JP2013185690A

JP2013185690A - 動力伝達機構

Info

Publication number: JP2013185690A
Application number: JP2012053511A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Nakajima; 規朗中島; Michihiko Makino; 道彦牧野; Yoshio Yasaka; 義男矢坂; Hajime Erikawa; 肇江利川; Keisuke Kawabata; 慶佑川畑
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-09-19

Abstract

【課題】必要となる電動モータの大型化を招来することなく、ギヤケースからの潤滑油の漏出を防止する。
【解決手段】ギヤケース４３０に設けた出力貫通孔４３２に回転可能に配設し、出力端部がギヤケース４３０の外部に露出する出力軸４２０と、ギヤケース４３０の内部に収容した複数のギヤとを備え、動力が入力された場合に複数のギヤを介して出力軸４２０を回転させるようにした動力伝達機構において、ギヤケース４３０において出力軸４２０の外周面に対向する部位に円筒状の内周面４３３ａを有した周壁部４３３を設けるとともに、出力軸４２０を正転させた場合に周壁部４３３に対してギヤケース４３０の内部に進行するように出力軸４２０の外周面に螺旋状の突条部４２３を形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力が入力された場合にギヤケースの内部に収容した複数のギヤを介して出力軸を回転させるようにした動力伝達機構に関するものである。

例えば、ギヤードモータに適用される減速機では、入力軸と出力軸との間に構成された減速ギヤ列がギヤケースの内部に収容されており、入力軸に接続された電動モータが駆動した場合、出力軸から減速ギヤ列の減速比に応じたトルクが出力される。この種の減速機では、通常、ギヤケースの内部にグリス等の潤滑剤が充填されており、摩擦損失の低減を図るとともに、ギヤ等の部品の耐摩耗性を向上させるようにしている。

ここで、減速機の入力軸及び出力軸は、ギヤケースに形成された貫通孔を介してギヤケースの外部と内部との間に渡って配設する構成とならざるを得ない。従って、これら入力軸及び出力軸が貫通する貫通孔には、潤滑油の漏出を防止するための構造を適用する必要がある。このうち、入力軸に関しては、その接続先が常に電動モータであるため、ギヤケースと電動モータのモータケースとの間にＯリング等のシール部材を介在させれば、潤滑油の漏出を確実に防止することができるようになる。

これに対して出力軸については、その接続先が不特定であり、相手部品との間にシール部材を設ける構成を適用することが困難である。このため従来では、ギヤケースと出力軸の外周面との間にシール部材を介在させて潤滑油の漏出を防止しているのが一般的である（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２０００−２７８９０６号公報特開２００９−１０８９９９号公報

ギヤケースと出力軸の外周面との間にシール部材を介在させて潤滑油の漏出を防止するには、出力軸の外周面に対するシール部材の接触圧力をできるだけ大きく設定することが好ましい。

しかしながら、出力軸はシール部材に対して回転するものである。従って、両者の接触圧力を大きく設定した場合には、出力軸の回転抵抗が増大することとなり、所望のトルクを得るために必要となる電動モータの大型化を招来することになる。特に、出力軸と減速機のギヤとを合成樹脂によって一体成形した場合には、出力軸を大径に構成することで剛性を確保するようにしているため、シール部材による出力軸の回転抵抗が大きくなる傾向にあり、より大型の電動モータが必要となる。

本発明は、上記実情に鑑みて、必要となる電動モータの大型化を招来することなく、ギヤケースからの潤滑油の漏出を防止することのできる動力伝達機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る動力伝達機構は、ギヤケースに設けた貫通孔に回転可能に配設し、出力端部が前記ギヤケースの外部に露出する出力軸と、前記ギヤケースの内部に収容した複数のギヤとを備え、動力が入力された場合に前記複数のギヤを介して前記出力軸を回転させるようにした動力伝達機構において、前記ギヤケースにおいて前記出力軸の外周面に対向する部位に円筒状の周壁部を設けるとともに、前記出力軸を正転させた場合に前記周壁部に対して前記ギヤケースの内部に進行するように前記出力軸の外周面に螺旋状の突条部を形成したことを特徴とする。

また、本発明は、上述した動力伝達機構において、前記出力軸の端面には、軸方向に突出し、動力の伝達先となる被駆動軸の被当接面に当接した場合に当接状態を維持して被駆動軸に動力を伝達する伝達当接面を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上述した動力伝達機構において、前記伝達当接面は、前記出力軸を軸方向に沿って被駆動軸から離隔させた場合に被当接面に対して当接状態が解除されるものであり、前記出力軸の端面には、前記出力軸を逆転させた場合に前記被駆動軸を軸方向に沿って離隔させる推力を発生するように傾斜面を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、出力軸が正転した場合に螺旋状の突条部が潤滑油をギヤケースの内部に戻すように機能するため、出力軸との接触圧力を増大させることなく潤滑油の漏出を防止することができるようになる。従って、所望のトルクを得るために必要となる電動モータを大型化する問題を招来する恐れがなくなる。

図１は、本発明の実施の形態である動力伝達機構を適用した粉末原料払出装置の断面側面図である。図２は、図１に示した粉末原料払出装置の要部の拡大断面側面図である。図３は、図１に示した粉末原料払出装置の要部の拡大断面側面図である。図４は、図１に示した粉末払出装置に適用する動力伝達機構の外観を示す斜視図である。図５は、図４に示した動力伝達機構の半断面を示す斜視図である。図６は、図４に示した動力伝達機構の出力軸を示す斜視図であり、（ａ）と（ｂ）は互いに見る位置を変えて示したものである。図７は、図１に示した粉末原料払出装置において被駆動軸となるオーガスクリュの端部を示す斜視図であり、（ａ）と（ｂ）は互いに見る位置を変えて示したものである。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る動力伝達機構の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である動力伝達機構を適用した粉末原料払出装置を示したものである。ここで例示する粉末原料払出装置は、カップ式の飲料ディスペンサや飲料自動販売機に搭載され、原料容器１０に貯留したインスタントコーヒーやココア等の飲料の素やパウダークリーム等の調味料となる粉末原料を所定量ずつシュート２０に払い出すためのものである。尚、以下においては便宜上、図１中の左方が前方、右方が後方として説明を行う。

原料容器１０は、上端に投入口１１ａを有した箱状を成す容器本体部１１と、容器本体部１１の下端部に設けたホッパ部１２と、ホッパ部１２の下端部に設けた円筒状部１３とを有して構成してある。容器本体部１１は、横断面が矩形状を成す筒状部分である。容器本体部１１の投入口１１ａは、前方側の縁が後方側の縁よりも高さが低くなるように傾斜して設けてあり、蓋体１４によって閉塞することが可能である。ホッパ部１２は、下方に向かうに従って漸次前後方向の寸法が小さくなるように構成した漏斗状を成す部分である。円筒状部１３は、軸心が前後方向に沿ってほぼ水平となるように構成された中空部分であり、その中央上部を介してホッパ部１２の内部に連通しているとともに、その前端部に設けた吐出口１３ａを介してシュート２０の上端内部に連通している。シュート２０は、上下方向に沿って延在し、かつ下端に払出口２０ａを有した筒状部材であり、その下端部にシャッタ２１を備えている。シャッタ２１は、支持軸部２２を中心に回転可能に配設してあり、図１中の実線で示す閉塞位置に配置された場合にシュート２０の払出口２０ａを閉塞し、図１中の二点鎖線で示す開放位置に配置された場合にシュート２０の払出口２０ａを開放するものである。

原料容器１０の円筒状部１３には、オーガスクリュ３０が配設してある。オーガスクリュ３０は、軸部３１の外周面に螺旋状の突条３２を有したもので、突条３２の外周面を円筒状部１３の内周面に近接させた状態で軸部３１の軸心回りに回転することが可能である。図からも明らかなように、このオーガスクリュ３０は、円筒状部１３の後端部に設けた摺動孔１３ｂを介して基端部が外部に突出している。

図には明示していないが、この原料容器１０には、装置本体１の搭載面１ａに円筒状部１３の下部を載置させた状態で後方にスライドさせることで装置本体１に装着された状態を維持するように、装置本体１との間に係止手段が設けてある。この係止手段は、予め設定された操作力を加えれば、原料容器１０を前方にスライドさせた場合に原料容器１０を装置本体１から取り外すことができるように互いの係止状態を解除することが可能である。

一方、原料容器１０が装着される装置本体１には、オーガスクリュ３０の延長上となる部位にギヤードモータ４０が設けてある。ギヤードモータ４０は、図２〜図５に示すように、駆動源たる電動モータ４１０と、電動モータ４１０の回転を減速した状態で出力軸４２０から出力する減速機とを一体のユニットとして構成したもので、原料容器１０を装置本体１に装着した状態においてオーガスクリュ３０の軸心と出力軸４２０の軸心とが互いに合致するように配設してある。本実施の形態では、ギヤケース４３０の内部に減速機を構成する減速ギヤ列を収容し、かつモータケース４１１を介して電動モータ４１０をギヤケース４３０の下方部に支持させるとともに、出力軸４２０をギヤケース４３０の上方部に配置したギヤードモータ４０を適用している。

減速ギヤ列に対して入力軸となる電動モータ４１０の駆動軸４１２は、ギヤケース４３０に形成した入力貫通孔４３１を介してギヤケース４３０の内部に収容してある。この駆動軸４１２には、減速ギヤ列の一要素であるドライブギヤ４４０が一体回転するように取り付けてある。図には明示していないが、モータケース４１１とギヤケース４３０との間には、Ｏリングが介在させてある。このＯリングは、モータケース４１１とギヤケース４３０との間に圧接された状態で配設してあり、ギヤケース４３０の内部に充填した潤滑油が、ギヤケース４３０の入力貫通孔４３１からギヤードモータ４０の外部に漏出しないように機能する。

ギヤードモータ４０の出力軸４２０は、合成樹脂によって成形したもので、ギヤケース４３０に設けた出力貫通孔４３２を介してギヤケース４３０の内部と外部とに渡って配設してある。ギヤケース４３０の出力貫通孔４３２は、ギヤケース４３０の外部に向けて突出した周壁部４３３を貫通するように設けたもので、出力軸４２０の外周面に対向する円筒状の内周面４３３ａを有している。

この出力軸４２０には、ギヤケース４３０の内部に位置する部分にファイナルギヤ４２１が一体に設けてある。ファイナルギヤ４２１は、減速ギヤ列の一要素となる平歯車であり、ドライブギヤ４４０が設けられた駆動軸４１２が回転した場合に、他の減速ギヤ列を構成するギヤを介して回転し、出力軸４２０を減速して回転するように機能する。

また、ギヤードモータ４０の出力軸４２０には、ギヤケース４３０の外部に位置する端面に一対の当接突部４２２が一体に設けてあるとともに、ファイナルギヤ４２１と当接突部４２２との間においてギヤケース４３０の周壁部４３３に対向する部位に突条部４２３が一体に設けてある。

当接突部４２２は、図４〜図６に示すように、出力軸４２０の端面から軸方向に突出し、オーガスクリュ３０の端面に設けた被当接突部３２２と噛み合う部分であり、出力軸４２０の軸心を中心として互いに点対称となるように構成してある。個々の当接突部４２２には、伝達当接面４２２ａ及び傾斜面４２２ｂが設けてある。伝達当接面４２２ａは、出力軸４２０の軸方向に沿って延在し、かつ出力軸４２０の半径よりもわずかに小さい幅を有した矩形状の平面であり、出力軸４２０の軸心を中心として互いにほぼ１８０°ずれた位置に配置してある。傾斜面４２２ｂは、伝達当接面４２２ａの突出端部から他方の伝達当接面４２２ａの基端に向けて漸次突出高さが低くなるように出力軸４２０の円弧に沿って延在した面である。

オーガスクリュ３０の端面に設けた被当接突部３２２は、図７の（ａ）及び図７の（ｂ）に示すように、出力軸４２０の当接突部４２２と同じ形状、同じ寸法に構成したもので、当接突部４２２の伝達当接面４２２ａに対応する被当接面３２２ａと、当接突部４２２の傾斜面４２２ｂに対応する被当接傾斜面３２２ｂとを有している。

これら出力軸４２０の当接突部４２２とオーガスクリュ３０の被当接突部３２２とは、伝達当接面４２２ａを被当接面３２２ａに当接させた場合に相互に当接状態を維持することになり、伝達当接面４２２ａが被当接面３２２ａに当接する向きに出力軸４２０を正転させた場合、出力軸４２０の回転をオーガスクリュ３０に伝達するように機能する。これに対して当接突部４２２の傾斜面４２２ｂと被当接突部３２２の被当接傾斜面３２２ｂとは、出力軸４２０の伝達当接面４２２ａとオーガスクリュ３０の被当接面３２２ａとが互いに当接した状態にある場合、相互の間に隙間を確保して互いに対向して配置されており、この状態から出力軸４２０を逆転した場合に互いに当接することになる。

図２、図３、図５、図６に示すように、出力軸４２０の突条部４２３は、出力軸４２０が正転した場合にギヤケース４３０の周壁部４３３に対して内部に進行するように形成した螺旋状の突出部分である。この突条部４２３は、外周面がギヤケース４３０に設けた周壁部４３３の内周面４３３ａに近接して位置するように構成してある。

上記のように構成した粉末原料払出装置では、原料容器１０を装置本体１の搭載面１ａに当接させた場合、図３に示すように、ギヤードモータ４０の出力軸４２０とオーガスクリュ３０とが互いの軸心を合致させた位置に配置される。この状態から原料容器１０を装置本体１に対して後方にスライドさせると、図２に示すように、出力軸４２０の端面に設けた当接突部４２２の相互間にオーガスクリュ３０の端面に設けた被当接突部３２２が進入し、当接突部４２２の伝達当接面４２２ａと被当接突部３２２の被当接面３２２ａとが近接して対向配置された状態となる（噛み合い状態）。この間、当接突部４２２の伝達当接面４２２ａと被当接突部３２２の被当接面３２２ａとが離隔した状態であっても、当接突部４２２の傾斜面４２２ｂと被当接突部３２２の被当接傾斜面３２２ｂとが互いに当接することによって出力軸４２０もしくはオーガスクリュ３０が適宜相対回転しながら原料容器１０の後方へのスライドが進行することになり、係止手段（図示せず）が作用する時点においては、常に当接突部４２２の伝達当接面４２２ａと被当接突部３２２の被当接面３２２ａとが近接して対向配置された噛み合い状態となる。

この状態からギヤードモータ４０を駆動して出力軸４２０を正転させると、出力軸４２０の回転がオーガスクリュ３０に伝達されることになり、原料容器１０に貯留されていた粉末原料が吐出口１３ａからシュート２０に吐出される。シュート２０に吐出された粉末原料は、シャッタ２１が開放位置に移動することで払出口２０ａから落下し、図示せぬカップの内部に払い出される。

ここで、粉末原料を払い出すべくオーガスクリュ３０を駆動している間においては、出力軸４２０の正転に伴って出力軸４２０の突条部４２３がギヤケース４３０の周壁部４３３に対して常にギヤケース４３０の内部に進行するように移動する。従って、ギヤケース４３０の出力貫通孔４３２においては、出力軸４２０の突条部４２３とギヤケース４３０の周壁部４３３との間で常に潤滑油がギヤケース４３０の内部に戻されるように移動することになり、出力軸４２０との間にＯリング等のシール部材を介在させずとも、ギヤケース４３０に充填した潤滑油が外部に漏出する事態を招来する恐れがない。しかも、出力軸４２０は、所望の剛性を確保するために大径に構成されるが、周壁部４３３の内周面４３３ａに対しては突条部４２３の外周面のみが近接して対向されるため、回転する際のギヤケース４３０との摺動抵抗が低減された状態となる。これにより、電動モータ４１０の動力をオーガスクリュ３０に対して効率良く伝達することが可能となり、オーガスクリュ３０に要求されるトルクを得るために必要となる電動モータ４１０の小型化を図ることができるようになる。

一方、ギヤードモータ４０の出力軸４２０を反転させた場合には、出力軸４２０の当接突部４２２とオーガスクリュ３０の被当接突部３２２との間で傾斜面４２２ｂと被当接傾斜面３２２ｂとが当接した状態となり、これら傾斜面４２２ｂ及び被当接傾斜面３２２ｂの傾斜作用によって出力軸４２０とオーガスクリュ３０との間を互いに離隔させるように推力が発生する。従って、例えば保守点検時においては、装置本体１からシュート２０を取り外した状態で出力軸４２０を反転させれば、装置本体１に対してオーガスクリュ３０が前方側に押し出されることとなり、保守点検作業者自身が大きな操作力を加えなくとも、係止手段（図示せず）による係止状態が解除されて原料容器１０を装置本体１から容易に取り外すことが可能となる。

装置本体１から原料容器１０を取り外した状態では、ギヤードモータ４０の出力軸４２０に設けた一対の当接突部４２２が外部に露出した状態となる。しかしながら、当接突部４２２は、図４に示すように、出力軸４２０の端面に設けたものであり、出力軸４２０の外周面から突出する構成にはない。従って、出力軸４２０が外部に露出した状態でギヤードモータ４０が駆動したとしても、出力軸４２０の回転に伴って当接突部４２２と装置本体１の搭載面１ａとの距離が変化することはなく、当接突部４２２と搭載面１ａとの間に異物を噛み込んでしまうような事態を招来する恐れがない。

尚、上述した実施の形態では、粉末原料払出装置に適用される動力伝達機構を例示しているが、動力伝達機構の用途はこれに限定されない。

４０ギヤードモータ
３２２被当接突部
３２２ａ被当接面
３２２ｂ被当接傾斜面
４１０電動モータ
４１１モータケース
４１２駆動軸
４２０出力軸
４２１ファイナルギヤ
４２２当接突部
４２２ａ伝達当接面
４２２ｂ傾斜面
４２３突条部
４３０ギヤケース
４３１入力貫通孔
４３２出力貫通孔
４３３周壁部
４３３ａ内周面
４４０ドライブギヤ

Claims

ギヤケースに設けた貫通孔に回転可能に配設し、出力端部が前記ギヤケースの外部に露出する出力軸と、前記ギヤケースの内部に収容した複数のギヤとを備え、動力が入力された場合に前記複数のギヤを介して前記出力軸を回転させるようにした動力伝達機構において、
前記ギヤケースにおいて前記出力軸の外周面に対向する部位に円筒状の周壁部を設けるとともに、前記出力軸を正転させた場合に前記周壁部に対して前記ギヤケースの内部に進行するように前記出力軸の外周面に螺旋状の突条部を形成したことを特徴とする動力伝達機構。
前記出力軸の端面には、軸方向に突出し、動力の伝達先となる被駆動軸の被当接面に当接した場合に当接状態を維持して被駆動軸に動力を伝達する伝達当接面を設けたことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
前記伝達当接面は、被当接面に当接した状態において前記出力軸と被駆動軸とが互いに軸方向に離隔する移動を許容するように構成したものであり、
前記出力軸の端面には、前記出力軸を逆転させた場合に前記被駆動軸を軸方向に沿って離隔させる推力を発生するように傾斜面を形成したことを特徴とする請求項２に記載の動力伝達機構。