JP2004169722A - トルクリミッタ機能付き減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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。すなわち、プラネタリキャリア１２に取り付けられた複数の遊星摩擦車１１を、太陽摩擦車２４によって自転させ、各遊星摩擦車１１を、内摩擦車２２に沿って公転させることにより、所定の減速比を達成させる。さらに、この減速装置１に、トルクリミッタ機能を併せもたせるために、遊星摩擦車１１が採用され、これに伴って、太陽摩擦車２４の周面には、遊星摩擦車１１の周面に対し内側から押圧する摩擦テーパ面２４ａが形成されている。この摩擦テーパ面２４ａの採用により、遊星摩擦車１１の回転ロスを低減させることができる。
【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
【特許文献４】
特開２００１−１２４１６２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、筐体から突出する出力軸に固定された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た複数の遊星摩擦車と、筐体内に収容されると共に、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面を有する内摩擦車と、駆動源から突出する駆動軸に取り付けられると共に、遊星摩擦車の周面に対し内側から押圧する摩擦テーパ面を有する太陽摩擦車とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この減速装置は、プラネタリキャリアに取り付けられた複数の遊星摩擦車を、太陽摩擦車によって自転させ、各遊星摩擦車を、内摩擦車に沿って公転させることにより、所定の減速比を達成させる。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、遊星摩擦車が採用され、これに伴って、太陽摩擦車の周面には、遊星摩擦車の周面に対し内側から押圧する摩擦テーパ面が形成されている。この摩擦テーパ面の採用により、遊星摩擦車の回転ロスを低減させることができる。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、駆動源の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、太陽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、内摩擦車の摩擦面は、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として形成されると好適である。このように構成すると、プラネタリキャリアに固定した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が達成される。
【０００９】
また、プラネタリキャリアは、出力軸と一体的に回転するバネにより出力軸の軸線方向に付勢され、太陽摩擦車の摩擦テーパ面に遊星摩擦車の周面を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、遊星摩擦車の周面を太陽摩擦車の摩擦テーパ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。
【００１０】
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。
【００１１】
【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。
【００１２】
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。
【００１３】
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の端部は、プラネタリキャリア１２の軸支部１８に圧入固定されている。また、プラネタリキャリア１２には、その中央から軸線Ｌ方向に突出する出力軸１４が一体に設けられ、この出力軸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。
【００１４】
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、出力軸１４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とからなる。さらに、円筒状筐体１０の内壁面１０ｃには内摩擦車２２が固定され、この内摩擦車２２の内周面は、所定の摩擦抵抗をもった摩擦面２２ａとして仕上げられている。そして、この摩擦面２２ａよって、遊星摩擦車１１の周面は外側から押圧され、所定の押し付け力をもって遊星摩擦車１１は、内摩擦車２２の摩擦面２２ａに押し付けられている。
【００１５】
また、遊星摩擦車１１の周面は、下端（モータ側）の径が上端（出力軸側）の径より大きく形成した略円錐台形状の太陽摩擦車２４の摩擦テーパ面２４ａにも押し付けられている。太陽摩擦車２４は駆動軸３に固定され、摩擦テーパ面２４ａは、所定の摩擦抵抗をもって遊星摩擦車１１の周面に対し内側から押し付けられている。これにより、駆動軸３の回転力が各遊星摩擦車１１に適切に伝達される。この摩擦テーパ面２４ａは、各遊星摩擦車１１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２４ａ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。
【００１６】
さらに、プラネタリキャリア１２は、出力軸１４と一体的に回転する螺旋バネ２５により出力軸１４の軸線Ｌ方向に付勢され、太陽摩擦車２４の摩擦テーパ面２４ａに遊星摩擦車１１の周面がバネ付勢力をもって押圧される。具体的に、この出力軸１４にはカップ状のバネホルダ２６が固定され、このバネホルダ２６とプラネタリキャリア１２との間に螺旋バネ２５を配置させる。そして、各アーム部２０にバネ力による撓みを発生させるため、この螺旋バネ２５は、プラネタリキャリア１２の各アーム部２０上に載せられる。よって、軸線Ｌに沿った方向に弾性変形可能な各アーム部２０に対し上方からバネ力が加えられることで、各アーム部２０を下方に向けて遊星摩擦車１１が押圧される。その結果、遊星摩擦車１１が太陽摩擦車２４の摩擦テーパ面２４ａにしっかりと押し付けられるので、遊星摩擦車１１の回転ロスの更なる低減が可能になる。
【００１７】
このとき、アーム部２０は、回転方向に変形すると効率が悪くなるので、これを避けるような材質、形状を選定することが必要である。また、押圧力が作用するのは結局、遊星摩擦車１１に対してのみで、太陽摩擦車２４に対しては何ら作用していない。
【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、太陽摩擦車２４の摩擦テーパ面２４ａ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。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、図３に示す減速装置３０において、この内摩擦車２９は、各遊星摩擦車１１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２９ａを有する。この摩擦テーパ面２９ａは、各遊星摩擦車１１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。そして、この摩擦テーパ面２９ａは、バネ力による遊星摩擦車１１の押し付けを達成させるために、バネ２５側に向けて開くような面として形成されている。このような摩擦テーパ面２９ａの採用により、各遊星摩擦車１１の回転ロスを低減させると同時に、プラネタリキャリア１２に固定した出力軸１４の自動的な芯出し（調芯）が達成され、出力軸１４の回転振れを極めて少なくしている。なお、他の構成部分は、図１に示した実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２０】
また、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２５に代えて板バネでもよい。また、摩擦テーパ面２４ａ，２９ａ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。
【００２１】
【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、筐体から突出する出力軸に固定された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た複数の遊星摩擦車と、筐体内に収容されると共に、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面を有する内摩擦車と、駆動源から突出する駆動軸に取り付けられると共に、遊星摩擦車の周面に対し内側から押圧する摩擦テーパ面を有する太陽摩擦車とを備えたことにより、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。
【図３】本発明に係るトルクリミッタ機能付き減速装置の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，３０…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、１２…プラネタリキャリア、１４…出力軸、２２，２９…内摩擦車、２４…太陽摩擦車、２４ａ…太陽摩擦車の摩擦テーパ面、２９ａ…内摩擦車の摩擦テーパ面、２５…螺旋バネ（バネ）、Ｌ…軸線、Ｍ…モータ（駆動源）、Ｓ…減速機構部。

Claims (4)

1. 筐体内に収容されると共に、前記筐体から突出する出力軸に固定された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た複数の遊星摩擦車と、
   前記筐体内に収容されると共に、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面を有する内摩擦車と、
   駆動源から突出する駆動軸に取り付けられると共に、前記遊星摩擦車の前記周面に対し内側から押圧する摩擦テーパ面を有する太陽摩擦車とを備えたことを特徴とするトルクリミッタ機能付き減速装置。
2. 前記内摩擦車の前記摩擦面は、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として形成され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。
3. 前記プラネタリキャリアは、前記出力軸と一体的に回転するバネにより前記出力軸の軸線方向に付勢され、前記太陽摩擦車の前記摩擦テーパ面に前記遊星摩擦車の前記周面を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。
4. 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。

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