JP2014117039A

JP2014117039A - ギヤドモータ

Info

Publication number: JP2014117039A
Application number: JP2012268498A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Fujisawa; 恵介藤澤
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-26
Also published as: TW201422950A; KR20140074213A; US20140157926A1; US9097311B2; CN103872845A

Abstract

【課題】本発明は、回転が安定しなくなる事態を回避して、回転力を確実に伝達させることが可能なギヤドモータを提供する。
【解決手段】ギヤドモータは、ＤＣモータの回転をギヤ列によって減速させて外部に出力し、ギヤ列は、筒部４１を有する第２歯車２４と、第２歯車２４の筒部４１に装填される第１装填部４２を備えた第３歯車２５とを含む。第２歯車２４と第３歯車２５は、樹脂材料で構成されており、第２歯車２４の筒部４１の内周面には、周方向に連続する凹凸部４１ａが全周に亘って形成されており、第３歯車２５の第１装填部４２の外周面４２ａには、凹凸部４１ａの凹部に入り込んで凹部の壁面を押圧する押圧部４２ｂが、周方向に等間隔に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、遊技機器、ＡＶ機器、医療機器、及びカメラなどの精密機器に内蔵される小型のギヤドモータに関する。

従来、このような分野の技術文献として、特開２０１２−６２９６３号公報がある。この公報には、過負荷時に出力軸と歯車部材との間の動力伝達を遮断するクラッチを備えた減速歯車機構が記載されている。この減速歯車機構において、歯車部材は、出力軸を回転可能に挿通する軸挿通部と、軸挿通部を包囲するように設けられた外側筒部とを備えている。軸挿通部と外側筒部との間にはコイルバネが配置されており、このコイルバネは軸挿通部を径方向内側に付勢している。この減速歯車機構では、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との間に働く摩擦力を利用して、歯車部材と出力軸との間の動力伝達を断続するトルクリミッタが構成されている。

特開２０１２−６２９６３号公報

しかしながら、前述したトルクリミッタでは、何らかの原因により出力軸がロックされた場合に、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との間に周方向への摩擦力が働いた状態で、歯車部材が出力軸に対して回転し続けることになる。よって、出力軸の外周面と軸挿通部の内周面が徐々に摩耗していき、出力軸が歯車部材に対して滑りやすくなる。従って、出力軸の歯車部材に対する回転が徐々に安定しなくなり、歯車部材から出力軸に確実に回転力が伝達されなくなるという問題を引き起こす虞がある。

そこで、本発明は、回転が安定しなくなる事態を回避して、回転力を確実に伝達させることが可能なギヤドモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、モータの回転を複数のギヤによって減速させて外部に出力するギヤドモータにおいて、複数のギヤは、筒部を有する第１ギヤ部と、第１ギヤ部の筒部に装填される第１装填部を有する第２ギヤ部とを含み、第１ギヤ部と第２ギヤ部は、樹脂材料で構成されており、第１ギヤ部の筒部の内周面には、周方向に連続する凹凸部が全周に亘って形成されており、第２ギヤ部の第１装填部の外周面には、凹凸部の凹部に入り込んで凹部の壁面を押圧する押圧部が、周方向に等間隔に配置されている。

本発明のギヤドモータは、樹脂製の第１ギヤ部の筒部に、樹脂製の第２ギヤ部の第１装填部が装填されており、筒部の内周面が第１装填部の押圧部によって押圧されているので、第２ギヤ部は第１ギヤ部に対して軸方向に軽圧入された状態となっている。また、第１ギヤ部又は第２ギヤ部がロックされた場合には、第２ギヤ部の第１装填部の押圧部が第１ギヤ部の筒部の内周面に対して周方向に移動し、第１装填部の押圧部が筒部の内周面の凹凸部を乗り越えることによって、第１ギヤ部と第２ギヤ部との間で伝達されるトルクが遮断されるようになっている。このように、本発明では、第２ギヤ部の第１装填部の押圧部が第１ギヤ部の内周面の凹凸部を乗り越えることによってトルク伝達が遮断され、第１ギヤ部の筒部の内周面は第２ギヤ部の第１装填部の押圧部によって押圧されているので、第１ギヤ部と第２ギヤ部との間で確実に回転力を伝達することができる。更に、軸方向から見て、第１ギヤ部の筒部の内周面の凹凸部は全周に亘って形成されており、第２ギヤ部の第１装填部の押圧部は周方向に等間隔に配置されているので、第１ギヤ部に対する第２ギヤ部のがたつきを防止することができ、第１ギヤ部に対する第２ギヤ部の回転の安定化に寄与する。

また、第２ギヤ部は、第１装填部の内側から軸方向に突出し第１ギヤ部の中心孔に装填される第２装填部を備えており、第２装填部の外周面には、中心孔の壁面に形成された係止凹部と軸方向で係止する係止突起が設けられている。
このギヤドモータでは、第２ギヤ部が第１ギヤ部の中心孔に装填される第２装填部を備え、第２装填部の外周面には、中心孔の壁面に形成された係止凹部と軸方向に係止する係止突起が設けられている。このように、第２ギヤ部の第２装填部の係止突起は、第１ギヤ部の中心孔の係止凹部に入り込んでおり、第１ギヤ部又は第２ギヤ部に軸方向への力が付与された場合には、第２ギヤ部の係止突起が第１ギヤ部の係止凹部の壁面に当接することとなる。従って、第２ギヤ部の第１ギヤ部に対する軸方向への移動が規制されるので、第２ギヤ部が第１ギヤ部から抜ける虞を確実に回避することができる。

また、押圧部は、先端が湾曲した突起であり、第１ギヤ部の筒部の内周面に形成された凹部の壁面は、軸方向から見て、壁面の接線である２本の基準線の間で湾曲しており、２本の基準線が成す角度は鈍角となっている。
このギヤドモータでは、第２ギヤ部の第１装填部の外周面に配置された押圧部は先端が湾曲した突起になっており、第１ギヤ部の筒部の内周面に形成された凹部の壁面は２本の基準線が成す角度が鈍角となるように緩やかに湾曲した形状となっている。ここで、仮に第１ギヤ部の筒部の内周面に形成された凹部の壁面を２本の基準線が成す角度が鋭角となるように曲率半径を小さくすると、第２ギヤ部の押圧部が第１ギヤ部の内周面の凹部に嵌り込んで第１ギヤ部の内周面を押圧するので、第２ギヤ部を第１ギヤ部から抜けにくくすることができる。しかしながら、ロック発生時には、第２ギヤ部の押圧部の押圧力が第１ギヤ部の内周面の凸部に集中し易くなり、第２ギヤ部の押圧部は、第１ギヤ部の内周面の凸部を押圧しながら周方向に移動しようとするので、第１ギヤ部の内周面の凸部が摩耗してしまう。これに対して、本発明では、第２ギヤ部の押圧部の先端が湾曲し、更に第１ギヤ部の凹部の壁面が緩やかに湾曲しているので、第２ギヤ部の押圧部による第１ギヤ部の内周面に対する周方向への押圧力が小さくなり、第２ギヤ部の押圧部は、第１ギヤ部の凹部の壁面に沿って滑らかに移動することとなる。よって、第１ギヤ部の内周面の凸部が摩耗しにくくなる。このように、本発明では、ロック発生時に第２ギヤ部の押圧部を第１ギヤ部の内周面で周方向にスムーズに移動させると共に、第１ギヤ部の内周面に形成された凸部の摩耗を低減させることができる。

本発明によれば、回転が安定しなくなる事態を回避して、確実に回転力を伝達させることができる。

本発明に係るギヤドモータの一実施形態を示す斜視図である。第２歯車及び第３歯車を示す斜視図である。第２歯車及び第３歯車を示す斜視図である。第２歯車と第３歯車との連結関係を示す断面図である。筒部の内周面の凹部と第１装填部の外周面の凸部との関係を示す要部拡大平面図である。第２歯車と第３歯車との連結関係を示す断面図である。図６の点線部分を拡大して示した図である。第２歯車及び第６歯車を示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るギヤドモータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示されるギヤドモータ１は、遊技機器、ＡＶ機器、医療機器、及びカメラ等の電子機器に用いられ、電子機器の機構部で小型のユニットとして使用される。ギヤドモータ１は、ＤＣモータ４の回転をギヤ列２で減速させて外部に出力する。ギヤドモータ１は、減速機構を構成する複数のギヤであるギヤ列２を収容する樹脂製のギヤボックス３を有し、ギヤボックス３のギヤホルダ５の側壁にはＤＣモータ４がネジ止めされている。ギヤボックス３は、ギヤ列２を収容するための収容凹部５１が設けられた樹脂製のギヤホルダ５と、ギヤホルダ５の開放側を閉鎖するための樹脂製のギヤカバー６とを備えている。ギヤホルダ５に対してギヤカバー６は、収容凹部５１にギヤ列２を収容した状態で３本のネジ８によって固定される。

ギヤホルダ５の側壁には、小型のＤＣモータ４をビス７によって固定するための平坦なモータ取付壁５２が設けられている。ＤＣモータ４の出力軸は、モータ取付壁５２に形成された貫通穴５１ｅに挿入されて収容凹部５１にまで達している。そして、ギヤホルダ５の収容凹部５１において、ＤＣモータ４の出力軸にはウォームギヤ２１が圧入され、このウォームギヤ２１は出力ギヤとして機能する。

また、ＤＣモータ４の出力軸には遮光羽根６０が固定されており、この遮光羽根６０がＤＣモータ４の出力軸と一緒に回転することで、フォトインタラプタ（不図示）の発光部から出射した光が遮光羽根６０によって間欠的に遮断されて受光部に入射される。そして、入射された光に応じて受光部から出力されるパルス数がカウントされることによって、ＤＣモータ４の制御がなされる。

減速を可能にするギヤ列２は、ウォームギヤ２１と、ウォームギヤ２１に噛合するはすば歯車２２と、はすば歯車２２の上部に一体成形された第１歯車２３と、第１歯車２３に噛合する樹脂材料からなる第２歯車（第１ギヤ部）２４と、第２歯車２４の下部に軽圧入された樹脂材料からなる第３歯車（第２ギヤ部）２５と、第３歯車２５に噛合する第４歯車２６と、第４歯車２６の下部に一体成型された第５歯車２７と、第５歯車２７に噛合する出力ギヤ２８と、を備えている。

ギヤホルダ５の収容凹部５１内には、第１〜第４軸部５１ａ〜５１ｄが立設されており、はすば歯車２２及び第１歯車２３は第１軸部５１ａに軸支され、第２歯車２４及び第３歯車２５は第２軸部５１ｂに軸支され、第４歯車２６及び第５歯車２７は第３軸部５１ｃに軸支され、出力ギヤ２８は第４軸部５１ｄに軸支されている。

図２及び図３に示されるように、第２歯車（第１ギヤ部）２４は、第２歯車２４から回転軸線Ａ方向に突出する断面円環状の樹脂製筒部４１を備えている。筒部４１の内周面には、周方向に連続する凹凸部４１ａが全周に亘って形成されている。また、第２歯車２４の中心孔２４ａの外側には、拡径された係止凹部２４ｂ（図３参照）が形成されている。

第３歯車（第２ギヤ部）２５は、第３歯車２５から回転軸線Ａ方向に突出して筒部４１の内部に装填されると共に、円筒状の樹脂製第１装填部４２と、第１装填部４２の内側から回転軸線Ａ方向に突出して第２歯車２４の中心孔２４ａに装填される円筒状の樹脂製第２装填部４３と、を備えている。

図３及び図６に示されるように、第２装填部４３には、第２軸部５１ｂが挿通する中心穴４３ｂが設けられている。第２装填部４３は、第３歯車２５に形成された円形の基部４４から回転軸線Ａ方向に突出している。第２装填部４３の中心穴４３ｂは、第３歯車２５の中心穴２５ａ（図６参照）と連通している。第２装填部４３の係止突起４３ａは、第２歯車２４の係止凹部２４ｂにおいて、回転軸線Ａの直交方向に延在する段差２４ｃに係止される。第２装填部４３の係止突起４３ａは、第２装填部４３の先端側で外周面４３ｃに設けられており、周方向に等間隔で２個配置されている。

図２〜図４に示されるように、第１装填部４２は、第２装填部４３の途中に接続部４５を介して配置されている。この接続部４５は、周方向に等間隔で３個設けられており、第２装填部４３の外周面４３ｃから第１装填部４２の内周面４２ｆに向かって径方向に延在している。このような接続部４５で第１装填部４２が第２装填部４３に接続されているので、回転軸線Ａに直交する平面において、第１装填部４２と第２装填部４３との間に、周方向に延在する空間４６が３箇所に形成される。また、周方向に隣接する接続部４５の間は、周方向に延在する樹脂製の第１装填部４２のアーチ部４２ｃによって掛け渡されている。よって、アーチ部４２ｃを径方向に柔軟に撓ませることができ、振動等をこのアーチ部４２ｃで吸収することが可能となる。

また、各アーチ部４２ｃの周方向における中央部分には、筒部４１の凹凸部４１ａを径方向に押圧するための押圧部４２ｂが設けられている。回転軸線Ａに直交する平面において、各押圧部４２ｂは、周方向に隣接する接続部４５の中間地点に設けられている。よって、第１装填部４２を筒部４１に装填した場合において、第３歯車２５の第２歯車２４に対するがたつきを抑え、第３歯車２５の第２歯車２４に対する回転を安定させることができる。

図５に示されるように、第１装填部４２の押圧部４２ｂは、第１装填部４２の外周面４２ａから突出しており、押圧部４２ｂの先端は湾曲している。また、筒部４１の内周面に形成された凹凸部４１ａは、回転軸線Ａに直交する平面において、凸部４１ｘと凹部４１ｙとが交互に連続して構成されている。ここで、凹部４１ｙは、基準点Ｐ１と基準点Ｐ２とを変曲点として、基準点Ｐ１と基準点Ｐ２とを結ぶ円弧を成すように形成されている。凸部４１ｘは、周方向に隣接する凹部４１ｙの間を結ぶ円弧を成すように形成されている。また、基準点Ｐ１を通る接線である基準線Ｌ１と、基準点Ｐ２を通る接線である基準線Ｌ２との成す角度αは鈍角となっているので、凸部４１ｘと凹部４１ｙは緩やかに湾曲し、凹凸部４１ａは波打った形状となっている。

図６及び図７に示されるように、第１装填部４２が筒部４１内に装填され、第２装填部４３が中心孔２４ａに装填されるが、このとき、図７の拡大部Ｓに示されるように、第２装填部４３の先端をＣ面取りして形成された係止突起４３ａは、テーパ面４３ｔに沿って中心孔２４ａ内に圧入され、係止突起４３ａが中心孔２４ａの壁面を乗り越えることにより、係止突起４３ａが係止凹部２４ｂに嵌合する。このようにして、係止突起４３ａが係止凹部２４ｂに係止される。そして、図６に示されるように、第２装填部４３の外周面４３ｃが第２歯車２４の中心孔２４ａの壁面に接触し、円形の基部４４の外周面４４ａが筒部４１の内周面に接触することで第３歯車２５と第２歯車２４とは、同一の回転軸線Ａを共有する。

このような構成を有するギヤドモータ１では、樹脂製の第２歯車２４の筒部４１に、樹脂製の第３歯車２５の第１装填部４２が装填されており、図４に示されるように、筒部４１の内周面の凹凸部４１ａが第１装填部４２の押圧部４２ｂによって径方向に押圧されている。よって、第３歯車２５は、第２歯車２４に対して回転軸線Ａ方向に軽圧入された状態となっているので、ロック発生時には第３歯車２５の第１装填部４２の押圧部４２ｂが第２歯車２４の筒部４１の内周面の凹凸部４１ａに対して周方向に移動する。そして、第１装填部４２の押圧部４２ｂが筒部４１の内周面の凹凸部４１ａを乗り越えることによって、第２歯車２４と第３歯車２５との間で伝達されるトルクが遮断される。また、第２歯車２４の筒部４１の凹凸部４１ａは第３歯車２５の第１装填部４２の押圧部４２ｂによって径方向に押圧されているので、第２歯車２４と第３歯車２５との間で確実に回転力を伝達させることができる。更に、回転軸線Ａ方向から見て、筒部４１の凹凸部４１ａは全周に亘って形成されており、第１装填部４２の押圧部４２ｂは周方向に３箇所等間隔に配置されている。よって、第２歯車２４に対する第３歯車２５のがたつきを防止することができ、第２歯車２４に対する第３歯車２５の回転を安定させることができる。

また、第３歯車２５が第２歯車２４の中心孔２４ａに装填される第２装填部４３を備え、第２装填部４３の外周面４３ｃには、第２歯車２４の中心孔２４ａに形成された係止凹部２４ｂの段差２４ｃと回転軸線Ａ方向に係止する係止突起４３ａが設けられている。第３歯車２５の第２装填部４３の係止突起４３ａは、第２歯車２４の中心孔２４ａの係止凹部２４ｂに入り込んでいるので、第２歯車２４又は第３歯車２５に回転軸線Ａ方向への力が付与された場合には係止突起４３ａが係止凹部２４ｂの段差２４ｃに当接することとなる。従って、第３歯車２５の第２歯車２４に対する回転軸線Ａ方向への移動が規制されるので、第３歯車２５が第２歯車２４から抜ける虞を確実に回避することができる。特に、ギヤ列２においてウォームギヤ２１等を用いている場合は、回転軸線Ａ方向に力が掛かり易く、このような構成は非常に有効である。

また、第３歯車２５の第１装填部４２の外周面４２ａに配置された押圧部４２ｂは先端が湾曲した突起になっており、図５に示されるように、第２歯車２４の筒部４１の内周面に形成された凹部４１ｙは基準線Ｌ１，Ｌ２が成す角度αが鈍角となるように緩やかに湾曲した形状となっている。このように、第３歯車２５の第１装填部４２の押圧部４２ｂの先端が湾曲し、更に第２歯車２４の筒部４１の凹部４１ｙが緩やかに湾曲している。よって、基準線Ｌ１，Ｌ２が成す角度が鋭角となるように曲率半径を小さくした場合と比較して、第３歯車２５の押圧部４２ｂによる筒部４１の内周面に対する周方向への押圧力が小さくなる。従って、第３歯車２５の押圧部４２ｂは、第２歯車２４の筒部４１の凸部４１ｘ及び凹部４１ｙに沿って滑らかに移動することとなり、筒部４１の凸部４１ｘが摩耗しにくくなる。このように、ロック発生時に、第３歯車２５の押圧部４２ｂを第２歯車２４の筒部４１の内周面で周方向にスムーズに移動させると共に、筒部４１の凸部４１ｘの摩耗を低減させることができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。

図８に示されるように、第２歯車２４及び第３歯車２５において、周方向に等間隔に３個の押圧部４２ｂが設けられた第１装填部４２及び接続部４５に代えて、周方向に等間隔に２個の押圧部１４２ｂが設けられた第３装填部１４２及び接続部１４５を用いるようにしてもよい。また、第３歯車２５に代えて、第３歯車２５より径が小さく歯数が少ない第６歯車１２５を用いてもよい。

１…ギヤドモータ、２…ギヤ列、４…モータ、２４…第２歯車（第１ギヤ部）、２４ａ…中心孔、２４ｂ…係止凹部、２５…第３歯車（第２ギヤ部）、４１…筒部、４１ａ…凹凸部、４１ｙ…凹部、４２…第１装填部、４２ａ…外周面、４２ｂ…押圧部、４３…第２装填部、４３ａ…係止突起、４３ｃ…外周面、Ａ…回転軸線、α…角度、Ｌ１，Ｌ２…基準線。

Claims

モータの回転を複数のギヤによって減速させて外部に出力するギヤドモータにおいて、
前記複数のギヤは、筒部を有する第１ギヤ部と、前記第１ギヤ部の前記筒部に装填される第１装填部を有する第２ギヤ部とを含み、
前記第１ギヤ部と前記第２ギヤ部は、樹脂材料で構成されており、
前記第１ギヤ部の前記筒部の内周面には、周方向に連続する凹凸部が全周に亘って形成されており、
前記第２ギヤ部の前記第１装填部の外周面には、前記凹凸部の凹部に入り込んで前記凹部の壁面を押圧する押圧部が、周方向に等間隔に配置されていることを特徴とするギヤドモータ。
前記第２ギヤ部は、前記第１装填部の内側から軸方向に突出し前記第１ギヤ部の中心孔に装填される第２装填部を備えており、
前記第２装填部の外周面には、前記中心孔の壁面に形成された係止凹部と軸方向で係止する係止突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のギヤドモータ。
前記押圧部は、先端が湾曲した突起であり、
前記第１ギヤ部の前記筒部の内周面に形成された前記凹部の壁面は、軸方向から見て、前記壁面の接線である２本の基準線の間で湾曲しており、２本の前記基準線が成す角度は鈍角となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のギヤドモータ。