JP2007100821A - クラッチ付き減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ付き歯車装置において、大歯車と出力軸の直角度を確保する。
【解決手段】モータの出力軸に接続する入力軸１０、この入力軸１０に固定した小歯車１２，１３と、被駆動装置に接続する出力軸４０と、この出力軸４０に回転自在に保持され前記小歯車１２，１３に噛合い回転する大歯車３２、３３と、前記出力軸４０と前記大歯車３２，３３の間に設けたクラッチ機構４４とより構成し、前記小歯車１２，１３の回転がこのクラッチ機構４４と大歯車３２，３３を介して出力軸４０に伝達される構成としたクラッチ付き減速装置において、前記大歯車３２、３３と出力軸４４との間にすべり軸受４２，４３を介在させると共に前記入力軸４０に固定した小歯車１２、１３の両側にスラストリング２０、２１、２２、２３を固定し、このスラストリング２０、２１、２２、２３が前記小歯車１２，１３と大歯車２３、３３の噛合部２５、２６より大径の外径を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの出力回転を小歯車と大歯車の噛合い回転で減速して被駆動装置に伝達する減速装置、あるいは、モータの出力回転を大歯車と小歯車の噛合い回転で増速して被駆動装置に伝達する歯車装置において、大歯車を出力軸に回転自在に設置し、この大歯車と出力軸との間にクラッチ機構を設けた構成のクラッチ付き歯車装置に関する。

前記クラッチ付き歯車装置の従来装置として図３〜図５に示すクラッチ付き減速を一例にして説明する。尚、この図３〜図５に示すクラッチ付き減速装置を例にするが、クラッチ付き増速装置も同様である。

従来のクラッチ付き減速装置の外形図を示す図３において、防音カバー５０内に設けてあるクラッチ付き減速装置は、モータの出力側が接続する入力部５３とこの入力部５３に伝達される回転を減速して被駆動装置に伝達する出力部５４とを備えており、前記防音カバー５０の外部に突出するクラッチレバー５２を備えた構成であり、このクラッチレバー５２をニュートラル位置にすると、入力部５３と出力部５４との連結を遮断し、いずれかに操作すると、入力部５３と出力部５４とが連結され、モータの回転が減速されて被駆動装置に伝達される構成である。尚、図３に示す７２、７３は図５に示す高速用の大歯車７２と低速用の大歯車７３であり、６２、６３は、図４に示す高速用の小歯車６２低速用の小歯車６３である。また７７a、７７ｂは、図５に示す回転分配用の歯車である。

前記入力部５３は、図４に示すように、モータの出力回転が伝達される入力軸６０が本体５５にベアリング６１a、６１bとで回転自在に支承されている。この入力軸６０には、高速用の小歯車６２と低速用の小歯車６３とを設けてあり、そのおのおのは、図５に示す出力軸７０に回転自在に保持した高速用の大歯車７２と低速用の大歯車７３に噛合っている。前記高速用の小歯車６２と低速用の小歯車６３と高速用の大歯車７２及び低速用の大歯車７３は、はすば歯車で構成してある。また、スラスト軸受６５は、入力軸６０の端部に設けあり、小歯車６２、６３をはすば歯車で構成したことによるスラスト力をうける構成である。

図５に示す様に、被駆動装置に接続する出力軸７０は、本体５５にベアリング７１a、７１bにより回転自在に保持すると共に、前記高速用の小歯車６２に噛合う高速用の大歯車７２と低速用の小歯車６３に噛合う低速用の大歯車７３がベアリング７２a、７２b、７３a、７３bにより回転自在も支承してある。また、前記高速用の大歯車７２と低速用の大歯車７３との間には、前記クラッチレバー５２によって操作されるクラッチ機構７４が設けてある。

このクラッチ機構７４は、高速用の大歯車７２と低速用の大歯車７３に設けてある凹部７２cと低速用の大歯車７３に設けた凹部７３cの内周面に設けたスプラインに噛合う外周スプラインと、出力軸７０の大径部７０aの外周に設けたスプラインと、このスプラインに常時結合するスプラインを内周に備えた嵌脱子７５とで構成してあり、この嵌脱子７５は、前記クラッチレバー５２の操作により大径部７０aのスプラインと結合したままその外周のスプラインと凹部７３ｃあるいは凹部７２ｃのスプラインと結合することで低速用の大歯車７３あるいは高速用の大歯車７２と出力軸７０とを連結する。

即ち、クラッチ機構７４は、クラッチレバー５２でその嵌脱子７５を図５の位置からいずれかに操作することで、出力軸７０と大径歯車７２あるいは大径歯車７３とが連結されて、入力軸６０の回転が減速されて出力軸７０に伝達される。即ち今クラッチレバー５２を操作して、嵌脱子７５が低速用の大歯車７３と出力軸７０を連結すると出力軸７０は低速回転となり、嵌脱子７５が高速用の大歯車７２と出力軸７０を連結すると出力軸７０は高速回転となる。この操作は、被駆動装置の状況に適応するように操作可能となっている。また、出力軸７０に設けた歯車７７a、歯車７７bと噛合い出力軸７８aと出力軸７８bを等速で駆動する構成である。即ち被駆動装置を２つ等速度で駆動する必要のある装置に適用する構成である。

前記した従来のクラッチ付き減速装置は、高速用の大歯車７２と低速用の大歯車７３とが出力軸７０に対して回転自在に保持するため、それぞれベアリング７２a、７２bとベアリング７３a、７３bを有する構成である。この構成は、歯車の中心に近い位置にベアリングを設けるので、ベアリングの位置に狂いが発生すると、出力軸７０と歯車とが直角が確保できなくなるので、入力軸６０に固定した小歯車との噛合いが片あたりになって歯車の歯が破損する原因となる。このため、この減速機の組み立てに当たっては、ベアリングの位置調整で、軸と歯車の直角度を厳密に確保するための作業が必要であり、この作業が極めて煩雑であった。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑み、クラッチ付き歯車装置において、大歯車と出力軸の直角度を確保することを課題とするものである。

モータの出力軸に接続する入力軸と、この入力軸に固定した小歯車と、被駆動装置に接続する出力軸と、この出力軸に回転自在に保持され前記小歯車に噛合い回転する大歯車と、前記出力軸と前記大歯車の間に設けたクラッチ機構とより構成し、前記小歯車の回転がこのクラッチ機構と大歯車を介して出力軸に伝達される構成としたクラッチ付き減速装置において、前記大歯車と出力軸との間に軸受を介在させると共に、前記入力軸に固定した小歯車の両側にスラストリングを固定し、このスラストリングが前記小歯車と大歯車の噛合部を覆う径を有することを特徴とする。

前記軸受を、すべり軸受としこのすべり軸受は大歯車の固定してあり出力軸との間に微小隙間を備えた構成としたことを特徴とする。

前記すべり軸受を、大歯車の両側から挿入する２つの部材で構成したことを特徴とする。

前記２つの部材で構成するすべり軸受間に隙間を構成し、この隙間を潤滑油の油室としたことを特徴とする。

前記入力軸に固定したスラストリングを焼ばめとしたことを特徴とする。

モータの出力軸に接続する入力軸と、この入力軸に固定した小歯車と、被駆動装置に接続する出力軸と、この出力軸に回転自在に保持され前記小歯車に噛合い回転する大歯車と、前記出力軸と前記大歯車の間に設けたクラッチ機構とより構成し、前記小歯車の回転がこのクラッチ機構と大歯車を介して出力軸に伝達される構成としたクラッチ付き減速装置において、前記大歯車と出力軸との間に軸受を介在させると共に、前記入力軸に固定した小歯車の両側にスラストリングを固定し、このスラストリングが前記小歯車と大歯車の噛合部を覆う径を有する構成にすることにより、出力軸と大歯車とがクラッチ機構で接続されたとき、大歯車の作用する軸方向の負荷はすべり軸受で受け、大歯車の先端がスラストリングによって保持される。また、出力軸と大歯車の直角度もスラストリングで確保されているので、減速装置の組み立て時において、出力軸と大歯車の直角度を確保する作業が簡素となる。

前記軸受を、すべり軸受とした構成により、軸受の構成を極めて単純な構成であるからその加工がしやすく極めて取り扱い易い効果を有する。更に、このすべり軸受は大歯車の固定してあり出力軸との間に微小隙間を備えた構成としたことにより、空転時のすべり軸受部分の周速度をより小さくする効果を有する。

前記すべり軸受を、大歯車の両側から挿入する２つの部材で構成したことにより、大歯車の両側からすべり軸受を装着することが可能であり、大歯車へのすべり軸受の装着作業時間を短縮でき更に、すべり軸受を小型にして作成しやすくする効果を有する。

前記２つの部材で構成するすべり軸受間に隙間を構成しこの隙間を潤滑油の油室としたことにより、潤滑油を貯留する湯室を特別に加工しなくても、すべり軸受を装着する作業で構成できる効果を有する。また、すべり軸受の装着を歯車の両側から行うことができるので、その作業を単純化できる効果を有する。

前記入力軸に固定したスラストリングを焼ばめとしたことにより、スラストリングと入力軸の固定が極めて強固にすることが可能となる効果を有する。

以下本発明の実施例に付いて従来技術と相違する要部を示した図１によって説明する。尚図１は、クラッチ付き減速装置の説明であるが、このクラッチ付き減速装置は出力軸と入力軸を反対にすればクラッチ付き増速装置となる事は明白であるから、具体的一例として、クラッチ付き減速装置に付いて述べるものである。尚、クラッチ付き増速装置とする場合、以下に説明する出力軸が入力軸となり、入力軸が出力軸となる。

図１に於いて、１０は、モータの出力回転が伝達される入力軸である。この入力軸１０は、減速機の本体１５にベアリング１７a、１７bで回転自在に支承されており、スラストベアリング１８で動力伝達時に入力軸１０に作用するスラストを受けるようにされている。また、入力軸１０には、高速用の小歯車１２と低速用の小歯車１３とが設けてあり、この高速用の小歯車１２の両側にはスラストリング２０と２１が固定してあり、低速用の小歯車１３の両側にはスラストリング２２，２３が固定してある。

前記入力軸１０は、図１に組み立てた状態を示しているが組み立て前に、入力軸１０に高速用の小歯車１２と低速用の小歯車１３を一体的に作成すると共に、スラストリング２０、２１、２２、２３の装着部分２０a、２１a、２３aを加工しておき、ついでスラストリング２０、２１、２３を入力軸１０の各装着部分２０a、２１a、２３aに焼嵌めした後図１に示すように本体１５に装着する。

また、スラストリング２０、２１の径は、高速用の小歯車１２の刃先径より若干大径となっており、高速用の小歯車１２と高速用の大歯車３２とが噛合部２５を覆うことができるようになっている。さらに、スラストリング２２、２３の径も前述と同様低速用の小歯車１３の刃先より若干大径となっており、低速用の小歯車１３と低速用の大歯車３３とが噛合部２６を覆うことができるようになっている。また、前記スラストリング２０と２１の間の寸法は、高速用の大歯車３２の歯幅より若干大きくしてある。同様にスラストリング２２、２３の間の寸法は、低速用の大歯車３３の歯幅より若干大きくしてある。

この様に構成しているので、入力軸１０がモータで回転されると、高速用の小歯車１２と低速用の小歯車１３とは、高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３に噛合って回転する。このとき高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３の歯側部分はスラストリング２０、２１、２２、２３のそれぞれに案内されるので、高速用の小歯車１２と高速用の大歯車３２および低速用の小歯車１３と低速用の大歯車３３の歯が片あたりせずに正確に噛合うことができる様になっている。

本体１５にベアリング１９a、１９bで回転自在に保持される出力軸４０は、被駆動装置に回転力を伝達する構成であり、高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３がすべり軸受４２，４３により回転自在に設けられている。このすべり軸受４２は、２つの部材で構成してある。即ちすべり軸受４２は、ほぼ同一形態の構成である軸受部材４２a、４２ｂとで構成してある。同様にすべり軸受４３は、ほぼ同一形態の構成である軸受部材４３a、４３ｂとで構成してある。

この軸受部材４２a、４２ｂは、鍔４２c、４２dを備えその幅を高速用の大歯車３２の歯幅より若干小さくしてある。この軸受部材４２a、４２ｂの外径は、高速用の大歯車３２のベアリング孔３２aに固定可能であり、その内径は、出力軸４０の大径部４０aより若干大径となっている。従って、高速用の小歯車１２によって高速用の大歯車３２が回転させられるとき、軸受部材４２aの内径と大径部４０aとの間で滑りながら回転する。

同様に、すべり軸受４３は、ほぼ同一形態の構成である軸受部材４３a、４３ｂとで構成してある。この軸受部材４３a、４３ｂは、鍔４３c、４３dを備えその幅を低速用の大歯車３３の歯幅より若干小さくしてある。この軸受部材４３a、４３ｂの外径は、低速用の大歯車３３のベアリング孔３３aに固定可能であり、その内径は、出力軸４０の大径部４０bより若干大径となっている。従って、低速用の小歯車１３によって低速用の大歯車３３が回転させられるとき、軸受部材４３aの内径と大径部４０bとの間で滑りながら回転する。

この様に、高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３は、出力軸４０の大径部４０aおよび大径部４０bとの間で滑りながら回転するが、その先端がスラストリング２０、２１、２２、２３で保持されているので、片当たりの噛合いを防止することができる。更に、すべり軸受４２，４３は、極めて単純な円筒形であるのでその製作が簡単であり適当な材料の選定（減速装置の負荷条件にあった材質の選択）のみでよいのでその納期が早くなる。更にこの様に単純な形状のすべり軸受４２，４３は、単に円筒形に加工するのみでよいので、高精度の部品が作成できるので、高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３の組み立てに際して、出力軸４０との直角度は、特別な操作でなくても確実に得ることができる。

図２において、すべり軸受４２を構成する軸受部材４２a、４２ｂは、鍔４２c、４２dを備え、その幅方向の寸法が高速用の大歯車３２の歯幅より若干小さくしてある。このため、図２に示す様に、軸受部材４２a、４２ｂを高速用の大歯車３２に装着するとその中央部で大径部４０aの全周に亘って溝３４aが形成される。同様に、すべり軸受４３を構成する軸受部材４３a、４３ｂは、鍔４３c、４３dを備え、その幅方向の寸法が高速用の大歯車３３の歯幅より若干小さくしてある。このため、図２に示す様に、軸受部材４３a、４３ｂを高速用の大歯車３３に装着するとその中央部で大径部４０bの全周に亘って溝３４bが形成される。

上述したすべり軸受４２，４３は、本発明において特にすべり軸受に制限しなくてはならないものでなく、すべり軸受４２，４３を通常の軸受であるラジアル玉軸受あるいはラジアルころ軸受を用いてもほぼ同様の効果を得ることができる。即ち、高速用の大歯車３２及び低速用の大歯車３３と出力軸４０との間に通常の軸受を利用した場合にも、スラストリング２０、２１が高速用の大歯車３２と高速用の小歯車１２の噛合部２５の部分を案内するので、高速用の大歯車３２と出力軸４０の直角度を保ち噛合部２５部分での片当たりの噛合いを防止する。また同様に、スラストリング２２、２３が低速用の大歯車３３と低速用の大歯車３３高速用の小歯車１２の噛合部２６の部分を案内するので、低速用の大歯車３３と出力軸４０の直角度を保ち噛合部２６部分での片当たりの噛合いを防止する。

また、上述したクラッチ付き減速装置の説明では、高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３が出力軸４０に軸受を介して設けられているが、クラッチ付き増速装置の場合出力軸４０がモータに接続される入力軸となり、入力軸１０が出力軸となる。しかし、高速用の大歯車３２及び低速用の大歯車３３と出力軸４０の関係はクラッチ付き減速装置及びクラッチ付き増速装置同一である。従って、本実施例をクラッチ付き増速装置と理解する場合は、出力軸４０を入力軸１０と入力軸１０を出力軸４０とよみがえるものとする。

この溝３４a、３４bは、出力軸４０に設けた通路３５に通路３６a、３６b、を介して接続する。そして、前記通路３５には、出力軸４０の開放端に設けたスイベルジョイント３７から潤滑油が供給される構成である、従って、通路３５、通路３６a、３６bを介して供給される潤滑油は、溝３４a、３４bに溜められ、大径部４０aと軸受部材４２a、４２ｂの間と大径部４０bと軸受部材４３a、４３ｂとの間に潤滑油を供給する。この溝３４a、３４bは、大径部４０aと大径部４０bの全周に亘って形成してあるので、高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３と軸受部材４２a、４２ｂと軸受部材４３a、４３ｂとの間に常時潤滑油を供給する。

高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３との間に設けたクラッチ機構４５及び前記すべり軸受４２、４３の詳細について図１の部分拡大図である図２に基づいて説明する。

クラッチ機構４４は、高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３とが対抗する部分に設けてあり、大径部４０cに設けたスプライン４８と、前記高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３の凹部３９a、３９bに設けたスプライン４９a、４９bと、嵌脱子４５とより構成してある。この嵌脱子４５の内周に設けたスプライン４６aは、前記大径部４０cに設けたスプライン４８に常時噛合い横方向に移動可能である。また嵌脱子４５の外周に設けたスプライン４９a、４９bは、嵌脱子４５が左右いずれかの方向に移動させられると、凹部３９a、３９bのスプライン４９a、４９bいずれかに噛合う構成である。この嵌脱子４５の移動は、図示しないが、クラッチレバー５２の操作により嵌脱子４５に設けた凹部４７に連結するフォーク部材で行われる。

このクラッチ機構４４の嵌脱子４５が図２の位置にあるときは、出力軸４０と高速用の大歯車３２および低速用の大歯車３３とが連結されない「脱」位置にあり、高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３は、入力軸１０から伝達される回転が、高速用の小歯車１２と低速用の小歯車１３から伝達されて空転している。そして、嵌脱子４５が右に操作（高速用の大歯車３２と入力軸６０を連結する位置）されると、嵌脱子４５がスプライン４８と連結したまま移動し、スプライン４６a、４９aが連結されるので、高速用の大歯車３２と出力軸４０とが連結される。同様に嵌脱子４５が左に低速用の大歯車３３と入力軸６０を連結する位置）されると、嵌脱子４５がスプライン４８と連結したまま移動し、スプライン４６b、４９bが連結されるので、低速用の大歯車３３と出力軸４０とが連結される。尚、このクラッチ機構４４の構成は、図５に示すクラッチ機構７４と同一構成である。

以上説明した本実施例のうち図１、図２に示した構造以外（クラッチ機構を除く）の構成は、従来技術と同様の構成であるのでその説明を省く。

以下本実施例の作動について述べる。まず、クラッチレバー５２が操作されずに、そのクラッチ機構４４の嵌脱子４５が出力軸４０のみに噛合っている場合には、入力軸１０に伝達されるモータの回転で高速用の小歯車１２と低速用の小歯車１３が回転する。この回転は、高速用の小歯車１２と低速用の小歯車１３に噛合い回転する高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３に伝達される。この時、高速用の大歯車３２と低速用の大歯車３３は、すべり軸受４２、４３に支承され、回転するのみで出力軸４０は停止したままである。この時出力軸４０と高速用の大歯車３２および低速用の大歯車３３は、空転するのみであるからすべり軸受４２、４３には、負荷の作用しないすべりしか作用しない。

ついで、モータの回転を停止しクラッチレバー５２を操作して、そのクラッチ機構４４の嵌脱子４５を図２の右方向に移動すると、嵌脱子４５は、大径部４０cのスプライン４８と連結されたままそのスプライン４６bが高速用の大歯車３２のスプライン４９a、と噛合う。この状態でモータを駆動し、入力軸１０を回転させると、その回転は、高速用の小歯車１２から高速用の大歯車３２を介して、嵌脱子４５により出力軸４０に伝達される。尚、この時、低速用の小歯車１３に噛合う低速用の大歯車３３も回転するが、クラッチ機構４４の嵌脱子４５で出力軸４０との連結が遮断されているので空転している。

この様に出力軸４０に回転が伝達されると、図５に示した歯車７７a、７７bにより２つの出力軸７８a、７８bを等速に駆動して被駆動装置に伝達する。この様にモータの回転が、被駆動装置に伝達されるとその負荷に応じて、高速用の小歯車１２と高速用の大歯車３２との間に噛合いによる軸直角方向の負荷が作用するが、高速用の大歯車３２が出力軸４０と共に回転しているので、そのすべり軸受４２には軸直角方向の負荷が作用する。すべり軸受４２の軸受部材４２a、４２ｂの内面と大径部４０aの外周には微小隙間があり、高速用の大歯車３２が僅かに倒れようとするが、この倒れは、入力軸１０のスラストリング２０、２１により支えられる。このため、高速用の小歯車１２と高速用の大歯車３２の噛合い回転のよる片当たりを確実に防止する。

以上、本実施例において、嵌脱子４５が右方向に操作された場合について述べたが、嵌脱子４５が左方向に操作された場合は、出力軸４０と低速用の大歯車３３とが連結され、高速用の大歯車３２と出力軸４０との連結されない。従って、入力軸１０に伝達されたモータの回転は、低速用の小歯車１３から低速用の大歯車３３を介して出力軸４０から、歯車７７a、７７bにより等速に分配され被駆動装置に伝達される。

尚、入力軸１０に伝達されるモータの回転が、高速用の小歯車１２から高速用の大歯車３２を介して伝達される場合は、高速の減速となり、低速用の小歯車１３から低速用の大歯車３３を介して伝達される場合は、低速の減速となる。これらのいずれを選択するかは、被駆動装置が要求する作業条件により選択すれば良いものである。

本発明の実施例の断面図。 図１の部分拡大図。 従来のクラッチ付き減速装置の外形図 図３のＡ−Ａ断面図 図３のＢ−Ｂ断面図

符号の説明

１０ 入力軸（出力軸）
１２ 高速用の小歯車
１３ 低速用の小歯車
１５ 本体
２０、２１、２２、２３ スラストリング
２５、２６ 噛合部
３２ 高速用の大歯車
３３ 低速用の大歯車
４０ 出力軸（入力軸）
４２、４３ すべり軸受（軸受）
４４ クラッチ機構
４５ 嵌脱子

Claims (5)

1. モータの出力軸に接続する入力軸と、この入力軸に固定した小歯車と、被駆動装置に接続する出力軸と、この出力軸に回転自在に保持され前記小歯車に噛合い回転する大歯車と、前記出力軸と前記大歯車の間に設けたクラッチ機構とより構成し、前記小歯車の回転がこのクラッチ機構と大歯車を介して出力軸に伝達される構成としたクラッチ付き減速装置において、
   前記大歯車と出力軸との間に軸受を介在させると共に、前記入力軸に固定した小歯車の両側にスラストリングを固定し、このスラストリングが前記小歯車と大歯車の噛合部より大径の外径を有することを特徴とするクラッチ付き歯車装置。
2. 前記軸受を、すべり軸受としこのすべり軸受は大歯車の固定してあり出力軸との間に微小隙間を備えた構成としたことを特徴とする請求項1記載のクラッチ付き歯車装置。
3. 前記すべり軸受を、大歯車の両側から挿入する２つの部材で構成したことを特徴とする請求項２記載のクラッチ付き歯車装置。
4. 前記２つの部材で構成するすべり軸受間に隙間を構成し、この隙間を潤滑油の油室としたことを特徴とする請求項３記載のクラッチ付き歯車装置。
5. 前記入力軸に固定したスラストリングを焼ばめとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のクラッチ付き歯車装置。
   

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