JPH03223559A - 鼓形ウオームギヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はウオーム減速機等に使用するウオームギヤに関
する。

〔従来の技術〕

従来技術のウオームギヤは第７図（イ）のような接触形
態をしておシ、ハツチングで示した無効歯面部がウオー
ム歯部中央付近まで占めている。

従来技術の鼓形ウオームギヤは第７図仲）のような接触
形態をしておシ、同時接触線と相対速度とのなす角７が
小さ（、潤滑油膜の形成が悪い。

鼓形ウオームの歯面研削用砥石形状は、第８図に示す如
（、円錐であシ、断面形状は直線である。

又、砥石形状を円錐として、第９図に示すように、円錐
体底面を使用する方法もある。

第８図、第９図において、０１はウオーム素材。

０２は円錐面砥石、０３は砥石駆動用モータ、０４は円
錐体底面砥石である。

〔発明が解決しようとする課題〕

（１１ウオームギヤの性能を左右する歯面の接触面圧お
よび潤滑油膜厚みは、ウオームギヤのかみあいの、■同
時接触線に長さ、■接触点における相対曲率および■接
触線と相対速度方向のなす角によシ支配される。

（２）従来の技術では、上記■〜■に着目した改善・改
良が、歯形を創成する砥石形状に自由度がないため、困
難である。

（３）更に、ウオームの画面に不定リード、不定圧力角
を持つ鼓形ウオームギヤは、高い負荷を受けると軸受部
の変形などＫよる軸変位の影響により、上述の接触形態
が悪化し、高い性能（高効率、高負荷能力）が発揮でき
なくなる慣れがある。

（４）このため、ウオームギヤの材料として、一般に、
ウオーム側に肌焼銅、ウオームホイル側には馴じみ性の
高い従って強度的に低いものが使用されることになり（
例：材料名ＰＢＣ２，ＡｌＢＯ２等、硬度ＨＢ　１００
前後〜ＨＢ１５０前後）、負荷能力を減じている。

また、ウオームギヤの材料には、エンジニアリングプラ
スチックは使用できない。

〔課題を解決するための手段〕

（１）　　鼓形ウオームの歯面研削用砥石形状を円弧と
し、その円弧半径ｒに自由度を与え、このｒの制御によ
シ理想的な接触形態を得る。

（２）高い負荷状態での軸変位、１１ｍの変位に対し理
想的な接触形態を確保するために、歯当シ変化の少ない
ウオームギヤの歯形を、上述の円弧半径ｒの制御と歯切
り諸元の制御とによル、創成する。

〔作用〕

（１）　　有効かみ合い範囲を広げ負荷能力を向上させ
ることができる。

（２）同時接触線と相対速度とのなす角を太き（し、潤
滑油膜厚みを大きくすることができ、高効軍が期待でき
る。

（３）　　接触形態を任意に制御する事が可能となる。

〔第１実施例〕 第１図乃至第４図において、 Ａ１はウオーム軸　　　　Ａ２：ホイール軸Ａ３は工具
軸　　　　　　Ａ：砥石軸 ω１はウオームの角速度　ω２：ホイールの角速度ω３
は工具の角速度 １はウオームとホイールの速比（＝ｌω１１／１ω２１
）Ｑは砥石軸断面である円弧の中心 Ｓｃは砥石軸断面円弧 Ｓｃｕ！砥石軸まわりにＱ点かつ（る軌跡ｒはＳｃの半
径 ｅはウオームギヤの中心距離である。

（１１ウオームはトーラス面を砥石面に有する砥石によ
って創成する。その場合、第１図のごとく、工具軸Ａ３
はホイール軸Ａ２と同じ場所に位置させ、工具と被削ウ
オームの相対運動ω３．ω、を、ホイールとウオームの
相対運動ω２．ω１に一致させる。（第２図） （２）ホイールはウオーム−面と同じ基礎曲面を有する
ホブによシ創成する。

（３）このように設定された鼓形ウオームギヤは、本来
の接触線であるウオームと砥石の接触線（第１接触りと
、ウオームの二度の接触によって生ずる接触線（第２接
触Ａｌｊｌ）とに沿って接触する２線接触となり、空間
内におけるこれらの軌跡面である第１軌跡面と第２軌跡
面とは、限界法線点曲線において交わることになる。こ
の点については従来技術の鼓形ウオームギヤと基本的に
は同じである。

（４）ここで、ウオーム歯面は、この限界法線点曲線に
よって２つの領域に分けられ、そのうちの一方の部分は
無効歯面部となる。軸直角のウオームギヤでは、この曲
線がウオーム軸とホイール軸の共通垂線に交わる。この
交点をできるだけ有効かみ合い範囲外、ウオーム軸方向
へ遠ざけ、かみ合い範囲を広げることが可能になるのが
本発明の特徴である。

（５）設計事例 減速比：１＝４０の歯車諸元を第１表に示す。

砥石円弧径：ｒを変化させて、その接触形態および負荷
時の歯当り変化を解析した結果を、従来技術との対比も
含めて次に説明する。

第３図は接触線の軌跡（１＝４０）を示すもので、ｒ＝
−０，２（第３図←→）において、限界法線点曲線はウ
オーム軸方向へ遠ざかシ、有効かみ合い範囲が広がって
いる事が証明できる。

更に、ｒ＝−０，２（第３図←−１）では、　ウオーム
ホイールののど部から、かみ合い終り側にかけてあられ
れる接触線が、ＩＩすじ方向に対して大きな角度をなし
ている。

なお、第３図において、■〜■、φ〜（３）は接触線の
番号である。

従来の鼓形ウオームギヤでは、限界法線点曲線がウオー
ムのかみ合い中央から出口にかけて、歯底から歯先に向
って通過するものがほとんどで（第７図（イ）謬照）、
ウオーム歯面上の一部の領域が無効歯面部となり、かみ
合（・範囲が制限された。

また、かみ合い終り部の筬触純が相対速度方向に対して
大きな角度を持つものが少ない。

次に、歯車諸元が第２表の場合に、負荷時の歯当９変化
に関する解析結果を第４図に示す。

第 表 負荷時ホイールに対しウオームが、正規の位置の回転軸
に平行にその力み合い始め側に（資）μｍ動き、さらに
ウオームギヤの中心距離（ｅｌが６μｍ伸びる方向に移
動する軸変位があると想定すると、砥石円弧ｒ−０２で
は正規の総歯当シ面積の４５チ程度が歯当り領域として
確保されているが、従来の鼓形ウオームギヤでは正規の
それに比較し１割以下になる。

なお、第２表において Ａ：本発明による非直線円弧歯形鼓形ウオームギヤｒ　
＝＝　０．２ｅ Ｂ：本発明による非直線円弧画形鼓形ウオームギヤｒ＝
−０，２＋ Ｃ：従来の鼓形ウオームギヤ・・・・・・第８図のもの
Ｄ：従来の鼓形ウオームギヤ・・・・・・第９図のもの
また、第４図において、黒い着色部は歯当り部、肩はウ
オームホイールの歯の番号を示す。

〔第２実施例〕 第５図、第６図において、 Ａはウオーム軸、Ａ２はホイール軸 Ａ３は工具軸、　　　　　　Ａは砥石軸Ｑは砥石軸断面
円弧中心 Ｓｃは砥石軸断面円弧 ＳＱは砥石軸のまわりにＱ点がつくる軌跡ｒはＳｃの半
径 φ１．ω、はウオームの回転角、角速度φ２．ω２はホ
イールの回転角、角速度φ３．ω３は工具の回転角、角
速度 １はω１／ω２ φ１＝ｆ３□φ３＋ｆ３□φ２　”　ｆ３３φ３である
。

ウオーム歯面を、その軸断面が第１実施例と同様、円弧
であるトーラス面を砥石面に有する砥石により創成する
。

ウオーム歯面創成時の工具軸と被削ウオーム軸の回転比
、ならびに軸間距離を、歯車諸元で与えられたそれらか
ら変化させる転位真速方式を採用する。

又、ウオーム歯面創成時に、ウオーム、工具両軸の回転
比を連続的に変化させて創成する。

ウオームホイール歯面は、ウオーム歯面と同じ曲面を基
礎曲面に有するホブを用い、歯車諸元と同じ軸間距離１
回転比によって創成する（第５図）。

以上の歯切原理によシ設計されたウオームギヤは、接触
点に立てた歯面法線群をウオームホイール軸に垂直な平
面に射影した射影群が、負荷時の軸変位の回転中心を通
過するか、この回転中心点近傍の狭い領域を通るように
調整する事が可能となり、負荷時の歯当り面積の狭少化
を防止できる。

第２実施例での歯車、歯切シ諸元を第３表に示すＯ 第 表 負荷時の軸変位として、ウオームホイールに対してウオ
ームがその軸方向かみ合い始め側へ関μｍ動き、さらに
軸間距離が伸びる方向に５μｍ移動するものとして菌当
シを解析した結果を、変位を与えない（正規の歯当り）
場合と共に、第６図に示す。

第６図により明らかなように、本発明第２実施例では、
有効歯当り面積７０〜８０チが確保できる。

第６図において、黒い着色部は甫当り部、准はウオーム
ホイールの歯の番号を示す。

〔第３実施例〕 本歯形では、従来の歯形に対し作用面圧な％に減するこ
とができるため、ウオームホイール材にエンジニアリン
グプラスチック（例Ｍｅナイロン）を使用でき、下記の
効果が期待できる。

（但し、ウオームギヤサイズは従来と同等とする）（イ
）−無潤滑が可能 （ロ）　低騒音（従来７ｏａＢ（＃→本実施例４５ｄＢ
囚）（ハ）軽ｔ　　　（従来比　リ　） に）　コスト低減（従来比　１／２） 〔発明の効果〕 本発明による円弧歯形鼓形ウオームギヤは、ウオームギ
ヤの中心距離θに対し、ｒ＝（−０，３〜１．０）ｅと
なる円弧半径の歯面研削用砥石により創成した鼓形ウオ
ームを組込んだことにより、次の効果を有する。

（１１有効かみ合い範囲を広げ、負荷能力を向上させる
ことができる。

（２）同時接触線と相対速度のなす角を太き（すること
ができ、潤滑油膜厚みを太き（でき、高効率が期待でき
る。

（３）負荷時、接触形態の悪化、有効歯当り面積の減少
を防止できる。（正規−当り面積の８０チを確保可能） （４）上記（１）　、　＋２）　、　（３）項により、
　ウオームホイール材は機械的性質のすぐれた高強度材
を使用することが可能になり、負荷能力を一層向上させ
ることができる。

例えばウオームホイール材として、硬度ＨＢ２００〜３
００の銅合金もしくは鋼を使用することが可能となる。

また、ウオームホイール材としてエンジニアリングプラ
スチックを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例において歯車に対する砥石
工具の初期位置を示す図、第２図は同上の砥石面の主要
諸元の位置を示す図、第３図は同上の接触線の軌跡の図
、第４図は本発明および従来技術の歯当り解析結果の図
、第５図は第２実施例に係る歯切条件・設定の図、第６
図は同上の歯当シ解析の図、第７図（イ）、（ロ）は従
来技術によるウオームおよびホイールの接触形態の図、
第８図は従来技術による円錐面砥石の配置図、第９図は
従来技術による円錐体底面砥石の配置図である。 Ａ１・・・ウオーム軸ｌ　　　　Ａ２・・・ホイール軸
。 Ａ３・・・工具軸、　　　　　Ａ・・・砥石軸。 ω１・・・ウオームの角速度、ω２・・・ホイールの角
速度。 ←）・・・ウオームギヤの中心距離。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウォームギヤの中心距離ｅに対し、ｒ＝（−０．３〜１
   ．０）ｅとなる円弧半径の断面形状を有する歯面研削用
   砥石により創成した鼓形ウォームを組込み、有効かみ合
   い範囲を広げ負荷能力を向上させたことを特徴とする鼓
   形ウォームギヤ。