JP2010031934A - 一部の歯のみが噛み合う歯車およびその取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 一部の歯のみが噛み合う歯車において、すべての歯を有効的に活用することを可能にする。
【解決手段】 ダンパ軸３の外周に、軸心を中心として９０度ごとに計４つの第２のキー溝３ａを形成し、ウォームホイール１の軸挿入孔１ａに第１のキー溝１ｂを１つ形成する。歯群１Ａ１がウォーム２Ａとの噛み合いによって磨耗などした場合には、ウォームホイール１を９０度回転させてダンパ軸３に取り付け直し、ウォーム２Ａと噛み合う歯１Ａを別の歯群１Ａ２に変える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、歯が周方向に連続的に形成され、そのうちの一部の歯のみが他の歯車と噛み合う歯車、およびその取付方法に関する。

例えば、発電所において使用される電気集塵器の出口ダンパは、ウォームギヤで駆動されるようになっている。すなわち、ダンパ羽根が配設されたダンパ軸に、キーを介して同心にウォームホイール（はす歯歯車）が取り付けられ、このウォームホイールに噛み合うようにウォーム（ねじ歯車）が配設されている。そして、ウォームが回転することでウォームホイールが回転し、この回転に伴ってダンパ軸、つまりダンパ羽根が回動（開閉）するようになっている。

このような出口ダンパには、ダンパ羽根が９０度だけ開閉するものがある。このような場合、ダンパ軸も９０度だけ回動し、従ってウォームホイールも９０度だけ回転（正・逆転）する。このため、ウォームホイールがウォームと噛み合うのは、回転の９０度に相当する部分の歯のみとなる。つまり、外周全長にわたって形成されたウォームホイールの歯のうち、一部（１／４）の歯のみがウォームと噛み合うことになる。

また、軸が挿入される孔に複数のキー溝を形成し、軸への組み付けなどを容易に行えるようにしたキー溝付き焼結歯車が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−０２８２７６号公報

ところで、ウォームとの噛み合いを繰り返すことによって、ウォームホイールの歯が磨耗、劣化（破損）などする。そして、磨耗などが進行すると、ウォームホイールを新たなウォームホイールに取り替える必要がある。この際、上記のようにウォームホイールの一部の歯のみがウォームと噛み合う場合、つまり、一部の歯のみが磨耗などしている場合であっても、ウォームホイール全体を取り替えなければならない。このため、非経済的であるばかりでなく、取り替え用（新品）のウォームホイールの在庫がない場合などには、取り替えまでに長時間を要し、迅速な対応が困難となる。これに対して、すべての歯を有効的に活用できれば、経済的であり、かつ迅速な対応などが可能となる。

そこでこの発明は、すべての歯を有効的に活用することが可能な、一部の歯のみが噛み合う歯車およびその取付方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、歯が周方向に連続的に形成され、そのうちの一部の歯のみが他の歯車と噛み合う、一部の歯のみが噛み合う歯車であって、軸側に設けられた嵌合部が嵌合する被嵌合部が、歯車を軸心まわりに回転させて前記嵌合部と被嵌合部との嵌合位置を変えることで、前記他の歯車と噛み合う歯が変わるように設けられている、ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の一部の歯のみが噛み合う歯車において、前記嵌合部がキーで、前記軸を挿入する軸挿入孔に前記被嵌合部としてのキー溝が複数形成されている、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、歯が周方向に連続的に形成され、そのうちの一部の歯のみが他の歯車と噛み合う、一部の歯のみが噛み合う歯車の取付方法であって、軸側に嵌合部を設け、前記嵌合部が嵌合する被嵌合部を前記歯車に設け、前記歯車を軸心まわりに回転させて前記嵌合部と被嵌合部との嵌合位置を変えることで、前記他の歯車と噛み合う歯を変える、ことを特徴とする。

請求項１、３に記載の発明によれば、他の歯車との噛み合いによって、一部の歯が磨耗などした場合に、歯車を回転させて軸の嵌合部と歯車の被嵌合部との嵌合位置を変えることで、他の歯車と噛み合う歯が変わる。つまり、磨耗していない新たな歯が他の歯車と噛み合う。このようにして順次、他の歯車と噛み合う歯を変えることで、すべての歯を有効的に活用することができる。この結果、歯車の交換（取り替え）回数を減らして交換費用を削減できるとともに、取り替え用の歯車の在庫がない場合などにも、迅速に対応することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、キー溝を複数形成するだけですべての歯を有効的に活用することができ、また、軸にキー溝を複数形成することが強度などの点から困難な場合であっても、すべての歯を有効的に活用することが可能となる。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この実施の形態に係るウォームホイール（一部の歯のみが噛み合う歯車）１と、その周辺部材を示す平面図である。このウォームホイール１は、ウォーム（他の歯車）２Ａと対をなしてウォームギヤを構成し、発電所において使用される電気集塵器の出口ダンパを駆動するものである。

ウォームホイール１は、図２、３に示すように、平板状のはす歯歯車で、外周に複数の歯１Ａが全周にわたって連続的に形成されている。また、その中心と同心に、ダンパ軸（軸）３を挿入する円形の軸挿入孔１ａが形成され、この軸挿入孔１ａを形成する内周壁に、厚み方向に延びる第１のキー溝（被嵌合部）１ｂが形成されている。この第１のキー溝１ｂは、後述する第２のキー溝３ａとによって形成される空間部に、キー（嵌合部）４が挿入・圧入（嵌合）できるように、その形状が設定されている。

ダンパ軸３は円柱形で、その外周には、軸方向に延びる第２のキー溝３ａが、軸心を中心として９０度ごとに計４つ形成されている。すなわち、この実施の形態では、後述するように、ウォームホイール１の全体の歯１Ａの１／４（中心から９０度の領域）がウォーム２Ａと噛み合うため、ウォームホイール１を９０度ごとに回転固定（取付位置変更）できるように、第２のキー溝３ａが９０度ごとに４つ形成されている。そして、第１のキー１ｂ溝と第２のキー溝３ａとにキー４が挿入された状態で、軸挿入孔１ａにダンパ軸３が挿入され、これにより、ウォームホイール１がダンパ軸３の上端側に取り付けられている。また、ダンパ軸３には、２つのダンパ羽根５が放射線状に配設され、ダンパ軸３が回動することで、ダンパ羽根５が開閉するようになっている。

ウォーム２Ａは、ウォームホイール１と噛み合うねじ歯車でウォーム軸２に形成され、このウォーム軸２はウォーム２Ａがウォームホイール１と噛み合うように配設され、かつ、軸受６によって回転自在に支持されている。ここで、ウォーム２Ａの硬度、耐摩耗性は、ウォームホイール１よりも高く設定されている。また、ウォーム軸２はモータ（図示せず）に連結され、モータの回転に伴って正転または逆転できるようになっている。そして、ウォーム軸２が正転（例えば、図１中Ｔ１方向に回転）することで、ウォームホイール１が図１中Ｔ２方向に回転し、この回転に伴ってダンパ軸３が回動してダンパ羽根５が開く。同様に、ウォーム軸２が逆転（例えば、図１中Ｔ３方向に回転）することで、ウォームホイール１が図１中Ｔ４方向に回転し、この回転に伴ってダンパ軸３が回動してダンパ羽根５が閉じるようになっている。

また、ダンパ軸３の上端には、平棒状のリミット板７が、その両端部がダンパ軸３から延びるように取り付けられている。さらに、２つのリミットスイッチ８Ａ、８Ｂがフレーム（図示せず）に配設され、ウォームホイール１（ダンパ軸３）の回転に伴ってリミット板７の端部がリミットスイッチ８Ａ、８Ｂに当たると、モータが停止してウォームホイール１（ウォーム軸２）の回転が停止するようになっている。そして、この実施の形態では、ウォームホイール１が９０度だけ回転（正・逆転）するように、リミットスイッチ８Ａ、８Ｂが配設されている。つまり、図１のようにリミット板７の一端部が第１のリミットスイッチ８Ａに接している状態から、ウォームホイール１がＴ２方向に９０度回転し、リミット板７の他端部が第２のリミットスイッチ８Ｂに当たった時点で、ウォームホイール１の回転が停止する。さらに、その状態からウォームホイール１がＴ４方向に９０度回転し、リミット板７の一端部が第１のリミットスイッチ８Ａに当たった時点で、ウォームホイール１の回転が停止するように、リミットスイッチ８Ａ、８Ｂが配設されている。

このように、ウォームホイール１は９０度だけ正転、逆転し、ウォーム２Ａと噛み合うのは、その９０度に相当する部分の歯１Ａのみとなる。つまり、外周全長にわたって形成された歯１Ａのうち、全体の１／４に相当する図２に示すような一部の歯群１Ａ１のみがウォーム２Ａと噛み合うことになる。そして、ウォームホイール１をダンパ軸３から取り外して、例えば図２のＴ５方向にウォームホイール１を９０度回転（移動）させ、図４に示すように、第１のキー溝１ｂと対向する第２のキー溝３ａとにキー４を挿入して、ウォームホイール１をダンパ軸３に取り付ける。つまり、キー溝１ｂ、３ａとキー４との嵌合位置を変える（ダンパ軸３の軸心に対してウォームホイール１を回転移動させる）。これにより、ウォーム２Ａと噛み合う歯１Ａが別の歯群１Ａ２に変わるものである。

次に、このような構成のウォームホイール１の作用およびその取付方法について説明する。

まず、図１、２に示すように、ウォームホイール１の歯群１Ａ１がウォーム２Ａと噛み合う状態において、モータが回転するとウォーム軸２が回転し、この回転に伴ってウォームホイール１およびダンパ軸３が回動して、ダンパ羽根５が開閉する。このとき、ウォームホイール１は、歯群１Ａ１においてのみウォーム２Ａと噛み合い、その噛み合いを繰り返すことによって、歯群１Ａ１の歯１Ａが磨耗、劣化（破損）などする。そして、磨耗などが進行した場合には、上記のようにウォームホイール１を軸心まわりに９０度回転させてダンパ軸３に取り付け直し、ウォーム２Ａと噛み合う歯１Ａを別の歯群１Ａ２に変える。このようにして、歯１Ａの磨耗などが進行するたびに、ウォーム２Ａと噛み合う歯１Ａを順次、歯群１Ａ３、１Ａ４に変えていくものである。

以上のように、このウォームホイール１およびその取付方法によれば、ウォーム２Ａと噛み合う歯１Ａが磨耗などした場合に、ウォームホイール１を９０度回転させてダンパ軸３に取り付け直すことで、磨耗していない新たな歯１Ａがウォーム２Ａと噛み合う。このようにして、すべての歯１Ａを有効的に活用することができ、ウォームホイール１の交換回数を減らして（従来の１／４にして）交換費用を削減できるとともに、取り替え用のウォームホイール１の在庫がない場合などにも、迅速に対応することが可能となる。また、ダンパ軸３の外周に複数の第２のキー溝３ａを形成するだけでよく、しかも、第１のキー溝１ｂが１つしか形成されていない既存のウォームホイール１をそのまま使用して、そのすべての歯１Ａを有効的に活用することができる。

（実施の形態２）
図５は、この実施の形態に係るウォームホイール１０の取付状態を示す平面図であり、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。

このウォームホイール１０には、軸心を中心して９０度ごとに第１のキー溝１ｂが計４つ形成され、ダンパ軸３には、第２のキー溝３ａが１つ形成されている。そして、ウォーム２Ａと噛み合う歯１Ａを変える場合には、ウォームホイール１０をダンパ軸３から取り外して９０度回転させ、第２のキー溝３ａと対向する第１のキー溝１ｂを変えて、第１のキー溝１ｂと第２のキー溝３ａとにキー４を挿入するものである。

このように、この実施の形態によれば、ウォームホイール１０に第１のキー溝１ｂを複数形成するだけですべての歯１Ａを有効的に活用することができる。また、ダンパ軸３に第２のキー溝３ａを複数形成することが強度などの点から困難な場合であっても、すべての歯１Ａを有効的に活用することが可能となる。さらに、第１のキー溝１ｂが１つしか形成されていない既存のウォームホイールに対して、第１のキー溝１ｂを追加工して本ウォームホイール１０とすることで、既存のウォームホイールを有効的に活用することが可能となる。

（実施の形態３）
図６は、この実施の形態に係るウォームホイール２０の取付状態を示す平面図と正面図であり、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することでその説明を省略する。

この実施の形態では、ダンパ軸３の上端部（嵌合部）３Ａが四角柱状に形成され、この上端部３Ａを挿入（嵌合）する四角形状の軸挿入孔（被嵌合部）２０ａがウォームホイール２０に形成されている。そして、ウォーム２Ａと噛み合う歯１Ａを変える場合には、ウォームホイール２０をダンパ軸３から取り外して９０度回転させ（上端部３Ａと軸挿入孔２０ａとの嵌合位置を９０度ずらし）、上端部３Ａを軸挿入孔２０ａに挿入するものである。

この実施の形態によれば、四角柱状の上端部３Ａによってウォームホイール２０からダンパ軸３に力・トルクが伝達されるため、キーによる場合に比べて、局部応力や衝撃力を低減してダンパ軸３やウォームホイール２０の劣化、損傷などを低減することが可能となる。また、噛み合う歯１Ａを変えるには、ウォームホイール２０をダンパ軸３から取り外して９０度回転させ、上端部３Ａを軸挿入孔２０ａに挿入すればよいため、キーを外して挿入し直す場合に比べて、作業を容易かつ迅速に行うことが可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、一部の歯のみが噛み合う歯車がウォームホイールで、他の歯車がウォームの場合について説明したが、その他の歯車であってもよい。例えば、図７に示すように、一部の歯のみが噛み合う歯車が大径の平歯車３０で、他の歯車が小径の平歯車３１であり、小径の平歯車３１が駆動回転することで、大径の平歯車３０が従動回転するものであってもよい。この場合、例えば、大径の平歯車３０に２つのキー溝３０ａを設けることで、小径の平歯車３１と噛み合う歯３０Ａを変えられるようにする。

また、上記の実施の形態では、嵌合部（キーなど）が凸形状で、被嵌合部（キー溝など）が凹形状となっているが、嵌合部が凹形状で、被嵌合部が凸形状であってもよい。さらに、嵌合部は、上記のキー４や上端部３Ａに限らず、例えばピンとし、ピンが挿入されるピン穴をウォームホイール１またはダンパ軸３に複数設け、挿入するピン穴を変えることで、ウォーム２Ａと噛み合う歯１Ａを変えるようにしてもよい。また、上記の実施の形態では、ウォームホイールを９０度ごとに回転させてその取付位置を変更できるようになっているが、他の歯車と噛み合う歯の領域（歯群の大きさ）に応じて、例えば、１２０度、１８０度ごとに変更できるようにすることは、勿論である。

この発明の実施の形態１に係るウォームホイールとその周辺部材を示す平面図である。 図１のウォームホイールのダンパ軸への取付状態を示す平面図である。 図１のウォームホイールとその周辺部材を示す正面図である。 図１のウォームホイールの取付位置を変えた状態を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係るウォームホイールのダンパ軸への取付状態を示す平面図である。 この発明の実施の形態３に係るウォームホイールのダンパ軸への取付状態を示す平面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 この発明を平歯車に適用した場合を示す平面図である。

符号の説明

１、１０、２０ ウォームホイール（一部の歯のみが噛み合う歯車）
１Ａ 歯
１Ａ１〜１Ａ４ 歯群
１ａ 軸挿入孔
１ｂ 第１のキー溝（被嵌合部）
２ ウォーム軸
２Ａ ウォーム（他の歯車）
３ ダンパ軸（軸）
３ａ 第２のキー溝
３Ａ 上端部（嵌合部）
４ キー（嵌合部）
２０ａ 軸挿入孔（被嵌合部）

Claims (3)

1. 歯が周方向に連続的に形成され、そのうちの一部の歯のみが他の歯車と噛み合う、一部の歯のみが噛み合う歯車であって、
   軸側に設けられた嵌合部が嵌合する被嵌合部が、歯車を軸心まわりに回転させて前記嵌合部と被嵌合部との嵌合位置を変えることで、前記他の歯車と噛み合う歯が変わるように設けられている、
   ことを特徴とする一部の歯のみが噛み合う歯車。
2. 前記嵌合部がキーで、前記軸を挿入する軸挿入孔に前記被嵌合部としてのキー溝が複数形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の一部の歯のみが噛み合う歯車。
3. 歯が周方向に連続的に形成され、そのうちの一部の歯のみが他の歯車と噛み合う、一部の歯のみが噛み合う歯車の取付方法であって、
   軸側に嵌合部を設け、前記嵌合部が嵌合する被嵌合部を前記歯車に設け、前記歯車を軸心まわりに回転させて前記嵌合部と被嵌合部との嵌合位置を変えることで、前記他の歯車と噛み合う歯を変える、
   ことを特徴とする一部の歯のみが噛み合う歯車の取付方法。
   

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