JP5833379B2

JP5833379B2 - ギヤボックス

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Publication number: JP5833379B2
Application number: JP2011188586A
Authority: JP
Inventors: 敏治伊藤
Original assignee: Shiroki Corp
Current assignee: Shiroki Corp
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: JP2013050169A

Description

本発明は、第１ギヤを有する第１軸と、該第１軸と交差するように配置され、前記第１ギヤと噛み合う第２ギヤを有した第２軸と、前記第１軸を回転可能に支持する第１ケースと、を有するギヤボックスに関する。

図４、図５を用いて説明する。図４は従来のギヤボックスの斜視図、図５は図４の分解斜視図である。

これらの図において、図示しない駆動手段によって回転駆動されるる駆動軸（第１軸）１は、ウォーム（第１ギヤ：駆動ギヤ）３を有している。

駆動軸１と交差するように配置される従動軸（第２軸）５は、ウォーム３と噛み合うウォームホイール（第２ギヤ：従動ギヤ）７お有している。この従動軸５には一体となって回転するスピンドル４が嵌合している。

駆動軸１と従動軸５とは、第１ケース９と第２ケース１５とで回転可能に支持される。

板状の第１ケース９の下部には、従動軸５の一方の端部側が挿通し、従動軸５の一方の端部側を回転可能に保持する穴９ａが形成されている。第１ケース９の上部には、従動軸５の軸方向に沿って第１アーム１１と第２アーム１３とが従動軸５を挟むように形成されている。第１アーム１１には、駆動軸１の一方の端部側が挿入され、駆動軸１の一方の端部側を回転可能に支持する第１Ｕ字溝１１ａが形成されている。第２アーム１３には、駆動軸１の他方の端部側を回転可能に支持する第２Ｕ字溝１３ａが形成されている。

第２ケース１５は、従動軸５の回転軸と直交するように配置され、第１ケース９と対向する本体部１７と、本体部１７と直交する一組の側部１９、２１とからなっている。一方の側部１９には、第１ケース９の第１アーム１１が嵌合するＵ字形の第１アーム嵌合溝１９ａが形成されている。他方の側部２１には、第１ケース９の第２アーム１３が嵌合するＵ字形の第２アーム嵌合溝２１ａが形成されている。そして、第１アーム１１の第１Ｕ字溝１１ａの底部の円周面と、第１アーム嵌合溝１９ａの底部の円周面とで、駆動軸１の一方の端部を回転可能に支持するようになっている。同様に、第２アーム１３の第２Ｕ字溝１３ａの底部の円周面と、第２アーム嵌合溝２１ａの底部の円周面とで、駆動軸１の他方の端部を回転可能に支持するようになっている。

そして、組み付けられた第１ケース９と第２ケース１５とは、ブラケット２３の凹部２３ａに嵌め込まれる。この凹部２３ａの立壁部には、従動軸５が挿通可能な穴２３ｂ、穴２３ｃが形成されている。

上記構成の作動を説明する。図示しない駆動手段により駆動軸１が回転駆動されると、ウォーム３、ウォームホイール７とでなるウォームギヤにより減速され、従動軸５、スピンドル４が回転する。

米国特許出願公開第２００８／０１０５８１０号明細書

しかし、上記構成のギヤボックスにおいて、駆動軸１が回転すると、ウォーム３にはウォームホイール７から離れる方向の力（図４、図５において、矢印Ａ方向）が発生する。尚、このような現象は、ウォームとウォームホイールとに限定するものではなく、噛み合う２つのギヤ間で発生する。

そして、ウォーム１が取り付けられた駆動軸１は、第１ケース９の第１アーム１１の第１Ｕ字溝１１ａ、第２アーム１３の第２Ｕ字溝１３ａの内壁面を押し、第１ケース９には、第２ケース１５から離れる方向の力が作用する。

図４、図５に示すギヤボックスでは、ブラケット２３を用いて、第１ケース９と第２ケース１５とが分離するのを防止しているが、ブラケット２３の内壁面とギヤボックスの外壁面との間には、隙間があるので、第１ケース９と第２ケース１５とは前記隙間分だけ分離し、ウォーム３と、ウォームホイール７との噛合状態が悪くなる問題点がある。

ウォーム３と、ウォームホイール７との噛合状態が悪くなると、以下のような現象が発生する。

(1) ウォーム３からウォームホイール７への伝達効率が悪くなる。

(2) ウォーム３とウォームホイール７とから異音が発生する。

(3) ウォーム３と、ウォームホイール７との噛合が歯先同士となると、歯が欠けやすくなる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ギヤの噛み合いが良好なギヤボックスを提供することにある。

課題を解決する請求項１に係る発明は、第１ギヤを有する第１軸と、該第１軸と交差するように配置され、前記第１ギヤと噛み合う第２ギヤを有した第２軸と、前記第１軸を回転可能に支持する第１ケースと、を有するギヤボックスであって、前記第１ケースは、前記第１軸の一方の端部側が挿入され、前記第１軸の一方の端部側を回転可能に支持する第１Ｕ字溝が形成された第１側部と、該第１側部と対向し、前記第１軸の他方の端部側が挿入され、前記第１軸の他方の端部側を回転可能に支持する第２Ｕ字溝が形成された第２側部と、前記第１側部、前記第２側部を繋ぐ繋ぎ部と、を有し、前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝の開口は、前記第２ギヤ側へ向き、前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝の底は、前記第１軸が当接し、前記第２軸と離れる方向に移動するのを禁止し、前記第１ケースの前記繋ぎ部に、前記第２軸の一方の端部側を回転可能に支持する第１穴が形成され、前記第１穴は、前記第２軸が当接し、前記第１軸と離れる方向に移動するのを禁止する面を有することを特徴とするギヤボックスである。

請求項２に係る発明は、前記第１ケースは開放面を有し、該開放面を塞ぐ第２ケースに、前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝に挿入された前記第１軸の前記Ｕ字溝の開口側の周面が当接する当接部を設けたことを特徴とする請求項１記載のギヤボックスである。

請求項３に係る発明は、前記第１ケースに、前記第２ケースの当接部を保持する保持部を設けたことを特徴とする請求項２記載のギヤボックスである。

請求項４に係る発明は、前記第１ケースの前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝の開口側は、前記第１軸の直径より狭い部分があることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のギヤボックスである。
請求項５に係る発明は、前記第１ケースの繋ぎ部は、前記第１穴が形成され、前記開放面と対向する背部と、前記第１Ｕ字溝の底側、前記第２Ｕ字溝の底側に形成された天部と、を有することを特徴とする請求項２記載、または、請求項３記載、または、請求項４（請求項４については請求項２または３を引用するものに限る）記載のギヤボックスである。

尚、本明細書で「穴」とは、有底穴、貫通穴の両方の穴を意味する。

請求項１−５に係る発明によれば、前記第１ケースは、前記第１軸の一方の端部側が挿入され、前記第１軸の一方の端部側を回転可能に支持する第１Ｕ字溝が形成された第１側部と、該第１側部と対向し、前記第１軸の他方の端部側が挿入され、前記第１軸の他方の端部側を回転可能に支持する第２Ｕ字溝が形成された第２側部と、前記第１側部、前記第２側部を繋ぐ繋ぎ部と、を有し、前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝の開口は、前記第２ギヤ側へ向いていることにより、第１軸が回転し、第１ギヤと第２ギヤとが離れる方向の力が発生しても、第１Ｕ字溝、第２Ｕ字溝に回転可能に支持された第１軸は、第１Ｕ字溝、第２Ｕ字溝の底に当接し、移動が禁止される。よって、第１ギヤと第２ギヤとの良好な噛み合いが保持される。
また、前記第１ケースの前記繋ぎ部に、前記第２軸の一方の端部側を回転可能に支持する穴が形成されていることにより、第１ケースには、第１軸の両端部側と、第２軸の一方の端部側とを回転可能に支持する計３つの箇所がある。よって、１つの部材で軸を回転可能に支持する３つの箇所の寸法管理（例えば、第１軸と第２軸との軸間距離の管理）が容易となる。

請求項２に係る発明によれば、前記第１ケースは開放面を有し、該開放面を塞ぐ第２ケースに、前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝に挿入された前記第１軸の前記Ｕ字溝の開口側の周面が当接する当接部を設けたことにより第１軸をガタなく支持できる。

請求項３に係る発明によれば、前記第１ケースに、前記第２ケースの当接部を保持する保持部を設けたことにより、強度が向上する。

請求項４に係る発明によれば、前記第１ケースの前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝の開
口側は、前記第１軸の直径より狭い部分があることにより、第１Ｕ字溝、第２Ｕ字溝に挿入された第１軸の抜け落ちがなく、ギヤボックスの組付が容易となる。

実施の形態のギヤボックスの分解斜視図である。図１の第１ケースの断面図である。図１の第２ケースの断面図である。従来のギヤボックスの斜視図である。図４のギヤボックスの分解斜視図である。

図１−図３を用いて説明する。図１は実施の形態のギヤボックスの分解斜視図、図２は図１の第１ケースの断面図、図３は図１の第２ケースの断面図である。

本実施形態のギヤボックスは、正面が開放面１０１となった略直方体状の第１ケース１００と、第１ケース１００の開放面１０１を覆う第２ケース２００と、第１ケース１００内の上部に設けられる駆動軸３０１（駆動軸）と、第１ケース１００内の下部で駆動軸３０１と交差するように配置される従動軸（第２軸）４０１とからなっている。
（駆動軸３０１，従動軸４０１）
図示しない駆動手段により回転駆動される駆動軸３０１には、駆動ギヤ（第１ギヤ）としてウォーム３０３が取り付けられている。

駆動軸３０１と交差するように配置された従動軸４０１には、ウォーム３０３に噛み合う従動ギヤ（第２軸）としてのウォームホイール４０３が取り付けられている。

尚、駆動ギヤ、従動ギヤとして、ウォーム、ウォームホイールからなるウォームギヤ以外に、一対のねじ歯車、一対のすぐばかさ歯車、一対のハイポイドギヤ、一対のまがりばかさ歯車等であってもよい。
（第１ケース１００）
第１ケース１００の対向する第１側部１０３、第２側部１０５の内面の上部には、厚板状の突部１０７、１０９が形成されている。これら突部１０７、１０９には、第１側部１０３、第２側部１０５の外部まで貫通し、開口が下方（従動軸４０１側）に向いた第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａが形成されている。

第１Ｕ字溝１０７ａには、駆動軸３０１の一方の端部側が挿入され、駆動軸３０１の一方の端部側を回転可能に支持する。また、第２Ｕ字溝１０９ａには、駆動軸３０１の他方の端部側が挿入され、駆動軸３０１の他方の端部側を回転可能に支持する。

更に、第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａの開口側の対向する２つの内壁面には、弾性突起１０７ｂ、１０９ｂが設けられている。この弾性突起１０７ｂ、１０９ｂにより、第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａの開口側は、駆動軸３０１の直径より狭い部分が形成され、第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａに挿入された駆動軸３０１が開口側から抜けるのを防止するようになっている。尚、弾性突起１０７ｂ、１０９ｂは、第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａの開口側の対向する２つの内壁面のうちの一方の内壁面のみに設けても良い。

第１ケース１００の底部１１１、天部１１３、背部１１５は、第１側部１０３、第２側部１０５を繋ぐ繋ぎ部として機能する。本実施形態では、背部１１５には、従動軸４０１の一方の端部が挿入され、従動軸４０１の一方の端部側を回転可能に支持する穴１１５ａが形成されている。

穴１１５ａの周りには、後述する第１当接部２０３、第２当接部２０５、第３当接部２０７、第４当接部２０９の先端部側が嵌合し、第１当接部２０３、第２当接部２０５、第３当接部２０７、第４当接部２０９の先端部側を保持する穴（保持部）１１５ｆ、１１５ｇ、１１５ｈ、１１５ｉが形成されている。
（第２ケース２００）
第２ケース２００には、従動軸４０１の他方の端部側を支持する穴２０１が形成されている。

第２ケース２００の第１ケース１００と対向する面の上部には、中間部が第１ケース１００の第１Ｕ字溝１０７ａに挿入された駆動軸３０１の第１Ｕ字溝１０７ａの開口側の周面が当接する第１当接部２０３と、中間部が第１ケース１００の第２Ｕ字溝１０９ａに挿入された駆動軸３０１の第２Ｕ字溝１０９ａの開口側の周面が当接する第２当接部２０５とが形成されている。そして、第１当接部２０３の先端側は第１ケース１００の穴１１５ｆに嵌合し、第２当接部２０５の先端側は、第１ケース１００の穴１１５ｇに嵌合している。

第２ケース２００の第１ケース１００と対向する面の下部には、第１ケース１００の内部下面に当接可能な第３当接部２０７と、第４当接部２０９とが形成されている。そして、第３当接部２０７の先端側は第１ケース１００の穴１１５ｈに嵌合し、第４当接部２０９の先端側は、第１ケース１００の穴１１５ｉに嵌合している。

次に、上記構成の作動を説明する。図示しない駆動手段により駆動軸３０１が回転駆動されると、ウォーム３０３、ウォームホイール４０３とでなるウォームギヤにより減速され、従動軸４０１が回転する。

上記構成によれば、以下のような効果が得られる。

(1) 第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａの開口は従動軸４０１側に向いているので、駆動軸３０１が回転し、ウォーム（第１ギヤ）３０３とウォームホイール（第２ギヤ）４０３とが離れる方向に移動させる力が発生しても、第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａに回転可能に支持された駆動軸３０１は、第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａの底に当接し、移動が禁止される。よって、ウォーム（第１ギヤ）３０３とウォームホイール（第２ギヤ）４０３との良好な噛み合いが保持される。

(2) 第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａの開口側の対向する２つの内壁面には、第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａに挿入された駆動軸３０１が開口側から抜けるのを防止する弾性突起１０７ｂ、１０９ｂを設けたことにより、第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａに挿入された駆動軸３０１の抜け落ちがなく、ギヤボックスの組付が容易となる。

(3) 第１側部１０３、第２側部１０５を繋ぐ繋ぎ部として機能する背部１１５には、従動軸４０１の一方の端部が挿入され、従動軸（第２軸）４０１の一方の端部側を回転可能に支持する穴１１５ａが形成されていることにより、第１ケースには、駆動軸（第１軸）３０１の両端部側を支持する第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａと、従動軸（第２軸）４０１の一方の端部側とを回転可能に支持する穴１１５ａがある。よって、１つの部材で、軸を回転可能に支持する３つの箇所の寸法管理（例えば、駆動軸（第１軸）３０１と従動軸（第２軸）４０１との軸間距離の管理）が容易となり、精度が向上する。

(4) 第１ケース１００は繋ぎ部として機能する背部１１５と対向する開放面を有し、この開放面を塞ぐ第２ケース２００に、従動軸（第２軸）４０１の他方の端部側を支持する穴２０１を設けたことにより、従動軸４０１の他方の端部側を支持する穴２０１の寸法管理のみでよいので、寸法管理が容易となる。

(5) 第２ケース２００の第１ケース１００と対向する面の上部には、第１ケース１００の第１Ｕ字溝１０７ａに挿入された駆動軸３０１の第１Ｕ字溝１０７ａの開口側の周面が当接する第１当接部２０３と、第１ケース１００の第２Ｕ字溝１０９ａに挿入された駆動軸３０１の第２Ｕ字溝１０９ａの開口側の周面が当接する第２当接部２０５とが形成されていることにより、第１Ｕ字溝１０７ａ、第２Ｕ字溝１０９ａに挿入された駆動軸３０１をガタなく支持できる。

(6) 第２ケース２００の第１ケース１００と対向する面の下部に形成され、第１ケース１００の内部下面に当接可能な第３当接部２０７と、第４当接部２０９とは、従動軸４０１が駆動軸３０１より離れる方向と同じ方向に第２ケース２００が移動するのを禁止する抜け止め手段として機能し、ウォーム（駆動ギヤ）３０３とウォームホイール（従動ギヤ）４０とが離れる方向に移動しても、第２ケース２００と第１ケース１００とが分離しない。

(7) 第１ケース１００のＵ字溝より繋ぎ部側（本実施形態では繋ぎ部として機能する背部１１５）に、第２ケース２００の第１当接部２０３、第２当接部２０５の先端部が嵌合し、第１当接部２０３、第２当接部２０５の先端部を保持する穴１１５ｆ、穴１１５ｇを設けたことにより、第１当接部２０３、第２当接部２０５が２箇所で支持される状態（本実施形態では、両端固定はり状態）となり、強度が向上する。

(8) 第１ケース１００の背部１１５に、第２ケース２００の第３当接部２０７、第４当接部２０９の先端部が嵌合し、第３当接部２０７、第４当接部２０９の先端部を保持する穴１１５ｈ、穴１１５ｉを設けたことにより、第３当接部２０７、第４当接部２０９が２箇所で支持される状態（本実施形態では、両端固定はり状態）となり、強度が向上する。

尚、本発明は上記実施の形態に限定するものではない。上記実施の形態では、Ｕ字溝に挿入されるのは駆動軸で、第１ケースの穴、第２ケースの穴に挿入されるのは従動軸であったが、逆でもよい。

また、上記実施形態のギヤボックスのケースは、正面が開放面１０１となった略直方体状の第１ケース１００と、開放面を覆う第２ケース２００との２部材であった。しかし、、第１ケース１００の開放面を２つまたは３つとすることにより、ギヤボックスのケースを構成する部材数を３または４とすることも可能である。

更に、上記実施形態では、第２ケース２００の第３当接部２０７、第４当接部２０９の先端部が嵌合し、第３当接部２０７、第４当接部２０９の先端部を保持する保持部は、背部１１５に形成したが、第１側部１０３、第２側部１０５に保持部を形成してもよい。

１００第１ケース
１０３第１側部
１０５第２側部
１０７ａ第１Ｕ字溝
１０９ａ第２Ｕ字溝
３０１駆動軸
４０１従動軸

Claims

第１ギヤを有する第１軸と、
該第１軸と交差するように配置され、前記第１ギヤと噛み合う第２ギヤを有した第２軸と、
前記第１軸を回転可能に支持する第１ケースと、
を有するギヤボックスであって、
前記第１ケースは、
前記第１軸の一方の端部側が挿入され、前記第１軸の一方の端部側を回転可能に支持する第１Ｕ字溝が形成された第１側部と、
該第１側部と対向し、前記第１軸の他方の端部側が挿入され、前記第１軸の他方の端部側を回転可能に支持する第２Ｕ字溝が形成された第２側部と、
前記第１側部、前記第２側部を繋ぐ繋ぎ部と、
を有し、
前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝の開口は、前記第２ギヤ側へ向き、前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝の底は、前記第１軸が当接し、前記第２軸と離れる方向に移動するのを禁止し、
前記第１ケースの前記繋ぎ部に、前記第２軸の一方の端部側を回転可能に支持する第１穴が形成され、
前記第１穴は、前記第２軸が当接し、前記第１軸と離れる方向に移動するのを禁止する面を有する
ことを特徴とするギヤボックス。
前記第１ケースは開放面を有し、
該開放面を塞ぐ第２ケースに、
前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝に挿入された前記第１軸の前記Ｕ字溝の開口側の周面が当接する当接部
を設けたことを特徴とする請求項１記載のギヤボックス。
前記第１ケースに、前記第２ケースの当接部を保持する保持部を設けたことを特徴とする請求項２記載のギヤボックス。
前記第１ケースの前記第１Ｕ字溝、前記第２Ｕ字溝の開口側は、前記第１軸の直径より狭い部分がある
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のギヤボックス。
前記第１ケースの繋ぎ部は、
前記第１穴が形成され、前記開放面と対向する背部と、
前記第１Ｕ字溝の底側、前記第２Ｕ字溝の底側に形成された天部と、
を有する
ことを特徴とする請求項２記載、または、請求項３記載、または、請求項４（請求項４については請求項２または３を引用するものに限る）記載のギヤボックス。