(57)【要約】【課題】本発明は，ウォームに噛み合うウォームホイールの歯部を耐摩耗性に富んだアルミニウム青銅合金で作製し，ウォームギヤの材料コストを低減する。【解決手段】本発明によるウォームギヤ１は，回転軸６に取り付けられる鋳鉄から成る円筒部９と，円筒部９に取り付けられたウォームに噛み合う歯１２を備えた鋳鉄よりも融点が低いアルミニウム青銅合金から成る歯部５から構成されている。円筒部９には歯部５に対応する領域の外周部に半径方向に突出した突出部１０が設けられ，歯部５には突出部１０に機械的に固定される係止部１３が設けられている。突出部１０には周方向に隔置して複数の孔１１が形成され，孔１１に歯部５の係合部１３が鋳込みによって嵌入している。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指針，バルブ等の負荷体を駆動する動力伝達装置に組み込まれるウォームと該ウォームに噛み合うウォームホイールから成るウォームギヤにおいて，回転軸に取り付けられる円筒部と前記円筒部に取り付けられた前記ウォームに噛み合う歯を備えた歯部から構成され，前記円筒部には前記歯部に対応する領域の外周部に半径方向に突出した突出部が設けられ，前記歯部には前記突出部に機械的に固定される係止部が設けられていることを特徴とするウォームホイール。
【請求項２】
前記円筒部の前記突出部には周方向に隔置して複数の孔が形成され，前記孔に前記歯部の前記係止部が嵌入し，前記歯部が前記円筒部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のウォームホイール。
【請求項３】
前記突出部を備えた前記円筒部は鋳鉄から成り，前記係止部を備えた前記歯部は前記鋳鉄よりも融点が低いアルミニウム青銅鋳物から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のウォームホイール。
【請求項４】
予め形成された前記突出部を備えた前記円筒部に，前記歯部を構成する材料を鋳込むことによって前記突出部に形成した孔に充填されて前記係止部が前記歯部に一体に形成され，前記歯部が前記円筒部に固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のウォームホイール。
【請求項５】
前記突出部は前記円筒部の周方向に部分的に設けられ，前記突出部に取り付けられた前記歯部は周方向に部分的に設けられ，前記ウォームに噛み合う前記ウォームホイールは部分的な回転角度で可逆回転することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のウォームホイール。
【請求項６】
前記円筒部の前記突出部の外周面は凹凸面に形成されており，前記歯部が前記凹凸面に密着して鋳込みによって固定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のウォームホイール。
【請求項７】
前記円筒部は前記回転軸にステムブッシュを介して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のウォームホイール。
【請求項８】
指針，バルブ等の負荷体を駆動する動力伝達装置に組み込まれるウォームギヤを構成するウォームに噛み合うウォームホイールの製造方法において，外周面に沿って半径方向に突出し且つ周方向に隔置して孔を備えた形状の突出部を備えた円筒部を鋳鉄材から作製し，次いで，歯部を前記円筒部に対して前記突出部の外周側に形成するように前記鋳鉄材よりも融点が低いアルミニウム青銅材から鋳造によって作製し，鋳造時に前記円筒部の前記孔に前記アルミニウム青銅材が充填されて前記歯部と一体の係止部が形成され，前記円筒部と前記歯部とが固定されることを特徴とするウォームホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，例えば，流路の流体の流れを制御するバルブ，バルブの開度を表示する指針等の負荷体を駆動する動力伝達装置に組み込まれるウォームギヤを構成するウォームホイール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在，浄水場，発電所等の各種工場における流路に設けられた弁駆動用アクチュエータ装置は，人手の操作からコントローラを用いて制御する中央情報システム化になっている。また，弁駆動用アクチュエータ装置は，一部の情報の処理を内蔵したコントローラで処理するという分散処理を行うシステムが採用されるようになっており，流路の制御の基本となる情報は，流路中に設けられている種々のゲート，弁体等の弁の開度，流量，流速等であり，弁の開度調整を制御するための駆動手段が知られている（例えば，特開昭６２−２９２９７８号公報参照）。また，このような弁駆動用アクチュエータ装置をコントローラによって制御するため，トルクスイッチ，リミットスイッチ等の各種制御機器を用いたものが知られている（例えば，特開昭６４−７９４０７号公報参照）。更に，弁駆動用アクチュエータ装置において，バルブ開度指示計等を収容したケース内の結露を防止するものも知られている（例えば，特開平８−１１４２７５号公報参照）。
【０００３】
また，動力伝達装置に組み込まれるウォームギヤについて，特開平１０−１３０７５２号公報に開示されたものが知られている。該ウォームギヤにおけるウォームホイールは，アルミニウム製造及びそれを用いて鋳包み式ウォームホイールは，重量％で，Ａｌが４〜１２％，固溶Ｓｉが０．３〜１％，Ｎｉが１〜７％，Ｐｂが０．０１〜１％，Ｐが０．０１〜０．１％，Ｚｎｇａ０．０１〜１．５％を含有し，且つＣｒ，Ｍｇ及びＧｅのうち一種以上を合計で０．１〜１％，及びＣｕ−Ａｌ合金相と金属珪化物との擬二元系状態図における共晶点以上１０％以下である金属珪化物を含み，残部が実質的にＣｕであるアルミニウム青銅によってコンパクト化を可能にして作製されている。
【０００４】
また，特開平５−７８７６７号公報には，高耐摩耗性アルミニウム青銅鋳物が開示されている。該高耐摩耗性アルミニウム青銅鋳物は，ｗｔ％でＡｌが７〜１２％，Ｍｎが１．５〜５．５％，Ｓｉが０．４５〜２．７％及び残部が実質的にＣｕよりなり，該合金組織中にＭｎ−Ｓｉ化合物が分散しており，延び率が５％以下の組成を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，ウォームギヤを構成するウォームホイールは，材料コストの低い鋳鉄材で鋳造によって作製されているものが一般的であるが，例えば，弁駆動用アクチュエータ装置等のスイッチユニット等の高精度を要求される精密機械では，動力伝達装置に組み込まれているウォームギヤを構成するウォームホイールはアルミニウム青銅鋳物で作製されている。しかしながら，アルミニウム青銅鋳物は，高価な材料であり，ウォームギヤそのものの単価をアップする要因になっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，弁駆動用アクチュエータ装置等のスイッチユニット等における指針を駆動する動力伝達装置に組み込まれているウォームギヤにおけるウォームホイールについて，歯部を構成する部分にはアルミニウム青銅鋳物で作製し，回転軸に取り付ける円筒部を鋳鉄で作製し，歯部と円筒部との固定を機械的に強固に固定し，ウォームギヤそのもののコストを低減し，信頼性に富んだ製品のウォームホイール及びその製造方法を提供することである。
【０００７】
この発明は，指針，バルブ等の負荷体を駆動する動力伝達装置に組み込まれるウォームと該ウォームに噛み合うウォームホイールから成るウォームギヤにおいて，回転軸に取り付けられる円筒部と前記円筒部に取り付けられた前記ウォームに噛み合う歯を備えた歯部から構成され，前記円筒部には前記歯部に対応する領域の外周部に半径方向に突出した突出部が設けられ，前記歯部には前記突出部に機械的に固定される係止部が設けられていることを特徴とするウォームホイールに関する。
【０００８】
このウォームホイールは，前記円筒部の前記突出部には周方向に隔置して複数の孔が形成され，前記孔に前記歯部の前記係止部が嵌入し，前記歯部が前記円筒部に固定されているものである。
【０００９】
このウォームホイールについて，前記突出部を備えた前記円筒部は鋳鉄から成り，前記係止部を備えた前記歯部は前記鋳鉄よりも融点が低いアルミニウム青銅鋳物から成るものである。
【００１０】
このウォームホイールは，予め形成された前記突出部を備えた前記円筒部に，前記歯部を構成する材料を鋳込むことによって前記突出部に形成した孔に充填されて前記係止部が前記歯部に一体に形成され，前記歯部が前記円筒部に固定されるものである。
【００１１】
このウォームホイールでは，前記突出部は前記円筒部の周方向に部分的に設けられ，前記突出部に取り付けられた前記歯部は周方向に部分的に設けられ，前記ウォームに噛み合う前記ウォームホイールは部分的な回転角度で可逆回転するものである。
【００１２】
このウォームホイールでは，前記円筒部の前記突出部の外周面は凹凸面に形成されており，前記歯部が前記凹凸面に密着して鋳込みによって固定される。
【００１３】
このウォームホイールでは，前記円筒部は前記回転軸にステムブッシュを介して取り付けられている。
【００１４】
また，この発明は，指針，バルブ等の負荷体を駆動する動力伝達装置に組み込まれるウォームギヤを構成するウォームに噛み合うウォームホイールの製造方法において，外周面に沿って半径方向に突出し且つ周方向に隔置して孔を備えた形状の突出部を備えた円筒部を鋳鉄材から作製し，次いで，歯部を前記円筒部に対して前記突出部の外周側に形成するように前記鋳鉄材よりも融点が低いアルミニウム青銅材から鋳造によって作製し，鋳造時に前記円筒部の前記孔に前記アルミニウム青銅材が充填されて前記歯部と一体の係止部が形成され，前記円筒部と前記歯部とが固定されることを特徴とするウォームホイールの製造方法に関する。
【００１５】
この発明によるウォームホイール及びその製造方法は，上記のように構成したので，ウォームと噛み合う歯を形成する歯部を耐摩耗性に富んだアルミニウム青銅鋳物（ＡＬＢＣ）で作製でき，しかも回転軸に取り付ける円筒部をアルミニウム青銅鋳物より安価な材料ではあるが，強度に富んだ鋳鉄（ＦＣＤ）で作製し，歯部と円筒部との固定を鋳込み即ち鋳ぐるみによる機械的な固定によって強固に且つ信頼性に富んだ状態に一体構造に構成し，ウォームホイールそのものを低コストで作製できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明によるウォームホイール及びその製造方法の実施例を説明する。この発明によるウォームホイールは，指針，バルブ等の負荷体を駆動する動力伝達装置に組み込まれるウォームギヤ３を構成するウォーム２に噛み合うものである。
【００１７】
この発明によるウォームホイールは，ウォームホイール１と該ウォームホイール１に噛み合うウォーム２から成るウォームギヤ３は，例えば，弁駆動用アクチュエータ装置に設けられたバルブの開度を表示するスイッチユニットにおける指針４を駆動する動力伝達装置に組み込まれている。ウォームホイール１は，その歯部５がウォーム２と噛み合うので，耐摩耗性に富んだ材料で作製されている。弁駆動用アクチュエータ装置は，水路等の流路を開閉調節して流路を流れる水等の流体の流量を調節するバルブを備えており，通常，バルブは流路に対して平行な位置に回動することによって水等の流体を流す状態になり，流路に直角な位置に回動することによって水等の流体を流さない状態になる。従って，弁駆動用アクチュエータ装置では，バルブは少なくとも９０°の角度範囲で回動できものである。
【００１８】
弁駆動用アクチュエータ装置では，スピンドルを通じてバルブを回転駆動し，該バルブの開度を表示するために，リミットスイッチ，トルクスイッチ等の各種センサが組み込まれているスイッチユニットに指針４が設けられている。指針４は，スイッチユニットに組み込まれている動力伝達装置を介してバルブの駆動に追従して回動するように構成されている。動力伝達装置には，指針４を回動させるためにウォームギヤ３が組み込まれている。ウォームギヤ３は，バルブの回動に従って回転する回転軸７に設けられたウォーム２と指針４を回動させる回転軸６に設けられたウォームホイール１とから構成されている。
【００１９】
ウォームホイール１を構成するウォームギヤ３は，例えば，図３及び図４に示すように，ギヤケース８内に組み込まれて支持されている。ウォームギヤ３を構成するウォーム２を設けた入力側の回転軸７は，ギヤケース８にボルト３６で固定されたカバーとしてのギヤケース端板３５にベアリング１９を介して回転可能に支持されている。ギヤケース８は，二つ割りのケース部８Ａ，８Ｂからなる構造を有し，ケース部８Ａ，８Ｂは，Ｏリング２７を介在して密封状態にボルト２０で固定されている。回転軸７は，例えば，弁駆動用アクチュエータ装置のバルブの回動に連動した駆動伝達機構に駆動連結されている。また，回転軸７とギヤケース端板３５との間には，Ｏリング２８及びオイルシール２９が組み込まれており，ウォームホイール１とウォーム２との噛み合い部分は密封状態に構成されている。
【００２０】
また，ウォームホイール１は，ギヤケース８に収容されてギヤケース８に回転可能に支持されている。ギヤケース８とウォームホイール１との間には，Ｏリング２１及びオイルシール２３が介在して密封状態に形成されている。ウォームホイール１は，後述の構成を有しており，ウォームホイール１の一端側には指針４が取り付けられている。また，指針４側のギヤケース８には，ギヤカバー２２がアイボルト２６やプラグ３０によって取り付けられ，ギヤカバー２２に文字板を備えたステムカバー１８が固定されている。ウォームホイール１の回転領域を制限するため，ウォームホイール１の歯部５の端部３２に当接するストッパ２４がギヤケース８にプラグ２５で固定されている。ウォームホイール１を構成する円筒部９は，指針４が取り付けられる回転軸６にステムブッシュ１６を介して取り付けられている。円筒部９は，ステムブッシュ１６にスプライン１７によって回転方向に固定されている。また，ステムブッシュ１６は，回転軸６にキー止め３４によって固定されている。
【００２１】
ウォームホイール１は，特に，回転軸６に取り付けられる円筒部９と円筒部９に設けられたボス部１５に取り付けられたウォーム２に噛み合う歯１２を備えた歯部５から構成されており，更に，円筒部９には，歯部５に対応する領域の外周部を構成するボス部１５に半径方向に突出した突出部１０が設けられ，また，歯部５には，突出部１０に機械的に固定される係止部１３が設けられていることを特徴としている。具体的には，突出部１０には，周方向に隔置して複数の孔１１が形成され，孔１１に歯部５の係止部１３が鋳込みによって嵌入している。
【００２２】
また，ウォームホイール１において，突出部１０を備えた円筒部９は，鋳鉄（ＦＣＤ）から作製され，また，係止部１３を備えた歯部５は鋳鉄よりも融点が低いアルミニウム青銅鋳物（ＡＬＢ３）から作製されている。また，鋳造等によって予め形成された突出部１０を備えた円筒部９に対して，歯部５を構成する材料を鋳込むことによって，突出部１０に形成した孔１１にアルミニウム青銅鋳物が充填されて係止部１３を歯部５と一体に鋳造されることになり，歯部５が円筒部９に固定されることになる。
【００２３】
ここで，ウォームホイール１を形成する材料である鋳鉄とアルミニウム青銅鋳物との融点及び強度は，例えば，次のとおりである。鋳鉄（ＦＣＤ）の融点は，１５００℃〜１５４０℃であり，アルミニウム青銅鋳物（ＡＬＢ３）の融点は，１３５０℃である。また，鋳鉄の引張強さは，４００〜８００Ｎ／ｍｍ２　であり，アルミニウム青銅鋳物の引張強さは，４４０〜６００Ｎ／ｍｍ２　である。また，鋳鉄の硬さは，１８０〜３５０ＨＢであり，アルミニウム青銅鋳物の硬さは，９０〜１６０ＨＢである。アルミニウム青銅鋳物は，Ｃｕ及びＡｌの他に，例えば，Ｆｅが少量含有すると共に，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂを微量含有しており，耐摩耗性に富んだ材料である。従って，ウォームホイール１としては，ウォーム２と噛み合う歯１２の部分を耐摩耗性に富んだアルミニウム青銅鋳物で作製し，機械的強度を必要とする円筒部９を高強度の鋳鉄で作製すると，極めて理想的な構造に構成できることになる。
【００２４】
突出部１０は，円筒部９の周方向に部分的に設けられ，突出部１０に取り付けられた歯部５は，周方向に部分的に設けられ，ウォーム２に噛み合うウォームホイール１は部分的な回転角度で可逆回転することができるように構成される。また，円筒部９の突出部１０の外周面は凹凸面１４に形成されており，鋳込みによって歯部５が突出部１０の凹凸面１４に密着して凹凸面３１に形成され，歯部５が突出部１０に対して両端部３２と両側部３３で覆うように固定されることになる。
【００２５】
このウォームホイールの製造方法は，まず，鋳型に鋳鉄材の溶湯を注入し，外周面に沿って半径方向に突出し且つ周方向に隔置して孔１１を備えた形状の突出部１０を備えた円筒部９を鋳鉄材から形成し，次いで，鋳鉄から成る円筒部９を鋳型にセットし，該鋳型に鋳鉄材よりも融点が低いアルミニウム青銅合金の溶湯を注入し，円筒部９に対して突出部１０の外周側に歯部５を形成する形状にアルミニウム青銅鋳物によって形成する。歯部５は，外周面には歯１２が形成され，円筒部９の突出部１０の両端を端部３２で且つ両側を側部３３で囲む構造に配置されると共に，係止部１３が突出部１０の孔１１に充填され，歯部５は円筒部９に突出部１０を通じて強固に固定される。このアルミニウム青銅合金の溶湯の鋳造時に，円筒部９の孔１１にアルミニウム青銅合金材が充填されて歯部５と一体の係止部１３が形成され，円筒部９と歯部５とが固定される。従って，鋳鉄から形成した円筒部９を鋳型にセットし，次いで，アルミニウム青銅鋳物の溶湯を鋳型に注入しても，円筒部９の形状は維持でき，円筒部９の孔１１内に溶湯が充填されると共に，突出部１０を囲んだ状態に歯部５が形成されることになる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によるウォームホイール及びその製造方法は，上記のように構成されているので，ウォームに噛み合う部分を構成する歯を備えた歯部を耐摩耗性に富んだアルミニウム青銅鋳物で作製し，回転軸に取り付けられる強度を要求される円筒部を鋳鉄で作製したので，材料コストを低減できると共に，高強度で信頼性に富んだウォームギヤを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるウォームホイールを示す一部断面の平面図である。
【図２】図１のウォームホイールの断面図である。
【図３】図１のウォームホイールと該ウォームホイールに噛み合うウォームとから成るウォームギヤをギヤケースに支持した状態を示す左半分を断面として示した正面図である。
【図４】図３のウォームギヤを組み込んだ状態の断面図である。
【符号の説明】
１　　ウォームホイール
２　　ウォーム
３　　ウォームギヤ
４　　指針
５　　歯部
６，７　回転軸
８　　ギヤケース
８Ａ，８Ｂ　ケース部
９　　円筒部
１０　突出部
１１　孔
１２　歯
１３　係止部
１４　凹凸面（突出部の外周面）
１５　ボス部
１６　ステムブッシュ
１９　ベアリング
２２　ギヤカバー
２４　ストッパ
３１　凹凸面（歯部の内側面）
３２　端部（歯部の）
３３　側部（歯部の）
３５　ギヤケース端板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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