(57)【要約】【課題】特に大型の遊星ローラ式動力伝達装置において要望が多く出されている弾性リング側面のフレッティング摩耗を防止できる潤滑を安価で実現する遊星ローラ式動力伝達装置を提供する。【解決手段】ウォームギヤユニット１００は、ウォーム２及びウォームホイール１の少なくとも一方の開放端側軸部３ｂを超音波等により振動させる振動発生手段６を有し、開放端側軸部３ｂをギヤケーシング４に支持する転がり軸受９と、ギヤケーシング４に隙間嵌めで支持された開放端側軸部３ｂの転がり軸受９の外輪に当接する環状スペーサ形加振子５と、加振子５との間に振動発生手段６を挟持するギヤケーシング４に固定された押さえ蓋７とから構成され、振動発生手段６を振動させることによりウォーム２又はウォームホイール１を軸方向に振動可能としたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォーム及びウォームホイールの少なくとも一方の開放端側軸部を超音波等により振動させる振動発生手段を有するウォームギヤユニットにおいて、
ギヤケーシングに隙間嵌めで支持され、前記ウォーム又はウォームホイールの前記開放端側軸部及び入力側軸部をそれぞれ支持する転がり軸受と、前記開放端側軸部の前記転がり軸受の外輪に当接する環状スペーサ形加振子と、前記加振子との間に前記振動発生手段を挟持する前記ギヤケーシングに固定された押さえ蓋とから構成され、前記振動発生手段を振動させることにより前記ウォーム又はウォームホイールを軸方向に振動可能としたことを特徴とするウォームギヤユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のウォームギヤユニットにおいて、前記環状スペーサ形加振子を複数個又は円筒形状にしたことを特徴とするウォームギヤユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のウォームギヤユニットにおいて、前記押さえ蓋の内周と前記環状スペーサ形加振子の外周の間にオイルシールを備えたことを特徴とするウォームギヤユニット。
【請求項４】
ウォーム及びウォームホイールの少なくとも一方の開放端側軸部を超音波等により振動させる振動発生手段を有するウォームギヤユニットにおいて、
前記開放端側軸部を支持する複合形転がり軸受と、ギヤケーシングに隙間嵌めで支持されて前記開放端側軸部の反対側の入力側軸部を支持する他の転がり軸受と、前記複合形転がり軸受の外輪を支持するとともに前記ギヤケーシングの取付穴に隙間嵌めで取り付けられたフランジ付ベアリングハウジング形加振子と、前記ギヤケーシングの外壁と前記加振子のフランジ部との間に挟持された振動発生手段とから構成され、前記振動発生手段を振動させることにより前記ウォーム又はウォームホイールを軸方向に振動可能としたことを特徴とするウォームギヤユニット。
【請求項５】
ウォーム及びウォームホイールの少なくとも一方の開放端側軸部を超音波等により振動させる振動発生手段を有するウォームギヤユニットにおいて、
ギヤケーシングに隙間嵌めで支持され、前記ウォーム又はウォームホイールの前記開放端側軸部及び入力側軸部をそれぞれ支持する転がり軸受と、前記開放端側軸部の前記転がり軸受の外輪に当接するベアリング押さえと、同ベアリング押さえとの間に振動発生手段を挟持する環状スペーサ形加振子と、同加振子と前記開放端側軸部との間に装着されたスラスト玉軸受とから構成され、前記振動発生手段を振動させることにより前記ウォーム又はウォームホイールを軸方向に振動可能としたことを特徴とするウォームギヤユニット。
【請求項６】
請求項５に記載のウォームギヤユニットにおいて、前記ベアリング押さえの内周と前記環状スペーサ形加振子の外周の間にオイルシールとリニア軸受を備えたことを特徴とするウォームギヤユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置の動力伝動要素として使用されるウォームギヤユニットの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力の伝動要素として用いられるギヤユニットの中で、平歯車は歯面が転がり接触をして動力を伝えるのに対し、ウォームギヤは、歯面間で滑り接触をしながら動力を伝えるので摩擦損失が大きく、特に起動時においては、歯面間が静摩擦状態での起動になるため、一層大きな損失が発生する。さらに、リフト用やターニング装置用等、起動時に常に負荷が掛かっている状態で使用する場合においては、起動時の負荷トルクによってモータ容量が定められている。
【０００３】
ウォームギヤを含むギヤユニットの歯面間の摩擦に起因する発熱、磨耗、振動の発生を大幅に軽減する技術については、特許文献１が公知である。
当該文献１で開示されているのは、駆動ギヤ及び従動ギヤによって構成されているギヤユニットにおいて、前記駆動ギヤ及び従動ギヤの少なくとも一方を超音波振動させるための超音波振動発生手段を備えることを特徴としている。
本公知技術は、滑り面に振動を付与することにより、相接する固体間の摩擦力が減少する公知の事実を応用したものであり、対象ギヤユニットの質量・寸法並びに騒音防止等を勘案して超音波振動が適切であると判断されたものと見られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４５１２６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の図１で示す公知の技術で、一般機械装置に使用される汎用ウォームギヤユニットの起動負荷を低減しようとすると、超音波振動子を直結したウオーム又はウォームホイールと同期して回転する前記超音波振動子に電力を供給するための電気カップリング（例えばスリップリング等）が不可欠となる。これらの電気カップリングは、一般にはウォームホイールの高速回転には適合が困難であるという問題がある。
また、前記の構成においては、超音波振動子の形状及び構造も限定されるという制約もある。
【０００６】
さらに、ウォームホイール又はウォーム全体を振動させるための弾性懸架は、当該ウォームホイール又はウォームを内部に収容し、外面を軸受によって回転自在に支持される中空スリーブのウォームホイール又はウォーム側端に設けられたフランジによって構成されるので、前記起動時に常に負荷が掛かっているウォームギヤユニット（リフト用やターニング装置用等）にあっては、起動時の振動が共振域から逸脱し易く、且つ起動負荷の変動に伴って不安定になり、起動時の摩擦損失低減が不可能になることが予想される。
したがって、本発明は、一般機械装置に使用される汎用ウォームギヤユニットの起動負荷を、振動を利用して安定的且つ有効に低減し得るウォーム軸の支持・加振構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段は、ウォーム及びウォームホイールの少なくとも一方の開放端側軸部を超音波等により振動させる振動発生手段を有するウォームギヤユニットにおいて、
ギヤケーシングに隙間嵌めで支持され、前記ウォーム又はウォームホイールの前記開放端側軸部及び入力側軸部をそれぞれ支持する転がり軸受と、前記開放端側軸部の前記転がり軸受の外輪に当接する環状スペーサ形加振子と、前記加振子との間に前記振動発生手段を挟持する前記ギヤケーシングに固定された押さえ蓋とから構成され、前記振動発生手段を振動させることにより前記ウォーム又はウォームホイールを軸方向に振動可能としたことを特徴とする。
【０００８】
（２）第２の手段は、上記第１手段のウオームギヤユニットにおいて、前記環状スペーサ形加振子を複数個又は円筒形状にしたことを特徴とする。
（３）第３の手段は、上記第１又は第２の手段のウオームギヤユニットにおいて、前記押さえ蓋の内周と前記環状スペーサ形加振子の外周の間にオイルシールを備えたことを特徴とする。
【０００９】
（４）第４の手段は、ウォーム及びウォームホイールの少なくとも一方の開放端側軸部を超音波等により振動させる振動発生手段を有するウォームギヤユニットにおいて、
前記開放端側軸部を支持する複合形転がり軸受と、ギヤケーシングに隙間嵌めで支持されて前記開放端側軸部の反対側の入力側軸部を支持する他の転がり軸受と、前記複合形転がり軸受の外輪を支持するとともに前記ギヤケーシングの取付穴に隙間嵌めで取り付けられたフランジ付ベアリングハウジング形加振子と、前記ギヤケーシングの外壁と前記加振子のフランジ部との間に挟持された振動発生手段とから構成され、前記振動発生手段を振動させることにより前記ウォーム又はウォームホイールを軸方向に振動可能としたことを特徴とする。
【００１０】
（５）第５の手段は、ウォーム及びウォームホイールの少なくとも一方の開放端側軸部を超音波等により振動させる振動発生手段を有するウォームギヤユニットにおいて、
ギヤケーシングに隙間嵌めで支持され、前記ウォーム又はウォームホイールの前記開放端側軸部及び入力側軸部をそれぞれ支持する転がり軸受と、前記開放端側軸部の前記転がり軸受の外輪に当接するベアリング押さえと、同ベアリング押さえとの間に振動発生手段を挟持する環状スペーサ形加振子と、同加振子と前記開放端側軸部との間に装着されたスラスト玉軸受とから構成され、前記振動発生手段を振動させることにより前記ウォーム又はウォームホイールを軸方向に振動可能としたことを特徴とする。
（６）第６の手段は、上記第５手段のウオームギヤユニットにおいて、前記ベアリング押さえの内周と前記環状スペーサ形加振子の外周の間にオイルシールとリニア軸受を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜３に係る発明は、ウォームの質量・寸法の大小及び起動時の静的荷重の大小に相応した環状スペーサ形加振子と振動発生手段の選択ができ、ウォームギヤユニットの起動時の抵抗を低減できる効果がある。
また、振動発生手段がウォームギヤユニットのケーシング内に付設されるため、電気カップリング等の高速回転における特性に問題がある装置への付属が不要となり、安定した性能の汎用ウオームギヤユニットを提供することができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、ウォームの質量・寸法の大小及び起動時の静的荷重の大小に相応した弾性を有するボルトと振動発生手段の選択ができ、ウォームギヤユニットの起動時の抵抗を低減できる効果がある。
また、振動発生手段がベアリングハウジング外に付設されるため、電気カップリング等の高速回転での特性に問題のある装置の付属が不要となり、安定した性能の汎用ウォームギヤユニットを提供することができる。
【００１３】
請求項５，６に係る発明は、ウォーム軸の開放端側（反入力軸側）にかかる軸推力の殆どを、アンギュラー型転がり軸受を介してウォームギヤケーシングで受け止め、振動発生手段には付加させない構成であるので、振動発生手段の信頼性を格段に高める効果がある。
なお、請求項４及び５は、請求項３のウォームギヤユニットの起動時に、ウォームに押し加振力による安定した振動を与えることによって摩擦損失を低減させるので、比較的小馬力の電動機で運転ができるウォームギヤユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るウォームギヤユニットの側断面図である。
【図２】図１において、振動発生手段の別の配置を示すについての別案を示す側断面図である。
【図３】図２において、振動発生手段を潤滑油から隔離・保護する場合の側断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るウォームギヤユニットの側断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るウォームギヤユニットの部分断面図である。
【図６】図５において、オイルシールとリニア軸受を追加した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明のウォームギヤユニット１００の側断面図で、ウォーム軸、軸受、環状スペーサ形加振子並びに振動発生手段の配置を示す。図２は、図１の振動発生手段の別の配置を示す。図３は、図２に対して振動発生手段が耐油性に乏しい場合に潤滑油から隔離・保護する場合の更なる別の配置例を示す。
【００１６】
図１のウォームギヤユニット１００において、ウォーム軸３は、入力軸部３ａの回転によってウォーム２と噛み合うウォームホイール１の歯面から駆動反力を受け、図中、左方向或いは右方向の推力を与えられるので、入力軸部３ａ側の軸受及び開放端側軸部３ｂの軸受とも、円錐ころ軸受９を使用するのが一般的で、ウォームホイール１の定格出力トルクに相当する軸方向推力に十分に耐える構造になっている。
さらに、リフト用やターニング用等、常に静的荷重が掛かっている状態のウォームギヤユニット１００においては、起動時に、負荷質量を加速するための起動トルクが必要となるので、ウォーム２とウォームホイール１の接触面には、増大した接触力と不十分な潤滑油膜に由来する大きな摩擦損失が発生する。
【００１７】
上記のような摩擦損失を回避する方法には、ウォーム２とウォームホイール１の接触歯面に振動を与える方法が知られている。本発明では、開放端側軸部３ｂを支持する円錐ころ軸受９の外輪の端面に、高弾性金属からなる環状スペーサ形加振体５を介して、圧電アクチュエータ等の振動発生手段６から所定の振動を与え、ウォーム２並びにウォーム軸３を振動させることにより、接触歯面間の摩擦係数自体を低下させ且つ、接触面間に必要な潤滑油膜を形成させ、ウォームギヤユニット１００の起動摩擦損失を低減させるものである。押さえ蓋７を剛性の高いボルト８によりギヤケーシング４に取り付けることにより、振動発生手段６は環状スペーサ形加振体５に当接されている。
なお、ウォーム２並びにウォーム軸３を有効に振動させるためには、入力軸側並びに開放端側（反入力軸側）の円錐ころ軸受９を共に、その外輪がギヤケーシング４の取付穴４ａ，４ｂ内で滑動できるように隙間嵌めとすることが必要である。  
【００１８】
図２のウォームギヤユニット１０１は、図１の構成において前記軸方向推力が大きく、振動発生手段６が損傷するような虞がある場合に対応して複数、若しくは円筒形状の振動発生手段１６を配置したものである。この場合は、大きな軸方向推力に備えて、環状スペーサ形加振体１５、押さえ蓋１７、ボルト１８、円錐ころ軸受１９等を強化しておく必要がある。
図３のウォームギヤユニット１０２は、図２の構成において、振動発生手段２６が耐油性に乏しい場合に対応して、押さえ蓋１７の内周と環状スペーサ形加振体２５の外周との間にオイルシール３０を装着し、油の遮断を図った構成である。なお、図１の構成に対しても、オイルシール３０を装着することができる。  
【００１９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態が第１の実施の形態と構成の異なる点は、開放端側軸部３３ｂを支持する２個の円錐ころ軸受をフランジ付ベアリングハウジング形加振子３７の中に組み込んだ複合形円錐ころ軸受３９にして、左右いずれの方向の推力も受け得る構造とした上で、ギヤケーシング３４の取付穴３４ａとの嵌合、並びに入力軸３３ａ側の円筒ころ軸受４９の外輪と取付穴３４ｂとの嵌合を隙間嵌めとし、前記加振子３７のフランジ部３７ａとギヤケーシング３４との間に複数個若しくは円環状の振動発生手段３６を挟み込み、剛性を調節されたボルト３８で締め付けた点である。
以下に、図４に示す本発明に係るウォームギヤユニット２００の断面図に基づいて第２の実施の形態を説明する。
【００２０】
図４に示すように、開放端側軸３３ｂを支持する複合形円錐ころ軸受３９（アンギュラー形転がり軸受を相反する向きに組み合わせたもの）を、フランジ付ベアリングハウジング形加振子３７中に組み込んで、左右いずれの方向の推力も受け得る構造としたうえで、フランジ付ベアリングハウジング形加振子３７と前記ギヤケーシング３４の取付穴３４ａとの嵌合、並びに入力軸３３ａ側の円筒ころ軸受４９の外輪と取付穴３４ｂとの嵌合を隙間嵌めとし、前記加振子３７のフランジ部３７ａとギヤケーシング３４の端面との間に複数個若しくは円環状の振動発生手段３６を挟み込む構成とする。
また、前記加振子３７に、効率良く振動を与えるために必要な弾性は、スプリングワッシャ等により剛性を調節されたボルト３８が有するものとする。３３はウォーム軸、３２はウォーム、３１はウォームホイール、４０はカバーを示す。
【００２１】
上記第２の実施の形態の構成においては、軸推力の方向が入力軸側或いは開放端（反入力軸）側いずれに変化しても安定したウォーム軸振動が得られる点にある。
ウォームギヤユニット２００の起動摩擦損失を低減させる作用については、第１の実施の形態の作用と同様である。
【００２２】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、第１の実施の形態を変形させたものであり、第３の実施の形態が第１の実施の形態と構成の異なる点は、開放端側軸部５３ｂを支持する円錐ころ軸受７０の外輪は、ベアリング押さえ５９によって規制され、右方向の軸推力を全面的に受け得る構造になっており、振動発生手段５６は、環状スペーサ形加振子５５並びにスラスト玉軸受６１を経由してウォーム軸５３を押し加振（振動発生手段５６の通電膨張のみによる半振れ加振）するように寸法精度が調整されているので、ウォーム軸５３より伝達される軸方向推力の影響は殆ど受けない点である。
以下に、図５に示す本発明に係るウォームギヤユニット３００の断面図に基づいて第３の実施の形態を説明する。
【００２３】
開放端側軸部５３ｂを支持する円錐ころ軸受７０により、ギヤケーシング５４の取付穴５４ａ中に組み込み、右方向への軸推力を専ら受け得るようにし、同軸受７０の外輪をベアリング押さえ５９で押して規制することにより、前記右方向の軸推力を全面的に受け止め、該推力をボルト７３を介してギヤケーシング５４に伝える構造である。
一方、ウォーム軸５３の開放端側軸部５３ｂには、振動発生手段５６の発信器（図示せず）駆動の周期的膨張力が、ガイドピン５８によって精密に位置決めされた環状スペーサ形加振子５５、スラスト玉軸受６１を経由して半振れ加振力（左方向への押し加振力のみ）となって加えられるので、ウォーム軸５３及びウォーム軸５３と一体のウォーム（図示せず）は振動する。なお、ガイドピン５８の剛性は、ウォーム（図示せず）及びウォーム軸５３等の被加振動体の質量と加振周波数に合わせて調整されている。なお、振動発生手段５６は、ボルト７２によりベアリング押さえ５９と環状スペーサ形加振子５５の間に挟持されている。６０はオイルシールを示す。
なお、以上はウォームの開放端側軸部側に振動発生手段を設けたものについて説明したが、ウォームに代えてウォームホイール側に設けてもよい。
【００２４】
図６に示す第３の実施の形態の別案は、ウォームギヤユニット３０１のウォーム軸５３の開放端側軸部５３ｂ、円錐ころ軸受７０、ベアリング押さえ６９、スラスト玉軸受６１、環状スペーサ形加振子６５並びに振動発生手段６６の配置を示す断面図において、環状スペーサ形加振子６５の動作安定性を増すために、オイルシール６０に加えてリニア軸受７１を追加したものであり、作用は図５に示したものと同じである。
【符号の説明】
【００２５】
１、３１      ウォームホイール
２、３２      ウォーム
３，３３，５３      ウォーム軸
３ａ、３３ａ      入力軸部
３ｂ、３３ｂ，５３ｂ      開放端側ウォーム軸部
４，３４，５４      ギヤケーシング
４ａ、４ｂ，３４ａ，３４ｂ，５４ａ      取付穴
５，１５，２５，５５，６５      環状スペーサ形加振子
６，１６，２６，３６，５６，６６      振動発生手段
７、１７，５７      押さえ蓋
８，１８，３８，７２，７３      ボルト
９，１９，７０      円錐ころ軸受
３０、６０    オイルシール
３７    フランジ付ベアリングハウジング形加振子
３７ａ    フランジ部
３９    複合形円錐ころ軸受
４０    カバー
５８    ガイドピン
５９    ベアリング押さえ
６１    スラスト玉軸受
１００，１０１，１０２，２００，３００，３０１    ウォームギヤユット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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