JP7508201B2 - 歯車減速機 - Google Patents

Description

本発明は、入力軸と出力軸を同心に配置することができ、かつ、最小限のケース内に径の大きい歯車を内装することができる歯車減速機に関する。

従来、この種の歯車減速機としては、例えば、特許文献１に示すようなものがある。
特許文献１の歯車減速機は、歯車減速機の側板（軸受保持板）の外縁がケース部（歯車箱）の歯車収容部及び段差部の内面に当接することにより位置決めされている。こうして、側板（軸受保持板）をケース部（歯車箱）に容易に位置決めすることができる。
しかしながら、このような特許文献１の歯車減速機においては、入力軸と出力軸の軸心の位置がずれてしまう（オフセット）という問題点があった。

さらに、特許文献２には、円形の周面の一部が径方向に突出した歪形状、いわゆる洋ナシ形状の中間フランジを採用することにより、入力軸と出力軸を同心にして、かつ、歪形状により回り止め（位置決め）することができる歯車減速機が開示されている。

特開２００３－２４０１０５号公報 特開２０１８－９５９８号公報 特開２００５－３４８５０１号公報

しかしながら、このような従来の歯車減速機にあっては、ケース部品が２個と中間フランジが必要であり、さらに、歪形状の中間フランジの小径側（特許文献２の図４（ｂ）の左側）に初段ギヤ、中間軸、出力段ピニオンなどを配置する必要があり、歪形状の中間フランジの大径側（特許文献２の図４（ｂ）の右側）は、中間フランジの締結部等に利用されるのみで、歯車減速機構としては無駄なスペースとなっていた。
また、特許文献２では、ギヤケースは丸型のもので説明しているが、特許文献３に示すように、ギヤドモータのシリーズとしては、角型の取付フランジのモータに各種の歯車減速機を取り付けできるようになっているため、歯車減速機も角型のギヤケースのものが求められている。
特許文献２の丸型のギヤケースを角型のギヤケースとすると、丸型の直径を一辺とする角型のギヤケースとなり、さらに大型となり、無駄なスペースが発生してしまうという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点（欠点）に着目してなされたもので、入力軸と出力軸を同心に配置することができ、かつ、最小限のケース内に径の大きい歯車を内装することができる歯車減速機を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、入力軸側に開口部を有し、出力軸側内面に歯車軸及び出力軸を受けるそれぞれの軸受を設けたギヤケース本体と、該ギヤケース本体内に収納され、回転自在な歯車軸に取付けた歯車を有し、前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に伝達する歯車減速機構を備えた歯車減速機において、前記ギヤケース本体の側壁面のいずれか一つの面に、入力軸側の前記開口部に向けて前記ギヤケース本体の内部空間を拡大する凸壁面部を形成し、前記入力軸と噛合う歯車軸の歯車の一部を凸壁面部内側に内装し、前記ギヤケース本体の前記開口部を塞ぐフランジ部を該開口部内壁面に合致する形状に形成して設け、前記開口部と前記フランジ部とはいずれも円形の周面の一部が径方向外側に突出した歪形状であり、前記フランジ部が前記開口部に嵌入し、前記フランジ部の径方向外側に突出した凸部が前記開口部の径方向外側に突出した凸壁面部の内壁面に合致し、前記フランジ部内壁面に、前記歯車軸を受ける軸受けを設け、前記ギヤケース本体の出力軸側内壁面の歯車軸を受ける軸受の位置と、前記フランジ部の前記歯車軸を受ける軸受の位置を、対応する取付位置に位置決めし、前記フランジ部の入力軸挿入孔の軸心と前記出力軸の軸心とが同一軸線上にあることにある。

本発明によれば、以下に列挙する効果が得られる。
ギヤケース本体の一つの側面に入力側の開口部に向けて凸壁面部を形成したことにより、入力軸と噛合う歯車軸の歯車の一部を凸壁面部に内装することにより、歯車の外径を大きくすることができる。図示しない歯切りされた入力軸の回転を減速する減速比を大きくすることができるので、出力軸３側の四角形状の取付角寸法を小さくして、大きな減速比の歯車減速機１００が構成できる。

本発明の実施の形態による歯車減速機を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 図２の左側面図である。 図３のギヤフランジを示す正面図である。 図２の分解斜視図である。

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は、本発明の実施の形態による歯車減速機を示す斜視図である。図２は図１の歯車減速機１００のギヤケース本体１を断面としたもので、内部の歯車構造を示したものである。図３は、ギヤケース本体１の入力側開口部から見た図で、図４は、ギヤフランジを示す図である。図５はギヤフランジを分解して示す分解斜視図である。

図１ないし図３において、歯車減速機１００は、入力側に開口部１１を有するギヤケース本体１と、ギヤケース本体１の開口部１１側に固着したギヤフランジ２とからなる。前記ギヤケース本体１は、出力軸３側の図示しない装置への取付面は四角形状となっている。前記ギヤケース本体１は、四角形状の一つの側面に内部空間を拡大する凸壁面部１ａが入力側の開口部１１に向けて形成されている。入力側の開口部１１は、円形の周面の一部が径方向に突出した歪形状となっている。図４に示すように、ギヤケース本体１の開口部１１側に固着するギヤフランジ２も前記凸壁面部１ａ内面に合致する凸部２ｂが形成され、図５に示すように、ギヤケース本体１の開口部１１内周面と同じ形状になっている。

前記ギヤケース本体１内には、図２に示すように所要数の歯車軸４と出力軸３が設けられている。歯車軸４はギヤフランジ２側の軸受６ａと、ギヤケース本体１側の軸受６ｂとで回転自在に軸支されている。出力軸３はギヤケース本体１内面側に設けられた軸受６ｃ１、６ｃ２により回転自在に軸支されている。
前記ギヤケース本体１の内面底面には、出力軸３を軸支する２個の軸受６ｃ１，６ｃ２を保持するための軸受ハウジング８ａ,８ｂと、歯車軸４を保持するための軸受ハウジング８ｃとが形成されている。出力軸３を軸支する２個の軸受６ｃ１，６ｃ２の出力側の軸受６ｃ２の出力側には、オイルシール２３が取り付けられ、前記ギヤケース本体１内に充填されているグリスの漏れを防止している。

また、ギヤフランジ２の一面には、歯車軸４の一端側を保持するための軸受ハウジング７が形成されている。この軸受ハウジング７にギヤフランジ２側の軸受６ａが支持されている。歯車軸４にはそれぞれ歯車５ａ、５ｂが設けられ、出力軸３には前記歯車５ｂに噛み合う歯車５ｃが設けられている。
前記ギヤフランジ２に設けられた孔部２ａには、図示しない歯切りされた入力軸が入り、歯車軸４の歯車５ａと噛合い、歯車軸４を減速させ、歯車軸４の小歯車５ｂが出力軸３の歯車５ｃと噛合い、さらに入力軸の回転が減速されて出力軸３が回転する。

図５に示すように、ギヤケース本体１の開口部１１に形成された円形の周面の一部が径方向に突出したギヤケースインロー１２ａ、１２ｂが、ギヤフランジ２の外周部に形成された円形の周面の一部が径方向に突出したギヤフランジインロー２１ａ、２１ｂに嵌合して組み付けられる。ギヤケース本体１のギヤケースインロー１２ａ内のフランジ部に設けられた複数個のネジ穴１３に、ギヤフランジ２のギヤフランジインロー２１ａに形成された複数個のネジ穴２２がネジ９で締結されている。

次に、上記の実施の形態の作用を説明する。
ギヤケース本体１の一つの側面に形成した凸壁面部１ａの内部には、歯車軸４の歯車５ａの一部が内装されている。これにより、歯車５ａの外径を大きくすることができるので、図示しない歯切りされた入力軸の回転を減速する減速比を大きくすることができる。
さらに、ギヤケース本体１に凸壁面部１ａを形成したことにより、ギヤケース本体１の開口部１１は、上記の通り、円形の周面の一部が径方向に突出した歪形状となり、ギヤケース本体１の開口部１１に嵌入するギヤフランジ２も円形の周面の一部が径方向に突出した歪形状となるため、ギヤフランジ２の回り止めとなり、回転方向の位置決めを行うことができる。

図示しない入力軸と、出力軸３を同一軸線上とした歯車減速機１００では、限られた四角形状の外形のものの場合、減速比を十分に大きくすることができないが、図１の様にギヤケース本体１に凸壁面部１ａを形成することにより、減速比を十分に大きくすることができる。また、ギヤケース本体１の内面側底面部の軸受ハウジング８ａ,８ｂで保持する２個の軸受６ｃ１，６ｃ２のみで、出力軸３を軸支しているため、中間フランジを使用しないで、入力軸と出力軸３を同一軸線上にすることができる。

また、歯車軸４の歯車５ａと噛合う入力軸を持つモータと組み合わせてギヤドモータのシリーズを構成する場合、各モータのモータフランジにギヤケースインロー１２ａと嵌合する凸部インローを形成することで、ギヤケースインロー１２ａをモータと組み合わせる場合のインローとしても利用できる。

以上説明したように、上記実施の形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
ギヤケース本体１の一つの側面に入力側の開口部１１に向けて凸壁面部１ａを形成したことにより、入力軸と噛合う歯車軸４の歯車５ａの一部を凸壁面部１ａに内装することにより、歯車５ａの外径を大きくすることができる。図示しない歯切りされた入力軸の回転を減速する減速比を大きくすることができるので、出力軸３側の四角形状の取付角寸法を小さくして、大きな減速比の歯車減速機１００が構成できる。

減速比を大きくすることができるように、ギヤケース本体１に凸壁面部１ａを形成したことにより、ギヤケース本体１の開口部１１は、円形の周面の一部が径方向に突出した歪形状となり、ギヤケース本体１の開口部１１に嵌合するギヤフランジ２も円形の周面の一部が径方向に突出した歪形状となるため、ギヤフランジ２の回り止めとなり、回転方向の位置決めを行うことができる。

ギヤケース本体１の内面側底面部の軸受ハウジング８ａ，８ｂで保持する２個の軸受６ｃ１，６ｃ２のみで、出力軸３を軸支しているため、中間フランジを使用しないで、入力軸と出力軸３を同一軸線上に形成することができる。

入力軸と出力軸を同一軸線上とした場合、つまり、出力軸３側の四角形状の取付面の中心を出力軸とした場合でも、ギヤケース本体１に凸壁面部１ａを形成することにより、減速比を大きくすることができる。

歯車５ａの外径を大きくすることにより、図示しない入力軸と噛合う歯車５ａで構成する初段の減速機構で減速比を大きくすることができる。これにより、歯車５ｂと歯車５ｃで構成する２段目の減速機構の減速比を変えることで、２段減速のみで、複数の減速比の歯車減速機のシリーズを構成できる。

このように、前記ギヤケース本体１の出力軸３側の取付面は四角形状であり、前記ギヤケース本体１の側壁面の一面に、前記出力軸３側から前記入力軸側の開口部１１に向けて内部空間を拡大する凸壁面部１ａを形成したので、歯車軸４に設けられた歯車５ａを、前記凸壁面部１ａによって拡大された内部空間に配置することができ、歯車５ａの外径を大きくすることができる。歯車５ａの外径を大きくすることにより、入力軸と噛み合う歯車５ａで構成する初段の減速機構で、減速比を大きくすることができる。これにより、歯車５ｂと歯車５ｃで構成する２段目の減速機構の減速比を変えることで、２段減速のみで、複数の減速比の歯車減速機のシリーズを構成できる。
前記出力軸３は、前記ギヤケース本体１の出力軸側内壁面に設けた２個の軸受６ｃ１，６ｃ２のみで軸支されているので、中間フランジを使用しないで、入力軸と出力軸を同一軸線上に保持することができる。
前記ギヤフランジ２の入力軸挿入孔２ａの軸心と、前記出力軸３の軸心が同一軸線上となるので、出力軸３側の四角形状の取付面の中心を出力軸３とした場合でも、ギヤケース本体１に凸壁面部１ａを形成することにより、内部空間を拡大することができることから、大きな歯車を配置することにより、減速比を大きくすることができる。

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、たとえば、出力軸３側から前記入力軸側の開口部１１に向けて内部空間を拡大する凸壁面部１ａは、歯車軸４に設けられる歯車５ａの径に応じて任意に変更することができる。また、凸壁面部１ａの軸方向の長さも歯車５ａの厚み、あるいは数によって任意に変更することができる。など、その他、本発明の技術的範囲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。

１ ギヤケース本体
２ ギヤフランジ
３ 出力軸
４ 歯車軸
５ａ，５ｂ，５ｃ 歯車
６ａ、６ｂ、６ｃ１、６ｃ２ 軸受
７ 軸受ハウジング（ギヤフランジ側）
８ａ、８ｂ、８ｃ 軸受ハウジング（ギヤケース側）
９ ネジ
１１ ギヤケース開口部
１２ａ、１２ｂ ギヤケースインロー
１３ ネジ穴
１４ 取付穴
２１ａ、２１ｂ ギヤフランジインロー
２２ ネジ穴
２３ オイルシール

Claims (4)

1. 入力軸側に開口部を有し、出力軸側内面に歯車軸及び出力軸を受けるそれぞれの軸受を設けたギヤケース本体と、該ギヤケース本体内に収納され、回転自在な歯車軸に取付けた歯車を有し、前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に伝達する歯車減速機構を備えた歯車減速機において、
   前記ギヤケース本体の側壁面のいずれか一つの面に、入力軸側の前記開口部に向けて前記ギヤケース本体の内部空間を拡大する凸壁面部を形成し、入力軸と噛合う歯車軸の歯車の一部を前記凸壁面部内側に内装し、
   前記ギヤケース本体の前記開口部を塞ぐフランジ部を該開口部内壁面に合致する形状に形成して設け、前記開口部と前記フランジ部とはいずれも円形の周面の一部が径方向外側に突出した歪形状であり、前記フランジ部が前記開口部に嵌入し、前記フランジ部の径方向外側に突出した凸部が前記開口部の径方向外側に突出した凸壁面部の内壁面に合致し、
   前記フランジ部に、前記歯車軸を受ける軸受けを支持する軸受けハウジングを設け、
   前記ギヤケース本体の出力軸側内壁面に設けられた軸受けハウジングの歯車軸を受ける軸受の位置と、前記フランジ部に設けられた軸受けハウジングの前記歯車軸を受ける軸受の位置を、対応する取付位置に位置決めし、
   前記フランジ部の入力軸挿入孔の軸心と前記出力軸の軸心とが同一軸線上にあることを特徴とする歯車減速機。
2. 前記ギヤケース本体の出力軸側の取付面は四角形状であり、前記ギヤケース本体の側壁面の一面に、前記出力軸側から前記入力軸側の開口部に向けて内部空間を拡大する凸壁面部を形成した請求項１に記載の歯車減速機。
3. 前記凸壁面部によって拡大された内部空間を、前記歯車軸に設けられた歯車が配置可能な大きさに形成した請求項１または２に記載の歯車減速機。
4. 前記出力軸は、前記ギヤケース本体の出力軸側内壁面に設けた２個の軸受で軸支される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歯車減速機。