JP7445552B2 - 減速機及び減速機シリーズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、減速機及び減速機シリーズの製造方法に関する。

従来、特許文献１には、ハイポイドピニオンが形成された入力軸、該入力軸と噛合するハイポイドギヤ、及び、該ハイポイドギヤが組付けられる出力軸を有するハイポイドギヤセットと、該ハイポイドギヤセットを収容する歯車箱と、を備え、該歯車箱中に、前記ハイポイドギヤセットを収容する１段型のハイポイド減速機のシリーズが開示されている。このハイポイド減速機のシリーズでは、異なる減速比のハイポイドギヤセットのうち、最小減速比のハイポイドギヤセットに対応させて歯車箱の出力軸方向の軸方向長さを最適設計することで、歯車箱を共通化し、異なる減速比の減速機であっても相手機械やモータに対する取り合いを統一することができる。

特開２００３－１３０１４１号公報

減速機においては、潤滑油を封入するため、入力軸と歯車箱との隙間、及び出力軸と歯車箱との隙間を封止するためのオイルシールを配置することが一般的である。例えば特許文献１に記載されている減速機では、入力軸部分には２段のシール１２８が配置され、出力軸部分にはシール１１９Ａ、１１９Ｂが配置されている。

これらのオイルシールは、潤滑剤を封止するために必要であるが、リップ部と軸との摩擦により損失や発熱の原因となる。また、同じ回転速度同士で比較した場合、オイルシールの径が大きいほど、リップ部が接触する部分の周速が速くなるため、損失も大きくなる。このため、損失を考慮するとオイルシールの径はできるだけ小さくするほうが好ましい。

しかしながら、特許文献１のように異なる減速比で歯車箱を共通化した場合、オイルシールも同じく共通のものが使用される。入力軸においては、減速比が小さいほどピニオンの歯数が多くなるため、外径が大きくなる。このため、最小速比に合わせた径のオイルシールを選択する必要があり、反対に、大きな減速比では必要以上にオイルシールの径が大きくなってしまい、損失も大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、径の異なる複数のオイルシールに対応したオイルシール配置部を形成することにより、ギアケースを共通化すると同時にオイルシールに起因する損失を小さくすることができる技術を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１記載の減速機は、ピニオンが形成された入力軸と、前記ピニオンと噛合するギアと、前記入力軸を第１軸受を介して軸支する第１ケース、及び前記ギアを第２軸受を介して軸支する第２ケースを含んで成るギアケースと、前記第１ケースに形成された開口部と前記入力軸との間隙を封止し、前記開口部に配置されるオイルシールとを備えた減速機であって、前記開口部には、複数のオイルシール配置部が形成されており、前記オイルシールは、前記複数のオイルシール配置部のうち、前記ピニオン及び前記ギアの歯数比に応じて選択された位置に配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項２記載の減速機は、請求項１に記載の減速機であって、更に、前記複数のオイルシール配置部は、前記入力軸の軸方向において、前記第１軸受と前記ピニオンとの間に位置しており、前記複数のオイルシール配置部の内径は、前記第１軸受から前記ピニオンに向かって徐々に小さくなっており、前記入力軸の外径は、前記第１軸受から前記ピニオンに向かって徐々に小さくなっていることを特徴とするものである。
また、請求項３記載の減速機は、請求項１または２に記載の減速機であって、更に、前記ピニオンと前記ギアとは、傘歯車であり、前記第１ケースと前記第２ケースとが一体に形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項４記載の減速機シリーズの製造方法は、ピニオンが形成された入力軸と、前記ピニオンと噛合するギアと、前記入力軸を第１軸受を介して軸支する第１ケース、及び前記ギアを第２軸受を介して軸支する第２ケースを含んで成るギアケースと、前記第１ケースに形成された開口部と前記入力軸との間隙を封止し、前記開口部に配置されるオイルシールとを備えた減速機が、前記ピニオンと前記ギアとの歯数比が異なる複数種類用意された減速機シリーズの製造方法であって、前記開口部には、複数のオイルシール配置部が形成されており、前記オイルシールを、前記複数のオイルシール配置部のうち、前記歯数比に応じて選択した位置に配置し、各前記減速機を、他の前記減速機と共通の前記第１ケースを用いてそれぞれ製造することを特徴とするものである。

請求項１記載の減速機によれば、ピニオンとギアとの歯数比に応じて、減速比の異なる複数の減速機を含むシリーズを構成した場合に、当該減速機シリーズにおいて歯数比に応じて異なる径のオイルシールを使用した場合であっても、複数のオイルシール配置部から１つを選択してオイルシールを配置することができるため、減速機シリーズにおいて第１ケースを共通化することができる。特に、減速比が大きくピニオンの径が小さいものについては、オイルシールの径を小さくすることが可能であり、損失を小さくすることができる。
また、請求項２記載の減速機によれば、入力軸の外径が、第１軸受からピニオンに向かって徐々に小さくなっているため、入力軸にかかる曲げ応力の集中を少なくすることができる。また、特に、減速比が大きくピニオンの径が小さいものについては、オイルシールの径を小さくすることが可能であるため、歯の切り上がりとオイルシール部との干渉を防止できる。
また、請求項３記載の減速機によれば、第１ケースと第２ケースとが一体に形成されているため、ピニオンとギアとの位置関係を精度良く形成することができる。
また、請求項４記載の減速機シリーズの製造方法によれば、歯数比に応じて異なる径のオイルシールを使用した場合であっても、複数のオイルシール配置部から１つを選択してオイルシールを配置することができるため、減速機シリーズにおいて第１ケースを共通化することができる。特に、減速比が大きくピニオンの径が小さいものについては、オイルシールの径を小さくすることが可能であり、損失を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る第１減速機の断面図である。 本発明の実施形態に係る第２減速機の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る第１減速機１を示す断面図である。まず図１を用いて、この第１減速機１の構造を説明する。

第１減速機１は、入力軸に対して出力軸が９０°曲がっている直交軸型の減速機である。第１減速機１は、先端にピニオン３が形成され、図示しないモータの駆動軸と連結される入力軸４と、この入力軸４と直交して配置された中空軸よりなる出力軸５と、出力軸５の外周にキー６を介して固定され、ピニオン３と噛み合うベベルギア７と、入力軸４を回転可能に軸支する２つのボールベアリング８Ａ，８Ｂと、出力軸５をベベルギア７を挟んだ軸方向両側の位置で回転可能に軸支する２つのテーパローラベアリング９Ａ，９Ｂと、ボールベアリング８Ａ，８Ｂ、及びテーパローラベアリング９Ａ，９Ｂを各々保持するケース１０とを備えている。

ケース１０は、出力軸５の軸方向の一面が開放されたケース本体１１と、ケース本体１１の開放された一面を塞ぐように固定された蓋状のケースカバー１２と、ケース本体１１の入力側に配置されたブラケット１３とから構成されている。出力軸５を軸支する２つのテーパローラベアリング９Ａ，９Ｂのうち、一方はケース本体１１側に支持され、他方はケースカバー１２側に支持されている。各テーパローラベアリング９Ａ，９Ｂの外側には、それぞれオイルシール１４Ａ，１４Ｂが配置されている。

出力軸５の軸方向の一端はケース本体１１に形成された貫通孔より外部に露出し、他端はケースカバー１２に形成された貫通孔より外部に露出している。このため、被駆動軸を一端側及び他端側のいずれの方向からも差し込み結合できるようになっている。出力軸５の中空孔内周には、全長に亘ってキー溝１５が設けられている。

入力軸４は、入力側（図１の右側）の端面の軸心に、モータ軸が挿入可能な入力穴４Ａが形成されている。径方向から見て入力穴４Ａと重なる位置の外周面には、ボールベアリング８Ａが外嵌されている。また、ボールベアリング８Ａよりも入力側には、軸の一部を残して軸線と直交して入力穴４Ａと連通するスリット１６が形成されると共に、クランプ部１７が形成されている。クランプ部１７は、図示しないボルトによってモータ軸をクランプ可能となっている。

入力軸４におけるボールベアリング８Ａよりも出力側（図１の左側）には、外周にボールベアリング８Bが配置される外径Ｄ１の支持部２１が形成されている。入力軸４を軸支する２つのボールベアリング８Ａ，８Ｂのうち、入力側のボールベアリング８Ａはブラケット１３に支持され、出力側のボールベアリング８Ｂはケース本体１１に支持されている。

入力軸４には、支持部２１からピニオン３に向かって、外径Ｄ２の中間部２２と、外径Ｄ３のオイルシール接触部２３とが順番に形成されている。ピニオン３はケース本体１１の内部に突出し、ベベルギア７と噛み合っている。オイルシール接触部２３にはオイルシール２４が配置され、ケース本体１１の内周面とオイルシール接触部２３との間隙はオイルシール２４により封止されている。尚、本実施形態では、ケース本体１１は、ボールベアリング８Ａを支持する入力側ケース１１Ａと、テーパローラベアリング９Ａを支持する出力側ケース１１Ｂとが、一体で形成されている。入力軸４の外径は、支持部２１からピニオン３に向けて、徐々に階段状に小さくなっている（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３）。

入力側ケース１１Ａには、入力軸４が貫通して配置される貫通孔２５が形成されている。貫通孔２５には、内径がそれぞれ異なる第１のオイルシール配置部２５Ａ及び第２のオイルシール配置部２５Ｂが、軸方向に隣接した状態で同軸に形成されている。第１のオイルシール配置部２５Ａの内径は、第２のオイルシール配置部２５Ｂの内径よりも小さくなっており、入力側からケース本体１１の内部に向かって、第２のオイルシール配置部２５Ｂ、及び第１のオイルシール配置部２５Ａの順番で形成されている。つまり、入力側からケース本体１１の内部に向かって、オイルシール配置部の内径が小さくなっている。第１減速機１では、オイルシール２４は第１のオイルシール配置部２５Ａに配置されており、第２のオイルシール配置部２５Ｂは使用されていない。

ケース本体１１の内部にはグリスが封入されており、グリスはオイルシール１４Ａ，オイルシール１４Ｂ，及びオイルシール２４によって封止されている。

以上の如く構成された第１減速機１においては、図示しないモータが駆動すると、モータ軸に締結された入力軸４が一体回転する。第１減速機１においては、ピニオン３の歯数は５枚であり、ベベルギア７の歯数は５０枚となっている。よって出力軸５は、ピニオン３及びベベルギア７を介して、モータ軸の回転速度に対して１／１０に減速されて回転する。

次に、図２を用いて、本実施形態の他の減速機を説明する。図２は、本実施形態に係る第２減速機２の構造図である。第２減速機２においては、ピニオン５１及びベベルギア５２の歯数と、入力側のオイルシール５３の配置位置とが、第１減速機１とは異なる。尚、第１減速機１と同様の構造については、説明を省略する。

第２減速機２においては、第１減速機１と共通形状のケース本体１１を使用している。第２減速機２においては、ピニオン５１の歯数は８枚であり、ベベルギア５２の歯数は４０枚である。よって、出力軸５は、モータ軸の回転速度に対して１／５に減速されて回転する。

入力軸５４には、支持部２１とピニオン５１との間に、外径Ｄ４のオイルシール接触部５５が形成されている。第１減速機１と異なり、中間部は形成されていない。第２減速機２では、オイルシール５３は、第２のオイルシール配置部２５Ｂに配置されており、第１のオイルシール配置部２５Ａは使用されていない。

以上のように、ピニオン及びベベルギアの組み合わせを変えることにより、異なる減速比を持つ減速機を、シリーズとして構成することができる。またその際、ピニオン及びベベルギアの歯数比に応じて（より具体的にはピニオンの外径に応じて）、第１のオイルシール配置部２５Ａ又は第２のオイルシール配置部２５Ｂのいずれか一方を選択してオイルシールを配置することができる。

このように、上記形態の第１減速機１及び第２減速機２によれば、ケース本体１１を共通化し、減速比に応じて、第１のオイルシール配置部２５Ａ又は第２のオイルシール配置部２５Ｂのいずれか一方を選択してオイルシールを配置することができるため、ケース部品の在庫の合理化を図ることができる。また、より減速比が大きい第１減速機１については、オイルシールの径を小さくすることが可能であり、損失を小さくすることができる。

また、第１減速機１によれば、入力軸４の外径が、ボールベアリング８Ｂが配置される支持部２１からピニオン３に向かって徐々に小さくなっているため、入力軸４にかかる曲げ応力の集中を少なくすることができる。また、オイルシール２４の径を小さくすることが可能であるため、ピニオン３の歯の切り上がりとオイルシール接触部２３との干渉を防止できる。

また、上記形態の第１減速機１（または第２減速機２）によれば、ケース本体１１は、ボールベアリング８Ｂを支持する入力側ケース１１Ａと、テーパローラベアリング９Ａを支持する出力側ケース１１Ｂとが、一体で形成されている。このため、ピニオン３とベベルギア７（またはピニオン５１とベベルギア５２）との位置関係を精度良く形成することができる。

また、上記形態の第１減速機１と第２減速機２とからなる減速機シリーズの製造方法によれば、ケース本体１１を共通化し、減速比に応じて、第１のオイルシール配置部２５Ａ又は第２のオイルシール配置部２５Ｂのいずれか一方を選択してオイルシールを配置することができるため、ケース部品の在庫の合理化を図ることができる。また、より減速比が大きい第１減速機１については、オイルシールの径を小さくすることが可能であり、損失を小さくすることができる。

以上のように、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態に加えうる変更の例について説明する。

例えば、本実施形態では、第１減速機１及び第２減速機２は一段型の減速機であるが、ベベルギアが出力軸に外装されずに、入力軸と出力軸との間に設けられる中間軸に外装される二段型の減速機であってもよい。

また、本実施形態では、第１減速機１及び第２減速機２は直交軸型の減速機であるが、平行軸型の減速機であってもよい。

また、本実施形態では、入力側からケース本体１１の内部に向かってオイルシール配置部の内径が小さくなっているが、入力側からケース本体１１の内部に向かってオイルシール配置部の内径が大きくなるような構造であっても良い。

また、本実施形態では、ケース本体１１は、入力側ケース１１Ａと出力側ケース１１Ｂとが一体で形成されているが、入力側ケース１１Ａと出力側ケース１１Ｂとが別体で形成されていても良い。

また、本実施形態では、入力軸の先端にピニオンが一体に形成されているが、入力軸とピニオンとが分割されており、圧入等によって固定されているタイプであってもよい。

また、本実施形態では、オイルシールは入力軸に直接当接しているが、入力軸にカラー等を外装させ、オイルシールをカラー等に当接させるような構造であってもよい。

また、本実施形態では、入力側にモータが取り付け可能な形状であるが、モータ一体型の減速機であってもよい。

［本発明と実施形態との構成の対応関係］
本実施形態のベベルギア７，５２は、本発明のギアの一例である。本実施形態のボールベアリング８Ｂは、本発明の第１軸受の一例である。本実施形態のテーパローラベアリング９Ａは、本発明の第２軸受の一例である。本実施形態のケース本体１１は、本発明のギアケースの一例である。本実施形態の入力側ケース１１Ａは、本発明の第１ケースの一例である。本実施形態の出力側ケース１１Ｂは、本発明の第２ケースの一例である。本実施形態の貫通孔２５は、本発明の開口部の一例である。

１ 第１減速機
２ 第２減速機
３，５１ ピニオン
４，５４ 入力軸
５ 出力軸
７，５２ ベベルギア
８Ａ，８Ｂ ボールベアリング
９Ａ，９Ｂ テーパローラベアリング
１０ ケース
１１ ケース本体
１１Ａ 入力側ケース
１１Ｂ 出力側ケース
２４，５３ オイルシール
２５ 貫通孔
２５Ａ 第１のオイルシール配置部
２５Ｂ 第２のオイルシール配置部

Claims (4)

1. ピニオンが形成された入力軸と、
   前記ピニオンと噛合するギアと、
   前記入力軸を第１軸受を介して軸支する第１ケース、及び前記ギアを第２軸受を介して軸支する第２ケースを含んで成るギアケースと、
   前記第１ケースに形成された開口部と前記入力軸との間隙を封止し、前記開口部に配置されるオイルシールと
   を備えた減速機であって、
   前記開口部には、複数のオイルシール配置部が形成されており、
   前記オイルシールは、前記複数のオイルシール配置部のうち、前記ピニオン及び前記ギアの歯数比に応じて選択された位置に配置されている
   ことを特徴とする減速機。
2. 前記複数のオイルシール配置部は、前記入力軸の軸方向において、前記第１軸受と前記ピニオンとの間に位置しており、
   前記複数のオイルシール配置部の内径は、前記第１軸受から前記ピニオンに向かって徐々に小さくなっており、
   前記入力軸の外径は、前記第１軸受から前記ピニオンに向かって徐々に小さくなっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の減速機。
3. 前記ピニオンと前記ギアとは、傘歯車であり、
   前記第１ケースと前記第２ケースとが一体に形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の減速機。
4. ピニオンが形成された入力軸と、
   前記ピニオンと噛合するギアと、
   前記入力軸を第１軸受を介して軸支する第１ケース、及び前記ギアを第２軸受を介して軸支する第２ケースを含んで成るギアケースと、
   前記第１ケースに形成された開口部と前記入力軸との間隙を封止し、前記開口部に配置されるオイルシールと
   を備えた減速機が、前記ピニオンと前記ギアとの歯数比が異なる複数種類用意された減速機シリーズの製造方法であって、
   前記開口部には、複数のオイルシール配置部が形成されており、
   前記オイルシールを、前記複数のオイルシール配置部のうち、前記歯数比に応じて選択した位置に配置し、
   各前記減速機を、他の前記減速機と共通の前記第１ケースを用いてそれぞれ製造する
   ことを特徴とする減速機シリーズの製造方法。

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