(57)【要約】【課題】オイルシールの摩耗を低減し、耐用寿命が長くなる歯車変速装置を提供する。【解決手段】歯車変速装置は、ハウジング（１０）内に、入力軸付き歯車回転手段（４０）と、該入力軸付き歯車回転手段の回転によって駆動される出力軸付き歯車回転手段（５０）とを、それぞれ入力軸（４１）とハウジングの内壁との間及び出力軸（５１）とハウジングの内壁との間に、それぞれ円環状の第１の軸孔（１１）及び第２の軸孔（１２）が形成されるように配設し、該第１及び第２の軸孔にそれぞれ第１及び第２オイルシール（２０，３０）を入力軸及び出力軸が回転可能な状態に密封嵌入する。第１のオイルシール（２０）及び第２のオイルシール（３０）の少なくとも一つは、その内周面（２１，３１）がセラミック層（６０，７０）を介して入力軸（４１）または出力軸（５１）と滑り接触する。【選択図】    図２
2004360802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に、入力軸付き歯車回転手段と、該入力軸付き歯車回転手段の回転によって駆動される出力軸付き歯車回転手段とを、それぞれ前記入力軸と前記ハウジングの内壁との間及び前記出力軸と前記ハウジングの内壁との間に、それぞれ円環状の第１の軸孔及び第２の軸孔が形成されるように配設し、該第１及び第２の軸孔にそれぞれ第１及び第２オイルシールを前記入力軸及び前記出力軸が回転可能な状態に密封嵌入してなる歯車変速装置において、
前記第１のオイルシールは、その外周面が前記ハウジングの内壁に一体固着されるように、前記ハウジングの前記第１の軸孔に嵌着され、
前記第２のオイルシールは、その外周面が前記ハウジングの内壁に一体固着されるように、前記ハウジングの前記第２の軸孔に嵌着され、
前記入力軸及び前記出力軸の少なくともいずれかには、前記第１のオイルシールの内周面または前記第２のオイルシールの内周面の少なともいずれかと滑り接触するセラミック層が設けられていることを特徴とする歯車変速装置。
【請求項２】
ハウジング内に、入力軸付き歯車回転手段と、該入力軸付き歯車回転手段の回転によって駆動される出力軸付き歯車回転手段とを、それぞれ前記入力軸と前記ハウジングの内壁との間及び前記出力軸と前記ハウジングの内壁との間に、それぞれ円環状の第１の軸孔及び第２の軸孔が形成されるように配設し、該第１及び第２の軸孔にそれぞれ第１及び第２オイルシールを前記入力軸及び前記出力軸が回転可能な状態に密封嵌入してなる歯車変速装置において、
前記第１のオイルシールは、その内周面が前記入力軸に一体となるように、嵌着され、
前記第２のオイルシールは、その内周面が前記出力軸に一体となるように、嵌着され、
前記第１のオイルシールの外周面及び前記第２のオイルシールの外周面の少なくともいずれかと滑り接触するように、セラミック層が前記ハウジングの内壁に接して設けられていることを特徴とする歯車変速装置。
【請求項３】
前記入力軸はハウジングの外向方へ順に大径部と、小径部とに形成され、前記大径部と前記小径部との間に肩部が形成され、前記セラミック層は前記肩部と接するように前記小径部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の歯車変速装置。
【請求項４】
前記出力軸上の前記第２の軸孔に臨む箇所に、その外周面の片側が面取りされて傾斜面となった止めナットが、前記傾斜面が内側にくるように固着されており、前記セラミックス層は前記傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車変速装置。
【請求項５】
前記セラミックス層のビッカース硬さは１７００以上であり、前記セラミックス層の表面粗さは０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の歯車変速装置。
【請求項６】
前記ハウジングの内壁に内歯歯車が設けられており、
前記出力軸付き回転手段は、前記ハウジング外に一端を延伸し、そこに第２の環状軸孔を形成している前記出力軸と、前記ハウジング内の前記出力軸の他端に連続して形成されたみぞ車状遊星枠と、複数の前記遊星枠のみぞ部に回転自在に枢支されて前記内歯歯車と噛み合っている遊星歯車とを有し、
前記入力軸付き回転手段は、前記入力軸の一端に一体形成されて前記複数の遊星歯車と噛み合っている太陽歯車を有することを特徴とする請求項１または２に記載の歯車変速装置。
【請求項７】
ハウジング内に、入力軸付き歯車回転手段と、該入力軸付き歯車回転手段の回転によって駆動される出力軸付き歯車回転手段とを、それぞれ前記入力軸と前記ハウジングの内壁との間及び前記出力軸と前記ハウジングの内壁との間に、それぞれ円環状の第１の軸孔及び第２の軸孔が形成されるように配設し、該第１及び第２の軸孔にそれぞれ第１及び第２オイルシールを前記入力軸及び前記出力軸が回転可能な状態に密封嵌入してなる歯車変速装置において
前記第１のオイルシール及び前記第２のオイルシールの少なくとも一つは、その内周面がセラミック層を介して前記入力軸または前記出力軸と滑り接触するように構成してなることを特徴とする歯車変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯車変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歯車変速装置に、例えば図１に示すような遊星歯車変速装置がある。この遊星歯車変速装置には、その内壁に内歯歯車１０３を備えたハウジング１内に、入力軸３０１付き歯車回転手段３と、該入力軸付き回転手段３の回転によって駆動される出力軸４０１付き歯車回転手段４とが配設されている。入力軸３０１とハウジング１の内壁との間及び出力軸４０１とハウジング１の内壁との間には、それぞれ円環状の第１の軸孔１０１及び第２の軸孔１０２が形成されている。そして、入力軸付き歯車回転手段３は、該第１の軸孔１０１に回転自在に設けられた入力軸３０１と、入力軸３０１の軸線方向に沿って一体に延伸している太陽歯車３０２とを有する。また、出力軸付き回転手段４は、該第２の軸孔１０２に回転自在に設けられた出力軸４０１と、出力軸４０１の一端に設けられているキャリヤ４０２と、キャリヤ４０２に回転自在に設けられていて内歯歯車１０３と太陽歯車３０２と同時に噛み合っている複数の遊星歯車４０３と、出力軸４０１上に固着されている止め環４０４とを有する。そして、第１の軸孔１０１及び第２の軸孔１０２にそれぞれ、ハウジング１と入力軸３０１及び出力軸４０１との間が水密であるように、それぞれオイルシール２，２ａが嵌入されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような遊星歯車変速装置においては、入力軸３０１及び止め環４０４などは合金鋼から構成され、合金鋼の表面粗さＲａは一般に０．４μｍ程度にしか仕上げられないので、実用上は、入力軸３０１または出力軸４０１が３０００ｒｐｍまで回転した場合、オイルシール２は、２０００時間を経過すると、入力軸３０１及び止め環４０４の回転摩擦により摩耗し、破損する欠点があるので、余り高速回転を要する作業に適しない。また、合金鋼で構成された入力軸３０１及び止め環４０のビッカース硬さは一般に４５０〜６００のみにすぎないので、一定の期間使用後は、入力軸３０１及び止め環４０４の表面が摩耗し、表面粗さが損なわれ、オイルシール２の摩耗が速くなり、耐用寿命をも減少させるという欠点もある。
【０００４】
上記に鑑み、本発明の目的は、オイルシールの摩耗を低減し、耐用寿命が伸びる歯車変速装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ハウジング内に、入力軸付き歯車回転手段と、該入力軸付き歯車回転手段の回転によって駆動される出力軸付き歯車回転手段とを、それぞれ前記入力軸と前記ハウジングの内壁との間及び前記出力軸と前記ハウジングの内壁との間に、それぞれ円環状の第１の軸孔及び第２の軸孔が形成されるように配設し、該第１及び第２の軸孔内にそれぞれ第１及び第２オイルシールを前記入力軸及び前記出力軸が回転可能な状態に密封嵌入してなる歯車変速装置において、前記第１のオイルシール及び前記第２のオイルシールの少なくとも一つは、その内周面がセラミック層を介して前記入力軸または前記出力軸と滑り接触するように構成してなることを特徴とする歯車変速装置を提供する。
【０００６】
より詳しくは、本発明の歯車変速装置は、第１のオイルシールは、その外周面が前記ハウジングの内壁に一体固着されるように、ハウジングの第１の軸孔に嵌着され、第２のオイルシールは、同様にその外周面が前記ハウジングの内壁に一体固着されるように、ハウジングの第２の軸孔に嵌着され、前記入力軸及び前記出力軸の少なくともいずれかには、前記第１のオイルシールの内周面または前記第２のオイルシールの内周面の少なくともいずれかと滑り接触するセラミック層が設けられているような構成とすることができる一方、本発明の歯車変速装置を、前記第１のオイルシールは、その内周面が前記入力軸に一体となるように、嵌着され、前記第２のオイルシールは、その内周面が前記出力軸に一体となるように、嵌着され、前記第１のオイルシールの外周面及び前記第２のオイルシールの外周面の少なくともいずれかと滑り接触するように、セラミック層が前記ハウジングの内壁に接して設けられている構成とすることもできる。
【０００７】
このように構成された本発明の歯車変速装置は、前記第１のオイルシール及び前記第２のオイルシールの少なくともいずれかが前記セラミックス層を介して前記ハウジングの内壁か前記入力軸及び前記出力軸の少なくともいずれかと、滑り接触されているため、入力軸及び出力軸が回転する時、前記セラミック層の表面粗さを合金鋼より小さくすることができるので、前記第１のオイルシール及び前記第２のオイルシールの少なくともいずれかと前記セラミック層との間の摩擦が小さくなり、オイルシールの摩耗を低減することができる。また、前記セラミック層の硬さも合金鋼より大きなものが選べるので、長期間使用しても、摩耗によってセラミック層の表面粗さを損なうことなく、オイルシールの耐用寿命を伸ばすことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。図２に示すのは、本発明の第１の実施形態である。本実施形態においては、遊星歯車変速装置を例として説明するが、他の歯車変速装置にも適用される。図示のように、本実施形態における遊星歯車変速装置は、ハウジング１０内に、入力軸４１付き歯車回転手段４０と、該入力軸４１付き歯車回転手段４０の回転によって駆動される出力軸５１付き歯車回転手段５０とが、ほぼ密閉状に収容されている。入力軸４１と片側に開口するハウジング１０の内壁との間及び出力軸５１と他側に開口するハウジング１０の内壁との間に、それぞれ円環状の第１の軸孔１１及び第２の軸孔１２を形成している。そして、第１の軸孔１１及び第２の軸孔１２には、それぞれ入力軸４１及び出力軸５１が回転自在に第１のオイルシール２０及び第２のオイルシール３０が介装されている。
【０００９】
また、ハウジング１０の内壁に内歯歯車１３が設けられている。出力軸付き回転手段５０は、ハウジング１０外に一端を延伸し、そこに第２の環状軸孔１２を形成している出力軸５１と、ハウジング１０内の出力軸５１の他端に一体連続して形成されたみぞ車状遊星枠５２と、複数の遊星枠５２のみぞ部に回転自在に枢支されて内歯歯車１３と噛み合っている遊星歯車５３とを有する。入力軸付き回転手段４０は、一端がハウジング１０外に伸出し、そこに第１の環状軸孔１１を形成している入力軸４１と、ハウジング１０内の入力軸４１の他端に一体形成されて複数の遊星歯車５３と噛み合っている太陽歯車４２とからなる。そして、入力軸４１は太陽歯車４２との接続部位からハウジング１０の外向方へ順に大径部４１１と、小径部４１２とに形成され、大径部４１１と記小径部４１２との間に肩部４１３が形成されている。また、出力軸５１上の第２の軸孔１２に臨む箇所に、その外周面の片側が面取りされて傾斜面５４１となった止めナット５４が、その傾斜面５４１が内側にくるように固着されている。
【０００１０】
また、第１のオイルシール２０は、その外周面２１がハウジング１０の内壁に固着されるように、第１の軸孔１１に嵌入されている。第２のオイルシール３０は、その外周面３１がハウジング１０の内壁に固着されるように第２の軸孔１２に嵌入されている。そして、入力軸４１及び出力軸５１には、第１のオイルシール２０の内周面２２及び第２のオイルシール３０の内周面３２と水密状に滑り接触するように、それぞれセラミック層６０，７０が接着されている。
【００１１】
本実施形態において、セラミック層６０は焼結によって作製され、嫌気性接着剤で肩部４１３と接するように小径部４１２に接着されている。これにより、セラミック層６０は、第１のオイルシール２０の内環面２２と密接することができる。そして、同じくセラミック層７０は焼結によって作製され、嫌気性接着剤で傾斜面５４１上に接着されている。これにより、セラミック層７０は、第１のオイルシール３０の内環面３２と密接することができる。
【００１２】
また、本実施形態において、セラミック層６０，７０の構成材料は、例えばアルミナや窒化けい素などが用いられるので、セラミック層６０，７０のビッカース硬さは、１７００以上に達することができ、表面粗さも０．２μｍ以下にさせることが可能である。
【００１３】
上記によれば、モータ（図示せず）で入力軸４１を回転させると、回転動力は太陽歯車４２をへて、複数の遊星歯車５３を伝動回転させることにより、出力軸５１を回転させ、回転動力を出力することができる。この時、第１のオイルシール２０の内周面２２及び第２のオイルシール３０の内周面３２はそれぞれセラミック層６０，７０と互いに水密状態を保って滑り接触することができる。
【００１４】
上記のように、本発明の歯車変速装置において、セラミック層６０，７０の表面粗さを０．２μｍ以下にさせ、従来合金鋼構成部材の表面粗さより遥かに小さくさせれば、セラミック層６０，７０と第１のオイルシール２０の内周面２２及び第２のオイルシール３０の内周面３２との間の摩擦による抵抗が従来より小さくなり、第１のオイルシール２０の内周面２２及び第２のオイルシール３０の内周面３２の摩耗を軽減させることができるのみならず、摩擦による熱を回避することができる。本実施形態をテストした結果、実際に、入力軸４１または出力軸５１が６０００ｒｐｍの高速で回転させた場合、第１のオイルシール２０及び第２のオイルシール３０の耐用寿命が５００００時間に達するデータが得られ、第１のオイルシール２０及び第２のオイルシール３０の耐用寿命が従来より長くなり、例えば、印刷や紡織などの高速回転による作業にも適用されることが期待できる。
【００１５】
そして、セラミック層６０，７０のビッカース硬さは１７００以上に達することが可能であり、これは従来の合金鋼部材の硬さより遥かに大であるので、長時間使用しても、セラミック層６０，７０は摩耗によって表面粗さを損なわず、第１のオイルシール２０及び第２のオイルシール３０は容易に摩耗されない。
【００１６】
そして、セラミック層６０，７０の熱伝導率は従来の合金鋼部材より大であるので、セラミック層６０，７０は摩擦による熱を速く放散させ、第１のオイルシール２０及び第２のオイルシール３０の温度を降下させることができる。
【００１７】
また、セラミック層６０，７０が焼結によって成型されることから、一般に多孔質であり、潤滑油を含浸し、それらの第１のオイルシール２０及び第２のオイルシールと接する面を徐々に潤滑する、自己潤滑の効果が期待でき、摩擦による抵抗を更に低減させることが考えられる。
【００１８】
なお、セラミック層６０，７０の化学的性質の安定性や耐食性なども従来の合金鋼部材より優れる。
【００１９】
続いて、図３に示すのは、本発明の第２の実施形態である。本実施形態の上記第１の実施形態と異なる点は、第１のオイルシール２０は、その内周面２２が入力軸４１と一体になるように、入力軸４１に外嵌されており、セラミック層６０が、第１のオイルシール２０の外周面２１と水密に滑り接触するように、ハウジング１０の内壁に接して設けられていることにある。なお、セラミック層６０は、第１のオイルシールの外周面２１及び前記第２のオイルシールの外周面３１の少なくともいずれかと滑り接触するように、ハウジング１０の内壁に設けられればよい。これにより、本実施形態における歯車変速装置も第１の実施形態と同じ効果を達成することができる。
【００２０】
【発明の効果】
上記のように、本発明に係る歯車変速装置は、第１のオイルシール及び第２のオイルシールの少なくとも一つがセラミックス層を介してハウジングの内壁と入力軸及び出力軸の少なくともいずれかと一体状に第１の軸孔及び第２の軸孔に嵌入されているため、入力軸及び出力軸が回転される時、セラミックス層の表面粗さが合金鋼より小であるので、第１のオイルシール及び第２のオイルシールの少なくとも一つとセラミックス層との間の摩擦が小さくなり、オイルシールの摩耗を低減することができる。さらに、セラミックス層のビッカース硬さも合金鋼より大であるので、長期間使用しても、摩耗によってセラミック層の表面粗さを損なうことなく、オイルシールの耐用寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の歯車変速装置を示す縦断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる歯車変速装置を示す縦断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる歯車変速装置の要部を示す縦断面図。
【符号の説明】
１，１０・・・ハウジング                  ４，５０・・・出力軸付き歯車回転手段
１０１，１１・・・第１の軸孔              ４０１，５１・・・出力軸
１０２，１２・・・第２の軸孔              ４０２，５２・・・キャリヤ
１０３，１３・・・内歯歯車                ４０３，５３・・・遊星歯車
２・・・オイルシール                      ４０４・・・止め環
２０・・・第１のオイルシール              ４１１・・・大径部
２１・・・第１のオイルシールの外周面      ４１２・・・小径部
２２・・・第１のオイルシールの内周面      ４１３・・・肩部
３０・・・第２のオイルシール              ５４・・・止めナット
３１・・・第２のオイルシールの外周面      ５４１・・・傾斜面
３２・・・第２のオイルシールの内周面      ６０，７０・・・セラミック層
３，４０・・・入力軸付き歯車回転手段
３０１，４１・・・入力軸
３０２，４２・・・太陽歯車
【図１】
2004360802.tif 000003
【図２】
2004360802.tif 000004
【図３】
2004360802.tif 000005