JP2011036004A - 減速機付モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】クラッチ機構130は、回転軸の回転が入力されるウォームホイール34と、ウォームホイール34と係合し、このウォームホイール34の回転力を出力するドライブユニット35と、ドライブユニット35に連結され、このドライブユニット35と一体となって回転する出力回転体134と、ウォームホイール34よりもクラッチ機構収納部37の底部37a側に固定され、クラッチ機構収納部37の周壁37bに沿うように環状に形成されたハウジング131と、出力回転体134の外周面と、ハウジング131の内周面との間に設けられた円柱コロ132とを有している。
【選択図】図6
Description
クラッチ機構としては、例えば、ウォームホイールと一体的に回転する駆動回転体と、駆動回転体に係合すると共に出力軸に連結される従動回転体と、従動回転体の周囲を取り囲むように形成された外輪と、従動回転体と外輪との間に設けられた円柱状のコロとを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
一方、ウインドガラスの自重や車両走行時の振動等の外力により従動回転体が回転すると、コロは従動回転体と外輪との間に挟持された状態になり、これによって従動回転体の回転が阻止される。このため、ウインドガラスが自重や車両走行時の振動等によって開いてしまうことを防止できる。
また、請求項2に記載した発明は、前記入力回転体は、前記回転軸の回転を減速するウォームホイールであり、前記係止手段は前記ウォームホイールよりも前記ケーシングの底部側に配置されていることを特徴とする。
また、請求項3に記載した発明は、前記クラッチ機構は、さらに、前記出力部材に連結され、この出力部材と一体となって回転する出力回転体と、前記入力回転体よりも前記ケーシングの底部側に固定され、前記ケーシングの内周面に沿うように環状に形成された固定部材と、前記出力回転体の外周面と、前記固定部材の内周面との間に設けられ、前記出力部材からの回転が前記入力回転体に伝達することを阻止する逆転防止部材とを有し、前記係止手段は、前記出力回転体、前記固定部材および前記逆転防止部材のうち少なくともいずれか1つから構成されることを特徴とする。
また、請求項4に記載した発明は、前記クラッチ機構は、前記電動モータが駆動することにより前記入力回転体が回転するとき、この入力回転体が前記出力回転体および前記逆転防止部材に回転を伝達するように構成されている一方、外力により、前記入力回転体よりも先に前記出力回転体が回転するとき、前記逆転防止部材が前記出力回転体の外周面と前記固定部材の内周面とに挟持されることで、前記出力回転体の回転を阻止するように構成されていることを特徴とする。
また、請求項5に記載した発明は、電動モータと、この電動モータの回転軸の回転を減速させて出力する減速機構とを備え、前記減速機構は、有底筒状のケーシングを有し、このケーシング内に、外力による前記回転軸の回転を防止するためのクラッチ機構を設けた減速機付モータであって、前記クラッチ機構は、前記回転軸の回転が入力される入力回転体と、前記入力回転体と係合し、この入力回転体の回転力を出力する出力部材と、前記出力部材に連結され、この出力部材と一体となって回転する出力回転体と、前記入力回転体よりも前記ケーシングの底部側に固定され、前記ケーシングの内周面に沿うように環状に形成された固定部材と、前記出力回転体の外周面と、前記固定部材の内周面との間に設けられた逆転防止部材とを有し、前記電動モータが駆動することにより前記入力回転体が回転するとき、この入力回転体が前記出力回転体および前記逆転防止部材に回転を伝達し、外力により、前記入力回転体よりも先に前記出力回転体が回転するとき、前記逆転防止部材が前記出力回転体の外周面と前記固定部材の内周面とに挟持され、前記出力回転体の回転を阻止することで前記回転軸の回転を防ぐように構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、連結部を入力回転体と出力回転体との双方と協働させ、これら入力回転体と出力回転体との間で、回転力の伝達、遮断を容易に行うことが可能になる。このため、逆転防止部材をケーシングの底部側に配置しつつ、クラッチ機構の簡素化を図ることが可能になる、
このように構成することで、連結部を容易に形成することができ、製造コストの低減化を図ることが可能になる。
ここで、例えば、逆転防止部材を複数の球体とした場合、球体と出力回転体との当接位置、および球体と固定部材との当接位置が、減速機付モータの取付け角度に応じて変化してしまう。これは、各部品の製作精度によってクリアランスが生じ、減速機付モータの取付け角度に応じて球体が軸方向、および径方向に移動してしまうからである。このような場合、出力回転体の外力による逆転防止力が不安定となり、確実に出力回転体の回転を阻止することが困難になる虞がある。
しかしながら、本発明のように、逆転防止部材を複数の円柱コロとすることにより、減速機付モータの取付け角度に応じて円柱コロが移動しても、確実に出力回転体の外力による逆転防止力を確保することができる。このため、信頼性の高い減速機付モータを提供することが可能になる。
このように構成することで、円柱コロを所定の姿勢に確実に保つことができる。このため、より確実に出力回転体の外力による逆転防止力を確保することができ、より信頼性の高い減速機付モータを提供することが可能になる。
このように構成することで、電動モータが駆動することにより入力回転体が回転する際、突起部により円柱コロを押圧することができるので、確実に入力回転体、出力回転体、および円柱コロを同時に回転させることができる。このため、クラッチ機構をより確実に安定動作させることができる。
このように構成することで、電動モータと減速機構とを分割可能に構成することができ、電動モータの汎用性を高めることができる。
また、回転軸やウォームホイールに作用する衝撃を緩和することができ、製品寿命の延命化を図ることが可能になる。
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、減速機付モータ1の斜視図、図2は、減速機付モータ1の分解斜視図、図3は、電動モータ2を示し、(a)は分解斜視図、(b)は(a)のアーマチュア6の拡大図である。
図1〜図3に示すように、減速機付モータ1は、例えば、車両のパワーウインド装置の駆動源として用いられるものであって、電動モータ2と、電動モータ2の回転軸12に連結されるウォーム減速機構3と、電動モータ2とウォーム減速機構3との間に設けられ、電動モータ2に電力を供給するためのコネクタユニット4とを備え、ウォーム減速機構3にクラッチ機構130が内装されている。
電動モータ2は、有底筒状のモータケース5内にアーマチュア6が回転自在に設けられ、モータケース5の開口部5a側にブラシホルダユニット7が内嵌固定されたものである。
モータケース5は、金属板をプレス加工等によって深絞り成型したものであって、有底筒状のヨーク部8と、ヨーク部8の開口部端に一体形成された長円形状のブラシホルダ収納部9とで構成されている。つまり、ブラシホルダ収納部9の開口部がモータケース5の開口部5aになっている。
ヨーク部8の底壁82には、径方向略中央に軸方向外側に向かって突出する有底筒状の軸受け部11が一体形成されている。軸受け部11は、回転軸12の一端を回転自在に支持するものである。底壁82は、軸受け部11の周囲に略円形に形成された平面により形成されている。また、周壁81の底壁82近傍から軸受け部11に至る間の範囲には、軸方向平面視略円形状の円形部16が形成されている。
ブラシホルダ収納部9の開口部端には、電動モータ2をウォーム減速機構3に締結固定するための外フランジ部17が形成されている。外フランジ部17には、複数のボルト孔18が形成されている。
セグメント68は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。
したがって、この実施形態の電動モータ2は、永久磁石10が6つ、スロット66が9つ、セグメント68が9枚の6極9スロット9セグメントで構成された電動モータとなっている。
ジョイントモータ27は、ウォーム減速機構3に回転軸12の回転力をウォーム減速機構3に伝達するジョイントユニット29(図5参照)の一方を構成するものであって、略円板状の本体部51を有している。本体部51の径方向中央には、この大部分に角孔52が形成されている。
本体部51の外周面には、軸方向平面視略扇状の凸部54が径方向外側に向かって3箇所設けられている。これら凸部54がジョイントユニット29の他方を構成する後述のジョイントフレーム28に着脱自在に係合することにより、回転軸12の回転力がウォーム減速機構3に伝達される。
図1、図2に示すように、このように構成された電動モータ2は、コネクタユニット4を間に挟んでウォーム減速機構3にボルト105を介して締結固定されている。
コネクタユニット4は、不図示の外部電源と減速機付モータ1を電気的に接続するためのものである。コネクタユニット4は、ブラシホルダユニット7の底壁71の形状に対応するように長円形状に形成されたベース部41と、ベース部41の一側に突設されたコネクタ部42とで構成されている。
立ち上がり部44には、基板45が固定されている。
基板45には、回転軸12の回転位置を検出するための検出素子(不図示)が実装されている(詳細は後述する)。
図4は、ウォーム減速機構3の一部分解斜視図である。
図1、図2、図4に示すように、ウォーム減速機構3は、電動モータ2の回転軸に連結されるウォーム軸33と、クラッチ機構130とを収納するためのギヤケーシング30を有している。
ギヤケーシング30は、ウォームギヤ32の一方を構成するウォーム軸33を収納するウォーム軸収納部36と、クラッチ機構130を収納するクラッチ機構収納部37とで構成され、両者36,37が一体成形されている。
受入れ部48は、電動モータ2側が開口した箱状に形成されたものであって、底部48aがウォーム軸収納部36と連通している。
受入れ部48の内周面は、コネクタユニット4のベース部41に対応するように、断面略長円形状に形成されている。また、受入れ部48の周壁48bには、コネクタユニット4のベース部41とコネクタ部42との接続部分を受け入れる凹部49が形成されている。
一方、ウォーム軸収納部36の電動モータ2とは反対側の開口部36aには、この開口部36aを閉塞するエンドナット38が圧入されている。
図4、図5に示すように、ジョイントフレーム28は、略円板状に形成された本体部55を有している。本体部55の径方向中央には、ウォーム軸33の一端を挿通可能な挿通孔56が形成されている。
この挿通孔56には、スプライン加工が施されており、これによってジョイントフレーム28とウォーム軸33とがスプライン嵌合されるようになっている。本体部55の電動モータ2側の面には、軸方向に沿って突出する凸部57が3箇所一体形成されている。
すなわち、回転軸12が回転することにより、ジョイントモータ27を介してジョイントフレーム28が回転すると、検出素子によりセンサマグネット25の磁束の変化が検出される。この検出素子による検出信号は、コネクタ部42を介して外部制御機器に出力される。
図6は、クラッチ機構130の分解斜視図、図7は、クラッチ機構130の斜視図である。
図6、図7に示すように、ギヤケーシング30のクラッチ機構収納部37は、略有底円筒状に形成されている。クラッチ機構収納部37の底部37aには、径方向略中央に、裏側(図6における下側)から内部に向かって挿入されたセンターシャフト111が突設されている。このセンターシャフト111は、ギヤケーシング30と相対回転不能に固定され、底部37a側から順にウォームギヤ32の他方を構成するウォームホイール34と、車両のパワーウインド装置(不図示)等に減速機付モータ1の動力を出力するドライブユニット35とが回転自在に軸支されている。
図6、図8に示すように、ウォームホイール34は、略円板状に形成されたものであって、外周面にウォーム軸33の歯部33aに噛合う歯部34aが形成されている。ウォームホイール34の軸方向両端面には、それぞれ径方向中央の大部分に軸方向平面視略円形状の凹部135a,135bが形成されている。凹部135a,135bの径方向中央には、センターシャフト111を挿通するための挿通孔112が形成されている。
図6、図7、図9に示すように、ハウジング131は、クラッチ機構収納部37の周壁37bに沿うように形成され、かつ断面略コの字状のリング本体136を有している。リング本体136は、クラッチ機構収納部37の底部37aと周壁37bとの連結部近傍に形成されている軸方向平面視略円環状の嵌合凸部39に嵌合している。
一方、クラッチ機構収納部37の底部37aには、ハウジング131の凸部138に対応する位置に、凸部138を受け入れ可能な不図示の凹部が形成されている。この凹部に凸部138が嵌まり込むことによって、ギヤケーシング30に対するハウジング131の回転移動が規制されている。
ここで、保持部材133の支軸139は、ここに円柱コロ132を軸支した状態で、周方向に隣接する円柱コロ132,132間に、ウォームホイール34の突起部140が介装可能な間隔で配置されている(図7参照)。また、ウォームホイール34の突起部140の径方向の一辺の長さは、円柱コロ132の直径よりもやや短くなる程度に設定されている。
連結部118は、ウォームホイール34の係合孔113に挿通される断面略扇状の第1凸部121と、この第1凸部121の先端であって外周側に一体形成されている第2凸部とで構成されている。
また、クラッチ機構収納部37の周壁37bには、係止片154に対応する部位に、係止突起155が形成されている。この係止突起155と係止片154とが係合することで、カバー151が固定される。
これらボルト座21a,21bは、例えば、不図示のパワーウインド装置に減速機付モータ1を締結固定するために用いられるものである。各ボルト座21a,21bには、それぞれ不図示のボルトを挿通するための挿通孔22a,22bが形成されている。これら挿通孔22a,22bには、フランジ付ブッシュ23が挿入されている。
次に、図11〜図15に基づいて、クラッチ機構130の動作について説明する。
なお、以下の説明において、減速機付モータ1を車両に搭載されているパワーウインド装置に用いたものとして説明する。また、クラッチ機構130の複数の円柱コロ132は、何れも同じように作用するので、以下の図11〜図15においては、複数の円柱コロ132のうち、一部のみ図示して説明する。
同図に示すように、減速機付モータ1の電動モータ2を停止させた状態にあっては、クラッチ機構130のハウジング131上において、出力回転体134の外周縁に形成されている凹部142に対応する位置に、円柱コロ132が配置された状態になっている。また、出力回転体134の凸部143に対応する位置に、ウォームホイール34の突起部140が配置された状態になっている。このため、円柱コロ132は、フリーな状態になっている。
図12、図13に示すように、減速機付モータ1の電動モータ2を駆動させると、電動モータ2の回転軸12、およびウォーム軸33を介してウォームホイール34が回転する(図12における矢印Y1参照)。また、ウォームホイール34の回転に伴って、ウォームホイール34の突起部140が周方向に沿って移動する(図12における矢印Y2参照)。
そして、このままの状態でさらにウォームホイール34が回転すると、円柱コロ132、ドライブユニット35、およびドライブユニット35に連結されている出力回転体134がそれぞれ一体となって回転する。
図14、図15に示すように、ウインドガラスの自重や車両走行時の振動等の外力により、ウインドガラスが開こうとすると、パワーウインド装置を介してドライブユニット35に回転力が作用する。このため、ウォームホイール34、および円柱コロ132が停止したままの状態で、ドライブユニット35、およびこれに連結されている出力回転体134が回転し始める(図14における矢印Y3参照)。
ここで、各凹部142は、周方向中央から周方向外側に向かうに従って徐々に末広がりとなるように形成されているので、円柱コロ132に径方向外側への力が作用する。すなわち、出力回転体134が円柱コロ132をハウジング131の内周面136aに向かって押し付ける。
ここで、出力回転体134に形成されている凹部142の傾斜角度θは、ドライブユニット35の回転力よりも円柱コロ132を出力回転体134とハウジング131とで挟持した場合に生じる摩擦力が大きくなるように設定される。
したがって、上述の実施形態によれば、ウインドガラスの自重や車両走行時の振動等の外力による減速機付モータ1の逆転を確実に防止でき、ウインドガラスが不意に開いてしまうのを防止できる。
このとき、出力回転体134が円柱コロ132をハウジング131に向かって押し付けることによって、クラッチ機構収納部37の周壁37bに、径方向外側に向かう荷重がかかる。しかしながら、ハウジング131がクラッチ機構収納部37の底部37aに設けられているので、クラッチ機構収納部37の周壁37bのうち、底部37a近傍に出力回転体134による荷重がかかる。このため、底部37aが周壁37bの強度を補強するリブの役割を果たすので、周壁37bの強度を必要以上に高める必要がない。よって、クラッチ機構収納部37の小型化、軽量化を図ることができ、この結果、減速機付モータ1全体の小型化、軽量化を図ることができる。
さらに、ドライブユニット35に連結部118を一体成形しているので、連結部118を別途に形成するよりも部品点数を減少させることができ、クラッチ機構130の低コスト化を図ることができる。
ここで、例えば、円柱コロ132に代えて、球体を利用してドライブユニット35の逆転を防止しようとした場合、球体と出力回転体134との間のガタ、および球体とウォームホイール34との間のガタによって、減速機付モータ1の取り付け角度に応じて、球体の位置が変化する。このため、出力回転体134によって、確実に球体をハウジング131側に押し付けることが困難になる虞がある。
しかしながら、本実施形態のように、円柱コロ132を用いることにより、減速機付モータ1の取付け角度に応じて円柱コロ132が移動しても、確実に出力回転体134によって円柱コロ132をハウジング131側に押し付けることが可能になる。信頼性の高い減速機付モータ1を提供することが可能になる。
また、複数の円柱コロ132を配置することで、ひとつの円柱コロ132にかかる荷重を分散することができる。これにより円柱コロ132を小型化することができ、クラッチ機構130を小型化することが可能となる。
このため、ジョイントモータ27とジョイントフレーム28とが係合する際に生じる衝撃を緩和することができ、減速機付モータ1の製品寿命の延命化を図ることが可能になる。
例えば、上述の実施形態では、減速機付モータ1は、車両のパワーウインド装置等に用いられるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな装置に用いることが可能である。
さらに、ドライブユニット35と連結部118とを一体成形とせず、それぞれ別体に形成してもよい。
2 電動モータ
3 ウォーム減速機構(減速機構)
12 回転軸
27 ジョイントモータ(第一係合部)
28 ジョイントフレーム(第二係合部)
29 ジョイントユニット
30 ギヤケーシング(ケーシング)
34 ウォームホイール(入力回転体)
35 ドライブユニット(出力部材)
37 クラッチ機構収納部
37a 底部
37b 周壁
37c 開口部
59 ダンパ部
113 係合孔(貫通孔)
118 連結部
121 第1凸部
122 第2凸部
130 クラッチ機構
131 ハウジング(固定部材)
132 円柱コロ
133 保持部材
134 出力回転体
140 突起部
179 係止手段
Claims (11)
- 電動モータと、
この電動モータの回転軸の回転を減速させて出力する減速機構とを備え、
前記減速機構は、有底筒状のケーシングを有し、
このケーシング内に、前記回転軸の回転が伝達される出力部材と、前記出力部材からの回転による前記回転軸の回転を防止するためのクラッチ機構とを設けた減速機付モータであって、
前記クラッチ機構は、
前記回転軸の回転が入力される入力回転体と、
前記入力回転体からの回転は前記出力部材へ伝達し、前記出力部材からの回転は前記入力回転体へ伝達することを防ぐ係止手段とを有し、
前記係止手段は、前記入力回転体よりも前記ケーシングの底部側に配置されていることを特徴とする減速機付モータ。 - 前記入力回転体は、前記回転軸の回転を減速するウォームホイールであり、前記係止手段は前記ウォームホイールよりも前記ケーシングの底部側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の減速機付モータ。
- 前記クラッチ機構は、さらに、
前記出力部材に連結され、この出力部材と一体となって回転する出力回転体と、
前記入力回転体よりも前記ケーシングの底部側に固定され、前記ケーシングの内周面に沿うように環状に形成された固定部材と、
前記出力回転体の外周面と、前記固定部材の内周面との間に設けられ、前記出力部材からの回転が前記入力回転体に伝達することを阻止する逆転防止部材とを有し、
前記係止手段は、
前記出力回転体、前記固定部材および前記逆転防止部材のうち少なくともいずれか1つから構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の減速機付モータ。 - 前記クラッチ機構は、
前記電動モータが駆動することにより前記入力回転体が回転するとき、この入力回転体が前記出力回転体および前記逆転防止部材に回転を伝達するように構成されている一方、
外力により、前記入力回転体よりも先に前記出力回転体が回転するとき、前記逆転防止部材が前記出力回転体の外周面と前記固定部材の内周面とに挟持されることで、前記出力回転体の回転を阻止するように構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の減速機付モータ。 - 電動モータと、
この電動モータの回転軸の回転を減速させて出力する減速機構とを備え、
前記減速機構は、有底筒状のケーシングを有し、
このケーシング内に、外力による前記回転軸の回転を防止するためのクラッチ機構を設けた減速機付モータであって、
前記クラッチ機構は、
前記回転軸の回転が入力される入力回転体と、
前記入力回転体と係合し、この入力回転体の回転力を出力する出力部材と、
前記出力部材に連結され、この出力部材と一体となって回転する出力回転体と、
前記入力回転体よりも前記ケーシングの底部側に固定され、前記ケーシングの内周面に沿うように環状に形成された固定部材と、
前記出力回転体の外周面と、前記固定部材の内周面との間に設けられた逆転防止部材とを有し、
前記電動モータが駆動することにより前記入力回転体が回転するとき、この入力回転体が前記出力回転体および前記逆転防止部材に回転を伝達し、
外力により、前記入力回転体よりも先に前記出力回転体が回転するとき、前記逆転防止部材が前記出力回転体の外周面と前記固定部材の内周面とに挟持され、前記出力回転体の回転を阻止することで前記回転軸の回転を防ぐように構成されていることを特徴とする減速機付モータ。 - 前記出力部材と前記出力回転体との間に、前記入力回転体を設け、
前記入力回転体には、この軸方向に貫通する複数の貫通孔が周方向に沿って配置されると共に、
前記出力部材、および前記出力回転体の何れか一方には、前記複数の貫通孔を介して他方と連結される連結部が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項5の何れかに記載の減速機付モータ。 - 前記連結部は、前記出力部材に一体成形されていることを特徴とする請求項6に記載の減速機付モータ。
- 前記逆転防止部材は、複数の円柱コロから成ることを特徴とする請求項1〜請求項7の何れかに記載の減速機付モータ。
- 前記ケーシング内に前記複数の円柱コロを保持するための保持部材を設け、
各円柱コロは、前記保持部材により所定の間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項8に記載の減速機付モータ。 - 前記入力回転体は、前記ケーシングの前記底部側と対向する面に、周方向に沿って複数の突起部が形成され、
前記複数の突起部は、各円柱コロの間にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の減速機付モータ。 - 前記減速機構にウォーム軸を設け、
前記回転軸に第一係合部を設けると共に、前記ウォーム軸に前記第一係合部と相対回転不能に係合可能な第二係合部を設け、
これら第一係合部と第二係合部との接触部に両者の衝撃を緩和するためのダンパ部を設けたことを特徴とする請求項1〜請求項10の何れかに記載の減速機付モータ。
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