JP2009047267A - ウォーム及びモータ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】円筒ウォームに比して、鼓形ウォームの利点であるところの低圧力角化を図り、ウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保しつつ、歯面応力が減少し、ウォームホイールの耐久性が向上する。
【解決手段】軸線C方向においてピッチ円半径が異なる部位を有するウォーム31であって、軸線C方向において、かみ合い中心部を含む鼓形ウォーム部31aと、該鼓形ウォーム部31aの少なくとも一端部側には、ピッチ円半径が拡径するテーパウォーム部31b,31cを備え、前記鼓形ウォーム部31a及び前記テーパウォーム部31b,31cを構成する歯先方向が、前記軸線C方向に対して、ウォームの側方側の中心点に向けて延出して形成する。
【選択図】図2
【解決手段】軸線C方向においてピッチ円半径が異なる部位を有するウォーム31であって、軸線C方向において、かみ合い中心部を含む鼓形ウォーム部31aと、該鼓形ウォーム部31aの少なくとも一端部側には、ピッチ円半径が拡径するテーパウォーム部31b,31cを備え、前記鼓形ウォーム部31a及び前記テーパウォーム部31b,31cを構成する歯先方向が、前記軸線C方向に対して、ウォームの側方側の中心点に向けて延出して形成する。
【選択図】図2
Description
本発明は、ウォーム及びモータ装置に係り、特にウォームホイールとの有効かみ合い数を多く設定可能なウォーム及びこのウォームを用いたモータ装置に関する。
一般に、ワイパモータやパワーウインドウモータ等のモータ装置は、モータ本体と、モータ本体からの回転出力を減速するための減速部を備えている。そして、減速部にはウォームとウォームホイールからなるウォームギヤが配設されている。
図8は、歯底円半径R1が軸線C1方向において略同一である円筒ウォーム131に、ウォームホイール123が噛合している構成を示している。図8の円筒ウォーム131は、ウォーム歯134の圧力角が約10度に設定されており、ウォームホイール123と実質的に範囲A1でかみ合っており、有効かみ合い数は約5枚である。また、ウォーム歯134の延出方向(歯先方向)は軸線C1に対して略垂直となるように形成されている(図8の上部記載の矢印方向)。
図8は、歯底円半径R1が軸線C1方向において略同一である円筒ウォーム131に、ウォームホイール123が噛合している構成を示している。図8の円筒ウォーム131は、ウォーム歯134の圧力角が約10度に設定されており、ウォームホイール123と実質的に範囲A1でかみ合っており、有効かみ合い数は約5枚である。また、ウォーム歯134の延出方向(歯先方向)は軸線C1に対して略垂直となるように形成されている(図8の上部記載の矢印方向)。
このようなウォームギヤでは、ウォームとウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保して伝達負荷能力を高めるために、図9に示すような鼓形ウォーム231が用いられることがある。
鼓形ウォーム231は、ウォームホイール123とのかみ合い中央領域(すなわち、歯底円半径R2が最小となる、のど部付近)から軸線C2方向に離れるにしたがって歯先円半径が大きくなるように、歯先面の外径包絡線が略円弧状に形成されている。図9では、ウォーム歯234の圧力角が約10度に設定されている。鼓形ウォーム231は、例えば、転造ダイスを用いた転造加工(例えば特許文献1参照)や、ピニオンカッタ等を用いた歯切り方法による加工(例えば特許文献2参照)によって形成することが可能である。
鼓形ウォーム231は、ウォームホイール123とのかみ合い中央領域(すなわち、歯底円半径R2が最小となる、のど部付近)から軸線C2方向に離れるにしたがって歯先円半径が大きくなるように、歯先面の外径包絡線が略円弧状に形成されている。図9では、ウォーム歯234の圧力角が約10度に設定されている。鼓形ウォーム231は、例えば、転造ダイスを用いた転造加工(例えば特許文献1参照)や、ピニオンカッタ等を用いた歯切り方法による加工(例えば特許文献2参照)によって形成することが可能である。
鼓形ウォーム231は、ウォームホイール123とのかみ合い中央領域から軸線C2方向に離れるほど、中央側を向く歯面の法線の傾きが軸線に対して0度に近くなってくる。ここで、ウォーム歯234の圧力角が14度以上と大きく設定されている場合は、鼓形ウォーム231の両端部においても、中央側を向く歯面の法線の傾きが軸線に対して負の値となる可能性は少ない。
しかしながら、一般に、負荷がかかった際のウォーム軸の撓みを低減し、鼓形ウォームとウォームホイールの軸間距離が離れ難く安定したかみ合いを確保するために、ウォーム歯の圧力角を図9に示すウォームの例のように10度程度に小さく設定した場合には、鼓形ウォームの軸線方向長さが長くなると、軸線方向両端部において、中央側を向く歯面の法線の傾きが軸線に対して0度を越えて負の値となってしまう。
しかしながら、一般に、負荷がかかった際のウォーム軸の撓みを低減し、鼓形ウォームとウォームホイールの軸間距離が離れ難く安定したかみ合いを確保するために、ウォーム歯の圧力角を図9に示すウォームの例のように10度程度に小さく設定した場合には、鼓形ウォームの軸線方向長さが長くなると、軸線方向両端部において、中央側を向く歯面の法線の傾きが軸線に対して0度を越えて負の値となってしまう。
すなわち、ウォーム歯の圧力角を小さく設定した場合には、鼓形ウォームの両端部において歯面がアンダーカットとなってしまうので、上述の転造ダイス等によって鼓形部材の表面にウォーム歯を形成することが困難となる。したがって、鼓形ウォームを形成するときには、アンダーカットとならない範囲で圧力角を設定するか、軸方向長を短くしなければならなかった。
図9に示すウォームは、圧力角が略10度と小さく設定されているので、軸線C2方向長が短く設定されている。この場合、ウォーム歯234は、側方の中心点(不図示)に向かって延出している(図7の上部に記載の矢印方向)。この図9で示す鼓形ウォーム231は、ウォームホイール123と実質的に範囲A2で噛み合っており、有効かみ合い数は約4枚となっている。このように、圧力角を小さくして軸線方向長を短く設定した場合には、ウォームホイール123との有効かみ合い数が円筒ウォーム131(図8で示す)よりも制限されてしまう場合がある。
本発明の目的は、低圧力角であっても、円筒ウォームに比して、ウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保しつつ、歯面応力が減少し、ウォームホイールの耐久性が向上するウォーム及びこのウォームを用いたモータ装置を提供することにある。
また本発明の目的は、設計の自由度が図れることを維持しつつ、製造が容易なウォーム及びこのウォームを用いたモータ装置を提供することにある。
また本発明の目的は、設計の自由度が図れることを維持しつつ、製造が容易なウォーム及びこのウォームを用いたモータ装置を提供することにある。
前記課題は、請求項1に係るウォームによれば、軸線方向においてピッチ円半径が異なる部位を有するウォームであって、前記軸線方向においてかみ合い中心部を含む鼓形ウォーム部と、該鼓形ウォーム部の少なくとも一端部側には、ピッチ円半径が拡径するテーパウォーム部を備え、前記鼓形ウォーム部及び前記テーパウォーム部を構成する歯先方向が、前記軸線方向に対して、前記ウォームの側方側の中心点に向けて延出して形成されたこと、により解決される。
このとき、前記テーパウォーム部は、外径包絡線が前記軸線と所定角度をもった直線として形成すると好適である。
このとき、前記テーパウォーム部は、外径包絡線が前記軸線と所定角度をもった直線として形成すると好適である。
前記課題は、請求項3に係るウォームによれば、軸線方向においてピッチ円半径が異なる部位を有するウォームであって、前記軸線方向においてかみ合い中心部を含む鼓形ウォーム部と、該鼓形ウォーム部の少なくとも一端部側には、ピッチ円半径が拡径するテーパウォーム部を備え、前記テーパウォーム部は、前記鼓形ウォーム部とは異なる包絡線をもった鼓形として形成されたこと、により解決される。
上記のように、鼓形ウォーム部の少なくとも一端部側には、ピッチ円半径が拡径するテーパウォーム部を備えているので、ウォーム歯の圧力角を小さく設定しても、鼓形ウォームの両端側にテーパウォーム部が形成されているので、歯面をアンダーカットにすることなく、転造ダイス等による加工を円滑に行なえて、鼓形部材の表面にウォーム歯を形成することが可能となる。
また、歯先面の外径包絡線が噛合するウォームホイールのピッチ円に沿うように、鼓形ウォーム部及びテーパウォーム部が略円弧状に形成されることにより、ウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保することができ、負荷伝達能力を向上させることができる。
また、歯先面の外径包絡線が噛合するウォームホイールのピッチ円に沿うように、鼓形ウォーム部及びテーパウォーム部が略円弧状に形成されることにより、ウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保することができ、負荷伝達能力を向上させることができる。
このとき、前記鼓形ウォーム部は、前記軸線方向において略同一のピッチ円半径を有して形成すると好適である。
さらに前記テーパウォーム部の各歯の向きは、圧力角が略同一となる方向に形成すると好適である。このように、圧力角を軸線方向にわたって略同一となる方向にすることにより、ウォーム歯の製造が容易となる。
また、前記テーパウォーム部は、前記軸線方向に対してピッチ円半径が拡径する拡径度合が略一定に設定すると好適である。このように拡径度合を略一定とすることによりウォームの製造を容易とすることができる。
また、前記テーパウォーム部は、前記軸線方向に対してピッチ円半径が拡径する拡径度合が略一定に設定すると好適である。このように拡径度合を略一定とすることによりウォームの製造を容易とすることができる。
前記テーパウォーム部は、前記軸線方向に対してピッチ円半径が拡径する拡径度合が略一定に設定された拡径部を複数有し、前記複数の拡径部は、前記鼓形ウォーム部から離れて配置されたものほど前記拡径度合を大きく設定して形成すると好適である。このように構成すると、ウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保することができ、負荷伝達能力を向上させることができる。
上記テーパウォーム部の外径包絡線の曲率が、前記中心部を含む鼓形ウォーム部の外径包絡線の曲率よりも大きく形成するとよい。このようにテーパウォーム部の外径包絡線の曲率が、中心部を含む鼓形ウォーム部の外径包絡線の曲率よりも大きくすると、端部側に向けて歯の傾斜がきつくなることを、テーパウォームの領域の歯の傾斜を緩やかにできるので、ウォームの転造ダイスによる加工が容易となる。
この場合に、前記鼓形ウォーム部の歯底面の曲率をR1、前記テーパウォーム部の歯底面の曲率をR2としたときに、R1<R2≦1.6R1の関係にあると、より好適である。さらに、前記R1に対する前記R2の倍率は、約1.25倍であると、さらに好適である。
この場合に、前記鼓形ウォーム部の歯底面の曲率をR1、前記テーパウォーム部の歯底面の曲率をR2としたときに、R1<R2≦1.6R1の関係にあると、より好適である。さらに、前記R1に対する前記R2の倍率は、約1.25倍であると、さらに好適である。
前記課題は、請求項11に係るモータ装置によれば、請求項1乃至10のいずれか1項に記載のウォームを有する減速部と、該減速部に回転出力を出力するモータと、を備えたこと、により解決される。
このように構成されたモータ装置によれば、請求項1乃至10に記載されたウォームの作用効果を備えたモータ装置を得ることが可能となる。
このように構成されたモータ装置によれば、請求項1乃至10に記載されたウォームの作用効果を備えたモータ装置を得ることが可能となる。
本発明のウォームによれば、鼓形ウォーム部と、鼓形ウォーム部から軸線方向に離れるほどピッチ円が拡径するテーパウォーム部とを備えていることにより、低圧力角であっても、ウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保しつつ、設計の自由度が図れることを維持しつつ、製造が容易となる。このようにウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保することができるので、負荷伝達能力を向上させることができる。
また、本発明のウォームによれば、噛合させるウォームホイールのピッチ円に合わせるようにウォーム歯のピッチ円半径を軸線方向で異ならせて設定しているので、ウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保して、伝達負荷能力を向上させることができる。
さらに、本発明のモータ装置によれば、上記したウォームの作用効果を備えたものとなる。
また、本発明のウォームによれば、噛合させるウォームホイールのピッチ円に合わせるようにウォーム歯のピッチ円半径を軸線方向で異ならせて設定しているので、ウォームホイールとの有効かみ合い数を多く確保して、伝達負荷能力を向上させることができる。
さらに、本発明のモータ装置によれば、上記したウォームの作用効果を備えたものとなる。
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図1〜図4は本発明の一実施形態に係るものであり、図1はモータ装置の断面説明図、図2は図1のウォーム軸の要部説明図、図3は図1のウォーム軸とウォームホイールとの噛合状態を示す説明図、図4は図1のウォーム軸のウォーム歯の断面説明図である。
図1〜図4は本発明の一実施形態に係るものであり、図1はモータ装置の断面説明図、図2は図1のウォーム軸の要部説明図、図3は図1のウォーム軸とウォームホイールとの噛合状態を示す説明図、図4は図1のウォーム軸のウォーム歯の断面説明図である。
図1に示すように、車両ドアに搭載されるパワーウインドウ用のモータ装置(パワーウインドウモータ)1は、モータ本体10と減速部20を備えている。
本例のモータ本体10は、ヨークハウジング11と、一対のマグネット12と、電機子13と、ブラシホルダ14と、一対のブラシ15を主要構成要素としている。また、本例の減速部20は、ギヤハウジング21、クラッチ22、ウォームホイール23、ウォーム軸30などを主要構成要素としている。
本例のモータ本体10は、ヨークハウジング11と、一対のマグネット12と、電機子13と、ブラシホルダ14と、一対のブラシ15を主要構成要素としている。また、本例の減速部20は、ギヤハウジング21、クラッチ22、ウォームホイール23、ウォーム軸30などを主要構成要素としている。
ヨークハウジング11は有底扁平円筒状に形成されており、その内側面に断面略円弧状の一対のマグネット12が対向するように固着されている。ヨークハウジング11の底部中央には軸受凹部11bが膨出形成されており、この軸受凹部11b内には軸受16aおよびボール17が配設されている。軸受16aは、電機子13の回転軸13aの一端側を回動可能に支承している。なお、回転軸13aの他端側は、ブラシホルダ14に配設された軸受16bによって回動可能に支承されている。ボール17は、回転軸13aの端部と当接して電機子13に掛かるスラスト荷重を支持可能となっている。
ヨークハウジング11の開口部11aはフランジ状に形成されており、後述するギヤハウジング21の開口部21aにブラシホルダ14を介してネジ留めされている。これにより、ヨークハウジング11の開口部11aとギヤハウジング21の開口部21aとの間にブラシホルダ14が挟持された状態で固定される。
ブラシホルダ14は、ホルダ本体14aと、延出部14bと、給電部14cを備えており、これらは一体的に形成されている。
ホルダ本体14aは、ヨークハウジング11の開口部11a内にほぼ収容されている。ホルダ本体14aは、一対のブラシ15を回転軸13a側へ付勢した状態で保持しており、ブラシ15の先端部は回転軸13aに固着された整流子18と摺接するようになっている。また、ホルダ本体14aの中央部には上述の軸受16bが取付けられている。回転軸13aは、その先端側が軸受16bに支持され、先端側を減速部20側へ突出させている。
ホルダ本体14aは、ヨークハウジング11の開口部11a内にほぼ収容されている。ホルダ本体14aは、一対のブラシ15を回転軸13a側へ付勢した状態で保持しており、ブラシ15の先端部は回転軸13aに固着された整流子18と摺接するようになっている。また、ホルダ本体14aの中央部には上述の軸受16bが取付けられている。回転軸13aは、その先端側が軸受16bに支持され、先端側を減速部20側へ突出させている。
延出部14bは、ホルダ本体14aから回転軸13aの径方向外側へ延出するように形成されており、ヨークハウジング11とギヤハウジング21とによって挟持されると共に、その一部が両ハウジング11,21の外部側方へ突出している。
給電部14cは、延出部14bの外側端部分に設けられており、不図示の車両側コネクタが連結可能となっている。ブラシホルダ14には、複数本の導電ターミナル14dがインサート形成されており、一端側が給電部14c内に突出している。また、導電ターミナル14dの他端側は、モータ装置1内にある回転センサ等の各種センサ(不図示)やブラシ15に対して電気的に接続されている。車両側コネクタが給電部14cに連結されることにより、導電ターミナル14dを介して、電源供給や各種電気信号の送受信が行われる。
給電部14cは、延出部14bの外側端部分に設けられており、不図示の車両側コネクタが連結可能となっている。ブラシホルダ14には、複数本の導電ターミナル14dがインサート形成されており、一端側が給電部14c内に突出している。また、導電ターミナル14dの他端側は、モータ装置1内にある回転センサ等の各種センサ(不図示)やブラシ15に対して電気的に接続されている。車両側コネクタが給電部14cに連結されることにより、導電ターミナル14dを介して、電源供給や各種電気信号の送受信が行われる。
ギヤハウジング21は樹脂製であって、その内部にクラッチ22,ウォームホイール23,ウォーム軸30等を収容可能となっている。上述のようにギヤハウジング21には、ヨークハウジング11の開口部11aを閉塞可能な開口部21aが形成されている。
ウォーム軸30は、ウォームホイール23と噛合するウォーム31と、その両端から長手方向に延出する軸部32,33とを備えている。ウォーム軸30は、ギヤハウジング21内の所定箇所に配設された軸受25a,25bによって回動可能に支承されている。軸受25a,25bは、それぞれ軸部32,33を支承している。
また、ギヤハウジング21には、ウォーム軸30の先端部を保持するための軸受凹部21bが形成されており、この軸受凹部21b内に、軸部33の端部と当接してウォーム軸30のスラスト荷重を支持するボール27が配設されている。
ウォーム軸30は、ウォームホイール23と噛合するウォーム31と、その両端から長手方向に延出する軸部32,33とを備えている。ウォーム軸30は、ギヤハウジング21内の所定箇所に配設された軸受25a,25bによって回動可能に支承されている。軸受25a,25bは、それぞれ軸部32,33を支承している。
また、ギヤハウジング21には、ウォーム軸30の先端部を保持するための軸受凹部21bが形成されており、この軸受凹部21b内に、軸部33の端部と当接してウォーム軸30のスラスト荷重を支持するボール27が配設されている。
このウォーム軸30の軸部32とモータ本体10の回転軸13aとは、クラッチ22を介して駆動連結されている。
クラッチ22は、回転軸13aからの駆動力をウォーム軸30に伝達し、逆にウォーム軸30からの駆動力を回転軸13aに伝達しないように作動する。つまり、このクラッチ22は、負荷側からの外力によってモータ本体10が回転してしまうのを防止するために設けられている。
クラッチ22は、回転軸13aからの駆動力をウォーム軸30に伝達し、逆にウォーム軸30からの駆動力を回転軸13aに伝達しないように作動する。つまり、このクラッチ22は、負荷側からの外力によってモータ本体10が回転してしまうのを防止するために設けられている。
ウォームホイール23は、ウォーム軸30の長手方向と直交する出力軸に連結されている。この出力軸は、ウインドガラスを開閉させる周知のXアーム式レギュレータ(不図示)に連結される。
なお、本例では、回転軸13aとウォーム軸30とが、クラッチ22を介して連結されているが、これに限らず、クラッチ22を設けることなく、回転軸13aとウォーム軸30とを一体に形成してもよい。
なお、本例では、回転軸13aとウォーム軸30とが、クラッチ22を介して連結されているが、これに限らず、クラッチ22を設けることなく、回転軸13aとウォーム軸30とを一体に形成してもよい。
次に、図2,図3に基づいて、本例のウォーム軸30について説明する。
図2に示すように、本例のウォーム31は、鼓形ウォーム部31aと、その軸方向両端部にそれぞれ設けられたテーパウォーム部31b,31cとを備えている。
図2において、実線はウォーム歯34の歯先面の外径包絡線L(L1及びL2)を示している。より正確には、外径包絡線Lはウォーム歯34の歯先面の外径包絡面と、軸線Cを含む平面との交線である。外径包絡線L1は、鼓形ウォーム部31aにおいては、円弧状となり、テーパウォーム部31b,31cにおいては軸線Cと所定角度をなす直線となる。そして、外径包絡線L(L1及びL2)は全体として概略円弧に沿った形状となる。
図2に示すように、本例のウォーム31は、鼓形ウォーム部31aと、その軸方向両端部にそれぞれ設けられたテーパウォーム部31b,31cとを備えている。
図2において、実線はウォーム歯34の歯先面の外径包絡線L(L1及びL2)を示している。より正確には、外径包絡線Lはウォーム歯34の歯先面の外径包絡面と、軸線Cを含む平面との交線である。外径包絡線L1は、鼓形ウォーム部31aにおいては、円弧状となり、テーパウォーム部31b,31cにおいては軸線Cと所定角度をなす直線となる。そして、外径包絡線L(L1及びL2)は全体として概略円弧に沿った形状となる。
また、上記実施形態では、ウォーム31を鼓形ウォーム部31aとテーパウォーム部31b,31cによって構成していたが、これに限らず、ウォーム31の歯底面は、鼓形状に形成されている。すなわち、歯底円半径Rdは、上記実施形態のように軸線C方向中央位置Qから離れるにしたがって直線的(一次関数的)に増加するのではなく、軸線C方向中央位置Qから離れるにつれて高次関数的に増加するように設定されている。したがって、歯底面の外径線は円弧状となっている。歯先方向は、軸線C方向の位置によらず側方の中心へ向けて設定されている。
本例のウォーム軸30は、所定形状に形成した金属製軸部材を転造ダイスによって転造加工して形成したものである。ウォーム軸30のウォーム31には、一条の螺旋状のウォーム歯34が形成されている。
鼓形ウォーム部31aは、歯底円半径Raが側方(図2及び図3では上下方向)の中心に対して、ピッチ円半径Paと略同じ形状で形成されている。
鼓形ウォーム部31aは、歯底円半径Raが側方(図2及び図3では上下方向)の中心に対して、ピッチ円半径Paと略同じ形状で形成されている。
テーパウォーム部31b,31cは、鼓形ウォーム部31aから軸線C方向に離れるほど、それぞれ歯底円半径Rb,Rcが直線的(一次関数的)に拡径すると共に、それぞれピッチ円半径Pb,Pcも直線的(一次関数的)に拡径するように形成されている。テーパウォーム部31b,31cは、それぞれ軸線C方向において拡径度合が略一定に設定されている。
このように、拡径度合を略一定に設定することにより、例えば、転造加工にてウォーム31を製造する場合は、転造ダイスの製造が容易となる。
このように、拡径度合を略一定に設定することにより、例えば、転造加工にてウォーム31を製造する場合は、転造ダイスの製造が容易となる。
また、図2において、一点鎖線は、ピッチ円の軸線C方向の包絡線P1を示している。包絡線P1は、外径包絡線L(L1及びL2)と同様に、鼓形ウォーム部31aにおいて円弧状となり、テーパウォーム部31b,31cにおいて軸線Cと所定角度をなす直線となる。
このように本例のウォーム31は、軸線C方向においてピッチ円半径が異なる部位を有するように形成されている。
このように本例のウォーム31は、軸線C方向においてピッチ円半径が異なる部位を有するように形成されている。
テーパウォーム部31b,31cの外側端部(鼓形ウォーム部31aと反対側の端部)は、それぞれ軸部32,33の端部と連結されている。本例では、軸部32,33の本体部は、テーパウォーム部31b,31cの外側端の径寸法よりも小径に設定されており、それぞれテーパウォーム部31b,31cの外側端に向けて軸線C方向に次第に拡径する傾斜部32a,33aを介してテーパウォーム部31b,31cに連結されている。
本例のウォーム31では、軸線C方向の位置によらずウォーム歯34の圧力角が略同一であり、約10度と小さな値に設定されている。また、図3に示すように、ウォーム歯34の歯先方向は、鼓形ウォーム部31aでは、一般的な鼓形ウォームと同様に、側方中心に向けて延出している(図3で示す歯先の矢印方向)。この歯先方向は、軸線Cを含む断面において軸線Cに対してウォーム歯34が突出する方向を意味している。なお、図3において、一点鎖線P2はウォームホイール23のピッチ円を示している。
図4に示すように、ウォーム歯34は、歯先方向に対して略対称に形成されており、左右の歯面34a,34bの法線と軸線Cとがなす角度は軸線C方向の位置によらず略一定の角度θ(>0度。本例では約10度。)で形成されている。
図4に示すように、ウォーム歯34は、歯先方向に対して略対称に形成されており、左右の歯面34a,34bの法線と軸線Cとがなす角度は軸線C方向の位置によらず略一定の角度θ(>0度。本例では約10度。)で形成されている。
すなわち、ウォーム歯34の歯面34a,34bは、ウォーム31の軸線C方向中央位置Q(図3参照)から軸線C方向に離れ且つ圧力角が小さい場合でもアンダーカットになることがない。このため、ウォーム31の軸線C方向長を長く設定することが可能である。そして、本例では、ウォーム31の軸線C方向長で、有効かみ合い数を確実に5枚と多く確保することができ(図3の範囲B1)、伝達負荷能力を向上させることが可能となっている。
また、ウォーム31は低圧力角化されているので、ウォーム軸30の撓みを抑制することができる。
また、ウォーム31は低圧力角化されているので、ウォーム軸30の撓みを抑制することができる。
また、本例では、ウォーム歯34の歯面34a,34bがアンダーカットになることがないので、転造ダイスを用いて転造加工により形成することができる。この場合、上述のように先ず金属製軸部材を所定形状に形成した後、この金属製軸部材を転造ダイスによって転造加工していく。
本例のウォーム31は、上述のように通常の動作時には、ウォームホイール23との有効かみ合い数が5枚であり、鼓形ウォーム部31aがウォームホイール23と3枚でかみ合い、両側のテーパウォーム部31b,31cで各1枚がかみ合っている。また、モータロック時には、テーパウォーム部31bまたはテーパウォーム部31cのかみ合いが両側で増加してウォームホイール23と噛合し、ギヤ強度を確保するようになっている。このときに、歯面間のクリアランスによって、テーパウォーム部31b,31cのテーパ量(拡径度合)と調整するように構成されている。
図5乃至図7は本発明の他の実施形態に係るもので、図5はウォーム軸の断面説明図、図6は歯底円半径の説明図、図7はウォームの歯のかみ合い枚数と歯底円半径との関係を示す説明図である。前記実施形態では、テーパウォーム部31b,31cの歯底面の外径線は直線状に形成されていたが、本実施形態では、曲線状に形成した例を示すものである。なお、前記実施形態と同じ構成要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図6で示すように、有効山範囲を基準として、側方の中心点X1から円弧状の鼓形ウォーム部31aを特定する。そして、この基準とした有効山範囲の両側にテーパウォーム部31b,31cを形成するが、このとき、鼓形ウォーム部31aを特定した中心点X1から、更に遠い位置に中心点X2から円弧状のテーパウォーム部31b,31cを特定する。
図6で示すように、有効山範囲を基準として、側方の中心点X1から円弧状の鼓形ウォーム部31aを特定する。そして、この基準とした有効山範囲の両側にテーパウォーム部31b,31cを形成するが、このとき、鼓形ウォーム部31aを特定した中心点X1から、更に遠い位置に中心点X2から円弧状のテーパウォーム部31b,31cを特定する。
より詳しく、鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率及びテーパウォーム部31b,31cの歯底面の曲率について、説明する。
アンダーカット加工制約条件から、ウォームの圧力角αが、鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率及びテーパウォーム部31b,31cの歯底面の曲率を形成するための円弧角θ2及びθ1´の合計より大きくなる必要がある。
図6の左側で示すように、歯の両端内側の歯面角度を0度としたとき、側方の中心点をX1とし、鼓形ウォーム部31aの有効山範囲の半分を角度θ1とする。これにより、基準となる鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率を有する有効山範囲は、中心点X1に対して所定距離R1の円弧となる。このときθ1=αとなる。
また、鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率及びテーパウォーム部31b,31cの歯底面の曲率を備えたものにおいては、テーパウォーム部31b,31cの歯底面の曲率を有する有効山範囲は、所定距離R2の円弧となる。このときθ1´+θ2≦αとなる。
そこで、鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率に連続してテーパウォーム部31b,31cの各歯底面の曲率を有する有効山範囲は、所定距離R2の円弧であって、鼓形ウォーム部31aの角度θ1で示される部分を除いたものになる。
ここで、中心点X1の延長上の点と、所望の長さとした有効山範囲(増加させた部分で、テーパウォーム部31b,31c)の端部からの中心点側への結んだ線との交点をX2とする。このとき、所定距離R2の円弧の略半分の位置を特定する角度をθ1´とする。
このことから、関係式としては、
R1・sinθ1=R2・sinθ1´(式1)が求められる。ここで、θ1は、
θ1=sin−1(R1/R2・sinθ1)(式2)で求められる。
そして、上述のように、アンダーカット加工制約条件から、ウォームの圧力角αが上記θ1´+θ2≦α(式3)である必要がある。
結果として、上記式(1)〜(3)により、θ2≦α−sin−1(R1/R2・sinθ1)が得られる。
アンダーカット加工制約条件から、ウォームの圧力角αが、鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率及びテーパウォーム部31b,31cの歯底面の曲率を形成するための円弧角θ2及びθ1´の合計より大きくなる必要がある。
図6の左側で示すように、歯の両端内側の歯面角度を0度としたとき、側方の中心点をX1とし、鼓形ウォーム部31aの有効山範囲の半分を角度θ1とする。これにより、基準となる鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率を有する有効山範囲は、中心点X1に対して所定距離R1の円弧となる。このときθ1=αとなる。
また、鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率及びテーパウォーム部31b,31cの歯底面の曲率を備えたものにおいては、テーパウォーム部31b,31cの歯底面の曲率を有する有効山範囲は、所定距離R2の円弧となる。このときθ1´+θ2≦αとなる。
そこで、鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率に連続してテーパウォーム部31b,31cの各歯底面の曲率を有する有効山範囲は、所定距離R2の円弧であって、鼓形ウォーム部31aの角度θ1で示される部分を除いたものになる。
ここで、中心点X1の延長上の点と、所望の長さとした有効山範囲(増加させた部分で、テーパウォーム部31b,31c)の端部からの中心点側への結んだ線との交点をX2とする。このとき、所定距離R2の円弧の略半分の位置を特定する角度をθ1´とする。
このことから、関係式としては、
R1・sinθ1=R2・sinθ1´(式1)が求められる。ここで、θ1は、
θ1=sin−1(R1/R2・sinθ1)(式2)で求められる。
そして、上述のように、アンダーカット加工制約条件から、ウォームの圧力角αが上記θ1´+θ2≦α(式3)である必要がある。
結果として、上記式(1)〜(3)により、θ2≦α−sin−1(R1/R2・sinθ1)が得られる。
このようにして、得られた関係式から、図7で示されるようなウォームの歯のかみ合い枚数と歯底円半径との関係が得られる。この図7は、θ1=5.8°としたものであり、この図7で示すように、鼓形ウォーム部31aの歯底面の曲率R1と、テーパウォーム部31b,31cの歯底面の曲率R2との比は、歯面のアンダーカットが生じないように最も制限される範囲(加工性)と、ギヤのクリアランスとの関係で最も制限される範囲(変形量)と、ギヤ干渉の不連続かみ合いの発生が最も生じないように制限される範囲(振動発生)との関係から、R1<R2≦1.6・R1の範囲が適切である。
上記実施形態のウォーム31では、テーパウォーム部31b,31cは、鼓形ウォーム部31aの両側に、直線状或いは円弧状としてそれぞれ一段のみ形成されていたが、これに限らず、多段に形成してもよい。このように多段に形成すると、ウォームホイールとの有効かみ合い数をさらに多く確保することができる。
すなわち、テーパウォーム部31bを中央側から拡径部として異なる拡径で2段に構成し、テーパウォーム部31cは中央側から拡径部として異なる拡径で2段に構成する。テーパウォーム部31b及び31cのそれぞれ軸部32側は、鼓形ウォーム部31aに対してより近い位置に形成されたテーパウォーム部31b及び31cよりもピッチ円P1の拡径度合が大きく設定される。このように構成することで、テーパウォーム部31b,31cは多段に形成することができ、ウォーム歯34の歯先面の外径包絡線は略円弧状に形成することができる。
また、上記実施形態のウォーム31は、のど部(ピッチ円半径が最小の部位)を境界として軸線C方向に対称に形成されているが、これに限らず、非対称に形成してもよい。例えば、鼓形ウォーム部31aに連続してテーパウォーム部31b,31cのいずれか一方のみを形成した構成としてもよい。
1‥モータ装置、10‥モータ本体、11‥ヨークハウジング、
11a‥開口部、11b‥軸受凹部、12‥マグネット、13‥電機子、
13a‥回転軸、14‥ブラシホルダ、14a‥ホルダ本体、14b‥延出部、
14c‥給電部、14d‥導電ターミナル、15‥ブラシ、16a,16b‥軸受、
17‥ボール、18‥整流子、20‥減速部、21‥ギヤハウジング、
21a‥開口部、21b‥軸受凹部、22‥クラッチ、23‥ウォームホイール、
25a,25b‥軸受、27‥ボール、30‥ウォーム軸、31‥ウォーム、
31a‥鼓形ウォーム部、31b,31c‥テーパウォーム部、
32,33‥軸部、
32a,33a‥傾斜部、34‥ウォーム歯、34a,34b‥歯面、
123‥ウォームホイール、131‥円筒ウォーム、134‥ウォーム歯、
231‥鼓形ウォーム、234‥ウォーム歯
11a‥開口部、11b‥軸受凹部、12‥マグネット、13‥電機子、
13a‥回転軸、14‥ブラシホルダ、14a‥ホルダ本体、14b‥延出部、
14c‥給電部、14d‥導電ターミナル、15‥ブラシ、16a,16b‥軸受、
17‥ボール、18‥整流子、20‥減速部、21‥ギヤハウジング、
21a‥開口部、21b‥軸受凹部、22‥クラッチ、23‥ウォームホイール、
25a,25b‥軸受、27‥ボール、30‥ウォーム軸、31‥ウォーム、
31a‥鼓形ウォーム部、31b,31c‥テーパウォーム部、
32,33‥軸部、
32a,33a‥傾斜部、34‥ウォーム歯、34a,34b‥歯面、
123‥ウォームホイール、131‥円筒ウォーム、134‥ウォーム歯、
231‥鼓形ウォーム、234‥ウォーム歯
Claims (11)
- 軸線方向においてピッチ円半径が異なる部位を有するウォームであって、
前記軸線方向においてかみ合い中心部を含む鼓形ウォーム部と、該鼓形ウォーム部の少なくとも一端部側には、ピッチ円半径が拡径するテーパウォーム部を備え、
前記鼓形ウォーム部及び前記テーパウォーム部を構成する歯先方向が、前記軸線方向に対して、前記ウォームの側方側の中心点に向けて延出して形成されたことを特徴とするウォーム。 - 前記テーパウォーム部は、外径包絡線が前記軸線と所定角度をもった直線としてなることを特徴とする請求項1記載のウォーム。
- 軸線方向においてピッチ円半径が異なる部位を有するウォームであって、
前記軸線方向においてかみ合い中心部を含む鼓形ウォーム部と、該鼓形ウォーム部の少なくとも一端部側には、ピッチ円半径が拡径するテーパウォーム部を備え、
前記テーパウォーム部は、前記鼓形ウォーム部とは異なる包絡線をもった鼓形として形成されたことを特徴とするウォーム。 - 前記鼓形ウォーム部は、前記軸線方向において略同一のピッチ円半径を有することを特徴とする請求項1又は3記載のウォーム。
- 前記テーパウォーム部の各歯の向きは、圧力角が略同一となる方向に形成したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のウォーム。
- 前記テーパウォーム部は、前記軸線方向に対してピッチ円半径が拡径する拡径度合が略一定に設定されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のウォーム。
- 前記テーパウォーム部は、前記軸線方向に対してピッチ円半径が拡径する拡径度合が略一定に設定された拡径部を複数有し、
前記複数の拡径部は、前記鼓形ウォーム部から離れて配置されたものほど前記拡径度合が大きく設定されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のウォーム。 - 前記テーパウォーム部の外径包絡線の曲率が、前記中心部を含む鼓形ウォーム部の包絡線よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のウォーム。
- 前記鼓形ウォーム部の歯底面の曲率をR1、前記テーパウォーム部の歯底面の曲率をR2としたときに、R1<R2≦1.6R1の関係にあることを特徴とする請求項8記載のウォーム。
- 前記R1に対する前記R2の倍率は、約1.25倍であることを特徴とする請求項9記載のウォーム。
- 請求項1乃至10のいずれか1項に記載のウォームを有する減速部と、該減速部に回転出力を出力するモータと、を備えたことを特徴とするモータ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007215120A JP2009047267A (ja) | 2007-08-21 | 2007-08-21 | ウォーム及びモータ装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2007
- 2007-08-21 JP JP2007215120A patent/JP2009047267A/ja not_active Withdrawn
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