(57)【要約】【課題】ケースに収容した歯車の歯数、回転速度に拘らず、ケースと歯車との共振を防止することができる低コストな変速機を提供する。【解決手段】変速機１０は、入力軸１２の回転を減速して出力軸１４に伝達するための歯車伝達機構（図示省略）と、歯車伝達機構を収容するケース１６と、ケース１６に着脱自在とされた重錘部材１８と、を備え、重錘部材１８を着脱することによりケース１６の固有振動数を調節可能とした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車伝達機構と、該歯車伝達機構を収容するケースと、を含んでなる変速機において、
前記ケースに着脱自在とされた重錘部材が備えられ、該重錘部材を着脱することにより前記ケースの固有振動数を調節可能とした
ことを特徴とする変速機。
【請求項２】
請求項１において、
前記重錘部材は、前記ケースの壁面の中央近傍に装着可能とされた
ことを特徴とする変速機。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記重錘部材は、質量が異なり、且つ、前記ケースへの装着のための取り合いが共通とされた複数の種類が用意され、これら複数の種類の重錘部材のうち前記ケースに装着する重錘部材の種類を選択することにより、前記ケースの固有振動数を調節可能とした
ことを特徴とする変速機。
【請求項４】
請求項３において、
前記重錘部材として、材質が異なり、且つ、外形形状が等しい複数の種類を用意した
ことを特徴とする変速機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記重錘部材は、複数用意され、且つ、これら複数の重錘部材のうちの任意の個数の重錘部材が前記ケースに装着可能とされ、前記重錘部材の装着個数を調節することにより、前記ケースの固有振動数を調節可能とした
ことを特徴とする変速機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記重錘部材は、磁力により前記ケースに装着可能とされた
ことを特徴とする変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業設備、輸送機器等に備えられる変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、産業設備、輸送機器等では、歯車伝達機構と、該歯車伝達機構を収容するケースと、を備えた変速機が広く使用されている。
【０００３】
歯車伝達機構は歯車同士が噛み合い係合することにより、歯数、回転速度等に応じた振動、騒音を発生させる。歯車に起因する振動の振動数と軸、ケース等の他の部材の固有振動数とが同等又は整数倍に近い関係であると、軸、ケース等と歯車とが共振し、振動、騒音が増大することがある。
【０００４】
特に、ケースは変速機の他の部材に対して大きく、又、壁面が音を増幅させやすいため、ケースと歯車とが共振すると振動、騒音が著しく増大することがある。
【０００５】
このような振動、騒音を防止するため、ケースの壁面の剛性を高めて固有振動数を高くすると共に共振の振幅を抑制し、ケースと歯車との共振を防止するようにした変速機が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１―１２４１８７号公報（全頁）
【特許文献２】
特開昭５０―１２５１５９号公報（第３４２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、変速機のケースは一般的に形状が複雑で、形状と固有振動数との関係を求める構造解析は容易ではない。更に、ケースは歯車伝達機構等の収容物、設置環境等により形状が制約されるため、構造解析により剛性が高い形状を推定することができたとしても、その形状を実際の製品として実現することができないこともある。このような事情により、剛性が高いケースを設計するためには多大な労力、時間を要していた。
【０００８】
又、変速機は、様々な用途に対応できるように、変速比が異なる複数種類が一連のシリーズとして設定されていることが多い。一方、ケースは型費が高いため、同一シリーズの複数種類の変速機に共通の設計のケースが使用されていることが多い。即ち、１種類のケースに様々な歯数の歯車が収容されることがある。
【０００９】
従って、ケースの剛性を高めて固有振動数を高くすることで、シリーズのうちの一部の種類の変速機におけるケースと歯車との共振を防止できたとしても、歯数が異なる歯車をケースに収容した他の種類の変速機では、ケースと歯車とが共振することがあった。更に、同一の種類の変速機でも歯車の回転速度は必ずしも一定ではなく、用途等により様々な回転速度で回転し得る。そのため、同一の種類の変速機でも歯車の回転速度が異なると、ケースと歯車とが共振することがあった。
【００１０】
尚、多種のケースを用意し、収容する歯車の歯数、回転速度に合わせて最適なケースを選択すれば、ケースと歯車との共振を防止しうるが、ケースの型費のために変速機のコストが大幅に上昇することとなる。
【００１１】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、ケースに収容した歯車の歯数、回転速度に拘らず、ケースと歯車との共振を防止することができる低コストな変速機を提供することをその課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、歯車伝達機構と、該歯車伝達機構を収容するケースと、を含んでなる変速機において、前記ケースに着脱自在とされた重錘部材を備え、該重錘部材を着脱することにより前記ケースの固有振動数を調節可能としたことにより、上記課題を解決したものである。
【００１３】
従来は、ケースの剛性を高めることで固有振動数を高くすると共に振幅を抑制してケースと歯車の共振を防止しようとしていた。これに対し本発明は、固有振動数が、剛性だけでなく質量（慣性）にも影響されることに着目し、重錘部材をケースに着脱することで固有振動数を増減（調節）するようにしたものである。
【００１４】
即ち、本発明は、質量に着目し、ケースの固有振動数を高める方向でなく、多くの場合、ケースの固有振動数をより低くしてケースと歯車との共振を防止する点で、従来の技術と著しく相違している。
【００１５】
尚、ケースのように形状が複雑な部材は一般的に多数の振動モードを有していが、本明細書における「ケースの固有振動数を調節可能」とは、必ずしもケースの総ての振動モードの固有振動を調節できるという意義に限定されず、一部の振動モードの固有振動を調節できる場合も含まれる。
【００１６】
固有振動数の調節は、例えば、実際に変速機を稼働させて騒音、振動等を実測しながら騒音等が小さくなるように、重錘部材を着脱すればよく、この作業は容易であり、且つ、ケースと歯車との共振を確実に防止することができる。
【００１７】
又、ケースの固有振動数が調節可能であるので、設計段階でケースの固有振動数を厳密に解析する必要がなく、ケースの設計が容易である。更に、重錘部材はケースの質量を変更できるものであればよいので、設計の自由度が高く、製造も容易である。例えば、四角形、円形等の板状体の重錘部材とすれば設計、製造が極めて容易である。又、重錘部材のケースへの装着は、ボルト等を利用すればよく、着脱作業も容易である。即ち、本発明に係る変速機は、重錘部材、ケースの設計、製造が容易であり低コストである。
【００１８】
尚、前記重錘部材を、前記ケースの壁面の中央近傍に装着可能とするとよい。
【００１９】
本発明を完成させる過程において、発明者はケースの様々な部位に重錘部材を装着することを試みた。その結果、同じ質量の重錘部材であっても、ケースの壁面の中央近傍に装着した場合、他の部位に装着した場合よりも固有振動数の変化（低下）が大きいことが判明した。言い換えれば、同じ固有振動数の変化を得る場合、重錘部材をケースの壁面の中央近傍に装着すれば、他の部位に装着する場合よりも小さな質量の重錘部材を着脱すれば足り、それだけ重錘部材の軽量化、コンパクト化を図ることができる。
【００２０】
又、前記重錘部材を、質量が異なり、且つ、前記ケースへの装着のための取り合いが共通とされた複数の種類用意し、これら複数の種類の重錘部材のうち前記ケースに装着する重錘部材の種類を選択することにより、前記ケースの固有振動数を調節可能としてもよい。
【００２１】
このように、質量が異なる複数種類の重錘部材を用意すれば、それだけ多様で適正にケースの固有振動数を調節でき、歯車の振動数が異なる多種の変速機に適用することができる。
【００２２】
この場合、前記重錘部材として、材質が異なり、且つ、外形形状が等しい複数の種類を用意してもよい。
【００２３】
例えば、鉄系材料、アルミニウム系材料等のようにそれぞれ材質の比重が異なり、形状が等しい重錘部材を複数種類用意すれば、選択する重錘部材の種類に拘らず、変速機の形状を常に一定に保持することできる。特に、重錘部材の装着部として該重錘部材を組み込むだけの大きさの凹部をケースに形成すれば、選択する重錘部材の種類に拘らず、重錘部材がケースから突出することを常に回避することができる。これにより、周辺の部材との干渉を確実に回避することができ、又、従来の変速機と外形形状が等しい変速機とすることも可能である。
【００２４】
又、前記重錘部材を複数用意し、且つ、これら複数の重錘部材のうちの任意の個数の重錘部材を前記ケースに装着可能とし、前記重錘部材の装着個数を調節することにより、前記ケースの固有振動数を調節可能としてもよい。
【００２５】
このようにすれば、重錘部材の種類の増加を制限しつつ歯車の振動数が異なる多種の変速機に適用することができる。例えば、形状が等しい１種類の重錘部材を複数用意し、これらの装着個数を変えることでケースの固有振動数を多段階で調節することができる。
【００２６】
又、前記重錘部材を、磁力により前記ケースに装着可能としてもよい。
【００２７】
磁力を利用することにより、重錘部材の着脱作業の大幅な容易化を図ることができる。又、ケース、重錘部材の製造も容易である。例えば、ケースの材質が鉄系材料等の磁性体である場合、重錘部材側に磁石を配設すれば、ケース側にボルト穴等を形成しなくてもケースに重錘部材を着脱自在とすることができる。この場合、例えば、既存のケースに本発明を適用することも可能である。尚、ケースの材質がアルミニウム系材料等の非磁性体の場合は、ケース側に磁石を配設し、重錘部材の材質を磁性体とすればよい。又、非磁性体のケースに磁性体の取付部を設け、重錘部材側に磁石を配設してもよい。更に、ケース及び重錘部材双方の側に磁石を配設してもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る変速機１０の全体構造の概要を示す正面図、図２は同左側面図である。
【００３０】
変速機１０は、入力軸１２の回転を減速して出力軸１４に伝達するための歯車伝達機構（図示省略）と、歯車伝達機構を収容するケース１６と、ケース１６に着脱自在とされた重錘部材１８と、を備え、重錘部材１８を着脱することによりケース１６の固有振動数を調節可能としたことを特徴としている。
【００３１】
その他の構造については従来の変速機と同様であるので、説明を適宜省略する。
【００３２】
尚、変速機１０は主として産業機械に使用され、ケース１６と設計が共通のケースに、変速比等の仕様が異なる歯車伝達機構を収容した他の複数の種類の変速機と共に一連の変速機のシリーズを構成している。
【００３３】
歯車伝達機構は、具体的には、ベベルギヤ、ハイポイドギヤ、ウォームギヤ等の種類のギヤを備え、回転力の方向を変更して伝達するようにされている。
【００３４】
ケース１６は、上方に開口した箱型の下ケース２０と、下ケース２０の上部を閉塞する上ケース２２と、を有して構成されている。
【００３５】
重錘部材１８は、下ケース２０の正面の壁面２０Ａの中央近傍に装着可能とされている。
【００３６】
図３は、重錘部材１８の装着部の周辺の構造を拡大して示す分解斜視図である。
【００３７】
重錘部材１８は、具体的には長方形の板状体で、複数の貫通孔１８Ａが形成されている。又、該貫通孔１８Ａに対応して下ケース２０の壁面２０Ａの中央近傍には、複数のねじ孔２０Ｂが形成されている。重錘部材１８は、貫通孔１８Ａを貫通し、ねじ孔２０Ｂに螺合するボルト２４により、壁面２０Ａの中央近傍に装着可能とされている。
【００３８】
又、重錘部材１８は、質量が異なり、且つ、共通の位置に貫通孔１８Ａが形成された（ケース１６への装着のための取り合いが共通とされた）複数の種類が用意されている。具体的には、厚さが異なる複数の種類の重錘部材１８が用意されている。
【００３９】
次に、変速機１０の作用について説明する。
【００４０】
変速機１０は、重錘部材１８をケース１６に着脱することによりケース１６の固有振動数を調節し、ケース１６内の歯車とケース１６との共振を防止することが可能である。
【００４１】
例えば、ケース１６に重錘部材１８を装着すれば、ケース１６の振動モードのうち、主として下ケース２０の壁面２０Ａに関連する振動モードの固有振動数は低下する。一方、ケース１６から重錘部材１８を取り外せば、固有振動数は上昇する。又、壁面２０Ａに装着する重錘部材１８の種類を変更すれば、各重錘部材１８の質量に応じた固有振動数が得られる。
【００４２】
ケース１６と歯車との共振は、歯車に起因する振動の振動数とケース１６の固有振動数とが、同等又は整数倍に近い関係であると発生するので、このような共振が発生する振動数からケース１６の固有振動数をずらすような調節を行うことにより、ケース１６と歯車との共振を防止することができる。
【００４３】
固有振動数の調節は、例えば、実際に変速機１０を稼働させ、騒音、振動等を実測しながら重錘部材１８をケース１６に着脱し、騒音・振動が最も小さくなるような種類の重錘部材１８をケース１６に装着すれば（又は取り外せば）よく、この作業は容易である。又、騒音、振動等を確認しながら調節するのでケース１６と歯車との共振を確実に防止することができる。
【００４４】
尚、変速機１０の用途変更等により、収容した歯車の回転速度が増減すると、ケース１６と歯車とが共振しうるが、重錘部材１８を着脱することにより、固有振動数を増減させて共振を容易に回避することができる。
【００４５】
又、ケース１６の固有振動数が調節可能であり、設計段階でケース固有振動数を厳密に解析する必要がないので、ケース１６は設計が容易である。又、重錘部材１８も長方形の板状体で設計、製造が極めて容易である。即ち、変速機１０は、重錘部材１８、ケース１６の設計、製造が容易で低コストである。
【００４６】
尚、変速機１０と同一のシリーズの他の種類の変速機においても上記と同様に、ケースの固有振動数を調節することでケースと歯車との共振を容易に回避することができる。即ち、収容する歯車の歯数、回転速度に拘らず、設計が容易で低コストな共通のケースを複数の種類の変速機に使用し、且つ、ケースと歯車との共振を容易に回避することができ、変速機のシリーズとして、特にコスト低減の効果が大きい。
【００４７】
又、下ケース２０の壁面２０Ａの中央近傍に重錘部材１８を装着するので、同じ固有振動数の変化を得る場合、壁面２０Ａの他の部位に装着するよりも、重錘部材１８の着脱による質量の変化は小さくて足り、それだけ重錘部材１８の軽量・コンパクト化が図られている。
【００４８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００４９】
図４は、本第２実施形態に係る重錘部材の装着部の周辺を示す分解斜視図である。
【００５０】
本第２実施形態は、同一の種類の重錘部材１８を複数用意し、且つ、これら複数の重錘部材１８のうちの任意の個数の重錘部材１８をケースに装着可能とし、重錘部材１８の装着個数を調節することにより、ケース１６の固有振動数を調節可能としたものである。
【００５１】
他の構成については、前記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５２】
この場合も、前記第１実施形態と同様に、ケース１６と歯車との共振を容易に防止することが可能である。
【００５３】
更に、重錘部材１８が１種類に共通化されているので、重錘部材１８は一層の低コスト化が図られている。
【００５４】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００５５】
図５は、本第３実施形態に係る重錘部材の装着部の周辺を示す分解斜視図である。
【００５６】
本第３実施形態は、重錘部材４０の材質を磁石とし、磁力によりケース１６に装着可能としたものである。尚、重錘部材４０は、形状が前記重錘部材１８と同様であるが、貫通孔は形成されていない。又、ケース１６は、鉄系材料等の磁性材料である。
【００５７】
他の構成については前記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
このように磁力を利用すれば、重錘部材４０をケース１６に装着するためにボルト等を使用する必要がなく、重錘部材の着脱作業を一層容易に行うことができる。又、ケース１６、重錘部材４０に、ねじ孔、貫通孔を形成する必要がないので、ケース、重錘部材の製造も容易で低コストである。
【００５９】
更に、ケースの材質が鉄系材料等の磁性体であれば他の変速機にも、重錘部材４０に容易に装着でき、例えば、既存の変速機に装着して、ケースと歯車との共振を防止することも可能である。
【００６０】
尚、本第３実施形態では重錘部材４０全体を磁石としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、重錘部材の一部として磁石を配設してもよい。又、ケース１６は材質が鉄系材料等の磁性体とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ケースの材質をアルミニウム系材料等の非磁性体としてケース側に磁石を配設し、重錘部材の材質を磁性体としてもよい。又、非磁性体のケースに磁性体の装着部を設け、重錘部材の一部又は全部を磁石としてもよい。更に、ケース及び重錘部材双方に磁石を配設してもよい。
【００６１】
又、本第３実施形態及び前記第１実施形態において、厚さが異なる複数の種類の重錘部材１８、４０が用意されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、材質が異なり、且つ、外形形状が等しい複数の種類の重錘部材１８、４０を用意してケースに選択的に装着するようにしてもよい。
【００６２】
例えば、鉄系材料、アルミニウム系材料等のようにそれぞれ材質の比重が異なり、形状が等しい重錘部材１８、４０を複数種類用意すれば、装着する重錘部材の種類に拘らず、変速機の形状を常に一定に保持することできる。特に、図６のように、重錘部材１８の装着部として該重錘部材１８を組み込むだけの大きさの凹部２０Ｃを下ケース２０に形成すれば、選択する重錘部材１８の種類に拘らず、重錘部材１８がケース１６から突出することを常に回避することができる。これにより、周辺の部材との干渉を確実に回避することができると共に従来の変速機と外形形状を等しくすることも可能である。
【００６３】
又、本第３実施形態及び前記第１実施形態において、複数の種類の重錘部材のうちの１種類を選択的にケース１６に装着するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の種類の重錘部材を組合わせて前記第２実施形態と同様にケース１６に複数同時に装着するようにしてもよい。
【００６４】
又、前記第１〜第３実施形態において、重錘部材はいずれも長方形の板状体とされているが、重錘部材の形状は特に限定されず、例えば、円形板状体等の他の形状の重錘部材としてもよい。更に、形状が異なる重錘部材を複数種類混在して用意してもよい。尚、この場合も、各重錘部材の装着のための取り合いは共通とすることが好ましい。
【００６５】
又、前記第１及び第２実施形態において、重錘部材はボルトによりケースに装着可能とされているが、重錘部材の着脱が可能であれば装着方法は特に限定されない。
【００６６】
又、前記第１〜第３実施形態において、重錘部材１８、４０は、ケース１６の壁面２０Ａの中央近傍に装着可能とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、壁面２０Ａの他の部位に重錘部材を装着するようにしてもよい。尚、固有振動数を効果的に変化させるためには、重錘部材の装着部は壁面の中央に近いことが好ましい。
【００６７】
更に、前記第１〜第３実施形態において、重錘部材１８、４０は、下ケース２０の正面の壁面２０Ａに装着可能とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、固有振動数を調節しようとする振動モードに対応して重錘部材を装着する部位は適宜選択すればよい。
【００６８】
又、前記第１〜第３実施形態において、変速機は、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機であるが、入力軸の回転を増速して出力軸に伝達する増速機に対しても本発明は当然に適用可能である。
【００６９】
又、前記第１〜第３実施形態において、歯車伝達機構は、回転の方向を変更して伝達するベベルギヤ、ハイポイドギヤ、ウォームギヤ等のギヤを備えているが、歯車の種類は特に限定されず、例えば、平歯車、斜歯歯車等の他の種類の歯車を備えた変速機に対しても本発明は当然に適用可能である。更に、本発明は、産業機械の分野に限定されず、例えば、輸送機器等に対しても当然適用可能である。
【００７０】
又、前記第１〜第３実施形態において、変速機１０はケースの設計が共通である一連の変速機のシリーズのうちの一の変速機であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリーズ化されず単独で設定された変速機に対しても本発明は当然適用可能である。
【００７１】
（実施例）
図７は、重錘部材１８を装着した場合と装着していない場合とを対比して、変速機１０における入力回転速度と騒音との関係を示したものである。
【００７２】
入力回転速度が１５００ｒｐｍの近傍では、重錘部材を装着すると、重錘部材を装着していない場合に対して騒音値が大幅に低減していることが分かる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ケースに収容した歯車の歯数、回転速度に拘らず、ケースと歯車との共振を防止することができる低コストな変速機を提供することが可能となるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る変速機の全体構造を示す正面図
【図２】同左側面図
【図３】同変速機の重錘部材の装着部の周辺構造を拡大して示す分解斜視図
【図４】本発明の他の実施形態に係る重錘部材の装着部の周辺構造を拡大して示す分解斜視図
【図５】本発明の他の実施形態に係る重錘部材の装着部の周辺構造を拡大して示す分解斜視図
【図６】本発明の他の実施形態に係る重錘部材の装着部の周辺構造を拡大して示す側断面図
【図７】同変速機の重錘部材の着脱と騒音レベルとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
１０…変速機
１２…入力軸
１４…出力軸
１６…ケース
１８、４０…重錘部材
１８Ａ…貫通孔
２０…下ケース
２０Ａ…壁面
２０Ｂ…ねじ孔
２２…上ケース
２４…ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004162754.tif 000007
【図６】
2004162754.tif 000008
【図７】
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