JP5454957B2

JP5454957B2 - ギアードモータ

Info

Publication number: JP5454957B2
Application number: JP2011155345A
Authority: JP
Inventors: 寛之中川
Original assignee: Tsubaki E&M Co
Current assignee: Tsubaki E&M Co
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2031-07-14
Also published as: JP2013019523A; CN102882310B; CN102882310A

Description

本発明は、ハイポイドギアを使用したギアードモータ（以下、単に「ギアードモータ」という。）に関する。

ハイポイドギアは、曲がり歯傘歯車のピニオン軸とリングギア軸の間にオフセットを設けてピニオンとリングギアを噛合させたものであり、曲がり歯傘歯車より静粛性に優れ、滑らかに駆動するという特性を有する。そして、ハイポイドギアは直交歯車であるから、これを使用したギアードモータの最大寸法はモータの軸方向の寸法となり、例えば、物流搬送、食品搬送、自動ドア等のベルトコンベアの搬送方向と平行に設置したときにコンパクト性を図ることができる。このため、ハイポイドギアを使用したギアードモータは様々なベルトコンベア用の駆動装置として多用されている。

このようなギアードモータには、低価格化だけでなく、例えば、ベルトコンベアの内側といった、狭い空間でも設置できるコンパクト性と、モータの高出力化が同時に求められている。しかし、コンパクト性を重視しモータを小さくすれば低出力となり、モータを高出力にするためにモータのサイズを大きくするとコンパクト性に欠ける。また、小さくとも高出力であるような高性能モータを使用すると生産コストがかかってしまい、低価格化を実現することができない。すなわち、ギアードモータは両立し難い課題を有していることになる。
また、ハイポイドギアを使用するギアードモータの場合、１段のハイポイドギアでは、ハイポイドギア特有の軸間のオフセットのために、ハイポイドピニオンの軸、すなわち、入力軸と、ハイポイドリングギアの軸、すなわち、出力軸を同一線上に配置することができない。よって、モータと歯車箱との間にオフセットの分ずれが生じることになり、モータ又は歯車箱が出っ張ってしまうという問題がある。

上記のギアードモータの課題や問題を解決するために、ギアードモータにはこれまでに様々な改良が加えられており、その例として、以下に挙げるものがある。

特開２０００−３５１０６号公報特開平１０−２９９８４０号公報

特許文献１には、モータの出力軸がハイポイドギアのピニオンを有し、ハイポイドギアの出力軸に平行歯車が連結され、平行歯車と噛合する歯車が最終出力軸となるギアードモータであって、平行歯車の最終出力軸となる部分の歯車箱の軸方向の寸法を短くすることによって、ギアードモータに段差を設けたものが開示されている。この構成によれば、最終出力軸の軸方向のコンパクト化を実現することができるとされている。
特許文献２には、モータの出力軸が平行歯車と連結され、その平行歯車の出力軸がハイポイドギアのハイポイドピニオンと連結され、ハイポイドピニオンと噛合するハイポイドリングギアの軸が最終出力軸であるギアードモータであって、最終出力軸が歯車箱のハイポイドギア取付穴の略中央部に配設されたものが開示されている。この構成によれば、モータの取付方向によって出力軸の位置が変わることがないギアードモータ、すなわち、オフセットがあることによるモータと歯車箱とのずれの問題を改善できるとされている。

ここで、図７に示すように、特許文献１のようなギアードモータ１００の場合、出力軸の軸方向のコンパクト化を図ることはできるが、ハイポイドギアのオフセット分、モータ１０４とハイポイドリングギアの歯車箱１５２の位置がずれるため、モータの径方向の長さＷの分、歯車箱１５２に対してモータ１０４が出っ張ることになる。このため、ハイポイドギアのオフセットの方向のコンパクト化を図ることはできない。
また、特許文献２のようなギアードモータの場合、ハイポイドギアのオフセット分のずれを平行歯車を一段設けることで解消しているが、平行歯車が増えた分、ギア、軸、軸受、及び歯車箱といった部品点数の増加を招き、生産コストの増大につながることになる。これは、特許文献１のような、ハイポイドギアの次の段に平行歯車を有するギアードモータであっても同様である。

そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、モータの高出力とコンパクト性を兼ね備えた、生産コストを抑えたギアードモータを提供することをその目的とする。

本発明は、１段のハイポイドギア、出力軸がハイポイドピニオンと連結されるモータ、前記ハイポイドピニオンと噛合する最終出力軸を有するハイポイドリングギア、及び前記ハイポイドリングギアが収納され、前記モータと連結される歯車箱を有し、
前記歯車箱は前記最終出力軸方向から見た正面図において、平行な上下２辺とその一端を直角に結ぶ辺と他端を斜めに結ぶ斜辺からなり、
前記モータが前記斜辺に連結され、且つ、該モータと前記歯車箱の高さ方向における最高位と最低位がそれぞれ一致していることを特徴とするギアードモータによって前記課題を解決した。また、前記歯車箱の高さとモータの直径の比が、１：１より大きく、１．４：１より小さい範囲内にあることが好適であり、また、歯車箱とモータが一体に形成されている構成としてもよい。

また、請求項４のように、ギアードモータの固定用取付部材が、前記歯車箱の高さの範囲内で、両端部に取付けられているのが好適実施形態である。

本発明によれば、１段のハイポイドギア、出力軸がハイポイドピニオンと連結されるモータ、及びハイポイドピニオンと噛合するハイポイドリングギアが収納され、モータと連結される歯車箱を有するギアードモータであって、モータが歯車箱の高さの範囲内で、歯車箱に斜めに連結されているという構成であるため、従来問題となっていた、ハイポイドギアのオフセットによる歯車箱とモータのずれによる歯車箱に対するモータの出っ張りを解消することができる。

また、ハイポイドギアが一段の構成であるため、他の平行歯車等を使用しているギアードモータに比べて、部品点数が少なくて済み、生産コストを下げることができる。また、他の平行歯車等がない分、静粛性に優れ、滑らかに作動することはいうまでもない。

また、歯車箱の高さの範囲内にモータが収まるようにするために、請求項２のように、歯車箱の高さとモータの径との比を、１：１より大きく、１．４：１より小さい範囲内にすることが適切である。この比が１：１である場合には、歯車箱の寸法の範囲内でモータを歯車箱に対し斜めに連結することができず、また、この比が１．４：１以上の場合には、モータを斜めに連結せずとも歯車箱の高さの範囲内にモータが収まることになるが、モータの径が小さくなりすぎ、出力が低下してしまうからである。

また、この構成によれば、モータの径方向の寸法を短くしたとしても、軸方向の長さを長くすることができるため、従来に比べ、モータの出力を維持したまま、歯車箱の高さ方向の大きさをコンパクトにすることができる。

また、請求項３のように、歯車箱とモータは一体に形成してもよい。

また、請求項４のように、ギアードモータの固定用取付部材を、歯車箱の高さの範囲内で、両端部に取付ければ、コンパクト性を損なわず、また、ハイポイドリングギアの大きさを最大限大きくすることができ、ギアの能力を最大限発揮できるため好適である。

本発明の第１実施形態の縦断面図。本発明のハイポイドギアの斜めの連結状態の説明用平面図。本発明の様々な実施形態の概略を示す正面図及び平面図。本発明の第２実施形態の縦断面図。本発明をベルトコンベアの外側に配置した状態の概略を示す正面図。本発明をベルトコンベアの内側に配置した状態の概略を示す正面図。従来のギアードモータの縦断面図。

以下、本発明の実施形態を図１〜６を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１のギアードモータ１０は、１段のハイポイドギア２０、出力軸１１がハイポイドピニオン２４と連結されるモータＭ、ハイポイドピニオン２４と噛合するハイポイドリングギア２２が収納される、モータＭと連結される歯車箱１２、及び固定用の取付部材３０、３０を有している。なお、モータＭは、ハウジングを含む全体的なものを意味し、ハイポイドピニオン２４と出力軸１１は一体的に形成されていてもよい。「連結」とは、その場合を含むものである。
なお、歯車箱１２は最終出力軸２６方向から見た図１の正面図において、平行な上下２辺１２a、１２ｃとその一端を直角に結ぶ辺１２ｂと他端を斜めに結ぶ斜辺１２ｄからなり、モータＭは、前記斜辺１２ｄに斜めに連結され、その高さ方向の最高位と最低位が歯車箱１２の高さ（前記上下２辺間の垂直距離）方向の最高位と最低位にそれぞれ一致している。

次に、図２に示すように、ハイポイドリングギア２２とハイポイドピニオン２４を通常どおりオフセットを設けて噛合させた（ａ）の状態から（ｂ）の位置まで、ハイポイドリングギア２２とハイポイドピニオン２４を噛合させたまま、ハイポイドリングギア２２及び出力軸１１を、ハイポイドリングギア２２の中心Ｃを中心として矢印方向に回転させても、ハイポイドリングギア２２とハイポイドピニオン２４との噛合関係には何も影響がない。かくして、技術的には何の問題もなく、図１のように、モータＭが歯車箱１２に対して斜めに連結されることになる。そして、モータＭが歯車箱１２に対し斜めに連結されることによって、歯車箱１２の高さＧＬの範囲内にモータＭを収めることができる。かくして、従前問題となっていた、モータＭの歯車箱１２に対する出っ張りをなくすことができるため、歯車箱の高さＧＬ方向のコンパクト化を図ることができる。また、歯車箱の高さＧＬに一致するように、モータＭの軸方向の長さを長くしているので、モータ能力を向上させることができる。

このとき、モータＭを歯車箱の高さＧＬの範囲内に収めるために、歯車箱の高さＧＬとモータＭの直径ＭＬとの比を、１：１より大きく、１．４：１より小さい範囲内にするのが適切である。この比が１：１であると、歯車箱の高さＧＬの範囲内で、歯車箱１２に対してモータＭを斜めに連結することができず、また、比が１．４：１以上であると、斜めにしなくても歯車箱１２に対してモータＭが出っ張らなくなるが、モータＭの径が小さくなりすぎ、出力が低下してしまうからである。そして、その低出力を補うためにモータコアの積厚を厚くすると、生産コストが増大してしまうことになる。換言すれば、歯車箱の高さＧＬとモータＭの径の寸法ＭＬとの比を、１：１より大きく、１．４：１より小さい範囲内にすることによって、ギアードモータ１０のコンパクト性を実現し、モータＭの出力を維持し、且つ、生産コストを抑えることができる。

また、固定用取付部材３０、３０が、歯車箱の高さＧＬの範囲内で、ギアードモータ１０の両端部に設けられているため、ギアードモータ１０のコンパクト性を損なうことがない。また、この構成によれば、設置場所等の事情により取付場所の高さが制限されている場合であっても、ハイポイドリングギア２２の大きさを最大限大きくすることができるため、ハイポイドリングギア２２の小径化によるハイポイドギア２０の低能力化を回避することができる。なお、固定用取付部材をどちらか一方の端部にのみ取付けることも可能であるが、両端部に取付ける方が安定性に優れている。

次に、図３は、本発明のギアードモータの様々な実施形態の概略を示す正面図及び平面図である。図３の（ａ）〜（ｃ）は中実の最終出力軸２６及び駆動プーリ１４を有している。また、（ｄ）に示すように、中空の最終出力軸２６ｄを有する構成とすることもできる。（ａ）の取付部材３０ａ、３０ａには、１箇所ずつ貫通孔が設けられており、設置場所に設けられている雌ねじにボルト等で固定される。また、（ｂ）の取付部材３０ｂ、３０ｂには、１箇所又は２箇所の雌ねじが設けられており、ボルト等が取付部材の雌ねじに螺合される構成のものである。また、（ｃ）の取付部材３０ｃ、３０ｃには、雌ねじも孔も設けられていないフラット部を有するものであり、そのフラット部を設置箇所に設けられた取付金具に差し込み又は挟み込み固定するタイプのものである。このように、取付部材は設置箇所の仕様に応じて、様々なものを採用することができる。

また、図４に示すように、モータＭと歯車箱１２ｅを一体で形成し、ギアードモータ１０ｅ全体の凹凸をなくした構成としてもよい。なお、この場合も、図１における斜辺を想定することができる。

次に、図５、６は本発明のギアードモータ１０をベルトコンベア４０に組付けたときの状態の概略を示した正面図である。図５のベルトコンベア４０は、ギアードモータ１０の駆動プーリ１４及び従動プーリ１８にベルト４２が掛けられているものであり、ギアードモータ１０はベルト４２の外側に位置している。ベルトコンベア４０では、従来のギアードモータのようなモータの出っ張りがないため、組付け時の最大高さがベルトコンベアの高さＶＬ内となり、従来に比べてベルトコンベア４０の高さがコンパクトになる。また、図６に示すように、ギアードモータ１０をベルト４２の内側に設置すれば、高さだけでなく幅をもコンパクトにすることができる。そして、ギアードモータ１０の高さがベルトコンベアの高さＶＬ内であるため、ギアードモータ１０の出力軸を中心にしてギアードモータ１０を回転させれば、ベルトコンベアの左右いずれの側のプーリにも、設計変更することなく適用させることができる。図５、６において、ギアードモータ１０は図示しない取付箇所に取付部材３０、３０の貫通孔に挿入されるボルト等で取付けられることになる。また、ギアードモータ１０は、ベルトコンベアの内側及び外側の左右両方に取付可能であるため、ギアードモータ１０をどこに設置するかは、配線その他の部品との関係を考慮して容易に選択することができる。

以上説明したように、本発明によれば、モータが歯車箱に斜めに連結され、且つ、モータと歯車箱の高さ方向における最高位と最低位がそれぞれ一致していることにより、モータの出力を維持し、且つ、コンパクト化を図ることが可能となる。また、ハイポイドギアが１段のギアードモータであっても、ハイポイドギアのオフセットによる、歯車箱に対するモータの出っ張りをなくすことができる。そして、平行歯車等を使用する必要がないため、生産コストを抑えることができる。

１０ギアードモータ
１１出力軸
１２歯車箱
１２ａ上辺
１２ｂ上下２辺の一端を直角に結ぶ辺
１２ｃ下辺
１２ｄ斜辺
２０ハイポイドギア
２２ハイポイドリングギア
２４ハイポイドピニオン
２６最終出力軸
３０取付部材
Ｍモータ
ＧＬ歯車箱の高さ
ＭＬモータの直径

Claims

１段のハイポイドギア、出力軸がハイポイドピニオンと連結されるモータ、前記ハイポイドピニオンと噛合する最終出力軸を有するハイポイドリングギア、及び前記ハイポイドリングギアが収納され、前記モータと連結される歯車箱を有し、
前記歯車箱は前記最終出力軸方向から見た正面図において、平行な上下２辺とその一端を直角に結ぶ辺と他端を斜めに結ぶ斜辺からなり、
前記モータが前記斜辺に連結され、且つ、該モータと前記歯車箱の高さ方向における最高位と最低位がそれぞれ一致していることを特徴とする、
ギアードモータ。
前記歯車箱の高さと前記モータの直径の比が、１：１より大きく、１．４：１より小さい範囲内にある、請求項１のギアードモータ。
前記歯車箱とモータが一体に形成されている、請求項１又は２のギアードモータ。
前記ギアードモータの固定用取付部材が、前記歯車箱の高さの範囲内で、両端部に取付けられている、請求項１から３のいずれかのギアードモータ。