(57)【要約】【課題】鼓形ウォームギヤの量産性を向上させる。【解決手段】ウォームホイールとして使用するギヤと実質的に同形の歯形のベースギヤの歯面に砥粒を電着して電着砥石を作り、電着砥石とウォーム素材とをそれぞれホブ盤のワーク軸、ホブ軸に装着して鼓形のウォームを作り、ウォームとギヤとを組み合わせる。【選択図】図１
2006198759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームホイールとして使用するギヤと実質的に同形の歯形のベースギヤの歯面に砥粒を電着して電着砥石を作り、電着砥石によりウォーム素材を研削加工して鼓形のウォームの歯面を創成し、ウォームとギヤとを組み合わせることを特徴とする鼓形ウォームギヤの製造方法。
【請求項２】
ウォームホイールとして使用するギヤと実質的に同形の歯形のベースギヤの歯面を硬化処理して転造ダイスを作り、一対の転造ダイスによりウォーム素材を転造加工して鼓形のウォームを作り、ウォームとギヤとを組み合わせることを特徴とする鼓形ウォームギヤの製造方法。
【請求項３】
ギヤをはすば歯車とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鼓形ウォームギヤの製造方法。
【請求項４】
ベースギヤの歯幅を歯直角モジュールの少なくとも４０倍に設定することを特徴とする請求項３記載の鼓形ウォームギヤの製造方法。
【請求項５】
ギヤを平面歯歯車とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鼓形ウォームギヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に量産性に優れた鼓形ウォームギヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鼓形ウォームギヤは、鼓形のウォームを使用するので、ウォームとウォームホイールとの同時噛合い歯数を多くすることができ、負荷容量が大きく、小形化が可能であり、動力伝達効率が高いという特徴がある。しかし、ウォームの歯面が円筒ウォームのような単純な定リードのねじ面とならず、ウォームホイールの歯形も、ウォームと同形のホブによって切削される特殊な形状であるため、その製造は、必ずしも容易ではない。
【０００３】
そこで、鼓形ウォームギヤのウォームを作るための工具、ウォームホイールを作るための工具が提案されている（特許文献１、２）。
【特許文献１】特公平７−７３８０９号公報
【特許文献２】特開２００１−１０５２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる従来技術によるときは、鼓形ウォームギヤのウォーム、ウォームホイールは、それぞれ個別に研削または切削加工により製作され、それらを組み合わせてウォームギヤとするから、量産性に乏しく、高性能でありながら、広く一般的に使用されることの妨げになっているという問題があった。なお、最近では、自動車用のパワーウィンドウ、ハンドルのパワーチルト、パワーシート、ワイパーなどの駆動機構として、ウォームギヤの小形化、高効率化の要求が殊に顕著である。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題と実情に鑑み、量産性に優れたギヤをそのままウォームホイールとして使用し、それに組み合わせる鼓形のウォームを作ることによって、全体としての量産性を格段に向上することができる鼓形ウォームギヤの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第１発明（請求項１に係る発明をいう、以下同じ）の構成は、ウォームホイールとして使用するギヤと実質的に同形の歯形のベースギヤの歯面に砥粒を電着して電着砥石を作り、電着砥石によりウォーム素材を研削加工して鼓形のウォームの歯面を創成し、ウォームとギヤとを組み合わせることをその要旨とする。ただし、ベースギヤとは、砥粒を電着する前の電着砥石のベースとなるギヤをいう。また、歯面とは、各歯の歯面の他、両側面、歯先面、歯底面を含む全表面をいう。
【０００７】
第２発明（請求項２に係る発明をいう、以下同じ）の構成は、ウォームホイールとして使用するギヤと実質的に同形の歯形のベースギヤの歯面を硬化処理して転造ダイスを作り、一対の転造ダイスによりウォーム素材を転造加工して鼓形のウォームを作り、ウォームとギヤとを組み合わせることをその要旨とする。
【０００８】
なお、第１発明、第２発明において、ギヤは、はすば歯車または平面歯歯車とすることができる。ただし、はすば歯車とは、歯すじがつる巻き線である歯車をいい、平面歯歯車とは、歯すじが直線である歯車をいう。
【０００９】
また、ギヤをはすば歯車とするときは、ベースギヤの歯幅を歯直角モジュールの少なくとも４０倍に設定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
かかる第１発明の構成によるときは、電着砥石は、量産性に優れたギヤと実質的に同形の歯形のベースギヤの歯面に砥粒を電着して作られる。すなわち、ベースギヤは、ウォームホイールとして使用するギヤと同形の歯形を有し、砥粒の粒径相当だけ各部の寸法を小さく形成するものとし、したがって、砥粒を含む電着砥石の歯形は、ギヤと同形に形成されている。ただし、砥粒の粒径を無視し得るとき、ベースギヤの歯形は、ギヤと同形にしてもよい。そこで、このような電着砥石をホブ盤のワーク軸に装着し、ウォーム素材をホブ軸に装着した上、両者を鼓形ウォームギヤの減速比と同一の回転比により回転駆動して所定の軸間距離になるまで軸間距離を漸減させると、電着砥石を介してウォーム素材を鼓形のウォームの歯形に研削加工することができる。このときのウォームねじの長さ（歯幅）は、従来の平面砥石や円錐砥石によるときより大きくすることが可能であり、したがって、同時噛合い歯数を多くして負荷容量を大きくすることができる。なお、ホブ盤は、ホブ軸の回転数１００００rpm 程度を実現し得る高速機を使用することが好ましい。
【００１１】
以上のようにして作られるウォームをギヤと組み合わせれば、量産性のギヤをそのままウォームホイールとして使用する鼓形ウォームギヤを構成し、自動車用の駆動機構における最近の要求にも十分応えることができる。なお、ベースギヤは、たとえばＳ４５Ｃなどの鋼材によって作り、ギヤは、たとえばプラスチック製または強化プラスチック製とすることができる。
【００１２】
第２発明の構成によるときは、転造ダイスは、ウォームホイールとして使用する量産性に優れたギヤと実質的に同形の歯形に作られている。そこで、そのような転造ダイスを使用して作られる鼓形のウォームは、第１発明と同様に、ギヤと組み合わせることにより、量産性のギヤをそのままウォームホイールとして使用する鼓形ウォームギヤを構成することができ、第１発明と同様の効果がある。ここで、転造ダイスを作る際のベースギヤの歯面の硬化処理は、たとえば浸炭、窒化、ボロン化、浸硫、拡散被覆、焼入れ、吹付加工などの他、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの各種の表面硬化処理を含むものとする。
【００１３】
なお、第１発明、第２発明において、ギヤは、はすば歯車、平面歯歯車のいずれであってもよい。ただし、第１発明において、ギヤをはすば歯車として、ベースギヤの歯幅を歯直角モジュールの少なくとも４０倍に大きく設定すれば、ウォーム素材の研削加工中に電着砥石を軸方向に送ることにより、鼓形ウォームギヤの歯面研削に関与する砥粒の数を増加させ、電着砥石を永持ちさせることができる。また、軸方向の送り速度を適切に設定することにより、歯面の面粗さを小さくして歯形精度を向上させることも可能である。なお、ベースギヤの歯幅の最大値は、歯直角モジュールの４００倍程度に抑えるとよい。これ以上の歯幅では、電着砥石としての機械的強度が不足したり、ホブ盤に対する装着が困難になったりするおそれがあるからである。なお、第２発明においても、ギヤをはすば歯車とし、転造ダイスの歯幅を大きくすることにより、転造ダイスを永持ちさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
鼓形ウォームギヤの製造方法は、図１の手順によって実施する。ただし、図１は、ウォームホイールとして使用する量産性のギヤとして、はすば歯車を使用する例を図示している。
【００１６】
まず、ギヤと実質的に同形の歯形のベースギヤを用意し、ベースギヤの歯面に砥粒を電着して電着砥石を作る（図１のステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。なお、ベースギヤは、たとえば鋼材により作り、歯形をギヤと実質的に同形にする他は、たとえば取付用のボスやアーバなどを設けてもよい。
【００１７】
つづいて、電着砥石をホブ盤のワーク軸に装着し、ウォーム素材をホブ軸に装着して、電着砥石により鼓形のウォームの歯形を研削加工して作る（２）。ただし、このとき、ホブ軸は、回転数Ｒ1 ≒１００００rpm 程度の高速回転とすることが好ましく、ワーク軸は、完成後の鼓形ウォームギヤの減速比ｇとして、回転数Ｒ2 ＝Ｒ1 ／ｇに設定し、電着砥石の軸心とウォーム素材の軸心との共通垂線に沿って互いの軸間距離を所定の値まで漸減させるものとする。
【００１８】
このようにして作成したウォームをギヤと組み合わせて組み立て（３）、ギヤをウォームホイールとして目的とする鼓形ウォームギヤを完成させる。ギヤは、たとえばプラスチック製、強化プラスチック製などとすることができる。
【００１９】
図２（Ａ）〜（Ｃ）にベースギヤ１０を例示する。ベースギヤ１０は、両面に取付用のボス１１、１１を突設するとともに、各歯の歯先面の中央部に共通ののど部１２を形成してもよく（同図（Ａ）、（Ｃ））、各歯の歯先側の両側面に共通の面取り１３、１３を形成してもよい（同図（Ｂ）、（Ｃ））。ただし、のど部１２、面取り１３、１３は、その両者を形成しなくてもよい。また、ボス１１、１１は、アーバなどの別の取付手段に代えてもよい。なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）において、符号ｘは、ベースギヤ１０の歯幅である。
【００２０】
図３にウォーム素材２０を例示する。ただし、同図の二点鎖線は、ウォームの歯の歯底面の予定位置を示す。ウォーム素材２０は、外形が鼓形状または円柱状の歯形成形部２１の両端に取付用の段付きの軸２２、２３が突設されている。歯形成形部２１の中央部は、のど部２４となる。
【００２１】
図４には、図示しないホブ盤上の電着砥石３０とウォーム素材２０との相対位置関係が模式的に図示されている。ただし、同図（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれウォーム素材２０の軸心Ｃ2 を含み、電着砥石３０の軸心Ｃ3 に垂直の平面内、電着砥石３０の軸心Ｃ3 を含み、ウォーム素材２０の軸心Ｃ2 に垂直の平面内の要部拡大図である。
【００２２】
ホブ盤のホブ軸に装着するウォーム素材２０、ワーク軸に装着する電着砥石３０は、それぞれの軸心Ｃ2 、Ｃ3 が互いに直角であり、軸心Ｃ2 、Ｃ3 の共通垂線Ｌがウォーム素材２０の歯形成形部２１の中央に位置し、しかも電着砥石３０の中央平面Ｐに含まれるようにセットする。ウォーム素材２０、電着砥石３０は、それぞれ所定方向に所定の回転数Ｒ1 、Ｒ2 で回転させながら（図４（Ａ）の矢印Ｒ1 、Ｒ2 方向）、軸心Ｃ2 、Ｃ3 の共通垂線Ｌに沿って軸間距離ｄを漸滅させることにより、電着砥石３０を介してウォーム素材２０の歯形成形部２１を研削加工し、所定の鼓形のウォームを創成することができる。なお、軸間距離ｄの最小値、すなわち鼓形ウォームギヤの所定の軸間距離Ｅ、ウォームの基準ピッチ円径ｄ1 、電着砥石３０の基準ピッチ円径ｄ2 とすると、ｄ1 ＋ｄ2 ＝２Ｅであり、一般にｄ1 ≒０．４Ｅ、ｄ2 ≒１．６Ｅに設定するのがよい。また、Ｅ＝１０〜６０mmとして、ウォームの有効噛合い長さｗ≒（３／８〜３／４）ｄ2 に設定することができる。
【００２３】
なお、鼓形ウォームギヤを構成する際、ウォーム側、ウォームホイール側にそれぞれ適切な頂隙を生じさせるために、電着砥石３０を作るベースギヤの歯形は、ウォームホイールとするギヤの歯形に対し、アデンダムａを頂隙相当だけ大きくし、デデンダムｂを頂隙相当だけ小さくすることが好ましい。ただし、ウォームホイール側の頂隙は、デデンダムｂを小さくするに代えて、ウォーム素材２０の歯形成形部２１の外径をあらかじめ小さくしておいても実現可能である。また、ホブ盤上において、ワーク軸の回転数Ｒ2 ＝Ｒ1 ／（ｇ／ｎ）に設定することにより、電着砥石３０を介してウォーム素材２０をｎ条の鼓形のウォームに研削加工することができる。ただし、ｎは、２以上の整数である。
【００２４】
以上の説明において、電着砥石３０は、ベースギヤ１０の歯幅ｘを歯直角モジュールの少なくとも４０倍以上に設定し、研削加工中に軸心Ｃ3 方向に送ることにより、格段に永持ちさせることができる。
【他の実施の形態】
【００２５】
図１、図４において、電着砥石３０は、一対の転造ダイス４０、４０に代えることができる（図５）。ただし、転造ダイス４０は、ベースギヤ１０の歯面を適切に硬化処理して作るものとする。
【００２６】
一対の転造ダイス４０、４０は、ウォーム素材２０の歯形成形部２１を挟み込むようにして図示しないねじ転造盤のような転造盤にセットし、ウォーム素材２０、転造ダイス４０、４０を所定方向に所定の回転数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ2 で回転させながら（図５の矢印Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ2 方向）、歯形成形部２１を両側から加圧することにより（同図の矢印Ｋ、Ｋ方向）、ウォーム素材２０を鼓形のウォームに転造加工することができる。ただし、各転造ダイス４０は、それぞれの軸心Ｃ4 とウォーム素材２０の軸心Ｃ2 との共通垂線Ｌが中央平面に含まれるように、しかも、各共通垂線Ｌが歯形成形部２１の中央に位置して一直線状となるようにセットする。また、各転造ダイス４０の歯形は、基本的に電着砥石３０のそれと同一に形成する。
【００２７】
なお、各転造ダイス４０も、ベースギヤ１０の歯幅ｘを歯直角モジュールの少なくとも４０倍以上に設定し、転造加工中に軸心Ｃ4 方向に送ることができる。
【００２８】
以上の説明において、ウォームホイールとして使用するギヤは、はすば歯車に代えて、平面歯歯車としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】工程手順図
【図２】ベースギヤの構成説明図
【図３】ウォーム素材の構成図
【図４】要部拡大説明図
【図５】他の実施の形態を示す模式図
【符号の説明】
【００３０】
１０…ベースギヤ
２０…ウォーム素材
３０…電着砥石
４０…転造ダイス
特許出願人          株式会社  シンヱーテック
代理人  弁理士                松  田  忠  秋
【図１】
2006198759.tif 000003
【図２】
2006198759.tif 000004
【図３】
2006198759.tif 000005
【図４】
2006198759.tif 000006
【図５】
2006198759.tif 000007