に両者に接触するように配置された弾性樹脂製のリング部材と、を備えている。これによれば、リング部材により常にフェースギヤを与圧できるのでバックラッシが少なくなりハンドルの回転をスムーズな状態に維持できる。

特許文献３によれば、スピニングリールのリール本体に回転自在に装着されたハンドルの回転をロータに伝達して前記ロータを回転駆動するためのスピニングリールのロータ駆動装置は、前記ハンドルの回転に連動して回転するフェースギヤと、前記フェースギヤと食い違う前後方向に沿って配置され前記フェースギヤに噛み合うピニオンギヤと、前記フェースギヤの背面において少なくとも前記ピニオンギヤとの噛合部分の背面に対向して前記リール本体に設けられ、前記フェースギヤが前記ピニオンギヤに駆動力を伝達して傾いたときに接触可能なギヤ受け部とを備えている。このロータ駆動装置では、ハンドルとともにフェースギヤが回転すると、その回転が食い違う前後方向に沿って配置されたピニオンギヤに伝達され、ピニオンギヤに連動して前後軸周りにロータが回転する。この時、ピニオンギヤとの噛合部分を中心にフェースギヤが背面側に傾いても、ギヤ受け部がフェースギヤの背面側に配置されているので、ギヤ受け部にフェースギヤの背面が接触すると、フェースギヤがそれ以上傾くことがない。このため、フェースギヤの傾きを抑えることができる。
特開平８−３３４１５９号公報特開平１０−２１０９０１号公報特開２００１−７８６３０号公報

特許文献１の技術では、片持ちされたギヤの歯筋に傾斜が与えられているので、傾斜がないギヤ同士の噛合と比較すると噛合が悪くなる問題がある。

特許文献２の技術では、リング部材によりフェースギヤを与圧して、フェースギヤとピニオンギヤの間のバックラッシを少なくして噛合を良好な状態に維持している。この技術では、例えば、ピニオンギヤの軸がフェースギヤ又はその軸に干渉するために、ピニオンギヤが片持ち支持される構造、つまり、ピニオンギヤ側の位置が変化する可能性のある構造に適用された場合においては、フェースギヤとピニオンギヤの間の噛合を良好に維持することが困難である問題がある。

特許文献３の技術によるロータ駆動装置は、ピニオンギヤに噛み合うフェースギヤが、ピニオンギヤに駆動力を伝達して傾いたときに接触可能なギヤ受け部を備えているために、フェースギヤが背面側に傾いても、フェースギヤがそれ以上傾くことがなく、ピニオンギヤとフェースギヤとの噛合を良好な状態に維持している。この技術でも、例えば、ピニオンギヤの軸がフェースギヤ又はその軸に干渉するために、ピニオンギヤが片持ち支持される構造、つまり、ピニオンギヤ側の位置が変化する可能性のある構造に適用された場合においては、フェースギヤとピニオンギヤの間の噛合を良好に維持することが困難である問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、直交軸又は食い違い軸の歯車機構において、簡素な構造で歯車同士の噛合を向上させ、歯車の耐久性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、第一軸を有する第一歯車と、前記第一歯車に噛合し前記第一軸と直交又は食い違う第二軸を有する第二歯車と、前記第一軸に設けられ、前記第二軸の一側を支持する支持部とを備え、前記支持部は、前記第一軸に一体に形成され、前記第二軸が前記第一軸の軸方向へ移動するのを規制する溝部であることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記溝部は、前記第一軸の周方向に形成されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記第一歯車はフェースギヤであり、前記第二歯車はピニオンギヤであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、第二軸の一側は、第一軸に設けた支持部により支持され、第二歯車の、第一歯車から離間する方向への移動が規制されるので、第一歯車と第二歯車との噛合を簡素な構造で向上することが出来る。その結果、第一歯車及び第二歯車に作用する応力を小さく抑えることが出来るので、第一歯車及び第二歯車の耐久性の向上を図ることが出来る。また、第一歯車及び第二歯車に作用する応力を小さく抑えることが出来るために従来よりも低強度な材料の使用が可能であり、構造も簡素であるため、噛合の良い直交軸又は食い違い軸の歯車機構を低コストで製造することが出来る。

請求項２に記載の発明では、支持部は、第一軸の周方向に形成された溝部であるので、第一軸方向への第二歯車の移動を規制することが出来、第一歯車と第二歯車との噛合を簡素な構造で向上することが出来る。その結果、第一歯車及び第二歯車に作用する応力を小さく抑えることが出来るので、第一歯車及び第二歯車の耐久性の向上を図ることが出来る。また、第一歯車及び第二歯車に作用する応力を小さく抑えることが出来るために従来よりも低強度な材料の使用が可能であり、構造も簡素であるため、噛合の良い直交軸又は食い違い軸の歯車機構を低コストで製造することが出来る。

請求項３に記載の発明では、支持部は、第一軸に設けた座金であるので、第一軸方向へだけでなく第一歯車の径方向への第二歯車の移動も規制することが出来、第一歯車と第二歯車との噛合を簡素な構造で向上することが出来る。その結果、第一歯車及び第二歯車に作用する応力を小さく抑えることが出来るので、第一歯車及び第二歯車の耐久性の向上を図ることが出来る。また、第一歯車及び第二歯車に作用する応力を小さく抑えることが出来るために従来よりも低強度な材料の使用が可能であり、構造も簡素であるため、噛合の良い直交軸又は食い違い軸の歯車機構を低コストで製造することが出来る。

請求項４に記載の発明では、座金は、第一軸に圧入されているので、締結のための他の部材を必要としない。よって、支持部を簡素な構造で構成することが出来、噛みあいの良い直交軸又は食い違い軸の歯車機構を低コストで製造することが出来る。

請求項５に記載の発明では、第二歯車であるピニオンギヤが第一歯車であるフェースギヤから第一軸方向に力の作用を受ける傾向にあるフェースギヤ‐ピニオンギヤ機構において、ピニオンギヤの第一軸方向への移動が規制されるので、フェースギヤとピニオンギヤとの噛合を簡素な構造で効果的に向上することが出来る。その結果、フェースギヤ及びピニオンギヤに作用する応力を小さく抑えることが出来るので、フェースギヤ及びピニオンギヤの耐久性の向上を図ることが出来る。また、フェースギヤ及びピニオンギヤに作用する応力を小さく抑えることが出来るために従来よりも低強度な材料の使用が可能であり、構造も簡素であるため、噛合の良い直交軸又は食い違い軸のフェースギヤ‐ピニオンギヤ機構を低コストで製造することが出来る。

本発明に係る実施例１の歯車機構を、図１〜２を参照して説明する。図１は、実施例１に係る歯車機構を示す斜視図である。図２は、実施例１に係る歯車機構を示す、図１のＡ−Ａ断面図である。

実施例１に係る歯車機構は、図１のように、フェースギヤ１０（第一歯車）とピニオンギヤ２０（第二歯車）とを備えている。フェースギヤ１０は、円板部１１、円板部１１の第一の面上で外周側に形成された歯部１２、円板部１１の中央に形成され、図示しない軸が挿通される軸孔１３、軸孔１３の周方向に沿って円板部１１から突出した円筒状のボス部１４とを備えている。ピニオンギヤ２０は、フェースギヤ１０の歯部１２に噛合する歯部２１と、歯部２１の両側に延びる軸部２２とを備えている。フェースギヤ１０の歯部１２は曲がり歯になっており、フェースギヤ１０の回転軸とピニオンギヤ２０の回転軸とは、互いに食い違う関係になっている。

図１に示されるように、フェースギヤ１０のボス部１４の外径は、ピニオンギヤ２０と噛み合う際のピニオンギヤ２０の軸部２２との位置関係を考慮して決められている。つまり、フェースギヤ１０のボス部１４の外径は、フェースギヤ１０とピニオンギヤ２０が噛合する際、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側がフェースギヤ１０のボス部１４と干渉するように決められている。

フェースギヤ１０のボス部１４には、フェースギヤ１０のボス部１４の外周に沿い全周にわたって、フェースギヤ１０の歯部１２とピニオンギヤ２０の歯部２１が噛合する際に、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側を摺動可能に支持する支持部としての溝部１５が形成されている。

図２のように、フェースギヤ１０とピニオンギヤ２０が噛合する際、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側は、フェースギヤ１のボス部１４に形成された溝部１５に摺動可能に嵌合され支持されている。ピニオンギヤ２０の軸部２２の他側は、図１のように軸受２３によって図示しない支持部材に対し回転可能に支持されている。

次に、実施例１に係る歯車機構の動作を説明する。ピニオンギヤ２０が、図１の矢印Ｅ方向（時計方向）に図示しない動力源（手動又はモータなど）により回転すると、フェースギヤ１０は、図１の矢印Ｆ方向（時計方向）に回転する。この時、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側は、フェースギヤ１０のボス部１４に形成された溝部１５に摺動可能に嵌合され支持されているので、フェースギヤ１０は、ボス部１４の溝部１５におけるピニオンギヤ２０の軸部２２との接触位置を変化させながら回転する。

以上のように、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側は、フェースギヤ１０のボス部１４の溝部１５により摺動可能に支持されている。これにより、ピニオンギヤ２０の、フェースギヤ１０の軸方向の移動が規制されている。また、ピニオンギヤ２０の軸部２２の他側は、軸受２３により回転可能に支持されている。つまり、ピニオンギヤ２０は両持ちで支持されている。これにより、一般にピニオンギヤ２０はフェースギヤ１０の回転によりフェースギヤ１０の図１の上方向、つまり、ピニオンギヤ２０がフェースギヤ１０から離間する方向、に力を受けるが、本発明によればこの方向へのピニオンギヤ２０の移動が規制されるので、ピニオンギヤ２０とフェースギヤ１０との噛合を良好に保つことが出来、ピニオンギヤ２０やフェースギヤ１０に作用する応力を小さく保つことが出来る。よって、フェースギヤ１０及びピニオンギヤ２０の歯部１２、２１の破断を防ぐことが出来、フェースギヤ１０及びピニオンギヤ２０の耐久性の向上につながる。また、フェースギヤ１０とピニオンギヤ２０の間のバックラッシを小さく抑えることが出来、動作時の異音の防止につながる。また、フェースギヤ１０のボス部１４に形成された溝部１５によりピニオンギヤ２０の軸部２２を摺動可能に支持する簡素な構造なので、噛合の良いフェースギヤ‐ピニオンギヤ機構を低コストで製造することが出来る。さらに、上記のようにピニオンギヤ２０やフェースギヤ１０に作用する応力を小さく保つことが出来るので、従来よりも低強度の材料、例えば、樹脂材料などの使用が可能になる。よって、噛合の良いフェースギヤ‐ピニオンギヤ機構を低コストで製造することが出来る。

本発明に係る実施例２の歯車機構を、図３〜５を参照して説明する。図３は、実施例２に係る歯車機構を示す斜視図である。図４は、実施例２に係る歯車機構を示す、図３のＢ−Ｂ断面図である。図５は、実施例２に係る歯車機構を示す正面図である。実施例２では、実施例１と同一の構成・同一の作用のものには同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施例２では、実施例１と異なり、フェースギヤ１０のボス部の外径は、フェースギヤ１０とフェースギヤ２０が噛合する際、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側とフェースギヤ１０のボス部１４とが互いに離間するようになっている。

フェースギヤ１０のボス部１４には、円板状でその外周に環状の凹部３１を備えた座金３０が、フェースギヤ１０に対して相対回転不能に圧入され設けられている。図４のように、この凹部３１は、座金３０の外周部において断面半円状に形成されている。また、図５のように、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側の先端には球状部２４が形成されており、図４のように、座金３０の凹部３１の半円状の内面に対し摺動可能に嵌合され支持されている。つまり、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側は、座金３０の凹部３１の内面によって摺動可能に支持されている。

次に、実施例２に係る歯車機構の動作を説明する。ピニオンギヤ２０が、図３の矢印Ｇ方向（時計方向）に図示しない動力源（手動又はモータなど）により回転すると、フェースギヤ１０は、図３の矢印Ｈ方向（時計方向）に回転する。この時、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側は、フェースギヤ１０のボス部１４に圧入され設けられた座金３０の凹部３１に摺動可能に嵌合され支持されているので、フェースギヤ１０は、フェースギヤ１０のボス部１４に圧入され設けられた座金３０の凹部３１とピニオンギヤ２０の軸部２２との接触位置を変化させながら回転する。

以上のように、ピニオンギヤ２０の軸部２２の一側は、フェースギヤ１０のボス部１４に圧入され設けられた座金３０の凹部３１により摺動可能に支持されている。これにより、ピニオンギヤ２０の、フェースギヤ１０の軸方向及び径方向への移動が規制されている。また、ピニオンギヤ２０の軸部２２の他側は、軸受２３により回転可能に支持されている。つまり、ピニオンギヤ２０は両持ちで支持されている。一般にピニオンギヤ２０はフェースギヤ１０の回転によりフェースギヤ１０の図３の上方向及びフェースギヤ１０の回転方向、つまり、ピニオンギヤ２０がフェースギヤ１０から離間する方向、に力を受けるが、本発明によれば、これらの方向へのピニオンギヤ２０の移動が規制されるので、ピニオンギヤ２０とフェースギヤ１０との噛合を良好に保つことが出来、フェースギヤ１０及びピニオンギヤ２０に作用する応力を小さく保つことが出来る。よって、フェースギヤ１０及びピニオンギヤ２０の歯部１２、２１の破断を防ぐことが出来、フェースギヤ１０及びピニオンギヤ２０の耐久性の向上につながる。また、フェースギヤ１０とピニオンギヤ２０の間のバックラッシを小さく抑えることが出来、動作時の異音の防止につながる。また、フェースギヤ１０のボス部１４に圧入され設けられた座金３０の凹部３１によりピニオンギヤ２０の軸部２２を摺動可能に支持する簡素な構造なので、噛合の良いフェースギヤ‐ピニオンギヤ機構を低コストで製造することが出来る。さらに、上記のようにピニオンギヤ２０やフェースギヤ１０に作用する応力を小さく保つことが出来るので、従来よりも低強度の材料、例えば、樹脂材料などの使用が可能になる。よって、噛合の良いフェースギヤ‐ピニオンギヤ機構を低コストで製造することが出来る。

なお、実施例１では、溝部１５をフェースギヤ１０と一体に設けていたが、溝部１５をフェースギヤ１０と別体に設けることも出来る。

また、実施例１及び実施例２では、本発明を食い違い軸の歯車機構について適用した例を説明したが、これに限られず、直交軸の歯車機構についても適用できる。

実施例１に係る歯車機構を示す斜視図である。実施例１に係る歯車機構を示す、図１のＡ−Ａ断面図である。実施例２に係る歯車機構を示す斜視図である。実施例２に係る歯車機構を示す、図３のＢ−Ｂ断面図である。実施例２に係る歯車機構を示す正面図である。

符号の説明

１０フェースギヤ（第一歯車）
１４ボス部（第一軸）
１５溝部（支持部）
２０ピニオンギヤ（第二歯車）
２２軸部（第二軸）
３０座金（支持部）
３１凹部（支持部）

Claims

第一軸を有する第一歯車と、
前記第一歯車に噛合し前記第一軸と直交又は食い違う第二軸を有する第二歯車と、
前記第一軸に設けられ、前記第二軸の一側を支持する支持部とを備え、
前記支持部は、前記第一軸に一体に形成され、前記第二軸が前記第一軸の軸方向へ移動するのを規制する溝部であることを特徴とする歯車機構。
前記溝部は、前記第一軸の周方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
前記第一歯車はフェースギヤであり、前記第二歯車はピニオンギヤである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車機構。