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2018年11月 1日 (木)

‪3条ウオームギヤ

コンさんの‪ブログで3条ウオームギヤの工作が紹介されています。動画を見ると面白いです。あんなに軽く回るんですね。おどろきました。

しかし、‪3条ウオームギヤって、減速比を考えたら走行性能はモーターの低速トルク性能頼みなんじゃなかろうかと気づき、ページャーモーターみたいなのを使う小型ナローにはあまり向かないだろうなと思い至りました。

それと、大型の模型でも、なぜクラウンギヤやベベルギヤ、スキュードベベルギヤじゃいけなかったんだろうかとも。大きな模型ならモーター軸を車輌中心線上に置いても十分余裕がありそうに思えます。

昔の欧州型模型の様に平べったいモーター横置きでスパーギヤのみの減速も考えられたでしょう。その場合でも機関車を押してモーターが回るには減速比が問題だから、やっぱりモーターの低速トルク性能頼みの気がします。

しかしまあ、こんどつくる作品用に、3条ウオームとは真逆のコンセプトとも言える、ページャー用やドローン用のマイクロモーターを使ったウオーム2段減速の動力機構の工作を検討中だというのに、何を余計なことを考えているんだか。

でも、‪3条ウオームギヤ、ぜひ一度実物を触ってみたいものです。

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コメント

先日はお世話になりました。

仰るとおり、減速比が小さいギヤトレインはモータの低速性能が直接走行性能に影響しますね。
三条ウォームの始祖、D氏は低速大トルクのコアレスモータを使われています。もちろんコアレス採用は、逆駆動時に鉄芯吸着によるブレーキ作用を避けるためですが、通常駆動時の滑らかな発進にも大きな効果を発揮していると思われます。
裏を返せば、そのようなモータが使えず慣性質量も小さい超小型模型では、効率や逆駆動能力を犠牲にして、高減速比を選択するのはやむを得ないことでしょう。
(余談ながら電気自動車もダイレクトドライブと小型モータ+高減速比の二極化が進んでる気がします)

「なぜクラウンギヤやベベルギヤ、スキュードベベルギヤじゃいけなかったんだろうかとも」ですが、D氏のブログやお話から推察するに、
・モータと車軸の相対配置が既存品と同じ
・密閉型ギヤボックスを容易に量産できる
・バックラッシュの極小化で静穏化が可能
という特徴があるためでしょう。
既製模型を改造する上では、既存配置に近いのはアドバンテージですし、噛み合いも一意に定まるので密閉型ギヤボックスも量産しやすいです。ベベルは軸が斜めに逃げようとするので斜め方向の剛性の高いギヤボックスが必要ですし、非対称構造なので模型レベルではギヤボックス量産は難しいでしょう。
そして性能面では、一段で大きな減速比(ベベルより大きい)が稼げながら静穏化できるのが長所と思います。

Tavataさま

こちらこそ、でした。

なるほど、既存配置に近いというのが一番のアドバンテージのような気がします。

ただ、コースティング機能自体は、D氏の扱うような大型で質量の大きい模型であるからこそ具備したい機能なのかなと思っています。質量が小さければ慣性の影響はほとんどありませんし、逆に小さな模型で慣性による振る舞いを表現しようとすれば、電子制御(追記:フライホイールという手法もありますね。その場合は動輪の空転は表現できないかな)によって作為的かつオーバーアクションにその動きをシミュレートして初めてそれらしく見せることができるものになるでしょうから。アニメや人形劇での動きの演出と同じだと思います。

ギヤボックスの剛性等強度面についても、質量が大きく強い力がかかる大型模型ならではの留意点かもしれません。酷い摩擦や機械的抵抗がある状態で動かすのでない限り、モーター軸に直接ウオームを打ち込んだ構造でもたいていの場合十分通用するレベルの小型模型では、あまり心配する必要はないように思えます。

このことは、駆動ギヤのみならず、ロンビックはじめ各種のイコライザ機構にも言えることじゃないかと密かに思っていて、たしかにイコライジングは動輪の粘着や集電性能の向上に役立つのでしょうが、小さな模型では車輪の汚れなどの方がよほど影響が大きくなるでしょうし、実際に問題となる車体の揺れなども大きな模型でこそ実感的になり、その程度も小さくなるとはいえ、実用上はスプリング懸架で十分な効果を発揮すると思われます。ましてや小さな模型ではリジッドでも経験上ほとんど何の問題もなさそうに感じています。実際大きなメーカー(特に欧州メーカー)の製品ではイコライザを組み込んでいるものは稀なように見受けられますし。

ところで、3条ウオームの画像を見ていて、これって動軸のギヤとの間にアイドラーギヤを挟み、モーターを水平に置くのなら、直交軸ベルト駆動で代替できるのではと思いつきました。それなら構造も製作も簡単だし、スラスト方向の力への配慮はほぼ不要で、素人の精度の悪い工作でも十分実用に耐える伝導機構になりそうな気がします。オープン構造でも油がとびちる危険はありませんしね^^; どちらにしろ低速大トルクモーターが前提ですが、こんどはベルトのスリップが問題になりそうかな?

「コースティング機能自体は、D氏の扱うような大型で質量の高い模型であるからこそ具備したい機能なのかな」というのは、模型に何を求めるか次第だと思います。NのBigBoyに重々しい動き(の雰囲気)を求めるなら逆駆動機構ではなく、挙動の多少の破綻には目を瞑って、電子的にシミュレーションしかないでしょう。もちろん物理法則は越えられませんので、挙動の再現性の限界を打破したいならD氏のように「Oスケールで逆駆動可能にしなさい」となります。
もちろんNに力学的限界があっても模型としての要素は十分備えています。模型とオモチャを線引きは多分に主観的ですが、「どこで妥協するか?」(どこまで拘るか?)を考えて作っているのが模型ではないかと思います。

また、メーカの方針は「製品の方針」であって、各個人の「作品の方針」とは違いますね。「イコライザがいい」(メカがいい、音がいい、集電が良い)というのを製品の付加価値として導入するのか、それとも作品としての拘りなのかで答えは全く違うと思います。

ベルトドライブは張力調整がポイントですね。特に小さな模型では根本的に全ての力が小さいので、相対的に張力が大きく影響します。例えば細い軸でベルトが滑らないように張力を大きくすると、軸を軸受けに押し付けて回転を妨げてしまうことも。(昔、失敗してます笑)
(なお、最近の私の方針は「多少のエラーが生じてもちゃんと走る、ロバストなメカ」です笑)

ロブスターはロバスト(ロブスト)な生き物だからロブスターという名前なのだとついさっきまで思ってたという事はさておいて……(^^)

欧州型大手メーカーの製品の方針は、
⒈ どんな大型機でも原則R356、一歩譲ってR420走ってあたりまえだからな、
⒉ ゴムタイヤでもなんでもいいから牽引力確保に全軸集電、場合によってはコレクターシューでもなんでもつけて多少車輪周りの外観犠牲にしてもいいから、確実に長編成曳いて安定して走れなきゃ機関車失格だぜ、
⒊ とにかく精密っぽい上回り外観は必須でディテールてんこ盛りしてボイラー下は台枠も何もかも動輪のスポーク通して向こうが透けて見えて当然っしょ?
⒋ メンテの仕方その他諸々インストラクションにしっかり書いてあるからちゃんと整備しろよ、そしたらそう簡単には故障しないし、故障したらしたで、結構な費用もらうけれどちゃんと修理してやっからね、
みたいな感じで、なんだかんだ言っても基本ロバスト性を重視したつくりになっているのが好きなところです。つまり、高級なオモチャという位置付けなのかなと感じですね。

一方、工芸品的な精密モデルはそれはそれで一線を画した専門のメーカーやビルダーが存在するわけで製品の方針も値段も大いに違うみたいですが、その境界が多少入り混じっているように見えるのが、鉄道模型が背負う宿命的な混乱の元のように思えます。

私的には、元々実物知識貧困の上にフリースタイルデザイン大好き、オモチャ大好きなので、ロバスト性第一の方針は非常に好感度が高く、鉄道模型製品(作品?)の制作方針として賛美、推奨するところです。

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