特許 5873724 歯車装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5873724

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】歯車装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 55/08 20060101AFI20160216BHJP

   F16H 55/22 20060101ALI20160216BHJP

   F16H 1/16 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   F16H55/08 Z

   F16H55/22

   F16H1/16

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-6770(P2012-6770)

(22)【出願日】2012年1月17日

(65)【公開番号】特開2013-148109(P2013-148109A)

(43)【公開日】2013年8月1日

【審査請求日】2014年11月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】山本 昌利

(72)【発明者】

【氏名】内村 浩之

(72)【発明者】

【氏名】中村 修

【審査官】 稲垣 彰彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−４７２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３５５１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ １／００− １／２６

５５／００−５５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鼓形ウォームと、前記鼓形ウォームに噛合するウォームホイールと、を備える歯車装置において、
前記鼓形ウォームは、前記鼓形ウォームの外周面に螺旋状に連続に形成された歯を有し、
前記鼓形ウォームの歯のピッチ円の半径は、前記ウォームホイールに形成された歯のピッチ円の半径よりも大きく、
前記鼓形ウォームの歯のうち、螺旋の始端と終端の歯丈は、前記鼓形ウォームの歯のピッチ円の中心を通り、かつ前記鼓形ウォームの軸心に対して直交する中心線上の歯の歯丈よりも小さく、
前記鼓形ウォームの歯は、
前記始端の先端から前記軸心までの距離と、前記始端から螺旋を１周した地点の先端から前記軸心までの距離と、が同一であると共に、
前記終端の先端から前記軸心までの距離と、前記終端から螺旋を１周した地点の先端から前記軸心までの距離と、が同一であることを特徴とする歯車装置。

【請求項2】

請求項１に記載された歯車装置において、
前記鼓形ウォームに形成された歯のピッチは、前記中心線に位置する歯から前記始端の歯と前記終端の歯に向けて漸次大きくなっていることを特徴とする歯車装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載された歯車装置において、
前記鼓形ウォームに形成された歯の歯厚は、標準歯厚の８０％以下であることを特徴とする歯車装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか一つに記載された歯車装置において、
前記鼓形ウォームに形成された歯のうち前記始端および前記終端の歯の歯厚は、前記中心線に位置する歯の歯厚に対して薄いことを特徴とする歯車装置。

【請求項5】

請求項４に記載された歯車装置において、
前記鼓形ウォームに形成された歯の歯厚は、前記中心線に位置する歯から前記始端の歯と前記終端の歯に向けて漸次小さくなっていることを特徴とする歯車装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、鼓形ウォームとこの鼓形ウォームに噛合するウォームホイールとを備える歯車装置に関する。

【背景技術】

【0002】

小型で大きな減速比を実現することができるため、ウォームとウォームホイールから構成される歯車装置が、小型電動モータ用の減速装置として広く用いられている。また、このようなウォームとウォームホイールから構成される歯車装置において、ウォームとウォームホイール間の接触面積（接触歯数）を増加させるため、図４に示すように、ウォームを鼓形状にした歯車装置１０００が提案されている（例えば、特許文献１）。

【0003】

この歯車装置１０００は、鼓形ウォーム１００と、この鼓形ウォーム１００に噛合するウォームホイール２００とを備えている。そして、ウォーム１００とウォームホイール２００間の接触面積（接触歯数）をより増加させるために、一般的に、鼓形ウォーム１００に形成された歯１０１のピッチ円Ｐ１０の半径と、ウォームホイール２００に形成された歯２０１のピッチ円Ｐ２０との半径とは、同一に設定されている。

【0004】

しかしながら、図５に示すように、上記のように双方（１００，２００）の歯（１０１，２０１）のピッチ円（Ｐ１０，Ｐ２０）の半径を同一に設定した場合、ウォーム１００またはホイール２００の少なくともいずれか一方が設定位置からずれたとき、ウォーム１００の歯１０１とホイール２００の歯２０１とが互いに干渉してしまうことがある（図中の破線部分）。そして、このように、ウォーム１００の歯１０１とホイール２００の歯２０１とが干渉してしまうと、歯車装置１０００の作動時に音および振動が発生してしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−２２３６０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、鼓形ウォームおよびウォームホイールを備えた歯車装置において、作動時に音および振動の発生を抑止することができる歯車装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、請求項１に記載された歯車装置は、鼓形ウォームと、前記鼓形ウォームに噛合するウォームホイールと、を備える歯車装置において、前記鼓形ウォームは、前記鼓形ウォームの外周面に螺旋状に連続に形成された歯を有し、前記鼓形ウォームの歯のピッチ円の半径は、前記ウォームホイールに形成された歯のピッチ円の半径よりも大きく、前記鼓形ウォームの歯のうち、螺旋の始端と終端の歯丈は、前記鼓形ウォームの歯のピッチ円の中心を通り、かつ前記鼓形ウォームの軸心に対して直交する中心線上の歯の歯丈よりも小さく、前記鼓形ウォームの歯は、前記始端の先端から前記軸心までの距離と、前記始端から螺旋を１周した地点の先端から前記軸心までの距離と、が同一であると共に、前記終端の先端から前記軸心までの距離と、前記終端から螺旋を１周した地点の先端から前記軸心までの距離と、が同一であることを特徴とする。このように、鼓形ウォームに形成された歯のピッチ円の半径を、ウォームホイールに形成された歯のピッチ円の半径よりも大きくすることにより、ウォームまたはホイールの少なくともいずれか一方が設定位置からずれた場合でも、互いの歯が相互に干渉することを防止することができる。そのため、請求項１に記載された歯車装置は、作動時に音および振動が発生することを抑止することができる。
また、鼓形ウォームの両端部の歯の歯丈を、中心線上の歯の歯丈よりも小さくすることにより、ウォームまたはホイールの少なくともいずれか一方が設定位置からずれた場合でも、互いの歯が相互に干渉することをさらに防止することができる。
さらに、鼓形ウォームの両端部の歯を、軸心線からの距離が等しいストレート形状とすることにより、ウォームまたはホイールの少なくともいずれか一方が設定位置からずれた場合でも、互いの歯が相互に干渉することを一層防止することができる。また、両端部のストレート形状は、旋盤加工等により容易に実現することが可能であり、加工性に優れ低コストである。

【0010】

請求項２に記載された歯車装置は、請求項１に記載された歯車装置において、前記鼓形ウォームに形成された歯のピッチは、前記中心線に位置する歯から前記始端の歯と前記終端の歯に向けて漸次大きくなっていることを特徴とする。このように、鼓形ウォームに形成された歯のピッチを、中心部から両端部に向けて漸次大きくすることにより、ウォームまたはホイールの少なくともいずれか一方が設定位置からずれた場合でも、互いの歯が相互に干渉することをより一層防止することができる。そのため、請求項３に記載された歯車装置は、作動時に音および振動が発生することをより一層抑止することができる。

【0011】

請求項３に記載された歯車装置は、請求項１または２に記載された歯車装置において、前記鼓形ウォームに形成された歯の歯厚は、標準歯厚の８０％以下であることを特徴とする。このように、鼓形ウォームに形成された歯の歯厚を、標準歯厚の８０％以下とすることにより、ウォームまたはホイールの少なくともいずれか一方が設定位置からずれた場合でも、互いの歯が相互に干渉することをより一層防止することができる。そのため、請求項５に記載された歯車装置は、作動時に音および振動が発生することを、より一層抑止することができる。

【0012】

請求項４に記載された歯車装置は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載された歯車装置において、前記鼓形ウォームに形成された歯のうち前記始端および前記終端の歯の歯厚は、前記中心線に位置する歯の歯厚に対して薄いことを特徴とする。このように、鼓形ウォームに形成された歯のうち両端部の歯の歯厚を、中心部の歯の歯厚に対して薄くすることにより、ウォームまたはホイールの少なくともいずれか一方が設定位置からずれた場合でも、互いの歯が相互に干渉することをより一層防止することができる。そのため、請求項６に記載された歯車装置は、作動時に音および振動が発生することを、より一層抑止することができる。

【0013】

請求項５に記載された歯車装置は、請求項４に記載された歯車装置において、前記鼓形ウォームに形成された歯の歯厚は、前記中心線に位置する歯から前記始端の歯と前記終端の歯に向けて漸次小さくなっていることを特徴とする。このように、鼓形ウォームに形成された歯の歯厚を、中心部から両端部に向けて漸次小さくなるように設定することにより、ウォームまたはホイールの少なくともいずれか一方が設定位置からずれた場合でも、互いの歯が相互に干渉することをより一層防止することができる。そのため、請求項７に記載された歯車装置は、作動時に音および振動が発生することを、より一層抑止することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、鼓形ウォームおよびウォームホイールを備えた歯車装置において、作動時に音および振動の発生を抑止することができる歯車装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態における歯車装置の一部拡大斜視図である。

【図2】本発明の実施形態における鼓形ウォームの縦断面図である。

【図3】図２において範囲Ａ（破線部分）にて示す鼓形ウォームの拡大図である。

【図4】従来例における歯車装置の一部拡大斜視図である。

【図5】従来例における歯車装置において歯の干渉を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、この発明の歯車装置を図１から図３に基づいて説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態における歯車装置の一部拡大斜視図である。また、図２は、本発明の実施形態における鼓形ウォームの縦断面図であり、図３は、図２において範囲Ａ（破線部分）にて示す鼓形ウォームの拡大図である。

【0017】

図１に示すように、歯車装置１は、外壁に螺旋状に連続した歯１１が形成された鼓形ウォーム１０と、外壁に鼓形ウォーム１０の歯１１に噛合する歯２１が形成されたウォームホイール２０とを備える。

【0018】

次に、本実施形態の鼓形ウォーム１０の歯１１の形状について図２および図３に基づいて説明する。なお、図２および図３において、歯１１（鼓形ウォーム１０）のピッチ円Ｐ１および歯２１（ウォームホイール２０）のピッチ円Ｐ２はともに円弧状の一点鎖線で表示され、歯１１（鼓形ウォーム１０）の歯先円Ｅ１および歯２１（ウォームホイール２０）の歯先円Ｅ２はともに円弧状の二点鎖線で表示されている。また、図３において、歯１１（鼓形ウォーム１０）の歯底円Ｂ１は、円弧状の点線で表示されている。

【0019】

図２に示すように、歯１１（鼓形ウォーム１０）のピッチ円Ｐ１の半径Ｒｐ１は、歯２１（ウォームホイール２０）のピッチ円Ｐ２の半径Ｒｐ２よりも大きく設定されている（Ｒｐ１＞Ｒｐ２、１＜Ｒｐ１／Ｒｐ２）。

【0020】

ここで、本実施形態の鼓形ウォーム１０は、特許文献１（特開２００４−２２３６０７）にて示される鼓形ウォーム用転造装置により製造される。そして、この転造装置は、鼓形線材を、一対の互いに平行に配置された略円柱形状のダイス間に挟み、この一対のダイスを鼓形線材の軸線に交差しかつ相対的に互いに相反する向きにスライドさせて、この鼓形線材の外壁にウォームの歯を形成するものである。そのため、鼓形ウォーム１０の歯１１のピッチ円Ｐ１の半径Ｒｐ１は、このダイスの半径の大きさと略等しい値となる。

【0021】

そして、このダイスの半径は転造装置のコスト等を鑑みると４５ｍｍ以下とするのが望ましく、歯１１のピッチ円Ｐ１の半径Ｒｐ１は、４５ｍｍ以下とするのが望ましい。また、ウォームホイール２０は歯２１の強度等を鑑みると１５ｍｍ以上とするのが望ましい。そのため、歯２１（ウォームホイール２０）のピッチ円Ｐ２の半径Ｒｐ２に対する、歯１１（鼓形ウォーム１０）のピッチ円Ｐ１の半径Ｒｐ１の比は、３以下（Ｒｐ１／Ｒｐ２≦３）とするのが望ましい。以上より、歯２１（ウォームホイール２０）のピッチ円Ｐ２の半径Ｒｐ２に対する、歯１１（鼓形ウォーム１０）のピッチ円Ｐ１の半径Ｒｐ１の比は、１を超え３以下とするのが望ましい（１＜Ｒｐ１／Ｒｐ２≦３）。

【0022】

同様にして、歯２１（ウォームホイール２０）の歯先円Ｅ２の半径Ｒｅ２に対する、歯１１（鼓形ウォーム１０）の歯先円Ｅ１の半径Ｒｅ１の比は、１を超え３以下とするのが望ましい（１＜Ｒｐ１／Ｒｐ２≦３）。

【0023】

次に、図３に基づき、鼓形ウォーム１０の歯１１の歯丈について説明する。なお、図３
において、鼓形ウォーム１０の軸心線ＡＬは直線状の一点鎖線で示されるとともに、鼓形ウォーム１０の中心線ＣＬも直線状の一点鎖線で示される。ここで、中心線ＣＬは、軸心線ＡＬから歯先までの距離が最小となる歯１１に対して、軸心線ＡＬから直角に引かれた線である。また、中心線ＣＬ上に位置する歯１１が配置される位置を、破線にて中心部ＣＴとして示し、歯１１の両側の端の位置を破線にて両端部ＥＳとして示す。

【0024】

図３に示すように、鼓形ウォーム１０の歯１１の歯丈（歯底円Ｂ１から歯先円Ｅ１までの距離）において、両端部（ＥＳ，ＥＳ）の歯１１の歯丈（例えば、ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４）は、中心線ＣＬ上の歯１１の歯丈ｈ０よりも小さく設定されている（例えば、ｈ１＜ｈ０，ｈ２＜ｈ０，ｈ３＜ｈ０，ｈ４＜ｈ０）。そして、さらに本実施形態の鼓形ウォーム１０の歯１１において、両端部（ＥＳ，ＥＳ）の歯１１は、軸心線Ａｌからの距離が等しい（距離＝ｒ）ストレート形状に形成されている。換言すれば、鼓形ウォーム１０の始端ＳＥＳおよび終端ＥＥＳの歯１１における軸心線から先端までの距離ｒは、始端ＳＥＳおよび終端ＥＥＳの歯１１の１つ軸方向内側に位置する歯１１における軸心線から先端までの距離ｒと同一である。

【0025】

また、図３に示すように、鼓形ウォーム１０に形成された歯１１のピッチ（例えば、ｐ０〜ｐ８）は、中心部ＣＴから両端部（ＥＳ，ＥＳ）に向けて漸次大きくなるように設定されている（例えば、ｐ０＜ｐ１＜ｐ３＜ｐ５＜ｐ７，ｐ０＜ｐ２＜ｐ４＜ｐ６＜ｐ８）。

【0026】

また、本実形態の鼓形ウォーム１０の歯の歯厚は、標準歯厚の８０％以下に設定されており、図３に示すように、両端部（ＥＳ，ＥＳ）の歯１１の歯厚（例えば、ｔ７，ｔ８）は、中心部ＣＴの歯１１の歯厚ｔ０に対して薄くなるように設定されている（例えば、ｔ７＜ｔ０，ｔ８＜ｔ０）。そして、さらに鼓形ウォーム１０に形成された歯１１の歯厚は、中心部ＣＴから両端部（ＥＳ，ＥＳ）に向けて漸次小さくなるように設定されている（例えば、ｔ０＞ｔ１＞ｔ３＞ｔ５＞ｔ７、ｔ０＞ｔ２＞ｔ４＞ｔ６＞ｔ８）。

【0027】

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

【符号の説明】

【0028】

１，１０００ 歯車装置
１０，１００ 鼓形ウォーム
１１，１０１ 歯（ウォーム）
２０，２００ ウォームホイール
２１，２０１ 歯（ホイール）
Ｐ１，Ｐ１０ ピッチ円（ウォーム）
Ｅ１ 歯先円（ウォーム）
Ｂ１ 歯底円（ウォーム）
Ａｌ 軸心線
Ｃｌ 中心線
Ｒｐ１ ピッチ円半径（ウォーム）
Ｒｅ１ 歯先円半径（ウォーム）
Ｒｂ１ 歯底円半径（ウォーム）
ＣＴ 中心部
ＳＥＳ 始端
ＥＳ 端部
ＥＥＳ 終端
Ｐ２，Ｐ２０ ピッチ円（ホイール）
Ｅ２ 歯先円（ホイール）
Ｒｐ２ ピッチ円半径（ホイール）
Ｒｅ２ 歯先円半径（ホイール）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】