JP4531440B2 - 歯車箱の潤滑構造 - Google Patents
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Description
本発明は、上下方向の入力軸と出力軸とが並設された歯車箱の潤滑構造に関する。
従来、駆動機器から被駆動機器へ動力を伝達するものとして歯車箱が一般に用いられている。図３に典型的な公知の歯車箱を示す。歯車箱１のケース３内には、入力軸５と出力軸７とが並設され、入力軸５の歯車１０と出力軸７の歯車１０とが互いに噛み合い、ベアリング２６が入力軸５の上部と下部及び出力軸７の上部と下部をそれぞれ支承している。入力軸５の上端のスプライン孔１４が、ケース３外の上方にあるモータ３８の回転軸４０の下端のスプライン軸４２と嵌合し、スプライン嵌合部１６を形成している。出力軸７の下端がケース３外の下方にある被駆動機器（図示せず）と接合可能に構成されており、出力軸７とケース３の間をオイルシール２８がシールしている。そして、動力がモータ３８から入力軸５に伝達されて入力軸５が回転すると、出力軸７も回転し、出力軸７から被駆動機器へ動力が伝達される。
歯車箱１の円滑な作動を維持するため、ケース３内で各ベアリング２６及びスプライン嵌合部１６は潤滑油やグリースにより潤滑されている。特に、歯車箱１においては、ケース３内の上部に位置する各ベアリング２６及びスプライン嵌合部１６における潤滑不良を防止しなければならない。
潤滑不良を防止するために、ケース３内の上部のベアリング２６をグリース封入式のベアリングとし、定期的に歯車箱１の分解整備を行ってスプライン嵌合部１６にグリースを塗布する方法がある。また、ケース３外に潤滑油圧送装置を付設してケース３内に潤滑油を外部から供給する方法もある。
潤滑不良を防止するために、ケース３内の上部のベアリング２６をグリース封入式のベアリングとし、定期的に歯車箱１の分解整備を行ってスプライン嵌合部１６にグリースを塗布する方法がある。また、ケース３外に潤滑油圧送装置を付設してケース３内に潤滑油を外部から供給する方法もある。
しかしながら、歯車箱１において、ケース３内の上部の各ベアリング２６及びスプライン嵌合部１６を潤滑する従来の各方法には以下の問題があった。
すなわち、ケース３内の上部のベアリング２６をグリース封入式のベアリングとし、定期的にスプライン嵌合部１６にグリースを塗布する方法では、スプライン嵌合部１６における潤滑を確実なものとするために、スプライン嵌合部１６へのグリース塗布を頻繁に行う必要があり、メンテナンスの手間が大きい。
すなわち、ケース３内の上部のベアリング２６をグリース封入式のベアリングとし、定期的にスプライン嵌合部１６にグリースを塗布する方法では、スプライン嵌合部１６における潤滑を確実なものとするために、スプライン嵌合部１６へのグリース塗布を頻繁に行う必要があり、メンテナンスの手間が大きい。
また、ケース３外に潤滑油圧送装置を付設する方法では、ケース３外に潤滑油圧送装置を設置するスペースが必要となり、歯車箱１の適用範囲が限定される。
本発明は、上記問題を解決するべくなされたものであり、その目的とするところは、上下方向の入力軸と出力軸とが並設された歯車箱において、上部のベアリングの潤滑を可能とし、メンテナンスの手間を軽減し、製造コストの上昇を抑制し、幅広く適用可能な歯車箱の潤滑構造を提供することである。
本発明は、上記問題を解決するべくなされたものであり、その目的とするところは、上下方向の入力軸と出力軸とが並設された歯車箱において、上部のベアリングの潤滑を可能とし、メンテナンスの手間を軽減し、製造コストの上昇を抑制し、幅広く適用可能な歯車箱の潤滑構造を提供することである。
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る歯車箱の潤滑構造は、上下方向の入力軸と出力軸とが並設された歯車箱において、入力軸又は出力軸の一方の軸を上下に連通する中空部と、この中空部に挿入されたガイド軸と、ガイド軸と対向する中空部の内壁に形成された螺旋溝と、中空部を有する方の軸の上部を支承し下側をシールされた片シールベアリングと、他方の軸の上部を支承する開放ベアリングと、これらの片シールベアリングと開放ベアリングとの間をつなぐ潤滑油の通路と、を備える。
請求項１の発明によると、入力軸と出力軸のうち中空部を有する方の軸が回転すると、中空部の内壁がガイド軸の周りを回転し、歯車箱内の下部に溜まった潤滑油が螺旋溝で上方へ圧送される。すなわち、潤滑油は螺旋溝から溝方向上向きの力を受けて螺旋溝を流れ、螺旋溝及びガイド軸が潤滑油を圧送するポンプとして作用する。
中空部を上方へ圧送された潤滑油は中空部の上端から溢れ出し、中空部を有する方の軸の上部を支承する片シールベアリングを潤滑する。片シールベアリングの下側がシールされているので、片シールベアリングを潤滑した潤滑油は、片シールベアリングから下方へ殆ど流れ落ちない。さらに、中空部の上端から溢れ出た潤滑油は通路を流れ、他方の軸の上部を支承する開放ベアリングをも潤滑する。
中空部を上方へ圧送された潤滑油は中空部の上端から溢れ出し、中空部を有する方の軸の上部を支承する片シールベアリングを潤滑する。片シールベアリングの下側がシールされているので、片シールベアリングを潤滑した潤滑油は、片シールベアリングから下方へ殆ど流れ落ちない。さらに、中空部の上端から溢れ出た潤滑油は通路を流れ、他方の軸の上部を支承する開放ベアリングをも潤滑する。
請求項２の発明に係る歯車箱の潤滑構造は、請求項１記載の歯車箱の潤滑構造であって、入力軸と出力軸の下部をそれぞれ支承する開放ベアリングの間をつなぐ潤滑油の通路を備える。
請求項２の発明によると、潤滑油は、入力軸と出力軸のうち中空部を有しない方の軸の上部を支承する開放ベアリングを潤滑した後、歯車箱の下方へ流れ落ち、この軸の下部を支承する開放ベアリングを潤滑する。また、歯車箱の下方へ流れ落ちた潤滑油は、入力軸と出力軸の下部をそれぞれ支承する開放ベアリング同士の間の通路を流れ、中空部を有する方の軸の下部を支承する開放ベアリングをも潤滑する。
歯車箱の下方へ流れた潤滑油は、中空部を有する方の軸の回転によって、再び、中空部の螺旋溝を通って上方へ圧送され、歯車箱内を循環する。潤滑油が歯車箱内を循環するので、歯車箱内の潤滑油が部分的に劣化等することが防止される。
請求項２の発明によると、潤滑油は、入力軸と出力軸のうち中空部を有しない方の軸の上部を支承する開放ベアリングを潤滑した後、歯車箱の下方へ流れ落ち、この軸の下部を支承する開放ベアリングを潤滑する。また、歯車箱の下方へ流れ落ちた潤滑油は、入力軸と出力軸の下部をそれぞれ支承する開放ベアリング同士の間の通路を流れ、中空部を有する方の軸の下部を支承する開放ベアリングをも潤滑する。
歯車箱の下方へ流れた潤滑油は、中空部を有する方の軸の回転によって、再び、中空部の螺旋溝を通って上方へ圧送され、歯車箱内を循環する。潤滑油が歯車箱内を循環するので、歯車箱内の潤滑油が部分的に劣化等することが防止される。
本発明は、上記のような歯車箱の潤滑構造であるので、上下方向の入力軸と出力軸とが並設された歯車箱において、上部のベアリングの潤滑を可能とし、メンテナンスの手間を軽減し、製造コストの上昇を抑制し、幅広く適用可能な歯車箱の潤滑構造を提供できるという効果がある。
本発明を実施するために最良の形態を図１に基づいて説明する。
歯車箱１のケース３内には、入力軸５と出力軸７とが並設され、入力軸５の歯車１０と出力軸７の歯車１０とがケース３の空間３４ｅ内で互いに噛み合っている。入力軸５の上部は下側をシールされた片シールベアリング２２により支承され、入力軸５の下部は開放ベアリング２４ｂにより支承され、出力軸７の上部は開放ベアリング２４ｃにより支承され、出力軸７の下部は開放ベアリング２４ｄにより支承されている。
歯車箱１のケース３内には、入力軸５と出力軸７とが並設され、入力軸５の歯車１０と出力軸７の歯車１０とがケース３の空間３４ｅ内で互いに噛み合っている。入力軸５の上部は下側をシールされた片シールベアリング２２により支承され、入力軸５の下部は開放ベアリング２４ｂにより支承され、出力軸７の上部は開放ベアリング２４ｃにより支承され、出力軸７の下部は開放ベアリング２４ｄにより支承されている。
入力軸５は上端から下端まで連通する中空部１２を有し、中空部１２の上端側がスプライン孔１４をなし、ケース３外の上方にあるモータ３８の回転軸４０の先端のスプライン軸４２がスプライン孔１４に嵌合し、スプライン嵌合部１６を形成している。中空部１２の下端側がガイド軸孔１８をなし、ガイド軸孔１８に下方からガイド軸３２が挿入されている。ガイド軸３２はケース３の下部に固定されたガイド３０からケース３内の上方へ突出する軸である。中空部１２において、ガイド軸３２の上端とモータ３８の回転軸４０のスプライン軸４２の下端との間に隙間があいており、この隙間が空間３４ｆを形成している。入力軸５の中空部１２の内壁には螺旋溝２０が形成されており、螺旋溝２０の下端は中空部１２の下端縁まで達して後述の空間３４ｂに開口し、螺旋溝２０の上端は空間３４ｆ内に開口し、ガイド軸３２が螺旋溝２０と対向している。
出力軸７は、その下端がケース３外の下方にある被駆動機器（図示せず）と接合可能に構成されており、出力軸７とケース３の間はオイルシール２８によってシールされている。
ケース３内で、入力軸５の上端、片シールベアリング２２の上側及びモータ３８の回転軸４０の下端の間に空間３４ａが形成され、入力軸５の下端、開放ベアリング２４ｂの下側及びガイド３０の間には空間３４ｂが形成され、出力軸７の上端、開放ベアリング２４ｃの上側及びケース３の内側上面との間には空間３４ｃが形成され、開放ベアリング２４ｄの下側とオイルシール２８の間には空間３４ｄが形成されている。空間３４ａと空間３４ｃとは通路３６ａｃによりつながっており、空間３４ｂと空間３４ｄとは通路３６ｂｄによりつながっている。
ケース３内で、入力軸５の上端、片シールベアリング２２の上側及びモータ３８の回転軸４０の下端の間に空間３４ａが形成され、入力軸５の下端、開放ベアリング２４ｂの下側及びガイド３０の間には空間３４ｂが形成され、出力軸７の上端、開放ベアリング２４ｃの上側及びケース３の内側上面との間には空間３４ｃが形成され、開放ベアリング２４ｄの下側とオイルシール２８の間には空間３４ｄが形成されている。空間３４ａと空間３４ｃとは通路３６ａｃによりつながっており、空間３４ｂと空間３４ｄとは通路３６ｂｄによりつながっている。
ケース３内には、潤滑油が空間３４ｅのほぼ半分の高さまで入っている。空間３４ｅ内の潤滑油は下方の空間３４ｂ、３４ｄにまで流れ込んでおり、空間３４ｅと空間３４ｂとの間にある開放ベアリング２４ｂ及び空間３４ｅと空間３４ｄとの間にある開放ベアリング２４ｄは常時潤滑油によって潤滑された状態となっている。また、入力軸５のガイド軸孔１８とガイド軸３２との間及び螺旋溝２０にも潤滑油が流れ込んでいる。
次にその作用について説明する。
モータ３８の回転軸４０が回転し、スプライン嵌合部１６を介して入力軸５が回転軸４０とともに回転する。歯車１０により入力軸５と噛み合っている出力軸７も入力軸５とともに回転し、出力軸７と接合された被駆動機器が出力軸７とともに回転し、モータ３８から被駆動機器へ動力が伝達される。
入力軸５が回転すると、中空部１２のガイド軸孔１８の内壁はガイド軸３２の周りを回転し、ガイド軸孔１８の内壁の螺旋溝２０も回転する。螺旋溝２０内の潤滑油は、螺旋溝２０から溝方向上向きの力を受け、螺旋溝２０を圧送されて空間３４ｆへ流れ出る。螺旋溝２０へは空間３４ｂから潤滑油が連続して流れ込み、空間３４ｆへ潤滑油が連続して流れ出る。空間３４ｂから空間３４ｆへ潤滑油が連続して圧送されるので、中空部１２の空間３４ｆ及び空間３４ｆの上にあるスプライン嵌合部１６は潤滑油で充満した状態となり、潤滑油が入力軸５の上端から空間３４ａへ溢れ出る。
モータ３８の回転軸４０が回転し、スプライン嵌合部１６を介して入力軸５が回転軸４０とともに回転する。歯車１０により入力軸５と噛み合っている出力軸７も入力軸５とともに回転し、出力軸７と接合された被駆動機器が出力軸７とともに回転し、モータ３８から被駆動機器へ動力が伝達される。
入力軸５が回転すると、中空部１２のガイド軸孔１８の内壁はガイド軸３２の周りを回転し、ガイド軸孔１８の内壁の螺旋溝２０も回転する。螺旋溝２０内の潤滑油は、螺旋溝２０から溝方向上向きの力を受け、螺旋溝２０を圧送されて空間３４ｆへ流れ出る。螺旋溝２０へは空間３４ｂから潤滑油が連続して流れ込み、空間３４ｆへ潤滑油が連続して流れ出る。空間３４ｂから空間３４ｆへ潤滑油が連続して圧送されるので、中空部１２の空間３４ｆ及び空間３４ｆの上にあるスプライン嵌合部１６は潤滑油で充満した状態となり、潤滑油が入力軸５の上端から空間３４ａへ溢れ出る。
空間３４ａへ溢れ出た潤滑油は、入力軸５の上部を支承する片シールベアリング２２を潤滑する。片シールベアリング２２は下側をシールされているので、片シールベアリング２２を潤滑した潤滑油が片シールベアリング２２の間を通って空間３４ｅへ流れ落ちることは殆どなく、潤滑油が通路３６ａｃを通って空間３４ｃへ流れ出る。
空間３４ｃへ流れ出た潤滑油は、出力軸７の上部を支承する開放ベアリング２４ｃを潤滑する。開放ベアリング２４ｃを潤滑した潤滑油は、開放ベアリング２４ｃの間を通って空間３４ｅへ流れ落ち、空間３４ｅ内の潤滑油と交じり合う。
空間３４ｅの潤滑油の一部は開放ベアリング２４ｄの間を通って空間３４ｄへ流れ、空間３４ｄから通路３６ｂｄを通って空間３４ｂへ流れる。空間３４ｅの潤滑油の他の一部は開放ベアリング２４ｂの間を通って空間３４ｂへ流れる。空間３４ｂへ流れた潤滑油は、再び、螺旋溝２０へ流れ込む。
空間３４ｃへ流れ出た潤滑油は、出力軸７の上部を支承する開放ベアリング２４ｃを潤滑する。開放ベアリング２４ｃを潤滑した潤滑油は、開放ベアリング２４ｃの間を通って空間３４ｅへ流れ落ち、空間３４ｅ内の潤滑油と交じり合う。
空間３４ｅの潤滑油の一部は開放ベアリング２４ｄの間を通って空間３４ｄへ流れ、空間３４ｄから通路３６ｂｄを通って空間３４ｂへ流れる。空間３４ｅの潤滑油の他の一部は開放ベアリング２４ｂの間を通って空間３４ｂへ流れる。空間３４ｂへ流れた潤滑油は、再び、螺旋溝２０へ流れ込む。
以上説明したように、歯車箱１内で入力軸５が回転すると、スプライン嵌合部１６、片シールベアリング２２、開放ベアリング２４ｃの潤滑が行われることとなり、開放ベアリング２４ｂ、２４ｄは常時潤滑油によって潤滑されているので、入力軸５及び出力軸７は円滑に回転可能な状態に維持されている。したがって、スプライン嵌合部１６の潤滑を目的として歯車箱１を頻繁に分解整備する必要はなくなり、メンテナンスの手間が軽減される。
ケース３内を上下に隔絶して複雑な構造とする必要もないので、歯車箱１の製造コストが高くなることもない。また、スプライン孔１４を形成する際の工具の逃げ孔を利用して中空部１２内の空間３４ｆを形成でき、中空部１２を容易に形成できる。
歯車箱１の外に、スプライン嵌合部１６、片シールベアリング２２、開放ベアリング２４ｃを潤滑するための装置を付設する必要がないので、歯車箱１の適用範囲が限定されることもない。
歯車箱１内を潤滑油が循環するので、循環に伴って潤滑油が混合され、潤滑油が常時均一な状態に維持され、潤滑油の一部が劣化するということは防止されている。
歯車箱１の外に、スプライン嵌合部１６、片シールベアリング２２、開放ベアリング２４ｃを潤滑するための装置を付設する必要がないので、歯車箱１の適用範囲が限定されることもない。
歯車箱１内を潤滑油が循環するので、循環に伴って潤滑油が混合され、潤滑油が常時均一な状態に維持され、潤滑油の一部が劣化するということは防止されている。
なお、本実施の形態において、入力軸５の中空部１２の上端側がスプライン孔１４をなし、中空部１２の下端側がガイド軸孔１８をなしているが、代わりに、図２の変形例に示す構成とすることも可能である。
変形例に係る歯車箱１のケース３内には、入力軸５と出力軸７とが並設され、ケース３内の空間３４ｅにおいて互いの歯車１０が噛み合っている。入力軸５の上部は下側をシールされた片シールベアリング２２により支承され、入力軸５の下部は開放ベアリング２４ｂにより支承され、出力軸７の上部は開放ベアリング２４ｃにより支承され、出力軸７の下部は開放ベアリング２４ｄにより支承されている。
変形例に係る歯車箱１のケース３内には、入力軸５と出力軸７とが並設され、ケース３内の空間３４ｅにおいて互いの歯車１０が噛み合っている。入力軸５の上部は下側をシールされた片シールベアリング２２により支承され、入力軸５の下部は開放ベアリング２４ｂにより支承され、出力軸７の上部は開放ベアリング２４ｃにより支承され、出力軸７の下部は開放ベアリング２４ｄにより支承されている。
入力軸５を上下に連通する中空部１２は、下端側がスプライン孔１４をなし、上端側がガイド軸孔１８をなす。スプライン孔１４には、ケース３外の下方にあるモータ３８の回転軸４０のスプライン軸４２が嵌合し、スプライン結合部１６を形成している。ガイド軸孔１８には、ケース３の上部に固定されたガイド３０から下方へ突出するガイド軸３２が挿入されている。中空部１２において、ガイド軸３２の下端とモータ３８の回転軸４０のスプライン軸４２の上端との間に空間３４ｆが形成されている。中空部１２の内壁に形成された螺旋溝２０は、その上端が中空部１２の上端縁まで達しており、螺旋溝２０の下端は空間３４ｆ内に開口し、ガイド軸３２が螺旋溝２０と対向している。また、モータ３８の回転軸４０とケース３の間はオイルシール２８によってシールされている。出力軸７の上端はケース３外上方にある被駆動機器と接合可能に構成されている。
ケース３内で、入力軸５の上端、片シールベアリング２２の上側及びガイド３０の間に空間３４ａが形成され、入力軸５の下端、開放ベアリング２４ｂの下側、モータ３８の回転軸４０の上端及びオイルシール２８の間には空間３４ｂが形成され、開放ベアリング２４ｃの上側とケース３の内側上面との間には空間３４ｃが形成され、開放ベアリング２４ｄの下側とケース３の内側下面の間には空間３４ｄが形成されている。空間３４ａと空間３４ｃとは通路３６ａｃによりつながっており、空間３４ｂと空間３４ｄとは通路３６ｂｄによりつながっている。
ケース３内の空間３４ｅには潤滑油が入っており、空間３４ｅにおける潤滑油の液面はガイド軸３２の下端よりも上方にあり、空間３４ｅの潤滑油は空間３４ｂ、３４ｄ、３４ｆにそれぞれ流れ込んでおり、空間３４ｅと空間３４ｂとの間にある開放ベアリング２４ｂ、空間３４ｅと空間３４ｄとの間にある開放ベアリング２４ｄ及び空間３４ｄと空間３４ｆとの間にあるスプライン結合部１６は常時潤滑油によって潤滑された状態となっている。また、空間３４ｅ内の潤滑油の液面より下側で、入力軸５のガイド軸孔１８とガイド軸３２との間及び螺旋溝２０にも潤滑油が流れ込んでいる。
モータ３８の回転軸４０が回転すると、入力軸５及び出力軸７が回転し、入力軸５のガイド軸孔１８の螺旋溝２０も回転する。螺旋溝２０内の潤滑油は螺旋溝２０から溝方向上向きの力を受け、螺旋溝２０を圧送されて入力軸５の上端から空間３４ａへ溢れ出る。螺旋溝２０へは空間３４ｆから潤滑油が連続して流れ込み、空間３４ａへ潤滑油が連続して溢れ出る。空間３４ａへ溢れ出た潤滑油は、片シールベアリング２２を潤滑するとともに、通路３６ａｃを通って空間３４ｃへ流れ出て、開放ベアリング２４ｃを潤滑し、開放ベアリング２４ｃの間を通って空間３４ｅへ流れ落ち、空間３４ｅ内の潤滑油と交じり合う。空間３４ｅの潤滑油の一部は開放ベアリング２４ｄの間を通って空間３４ｄへ流れ、空間３４ｄから通路３６ｂｄを通って空間３４ｂへ流れる。空間３４ｅの潤滑油の他の一部は開放ベアリング２４ｂの間を通って空間３４ｂへ流れる。空間３４ｂへ流れた潤滑油は、再び、スプライン結合部１６を通って空間３４ｆへ流れ込む。
１ 歯車箱
３ ケース
５ 入力軸
７ 出力軸
１０ 歯車
１２ 中空部
１４ スプライン孔
１６ スプライン嵌合部
１８ ガイド軸孔
２０ 螺旋溝
２２ 片シールベアリング
２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ 開放ベアリング
２６ ベアリング
２８ オイルシール
３０ ガイド
３２ ガイド軸
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ 空間
３６ａｃ、３６ｂｄ 通路
３８ モータ
４０ 回転軸
４２ スプライン軸
３ ケース
５ 入力軸
７ 出力軸
１０ 歯車
１２ 中空部
１４ スプライン孔
１６ スプライン嵌合部
１８ ガイド軸孔
２０ 螺旋溝
２２ 片シールベアリング
２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ 開放ベアリング
２６ ベアリング
２８ オイルシール
３０ ガイド
３２ ガイド軸
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ 空間
３６ａｃ、３６ｂｄ 通路
３８ モータ
４０ 回転軸
４２ スプライン軸
Claims (2)
- 上下方向の入力軸と出力軸とが並設された歯車箱において、入力軸又は出力軸の一方の軸を上下に連通する中空部と、この中空部に挿入されたガイド軸と、ガイド軸と対向する中空部の内壁に形成された螺旋溝と、中空部を有する方の軸の上部を支承し下側をシールされた片シールベアリングと、他方の軸の上部を支承する開放ベアリングと、これらの片シールベアリングと開放ベアリングとの間をつなぐ潤滑油の通路と、を備えることを特徴とする歯車箱の潤滑構造。
- 入力軸と出力軸の下部をそれぞれ支承する開放ベアリングの間をつなぐ潤滑油の通路を備えることを特徴とする請求項１記載の歯車箱の潤滑構造。
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