JP3686288B2 - ウォームホイール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交わらず平行でもない２軸間において運動を伝達するウォームギヤとして円筒ウォームと噛み合わせて使用され、円筒ウォームを介して動力が伝達されるように構成されたウォームホイールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４(a) に、この種のウォームホイールの例を示すと、ウォームホイール２０は、歯幅方向の両端に渡って歯たけが一定のはすば２１をリム２２の外周全面にわたって形成した円筒状のはすば歯車で構成されている。そして、図４(b) に示すように、円筒ウォーム２３に組み付けた状態においては、歯の中央部でのみ円筒ウォーム２３と噛み合わさるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、円筒状のはすば歯車で構成した従来のウォームホイールは、円筒ウォームとの噛み合い面積が小さく、その噛み合い箇所に集中的に荷重が掛かるため、歯の強度低下を招きやすい傾向にあり、ひいてはウォームホイールの寿命に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【０００４】
この問題を解決するために、本件出願人は図５(a) に示すように、歯のほぼ両端に渡って前記円筒ウォームと噛み合うように前記円筒ウォームの外形に合わせて円弧状の歯形状に形成されたはすばをリム２２の全面に渡って設けた、鼓形状のウォームホイール２０’を利用することを検討した。ウォームホイールをこのような鼓形状に形成すれば、図４(b) に示すような円筒状のウォームホイールに比べて、図５(b) に示すように、円筒ウォーム２１との噛み合い面積が大きいので、その分、歯部に掛かる荷重が分散されて、歯の強度、耐久性を向上させることが期待できる。
しかし、幾度の検討を重ねた結果、鼓形状のウォームホイールには上記のような利点があるものの、円筒ウォームとの噛み合い面積が大きいと、却って、円筒ウォームとの摩擦力が増大して、噛み合い箇所が蓄熱、摩耗しやすくなり、回転効率も悪くなるという知見が得られた。
【０００５】
また、ウォームギヤの取り付けに関しても以下のような問題があった。即ち、図４(a) に示すような通常のはすば歯車で構成した円筒状のウォームホイール２０であれば、先に円筒ウォーム２３を組み込み、その位置を固定した後から円筒状のウォームホイール２０を組み込むことができるのに対し、図５(a) に示すような鼓形状のウォームホイール２０’は、歯部の両端の歯たけが中央部の歯たけに比べて高く形成されており、固定された円筒ウォーム２３に対しウォームホイール２０’の回転軸（図示省略）に沿って垂直に移動させると、鼓形状の歯部の端部が円筒ウォーム２１にぶつかってしまうため、先に円筒ウォーム２３を組み込んでおいて、その後からウォームホイール２０’を組み込むという作業をすることができない。
従って、ウォームギヤの一部として円筒ウォームを先に製品に取り付けておき、予め位置決め固定された軸に、後からウォームホイールを取り付けなければならないような作業工程が要求される場合には、円筒状のウォームホイールに代えて鼓形状のウォームホイールをそのまま利用することができず、鼓形状のウォームホイールを用いてその利点が生かされるように設計変更しようとしたくても、製品形状や、他の部品の形状の変更を余儀なくされたり、作業工程そのものを抜本的に見直さなければならず、組立ラインの変更が必要になる等の不利があった。
【０００６】
そこで本発明は、回転中の蓄熱、摩耗を抑えながらも、歯の強度、耐久性を向上させることができ、しかも取り付け作業においても何ら支障の生じることのないウォームホイールを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明によるウォームホイールは、外周面に複数の歯部を一体成形したリムを有し、円筒ウォームと噛み合わせて動力を伝達するウォームホイールにおいて、前記リムと一体化している歯部は、前記円筒ウォームとの噛み合い面積が大きくなるように、少なくとも一部を前記円筒ウォームの外形に合わせて円弧状に形成した円弧状歯部と、歯たけが一定となる矩形の歯形状に形成した矩形歯部と、からなり、前記円弧状歯部と前記矩形歯部とが、所定の歯数ずつ交互に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を、図を用いて説明する。
図１は本発明によるウォームホイールの一実施形態を示す斜視図である。
本実施形態のウォームホイール１０は、外周面で複数の歯部１１と一体化している円筒形のリム１２と、リム１２と同心円状に位置するボス１３と、リム１２とボス１３とに接続されたウェブ１４と、ボス１３よりリム１２へ向けて放射状に延びていて、ボス１３の外周面とリム１２の内周面およびウェブ１４とに接続された複数のリブ１５とを有している。なお、これらの点に関する限りにおいては、本実施形態のウォームホイールは図示の構成に限定されるものではなく、従来のこの種のウォームホイールにおいて公知となっているいずれの構成も適用可能である。
本発明のウォームホイール１０が、従来のウォームホイールと大きく異なる点は、次に述べるように、リム１２の外周面に設けられた歯部１１の形態にある。
【０００９】
本実施形態のウォームホイール１０は、鼓形状のウォームホイールと同様の円弧状歯部１６と、円筒状のウォームホイールと同様の矩形歯部１７とが、ウォームホイール１０の回転方向に沿うリム１２の外周側面上に混在するように構成されている。
円弧状歯部１６は、歯のほぼ両端に渡って円筒ウォーム２３と噛み合うように前記円筒ウォーム２３の外形に合わせて形成された円弧状の辺を有するはすばを備えている。一方、矩形歯部１７は、歯のほぼ両端に渡って歯たけが一定であって該歯の歯幅方向中央部でのみ円筒ウォーム２３と噛み合うように形成された矩形形状のはすばを備えている。
このように、円弧状歯部１６と矩形歯部１７とを混在させることにより、円弧状歯部１６とすることの不利を極力抑えながら、その利点を生かすことができる。
例えば、ウォームホイールとウォームとの噛み合い部位に特に大きな衝撃が加わるのは、その回転開始と回転停止の際であるので、その際に噛み合う部位が必ず一定になるようにウォームギヤが構成されているのであれば、その部位に円弧状歯部１６を形成して回転開始と回転停止の際の衝撃を噛み合い面積の大きい前記円弧状歯部１６で受けて強度と耐久性とを確保し、それ以外の部位には蓄熱、摩耗などの不利が生じないように矩形歯部１７を形成するようにすればよい。
また、回転開始と回転停止の際に噛み合う部位が必ずしも一定にならないような場合であっても、円弧状歯部１６と矩形歯部１７とを所定の間隔で交互に繰り返して形成すれば、回転開始と回転停止の際の噛み合い部位に、ある程度の割合で円弧状歯部１６が位置するようになるので、これによって強度と耐久性とを確保するように構成することができる。
また、矩形歯部１７は、リム１２の外周面上において、少なくとも、位置を固定された状態の円筒ウォーム２３に対しウォームホイール１０をウォームホイール１０の回転軸に沿って移動させることによって円筒ウォーム２３に組み付けることが可能な範囲に形成されている。
【００１０】
図１の実施形態では、正回転と逆回転とを同じ回転数だけ交互に繰り返し、且つその回転数が１回転の正数倍にならずに回転が開始される際の噛み合い部位と回転が停止する際の噛み合い部位とが異なるウォームホイールを仮定しており、円弧状歯部１６は、ウォームホイール１０の回転開始と回転停止のそれぞれの際に円筒ウォーム２３と噛み合うように２箇所に形成されている。
尚、本発明において、円弧状歯部と矩形歯部のそれぞれが形成される領域及びその数は、本発明の効果が損なわれない範囲で任意に設定することができる。
【００１１】
本実施形態のウォームホイール１０は、このように構成したので、製品に取り付けられている既存のウォームギヤの従来の円筒状ウォームホイールを付け替える場合には、従来の円筒状ウォームホイールを取り外した後、ウォームホイール１０を回転軸に通し、矩形歯部１７が円筒ウォーム２３を向いた状態にして、回転軸に沿って移動させると、矩形歯部１７が円筒ウォーム２３に噛み合わされる。このため、円筒ウォーム２３を取り外すことなく極めて簡単にウォームホイール１０を付け替えることができる。
【００１２】
また、ウォームホイール１０の回転開始及び／又は回転停止の際に、円筒ウォーム２３からの荷重を円弧状歯部１６で受けるようにすれば、噛み合い面積が大きい分荷重が分散されるので、矩形状の歯部のみをリムの外周全面に形成した従来のウォームホイールに比べて歯部の強度、耐久性が向上する。
【００１３】
他方、ウォームホイール１０には円弧状歯部１６だけではなく、矩形歯部１７も混在しているので、その部位において円筒ウォーム２３との接触面積を少なくして摩擦力を低減させて、熱を逃がすと共に、摩耗の度合いを減らすこができ、さらには、回転効率を向上させることができる。
【００１４】
以下においては、本発明のウォームホイールと類似の効果を奏し得るウォームホイールを参考例として説明する。ウォームホイールが、例えば、１回転の正数倍だけ正逆いずれかの方向に回転して、回転の開始と停止とを繰り返すように構成されるなどして、回転が開始される際の噛み合い部位と回転が停止する際の噛み合い部位とが同じとなるウォームホイールである場合には、図２に示すように、円弧状歯部１６を１つだけ形成しておき、それ以外は矩形歯部１７とすることによって、本発明のウォームホイールと類似の効果を奏し得る。
【００１５】
また、円弧状歯部１６及び／又は矩形歯部１７を、外径及び／又は歯幅の異なる複数の円筒ウォーム２１に対し、それぞれ噛み合わせ可能となるような外径及び／又は歯幅を備えて、複数形成してもよい。このように構成すれば、一種類のウォームホイールで複数種類の円筒ウォームに取付け可能となり、その分のウォームホイールの製造コストを低減させることができると共に、利用対象が拡がる。
【００１６】
また、円弧状歯部１６及び矩形歯部１７を、それぞれ、ウォームホイール１０の回転軸を軸として軸対称な、ウォームホイール１０の回転方向に沿うリムの外周面上の所定位置に形成しても良い。
このように構成すれば、ウォームホイールの回転時のバランスを取ることができる。
【００１７】
図３は本発明と類似の効果を奏し得るウォームホイールの他の参考例を示す斜視図である。本参考例のウォームホイール１０は、その歯形状が、歯幅方向のほぼ中央を境にして、一方の半分では矩形の歯形状を有し、他方の半分では円弧状の歯部を有した形状となっている。即ち、矩形の歯部と円弧状の歯部とが一つの歯に混在して円弧状歯部１６’が形成されている。円弧状歯部１６’は歯のほぼ両端に渡って円筒ウォーム２３の外周のほぼ４分の１の長さで円筒ウォーム２３と噛み合い且つ一方の側から円筒ウォーム２３に組み込むことができるように円筒ウォーム２３の外形に合わせて形成されている。そして、このウォームホイール１０は、このような円弧状歯部１６’と歯のほぼ両端に渡って歯たけが一定であって該歯の中央部でのみ円筒ウォーム２３と噛み合うようにはすばが形成された矩形歯部１７とを回転方向に沿うリムの外側面上に混在させた構成となっている。その他の構成については図１の実施形態とほぼ同様である。円弧状歯部をリムの外周面全面に形成されたウォームホイールでは、上下の向きによっては、回転軸に沿って垂直に移動させたときに歯の端部が円筒ウォームにぶつかってしまうため、先に組み込まれた円筒ウォーム２３の後から組み込むことができない。しかも、ウォームホイールの回転中に生じる噛み合い箇所の蓄熱、摩耗、回転効率の悪化という問題を何ら解決できない。これに対し、本参考例によれば、上記図１の実施形態と同様に円筒ウォーム２３との接触面積を少なくして摩擦力を低減させて、熱を逃がすと共に、摩耗の度合いを減らすこができ、さらには、回転効率を向上させることができる上、ウォームホイール２０の向きが上下何れの向きであっても矩形歯部１６をウォーム２０に対面させてウォームホイール１０を回転軸に沿って垂直に移動させることによって円筒ウォーム２０にウォームホイール１０を組み込むことができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のウォームホイールによれば、円弧状歯部と矩形歯部とを混在させることにより、円弧状歯部とすることの不利を極力抑えながら、その利点を生かすことができる。
また、ウォームギヤの一部として円筒ウォームを先に製品に取り付けておき、予め位置決め固定されている回転軸に後からウォームホイールを取り付けなければならないような作業工程が要求されるような場合であっても、矩形歯部を利用することによって、その取り付け作業を何ら支障なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるウォームホイールの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】 本発明によるウォームホイールと類似の効果を奏し得るウォームホイールの参考例を示す斜視図である。
【図３】 本発明によるウォームホイールと類似の効果を奏し得るウォームホイールの他の参考例を示す斜視図である。
【図４】ウォームホイールの従来例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は円筒ウォームと噛み合わさった状態を示す図である。
【図５】リムの外周面全面を円弧状の歯部で構成した鼓形状のウォームホイールを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は円筒ウォームと噛み合わさった状態を示す図である。
【符号の説明】
１０ ウォームホイール
１１ 歯部
１２ リム
１３ ボス
１４ ウェブ
１５ リブ
１６，１６’ 円弧状歯部
１７ 矩形歯部
２３ 円筒ウォーム

Claims (1)

1. 外周面に複数の歯部を一体成形したリムを有し、円筒ウォームと噛み合わせて動力を伝達するウォームホイールにおいて、
   前記リムと一体化している歯部は、前記円筒ウォームとの噛み合い面積が大きくなるように、少なくとも一部を前記円筒ウォームの外形に合わせて円弧状に形成した円弧状歯部と、歯たけが一定となる矩形の歯形状に形成した矩形歯部と、からなり、前記円弧状歯部と前記矩形歯部とが、所定の歯数ずつ交互に形成されていることを特徴とするウォームホイール。

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