JP2009264570A - 歯車減速機の軸封部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的少量の潤滑油を、確実に、軸封構造部に送り込み、還流させる歯車減速機の軸封部構造を提供する。
【解決手段】歯車箱内に歯車減速機構が内蔵され、その歯車減速機構を潤滑する潤滑油が封入され、歯車減速機構の回転軸３２がテーパー軸受け３４で支持され、回転軸３２からの潤滑油を、オイルシール３６によりシールする歯車減速機の軸封部構造において、軸封部構造は、オイルシール３６と、フィルタ３８と、潤滑油の圧力を低減する圧力低減壁２６ａとから構成され、圧力低減壁２６ａの側面とテーパー軸受けのアウターレース３４ａの側面との間に補助凸部２７が形成され、圧力低減壁２６ａの側面とテーパー軸受けのインナーレース３４ｂの側面との間に隙間Ｔが設けられ、圧力低減壁２６ａの内周面と回転軸３２との間に隙間Δが形成され、隙間Δと隙間Ｔの関係がＴ＞Δとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、歯車減速機の軸封部構造に関する。

従来からの技術として、図４に示す、特許文献１のようなボール軸受け５０を用いた歯車減速機の軸封部構造がある。
図４は、従来技術のボール軸受けを用いた歯車減速機の軸封部構造の要部断面図を示す。

しかし、特許文献１のようにボール軸受け５０を用いた場合には、比較的大きい荷重には対応できず、また、特に、アキシャル荷重に対応できないので、用途が限定されるという問題があった。
特開２００７−４６６５３号公報

そこで、このような問題に対応するには、テーパー軸受けを用いることが考えられる。テーパー軸受けによれば、ボール軸受けよりも大荷重に、また、特に、アキシャル荷重にも対応することができる。

しかし、図４の従来のボール軸受け５０の替わりに、テーパー軸受けを用いただけでは、次のような問題が生じる。以下、説明の便宜上、本発明の実施例を示す図３（ａ）、（ｂ）を参照して、上記の問題点につき説明する。
歯車減速機に内蔵されている歯車減速機構が回転作動すると、内部に封入されている潤滑油が撹拌され、圧力を持った多量の潤滑油がテーパー軸受けのアウターレースに近い側から軸封構造部に浸入して来る。この圧力を持った多量の潤滑油が、直接、軸封構造部に流入すると、多量の潤滑油が軸封構造部から漏れ出すので、これを防止すべく、フィルタ３８とテーパー軸受け３４との間に、ギヤケースの一部を径方向内側に延ばすことにより形成される圧力低減壁２６ａが設けられ、潤滑油をこの圧力低減壁２６ａに衝突させることにより、圧力を低減させ、圧力低減壁２６ａに衝突した潤滑油を、再び、歯車減速機構の方に戻すことにより還流させるようにしている。
しかし、従来のボール軸受け５０の替わりに、テーパー軸受け３４を用いただけであると、圧力低減壁２６ａの側面とテーパー軸受け３４のアウターレース３４ａのインナーレースの側面との間の隙間Ｔと圧力低減壁２６ａと回転軸間隙間Δが、Δ≒Ｔという関係になり、圧力低減壁２６ａに衝突した潤滑油が、殆ど、歯車減速機構の方に還流しないという問題がある。

ところで、図３（ｂ）に示すように、圧力低減壁２６ａ端部に設けられた補助凸部２７がテーパー軸受け３４のインナーレース３４ｂとの隙間Ｔを決定する。一般的に、テーパー軸受けは、ボール軸受けよりも、大荷重、アキシャル荷重に対応しているが、前記隙間Ｔが狭く設定されると、テーパー軸受けから圧力低減壁へ浸入した潤滑油に対して循環路が形成されず、その結果、潤滑油の還流が阻害されてしまう。
また、前記隙間Ｔが小さいと、潤滑油の還流が妨げられる結果、潤滑油の冷却効果も低下する。そうすると、テーパー軸受け部を通過した潤滑油は、テーパー軸受けのころがり抵抗による温度上昇により潤滑油の粘度を大きく低下させ、その結果、テーパー軸受けのインナーレースとアウターレースの間の油膜形成力が阻害され、金属接触による焼き付き等が起こり易くなる可能性がある。
さらに、圧力低減壁の厚さｔを軸方向に厚くすると、コンパクト性に欠けてくるという問題も潜在的にあった。
そこで、本発明は、比較的少量の潤滑油を、確実に、軸封構造部に送り込み、且つ、還流させるという見地から、従来の前記のような課題を解決することを目的とする。

本発明は、歯車箱内に歯車減速機構が内蔵され、前記歯車箱内に前記歯車減速機構を潤滑する潤滑油が封入され、前記歯車減速機構の回転軸がテーパー軸受けで支持され、前記回転軸からの潤滑油の漏洩を、オイルシールによりシールする歯車減速機の軸封部構造において、
該軸封部構造は、前記オイルシールと、前記潤滑油を濾過するフィルタと、前記回転軸の外周面に隙間を介して対向し前記潤滑油の圧力を低減する圧力低減壁とから構成され、
前記圧力低減壁の側面とテーパー軸受けのアウターレースの側面との間に補助凸部が形成され、
前記圧力低減壁の側面とテーパー軸受けのインナーレースの側面との間に隙間Ｔが設けられ、
前記圧力低減壁の内周面と回転軸との間に隙間Δが形成され、
該隙間Δと前記隙間Ｔの関係がＴ＞Δであることを特徴とする、
歯車減速機の軸封部構造により前記の課題を解決した。

本発明によれば、圧力が低減された、比較的少量の潤滑油が確実に軸封構造部に送り届けられ、且つ、還流されるので、潤滑油の発熱を抑制しながら、軸封構造部の適度の潤滑を実現することができる。

以下、図１〜３を参照しながら本発明の歯車減速機の軸封部構造について説明する。
図１は本発明のギヤードモータの一部断面を含む正面図である。図２は図１に示すギヤードモータの一部断面を含む側面図である。図３（ａ）は図２のＡ部の拡大断面図、図３（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大断面図である。

まず、本発明のギヤードモータの概要につき説明する。このギヤードモータ１０は、図１に示すように、モータ部１２と減速機部１４とから構成され、モータ部１２と減速機部１４とは、モータ部１２の後述する負荷側軸受けブラケット１６を介して連結されている。

モータ部１２は、図１に示すように、両端側が回転自在に支持されたモータ軸１８と、フレーム２０とを具えている。フレーム２０には、その一端部にモータ軸１８の負荷側を負荷側軸受け２２を介して支持する負荷側軸受けブラケット１６が取り付けられ、図示はしないが、その他端部にモータ軸１８の反負荷側を反負荷側軸受け（図示せず。）を介して支持する反負荷側軸受けブラケット（図示せず。）が取付けられている。

また、モータ軸１８の負荷側は負荷側軸受け２２を貫通して延長されており、この延長部の外周にはウォーム２４が形成されている。そして、このウォーム２４は減速機部１４の後述するギヤケース２６内に位置し、減速機部１４のギヤケース２６内に内蔵された後述するウォームホイール２８と噛合うようになっている。従って、モータ軸１８は減速機部１４の入力軸としての機能を有する。

減速機部１４は、図１、２に示すように、モータ部１２の負荷側軸受けブラケット１６に取付けられるギヤケース２６と軸受けブラケット２６’とを具え、負荷側軸受けブラケット１６とギヤケース２６と軸受けブラケット２６’とにより歯車箱３０を構成している。そして、軸受けブラケット２６’は、図２に示すように、ギヤケース２６に対してボルトにより取外し可能に取付けられている。歯車箱３０内には、ウォーム２４と噛合うウォームホイール２８と、ウォームホイール２８に連結された出力軸（回転軸）３２とが組込まれている。出力軸３２の両端部は、ギヤケース２６と軸受けブラケット２６’にそれぞれ組込まれたテーパー軸受け３４，３４’により回転自在に取付けられている。

ウォーム２４とウォームホイール２８とは歯車減速機構を構成している。また、歯車箱３０内には、ウォーム２４とウォームホイール２８とにより構成される歯車減速機構を潤滑する潤滑油が封入されている。

負荷側軸受けブラケット１６は、図１，２に示すように、モータ軸１８の負荷側が負荷側軸受け２２を介して貫通されており、モータ部１２のフレーム２０の一端側の開口部と減速機部１４のギヤケース２６の開口部とを閉鎖し、モータ部１２と減速機部１４との間を仕切っている。

次に、出力軸３２の一端側の軸封部構造について説明する。以下の説明では、本発明の実施例を出力軸３２の一端側につき説明しているが、本件発明の軸封部構造を出力軸の他端部においても実施できることは当然である。

図３（ａ）に示すように、ギヤケース２６と出力軸３２の外周面との間には、歯車箱３０内の潤滑油の漏洩をシールするためのオイルシール３６が装着されている。オイルシール３６はテーパー軸受け３４より外側に位置して配置されており、このオイルシール３６は、ウォーム２４とウォームホイール２８の回転により歯車箱３０内の潤滑油が攪拌されて飛散したとき、潤滑油がテーパー軸受け３４を経て外部へ漏れるのを防止する。

また、このオイルシール３６は、リップ３６ａと塵除け３６ｂとガータばね３６ｃを具え、ガータばね３６ｃの締付力によりリップ３６ａを出力軸３２の外周面に押し付け、リップ３６ａと出力軸３２の外周面との間の摺動部が適切な接触を維持するようになっている。

ギヤケース２６と出力軸３２の外周面との間には、オイルシール３６に隣接して薄板状のフィルタ３８が装着されている。フィルタ３８はオイルシール３６よりテーパー軸受け３４側に位置して配置されており、このフィルタ３８は攪拌されて飛散した潤滑油中に混入している摩耗粉を濾過するものである。
このフィルタ３８は、オイルシール３６のリップ２０ａが摺動する出力軸３２の外周面に回転自在に密着する内径の中心孔が中心部に形成され、また、その外周面は中心孔と同心状に形成された環状をしている。すなわち、フィルタ３８はその中心部にある中心孔において出力軸３２に密嵌されている。

なお、フィルタ３８の素材としては、摩耗粉のような微粒子を濾過して潤滑油を透過することができ、且つ、潤滑油の圧力を受けても変形しない程度の保形性を具えた素材であればよいが、高密度多孔性部材からなる不織布により構成されるのが好適である。

また、フィルタ３８はオイルシール３６側の側面に補強板４０を有している。この補強板４０は、フィルタ３８とほぼ同一の外径を有し、中心部に出力軸３２が貫通するフィルタ３８の中心孔よりも大きな内径を有する中心孔が形成され、薄く剛性のある金属板で製作されている。すなわち、補強板４０は出力軸３２に遊嵌されている。

そして、一方の側面に補強板４０を有するフィルタ３８がオイルシール３６に隣接して組込まれた状態では、補強板４０の中心孔の内周面と出力軸３２の外周面との間の環状の隙間をフィルタ３８が遮蔽しており、歯車箱３０内の潤滑油は、この環状の隙間部分に露出しているフィルタ３８の部分を通って、オイルシール３６とフィルタ３８との間に流入できるようになっている。

この実施例では、フィルタ３８は一方の側面に補強板４０を有することにより、潤滑油の圧力によるフィルタ３８の変形を抑えることができ、フィルタ３８を薄くすることができる。
なお、図３（ａ）には、オイルシール３６側の側面に補強板４０を有しているフィルタ３８を示してあるが、実施例はこれに限定されず、フィルタ３８のオイルシール３６側、テーパー軸受け３４側のうちの少なくとも一側面に補強板４０を設ければよい。

この実施例では、テーパー軸受け３４側からオイルシール３６側へは、補強板４０の中心孔の内周面と出力軸３２の外周面との間の環状の隙間部分に露出しているフィルタ３８の部分のみで潤滑油の流通、及び濾過機能を有するが、補強板４０にその剛性を損なわない範囲で、孔やスリットを形成してもよい。これにより潤滑油の有効な濾過面積が増加し、フィルタ３８の目詰まりを生じにくくすることができる。

フィルタ３８とテーパー軸受け３４との間には、ギヤケース２６の一部を径方向内側に延ばすことにより圧力低減壁２６ａが形成されている。この圧力低減壁２６ａは、フィルタ３８に隣接してフィルタ３８よりテーパー軸受け３４側に位置し、攪拌されて飛散する潤滑油の圧力を低減する機能を有する。

圧力低減壁２６ａの幅ｔを薄くし過ぎると潤滑油の圧力を受ける強度が不足し、厚くし過ぎると軸方向に寸法が大きくなり減速機全体の構造が大型化してしまうという問題がある。

また、圧力低減壁２６ａの内周面と出力軸３２の外周面との間には隙間Δが設けられている。圧力低減壁２６ａとテーパー軸受け３４のインナーレース３４ｂとの間には隙間Ｔが設けられている。

隙間Ｔの値が大きすぎると軸方向に寸法が大きくなりコンパクトさに欠け、さらには、多量の潤滑油がオイルシールのフィルタ部分に流れ込むため、潤滑油の流量低減、流速低減、及び圧力低減効果が生じないため潤滑油による冷却効果が発揮されない。また、隙間Ｔが小さ過ぎると、潤滑油の還流が阻害されるため、軸受け部の圧力は増し、発熱も増す。また、圧力低減壁と軸受間隙間へ流入した油が流出しないため、摩耗粉がＴ部に堆積することが考えられる。

そこで、隙間Δと隙間Ｔの関係については、潤滑油の還流（流出入）作用の促進という見地から、Ｔ＞Δとする。

なお、図示は省略するが、本発明は、モータを具えない減速機タイプの軸封部構造にも適用可能である。

本発明のギヤードモータの一部断面を含む正面図。 図１に示すギヤードモータの一部断面を含む側面図。 （ａ）は図２のＡ部の拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大断面図。 従来技術のボール軸受けを用いた減速機の要部断面図。

符号の説明

２６ａ： 圧力低減壁
２７： 補助凸部
３０： 歯車箱
３２： 出力軸（回転軸）
３４： テーパー軸受け
３４ａ： テーパー軸受けのアウターレース
３４ｂ： テーター軸受けのインナーレース
３６： オイルシール
３８： フィルタ
４０： 補強板

Claims (2)

1. 歯車箱内に歯車減速機構が内蔵され、前記歯車箱内に前記歯車減速機構を潤滑する潤滑油が封入され、前記歯車減速機構の回転軸がテーパー軸受けで支持され、前記回転軸からの潤滑油の漏洩を、オイルシールによりシールする歯車減速機の軸封部構造において、
   該軸封部構造は、前記オイルシールと、前記潤滑油を濾過するフィルタと、前記回転軸の外周面に隙間を介して対向し前記潤滑油の圧力を低減する圧力低減壁とから構成され、
   前記圧力低減壁の側面とテーパー軸受けのアウターレースの側面との間に補助凸部が形成され、
   前記圧力低減壁の側面とテーパー軸受けのインナーレースの側面との間に隙間Ｔが設けられ、
   前記圧力低減壁の内周面と回転軸との間に隙間Δが形成され、
   該隙間Δと前記隙間Ｔの関係がＴ＞Δであることを特徴とする、
   歯車減速機の軸封部構造。
2. 前記フィルタの少なくとも一側面に補強板を有している、請求項１の歯車減速機の軸封部構造。

Images