JP2004169720A

JP2004169720A - トルクリミッタ機能付き減速装置

Info

Publication number: JP2004169720A
Application number: JP2002332639A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Ono; 雅史小野
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】小型化を促進させつつ、コストの低減をも可能にするトルクリミッタ機能付き減速装置を提供する。
【解決手段】この減速装置１は、駆動軸３に固定されるプラネタリキャリア１２によって上下２段の遊星摩擦車１１ａ，１１ｂを公転させ、下段側の遊星摩擦車１１ｂが第１内摩擦車２２に接触し続け、上段側の遊星摩擦車１１ａが第２の内摩擦車３０に接触続けることで各遊星摩擦車１１は自転する。その結果、第２の内摩擦車３０に固定した出力軸１４の減速が達成される。さらに、トルクリミッタ機能を併せもたせるために、上下２段の遊星摩擦車１１が採用され、これに伴って、第１の内摩擦車２２には、下段側の遊星摩擦車１１ｂの周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面２２ａが形成され、第２の内摩擦車３０には、上段側の遊星摩擦車１１ａの周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面３０ａが形成され、上下の摩擦テーパ面２２ａ，３０ａで遊星摩擦車１１を挟み込む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、遊技機器、ＡＶ機器及び医療機器などで小型で精密なモータが要求される分野に適合させるためのトルクリミッタ機能付き減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータと遊星摩擦車機構とを一体化した減速装置がある。この装置の遊星摩擦車機構は、モータに固定された筐体と、モータの駆動軸に固定された駆動歯車を取り囲むようにして噛合する３個の遊星摩擦車と、各遊星摩擦車を保持するプラネタリキャリアと、筐体の内壁面に固定されて各遊星摩擦車に対し噛合する環状な内歯歯車とを備えている。従って、各遊星摩擦車は、駆動歯車によって自転しながら内歯歯車に沿って公転し、その結果として、プラネタリキャリアに固定された出力軸の所望の減速が達成される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−３０７５１２号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２７１４９号公報
【特許文献３】
特開２００１−１６５２６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の減速装置には、次のような課題が存在している。すなわち、遊星摩擦車機構を備えた減速装置は、歯車の連結によって減速が達成され、このような減速装置で駆動力制御を行うためには、トルクリミッタを減速装置の出力軸に別途装着する必要がある。よって、このような構成は、小型化を押し進める上での障害になっており、コスト的にも極めて不利である。
【０００５】
本発明は、特に、小型化を促進させつつ、コストの低減をも可能にするトルクリミッタ機能付き減速装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るトルクリミッタ機能付き減速装置は、筐体内に収容されると共に、駆動源から突出する駆動軸に取り付けられるプラネタリキャリアと、プラネタリキャリアによって回転自在に支持されると共に、駆動軸の軸線方向に並設した上下２段の遊星摩擦車と、筐体に取り付けられると共に、下段側の遊星摩擦車の周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面を有する第１の内摩擦車と、筐体から突出する出力軸に固定されると共に、上段側の遊星摩擦車の周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面を有する第２の内摩擦車とを備え、第１の内摩擦車の摩擦テーパ面と第２の内摩擦車の摩擦テーパ面とで、遊星摩擦車を挟み込むことを特徴とする。
【０００７】
この減速装置は、駆動軸に取り付けられるプラネタリキャリアによって上下２段の遊星摩擦車を公転させ、下段側の遊星摩擦車が第１内摩擦車に接触し続け、上段側の遊星摩擦車が第２の内摩擦車に接触続けることで各遊星摩擦車は自転する。その結果、第２の内摩擦車に固定した出力軸の減速が達成される。さらに、この減速装置に、トルクリミッタ機能を併せもたせるために、上下２段の遊星摩擦車が採用され、これに伴って、第１の内摩擦車には、下段側の遊星摩擦車の周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面が形成され、第２の内摩擦車には、上段側の遊星摩擦車の周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面が形成され、上下の摩擦テーパ面で遊星摩擦車を挟み込むようにする。このような構成により、遊星摩擦車の回転ロスを低減させると同時に、出力軸が自動的に芯出し（調芯）され、出力軸の安定した回転を達成させている。そこで、出力軸の回転が何らかの原因によって強制的に止められた瞬間、駆動軸は回転し続けようとするが、各遊星摩擦車は、所定の摩擦抵抗をもった摩擦車であるため、各遊星摩擦車は、第１及び第２の内摩擦車に対し滑りを開始することになる。これによって、駆動源への過給電が回避され、駆動源の損傷などが適切に防止されることになる。
【０００８】
また、第１の内摩擦車は、筐体内に収容したバネにより出力軸の軸線方向に付勢され、摩擦テーパ面を下段側の遊星摩擦車の周面にバネ付勢力をもって押圧すると好適である。この場合、筐体内に収容したバネによって、摩擦テーパ面を遊星摩擦車の周面に適切に押し付けることができるので、遊星摩擦車の回転ロスの更なる低減が可能になる。
【０００９】
また、プラネタリキャリアは、遊星摩擦車の軸部を保持する軸支部と、駆動軸に固定される固定部と、軸支部と固定部とを連結するアーム部とを有すると好適である。このようなアーム部の採用は、上下の摩擦テーパ面で遊星摩擦車を挟み込むようにした構成に最適であり、遊星摩擦車が軸線に対して傾くように回転している場合でも、遊星摩擦車の周面を上下の摩擦テーパ面に確実に押し付けることができる。
【００１０】
アーム部の一部が略Ｕ字状に形成されると好適である。このような形状は、アーム部に適切な弾性を発揮させるものである。
【００１１】
また、駆動源としてのモータが一体に設けられると好適である。この装置では、駆動源としてモータの採用が適している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るトルクリミッタ機能付き減速装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、トルクリミッタ機能付き減速装置１は、特に、遊技機器、ＡＶ機器及び医療機器などで小型の精密モータが要求される分野で利用されると共に、モータ（駆動源）Ｍと減速機構部Ｓとを一体化したものである。このモータＭは、コアードモータからなると共に、直径１０〜４０ｍｍ程度の円筒形状の金属製モータケース（胴部）２を有している。さらに、このモータケース２の内壁面には、Ｎ，Ｓ極をもった永久磁石からなる固定子が固定され、モータケース２の内部には、鉄芯にコイルが巻かれた回転子が収容されている。この回転子の中心には、軸受で支持された駆動軸３が固定され、この駆動軸３は、モータケース２の前端面２ａを貫通するように延在する。更に、モータケース２内において、駆動軸３の後端には整流子が固定され、この整流子には一対のブラシが摺動接触している。
【００１４】
さらに、減速機構部Ｓは、モータケース２と略同径の円筒状筐体１０を有する。この筐体１０の底板１０ａは、モータケース２の前端面２ａに当接させた状態で４本の雄ねじ４により固定される。この筐体１０内には、等間隔で環状に配列した３個の遊星摩擦車１１が収容されている。各遊星摩擦車１１は、金属又は樹脂等で形成され、周面に所定の摩擦抵抗をもった摩擦車であり、上段側遊星摩擦車１１ａと下段側遊星摩擦車１１ｂとを軸部１３を介して連結させたものである。また、各遊星摩擦車１１は、樹脂製のプラネタリキャリア１２に対し軸部１３を介して回転自在に取り付けられ、軸部１３の中央は、プラネタリキャリア１２の軸支部１８によって保持される。また、プラネタリキャリア１２の中央は駆動軸３に固定され、駆動軸３と一緒にプラネタリキャリア１２は回転する。なお、上段側遊星摩擦車１１ａの径と下段側遊星摩擦車１１ｂの径は、減速比に応じて適宜設計変更されることは言うまでもなく、上下の径差は求める減速比（速度比）により決められる。
【００１５】
このようなプラネタリキャリア１２は、樹脂により形成され、軸部１３を保持する３個の円筒状軸支部１８と、駆動軸３を圧入固定させる円筒状の固定部１９と、各軸支部１８と固定部１９とを連結するために固定部１９から放射状に延びる３本のアーム部２０とからなり、このアーム部２０の一部には、弾性変形を容易にする略Ｕ字状の部分２０ａが設けられている。さらに、円筒状筐体１０内にはリング状の第１の内摩擦車２２が収容され、この第１の内摩擦車２２は、下段側遊星摩擦車１１ｂの周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面２２ａを有する。
【００１６】
この摩擦テーパ面２２ａは、下段側遊星摩擦車１１ｂに対し適切な押し付け力を発生させるような角度として、軸線Ｌに対し所定の角度をもって延在する。また、摩擦テーパ面２２ａは、遊星摩擦車１１ｂの回転ロスを出来るだけ発生させないようにするため、摩擦抵抗をもった面として仕上げられている。さらに、第１の内摩擦車２２の背面２２ｂは、筐体１０の内壁面１０ｃに当接し、第１の内摩擦車２２は軸線Ｌ方向に摺動する。また、筐体１０内において、第１の内摩擦車２２と筐体１０の底面１０ａとの間に螺旋バネ２４が配置される。この螺旋バネ２４により、第１の内摩擦車２２は、出力軸１４の軸線Ｌ方向に付勢され、摩擦テーパ面２２ａを下段側遊星摩擦車１１ｂの周面に押し付けられる。このような押し付けにより、下段側遊星摩擦車１１ｂの回転ロスの更なる低減を可能にする。
【００１７】
これに対し、出力軸１４は、蓋部１６に設けられた軸受部１７によって回転自在に保持されると共に、軸線Ｌ上で駆動軸３と直線的に整列する。このような出力軸１４にはキャップ状の第２の内摩擦車３０の中央が固定され、この２の内摩擦車３０には、上段側遊星摩擦車１１ａの周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面３０ａが形成されている。この摩擦テーパ面３０ａは、上段側遊星摩擦車１１ｂに対し適切な押し付け力を発生させるような角度として、軸線Ｌに対し所定の角度をもって延在する。また、摩擦テーパ面３０ａは、遊星摩擦車１１の回転ロスを出来るだけ発生させないようにするため、摩擦抵抗をもった面として仕上げられている。そして、上方の摩擦テーパ面２２ａと下方の摩擦テーパ面３０ａとで遊星摩擦車１１を挟み込み、これにより、遊星摩擦車１１の回転ロスを低減させると同時に、出力軸１４が自動的に芯出し（調芯）され、出力軸１４の安定した回転を図っている。
【００１８】
前述したように、この減速装置１は、小型化やコスト低減を達成させるために、減速機構部Ｓ自体にトルクリミッタ機能をもたせたものである。従って、出力軸１４の回転が何らかの原因によって強制的に止められた瞬間、モータＭ側の駆動軸３は回転し続けようとするが、各遊星摩擦車１１は、所定の摩擦抵抗をもった摩擦車であるため、各遊星摩擦車１１は、第１及び第２の内摩擦車２２，３０の摩擦テーパ面２２ａ，３０ａに対し滑りを開始することになる。これによって、モータＭへの過給電が回避され、モータＭの損傷を防止している。また、プラネタリキャリア１２にアーム部２０を採用することは、上下の摩擦テーパ面２２ａ，３０ａで遊星摩擦車１１を挟み込むようにした構成に最適であり、遊星摩擦車１１が軸線Ｌに対して傾くように回転している場合でも、遊星摩擦車１１の周面を上下の摩擦テーパ面２２ａ，３０ａに確実に押し付けることができる。なお、筐体１０の前端部には爪部１０ｂが設けられ、この爪部１０によって、蓋部１６は円筒状筐体１０に対して加締め固定される。
【００１９】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、モータＭに利用されるのは、ブラシ付きモータに限らず、ブラシレスモータであってもよい。また、螺旋バネ２４に代えて板バネでもよい。また、摩擦テーパ面２２ａ，３０ａは、直線的なテーパ面に限らず曲線的なテーパ面であってもよい。なお、遊星摩擦車１１の材質は、耐久性、軽量化、摩擦係数などを考慮しながら目的に応じて適宜選択して利用される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によるトルクリミッタ機能付き減速装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、筐体内に収容されると共に、駆動源から突出する駆動軸に取り付けられるプラネタリキャリアと、プラネタリキャリアによって回転自在に支持されると共に、駆動軸の軸線方向に並設した上下２段の遊星摩擦車と、筐体に取り付けられると共に、下段側の遊星摩擦車の周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面を有する第１の内摩擦車と、筐体から突出する出力軸に固定されると共に、上段側の遊星摩擦車の周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面を有する第２の内摩擦車とを備え、第１の内摩擦車の摩擦テーパ面と第２の内摩擦車の摩擦テーパ面とで、遊星摩擦車を挟み込むことにより、小型化を促進させつつ、コストの低減をも可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトルクリミッタ機能付き減速装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した減速装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
１…トルクリミッタ機能付き減速装置、３…駆動軸、１０…筐体、１１…遊星摩擦車、１１ａ…上段側の遊星摩擦車、１１ｂ…下段側の遊星摩擦車、１２…プラネタリキャリア、１４…出力軸、１８…軸支部、１９…固定部、２０…アーム部、２２…第１の内摩擦車、２２ａ…第１の内摩擦車の摩擦テーパ面、２４…螺旋バネ（バネ）、３０…第２の内摩擦車、３０ａ…第２の内摩擦車の摩擦テーパ面、Ｌ…軸線、Ｍ…モータ（駆動源）、Ｓ…減速機構部。

Claims

筐体内に収容されると共に、駆動源から突出する駆動軸に取り付けられるプラネタリキャリアと、
前記プラネタリキャリアによって回転自在に支持されると共に、前記駆動軸の軸線方向に並設した上下２段の遊星摩擦車と、
前記筐体に取り付けられると共に、下段側の前記遊星摩擦車の周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面を有する第１の内摩擦車と、
前記筐体から突出する出力軸に固定されると共に、上段側の前記遊星摩擦車の周面に対し外側から押圧するリング状の摩擦テーパ面を有する第２の内摩擦車とを備え、
前記第１の内摩擦車の前記摩擦テーパ面と前記第２の内摩擦車の前記摩擦テーパ面とで、前記遊星摩擦車を挟み込むことを特徴とするトルクリミッタ機能付き減速装置。
前記第１の内摩擦車は、前記筐体内に収容したバネにより前記出力軸の軸線方向に付勢され、前記摩擦テーパ面を下段側の前記遊星摩擦車の前記周面にバネ付勢力をもって押圧することを特徴とする請求項１記載のトルクリミッタ機能付き減速装置。
前記プラネタリキャリアは、
前記遊星摩擦車の軸部を保持する軸支部と、
前記駆動軸に固定される固定部と、
前記軸支部と前記固定部とを連結するアーム部とを有することを特徴とする請求項１又は２記載のトルクリミッタ機能付き減速装置。
前記アーム部の一部が略Ｕ字状に形成されていることを特徴とする請求項３記載のトルクリミッタ機能付き減速装置。
前記駆動源としてのモータが一体に設けられたことを特徴とする請求項１記載のトルクリミッタ機能付き減速装置。