JP4353837B2

JP4353837B2 - 減速機及び減速機用摩擦負荷付与部材

Info

Publication number: JP4353837B2
Application number: JP2004083535A
Authority: JP
Inventors: 卓芳賀; 光拡田村
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-03-22
Also published as: CN1673579A; DE102005012919B4; KR100592684B1; JP2005273678A; TW200532125A; KR20060044488A; US7506558B2; TWI272352B; CN100350176C; DE102005012919A1; US20050204844A1

Description

本発明は、いわゆる歯打ち音を低減可能な減速機及び当該減速機用の摩擦負荷付与部材に関する。

歯車減速機においては、各歯車間に「遊び」が設けられている。この遊びは、歯車同士が円滑に回転するために必要不可欠なものである。しかしながら、この遊びが存在するが故に、軽負荷運転時にいわゆる「歯打ち音」が発生することがあるという問題があった。

歯打ち音とは、モータの振動や脈動、あるいは駆動対象側の負荷の変動等に起因して、駆動側の歯車の歯面と従動側の歯車の歯面が互いに接触・離反を繰り返すことによって発生するノイズである。

このような歯打ち音を低減するために、例えば特許文献１において、歯車軸に軽微な摩擦負荷を加える構成が開示されている。歯車軸に摩擦負荷を加えると、従動側の歯車の歯面が駆動側の歯車の歯面から離れにくくなるため、歯打ち音の発生をより低減することができる。

上記特許文献１においては、歯車軸に摩擦負荷を付与するために、例えば、図５（Ａ）、あるいは（Ｂ）に示されるような構成が提案されている。

図５（Ａ）に示された構成は、中間軸１０の軸受１２を収容した軸受ハウジング１４をギヤケース１６の内側方向に延在させ、この延在部１４ａと中間軸１０との間に摩擦負荷を付与するためのオイルシール２０を介在させたものである。延在部１４ａは、オイルシール２０を収容するために、軸受ハウジング１４において軸受１２が収容されている部分よりも大径とされている。

また、図５（Ｂ）に示された構成は、軸受１２の軸受ハウジング３０の一部をギヤケース１６側に拡張し、この拡張部３０Ａの内側の空間に摩擦負荷を付与するためのＯリング３２を収容するようにしたものである。

特開２００２−１１５７５４号公報

しかしながら、上記図５（Ａ）に示された構成は、軸受１２よりもギヤ側に軸受ハウジング１４の大径の延在部１４ａが延在されることになるため、他のギヤとの位置的な干渉を起こし易いという問題があった。特に、多段減速機のように、ギヤケース１６中に多くの歯車が存在する場合には、摩擦負荷付与のためのオイルシール２０の配置空間の確保が難しいことが多い。摩擦負荷を付与するためのオイルシール２０を配置するためにギヤケース１６の軸方向長を増大させるという設計は、通常は受け入れがたい。

図５（Ｂ）に示された構成も、角寸が小さい場合スペースの確保が難しく、所望の大きさのＯリング３２を収容するのが困難なことがあるという問題があった。また、Ｏリング３２の軸方向の位置決めがなされておらず、を軸受１２と軸受ハウジング３０との間に収容されているだけであったため、該内輪１２ＡにＯリング３２の変形に伴うスラスト荷重が加わる可能性もあった。軸受１２がその内輪１２Ａのみに軸方向の負荷が掛かった状態で回転すると、内外輪の円滑な相対回転が阻害され、寿命低下が避けられない。

Ｏリング３２の軸方向の影響が軸受１２に確実に及ばないようにするためには、Ｏリング３２と軸受１２との間にＯリング３２専用の位置決め部（スラスト受部）を形成する必要があり、構造がより複雑になるだけでなく、場合によってはギヤケース１６の軸方向長が増大してしまう。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、簡単な構成で軸に対して摩擦負荷を付与することのできる変速機及びそのために使用可能な摩擦負荷付与部材を提供することをその課題としている。

本発明は、ギヤケース内において軸受ハウジングに収容された軸受によって支持された複数の軸を備えた減速機において、前記複数の軸のうち、少なくとも１つの軸の端部を、当該軸を支持する前記軸受の軸受外に臨ませると共に、前記ギヤケースの内面と前記軸受ハウジングとに挟持されることにより前記軸に対して半径方向の押圧力を付与可能な弾性部材を、該軸の前記端部に配置したことにより、上記課題を解決したものである。

本発明によれば、簡単な構成で歯打ち音軽減効果を得ることができる。

即ち、本発明では、ギヤケース内において軸受ハウジングに収容された軸受によって支持された複数の軸を備えた減速機において、前記複数の軸のうち、少なくとも１つの軸の端部を、当該軸を支持する前記軸受の軸受外に臨ませると共に、前記ギヤケースの内面と前記軸受ハウジングとに挟持されることにより前記軸に対して半径方向の押圧力を付与可能な弾性部材を、該軸の前記端部に配置した構成を採用している。

そのため、軸の端部を、軸受ハウジングを貫通して軸受ハウジング外、すなわちギヤケース側に臨ませ、この端部において、ギヤケースの内面と軸受ハウジングとで弾性部材を挟持することにより、中間軸に対する半径方向の押圧力を発生させることができる。

ギヤケース及び軸受ハウジングは従来存在する部材であり、その間には若干のスペースが現に存在している。このスペースを弾性部材の配置空間として利用するようにすれば、弾性部材を配置するに当たって、該弾性部材と歯車とが干渉する恐れがなく、ギヤケースの寸法を軸方向に延長する必要がない。

更に、弾性部材を配置するために、別途の位置決め部材（スラスト受部）等を配置する必要がなく、また軸受に弾性部材によるスラスト力が加わることもない。即ち、一般に、軸に対して半径方向の摩擦負荷を付与するためには、当該摩擦負荷を付与するための弾性部材の半径方向外側にその反力を受ける部材が必要であると共に、弾性部材の軸方向の位置決めを行うための部材が該弾性部材の軸方向両側に必要である。例えばＯリングは、この種の摩擦負荷を付与するための弾性部材として適しているが、Ｏリングの軸方向の位置決めを（上記従来技術のように）軸受の内輪に受け持たせるようにすると、該軸受の内輪にスラスト負荷が掛かってしまう恐れがある。しかしながら、この構成例によれば、弾性部材の変形反力を軸受ハウジングによって受けることができるため、軸受には弾性部材によるスラスト力の影響が及ばない。従って軸受自体は極めて円滑な状態で回転することができ、高い耐久性を維持することができる。また、軸受ハウジングもギヤケースも、既に存在する部材であるため、位置決め用の部材を別途配置する必要もない。

簡単な構成で減速機の特定の軸に対して摩擦負荷を付与することができ、歯打ち音を低コストで軽減することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態が適用された多段変速機の例を詳細に説明する。

この多段変速機４０は、入力軸４４、第１、第２中間軸４６、４８、および出力軸５０を備える。

入力軸４４は、この実施形態では、図示せぬモータのモータ軸５２がそのまま兼用され、片持ち状態でギヤケース４２内に臨んでいる。入力軸４４の先端には第１ピニオン５４が直接歯切り形成されている。ギヤケース４２は、その骨格を形成する側板４２Ａとボルト４５を介して連結されている。

第１中間軸４６は、一対の軸受５６Ａ、５６Ｂによって支持されている。軸受５６Ａ、５６Ｂは、それぞれ軸受ハウジング５８Ａ、５８Ｂに収容されている。第１中間軸４６には第１ピニオン５４と噛合する第１ギヤ６０、及び第２ピニオン６２が組み込まれている。

第２中間軸４８は、一対の軸受６６Ａ、６６Ｂによって支持されている。軸受６６Ａ、６６Ｂは、それぞれ軸受ハウジング６８Ａ、６８Ｂに収容されている。第２中間軸４８には第２ピニオン６２と噛合する第２ギヤ７０、及び第３ピニオン７２が組み込まれている。

出力軸５０は、一対の軸受７６Ａ、７６Ｂによって支持されている。軸受７６Ａ、７６Ｂは、それぞれ軸受ハウジング７８Ａ、７８Ｂに収容されている。なお、軸受ハウジング７８Ａ、７８Ｂのうち、出力軸５０がギヤケース４２外に突出している側の軸受ハウジング７８Ａは、ギヤケース４２自体によって形成されている。一対の軸受７６Ａ、７６Ｂのうち、軸受ハウジング７８Ａ側の軸受７６Ａが特に大きいのは、出力軸５０に掛かるラジアル荷重に対応するためである。出力軸５０には出力ギヤ７５が組み込まれている。

この実施形態では、第１中間軸４６及び第２中間軸４８の双方に摩擦負荷の付与機構８０、８２を付設している。２つの付与機構８０、８２は、それぞれ弾性部材８６、８７を備える。この２つの付与機構８０、８２は、基本的に同様の構成を有するため、ここでは付与機構８０に着目して説明する。

図２に拡大して示すように、第１中間軸４６の一方（図１の右側）の軸受ハウジング５８Ａは、半径方向中央部に貫通孔８４を備える。第１中間軸４６の端部４６Ａは、この貫通孔８４を貫通して軸受ハウジング５８Ａの外側、すなわちギヤケース４２側に臨んでいる。この端部４６Ａに第１中間軸４６に摩擦負荷を付与するための前記弾性部材（摩擦負荷付与部材）８６が配置されている。

弾性部材８６は、軸方向に伸びるリング部８８、該リング部と連続して形成され径方向に延びる円板部（板状部）９０、及び該板状部と連続して形成された拡開部９２を備え、ギヤケース４２の内面４２Ｂと軸受ハウジング５８Ａとによって挟持されている。リング部８８、円板部９０、拡開部９２とも弾性材料で形成されている。

より具体的には、前記リング部８８は、第１中間軸４６の端部４６Ａの外周に沿って軸方向に延在し、内径が第１中間軸４６の外径よりも大きく設定されたリング形状をしている。前記円板部９０は、該リング部８８のギヤケース４２側の端部８８Ａから軸受ハウジング５８Ａの外側面５８Ａ１に沿って半径方向外側に円板状に延在している。前記拡開部９２は、円板部９０の外周端部９０Ａからギヤケース４２側に向けて拡開し、その外周縁９２Ａがギヤケース４２の内面４２Ｂと接触している。

弾性部材８６は、この形状及び配置態様により、拡開部９２の外周縁９２Ａが力点、円板部９０の外周端部９０Ａが支点、リング部８８の端部８８Ｂが作用点として機能する「てこ」を構成する。

次に、この多段減速機４０の作用を説明する。

入力軸４４（モータ軸５２）から入力された動力は、第１ピニオン５４、第１ギヤ６０、第２ピニオン６２、第２ギヤ７０、第３ピニオン７２、及び出力ギヤ７５を経由して出力軸５０に伝達される。

ここで、第１中間軸４６及び第２中間軸４８に対する摩擦負荷の付与は、以下のようにして行われる。

図３（Ａ）は、側板４２Ａがギヤケース４２に対してボルト４５（図１参照）によって未だ締め込まれていない状態、すなわち弾性部材８６が未だ変形していない状態を示している。この状態では、弾性部材８６は第１中間軸４６の端部４６Ａの外周に軽く接触しているだけであり、特に押圧力は発生していない。この状態下で側板４２Ａをボルト４５によってギヤケース４２に締付けてゆくと、ギヤケース４２の内面４２Ｂと軸受ハウジング５８Ａとの距離が縮小され、弾性部材８６は図３（Ｂ）に示されるように変形する。その結果、拡開部９２の外周縁９２Ａが力点、円板部９０の外周端部９０Ａが支点、リング部８８の端部８８Ｂが作用点となる「てこ」の原理により、リング部８８のギヤケース４２側の端部８８Ａが持ち上げられ、該リング部８８の軸受５６Ａ側の端部８８Ｂが第１中間軸４６の端部４６Ａの外周に押し付けられる態様が形成される。

この結果、第１中間軸４６に対して半径方向の摩擦負荷が付与され、該第１中間軸４６が回転する際に、この部分において所定の回転抵抗が発生する。そのため、第１中間軸４６上に組み込まれている第１ギヤ６０は、常に第１ピニオン５４に対して回転負荷を与えながら回転することになり、第１ピニオン５４側からの駆動力に多少の脈動等があっても、第１ギヤ６０は第１ピニオン５４と離反しないようになる。このため第１ピニオン５４及び第１ギヤ６０との噛合部分において歯打ち音が発生するのが効果的に防止される。

全く同様の作用が第２中間軸４８における摩擦負荷の付与機構８２においてもなされるため、第２ピニオン６２と第２ギヤ７０との噛合部分についても、この噛合部分において歯打ち音が発生するのが効果的に防止される。

この実施形態においては、ギヤケース４２の側板４２Ａに対するボルト４５による組付け機構を利用して弾性部材８６を変形させることができるため、組付けが容易であり、かつ特別な（別途の）移動機構等は不要である。

また、弾性部材８６の変形力は、目的とする第１中間軸４６の端部４６Ａのほか、ギヤケース４２及び軸受ハウジング５８Ａに掛かるのみであり、軸受５６Ａには一切掛からない。そのため、軸受５６Ａはスラスト負荷の加わらない状態で第１中間軸４６を回転支持することができ、高い耐久性を維持することができる。

更に、弾性部材が変形することによって発生するスラスト負荷は、第１中間軸４６にも加わらないため、該第１中間軸４６を介して反対側の軸受５６Ｂにスラスト荷重が掛かる恐れもない。

また、弾性部材の拡開部９２の外周縁９２Ａやリング部８８を所定の長さにカットするなり、削るなりすることにより、現場サイドで付与する摩擦負荷を軽減する方向の調整をすることもできる。

なお、本発明における弾性部材の具体的な形状、あるいは配置の仕方は、特に上記実施形態の例に限定されない。要するに、弾性部材の特定の部分を支点とし、弾性部材がギヤケースと接触している部分を力点としたときに、弾性部材の一部が作用点として中間軸の端部外周に作用するような「てこ」を構成する形状の弾性部材を用意すれば、本発明をより簡易に実現する弾性部材となり得る。このとき、軸受ハウジングの外側面、あるいは軸受ハウジングの貫通孔の内周面等がてこの支点を提供するために良好に機能するはずである。

また、例えば、図４に示されるように、軸受ハウジング１５８Ａにギヤケース１４２側に向けて突出する突起部１５８Ａ２を形成するようにした場合には、弾性部材１８６が、第１中間軸１４６の端部１４６Ａにおいて軸受ハウジング１５８Ａの外側面１５８Ａ１と該突起部１５８Ａ２とに接触しながら、ギヤケース１４２側からの押圧力によって半径方向内側に変形するような構成とすることもできる。このような構成の場合、弾性部材１８６としてはＯリングのようなより単純な形状のものを用意だけで足りる。

なお、軸受ハウジングの突起部は、図４の例では該軸受ハウジングと一体に形成されていたが、別体で形成してもよい。また、軸受ハウジング側から突起部を突出させる代わりに、ギヤケース側から何らかの突起部を突出・形成させるようにしてもよい。

歯打ち音が発生するような多段変速機に対し、当該歯打ち音をより低減する目的で利用することができる。

本発明の実施形態が適用された多段減速機の全体縦断面図図１の第１中間軸の端部付近の拡大図上記実施形態における弾性部材の変形態様を示した模式図本発明の他の実施形態の例を示した図２相当の拡大図従来の摩擦負荷の付与構造の例を示す図２相当の拡大図

符号の説明

４０…多段減速機
４２…ギヤケース
４４…入力軸
４６…第１中間軸
４６Ａ…端部
４８…第２中間軸
５０…出力軸
５２…モータ軸
５４…第１ピニオン
５６Ａ、５６Ｂ…軸受
５８Ａ、５８Ｂ…軸受ハウジング
５８Ａ１…外側面
６０…第１ギヤ
６２…第２ピニオン
６６Ａ、６６Ｂ…軸受
６８Ａ、６８Ｂ…軸受ハウジング
７０…第２ギヤ
７２…第３ピニオン
７６Ａ、７６Ｂ…軸受
７８Ａ、７８Ｂ…軸受ハウジング
８０、８２…摩擦負荷の付与機構
８４…貫通孔
８６…弾性部材
８８…リング部
８８Ａ…端部
９０…円板部
９０Ａ…外周端部
９２…拡開部

Claims

ギヤケース内において軸受ハウジングに収容された軸受によって支持された複数の軸を備えた減速機において、
前記複数の軸のうち、少なくとも１つの軸の端部を、当該軸を支持する前記軸受の軸受外に臨ませると共に、
前記ギヤケースの内面と前記軸受ハウジングとに挟持されることにより前記軸に対して半径方向の押圧力を付与可能な弾性部材を、該軸の前記端部に配置した
ことを特徴とする減速機。
請求項１において、
前記弾性部材が、
該弾性部材の前記ギヤケースと接触している部分を力点、弾性部材の前記軸受ハウジングに接触している部分を支点としたときに、弾性部材の一部が作用点として前記中間軸の端部外周に作用するような、てこを構成する形状とされている
ことを特徴とする減速機。
請求項１において、
前記弾性部材が、
前記軸の端部の外周に沿って軸方向に延在するリング部と、
該リング部の前記ギヤケース側の端部から前記軸受ハウジングの外側面に沿って半径方向外側に延在する板部と、
該板部の外周からギヤケース側に向けて該ギヤケースと接触可能に拡開する拡開部と、を連続的に備える
ことを特徴とする減速機。
請求項１において、
前記軸受ハウジングが前記ギヤケース側に向けて突出する突起部を有し、
前記弾性部材が、前記軸の端部において前記軸受ハウジングの外側面と該突起部とに接触しながら、ギヤケース側からの押圧力によって半径方向内側に変形可能に配置されている
ことを特徴とする減速機。
請求項４において、前記弾性部材がＯリングであることを特徴とする減速機。
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記ギヤケースがボルトを介してその骨格を形成する側板と連結され、
前記軸受ハウジングが該側板に設けられ、
該側板を前記ボルトによって前記ギヤケースに締付けてゆく際に、前記ギヤケースの内面と前記軸受ハウジングとの距離が縮小されることによって、前記弾性部材が変形される
ことを特徴とする減速機。
軸に対して摩擦負荷を付与するために該軸の外周面と接触可能に軸方向に伸びるリング部と、
該リング部と連続して形成され径方向に延びる板状部と、
該板状部と連続して形成された拡開部と、を有し、
前記拡開部での軸方向の変形負荷を前記板状部を介して前記リング部に伝達可能な弾性材料よりなる
減速機用摩擦負荷付与部材。