JP2014001835A

JP2014001835A - ピニオン付きシャフト及び減速機

Info

Publication number: JP2014001835A
Application number: JP2012138909A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Muramatsu; 篤史村松
Original assignee: Nissei Corp
Current assignee: Nissei Corp
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2014-01-09

Abstract

【課題】歯車部を軸部と別体にしても、高い強度が得られ、噛み合いに支障なく使用できるようにする。
【解決手段】後端にモータ軸が同軸で連結可能で、前端にピニオン１５が形成されて、前後一対のボールベアリング６，１３によって軸支されるピニオン付きシャフト１であって、ボールベアリング１３の後方を分割面として後側の軸部２と前側の歯車部３とに二分割し、軸部２に設けた第２圧入孔４Ｂに歯車部３に設けた小径部１４を圧入することで両者を接合してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピニオンが形成される前端が軸受によって軸支されるピニオン付きシャフトと、そのピニオン付きシャフトを用いた減速機とに関する。

図８は、従来のピニオン付きシャフトを示すもので、ピニオン付きシャフト５０は、前後２つの軸受５２，５２によって軸支される軸部５１と、その軸部５１の前端に同軸で突設されるピニオン５３とを備え、軸部５１の後端に同軸で形成された有底孔５４に、モータ軸等の回転軸を連結可能としている。
このようなピニオン付きシャフト５０は、例えば特許文献１や図９に示すような減速機６０に用いられる。この減速機６０は、モータ６１と、モータ６１のモータ軸６１ａと直交状に配置される出力軸６２とを備え、ピニオン付きシャフト５０は、モータ６１と出力軸６２との間でモータ軸６１ａと同軸で配置されて、軸部５１の有底孔５４にモータ軸６１ａがクランプされる一方、ピニオン５３が、出力軸６２にキー結合されたベベルギヤ６３に噛合して、モータ軸６１ａの回転を減速して出力軸６２に伝達可能としている。６４はケース、６５は出力軸６２の軸受である。

この減速機６０においては、モータ軸６１ａの径やベベルギヤ６３の種類が変わると、それに合わせてピニオン付きシャフト５０の軸部５１やピニオン５３の形状を変える必要があるため、ピニオン付きシャフト５０はモータ軸６１ａやベベルギヤ６３の種類に合わせて多数用意する必要があり、管理も困難なものとなる。
そこで、図１０に示すピニオン付きシャフト５０Ａのように、ピニオン５３を有する歯車部５５を軸部５１と別体に形成して、歯車部５５の後端に設けた小径の連結軸５６を軸部５１の前部に設けた圧入孔５７に圧入して接合するようにすれば、軸部５１と歯車部５５とをそれぞれモータ軸６１ａやベベルギヤ６３の種類に合わせて組み合わせることができ、必要数が減少して管理の手間は緩和される。

特開２０００−２２８８４７号公報

しかし、図１０のように歯車部を軸部と別体にすると、接合部での強度の低下は避けられない。特にベベルギヤに対する噛み合いのように、歯車部の軸に対して垂直方向の荷重（曲げ荷重）が加わる場面では、噛み合いに影響が出るおそれがある。

そこで、本発明は、歯車部を軸部と別体にしても、高い強度が得られ、噛み合いに支障なく使用できるピニオン付きシャフト及び減速機を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ピニオンが形成される前端が軸受によって軸支されるピニオン付きシャフトであって、軸受よりも後方を分割面として後側の軸部と前側の歯車部とに二分割し、軸部と歯車部とを接合してなることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、歯車部は、軸受に保持される大径部より小径の小径部を後方へ同軸で突設して、小径部を軸部に形成した圧入孔に圧入することで軸部と歯車部とを接合させることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、減速機であって、ケース内に、請求項１又は２に記載のピニオン付きシャフトを軸受を介して軸支させて、ケースに連結したモータのモータ軸を軸部の後端に連結する一方、ピニオン付きシャフトの前方で直交状に配されたベベルギヤに、ピニオン付きシャフトのピニオンを噛合させたことを特徴とするものである。

請求項１及び３に記載の発明によれば、ピニオン付きシャフトの軸受の後方を分割面として軸部と歯車部とに分割したことで、軸部と歯車部との接合部に加わる曲げ荷重が減少し、強度の高い接合が得られる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、高精度の加工を施す面が比較的少なくなり、コスト上及び精度上有利な接合となる。

ピニオン付きシャフトの説明図である。ピニオン付きシャフトの分解斜視図である。ピニオン付きシャフトを用いた減速機の説明図である。モータ軸の径が異なる減速機の説明図である。ピニオン付きシャフトの変更例の説明図である。減速機の変更例の説明図である。減速機の変更例の説明図である。従来のピニオン付きシャフトの説明図である。従来のピニオン付きシャフトを用いた減速機の説明図である。従来のピニオン付きシャフトの説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ピニオン付きシャフトの一例を示す説明図で、このピニオン付きシャフト１は、軸部２と歯車部３とに二分割されている。
まず軸部２は、軸心に、径の異なる第１圧入孔４Ａと第２圧入孔４Ｂ（第１圧入孔４Ａの方が大径）とが形成され、外周前方（図１の右側を前方とする）寄りにフランジ５が周設されており、フランジ５に当接する位置で外周にボールベアリング６が外嵌されている。また、ボールベアリング６の後方で軸部２には、図２にも示すように、軸部２の一部を残して軸線と直交して第１圧入孔４Ａと連通する第１スリット７が形成されると共に、第１スリット７よりも後方で第１圧入孔４Ａ及び第１スリット７と連通する直径方向の第２スリット８が形成されて、軸部２の後方に、左右一対の半円状のクランプ部９，９を形成している。各クランプ部９は、左右方向のボルト１０によってクランプ可能となっている。１１は、一方のクランプ部９に形成されたネジ孔である。

次に、歯車部３は、外周にボールベアリング１３が外装される大径部１２と、その大径部１２から後方へ同軸で突設され、軸部２の第２圧入孔４Ｂに圧入される小径部１４と、大径部１２から前方へ同軸で突設されるピニオン１５とから形成されている。ここで、大径部１２は、軸部２の径よりも小径になっており、第２圧入孔４Ｂへの圧入状態で、大径部１２が軸部２の前端面に当接し、ボールベアリング１３も当該前端面に当接するようになっている。すなわち、軸部２と歯車部３との分割面（接合部）が、前側のボールベアリング１３よりも後方に位置することになる。

このピニオン付きシャフト１は、例えば図３に示すような減速機２０に用いられる。この減速機２０は、モータ２１と、そのモータ２１の前方で回転軸としてのモータ軸２１ａと直交する出力軸２２とを備え、モータ２１と出力軸２２との間にピニオン付きシャフト１を配置したものである。
まずモータ２１は、ピニオン付きシャフト１の後側のボールベアリング６が保持される筒状の後ケース２３に連結されて、モータ軸２１ａを軸部２の第１圧入孔４Ａに後方から挿入している。この状態でクランプ部９，９をボルト１０でクランプすることで、モータ軸２１ａは軸部２に連結される。

また、後ケース２３の前方には、前ケース２４が組み付けられている。この前ケース２４は、後ケース２３に同軸で連結される第１筒部２５と、その第１筒部２５と直交状に連設される第２筒部２６とからなり、第１筒部２５内に、ピニオン付きシャフト１の前側のボールベアリング１３を保持させて、ピニオン１５を第２筒部２６内に突出させている。第２筒部２６は、一対のテーパローラベアリング２７を介して出力軸２２を同軸で軸支しており、その出力軸２２に結合されたベベルギヤ２８にピニオン１５を噛合させている。２９は、第２筒部２６に同軸で結合されて一方のテーパローラベアリング２７を保持するリテーナ、３０はシール材である。

以上の如く構成された減速機２０においては、モータ２１が駆動してモータ軸２１ａが回転すると、モータ軸２１ａと一体の軸部２及び歯車部３が一体回転する。よって、ピニオン１５が噛合するベベルギヤ２８を介して出力軸２２が減速されて回転することになる。
ここで、ピニオン付きシャフト１は軸部２と歯車部３とに分割されているため、モータ２１のモータ軸２１ａの形態が変わればそれに合わせて軸部２のみを交換すればよい。図４はその一例を示すもので、ここではモータ３１のモータ軸３１ａは図３のものより小径となっているため、第１圧入孔４Ａがモータ軸３１ａに合わせて小径となった軸部２Ａが用いられている。歯車部３はそのままである。同様に、ベベルギヤ２８の形態が変わればそれに合わせてピニオン１５が異なる歯車部３のみを交換すればよい。

このように、上記形態のピニオン付きシャフト１及び減速機２０によれば、ピニオン付きシャフト１を、ボールベアリング１３の後方を分割面として後側の軸部２と前側の歯車部３とに二分割し、軸部２と歯車部３とを接合してなることで、軸部２と歯車部３との接合部に加わる曲げ荷重が減少し、強度の高い接合が得られる。
特にここでは、歯車部３は、ボールベアリング１３に保持される大径部１２より小径の小径部１４を後方へ同軸で突設して、小径部１４を軸部２に形成した第２圧入孔４Ｂに圧入することで軸部２と歯車部３とを接合させるようにしているので、高精度の加工を施す面が比較的少なくて済み、コスト上及び精度上有利な接合となる。

なお、上記形態では、歯車部の大径部に、第１圧入孔に圧入される小径部を形成しているが、図５に示すピニオン付きシャフト１Ａのように、大径部１２の後端に、軸部２と同径のフランジ部３２を周設して、フランジ部３２を軸部２の前端面に当接させると共に、フランジ部３２に前側のボールベアリング１３を当接させるようにしてもよい。このようにすれば接合部をより太くでき、軸部２と歯車部３との一体性が一層高まる。

また、軸部と歯車部との接合において、上記形態では歯車部の大径部に突設した小径部を軸部に形成した圧入孔に圧入させているが、これと逆に、歯車部の大径部に形成した圧入孔に、軸部に突設した小径部を圧入させるようにしてもよい。勿論圧入に限らず、ピン接合や焼きばめ等の他の接合構造を採用することも可能である。
さらに、減速機においても、ベベルギヤをハイポイドギヤとする等、適宜設計変更可能である。また、図６に示すように、ベベルギヤ２８が出力軸２２に設けられずにその前段の中間軸３３に設けられる減速機２０Ａであってもよい。但し、ベベルギヤを備えるものに限らず、ピニオンが遊星歯車や平歯車と噛合して回転伝達を行う減速機であっても、ピニオン付きシャフトは適用可能である。

一方、図７に示す減速機２０Ｂでは、前端にピニオン３６が設けられ、前後のボールベアリング３７，３８で軸支されるピニオン付きシャフトとしてのモータ３４の回転子３５が、前側のボールベアリング３７の後面位置で、後側の軸部３５Ａと、ピニオン３６を備えた前側の歯車部３５Ｂとに二分割されている。この軸部３５Ａと歯車部３５Ｂとは、軸部３５Ａに設けた圧入孔３９に、歯車部３５Ｂの大径部４０に突設した小径部４１を圧入させることで接合されている。

よって、この減速機２０Ｂにおいても、ベベルギヤ２８の形態が変わればそれに合わせてピニオン３６が異なる歯車部３５Ｂを交換すればよいことになる。また、軸部３５Ａと歯車部３５Ｂとの接合部に加わる曲げ荷重が減少し、強度の高い接合が得られる。

なお、図７に示す形態においても、大径部４０の後端に、軸部３５Ａと同径のフランジ部を周設して、フランジ部を軸部３５Ａの前端面に当接させると共に、フランジ部に前側のボールベアリング３７を当接させるようにしてもよい。また、大径部に形成した圧入孔に、軸部に突設した小径部を圧入させるようにしてもよい。
そして、上記形態では、ピニオン付きシャフトとしてモータの回転子が例示されているが、回転子に限らず、回転子の後段に配置されるピニオン付きシャフトに本発明を適用することは可能である。

１，１Ａ・・ピニオン付きシャフト、２，２Ａ，３５Ａ・・軸部、３，３５Ｂ・・歯車部、４Ａ・・第１圧入孔、４Ｂ・・第２圧入孔、６，１３，３７，３８・・ボールベアリング、９・・クランプ部、１２，４０・・大径部、１４，４１・・小径部、１５，３６・・ピニオン、２０，２０Ａ，２０Ｂ・・減速機、２１，３１，３４・・モータ、２１ａ，３１ａ・・モータ軸、２２・・出力軸、２３・・後ケース、２４・・前ケース、２８・・ベベルギヤ、３５・・回転子。

Claims

ピニオンが形成される前端が軸受によって軸支されるピニオン付きシャフトであって、
前記軸受よりも後方を分割面として後側の軸部と前側の歯車部とに二分割し、前記軸部と前記歯車部とを接合してなることを特徴とするピニオン付きシャフト。
前記歯車部は、前記軸受に保持される大径部より小径の小径部を後方へ同軸で突設して、前記小径部を前記軸部に形成した圧入孔に圧入することで前記軸部と前記歯車部とを接合させることを特徴とする請求項１に記載のピニオン付きシャフト。
ケース内に、請求項１又は２に記載のピニオン付きシャフトを前記軸受を介して軸支させて、前記ケースに連結したモータのモータ軸を前記軸部の後端に連結する一方、前記ピニオン付きシャフトの前方で直交状に配されたベベルギヤに、前記ピニオン付きシャフトのピニオンを噛合させたことを特徴とする減速機。