JP2015149799A - 中空モータ - Google Patents

Abstract

【課題】高トルク出力の中空モータのコンパクト化を図る。
【解決手段】アウターチューブ１００と、アウターチューブの内壁面に設けられた磁石１１８と、アウターチューブ内で軸線周りに回転可能に保持されたインナーチューブ１０２と、磁石と対向して、インナーチューブの外壁面に設けられたコイル１２０とを備えた電磁モータ１０において、インナーチューブ内に、軸線周りに回転可能に出力チューブ１０４を配設し、インナーチューブの軸線周りの回転力を出力チューブに伝達する遊星減速機構１０６を、インナーチューブ内に配設する。これにより、高トルク出力の中空モータを径方向に小さくすることが可能となり、高トルク出力の中空モータのコンパクト化を図ることが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、アウターチューブと、アウターチューブの内壁面に設けられた固定子と、アウターチューブ内で軸線周りに回転可能に保持されたインナーチューブと、固定子と対向して、インナーチューブの外壁面に設けられた可動子とを備えた中空モータに関する。

各種装置の駆動源としての電磁モータでは、高トルク化が望まれている。しかしながら、高トルクの電磁モータを実現するためには、モータが大型化する。特に、中空モータでは、回転軸が中空状、つまり、筒状となるため、径方向に大きくなる。このため、下記特許文献に記載されているように、減速機構が内蔵された中空モータの開発が進められている。

実開平５−８４１８２号公報

上記特許文献に記載の中空モータによれば、高トルク出力の中空モータを、ある程度、コンパクトにすることが可能である。しかしながら、上記特許文献に記載の中空モータでは、インナーチューブとアウターチューブとの間に、減速機構が配設されているため、中空モータが径方向に大きくなる虞がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、高トルク出力の中空モータのコンパクト化を課題とする。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の中空モータは、アウターチューブと、前記アウターチューブの内壁面に設けられた固定子と、前記アウターチューブ内で軸線周りに回転可能に保持されたインナーチューブと、前記固定子と対向して、前記インナーチューブの外壁面に設けられた可動子と、前記インナーチューブ内で軸線周りに回転可能に保持された出力軸と、前記インナーチューブ内に設けられ、前記インナーチューブの軸線周りの回転力を、前記インナーチューブの軸線周りの回転速度を減速させて、前記出力軸に伝達する減速機構とを備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の中空モータでは、請求項１に記載の中空モータにおいて、前記アウターチューブが、内径方向に延び出す延出部を有し、前記減速機構が、前記インナーチューブの内壁面に固定されたアウターギアと、前記延出部に固定された太陽ギアと、前記アウターギアと前記太陽ギアとに噛合するとともに、前記出力軸の端部に回転可能に設けられた遊星ギアとによって構成される遊星減速機構であることを特徴とする。

また、請求項３に記載の中空モータでは、請求項１または請求項２に記載の中空モータにおいて、前記出力軸が、筒状をなし、当該中空モータが、筒状の前記出力軸の内壁面に固定され、内周部に雌ねじが形成された筒状のナットと、外周部に雄ねじが形成され、前記ナットと螺合するねじロッドと備えることを特徴とする。

請求項１に記載の中空モータでは、出力軸が、インナーチューブ内で軸線周りに回転可能に保持されており、インナーチューブの軸線周りの回転力を出力軸に伝達する減速機構が、インナーチューブ内に配設されている。これにより、高トルク出力の中空モータを径方向に小さくすることが可能となり、高トルク出力の中空モータのコンパクト化を図ることが可能となる。

また、請求項２に記載の中空モータでは、アウターチューブに、内径方向に延び出す延出部が形成されている。そして、インナーチューブの内壁面に固定されたアウターギアと、延出部に固定された太陽ギアと、アウターギアと太陽ギアとに噛合するとともに、出力軸の端部に回転可能に設けられた遊星ギアとによって、減速機構が構成されている。これにより、アウターギア，太陽ギア，遊星ギアを好適に配設することが可能となり、適切に中空モータのコンパクト化を図ることが可能となる。

また、請求項３に記載の中空モータでは、出力軸が、筒状をなし、その筒状の出力軸の内壁面に、筒状のナットが固定されている。そして、そのナットの内周部に、雌ねじが形成され、外周部に雄ねじが形成されたねじロッドが、ナットと螺合している。つまり、出力軸の内部に配設されたねじ機構により、出力軸の回転が、ねじロッドの軸方向の移動に変換される。これにより、種々の構造の装置に対応することが可能となる。

実施例の電磁モータが設けられたシート昇降装置を側方からの視点において示す図である。 実施例の電磁モータが設けられたシート昇降装置を上方からの視点において示す図である。 実施例の電磁モータの断面図である。 実施例の電磁モータの断面斜視図である。 図３のＡＡ線における断面図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

図１および図２に、本発明の実施例の電磁モータ１０，１２を備えるシート昇降装置２０を示す。図１は、シート昇降装置２０を側方からの視点において示した図であり、図２は、シート昇降装置２０を上方からの視点において示した図である。シート昇降装置２０は、車両用シート２２を昇降させて、上下方向の位置を調整するものであり、スライド装置２６を介して、車両用シート２２に配設されている。

詳しくは、スライド装置２６は、車両の前後方向に延びるように配設された１対のスライド機構２８を備えている。１対のスライド機構２８の各々は、車両用シート２２のシートクッション３０の下面に固定されるアッパレール３２と、そのアッパレール３２にスライド可能に設けられたロアレール３４とから構成されている。これにより、車両用シート２２を、前後方向の任意の位置に移動させることが可能とされている。また、スライド装置２６は、スライド規制機構（図示省略）を備えており、そのスライド規制機構によって、アッパレール３２とロアレール３４とのスライドが任意の位置で規制される。これにより、車両用シート２２を前後方向へスライドさせた後に、任意の位置で固定することが可能とされている。

１対のスライド機構２８のロアレール３４の各々の下面には、前端部にシート側第１ブラケット５０が固定され、後端部にシート側第２ブラケット５２が固定されている。また、１対のシート側第１ブラケット５０の各々には、前方リンク５４の上端部が、連結軸５６によって、搖動可能に連結されている。一方、１対のシート側第２ブラケット５２の各々には、概して前後方向に延びるように長穴５８が形成されており、その長穴５８に、後方リンク６０の上端部が、連結軸６２によって、連結されている。これにより、後方リンク６０は、上端部において長穴５８に沿って前後方向に移動するとともに、搖動する。

また、車両のフロア６６には、１対のシート側第１ブラケット５０の各々の対向する位置に、フロア側第１ブラケット６８が固定され、１対のシート側第２ブラケット５２の各々の対向する位置に、フロア側第２ブラケット７０が固定されている。そして、１対のフロア側第１ブラケット６８の各々には、前方リンク５４の下端部が、連結軸７２によって、搖動可能に連結され、１対のフロア側第２ブラケット７０の各々には、後方リンク６０の下端部が、連結軸７４によって、搖動可能に連結されている。

なお、各ブラケット５０，６８，７０と各リンク５４，６０とを連結する連結軸５６，７２，７４は長く、図２に示すように、１対の各ブラケット５０，６８，７０に架け渡されている。つまり、１本の連結軸５６によって、１対のシート側第１ブラケット５０と１対の前方リンク５４とが連結され、１本の連結軸７２によって、１対のフロア側第１ブラケット６８と１対の前方リンク５４とが連結され、１本の連結軸７４によって、１対のフロア側第２ブラケット７０と１対の後方リンク６０とが連結されている。また、１対の前方リンク５４にも、１本の連結軸７６が架け渡されており、その１本の連結軸７６によって、１対の前方リンク５４が連結されている。さらに、１対の後方リンク６０にも、１本の連結軸７８が架け渡されており、その１本の連結軸７８によって、１対の後方リンク６０が連結されている。

また、連結軸７６と連結軸７８とは、前後方向に延びるように配設された伸縮リンク部材８０によって連結されている。詳しくは、伸縮リンク部材８０は、概して円柱状のハウジング８２と、２個の電磁モータ１０，１２とによって構成されており、ハウジング８２の一端面から電磁モータ１０のシャフト８６が延び出し、ハウジング８２の他端面から電磁モータ１２のシャフト８８が延び出している。シャフト８６の先端部は、リング状とされており、連結軸７６に回転可能に連結されている。一方、シャフト８８の先端部も、リング状とされており、連結軸７８に回転可能に連結されている。

また、伸縮リンク部材８０のハウジング８２の外周面には、１対の支持軸９０が固定されている。１対の支持軸９０は、径方向に延びるように立設されており、円柱状のハウジング８２の軸線を中心として対称的に配設されている。そして、１対の支持軸９０は、１対の支持アーム９２によって支持されている。１対の支持アーム９２の各々は、リング状の支持部９４と、支持部９４から前方に延び出す前方アーム部９６と、支持部９４から後方に延び出す後方アーム部９８とによって構成されている。前方アーム部９６は、支持部９４に対して搖動可能であり、後方アーム部９８は、支持部９４に対して搖動可能である。また、前方アーム部９６の前端部は、リング状とされており、連結軸７２に回転可能に連結されている。一方、後方アーム部９８の後端部も、リング状とされており、連結軸７４に回転可能に連結されている。また、リング状の支持部９４には、支持軸９０が挿通されている。これにより、伸縮リンク部材８０のハウジング８２が、１対の支持アーム９２によって支持されている。

また、伸縮リンク部材８０は、電磁モータ１０，１２の駆動により、シャフト８６，８８のハウジング８２からの延出量が変化し、伸縮する。以下に、電磁モータ１０，１２の構造について詳しく説明する。ただし、電磁モータ１０と電磁モータ１２とは、同じ構造であるため、電磁モータ１０を代表して説明する。

電磁モータ１０は、図３乃至図５に示すように、アウターチューブ１００とインナーチューブ１０２と出力チューブ１０４と遊星減速機構１０６とねじ機構１０８とによって構成されている。なお、図３および図４は、電磁モータ１０の概して側方からの視点における断面図であり、図５は、図３のＡＡ線における断面図である。

アウターチューブ１００は、筒部１１０と、筒部１１０の両端を塞ぐ第１蓋部１１２と第２蓋部１１４とから構成されている。インナーチューブ１０２は、両端が開口する筒状をなし、アウターチューブ１００の筒部１１０の内部において、ベアリング１１６を介して、インナーチューブ１０２の軸線周りに回転可能に保持されている。アウターチューブ１００の筒部１１０の内壁面には、磁石１１８が固定されており、インナーチューブ１０２の外壁面には、磁石１１８に対向するように、コイル１２０が固定されている。

また、出力チューブ１０４も、両端が開口する筒状をなし、インナーチューブ１０２の内部において、ベアリング１２２を介して、出力チューブ１０４の軸線周りに回転可能に保持されている。その出力チューブ１０４とインナーチューブ１０２とは、遊星減速機構１０６を介して連結されている。

詳しくは、遊星減速機構１０６は、アウターギア１２４と太陽ギア１２６と３個の遊星ギア１２８とによって構成されている。アウターギア１２４は、インナーチューブ１０２の内壁面の一端部に固定されている。また、太陽ギア１２６は、アウターチューブ１００の第１蓋部１１２の中央部に固定されている。なお、アウターチューブ１００の第１蓋部１１２と、インナーチューブ１０２のアウターギア１２４が固定された端部とは、僅かに隙間のある状態で向かい合っており、アウターギア１２４のギア面と太陽ギア１２６のギア面とは向かい合っている。

また、出力チューブ１０４の第１蓋部１１２側の端面は、アウターギア１２４のギア面と太陽ギア１２６のギア面との間に位置しており、その端面に、３個の遊星ギア１２８が回転可能に取り付けられている。なお、３個の遊星ギア１２８は、出力チューブ１０４の周方向の３等配に位置している。そして、３個の遊星ギア１２８が、アウターギア１２４および太陽ギア１２６に噛合している。このような構造により、出力チューブ１０４とインナーチューブ１０２とが、遊星減速機構１０６を介して連結されている。

また、出力チューブ１０４の内部に、ねじ機構１０８が配設されている。ねじ機構１０８は、シャフト８６とナット１３０とによって構成されている。ナット１３０は、概して筒状をなし、内周面において複数のベアリングボール１３２を保持している。一方、シャフト８６の外周部には、ねじ溝１３４が形成されている。そして、シャフト８６がナット１３０の内部を挿通しており、ねじ溝１３４に複数のベアリングボール１３２が嵌合することで、シャフト８６とナット１３０とが螺合している。なお、アウターチューブ１００の第２蓋部１１４の中央部には、貫通穴１３６が形成されており、その貫通穴１３６を介して、シャフト８６が延び出している。この貫通穴１３６から延び出したシャフト８６の先端部が、図２に示すように、連結軸７６に連結されている。

電磁モータ１０は、上述した構造により、シャフト８６の延出量を変化させる。詳しくは、コイル１２０への通電により、インナーチューブ１０２がアウターチューブ１００の内部で回転する。このため、インナーチューブ１０２の内壁面に固定されたアウターギア１２４が回転し、この回転力が遊星ギア１２８に伝達される。この際、遊星ギア１２８と噛合する太陽ギア１２６は、第１蓋部１１２に固定されているため、遊星ギア１２８は、太陽ギア１２６を中心として、公転する。

そして、遊星ギア１２８の公転に伴って、出力チューブ１０４が出力チューブ１０４の軸線周りに回転する。なお、インナーチューブ１０２の回転力は、インナーチューブ１０２の回転速度が遊星減速機構１０６のギア比に応じて減速された状態で、出力チューブ１０４に伝達される。つまり、インナーチューブ１０２の回転トルクが、増幅されて、出力チューブ１０４に伝達される。そして、出力チューブ１０４の回転に伴って、ナット１３０が回転する。この際、複数のベアリングボール１３２がねじ溝１３４内を移動することで、シャフト８６がシャフト８６の軸線方向に移動する。これにより、シャフト８６の延出量が変化する。

また、電磁モータ１２でも、電磁モータ１０と同様に、電磁モータ１２の作動により、シャフト８８の延出量が変化する。そして、電磁モータ１０の作動により、シャフト８６の延出量が増加するとともに、電磁モータ１２の作動により、シャフト８８の延出量が増加することで、車両用シート２２が下降する。詳しくは、電磁モータ１０，１２の作動により、シャフト８６の延出量および、シャフト８８の延出量が増加することで、伸縮リンク部材８０が伸長し、連結軸７６と連結軸７８とが離間する。連結軸７６と連結軸７８とが離間すると、前方リンク５４は、前方に向かって傾斜し、後方リンク６０は、後方に向かって傾斜する。この際、後方リンク６０の上端部は、シート側第２ブラケット５２の長穴５８を斜め下に向かって移動するため、車両用シート２２は、下降する。

一方、電磁モータ１０の作動により、シャフト８６の延出量が減少するとともに、電磁モータ１２の作動により、シャフト８８の延出量が減少することで、車両用シート２２が上昇する。詳しくは、電磁モータ１０，１２の作動により、シャフト８６の延出量および、シャフト８８の延出量が減少することで、伸縮リンク部材８０が収縮し、連結軸７６と連結軸７８とが接近する。連結軸７６と連結軸７８とが接近すると、前方リンク５４は、後方に向かって傾斜し、後方リンク６０は、前方に向かって傾斜する。この際、後方リンク６０の上端部は、シート側第２ブラケット５２の長穴５８を斜め上に向かって移動するため、車両用シート２２は、上昇する。

このように、シート昇降装置２０では、遊星減速機構１０６を内蔵する電磁モータ１０，１２を駆動源とすることで、高いトルクで車両用シート２２を昇降することが可能となり、車両用シート２２の上下方向の位置を、適切に、調整することが可能となる。また、電磁モータ１０，１２では、遊星減速機構１０６がインナーチューブ１０２の内部に収容されている。これにより、高トルク出力の電磁モータ１０，１２のサイズをコンパクト化することが可能となる。

ちなみに、上記実施例において、電磁モータ１０，１２は、中空モータの一例である。シャフト８６，８８は、ねじロッドの一例である。アウターチューブ１００は、アウターチューブの一例である。インナーチューブ１０２は、インナーチューブの一例である。出力チューブ１０４は、出力軸の一例である。遊星減速機構１０６は、減速機構および遊星減速機構の一例である。第１蓋部１１２は、延出部の一例である。磁石１１８は、固定子の一例である。コイル１２０は、可動子の一例である。アウターギア１２４は、アウターギアの一例である。太陽ギア１２６は、太陽ギアの一例である。遊星ギア１２８は、遊星ギアの一例である。ナット１３０は、ナットの一例である。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。具体的には、例えば、上記実施例では、電磁モータ１０，１２がシート昇降装置２０の駆動源として採用されているが、車両用シート２２への着座姿勢を変更するための他の機構の駆動源として採用することが可能である。具体的には、例えば、シートバックのシートクッションに対する傾斜角度を変更可能なリクライニング機構、車両用シートの前後方向の位置を変更可能なスライド機構、着座者の腰の保持状態を調整可能なランバーサポート機構、シートクッションの前部のチルト量を変更可能なフロントチルト機構、シートクッションの前後方向の長さ，シートバックの中折れ角度，サイドサポートの折れ曲げ角度，ヘッドレストの傾斜角度等を変更するための機構等の駆動源として、採用することが可能である。また、電磁モータ１０，１２は、車両用シート２２だけでなく、マッサージチェア等の一般的な椅子、さらには、椅子だけでなく、様々な機構、装置の駆動源として、採用することが可能である。

また、上記実施例では、減速機構として、遊星減速機構が採用されているが、種々の構造の減速機構を採用することが可能である。具体的には、例えば、ハーモニックドライブ（登録商標）、ハイポサイクロイド機構等を採用することが可能である。

１０：電磁モータ
１２：電磁モータ
８６：シャフト（ねじロッド）
８６：シャフト（ねじロッド）
１００：アウターチューブ
１０２：インナーチューブ
１０４：出力チューブ（出力軸）
１０６：遊星減速機構（減速機構）
１１２：第１蓋部（延出部）
１１８：磁石（固定子）
１２０：コイル（可動子）
１２４：アウターギア
１２６：太陽ギア
１２８：遊星ギア
１３０：ナット

Claims (3)

1. アウターチューブと、
   前記アウターチューブの内壁面に設けられた固定子と、
   前記アウターチューブ内で軸線周りに回転可能に保持されたインナーチューブと、
   前記固定子と対向して、前記インナーチューブの外壁面に設けられた可動子と、
   前記インナーチューブ内で軸線周りに回転可能に保持された出力軸と、
   前記インナーチューブ内に設けられ、前記インナーチューブの軸線周りの回転力を、前記インナーチューブの軸線周りの回転速度を減速させて、前記出力軸に伝達する減速機構と
   を備えることを特徴とする中空モータ。
2. 前記アウターチューブが、内径方向に延び出す延出部を有し、
   前記減速機構が、
   前記インナーチューブの内壁面に固定されたアウターギアと、
   前記延出部に固定された太陽ギアと、
   前記アウターギアと前記太陽ギアとに噛合するとともに、前記出力軸の端部に回転可能に設けられた遊星ギアと
   によって構成される遊星減速機構であることを特徴とする請求項１に記載の中空モータ。
3. 前記出力軸が、筒状をなし、
   当該中空モータが、
   筒状の前記出力軸の内壁面に固定され、内周部に雌ねじが形成された筒状のナットと、
   外周部に雄ねじが形成され、前記ナットと螺合するねじロッドと
   備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中空モータ。
   

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