(57)【要約】【課題】構成部品が少なく、逆入力を抑制するセルフロック歯車機構を提供する。【解決手段】セルフロック歯車機構１は、第１軸Ｏ１を中心に回転し、進み角の異なる第１斜歯及び第２斜歯が第１軸方向に並設されるウォーム２と、第１軸Ｏ１に対し交差又はねじれの位置関係にある第２軸Ｏ２を中心に回転し、第２軸Ｏ２を中心として放射状に延びる第１放射溝及び第２放射溝とを有するセクターギヤ３とを備える。第１放射溝は第１斜歯と等しい進み角に、第２放射溝は第２斜歯と等しい進み角にそれぞれ設定されている。また、第１放射溝が形成される範囲と、第２放射溝が形成される範囲とが異なるように設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸を中心に回転し、進み角の異なる第１斜歯及び第２斜歯が前記第１軸方向に並設されるウォームと、
前記第１軸に対し交差する又はねじれ位置関係にある第２軸を中心に回転し、前記第１斜歯と噛合し前記第２軸を中心として放射状に延びる第１放射歯と、前記第２斜歯と噛合し前記第２軸を中心として放射状に延びる第２放射歯とを有し、前記第１放射歯が形成される範囲と、前記第２放射歯が形成される範囲とが異なるセクターギヤとを備えるセルフロック歯車機構。
【請求項２】
請求項１に記載のセルフロック歯車機構において、
前記第１斜歯及び前記第２斜歯は、前記第１軸方向に向かうにしたがい進み角が徐々に変化する連続変化斜歯を構成し、
前記第１放射歯及び前記第２放射歯は、前記第２軸を中心とした径方向に向かうにしたがい進み角が徐々に変化する連続変化放射歯を構成するセルフロック歯車機構。
【請求項３】
請求項１に記載のセルフロック歯車機構において、
前記第１放射歯及び前記第２放射歯は、前記第２軸を中心とした径方向にずれ、且つ前記第２軸を中心とした回転方向においてオーバーラップするように形成されているセルフロック歯車機構。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のセルフロック歯車機構において、
前記ウォームは、前記第１軸方向に向かうにしたがいピッチ円半径が一定割合で増加するセルフロック歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルフロック歯車機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の減速機構に採用されるウォームは、同一軸心を有する円筒状の筒状部に固定されている。ウォームは、筒状部と一体で軸方向に変位可能に軸支されている。筒状部の中央部には、筒内外を連通する開口部が形成されている。また、当該減速機構は、筒状部に内挿され、モータが駆動することにより回転する円柱状の駆動軸を有する。この駆動軸の中央部外周面には、先の開口部に挿通されるピンが突設されている。このため、駆動軸の回転は、ピンと開口部の壁面とが当接し、さらにピンが壁面を押すことにより、筒状部を介してウォームに伝達される。
【０００３】
さて、この減速機構は、筒状部の軸方向長さよりも長い距離で対向する一対の制御壁を備える。一対の制御壁は、筒状部の軸方向移動を規制するものである。また、先の開口部は、一対の制御壁の対向長さと筒状部の軸方向長さとの差分だけ、同軸方向に長い長孔とされている。
【０００４】
これにより、ウォームホイールからウォームに回転が伝達されるいわゆる逆入力が発生したとき、ウォームは、一対の制御壁のいずれかに当接するまで、回転及び軸方向変位する。しかしながら、ウォーム、すなわち筒状部が回転及び軸方向変位している間、筒状部に設けられる開口部の内壁とピンとが当接しない。すなわち、駆動軸には、筒状部の回転が伝達されない構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３５４３１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の減速機構に採用されている駆動軸に逆入力を抑制する機構は、いわゆるクラッチ機構である。クラッチ機構は、構成する部品点数が多いため、装置全体、ひいては減速機構全体の大型化に繋がっていた。
【０００７】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成部品が少なく、逆入力を抑制するセルフロック歯車機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、セルフロック歯車機構は、第１軸を中心に回転し、進み角の異なる第１斜歯及び第２斜歯が前記第１軸方向に並設されるウォームと、前記第１軸に対し交差する又はねじれ位置関係にある第２軸を中心に回転し、前記第１斜歯と噛合し前記第２軸を中心として放射状に延びる第１放射歯と、前記第２斜歯と噛合し前記第２軸を中心として放射状に延びる第２放射歯とを有し、前記第１放射歯が形成される範囲と、前記第２放射歯が形成される範囲とが異なるセクターギヤとを備えることを要旨とする。
【０００９】
第１斜歯が第２斜歯よりも進み角が大きいものとすると、この構成によれば、ウォームとセクターギヤとが第１斜歯及び第１放射歯において噛合しているときは、これら両ギヤ間における伝達効率が高く、第２斜歯及び第２放射歯において噛合しているときは両ギヤ間における伝達効率が低い。したがって、第１斜歯及び第１放射歯において噛合しているときよりも、第２斜歯及び第２放射歯において噛合しているときの方が逆効率も低いので、この構成を採用した減速機光によれば、セクターギヤからウォームへの逆入力が抑制される。
【００１０】
上記構成において、前記第１斜歯及び前記第２斜歯は、前記第１軸方向に向かうにしたがい進み角が徐々に変化する連続変化斜歯を構成し、前記第１放射歯及び前記第２放射歯は、前記第２軸を中心とした径方向に向かうにしたがい進み角が徐々に変化する連続変化放射歯を構成することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、進み角の変化が滑らかであるから、回転が伝達される際、ウォームとセクターギヤとの間において振動が発生しにくい。したがって、セルフロック歯車機構としての信頼性が高い。
【００１２】
上記構成において、前記第１放射歯及び前記第２放射歯は、前記第２軸を中心とした径方向にずれ、且つ前記第２軸を中心とした回転方向においてオーバーラップするように形成されていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、ウォーム及びセクターフェースギヤは、第１斜歯と第１放射歯とが噛合している状態から第１斜歯と第１放射歯とが噛合し且つ第２斜歯と第２放射歯とが噛合する状態を経て、第２斜歯と第２放射歯とが噛合する状態に至る。このため、ウォームとセクターギヤとの間において振動が発生しにくい。したがって、セルフロック歯車機構としての信頼性が高い。
【００１４】
上記構成において、前記ウォームは、前記第１軸方向に向かうにしたがいピッチ円半径が一定割合で増加することが好ましい。
この構成によれば、第１斜歯及び第２斜歯に対する第１放射溝及び第２放射溝の噛み合いが一定となるので、ウォーム及びフェースギヤにおける強度及び体格について最適化しやすい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のセルフロック歯車機構は、構成部品が少なく、逆入力を抑制するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】セルフロック歯車機構の斜視図。
【図２】セルフロック歯車機構の正面図。
【図３】第１ウォーム部と第１セクター部とが噛合している状態におけるセルフロック歯車機構の正面図。
【図４】第２ウォーム部と第２セクター部とが噛合している状態におけるセルフロック歯車機構の正面図。
【図５】第３ウォーム部と第３セクター部とが噛合している状態におけるセルフロック歯車機構の正面図。
【図６】セルフロック歯車機構の別例を示す正面図。
【図７】セルフロック歯車機構の別例を示す側面図。
【図８】セルフロック歯車機構を構成するウォームの別例を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、セルフロック歯車機構の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、セルフロック歯車機構１は、図示しないアクチュエータの駆動により回転するウォーム２と、ウォーム２に噛合されるフェースギヤ３とを備える。
【００１８】
図１及び図２に示すように、ウォーム２は、第１軸Ｏ１を回転軸とし、第１軸Ｏ１に沿って延びる円柱２１の外周面に斜歯２２が切られたものである。斜歯２２は、図２において第１軸Ｏ１方向右側に向かうにしたがい徐々に進み角が小さくなるように設けられている。なお、斜歯２２は、連続変化斜歯、第１斜歯、及び第２斜歯のそれぞれに対応する。
【００１９】
ここで、ウォーム２の軸方向寸法、正確には斜歯２２が切られている部分の軸方向寸法はＬ１とされている。また、斜歯２２の進み角は、図２中第１軸Ｏ１方向右側に向かうにしたがい徐々に小さくなるものの、歯底円直径、歯先円直径、及びピッチ円直径は、それぞれ一定とされている。
【００２０】
なお、ウォーム２を、図２中第１軸Ｏ１方向において左側から右側に向かって順に第１ウォーム部２５、第２ウォーム部２６、第３ウォーム部２７と規定する。第１ウォーム部２５、第２ウォーム部２６、及び第３ウォーム部２７は、互いに等間隔範囲となるように規定されている。
【００２１】
図１及び図２に示すように、フェースギヤ３は、第１軸Ｏ１に対しねじれの位置となるように延びる第２軸Ｏ２を回転軸とする円環体３０の端面３１に放射状の溝（以下放射溝）が設けられたセクターギヤ部３２と、放射溝が形成されていないノンギヤ部３３とを有する。セクターギヤ部３２は、第２軸Ｏ２から離れるにしたがい徐々に進み角が小さくなる放射溝３４を備える。
【００２２】
図２に示すように、セクターギヤ部３２は、フェースギヤ３における径方向の寸法（以下、幅寸法）Ｌｒ１が円環体の環幅寸法Ｌｒ２の半分とされ、第２軸Ｏ２を中心としたとき、１１時の位置から時計方向を含み５時の位置に至るまで１８０°分の範囲に設けられている。
【００２３】
また、セクターギヤ部３２は、１１時の位置から時計方向を含み５時の位置に至るにかけて第２軸Ｏ２から徐々に離れるように設けられている。すなわち、１１時の位置におけるセクターギヤ部３２と第２軸Ｏ２との間の距離は円環体３０の内径寸法ｒ１と等しく、５時の位置におけるセクターギヤ部３２と第２軸Ｏ２との間の距離は円環体３０の内径寸法ｒ１にセクターギヤ部３２の幅寸法Ｌｒ１を加えた寸法と等しくなる。
【００２４】
なお、円環体３０の内径寸法ｒ１に幅寸法Ｌｒ１を加えた寸法は、ウォーム２の軸方向寸法Ｌ１と等しい。
なお、セクターギヤ部３２を、１１時の位置から時計方向に向かって順に、第１セクター部３５、第２セクター部３６、第３セクター部３７と規定する。第１セクター部３５、第２セクター部３６、及び第３セクター部３７は、互いに等角度範囲となるように設定されている。
【００２５】
第１セクター部３５における放射溝３４の進み角は、第１ウォーム部２５における斜歯２２の進み角と等しく、第２セクター部３６における放射溝３４の進み角は、第２ウォーム部２６における斜歯２２の進み角と等しく、第３セクター部３７における放射溝３４の進み角は、第３ウォーム部２７における斜歯２２の進み角と等しい。なお、放射溝３４は、連続変化放射溝、第１放射溝、及び第２放射溝のそれぞれに対応する。
【００２６】
なお、フェースギヤ３は、セクターギヤ部３２が設けられる端面３１とは反対側の端面において、出力軸４と接続されている。出力軸４は、周知の機械構成に接続されている。したがって、図示しないアクチュエータが駆動したとき、その駆動力は、セルフロック歯車機構１により減速されて出力軸４に伝達される。
【００２７】
次に、セルフロック歯車機構１の作用及び効果について説明する。なお、図３に示すように、ウォーム２における第１ウォーム部２５と、フェースギヤ３における第１セクター部３５とが噛合しているところから説明を開始する。
【００２８】
図３に示す状態において、図示しないアクチュエータが順回転駆動することにより、ウォーム２が第１軸Ｏ１を中心に順回転する（ここでは右回りに回転する）。したがって、ウォーム２に噛合しているフェースギヤ３が第２軸Ｏ２を中心に時計方向へ回転する。
【００２９】
これにより、ウォーム２及びフェースギヤ３は、図３に示す第１ウォーム部２５と第１セクター部３５とが噛合している状態から、図４に示す第２ウォーム部２６と第２セクター部３６とが噛合している状態を経て、図５に示す第３ウォーム部２７と第３セクター部３７とが噛合している状態に至る。
【００３０】
第１ウォーム部２５に設けられる斜歯２２及び第１セクター部３５に設けられる放射溝３４の進み角は、第２，３ウォーム部２６，２７に設けられる斜歯２２及び第２，３セクター部３６，３７に設けられる放射溝３４の進み角に対して大きい。したがって、第１ウォーム部２５と第１セクター部３５とが噛合しているとき、ウォーム２とフェースギヤ３との間の伝達効率が高いので、図示しないアクチュエータの駆動力を出力軸４に好適に伝達することができる。
【００３１】
一方、第３ウォーム部２７に設けられる斜歯２２及び第３セクター部３７に設けられる放射溝３４の進み角は、第１，２ウォーム部２５，２６に設けられる斜歯２２及び第１，２セクター部３５，３６に設けられる放射溝３４の進み角に対して小さい。したがって、第３ウォーム部２７と第３セクター部３７とが噛合しているとき、ウォーム２とフェースギヤ３との間の伝達効率が低いので、出力軸４から図示しないアクチュエータへの逆入力が抑制される。すなわち、セルフロックが得られる。
【００３２】
以上、説明したように、この構成のセルフロック歯車機構１によれば、所望の回転位置でウォーム２とフェースギヤ３とを噛合させることにより、図示しないアクチュエータから出力軸４への伝達効率を高めることもできるし、セルフロックも得られる。
【００３３】
このように、従来セルフロックを得るために必要であったクラッチ機構が必要ないので、セルフロック歯車機構１は小型である。また、図示しないアクチュエータを小型化することもできる。
【００３４】
また、ウォーム２の外径（歯先円直径）が一定であるため、セルフロック歯車機構１全体として小型に設計することができる。
なお、セルフロック歯車機構１に採用され、第１，２，３ウォーム部２５，２６，２７に設けられる斜歯２２及び第１，２，３セクター部３５，３６，３７に設けられる放射溝３４の進み角は、この順番で徐々に小さくなるように連続変化するものである。このため、ウォーム２とフェースギヤ３との間で噛合する範囲が変化しても、すなわち、第１ウォーム部２５と第１セクター部３５とが噛合する状態から第２ウォーム部２６と第２セクター部３６とが噛合する状態へ変化しても、噛合する範囲の切り替わりによるショックが抑制されている。なお、第２ウォーム部２６と第２セクター部３６とが噛合する状態から第３ウォーム部２７と第３セクター部３７とが噛合する状態へ変化しても同様である。
【００３５】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、ウォーム２に採用される斜歯２２は、その軸方向（図２中の第１軸Ｏ１右側）に向かうにしたがい徐々に進み角が小さくなる構成であったが、図６に示すように、異なる進み角の第１及び第２斜歯６１，６２を有するウォーム６０に変更してもよい。この場合、フェースギヤ３を、同図６に示す第１斜歯６１の進み角と等しい進み角とされた放射溝７１と、第２斜歯６２の進み角と等しい進み角とされた放射溝７２とを有するフェースギヤ７０に変更し、これらウォーム６０及びフェースギヤ７０でセルフロック歯車機構１を構成する。このように構成した場合でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、ウォーム６０において、第１斜歯６１が形成される部位は、上記実施形態と異なり歯の厚みが一定である。したがって、第１斜歯６１の強度が一定であるため、フェースギヤ７０と組み合わせたセルフロック歯車機構１としての強度設計が容易である。なお、第２斜歯６２についても同様である。また、フェースギヤ７０、すなわち放射溝７１，７２についても同様である。
【００３７】
なお、フェースギヤ７０は、放射溝７１が設けられる範囲と放射溝７２が設けられる範囲とがフェースギヤ７０の回転方向においてオーバーラップしていることが好ましい。このように構成すれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
・上記実施形態において、図７に示す傘歯車状のウォーム８０を採用してもよい。すなわち、このウォーム８０では、第１軸Ｏ１方向右側に向かうにしたがい徐々にピッチ円半径が長化している。このウォーム８０には、上記実施形態のフェースギヤ３を組み合わせてもよいし、同図７に示す端面の厚みが傘状に変化するフェースギヤ９０を組み合わせてもよい。
【００３９】
ウォーム８０とフェースギヤ９０とを組み合わせてセルフロック歯車機構１を構成した場合、第１軸Ｏ１方向において進み角が変化する斜歯８１と第２軸Ｏ２方向において進み角が変化する放射溝９１との噛み合いが一定となるので、ウォーム８０及びフェースギヤ９０における強度及び体格について最適化しやすい。
【００４０】
なお、ウォーム６０についても同様にピッチ円半径を可変させてもよい。すなわち、図８に示すように、第１斜歯６１が形成される部分と第２斜歯６２が形成される部分のピッチ円半径が異なるウォーム６５に変更してもよい。この場合、図示は省略するが、フェースギヤの第２軸Ｏ２方向の寸法を適宜調整することが好ましい。
【００４１】
上記実施形態において、第１軸Ｏ１及び第２軸Ｏ２は、互いにねじれの位置関係であったが、交差する位置関係であってもよい。なお、交差する位置関係には、互いのなす角度が９０°、いわゆる直交する関係も含まれるし、９０°以外の角度で交わる関係も含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、１…セルフロック歯車機構、２、６０，６５，８０…ウォーム、３，７０，９０…フェースギヤ、４…出力軸、２１…円柱、２２，８１…斜歯（連続変化斜歯、第１斜歯、第２斜歯）、２５…第１ウォーム部、２６…第２ウォーム部、２７…第３ウォーム部、３０…円環体、３１…端面、３２…セクターギヤ部、３３…ノンギヤ部、３４，９１…放射溝（連続変化放射溝、第１放射溝、第２放射溝）、３５…第１セクター部、３６…第２セクター部、３７…第３セクター部、６１…第１斜歯、６２…第２斜歯、７１…第１放射溝、７２…第２放射溝。
【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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【図７】
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【図８】
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