JP5141329B2 - ウォームギヤ - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂成形されたウォームを備えるウォームギヤに関する。
従来技術として、ウォームの歯厚を軸方向に沿って薄肉から厚肉に漸次変化させたウォームギヤがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、複数の歯を備え相手歯車の歯との噛み合いによって回転運動を伝達する歯車であって、各々の歯を、標準歯車の歯形に対して、歯幅方向の一方の端面における歯厚を厚くすると共に他方の端面における歯厚を薄くしてその間の両側方の歯面を滑らかな斜面で結び、各々の歯の回転軸に平行な面内の横断面形状が略台形となるように形成した歯車がある（例えば、特許文献２参照。）。
また、ウォームホイールと共にウォームギヤを構成する射出成形プラスチックウォームであって、半鼓形ウォームと、この半鼓形ウォームの小径側に連続して形成されたものがある（例えば、特許文献３参照。）。
特開平７−３０９２４４号公報（第４−５図） 特開２００７−２４７８９４号公報（第３図） 特開２００３−８０５６４号公報（第１図）
しかしながら、従来技術では、歯先までウォームの歯厚を軸方向に沿って薄肉から厚肉に漸次変化するため、ウォームホイールの歯と干渉を避けるためには歯厚を厚くできるのは微量であり、ウォーム強度の向上は微増かほとんど変わらなかった。
また、従来技術では、歯幅方向の一方の端面における歯厚を厚くすると共に他方の端面における歯厚を薄くするため、歯厚は全体で見ると変化せず、ウォーム強度は変化しない。
また、従来技術では、半鼓形ウォームは、加工・軸受部に高精度を要し、また半鼓形では射出成形での離型が困難で、製造コストが高騰する問題がある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、従来の樹脂成形されたウォームと比べて高強度で且つ低コストの樹脂成形されたウォームを備えたウォームギヤを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ウォームホイールと樹脂成形された円筒ウォームとから構成されるウォームギヤであって、回転軸を通る平面上の断面における前記円筒ウォームの歯面は、噛合中心部側の歯面と反対側の片側の歯面が、前記円筒ウォームの基準ピッチ円の外側に位置して前記ウォームホイールに接触する第１歯面と前記円筒ウォームの基準ピッチ円と歯底円との間に位置して前記ウォームホイールに接触しない第２歯面とから形成され、前記第２歯面の歯厚は、前記ウォームホイールと前記円筒ウォームの噛合中心部から前記円筒ウォームの軸方向に沿って漸次大きくなるように構成した。
請求項１に記載の発明では、噛合中心部側の歯面と反対側の片側の歯面が、円筒ウォームの基準ピッチ円の外側に位置してウォームホイールに接触する第１歯面と円筒ウォームの基準ピッチ円と歯底円との間に位置してウォームホイールに接触しない第２歯面とから形成され、第２歯面の歯厚は、ウォームホイールと前記円筒ウォームの噛合中心部から円筒ウォームの軸方向に沿って漸次大きくなるため、ウォームホイールと干渉を避けながら歯元部の歯厚を大きくすることができ、歯元部の強度が向上する。また、マスタギヤでの放電加工で歯型加工後、異なる円筒ウォーム形状でピッチの長いマスタギヤで再加工し、噛合いに支障をきたさない所まで円筒ウォーム歯元部を厚くする型加工を行うことで、製造コストを押さえながら歯元部の歯厚が従来よりも厚い円筒ウォームを成形できる。
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、本実施形態では、円筒ウォームで説明をしているが、これに限定されるものではなく、例えば、円柱等であっても良い。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例のウォームホイール１０と樹脂成形された円筒ウォーム２０を備えたウォームギヤ１の断面図である。ウォームホイール１０は、円筒ウォーム２０からの力を受けて図の時計回りに回転する。円筒ウォーム２０は、溶融した樹脂（例えば、ポリアセタール、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタアレート等）を射出して成形したものである。歯元部２１は、第１歯面２２、第２歯面２３を形成する。円筒ウォーム２０の第２歯面２３は、ウォームホイール１０と噛合う歯面と反対の歯面側に形成され、歯元部２１の歯厚２４は軸方向２６に沿って漸次大きくなる。そして、本実施形態では、円筒ウォーム２０の内部には、芯金２７が配設されている。このように芯金２７を配設することによりウォーム２０の強度を向上させることができる。
円筒ウォーム２０が回転すると、ウォームホイール１０と円筒ウォーム２０の夫々の歯が接触してウォームホイール１０に動力が伝達される。このとき円筒ウォーム２０のウォームホイール１０と接触する噛合点に力が作用する。円筒ウォーム２０の歯元部２１に作用する応力は、噛合中心部２５から離れるに従って歯元部２１の歯厚２４が軸方向２６に沿って漸次大きくなるため低減される。
（第２実施例）
図２は、本発明の第２実施例のウォームギヤ２の断面図である。第１実施例と共通する機能、部位については共通の符番を用いて説明する。ウォームギヤ１とウォームギヤ２の違いは、ウォームギヤ２では円筒ウォーム３０の歯底径３１は、噛合中心部２５から円筒ウォーム３０の軸方向２６に沿って漸次大きくなることである。
円筒ウォーム３０は、溶融した樹脂（例えば、ポリアセタール、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタアレート等）を射出して成形したものである。円筒ウォーム３０の歯底径３１は、ウォームホイール１０と噛合う歯面と反対の歯面側に軸方向２６に沿って漸次大きくなる。
円筒ウォーム３０が回転すると、ウォームホイール１０と円筒ウォーム２０の夫々の歯が接触してウォームホイール１０に動力が伝達される。このとき円筒ウォーム３０のウォームホイール１０と接触する噛合点に力が作用する。円筒ウォーム３０は、噛合中心部２５から離れるに従って歯底径３１が漸次大きくなる。歯先径３２が一定の場合、全歯たけ３３は、噛合中心部２５から円筒ウォーム３０の軸方向２６に沿って漸次小さくなる。
（解析結果）
Figure 0005141329
表１は、第１実施例の円筒ウォーム２０と、第２実施例の円筒ウォーム３０の歯元部に作用する最大応力を有限要素法を用いて数値解析し、歯元部の形状が変化しない基準形状のモデルと比較した結果である。歯元部の破断等の主な原因となる最大引張応力は、基準形状と比較して、円筒ウォーム２０で１１％、円筒ウォーム３０で１５％低減する。また、歯元部の最大圧縮応力は、円筒ウォーム２０では１４％低減する。
第１実施例では、歯元部２１は第１歯面２２と第２歯面２３を形成し、歯元部２１の歯厚２４は噛合中心部２５から円筒ウォーム２０の軸方向２６に沿って漸次大きくなるため、ウォームホイール１０との干渉を避けながら歯元部２１の歯厚２４を大きくすることができ、歯元部２１の強度が向上する。
また、図示しないマスタギヤでの放電加工でギヤ型加工後、異なる円筒ウォーム形状でピッチの長いマスタギヤで再加工し、噛合いに支障をきたさない所までウォーム歯元部を厚くする型加工を行うことで、製造コストを押さえながら歯元部２１の歯厚２４が従来よりも厚い円筒ウォーム２０を成形できる。
また、第２実施例では、円筒ウォーム３０の歯底径３１は噛合中心部２５から円筒ウォーム３０の軸方向２６に沿って漸次大きくなるので、円筒ウォーム３０の軸剛性が上がり、ウォームホイール１０と円筒ウォーム３０の噛合いが浅くならず円筒ウォーム３０の強度が向上する。また円筒ウォーム３０の全歯たけ３３は、噛合中心部２５から円筒ウォーム２０の軸方向に沿って漸次小さくなるため、歯元部２１に働く曲げモーメントが小さくなり、応力を低減できる。
また、図示しないマスタギヤを用い放電加工または電鋳で歯型加工後、傾斜部を追加工することで、製造コストを押さえながら円筒ウォーム３０の歯底径３１が噛合中心部２５から円筒ウォームの軸方向に沿って漸次大きくなる円筒ウォーム３０を成形できる。
本発明の円筒ウォーム２０、３０は樹脂成形によるものであるが、簡単な金属芯を軸部に備えてもよい。その場合には、低コストで高強度の円筒ウォームが得られる。
本発明の第１実施例のウォームホイールと樹脂成形された円筒ウォームを備えたウォームギヤの断面図である。 本発明の第２実施例のウォームホイールと樹脂成形された円筒ウォームを備えたウォームギヤの断面図である。
符号の説明
１ ウォームギヤ
２ ウォームギヤ
１０ ウォームホイール
２０ 円筒ウォーム（ウォーム）
２１ 歯元部
２２ 第１歯面（歯面）
２３ 第２歯面（歯面）
２４ 歯厚
２５ 噛合中心部
２６ 軸方向
３０ 円筒ウォーム（ウォーム）
３１ 歯底径

Claims (1)

  1. ウォームホイールと樹脂成形された円筒ウォームとから構成されるウォームギヤであって、回転軸を通る平面上の断面における前記円筒ウォームの歯面は、噛合中心部側の歯面と反対側の片側の歯面が、前記円筒ウォームの基準ピッチ円の外側に位置して前記ウォームホイールに接触する第１歯面と前記円筒ウォームの基準ピッチ円と歯底円との間に位置して前記ウォームホイールに接触しない第２歯面とから形成され、前記第２歯面の歯厚は、前記ウォームホイールと前記円筒ウォームの噛合中心部から前記円筒ウォームの軸方向に沿って漸次大きくなるウォームギヤ。
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