JP2007068291A

JP2007068291A - ギヤードモータ

Info

Publication number: JP2007068291A
Application number: JP2005249317A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Nishikawa; 和憲西川
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】大きな減速比を得ることができる不思議遊星歯車減速機構のセンター位置を確保することができるギヤードモータを提供すること。
【解決手段】ギヤードモータ７では、入力歯車２１は、モータ軸１１０によって基端側が支持されるだけでなく、その先端側も、可動内歯車２４に支持された支軸４５によって支持されているので、入力歯車２１が傾くことがない。その結果、不思議遊星歯車減速機構２０のセンター位置を確保することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータの回転が減速機構を介して出力軸に伝達されるギヤードモータに関す
るものである。

洋式トイレの便座や便蓋を開閉するための駆動装置などでは、便座などに連結された出
力軸に対してモータの回転出力が減速機構によって減速して伝達されるギヤードモータが
用いられている。このようなギヤードモータでは、円筒状のケース内に配置されることが
多いため、減速機構としては、このようなケース内に収納するのに適した遊星歯車減速機
構が採用されることが多い。

しかしながら、遊星歯車減速機構は、一般的に減速比があまり大きく取れないため、減
速機構に、例えば数百分の１などといった大きな減速比が求められる場合、複数の遊星歯
車減速機構を直列に接続する必要がある。このように複数の遊星歯車減速機構を直列に接続する場合、複数の遊星歯車減速機構のそれぞれのセンターがモータ軸線方向にずれてしまうという問題がある。その結果、遊星歯車減速機構がスムーズに動かず伝達効率が悪化したり、最悪、動作不良に陥ってしまうという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明では、大きな減速比を得ることができる不思議遊星歯車減速機構のセンター位置を確保することが可能で、例えば、複数の遊星歯車減速機構を直列に接続した場合であっても、遊星歯車減速機構が動作不良に陥ることのないギヤードモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、モータと、減速機構と、該減速機構を介して前記モータの回転出力が減速して伝達される出力軸とを有するギヤードモータにおいて、前記減速機構には、不思議遊星歯車減速機構が含まれ、該不思議遊星歯車減速機構の入力歯車は、基端側が、前記モータのモータ軸によって支持されるとともに、先端側が、前記不思議遊星歯車減速機構の可動内歯車に支持された支軸によって支持されていることを特徴とする。

本発明は、前記不思議遊星歯車減速機構を内部に収納するケース体を有し、該ケース体の内周面に前記不思議遊星歯車減速機構の固定内歯車および前記不思議遊星歯車減速機構の可動内歯車が摺動する摺動面が形成されていることが好ましい。このように構成すると、固定内歯車が形成された同一のケース体で、可動内歯車が位置決めされる。故に、可動内歯車に支持された支軸のケース体に対するセンター位置を確保することができるので、支軸によって支持された入力歯車のケース体に対するセンター位置を確保することができる。従って、遊星ホルダのセンター位置を確保できるので、遊星ホルダに支持された遊星歯車と、固定内歯車および可動内歯車とのモータ軸線方向に直交する径方向の噛合位置を共に確保することが可能となるため、回転駆動力の伝達損失が少なく、かつ、ノイズの発生を確実に防止することができる。

本発明において、前記摺動面に摺動する前記可動内歯車の円筒状胴部に形成された摺動部は、前記円筒状胴部におけるモータ軸線方向の一部に形成されていることことが好ましい。このように構成すると、摺動部をモータ軸線方向の全部に形成した場合に比較し、摺動ロスを抑制することができる。さらに、前記摺動部は、前記円筒状胴部において歯部形成部とモータ軸線方向に重なる位置に形成されていることが好ましい。このように構成すると、摺動部によって円筒状胴部のモータ軸線方向に直交する径方向の位置が確保できるので、円筒状胴部の歯部形成部と遊星ホルダに支持された遊星歯車とのモータ軸線方向に直交する径方向の噛合位置が確保できる。

本発明において、前記減速機構は、遊星歯車減速機構を有し、該遊星歯車減速機構と前記不思議遊星歯車減速機構とは、前記ケース内で当該モータ軸線方向に沿ってこの順に配置され、前記支軸は、基端側が前記入力歯車のセンター出しを行い、先端側は、前記遊星歯車減速機構の遊星ホルダのセンター出しを行っていることが好ましい。このように構成すると、支軸自身のセンター出しを確実に行うことができ、不思議遊星歯車減速機構の入力歯車および可動内歯車、さらには遊星歯車減速気候の遊星ホルダの芯出しを確実に行うことができる。それ故、モータ軸の傾き、可動内歯車や遊星ホルダのモータ軸線方向Ｌに直交する径方向の位置ずれを確実に防止できるので、回転駆動力の伝達損失が少なく、かつ、ノイズの発生を確実に防止することができる。

本発明において、不思議遊星歯車減速機構の入力歯車は、モータのモータ軸によって基端側が支持されるだけでなく、その先端側も、不思議遊星歯車減速機構の可動内歯車に支持された支軸によって支持されているので、入力歯車が傾くことがない。その結果、不思議遊星歯車減速機構のセンター位置を確保することができる。

図面を参照して、本発明を適用したギヤードモータを説明する。

（全体構成）
図１は、本発明が適用されたギヤードモータを便座ユニットに用いた洋式トイレの説明
図である。図２は、本発明を適用したギヤードモータの断面図である。図３（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）、（ｄ）は各々、図２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線での断
面図である。

図１に示す洋式トイレ１は、便器本体２、水タンク３、便蓋６、便座ユニット４などか
ら構成され、便座ユニット４は、便座５と、この便座５を開閉駆動するギヤードモータ７
とを備えている。

図２において、ギヤードモータ７は、全体として円柱形状を有しており、その基端側か
ら先端側に向かって、概ね、ＤＣモータ１１、モータ軸線方向Ｌにおいて外径寸法が略一
定の円筒状のケース体１６、およびカバー１５がこの順に配置されている。カバー１５か
らは先端側に向けて出力軸１９の先端部が突出しており、この出力軸１９の先端部は、図
１に示した便座５に連結されている。ケース体１６は、ＤＣモータ１１の側に配置された
第１のケース体１３と、第１のケース体１３の先端側端部に固定された第２のケース体１
４とを備えており、第２のケース体１４の先端側端部にはカバー１５が固定されている。
ＤＣモータ１１において、モータ本体の出力側の端面には連結プレート１２がネジ１１１
により固着されており、この連結プレート１２に対しては第１のケース体１６の基端側端部がネジ１１２により固着されている。

（減速機構の構成）
本形態のギヤードモータ７では、ケース体１６の内部に、ＤＣモータ１１の回転出力を減速して出力軸１９に伝達するための減速機構４０が配置されており、本形態において、減速機構４０は、以下に詳述する不思議遊星歯車減速機構２０と遊星歯車減速機構３０とによって構成されている。

図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、不思議遊星歯車減速機構２０は、
中心側でＤＣモータ１１からの駆動力が伝達される入力歯車２１と、この入力歯車２１の
周囲に配置されて入力歯車２１によって駆動される遊星歯車２２と、プレート２６によっ
て遊星歯車２２が回転可能に支持された軸部２５を備えた遊星ホルダ２７と、遊星歯車２
２の周囲で遊星歯車２２を入力歯車２１との間に保持して、遊星歯車２２の回転を規制す
る固定内歯車２３と、遊星歯車２２の周囲で固定内歯車２３に対してモータ軸線方向Ｌで
隣接配置されて遊星歯車２２によって駆動される可動内歯車２４とを備えている。本形態
では、２つの遊星歯車２２が入力歯車２１を挟んで対称位置に配置されている。

このような不思議遊星歯車減速機構２０において、入力歯車２１の歯数をＺ１、遊星歯
車の歯数をＺ２、固定内歯車２３の歯数をＺ３、可動内歯車２４の歯数をＺ４とすると、減速比は以下の式
減速比＝［（Ｚ３＋Ｚ１）／Ｚ１］×［Ｚ４／（Ｚ３−Ｚ４）］
で表され、遊星歯車減速機構３０と比較して大きな減速比が得られる。例えば、各歯数を
以下の条件
入力歯車２１の歯数Ｚ１＝１０
遊星歯車の歯数Ｚ２＝１２
固定内歯車２３の歯数Ｚ３＝３６
可動内歯車２４の歯数Ｚ４＝３４
に設定すると、減速比は７８．２となる。すなわち、不思議遊星歯車減速機構２０では、遊星歯車２２の数と、固定内歯車２３の歯数Ｚ３と可動内歯車２４の歯数Ｚ４の差とを等しく設定するので、遊星歯車２２の数が２であれば、固定内歯車２３の歯数Ｚ３と可動内歯車２４の歯数Ｚ４の差が２であり、大きな減速比を得ることができる。

本形態において、入力歯車２１は、ＤＣモータ１１のモータ軸１１０の先端部に固着さ
れたモータピニオンによって構成されている。固定内歯車２３は第１のケース体１３の内
周面に形成されている。可動内歯車２４は、固定内歯車２３に対してモータ軸線方向Ｌの
先端側で隣接する円筒状胴部２４１を備えたカップ形状を有し、その円筒状胴部２４１の内周面に内歯が形成された歯部形成部２４２を有している。

また、円筒状胴部２４１の外周面は、第１のケース体１３の内周面に形成された摺動面１３１に摺動して回転する摺動部２４３になっている。この摺動部２４３は、円筒状胴部２４１における歯部形成部２４２とモータ軸線方向Ｌに重なる位置に形成されている。なお、可動内歯車２４では、その底面部中央から先端側に向けて円筒部４２が延びており、この円筒部４２の内部は、金属製の支軸４５が嵌め込み固定された軸孔になっている。

ここで、支軸４５は、可動内歯車２４に固定され、支軸４５の基端側は、入力歯車２１
の先端側で開口する孔内に嵌っている。また、支軸４５の先端側は、後述する遊星歯車減
速機構３０の遊星ホルダ３４の基端側で開口する孔内に嵌っている。

遊星歯車減速機構３０において、太陽歯車３１は、可動内歯車２４の円筒部４２の外周
面に形成されており、この太陽歯車３１の周りには遊星歯車３２が配置されている。本形
態においては、減速機構４０では後段でトルクが大きいため、その分、遊星歯車減速機構
３０に大きな強度が求められることから、遊星歯車３２が３つ、用いられている。これら
の遊星歯車３２は、遊星ホルダ３４に固着された軸体３３に対して、その軸線周りに回転
可能な状態に支持プレート３６によって支持されている。遊星歯車３２の外側には、遊星
歯車３２を太陽歯車３１との間に保持して、遊星歯車３２の回転を規制する固定内歯車３
５が配置されており、この固定内歯車３５は第２のケース体１３の内周面に所定の周り止
め構造により固定されている。なお、本形態では、遊星歯車減速機構３０の減速比が５で
あるため、減速機構４０全体としては減速比が３９１である。

（トルクリミッタなどの構成）
図２および図３（ｃ）に示すように、遊星歯車減速機構３０の遊星ホルダ３４に対して
は、出力軸１９が機構的に連結されており、遊星ホルダ３４の回転が出力軸１９に伝達さ
れる。ここで、遊星ホルダ３４と出力軸１９との間には、遊星ホルダ３４をＤＣモータ１
１の回転出力が入力される入力側部材とし、出力軸１９自身を出力側部材とするトルクリ
ミッタ５０が構成されている。

このようなトルクリミッタ５０を構成するにあたって、本形態では、図２および図３（
ｄ）に示すように、まず、遊星ホルダ３４において先端側に向けて突出するホルダ側円筒
部３４０の外周面にはモータ軸線方向Ｌに延びた複数本の溝３４１が断面半円弧状に形成
され、これらの溝３４１の各々には丸棒状のローラピン５５が嵌っている。また、出力軸
１９のモータ軸線方向Ｌの途中位置には、半径方向に広がるフランジ部１９５が形成され
、このフランジ部１９５には、基端側に延びてホルダ側円筒部３４０を囲む出力軸側円筒
部１９０が形成されている。

ここで、出力軸側円筒部１９０には、モータ軸線方向Ｌに延びた複数本の孔１９１が出力軸側円筒部１９０を半径方向で貫通するように形成されており、ホルダ側円筒部３４０に形成された溝３４１に収納されているローラピン５５は、出力軸側円筒部１９０に形成された孔１９１内にも一部が嵌っている。この状態で、ローラピン５５は半径方向に移動可能、すなわち、図３（ｄ）に実線で示すように、ホルダ側円筒部３４０に形成された溝３４１に嵌った状態、および図３（ｄ）に点線で示すように、溝３４１から脱出して出力軸側円筒部１９に形成された孔１９０内に完全に移動可能な状態にある。但し、ホルダ側円筒部１９０の周りにはコイルバネ５７が装着されており、コイルバネ５７は、ローラピン５５を溝３４１内に向けて付勢している。

このようにして、ＤＣモータ１１のモータ軸１１０の回転中心軸線、遊星ホルダ３４の
回転中心軸線、および出力軸１９の回転中心軸線を同一の軸線上に配置したまま、トルク
リミッタ５０を構成してある。

このようなトルクリミッタ５０では、遊星ホルダ３４が回転した際、出力軸１９に加わ
っている負荷が小さい場合には、ローラピン５５が遊星ホルダ３４と出力軸１９とを連結
しているので、遊星ホルダ３４の回転は、出力軸１９にも伝達される。これに対して、遊
星ホルダ３４が回転した際、出力軸１９に大きな負荷が加わると、コイルバネ５７のバネ
力に抗してローラピン５５が遊星ホルダの溝３４１から脱出して遊星ホルダ３４と出力軸
１９との連結が解除されるので、遊星ホルダ３４が回転してもトルクリミッタ５０で空回
りが起こり、遊星ホルダ３４の回転は出力軸１９に伝達されない。その際、ローラピン５
５は、周方向で隣接する別の溝３４１に入り込み、再び、遊星ホルダ３４と出力軸１９と
を連結した状態とする。

なお、第２のケース体１４と出力軸１９との間には、第２のケース体１４側に基板８２が保持されたポテンショメータ８１が構成され、その検出結果は、コネクタ８３を介して外部に出力されるようになっている。また、出力軸１９の外周面と第２のケース体１４との間にはＯリング１７が配置され、カバー１５と出力軸１９との間にもＯリング１８が配置されている。これらのＯリング１７、１８は、ポテンショメータ８１をグリスやオイルから保護するためのものである。

（本形態の主な効果）
このように構成したギヤードモータ７では、入力歯車２１が、モータ軸１１０によって基端側が支持されるだけでなく、その先端側も、可動内歯車２４に支持された支軸４５によって支持されているので、入力歯車２１が傾くことがない。その結果、不思議遊星歯車減速機構２０のセンター位置を確保することができる。しかも第１のケース体１３の内周面に固定内歯車２３および可動内歯車２４が摺動する摺動面１３１が形成されているため、固定内歯車２３が形成された第１のケース体１３で、可動内歯車２３を位置決めできる。このため、可動内歯車２３に支持された支軸４５の第１のケース体１３に対するセンター位置を確保することができるので、支軸４５によって支持された入力歯車２１の第１のケース体１３に対するセンター位置を確保することができる。従って、遊星ホルダ２７のセンター位置を確保できるので、遊星ホルダ２７に支持された遊星歯車２２と、固定内歯車２３および可動内歯車２４とのモータ軸線方向Ｌに直交する径方向の噛合位置を共に確保することができる。それ故、回転駆動力の伝達損失が少なく、かつ、ノイズの発生を確実に防止することができる。

また、本形態において、摺動面１３１は、円筒状胴部２４１におけるモータ軸線方向Ｌの一部に形成されているので、摺動面１３１をモータ軸線方向Ｌの全部に形成した場合に比較し、摺動ロスを抑制することができる。しかも、摺動面１３１を摺動する円筒状胴部２４１の摺動部２４３は、この円筒状胴部２４１において歯部形成部２４２とモータ軸線方向Ｌに重なる位置に形成されている。それ故、円筒状胴部２４１の歯部形成部２４２の近傍で円筒状胴部２４１の位置精度を確保することができるので、歯部形成部２４２と遊星歯車２２とのモータ軸線方向Ｌに直交する径方向の噛合位置精度を確保できる。

さらに、可動内歯車２４に固定された支軸４５の基端側は、入力歯車２１の先端側で開
口する孔内に嵌り、支軸４５の先端側は、遊星歯車減速機構３０の遊星ホルダ３４の基端側で開口する孔内に嵌っている。このため、支軸４５は、入力歯車２１のセンター出しを行うとともに、可動内歯車２４に固定され遊星ホルダ３４の孔に嵌ることにより、支軸４５自身のセンター出しを行っている。従って、入力歯車２１、可動内歯車２４および遊星ホルダ３４の芯出しを確実に行うことができるので、モータ軸１１０の傾き、可動内歯車２４や遊星ホルダ３４のモータ軸線方向Ｌに直交する径方向への位置ずれを確実に防止できる。それ故、回転駆動力の伝達損失が少なく、かつ、ノイズの発生を確実に防止することができる。

［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、減速機構４０が、不思議遊星歯車減速機構２０および遊星歯車減速機構３０とによって構成されているが、必ずしも不思議遊星歯車減速機構２０および遊星歯車減速機構３０とによって構成する必要はない。たとえば、２つの不思議遊星歯車減速機構２０によって構成してもよい。また、モータ出力軸１９の位置検出については、ポテンショメータ８１に限らず、磁気センサや光学センサなどのセンサ、あるいはリーフスイッチ、リードスイッチ、マイクロスイッチなどのスイッチ類を用いてもよい。また、出力軸１９に対しては、アシストバネを設け、便座の開駆動および閉駆動のうち、大きなトルクを必要とする開方向の駆動の際、付勢力を出力軸１９に加えてもよい。さらに、ギヤードモータ７については便座５に限らず、便蓋６を開閉するのに用いてもよく、さらには、洋式トイレ１以外に構成された各種部材の開閉用に用いてもよい。

本発明が適用されたギヤードモータを便座ユニットに用いた洋式トイレの説明図である。本発明を適用したギヤードモータの断面図である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、図２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線での断面図である。

符号の説明

７ギヤードモータ
１１ＤＣモータ（モータ）
１６ケース体
１９出力軸
２０不思議遊星歯車減速機構
２１不思議遊星歯車減速機構の入力歯車
２２不思議遊星歯車減速機構の遊星歯車
２３不思議遊星歯車減速機構の固定内歯車
２４不思議遊星歯車減速機構の可動内歯車
４０減速機構
４５支軸
１３１摺動面
２４１円筒状胴部
２４２歯部形成部
２４３摺動部

Claims

モータと、減速機構と、該減速機構を介して前記モータの回転出力が減速して伝達され
る出力軸とを有するギヤードモータにおいて、
前記減速機構には、不思議遊星歯車減速機構が含まれ、該不思議遊星歯車減速機構の入力歯車は、
基端側が、前記モータのモータ軸によって支持されるとともに、先端側が、前記不思議遊星歯車減速機構の可動内歯車に支持された支軸によって支持されていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１において、前記不思議遊星歯車減速機構を内部に収納するケース体を有し、該ケース体の内周面に前記不思議遊星歯車減速機構の固定内歯車および前記不思議遊星歯車減速機構の可動内歯車が摺動する摺動面が形成されていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項２において、前記摺動面に摺動する前記可動内歯車の円筒状胴部に形成された摺動部は、前記円筒状胴部におけるモータ軸線方向の一部に形成されていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項３において、前記摺動部は、前記円筒状胴部において歯部形成部とモータ軸線方向に重なる位置に形成されていることを特徴とするギヤードモータ。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記減速機構は、遊星歯車減速機構を有し、該遊星歯車減速機構と前記不思議遊星歯車減速機構とは、前記ケース内で当該モータ軸線方向に沿ってこの順に配置され、
前記支軸は、基端側が前記入力歯車のセンター出しを行い、先端側は、前記遊星歯車減速機構の遊星ホルダのセンター出しを行っていることを特徴とするギヤードモータ。