(57)【要約】【課題】歯当たりを改善して負荷容量を向上させる。【解決手段】鼓形ウォームギヤ用の鼓形ウォームＡを製作し、鼓形ウォームＡと基本的に同形状の電着砥石４１によりホイール素材を加工してホイールＢを製作し、鼓形ウォームＡとホイールＢとを組み合わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はすば歯車と基本的に同歯形のはすば歯車形の工具によりウォーム素材を加工して鼓形ウォームを製作し、該鼓形ウォームと基本的に同形状のウォーム形の工具によりホイール素材を加工してホイールを製作し、前記鼓形ウォームと前記ホイール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】
前記ウォーム形の工具は、電着砥石、ホブのいずれかとし、前記ホイール素材は、無垢素材、はすば歯車素材のいずれかとすることを特徴とする請求項１記載の鼓形ウォームギヤの製造方法。
【請求項３】
前記ホイールを歯面硬化し、前記鼓形ウォームと基本的に同形状の電着砥石により歯面硬化後の前記ホイールを歯研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、負荷容量を格段に向上させることができる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、伝達効率がよいという大きな利点がある。また、鼓形ウォームギヤ用の鼓形ウォームは、はすば歯車と基本的に同歯形のはすば歯車形の工具によってウォーム素材を加工することにより、良好な製造効率を実現することができる（特許文献１）。
【０００３】
すなわち、ホイールとして使用する量産性のはすば歯車と基本的に同歯形のベースギヤに砥粒を電着して電着砥石を作り、この電着砥石によりウォーム素材を研削加工して鼓形ウォームを作り、はすば歯車のホイールと組み合わせて鼓形ウォームギヤを形成することができる。なお、電着砥石に代えてピニオンカッタを使用し、ウォーム素材を切削加工して鼓形ウォームとしてもよい。また、ベースギヤの歯数をはすば歯車の歯数より多くすることにより、別工程としてのリリーフ取りを省略してさらに量産性を高めることができる（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９８７５９号公報
【特許文献２】特開２００８−２６４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる従来技術によるときは、鼓形ウォームは、はすば歯車のホイールと組み合わせて鼓形ウォームギヤを形成すると、伝達効率がよいという利点がある反面、負荷容量をさらに向上させ得る余地があることが分かった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の実情に鑑み、量産性や伝達効率を損なうことなく、噛み合い時の歯当たりを改善して負荷容量を向上させ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】
【０００７】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、はすば歯車と基本的に同歯形のはすば歯車形の工具によりウォーム素材を加工して鼓形ウォームを製作し、鼓形ウォームと基本的に同形状のウォーム形の工具によりホイール素材を加工してホイールを製作し、鼓形ウォームとホイールとを組み合わせることをその要旨とする。
【０００８】
なお、ウォーム形の工具は、電着砥石、ホブのいずれかとし、ホイール素材は、無垢素材、はすば歯車素材のいずれかとすることができる。
【０００９】
また、ホイールを歯面硬化し、鼓形ウォームと基本的に同形状の電着砥石により歯面硬化後のホイールを歯研してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
かかる発明の構成によるときは、鼓形ウォームと基本的に同形状のウォーム形の工具によりホイール素材を加工して製作するホイールと、鼓形ウォームとを組み合わせる鼓形ウォームギヤの歯当たりは、鼓形ウォームギヤの中央平面の両側方向に斜めに伸びるような形態となる。したがって、はすば歯車と基本的に同歯形の工具によって製作する鼓形ウォームをはすば歯車のホイールと組み合わせるだけの従来技術に比して、歯当たり状態が格段に向上し、負荷容量を少なくとも数倍以上に向上させることができる。従来技術の場合の歯当たりは、中央平面の片側方向にだけ斜めに伸びるような形態に生じるからである。また、このようにして形成する鼓形ウォームギヤは、全体として従来技術の鼓形ウォームギヤと同等の量産性や伝達効率を実現することができる。
【００１１】
なお、ホイールを製作するためのウォーム形の工具は、電着砥石としてもよく、ホブとしてもよい。ただし、電着砥石は、鼓形ウォームと基本的に同形状のねじ面の全表面に砥粒を電着して作り、ホブは、鼓形ウォームと基本的に同形状のねじ面のねじ筋方向にほぼ直交する方向（ほぼ軸方向）に複数本の溝を形成し、各溝に面するねじ筋の断面の歯形に沿って切れ刃を形成するとともに、ねじ筋の側面、頂面にそれぞれ逃げ面（横二番、すくい二番）を形成して作ることができる。これらのウォーム形の工具は、ホブ盤上のホブ軸に装着し、ワークとしてのホイール素材をワークテーブル上に搭載し、ホブ軸、ワークテーブルを鼓形ウォームギヤの減速比と同一の回転比で回転駆動するとともに、ホブ軸を縦送りすることなくワークテーブルをホブ軸側に近付け、所定の軸間距離となった時点で加工完了とする。ただし、ホイール素材は、無垢素材であってもよく、はすば歯車の歯面を粗加工済のはすば歯車素材であってもよい。
【００１２】
ここで、鼓形ウォームと基本的に同形状の工具とは、工具のねじ面の形状が鼓形ウォームのそれと同一であって、しかも前者の歯丈が頂隙相当だけ後者より大きいことをいう。ただし、工具が電着砥石であるときは、ねじ面の全表面の砥粒を含む形状が鼓形ウォームのねじ面の形状と同じであるものとする。
【００１３】
鼓形ウォームは、はすば歯車と基本的に同歯形のはすば歯車形の工具によりウォーム素材を加工して製作する。このときのはすば歯車形の工具は、はすば歯車と基本的に同歯形で同歯数のベースギヤから作る電着砥石またはピニオンカッタとし、ホブ盤上において、ウォーム素材をホブ軸に装着し、工具をワークテーブルに装着して鼓形ウォームギヤの減速比と同一の回転比で両者を回転駆動しながら両者の軸間距離を漸減させる。ただし、ベースギヤは、はすば歯車より歯数を１枚以上多くするとともに、加工時のウォーム素材と工具との回転比を適切に調節設定することにより、鼓形ウォームのリリーフ取りを一挙に実行することができる。
【００１４】
なお、ここでいうはすば歯車は、目的とする鼓形ウォームギヤの伝達トルク、減速比、回転数などの基本仕様で決まるギヤセットのホイールから適切な諸元を想定するものとする。また、はすば歯車と基本的に同歯形の工具とは、工具の歯形がはすば歯車の歯形と同一であって、しかも前者の歯丈が頂隙相当だけ後者より大きいことをいう。ただし、工具が電着砥石のときは、歯面の全表面の砥粒を含む歯形を工具の歯形とする。
【００１５】
ウォーム形の工具によりホイールの歯面を粗加工して歯面硬化し、歯面硬化後のホイールを歯研すると、歯研用のウォーム形の電着砥石は、ホイールの歯面修正だけを実行すればよく、加工時間を短縮して砥石の損耗を最少に抑えることができる。ただし、このときのホイールは、たとえばＨＲｃ３０以下の硬度の無垢素材のホイール素材をウォーム形のホブにより切削加工して半製品のホイールとした上、たとえばＨＲｃ６０前後に歯面硬化して歯研するものとする。また、このような歯研作業は、ホブ盤上または歯研削盤上にて実施する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】全体工程手順図
【図２】鼓形ウォームギヤの構成説明図
【図３】加工状態説明図
【図４】歯当たり説明図（１）
【図５】歯当たり説明図（２）
【図６】工具説明図
【図７】他の実施の形態を示す要部工程手順図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
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、鼓形ウォームギヤは、ウォーム歯幅Ａ1 を有する鼓形ウォームＡと、はすば歯車のホイールＢとを組み合わせ（図２）、両者の軸心Ｃ1 、Ｃ2 は、軸間距離ＣＤa を隔てて互いに直交させている。
【００１９】
まず、はすば歯車と基本的に同歯形であり、はすば歯車より歯数が多い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はすば歯車形の電着砥石を作る（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、取付用のボスやアーバなどを設けてもよい。
【００２０】
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ウォームＡの歯形を研削加工して作る（２）。ただし、このとき、ホブ軸の回転数Ｒ1 、はすば歯車の歯数Ｚa 、ベースギヤ（電着砥石）の歯数Ｚb ＞Ｚa 、完成後の鼓形ウォームギヤの減速比ｇ≫１として、ワーク軸の回転数Ｒ2 ＝Ｒ1 ／（（Ｚb ／Ｚa ）ｇ）＝Ｒ1 ／（ｇＺb ／Ｚa ）に設定し、互いに直交する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。なお、研削加工の終了時点における軸間距離ＣＤb ＝ＣＤa ＋（Ｚb −Ｚa ）ｍ／２とすればよい。ここで、ベースギヤ、はすば歯車の共通の軸モジュールｍ、鼓形ウォームＡの基準ピッチ円径ｄ1 として、鼓形ウォームギヤの軸間距離ＣＤa ＝Ｚa ・ｍ／２＋ｄ1 ／２である。
【００２１】
このようにして製作した鼓形ウォームＡと基本的に同形状のウォームのねじ面に砥粒を電着してウォーム形の電着砥石を作る（３）。つづいて、この電着砥石によりホイール素材を研削加工してホイールＢを作り（４）、先きの鼓形ウォームＡと組み合わせて組み立て（５）、目的とする鼓形ウォームギヤを完成させる。ただし、図１のステップ（４）は、ホブ盤上において、電着砥石をホブ軸に装着するとともにホイール素材をワークテーブルに搭載し、電着砥石、ホイール素材の回転数Ｒ1 、Ｒ2 とし、Ｚb ＝Ｚa 、ＣＤb ＝ＣＤa として、前述のステップ（２）に準ずる加工条件を実現すればよい。
【００２２】
図１のステップ（２）において、ホブ盤５０に対するウォーム素材２０、はすば歯車形の電着砥石３０の装着状況を図３に示す。ただし、図３（Ｂ）は、同図（Ａ）のＸ矢視相当図である。
【００２３】
ホブ盤５０は、ベッド５１の一端部にコラム５２を立設し、コラム５２の前面には、昇降自在のホブサドル５３、回転自在のホブヘッド５４、横行自在のホブ軸５５を介し、ウォーム素材２０が保持されている。ウォーム素材２０は、ホブ軸５５を介して回転駆動することができる。ベッド５１上には、コラム５２に対向するようにして前後動するワークスタンド５６が搭載されており、電着砥石３０は、ワークスタンド５６上のワークテーブル５７、ワーク軸５８、ワーク支え５９を介して保持されている。電着砥石３０は、ワークテーブル５７上のワーク軸５８を介して回転駆動することができる。
【００２４】
なお、図１のステップ（４）の研削加工は、図３において、ウォーム形の電着砥石をホブ軸５５に装着し、ホイール素材をワークテーブル５７上に搭載して実施すればよい。
【００２５】
図１の手順によって製造した鼓形ウォームギヤについて、歯当たり解析による歯当たりの形態の一例を図４に示す。ただし、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、ホイールＢ上の連続する３枚の歯の歯面上の歯当たりを平面状に展開し、０．２mmメッシュごとに各歯の歯面上の塗料の厚さを濃度で表現している。各図に付随する縦横各１mmピッチのグリッドは、各歯の歯面に沿うねじれ角方向の長さ（横軸）、歯丈方向の長さ（縦軸）に対応しており、各図内の曲線は、各歯の歯面上の塗料の厚さ１０μｍごとの等高線を示している。各図の横軸の原点位置は、ホイールＢの軸方向の中点、すなわち中央平面の位置である。
【００２６】
一方、従来技術による鼓形ウォームギヤ、すなわち図１のステップ（１）、（２）によって作る鼓形ウォームＡを既製のはすば歯車のホイールと組み合わせて形成する鼓形ウォームギヤの歯当たりを図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す。ただし、図５（Ａ）〜（Ｃ）の図示内容は、それぞれ図４（Ａ）〜（Ｃ）のそれに対応している。また、図４、図５において、鼓形ウォームギヤの軸間距離ＣＤa ＝４６mm、減速比ｇ＝１８．５、鼓形ウォームＡの条数２、ホイールＢの歯数Ｚa ＝３７、はすば歯車形の電着砥石の歯数Ｚb ＝３９である。
【００２７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）、図５（Ａ）〜（Ｃ）を対比すると、この発明による図４の歯当たりは、中央平面の両側方向に斜めに伸びるような形態に生じているのに対し、従来技術による図５の歯当たりは、中央平面の片側方向にだけ斜めに伸びるような形態に生じている。また、たとえば図４（Ｃ）、図５（Ｃ）によると、この発明による歯当たりは、中央平面の両側方向に伸びるそれぞれ幅Ｌ1 、Ｌ2 の帯状の接触線を有するのに対し、従来技術による歯当たりは、中央平面の片側方向に伸びる幅Ｌ1 の接触線を有するに過ぎない。なお、Ｌ2 ≒２Ｌ1 である。そこで、この発明による鼓形ウォームギヤは、従来技術の鼓形ウォームギヤに対し、少なくとも４倍以上、実質的に５〜６倍以上の大きな負荷容量を実現することができる。
【００２８】
以上の説明において、図１のステップ（２）で使用するはすば歯車形の電着砥石は、はすば歯車と基本的に同歯形のはすば歯車形のピニオンカッタとしてもよく、ワークとしてのウォーム素材は、無垢素材でもよく、あらかじめ鼓形状または円柱状の歯形成形部に鼓形ウォームＡのねじ面を粗加工したウォーム素材であってもよい。また、図１のステップ（４）で使用するウォーム形の電着砥石４１（たとえば図６（Ａ））は、鼓形ウォームＡと基本的に同形状のウォーム形のホブ４２（たとえば図６（Ｂ））としてもよく、ワークとしてのホイール素材は、無垢素材でもよく、あらかじめはすば歯車の歯面を粗加工済のはすば歯車素材であってもよい。ただし、図１のステップ（２）、（４）でそれぞれはすば歯車形のピニオンカッタを使用し、ウォーム形のホブ４２を使用するとき、同図のステップ（１）、（３）は、それぞれピニオンカッタ、ホブ４２の切れ刃創成用の加工工程に変更するものとする。
【００２９】
なお、図６（Ａ）、（Ｂ）において、電着砥石４１、ホブ４２のウォーム歯幅４１ａ、４２ａ内のねじ面は、図示に拘らず、それぞれ鼓形ウォームＡのウォーム歯幅Ａ1 内のねじ面と基本的に同形状とする。また、電着砥石４１のねじ面には、図示しない砥粒が全表面に電着されており、ホブ４２のねじ面には、ほぼ軸方向の溝４２ｂ、４２ｂ…を介し、太線で示すねじ筋の断面の歯形に沿う切れ刃４２ｃ、４２ｃ…、粗いドットで示すねじ筋の両側面の逃げ面（横二番）、細かいドットで示すねじ筋の頂面の逃げ面（すくい二番）が形成されている。
【他の実施の形態】
【００３０】
図１のホイールＢは、鼓形ウォームＡと基本的に同形状のウォーム形のホブ４２によりホイール素材を加工して半製品のホイールとし（図７のステップ（４）、以下単に（４）のように記す）、ホイールの歯面を歯面硬化した上（４ａ）、鼓形ウォームＡと基本的に同形状のウォーム形の電着砥石４１により歯研を施してホイールＢとして完成させ（４ｂ）、鼓形ウォームＡと組み合わせて組み立て（５）、鼓形ウォームギヤとして完成させることができる。なお、図７において、ウォーム形のホブ４２は、鼓形ウォームＡと基本的に同形状のウォームのねじ面に所定の切れ刃創成用の加工工程を施して作る（３ａ）。また、ウォーム形の電着砥石４１は、同様のウォームのねじ面に砥粒を電着して作る（３）。電着砥石４１による研削工程がホイールＢの歯研工程だけになるため、全体としての製造効率を一層向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明は、鼓形ウォームギヤの負荷容量を向上させるとともに量産性や伝達効率を損なうことがなく、鼓形ウォームギヤの実用性を一層高め、たとえば自動車などの大量生産製品に対して広く好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ…鼓形ウォーム
Ｂ…ホイール
４１…電着砥石
４２…ホブ
特許出願人      株式会社  シンヱーテック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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