(57)【要約】【課題】簡単な構成で高負荷時においても一部の歯のみに負荷が集中するのを合理的に回避することができ、低コストで結果として耐久性の高い鼓形ウォーム減速機を得る。【解決手段】鼓形ウォーム３４と該鼓形ウォームと噛み合うホイール３６とが噛合位置における共通法線Ｎに対して、±５以上（図示の例では１５度程度）の噛み合い範囲αを有する鼓形ウォーム減速機３０において、鼓形ウォーム３４が形成されているウォーム軸３８が、該鼓形ウォーム３４の軸方向Ｘの片側（図示の例では右側）のみでケーシング４０に支持されている。【選択図】図１
2005337435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鼓形ウォームと該鼓形ウォームと噛み合うホイールとをケーシング中に備え、該鼓形ウォームとホイールとの噛合位置における共通法線に対して、±５度以上の噛み合い範囲を有する鼓形ウォーム減速機において、
前記鼓形ウォームが形成されているウォーム軸が、該鼓形ウォームの軸方向片側のみで前記ケーシングに支持されていることを特徴とする鼓形ウォーム減速機。
【請求項２】
請求項１において、
傾きの相反する一対のテーパードローラベアリングが、前記鼓形ウォームの軸方向片側のみに配置され、該一対のテーパードローラベアリングによって前記ウォーム軸が前記ケーシングに支持されている鼓形ウォーム減速機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ウォーム軸を両持ち支持するサブケーシングを備え、
前記鼓形ウォームの軸方向片側位置において、該サブケーシング全体が前記ケーシングに支持されている鼓形ウォーム減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鼓形ウォーム減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１において、鼓形ウォームギヤセットを有する鼓形ウォーム減速機が開示されている。図５に示されるように、鼓形ウォームギヤセット１０は、外形がいわゆる鼓形となっている鼓形ウォーム１２と、該鼓形ウォーム１２と噛合するホイール１４とから構成され、モータ１６と連結されて使用される。
【０００３】
鼓形ウォームギヤセット１０は、いわゆる円筒ウォームギヤセットに比べ、鼓形ウォーム１２とホイール１４との同時噛み合い歯数が多くなるため、小型で耐負荷能力の大きな減速機１８を構成できる。
【０００４】
なお、ウォーム軸２０は、一対のベアリング２２、２４によってケーシング２６に両持ち支持されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５４４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の鼓形ウォーム減速機は、多数の歯が同時に噛み合うことで、各歯が負荷を均等に負担することを前提として設計されているため、例えば歯切り精度が低い等の理由で、万一負荷が一部の歯のみに集中すると、破損に至る恐れがある。
【０００７】
負荷が一部の歯に集中するもう一つの原因として、ウォーム軸の「撓み」がある。
【０００８】
一般に、鼓形ウォーム１２とホイール１４との噛合位置に伝達トルクが作用すると、伝達トルクの分力により、ウォーム軸２０はホイール１４と離反する方向（遠ざかる方向）に内部荷重が発生する。図４に模式的に示されるように、従来の鼓形ウォーム減速機１８は、そのウォーム軸２０が両端でベアリング２２、２４で支持されていたため、中央部分がホイール１４から遠ざかるような態様でＶ字形の撓みが発生する（１点鎖線参照）。このとき、該ウォーム軸２０の撓みより、矢印Ａ１に示すように、鼓形ウォーム１２の入口側の歯面１２Ａがホイール１４の歯面１４Ａに近づく方向に変位するようになるため、鼓形ウォーム１２の入口側の歯１２Ｂのみが動力伝達の負荷の大半を受け持つようになる。この傾向は、負荷が大きくなればなるほど顕著になるため、伝達トルクの増大とともに鼓形ウォーム１２の入口側に位置する歯１２Ｂにおいて負担すべき負荷が急激に増大する現象が発生してしまう。
【０００９】
この解決策として、この撓みが無視できるほどにウォーム軸２０自体に剛性を持たせるべく、該ウォーム軸２０を太くすることが考えられる。しかしながら、ウォーム軸２０を太くする解決策は、鼓形ウォーム減速機１８全体の重量増大及びコスト増大を招く原因となる。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、従来よりむしろ簡単な構成で、上述したような不具合が発生するのを解消し得る鼓形ウォーム減速機を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、鼓形ウォームと該鼓形ウォームと噛み合うホイールとをケーシング中に備え、該鼓形ウォームとホイールとの噛合位置における共通法線に対して、±５度以上の噛み合い範囲を有する鼓形ウォーム減速機において、前記鼓形ウォームが形成されているウォーム軸が、該鼓形ウォームの軸方向片側のみで前記ケーシングに支持されている構成とすることにより、上記課題を解決したものである。
【００１２】
本発明においては、鼓形ウォームとホイールの歯面同士の接触が問題となるほどにウォーム軸が撓むのは、運転時のごく一部のときでしかないことに着目した。ごく一部のときにしか問題にならないことを解決するために、ウォーム軸が常に撓まないように太くするのは合理的な解決策とは言えない。
【００１３】
そこで、本発明においては、逆転の発想を採用することにより、ウォーム軸をいわゆる片持支持することにより、高トルクがかかったときにウォーム軸を積極的に撓ませるようにした。図３に模式的に示すように、片持支持されたウォーム軸ＷＳが撓むときは、（Ｖ字形ではなく）鼓形ウォームＷの入口側を含めウォーム軸ＷＳ全体がホイールＷＨから遠ざかる方向に撓むため、鼓形ウォームＷの入口側での歯面の変位は矢印Ａ３のようになり、歯面同士の接近の問題が発生しない。そのため、高負荷状態が発生しても入口側の歯面のみに負荷が集中するのを効果的に回避することができる。
【００１４】
また、伝達トルクがそれほど大きくない通常運転時（安定運転時）においては、ウォーム軸ＷＳはほとんど撓まないため、噛み合い歯数の多い鼓形ウォーム減速機本来の利点をそのまま享受することができる。
【００１５】
この結果、従来よりもむしろ細いウォーム軸を用いながら、安定運転時においても、また一時的に高負荷状態が発生したときにおいても、合理的な作用を得ることができる。
【００１６】
なお、本発明に一見類似する解決策として、ウォーム軸が撓んでも、鼓形ウォームの入口側の歯面同士が過度に接触しないように鼓形ウォームの歯形にリリーフ部（逃げ）を予め形成することも考えられる。しかしながら、この解決策は、鼓形ウォームの逃した部分については、常にホイールと噛合しないことになるため、噛み合い歯数が少なくなり、トータルでの耐負荷能力が低下するという問題がある。この点、本発明は、歯形自体には逃げが形成されていないため、通常時において意図する噛み合い歯数を確実に確保することができる。
【発明の効果】
【００１７】
簡単な構成で高負荷時においても一部の歯のみに負荷が集中するのを合理的に回避することができ、低コストで結果として耐久性の高い鼓形ウォーム減速機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１９】
図１には、本発明の実施形態の一例に係る鼓形ウォームギヤセット３０を搭載した鼓形ウォーム減速機３２が示されている。
【００２０】
鼓形ウォームギヤセット３０は、鼓形ウォーム３４及びホイール３６を備える。鼓形ウォーム３４とホイール３６の噛合位置における噛み合い範囲は、共通法線Ｎに対して、±α度（この例では１５度程度）である。この鼓形ウォームギヤセット３０は、鼓形ウォーム３４が形成されているウォーム軸３８が、軸方向Ｘにおける鼓形ウォーム３４の片側（図では右側）のみでケーシング４０に支持されている。
【００２１】
ケーシング４０は、本体ケーシング４２、軸受ケーシング４４、及び軸受カバー４６とで主に構成されている。本体ケーシング４２、軸受ケーシング４４、及び軸受カバー４６は、それぞれボルト４８によって一体化されている。軸受ケーシング４４内には、傾きの相反する一対のテーパードローラ型のベアリング５０、５２が第１スペーサ５４を介して軸方向Ｘに隣接して配置されており、ウォーム軸３８は、この一対のベアリング５０、５２によって支持されている。鼓形ウォーム３４は、このベアリング５０、５２による支持部分から片持ち状態で延在されたウォーム軸３８の先端部分に形成されている。
【００２２】
ベアリング５０、５２は、軸受ケーシング４４の端部に形成した止め部４４Ａと、軸受カバー４６の止め部４６Ａに、前記第１スペーサ５４を介して挟持されることによってケーシング４０に対して（軸方向に）位置決めされている。また、ウォーム軸３８は、該ウォーム軸３８のほぼ中央部に形成した段差部３８Ａとナット５６との間に、第２スペーサ６０、ベアリング５０、第１スペーサ５４、ベアリング５２、及び第３スペーサ６２を挟持することによって位置決めされている。ナット５６は、ウォーム軸３８に形成したねじ６４と螺合可能である。
【００２３】
なお、図の符号６６は、オイルシールであり、ケーシング４０の内外の液密を維持している。また、図の符号６８は、図示せぬモータとの連結に利用されるキーである。
【００２４】
この構成により、ウォーム軸３８は、結局、鼓形ウォーム３４の軸方向片側（図では右側）に配置した軸受ケーシング４４の内側で回転自在に支持され、鼓形ウォーム３４の軸方向Ｘにおける片側のみでケーシング４０に支持されていることになる。
【００２５】
次にこの減速機３２の作用を説明する。
【００２６】
再び図３を参照して、この実施形態では、ウォーム軸３８がベアリング５０、５２によって片持ち状態で支持されているため、ウォーム軸３８は、図３の２点鎖線で示されるような態様で撓むことになる。この結果、鼓形ウォーム３４の入口側の歯面３４Ａは、図のＡ３に示される方向に変位する。この方向は、ホイール３６の歯面３６Ａから遠ざかる方向であるため、たとえウォーム軸３８が撓んだとしても、従来のように入口側の歯、例えば３６Ｂのみに負荷が集中する現象が発生するの防止できる。
【００２７】
なお、鼓形ウォーム３４の出口側の歯面３４Ｂは、図の矢印Ａ４に示される方向に変位する。変位量はわずかであるが、この方向も、ホイール３６の歯面３６Ｃから歯面３４Ｂが遠ざかる方向となる。そのため、仮に、鼓形ウォーム３４の回転が逆となって、ベアリング５０、５２に近い側が入口側となる場合であっても、当該入口側におけるトルクの集中は発生しない。
【００２８】
なお、この図３の模式図からも明らかなように、ベアリング５０、５２から遠い側ほどより多く撓む傾向があるため、より大きなトルクがかかる方向への回転時、あるいはより多くの時間回転している方向への回転時に、ベアリング５０、５２から遠い側が入口側となるように組み付けるのが好ましい。
【００２９】
一方、起動時、あるいは特に大きな負荷がかかったとき以外の通常運転時（あるいは安定運転時）には、それほど大きな伝達トルクが発生しない。そのためウォーム軸３８はほとんど撓まないことから、設計通りの噛み合い歯数による運転が可能である。
【００３０】
図２に本発明の他の実施形態の一例を示す。
【００３１】
この実施形態は、ウォーム軸１３８を両持ち支持する軸受ケーシング（サブケーシング）１４４を備える。すなわち、この軸受ケーシング１４４は、底部１４４Ａ及びフランジ部１４４Ｂを有する円筒形のものであり、その中央にホイール１３６が入り込むための大きな開口１４４Ｃを有している。ウォーム軸１３８は、軸受ケーシング１４４の底部１４４Ａ付近に配置したテーパードローラ型のベアリング１５０と、フランジ部１４４Ｂの付近に配置したテーパードローラ型のベアリング１５２によって両持ち支持されている。ただし、この軸受ケーシング１４４全体が、鼓形ウォーム１３４の軸方向Ｘの片側位置（図では右側位置）において、ケーシング１４０）の本体ケーシング１４２と軸受カバー１４６とに挟持されることによって片持ち状態で支持されている。
【００３２】
この実施形態によれば、大半の運転時においては、ウォーム軸１３８は、ベアリング１５０、１５２によってあたかも両持ち支持されているような状態となり、鼓形ウォーム１３４は極めて安定した状態でホイール１３６と噛合することができる。その一方で、より大きな負荷トルクが発生したときには、軸受ケーシング（サブケーシング）１４４全体が片持ち状態で支持されていることから、その底部１４４Ａ側がホイール１３６から遠ざかる方向に撓むようになるため、結果として先の実施形態と類似する変形状態が形成され、一部の歯のみに負荷が集中するのを防止することができる。軸受ケーシング１４４の撓みの程度は、負荷が大きいときほど大きくなるため、その定性的傾向が意図する傾向と合致している。従って、用途に応じ、ウォーム軸１３８及び軸受ケーシング１４４の剛性を適時に設定することにより、常に良好な噛合特性、あるいは噛合態様を得ることができる。
【００３３】
その他の構成については、先の実施形態と同様であるため、図中で同一または類似する機能を果たしている部分に下２けたが同一の符号を付すにとどめ、重複説明を省略する。
【００３４】
以上説明したように、本発明は、要するに、鼓形ウォームが形成されているウォーム軸が、結果として該鼓形ウォームの軸方向片側のみでケーシングに支持されていれば、図３に示されるような撓み態様を得ることができ、意図する効果を実現することができる。従って、具体的な支持構成は、特に上記具体例に限定されない。
【００３５】
本発明は、ウォーム軸を両持ち支持したのでは該ウォーム軸が撓むことによって不具合が発生してしまうような鼓形ウォームギヤセットを有する減速機に適用すると特に有効である。具体的には、鼓形ウォームとホイールの噛合位置における噛み合い範囲αが、共通法線Ｎに対して、±（プラスマイナス）５度以上であるような鼓形ウォーム減速機ならば、本発明の効果を認めることができ、±１０度以上の噛み合い範囲αを有する鼓形ウォーム減速機の場合には、特に顕著に本発明の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、鼓形ウォームとホイールの噛合位置における共通法線に対して、±５度以上の噛み合い範囲を有する鼓形ウォーム減速機に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る鼓形ウォーム減速機の断面図
【図２】本発明の他の実施形態の一例に係る鼓形ウォーム減速機の断面図
【図３】本発明（及び図１）の鼓形ウォーム減速機の鼓形ウォームとホイールの噛合態様及びウォーム軸の撓み態様を示した模式図
【図４】従来の鼓形ウォーム減速機の鼓形ウォームとホイールの噛合態様及びウォーム軸の撓
【図５】従来の鼓形ウォームギヤセットが適用された鼓形ウォーム減速機の断面図み態様を示した図３相当の模式図
【符号の説明】
【００３８】
３０…鼓形ウォームギヤセット
３２…鼓形ウォーム減速機
３４…鼓形ウォーム
３６…ホイール
３８…ウォーム軸
４０…ケーシング
４２…本体ケーシング
４４…軸受ケーシング
４６…軸受カバー
４８…ボルト
５０、５２…ベアリング
５６…ナット
６４…ねじ
６６…オイルシール
６８…キー
【図１】
2005337435.tif 000003
【図２】
2005337435.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005337435.tif 000006
【図５】
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