特開 2023-169728 伝達歯車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023169728

(43)【公開日】2023-11-30

(54)【発明の名称】伝達歯車

(51)【国際特許分類】

   F16H 55/17 20060101AFI20231122BHJP

【ＦＩ】

F16H55/17 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022081024

(22)【出願日】2022-05-17

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】白鳥 晃士

(72)【発明者】

【氏名】犬塚 和也

(72)【発明者】

【氏名】永田 俊顕

【テーマコード（参考）】

3J030

【Ｆターム（参考）】

3J030AC10

3J030BA01

3J030BA05

3J030BA08

3J030BB06

3J030BD09

(57)【要約】

【課題】他の歯車との間で動力を伝達する際に、円滑に回転できる伝達歯車を提供する。
【解決手段】従動歯車４０は、第１歯車４１と、第１歯車４１と軸方向に接合され、第１歯車４１と歯数及びモジュールが等しい第２歯車４２と、を備える。第１歯車４１の歯列は、第２歯車４２の歯列に対して周方向にずれている。第２歯車４２の転位係数は、第１歯車４１の転位係数よりも小さな負の値となっている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１歯車と、
前記第１歯車と軸方向に接合され、前記第１歯車と歯数及びモジュールが等しい第２歯車と、を備え、
前記第１歯車の歯列は、前記第２歯車の歯列に対して周方向にずれており、
前記第２歯車の転位係数は、前記第１歯車の転位係数よりも小さな負の値である
伝達歯車。

【請求項2】

前記第１歯車の剛性は、前記第２歯車の剛性よりも低い
請求項１に記載の伝達歯車。

【請求項3】

前記第１歯車の歯幅は、前記第２歯車の歯幅よりも短い
請求項２に記載の伝達歯車。

【請求項4】

前記第１歯車の弾性率は、前記第２歯車の弾性率よりも小さい
請求項２又は請求項３に記載の伝達歯車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、伝達歯車に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、軸方向に一体化された第１歯車及び第２歯車を有する伝達歯車が記載されている。第１歯車及び第２歯車のピッチは等しくなっている。第１歯車を構成する歯列は、第２歯車を構成する歯列に対して周方向に２分の１ピッチずれている。こうした２つの伝達歯車を用いて動力を伝達すると、噛み合い率を高くすることができる。つまり、伝達歯車は、第１歯車及び第２歯車を構成する歯にかかる負担を小さくできる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－３４６９８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

第１歯車を構成する歯列が第２歯車を構成する歯列に対して周方向にちょうど２分の１ピッチだけずれるように、伝達歯車を製造することは容易ではない。第１歯車を構成する歯列と第２歯車を構成する歯列との周方向のずれ量に製造上の誤差が含まれていると、動力伝達時に第１歯車及び第２歯車を構成する歯に掛かる負担が大きくなるおそれがある。その結果、伝達歯車が円滑に回転しなくなるおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する伝達歯車は、第１歯車と、前記第１歯車と軸方向に接合され、前記第１歯車と歯数及びモジュールが等しい第２歯車と、を備え、前記第１歯車の歯列は、前記第２歯車の歯列に対して周方向にずれており、前記第２歯車の転位係数は、前記第１歯車の転位係数よりも小さな負の値である。

【0006】

伝達歯車は、第１歯車に噛み合う歯車及び第２歯車に噛み合う歯車を有する他の歯車との間で動力を伝達できるように使用される。伝達歯車において、第２歯車の転位係数は、第１歯車の転位係数よりも小さな負の値となっている。このため、伝達歯車と他の歯車との間で動力が伝達されない場合には、第１歯車が他の歯車と噛み合う一方で第２歯車が他の歯車と噛み合わない状態となりやすい。そして、伝達歯車と他の歯車との間で動力が伝達される場合には、第１歯車のうち他の歯車と噛み合う歯に作用する力によって、当該歯が変形する。その結果、第２歯車が他の歯車と噛み合うことにより、伝達歯車の第１歯車及び第２歯車の双方が他の歯車と噛み合うようになる。こうして、伝達歯車は、第１歯車を構成する歯の変形によって、第１歯車及び第２歯車の間で発生する製造誤差を吸収できる。したがって、伝達歯車は、他の歯車との間で動力を伝達する際に、円滑に回転することができる。

【0007】

伝達歯車において、前記第１歯車の剛性は、前記第２歯車の剛性よりも低いことが好ましい。
伝達歯車を用いて、動力を伝達する際に、第１歯車が変形しやすくなる。このため、伝達歯車は、第１歯車及び第２歯車の双方が噛み合う状態を作りやすくなる。

【0008】

伝達歯車において、前記第１歯車の歯幅は、前記第２歯車の歯幅よりも短いことが好ましい。
伝達歯車は、第１歯車の歯幅を第２歯車の歯幅よりも短くすることにより、第１歯車の剛性を第２歯車の剛性よりも低くできる。

【0009】

伝達歯車において、前記第１歯車の弾性率は、前記第２歯車の弾性率よりも小さいことが好ましい。
伝達歯車は、第１歯車の弾性率を第２歯車の弾性率よりも小さくすることにより、第１歯車の剛性を第２歯車の剛性よりも低くできる。

【発明の効果】

【0010】

伝達歯車は、他の歯車との間で動力を伝達する際に、円滑に回転することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、伝達機構の斜視図である。

【図2】図２は、伝達機構の従動歯車の拡大側面図である。

【図3】図３は、伝達機構における駆動歯車及び従動歯車の噛み合い状態を示す側面図である。

【図4】図４は、伝達機構における駆動歯車及び従動歯車の噛み合い状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、伝達歯車を備える伝達機構の一実施形態について説明する。
＜本実施形態の構成＞
図１に示すように、伝達機構１０は、駆動歯車２０と、駆動軸３０と、従動歯車４０と、従動軸５０と、を備える。

【0013】

＜駆動歯車２０＞
図１に示すように、駆動歯車２０は、第１歯車２１及び第２歯車２２を有する。本実施形態において、駆動歯車２０は、いわゆるピニオンである。

【0014】

第１歯車２１は、複数の歯２１１からなる歯列を有し、第２歯車２２は、複数の歯２２１からなる歯列を有する。第１歯車２１及び第２歯車２２は、モジュール、圧力角、歯数及び転位係数が等しくなっている。言い換えれば、第１歯車２１及び第２歯車２２は、ピッチ及び基準円直径が等しくなっている。ただし、第１歯車２１の歯列及び第２歯車２２の歯列は、駆動歯車２０の周方向にずれている。詳しくは、駆動歯車２０の周方向における第１歯車２１の歯列及び第２歯車２２の歯列のずれ量は、駆動歯車２０のピッチの２分の１となっている。また、第１歯車２１及び第２歯車２２は、歯幅が異なっている。詳しくは、第１歯車２１の歯幅ＷＤ１は、第２歯車２２の歯幅ＷＤ２よりも短くなっている。この点で、第１歯車２１の剛性は、第２歯車２２の剛性よりも低くなっているといえる。なお、第１歯車２１及び第２歯車２２は、転位なしの標準歯車であればよい。

【0015】

第１歯車２１及び第２歯車２２は、駆動歯車２０の軸方向に接合されている。つまり、駆動歯車２０が回転する場合には、第１歯車２１及び第２歯車２２の回転量は等しくなる。駆動歯車２０の軸方向において、第１歯車２１及び第２歯車２２の間には隙間が存在している。隙間の大きさは、適宜に設定することが可能である。

【0016】

駆動歯車２０は、樹脂材料によって構成されている。つまり、駆動歯車２０は、いわゆる樹脂歯車である。駆動歯車２０は、射出成形により、第１歯車２１及び第２歯車２２が一体に成形されることが好ましい。

【0017】

駆動歯車２０には、駆動軸３０が固定されている。駆動軸３０は、電気モータなどの駆動源から伝達される動力に基づき回転する。駆動軸３０が回転すると、駆動軸３０とともに駆動歯車２０が回転する。

【0018】

＜従動歯車４０＞
図１に示すように、従動歯車４０は、第１歯車４１及び第２歯車４２を有する。本実施形態では、従動歯車４０が「伝達歯車」に相当している。従動歯車４０は、駆動歯車２０よりも大型の歯車である。つまり、第１歯車４１及び第２歯車４２の歯数は、第１歯車２１及び第２歯車２２の歯数よりも多くなっている。

【0019】

第１歯車４１は、複数の歯４１１からなる歯列を有し、第２歯車４２は、複数の歯４２１からなる歯列を有する。第１歯車４１及び第２歯車４２は、モジュール、圧力角及び歯数が等しくなっている。言い換えれば、第１歯車４１及び第２歯車４２は、ピッチ及び基準円直径が等しくなっている。ただし、第１歯車４１の歯列及び第２歯車４２の歯列は、駆動歯車２０の周方向にずれている。詳しくは、従動歯車４０の周方向における第１歯車４１の歯列及び第２歯車４２の歯列のずれ量は、従動歯車４０のピッチの２分の１となっている。

【0020】

第１歯車４１及び第２歯車４２は、転位係数が異なっている。図２に示すように、第２歯車４２の転位係数は、第１歯車４１の転位係数よりも小さくなっている。さらに、第２歯車４２の転位係数は、負の値となっている。このため、第２歯車４２の歯厚は、第１歯車４１の歯厚よりも狭くなっている。なお、第１歯車４１の転位係数は、第２歯車４２の転位係数よりも大きければよい。本実施形態では、第１歯車４１は、転位なしの標準歯車となっている。第１歯車４１及び第２歯車４２の転位係数は、駆動歯車２０の第１歯車２１及び第２歯車２２の転位係数との関係で決定されることが好ましい。

【0021】

図１に示すように、第１歯車４１及び第２歯車４２は、歯幅が異なっている。第１歯車４１の歯幅ＷＳ１は、第２歯車４２の歯幅ＷＳ２よりも短くなっている。この点で、第１歯車４１の剛性は、第２歯車４２の剛性よりも低くなっているといえる。ここで、第１歯車４１の歯幅ＷＳ１は、駆動歯車２０の第１歯車２１の歯幅ＷＤ１と等しくなっている。同様に、第２歯車４２の歯幅ＷＳ２は、駆動歯車２０の第２歯車２２の歯幅ＷＤ２と等しくなっている。

【0022】

第１歯車４１及び第２歯車４２は、従動歯車４０の軸方向に接合されている。つまり、従動歯車４０が回転する場合には、第１歯車４１及び第２歯車４２の回転量は等しくなる。従動歯車４０の軸方向において、第１歯車４１及び第２歯車４２の間には隙間が存在している。従動歯車４０における第１歯車４１及び第２歯車４２の間の隙間は、駆動歯車２０における第１歯車２１及び第２歯車２２の間の隙間と等しくなっている。

【0023】

従動歯車４０は、樹脂材料によって構成されている。つまり、従動歯車４０は、いわゆる樹脂歯車である。従動歯車４０は、射出成形により、第１歯車４１及び第２歯車４２が一体に成形されることが好ましい。

【0024】

従動歯車４０は、駆動歯車２０と噛み合っている。詳しくは、従動歯車４０の第１歯車４１と駆動歯車２０の第１歯車２１とは歯車対を構成し、従動歯車４０の第２歯車４２と駆動歯車２０の第２歯車２２とは歯車対を構成している。したがって、駆動歯車２０が回転する場合には、駆動歯車２０から伝達される動力に基づき従動歯車４０が回転する。

【0025】

従動歯車４０には、駆動対象に連結される従動軸５０が固定されている。従動軸５０は、従動歯車４０が回転すると、従動歯車４０とともに回転する。こうして、従動軸５０から伝達される動力に基づき、駆動対象が駆動される。

【0026】

＜本実施形態の作用＞
図３及び図４を参照して、伝達機構１０が動力を伝達するときの作用について説明する。

【0027】

図３に示すように、駆動歯車２０が回転する以前は、駆動歯車２０の第１歯車２１及び従動歯車４０の第１歯車４１が噛み合っている一方で、駆動歯車２０の第２歯車２２及び従動歯車４０の第２歯車４２が噛み合っていない。言い換えれば、駆動歯車２０の第１歯車２１の歯２１１及び従動歯車４０の第１歯車４１の歯４１１が点Ｐ１で接している。一方、最も接近している駆動歯車２０の第２歯車２２の歯２２１及び従動歯車４０の第２歯車４２の歯４２１の間には隙間が生じている。ただし、駆動歯車２０の第１歯車２１及び従動歯車４０の第１歯車４１との間には、バックラッシに応じた僅かな隙間が存在する場合もあり得る。

【0028】

駆動歯車２０が回転方向Ｒ１に回転を開始すると、駆動歯車２０から従動歯車４０に対する動力の伝達が開始される。ここで、駆動歯車２０の第１歯車２１の複数の歯２１１のうち、従動歯車４０の第１歯車４１の歯４１１と噛み合い中の歯２１１は、当該歯４１１を押す力の反力によって変形する。同様に、従動歯車４０の第１歯車４１の複数の歯４１１のうち、駆動歯車２０の第１歯車２１の歯２１１と噛み合い中の歯４１１は、当該歯２１１に押される力によって変形する。

【0029】

図４に示すように、駆動歯車２０の第１歯車２１の歯２１１及び従動歯車４０の第１歯車４１の歯４１１が変形すると、駆動歯車２０の第２歯車２２及び従動歯車４０の第２歯車４２が噛み合う状態となる。つまり、同状態では、駆動歯車２０の第１歯車２１の歯２１１及び従動歯車４０の第１歯車４１の歯４１１が点Ｐ２で接するのに加え、駆動歯車２０の第２歯車２２の歯２２１及び従動歯車４０の第２歯車４２の歯４２１が点Ｐ３で接する。こうして、駆動歯車２０から従動歯車４０に伝達される動力は、第１歯車２１，４１同士の噛み合いだけでなく、第２歯車２２，４２同士の噛み合いによっても伝達される。その結果、伝達機構１０において、噛み合い率が高くなる。

【0030】

こうした点で、本実施形態では、従動歯車４０の第２歯車４２の転位係数は、駆動歯車２０の第１歯車２１及び従動歯車４０の第１歯車４１の変形しにくさを示す剛性と、噛み合う対象である駆動歯車２０の第２歯車２２の仕様と、に基づいて決定されている。

【0031】

＜本実施形態の効果＞
（１）伝達機構１０において、駆動歯車２０が停止している場合には、駆動歯車２０の第１歯車２１及び従動歯車４０の第１歯車４１が噛み合う一方で、駆動歯車２０の第２歯車２２及び従動歯車４０の第２歯車４２が噛み合っていない。その後、駆動歯車２０が回転し始めると、駆動歯車２０の第１歯車２１及び従動歯車４０の第１歯車４１の変形に伴い、駆動歯車２０の第２歯車２２及び従動歯車４０の第２歯車４２が噛み合い始める。こうして、伝達機構１０は、駆動歯車２０の第１歯車２１及び第２歯車２２の間で発生する製造誤差並びに従動歯車４０の第１歯車４１及び第２歯車４２の間で発生する製造誤差を第１歯車２１，４１の変形によって吸収できる。したがって、従動歯車４０は、駆動歯車２０との間で動力を伝達する際に、駆動歯車２０及び従動歯車４０を円滑に回転させることができる。

【0032】

ここで、従動歯車４０の第１歯車４１及び第２歯車４２をともに転位なしの標準歯車とする比較例を想定すると、駆動歯車２０及び従動歯車４０の双方を精度良く成形しないと、駆動歯車２０及び従動歯車４０の間で円滑に動力を伝達できなくなるおそれがある。例えば、第１歯車２１，４１同士が噛み合っているときに、第２歯車２２，４２同士が不適切に噛み合うことで、駆動歯車２０及び従動歯車４０の不作動が生じたり、異音が発生したりするおそれがある。この点、本実施形態の従動歯車４０の第２歯車４２はマイナス転位されている。言い換えれば、動力伝達に伴い駆動歯車２０の第１歯車２１及び従動歯車４０の第１歯車４１が変形するまでは、駆動歯車２０の第２歯車２２及び従動歯車４０の第２歯車４２が噛み合わない。このため、駆動歯車２０における第１歯車２１及び第２歯車２２の周方向における歯列のずれ量に製造誤差が含まれていても、第１歯車２１，４１同士が噛み合っているときに、第２歯車２２，４２同士が不適切に噛み合うことを抑制できる。同様に、従動歯車４０における第１歯車４１及び第２歯車４２の周方向における歯列のずれ量に製造誤差が含まれていても、第１歯車２１，４１同士が噛み合っているときに、第２歯車２２，４２同士が不適切に噛み合うことを抑制できる。

【0033】

また、駆動歯車２０を第２歯車２２のみで構成するとともに従動歯車４０を第２歯車４２のみで構成する比較例と比べ、本実施形態の伝達機構１０は、噛み合い率を高くできる。

【0034】

（２）従動歯車４０において、第１歯車４１の歯幅ＷＳ１は第２歯車４２の歯幅ＷＳ２よりも短くなっているため、第１歯車４１の剛性は第２歯車４２の剛性よりも低くなっている。このため、伝達機構１０が動力を伝達する際に、従動歯車４０の第１歯車４１が変形しやすくなる。よって、伝達機構１０は、従動歯車４０の第１歯車４１及び第２歯車４２の双方が噛み合う状態を作りやすくなる。

【0035】

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0036】

・別々に製造した第１歯車４１及び第２歯車４２を軸方向に接合することにより、従動歯車４０を製造してもよい。この場合、第１歯車４１及び第２歯車４２は溶着されることが好ましい。さらに、第１歯車４１及び第２歯車４２の材質を変化させることにより、第１歯車４１の弾性率を第２歯車４２の弾性率未満としてもよい。これによれば、第１歯車４１の剛性を第２歯車４２の剛性よりもさらに低くできる。駆動歯車２０についても同様である。

【0037】

・従動歯車４０は二色成形により製造してもよい。この場合、第１歯車４１及び第２歯車４２の材質を変化させることにより、第１歯車４１の弾性率を第２歯車４２の弾性率未満とすることが好ましい。これによれば、第１歯車４１の剛性を第２歯車４２の剛性よりも低くできる。駆動歯車２０についても同様である。

【0038】

・従動歯車４０において、第１歯車４１及び第２歯車４２の周方向に対する歯列のずれ量は、ピッチの２分の１でなくてもよい。例えば、ずれ量は、ピッチの４分の１であってもよいし、ピッチの４分の３であってもよい。ただし、従動歯車４０における第１歯車４１及び第２歯車４２の周方向に対する歯列のずれ量は、駆動歯車２０における第１歯車２１及び第２歯車２２の周方向に対する歯列のずれ量と等しいことが前提である。

【0039】

・駆動歯車２０及び従動歯車４０による動力伝達が可能であれば、駆動歯車２０において、第２歯車２２の転位係数を第１歯車２１の転位係数よりも小さくしてもよい。
・従動歯車４０において、第１歯車４１の歯幅ＷＳ１は、第２歯車４２の歯幅ＷＳ２以下であればよい。つまり、第１歯車４１の歯幅ＷＳ１は第２歯車４２の歯幅ＷＳ２と等しくてもよい。駆動歯車２０においても同様である。

【0040】

・駆動歯車２０及び従動歯車４０の一方の歯車を内歯車とするとともに、他方の歯車を外歯車としてもよい。
・駆動歯車２０及び従動歯車４０は、はすば歯車であってもよい。

【0041】

・駆動歯車２０はピニオンであってもよいし、従動歯車４０はラックであってもよい。
・従動歯車４０は、遊星歯車機構を構成するサンギヤ、リングギヤ及びプラネタリギヤの何れかの歯車として採用することもできる。

【0042】

・駆動歯車２０及び従動歯車４０の少なくとも一方は、金属製の歯車であってもよい。言い換えれば、駆動歯車２０の弾性率及び従動歯車４０の弾性率に極端な差を設けてもよい。例えば、駆動歯車２０の弾性率が従動歯車４０の弾性率よりも高い場合、伝達機構１０が動力を伝達する際には従動歯車４０の第１歯車４１が主に変形することになる。一方、駆動歯車２０の弾性率が従動歯車４０の弾性率よりも低い場合、伝達機構１０が動力を伝達する際には駆動歯車２０の第１歯車２１が主に変形することになる。

【符号の説明】

【0043】

１０…伝達機構
２０…駆動歯車
２１…第１歯車
２２…第２歯車
３０…駆動軸
４０…従動歯車（伝達歯車）
４１…第１歯車
４２…第２歯車
５０…従動軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】