JP4371534B2 - 動力伝達装置、ギヤドモータ及び該ギヤドモータを用いた生ごみ処理機 - Google Patents

動力伝達装置、ギヤドモータ及び該ギヤドモータを用いた生ごみ処理機 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力軸に入力される回転動力を、少なくとも該入力軸に設けられるハイポイドギヤセットを介して出力軸に伝達する直交歯車減速機を備える動力伝達装置、該動力伝達装置を利用したギヤドモータ、及び該ギヤドモータを用いた生ごみ処理機に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開平7−291032号公報及び特開平10−5729号公報には、一般家庭等から排出される生ごみを、発酵促進剤の働きを利用して発酵させることで分解処理する生ごみ処理機が共に開示されている。
【0003】
これらの生ごみ処理機は、一般的に、生ごみと発酵促進剤(有機物分解菌、水等)を受容可能な発酵槽と、この発酵槽内に設けられ、外周面に半径方向外側に向かって取付けた撹拌羽根によって前記生ごみ及び発酵促進剤を撹拌可能な回転自在の撹拌シャフトと、この撹拌シャフトを回転駆動するギヤドモータとを備える。
【0004】
この生ごみ処理機は、発酵槽内に、生ごみ、発酵促進剤、水等を投入し、所定の加熱や換気等を行いながら前記撹拌羽根によって生ごみ等を撹拌し、この生ごみの発酵を促進させて最終的に堆肥化するものである。
【0005】
特開平7−291032号公報にて開示される生ごみ処理機の駆動機構は、発酵槽の外周面に固定されたモータの回転力を、このモータのモータ軸に設けられたピニオン、前記発酵槽の外周面に設けられた中間ギヤ及び前記撹拌シャフトの軸端に固定されたギヤ等からなる減速ギヤ列によって伝達する。
【0006】
又、特開平10−5729号公報にて示される生ごみ処理機の駆動機構は、発酵槽の外側に別途の固定手段によってモータを設置し、このモータの回転動力を、スプロケット及びチェーンを介して撹拌シャフトに伝達する。
【0007】
しかしながら、上記の駆動機構は、減速ギヤ列やチェーン等のために広い取付スペースが必要となる結果、生ごみ処理機の小型化が困難であった。又、チェーンや減速ギヤ列が直接露出する構造であったため安全上好ましいものではなく、これを回避するには別途カバーを取り付ける必要があり部品点数も増加した。
【0008】
これらの問題を解決するものとして、図7に示される、特開平7−136620号公報に開示されている生ごみ処理機1が存在する。
【0009】
この生ごみ処理機1は駆動装置としてギヤドモータ8を用いたものであり、その本体(被駆動装置:ギヤドモータから見れば相手機械)として、前述した処理機と同様に、生ごみと発酵促進剤(図示省略)を受容可能な発酵槽2と、前記発酵槽2内に配置される回動自在のシャフト部材であって、外周面に略放射状に設けられる撹拌ばね4によって前記生ごみ及び発酵促進剤を撹拌可能な撹拌シャフト6と、を備える。
【0010】
この撹拌シャフト6に同軸的に連結されるギヤドモータ8は、図8及び図9に示されるように、モータ10と、該モータ10のモータ軸10Aに連結されて該モータ軸10Aの回転を第1及び第2中間軸18、20を介して出力軸16に伝達可能な動力伝達装置12(一部図示省略)と、を一体的に組み合わせた構成とされている。
【0011】
前記動力伝達装置12の歯車箱14には、このギヤドモータを相手機械に取り付けるためのボルト孔34が、前記出力軸16と垂直な平面14Aにおける仮想正方形14Bの頂点位置において該歯車箱14を貫通して形成されている。又、前記モータ10のモータ軸10Aと出力軸16とは平行になっており、その出力軸16の軸心は、前記仮想正方形14Bの中心からずれた状態で配置されている。
【0012】
一方、前記発酵槽2には、前記ボルト孔34に対応するボルト孔2Bと、前記出力軸16と同位置にて前記撹拌シャフト6が貫通可能な撹拌シャフト貫通孔2Aとが形成されている。
【0013】
前記動力伝達装置12は、図9に示されるように、前記出力軸16と平行になるように前記第1中間軸18及び第2中間軸20を備える3段減速構造であり、更に、前記モータ軸10Aに一体的に形成されるヘリカルピニオン22と、前記第1中間軸18に固定されて前記ヘリカルピニオン22と噛合可能な第1ヘリカルギヤ24と、前記第1中間軸に固定された第1ピニオン26と、前記第2中間軸20に固定され前記第1ピニオン26と噛合可能な第2ギヤ28と、前記第2中間軸20に固定される第2ピニオン30と、前記出力軸16に固定されて前記第2ピニオン30と噛合可能な出力軸ギヤ32と、を備え、可能な限りコンパクトになるように構成されている。なお、図9では3段変速構造を示したが、一般的には、2段から6段減速構造のものが知られている。
【0014】
前記ギヤドモータ8は、上記のような構成とされていることから以下のようなメリットがある。
【0015】
1)歯車箱14における出力軸16が突出する前記平面14A(取付面)において、このギヤドモータ8を本体(相手機械)に直接且つ簡易に固定することが可能となる。
【0016】
2)ギヤドモータ8において、動力伝達装置12が前記歯車箱14によって覆われているので、前記特開平7−291032号、特開平10−5729号公報にて開示されたもの(露出構造であるもの)と比較して、安全面に優れる。
【0017】
以上ように、このギヤドモータ8は優れた特徴を有していることから、現在では生ごみ処理機以外の分野でも広く用いられるようになっている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ギヤドモータ8は出力軸16とモータ軸10Aが同方向に配置されることから、図7に示したように、ギヤドモータ8を含めた撹拌シャフト6の軸方向寸法が大きくなるという問題があった。従って、発酵槽2の大きさに比べ生ごみ処理機1全体が大きくなってしまい、家庭用生ごみ処理機等における省スペース化の要請に反するものであった。
【0019】
又、取付面(平面14A)から片持ち状態でギヤドモータ全体が大きく突出するため、(使用者が加重をかけたときなどに)取付部に過負荷が生じ易く、その分取付部の剛性を高めたり、発酵槽2自体の剛性を高めたりする必要があった。
【0020】
このような状況は生ごみ処理機の分野だけにとどまらず、結果として多くの産業分野において、このギヤドモータ8を含む回転機械が大型化してしまい、製造コスト等の増大を招いていた。
【0021】
ところで、上記のギヤドモータ8以外にも、図10に示されるように、モーター軸と出力軸とを直交させるようにしたギヤドモータ36が存在する。このギヤドモータ36はモータ10と直交歯車減速機29とを備えており、モータ軸10Aの回転を直交歯車減速機29によって減速・方向変換して出力するものである。
【0022】
この直交歯車減速機28は、該モータ軸10Aと直角に配置される第1、第2中間軸18、20及び出力軸16を備えており、具体的にモータ軸10Aは、モータ10のケーシング11の内部に配置される2つの軸受13A、13Bによって回転自在に支持され、その先端にはハイポイドピニオン15が形成されている。第1中間軸18には、同軸状にハイポイドギヤ17が設けられており、ハイポイドピニオン15と噛合している。このハイポイドギヤ17及びハイポイドピニオン15によってハイポイドギヤセット19が構成される。
【0023】
第1中間軸18には、更に第1ピニオン21が配置され、第2中間軸20に配置される第1ギヤ23と噛合する。第2中間軸20には、更に第2ピニオン25が配置され、出力軸16に配置される第2ギヤ27と噛合する。なお、これらの歯車及びハイポイドギヤセット19等は歯車箱14に収容される。
【0024】
この種のギヤドモータ36を駆動装置として採用すれば、装置全体の軸線方向寸法を大幅に短縮することが出来ると考えられる。
【0025】
しかしながら近年の生ごみ処理機等の分野においては、装置全体を小型化することに加えて、生ごみの処理容量等を更に増大したいという要請があり、これに伴って、撹拌シャフト6によって大量の生ごみ等を十分に撹拌するためにもギヤドモータ36に相当の駆動トルクが要求されている。この要求に対して、上記のギヤドモータ36は必ずしも満足できるものではない。
【0026】
というのも、このままの構成で更なる減速比の増大(つまり、トルクの増大)を図ろうとすると、各歯車が大型化してギヤドモータ36が再び大型化してしまい、モータ軸10Aと出力軸16を直交させて小型化を図ろうとしたメリットがかなり失われてしまう。又、第3、第4中間軸等を追加して歯車減速段数を増やすことにより減速比を増大しようとすると、各歯車から発生する騒音もそれに伴って増大し、家庭用の生ごみ処理機等に用いることが事実上不可能となる。
【0027】
更に、このハイポイドギヤセット19によって減速する構造は、そのモータ軸10A(直交歯車減速機29にとっては入力軸)に軸線方向(スラスト方向S)と径方向(ラジアル方向R)の双方の力が作用するという特徴を有している。従って、高速回転するモータ軸10Aを支持する各軸受13A、13Bの負担が大きくなり、特に長時間の連続運転が必要となる生ごみ処理機等の分野では、その軸受13A、13Bの寿命の低下は大きな問題となる。
【0028】
また、「回転機械」に作業員が必要となる分野では、作業員がその回転部分に巻き込まれることを防止するために、回転機械自体の安全性を考慮しなければならない。勿論、各種センサによってその安全性を確保するように講じられていることが多く、例えば生ごみ処理機では、上蓋等の開閉状態をセンサで検出し、この上蓋を作業者が開けた場合には、それと同時に自動的にギヤドモータの回転が停止するように制御されている。
【0029】
しかし、このような電気的センサによって状況を検知し、その信号に基づいて電気的にモータを停止制御するような安全対策のみでは、そもそもセンサや制御装置等が故障した場合に、使用者の安全が十分に確保されない可能性もある。
【0030】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、装置全体の大型化を抑制しながらも高い減速比、静粛性、長寿命化を達成することができ、更に使用者の安全面にも考慮した動力伝達装置を得ることを目的とする。又他の目的は、この動力伝達装置を用いてギヤドモータを構成し、更には該ギヤドモータを生ごみ処理装置に適用することにある。
【0031】
【課題を解決するための手段】
本第1発明は、入力軸に入力される回転動力を少なくとも該入力軸に設けられるハイポイドギヤセットのハイポイドピニオンを介して出力軸に伝達する直交歯車減速機を備える動力伝達装置において、直交歯車減速機よりも前段側に、回転動力が入力される太陽ローラ、該太陽ローラの周囲に配置されて該太陽ローラに転接する遊星ローラ、前記太陽ローラと同軸状に配置されて前記遊星ローラが自身の内周に転接するリングローラ、前記遊星ローラの公転運動を取り出して前記直交歯車減速機の前記入力軸に伝達するキャリアを有する単純遊星摩擦伝達構造の摩擦減速機を配設し、前記直交歯車減速機と前記摩擦減速機の間に筒状の延長ケーシングを配設して、該延長ケーシングを介して該直交歯車減速機と該摩擦減速機とを連結し、該延長ケーシングの内周面に配設される少なくとも2つの軸受によって、前記入力軸を回転自在に保持すると共に、キャリアと前記入力軸を、相対的な軸方向の摺動を許容可能な連結構造によって連結することで、前記ハイポイドギヤセットからの軸方向反力の該キャリアへの伝達を遮断可能とし、且つ、前記入力軸の外周面と前記延長ケーシングの内周面との隙間で且つ前記2つの軸受の間に、リング状のオイルシールを配設したことにより上記目的を達成するものである。
【0032】
本発明者は、動力伝達装置において減速比の増大を図るため、単純遊星構造の摩擦減速機を直交歯車減速機より前段側に配置する構成を採用した。
【0033】
摩擦減速機(トラクション減速機の概念を含む)は、動力発生源(例えばモータ)の動力を、同軸性を維持した状態で高い減速比でもって直交歯車減速機に出力することが出来る。従って、動力伝達装置のコンパクトな状態を維持したまま高減速比を得ることができる。更に、ハイポイドギヤセットは極めて静かに動力を伝達出来るという特徴を有しているが、上記の摩擦減速機は「ハイポイドギヤセットよりも更に静粛な」動力伝達が可能であるので、その特徴を損なうことなく高減速比を得ることが出来る。つまり、ハイポイドギヤセットと単純遊星構造の摩擦減速機の組み合わせによれば、静粛性、コンパクト性及び高減速比を合理的に達成可能になる。
【0034】
ところで、上記摩擦減速機は、太陽ローラやキャリア等に回転軸線方向の荷重がかかると、動力伝達特性が変化したり、耐久性が悪化したりするという側面を有している。しかし本発明によれば、入力軸が受ける軸線方向の力を遮断しているので、そのような問題の発生が抑制されている。特にこれは、ハイポイドギヤセットを有する動力伝達装置がそもそも有していた課題である「動力発生源(例えばモータ軸)側に、入力軸のスラスト力が伝達するのを防止したい」との要求を満足する為の構造を、あえて摩擦減速機と直交歯車減速機との間に介在させて、両者の問題点をまとめて解決しようとするものである。
【0035】
従って、軸方向反力のキャリアへの伝達を遮断するようにすれば、摩擦減速機の安定した動力伝達特性と、動力発生源側へのスラスト力の伝達防止を両立した上で、更に上記の高減速比等を達成できるようになる。
【0036】
更に、各摩擦ローラ間の接触面に作用する摩擦力(あるいはトラクションフォース)を利用して回転動力を伝達する単純遊星摩擦伝達構造は、自身の許容伝達能力を超えると「滑りが増大する」という特徴を有している。従って、相手機械側の回転部分が何らかの原因で突然固定(ロック)され、動力伝達装置側に突然大きな反力モーメントが作用した場合でも、この滑りによって吸収することが出来る。その結果、動力発生源や直交歯車減速機等の損傷を極力防ぐことが出来る。このことは、相手機械側の回転部分に作業員等が巻き込まれた場合でも、摩擦減速機が上記「滑り」によってトルクリミッタ的な機能を果たすことになり、センサや制御装置の有無に拘わらずある程度の安全性を確保することが出来る。
【0037】
又勿論、この動力伝達装置によれば、自身の長手方向を相手機械側に沿うようにして連結できるので、相手機械を含めて装置全体を小型化することが可能になる。
【0038】
軸方向反力を確実に遮断する為例えば、上記第1発明において、キャリアと入力軸を、相対的な軸方向の摺動を許容可能な連結構造によって連結するようにする。
【0039】
これにより、軸方向反力を受けた結果、入力軸が軸方向に移動したとしても、この入力軸とキャリアとが相対的に摺動できるので、その力がキャリアに直接伝達されることが防止される。摩擦減速機は安定した伝達特性を発揮できるとともに、動力発生源側に該軸方向反力が伝達しないので、連結される動力発生源の軸受等の負担が軽減されて長寿命化が達成される。
また、入力軸が(少なくとも2つの軸受で)いわゆる両持ち状態で支持されるので、これらの軸受によってハイポイドギヤセットから受けるラジアル力に抗する(反力を付与する)ことが出来る。従って、入力軸が円滑に回転できると共に、該ラジアル力がキャリアに伝達されることを防止できる。
さらに、入力軸の外周面と延長ケーシングの内周面との隙間で且つ前記少なくとも2つの軸受の間に、リング状のオイルシールを配設している。一般的に、歯車伝達構造(ハイポイドギヤセット)に利用される潤滑剤は、その歯面の滑り抵抗を低減させること、即ち摩擦抵抗を低減させることが目的であり、又、摩擦伝達構造に利用される潤滑剤(トラクション油ともいう)は、各摩擦ローラの接触面の摩擦抵抗を増大させて、高い伝達性能を確保することを目的としている。従って、それぞれに異なる種類(性質)の潤滑剤が採用されることが多く、このような場合にも、複数の軸受の間のスペースを有効利用してオイルシールが配置されるので、各潤滑剤が混ざり合うことが防止され、長時間に渡って潤滑剤を交換しないで済む。
【0040】
なお、相対的な軸方向の摺動を許容可能な連結構造としては、例えば、キャリアと入力軸をスプライン構造によって連結することが好ましい。
【0041】
また、このスプライン構造は、一般的に、キャリアと入力軸の半径方向のずれをも(一定の範囲内であれば)許容できるという特性を有している。従って、入力軸がハイポイドギヤセットから径方向の反力(ラジアル力)を受けることで、径方向のずれ(撓み)等が生じたとしても一定の範囲内であればそれがキャリアに伝達されないので、摩擦減速機の長寿命化が図られる。
【0044】
なお、軸受の負担を軽減するためには、延長ケーシングを軸方向に(入力軸方向に)長くすると共に入力軸もそれに合わせて長くし、更にこの入力軸を支持する上記複数の軸受の間隔を広くすることが好ましい。ハイポイドギヤセット側の軸受を支点にして、他の(キャリア側の)軸受でその径方向の力を受けることになるので、軸受の配置間隔が広いと上記他の(キャリア側の)軸受の加重負担が軽減するからである。
【0047】
又、上記延長ケーシングは、剛性の観点からは、直交歯車減速機又は摩擦減速機のケーシングに一体的(分割不能)に形成されることが好ましいが、その一方で、この延長ケーシングをこれらの減速機から取外し可能、即ち独立して構成することも好ましい。
【0048】
このように延長ケーシングを各歯車箱と独立して介在させると、1つの直交歯車減速機に対して、複数種類の摩擦減速機を連結することが出来る。これは、延長ケーシングだけを交換すれば、互いの連結面の構造を考慮することなく、独立して摩擦減速機を他の大きさのもの等に変更できるからである。全く同様に、1つの摩擦減速機に対して複数種類の直交歯車減速機を連結することも可能であり、その結果、多様なバリエーションを有する動力伝達装置のシリーズを容易に構築することが出来るようになる。
【0049】
以上に示した動力伝達装置は、モータと組み合わせてギヤドモータとして使用することができる。その場合の直交歯車減速機の構成として具体的には、入力軸に同軸に配置されるハイポイドピニオンと、入力軸に対して垂直となる第1中間軸に同軸に配置されて前記ハイポイドピニオンと噛合するハイポイドギヤと、第1中間軸に同軸に配置される第1ピニオンと、第1中間軸と自身の回転軸とが平行となるように配置されて前記第1ピニオンと噛合する第1ギヤと、を備えて少なくとも2段減速構造にすればよい(本第2発明)。
【0050】
このようなギヤドモータは、既に示したように、高い減速比、静粛性、長寿命化が図られていることから、例えば生ごみ処理機の駆動装置として用いることが好ましい。具体的には、生ごみ及び発酵促進剤を受容可能な発酵槽と、発酵槽内に回転自在に配置され、自身が有する撹拌羽を回転させて前記生ごみ及び発酵促進剤を撹拌可能な撹拌シャフトと、撹拌シャフトに連結されて該撹拌シャフトを駆動する上記のギヤドモータと、を備えるようにすればよい(本第3発明)。
【0051】
このようにすると、撹拌シャフトが回転している最中に、例えば使用者が誤って手を挿入して該撹拌シャフトと接触した場合でも、その過負荷に対して摩擦減速機が滑るので、使用者の安全をその範囲内で確保することが出来るようになる。
【0052】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態の例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0053】
図1に、第1実施形態に係るギヤドモータ40を示す。このギヤドモータ40は、モータ42と、このモータ42の回転動力が入力される動力伝達装置44とが一体的に組み合わされて構成される。なお、モータ42のモータ軸42Aは、モータケーシング46内に配置される2つの軸受46A、46Bによって回転自在に支持されている。
【0054】
動力伝達装置44は、直交歯車減速機48と、この直交歯車減速機48よりも前段側に配置される摩擦減速機49と、を備える。直交歯車減速機は48は、入力軸50と、この入力軸50に連結されるハイポイドピニオン51と、入力軸50に対して垂直となる第1中間軸52に同軸に配置されてハイポイドピニオン51と噛合するハイポイドギヤ53と、第1中間軸52に同軸に配置される第1ピニオン54と、第1中間軸52と平行となる第2中間軸55に同軸に配置されて第1ピニオン54と噛合する第1ギヤ56と、第2中間軸55に同軸に配置される第2ピニオン57と、第1中間軸52と平行となる出力軸58に同軸に配置されて第2ピニオン57と噛合する第2ギヤ59と、を備える。
【0055】
つまり、ハイポイドピニオン51及びハイポイドギヤ53によって(1段目の)ハイポイドギヤセット60が構成され、第1ピニオン54及び第1ギヤ56によって(2段目の)第1ギヤセット61が構成され、第2ピニオン57及び第2ギヤ59によって(3段目の)第2ギヤセット62が構成されるようになっている。なお、これらのハイポイドギヤセット60等は、歯車箱63に収容されており、又、出力軸58は、自身の両端から動力を取り出すことが可能なホロータイプになっている(勿論、中実タイプにする事も可能である)。
【0056】
この直交歯車減速機48より前段側に配置される上記摩擦減速機49は、図2及び3に拡大して示されるように、モータ42のモータ軸42Aと同軸状に連結され、この回転動力が入力される太陽ローラ64と、太陽ローラ64の周囲に配置されて太陽ローラ64に転接する3つの遊星ローラ66と、太陽ローラ64と同軸に配置されて遊星ローラ66が自身の内周に転接するリングローラ68と、遊星ローラ66の公転運動を取り出して直交歯車減速機48の入力軸50に伝達するキャリア70と、を備える単純遊星摩擦伝達構造となっている。
【0057】
リングローラ68には、複数の軸方向のボルト孔68Aが周方向に所定間隔で形成されており、このボルト孔68Aを貫通するボルトによって、ケーシング72の内部に固定されている。又、各遊星ローラ66の中心には、軸方向のピン孔66Aが形成されており、そこに、キャリア70に設けられるキャリアピン70Aがピンローラ70Bを介して挿入されている。キャリア70は、このキャリアピン70Aを介して遊星ローラ66の(太陽ローラ64周りの)公転成分を取り出すようになっている。
【0058】
直交歯車減速機48と摩擦減速機44の間には、自身の両端に入側及び出側フランジ74A、74Bを有する円筒状の延長ケーシング74が介在・配置される。この入側フランジ74Aには、摩擦減速機49のケーシング72が連結され、出側フランジ74Bには、歯車箱63が連結されている。即ち、この延長ケーシング74によって直交歯車減速機48と摩擦減速機49とが連結されるようになっている。具体的に図4に示されるように、各フランジ74A、74Bには複数のボルト孔が形成されており、これを貫通する複数のボルト73によって相手側に連結されることになるが、入側フランジ74Aと出側フランジ74Bとではそのボルト孔の配置がずれており、連結する際にお互いのフランジが邪魔にならないように配慮されている。
【0059】
入力軸50の軸方向ほぼ中間位置には大径部50Aが形成されており、更にこの大径部50Aの一方の端縁には更に大径となるつば部50Bが形成される。つば部50B及び大径部50Aを軸方向に挟持するようにして、この入力軸50には2つの軸受91、92が設けられている。これらの軸受91、92は上記延長ケーシング74の内周面に設置されるので、結果として、これらの軸受91、92によって、入力軸50が回転自在に保持される。なお、この実施形態においては、入力軸50が2つの軸受によって保持される場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3以上の軸受によって入力軸50を保持しても構わない。又、上記つば部50Bは、後述するオイルシール94の軸方向の移動を規制する役目も果たしている。
【0060】
更に、入力軸50の(大径部50Aの)外周面と延長ケーシング74の内周面との隙間であって2つの軸受91、92の間には、リング状のオイルシール94が配設されており、このオイルシール94によって直交減速機48内及び摩擦減速機49内の各潤滑剤が混合しないようになっている。直交歯車減速機48側に利用される潤滑剤は、各歯車の歯面の摩擦抵抗を低減させる目的で用いられており、一方、摩擦減速機49に利用される潤滑剤は、各摩擦ローラの接触面の摩擦抵抗を増大させて、高い伝達性能を確保することを目的で用いられており、その結果、それぞれに異なる種類(性質)の潤滑剤が採用されている(場合によっては同種の潤滑剤を用いることも可能)。なお、本実施形態に限っては、直交歯車減速機48側にはナフテン系の鉱油が用いられ、又、摩擦減速機49側にはパラフィン系の合成油が用いられている。
【0061】
上記の(摩擦減速機49側の)軸受92における同摩擦減速機49側の端面は、延長ケーシング74に固定されているリングプレート94と係合しており、反対側の端面は入力軸50の大径部50Aと係合している。従って、入力軸50がハイポイドギヤセット60から軸方向反力Sを受けた場合であっても、この力を軸受92を介してリングプレート94が受ける(反力を付与する)構造になっている。つまり、軸方向反力Sの大部分がリングプレート94で遮断され、キャリア70側に伝達しないようになっている。なお、このように軸受92を介して入力軸50の軸方向反力Sを受ける場合の他にも、ケーシング側に段部を形成して、これを直接大径部50Aに係合させることも可能である。
【0062】
入力軸50における摩擦減速機49側端部には、外スプライン50Cが形成されており、キャリア70に形成される内スプライン孔70Cと係合している。つまり、構造上、キャリア70と入力軸50とが相対的に軸方向の摺動する事が出来る。その結果、入力軸50が上記軸方向反力Sを受けて(軸受92が許容する分だけ)摩擦減速機49方向に移動したとしても、揺動によって吸収し、その軸方向反力Sがキャリア70に直接伝達しないようになっている。
【0063】
以上の構造から、ハイポイドギヤセット60から受ける軸方向反力は主にリングプレート94によって受け止められ、更に、その受け止める際に、軸受92の構造から生じてしまう入力軸50の軸方向の微小移動を、上記スプライン構造で吸収するようになっている。なお、入力軸50とキャリア70とはスプライン構造によって連結する以外にも、軸方向の摺動が可能な専用のカップリング等によって連結する事も可能であり、又遊嵌状態のキー等を用いたキー結合でも構わない。
【0064】
以上に示したギヤドモータ40における動力伝達装置44では、直交歯車減速機48と摩擦減速機49が組み合わされているので、減速比の増大が図られている。その一方で、摩擦減速機49は自身を極めてコンパクトに構成することが出切ると共に、モータ42の動力を同軸性を維持した状態で直交歯車減速機に出力することが出来る。その結果、動力伝達装置44全体を大きくすることなく高減速比を得ることができる。
【0065】
更に、ハイポイドギヤセット60は極めて静かに動力を伝達出来るという特徴を有しているが、上記の摩擦減速機59は各ローラの接触面の摩擦によって動力を伝達するので、ハイポイドギヤセット60と比較して「より静粛な」運転が可能である。従って、ハイポイドギヤセット60の特徴を損なうことなく高減速比を得ることが出来る。つまり、直交歯車減速機48と摩擦減速機49の組み合わせによれば、静粛性、コンパクト性及び高減速比を合理的に達成可能になる。
【0066】
又、この動力伝達装置44では、入力軸50が受ける軸線方向反力Sを遮断して、キャリア70側に伝達しないようにしているので、単純遊星摩擦伝達構造の動力伝達特性が変化したり、耐久性が悪化したりすることが防止されている。又それと同時に、軸方向反力Sがモータ42側に伝達されることが防止されるので、モータ軸46を支持する軸受46Bの負担が軽減されて寿命が延びる。
【0067】
特に入力軸50とキャリア70とがスプライン構造によって連結されているので、仮に入力軸50が軸方向に移動したとしても、それが直接キャリア70に伝達されることはない。従って、単純遊星摩擦伝達構造の動力伝達特性を一定に維持することが出来る。又、このスプライン構造は、一般的に、キャリア70と入力軸50の径方向のずれを(一定の範囲内であれば)許容できるので、入力軸50がハイポイドギヤセット60から径方向の反力R(ラジアル力)を受けることで、径方向のずれ(撓み)等が生じたとしても、一定の範囲内であればそれがキャリア70に伝達されないので、摩擦減速機50の長寿命化が図られる。
【0068】
更に、この入力軸50は2つの軸受91、92によって支持されているので、上記ラジアル力Rがハイポイドギヤセット60側の軸受91を支点にして、他の(キャリア側の)軸受92によって受け止められる。従って、キャリア70側にラジアル力がほとんど伝達されない。なお、この構造からも軸受92の負担を軽減させるには、2つの軸受91、92の配置間隔が広くすることが好ましい。
【0069】
又更に、延長ケーシング74が介在・配置されているので、動力伝達装置44側における1つの直交歯車減速機48に対して、複数種類の摩擦減速機49を連結することが出来る。というのも、延長ケーシング74だけを交換すれば、互いの連結面の構造に制約されないで、独立して摩擦減速機49を他の大きさのもの等に変更できるからである。全く同様に、1つの摩擦減速機49に対して(延長ケーシング74を交換すれば)複数種類の直交歯車減速機48を連結することも可能であり、その結果、例えば、伝達容量や減速比の面で多様なバリエーションを有する動力伝達装置44(或いはギヤドモータ40)のシリーズを容易に構築することが出来るようになる。
【0070】
各摩擦ローラ(太陽ローラ64、遊星ローラ66及びリングローラ68)間の接触面に作用する摩擦力を利用して回転動力を伝達する単純遊星摩擦伝達構造は、自身の許容伝達能力を超えると「滑りが増大する」という特徴を有している。従って、このギヤドモータ40が連結される相手機械側の回転部分が何らかの原因で突然固定(ロック)され、動力伝達装置44側に突然大きな反力モーメントが作用した場合でも、この各ローラの接触面の滑りによって吸収することが出来る。その結果、モータ56やハイポイドギヤセット60等の損傷を極力防ぐことが出来る。なお、このことは、相手機械側の回転部分に作業員等が巻き込まれた場合でも、摩擦減速機49が上記「滑り」によってトルクリミッタ的な機能を果たすことにもなり、センサや制御装置の有無に拘わらず(或いは故障した場合でも)ある程度の安全性を確保することが出来る。又勿論、この動力伝達装置44によれば、モータ42を含めて自身を相手機械側に沿うようにして連結できるので、相手機械を含めて装置全体を小型化にすることも可能になる。
【0071】
次に図5を参照して本発明の第2実施形態に係る生ごみ処理機80について説明する。
【0072】
この生ごみ処理機80は、生ごみ及び発酵促進剤を受容可能な発酵槽82と、この発酵槽82内に回転自在に配置され、自身が有する撹拌羽86によって生ごみ及び発酵促進剤を撹拌可能な撹拌シャフト84と、この撹拌シャフト84に連結されるギヤドモータ40と、を備える。なお、ギヤドモータ40は、上記第1実施形態で示したものと全く同一であるので、詳細な説明は省略する。
【0073】
ギヤドモータ40は、歯車箱63によって発酵漕82の外周壁に(一体的に設けられる肉厚部88を介して)固定されている。又、特に図示はしないものの、出力軸58の内部に撹拌シャフト84が同軸的に挿入され、平行キーを介して相互に回転方向に係合されている。従って、出力軸58と撹拌シャフト84が一体となって回転する。
【0074】
生ごみ処理機80によれば、減速比の大きい、即ち出力トルクの大きいギヤドモータ40が駆動装置として採用さているので、従来と同等以上の生ごみ処理能力を発揮しながら、装置全体の撹拌シャフト84軸方向寸法Lを小さく抑えることが可能となり、生ごみ処理機80の小型化が達成される。
【0075】
しかも、このギヤドモータ40は、ハイポイドギヤセット60と摩擦減速機49との組み合わせにより極めて静かに動力を伝達できるので、生ごみ処理機80を家屋内等に配置することも可能になる。
【0076】
次に、図6に示す第3実施形態に係る生ごみ処理機91について説明する。
【0077】
この生ごみ処理機90は、前記発酵漕82を2つ並べて備えた大容量タイプであり、2つの発酵漕82を同時に撹拌可能な1本の前記撹拌シャフト84が、これらの発酵漕82間を架け渡すようにして配置されている。撹拌シャフト84のの中心(2つの発酵漕82の間)には、第1実施形態に係るギヤドモータ40が設置されている。即ち、撹拌シャフト84が、出力軸58の内部を貫通するようにして配置されている。このようにホロータイプの出力軸58が採用できたのは、ギヤドモータ40において直交歯車減速機48を採用したためである。
【0078】
従って、1つのギヤドモータ40の回転動力によって、2つの発酵漕82にそれぞれ収容される生ごみ等を同時に撹拌することが可能となり、減速比が高められて出力トルクの増大が図られた本ギヤドモータ40の回転動力を有効に活用することができるようになる。
【0079】
又、軸方向に長い撹拌シャフト84が、その中間部において回動自在に支持されている構造であるため、軸端部が支持される場合と比較して、撹拌シャフト84に作用するねじれを抑制することも可能となる。
【0080】
なお、上記各実施形態においては、直交歯車減速機と摩擦減速機からなる動力伝達装置が、モータと連結されてギヤドモータとして機能する場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、その他にもあらゆる場合に利用することが出来る。また、ギヤドモータとして機能する場合であっても、それが生ごみ処理機に用いられる場合に限定されない。
【0081】
【発明の効果】
本発明に係る動力伝達装置によれば、出力軸方向の寸法は短縮しながらも高い減速比、静粛性、長寿命化を達成することができ、更に使用者の安全面にも配慮できる。又この動力伝達装置をギヤドモータに用いても同様な効果を得ることが出来る。このギヤドモータを生ごみ処理機に適用すれば、装置全体をコンパクトに維持しながら処理容量を増大できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るギヤドモータを示す断面図
【図2】同ギヤドモータの動力伝達装置を拡大して示す断面図
【図3】図2における矢視III−III線に沿う展開断面図
【図4】同ギヤドモータの延長ケーシングを軸視した状態を示す拡大図
【図5】本発明の第2実施形態に係る生ごみ処理機を模式的に示す断面図
【図6】本発明の第3実施形態に係る生ごみ処理機を模式的に示す断面図
【図7】従来の生ごみ処理機を模式的に示す断面図
【図8】同生ごみ処理機に用いられる従来のギヤドモータを示す斜視図
【図9】同ギヤドモータの変速機及び歯車箱を示す断面図
【図10】従来のギヤドモータの他の例を示す断面図
【符号の説明】
40…ギヤドモータ
42…モータ
42A…モータ軸
44…動力伝達装置
48…直交歯車減速機
49…摩擦減速機
50…入力軸
51…ハイポイドピニオン
52…第1中間軸
53…ハイポイドギヤ
54…第1ピニオン
55…第2中間軸
56…第1ギヤ
57…第2ピニオン
58…出力軸
59…第2ギヤ
60…ハイポイドギヤセット
64…太陽ローラ
66…遊星ローラ
68…リングローラ
70…キャリア
74…延長ケーシング
80、90…生ごみ処理機
84…撹拌シャフト
86…撹拌羽根
88…肉厚部
91、92…軸受

Claims (7)

  1. 入力軸に入力される回転動力を少なくとも該入力軸に設けられるハイポイドギヤセットのハイポイドピニオンを介して出力軸に伝達する直交歯車減速機を備える動力伝達装置において、
    前記直交歯車減速機よりも前段側に、
    回転動力が入力される太陽ローラ、該太陽ローラの周囲に配置されて該太陽ローラに転接する遊星ローラ、前記太陽ローラと同軸状に配置されて前記遊星ローラが自身の内周に転接するリングローラ、前記遊星ローラの公転運動を取り出して前記直交歯車減速機の前記入力軸に伝達するキャリアを有する単純遊星摩擦伝達構造の摩擦減速機を配設し、
    前記直交歯車減速機と前記摩擦減速機の間に筒状の延長ケーシングを配設して、該延長ケーシングを介して該直交歯車減速機と該摩擦減速機とを連結し、
    該延長ケーシングの内周面に配設される少なくとも2つの軸受によって、前記入力軸を回転自在に保持すると共に、キャリアと前記入力軸を、相対的な軸方向の摺動を許容可能な連結構造によって連結することで、前記ハイポイドギヤセットからの軸方向反力の該キャリアへの伝達を遮断可能とし、且つ、
    前記入力軸の外周面と前記延長ケーシングの内周面との隙間で且つ前記2つの軸受の間に、リング状のオイルシールを配設した
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  2. 請求項1において、
    前記キャリアと前記入力軸をスプライン構造によって連結することで、相対的な軸方向の摺動を許容可能とした
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  3. 請求項1又は2において、
    前記延長ケーシングが、前記直交歯車減速機及び前記摩擦減速機から取外し可能に構成されている
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  4. 請求項1において、
    前記入力軸に大径部が設けられ、該大径部を挟んで前記軸受が設置されるとともに、該大径部の外周に前記オイルシールが設置されている
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  5. 請求項4において、
    前記大径部の軸方向の一端側につば部がさらに設けられ、前記オイルシールの軸方向移動が規制されている
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  6. 請求項1乃至のいずれかに記載の動力伝達装置に対して、更に、前記摩擦減速機の前記太陽ローラに回転動力を入力するモータを配設すると共に、
    前記動力伝達装置における前記直交歯車減速機を、
    前記入力軸に同軸に配置されるハイポイドピニオンと、該入力軸に対して垂直となる第1中間軸に同軸に配置されて前記ハイポイドピニオンと噛合するハイポイドギヤと、前記第1中間軸に同軸に配置される第1ピニオンと、前記第1中間軸と自身の回転軸とが平行となるように配置されて前記第1ピニオンと噛合する第1ギヤと、を備えて少なくとも2段減速構造となるように構成した
    ことを特徴とするギヤドモータ。
  7. 生ごみ及び発酵促進剤を受容可能な発酵槽と、
    前記発酵槽内に回転自在に配置され、自身が有する撹拌羽を回転させて前記生ごみ及び発酵促進剤を撹拌可能な撹拌シャフトと、
    前記撹拌シャフトに連結されて該撹拌シャフトを駆動する請求項に記載のギヤドモータと、
    を備えることを特徴とする生ごみ処理機。
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