実は、20°の結果は、昨年に測定したものでしたので、再度測定し直してみました。

また、23°のもウォームホイールの歯型によってどの程度変わるのか確かめてみました。

結果として、20°のと23°のでは大差がありませんでした。

昨年測定と今回で条件が微妙に違っていたのかもしれません。

23°用のウォームホイールの歯形は、右が元の形状

中央は歯先を細くしたもの(グラフの一条23°ホイール歯修正2)

左は歯の先に行くにつれて角度を急にしたもの(グラフの一条23°ホイール歯修正)で、ウォームギアは歯底に行くにつれ進み角が大きくなっていますので、それにできるだけ合わせるようにしたものです。

ただし、歯型の修正は鑢の手作業で行っているので、精度には疑問がありますが、ウォームホイールはウォームのねじれ角に合った形状の歯形にしたほうが特性は良くなることが確認できました。

これまで作製しているウォームホイールは単なるヘリカルギアで、歯先から歯底まで進み角は同じです。

dda40x氏の高効率ギヤをよく見ると、ウォームホイールの歯形はウォームの歯先から歯底までの進み角の変化に合わせて作られているようです。

真似をしてみたいのですが、この形状を図面にどうやって表現すれば良いのか分かりません。

ウォームは3種類用意し、進み角は9.2°、20°、23°です。
いずれも一条ウォームで、ウォームホイールの歯数は23枚です。
ギアボックスはエッチング板から組み立てたもので、構造はどれも同じです。

電源は安定化電源で、12Vを供給しています。

ウォームにはボールベアリングの軸受を付けてあります。

進み角が大きいほど、トルクｰ回転数曲線が寝ると考えていたのですが、結果はそうでもありませんでした。

進み角20°が最も良い結果でした。

エッチング板から組み立てたギアボックスのため、組み立て精度のばらつきが大きいのも進み角23°のが最も良い結果にならなかったのかもしれません。

本来なら精度のばらつきも考慮し複数セットで確かめるのでしょうけど、特性を測るのにそれなりに手間や時間を要しますので、1個のサンプルでやっています。
あくまで、感触で、数値化できませんが、進み角23°の方が、ウォームホイール側から回すのはスムーズな気がします。

20°と23°では差が小さすぎで、もっと進み角の差を大きくしてみないと違いが明確にならないのかもしれませんが、23°以上はウォームが細すぎて物理的に作れないと思います。
なお、進み角9.2°ではウォームホイール側からは回せません。

2011年にウォームを作ってもらった際には寸法の都合で進み角は9.21°にしかできませんでした。

この進み角でウォームホイールから回せるのか試してみました。
映像の通り、完全にセルフロックが働くわけでもなく、条件さえ合えばウォームホイール側からウォームギアを回せるようです。

台車の上にフライホイールがあります。

ギアボックスが負荷で回らないようにするために台車との間に0.1mm厚のステンレス板(SUS304)で結んであります。

輪軸がレールの上下に合わせて動く必要があるため、ギアボックスも動くようにしてあります。

そのため、前進、後進でフライホイールが傾くという問題があります。

この台車を客車の床板に取り付けて機関車で牽引してみました。

さほど動輪はスリップしませんし、惰行も少しだけでした。

フライホイールを回す負荷が大きくて慣性増大装置付台車の車輪がスリップしているようです。

手で慣性増大装置付台車を押して動かすと機関車もそれなりに惰行するようですので、対策としては慣性増大装置付台車上の重量を増やすか、車輪とレールの摩擦係数を増やすということになります。

慣性増大装置付台車上の重量を増やすと、それに伴い列車重量も増え、慣性増大装置を動かす負荷もありますから、特に勾配曲線区間で想定の輛数(2%の勾配、R900の曲線で10輛以上)の列車を牽けなくなります。

車輪とレールの摩擦係数を増やすのは、この試験に使用した車輪にはゴムタイヤを付けてありますので、これ以上は難しいです。

ということで、残念ながら今回の構成での慣性増大装置は実用に耐えないということになるかもしれません。

ちなみに、家の外で工事の音がうるさいので、動画の音は消してあります。

負荷が大きいのか機関車のギア音らしき音がうるさいのが気になるところです。

1960年ですので、完全に機械的に牽引力を測定する機械です。

ばねの伸びを目盛で確認できるようになっていて、機関車に連結して値を見ることができるようになっています。

私の牽引力測定車は、ロードセルに連結器を付けて牽引された力を電気的に数値に変換し、無線でデータを飛ばすようになっています。

機械式から電子式になって扱いは楽になりましたけど、結局やっていることは、65年前とほとんど変わりませんね。

当時は空調装置が取り付けられた状態で客車が展示されていました。

現在、京都鉄道博物館では、この空調装置を見ることができません。

当時、測定した空調機箱の寸法です。(実寸と1/80縮小寸法を並記)

空調機箱

冷房用発電機

電磁接手

動力伝達装置

動輪から回せるウォームギアですが、鉄道模型用としては、とれいん誌1984年11月号に掲載の大東氏の「押して動く！」が最初だと思っていたのですが、どうも初出ではなさそうです。

鉄道模型趣味誌1952年7月号のミキストに紹介されているウォームギアです。

引用すると、

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◇さて，近頃０番と16番で今までとちがつだウオームギヤーが発売されているのは御存知であろう。
0番用のはカツミ関係で売っている逆廻しも利く，即ちウォームホイルを廻せばウォーム軸が廻るから，口コを手で押しても動くし，惰行も可能という新らしいもの。
密閉されたギヤーボックスに入っていて，２ミリ徑のウォーム軸はボールベアリング入り
材料はウォームがスティール，その他は真鍮。
ホイルの方は軸にたゝき込みだからエキセンもなく，全軆もなかなかしっかりできている。

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と記載されています。

現物はどのようなものか分かりませんが、原理的には大東氏のものと似たようなものと推測されます。

こんなものが市販されていたんですね。

フライホィ―ル等惰行を補助する装置は入れてありません。

どの程度惰行できるのか確認してみました。

また、今回はそれなりに補重したので、モータにどの程度電流が流れるのか確認しました。

10Vで車輛を強制停止させスリップ状態にした場合、電流は0.1～0.08A程度であるため、モータにはほとんど影響は無いと思われます。

惰行は、フライホイール等惰行を補助する装置が入っているものと比べて少ないですが、多少は惰行しているようです。

2022年第21回国際鉄道模型コンベンションの牽引力コンテストに参加した時と比べ、約200g重くなりました。

まだ、隙間は残っているので錘を追加することは不可能では無いと思いますが、せいぜい数gの増量にしかならないと考え、今回はこれで終わりとしたいと思います。

タングステン板を切るのに使用したダイヤモンドカッターですが、摩耗して写真右のように小さくなりました。

左は新品で、Φ22あります。右はΦ15です。

国際鉄道模型コンベンションの牽引力コンテストでは2022年から2024年の3年間、南満州鉄道 パシナが連続優勝しています。

実物ではC53はパシナとほぼ同世代で、日本の工場でも製造されたと思いますが、大きさが違います。

実物のC53は 全長20,625 mm、全幅2800mm、全高4,000 mm

パシナは 全長25,675 mm、全幅3,310 mm、全高4,800 mm

全長×全幅×全高の比で約1.77倍違いますが、パシナは流線型である分、実際の体積にはもっと大きな差があります。

模型はどちらも縮尺1/87で同じですので、模型も体積の違いでC53は不利で、補重したとはいえ多分軽いと思われます。

一応、牽引力コンテストに参加予定ですが、はたしてどうなりますことやら。

第2動輪にはウォームギアを組み込んであり、動輪の回転でウォームギアが回ります。(モータは繋がっていません)

各動輪にはボールベアリングを組み込んであります。

残念ながら、2.0%では動きませんでした。

切り出した外形の小さな一片は数g程度しかないので、なかなか重くなりません。

タングステンは硬く、ダイヤモンドカッターで切っています。

写真下側の左のカッターは電着ダイヤモンドですが、タングステン板を切ると、ダイヤモンド粉がすぐに剥がれて切れなくなります。

右側は焼結ダイヤモンドです。

これだと、タングステン板が切れます。

でも、入手しづらいのが難点です。(歯科専用?)

カッティング用砥石ディスクも使ってみましたが、とりあえず切れるものの、多量の粉が出てきます。

焼結ダイヤモンドよりも切れが悪いです。

外形は10cm×10cmです。

金属用鋏で切ろうとしましたが、鋏の刃が凹みました。

さて、どうやって切りましょうか。

この大きさで約93gあります。

動輪の振れ確認の動画です。

若干振れていますが、実用上問題の無い範囲ではないかと思っています。

嫌気性接着剤併用で圧入します。

治具に車輪を入れ、軸穴に車軸の先端を入れます。

車軸の先端は少し細くしてあります。

上側の治具を被せます。

エキセンプレスで押して、所定の長さに圧入されます。

動輪の片側圧入完了。