JPH0718475B2 - ウオームギヤ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［利用分野及び発明の概要］ 本発明は、ウオームギヤ装置、特に、鼓型のウオームに
かみ合うホイールを、円板上のディスクの周縁にこれと
別個に構成した進退歯を具備させてなる形式のウオーム
ギヤ装置に関するものであり、前記進退歯がかみ合い初
期においてウオームの歯のリード角に正確に一致すると
ともに滑らかなかみ合いが行われるようにするものであ
る。

［従来技術及びその課題］ ウオームとウオームホイール（以下単にホイールとい
う）とのかみ合い部のバックラッシュを防止するように
したウオームギヤ装置として、鼓型のウオーム（１）に
かみ合うホイール（Ｈ）を、円板状のディスク（３）の
周囲にこれと別体に構成した多数の歯を植設した構成と
し、この歯を前記ディスク（３）に対して進退可能で且
回動自在な進退歯（２）としたもの（第11図）がある。

このものでは、前記進退歯（２）がウオーム（１）の歯
（11）のリード角に倣って変化しながらかみ合うと共
に、進出方向に付勢された態様でかみ合うことから、ウ
オーム（１）とホイール（Ｈ）のかみ合い部分における
バックラッシュが生じないものとなる。

ところが、このように、半径方向に進出するように付勢
した多数の進退歯（２）（２）をディスク（３）の周囲
に植設したものでは、各進退歯（２）がウオーム（１）
とのかみ合いを外れて自由状態となると最進出位置に突
出し、ホイール（Ｈ）の回動に伴ってかみ合い開始位置
に達すると、このかみ合いによって強制的に一定ストロ
ーク押込まれる。このとき、各進退歯（２）は急激な動
作を行うこととなり、高速回転時等においては衝撃音を
発生する可能性がある。

本発明は、このように、『ディスク（３）の周囲に配設
し且その半径方向に進出するように付勢した多数の進退
歯（２）（２）を具備するホイール（Ｈ）と、これにか
み合うウオーム（１）とからなるウオームギヤ装置』に
おいて、ウオーム（１）の歯（11）と進退歯（２）との
かみ合い開始時の衝撃音を緩和させるために、かみ合い
開始時の各進退歯（２）の進退方向の移動を無くし、又
は、この速度を低く抑えられるようにすることをその技
術的課題とする。

＊請求項１の発明について ［技術的手段］ 上記課題を解決するために講じた本発明の技術的手段
は、『ウオーム（１）の歯（11）と進退歯（２）とのか
み合い開始点に隣接する位置で且非かみ合い状態にある
前記進退歯（２）の移動軌跡内にこの進退歯（２）に対
して外周側から対接する案内壁（61）を設け、この案内
壁（61）の前記進退歯（２）との対向面における前記ウ
オーム（１）側の端部の位置を、前記進退歯（２）の歯
部（21）をかみ合い開始位置に押込む位置に設定した』
ことである。

［作用］ 本発明の上記技術的手段は次のように作用する。

ホイール（Ｈ）の進退歯（２）（２）は、ウオーム
（１）の歯（11）とのかみ合いが外れると、この進退歯
（２）は進出方向に付勢されていることから、最進出位
置に突出し、この状態で回動してウオーム（１）とのか
み合い開始点側に移動する。

ウオーム（１）の歯（11）とのかみ合い開始点に隣接す
る位置で且非かみ合い状態にある進退歯（２）の移動軌
跡内には案内壁（61）があるから、各進退歯（２）がこ
の部分に達すると歯部（21）が前記案内壁（61）に対偶
する。この案内壁（61）の進退歯（２）との対向面にお
ける少なくともウオーム（１）側の端部を進退歯（２）
の歯部（21）をかみ合い開始位置に押込む位置に設定し
たから、各進退歯（２）が移動して案内壁（61）との対
偶開始点に達すると、案内壁（61）と進退歯（２）とが
対接しその後徐々に進退歯（２）が押込まれ、最終点で
はかみ合い開始位置にまで押込まれてウオーム（１）の
歯（11）とのかみ合いを開始する。

尚、進退歯（２）の非かみ合い域の全周に案内壁（61）
を設けたものでは、非かみ合い状態において、進退歯
（２）が常時かみ合い開始位置に押込まれた状態にあっ
て、この案内壁（61）を外れた時点でウオーム（１）の
歯（11）とかみ合いを開始することとなる。このよう
に、進退歯（２）は、かみ合い開始位置に押込まれた状
態でウオーム（１）とのかみ合いを開始することとな
る。

［効果］ 本発明は上記構成であるから次の特有の効果を有する。

進退歯（２）がかみ合い開始位置に押込まれた状態でウ
オーム（１）とのかみ合いを開始することとなるから、
ウオーム（１）の歯（11）とのかみ合い開始点において
進退歯（２）の急激な移動が生じないこととなり、衝撃
音の発生等が防止できる。

又、円滑にかみ合いが開始されるから、伝動ロスが少く
なる。

進退歯（２）と歯（11）とのかみ合い開始の円滑さを実
現するために、歯（11）の始端部に相当する部分のウオ
ーム（１）の谷部を予め深く且広く設定することによっ
ても進退歯（２）の案内機能を発揮させ得るが、このよ
うな形式の場合には、ウオームの歯（11）の加工が非常
に面倒になるが、上記構成によれば、かかる加工上の面
倒が解消される。

＊請求項２に記載の発明について この請求項２に記載の発明は、上記請求項１の発明のウ
オーム（１）を鼓型とするとともに進退歯（２）を歯
（11）と滑り接触する形式の歯部（21）を具備する構成
とした場合において歯部（21）と歯（11）とのかみ合い
開始が円滑に行われるようにするものである。

［手段］ この為に採用された請求項２の発明の特徴的手段は、
『ウオーム（１）を鼓形とし、進退歯（２）の歯部（2
1）を前記ウオーム（１）の歯（11）に対して滑り接触
する形式とすると共に前記進退歯（２）をディスク
（３）に対して回動自在に保持させ、前記歯部（21）の
先端面と案内壁（61）とを、この案内壁（61）における
ウオーム（１）側端部の一定範囲においてすすみ対偶さ
せ、このすすみ対偶状態における前記歯部（21）の進み
方向に対する傾斜角度を、前記歯（11）とのかみ合い開
始点におけるリード各に一致させた』ことである。

［作用］ この特徴的手段を採用するものは次のように作用する。

ウオーム（１）を鼓形とするとともに、進退歯（２）の
歯部（21）を歯（11）に対して滑り接触する形式とした
から、進退歯（２）が歯（11）とかみ合って移動する間
に歯部（21）のウオーム（１）の軸線に対する角度は徐
々に変化する。具体的には、前記角度は歯（11）とのか
み合い点におけるリード角に倣って変化し、前記角度は
かみ合い開始点から徐々に大きく傾斜してウオーム
（１）の中央部で前記傾斜角が最大となり、かみ合い終
点ではかみ合い開始点の傾斜角にかみ合い角度に一致す
るものとなる。

進退歯（２）をディスク（３）に対して回動自在に保持
させたから、歯部（21）と歯（11）とが滑り接触する形
式であっても前記対偶が確保される。

進退歯（２）の歯部（21）の先端面と案内壁（61）とを
この案内壁（61）のウオーム（１）側端部の少なくとも
一定範囲においてすすみ対偶させ、このすすみ対偶状態
における歯部（21）の進み方向に対する傾斜角度を歯
（11）のかみ合い開始点におけるリード角に一致させた
から、進退歯（２）が非かみ合い状態からかみ合い状態
に変化する際における、進退歯（２）の歯部（21）の進
み方向に対する傾斜角度は、かみ合い開始点のそれに一
致したものとなり、円滑にかみ合いが開始される。

＊請求項３の発明について 請求項３の発明は、歯（11）と歯部（21）のかみ合い終
点直後においても、進退歯（２）を滑らかに移動させる
と共に正逆駆動させた場合のいずれにおいてもかみ合い
開始点における進退歯（２）の円滑な動作が確保される
ようにするものである。

このために採用した特徴的手段は、『ウオーム（１）の
歯（11）と進退歯（２）とのかみ合い終点に隣接する位
置で且非かみ合い状態にある前記進退歯（２）の移動軌
跡内にもこの進退歯（２）に対して外周側から対接する
案内壁（61）を設け、この案内壁（61）は、前記進退歯
（２）との対向面における前記ウオーム（１）側の端部
の位置が、前記進退歯（２）の歯部（21）をかみ合い終
了位置に押込む位置に設定された』ことである。

この特徴的手段を採用するものでは、かみ合い開始点と
かみ合い終点の両方において進退歯（２）が自由状態か
らかみ合い状態又はこれと逆の関係に円滑に移動するこ
ととなる。従って、ウオーム（１）及び進退歯（２）が
正逆何れの方向に回転駆動される場合にも、円滑にかみ
合いが開始される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図から第10図に基いて説明
する。

第１図〜第８図に示す第１実施例では、進退歯（２）の
歯部（21）を山形に構成すると共に、進退歯（２）の全
体を十分な硬度の素材により構成している。そして、第
３図のように、前記歯部（21）の表面は、一定の肉厚の
メタル素材（Ｍ）によって包囲されている。

進退歯（２）の軸部（22）は、その基端部よりも先端部
を大径としてあり、この軸部（22）の形状に合せてディ
スク（３）の周側に多数の孔部（31）（31）を一定のピ
ッチで形成している。

そして、第１図に示すように、前記孔部（31）（31）の
それぞれに進退歯（２）の軸部（22）を回転及び摺動可
能に密に嵌入し（円筒対偶させ）、前記孔部の底壁と進
退歯（２）との間に圧縮バネ（34）を介装してある。従
って、ディスク（３）の周側からは進退歯（２）の歯部
（21）が突出し、且、この進退歯（２）が進出方向に付
勢されることとなる。

各進退歯（２）の軸部（22）には規制穴（29）がこれの
軸線と直角方向に貫通し、ディスク（３）にこれの軸線
と平行に貫通配設した規制軸（39）が前記規制穴（29）
に遊嵌している。

これにより、規制軸（39）と規制穴（29）の遊嵌度合に
応じた範囲で、進退歯（２）がディスク（３）に対して
進退し且進退歯（２）が一定角度往復回動可能となる。
又、進退歯（２）の最進出位置が所定の位置に設定され
ることとなる。

なお、規制穴（29）の貫通方向は、第４図のように、歯
部（21）の中心線（Ｌ）と一定の角度を有するように設
定されており、この角度を歯（11）の始端部のリード角
（初期かみ合い角度）に一致させてある。従って、規制
穴（29）と規制軸（39）とが同軸又は平行となった姿勢
で歯部（21）の中心線（Ｌ）の傾斜角度が歯（11）との
かみ合い開始点における傾斜角度と一致することとな
る。

この実施例は、請求項３の発明に対応するものとしてあ
り、ウオーム（１）の歯（11）の両端に近接して案内壁
（61）（61）を設けてあり、この案内壁（61）はケーシ
ング（６）の壁面から突出させている。ディスク（３）
の半径方向の断面において、案内壁（61）及び歯部（2
1）の断面形状は、第５図のように構成され、歯部（2
1）の頂部の中央には凹部（Ｎ）が形成されており、こ
れが案内壁（61）の進退歯（２）との対偶域に形成され
た凸条（62）と嵌合し、この部分では案内壁（61）と進
退歯（２）とがこの進退歯（２）の回転方向においてす
すみ対偶させてある。

尚、このすすみ対偶部における歯部（21）の傾斜角度
（進退歯（２）の進み方向に対する傾斜角度）は上記初
期かみ合い角度に一致させてある。

以上の実施例のものでは、進退歯（２）が自由状態にあ
るときには、進退歯（２）が圧縮バネ（34）によって付
勢されていることから進退歯（２）が最進出した状態と
なり、第５図のように、規制軸（39）の同図下方の母線
が規制穴（29）の同図下方の母線に対接した位置（特定
点（Ｐ））に案内され、規制軸（39）の軸線と規制穴
（29）の軸線とが平行となる。この結果、歯部（21）の
ウオーム（１）の軸線に対する角度が、第４図のよう
に、歯（11）の始端部のリード角に一致したものとな
る。

前記構成の進退歯（２）の歯部（21）が案内壁（61）に
達すると、歯部（21）の凹部（Ｎ）と凸条（62）とがす
すみ対偶することとなり、このままの姿勢で歯（11）と
のかみ合い開始点に移動される。その後、そのまま歯部
（21）が歯（11）にかみ合うと、ウオーム（１）の回転
によるかみ合い点の移動に伴って、このかみ合い点にお
ける歯（11）のリード角が変化することとなるが、この
かみ合いの中間域では、既述のように、進退歯（２）と
孔部（31）との嵌合関係及び圧縮バネ（34）の付勢力に
よって進退歯（２）の歯部（21）が歯（11）に圧接され
た態様で摺動し、ウオーム（１）の回転力が進退歯
（２）を介してディスク（３）に伝達される。

このとき、規制穴（29）と規制軸（39）との関係は、第
６図のように、規制穴（29）の中心線と規制軸（39）の
中心線とが交叉した状態となる。その後にこの状態が徐
々に変化して、歯（11）の終端部に達すると、第７図に
示すように、規制穴（29）と規制軸（39）とが平行状態
に復帰して、規制軸（39）に沿う断面は、第４図の状態
に復帰したものとなる。

この後、歯部（21）が歯（11）から外れる瞬間に、第８
図に示すように、歯部（21）の一方にのみ推力が作用し
て、進退歯（２）には過度の回動力がこの歯部（21）に
作用することとなるが、この進退歯（２）の回転角度範
囲は規制穴（29）と規制軸（39）との嵌合余裕によって
一定範囲に規制されているから、又、この時点では、か
み合い終点側の案内壁（61）の凸条（62）と歯部（21）
の凹部（Ｎ）とが嵌合しているから、歯部（21）のディ
スク（３）に対する姿勢の変化が生じにくいものとな
る。尚、この進退歯の回転角度は、理想的には、ウオー
ム（１）の歯（11）とのかみ合いによって変化する歯部
（21）の角度変化範囲に規制しておけばよい。

さらに、歯部（21）が案内壁（61）から完全に脱出した
時点では、圧縮バネ（34）の付勢力によって進退歯
（２）が進出せしめられる。このとき、規制軸（39）が
矩形の断面で規制穴（29）の断面が円形であることか
ら、この断面相互のカム対偶作用（案内作用）によって
第３図の状態に復帰せしめられる。つまり、規制穴（2
9）の第３図における下部壁面（内周壁面の下方の母線
近傍部）が、規制軸（39）をその特定点（Ｐ）に導くガ
イド壁（Ｇ）として機能することとなる。この結果、歯
部（21）のディスク（３）に対する角度は、歯（11）の
始端部のリード角に一致したものとなる。

特に、この実施例では、山形断面の歯部（21）の歯面相
互の挟角を10度〜20度程度に設定してあり、歯（11）の
断面形状もこれに適合させてある。従って、進退歯
（２）に付与される軸線方向の付勢力によって歯部（2
1）の歯面が常時歯（11）のそれに圧接されることとな
る。ここで、進退歯（２）には、これを貫通し且軸（2
2）の大径部と小径部の境界の胴部に開放する空気抜き
穴（25）を具備させてあるから、この進退歯（２）の軸
線方向の移動が円滑なものとなる。

尚、上記実施例では、進退歯（２）を突出方向に付勢す
るために、圧縮バネ（34）を用いたが、これを油圧によ
って突出方向に付勢することも可能であり、この付勢方
式としては、ディスク（３）の軸部から連通させた油圧
回路を孔部（31）の底壁に開放させ、この油圧回路の圧
力を所定の値に設定しておけば良い。このとき、軸部
（22）と孔部（31）の側壁との気密を確保する必要があ
る。

なお、油圧による付勢力を進退歯（２）に作用させるた
めの構成としては、第９図及び第10図に示すような構成
が採用できる。この実施例では、ディスク（３）の側面
には、各孔部（31）の底部に連通する連通孔（51）の上
流端が開放し、第９図に示すようにこの開放端部（52）
（52）がディスク（３）の軸部と同心の円周上に配列さ
れている。そして、この開放端部（52）（52）を閉塞す
る大きさのリング（５）がディスク（３）の軸部に遊嵌
し、このリング（５）がバネ（53）によって前記開放端
部（52）（52）の配設部の平面に圧接されている。又、
このリング（５）のディスク（３）との対接面には、か
み合い位置にある歯部材（２）（２）が収容された孔部
（31）（31）に連通する連通孔（51）（51）の開放端部
（52）（52）の配設域に対応させて円弧状の分配溝（5
4）が形成され、この分配溝（54）に連通する接続口（5
5）がこのリング（５）の周縁に配設されている。そし
て、この接続口（55）には油圧源からの油圧回路が接続
されている。

尚、このものでは、リング（５）のディスク（３）との
対接面において、分配溝（54）を具備しない部分の半周
域には外部に開放する凹陥部（56）が形成されている。

上記構成のものでは、ディスク（３）の回転によって、
第９図のように、各歯部材（２）（２）がかみ合い位置
にある間は、油圧源からの油圧が、接続口（55）分配
溝（54）連通孔（51）孔部（31）の経路で各進退歯
（２）に作用し、このかみ合い位置を外れると、前記油
圧力が開放されることとなり、圧縮バネ（34）を使用し
た上記第１実施例の場合と同様に機能する。

又、かみ合い位置を外れた歯部材（２）（２）を収容す
る孔部（31）（31）への連通孔（51）の開放端部（52）
（52）は、非かみ合い域の半周域において凹陥部（56）
と一致する。従って、この時点で連通孔（51）から孔部
（31）までの回路が前記凹陥部（56）の開放端を介して
大気圧側に連通することとなり、この時点では、進退歯
（２）への付勢力が消失することとなる。

以上の実施例では、案内壁（61）をウオーム（１）の両
端に近接して配設したが、これを一方にのみ配設しても
良く、この場合には、規制軸（39）と規制穴（29）とに
よる進退歯（２）の姿勢制御機能が有効に機能する。つ
まり、案内壁（61）と進退歯が対偶したときに正確にす
すみ対偶することとなる。

進退歯（２）の歯部（21）が従来例のようにロール形式
の場合には、この歯部（21）と案内壁（61）とはすすみ
対偶する必要はなく、所定の位置に押込むだけの機能を
発揮すればよい。

又、進退歯（２）が自由状態にあるときの姿勢制御機構
としては、上記実施例の場合以外の構成も採用可能であ
り、要するに、進退歯（２）が最進出位置にあるときに
その歯部（21）が進み方向に対して一定姿勢となるよう
なカム機構（進退歯（２）が軸線方向に進出するに従っ
てその歯部（21）の姿勢が一定姿勢に案内される機構）
が進退歯（２）とディスク（３）との間に介装されれ
ば、上記実施例と同様に機能する。尚、かみ合い開始点
の衝撃音の緩和という観点からは必ずしも、この機構を
組み込む必要はない。

以上、何れの実施例でも案内壁（61）を進退歯（２）の
非かみ合い域において部分的に設け、この案内壁（61）
におけるウオーム（１）の反対側の端部を最進出状態に
ある進退歯（２）の歯部（21）よりも離反した位置に設
定したが、前記案内壁（61）を進退歯（２）の非かみ合
い域の全周に配設するようにしてもよく、この場合に
は、進退歯（２）と案内壁とをこの区間全域において対
接させることとなる。尚、この場合には、案内壁（61）
の両端と中央域とにおいて進退歯（２）の押込み度合を
変化させることも可能である。つまり、両端部に比べて
中央部における進退歯（２）の押込み度合を少くするよ
うな構成も採用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の要部説明図，第２図は進退歯
（２）の収容部の断面図，第３図はこれに用いる進退歯
（２）と規制軸（39）の関係説明図，第４図は歯部（2
1）と規制軸（39）及び規制穴（29）との関係説明図，
第５図は案内壁（61）と進退歯（２）との関係説明図，
第６図はかみ合い状態における規制軸（39）及び規制穴
（29）との関係説明図，第７図はかみ合い外れ直前での
前記部材の関係説明図，第８図はかみ合い外れ直前での
歯部（21）と歯（11）との関係説明図，第９図及び第10
図は付勢手段を油圧力によるものとした例の説明図，第
11図は従来例の説明図であり、図中， （１）……ウオーム （Ｈ）……ホイール （３）……ディスク （２）……進退歯 （11）……歯 （21）……歯部 （61）……案内壁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク（３）の周囲に配設し且その半径
   方向に進出するように付勢した多数の進退歯（２）
   （２）を具備するホイール（Ｈ）と、これにかみ合うウ
   オーム（１）とからなるウオームギヤ装置において、前
   記ウオーム（１）の歯（11）と前記進退歯（２）とのか
   み合い開始点に隣接する位置で且非かみ合い状態にある
   前記進退歯（２）の移動軌跡内にこの進退歯（２）に対
   して外周側から対接する案内壁（61）を設け、この案内
   壁（61）の前記進退歯（２）との対向面における前記ウ
   オーム（１）側の端部の位置を、前記進退歯（２）の歯
   部（21）をかみ合い開始位置に押込む位置に設定したウ
   オームギヤ装置。
2. 【請求項２】ウオーム（１）を鼓形とし、進退歯（２）
   の歯部（21）を前記ウオーム（１）の歯（11）に対して
   滑り接触する形式とすると共に前記進退歯（２）をディ
   スク（３）に対して回動自在に保持させ、前記歯部（2
   1）の先端面と案内壁（61）とを、この案内壁（61）に
   おけるウオーム（１）側端部の一定範囲においてすすみ
   対偶させ、このすすみ対偶状態における前記歯部（21）
   の進み方向に対する傾斜角度を、前記歯（11）とのかみ
   合い開始点におけるリード角に一致させた請求項１に記
   載のウオームギヤ装置。
3. 【請求項３】ウオーム（１）の歯（11）と進退歯（２）
   とのかみ合い終点に隣接する位置で且非かみ合い状態に
   ある前記進退歯（２）の移動軌跡内にもこの進退歯
   （２）に対して外周側から対接する案内壁（61）を設
   け、この案内壁（61）は、前記進退歯（２）との対向面
   における前記ウオーム（１）側の端部の位置が、前記進
   退歯（２）の歯部（21）をかみ合い終了位置に押込む位
   置に設定された請求項１又は請求項２に記載のウオーム
   ギヤ装置。