JPH0239072Y2

JPH0239072Y2 -

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Publication number: JPH0239072Y2
Application number: JP14756082U
Authority: JP
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1982-09-29
Publication date: 1990-10-19
Also published as: JPS5951245U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、ウオーム歯車装置に係り、特に、ワ
イパ駆動装置等に使用される減速装置に関する。

一般に、自動車等の窓ガラスを払拭するための
ワイパは、モータの回転を十分に減速させ、この
減速回転によりワイパシヤフトをリンク機構を介
して往復回動させ、このシヤフトに一端を結合さ
れたワイパアームの自由端に枢着のワイパブレー
ドをガラス面に摺接させつつ往復揺動させ、もつ
て払拭動作を行なうように構成されている。

このようにモータの回転を十分に減速させる必
要があるため、ワイパ駆動装置の減速機構として
はウオーム歯車装置が使用されている。

従来のこの種のワイパ駆動装置として、第１図
に示すようなものがある。第１図において、モー
タ１を内蔵したモータハウジング２にはギヤハウ
ジング４が固定的に連設され、モータ１の回転軸
３はギヤハウジング４内に挿入されて片持ち支持
されている。回転軸３の挿入部外周上には互に反
対向きのねじれを有する一対のウオーム（以下、
右ねじれウオーム、左ねじれウオームということ
がある。）５，６がそれぞれ一体的に形成され、
両ウオーム５，６には一対のウオームホイール
７，８がそれぞれ噛合されている。両ウオームホ
イール７，８は出力軸９に固定された大歯車１０
にこれに噛合する各小歯車１１，１２を介してそ
れぞれ連動され、減速回転を出力軸９に伝達する
ようになつている。

しかし、このようなワイパ駆動装置において
は、次のような問題点があることが本考案者の研
究によつて明らかにされた。

片持ち支持されている回転軸３の非支持端にお
いて振れが生ずるため、ウオーム５，６とホイー
ル７，８との噛合不良が発生し、ギヤノイズが発
生してしまう。

回転軸３を片持ち支持している軸受１３におい
てラジアル荷重が増加するため、軸受損失が増加
し、回転効率が低下してしまう。

このような問題点が生ずるのは、次のような理
由によると、考えられる。

このようなワイパ駆動装置において、出力軸９
に加わる負荷は、第２図に示すように、右ねじれ
ウオーム５とホイール７との接触点（噛合点）
Ａ、および左ねじれウオーム６とホイール８との
接触点Ｂにて歯面に垂直な力Fa，Fbをそれぞれ
発生せしめる。そして、この一対の力Fa，Fbは
互に押し合う方向に作用し、偶力をなすため、回
転軸（以下、ウオーム軸ということがある。）３
の軸心線CL₃と、両ウオームホイール７，８の軸
心線CL₇，CL₈を結ぶ線LLとの交点Ｏに対し回転
モーメントを発生せしめる。このモーメントによ
り、回転軸３の非支持端において振れが生ずるた
め、ウオームとホイールとの噛合不良が発生し、
ギヤノイズが発生してしまい、また、第１図にお
けるウオーム軸３の軸受１３においてはラジアル
荷重が増加され、軸受損失が増加されて回転効率
が低下してしまう。

本考案はこのような問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、前記回転モーメ
ントの発生を阻止することができるウオーム歯車
装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本考案は、両ウオー
ムと両ホイールとの噛合点のそれぞれにおける前
記歯面に垂直な力FaとFbとが一直線上で互に打
ち消し合うべく作用するように、ウオームのピツ
チ円径、ウオームホイールの軸心間隔および圧力
角を所定の数値関係に設定したものである。

以下図面に即して本考案の実施例を説明する。

第３図および第４図は本考案によるウオーム歯
車装置の一実施例を示すものであり、第１図につ
き説明したようなワイパ駆動装置に適用した場合
を示しており、第３図、第４図中、第１図、第２
図と同一の符号は均等のものを示している。

本実施例において、片持ち支持されている回転
軸３の外周上にそれぞれ一体的に形成された右ね
じれウオーム５と左ねじれウオーム６とは、ねじ
れを互に反対向きに形成された点を除き、他の構
成各部の形状、数値が、例えば、ピツチ円径D₅，
D₆、圧力角α₅，α₆（第４図でα₅のみを図示してい
る。）、つる巻角β₅，β₆（但し、ねじれは逆方向）、
軸直角モジユール、条数等について可及的に同一
になるように製作されている。

また、右ねじれウオーム５に噛合したウオーム
ホイール７と左ねじれウオーム６に噛合したウオ
ームホイール８とは、異なるねじれにそれぞれ噛
合するように配された点を除き、他の構成各部の
形状、寸法が、例えば、ピツチ円径d₇，d₈、圧力
角、歯数等について可及的に同一になるように製
作されている。両ウオームホイール７，８はウオ
ーム軸３の軸心線CL₃を挾んで互に反対側に配さ
れ、各軸心線CL₇，CL₈がウオーム軸の軸心線
CL₃に対し直角をなすようにウオーム５，６にそ
れぞれ噛合されている。かつまた、両ウオームホ
イール７，８はウオーム軸心線CL₃とホイール軸
心線間を結ぶ線LLとの交点Ｏに対して対称形に
配され、ウオーム軸心線CL₃の方向に対して軸心
間隔Ｌが設定されている。

そして、本実施例において、両ウオーム５，６
のピツチ円径D₅，D₆（次式では単に符号Ｄで示さ
れる。）と、両ウオームホイール７，８の軸心間
隔Ｌと、両ウオーム５，６の圧力角α₅，α₆および
ウオームホイール７，８の圧力角α₇，α₈（次式で
は単に符号αで示される。）とについての数値は、
次式(1)、(2)を満足するようにそれぞれ設定されて
いる。

Ｄ／Ｌ＝tanθ ……(1) α≒θ ……(2) 次に作用を説明する。

第３図において、回転軸３を矢印R₆方向、す
なわち、ウオームホイール７，８が矢印R₇，R₈
方向に回転する方向（ウオーム５，６との接触点
Ａ，Ｂが交点Ｏから遠ざかるように回転する方
向）に回転させると、出力軸から大歯車および小
歯車（第１図参照）を経てウオームホイール７，
８に加わる負荷により、接触点Ａ，Ｂにおいて、
歯面に垂直な力Fa，Fbが第３図に示すようにそ
れぞれ発生する。

この力Fa，Fbは等しい大きさで、交点Ｏおよ
び接触点Ａ，Ｂを通る直線OL上において交点Ｏ
に向うように作用する。したがつて、両者Fa，
Fbは互に打ち消し合うため、ウオーム軸３にお
いて交点Ｏに対する回転モーメントは全く発生し
ない。このため、ウオーム軸３の非支持端におい
て、回転モーメントによる振れの発生は抑止され
ることになり、当該振れに伴うウオームとホイー
ルとの噛合不良によるギヤノイズの発生が防止さ
れることになる。また、両力Fa，Fbに基くラジ
アル荷重が、ウオーム軸３の軸受１３（第１図参
照）に作用することはなく、軸受損失の増加が回
避され、ウオーム軸３の回転効率はこれによる悪
影響を受けずに所期の値を維持することになる。

このように、歯面に垂直な力Fa，Fbが互に打
ち消し合うように作用するのは、右ねじれウオー
ム５と左ねじれウオーム６とがねじれを除いて互
に同一に、かつ、ウオームホイール７と８とが互
に同一にそれぞれ構成されるとともに、両ウオー
ムのピツチ円径Ｄと、両ウオームホイールの軸心
間隔Ｌと、各圧力角αとが、前記式(1)、(2)を満足
するように設定されているからである。

すなわち、第４図から明らかなように、歯面に
垂直な力Faは、接触点Ａすなわちピツチ点にお
ける圧力角α₅に対し直角に作用するが、この力
Faのウオーム軸心線CL₃となす角度をγ₅と仮定す
ると、α₅とγ₅との値は等しくなる。前記式(2)の設
定によれば、α＝θであるから、α＝γ＝θ、に
なる。また、tanθ＝Ｄ／Ｌであるから、tanθ＝
tanγ＝Ｄ／Ｌ、になる。

ここで、接触点Ａと交点Ｏとを通る直線OLの
ウオーム軸心線CL₃となす角δについてのtanδを
求める。交点Ｏから接触点Ａまでの軸心線CL₃方
向の距離は、ウオームホイール７と８とが対称形
に配されているので、Ｌ／２、である。また、交
点Ｏから接触点Ａまでの軸心線CL₃と直角方向の
距離は、接触点Ａがウオーム５のピツチ円に存在
し、交点Ｏが軸心線を通るので、Ｄ／２、であ
る。これにより、 tanδ＝Ｄ／２／Ｌ／２＝Ｄ／Ｌ、になる。

そして、tanγ＝Ｄ／Ｌ＝tanδ、であるから、
γ＝δ、になる。

したがつて、歯面に垂直な力Faは直線OL上に
おいて交点Ｏに向くように作用する。そして、左
ねじれウオーム６における接触点Ｂにおける歯面
に垂直な力Fbは対称形に作用するので、両者は
一直線OL上にて互に打ち消す対向力として働く。

本実施例によれば、両ウオームの歯面に垂直な
力Fa，Fbに基く回転モーメントの発生を阻止す
ることができるので、片持ち支持されているウオ
ーム軸の非支持端における振れの発生を防止する
ことができ、その結果、ギヤノイズの発生を防止
することができる。また、このモーメントによる
ウオーム軸の軸受に対するラジアル荷重の増加が
回避でき、その分軸受損失を軽減化でき、ウオー
ム軸の回転効率を向上することができる。

なお、両ウオームのピツチ円径Ｄ、両ウオーム
ホイールの軸心間隔Ｌ、圧力角αの前記式(1)、(2)
を満足する関係において、α＝θ、になることが
理想であるが、実際は、ウオームおよびウオーム
ホイールの製作や、両ウオームホイール軸の組付
作業等の生産性、実現が困難であるので、α＝θ
±５以内の公差が許容される。例えば右ねじれウ
オーム側および左ねじれウオーム側いずれも＋５
度の誤差が発生した場合、両側合せて10度の誤差
になり、許容以上の回転モーメントが発生してし
まうため、これ以上の公差は許容し得ない。すな
わち、この場合の歯車に垂直な力は、第３図に想
像線Fa′，Fb′でそれぞれ示すように交点Ｏを通
る直線OLに対し両側にて各５度以上に傾斜して
作用し、互に偶力をなし、交点Ｏに対し大きな回
転モーメントを発生させてしまうからである。し
かし、直線OLに対して５度以内の傾斜であれば、
交点Ｏに対する距離が十分に小さくなるため、回
転モーメントの大きさは小さくなり、モーメント
によるラジアル荷重の増加は殆ど無視でき、した
がつて、双方±５度以内の公差は許容し得る。

なお、本考案にかかるウオーム歯車装置は、前
記実施例におけるワイパ駆動装置に限らず、他の
減速装置全般に適用することができ、さらに、ウ
オームのつる巻角を大きく設定すれば、増速装置
にも適用することができる。

以上説明したように、本考案によれば、互に反
対向きのねじれを有する一対のウオームとこれに
それぞれ噛合する一対のウオームホイールとを備
えたウオーム歯車装置において、両ウオームと両
ホイールとの噛合点のそれぞれにおける歯面に垂
直な一対の力が一直線上で互に打ち消し合うべく
作用するように構成したから、この力による回転
モーメントの発生を阻止することができる。これ
により、片持ち支持されているウオーム軸の非支
持端における振れを防止することができるため、
ウオームとホイールとの噛合不良によるギヤノイ
ズの発生を防止することができる。また、ウオー
ム軸についてのラジアル荷重の増加を抑制し、回
転効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なワイパ駆動装置を示す縦断面
図、第２図は従来例を示す配置図、第３図は本考
案の一実施例を示す配置図、第４図は第３図部
の拡大断面図である。３……回転軸、５……右ねじれウオーム、６…
…左ねじれウオーム、７，８……ウオームホイー
ル、９……出力軸、１０……大歯車、１１，１２
……小歯車、Ｄ……ウオームのピツチ円径、Ｌ…
…ウオームホイールの軸心間隔、α……圧力角、
Ｆ……歯面に垂直な力。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】片持ち支持されている軸に互いに反対向きのね
じれを有する一対のウオームをそれぞれ形成し、
両ウオームに一対のウオームホイールを前記軸を
挟んで互いに反対側の位置でそれぞれ噛合し、両
ウオームの噛合点における噛面に垂直な力が互い
に略等しい大きさをもつて押し合う方向に作用す
るように構成されているウオーム歯車装置におい
て、前記両ウオームのピツチ円径Ｄと、前記両ウ
オームホイールの軸心方向の軸心間隔Ｌと、前記
ウオームおよびウオームホイールの圧力角α（度）
とが、次式(1)および(2)を満足する値に設定されて
いることを特徴とするウオーム歯車装置。Ｄ／Ｌ＝tanθ …(1) θ＋５（度）≧α≧θ−５（度） …(2)