JPS6333573B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一対のウオーム間の伝達トルクを均等
化する機構を有する減速歯車装置に関する。

従来のウオームギヤは、第１図に示すように、
ウオーム軸０３とウオームホイール軸０４とは必
らずしも直角をなさなくても良いが、直角をなす
ものが非常に多い。

相噛み合う歯の形状は、第２図に示すように、
ウオーム０１はネジの形をしており、ウオームホ
イール０２はウオーム０１に滑らかに噛み合うよ
うに構成され、原則として一方と同形の工具によ
つて加工される。ウオームホイール軸直角断面上
でウオームのピツチ線０５とウオームホイールピ
ツチ線０６がピツチ点０７で接し、ウオーム軸０
３が回転することにより、ウオームホイール０２
がウオームホイール軸０４まわりに回転する。

変速比はウオーム０１の条数とウオームホイー
ル０２の歯数の比であり、容易に値１０を超える
大減速比を得ることができる。

以上の組合せを第３図及び第４図のように略記
する。第３図および第４図は一般的な円筒形ウオ
ームと鼓形ウオームホイールの組合せ例を図示し
たものである。第３図はウオームホイール０２の
軸直角面での噛み合いを示す正面図、第４図はウ
オーム０１の軸直角面での噛み合いを示す側面図
であり、ウオーム０１とウオームホイール０２が
第１図及び第２図に図示するような噛み合いを行
なうことを示す。

第１図ないし第４図に図示するような従来のも
のでは、ウオームギヤは一般に、伝達馬力が大き
くなると噛合い歯面の接触応力や摩擦仕事及び歯
元曲げ応力などが大きくなるため、夫々の設計許
容値を一定とすると、歯車寸法を大きくしなけれ
ばならないという欠点があつた。特に、ウオーム
ホイール外径が大きくなり、したがつてウオーム
ホイールリム材の遠心鋳造能力や減速装置の許容
スペースに関して実用上の難点を有していた。

これに対処するため、従来は改良を加え第５図
及び第６図に示すように、１個のウオームホイー
ル０２を、詳細を図示しない２個の駆動源（電動
機等）０８ａ，０８ｂと連結されている２個のウ
オーム０１ａ，０１ｂで駆動する方法があつた。
第５図は駆動源０８ａ，０８ｂをウオームホイー
ル０２を基準にして同じ側に置く形式、第６図は
反対側に置く形式を示している。更に図示しない
が、３個又は４個のウオームで１個のウオームホ
イールを駆動する場合もある。

しかし、第５図および第６図で図示する従来の
ウオームギヤにおいては、１個のウオームホイー
ルを複数個のウオームで駆動することは、ウオー
ムホイール１回転中にウオームホイール歯面が複
数回噛合うことになる。歯車装置の使用頻度を一
定とすると、歯面の摩耗や転がり疲労に影響する
負荷繰返し数が増加することになり、１個のウオ
ームホイールを１個のウオームで駆動する場合に
比べ、ウオーム１個あたりの伝達トルクを同じと
すると、明らかにウオームギヤとしての耐久寿命
が低下する。

また、ウオームギヤではウオームとウオームホ
イール歯面間の馴み（歯面の微少な摩耗や塑性変
形）を良くし、十分な歯当りを得る点が歯車装置
の耐久性を向上させるためには重要である。しか
し、完全に同じウオームを複数個製作することは
非常に困難であるため、２個のウオームで駆動す
ると、夫々のウオームに対して１個のウオームホ
イール歯面が噛合い、一方のウオームに対して良
好な歯当りとなつても、他方のウオームで歯当り
が崩される状態が容易に生じる。そのためウオー
ム１個あたりの伝達トルクが同じでも、１個のウ
オームホイールを駆動する場合より寿命が短かく
なる。

本発明は、同心、同軸の２段串形ウオームホイ
ールと、同ウオームホイールの各々の噛み合い面
に螺合する一対のウオームと、同一対のウオーム
に各々連結されたはすば歯車と、同一対のはすば
歯車と螺合するやまば歯車と、同やまが歯車に連
結された駆動源と、上記はすば歯車と上記やまば
歯車とが各々の軸方向に適宜な間隔の範囲で平行
に相対移動をし得る機構と、から構成されること
を特徴とし、その目的とするところは、上記した
従来の欠点を解消するために、ウオームギヤ装置
で、ウオームホイール径を大きくせず、かつ耐久
寿命も低下させない減速装置を提供することであ
る。すなわち、本発明はウオームホイールを串形
（２段）とし、各ウオームホイールを各１個のウ
オームで駆動するようにし、駆動源を１個として
ウオームと駆動源との間にウオームの伝達トルク
をバランスさせる機能を有する平行軸歯車を入れ
たものである。

本発明は上記のように構成されており、駆動源
を駆動させると、連結されたやまば歯車が所定の
方向に回転運動を起こし、したがつて上記やまば
歯車に螺合する一対のはすば歯車が連動して回転
する。この上記一対のはすば歯車の回転は各々に
連結された一対のウオームに連動され、一対のウ
オームは回転をする。この上記一対のウオームの
回転によつて、上記一対のウオームと各々の噛み
合い面で螺合する２段串形のウオームホイールが
同心、同軸の回転をする。この場合、各々一対の
ウオームとウオームホイールとの組合せは、厳密
な形状を同じにできないため、歯当りや歯面の摩
擦耐久性等に差が生じることがある。このよう
に、各々のウオームとウオームホイールとの噛み
合せに差が生じた場合には、一対のウオームのウ
オーム軸との間でトルクに差が生じる。このトル
クの違いは、はすば歯車に生じるトルクの差とな
る。その際、本発明では、上記はすば歯車と上記
やまば歯車とが各々の軸方向に適宜な間隔の範囲
で平行に相対移動し得る機構を得しているので、
軸方向に上記やまば歯車が、両ヘリツクススラス
トカが均等になるまで移動する。上記やまば歯車
が軸方向に移動することは、上記はすば歯車の回
転角を変えることであり、それは、上記一対のは
すば歯車の回転角を変えることになり、上記一対
のはすば歯車と各々に直結している一対のウオー
ムとの各々の回転角調整となり、上記一対のウオ
ームの伝達トルクが同じになる迄、自動的に回転
角調整が行なわれる。このようにして、１個の駆
動源で、１対のウオームの伝達トルクを均等にし
て運転することが出来る。

本発明は、このように、各々のウオームギヤが
良好な歯当りを維持することが出来、かつ各々の
ウオームホイールが１回転中１回しか噛み合わな
いため、歯車耐久性も低下しない。

また、そのため、ウオームホイールの外径を大
きくすることなく、１個のウオームホイールとを
組合せる場合に比べ、高伝達馬力を実現すること
ができる。

さらに、１対のウオームの伝達トルクを均等に
して運転することが出来るため、各々のウオーム
ギヤの一方のみが摩耗することがなくなり耐久性
が増大する。

以下、本発明の実施例について概要を第７図に
図示する概念図で説明する。

第７図に図示するごとく、２個のウオーム１
ａ，１ｂを、同軸、同心で串形に構成されている
２個のウオームホイール２ａ，２ｂに組合わせ
る。ウオーム１ａははすば歯車３ａとウオーム２
ｂははすば歯車３ｂと各々ウオーム軸４ａ，４ｂ
にて連結する。はすば歯車３ａ，３ｂは、各々や
まば歯車５の片側ヘリツクスに噛み合うように組
合せる。したがつて、はすば歯車３ａとはすば歯
車３ｂの歯すじねじれ角の方向は逆になる。やま
ば歯車５は、軸方向を可動するため軸両側部６
ａ，６ｂをすべり軸受や円筒コロ軸受で支持し、
軸方向に可動な継手７及び軸８を介して駆動源
（電動機等）９に繋ぐ。

このように構成された本実施例において、駆動
源９を作動させると、軸８が回転し、やまば歯車
５、はすば歯車３ａ，３ｂを介してウオーム軸４
ａ，４ｂが回転し、ウオーム１ａ，１ｂがウオー
ムホイール２ａ，２ｂに噛み合い、ウオームホイ
ール軸１０を回転させる。

ここで、ウオーム１ａとウオームホイール２ａ
と及びウオーム１ｂとウオームホイール２ｂとの
組合せは、厳密な形状を同じにできないため、歯
当りや歯面の摩耗耐久性等に差が生じる可能性が
ある。各々のウオームとウオームホイールの組合
せに差が生じた場合は、ウオーム軸４ａとウオー
ム軸４ｂとのトルクに差が生じる。このトルクの
違いは、はすば歯車３ａ，３ｂに生じるトルクの
差となる。ウオーム軸４ａ，４ｂを軸方向に移動
しないようにすると、やまば歯車５の両ヘリツク
スの軸方向スラスト力に差が生じる。やまば歯車
５の両ヘリツクスのねじれ角は逆方向で大きさは
ほぼ等しいため、これらの軸方向スラスト力は両
ヘリツクスでは反対方向となり、両ヘリツクスの
スラスト力の差がやまば歯車５の軸方向スラスト
力となる。

そこで、やまば歯車５の軸方向移動を自由にす
ると、軸方向にやまば歯車５が、両ヘリツクスス
ラスト力が均等になるまで移動する。やまば歯車
５が軸方向に移動することは、はすば歯車３ａ，
３ｂの回転角を変えることであり、はすば歯車３
ａ，３ｂと直結しているウオーム１ａ，１ｂの回
転角調整となり、ウオーム１ａ，１ｂの伝達トル
クが同じになる迄、自動的に回転角調整が行なわ
れる。このようにして、１個の駆動源９で、２個
のウオーム１ａ，１ｂの伝達トルクを均等にして
運転できる。

本実施例は、このように、各々のウオームギヤ
１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂが良好な歯当りを維持す
ることが出来、かつ各々のウオームホイール２
ａ，２ｂが１回転中１回しか噛合わないため、歯
車耐久性も低下しない。

また、そのため、ウオームホイール２ａ，２ｂ
の外径を大きくすることなく、１個のウオームと
１個のウオームホイールとを組合せる場合に比
べ、高伝達馬力を実現することができる。

さらに、１対のウオーム１ａ，１ｂの伝達トル
クを均等にして運転することが出来るため、各々
のウオームギヤ１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの一方の
みが摩耗することがなくなり、耐久性が増大す
る。

次に本実施例の実施態様について詳述する。

第８図および第９図に第１実施態様例を図示す
る。

第８図はウオームホイール軸直角平面図、第９
図にウオーム軸直角側面図（第８図の―断
面）を示す。

２個のウオームホイールリム１１ａ，１１ｂと
ウオームホイール本体１２を締結した１個の串形
ウオームホイール２ｃと噛み合う。ウオームホイ
ール２ｃは上下方向に移動しないように、下部は
ウオームホイール２ｃの自重を支える円スイコロ
軸受１３、上部は図示省略の円筒コロ軸受にて支
持されている。

ウオーム１ｃ軸は軸方向に動かないように円ス
イコロ軸受１３ａと円筒コロ軸受１４で両軸端部
を支えられる。ウオーム１ｃの軸は歯車継手（ス
プライン）１５ａを端部に有するクイルシヤフト
１５を介してはすば歯車３ｃと連結される。はす
ば歯車３ｃの両軸端に球面コロ軸受１６及び円筒
コロ軸受１４を配置し、はすば歯車３ｃを軸方向
に移動しないようにする。一方ウオーム１ｄの軸
についても同様にして、はすば歯車３ｄと連結さ
れる。

はすば歯車３ｃ，３ｄはやまば歯車５ａと噛み
合わせる。これらの歯車の位置関係は、はすば歯
車ピツチ円３c′，３d′とやまば歯車ピツチ円５
a′の組合せで示すように、歯車中心は同じ水平面
上にはない。

やまば歯車５ａは軸方向に可動とするため、す
べり軸受１７ａ，１７ｂにて支持される。軸受へ
の給油は給油管１８ａ，１８ｂによつてなされ
る。やまば歯車５ａは潤滑シール１９により、油
の箱外漏洩を防ぎ、フランジ２０を介してダイヤ
フラム継手２１に結合され、図示省略の駆動源に
連結される。

なお、減速歯車全体は適当に分割された歯車箱
２により密閉される。

又、本実施例ではダイヤフラム継手２１の軸方
向変位許容値がやまば歯車軸５ａの軸方向移動を
制約するが、ダイヤフラム継手の代りに歯車形ス
プライン等を用いることにより、より大きな軸方
向移動を許容できるようになる。

第１０図は本実施例の第２の実施例を図示する
ものであり、ウオームホイール軸直角平面図を示
す。やまば歯車５ｂは軸方向に動かないように円
筒コロ軸受１４ｃ及び球面コロ軸受１６ａで支持
されている。やまば歯車５ｂに噛み合う２個のは
すば歯車３ｅ，３ｆは、内部にスプライン穴２３
を設けスプライン軸２４を介して軸方向に動かな
いように図示省略の円筒コロ軸受及び円スイコ軸
受１３ｂにて支持されているウオーム１ｅ，１ｆ
に連結する。また、はすば歯車３ｅ，３ｆは軸方
向に可動となるように、円筒コロ軸受１４ｄ，１
４ｆにて支持されている。

なお、２ｄはウオームホイール、１４ｇは円筒
コロ軸受、１５ｂはスプライン、１９ａはオイル
シール、２０ａはフランジ、２１ａはダイヤフラ
ム継手、２２ａは歯車箱を示す。

したがつて、ウオーム１ｅ，１ｆ間のトルクの
差は、はすば歯車２ｅ，３ｆが軸方向に可動であ
るため、上記の第１実施態様例と同様の効果を有
する。

なお図示省略するが、円筒コロ軸受１４ｄ，１
４ｆの代りに、ジヤーナル形すべり軸受等を用い
ても同様の効果が得られる。

第１１図は、本実施例の第３の実施態様例を図
示するものであり、ウオームホイール軸直角平面
図を示す。やまば歯車５ｃは軸方向に動かないよ
うに円筒コロ軸受１４ｈ及び円スイコロ軸受１３
ｃで支持されている。やまば歯車５ｃに噛み合う
２個のはすば歯車３ｇ，３ｈはクイルシヤフト２
５を介してウオーム１ｇ，１ｈに連結される。は
すば歯車３ｇ，３ｈ及びウオーム１ｇ，１ｈの軸
は、軸方向に可動となるように円筒コロ軸受１４
ｉ，１４ｊ，１４ｋ，１４ｌで支持される。

なお、２ｅはウオームホイール、１９ｂはオイ
ルシール、２０ｂはフランジ、２１ｂはダイヤフ
ラム継手、２２ｂは歯車箱を示す。

したがつてウオーム１ｇ，１ｈ間のトルク差
は、はすば歯車３ｇとウオーム１ｇと及びはすば
歯車３ｈとウオーム１ｈとが各々一体として軸方
向に可動であるため、上記の第１実施態様例と同
様な効果が得られる。また、ウオーム１ｇ，１ｈ
がウオームホイール２ｅの一対リムと噛み合うこ
とによつて生じる軸方向スラスト力は、やまば歯
車５ｃの円スイコロ軸受１３ｃで受ける。

なお図示省略するが、円筒コロ軸受１４ｉ，１
４ｊ，１４ｋ，１４ｌの代りにジヤーナル形すべ
り軸受を用いても同様の効果が得られる。

第１２図および第１３図に本実施例の第４の実
施態様例を図示する。なお、第１２図はウオーム
ホイール軸直角平面図、第１３図はウオーム軸直
角側面図を示す。２個のウオーム１ｉ，１ｊが図
示省略の１個の串形ウオームホイールと噛み合
う。

ウオーム１ｉの軸は軸方向に移動しないよう
に、図示省略の円スイコロ軸受と円筒コロ軸受１
４ｍで両軸端部を支えられる。

ウオーム１ｉの軸は歯車継手（スプライン）１
５ｃを端部に有するクイルシヤフト２５ｂ及び回
転止めピン２６を介してはすば歯車３ｉと連結さ
れる。はすば歯車３ｉの両軸端に球面コロ軸受１
６ｂ及び円筒コロ軸受１４ｍを配置し、はすば歯
車３ｉが軸方向に移動しないようにする。一方図
示省略のウオームの軸についても同様にして、は
すば歯車３ｊと連結される。

はすば歯車３ｉ，３ｊは、やまば歯車５ｄと噛
合わせる。これらの歯車の位置関係は、はすば歯
車ピツチ円３i′，３j′とやまば歯車ピツチ円５
d′の組合せで示すように、歯車中心は同じ水平面
上にはない。

やまば歯車５ｄは軸方向に可動とするため、内
部をスプライン形継手２７とし、歯車軸２８は軸
方向に動かないように転がり軸受２９ａ，２９ｂ
で支持される。軸受２９ａ，２９ｂは各々取付け
ナツト３０ａ，３０ｂで取付けられる。

スプライン部２７はフレツチング（微動摩耗）
等の損傷を防止するため給油穴３１を通して、図
示省略装置より送られる潤滑油で強制潤滑され
る。

したがつて、上記の第１実施態様例と同様な効
果が得られ、２個のウオーム間の伝達トルク差の
解消，減速機の小形及び耐久寿命の向上に寄与で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のウオームギヤでウオームの軸直
角面での噛み合いを示す側断面図、第２図はその
部分面正面図、第３図および第４図は一般的な円
筒形ウオームと鼓形ウオームホイールとの組合せ
例の概略説明図、第５図および第６図は従来の他
の例であるウオームとウオームホイールとの組合
せの概略説明図、第７図は本発明に係る一実施例
の概略説明図、第８図及至第１３図はその実施態
様を示す機構説明図である。 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，
１ｈ，１ｉ，１ｊ……ウオーム、２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ，２ｅ……ウオームホイール、３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３
ｉ，３ｊ……はすば歯車、３c′，３d′，３i′，３
j′……はすば歯車のピツチ円、４ａ，４ｂ……ウ
オーム軸、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ……やま
ば歯車、５a′，５d′……やまば歯車のピツチ円、
６ａ，６ｂ……軸両側部、７……継手、８……
軸、９……駆動源、１０……ウオームホイール
軸、１１ａ，１１ｂ……ウオームホイールリム、
１２……ウオームホイール本体、１３，１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ……円スイコロ軸受、１４，１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｆ，１４ｇ，
１４ｈ，１４ｉ，１４ｊ，１４ｋ，１４ｌ，１４
ｍ，１４ｎ……円筒コロ軸受、１５……クイルシ
ヤフト、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ……スプライ
ン、１６，１６ａ，１６ｂ……球面コロ軸受、１
７ａ，１７ｂ……すべり軸受、１８ａ，１８ｂ…
…給油管、１９，１９ａ，１９ｂ……潤滑油シー
ル、２０，２０ａ，２０ｂ……フランジ、２１，
２１ａ，２１ｂ……ダイヤフラム継手、２２，２
２ａ，２２ｂ…………歯車箱、２３……スプライ
ン穴、２４……スプライン軸、２５，２５ｂ……
クイルシヤフト、２６……ピン、２７……スプラ
ント継手、２８……歯車軸、２９ａ，２９ｂ……
転がり軸受、３０ａ，３０ｂ……取付けナツト、
３１……給油穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同心同軸の２段串形ウオームホイールと、同
   ウオームホイールの各々の噛合い面に螺合する一
   対のウオームと、同一対のウオームに各々連結さ
   れたはすば歯車と、同一対のはすば歯車と螺合す
   るやまば歯車と、同やまば歯車に連結された駆動
   源と、上記はすば歯車と上記やまば歯車とが各々
   の軸方向に適宜な間隔の範囲で平行に相対移動を
   し得る機構と、から構成されることを特徴とする
   減速歯車装置。