JP2003113908A - 直交減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １段型ハイポイド減速装置としてのコンパク
ト性を損なわず、潤滑油の温度上昇を抑制して劣化防止
しながら、併せて潤滑油漏れの問題も解決する。 【解決手段】 入力軸１０４に形成されたハイポイドピ
ニオン１０６と出力軸１０５に組み込まれたハイポイド
ギヤ１０７とが噛合するハイポイドギヤセット１０８を
歯車箱１１０の中に有するハイポイド減速部１０１にお
いて、歯車箱１１０の内周壁１１０Ｋにおける少なくと
もハイポイドギヤ１０７の外周に対応する部分が、該ハ
イポイドギヤ１０７の外周部の形状に沿って対向するハ
イポイドギヤ１０７と同心の円筒形状とされ、且つ、歯
車箱１１０内のハイポイドギヤ１０７の軸方向ピニオン
１０６側に、潤滑油を収容する潤滑油封入空間１６１を
確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物流システムのコ
ンベヤ等の駆動系に使用される直交減速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】入力軸に対して出力軸が直交しているい
わゆる直交減速装置として、従来、ベベルギヤセット、
或いはハイポイドギヤセット等を用いた減速装置が知ら
れている。この中で、例えばハイポイドギヤセットを用
いた減速装置は、特に高効率化、低騒音化、或いは被駆
動軸の軸方向の短縮化等を実現したい分野において用い
られている。

【０００３】ハイポイドギヤセットを用いた減速装置と
して、特許第２８６６２４７号等に開示されたものが広
く知られている。これは、ユーザから要求される可能性
のある減速比１／５〜１／２４０までを３段型の共通の
（同一寸法の）歯車箱で対応可能とすることにより、コ
ストの増大に直結する歯車箱の在庫を減らし、ハイポイ
ド減速装置の製造体系全体としてのコストの低減を図ろ
うとしたものである。

【０００４】しかしながら、近年、コンベヤ等の搬送物
流機器での処理が高速化したことなどから、特に、「低
減速比」或いは「中減速比」の範囲に属する減速比が多
く要求されるようになってきた。

【０００５】この範囲の減速比は、一般に、減速構造を
３段にしなくても十分達成できるが、それにも拘わらず
３段型の歯車箱を使用していたがために、必要以上に部
品点数が増え、むしろコスト面、大きさの面で不利とな
る状況が目立つようになってきた。

【０００６】そこで、このような事情を背景にして、例
えば、特開２００１−１２４１５５号公報、或いは特開
２００１−１６５２４６号公報等において、ハイポイド
ギヤセットのみを有する１段型のハイポイド減速装置が
提案されている。

【０００７】これらのハイポイド減速装置は、１段型で
あることの利点を最大限利用するべく、小型化及び軽量
化を念頭に置いた設計とされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな直交減速装置にあっては、（ハイポイド、或いはベ
ベルというのタイプの如何に拘わらず）、歯車箱内に潤
滑油を豊富に収容することが重要である。それは潤滑油
が少ないと騒音が大きくなり易く、又、潤滑油の温度が
上昇し易いという問題があるためである。潤滑油の温度
が上昇すると、該潤滑油が劣化し易くなり、寿命が短く
なってメンテナンスの負担が増大する。

【０００９】又、理由は必ずしも明らかではないが、こ
の種の直交減速装置の場合、潤滑油漏れが発生しやすく
なるという問題も指摘されている。これは、恐らく歯車
箱内でピニオンとギヤとの噛合回転によって潤滑油が激
しく攪拌され、その結果、オイルシール部分に掛かる内
圧（動圧）が高まるためではないかと推察されるが、程
度の差はあるものの、ベベル減速装置の場合も同様な問
題を有している。又、この問題は潤滑油量が大くなると
一層顕著になる傾向がある。

【００１０】又、ハイポイド減速装置、あるいはベベル
減速装置は、その「直交」という特性から出力軸として
歯車箱の両サイドから中実軸が突出しているいわゆる両
軸型や、相手機械の中実軸に被さるようにして取付けら
れるホロー軸型が採用されることが多く、そのため、シ
ールする部分が、３箇所（出力軸２箇所、入力軸１箇
所）となり、同軸タイプや平行軸タイプのような２箇所
（出力軸１箇所、入力軸１箇所）と比べてシールを必要
とする箇所が多く、その分潤滑油漏れが発生する確率が
高くなるという事情も関係していると思われる。

【００１１】本発明は、このような従来の問題を解消す
るために創案されたものであって、このような直交減速
機にあっても、十分な量の潤滑油を確保すると共に、該
潤滑油の漏れの発生を抑えることのできる直交減速装置
を提供することをその目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力軸に形成
されたピニオンと出力軸に組み込まれたギヤとが噛合す
るハイポイドギヤセット又はベベルギヤセットのいずれ
かのギヤセットを、歯車箱の中に有する直交減速装置に
おいて、前記歯車箱の内周部における少なくとも前記ギ
ヤの外周部に対応する部分が、該ギヤの外周部の形状に
沿って対向するギヤと同心の円筒形状とされ、前記歯車
箱内の前記ギヤの軸方向ピニオン側に、潤滑油を収容す
る空間を確保すると共に、前記ギヤの外周部と該外周部
に対向している歯車箱の内周部との間の隙間が、０．１
〜３．０ｍｍの範囲内で且つ前記ギヤの外径の０．００
１〜０．０２倍の範囲内に納まるように設定したことに
より、上記目的を達成したものである。

【００１３】本発明においては、歯車箱の内周部におけ
るギヤの外周部に対応する部分が、若干の隙間を持って
該外周部に対向（或いは対峙）するような形状、即ちギ
ヤと同心の円筒形状に形成される。そして、このギヤよ
りも軸方向ピニオン側の歯車箱内に、潤滑油を収容する
ための空間を確保するようにしている。

【００１４】この空間の確保により充分な量の潤滑油を
収容することができるようになるため、振動が生じにく
く、又、潤滑油も劣化しにくく寿命も長く維持できる。

【００１５】更に、歯車箱の内周部におけるギヤの外周
部に対応する部分が、上記所定の隙間を有して該外周部
と対向する円筒形状とされているため、潤滑油がギヤの
背面側に回り込むのが抑制される。又、回り込んだとし
てもギヤの回転による潤滑油の動圧が、出力軸の反歯面
側のオイルシールにかかることがなく、少なくともこの
側に関しては、従来と同程度以下のシール構造でも十分
潤滑油漏れを防止することができる。なお、この「円筒
形状」は、必ずしも幾何学的な完全な円筒形状である必
要はなく、本発明の趣旨であるオイルの回り込み防止を
実現できる程度であれば、多少傾いていたりしても構わ
ない。

【００１６】なお、この種の直交減速装置には、一般
に、潤滑油としてグリスが使用されるが、ギヤの外周部
に形成される隙間を上記のような範囲に設定することに
より、いわゆるラビリンス効果により、潤滑油のギヤ背
面側への移動を一層効果的に抑制することができる。

【００１７】また、本発明の他の好ましい実施形態は、
前記歯車箱の出力軸方向の長さが、該歯車箱の入力軸方
向の幅よりも長く設定されるように設計することであ
る。

【００１８】この構成により、特に、本発明に係る直交
減速装置をモータを備えた状態で使用する場合に、取付
スペースに影響の及ぶモータ軸方向の長さの増大を抑制
しながら、大きな潤滑油空間を確保できるようになる。

【００１９】なお、既に述べたように、本発明に係る直
交減速装置は、モータを備えた状態で使用されることが
多いと考えられる。この場合は、自身の外周に沿って後
部から前方へ向けて冷却風を流通させる機能を備えたモ
ータを使用し、該歯車箱の大きさが、前記冷却風の直進
を阻害する大きさよりも小さく設定されているような構
成とすると良い。

【００２０】このような構成とすることにより、歯車箱
が前記モータの冷却機能を阻害してしまうのを防止で
き、且つ、この冷却風により直交減速装置全体を効率的
に冷却することができるようになる。従って、潤滑油の
温度上昇を一層を抑制できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２２】図１は本発明の実施形態のハイポイド減速
装置（直交減速装置）の平断面図、図２はその出力軸正
面から見た縦断面図、図３は減速装置側から側面図であ
る。

【００２３】このハイポイド減速装置１００は、ハイポ
イド式の１段型減速部（直交減速部）１０１とモータ１
０２を合体したものである。この減速部１０１は外殻体
としての歯車箱１１０を有し、モータ１０２は外殻体と
してのモータケーシング１２０を有する。モータケーシ
ング１２０は、モータフレーム１２１と、前部カバー１
２２及び後部カバー１２３とからなる。

【００２４】減速部１０１とモータ１０２は、モータケ
ーシング１２０の前部カバー１２２を歯車箱１１０の側
面開口部にインロー嵌合した状態で、前部カバー１２２
と歯車箱１１０をボルト１２４で結合することにより、
互いに強固に一体化されている。

【００２５】モータ１０２は、モータ軸１２５を、前部
カバー１２２に嵌合した前部軸受１２６と後部カバー１
２３に嵌合した後部軸受１２７とで回転自在に支持し、
モータ軸１２５に回転動力を与えるように構成したもの
である。前部カバー１２２に嵌合した前部軸受１２６よ
りも前方側には、２段のオイルシール１２８が設けられ
ており、減速部１０１側から潤滑油がモータ１０２側に
侵入しないようになっている。

【００２６】又、後部カバー１２３の背後には、モータ
軸１２５に直結された冷却ファン１５１が設けられてお
り、モータ１０２の外周に沿って前方へ向けて空冷のた
めの冷却風Ｗを流通させるようになっている。モータケ
ーシング１２０の外周には、前後方向に延びる冷却フィ
ン１５２が設けられており、それらフィン１５２に沿っ
て冷却風Ｗが流れることで、モータ１０２は冷却され
る。冷却風Ｗは、フィン１５２間の通路の前端開口１５
３から減速部１０１側に流れる。

【００２７】減速部１０１は、モータ軸１２５と一体に
なった入力軸１０４と、この入力軸１０４と直交して配
置されたホローシャフト（中空軸）よりなる出力軸１０
５と、入力軸１０４に形成されたハイポイドピニオン１
０６及び出力軸１０５に軸装されたハイポイドギヤ１０
７からなるハイポイドギヤセット１０８と、出力軸１０
５をハイポイドギヤ１０７を挟んだ軸方向両側の位置で
回転自在に支持する２つの軸受１０９Ａ、１０９Ｂと、
これら２つの軸受１０９Ａ、１０９Ｂを嵌合保持する前
記歯車箱１１０とを備えたものである。

【００２８】歯車箱１１０は、出力軸１０５の軸方向の
一面が開放された歯車箱本体１１１と、歯車箱本体１１
１の開放された一面を塞いだ状態で歯車箱本体１１１に
ボルト（図示略）で着脱自在に結合された歯車箱蓋体１
１３とから構成されおり、出力軸１０５を支持する２つ
の軸受１０９Ａ、１０９Ｂのうち、第１の軸受１０９Ａ
は歯車箱本体１１１に嵌合され、第２の軸受１０９Ｂは
歯車箱蓋体１１３に嵌合されている。

【００２９】各軸受１０９Ａ、１０９Ｂの外側にはオイ
ルシール１１９Ａ、１１９Ｂが設けられている。オイル
シールは、それぞれ追加して２段ずつ設けることができ
るように、追加スペース１１９Ｃ、１１９Ｄが設けられ
ている。また、歯車箱本体１１１と歯車箱蓋体１１３と
の間にも、潤滑剤の漏れ防止のためのＯリング１３１が
設けられている。そして、モータ１０２は、歯車箱蓋体
１１３を結合する面と直交する歯車箱本体１１１側の側
面に結合されている。

【００３０】この減速部１０１においては、ハイポイド
ギヤ１０７のハイポイドピニオン１０６に対する噛合面
１０７ａが歯車箱蓋体１１３側に向いており、ハイポイ
ドギヤ１０７の背部が歯車箱本体１１１側を向いてい
る。そして、ハイポイドギヤ１０７の背面が、歯車箱本
体１１１側に嵌合した第１の軸受１０９Ａの内輪によっ
てスペーサ１３２を介して軸方向に受け止められてい
る。

【００３１】ホローシャフトよりなる出力軸１０５は、
歯車箱１１０を貫通しており、軸方向の一端が歯車箱本
体１１１に形成した貫通孔より外部に露出し、他端が歯
車箱蓋体１１３に形成した貫通孔より外部に露出してい
る。そして、被駆動軸を一端側及び他端側のいずれの方
向からも差し込み結合できるようになっている。そのた
めに、出力軸１０５の中空孔内周には、全長にわたって
キー溝１０５ｂが設けられている。

【００３２】歯車箱１１０は、図２に示すように、出力
軸１０５と直交する断面が略矩形状をなしており、その
矩形の角部に相当する位置に、出力軸１０５と平行に歯
車箱１１０を貫通する４つの取付ボルト孔１４１ａ〜１
４１ｄが設けられている。これら４つの取付ボルト孔１
４１ａ〜１４１ｄは、相手機械に取り付けるためのもの
で、出力軸１０５の軸芯１０５ａに対角線の中心を一致
させ且つ短辺側をモータ軸１２５と平行に配した仮想長
方形の４つの頂点相当位置に配置されている。

【００３３】つまり、モータ軸１２５方向に並んだ２つ
の取付ボルト孔１４１ａ、１４１ｂ間および１４１ｄ、
１４１ｃ間の距離Ｈ１が、モータ軸１２５と直交する方
向に並んだ２つの取付ボルト孔１４１ａ、１４１ｄ間お
よび１４１ｂ、１４１ｃ間の距離Ｈ２よりも小さくなっ
ている。

【００３４】なお、取付ボルト孔１４１ａ〜１４１ｄ
は、ハイポイドギヤドモータ１００の取付方向を、０
度、９０度、１８０度、２７０度の４つの方向から自由
に選べるようにするために、正方形の頂点位置に配置し
ても構わないが、前述のように横方向（モータ軸１２５
方向）と縦方向（モータ軸１２５と直交する方向）の取
付ボルト孔のピッチを違えることにより、減速装置１０
０のモータ軸１２５方向の寸法を短縮する上で有効とな
る。

【００３５】出力軸１０５および取付ボルト孔１４１ａ
〜１４１ｄの貫通している歯車箱１１０の端面は、相手
機械に対する据付け面（取付け可能面）１４３ａ、１４
３ｂとなっている。据付け面１４３ａ、１４３ｂには、
出力軸１０５と同心で且つ据付け面１４３ａ、１４３ｂ
より突出したフランジ部１４４ａ、１４４ｂが形成され
ている。モータ軸１２５は、左右２つの据付け面１４３
ａ、１４３ｂから等距離Ｘａに配置されている。

【００３６】又、歯車箱１１０の出力軸１０５方向の長
さＬ１は、入力軸方向（モータ軸１２５方向）の幅Ｓよ
りも長く設定されると共に、モータ１０２の外径（冷却
フィン１５２の先端部をつなぐ円の径）よりも小さく設
定されている。又、歯車箱１１０のモータ軸１２５及び
出力軸１０５と直交する方向の、出力軸１０５の軸芯１
０５ａからの寸法Ｌ２、Ｌ３は、モータ１０２の最外周
部（冷却フィン１５２の先端部）よりも歯車箱１１０の
端部が内側に収まるように設定されている。

【００３７】このように、歯車箱１１０の大きさが設定
されていることにより、モータ１０２の後部の冷却ファ
ン１５１からの冷却風Ｗが、減速部１０１に邪魔される
ことなく直進できるようになり、冷却風Ｗの流れが円滑
になって、モータ１０２ばかりでなく、減速部１０１の
冷却効果も高まるようになっている。

【００３８】次に歯車箱１１０の内部の構造について述
べると、歯車箱１１０の内周部における少なくともハイ
ポイドギヤ１０７の外周部に対応する部分（内周壁１１
０Ｋ）は、該ハイポイドギヤ１０７の外周部の形状に沿
って対向するギヤ１０７と同心の（ほぼ）円筒形状とさ
れており、歯車箱１１０内のハイポイドギヤ１０７の軸
方向ピニオン１０６側（ハイポイドギヤ１０７の噛合面
１０７ａ側）には、潤滑油を収容するための第１の潤滑
油封入空間１６１が確保されている。又、ハイポイドギ
ヤ１０７の背面側（噛合面１０７と反対側）には、軸受
用の第２の潤滑油封入空間１６２が確保されている。そ
して、両空間１６１、１６２に、潤滑油としてのグリー
スが充填・封入されている。ここで、前者の第１の潤滑
油封入空間１６１は、ハイポイドギヤ１０７の噛合面１
０７ａから、歯車箱蓋体１１３側の軸受１０９Ｂまで連
続した空間であるから、十分に広い空間であり、そこに
は十分な量のグリースが確保されている。

【００３９】これら両空間１６１、１６２は、ハイポイ
ドギヤ１０７の外周面とそれに対向する歯車箱１１０の
内周壁面との隙間Ｇを微小に設定することによって、実
質的に潤滑油が流通しにくいように仕切られている。そ
の隙間Ｇは、０．１〜３．０ｍｍの範囲内で且つハイポ
イドギヤ１０７の外径Ｆの０．００１〜０．０２倍の範
囲内に納まるように設定されている。なお、より好まし
くは、０．１〜３．０ｍｍの範囲内で、且つ、ハイポイ
ドギヤ１０７の外径Ｆの０．００１〜０．０１５倍の範
囲内に納まるように設定するとよい。

【００４０】次に作用を述べる。

【００４１】モータ軸１２５の回転は、ハイポイドピニ
オン１０６とハイポイドギヤ１０７の噛合により、９０
度方向が曲げられて出力軸１０５に伝達され、出力軸１
０５から外部に取り出される。その際、歯車箱１１０の
内部には、充分な量のグリースが収容されているので、
該グリースの温度上昇を抑制しながら、ハイポイドギヤ
セット１０８に対する良好な潤滑を行うことができる。
従って、グリースの劣化を防止しつつ寿命も長く維持で
きる。

【００４２】又、歯車箱１１０の内周部におけるハイポ
イドギヤ１０７の外周部に対応する部分が、該外周部と
対向する（ほぼ）円筒形状とされているため、グリース
がハイポイドギヤ１０７の背面の空間１６２側に回り込
むのが抑制される。従って、オイルシール１１９Ａに過
大な動圧がかかることがなく、少なくともこの側のシー
ルに関しては、従来と同程度以下のシール構造でも十分
潤滑油漏れを防止することができる。

【００４３】特に、ハイポイドギヤ１０７の外周と歯車
箱１１０間の隙間Ｇが前述のように極めて微小な寸法に
設定されているので、その隙間Ｇのいわゆるラビリンス
効果により、グリースのハイポイドギヤ１０７背面側へ
の移動を一層効果的に抑制することができる。

【００４４】又、歯車箱１１０の出力軸１０５方向の長
さＬ１をモータ軸１２５方向の幅Ｓより大きく設定して
いるので、取付スペースに影響の及ぶモータ軸１２５方
向の長さの増大を抑制しながら、大きな潤滑油空間を確
保できる。

【００４５】又、前述したように、モータ１０２側の冷
却風Ｗにより減速部１０１側の冷却効果が増すので、潤
滑油の温度上昇を一層を抑制できるようになる。

【００４６】又、モータ軸１２５方向のハイポイド減速
部１０１の全長Ｓに関しても、例えば前記の潤滑油封入
空間１６１を、その外周（即ち歯車箱１１０の内周）が
ハイポイドギヤ１０７の半径より僅かに大きい程度の範
囲に収まるようにして確保した場合には、モータ軸１２
５方向にコンパクトにすることができる。

【００４７】ただし、本発明では、歯車箱１１０の出力
軸１０５方向の長さＬ１がモータ１０２の外径を超える
程に、或いは、潤滑油封入空間１６１の外周（歯車箱１
１０の内周）がハイポイドギヤ１０７の半径を大きく超
える程に、大きな潤滑油空間１６１を確保することを禁
止するものではない。

【００４８】又、歯車箱１１０の外形（出力軸１０５と
直交する断面形状）は、矩形であっても円形であっても
よいが、内周壁１１０Ｋは全体が円筒状になっている方
がよい。ただし、必ずしもそうである必要はなく、内周
壁１１０Ｋが外周壁に合わせて矩形状になっていてもよ
く、その場合は、ハイポイドギヤ１０７の外周部に対向
する内周壁部分に突出部を設け、その突出部の内周だけ
を円筒壁で構成する必要がある。

【００４９】又、上記実施形態では、ギヤセットがハイ
ポイドギヤセットである場合を示したが、ベベルギヤセ
ットに置き換えてもよい。

【００５０】図４は上記実施形態のハイポイド減速部１
０１と従来の３段型のハイポイド減速部２０１の大きさ
を比較して示す図である。

【００５１】従来の減速部２０１では、モータ１０２の
外径に対して減速部２０１が大きく、そのため、モータ
１０２から冷却風Ｗが直進できないおそれがあったが、
上記実施形態の減速部１０１は、モータ１０２の外径に
対して歯車箱１１０がかなり小さくコンパクトになって
いるので、モータ１０２からの冷却風Ｗの直進を妨げる
ことがなく、従って、冷却風Ｗの通りがよくなること
で、減速部１０１の冷却効果が高まり、減速部１０１内
の潤滑油の劣化が少ない。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、歯車箱の内部のピニオ
ン側に、ピニオンと噛合するギヤの背面側の空間に回り
込み難い潤滑油封入空間を確保しているので、コンパク
ト性を維持しながら、潤滑油の温度上昇を抑制して、そ
の品質の劣化を防止することができ、併せて、潤滑油漏
れの問題も同時に解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のハイポイド減速装置をモー
タと合体したハイポイドギヤドモータの平断面図

【図２】同ハイポイドギヤドモータの出力軸正面から見
た断面図

【図３】同ギヤドモータの減速装置側から側面図

【図４】本発明の実施形態の減速装置と従来の減速装置
の大きさの比較を示す図

【符号の説明】

１０１…減速部 １０２…モータ １０４…入力軸 １０５…出力軸 １０６…ハイポイドピニオン １０７…ハイポイドギヤ １０８…ハイポイドギヤセット １１０…歯車箱 １１０Ｋ…内周壁 １６１…第１の潤滑油封入空間 Ｇ…隙間 Ｈ１…歯車箱のモータ軸方向の長さ Ｈ２…歯車箱のモータ軸と直交する方向の長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峯嶋 靖 愛知県大府市朝日町六丁目１番地 住友重 機械工業株式会社名古屋製造所内 (72)発明者 磯崎 哲志 愛知県大府市朝日町六丁目１番地 住友重 機械工業株式会社名古屋製造所内 Ｆターム(参考） 3J009 DA15 EA06 EA18 EA32 EB24 FA30 3J063 AA33 AB04 AC01 BA11 BB03 CA01 CD41 XD03 XD15 XD32 XD48 XD62 XD72 XE17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸に形成されたピニオンと出力軸に組
   み込まれたギヤとが噛合するハイポイドギヤセット又は
   ベベルギヤセットのいずれかのギヤセットを、歯車箱の
   中に有する直交減速装置において、 前記歯車箱の内周部における少なくとも前記ギヤの外周
   部に対応する部分が、該ギヤの外周部の形状に沿って対
   向するギヤと同心の円筒形状とされ、 前記歯車箱内の前記ギヤの軸方向ピニオン側に、潤滑油
   を収容する空間を確保すると共に、 前記ギヤの外周部と該外周部に対向している歯車箱の内
   周部との間の隙間が、０．１〜３．０ｍｍの範囲内で且
   つ前記ギヤの外径の０．００１〜０．０２倍の範囲内に
   納まるように設定されたことを特徴とする直交減速装
   置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記歯車箱の出力軸方向の長さが、該歯車箱の入力軸方
   向の幅よりも長く設定されたことを特徴とする直交減速
   装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 自身の外周に沿って後部から前方へ向けて冷却風を流通
   させる機能を備えたモータを有し、 前記歯車箱の大きさが、前記冷却風の直進を阻害する大
   きさよりも小さく設定されていることを特徴とする直交
   減速装置。