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ウォームギヤ (38557 views - Mechanical Engineering)

ウォームギヤ(英: worm drive)は、ねじ歯車(ウォーム)とそれに合うはす歯歯車(ウォームホイール)を組み合わせた機構である。
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More details: http://www.ibuildit.ca/Workshop%20Projects/worm-gear-1.html

ウォームギヤ

ウォームギヤ

ウォームギヤ: worm drive)は、ねじ歯車(ウォーム)とそれに合うはす歯歯車(ウォームホイール)を組み合わせた機構である。

概要

斜歯歯車の歯数を1あるいは数枚に減らすと、ねじ状の歯車になる。これをウォームと呼ぶ。これにかみ合う斜歯歯車をウォームホイール、これらを組み合わせ、ウォームが回転することでウォームホイールの歯を送って回転させる機構をウォームギアと呼ぶ。一般的には歯車の回転数の比は1/10程度までだが、ウォームギアでは1/10〜1/100程度がよく用いられる[1]。他の歯車機構に比べてバックラッシを小さくできるのも特徴である。ウォームの直径はウォームホイールに比べると一般に小さく歯の接触面積が狭いため、大きな動力の伝達には向かない。これに対してウォームに切られている溝の進み角を小さくする、ウォームを円筒ではなく鼓形にすることでウォームホイールとの接触距離を増やすといったことが行われる。また平歯車などと比較すると歯面の滑りが非常に大きいため、ウォームの角速度が速いと焼き付きを起こしやすいという欠点がある。これにはウォームを硬い材質(鋼鉄など)、ウォームホイールを柔らかい材質(砲金など)で作り摩擦係数を下げるといった工夫がとられる[2]

種類

ウォームギアはウォームとウォームホイールの形状によって三種類に分けられる。

  • 円筒ウォームと斜歯歯車:歯車同士の接触が点接触であり、負荷能力が小さいが、製作が容易。
  • 円筒ウォームとウォームホイール:線接触であり、最も多く用いられる。
  • 鼓形ウォームとウォームホイール:面接触であり負荷能力は高いが、高精度な製作が必要。

セルフロック

ウォームの溝の進み角を小さくする(ウォームホイールはより平歯車に近くなる)と、ウォームホイール側からウォーム側への回転の伝達が非常に困難になる(セルフロック、または自動締まり)[3]。たとえばエレベータの巻き上げ装置では、カゴの停止時にその重さでモーターが回ってカゴが下がってしまわないようにするための安全機構として用いられる。逆にセルフロックがかからないようにすると、ウォームホイール側からウォーム側への回転の伝達が可能になる。これはウォームの溝の進み角と歯面の摩擦の強さによって決まる[1]が、ピッチ点における進み角を30°程度にまで大きくする必要がある。一部のオルゴールではドラムの回転数の調整に羽根を回転させることによる空気抵抗を利用したものがあるが、これにおいてはドラムがウォームホイール、羽根がウォームで、ドラムの遅い回転数から羽根の(空気抵抗が十分に生じる程度の)高い回転数への大きな増速にウォームギアを用いるものがある[2]

利用例

  • オルゴールガバナー
  • 自動車のパワーステアリング - モーター軸に接続されたウォームを回し、ステアリングコラムシャフトに付けられたウォームホイールを駆動する。
  • 望遠鏡顕微鏡の微動装置
  • 弦楽器糸巻き
  • 鉄道模型の駆動 - 進行方向と平行に配置されたモーターでウォームを回し、ウォームホイールを介して車輪を駆動する。一部の製品でウォームをコイルスプリングで代用したスプリングウォームが利用される。
  • フロントエンジン・リアドライブ(FR)自動車自動車の駆動軸 - FR自動車でのプロペラシャフトから車軸に駆動方向を変える際、かさ歯車が利用されるのが一般的であるが、1950年代以前、一部のFR自動車に利用された例がある。最終減速比を大きくできることからトラックなどに利用されたほか、かさ歯車駆動に比べてプロペラシャフトの位置を低くできることから、プジョーの1950年代末期までのモデルなどで低床化しやすい構造として採用された。

脚注

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