(57)【要約】【課題】製造コストを抑え、長寿命で動力伝達能力の高いウォーム歯車を提供することを目的としている。【解決手段】第一歯車と、上記第一歯車の軸と直交する軸を有し上記第一歯車に噛合う第二歯車で構成されるウォーム歯車において、第二歯車であるホイール４が、ブランクを高硬度化した高硬度材料２をホブで加工してなる構成とすることにより、長寿命で動力伝達能力の高い高精度なホイールを有するウォーム歯車を得ることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一歯車と、上記第一歯車の軸と直交する軸を有し上記第一歯車に噛合う第二歯車で構成されるウォーム歯車において、上記第二歯車であるホイールが、ブランクを高硬度化した高硬度材料をホブで加工してなることを特徴とするウォーム歯車。
【請求項２】
ホブの周速を５０〜１００ｍ／ｍｉｎ、ホブの加工送りを０．０５ｍｍ以下とし、加工部に潤滑油及び冷却油を供給せずに上記高硬度材料を加工してホイールを形成したことを特徴とする請求項１記載のウォーム歯車。
【請求項３】
上記ブランクの材料を浸炭焼き入れ処理または高周波焼き入れ処理により高硬度材料とした後、ホブで加工したことを特徴とする請求項１記載のウォーム歯車。
【請求項４】
上記ブランクをあらかじめホブで粗削りして粗仕上げ歯車を形成した後、上記粗仕上げ歯車に焼き入れ処理を施し、上記焼き入れ処理を施した粗仕上げ歯車をホブで仕上げ加工を施して上記ホイールを形成したことを特徴とする請求項１または２記載のウォーム歯車。
【請求項５】
上記ブランクを２つ以上重ねてホブで粗削りして粗仕上げ歯車を形成したことを特徴とした請求項４記載のウォーム歯車。
【請求項６】
上記第二歯車は、上記第一歯車でのピッチ円径より大きくしたピッチ円形のホブにより加工されたホイールであることを特徴とする請求項１または２記載のウォーム歯車。
【請求項７】
上記第二歯車は、軸方向に延びる矩形状の歯を有するハスバ歯車であることを特徴とする請求項１または２記載のウォーム歯車。
【請求項８】
上記第一歯車が、円筒形ウォームまたは鼓形ウォームであることを特徴とする請求項１または２記載のウォーム歯車。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のウォーム歯車を適用したことを特徴とするギアードモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は減速機もしくは増速機に使用されるウォーム歯車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウォーム歯車は、第一歯車であるウォームと、第一歯車の回転軸と直交する回転軸で第一歯車と噛み合う第二歯車であるホイールとを有する。ホイールの歯加工にはウォームの歯形形状及びピッチ円径と同じ歯形形状及びピッチ円径を有するホブを用い、ホイール及びホブを、ホイールの軸方向とホブの軸方向とが直角になるように配置し、ホブの回転数とホイールの回転数の比をウォームの歯数とホイールの歯数の比と同じにして、ホイールの軸方向にホイールの歯を創生しながらホブをウォームとホイールの噛み合い位置と同じ位置まで押し込んで行う。このようにして加工されたホイールはウォームと滑らかに噛み合う。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されているように、ホイールはホブで歯切り加工するために、ホイールの材料には加工しやすいように、かつ、強度及び耐摩耗性が高い材料として、りん青銅、鉛青銅等を用いる、または、鋳鉄製のボスの周囲にりん青銅製の歯部を設けて安価にする。
【０００４】
また、加工性と耐摩耗性を考慮すれば、一般的には、焼き入れが施されていない鋼材を用い、ホイールの歯面の硬度を高めるために、鋼材をホブで創生歯切りした後、浸炭処理もしくは高周波焼き入れを施したり、ホブで創生歯切りした後、高硬度材料を歯面へコーティングする方法が考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３４３１２号公報（第２−３頁、図１８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術では、上述のように、ホイールの材料はホブで歯車の創生加工をするために、りん青銅等の加工しやすい材料を使用するが、りん青銅等従来使用されていた材料は、加工しやすい材料であるため強度が十分とはいえず、動力伝達能力が低くなるという問題点がある。
【０００７】
また、ホブで創生歯切りした後、焼入れを施した場合は焼き入れ歪みのために変形し、ホイールの歯面の精度が悪くなり、結果的に動力伝達を大きくすることが難しくなるという問題がある。
【０００８】
また、ホイールは、歯面形状が複雑な３次元形状をしているため、焼き入れ歪みを取り除く研磨技術が確立されていないという問題がある。
【０００９】
また、高硬度材料をホイールの歯面上へコーティグする方法では、精度と硬度を確保することができるが、製造コストが高くなるという問題があり、また、コーティングの膜厚が数１０μｍ程度であるため、磨耗による寿命が短くなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、製造コストを抑え、長寿命で動力伝達能力の高いウォーム歯車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】
【００１１】
本発明に係るウォーム歯車は、第一歯車と、上記第一歯車の軸と直交する軸を有し上記第一歯車に噛合う第二歯車で構成されるウォーム歯車において、上記第二歯車であるホイールが、ブランクを高硬度化した高硬度材料をホブで加工してなるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るウォーム歯車によれば、ブランクを高硬度化した高硬度材料をホブで加工してホイールに仕上げるので、長寿命で動力伝達能力の高い高精度なホイールが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
実施の形態１．
図１乃至図４、及び図７は、本発明に係るウォーム歯車におけるホイールの加工方法を示す斜視図である。
【００１４】
図１（ａ）において、ホイール材２は、例えば、高硬度金属化合物を焼結により成形した高硬度材料である。図１（ｂ）に示したように、ホイール材２を、ホブ３により歯切り加工することによってホイール４が製造される。ホイール４の各歯は、図１（ｂ）においては、ウォームの外周径と合わせるように、歯底部及び歯上部の中央部が全体に低くなった弓形に形成される。また、高硬度材料をホブ３で歯切り加工する際の加工条件は、後述のような条件とすることにより、ホブのクラック及び割れが発生しない加工が可能となる。
【００１５】
また、ホブ３による歯切り加工においては、ホブ３を図１（ｂ）の直線矢印で示した軸方向にホイール材２に切り込ませて、ホブ３の回転数をＮｈ、ホイールの歯数をＺ２とすると、ホブの回転数Ｎｈとホイール材２の回転数Ｎ２との関係を、Ｎｈ／Ｎ２＝Ｚ２／Ｎｈとなるように設定して歯切り加工することによりホイール４が形成される。以下、図２乃至図４、及び図７においても同様である。
【００１６】
図１に示したホイールの加工法によれば、高硬度のホイール材２をホブ３で加工してホイール４に仕上げるので、高硬度で高精度なホイールが得られる。
【００１７】
図２において、図２（ａ）のブランク材１は、例えば、Ｓ４５ＣやＳＣＭ材などの丸鋼材あるいは鍛造材を切削切断してできたものであり、図２（ｂ）のホイール材２はブランク材１を高周波焼入れ処理または浸炭焼き入れ処理及び焼き戻しなどで高硬度材料とされている。図２（ｃ）に示したように、ホイール材２を、ホブ３により歯切り加工することによってホイール４が製造される。図２（ｃ）においては、ウォームの外周径と合わせるように、歯底部及び歯上部の中央部が低くなった弓形に形成される。
【００１８】
図２に示したホイールの加工法によれば、熱処理により高硬度にした高硬度のホイール材２をホブ３で加工してホイール４に仕上げるので、高硬度で高精度なホイールが得られる。
【００１９】
図３において、図３（ａ）のブランク材１は、Ｓ４５ＣやＳＣＭ材などの丸鋼材を切削切断ものあるいはＳ４５ＣやＳＣＭ材などを鍛造して製作したものであり、図３（ｂ）に示したように、ブランク材１をホブ３により歯切り加工して粗仕上げ歯車５を作製する。粗仕上げ歯車５は、各歯の高さが軸方向において同一なはすば歯車である。図３（ｃ）において、粗仕上げ歯車５を高周波焼入れ処理または浸炭焼き入れ処理及び焼き戻しなどで高硬度とした高硬度処理された歯車６とし、図３（ｄ）において、ホブ３で高硬度処理された歯車６を歯切り加工してホイール４を作製する。図３（ｄ）においては、ウォームの外周径と合わせるように、歯底部及び歯上部の中央部が低くなった弓形に形成される。
【００２０】
図３に示したホイールの加工法によれば、モジュールが大きいウォーム歯車の場合、硬い材料を直接歯切りするのは難しくなるが、あらかじめ粗仕上げ加工による歯切りをした後、高周波焼入れ処理などで高硬度にしてホイール４とすることにより、精密仕上げ加工代を小さくすることができ、加工が容易になる。
【００２１】
図４においては、図２及び図３において示したと同様のブランク材１を多数重ね（図４（ａ））、図４（ｂ）に示したように、多数重ねられたブランク材１をホブ３により歯切り加工して粗仕上げ歯車（はすば歯車）５を作製し、図４（ｃ）において、各粗仕上げ歯車５は高周波焼入れ処理または浸炭焼き入れ処理及び焼き戻しなどで高硬度処理された歯車６とし、図４（ｄ）においては、高硬度処理された歯車６を、ホブ３でウォームの外周径と合わせるように、歯底部及び歯上部の中央部が全体に低くなった弓形に歯切り加工して、ホイール４を作製する。
【００２２】
図４に示したホイールの加工方法によれば、図３に示したモジュールが大きいウォーム歯車において、さらに加工時間を短縮することが可能となる。
【００２３】
図５は、ホブのピッチ円径をウォームのピッチ円径より大きくして歯切り加工してホイールを製作した場合の、ホイールとウォームとの接触状態を示す正面図である。通常、高硬度材料をホブで歯切りする場合、ウォーム歯車はウォームとホブのピッチ円径は同じにするのが通例であるが、図５（ａ）及び図５（ｂ）（図５（ａ）のＡ部拡大図）に示したように、ウォームより大きなピッチ円径を持ったホブ３で加工されたホイール１０とウォーム８との接触状態においては、歯当り１１が点接触になるため組立誤差を許容でき、歯面間への潤滑油の引き込みがよくなる。
【００２４】
図６は、ホブのピッチ円径をウォームのピッチ円径と同じにして歯切り加工してホイールを製作した場合の、ホイールとウォームとの接触状態を示す正面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）（図６（ａ）のＡ部拡大図）に示したように、ウォームと同じピッチ円径を持つホブで加工された高硬度材料であるホイール７とウォーム８との歯当り９は線接触となるため、組立誤差があれば片当りを生じる。
【００２５】
以上、図１乃至図６においては、ホイール４の各歯は、ウォームの外周径と合わせるように、歯底部及び歯上部の中央部が全体に低くなった弓形に形成されたはすば歯車の例を示した。
図７においては、ホイール４が高硬度材料をホブ３により直接歯切り加工したはすば歯車（図７（ａ））と、ホイール４とウォーム８が噛み合っている状態（図７（ｂ））を示している。
【００２６】
図７（ａ）においては、ホイール４の各歯が、弓形ではなく軸方向の間で歯底部及び歯上部の直線状に形成された矩形状の歯を有するはすば歯車であるので、ホイール４の軸方向におけるどの位置においてもウォーム８とうまく噛み合うことができる。
【００２７】
図８は、上記図１乃至図７のように作製されたホイール１２を、円筒ウォーム１３に適用した例（図８（ａ））と、鼓形ウォーム１４（図８（ｂ））に適用した例とを示しており、本発明のウォーム歯車におけるホイールは、円筒ウォーム１３及び鼓形ウォーム１４のいずれにも適用することができる。
【００２８】
以上のホイールの加工方法において、高周波焼き入れ処理または浸炭焼き入れ処理及び焼き戻しした後の高硬度材料をホブで歯切り加工する際の加工条件は、ホブの周速を５０〜１００ｍ／ｍｉｎ、ホブの加工送り（ホイール１回転当たりのホブの押し込み量）を０．０５ｍｍ以下とする。また、加工部に潤滑油及び冷却油を供給せずに加工する。
【００２９】
このような加工条件とすることにより、ホブの割れ、またはクラック発生が防止できるため生産性が向上する。
【００３０】
以上に説明したウォーム歯車は、ウォーム（第一歯車）をモータの回転軸に取り付け、ウォームと噛み合うホイール（第二歯車）の構成としたギアードモータとすることにより、モータを低騒音で、小型化したものにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係るウォーム歯車は、モータと減速機が部が一体に形成され、モータ軸の一端部に第一歯車が形成されたギアードモータ等に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るウォーム歯車におけるホイールの加工方法を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るウォーム歯車におけるホイールの加工方法を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るウォーム歯車におけるホイールの加工方法を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るウォーム歯車におけるホイールの加工方法を示す斜視図である。
【図５】ホブのピッチ円径をウォームのピッチ円径より大きくして歯切り加工してホイールを製作した場合の、ホイールとウォームとの接触状態を示す正面図である。
【図６】ホブのピッチ円径をウォームのピッチ円径と同じにして歯切り加工してホイールを製作した場合の、ホイールとウォームとの接触状態を示す正面図である。
【図７】本発明に係るウォーム歯車におけるホイールの加工方法を示す斜視図である。
【図８】ホイールを、円筒ウォームに適用した例と、鼓形ウォームに適用した例とを示す正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ブランク材、２  ホイール材（高硬度材料）、３  ホブ、
４，７，１０，１２  ホイール、５  粗仕上げ歯車、６  高硬度処理された歯車、
８  ウォーム、９  線接触歯当り、１１  点接触歯当り、１３  円筒ウォーム、
１４  鼓形ウォーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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