JP4972630B2 - ギヤードモータの歯車組付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの出力軸と歯車減速機の入力軸とが食い違う方向に配設されたギヤードモータに関わり、特に歯車減速機の初段歯車にフェースギヤを用いたギヤードモータの歯車組付け方法に関する。

電動モータの出力軸と直交する方向あるいは食い違う方向に動力を取り出すためにフェースギヤあるいはハイポイドギヤを用いた歯車減速機が知られている。
フェースギヤは平歯車または、はすば歯車と噛み合う円盤状の歯車で、直交する軸または食い違い軸に使われている。
一方、ハイポイドギヤは食い違い軸の間に運動を伝達する円錐状の歯車で、大小歯車の軸がオフセットされていて、まがりばかさ歯車に似た歯車である。
従来のフェースギヤを用いた直交型ギヤードモータとしては、たとえば特許文献１，２が知られている。

従来から用いられていたフェースギヤとして、図６に示すようなフェースギヤ１００が知られている。このフェースギヤ１００は、円板状に形成され、中心部には、フェースギヤ１００を従動軸１０１に取付けるための取付孔１０２が設けられている。このフェースギヤ１００の平坦面１０３の外縁部には、平坦面１０３から軸方向に突出する歯切部１０４が円環状に延びるように設けられている。この歯切部１０４には従動側噛合歯１０５が複数設けられている。この従動側噛合歯１０５は、フェースギヤ１００の軸線と直交する方向へ延びている。

前記従動軸１０１と直交する方向に延びる電動モータの出力軸１０６には、ピニオンとも呼ばれる平歯車１０７が取付けられ、平歯車１０７の外周面には、前記フェースギヤ１００の従動側噛合歯１０５と噛み合う駆動側噛合歯１０８が複数設けられている。

電動モータの駆動により出力軸１０６が回転すると、図７に示すように平歯車１０７の駆動側噛合歯１０８が１つずつフェースギヤ１００の各従動側噛合歯１０５に押し付けられ、フェースギヤ１００が軸線を中心に回転する。

ところが、上記フェースギヤ１００では、平歯車１０７の各駆動側噛合歯１０８が１つずつフェースギヤ１００における各従動側噛合歯１０５の１つ１つに押し付けられる。そのため、所定の駆動側噛合歯１０８が従動側噛合歯１０５に押し付けられてから、前記駆動側噛合歯１０８の隣に位置する駆動側噛合歯１０８が従動側噛合歯１０５に押し付けられるまでの間はフェースギヤ１００の回転速度が遅くなる。そして、回転速度が遅くなったフェースギヤ１００は、駆動側噛合歯１０８が従動側噛合歯１０５に押し付けられた時に回転速度が速くなる。したがって、フェースギヤ１００の回転速度が遅くなったり速くなったりするため、フェースギヤ１００を滑らかに回転させることができないという問題があった。

そこで、図８に示すように、外周面に対してそれぞれ等角度で傾斜している従動側噛合歯２０５を設けたフェースギヤ２００が知られている。これら従動側噛合歯２０５は、矢印Ｗ方向へ向かって凸状となるように湾曲して形成されている。
そして、電動モータの出力軸２０６は、その軸線が従動軸２０１の軸線と直交する方向へ延びて従動軸２０１の軸線と交差するように配置されている。そして、フェースギヤ２００の噛合歯２０５には電動モータの出力軸２０６に取り付けられた斜歯歯車２０７が噛合わされる。この斜歯歯車２０７の外周面には斜歯歯車２０７の軸線を中心に螺旋状に延びる複数の噛合歯２０８が設けられ、その噛合歯２０８が、図９に示すように、フェースギヤ２００の噛合歯２０５に噛合って回転を伝達している（特許文献１参照）。

また、特許文献２においても、直交する方向に配置されたフェースギヤとモータのヘリカルピニオンとの間で回転を伝達している。
特開平９−１２３０２１号公報 特開２００７−７４７８９号公報

このような従来のフェースギヤを用いた直交軸ギヤードモータでは、減速比を変更しようとしたときは、ピニオンとギヤの諸元を変更する、あるいはピニオンとギヤの位置関係を変更する必要があった。
ゆえに減速比を変更するには、モータピニオン又はギヤケースを新たに用意する必要があり、モータピニオンおよびギヤケースの両方を共用化した上で減速比を変更することはできないという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決し、モータの出力軸に設けられた円筒歯車と、それに噛み合うフェースギヤとの減速比を極めて容易に変更することができるギヤードモータの歯車組付け方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、初段減速比が異なり、かつオフセット量が２種類存在しても、フェースギヤの配置と向きを変更することによりモータとギヤケース部品の両方を共用できるようにし、部品点数を減少させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、出力軸に、はすば歯車を用いた円筒歯車を有するモータと、初段歯車として、前記はすば歯車に噛合するフェースギヤを備える歯車減速機とからなるギヤードモータの歯車組付け方法において、前記円筒歯車と前記初段歯車を、互いの軸が交差しないようにオフセットさせて噛合させ、前記初段歯車を、前記歯車減速機のケース内の異なる箇所に軸支可能に構成し、前記異なる箇所の軸支位置で、前記初段歯車として減速比の異なるフェースギヤを選択的に組み付け可能にして、前記各軸支位置に組付ける前記フェースギヤの径および歯数を選別して減速比を設定することにある。
また、本発明は、前記出力軸を間に挟んで、前記異なる径のフェースギヤを前記各軸支位置に組付け可能に設定するとともに、前記フェースギヤの軸支位置によって、前記フェースギヤの歯面を互いに逆向きに前記円筒歯車に噛合させるように構成したことにある。

本発明によれば、減速比を極めて容易に変更することが可能なギヤードモータを得ることができる。そのため初段減速比を変更しても、モータとギヤケース部品の両方を共用できる設計が可能で、コスト削減が図れる。
本発明によれば、ケース内の有効利用が図れ、最大限の減速比を得ることができる。
本発明によれば、フェースギヤの軸支位置によって、前記フェースギヤを逆向きに組付けることで、フェースギヤに対する円筒歯車のオフセット方向を合わせることができる。
本発明によれば、歯数の異なるフェースギヤに対して共通に円筒歯車を噛合させることができる。

以下本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）（ｂ）は、歯車減速機に採用される1段目の減速歯車の減速比を１/５にしたギヤードモータの例であり、図２（ａ）（ｂ）は歯車減速機に採用される1段目の減速歯車の減速比を１/８にしたギヤードモータの例である。

図１（ａ）（ｂ）および図２（ａ）（ｂ）において、１はギヤードモータで、このギヤードモータ１は、モータ２０と歯車減速機３０で構成されており、取付ボルト２１を介してモータ２０が歯車減速機３０に組み付けられている。前記モータ２０の出力軸２０ａには、ピニオンとして、はすば歯車を用いた円筒歯車２２が一体または別体に設けられており、この円筒歯車２２は一定の長さに設定されている。この実施の形態では円筒歯車２２は、右ねじれのヘリカルギヤに加工されている。

図１（ａ）（ｂ）の場合には、前記モータ２０の出力軸２０ａは、歯車減速機３０のケース３１内に挿入され、歯車減速機３０のケース３１内に設けられた初段歯車としてのフェースギヤ（冠歯車とも言う。）３２に前記円筒歯車２２が噛合している。前記フェースギヤ３２は、円盤状の本体の片面の周縁部に前記円筒歯車２２のヘリカルギヤに噛み合う曲線状の歯面３２ａを環状に形成したもので、前記モータ２０の出力軸２０ａと交差する軸として設けられた第１減速軸３３に支持されている。この第１減速軸３３は、前記歯車減速機３０のケース３１内に設けられた軸受け３３ａ，３３ｂを介して回転自在に支持されている。前記第１減速軸３３は、モータ２０の出力軸２０ａと直交する方向から一定幅ｅ１、平行にオフセットさせた方向に配設されている。
前記第１減速軸３３には、歯車３４が装着されており、この歯車３４に噛み合う歯車３８が出力軸３９に支持されている。この出力軸３９は前記歯車減速機３０のケース３１内に設けられた軸受け３９ａ，３９ｂを介して回転自在に支持されている。出力軸３９の両端部には、ケース３１の内面との間をシールするオイルシール４０が設けられている。

図２（ａ）（ｂ）の場合には、前記モータ２０の出力軸２０ａは、歯車減速機３０のケース３１内に挿入され、歯車減速機３０のケース３１内に設けられた初段歯車としてのフェースギヤ（冠歯車とも言う。）３５に前記円筒歯車２２が噛合している。前記フェースギヤ３５は、円盤状の本体の片面の周縁部に前記円筒歯車２２のヘリカルギヤに噛み合う曲線状の歯面３５ａを環状に形成したもので、前記モータ２０の出力軸２０ａと交差する軸として設けられた第１減速軸３６に支持されている。この第１減速軸３６は、前記歯車減速機３０のケース３１内に設けられた軸受け３６ａ，３６ｂを介して回転自在に支持されている。前記第１減速軸３６は、モータ２０の出力軸２０ａと直交する方向から一定幅ｅ２、平行にオフセットさせた方向に配設されている。
前記第１減速軸３６には、歯車３７が装着されており、この歯車３７に噛み合う歯車３８が出力軸３９に支持されている。この出力軸３９は前記歯車減速機３０のケース３１内に設けられた軸受け３９ａ，３９ｂを介して回転自在に支持されている。出力軸３９の両端部には、ケース３１の内面との間をシールするオイルシール４０が設けられている。

前記歯車減速機３０のケース３１は、ギヤケース３１ａとギヤフランジ３１ｂで構成されている。前記モータ２０の出力軸２０ａと直交する方向から一定幅ｅ１、上方側に平行にオフセットさせた位置に、前記歯車減速機３０の第１減速軸（入力軸）３３を配設し、前記モータ２０の出力軸２０ａを挟んで、第１減速軸（入力軸）３３と反対側で、前記モータ２０の出力軸２０ａと直行する方向から一定幅ｅ２、下方側に平行にオフセットさせた位置に、前記歯車減速機３０の第１減速軸（入力軸）３６を配設している。こうして、前記モータ２０の出力軸２０ａの回転を、出力軸２０ａから直交する方向、あるいは、出力軸２０ａを含む面と直交する方向に前記歯車減速機３０の出力軸３９から取り出すものである。

図１（ａ）（ｂ）は1段目の減速比を１/５に設定したギヤードモータの例であり、図３に示すように、減速比１/５のときは、フェースギヤ３２の外径が小さいため、モータ２０の出力軸２０ａよりも上方側に配設している。第１減速軸３３に装着する歯車３４の径を大きくして歯車減速機３０の出力軸３９に装着された歯車３８に噛合させている。そして、モータ２０の出力軸２０ａに設けられた円筒歯車２２にフェースギヤ３２の歯面３２ａを噛合させている。
図２（ａ）（ｂ）は1段目の減速比を１/８にしたギヤードモータの例であり、図４に示すように、減速比１/８のときは、フェースギヤ３５の外径が大きくなるため、モータ２０の出力軸２０ａよりも下方側に配設している。そして、モータ２０の出力軸２０ａに設けられた円筒歯車２２にフェースギヤ３５の歯面３５ａを噛合させている。
図５はモータ２０の出力軸２０ａに設けられた円筒歯車２２と、第１減速軸３３、３６との位置関係を示したもので、第１減速軸３３、３６に取り付けられるフェースギヤ３２，３５は、第１減速軸３３、３６の軸受け３３ａ，３３ｂおよび軸受け３６ａ，３６ｂが入るハウジング部が加工可能で、フェースギヤ３２，３５が収納可能なように、それぞれの減速比で適切なオフセット量ｅ１，ｅ２とギヤケース内壁３１ｃまでの距離Ｌ１_，Ｌ２を与えられて設計されている。

歯車減速機３０のケース３１は、ギヤケース３１ａとギヤフランジ３１ｂで構成されており、ギヤケース３１の前後の内壁面３１ｃ、３１ｄを上下方向に内側に向けて円弧状に湾曲させて形成されている。このギヤケース３１の前側にモータ２０が接続され、このモータ２０側の内壁面３１ｃに近接させてフェースギヤ３２，３５を配置するように構成されている。

次に、上記構成の減速歯車の初段の減速比を１/５にしたギヤードモータを使用する場合には、図１（ａ）（ｂ）に示すように、フェースギヤ３２を第１減速軸３３に組み付けて使用する。第１減速軸３３には、フェースギヤ３２とともに歯車３４を組付け、軸受け３３ａ，３３ｂを介してケース３１に組付ける。そして、モータ２０の出力軸２０ａに設けられた円筒歯車２２にフェースギヤ３２の歯面３２ａを噛合させ、第１減速軸３３に組み付けられた歯車３４を出力軸３９に装着された歯車３８に噛合させる。こうして、第１減速軸３３には、フェースギヤ３２によりモータ２０の出力軸２０ａの回転を１/５に減速させて取り出すことができる。

また、上記構成の減速歯車の初段の減速比を１/８にしたギヤードモータを使用する場合には、図２（ａ）（ｂ）に示すように、フェースギヤ３５を第１減速軸３６に組み付けて使用する。このとき、フェースギヤ３５の向きはフェースギヤ３２と逆向きにして組付ける。第１減速軸３６には、フェースギヤ３５とともに歯車３７を組付け、軸受け３６ａ，３６ｂを介してケース３１に組付ける。そして、モータ２０の出力軸２０ａに設けられた円筒歯車２２にフェースギヤ３５の歯面３５ａを噛合させ、第１減速軸３６に組み付けられた歯車３７を出力軸３９に装着された歯車３８に噛合させる。こうして、第１減速軸３３には、フェースギヤ３５によりモータ２０の出力軸２０ａの回転を１/８に減速させて取り出すことができる。

そのときモータ２０の出力軸２０ａとしての円筒歯車２２は、フェースギヤ３２、３５の両方に噛み合うように十分な有効歯幅に設定する。
こうして、初段において異なる減速比を持ち、かつ異なるオフセット量が与えられている場合でも、モータ２０、ギヤケース３１ａ、ギヤフランジ３１ｂを共用化することができる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、２種類の異なるオフセット量が与えられているフェースギヤ３２、３５を用いて初段の減速比を１/５または１/８に減速させる例について説明したが、ギヤ比の異なるフェースギヤを用いることによって、初段の減速比を更に変えることができるのは勿論である。その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。

（ａ）本発明の実施の形態による1段目の減速比を１/５に設定したギヤードモータを減速機の内部を開放して示す正面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）本発明の実施の形態による1段目の減速比を１/８に設定したギヤードモータを減速機の内部を開放して示す正面図である。（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図１（ｂ）の円筒歯車とフェースギヤを示す部分拡大図である。 図２（ｂ）の円筒歯車とフェースギヤを示す部分拡大図である。 図１（ａ）および図２（ａ）の円筒歯車とフェースギヤの噛み合いを示す概念図である。 従来のフェースギヤを示す平面図である。 図６の部分拡大図である。 従来のフェースギヤを示す平面図である。 図８の部分拡大図である。

符号の説明

１ ギヤードモータ
２０ モータ
２０ａ 出力軸
２２ 円筒歯車
３０ 歯車減速機
３１ ケース
３１ａ ギヤケース
３１ｂ ギヤフランジ
３２，３５ フェースギヤ
３３，３６ 第１減速軸
３４、３７，３８ 歯車
３９ 出力軸

Claims (2)

1. 出力軸に、はすば歯車を用いた円筒歯車を有するモータと、初段歯車として、前記はすば歯車に噛合するフェースギヤを備える歯車減速機とからなるギヤードモータの歯車組付け方法において、前記円筒歯車と前記初段歯車を、互いの軸が交差しないようにオフセットさせて噛合させ、前記初段歯車を、前記歯車減速機のケース内の異なる箇所に軸支可能に構成し、前記異なる箇所の軸支位置で、前記初段歯車として減速比の異なるフェースギヤを選択的に組み付け可能にして、前記各軸支位置に組付ける前記フェースギヤの径および歯数を選別して減速比を設定することを特徴とするギヤードモータの歯車組付け方法。
2. 前記出力軸を間に挟んで、前記異なる径のフェースギヤを前記各軸支位置に組付け可能に設定するとともに、前記フェースギヤの軸支位置によって、前記フェースギヤの歯面を互いに逆向きに前記円筒歯車に噛合させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータの歯車組付け方法。

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