ウォームギヤ

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ウォームギアの実例。このウォームは3条であり進み角が大きく、ウォームホイールからウォームを回転させることができる (セルフロックがかからない)。またウォームとウォームホイールの材質が異なっており、これにより摩擦係数の低減の図っている。なお青いギアケース内の右下部にはウォームギアとは別に斜歯歯車がある。

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[編集]

円筒ウォーム (4条) とウォームホイールの例。

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[編集]

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[編集]

小型オルゴール。銀色の櫛歯の右側に写真の上下方向を軸とする調速機の羽根があり、羽根の軸にウォームがついている。ウォームのすぐ右にはウォームホイールの軸があり、その軸はぜんまい (羽根の上の丸い部分) から (見える範囲では) 3枚の歯車で減速されて回転する。

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[編集]

コントラバスの糸巻き
  • オルゴールガバナーや自動車のステアリング・ギヤにはこの方式が採用されている。
  • 望遠鏡顕微鏡の微動装置に利用されている。
  • 弦楽器糸巻きに利用されている。
  • 鉄道模型の駆動にもよく使われている(一部製品にはウォームギヤをバネで代用したスプリングウォームもある)。
  • 1950年代以前、一部のフロントエンジン・リアドライブ式(FR式)自動車のプロペラシャフトから車軸に駆動方向を変える用途に使用された事もある(通常は傘歯車が使用される)。ウォームギヤ使用の理由としては、低速用のトラックなどで減速比を大きく取りたいケース、また傘歯車駆動に比べてプロペラシャフトの位置を低く取れる構造を活かした低床化(プジョーの1950年代末期までのモデルなど)があげられる。

脚注[編集]

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外部リンク[編集]