JP2006070961A

JP2006070961A - トルクリミッタ付き歯車減速機

Info

Publication number: JP2006070961A
Application number: JP2004253764A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Matsumoto; 洋一松本; Osamu Kawakami; 修川上; Takeshi Sato; 剛佐藤
Original assignee: Oriental Motor Co Ltd
Current assignee: Oriental Motor Co Ltd
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】減速機にトルクリミッタ機構を内蔵して、コンパクトでかつ部品点数の削減を図り得るトルクリミッタ付き歯車減速機を提供する。
【解決手段】互いに平行な軸を持つ複数の歯車を有する歯車減速機において、前記複数の歯車のうちのいずれかのピニオン軸２０と歯車２１との間に、減速機出力軸４０に一定以上のトルクがかかったときに、前記ピニオン軸２０と歯車２１とが摺動するトルクリミッタ機構６０を設けた歯車減速機。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータで駆動する歯車減速機における減速機保護機構に関し、詳しくは出力軸に負荷が加わったときに減速機を負荷から保護することができるトルクリミッタ付き歯車減速機に関する。

図５は、歯車減速機の一例を示したもので、ケースハウジング１００の側板１００ａに設けられた貫通孔を通してモータ軸ピニオン１０１が組みつけられている。ケースハウジング１００には、複数のピニオン軸１０２，１０３と、出力軸１０４がそれぞれ軸受け１０５，１０６を介して互いに平行に配設されている。モータ軸ピニオン１０１には、モータ軸ピニオン１０１に噛み合う歯車１０７が、ピニオン軸１０３には、ピニオン軸１０２の出力歯車１０２ａに噛み合う歯車１０８が装着されている。出力軸１０４には、ピニオン軸１０３の出力歯車１０３ａに噛み合う歯車１０９が装着されて、モータ軸ピニオン１０１の回転が伝達されている。こうして、歯車１０７，１０８，１０９および出力歯車１０２ａ，１０３ａの歯車比によってモータ軸ピニオン１０１の回転を減速して出力軸１０４から取り出される。

一方、歯車減速機の出力軸に一定値以上の負荷が加わった場合に、減速機の損傷を防ぐためトルクリミッタが用いられている。
図６および図７は、従来のこの種のトルクリミッタ付き歯車減速機を示したもので、この歯車減速機によれば、モータ１１０のモータ軸１１１に、歯車減速機１１２の入力軸１１３をトルクリミッタ１１４を介して連結したものである。トルクリミッタ１１４は、モータ軸１１１の先端部に設けられ、外周部をスプライン加工した円筒状のセンタハブ１１５と、センタハブ１１５のスプライン溝と内周部が軸方向にのみ移動可能に噛み合い、両側面に接触摩擦力の大きい環状ライニング１１６を接着等により固着した環状の回転円板１１７と、中間ブラケット１１８に軸受け１１９を介して支持され、回転円板１１７を環状の座板１２０および皿ばね１２１を介して軸方向に押圧する円筒状の押圧軸１２２と、減速機に軸受けを介して支持され、後端部を回転円板１１７、座板１２０等を包囲して押圧軸１２２の外周に設けたねじ部１２２ａに装着された入力軸１１３と、この入力軸１１３の後端部に径方向に挿通し、先端部を、座板１２０の外周部にねじ込んで、座板１２０を支持するねじ１２３と、ねじ１２３と入力軸１１３の後端部外周との間に設けられ、端部を折り曲げて押圧軸１２２の外周部に係止させる板座金１２４などで構成されている。
特開平３−１７３３３２号公報

しかしながら、上記従来技術によると、減速機とトルクリミッタが別構造になっているため、モータと歯車減速機の間にトルクリミッタ部のための専用スペースが必要になり、全体構造が大きくなってしまうという問題点があった。また、トルクリミッタ部が独立した構造になっていたための連結機構、トルクリミッタ用ケースハウジング、トルクリミッタ部自体と多くの部品が必要になり、結果的に製品コストが高くなる課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決し、減速機にトルクリミッタ機構を内蔵し、コンパクトでかつ部品点数の削減を図り得るトルクリミッタ付き歯車減速機を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、互いに平行な軸によってそれぞれ支持された複数の歯車を有する歯車減速機において、前記複数の歯車のうちのいずれかの歯車とピニオン軸との間にすべり機構を設け、該すべり機構を設けた歯車に回転を伝達するとともに減速機出力軸に一定以上のトルクがかかったときに、前記すべり機構を設けた歯車がピニオン軸に対して摺動するトルクリミッタ機構を設けたことにある。
また、本発明は、前記トルクリミッタ機構が、ピニオン軸と、軸受けを介して前記ピニオン軸に回転自在に配設された歯車と、前記ピニオン軸に固着配設された摺動板と、前記歯車と前記摺動板とに挟まれるように配設された摩擦板と、前記摺動板を前記摩擦板に押し付けるべく、前記ピニオン軸のピニオン部と前記摺動板との間に配設された反発手段と、前記軸受けが軸方向に移動しないようにするための係止部材とからなることにある。
さらに、本発明は、前記トルクリミッタ機構が、ピニオン軸と、軸受けを介して前記ピニオン軸に回転自在に配設された歯車と、前記ピニオン軸に固着配設された摺動板と、前記歯車と前記摺動板とに挟まれるように配設された摩擦板と、前記摺動板を前記摩擦板に押し付けるべく、前記ピニオン軸のピニオン部と前記摺動板との間に配設された反発手段と、前記軸受けが軸方向に移動しないようにし、かつ前記反発手段による押し付け力を調節できるようにするために設けられたロックナットとからなることにある。
またさらに、前記トルクリミッタ機構が、ピニオン軸と、軸受けを介して前記ピニオン軸に回転自在に配設され、かつ側面に複数個の穴が設けられた歯車と、前記歯車の穴に対向するように前記ピニオン軸に固着配設され、かつ前記歯車との対向面に円錐状穴が設けられたボール受け板と、前記歯車の穴と、前記ボール受け板の前記円錐状穴とに挟持されたボールと、前記ボールを前記ボール受け板に押し当てるべく、前記歯車の穴の奥部に配設された反発手段と、前記軸受けが軸方向に移動しないようにするための係止部材とからなることにある。
また、本発明は、前記軸受けが、軸方向の荷重を受けるためのすべり軸受けと、径方向の荷重を受けるためのすべり軸受けとから構成されることにある。
さらに、本発明は、前記トルクリミッタ機構が、歯車減速機の初段に配設されたことにある。

本発明によると、減速機出力軸に、一定値以上のトルクが加わるとクラッチが作動することにより、減速機の破損を防止することができる。また、歯車減速機内部のピニオン軸、歯車とトルクリミッタ機構を一体構造にすることにより、全体構造がコンパクトになり減速機に内蔵することができる。ピニオン軸、歯車とトルクリミッタ機構を一体構造にすることにより、部品点数の削減を図り、かつ安価にトルクリミッタ機構を作ることができる。

以下、図示の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、円板式の摩擦クラッチ機構を採用したトルクリミッタ付き歯車減速機を示したもので、図２は、図１のトルクリミッタ機構を拡大して示す概念図である。
図１および図２において、１は、歯車減速機の箱形のケースハウジングである。このケースハウジングの一側には、側板２によって塞がれる開口が設けられ、ねじ３によって側板２が組み付けられている。側板２に形成された挿通穴２ａには、モータのモータ軸ピニオン１０が挿通されて、ケースハウジング１内にモータ軸１１が導入されている。

上記ケースハウジング１内には、モータ軸１１のモータ軸ピニオン１０とそれぞれ平行に、第１のピニオン軸２０、第２のピニオン軸３０および減速機の出力軸４０が、それぞれ軸受け５１ないし５６を介して配設されている。第１のピニオン軸２０には、モータ軸ピニオン１０に噛合する入力歯車２１と、第１のピニオン軸２０の回転を伝達する出力歯車２２が設けられている。第２のピニオン軸３０には、出力歯車２２に噛合する入力歯車３１と、第２のピニオン軸３０の回転を伝達する出力歯車３２が設けられている。減速機の出力軸４０には、出力歯車３２に噛合する入力歯車４１が設けられており、上記ケースハウジング１に形成された挿通穴１ａから出力軸４０の一端部４０ａが導出されている。

上記入力歯車２１は、第１のピニオン軸２０に対して、すべり機構として、すべり軸受け２３，２４を介して回転自在に支持されている。すべり軸受け２３，２４は、入力歯車２１の内周面２１ａに配設されており、すべり軸受け２３は入力歯車２１の端面側凹部２１ｂに、止め輪６４によって背面を係止されて配設されている。
軸方向荷重を受けるすべり軸受け２３には樹脂軸受けを用い、径方向荷重を受けるすべり軸受け２４には、鉄系含油軸受けを用いることができる。
この第１のピニオン軸２０には、出力軸４０に負荷トルクが加わった場合に、モータ軸ピニオン１０にこの負荷トルクが伝達されないように摩擦クラッチを用いたトルクリミッタ機構６０が設けられている。

このトルクリミッタ機構６０は、第１のピニオン軸２０に、上記入力歯車２１に一定の間隙を置いて対向するように並設された環状の摺動板６１と、上記入力歯車２１と摺動板６１との間に互いに接触するように配設された摩擦クラッチとしての摩擦板６２と、上記摺動板６１の背面に配置された反発手段としてのばね６３とから構成されている。上記摺動板６１には鉄鋼材を用い、摩擦板６２には焼結金属系摩擦材を用いている。摩擦板６２は入力歯車２１の周縁部に、円周方向に形成され環状の凹部２１ａに配設されている。上記摺動板６１は、ピニオン軸２０との間に廻り止めが施されている。
また、ばね６３は、摺動板６１を入力歯車２１側に押圧するためのもので、例えば、皿ばねを使用することができる。第１のピニオン軸２０には、上記入力歯車２１の背面側に、係止部材として止め輪６４が装着されて、すべり軸受け２３とともに入力歯車２１の軸方向の動きを係止している。係止部材としては、止め輪６４以外に種々のものを用いることができる。
摩擦クラッチの摺動は、入力歯車２１の端面と摺動板６１の間に挟まれた摩擦板６２で行う。摩擦クラッチとしての摩擦板６２に摩擦力を発生させる押し付け力は反発手段としての、ばね６３で発生させている。トルクリミッタ機構６０作動時の入力歯車２１とピニオン軸２０の摺動は、上記入力歯車２１の内周面側に配置されたすべり機構としての、すべり軸受け２３，２４で行われる。

次に、上記実施の形態の作用を説明する。
モータ軸ピニオン１０の回転は、入力歯車２１に伝達される。入力歯車２１の回転は、摩擦クラッチとしての摩擦板６２を介して摺動板６１に伝達され、摺動板６１とともに第１のピニオン軸２０が回転する。第１のピニオン軸２０の回転によって出力歯車２２が回転し、この出力歯車２２に噛合する入力歯車３１が回転する。この入力歯車３１の回転は、第２のピニオン軸３０に伝達され、第２のピニオン軸３０とともに出力歯車３２が回転する。そして、この出力歯車３２に噛合する入力歯車４１が回転し、この入力歯車４１を支持する減速機の出力軸４０が回転する。
次に、減速機出力軸に一定値以上の負荷トルクが加わると円板式の摩擦クラッチが摺動する。
摺動板６１に負荷トルクが伝達されると、摩擦板６２との間ですべりが生じ、トルクリミッタ機構６０が作動する。トルクリミッタ機構６０作動時の入力歯車２１とピニオン軸２０の摺動は、上記入力歯車２１の内周面側に配置されたすべり軸受け２３，２４によって、すべり機構が作用し、負荷トルクの伝達を防ぐ。

図３および図４は、本発明の他の実施の形態であり、図２と同一部分は、同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。
図３の実施の形態では、係止部材としての止め輪６４に代えてロックナット６５を用いたもので、ばね６３による押し付け力をロックナット６５で調整する方式である。
ロックナット６５装着部周辺にはピニオン軸２０の外周にねじ２０ａが切ってあり、ロックナット６５を回転させることによってばね６３の押し付け力を調整することができる。

図４の実施の形態では、クラッチ部にラチェット機構７０を採用した例である。
ラチェット機構７０は、上記入力歯車２１の片側端面に、軸方向の凹部７１を円周方向に一定間隔で所定数形成し、この凹部７１内にボール押しばね７２とともにボール７３を収納し、このボール７３をボール受け板７４とともに保持するようにしたものである。ボール受け板７４はピニオン軸２０に固定されており、入力歯車２１の凹部７１に対向するボール受け板７４の板面には、円錐状の穴部７５が形成されている。
ボール７３はボール押しばね７２に付勢されてボール受け板７４の円錐状の穴部７５内に一部が入りボール７３を介して回転が伝達される。
そして、減速機出力軸に一定値以上のトルクが加わると、ボール７３に加わる力がボール押しばね７２の力より大きくなる。
すると、ラチェット機構７０が作動し、ボール７３が円錐状の穴部７５から外れてボール受け板７４の板面を転がる。こうして、入力歯車２１は空転を開始し、モータ軸側への伝達を阻止する。

なお、上記実施の形態では、トルクリミッタ機構６０の歯車用軸受けにすべり軸受け２３，２４を用いたが、玉軸受けなど他の種類の軸受けを使用することができるのは言うまでもない。また、トルクリミッタ機構６０の摺動板６１および摩擦板６２なども種々の変更が可能である。

以上述べたように、上記実施の形態によれば、減速機出力軸に、一定値以上のトルクが加わると入力歯車２１とピニオン軸２０との間にトルクリミッタ機構６０が作動して減速機の破損を防止することができる。また、入力歯車２１とピニオン軸２０とトルクリミッタ機構６０を一体構造にすることにより、全体構造がコンパクトになり減速機に内蔵することができる。さらに、部品点数が削減でき、安価にトルクリミッタ機構６０を製造することができる。トルクリミッタ機構６０としては、摩擦クラッチ機構、ラチェット機構７０など種々の構造を採用することができる。

本発明の実施の形態によるトルクリミッタ付き歯車減速機を示す断面図である。図１のトルクリミッタ機構を示す部分拡大図である。本発明のトルクリミッタ機構にロックナットを採用した変形例を示す断面図である。本発明のトルクリミッタ機構のクラッチ部にラチェット機構を採用した変形例を示す断面図である。従来の歯車減速機を示す断面図である。従来のトルクリミッタ付き歯車減速機を示す部分断面図である。従来のトルクリミッタ付き歯車減速機を示す一部断面図である。

符号の説明

１ケースハウジング
２側板
１０モータ軸ピニオン
２０第１のピニオン軸
２１，３１，４１入力歯車
２２，３２出力歯車
２３，２４すべり軸受け
３０第２のピニオン軸
４０減速機の出力軸
５１〜５６軸受け
６０トルクリミッタ機構
６１摺動板（相手板）
６２摩擦板
６３ばね（反発手段）
６４止め輪

Claims

互いに平行な軸によってそれぞれ支持された複数の歯車を有する歯車減速機において、前記複数の歯車のうちのいずれかの歯車とピニオン軸との間にすべり機構を設け、該すべり機構を設けた歯車に回転を伝達するとともに減速機出力軸に一定以上のトルクがかかったときに、前記すべり機構を設けた歯車がピニオン軸に対して摺動するトルクリミッタ機構を設けたことを特徴とするトルクリミッタ付き歯車減速機。
前記トルクリミッタ機構が、ピニオン軸と、軸受けを介して前記ピニオン軸に回転自在に配設された歯車と、前記ピニオン軸に固着配設された摺動板と、前記歯車と前記摺動板とに挟まれるように配設された摩擦板と、前記摺動板を前記摩擦板に押し付けるべく、前記ピニオン軸のピニオン部と前記摺動板との間に配設された反発手段と、前記軸受けが軸方向に移動しないようにするための係止部材とからなることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ付き歯車減速機。
前記トルクリミッタ機構が、ピニオン軸と、軸受けを介して前記ピニオン軸に回転自在に配設された歯車と、前記ピニオン軸に固着配設された摺動板と、前記歯車と前記摺動板とに挟まれるように配設された摩擦板と、前記摺動板を前記摩擦板に押し付けるべく、前記ピニオン軸のピニオン部と前記摺動板との間に配設された反発手段と、前記軸受けが軸方向に移動しないようにし、かつ前記反発手段による押し付け力を調節できるようにするために設けられたロックナットとからなることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ付き歯車減速機。
前記トルクリミッタ機構が、ピニオン軸と、軸受けを介して前記ピニオン軸に回転自在に配設され、かつ側面に複数個の穴が設けられた歯車と、前記歯車の穴に対向するように前記ピニオン軸に固着配設され、かつ前記歯車との対向面に円錐状穴が設けられたボール受け板と、前記歯車の穴と、前記ボール受け板の前記円錐状穴とに挟持されたボールと、前記ボールを前記ボール受け板に押し当てるべく、前記歯車の穴の奥部に配設された反発手段と、前記軸受けが軸方向に移動しないようにするための係止部材とからなることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ付き歯車減速機。
前記軸受けが、軸方向の荷重を受けるためのすべり軸受けと、径方向の荷重を受けるためのすべり軸受けとから構成されることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載のトルクリミッタ付き歯車減速機。
前記トルクリミッタ機構が、歯車減速機の初段に配設されたことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のトルクリミッタ付き歯車減速機。