(57)【要約】【課題】ウォームギアの負荷能力及び運転効率を高める。【解決手段】ウォームホイール５の素材を母材硬度がＨＢ２５０以上の鉄鋼材料とし、ウォームシャフト６とウォームホイール５の歯形をニーマン歯形とする。【選択図】図１
2015075216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォームシャフトとウォームホイールとの噛合いから成るウォームギアにおいて、前記ウォームホイールの素材を母材硬度がＨＢ２５０以上の鉄鋼材料とし、前記ウォームシャフトと前記ウォームホイールの歯形をニーマン歯形とすることを特徴とするウォームギア。
【請求項２】
請求項１に記載するウォームギアにおいて、前記ウォームホイール或いは前記ウォームシャフトの歯面を、噛合いの入口部から出口部に亘って、入口部のエッジが逃げ、中央部近辺で噛合い接触をし、出口部でエッジが逃げる円弧形状になるような研削仕上げを施すことを特徴とするウォームギア。
【請求項３】
請求項１に記載するウォームギアにおいて、前記ウォームホイール或いは前記ウォームシャフトの歯面を、噛合いの入口部から出口部に亘って、入口部でエッジが相対的に大きく逃げ、出口部に向かって前記逃げが徐々に減少して出口部近辺で噛合い接触するような形状に研削仕上げを施すことを特徴とするウォームギア。
【請求項４】
請求項１に記載するウォームギアにおいて、前記ウォームホイール或いは前記ウォームシャフトの歯面を、噛合いの入口部から出口部に亘って、入口部でエッジが相対的に大きく逃げ、入口部と出口部の中間部近辺或いは前記中間部と出口部の途中箇所で、潤滑油膜を介して噛合い接触するような曲線形状に研削仕上げを施すことを特徴とするウォームギア。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載するウォームギアにおいて、前記ウォームホイール或いは前記ウォームシャフトの歯面の研削仕上げを、表面粗さがＲmaxで１μ以下となるように行うことを特徴とするウォームギア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォームシャフトとウォームホイールとの噛合いから成るウォームギアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウォームギアにおいては、ウォームシャフトとウォームホイールとはすべり接触をしながら動力伝達をしているので、通常、ウォームシャフトは鉄鋼製、ウォームホイールは馴染み性の良い銅合金製が用いられてきた。
しかし、銅合金は硬度が低いため、噛合いの馴染み性は良いものの摩耗しやすい問題点がある。この問題を解決するために特許文献１のような鉄鋼製のウォームホイールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７７９５号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１によれば、ウォームホイールの素材を焼き入れ可能な鉄鋼材料として、ホブにより歯面の加工等を行なった後、高周波焼き入れ等により歯部表面のみの焼き入れ熱処理を施してから歯面の研削仕上げをするとしている。
しかしながら、特許文献１の技術では、ウォームホイールの素材の硬度、ウォームシャフトとウォームホイールの歯面の噛合い接触状態改善等については言及されておらず、素材の硬度によっては、狙いとするウォームギアの負荷能力、運転効率が得られないという恐れがある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑み、ウォームホイールの素材を鉄鋼材料とした場合の硬度選定、ウォームシャフトとウォームホイールの歯面の噛合い接触状態改善等の更なる改善を行うことにより、高負荷能力、高運転効率、長寿命とそれに繋がる低コストが実現できるウォームギアを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題に対し、本発明は以下の手段により解決を図る。
（１）第１の手段のウォームギアは、ウォームシャフトとウォームホイールとの噛合いから成るウォームギアにおいて、前記ウォームホイールの素材を母材硬度がＨＢ２５０以上の鉄鋼材料とし、前記ウォームシャフトと前記ウォームホイールの歯形をニーマン歯形とすることを特徴とする。
【０００７】
（２）第２の手段のウォームギアは、前記第１の手段のウォームギアにおいて、前記ウォームホイール或いは前記ウォームシャフトの歯面を、噛合いの入口部から出口部に亘って、入口部のエッジが逃げ、中央部近辺で噛合い接触をし、出口部でエッジが逃げる円弧形状になるような研削仕上げを施すことを特徴とする。
【０００８】
（３）第３の手段のウォームギアは、前記第１の手段のウォームギアにおいて、前記ウォームホイール或いは前記ウォームシャフトの歯面を、噛合いの入口部から出口部に亘って、入口部でエッジが相対的に大きく逃げ、出口部に向かって前記逃げが徐々に減少して出口部近辺で噛合い接触するような形状に研削仕上げを施すことを特徴とする。
【０００９】
（４）第４の手段のウォームギアは、前記第１の手段のウォームギアにおいて、前記ウォームホイール或いは前記ウォームシャフトの歯面を、噛合いの入口部から出口部に亘って、入口部でエッジが相対的に大きく逃げ、入口部と出口部の中間部近辺或いは前記中間部と出口部の途中箇所で、潤滑油膜を介して噛合い接触するような曲線形状に研削仕上げを施すことを特徴とする。
【００１０】
（５）第５の手段のウォームギアは、前記第２から第４の手段のウォームギアにおいて、前記ウォームホイール或いは前記ウォームシャフトの歯面の研削仕上げを、表面粗さがＲmaxで１μ以下となるように行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係わる本発明は、ウォームホイールの素材を母材硬度がＨＢ２５０以上の鉄鋼材料としたことにより、ウォームホイールの歯面が焼き入れによって硬度が高くなり、耐摩耗性が向上し、バックラッシュの経年変化が小さくなって、ウォームギアが長寿命化するという効果を有するとともに、ウォームホイールの歯面の硬度が高くなるだけでなく、母材の硬度も高いことにより歯の曲げ強度が増大して、ウォームギアの負荷能力の向上、或いは、ウォームギアの小型化に繋がってコスト低減できるという効果を有する。
さらに、前記ウォームシャフトと前記ウォームホイールの歯形をニーマン歯形とすることにより、歯面間の油膜形成が良好になることから、ウォームホイールの素材の母材硬度が高くなることに伴うウォームシャフトとの噛合いの際の焼き付きの恐れを緩和でき、運転効率の向上に繋げることができるという効果を有する。
【００１２】
請求項２に係わる本発明は、請求項１に記載するウォームギアにおいて、ウォームホイール或いはウォームシャフトの歯面を、噛合いの入口部から出口部に亘って、入口部のエッジが逃げ、中央部近辺で噛合い接触をし、出口部でエッジが逃げる円弧形状になるような研削仕上げを施すようにしたことにより、ウォームホイール或いはウォームシャフトの歯面のエッジ部が噛合い相手の歯面に当らなくなり、噛合い部への潤滑油給油が阻害されることなく、油膜切れ即ち焼付きを防止できるという効果を有する。
【００１３】
請求項３に係わる本発明は、請求項１に記載するウォームギアにおいて、ウォームホイール或いはウォームシャフトの歯面を、噛合いの入口部から出口部に亘って、入口部でエッジが相対的に大きく逃げ、出口部に向かって前記逃げが徐々に減少して出口部近辺で噛合い接触するような形状に研削仕上げを施すようにしたことにより、噛合い部の隙間へ潤滑油が供給されやすくなって、油膜切れ即ち焼付きを防止できるという効果を有する。
【００１４】
請求項４に係わる本発明は、請求項１に記載するウォームギアにおいて、ウォームホイール或いはウォームシャフトの歯面を、噛合いの入口部から出口部に亘って、入口部でエッジが相対的に大きく逃げ、入口部と出口部の中間部近辺或いは前記中間部と出口部の途中箇所で、潤滑油膜を介して噛合い接触するような曲線形状に研削仕上げを施すようにしたことにより、噛合い部の隙間へ潤滑油が供給されやすく、かつ、噛合い歯面の間に油膜が形成されて焼付きが生じにくいという効果を有する。
【００１５】
請求項５に係わる本発明は、請求項２から４に記載するウォームギアにおいて、ウォームホイール或いはウォームシャフトの歯面の研削仕上げを、表面粗さがＲmaxで１μ以下となるように行うことにより、噛合い歯面間の油膜分離が良好となって運転効率が向上するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるウォームギアの組合せ噛合い状態を示す要部切欠き斜視図である。
【図２】図１に示すウォームギアの噛合い部を摸式的に示した拡大図である。
【図３】図２のＡ矢視図で、ウォームホイールの歯の仕上げ状態を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わるウォームギアのウォームホイールの歯の仕上げ状態を説明する図で、図３に相当する図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係わるウォームギアのウォームホイールの歯の仕上げ状態を説明する図で、図３に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１から図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わるウォームギアの組合せ噛合い状態を示す要部切欠き斜視図である。
図２は、図１に示すウォームギアの噛合い部を摸式的に示した拡大図である。
図３は、図２のＡ矢視図で、ウォームホイールの歯の仕上げ状態を説明する図である。
【００１９】
図１において、ウォームギア１は、互いに噛合うニーマン歯形のウォームシャフト６とウォームホイール５によって構成されている。
なお、図２において、ウォームシャフト６は、軸部６ｓとともに歯６ｔが矢印６ｆの方向に回転して、歯６ｔがウォームホイール５の歯５ｔと噛合っている状態を摸式的に示している。
【００２０】
前記ウォームシャフト６は、素材として焼入れ可能な鉄鋼材料が使用され、ウォームシャフトの歯の加工以外の外周の旋盤加工、ねじ切り盤（旋盤）によるウォームシャフトの歯のニーマン歯形への粗歯切り、前記粗歯切り加工品の全体焼き入れ又は高周波焼き入れによる歯部表面のみの焼入れ熱処理、軸径および外径研磨、ニーマン歯形を創成する回転砥石による歯面の研磨仕上げを経てニーマン歯形ウォームシャフトが成形される。
【００２１】
前記ウォームホイール５は、素材として母材硬度がＨＢ２５０以上の焼入れ可能な鉄鋼材料が使用され、ウォームホイールの歯の加工以外の外周の旋盤加工、ニーマン歯形ホブによるウォームホイールの歯面の粗歯切り、前記粗歯切り加工品の全体焼き入れ又は高周波焼き入れによる歯部表面のみの焼入れ熱処理（粗仕上げウォームホイールとなる）、前記粗仕上げウォームホイールの歯面の研削仕上げ或いはエンドミルによるスワーフ加工を経てウォームホイールが完成される。
【００２２】
ここで、ウォームホイール５の歯５ｔの前記研削仕上げを、図２および図３に示したウォームギアの噛合い部の摸式図をもとに説明すると、ウォームホイール５の歯５ｔの歯面を、噛合いの入口部Ｅ３から出口部Ｇ３に亘って、入口部Ｅ３でエッジが図示のように逃げ、中央部Ｍ３近辺で噛合い接触をし、出口部Ｇ３でエッジが図示のように逃げる円弧に近い形状Ｆ３になるように研削仕上げがなされている。
【００２３】
次に、本発明の第１の実施の形態に係わるウォームギア１の作用を説明する。
ウォームホイール５は、素材の母材硬度がＨＢ２５０以上の鉄鋼材料であることから、歯５ｔが大きな曲げ強度を有している。
また、歯５ｔの表面が焼き入れによって硬度が高くなり、耐摩耗性が良く、バックラッシュの経年変化が小さい。
一方、素材の硬度が高いとウォームギアの噛合い時に焼付きが生じる恐れがあるが、ウォームギア１がニーマン歯形を採用されていることにより、噛合いの転動動作においてウォームシャフト６の歯６ｔとウォームホイール５の歯５ｔのヘルツ応力が小さく、かつ、油膜形成が良好となるので、前記焼付きの恐れが緩和される。
さらに、歯５ｔの表面粗さがＲmaxで１μ以下となっており、噛合い歯面間の油膜分離が良好となって運転効率が向上する。
その上、図３に示すように、噛合いの入口部Ｅ３でエッジが逃がしてあることにより、歯５ｔのエッジ部が噛合い相手の歯６ｔの歯面に当らなく、潤滑油が入口部Ｅ３から中央部Ｍ３へ供給されやすくなって、噛合いの際の油膜切れ即ち焼付きを防止できる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係わるウォームギア２について図４をもとに説明する。
図４は、本発明の第２の実施の形態に係わるウォームギアのウォームホイールの歯の仕上げ状態を説明する図で、図３に相当する図である。
なお、図１の本発明の第１の実施の形態に係わるウォームギアの組合せ噛合い状態を示す斜視図、および、図２のウォームギアの噛合い部を摸式的に示した拡大図は、本発明の第２の実施の形態の場合も同様であり、ウォームギア２を図１および図２の記号に(  )表示して流用し、重複する図示および説明は省略する。
【００２５】
図４において、ウォームギア２のウォームホイール５の歯５ｔの研削仕上げを説明すると、ウォームホイール５の歯５ｔの歯面を、噛合いの入口部Ｅ４から出口部Ｇ４に亘って、図４に示すように、入口部Ｅ４でエッジが相対的に大きく逃げ、出口部Ｇ４に向かって前記逃げが徐々に減少して出口部Ｇ４近辺で噛合い接触するような形状Ｆ４になるように研削仕上げがなされている。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係わるウォームギア２の作用を説明する。
ウォームギア２は、図４に示すように、噛合いの入口部Ｅ４から出口部Ｇ４に亘って、形状Ｆ４のように逃げが設けてあることにより、入口部Ｅ４から出口部Ｇ４に向かって歯５ｔと歯６ｔの噛合い歯面への潤滑油供給が多くなされるので、噛合いの際の油膜切れ即ち焼付きを防止できる。
【００２７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係わるウォームギア３について図５をもとに説明する。
図５は、本発明の第３の実施の形態に係わるウォームギアのウォームホイールの歯の仕上げ状態を説明する図で、図３に相当する図である。
なお、図１の本発明の第１の実施の形態に係わるウォームギアの組合せ噛合い状態を示す斜視図、および、図２のウォームギアの噛合い部を摸式的に示した拡大図は、本発明の第３の実施の形態の場合も同様であり、ウォームギア３を図１および図２の記号に(  )表示して流用し、重複する図示および説明は省略する。
【００２８】
図５において、ウォームギア３のウォームホイール５の歯５ｔの研削仕上げを説明すると、ウォームホイール５の歯５ｔの歯面を、噛合いの入口部Ｅ５から出口部Ｇ５に亘って、入口部Ｅ５でエッジが相対的に大きく逃げ、入口部Ｅ５と出口部Ｇ５の中間部Ｍ５近辺或いは前記中間部Ｍ５と出口部Ｇ５の途中箇所で、潤滑油膜を介した噛合い接触となるような曲線形状Ｆ５になるように研削仕上げがなされている。
【００２９】
次に、本発明の第３の実施の形態に係わるウォームギア３の作用を説明する。
ウォームギア３は、図５に示すように、噛合いの入口部Ｅ５から中央部Ｍ５経由出口部Ｇ５に亘って、形状Ｆ５のように逃しが設けてあることにより、歯５ｔと歯６ｔの噛合い歯面への潤滑油供給が多くなされ、さらに、中央部Ｍ５近辺或いは前記中間部Ｍ５と出口部Ｇ５の途中箇所で潤滑油膜Ｒを介して噛合い接触がなされるので、噛合いの際の油膜切れ即ち焼付きを防止できる。
【００３０】
前記説明では、ウォームホイール５の歯５ｔを、図３から図５に示すように、Ｆ３からＦ５の形状に研削仕上げをする場合について説明したが、ウォームシャフト６の歯６ｔをＦ３からＦ５の形状と同様の研削仕上げをする場合としてもよい。
この場合の作用については、ウォームホイール５についての前記説明と同様となるので、重複する説明は省略する。
【符号の説明】
【００３１】
１、２、３、  ウォームギア
５  ウォームホイール
５ｔ  （ウォームホイールの）歯
６  ウォームシャフト
６ｔ  （ウォームシャフトの）歯
【図１】
2015075216.tif 000003
【図２】
2015075216.tif 000004
【図３】
2015075216.tif 000005
【図４】
2015075216.tif 000006
【図５】
2015075216.tif 000007