JP2009524785A - ピン軌道を有するウォームギア組立体 - Google Patents

Abstract

少なくとも１本の溝（２８０ａ）を有するウォームねじ（２８０）と、周囲に沿ってウォームねじを係止する複数個の回転自在ピン（７５ａ）を有するホイール（２７５）とを含むウォームギア組立体である。ピンはホイール回転方向以外の方向に回転可能である。組立体の動作中にウォームねじと係合していないピンと接触する少なくとも１本の軌道（２６５）が設けられている。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００６年１月２６日に出願され、参照によって開示内容が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１１／３４０，９２０号の出願日の恩典を主張する。

［発明の分野］
本発明は、ウォームギア組立体、より詳細には、ウォームねじがホイールの周囲でピンによって係止されているウォームギア組立体に関する。

ギアシステムの設計における重要な検討事項はギア構成部品間の摩擦の最小化である。ギア構成要素間の摩擦を最小化することにより、ギアシステムの効率が高められる。例えば、動力の伝達のため使用されるギアシステムにおいて、システム内の摩擦に起因する伝達損失は、システム内の摩擦が削減されるときに削減される。さらに、ギア構成部品間の摩擦を最小化することにより、ギアシステムの寿命が増加される。すなわち、ギアシステム中の構成部品間の摩擦を削減することにより、構成部品の摩擦損耗の割合が低減され、それによって、システムが機能しなくなるまでに動作し得る期間が増大される。

従来技術の一般的なギアシステムは、円形本体を有する２個以上のギアを含む。各ギアはそれぞれの円形本体の周囲に沿って複数個の「歯」を含む。２個のギアの歯は、力が一方のギアからもう一方のギアへ噛合している歯を介して伝達され得るように互いに噛合する。従って、ギアに回転を生じさせるトルクが一方のギアに加えられるならば、このギアの歯はもう一方のギアの歯に力を加え、もう一方のギアを回転させる。１組ずつの歯の互いに対する滑りはギアシステムの摩擦の原因である。

設計者がギアシステムの構成部品間の摩擦を削減してきた一つの方法は、ギア歯の代わりに回転自在ピンを用いることである。図１は、歯の代わりに回転自在ピンが使用されている従来のギアシステムの等角図である。図から分かるように、複数の回転自在ピン５がホイール１０の周囲に沿って位置付けられ、ウォームねじ１５を係止する。ピンは、ホイールの円周に沿って単一の「列」で配置されている。ウァームねじは砂時計の形状を有し、螺旋状溝２０がウァームねじの表面に切り込まれている。ピンは螺旋状溝の中を動くことによりウァームねじを係止する。

図１のギアシステムは、典型的に、ドライブシャフト２５からアクセル３０へ動力を伝達するために使用される。より詳細には、トルクが矢印３５によって示されている向きでシャフト２５に加えられると、溝は、溝が係止しているピンに力を加え、ホイールを矢印４０によって示されている方向に回転させる。ベアリング４５ａおよび４５ｂはホイールが回転することを可能にさせる間にホイールを支持する。

ピン５が溝の中で回転するとき、ピンはベアリング５０によってピンの縦軸の周りに自由に回転できる。例えば、ピン７が溝を動くとき、ピンは矢印３５によって示されている方向に回転する。ピンは、ピンの縦軸の周りに自由に回転できるので、ピンと溝の壁との間の摩擦は低減される。すなわち、ピンはピンの縦軸の周りに回転可能であるので、ピンは溝の壁の周りで回転可能である。それに反して、ピンがピンの縦軸の周りに回転不可能であるならば、ピンは溝の壁に対して滑動しなければならない。

図１のギアシステムは固定したピンの代わりに回転自在ピンを用いる利点を実現しているが、いくつかの欠点がある。図１のシステムに付随した問題のうちの３つは、「ピンスリップ」、「スキッドスターティング」および「ホイールミスアライメント」と称される。

「ピンスリップ」の問題はホイール１０が回転している間にピン５に作用する遠心力によって引き起こされる。図２は図１のギアシステムの要素のうちの一部の側面図である。特に、図２は、ピン５、ベアリング５０、およびウォームねじ１５を示している。螺旋状溝２０、ドライブシャフト２５、および複数個の内部ベアリング６０もまた示されている。内部ベアリングはホイール１０の内部にあり、ピンの支持に役立つ。

図２から分かるように、矢印６５によって示された方向へのウォームねじの回転は、矢印７０によって示された回転方向へのピン５の運動を引き起こす。このような運動は、矢印７５によって示されている遠心力をピンに生じさせる。遠心力はホイールの中心から半径方向外方へピンを押し進め、ピンが外向きの半径方向運動に対して保護されていないならば、力がピンを半径方向外方へ移動させる。遠心力に起因するピンの半径方向外方への運動が「ピンスリップ」と呼ばれる。

図３Ａはピンスリップの影響を示している。同図は、ウォームねじの螺旋状溝に滑り込まされるピンを示している。図３Ａから分かるように、ピンは螺旋状溝２０へ滑らかに入らない。実際には、ピンが溝に入る位置へ動くとき、ピンは溝の底面に突き当たることがある。ピンが溝の中に激しく入り、その結果として、残りのピンが溝の中を乱暴に移動すると、ギアシステムの効率が低下し、損耗および引裂の割合が増加する。

図３Ｂは図３Ａの比較対象として記載されている。図３Ｂは、滑り込まれていないピンがウォームねじの螺旋状溝に入る状態を示している。

「スキッドスターティング」の問題は図１を参照して説明されている。スキッドスターティングは矢印５５によって示されている回転の始動に関係している。より詳細には、ピン７が螺旋状溝２０から出るときに、ピンの縦軸の周りのピンの回転を維持する力がピンに働かないので、ピンが螺旋状溝内に存在しない間にピンの回転が減少するか、または、停止する。従って、ピンがホイール１０の中心の周りを回り、再び溝２０に入るときに、溝がピンの縦軸の周りにトルクを加える。このトルクは溝の壁によってピンに加えられる（例えば、図３Ｂを参照のこと）。溝壁とピンとの間のトルクの始動は、ピンを溝の中で転がすのではなく、横滑りさせるので、結果として、システムの動作に粗さを生じ、効率を低下させ、寿命を減少させる。

「ホイールミスアライメント」の問題は図１を参照して説明される。図１を参照すると、矢印３５の方向のウォームねじの回転は矢印８０によって示された方向でピン５に力を加える。より詳細には、方向３５へのウォームねじの回転中に、溝２０によってピン５に加えられた力は、矢印４０によって示された方向に動くようにピンを押し進める第１の成分、および矢印８０の方向に動くようにピンを押し進める第２の成分の２つの成分を含むと説明することができる。両方の力成分はホイール１０に伝達され、第１の成分は方向４０に回転するようにホイールを押し進め、第２の成分は方向８０に動くようにホイールの上端を押し進める。方向８０へのホイールのあらゆる運動はホイールミスアライメントの原因である。すなわち、方向８０へのホイールのあらゆる回転は、ウォームねじと相対的なピンの経路を変更する。経路の変更は、ピンの意図された経路からピンを外し、動作の粗さおよび／または効率の悪さをもたらす。

図１において、典型的に、矢印８０の方向に動くようにホイールの上端を押し進めるため、矢印８０に関連付けられた力がホイールの上端に力を加えることに注意することが重要である。しかし、ホイールの中心軸が固定されているため、この力は、ホイールの下端を、矢印８５によって示されているように、反対方向に動かすことがある。高速度で長期間に亘るギアシステムの実際の動作では、ホイールの上端での力は、ホイール軸の制限を超える傾向があり、それによって、ホイール軸に偏向を引き起こし、その結果として、ホイールミスアライメントが生じる。例えば、正常動作時にホイール軸が図１における水平方向と合わされているならば、ホイールミスアライメントは、軸と水平方向との間にある程度の角度が存在するように軸を偏向させることがある。

ピンスリップ、スキッドスターティング、およびホイールミスアライメントの動的な不安定性は、回転自在ピンタイプのウォームギア組立体の商品化を成功させる従来の企てを妨げていることが提示されている。

本発明は上記の問題を解決するため着想された。

本発明によるウォームギア組立体は、少なくとも１本の溝を有するウォームねじと、ホイールの周囲に沿ってウォームねじを係止する複数個の回転自在ピンを有するホイールとを含む。ピンはホイール回転の方向以外の方向に回転可能である。組立体の動作中にウォームねじと係合していないピンと接触する少なくとも１本の軌道が設けられている。

ウォームねじと係合していない回転自在ピンと接触する軌道を含むことにより、本発明は、従来のウォームギア組立体を上回る多数の利点を実現する。ピンスリップ、スキッドスターティング、およびホイールアラインメントと関連付けられた問題を除去または実質的に低減することにより、本発明は、完全な性能範囲に亘って滑らかな動作をする能力があり、実質的により少ない損耗および引裂と、より高い効率と、より長い耐用年数とを備えた、回転自在ピンタイプのウォームギア組立体を可能にする。

一例として与えられ、記載された特定の実施形態だけに本発明を限定することが意図されていない以下の詳細な説明は、類似した参照符号が類似した要素および部品を表している添付図面と併せて最もよく理解される。

図４は本発明の第１の実施形態によるギアシステムの分解図である。ギアシステムは、ウォームねじ１００と、ウォームホイール１０５と、２本の軌道１１０ａおよび１１０ｂとを含む。ウォームねじは、中央部がくびれた（砂時計の）形状と、ウォームねじの表面に切り込まれた複数本の螺旋状溝１１５とを有する。ホイールは、ホイールの円周に沿って位置付けられた複数本の回転自在ピン１２０を含む。ピンは、ホイールの円周に沿って単一の「列」に配置され、螺旋状溝を動くことによりウォームねじを係止する。

ピン１２０が溝の中で回転するとき、ピンは、図１のシステムに関して記載されたピンと類似した様式で、ピンの縦軸の周りで自由に回転できる。特に、ベアリング１２５の使用は、ピンがピンの回転軸の周りで回転することを可能にさせる。ピンは、ピンの縦軸の周りで自由に回転できるので、ピンと溝の壁との間の摩擦が低減される。すなわち、ピンは、ピンの縦軸の周りで回転可能であるので、ピンは、溝の壁の周りで回転可能である。ところが、ピンが、ピンの縦軸の周りで回転していないならば、ピンは、溝の壁に対して滑動しなければならない。

図４の軌道１１０ａおよび１１０ｂは、軌道座面１３０ａおよび１３０ｂを含む。同図において、面１３０ａは明瞭に見えるが、面１３０ｂは見えない。図４のウォームホイールが回転するとき、一方の軌道が、ウォームねじと係合されていないピン１２０の軌道と接触する。すなわち、ウォームホイールが回転するとき、一方の軌道面１３０ａまたは１３０ｂが溝１１５と係合していないピン１２０の軌道面と接触する。好ましくは、軌道はウォームねじと係合していないピンの全部と接触する。しかし、軌道はウォームねじと係合していないピンの全部より少ないピンと接触することがある。ウォームホイールが回転中であるか、または、静止しているかとは無関係に、いずれかの軌道は、ウォームねじと係合していないピンの全部と接触するか、ウォームねじと係合していないピンの全部より少ないピンと接触するか、または、ピンと接触しないことがある。

図５は組立後の形の図４のギアシステムの等角図である。図５から分かるように、軌道は、溝１１５によって係合されていないピン１２０の軌道を容易に係止するように、ウォームホイールの両側に位置付けられている。

図６は、例示の目的のため一方の軌道が取り外された図５に示された組立後のギアシステムの側面図である。特に、軌道１１０ａは、軌道１１０ｂおよび軌道面１３０ｂが明瞭に見えるように、図６に示されていない。ピン１２０と軌道面１３０ｂの相対的な位置合わせもまた明瞭に見える。

図７は本発明の第２の実施形態によるギアシステムの分解図である。図７の実施形態は、軌道１１０ｂおよび軌道座面１３０ｂが図７の実施形態に含まれていない点を除いて、図４の実施形態に類似している。従って、図７の実施形態は、ウォームねじ１３５と、ウォームホイール１４５と、軌道１５５とを含む。ウォームねじは、砂時計の形状を有し、ウォームねじの表面に形成された複数本の螺旋状溝１４０を有する。ホイールは、ホイールの円周に沿って位置付けられている複数本の回転自在ピン１５０を含む。ピンは、ホイールの円周に沿って単一の「列」で配置され、螺旋状溝の中を移動することによりウォームねじを係止する。軌道は軌道座面１６０を含む。ウォームホイールが回転するとき、軌道はウォームねじと係合していないピン１５０の軌道と接触する。すなわち、ウォームホイールが回転するとき、軌道座面は溝１４０と係合していないピン１５０の軌道座面と接触する。好ましくは、軌道はウォームねじと係合していないピンの全部と接触する。しかし、軌道はウォームねじと係合していないピンの全部より少ないピンと接触することがある。ウォームホイールが回転中であるか、または、静止しているかとは無関係に、いずれかの軌道は、ウォームねじと係合していないピンの全部と接触するか、ウォームねじと係合していないピンの全部より少ないピンと接触するか、または、ピンと接触しないことがある。

図８は第１および第２の実施形態の回転ピン部の詳細図である。ピンは、反時計回りの方向だけに回転可能であるか、時計回りの方向だけに回転可能であるか、または、反時計回りの方向と時計回りの方向の両方で回転可能である。図７および図８から分かるように、ピンはベアリング１５７によってホイール１４５内で回転可能に支持されている。

本発明の好ましい２つの実施形態が説明されたので、今度は、これらの２つの実施形態における新しい軌道の機能がより詳細に説明される。

図４〜８のギアシステムが動作中であるとき、軌道はピンスリップ、スキッドスターティング、およびホイールミスアライメントの問題を緩和するために機能する。より詳細には、ウォームねじの回転がホイールをホイール軸の周りに回転させるとき、ウォームねじと係合されず、軌道と接触していないピンは、ピンをピンの縦軸の周りに回転させ続けるように軌道からの作用を受け、回転中のホイールの遠心力に対抗し、ホイールにミスアライメントをもたらすウォームねじ力（「ミスアライメント力」）に対抗する。

軌道とピンが相互作用する状態を説明する目的のため、図９が参照される。図９は、回転自在ピン１６５が軌道セクション１７０と相互作用する状態の詳細図である。同図は、軌道１１０ａ、１１０ｂおよび１５５と、軌道座面１３０ａ、１３０ｂおよび１６０とに適用できる。図９から分かるように、ピン１６５が取り付けられているホイールがピンを紙面の「中へ」運ぶ方向に回転するとき、ピン１６５と軌道との間の接触は、（矢印１７５によって表された）反時計回りのトルクをピンに加える。トルク１７５は、ピンがウォームねじと接触するときに、ピンがピンの縦軸の周りに既に回転し、ピンが横滑りを開始しないように、ピンがウォームねじと接触していないときにピンがピンの縦軸の周りに回転する状態に保つ。さらに、軌道はホイールの回転に起因する（矢印１８５によって表された）遠心力に対抗する（矢印１８０によって表された）下向きの力を加える。その上、軌道は、ミスアライメント力に対抗する（矢印１９０によって表された）左から右への力を加える。

図１０は本発明の第３の実施形態によるギアシステムの等角図である。本システムは、螺旋状溝２０５を有するウォームねじ２００と、回転自在のピン２１５を含むウォームホイール２１０と、軌道２２０とを含む。軌道２２０は、軌道の内面の内部に形成された２つの軌道座面２２０ａおよび２２０ｂを有するワンピース構成部品である。

図１１は図１０のギアシステムの断面図である。断面は図１０の線ＡＡ’に沿って取られ、図１１の見え方は、図１０に示されている矢印の方向に見たときの見え方である。

図１２は図１０のギアシステムの等角断面図である。断面は図１０の線ＡＡ’に沿って取られ、見え方は図１０の矢印の方向とは反対側から見た見え方である。

図１１を参照すると、ウォームねじ２００が矢印２３０によって示された方向に回転するとき、ピン２１５ｂが紙面から「外へ向かう」方向に押し進められる間に、ピン２１５ａは紙面の「中へ」向かって押し進められる。さらに、ピン２１５ｂは座面２２０ｂと接触している。ピン２１５ｂと面２２０ｂとの間の接触は、ピンが紙面から外へ向かって動くときに、ピンを（線２１７によって表された）ピンの縦軸の周りに回転させる。このようにして、軌道は、ピンがウォームねじの螺旋状溝を出るときに、ピンの縦軸の周りの回転を維持する。従って、ホイールの回転がピンを溝に再び入れる時点で、ピンは、溝と接触しているときにピンに起こる縦軸回転を補うように、ピンの縦軸の周りに回転している。従って、ピンが溝に入るとき、ピンは横滑りを開始しない。

さらに、ホイールの周囲から突出し、面２２０ｂと接触するピンの一部分（すなわち、「ピンヘッド」）は錐台形状を有し、面２２０ｂは錐台の外側面と接触するので、面２２０ｂは遠心力に対抗して作用する力（矢印２３５によって表されている）をピンに印加する。

さらに、ねじが、ピン２１５ａが着座している溝を回転するとき、ピン２１５ａを紙面の右側へ向かって押し進める（矢印２４０によって表された）力が引き起こされる。ピン２１５ａ上のねじ力は、ピン２１５ｂを左側へ押し進める（矢印２４５によって表された）反力を生じる。しかし、ピン２１５ｂは軌道座面２２０ｂと接触しているので、面２２０ｂは、力２４５に反作用する（矢印２５０によって表された）力を加える。さらに、力２５０は（矢印２５５によって表された）反力を生じる。このようにして、ピンのアライメントのずれを促進するねじ力（力２４０）が軌道により引き起こされた反力（力２５５）によって抵抗される。

図１１に示されているダイナミクスが図１２に反映させられている。

図１１および１２は矢印２３０の方向に回転するウォームねじとの関連において説明されているが、本発明は反対方向へのウォームねじの回転にも同様に適用可能であることに注意されたい。この点に関して、ウォームねじが方向２３０と反対の方向に回転中であるならば、ピン２１５ｂは、ねじがホイールに加える「ミスアライメント力」、または、ある種の移動機構部のいずれかによって、軌道座面２２０ａに押し付けられる。ピン２１５ｂが面２２０ａと接触すると、方向２３０と反対の方向へのウォームねじの回転によって引き起こされたミスアライメント力は面２２０ａを介して伝達された力による抵抗を受ける。

本発明によるギアシステムは、ウォームねじの一方の回転方向が「前進」車両方向に対応し、ウォームねじのもう一方の回転方向が「後退」車両方向に対応するように、車両駆動システムにおいて利用され得ることにさらに注意されたい。このようなアプリケーションでは、ギアシステムは、好ましくは、ウォームねじの回転が「前進」車両方向に対応するときにピンを第１の軌道座面に押し付け、ウォームねじの回転が「後退」車両方向に対応するときにピンを第２の軌道座面に押し付けるために使用される移動機構部と共に利用される。

例示的な移動機構部は図１２Ａに示されている。図１２Ａに示された移動機構部は機械的移動機構部である。しかし、本発明は機械的移動機構部に限定されない。図１２Ａおよびその説明を検討すると、本発明の当業者は、広範囲の移動機構部が「前進」方向および「後退」方向を有する駆動システムとの関連においてホイールの対向側にピンの対向側を接触させるように対向する軌道面を移動させるため利用され得ることを容易に理解する。例えば、適当な移動機構部は、電気モーター動力式回転ねじ付きシャフト、油圧アクチュエータ、電気ソレノイド、および手動移動機構部およびレバーを含む。

本発明はウァームホイールを駆動するウァームねじの場合に限定されないことにさらに一層の注意されたい。それどころか、ウォームホイールは、ウォームホイールに印加された回転トルクがウォームねじの溝の中で回転自在ピンを動かし、それによって、ウォームねじを回転させるように、ウォームねじを駆動することがある。

その上、本発明は特定の幾何学的性質を有する軌道座面に限定されないことに注意されたい。従って、本発明は、図９に示されているような平面的な断面を有する軌道座面、または、図１４に示されているような凹型断面を有する軌道座面に限定されない。実際には、本開示を見て、本発明の当業者は、広範囲の適当な軌道の幾何学的性質を容易に理解する。

さらに、本発明のウォームねじは砂時計の形状に限定されないことに注意されたい。例えば、ウォームねじは円筒形状でもよい。本明細書を見て、本発明の当業者は、広範囲の適当なウォームねじの幾何学的性質を認める。

さらに、ウォームねじに形成された溝は螺旋状の形状に限定されない。螺旋状溝が好ましいが、広範囲の溝構造が発明と共に使用するために適している。本開示を見ると、本発明の当業者は、広範囲の適当な溝形状を容易に理解する。

図１２Ａを再度参照して、本発明の移動機構部の実施形態が今度はより詳細に検討される。

図１２Ａは機械的移動機構部２７０と連動する本発明の軌道２６５を表している。移動機構部は、ウォームホイールの回転自在ピンと相対的に軌道を位置付けるために使用される。図１２Ｂは比較対象の目的のため与えられ、移動機構部から切り離された図１２Ａの軌道を表している。図１２Ａから分かるように、機械的移動機構部は、調整ねじ２７０ａと、バレル２７０ｂと、ロックナット２７０ｃとを含む。調整ねじは、軌道に固定的に取り付けられているバレルとねじ込み式に係合する。バレル内で調整ねじを回転させることにより、バレルは調整ねじと相対的に動かされ、よって、軌道が調整ねじと相対的に動かされる。ロックナットもまた調整ねじとねじ込み式に係合され、軌道が調整ねじの回転によって正しく位置付けされるとき、ロックナットは調整ねじを締め付けるために所定の位置に回転させられる。

図１２Ｃ〜１２Ｆは図１２Ａの移動機構部が機能する状態を説明している。図１２Ｃ〜１２Ｆは、軌道２６５と、機械的移動機構部２７０と、ウォームホイール２７５と、ウォームねじ２８０とを含むギアシステムを示している。軌道は軌道座面２６５ａを含む。ウォームホイールは、複数本の回転自在ピン２７５ａを含む。ウォームねじは螺旋状溝２８０ａを含む。図１２Ｃおよび１２Ｄは、回転自在ピンが軌道座面と接触しないように位置付けられたウォームホイールを示している。従って、図１２Ｄは、軌道をウォームホイールから遠ざけるように、移動機構部の調整ねじが機構部のバレル内で回転させられていることを示している。図１２Ｅおよび１２Ｆは、回転自在ピンが軌道座面と接触するように位置付けられたウォームホイールを示している。従って、図１２Ｅは、軌道をウォームホイールの方へ近づけるように、移動機構部の調整ねじが機構部のバレル内で回転させられていることを示している。

図１２Ａ〜１２Ｆの例示的な移動機構部では、調整ねじの手動回転の代替案として、ねじは、油圧モーターもしくはアクチュエータによって、または、電気モーターによって回転させられ得る。このような構造では、ロックナットは、軌道に取り付けられるか、あるいは、軌道の一部分である油圧制動機構部、または、固定した止め具によって置き換えられ得る。

図１３は本発明の第４の実施形態によるギアシステムの分解図である。本システムは、螺旋状溝３０５を有するウォームねじ３００と、回転自在ピン３１５を含むウォームホイール３１０と、軌道座面３２５ａを有するピン軌道３２５とを含む。構成部品は筐体３２０内に締め付けられている。筐体はワンピース筐体である。軌道３２５は筐体の内面に形成され、筐体の一体的な部品である。

図１４は図１３に示されたギアシステムの等角断面図である。

図１５Ａは説明の目的のため一部が取り除かれた図１３のギアシステムの切取図である。

図１５Ｂは図１５Ａの要素の一部の切取図である。

図１５Ｃは図１５Ｂの要素の一部の切取図である。

図１３の実施形態は筐体の一体的な部品である軌道に限定されないことに注意されたい。１本以上の軌道が、筐体の一体的な部品ではなく、筐体に締め付けられるか、または、取り付けられることがある。本開示に照らして、本発明の当業者は、筐体に締め付けまたは取り付けられた軌道の広範囲の製造プロセスを容易に理解する。

図１３の実施形態のギアシステムの筐体は、好ましくは、硬化鋼、ステンレス鋼または金属複合材のような、比較的堅固な、耐久性のある、市販されている材料で作られることにさらに注意されたい。

図１３の実施形態の筐体はワンピース筐体に限定されないことにさらに一層注意されたい。例えば、筐体は２個以上の部品で構成されていてもよい。

図１６は発明によるギアシステムの第５の実施形態を示している。図１６の実施形態は、ウォームホイール４００と、ウォームねじ４０５と、２本のピン軌道４１０ａおよび４１０ｂとを含む。ウォームホイールは、１つずつの列４１５ａおよび４１５ｂに配置された２組の回転自在ピンを有し、ウォームねじは、ピンを係止する目的のためウォームねじの表面に切り込まれた螺旋状溝４０５を有する。軌道は、筐体４２０の内面に形成され、ウォームねじによって係止されていないピンを係止する。筐体の一部分だけが表示の明瞭さの目的のため断面で示されている。図１６のギアシステムはアクセル４２５を駆動するために使用される。図１６のギアシステムの動作は図１〜１５の詳細な説明に照らして容易に理解される。

図１６の実施形態は、本発明の複数軌道／複数ピン列の実施形態の単なる例示であり、本発明のウォームホイールは３本以上の軌道および／または３列以上のピンの列を有することもあることに注意されたい。

さらに、本発明の回転自在ピンはいずれか１つの幾何学的性質に限定されない。代替的なピンの幾何学的性質の２つの実施例を例示するために、図１７および１８が提示されている。

図１７は本発明によるピンの第１の代替的な実施形態を示している。同図は、ウォームホイール５０５に位置付けられ、ウォームねじ５１０を係止するピン５００を示している。ピンは先端を切り取られた球の形状をしたヘッド５１５を有する。ピンのヘッドはウォームねじ内の溝５２０を係止する。ピンは、第１のベアリング５２５、フランジ５３０および第２のベアリング５３５によってホイール５０５内で支持されている。ベアリングおよびフランジは、下方セクション５４０、中間セクション５４５および上方セクション５５０を含むホイール内の穴（ボア）に着座させられている。ピンの縦軸は線５５５によって示されている。

図１８は本発明によるピンの第２の代替的な実施形態を表している。同図は、ホイール６０５に位置付けられ、ウォームねじ６１０を係止するピン６００を表している。ピンは、２重に先端を切り取られた球の形状をしたヘッド６１５を有する。ピンのヘッドはウォームねじ内の溝６２０を係止する。ピンの縦軸は線６５５によって示されている。

利用される可能性があるピンのタイプ毎に、対応するウォームねじ溝および軌道座面は、嵌め合い形状を有する。例えば、図１７のピンは、凹型のウォームねじ溝と「嵌合」し、凹型のウォームねじ溝に沿って「転動」し、凹型の軌道座面と「嵌合」し、凹型の軌道座面に沿って「転動」する。

上述された特徴のこれらの、およびその他の変形および組み合わせは、特許請求の範囲によって規定されているような本発明から逸脱することなく利用され得るので、上述された好ましい実施形態の説明は、特許請求の範囲によって規定されているような本発明の制限のためではなく、実例として理解されるべきである。

回転自在ピンが歯の代わりに使用されている従来のギアシステムの等角図である。 図１のギアシステムの要素のうちの一部の側面図である。 ピンスリップの影響を説明する図である。 滑り込まされていないピンがウォームねじの螺旋状溝に入る状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態によるギアシステムの分解図である。 組み立てられた形式の図４のギアシステムの等角図である。 例示の目的のため軌道のうちの１本が取り外された図５に示されている組立後のギアシステムの側面図である。 本発明の第２の実施形態によるギアシステムの分解図である。 第１および第２の実施形態の回転ピン部の詳細図である。 本発明による回転自在ピンが軌道と連動する状態の詳細図である。 本発明の第３の実施形態によるギアシステムの等角図である。 図１０のギアシステムの断面図である。 図１０のギアシステムの等角断面図である。 機械的移動機構部と連動する軌道を示す図である。 移動機構部から切り離された図１２Ａの軌道を示す図である。 図１２Ａの移動機構部が機能する状態を説明する図である。 図１２Ａの移動機構部が機能する状態を説明する図である。 図１２Ａの移動機構部が機能する状態を説明する図である。 図１２Ａの移動機構部が機能する状態を説明する図である。 本発明の第４の実施形態によるギアシステムの分解図である。 図１３に示されたギアシステムの等角断面図である。 例示の目的のため一部が取り除かれた図１３のギアシステムの切取図である。 図１５Ａの要素の一部の切取図である。 図１５Ｂの要素の一部の切取図である。 本発明によるギアシステムの第５の実施形態を示す図である。 本発明によるピンの第１の代替的な実施形態を示す図である。 本発明によるピンの第２の代替的な実施形態を示す図である。

Claims (26)

1. 少なくとも１つの溝を有するウォームねじと、
   周囲に沿って前記ウォームねじを係止する複数本の回転自在ピンを有し、前記ピンがホイール回転の方向以外の方向に回転可能であるホイールと、
   ウォーム組立体の動作中に前記ウォームねじと係合していないピンと接触する少なくとも１本の軌道と、
   を備える、ウォームギア組立体。
2. 前記ウォームねじが、中央部がくびれた形状を有する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
3. 前記ウォームねじが、円筒形状を有する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
4. 前記ピンがピンの縦軸の周りに回転可能である、請求項１に記載のウォームギア組立体。
5. 少なくとも１本の軌道が前記ウォームねじと係合していない前記ピンの全部と接触する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
6. 少なくとも１本の軌道が前記ウォームねじと係合していない前記ピンの一部と接触する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
7. 前記ウォームねじが１つの螺旋状溝を有する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
8. 前記ウォームねじが複数の螺旋状溝を有する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
9. 前記各ピンが錐台形状のヘッドを有する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
10. 前記各ピンが先端を切り取られた球の形状をしたヘッドを有する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
11. 前記各ピンが２重に先端を切り取られた球の形状をしたヘッドを有する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
12. 前記ウォームねじが第１の方向に回転するときに前記ウォームねじと係合していないピンと接触する第１の軌道、および前記ウォームねじが第２の方向に回転するときに前記ウォームねじと係合していないピンと接触する第２の軌道を含む、請求項１に記載のウォームギア組立体。
13. 少なくとも１本の軌道に関してピンと接触する面が平面的な断面を有する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
14. 少なくとも１本の軌道に関してピンと接触する面が凹型断面を有する、請求項１に記載のウォームギア組立体。
15. 筐体をさらに備える、請求項１に記載のウォームギア組立体。
16. 前記筐体がワンピース筐体である、請求項１５に記載のウォームギア組立体。
17. 前記筐体が２個以上の部品で構成されている、請求項１５に記載のウォームギア組立体。
18. 少なくとも１本の軌道が前記筐体の一体的な部品として形成されている、請求項１５に記載のウォームギア組立体。
19. 少なくとも１本の軌道が前記筐体に取り付けられた別個の構成部品として形成されている、請求項１５に記載のウォームギア組立体。
20. ホイールの回転方向以外の方向の回転のために前記ピンを支持するベアリングをさらに備える、請求項１に記載のウォームギア組立体。
21. 前記ピンが１列に配置されている、請求項１に記載のウォームギア組立体。
22. 前記ピンが複数の列に配置されている、請求項１に記載のウォームギア組立体。
23. 前記ピンが時計回りまたは反時計回りのいずれかの方向で、ピンの縦軸の周りに回転可能である、請求項１に記載のウォームギア組立体。
24. 移動機構部をさらに備え、
    前記少なくとも１本の軌道が第１の軌道面および第２の軌道面を含み、
    前記移動機構部が、前記ウォームねじが第１の方向へ回転しているときに前記ウォームねじと係合していないピンを前記第１の軌道面に押し付け、前記ウォームねじが第２の方向へ回転しているときに前記ウォームねじと係合していないピンを前記第２の軌道面に押し付けるように動作可能である、
    請求項１に記載のウォームギア組立体。
25. 少なくとも１つの溝を有するウォームねじと、周囲に沿って前記ウォームねじを係止する複数本のピンを有し、前記ピンがホイールの回転方向以外の方向に回転可能であるホイールとを含むウォームギア組立体を動作させる方法であって、
    前記組立体の動作中に前記ウォームねじと係合していないピンと接触する少なくとも１本の軌道を設けるステップを備える、方法。
26. 少なくとも１つの溝を有するウォームねじと、周囲に沿って前記ウォームねじを係止する複数本の回転式に取り付けられたピンを有するホイールとを含むウォームギア組立体を動作させる方法であって、
    前記組立体の動作中に前記ウォームねじと係合していない前記ピンのうちの少なくとも一部と接触する少なくとも１本の軌道を設けるステップを備える、方法。

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