JP4095056B2 - ギヤのアンチ・バックラッシ装置 - Google Patents

Description

本発明はギヤのアンチ・バックラッシ装置であって、歯が設けられた駆動要素（以下、歯付き駆動要素（toothed driving element）という）が２つの同軸歯付き部材に分割され、かつ、これらの歯付き部材が弾性手段を介して相互に取付けられていて、２つの同軸歯付き部材間にトルクが発生されるように構成されたアンチ・バックラッシ装置に関する。

ギヤのバックラッシを除去する多くの解決法が既に提案されている。例えば、下記特許文献１を引用でき、この特許文献１によれば、１つの駆動ギヤが、１つのシャフトに固定されかつ駆動ギヤの両側に配置された２つのホイールに関連している被駆動ギヤと噛合っている。２つのホイールは、駆動ギヤと前記２つの関連したホイールとの間の角度変位を確保する予応力（プレ・ストレス）型弾性ブロックを介して駆動ギヤにリンクされている。このような装置は３つのホイールを必要とし、２つのホイールを横切る弾性ブロックの存在は高トルクを伝達できる小径のホイールまたはギヤの使用を不可能にし、孔の存在はホイールのボード（board）を弱化させるため、孔の縁部と歯底との間に充分なスペースを残さなくてはならない。このため、ホイールの最小直径はかなり大きくなってしまう。

下記特許文献２には、他のアンチ・バックラッシ装置が開示されており、この装置では２つの同軸ホイール間の弾性リンク手段が半径方向に延びている。この場合にも、他方のホイールに固定された半径方向の弾性リンク手段と噛合うように、一方のホイールのボードに垂直なロッドが他方のホイールに交差できるようにするには、一方のホイールに比較的大きい開口を設けなくてはならず、このため、これらの開口が設けられたホイールが弱化され、かつ小径のホイールの使用が不可能になる。また、ホイールの半径により、弾性リンクアームの長さも制限される。

下記特許文献３には、他のアンチ・バックラッシ装置が開示されている。このアンチ・バックラッシ装置も、上記解決法と同様な特徴を有している。また、この装置は、伝達すべきトルクに従って予応力を調節することができず、１つの応力を決定できるに過ぎない。

米国特許第４，６６０，４３２号明細書 米国特許第３，０３５，４５４号明細書 欧州特許第１，０３４，９２３号明細書 国際特許公開ＷＯ ９８／４６８９６号明細書

本発明の目的は、上記欠点の少なくとも一部を解決することにある。

上記目的のため、本発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載されているようなギヤのアンチ・バックラッシ装置を提供する。すなわち、本発明のギヤのアンチ・バックラッシ装置は、２つの同軸歯付き部材に分割されている歯付き駆動ギヤ要素と、駆動シャフトと、前記２つの同軸歯付き部材を互いに取付け、かつ、前記２つの同軸歯付き部材の間にトルクを発生するようになっている弾性手段とを備えている。前記アンチ・バックラッシ装置において、前記２つの同軸歯付き部材のうちの第一歯付き部材は、前記駆動シャフトに固定されており、前記２つの同軸歯付き部材のうちの第二歯付き部材は、前記駆動シャフト上に自由に取付けられており、前記第一歯付き部材とは反対側の前記第二歯付き部材の平坦面には、前記駆動シャフトの周囲に配置されたシートが設けられている。さらに、前記アンチ・バックラッシ装置は、前記駆動シャフトの端部を受入れる軸線方向通路が設けられたフランジを備え、前記第二歯付き部材の平坦面とは反対側の前記フランジの平坦面には、前記軸線方向通路の周囲に配置されたシートが設けられている。さらに、前記アンチ・バックラッシ装置は、前記駆動シャフトと一緒に前記第二歯付き部材の外部に延びている撓みロッドを備え、前記撓みロッドのそれぞれの第一端部は、前記第二歯付き部材のシートに受け入れられ、前記撓みロッドのそれぞれの第二端部は、前記フランジのシートに受け入れられるようになっている。さらに、前記アンチ・バックラッシ装置は、除去すべき半径方向のバックラッシを調節する手段と、前記フランジに所定のトルクを加える手段とを備える。前記フランジに所定のトルクを加えると、前記２つの同軸歯付き部材との間の所望トルクに従って調整可能なＳ字形の弾性撓み応力が前記撓みロッドに生じるようになっている。さらに、前記アンチ・バックラッシ装置は、前記フランジを前記駆動シャフトの端部上に角度位置でクランプする手段を備えている。

本発明は複数の長所を有している。疑いなく最も重要な長所は、撓みロッドが第二歯付き部材の一方の側から延びているだけであり、このため、撓みロッドが第二歯付き部材と交差することがなく、従って、この歯付き部材が弱化されないという事実にある。
撓みロッドの第二端部のシート（座）が開口している第二歯付き部材の面は、この第二歯付き部材の歯の隣接縁部から、少なくともこれらのシートの軸線方向長さに等しい軸線方向距離を隔てているのが有利である。
好ましくは、シートは第二歯付き部材に固定されたフランジに配置され、該フランジは、第二歯付き部材の直径とは異なる直径、特に、第二歯付き部材の直径より大きい直径にすることができ、これにより、既知の装置と比べて、新しい技術的可能性が得られる。

本発明の他の長所は、従来技術の装置と同様に、バーの長さが歯付き部材の寸法によっては制限されないという事実から得られる。バーの長さが長いほど、軸間距離が変化するときにバーにより加えられる予応力の値の変化は小さくなる。この事実から、本発明は、固定の軸間距離に限定されることはない。バックラッシは軸間距離に従って変化するので、撓みバーが長ければ長いほど、軸間距離変化による予応力の変化は小さくなり、種々の軸間距離に対してほぼ一定の予応力が得られる。このことは、予応力スプリングの長さがホイールの寸法により制限される装置では達成されない。この事実から、本発明のバックラッシ装置を用いたギヤにより伝達可能なトルクは、除去すべきバックラッシによって事実上変化することはない。

添付図面は、本発明のアンチ・バックラッシ装置の一実施形態を概略的に例示するものである。図１および図２を参照すると、本発明によるアンチ・バックラッシ装置はシャフト１を有し、該シャフト１は第一歯付き部材２に固定されている。図面には２つの歯のみを示すが、第一歯付き部材２は、その全周に亘って歯が形成された、在来のギヤである。シャフト１は部分１ａにより延長されており、該部分１ａにはギヤのアンチ・バックラッシ部材が関連している。

これらのアンチ・バックラッシ部材のうちの１つは第二歯付き部材３であり、該第二歯付き部材３の歯は、第一歯付き部材２の歯と同一である。この例では、第二歯付き部材３は、第一歯付き部材２とは反対側に、歯が設けられていない部分すなわち歯非形成部分３ａを有している。一連の座すなわちシート４（図２には１つのシート４のみが示されている）が、第二歯付き部材３の外部を向いた平坦面に開口している。この例では、シート４は、第二歯付き部材３の歯非形成部分３ａの軸線方向長さより短い深さで延びている。この事実から、シート４が第二歯付き部材３の歯形成部分を弱化することはなく、該歯形成部分と噛合うべき被駆動歯付き部材（図示せず）に可能な限り大きいトルクを伝達できる。図示の例では、歯非形成部分３ａは、第二歯付き部材３と同一部材の一部であることに留意されたい。歯非形成部３ａ分を、第二歯付き部材３に固定できる別部材で形成することも考えられる。これにより、第二歯付き部材３の直径を歯非形成部分３ａの直径より小さくすることもできる。

各シート４は、撓みロッド５がシャフト１の部分１ａと同心状の円上で規則的に分散されるようにして、撓みロッド５の一端を受入れている。各撓みロッド５の他端は、フランジ７に設けられたシート６内に受入れられている。第二歯付き部材３に固定された歯非形成部分３ａと同様に、シート６は、シャフト１の部分１ａと同心状の円上に配置されている。

フランジ７はまた、中央開口を有している。しかしながら、この中央開口はシャフト１の部分１ａの端部１ａ′を直接的に受入れるものではなく、フランジ７の中央開口とシャフト１の部分１ａの端部１ａ′との間には、クランプ部材８の膨張可能な管状部分８ａが介在される。クランプ部材８は、上記特許文献４に開示されており、かつ、ＥＰＴトランスミッションＡＢ社（EPT Transmission AB：Linkoeping、スウェーデン国）により市販されているような既知の形式の油圧膨張を用いた摩擦カップリング（従って、ここでは詳細に説明しない）が有利である。このクランプ部材８は、管状部分８ａの内部に薄い環状チャンバを有しており、該チャンバは、フランジ７の外面に隣接する、このクランプ部材８の大きい直径部分のスペースに連通している。内部スペースおよび環状チャンバの空間には液体が充填されている。クランプ部材８の大径部分には、シーリング手段が設けられたねじ８ｂ（図１）が、ねじ込まれており、該ねじ８ｂはクランプ部材８内に設けられた内部スペースに連通している。このねじ８ｂをねじ込むと、液体が充填されたこの内部スペースの体積が減少し、従って、この液体が加圧されて、このクランプ部材８の管状部分８ａが膨張し、これにより、フランジ７がシャフト１の端部１ａ′の周囲に固定される。

歯付き部材２、３と被駆動歯型ホイールとを噛合わせることなく撓みロッド５の予応力を調節し、これにより、アンチ・バックラッシ装置をギヤトレーンに装着する前にアンチ・バックラッシ装置に加える予応力を調節できるようにするため、第二歯付き部材３に固定された歯非形成部分３ａにラジアルボア９が設けられている。シャフト１の部分１ａには、ボア９より小径のラジアルピン１０が固定される。ピン１０とボア９との間のラジアルバックラッシは、除去すべきバックラッシに関連して選択される。撓みロッド５に予応力が付与されていないときには、歯付き部材２と、歯付き部材３の噛合いは完全に整列した状態にあり、ピン１０はボア９と同心状をなしている。

図３は、ピン・レンチ等の工具１１であって、クランプ部材８によりシャフト１、１ａに固定（従って第一歯付き部材２に固定）できるフランジ７と、第一歯付き部材２に対して或る自由度を有する第二歯付き部材３との間に撓み予応力を付与するのに使用される工具１１を示す。この工具１１は、フランジ７のノッチ７ａと係合するラグ１１ａと、フランジ７の周囲に当接する端部１１ｃを備えたアームと、トルクレンチ（図示せず）を受入れることができる六角形開口１１ｂとを有している。

このアンチ・バックラッシ装置には、取付け前に予応力を付与することができる。この目的のため、シャフト１はチャック（図示せず）に固定されなくてはならない。次に六角形開口１１ｂ内にトルクレンチを嵌合してフランジ７に所定のトルクを加えると、各撓みロッドすなわち撓みバー５にＳ字形の撓みが生じる。このトルクは、本発明によるアンチ・バックラッシ装置により伝達すべき最大トルクより大きい。次に、内部液体により加えられる圧力が、所定値（一方では管状部分８ａとシャフト１の端部１ａ′との間の摩擦力、他方では管状部材８ａとフランジ７との間の摩擦力が、伝達すべきトルクより大きくなるように選択された所定値）に到達するまで、クランプ部材８のねじ８ｂが、ねじ込まれる。

かくして、撓みバー５は、歯付き部材２と、歯付き部材３の間に、決定された予応力を加える。この予応力は、これらの２つの歯付き部材２、３と被駆動ホイール（図示せず）との間のバックラッシを除去し、かつ、これらの駆動歯付き部材２、３と被駆動ホイールとの間に、予応力より小さいトルクを伝達することができ、従って、トルク伝達中にアンチ・バックラッシを確保することができる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 図１の部分断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であり、アンチ・バックラッシ装置に予応力を付与できる工具を示すものである。

符号の説明

１ シャフト
２ 第一歯付き部材
３ 第二歯付き部材
４ シート
５ 撓みロッド（撓みバー）
６ シート
７ フランジ
８ クランプ部材
９ ラジアルボア
１０ ラジアルピン
１１ 工具

Claims (4)

1. ギヤのアンチ・バックラッシ装置であって、
   ２つの同軸歯付き部材（２、３）に分割されている歯付き駆動ギヤ要素と、駆動シャフト（１、１ａ）と、前記２つの同軸歯付き部材（２、３）を互いに取付け、かつ、前記２つの同軸歯付き部材（２、３）の間にトルクを発生するようになっている弾性手段（５）とを備えたアンチ・バックラッシ装置において、
   前記２つの同軸歯付き部材のうちの第一歯付き部材（２）は、前記駆動シャフト（１、１ａ）に固定されており、
   前記２つの同軸歯付き部材のうちの第二歯付き部材（３）は、前記駆動シャフト（１）上に自由に取付けられており、前記第一歯付き部材（２）とは反対側の前記第二歯付き部材（３）の平坦面には、前記駆動シャフト（１）の周囲に配置されたシート（４）が設けられており、
   さらに、前記駆動シャフト（１）の端部（１ａ′）を受入れる軸線方向通路が設けられたフランジ（７）を備え、前記第二歯付き部材（３）の平坦面とは反対側の前記フランジ（７）の平坦面には、前記軸線方向通路の周囲に配置されたシート（６）が設けられており、
   さらに、前記駆動シャフト（１）と一緒に前記第二歯付き部材（３）の外部に延びている撓みロッド（５）を備え、前記撓みロッド（５）のそれぞれの第一端部は、前記第二歯付き部材（３）のシート（４）に受け入れられ、前記撓みロッド（５）のそれぞれの第二端部は、前記フランジ（７）のシート（６）に受け入れられるようになっており、
   さらに、除去すべき半径方向のバックラッシを調節する手段（９，１０）と、
   前記フランジ（７）に所定のトルクを加える手段（１１、１１ａ）とを備え、前記フランジ（７）に所定のトルクを加えると、前記２つの同軸歯付き部材（２、３）との間の所望トルクに従って調整可能なＳ字形の弾性撓み応力が前記撓みロッド（５）に生じるようになっており、
   さらに、前記フランジ（７）を前記駆動シャフト（１）の端部（１ａ′）上に角度位置でクランプする手段（８）を備えている、
   ことを特徴とするアンチ・バックラッシ装置。
2. 前記第一歯付き部材（２）とは反対側の前記第二歯付き部材（３）の前記平坦面は、前記第二歯付き部材（３）の歯の隣接縁部に対して、前記撓みロッド（５）のそれぞれの第一端部を受入れる前記シート（４）の軸線方向長さに少なくとも等しい軸線方向距離を隔てていることを特徴とする請求項１記載のアンチ・バックラッシ装置。
3. 前記撓みロッド（５）のそれぞれの第一端部を受入れる前記シート（４）は、前記第二歯付き部材に固定される別の部材に配置されていることを特徴とする請求項２記載のアンチ・バックラッシ装置。
4. 前記第二歯付き部材（３）に固定される前記別の部材の外径は、前記第二歯付き部材（３）の直径より大きいことを特徴とする請求項３記載のアンチ・バックラッシ装置。

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