円筒ウォームおよび円筒ウォームギヤ
【課題】加工が容易で耐久性に優れた円筒ウォーム４および円筒ウォームギヤ１を提供すること。
【解決手段】円筒ウォーム４は、外形が円筒形に形成されている。相手方のウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿って歯面４ｃが線接触する歯形に形成されている。円筒ウォーム４のウォーム中心軸Ｃに対し、ウォーム径方向に最も近い座標において、ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形に決定されることによって、円筒ウォーム４は、その有効歯たけｈ’が、当該円筒ウォーム４の軸平面において、ウォームホイール２の歯先円Ａｄに沿う鼓形状を有している。従って、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォームに比べて多くなる。
【解決手段】円筒ウォーム４は、外形が円筒形に形成されている。相手方のウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿って歯面４ｃが線接触する歯形に形成されている。円筒ウォーム４のウォーム中心軸Ｃに対し、ウォーム径方向に最も近い座標において、ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形に決定されることによって、円筒ウォーム４は、その有効歯たけｈ’が、当該円筒ウォーム４の軸平面において、ウォームホイール２の歯先円Ａｄに沿う鼓形状を有している。従って、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォームに比べて多くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒ウォームおよび円筒ウォームギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォームギヤは、直角で且つ交わらない２つの軸の間の動力の伝達に利用され、一般にねじ状のウォームと、それに噛み合うウォームホイールとで構成されている。ウォームギヤの種類としては、例えば、特許文献１、２に開示されているように、当該ウォームの歯先面（外形）が鼓形の鼓形ウォームギヤと、円筒形の円筒ウォームギヤとがあり、それぞれウォームホイールの材質や歯形によって細分化されている。
【０００３】
図１を参照して、鼓形ウォームギヤ１０は、ウォームホイール１２と、このウォームホイール１２に噛合する鼓形ウォーム１４とを備えている。鼓形ウォーム１４は、軸方向中間部の歯先円直径が軸方向両端部の歯先円直径に比べて小径に形成され、外形がウォームホイール１２の歯先の軌跡によって構成される歯先円と同心の円弧状（鼓形）に形成されている。現在日本で実用されている代表的な鼓形ウォーム１４は、ヒンドレーウォームである。
【０００４】
他方、図２（Ｂ）を参照して、従来技術に係る円筒ウォームギヤ２０は、ウォームホイール２２と円筒ウォーム２４とを備えている。ウォームホイール２２は、例えば、プラスチック材料の射出成型品である。従来の円筒ウォーム２４は、このウォームホイール２２に噛合するよう、その外形が円筒形に形成されたねじ形になっている。
【０００５】
円筒ウォームギヤ２０は、鼓形ウォーム１０よりも、設計、工作、組み立て等が容易であるため、一般に広く利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４７５７３号公報
【特許文献２】特開平５−１９６１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、円筒ウォームギヤ２０では、ウォームホイール２２と円筒ウォーム２４の接触線は、ウォームホイール２２の歯すじ方向Ｔ（図１参照）に沿うものとなる。この場合、円筒ウォームを潤滑する油膜は、歯すじ方向Ｔに沿って形成されるものであるため、接触部分に潤滑油が行き渡りにくくなり、好ましい潤滑が困難になるという問題があった。また、かみ合い部で双方の歯の摩耗が進みやくなり、耐摩耗性が損なわれてしまう問題もあった。
【０００８】
この問題を解決するために、ウォームホイールの歯形に工夫を凝らし、例えば、ウォームホイールの歯形をインボリュ−ト歯形として転位歯車とする方法や、ニ−マン歯形等、凹円弧歯形とする方法等が提案されてきた。これにより、円筒ウォームとウォームホイールの歯当たりは、ある程度改善される。しかしながら、ウォームホイールの歯形を上述のように加工することは、ウォームホイールを創成するためのコストがかかり、困難である。特に、ウォームホイールをプラスチック材料で射出成形する場合には、高度な金型技術と成型技術を必要とし、実現が困難であった。
【０００９】
一方、円筒ウォームに製造が容易なヘリカルギヤをウォームホイールとして組み合わせることも一般的である。特に、ウォームホイールをプラスチック材料で射出成形する場合には、ほとんど、ヘリカルギヤで構成されたウォームホイールが採用されている。しかしながら、ウォームホイールがヘリカルギヤの場合、従来の円筒ウォームとの歯当たりは、点接触になるため、集中応力が大きく、負荷容量が小さくなる。
【００１０】
このように、従来の円筒ウォームギヤでは、廉価な構成で良好な歯当たりを得ることが困難であり、耐久性を高めることが難しかった。
【００１１】
これに対して、鼓形ウォームギヤ１０の場合、外形がウォームホイール１２の歯先円と同心の円に沿うものであるであるから、歯当たりは、円筒ウォームギヤ２０に比べて向上する。特に、インボリュートヘリカルギヤでウォームホイール１２を構成した鼓形ウォーム×ウォームホイールの場合、ウォームホイール１２の歯面１２ｃと、鼓形ウォーム１４の歯面１４ｃの接触線１６がウォームホイール１２の歯たけ方向Ｈに沿って接触するため、潤滑油が行き渡りやすく、耐久性に優れている。
【００１２】
しかしながら、鼓形ウォーム１４は、その外形形状の故に単純な転造が困難である。そのため、専用機で加工する必要があり、実用例は、極めて少ない。
【００１３】
また、図１に示すように、鼓形ウォームギヤ１０では、ウォーム１４の歯先円直径は、軸方向両端に向かうに従って順次、鼓状に拡径しているため、軸方向両端側の歯面１４ｃの接触線１６が、やや歯すじ方向Ｔに沿って拡がる傾向を有していた。そのため、この部分での油膜切れの問題を払拭しきれていなかった。
【００１４】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、加工が容易で耐久性に優れた円筒ウォームおよび円筒ウォームギヤを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は、外形が円筒形に形成され、ウォームホイールに噛合する円筒ウォームにおいて、前記ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形を有することを特徴とする円筒ウォームである。この態様では、円筒ウォームの歯面が相手方のウォームホイールの歯面に対し、当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿う１本の接触線を形成するので、点接触のような負荷容量の減少を招くことなく、円筒ウォームの歯面と相手方のウォームホイールの歯面との間に接触部分に潤滑油が行き渡りやすくなり、好適な潤滑特性を得ることが可能になる。従って、かみ合い部で双方の歯の摩耗が進みにくくなり、従来の円筒ウォーム（歯形が単純に同一方向に沿って螺旋状に形成されたもの）や鼓形ウォームに比べ、耐久性が格段に向上する。加えて、円筒ウォームは、歯先円直径（外形）が円筒形であるため、円筒ウォームのウォーム中心軸方向両側において、鼓形ウォームにおいて生じる歯すじ方向の接触を回避することが可能になる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。
【００１６】
好ましい態様の円筒ウォームにおいて、前記円筒ウォームのピッチ点は、当該円筒ウォームの中心軸方向において、前記ウォームホイールの中心軸と同心の円弧上に配列されている。この態様では、円筒ウォームは、円筒形の外形を維持しつつ、あたかもウォームホイールの歯形によって鼓形状に削り取られたような歯溝になり、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォームに比べて多くなる。
【００１７】
好ましい態様の円筒ウォームにおいて、前記歯形は、インボリュートヘリカルギヤで構成された前記ウォームホイールに適合する歯形に形成されている。この態様では、円筒ウォームをインボリュートヘリカルギヤで構成されたウォームホイールと組み合わせることが可能となり、ウォームとウォームホイールの線接触部分が滑らかに滑り移動して運動を伝達するので、誤差が回転精度や噛み合いに影響を及ぼしにくくなる。
【００１８】
本発明の別の態様は、ウォームホイールと、外形が円筒形に形成され、且つ前記ウォームホイールとの噛合時に当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形を有している円筒ウォームとを備えている円筒ウォームギヤである。この態様では、円筒ウォームの歯面が相手方のウォームホイールの歯面に対し、当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿う１本の接触線を形成するので、点接触のような負荷容量の減少を招くことなく、円筒ウォームの歯面と相手方のウォームホイールの歯面との間に接触部分に潤滑油が行き渡りやすくなり、好適な潤滑特性を得ることが可能になる。従って、かみ合い部で双方の歯の摩耗が進みにくくなり、従来の円筒ウォームや鼓形ウォームに比べ、耐久性が格段に向上する。加えて、円筒ウォームは、歯先円直径（外形）が円筒形であるため、円筒ウォームのウォーム中心軸方向両側において、鼓形ウォームにおいて生じる歯すじ方向の接触を回避することが可能になる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。
【００１９】
好ましい態様の円筒ウォームギヤにおいて、前記円筒ウォームのピッチ点は、当該円筒ウォームの中心軸方向において、前記ウォームホイールの中心軸と同心の円弧上に配列されている。この態様では、円筒ウォームは、円筒形の外形を維持しつつ、あたかもウォームホイールの歯形によって鼓形状に削り取られたような歯溝になり、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォームに比べて多くなる。
【００２０】
好ましい態様の円筒ウォームギヤにおいて、前記ウォームホイールは、インボリュートヘリカルギヤである。この態様では、ウォームとウォームホイールの線接触部分が滑らかに滑り移動して運動を伝達するので、誤差が回転精度や噛み合いに影響を及ぼしにくくなる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、円筒ウォームの歯面と相手方のウォームホイールの歯面とが、当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿う１本の接触線を形成する結果、好適な潤滑特性を得ることが可能になり、耐久性が格段に向上する。また、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォームに比べて多くなるので、負荷容量が増大し、コスト低減と耐久性の向上に有利となる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術に係る鼓形ウォームの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る円筒ウォームギヤと一般的な従来の円筒ウォームギヤとを比較するものであり、（Ａ）は本発明の実施の一形態に係る円筒ウォームギヤの要部を示す拡大図、（Ｂ）は従来技術の要部を示す拡大図である。
【図３】図２（Ａ）の実施形態に係る円筒ウォームギヤの噛合状態を説明する説明図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】図２（Ａ）の実施形態に係る要部拡大斜視図である。
【図６】図２（Ａ）の実施形態に係る要部拡大図である。
【図７】本発明の変形例を示す要部拡大図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態を示す要部拡大斜視図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態に係る円筒ウォームギヤ要部を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２４】
図２（Ａ）および図３参照して、本発明の実施の一形態に係る円筒ウォームギヤ１は、ウォームホイール２と円筒ウォーム４とを備えている。
【００２５】
図示のウォームホイール２は、プラスチック材料で形成されたインボリュートヘリカルギヤである。なお、以下の説明において、ウォームホイール２の軸直角平面（正面）での歯形を正面歯形という。
【００２６】
円筒ウォーム４は、ウォームホイール２の円周上の所定箇所において、ウォームホイール２のホイール中心軸Ｃ2（図３参照）に対し、直角で且つ交わらない線上にウォーム中心軸Ｃを沿わせて、噛合している。円筒ウォーム４の材質は、鋼材が好適である。
【００２７】
円筒ウォーム４は、外形が円筒形になるように、その歯先面４ａが、中心軸Ｃに沿って同一直径に形成されている。従って、図２（Ｂ）に示す従来の円筒ウォーム２４と同様に、単純な展開図を構成するデータに基づいて転造することが可能になるので、設計やマシニング加工が容易になっている。
【００２８】
他方、本実施形態に係る円筒ウォーム４の軸平面における歯形は、その有効歯たけｈ’がウォームホイール２の歯先円Ａｄに沿う鼓形状を有しており、ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿って、１本の線状の接触線６を形成する歯面２ｃを備えている（図５参照）。本実施形態の円筒ウォーム４は、相手方となるウォームホイール２の歯形座標に基づき、以下の手順で容易且つ確実に実現することが可能である。なお、「ウォームホイール２の歯たけ方向に沿う」とは、ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈと平行であることをいうが、潤滑油の流れに支障がない限りにおいて若干の傾斜やずれを許容する概念である。
【００２９】
次に、図３を参照して、円筒ウォーム４の歯形座標を決定する手順について説明する。以下の説明では、ウォームホイール２の歯形座標並びに円筒ウォームギヤ１の中心距離ａは、既知であり、円筒ウォーム４の歯形座標は、既知のウォームホイール２の歯形座標に基づいて決定されることを前提としている。なお、図３において、符号のｄは、ウォームホイール２の基準ピッチ円直径、ｄaは、歯先円直径、ｄbは、基礎円直径、ｄfは、歯底円直径である。
【００３０】
円筒ウォーム４の歯形座標を決定する概略的な手順としては、まず、あるホイール回転角での円筒ウォーム４の軸平面における歯形を、前記のように既知のウォームホイール２の歯形座標により決定する。次いで、ウォーム回転角ω1に対し、ウォームホイール２の回転角ω2は、
【００３１】
【数１】
【００３２】
の関係にあることから、（１）式の関係に基づいて、回転角ω2におけるウォームホイール２の歯形座標を求め、該歯形座標から、円筒ウォーム４の全周（ω1が０から２π）にわたって円筒ウォーム４の軸平面での歯形座標を繰り返し演算することにより、円筒ウォーム４の三次元座標を求めることとしている。
【００３３】
以下の説明において、ある瞬間のウォームホイール２の回転角ω2を初期のホイール回転角（ω2＝０°）とする。図示の例では、この初期のホイール回転角（ω2＝０°）において、ウォームホイール２の基準軸線Ａｘ（ホイール中心軸Ｃ２を通り円筒ウォーム４のウォーム中心軸Ｃと直交する直径方向の軸。以下、同様。）に、一枚の歯２ｔが位置している。また、（１）式に基づき、初期のホイール回転角（ω2＝０°）に対して決まる円筒ウォーム４の回転角ω1を初期のウォーム回転角（ω1＝０°）とする。
【００３４】
初期のウォーム回転角（ω1＝０°）での円筒ウォーム４の軸平面での座標を決定する手順において、基準軸線Ａｘが基準となっている。ピッチ円直径ｄwを決定する場合、ウォームホイール２のピッチ円Ｐと基準軸線Ａｘとの交点を求めて基準座標とし、この基準座標からピッチ円Ｐとウォームホイール２の正面歯形との交点を求めることによってピッチ点を演算する。また、歯底円直径ｄwfは、基準軸線Ａｘ上において、ウォームホイール２の歯先円直径ｄaに対し、クリアランスｃkaを考慮してウォームホイール２の径方向外方にずらした座標を設定し、この座標を通る歯先円Ａｄよりも大径且つ同心の仮想円ＰＣに基づいて決定される。本実施形態では、この仮想円ＰＣによって、円筒ウォーム４の軸平面における歯底４ｂの座標を決定するので、円筒ウォーム４の軸平面における歯底４ｂは、仮想円ＰＣを包絡線とする歯形を形成する。また、円筒ウォームギヤ１の中心距離ａに基づき、円筒ウォーム４の歯先面直径ｄwを決定することができる。
【００３５】
次いで、図３の関係から、当該回転角（ω1＝０°、ω2＝０°）における歯面４ｃのうち、歯先円Ａｄと交差する範囲、すなわち、ウォームホイール２の有効歯たけ部分（噛み合い部分）の座標を決定する。その場合、ウォームホイール２の歯先円直径ｄaよりも大きい部分、すなわち、クリアランスｃkaに対応する部分については、ウォームホイール２の歯形部分ではないため、仮想円ＰＣに基づき、円筒ウォーム４の歯底部４ｂに与えられた座標を有効歯たけ部分（噛み合い部分）の座標に接続し、円筒ウォーム４の歯形面４ｃの歯形座標が決定される。このようにして、ウォームホイール２の初期のホイール回転角（ω2＝０°）での正面歯形の座標に対応して、初期のウォーム回転角ω1（ω1＝０）における円筒ウォーム４の軸平面での一端側の点ＦＰ0から他端側の点ＦＰ2までの座標（ＦＰ0〜ＦＰ1〜ＦＰ2）が決定される。これにより、円筒ウォーム４のピッチ点は、当該円筒ウォーム４の中心軸Ｃ方向において、ウォームホイール２の中心軸Ｃ2と同心の円弧（ピッチ円Ｐ）上に配列されることになる。ここで歯形の座標を決定する上で重要な点は、
（１）図３の噛合状態において、ウォームホイール２の歯面２ｃに対し、円筒ウォーム４の歯面４ｃが歯たけ方向Ｈに線接触するように、噛み合い部分での円筒ウォーム４の歯形座標が決定されていること、並びに
（２）（１）で決定される基準となる歯形座標を円筒ウォーム４のウォーム中心軸Ｃに最も近い座標で処理していること
の２点である。これら２点により、円筒ウォーム４のウォーム中心軸Ｃ方向両側で、ウォームホイール２の歯形と円筒ウォーム４の歯形との食い込み（ウォームホイール２の歯と円筒ウォーム４の歯形が重なった状態）を阻止し、図１に示したような歯すじ方向の接触を回避しつつ、ウォームホイール２の歯面２ｃと円筒ウォーム４の歯面４ｃとが、当該ウォームホイール２の歯たけ方向に沿う１本の接触線を形成することになる。
【００３６】
図５を参照して、上述のように形成された円筒ウォーム４は、軸平面において、その有効歯たけｈ’がウォームホイール２の歯先円Ａｄに沿う鼓形状を呈し、しかも歯面が全周（ω1が０から２π）にわたって歯たけ方向Ｈに沿い、図の符号６で示すように、一本の接触線６を形成することになる。
【００３７】
これに対し、図２（Ｂ）に示したような、一般的な円筒ウォームギヤ（例えば、ニーマン歯形のもの）２０では、歯面２４ｃの接触線が、ウォームホイール２２の歯面２２ｃの歯すじ方向Ｔに接触する。ウォームギヤの潤滑油は、ウォームホイール２２の歯すじ方向Ｔに沿うので、ウォームホイール２２と円筒ウォーム２４の当たりが強すぎると、油膜が行き渡りにくくなるという問題がある。他方、本実施形態では、接触線がウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿うので、接触線６の全長にわたり、潤滑油が行き渡りやすくなる。そのため、好適な当たりで油膜の形成されやすい噛合構造を得ることが可能となる。のみならず、歯面４ｃの接触線６がウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿うことによって、潤滑油の入口側に油膜形成のための隙間を形成し、歯すじ方向の歯当たりの中心を出口側にずらして、より理想的な油膜を形成することも可能になる。
【００３８】
ウォームホイールの歯たけ方向Ｈに沿って接触線が形成される点では、鼓形ウォームギヤにおいても同様の作用がある。しかしながら、鼓形ウォームギヤでは、図１に示すように、ウォーム１４の歯先円直径は、軸方向両端に向かうに従って順次、鼓状に拡径しているため、軸方向両端側の歯面１４ｃの接触線１６が、やや歯すじ方向Ｔに沿って拡がる傾向を有している。これに対し、本実施形態に係る円筒ウォーム４は、上記基準軸線Ａｘに基づいて円筒ウォーム４のピッチ円直径ｄwや、歯底円直径ｄwfを決定しているので、図５に示すように、そのような傾向が低減され（或いは除去され）、軸方向全長にわたって、より好適な接触特性を得ることができるようになっている。
【００３９】
加えて、本実施形態では、従来技術に係る円筒ウォームギヤ２０に比べ、同時にかみ合う歯数が格段に多くすることが可能になる。従来技術の円筒ウォーム２４の同時噛み合い歯数は、２程度である。これに対し、本実施形態では、円筒ウォーム４が、軸平面での有効歯たけｈ’がウォームホイール２の歯先円Ａｄに沿う鼓形状を呈しているので、円筒形の外形を維持しつつ、あたかもウォームホイール２の歯形によって歯溝が鼓形状に削り取られたようになることによって、４〜６歯のかみ合いが可能となるのである。言い換えると、円筒形の外形を維持しつつ、当該円筒ウォーム４の中心軸Ｃの一端側から他端側へ順に、円筒ウォーム４の歯底４ｄの座標を滑らかに繋いだ場合に、この歯底４ｄの座標により構成される軌跡（輪郭）が鼓形を呈している。従って、動力伝達力が向上し、また、耐久性が高くなる。
【００４０】
本実施形態の円筒ウォーム４を形成する際は、ウォームホイール２に適合する諸元をデータ化し、その歯形を平面に展開することにより容易に設計することが可能である。そして、展開されたデータに基づいて、転造用金型を製造することにより、容易に量産することが可能となる。この点も、鼓形ウォームとは大きく相違している。
【００４１】
なお、図示の例では、図６に示すように、ウォームホイール２の歯厚Ｓ１と、円筒ウォーム４の歯厚Ｓ２が概ね等しくなる標準的な形態を採用している。また、ウォームホイール２がインボリュートヘリカルギヤであるため、その歯面２ｃは、滑らかに円筒ウォーム４の歯面４ｃに滑り接触し、円筒ウォーム４の動力が当該ウォームホイール２を回転する方向に伝達される。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係る円筒ウォームギヤ１の円筒ウォーム４は、外形が円筒形に形成され、ウォームホイール２に噛合する円筒ウォーム４において、ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿って歯面４ｃが線接触する歯形を有している。このため本実施形態では、円筒ウォーム４の歯面４ｃが相手方のウォームホイール２の歯面４ｃに対し、当該ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿う１本の接触線６を形成するので、従来の円筒ウォームギヤ２０における点接触のような負荷容量の減少を招くことなく、円筒ウォーム４の歯面４ｃと相手方のウォームホイール２の歯面４ｃとの間に接触部分に潤滑油が行き渡りやすくなり、好適な潤滑特性を得ることが可能になる。従って、かみ合い部で双方の歯の摩耗が進みにくくなり、従来の円筒ウォーム２４（歯形が単純に同一方向に沿って螺旋状に形成されたもの）に比べ、耐久性が格段に向上する。加えて、円筒ウォーム４は、歯先円直径ｄwa（外形）が円筒形であるため、鼓形ウォームにおいて生じる歯すじ方向Ｔの接触（図１参照）を回避することが可能になる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。
【００４３】
また本実施形態では、円筒ウォーム４のピッチ点は、当該円筒ウォーム４の中心軸Ｃ方向において、前記ウォームホイール２の中心軸Ｃ2と同心の円弧上に配列されている。換言すれば、円筒ウォーム４の中心軸平面における歯底面４ｃの包絡線（仮想円ＰＣ）が、ウォームホイール２の中心軸Ｃ2と同心の円弧状を呈する歯形に形成されている。このため本実施形態では、円筒ウォーム４の軸平面において、各歯底４ｂは、その歯底４ｂに噛合するウォームホイール２の歯厚方向中央部の法線がウォームホイール２のホイール中心軸Ｃ2から放射状に延びるような状態となり、歯先円Ａｄに沿う鼓形状を有している。これによって、円筒ウォーム４は、円筒形の外形を維持しつつ、あたかもウォームホイール２の歯形によって鼓形状に削り取られたような歯溝になり、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォーム４に比べて多くなる。
【００４４】
また本実施形態では、ウォームホイール２は、インボリュートヘリカルギヤであり、円筒ウォーム４の歯形は、インボリュートヘリカルギヤで構成されたウォームホイール２に適合する歯形に形成されている。このため本実施形態では、円筒ウォーム４とウォームホイール２の線接触部分が滑らかに滑り移動して運動を伝達するので、誤差が回転精度や噛み合いに影響を及ぼしにくくなる。
【００４５】
以上説明したように、実施形態によれば、好適な潤滑特性を得ることが可能になり、耐久性が格段に向上する。また、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォーム４に比べて多くなり、負荷容量が増大し、コスト低減と耐久性の向上に有利となる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。また、本実施形態に係る円筒ウォームギヤ１によれば、種々の精密機械への応用範囲が広くなる。
【００４６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはいうまでもない。
【００４７】
図６を参照して、例えば、上述した円筒ウォームギヤ１では、ウォームホイール２の歯厚Ｓ１と、円筒ウォーム４の歯厚Ｓ２が概ね等しくなる形態を採用していた。
【００４８】
しかし、本発明は、図６のような形態に限らず、図７に示す形態を採用してもよい。図７に示す形態では、ウォームホイール２の歯厚Ｓ１が、円筒ウォーム４の歯厚Ｓ２よりも大きく設定されている例を示している。このような態様を採用した場合には、特に、ウォームホイール２の材質がプラスチック材料であり、円筒ウォーム４が鋼材である場合に、強度バランスが均衡し、耐久性の高い構造となる。
【００４９】
また、図２（Ａ）に示した実施形態では、ウォームホイール２がインボリュートヘリカルギヤであったが、本発明では、インボリュートヘリカルギヤに限定されない。
【００５０】
例えば、図８に示すように、ウォームホイールの歯先Ｒを大きくし、歯厚Ｓ１を厚くした構成を採用してもよい。図８に示す構成を採用した場合には、インボリュート以外の形状で滑らかな滑り接触を実現することのできる噛合構造を得ることが可能となる。
【００５１】
また、本発明に係る円筒ウォーム４は、ウォーム中心軸Ｃに対し、ウォーム径方向に最も近い座標において、ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿って歯面が線接触する歯形に決定されていればよく、その最も近い座標がウォーム中心軸Ｃ方向において中央部分に存在する必要はない。例えば、図９の（Ａ）に示すように、ウォーム径方向に最も近い座標がウォーム中心軸Ｃにおいて、一端側（図において左側）にずれていてもよく、或いは、図９の（Ｂ）に示すように、他端側（図において右側）にずれていてもよい。
【００５２】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
２ ウォームホイール
２ｃ 歯面
４ 円筒ウォーム
４ａ 歯先面
４ｂ 歯底部
４ｃ 歯面
６ 接触線
Ａ 円筒ウォームギヤ
Ａｘ 基準軸線
Ｃ ウォーム中心軸
Ｃ2 ホイール中心軸
Ｃka クリアランス
ｄwa ピッチ円直径
ｄwf 歯底円直径
ＦＰ0 点
ＦＰ2 点
Ｈ 歯たけ方向
ＰＣ 仮想円（包絡線）
Ｒ 歯先
Ｔ 歯すじ方向
ω1 ウォーム回転角
ω2 ウォーム回転角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒ウォームおよび円筒ウォームギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォームギヤは、直角で且つ交わらない２つの軸の間の動力の伝達に利用され、一般にねじ状のウォームと、それに噛み合うウォームホイールとで構成されている。ウォームギヤの種類としては、例えば、特許文献１、２に開示されているように、当該ウォームの歯先面（外形）が鼓形の鼓形ウォームギヤと、円筒形の円筒ウォームギヤとがあり、それぞれウォームホイールの材質や歯形によって細分化されている。
【０００３】
図１を参照して、鼓形ウォームギヤ１０は、ウォームホイール１２と、このウォームホイール１２に噛合する鼓形ウォーム１４とを備えている。鼓形ウォーム１４は、軸方向中間部の歯先円直径が軸方向両端部の歯先円直径に比べて小径に形成され、外形がウォームホイール１２の歯先の軌跡によって構成される歯先円と同心の円弧状（鼓形）に形成されている。現在日本で実用されている代表的な鼓形ウォーム１４は、ヒンドレーウォームである。
【０００４】
他方、図２（Ｂ）を参照して、従来技術に係る円筒ウォームギヤ２０は、ウォームホイール２２と円筒ウォーム２４とを備えている。ウォームホイール２２は、例えば、プラスチック材料の射出成型品である。従来の円筒ウォーム２４は、このウォームホイール２２に噛合するよう、その外形が円筒形に形成されたねじ形になっている。
【０００５】
円筒ウォームギヤ２０は、鼓形ウォーム１０よりも、設計、工作、組み立て等が容易であるため、一般に広く利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４７５７３号公報
【特許文献２】特開平５−１９６１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、円筒ウォームギヤ２０では、ウォームホイール２２と円筒ウォーム２４の接触線は、ウォームホイール２２の歯すじ方向Ｔ（図１参照）に沿うものとなる。この場合、円筒ウォームを潤滑する油膜は、歯すじ方向Ｔに沿って形成されるものであるため、接触部分に潤滑油が行き渡りにくくなり、好ましい潤滑が困難になるという問題があった。また、かみ合い部で双方の歯の摩耗が進みやくなり、耐摩耗性が損なわれてしまう問題もあった。
【０００８】
この問題を解決するために、ウォームホイールの歯形に工夫を凝らし、例えば、ウォームホイールの歯形をインボリュ−ト歯形として転位歯車とする方法や、ニ−マン歯形等、凹円弧歯形とする方法等が提案されてきた。これにより、円筒ウォームとウォームホイールの歯当たりは、ある程度改善される。しかしながら、ウォームホイールの歯形を上述のように加工することは、ウォームホイールを創成するためのコストがかかり、困難である。特に、ウォームホイールをプラスチック材料で射出成形する場合には、高度な金型技術と成型技術を必要とし、実現が困難であった。
【０００９】
一方、円筒ウォームに製造が容易なヘリカルギヤをウォームホイールとして組み合わせることも一般的である。特に、ウォームホイールをプラスチック材料で射出成形する場合には、ほとんど、ヘリカルギヤで構成されたウォームホイールが採用されている。しかしながら、ウォームホイールがヘリカルギヤの場合、従来の円筒ウォームとの歯当たりは、点接触になるため、集中応力が大きく、負荷容量が小さくなる。
【００１０】
このように、従来の円筒ウォームギヤでは、廉価な構成で良好な歯当たりを得ることが困難であり、耐久性を高めることが難しかった。
【００１１】
これに対して、鼓形ウォームギヤ１０の場合、外形がウォームホイール１２の歯先円と同心の円に沿うものであるであるから、歯当たりは、円筒ウォームギヤ２０に比べて向上する。特に、インボリュートヘリカルギヤでウォームホイール１２を構成した鼓形ウォーム×ウォームホイールの場合、ウォームホイール１２の歯面１２ｃと、鼓形ウォーム１４の歯面１４ｃの接触線１６がウォームホイール１２の歯たけ方向Ｈに沿って接触するため、潤滑油が行き渡りやすく、耐久性に優れている。
【００１２】
しかしながら、鼓形ウォーム１４は、その外形形状の故に単純な転造が困難である。そのため、専用機で加工する必要があり、実用例は、極めて少ない。
【００１３】
また、図１に示すように、鼓形ウォームギヤ１０では、ウォーム１４の歯先円直径は、軸方向両端に向かうに従って順次、鼓状に拡径しているため、軸方向両端側の歯面１４ｃの接触線１６が、やや歯すじ方向Ｔに沿って拡がる傾向を有していた。そのため、この部分での油膜切れの問題を払拭しきれていなかった。
【００１４】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、加工が容易で耐久性に優れた円筒ウォームおよび円筒ウォームギヤを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は、外形が円筒形に形成され、ウォームホイールに噛合する円筒ウォームにおいて、前記ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形を有することを特徴とする円筒ウォームである。この態様では、円筒ウォームの歯面が相手方のウォームホイールの歯面に対し、当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿う１本の接触線を形成するので、点接触のような負荷容量の減少を招くことなく、円筒ウォームの歯面と相手方のウォームホイールの歯面との間に接触部分に潤滑油が行き渡りやすくなり、好適な潤滑特性を得ることが可能になる。従って、かみ合い部で双方の歯の摩耗が進みにくくなり、従来の円筒ウォーム（歯形が単純に同一方向に沿って螺旋状に形成されたもの）や鼓形ウォームに比べ、耐久性が格段に向上する。加えて、円筒ウォームは、歯先円直径（外形）が円筒形であるため、円筒ウォームのウォーム中心軸方向両側において、鼓形ウォームにおいて生じる歯すじ方向の接触を回避することが可能になる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。
【００１６】
好ましい態様の円筒ウォームにおいて、前記円筒ウォームのピッチ点は、当該円筒ウォームの中心軸方向において、前記ウォームホイールの中心軸と同心の円弧上に配列されている。この態様では、円筒ウォームは、円筒形の外形を維持しつつ、あたかもウォームホイールの歯形によって鼓形状に削り取られたような歯溝になり、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォームに比べて多くなる。
【００１７】
好ましい態様の円筒ウォームにおいて、前記歯形は、インボリュートヘリカルギヤで構成された前記ウォームホイールに適合する歯形に形成されている。この態様では、円筒ウォームをインボリュートヘリカルギヤで構成されたウォームホイールと組み合わせることが可能となり、ウォームとウォームホイールの線接触部分が滑らかに滑り移動して運動を伝達するので、誤差が回転精度や噛み合いに影響を及ぼしにくくなる。
【００１８】
本発明の別の態様は、ウォームホイールと、外形が円筒形に形成され、且つ前記ウォームホイールとの噛合時に当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形を有している円筒ウォームとを備えている円筒ウォームギヤである。この態様では、円筒ウォームの歯面が相手方のウォームホイールの歯面に対し、当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿う１本の接触線を形成するので、点接触のような負荷容量の減少を招くことなく、円筒ウォームの歯面と相手方のウォームホイールの歯面との間に接触部分に潤滑油が行き渡りやすくなり、好適な潤滑特性を得ることが可能になる。従って、かみ合い部で双方の歯の摩耗が進みにくくなり、従来の円筒ウォームや鼓形ウォームに比べ、耐久性が格段に向上する。加えて、円筒ウォームは、歯先円直径（外形）が円筒形であるため、円筒ウォームのウォーム中心軸方向両側において、鼓形ウォームにおいて生じる歯すじ方向の接触を回避することが可能になる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。
【００１９】
好ましい態様の円筒ウォームギヤにおいて、前記円筒ウォームのピッチ点は、当該円筒ウォームの中心軸方向において、前記ウォームホイールの中心軸と同心の円弧上に配列されている。この態様では、円筒ウォームは、円筒形の外形を維持しつつ、あたかもウォームホイールの歯形によって鼓形状に削り取られたような歯溝になり、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォームに比べて多くなる。
【００２０】
好ましい態様の円筒ウォームギヤにおいて、前記ウォームホイールは、インボリュートヘリカルギヤである。この態様では、ウォームとウォームホイールの線接触部分が滑らかに滑り移動して運動を伝達するので、誤差が回転精度や噛み合いに影響を及ぼしにくくなる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、円筒ウォームの歯面と相手方のウォームホイールの歯面とが、当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿う１本の接触線を形成する結果、好適な潤滑特性を得ることが可能になり、耐久性が格段に向上する。また、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォームに比べて多くなるので、負荷容量が増大し、コスト低減と耐久性の向上に有利となる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術に係る鼓形ウォームの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る円筒ウォームギヤと一般的な従来の円筒ウォームギヤとを比較するものであり、（Ａ）は本発明の実施の一形態に係る円筒ウォームギヤの要部を示す拡大図、（Ｂ）は従来技術の要部を示す拡大図である。
【図３】図２（Ａ）の実施形態に係る円筒ウォームギヤの噛合状態を説明する説明図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】図２（Ａ）の実施形態に係る要部拡大斜視図である。
【図６】図２（Ａ）の実施形態に係る要部拡大図である。
【図７】本発明の変形例を示す要部拡大図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態を示す要部拡大斜視図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態に係る円筒ウォームギヤ要部を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２４】
図２（Ａ）および図３参照して、本発明の実施の一形態に係る円筒ウォームギヤ１は、ウォームホイール２と円筒ウォーム４とを備えている。
【００２５】
図示のウォームホイール２は、プラスチック材料で形成されたインボリュートヘリカルギヤである。なお、以下の説明において、ウォームホイール２の軸直角平面（正面）での歯形を正面歯形という。
【００２６】
円筒ウォーム４は、ウォームホイール２の円周上の所定箇所において、ウォームホイール２のホイール中心軸Ｃ2（図３参照）に対し、直角で且つ交わらない線上にウォーム中心軸Ｃを沿わせて、噛合している。円筒ウォーム４の材質は、鋼材が好適である。
【００２７】
円筒ウォーム４は、外形が円筒形になるように、その歯先面４ａが、中心軸Ｃに沿って同一直径に形成されている。従って、図２（Ｂ）に示す従来の円筒ウォーム２４と同様に、単純な展開図を構成するデータに基づいて転造することが可能になるので、設計やマシニング加工が容易になっている。
【００２８】
他方、本実施形態に係る円筒ウォーム４の軸平面における歯形は、その有効歯たけｈ’がウォームホイール２の歯先円Ａｄに沿う鼓形状を有しており、ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿って、１本の線状の接触線６を形成する歯面２ｃを備えている（図５参照）。本実施形態の円筒ウォーム４は、相手方となるウォームホイール２の歯形座標に基づき、以下の手順で容易且つ確実に実現することが可能である。なお、「ウォームホイール２の歯たけ方向に沿う」とは、ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈと平行であることをいうが、潤滑油の流れに支障がない限りにおいて若干の傾斜やずれを許容する概念である。
【００２９】
次に、図３を参照して、円筒ウォーム４の歯形座標を決定する手順について説明する。以下の説明では、ウォームホイール２の歯形座標並びに円筒ウォームギヤ１の中心距離ａは、既知であり、円筒ウォーム４の歯形座標は、既知のウォームホイール２の歯形座標に基づいて決定されることを前提としている。なお、図３において、符号のｄは、ウォームホイール２の基準ピッチ円直径、ｄaは、歯先円直径、ｄbは、基礎円直径、ｄfは、歯底円直径である。
【００３０】
円筒ウォーム４の歯形座標を決定する概略的な手順としては、まず、あるホイール回転角での円筒ウォーム４の軸平面における歯形を、前記のように既知のウォームホイール２の歯形座標により決定する。次いで、ウォーム回転角ω1に対し、ウォームホイール２の回転角ω2は、
【００３１】
【数１】
【００３２】
の関係にあることから、（１）式の関係に基づいて、回転角ω2におけるウォームホイール２の歯形座標を求め、該歯形座標から、円筒ウォーム４の全周（ω1が０から２π）にわたって円筒ウォーム４の軸平面での歯形座標を繰り返し演算することにより、円筒ウォーム４の三次元座標を求めることとしている。
【００３３】
以下の説明において、ある瞬間のウォームホイール２の回転角ω2を初期のホイール回転角（ω2＝０°）とする。図示の例では、この初期のホイール回転角（ω2＝０°）において、ウォームホイール２の基準軸線Ａｘ（ホイール中心軸Ｃ２を通り円筒ウォーム４のウォーム中心軸Ｃと直交する直径方向の軸。以下、同様。）に、一枚の歯２ｔが位置している。また、（１）式に基づき、初期のホイール回転角（ω2＝０°）に対して決まる円筒ウォーム４の回転角ω1を初期のウォーム回転角（ω1＝０°）とする。
【００３４】
初期のウォーム回転角（ω1＝０°）での円筒ウォーム４の軸平面での座標を決定する手順において、基準軸線Ａｘが基準となっている。ピッチ円直径ｄwを決定する場合、ウォームホイール２のピッチ円Ｐと基準軸線Ａｘとの交点を求めて基準座標とし、この基準座標からピッチ円Ｐとウォームホイール２の正面歯形との交点を求めることによってピッチ点を演算する。また、歯底円直径ｄwfは、基準軸線Ａｘ上において、ウォームホイール２の歯先円直径ｄaに対し、クリアランスｃkaを考慮してウォームホイール２の径方向外方にずらした座標を設定し、この座標を通る歯先円Ａｄよりも大径且つ同心の仮想円ＰＣに基づいて決定される。本実施形態では、この仮想円ＰＣによって、円筒ウォーム４の軸平面における歯底４ｂの座標を決定するので、円筒ウォーム４の軸平面における歯底４ｂは、仮想円ＰＣを包絡線とする歯形を形成する。また、円筒ウォームギヤ１の中心距離ａに基づき、円筒ウォーム４の歯先面直径ｄwを決定することができる。
【００３５】
次いで、図３の関係から、当該回転角（ω1＝０°、ω2＝０°）における歯面４ｃのうち、歯先円Ａｄと交差する範囲、すなわち、ウォームホイール２の有効歯たけ部分（噛み合い部分）の座標を決定する。その場合、ウォームホイール２の歯先円直径ｄaよりも大きい部分、すなわち、クリアランスｃkaに対応する部分については、ウォームホイール２の歯形部分ではないため、仮想円ＰＣに基づき、円筒ウォーム４の歯底部４ｂに与えられた座標を有効歯たけ部分（噛み合い部分）の座標に接続し、円筒ウォーム４の歯形面４ｃの歯形座標が決定される。このようにして、ウォームホイール２の初期のホイール回転角（ω2＝０°）での正面歯形の座標に対応して、初期のウォーム回転角ω1（ω1＝０）における円筒ウォーム４の軸平面での一端側の点ＦＰ0から他端側の点ＦＰ2までの座標（ＦＰ0〜ＦＰ1〜ＦＰ2）が決定される。これにより、円筒ウォーム４のピッチ点は、当該円筒ウォーム４の中心軸Ｃ方向において、ウォームホイール２の中心軸Ｃ2と同心の円弧（ピッチ円Ｐ）上に配列されることになる。ここで歯形の座標を決定する上で重要な点は、
（１）図３の噛合状態において、ウォームホイール２の歯面２ｃに対し、円筒ウォーム４の歯面４ｃが歯たけ方向Ｈに線接触するように、噛み合い部分での円筒ウォーム４の歯形座標が決定されていること、並びに
（２）（１）で決定される基準となる歯形座標を円筒ウォーム４のウォーム中心軸Ｃに最も近い座標で処理していること
の２点である。これら２点により、円筒ウォーム４のウォーム中心軸Ｃ方向両側で、ウォームホイール２の歯形と円筒ウォーム４の歯形との食い込み（ウォームホイール２の歯と円筒ウォーム４の歯形が重なった状態）を阻止し、図１に示したような歯すじ方向の接触を回避しつつ、ウォームホイール２の歯面２ｃと円筒ウォーム４の歯面４ｃとが、当該ウォームホイール２の歯たけ方向に沿う１本の接触線を形成することになる。
【００３６】
図５を参照して、上述のように形成された円筒ウォーム４は、軸平面において、その有効歯たけｈ’がウォームホイール２の歯先円Ａｄに沿う鼓形状を呈し、しかも歯面が全周（ω1が０から２π）にわたって歯たけ方向Ｈに沿い、図の符号６で示すように、一本の接触線６を形成することになる。
【００３７】
これに対し、図２（Ｂ）に示したような、一般的な円筒ウォームギヤ（例えば、ニーマン歯形のもの）２０では、歯面２４ｃの接触線が、ウォームホイール２２の歯面２２ｃの歯すじ方向Ｔに接触する。ウォームギヤの潤滑油は、ウォームホイール２２の歯すじ方向Ｔに沿うので、ウォームホイール２２と円筒ウォーム２４の当たりが強すぎると、油膜が行き渡りにくくなるという問題がある。他方、本実施形態では、接触線がウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿うので、接触線６の全長にわたり、潤滑油が行き渡りやすくなる。そのため、好適な当たりで油膜の形成されやすい噛合構造を得ることが可能となる。のみならず、歯面４ｃの接触線６がウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿うことによって、潤滑油の入口側に油膜形成のための隙間を形成し、歯すじ方向の歯当たりの中心を出口側にずらして、より理想的な油膜を形成することも可能になる。
【００３８】
ウォームホイールの歯たけ方向Ｈに沿って接触線が形成される点では、鼓形ウォームギヤにおいても同様の作用がある。しかしながら、鼓形ウォームギヤでは、図１に示すように、ウォーム１４の歯先円直径は、軸方向両端に向かうに従って順次、鼓状に拡径しているため、軸方向両端側の歯面１４ｃの接触線１６が、やや歯すじ方向Ｔに沿って拡がる傾向を有している。これに対し、本実施形態に係る円筒ウォーム４は、上記基準軸線Ａｘに基づいて円筒ウォーム４のピッチ円直径ｄwや、歯底円直径ｄwfを決定しているので、図５に示すように、そのような傾向が低減され（或いは除去され）、軸方向全長にわたって、より好適な接触特性を得ることができるようになっている。
【００３９】
加えて、本実施形態では、従来技術に係る円筒ウォームギヤ２０に比べ、同時にかみ合う歯数が格段に多くすることが可能になる。従来技術の円筒ウォーム２４の同時噛み合い歯数は、２程度である。これに対し、本実施形態では、円筒ウォーム４が、軸平面での有効歯たけｈ’がウォームホイール２の歯先円Ａｄに沿う鼓形状を呈しているので、円筒形の外形を維持しつつ、あたかもウォームホイール２の歯形によって歯溝が鼓形状に削り取られたようになることによって、４〜６歯のかみ合いが可能となるのである。言い換えると、円筒形の外形を維持しつつ、当該円筒ウォーム４の中心軸Ｃの一端側から他端側へ順に、円筒ウォーム４の歯底４ｄの座標を滑らかに繋いだ場合に、この歯底４ｄの座標により構成される軌跡（輪郭）が鼓形を呈している。従って、動力伝達力が向上し、また、耐久性が高くなる。
【００４０】
本実施形態の円筒ウォーム４を形成する際は、ウォームホイール２に適合する諸元をデータ化し、その歯形を平面に展開することにより容易に設計することが可能である。そして、展開されたデータに基づいて、転造用金型を製造することにより、容易に量産することが可能となる。この点も、鼓形ウォームとは大きく相違している。
【００４１】
なお、図示の例では、図６に示すように、ウォームホイール２の歯厚Ｓ１と、円筒ウォーム４の歯厚Ｓ２が概ね等しくなる標準的な形態を採用している。また、ウォームホイール２がインボリュートヘリカルギヤであるため、その歯面２ｃは、滑らかに円筒ウォーム４の歯面４ｃに滑り接触し、円筒ウォーム４の動力が当該ウォームホイール２を回転する方向に伝達される。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係る円筒ウォームギヤ１の円筒ウォーム４は、外形が円筒形に形成され、ウォームホイール２に噛合する円筒ウォーム４において、ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿って歯面４ｃが線接触する歯形を有している。このため本実施形態では、円筒ウォーム４の歯面４ｃが相手方のウォームホイール２の歯面４ｃに対し、当該ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿う１本の接触線６を形成するので、従来の円筒ウォームギヤ２０における点接触のような負荷容量の減少を招くことなく、円筒ウォーム４の歯面４ｃと相手方のウォームホイール２の歯面４ｃとの間に接触部分に潤滑油が行き渡りやすくなり、好適な潤滑特性を得ることが可能になる。従って、かみ合い部で双方の歯の摩耗が進みにくくなり、従来の円筒ウォーム２４（歯形が単純に同一方向に沿って螺旋状に形成されたもの）に比べ、耐久性が格段に向上する。加えて、円筒ウォーム４は、歯先円直径ｄwa（外形）が円筒形であるため、鼓形ウォームにおいて生じる歯すじ方向Ｔの接触（図１参照）を回避することが可能になる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。
【００４３】
また本実施形態では、円筒ウォーム４のピッチ点は、当該円筒ウォーム４の中心軸Ｃ方向において、前記ウォームホイール２の中心軸Ｃ2と同心の円弧上に配列されている。換言すれば、円筒ウォーム４の中心軸平面における歯底面４ｃの包絡線（仮想円ＰＣ）が、ウォームホイール２の中心軸Ｃ2と同心の円弧状を呈する歯形に形成されている。このため本実施形態では、円筒ウォーム４の軸平面において、各歯底４ｂは、その歯底４ｂに噛合するウォームホイール２の歯厚方向中央部の法線がウォームホイール２のホイール中心軸Ｃ2から放射状に延びるような状態となり、歯先円Ａｄに沿う鼓形状を有している。これによって、円筒ウォーム４は、円筒形の外形を維持しつつ、あたかもウォームホイール２の歯形によって鼓形状に削り取られたような歯溝になり、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォーム４に比べて多くなる。
【００４４】
また本実施形態では、ウォームホイール２は、インボリュートヘリカルギヤであり、円筒ウォーム４の歯形は、インボリュートヘリカルギヤで構成されたウォームホイール２に適合する歯形に形成されている。このため本実施形態では、円筒ウォーム４とウォームホイール２の線接触部分が滑らかに滑り移動して運動を伝達するので、誤差が回転精度や噛み合いに影響を及ぼしにくくなる。
【００４５】
以上説明したように、実施形態によれば、好適な潤滑特性を得ることが可能になり、耐久性が格段に向上する。また、同時にかみ合う歯数が従来の円筒ウォーム４に比べて多くなり、負荷容量が増大し、コスト低減と耐久性の向上に有利となる。しかも、外形が円筒形に形成されているので、成形（転造）が容易になる。従って、量産が容易になり、コスト低減に寄与する。また、本実施形態に係る円筒ウォームギヤ１によれば、種々の精密機械への応用範囲が広くなる。
【００４６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはいうまでもない。
【００４７】
図６を参照して、例えば、上述した円筒ウォームギヤ１では、ウォームホイール２の歯厚Ｓ１と、円筒ウォーム４の歯厚Ｓ２が概ね等しくなる形態を採用していた。
【００４８】
しかし、本発明は、図６のような形態に限らず、図７に示す形態を採用してもよい。図７に示す形態では、ウォームホイール２の歯厚Ｓ１が、円筒ウォーム４の歯厚Ｓ２よりも大きく設定されている例を示している。このような態様を採用した場合には、特に、ウォームホイール２の材質がプラスチック材料であり、円筒ウォーム４が鋼材である場合に、強度バランスが均衡し、耐久性の高い構造となる。
【００４９】
また、図２（Ａ）に示した実施形態では、ウォームホイール２がインボリュートヘリカルギヤであったが、本発明では、インボリュートヘリカルギヤに限定されない。
【００５０】
例えば、図８に示すように、ウォームホイールの歯先Ｒを大きくし、歯厚Ｓ１を厚くした構成を採用してもよい。図８に示す構成を採用した場合には、インボリュート以外の形状で滑らかな滑り接触を実現することのできる噛合構造を得ることが可能となる。
【００５１】
また、本発明に係る円筒ウォーム４は、ウォーム中心軸Ｃに対し、ウォーム径方向に最も近い座標において、ウォームホイール２の歯たけ方向Ｈに沿って歯面が線接触する歯形に決定されていればよく、その最も近い座標がウォーム中心軸Ｃ方向において中央部分に存在する必要はない。例えば、図９の（Ａ）に示すように、ウォーム径方向に最も近い座標がウォーム中心軸Ｃにおいて、一端側（図において左側）にずれていてもよく、或いは、図９の（Ｂ）に示すように、他端側（図において右側）にずれていてもよい。
【００５２】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
２ ウォームホイール
２ｃ 歯面
４ 円筒ウォーム
４ａ 歯先面
４ｂ 歯底部
４ｃ 歯面
６ 接触線
Ａ 円筒ウォームギヤ
Ａｘ 基準軸線
Ｃ ウォーム中心軸
Ｃ2 ホイール中心軸
Ｃka クリアランス
ｄwa ピッチ円直径
ｄwf 歯底円直径
ＦＰ0 点
ＦＰ2 点
Ｈ 歯たけ方向
ＰＣ 仮想円（包絡線）
Ｒ 歯先
Ｔ 歯すじ方向
ω1 ウォーム回転角
ω2 ウォーム回転角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形が円筒形に形成され、ウォームホイールに噛合する円筒ウォームにおいて、
前記ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形を有する
ことを特徴とする円筒ウォーム。
【請求項２】
請求項１記載の円筒ウォームにおいて、
前記円筒ウォームのピッチ点は、当該円筒ウォームの中心軸方向において、前記ウォームホイールの中心軸と同心の円弧上に配列されている
ことを特徴とする円筒ウォーム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の円筒ウォームにおいて、
前記歯形は、インボリュートヘリカルギヤで構成された前記ウォームホイールに適合する歯形に形成されている
ことを特徴とする円筒ウォーム。
【請求項４】
ウォームホイールと、
外形が円筒形に形成され、且つ前記ウォームホイールとの噛合時に当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形を有している円筒ウォームと
を備えている円筒ウォームギヤ。
【請求項５】
請求項４記載の円筒ウォームギヤにおいて、
前記円筒ウォームのピッチ点は、当該円筒ウォームの中心軸方向において、前記ウォームホイールの中心軸と同心の円弧上に配列されている
ことを特徴とする円筒ウォームギヤ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の円筒ウォームギヤにおいて、
前記ウォームホイールは、インボリュートヘリカルギヤである
ことを特徴とする円筒ウォームギヤ。
【請求項１】
外形が円筒形に形成され、ウォームホイールに噛合する円筒ウォームにおいて、
前記ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形を有する
ことを特徴とする円筒ウォーム。
【請求項２】
請求項１記載の円筒ウォームにおいて、
前記円筒ウォームのピッチ点は、当該円筒ウォームの中心軸方向において、前記ウォームホイールの中心軸と同心の円弧上に配列されている
ことを特徴とする円筒ウォーム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の円筒ウォームにおいて、
前記歯形は、インボリュートヘリカルギヤで構成された前記ウォームホイールに適合する歯形に形成されている
ことを特徴とする円筒ウォーム。
【請求項４】
ウォームホイールと、
外形が円筒形に形成され、且つ前記ウォームホイールとの噛合時に当該ウォームホイールの歯たけ方向に沿って歯面が線接触する歯形を有している円筒ウォームと
を備えている円筒ウォームギヤ。
【請求項５】
請求項４記載の円筒ウォームギヤにおいて、
前記円筒ウォームのピッチ点は、当該円筒ウォームの中心軸方向において、前記ウォームホイールの中心軸と同心の円弧上に配列されている
ことを特徴とする円筒ウォームギヤ。
【請求項６】
請求項４または５に記載の円筒ウォームギヤにおいて、
前記ウォームホイールは、インボリュートヘリカルギヤである
ことを特徴とする円筒ウォームギヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５３６４８（Ｐ２０１３−５３６４８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０７９３（Ｐ２０１１−１９０７９３）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３０１０２５６５６）アムテック有限会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３０１０２５６５６）アムテック有限会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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