(57)【要約】  ウォームギヤのボールの循環経路において、ボールの軌道の接線方向を連続にすることができ、この結果ボールを円滑に循環させることができるウォームギヤを提供する。  ウォームギヤを、外周にボール１７が転動し、リードを有する螺旋状のウォーム溝１５ａが形成されるウォーム１５と、ウォーム１５に複数のボール１７を介して噛み合うホイール１６と、ウォーム溝１５ａに沿った螺旋状のウォーム溝軌道α、並びにウォーム溝軌道αの両端に連結される連結軌道γを含む循環経路に配列される複数のボール１７とで構成する。連結軌道γは、ウォーム溝軌道αに接続される部分が曲線形状であり、且つ、ウォーム溝軌道αとの接続点において、連結軌道γの中心線の接線とウォーム溝軌道αの中心線の接線とが一致する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームとホイールとの間に転がり運動可能に複数の転動体を介在させたウォームギヤであって、
外周に転動体が転動し、リードを有する螺旋状のウォーム溝が形成されるウォームと、
前記ウォームに転動体を介して噛み合うホイールと、
前記ウォーム溝に沿った螺旋状のウォーム溝軌道、並びにウォーム溝軌道の両端に連結される連結軌道を含む循環経路に配列される複数の転動体と、を備え、
前記連結軌道は、前記ウォーム溝軌道に接続される部分が曲線形状であり、且つ、前記ウォーム溝軌道との接続点において、前記連結軌道の中心線の接線と前記ウォーム溝軌道の中心線の接線とが一致することを特徴とするウォームギヤ。
【請求項２】
前記曲線形状は、円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載のウォームギヤ。
【請求項３】
前記ウォームは、前記ウォーム溝が形成されるウォーム本体と、前記ウォーム本体の内側に設けられるシャフトを備え、
前記シャフトは、前記循環経路の一部をなし、リードを有する螺旋状の転動体戻し軌道を前記ウォーム本体の内側との間で形成し、
前記連結軌道は、前記転動体戻し軌道に接続される部分が直線形状であり、且つ、前記連結軌道と前記転動体戻し軌道との接続点において、前記連結軌道の中心線と前記転動体戻し軌道の中心線の接線とが一致することを特徴とする請求項２に記載のウォームギヤ。
【請求項４】
前記連結軌道の前記円弧形状に形成された部分と、前記連結軌道の前記直線形状に形成された部分の間の中間部分は、直線形状と円弧形状の組合せで構成されることを特徴とする請求項３に記載のウォームギヤ。
【請求項５】
ウォームとホイールとの間に転がり運動可能に転動体を介在させたウォームギヤであって、
外周に転動体が転動し、リードを有する螺旋状のウォーム溝が形成されるウォーム本体と、
前記ウォーム本体に複数の転動体を介して噛み合うホイールと、
前記ウォーム本体の内側に設けられ、リードを有する螺旋状の転動体戻し軌道を前記ウォーム本体の内側との間で形成するシャフトと、
前記ウォーム溝に沿った螺旋状のウォーム溝軌道、螺旋状の前記転動体戻し軌道、前記ウォーム溝軌道と前記転動体戻し軌道とを連結する連結軌道とで構成される循環経路に配列される複数の転動体と、を備え、
前記連結軌道は、前記転動体戻し軌道に連結される部分が直線形状であり、且つ、前記連結軌道と前記転動体戻し軌道との接続点において、前記連結軌道の中心線と前記転動体戻し軌道の中心線の接線とが一致することを特徴とするウォームギヤ。
【請求項６】
前記連結軌道は、前記ウォームに組み込まれ、前記ウォームとは別部材である循環部材に形成されることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のウォームギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォームとウォームに噛み合うホイールとからなるウォームギヤに関し、特にウォームとホイールとの間に転がり運動可能に複数の転動体を介在させたウォームギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォームギヤは、ねじ状のウォームと、ウォームに噛み合うホイールとを組合せたものであり、ウォームの軸とホイールの軸のなす角度が直角の場合に用いられることが多い。ウォームギヤには、小さい容積で非常の大きい減速比を得られるという特徴がある。しかし、かみあいに大きいすべりを伴うので、損失が大きくなりやすく、効率の面で他の歯車に劣るという欠点がある。【０００３】
ウォームギヤの効率を上げるために、特許文献１には、ウォームとホイールとの間に複数のボールを介在させ、ウォームとホイールとの間に発生するすべり摩擦を転がり摩擦に置き換えたウォームギヤが開示されている。【０００４】
図１７は特許文献１に記載されたウォームギヤを示す。ウォームギヤは、ウォーム１，ホイール２，複数のボール３，ケース４とで構成される。ウォーム１とホイール２とは直接接触することがなく、ウォーム１の回転運動は、ウォーム１とホイール２との間に介在されるボールを介してホイール２に伝動される（特許文献１、段落［0040］）。【０００５】
図１８はボールの循環経路を示す。この図ではわかり易くするために、ウォーム１は示されていない。ボールを循環させるための循環経路はウォーム１に形成される。ボール群３´はウォームとホイールの両方に接触していて、動力を伝動する役目を果たす。このボール群３´は能動経路内に位置する。ウォーム外周のウォーム溝上の残りのボール群３″は受動経路に位置し、ボール群３´´´は戻し経路に位置する。能動経路は、ウォーム外周の螺旋状のウォーム溝の一部であり、瞬間的にホイール２に噛み合っている部分である。受動経路は、ウォーム溝の能動経路以外の部分である。戻し経路は、ウォームの内部に形成されていて、ウォーム溝の一端と他端を接続する。ウォーム１を回転させると、ボール３は能動経路、受動経路、戻し経路の全ての段階を順番に通過する（特許文献１、段落［0042］）。【０００６】
図１９は、ウォーム溝及び戻し経路におけるボールの出入りを示す。戻し経路は、ウォーム１の外周に形成されたウォーム溝の一端と他端に接続される。ウォーム溝の一端から他端まで移動したボールは、ウォーム溝の他端から戻し経路に入り、戻し経路を経由した後、再びウォーム溝の一端に戻る。ウォーム溝の両端は同様に構成されている。この図には、ウォーム本体１ａ、ペグ１ｂ、ボール軌道輪４、伝達ボール３を示す。ボールは矢印Ａの方向に進行する（特許文献１、段落［0053］）。【０００７】
ウォーム溝の一端は、ウォーム本体１ａとウォーム本体１ａ内部のペグ1ｂに斜めに空けられた円筒孔１１に接続される。円筒孔１１のサイズはボール３を容易に循環させることができるようにボール３の直径よりも僅かに大きい。円筒孔１１はウォーム溝の一端から始まり、ペグ１ｂの外周の接線方向に伸び、最終的にはペグ１ｂの外周の螺旋状の戻し溝に接する。円筒孔１１の中心線はウォーム１の中心線に交差する９Ｂ−９Ｂ断面内にある（特許文献１、段落［0054］）。【０００８】
循環口はボールがウォーム溝上から円筒孔内に移行するのを容易にするために設けられる。循環口のボス部１２はウォーム溝上を移動するボール３を偏向させ、円筒孔１１内に導く（特許文献１、段落［0055］）。【０００９】
【特許文献１】米国特許公開公報（US2003/0115981Ａ１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載のウォームギヤにおいて、ウォーム１を回転させると、能動経路に配置されたボール群がウォーム１とホイール２との間を転がる。能動経路のボール群３´が転がることによって、受動経路及び戻し経路のボール群３″，３´´´が能動経路のボール群３´によって押される。つまり、ボール循環経路の全体のボール群のうち、一部である能動経路のボール群３´が全体のボール群を循環させる。ウォームギヤの循環経路にあっては、能動経路に比べて受動経路及び戻し経路が極めて長くなるという特徴がある。ウォームギヤの効率を上げるためには、ウォームとホイールとの間に摩擦力を低減するボールを介在させるだけでは不十分で、受動経路及び戻し経路においてボールが移動する際の抵抗を低減させることが重要になってくる。【００１１】
しかし、特許文献１に記載のウォームギヤにあっては、ウォーム溝から円筒孔にボールを落とし込む部分である、螺旋状のウォーム溝と直線状の円筒孔との接続部分で、ボールが詰まりやすく、ボールを円滑に移動させることができないという問題があった。また、ペグ１ｂの外周の戻し溝と円筒孔１１の接続部分においても、図に示される側面図において、戻し溝の中心線の接線方向と円筒孔の中心線とがずれていて、ボールを円滑に移動させることができなくなるという問題があった。【００１２】
そこで本発明は、ウォームギヤのボールの循環経路において、ボールの軌道の接線方向を連続にすることができ、この結果ボールを円滑に循環させることができるウォームギヤ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】
【００１３】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。【００１４】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ウォーム（１５）とホイール（１６）との間に転がり運動可能に複数の転動体（１７）を介在させたウォームギヤであって、外周に転動体（１７）が転動し、リードを有する螺旋状のウォーム溝（１５ａ）が形成されるウォーム（１５）と、前記ウォーム（１５）に転動体（１７）を介して噛み合うホイール（１６）と、前記ウォーム溝（１５ａ）に沿った螺旋状のウォーム溝軌道（α）、並びにウォーム溝軌道（α）の両端に連結される連結軌道（γ）を含む循環経路に配列される複数の転動体（１７）と、を備え、前記連結軌道（γ）は、前記ウォーム溝軌道（α）に接続される部分が曲線形状（(1)）であり、且つ、前記ウォーム溝軌道（α）との接続点において、前記連結軌道（γ）の中心線の接線と前記ウォーム溝軌道（α）の中心線の接線とが一致することを特徴とする。【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のウォームギヤにおいて、前記曲線形状（(1)）は、円弧形状であることを特徴とする。【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のウォームギヤにおいて、前記ウォーム（１５）は、前記ウォーム溝（１５ａ）が形成されるウォーム本体（２０）と、前記ウォーム本体（２０）の内側に設けられるシャフト（２１）を備え、前記シャフト（２１）は、前記循環経路の一部をなし、リードを有する螺旋状の転動体戻し軌道（β）を前記ウォーム本体（２０）の内側との間で形成し、前記連結軌道（γ）は、前記転動体戻し軌道（β）に接続される部分が直線形状（(4)）であり、且つ、前記連結軌道（γ）と前記転動体戻し軌道（β）との接続点において、前記連結軌道（γ）の中心線と前記転動体戻し軌道（β）の中心線の接線とが一致することを特徴とする。【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のウォームギヤにおいて、前記連結軌道（γ）の前記円弧形状に形成された部分（(1)）と、前記連結軌道（γ）の前記直線形状に形成された部分（(4)）の間の中間部分は、直線形状（(2)）と円弧形状（(3)）の組合せで構成されることを特徴とする。【００１８】
請求項５に記載の発明は、ウォーム（１５）とホイール（１６）との間に転がり運動可能に転動体を介在させたウォームギヤであって、外周に転動体（１７）が転動し、リードを有する螺旋状のウォーム溝（１５ａ）が形成されるウォーム本体（２０）と、前記ウォーム本体（２０）に複数の転動体（１７）を介して噛み合うホイール（１６）と、前記ウォーム本体（２０）の内側に設けられ、リードを有する螺旋状の転動体戻し軌道（β）を前記ウォーム本体（２０）の内側との間で形成するシャフト（２１）と、前記ウォーム溝（１５ａ）に沿った螺旋状のウォーム溝軌道（α）、螺旋状の前記転動体戻し軌道（β）、前記ウォーム溝軌道（α）と前記転動体戻し軌道（β）とを連結する連結軌道（γ）とで構成される循環経路に配列される複数の転動体（１７）と、を備え、前記連結軌道（γ）は、前記転動体戻し軌道（β）に連結される部分が直線形状（(4)）であり、且つ、前記連結軌道（γ）と前記転動体戻し軌道（β）との接続点において、前記連結軌道（γ）の中心線と前記転動体戻し軌道（β）の中心線の接線とが一致することを特徴とする。【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５いずれかに記載のウォームギヤにおいて、前記連結軌道（γ）は、前記ウォーム（１５）に組み込まれ、前記ウォーム（１５）とは別部材である循環部材（２２）に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、連結軌道とウォーム溝軌道との接続点において、これらの軌道の中心線の接線方向が一致するので、軌道の接線方向が不連続になることがない。したがって転動体の軌道が変化する点においても、転動体を円滑に移動させることができる。【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、連結軌道を円弧形状に形成することで、転動体を滑らかに移動させることができる。【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、連結軌道と転動体戻し軌道の接続点において、これらの軌道の中心線の接線方向が一致するので、軌道の接線方向が不連続になることがない。【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、連結軌道の中間部分を直線形状と円弧形状の組合せで構成することで、連結軌道の全長に亘って軌道の接線方向を連続にすることができる。【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、連結軌道と転動体戻し軌道の接続点において、これらの軌道の中心線の接線方向が一致するので、軌道の接線方向が不連続になることがない。したがって転動体の軌道が変化する点においても、転動体を円滑に移動させることができる。【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、連結軌道をウォームとは別部品の循環部材に形成することで、複雑な形状を有する連結軌道を形成し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態におけるウォームとホイールの斜視図
【図２】ウォームの周囲にかご部材を設けたウォームギヤの斜視図
【図３】ウォームギヤの平面図
【図４】図３のIV-IV線断面図
【図５】ウォームギヤの側面図
【図６】ウォームの断面図
【図７】ウォームの軸線方向からみたホイールとウォームの正面図
【図８】ウォーム本体の斜視図
【図９】シャフトの斜視図
【図１０】循環部材の斜視図
【図１１】循環部材の半割り図（循環軌道に沿った断面図）
【図１２】図１２（Ａ）はウォームが隠されたシャフトと循環部材を示し、図１２（Ｂ）はウォームを隠さずに表した状態を示す。
【図１３】ウォームの循環経路を示す斜視図（ウォームを透明線で示す）
【図１４】ボール循環経路の中心線を示す図（図１４（Ａ）はウォームの側面側からみた図を示し、図１４（Ｂ）はウォームの正面側からみた図を示す）
【図１５】図１４に対応させた循環部材の連結軌道を示す図（図１５（Ａ）はウォームの側面側からみた図を示し、図１５（Ｂ）はウォームの正面側からみた図を示す）
【図１６】ボール循環経路の他の例を示す図（図１６（Ａ）はウォームの側面側からみた図を示し、図１６（Ｂ）はウォームの正面側からみた図を示す）
【図１７】特許文献１に記載されたウォームギヤを示す図（図１７（Ａ）は側面図を示し、図１７（Ｂ）は断面図を示し、図１７（Ｃ）は斜視図を示す）
【図１８】特許文献１に記載されたウォームギヤのボールの循環経路を示す図（図１８（Ａ）は側面図を示し、図１８（Ｂ）は正面図を示し、図１８（Ｃ）は斜視図を示す）
【図１９】特許文献１に記載されたウォームギヤのウォーム溝及び戻し経路におけるボールの出入りを示す図（図１９（Ａ）は側面図を示し、図１９（Ｂ）は断面図を示す）
【符号の説明】
【００２７】
１５…ウォーム
１５ａ…ウォーム溝
１６…ホイール
１７…ボール（転動体）
２０…ウォーム本体
２１…シャフト
２２…循環部材
α…ウォーム溝軌道
β…転動体戻し軌道
γ…連結軌道
(1)…曲線形状
(4)…直線形状
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下本発明の一実施形態におけるウォームギヤを説明する。まずウォームギヤの概略の構成を説明する。図１はウォームとホイールの斜視図を示し、図２はウォームのウォーム溝にボールを配列させるためにウォームの周囲にかご部材を設けたウォームギヤの斜視図を示す。【００２９】
ウォームギヤは、ねじ状のウォーム１５と、ウォーム１５に噛み合うホイール１６とを組合せたものである。ウォーム１５とホイール１６の歯同士は直接的に接触することがない。摩擦係数を低減するために、ウォーム１５とホイール１６との間には転動体として複数のボール１７が介在される。ウォーム１５とホイール１６はこの複数のボール１７を介して噛み合う。【００３０】
ウォーム１５の外周には、所定のリードを有する螺旋状のウォーム溝１５ａが形成され、複数のボール１７はこのウォーム溝１５ａに沿って進行する。ウォーム１５はかご部材１８で囲まれる。ホイール１６の外周部は、ウォーム１５のウォーム溝１５ａに向かい合うために、かご部材１８に形成した細長いスリット１８ａ（図７参照）内に嵌り込む。ホイール１６の外周には、ウォーム１５のウォーム溝１５ａに噛み合うねじれ角の小さいホイール溝１６ａが形成される。ウォーム１５の内部には、螺旋状のウォーム溝１５ａの一端と他端に連結される一対の連結軌道、及びボール戻し軌道が設けられる。ウォーム溝１５ａに沿ったウォーム溝軌道を移動するボール１７は、ウォーム溝軌道の一端まで移動した後、ウォーム１５の内部に落とし込まれ、一方の連結軌道に入る。その後、ボール１７はウォーム１５の内部のボール戻し軌道を経由した後、反対側の連結軌道から再びウォーム溝１５ａ上に現れる。各軌道の詳細については後述する。ウォーム溝軌道を移動するボール１７をウォーム内部に落とし込むのは、ウォーム１５の外側に循環部材を設けた場合、ウォーム１５がホイール１６に対して回転しているので、循環部材とホイール１６とが干渉してしまうからである。【００３１】
ウォーム１５とホイール１６との間でボール１７は押し潰されるような荷重を受けている。一方ウォーム１５とかご部材１８との間のボール１７は荷重を受けていない。このためウォーム溝軌道は、ウォーム１５とホイール１６との間の負荷域と、ウォーム１５とかご部材１８との間の無負荷域とに分けられる。ウォーム１５を回転させると、ウォーム１５とホイール１６との間の負荷域のボール１７が転がる。負荷域のボール１７が、ウォーム溝軌道の無負荷域、連結軌道及びボール戻し軌道に配置されるボール群を押し、これによりボール全体がボール循環経路を循環する。【００３２】
ウォーム１５を回転させると、ウォーム溝１５ａのリードによってボール１７がウォーム１５の軸線方向にも移動する。ボール１７はホイール１６のホイール溝１６ａ上をも転がるので、このようなボール１７の軸線方向への進行に伴って、ホイール１６が回転する。ウォーム１５を回転させるとホイール１６が回転する現象は、ボールねじのねじ軸を回転させるとナットがねじ軸の軸線方向に移動するのに似ている。【００３３】
以下に各部の詳細な構成について説明する。図３ないし図７は、本発明の一実施形態におけるウォームギヤの全体図を示す。図３は平面図、図４は図３のIV-IV線断面図、図５は側面図、図６はウォームの断面図、図７はウォームの軸線方向からみたホイールとウォームの正面図を示す。【００３４】
図４に示されるように、ウォームギヤのベース１９には、ウォーム１５がその軸線の回りに回転可能に支持されている。またこのベース１９には、ホイール１６が回転可能に支持されている。ウォーム１５の回転軸とホイール１６の回転軸とは直交する。ウォーム１５はその軸線方向の中央部の外形が絞られた鼓形をしている。ウォーム１５の外周には所定のリードを有する螺旋状のウォーム溝が形成される。ウォーム１５を鼓形にしたのは、ウォーム溝１５ａ上の複数列のボールをホイール１６に噛み合わせて負荷容量を大きくするためである。勿論負荷容量が小さくてもよい場合は、ウォーム１５は円筒形に形成されてもよい。【００３５】
図６に示されるように、ウォーム１５は、螺旋状のウォーム溝１５ａが形成される円筒形のウォーム本体２０とシャフト２１とを備える。図８はウォーム本体の斜視図を示す。ウォーム本体２０の外周には、所定のリードを有する螺旋状のウォーム溝１５ａが形成される。ウォーム溝１５ａの断面形状は、例えば単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状、又は２つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状に形成される。ウォーム溝１５ａの一端及び他端には、ウォーム溝１５ａ上を移動するボールをウォーム内に落とし込む循環部材２２が設けられる。循環部材２２の詳細については後述する。循環部材２２には、ウォーム本体２０とシャフト２１とを一体に回転させるためにウォーム本体２０の軸線と直交する方向に貫通孔２３が明けられる。【００３６】
図６に示されるように、ウォーム本体２０の外側にはかご部材１８が設けられる。ベース１９には一対のブラケット２５が固定される。かご部材１８を支持するために、この一対のブラケット２５がかご部材１８の軸線方向の両端を挟む。かご部材１８は略円筒形状をしており、その内周の軸線方向の中央部の径が鼓形のウォーム本体２０に合わせて絞られている。このかご部材１８とウォーム本体２０のウォーム溝１５ａとの間に螺旋状のウォーム溝軌道αが形成される。【００３７】
図７に示されるように、かご部材１８にはその軸線方向に伸びるスリット１８ａが形成される。ホイール１６のホイール溝１６ａとウォーム本体２０のウォーム溝１５ａとが向かい合うように、スリット１８ａ内にホイール１６の外周部が嵌り込む。【００３８】
図６に示されるように、ウォーム本体２０の内部は中空に形成され、ウォーム本体２０の内部の空間をシャフト２１が貫通する。ブラケット２５上にはシャフト支持部２６が固定され、シャフト２１の両端は、シャフト支持部２６にベアリング２７を介して回転可能に支持される。【００３９】
図９はシャフト２１の斜視図を示す。シャフト２１の外周には、所定のリードを有する螺旋状のボール戻し溝２１ａが形成される。ウォーム１５のウォーム溝１５ａの一端まで転がったボールをウォーム溝１５ａの他端に戻すことができるように、ボール戻し溝２１ａのリードはウォーム溝１５ａのリードとは逆になる（すなわち一方が右ねじであるのに対して他方が左ねじになる関係にある）。シャフト２１には、キー溝２１ｂ及びシャフト２１の軸線と直交する貫通孔２１ｃが明けられる。これらは、シャフト２１とウォーム本体２０とを一体に回転させるために設けられる。【００４０】
図９に示されるように、シャフト２１のボール戻し溝２１ａは、ウォーム本体２０の内側との間で、転動体戻し軌道としてボール戻し軌道βを形成する。ボール戻し軌道βの一端と他端は、循環部材２２に形成される連結軌道に接続される。また、シャフト２１のキー溝２１ｂにはキー２９がはめ込まれ、貫通孔２１ｃにはウォーム本体２０の貫通孔２３をも同時に貫通するボルト３０が挿入される。【００４１】
図３及び図５に示されるように、ベース１９には一組のホイール支持ブロック３１が固定され、このホイール支持ブロック３１にベアリング３２を介してホイール回転軸３３が回転可能に支持される。ホイール１６はホイール回転軸３３の中央部分に固定されている。ホイール１６の外周には、ホイール溝１６ａが形成される。ホイール溝１６ａのねじれ角は小さく、ホイール溝１６ａは概ねホイール１６の軸線方向に伸びている。ホイール溝１６ａの断面形状は、例えば単一の円弧形状からなるサーキュラーアーク溝形状、又は複数の円弧を組み合わせたゴシックアーチ溝形状に形成される。図７に示されるように、ウォーム本体２０の外形に合わせてホイール１６の外周の幅方向の中央部は、外径が狭められている。これにより、ホイール溝１６ａの長さ方向の全体に亘って、ボール１７とホイール溝１６ａとが接触する。【００４２】
図１０及び図１１は、ウォームのウォーム溝の両端に組み込まれる循環部材を示す。図１０は循環部材の斜視図を示し、図１１は循環部材の半割り図（循環軌道に沿った断面図）を示す。循環部材２２の内部には、ウォーム溝軌道αの端とボール戻し軌道βの端とを接続する連結軌道γが形成される。連結軌道γのウォーム溝軌道α側の端部には、ホイール１６のホイール溝１６ａ内に突出するリップ部２２ａが形成される。このリップ部２２ａが、ウォーム溝軌道αを移動するボール１７をウォーム１５の内部に落とし込んで連結軌道γ内に導き、また連結軌道γを移動するボール１７をウォーム溝軌道α上に戻す。一方、連結軌道γのボール戻し軌道β側の端部には、ボール戻し軌道βを移動するボール１７を掬い上げる舟底掬い部２２ｂが形成される。舟底掬い部２２ｂは連結軌道γの内方に向かって徐々に幅が狭くなる溝形状に形成される。ボール戻し軌道βを移動するボール１７は、溝形状の舟底掬い部の両脇で案内されながら、ボール戻し軌道βから掬い上げられ、連結軌道γの奥の方に導かれる。なお、舟底掬い部２２ｂの替わりにリップ部２２ａを設けてもよい。【００４３】
これらウォーム溝軌道α、ボール戻し軌道β及び一対の連結軌道γとでボール循環経路が構成される。これらの軌道の内径はボール１７の直径よりも若干大きい。図１２及び図１３は循環経路を移動するボールを示す。図１２（Ａ）はウォームが隠されたシャフトと循環部材を示し、図１２（Ｂ）はウォームを隠さずに表した状態を示す。図１３では、ウォームの内部の循環経路を示すために、ウォームを透明線で示した。ウォーム１５外周の螺旋状のウォーム溝軌道αには、複数のボール１７が配列される。ボール１７間にはボール１７同士の接触を防止するためにスペーサ３３が介在される。ウォーム溝軌道αの一部のボールは、ホイール１６のホイール溝１６ａにも接触するので、ウォーム溝１５ａとホイール溝１６ａとの間で押し潰されるような荷重を受ける。一方、ウォーム溝軌道αの他部のボールは、ウォーム溝１５ａとかご部材１８との間で押しつぶされるような荷重を受けることはない。このためウォーム溝軌道αは、ウォーム１５とホイール１６との間の負荷域と、ウォーム１５とかご部材１８との間の無負荷域とに分けられる。ウォーム１５を回転させると、ウォーム１５とホイール１６との間のウォーム溝軌道αの負荷域をボール１７が転がる。負荷域を転がるボール１７がウォーム溝軌道αの無負荷域のボールを押すので、ウォーム溝軌道α上のボール全体がウォーム溝軌道αに沿って移動する。【００４４】
ウォーム溝軌道αの一端まで移動したボールは、循環部材２２のリップ部２２ａで方向転換され、ウォーム溝軌道αから連結軌道γへと導かれる。連結軌道γを通過したボール１７は舟底掬い部２２ｂからシャフト２１上のボール戻し軌道βへ導かれる。ボール戻し軌道βはウォーム溝軌道αとは逆リードなので、螺旋状のボール戻し軌道βを移動するボール１７はウォーム溝軌道αの他端に近づく。ボール戻し軌道βの他端まで移動したボール１７は、残りの循環部材２２の舟底掬い部２２ｂで掬い上げられ、連結軌道γへ導かれる。連結軌道γを通過したボール１７はリップ部２２ａから再びウォーム溝軌道αへと戻される。【００４５】
図１４はボール循環経路の中心線を示す。図１４（Ａ）はウォームの側面側からみた図を示し、図（Ｂ）はウォームの正面側からみた図を示す。図１５は図１４に対応させた循環部材の連結軌道を示す。ボール循環経路は、螺旋状のウォーム溝軌道α、螺旋状のボール戻し軌道β、ウォーム溝軌道αとボール戻し軌道βとを連結する一対の連結軌道γとで構成される。この実施形態では、ウォーム１５の外周に二巻きのウォーム溝軌道αが形成されている。一対の循環部材２２のリップ部２２ａは、ウォーム１５の軸線方向からみて同じ位置に配置される。このため、ウォーム１５の軸線方向からみてあたかもウォーム溝軌道αから一方の循環部材２２の連結軌道γにボールが落とし込まれると同時に、他方の循環部材２２の連結軌道γからウォーム溝軌道αへボールが飛び出すようになる。リップ部２２ａを同じ位置に配置することで、ウォーム１５とホイール１６との間を転がるボール１７の有効数を一定に保つことができる。ボール戻し軌道βは１．５巻きの螺旋状に形成される。ボール戻し軌道βを螺旋状に形成することで、大きな曲率半径の軌道を形成することができ、ボール１７を円滑に移動させることができる。【００４６】
連結軌道γの、ウォーム溝軌道αに接続される部分（図１５（Ａ）中(1)で示される領域）は、円弧形状である。ウォーム溝軌道αからウォーム１５の内部にボール１７を落とし込むため、ウォーム１５の軸線方向からみて円弧形状(1)の曲率半径Ｒ１は、ウォーム溝軌道αの曲率半径Ｒ２よりも小さい。また、ウォーム溝軌道αとの接続点において、連結軌道γの中心線の接線とウォーム溝軌道αの中心線の接線とが一致する。ここで、ウォーム溝軌道αは所定のリードを有するので、ウォーム１５の側面からみて、図１５（Ａ）に示されるように円弧形状(1)はリードに合わせて傾いている。【００４７】
連結軌道γの、ボール戻し軌道βに接続される部分（図１５中(4)で示される領域）は、直線形状であり、且つ、連結軌道γとボール戻し軌道βとの接続点において、連結軌道γの中心線とボール戻し軌道βの中心線の接線とが一致する。ここで、ボール戻し軌道βは所定のリードを有するので、図１５（Ａ）に示されるように、ウォーム１５の側面からみて直線形状(4)はリードに合わせて傾いている。【００４８】
そして、連結軌道γの円弧形状に形成された部分(1)と、連結軌道γの直線形状に形成された部分(4)との間の中間部分は、直線形状(2)と円弧形状(3)の組合せで構成される。具体的には、円弧形状に形成された部分(1)には、直線形状(2)が連結され、直線形状に形成された部分(1)には、円弧形状(3)が連結される。直線形状(2)と円弧形状(3)とは、その接続点において軌道の中心線の接線方向が一致する。すなわち循環部材２２の連結軌道γは、リップ部２２ａから舟底掬い部２２ｂに至るまで、円弧(1)、直線(2)、円弧(3)、直線(4)の組合せで構成される。【００４９】
以上のように連結軌道γを構成すると、連結軌道γとウォーム溝軌道αとの接続点において、これらの軌道の中心線の接線方向が一致するので、軌道の接線方向が不連続になることがない。また、連結軌道γとボール戻し軌道βとの接続点においても、これらの軌道の中心線の接線方向が一致するので、軌道の接線方向が不連続になることがない。さらに連結軌道γはその内部の円弧(1)、直線(2)、円弧(3)、直線(4)の軌道の接続点において、接線方向が一致するので、連結軌道γの全長に亘って軌道の接線方向が不連続になることがない。したがって、ボールを円滑に移動させることができる。【００５０】
なお、図１４に示される循環部材２２の連結軌道γのウォーム溝軌道に接続される部分を、円弧形状の替わりに螺旋形状又はクロソイド曲線形状等の曲線形状に形成することもできる。またウォーム溝軌道α、ボール戻し軌道βの形状によっては、連結軌道γの中間部分の直線(2)及び／又は円弧(3)を省略することも可能である。【００５１】
図１６はボール循環経路の他の例を示す。図１６（Ａ）はウォームの側面側からみた図を示し、図１６（Ｂ）はウォームの正面側からみた図を示す。図１６に示される循環経路では、一対の循環部材２２のリップ部２２ａの位置をウォーム１５の軸線方向からみて周方向に位置をずらし、一対のリップ部２２ａを離間させている。この例によれば、ウォーム１５の軸方向からみて、一対のリップ部２２ａ間のボール１７も荷重を負荷できるようになるので、ウォーム１５とホイール１６との間を転がるボール１７の有効数を増やすことができる。このようにウォーム溝軌道αを移動するボール１７を連結軌道γに落とし込む位置は、ウォームギヤによって様々に変わる。この例では、ボール戻し軌道βは０．４巻き程度の螺旋状に形成され、ウォーム溝軌道αは２巻き弱の螺旋状に形成される。連結軌道γは、０．４巻き程度のボール戻し軌道βと２巻き弱のウォーム溝軌道αとを連結する。上記図１４に示される軌道と同様に、連結軌道γとウォーム溝軌道αとの接続点、連結軌道γとボール戻し軌道βとの接続点においては、互いの軌道の接線が一致する。また連結軌道γ自体は螺旋(1)、直線(2)、円弧(3)、直線(4)の組合せで構成され、その内部の螺旋(1)、直線(2)、円弧(3)、直線(4)の接続点において、接線方向が一致する。【００５２】
なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態にも具現化できる。例えば、ボール戻し軌道をシャフトとウォームとの間に螺旋形状に形成しなくても、ウォームの内部に軸線方向に伸びるチューブを設け、チューブの両端部を直角方向に折り曲げて該チューブの両端を連結軌道に接続することで、ボール戻し軌道を形成してもよい。また、ボールの替わりにローラを用いることも可能である。【００５３】
本明細書は、２００５年２月４日出願の特願２００５−０２９７４０に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
【図１４】
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【図１６】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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