JP2016063599A - 減速機付モータ - Google Patents

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正登 内原
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Abstract

【課題】許容トルクが小さくなることを抑止しつつ、小型化を実現できる減速機付モータを提供する。
【解決手段】減速機付モータX1は、モータシャフト41、および当該モータシャフト41の先端41aに焼嵌めされる入力シャフト44を有するモータ4と、入力シャフト44によって駆動される入力歯車25を有し、当該入力歯車25の回転から所定の減速比で減速された出力回転を得るように構成された減速機2と、を備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、減速機付モータに関する。
従来、入力回転から所定の減速比で減速された出力回転を得る減速機が知られている。このような減速機として、特許文献1には、図3に示すように、従動歯車91の回転に伴って揺動回転する偏心体92と、当該偏心体92の揺動回転に伴って揺動回転する外歯歯車93と、当該外歯歯車93の揺動回転に伴って回転するキャリア体94と、を備えた減速機90が記載されている。ここで、特許文献1の減速機90は、当該減速機90の中央部分を軸方向に貫くように設けられた入力軸95をさらに有しており、当該入力軸95の一端に設けられたピニオン96が従動歯車91に噛み合っている。そして、入力軸95には、当該入力軸95の他端側に開口した中空部97が形成されており、当該中空部97にモータの出力軸が挿入される。これにより、モータの出力軸から入力軸95を介して従動歯車91に駆動力が伝達され、当該従動歯車91の回転から所定の減速比で減速された出力回転にてキャリア体94が回転することになる。
特開2003−278848号公報
特許文献1の減速機90において、入力軸95の中空部97にモータの出力軸を十分に挿入するためには、モータにおける出力軸の突き出し長さを比較的長く設定する必要がある。このような場合、特許文献1の減速機90を取り付けたモータは、軸方向において大型化してしまう可能性がある。これに対し、モータにおける出力軸の突き出し長さを比較的短く設定すると、入力軸95と出力軸との結合部分の長さが短くなることにより、当該入力軸95と出力軸との結合力が弱くなる。このような場合、特許文献1の減速機90を取り付けたモータは、許容トルクが小さくなってしまう可能性がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、許容トルクが小さくなることを抑止しつつ小型化を実現できる減速機付モータを提供することにある。
本発明に係る減速機付モータは、モータシャフトおよび前記モータシャフトの先端に焼嵌めされる入力シャフトを有するモータと、前記入力シャフトによって駆動される入力歯車を有し、前記入力歯車の回転から所定の減速比で減速された出力回転を得るように構成された減速機と、を備える。
上記の減速機付モータでは、入力シャフトがモータシャフトの先端に焼嵌めされるので、入力シャフトとモータシャフトとの結合部分の長さが短くとも、当該入力シャフトとモータシャフトとを強く結合させることができる。このため、入力シャフトおよびモータシャフトの軸方向における減速機付モータの大きさを小さくすることができるとともに、減速機付モータの許容トルクが小さくなることを抑止できる。
また、前記モータシャフトは、前記入力シャフトが挿入される凹部と、前記凹部の内部と前記モータシャフトの外部とを連通させる連通孔と、を有することが好ましい。
上記の減速機付モータでは、入力シャフトをモータシャフトに焼嵌めするに際して、凹部の内部に入力シャフトを挿入する過程で当該凹部内に位置するガスが連通孔を通じてモータシャフトの外部へ放出される。このため、入力シャフトを凹部の内部に十分に挿入することができ、入力シャフトとモータシャフトとをより強く結合させることができる。
また、前記モータは、前記入力シャフトおよび前記モータシャフトが挿入される貫通孔を有しており前記減速機における前記モータ側の端部を区画する仕切部材と、前記仕切部材のうち前記貫通孔を取り囲む周縁部に取り付けられており前記モータシャフトを受ける軸受と、前記仕切部材の前記周縁部に取り付けられており前記軸受よりも前記減速機側に位置するシール部材と、をさらに備えるが好ましい。
上記の減速機付モータでは、モータの内部と減速機の内部とを仕切る仕切部材が軸受およびシール部材の取付け部材としての役割も担うため、当該仕切部材と取付け部材とを別部材として構成する場合に比して、部品点数を削減できるとともに、減速機付モータの大きさを小さくすることができる。
また、前記仕切部材は、前記入力歯車を収容する収容空間を区画するように形成されていることが好ましい。
上記の減速機付モータでは、仕切部材を設けることにより入力歯車が収容空間に収容されることになるため、入力歯車が減速機の外側に露出している場合であっても当該入力歯車を保護することができる。
以上説明したように、本発明によれば、許容トルクが小さくなることを抑止しつつ小型化を実現できる減速機付モータを提供することにある。
本実施形態に係る減速機付モータの概略構成を示す要部断面図である。 本実施形態に係る減速機付モータの変形例の概略構成を示す要部断面図である。 特許文献1に係る減速機の概略構成を示す要部断面図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、本実施形態に係る減速機付モータX1の構成部材のうち、主要部材のみを簡略化して示したものであり、要部の断面のみを示したものである。本実施形態に係る減速機付モータX1は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。
図1に示すように、減速機付モータX1は、モータ4と、当該モータ4からの駆動力により所定の減速比で減速された出力回転を得る減速機2と、を備えている。
モータ4は、当該モータ4の回転軸であるモータシャフト41と、当該モータシャフト41を回転させるロータ42と、モータシャフト41の回転に応じた駆動力を減速機2に伝達する入力シャフト44と、モータシャフト41およびロータ42を収容する空間を形成する筐体43と、減速機2におけるモータ4側の端部を区画する仕切部材3と、モータシャフト41を受ける軸受5と、モータ4の内部へのオイル等の浸入を防止するシール部材6と、を備えている。
モータシャフト41には、ロータ42が取り付けられている。ロータ42は、図略のステータの内側に配置されている。モータシャフト41は、軸C1方向に延びており、ロータ42の回転に伴って当該軸C1を軸心として回転する。
モータシャフト41の先端41aは、軸C1方向においてロータ42よりも減速機2側に突出している。先端41aは、凹部41bを有している。具体的に、先端41aのうち、軸C1方向における減速機2側に位置する端面の一部は、当該軸C1方向に沿ってロータ42側に凹んでいる。凹部41bは、先端41aの端面の一部が凹むことにより形成される当該先端41aの内面を有する。この内面には、軸C1方向においてロータ42側に位置する底面41Aが含まれている。
モータシャフト41の先端41aには、凹部41b内の空間とモータシャフト41の外部とを連通する連通孔41cが形成されている。連通孔41cは、モータシャフト41の径方向に沿って、凹部41bとモータシャフト41の外周面とを貫通するように形成されている。
入力シャフト44は、モータシャフト41の先端41aに焼嵌めされている。具体的に、入力シャフト44は、軸C1方向に沿って先端41aの凹部41b内に挿入されており、焼嵌めによって当該凹部41bに固着している。入力シャフト44の軸心は、モータシャフト41の軸心である軸C1と同軸状に位置する。
入力シャフト44は、凹部41b内に挿入された挿入部44aと、モータシャフト41からの駆動力を後述する減速機2の入力歯車25に伝達する伝達部44bと、を有している。
挿入部44aは、凹部41bの内径と略等しい外径を有している。挿入部44aと凹部41bの底面41Aとの間には、空隙が形成されている。そして、当該空隙が連通孔41cに繋がっている。なお、挿入部44aのうち凹部41bに接触する面には、例えばローレット加工を施すことにより、微小な凹凸を形成してもよい。
伝達部44bは、軸C1方向において挿入部44aよりも減速機2側に位置する。伝達部44bは、凹部41bの内径よりも大きい外径を有している。伝達部44bの外周面には、軸C1方向に延びる歯部が周方向に並んで複数形成されている。そして、当該歯部が後述する入力歯車25の外歯25aに噛み合うことにより、モータシャフト41から駆動力が入力歯車25に伝達される。
伝達部44bには、当該伝達部44bと減速機2の入力歯車25との相対位置を調整するための位置決め孔44cが形成されている。具体的に、伝達部44bのうち軸C1における減速機2側の端面の一部は、当該軸C1方向に沿って挿入部44a側に凹んでおり、当該凹んだ領域が位置決め孔44cとなる。位置決め孔44cの中心軸は、モータシャフト41の軸心である軸C1と同心状に位置する。
入力シャフト44の挿入部44aは、モータシャフト41が加熱されることにより凹部41bの内径が広がった状態において当該凹部41b内に挿入され、伝達部44bが軸C1方向における先端41aの端面に接触する位置にて当該挿入が停止される。この挿入過程では、凹部41b内に位置するガスが連通孔41cを通じてモータシャフト41の外部へと放出される。そして、モータシャフト41が冷却されて凹部41bの内径が元の状態に戻ることにより、当該凹部41bと挿入部44aとが固着する。これにより、入力シャフト44がモータシャフト41の先端41aに焼嵌めされることになる。
筐体43は、軸C1方向における減速機2の反対側において塞がれた筒状の筐体本体43aと、筐体本体43aから当該筐体本体43aの径方向の外側に延びる延部43bと、を有している。
筐体本体43aの内部には、モータシャフト41の一部、ロータ42、および図略のステータ等が収容されている。筐体本体43aは、軸C1方向における減速機2側において開口しており、当該開口よりも軸C1方向の減速機2側に入力シャフト44の伝達部44bが突出している。
延部43bは、筐体本体43aのうち減速機2側の端部から当該筐体本体43aの径方向の外側に延びている。延部43bは、軸C1に垂直な平板状であり、かつ筐体本体43aを周方向に取り囲むように円環状に形成されている。
延部43bには、複数の挿入孔43cが形成されている。各挿入孔43cは、延部43bを軸C1方向に貫いており、周方向に所定の間隔で設けられている。
仕切部材3は、モータ4の内部と減速機2の内部とを仕切る円板状の仕切部31と、当該仕切部31の外縁を支持する円環状の脚部32と、当該脚部32から径方向の外側にフランジ状に突出した取付部33と、を備えている。
仕切部31は、減速機2のうち後述するキャリア22の端面22Aに対向するように配置されている。仕切部31とキャリア22の端面22Aとの間には、減速機2のうち後述する入力歯車25が位置している。また、仕切部31は、筐体本体43aにおける開口を減速機2側から塞いでいる。仕切部31には、当該仕切部31の中央部分を軸C1方向に沿って貫く貫通孔31aが形成されている。
具体的に、仕切部31は、平らな円板状の第1部位31bと、当該第1部位31bのうち径方向の中間位置から軸C1方向に沿ってロータ42側に延びる第2部位31cと、を有している。第2部位31cは、軸C1と同心状の円環形状をなしている。径方向における第2部位31cと筐体本体43aとの間には、空間が形成されている。当該空間には、例えばステータにおけるコイル等が配置される。
本実施形態では、第2部位31cの内周面および当該第2部位31cよりも軸C1側に位置する第1部位31bの内周面が、貫通孔31aを取り囲む周縁部31dに含まれる。すなわち、貫通孔31aは、第2部位31cの内周面および当該第2部位31cよりも軸C1側に位置する第1部位31bの内周面によって取り囲まれており、段付き形状の孔となっている。
第1部位31bのうち、第2部位31cよりも軸C1側に位置する部位におけるロータ42側の面上には、ワッシャー31eが設けられている。ワッシャー31eは、モータシャフト41の先端41aを取り囲むように円環状に形成されているとともに、波打つように起伏している。第1部位31bにおけるロータ42側の面を基準面として、ワッシャー31eのうち最も高い部位の高さは、第2部位31cのうち最も高い部位の高さよりも低く設定されている。
周縁部31bには、軸受5が取り付けられている。具体的には、軸受5は、円環状をなしており、その外周面が周縁部31bのうち第2部位31cの内周面に取り付けられている。軸受5は、軸C1方向においてワッシャー31eに接している。これにより、ワッシャー31eが軸受5のガタツキを抑止する。
また、周縁部31bには、シール部材6が取り付けられている。シール部材6は、軸C1方向において軸受5よりも減速機2側に位置している。具体的に、シール部材6は、円環状をなしており、その外周面が周縁部31bのうち第1部位31bの内周面に取り付けられている。
ここで、貫通孔31aには、入力シャフト44が焼嵌めされたモータシャフト41の先端41aが挿入されている。具体的に、入力シャフト44が焼嵌めされたモータシャフト41の先端41aは、軸C1方向に沿って軸受5内およびシール部材6内に挿入される。これにより、モータシャフト41の先端41aが貫通孔31aに配置されるとともに、入力シャフト44の伝達部44bが軸C1方向において仕切部31の第1部位31bよりも減速機2側に配置される。貫通孔31aに配置されたモータシャフト41の先端41aは、軸受5の内周面に接触することにより当該軸受5に回転可能に支持される。また、貫通孔31aに配置されたモータシャフト41の先端41aと周縁部31bとの間をシール部材6が塞ぐことにより、貫通孔31aを介して減速機2の内部からモータ4の内部にオイル等が浸入することが防止される。
なお、本実施形態では、先端41aの一部は、軸C1方向において仕切部31の第1部位31bよりも減速機2側に位置しているが、これに限らない。先端41aの全体が、軸C1方向において仕切部31の第1部位31bのうち減速機2側の面よりもロータ42側に位置していてもよい。
脚部32は、仕切部31の外縁に繋がっており、当該仕切部31の外縁から軸C1方向に沿って減速機2側に延びている。脚部32における軸C1方向の一方側の面には、筐体43の延部43bが接触している。また、脚部32における軸方向の他方側の面には、後述する減速機2の外筒21が接触している。この状態において、仕切部31の第1部位31b、脚部32、およびキャリア22の端面22Aに取り囲まれる収容空間S1が形成され、当該収容空間S1に入力歯車25が位置している。
脚部32には、減速機2側の面において開口した第1締結孔32aが複数形成されている。各第1締結孔32aは、周方向に所定の間隔で設けられている。
また、脚部32には、第1締結孔32aが開口した面とは反対側の面において開口した第2締結孔32bが複数形成されている。各第2締結孔32bは、周方向に所定の間隔で設けられており、筐体43の延部43bに形成された各挿入孔43cに対応する位置に配置されている。そして、挿入孔43cに挿入されたネジ状の第2締結部材F2が第2締結孔32bにおいて脚部32に螺合することにより、筐体43と仕切部材3とが互いに締結されている。
取付部33には、当該取付部33を軸C1方向に貫く取付孔33aが複数形成されている。取付部33には、取付孔33aを介して減速機付モータX1の相手側部材が取り付けられることになる。
減速機2は、偏心揺動歯車装置である。減速機2は、固定側の部材である外筒21と、回転側の部材であるキャリア22と、キャリア22を回転させる揺動歯車23,24と、揺動歯車23,24を揺動回転させるクランク軸26と、クランク軸26に取り付けられた入力歯車25と、を備えている。
外筒21は、当該外筒21の中心軸がモータシャフト41の軸心である軸C1の同心状に位置するように配置されている。
外筒21には、複数の挿入孔21aが形成されている。各挿入孔21aは、外筒21を軸C1方向に貫いており、仕切部材3の脚部32に形成された各第1締結孔32aに対応する位置に配置されている。そして、挿入孔21aに挿入されたネジ状の第1締結部材F1が第1締結孔32aにおいて脚部32に螺合することにより、外筒21と仕切部材3とが互いに締結されている。これにより、減速機2がモータ4に取り付けられている。
キャリア22は、外筒21内に配置されている。キャリア22は、軸C1方向において揺動歯車23,24を挟むように支持している。揺動歯車23,24は、外筒21の内径よりも少し小さい外径を有している。揺動歯車23,24は、当該揺動歯車23,24の外周面に複数の外歯を有しており、当該複数の外歯が外筒21の内周面に設けられた複数の内歯に噛み合うことにより、揺動歯車23,24が揺動回転可能に構成されている。本実施形態では、キャリア22には、当該キャリア22の中央部分を軸C1方向に貫く貫通孔22aが形成されており、揺動歯車23,24には、貫通孔22aに連通する貫通孔23a,24aが形成されている。これにより、減速機2全体の中央部分が軸C1方向に沿って貫通している。
本実施形態では、伝達部44bの先端部分は、貫通孔22a内に収容されている。これにより、減速機付モータX1が軸C1方向に大型化することを抑止できる。また、本実施形態では、貫通孔22aの大きさは、モータシャフト41が通過できない程度の大きさに設定されている。具体的に、貫通孔22aの内径は、モータシャフト41の外径よりも少し小さく設定されている。これにより、減速機付モータX1が径方向に大型化することを抑止できる。
クランク軸26は、2つの偏心部を有しており、各偏心部の回転に応じて揺動歯車23,24が揺動回転するように構成されている。クランク軸26は、軸C1を取り囲むように周方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。各クランク軸26の端部は、キャリア22の軸方向における端面のうち収容空間S1を形成する端面22Aよりも当該モータ4側に突出している。
入力歯車25は、キャリア22の端面22Aよりもモータ4側に突出した各クランク軸26の端部にそれぞれ取り付けられている。入力歯車25は、当該入力歯車25の外周面に複数の外歯25aを有している。複数の外歯25aのうち一部の外歯25aは、軸C1方向において貫通孔22a,23a,24aに重なるように位置しており、入力シャフト44における伝達部44bの外周面に形成された歯部に噛み合っている。
減速機付モータX1では、モータシャフト41の回転に応じて入力シャフト44の伝達部44bから入力歯車25に駆動力が伝達されることにより、当該入力歯車25が所定の回転数で回転し、これに伴ってクランク軸26の各偏心部が揺動回転する。そして、クランク軸26の各偏心部の揺動回転に応じて、揺動歯車23,24の外歯が外筒21の内歯に噛み合うように当該揺動歯車23,24が揺動回転する。これにより、キャリア22は、軸C1を軸心として、入力歯車25の回転数から所定の減速比で減速された回転数で回転することになる。
なお、本実施形態では、減速機2は、偏心揺動歯車装置であるが、これに限らず、入力歯車25の回転から所定の減速比で減速された出力回転を得ることができる減速機であればよい。例えば、減速機2は、波動歯車装置であってもよい。
以上のとおり、減速機付モータX1では、入力シャフト44がモータシャフト41の先端41aに焼嵌めされているので、モータシャフト41に対する入力シャフト44の結合部分である挿入部44aの長さが短くとも、当該入力シャフト44とモータシャフト41とを強く結合させることができる。このため、軸C1方向における減速機付モータX1の大きさを小さくすることができるとともに、減速機付モータX1の許容トルクが小さくなることを抑止できる。
特に、本実施形態では、モータシャフト41における先端41aの凹部41bに入力シャフト44が焼嵌めされているため、軸C1方向において先端41aを仕切部31よりも減速機2側に大きく突き出す必要がない。このため、軸C1方向における減速機付モータX1の大きさをより小さくすることができる。
さらに、減速機付モータX1では、入力シャフト44をモータシャフト41に焼嵌めするに際して、凹部41bに入力シャフト44を挿入する過程で当該凹部41b内に位置するガスが連通孔41cを通じてモータシャフト41の外部へ放出される。このため、入力シャフト44を凹部41bに十分に挿入することができ、入力シャフト44とモータシャフト41とをより強く結合させることができる。
特に、本実施形態では、挿入部44aを凹部41bに挿入し、先端41aのうち凹部41bが開口する面に伝達部44bが接触する位置にて当該挿入が停止された状態において、挿入部44aと凹部41bの底面との間に形成された空隙が連通孔41cに繋がっている。このため、凹部41bに入力シャフト44を挿入する過程において、当該凹部41b内に位置するガスをモータシャフト41の外部へ確実に放出することができる。
さらに、減速機付モータX1では、モータ4と減速機2とを仕切る仕切部材3が軸受5およびシール部材6の取付け部材としての役割も担うため、当該仕切部材3と前記取付け部材とを別部材として構成する場合に比して、部品点数を削減できるとともに、減速機付モータX1の大きさを小さくすることができる。
さらに、減速機付モータX1では、入力歯車25がキャリア22の端面22Aの外側に位置しているが、仕切部材3を設けることにより当該入力歯車25が収容空間S1に収容されることになるため、当該入力歯車25を保護することができる。
なお、本実施形態では、径方向において仕切部31の第2部位31cと筐体本体43aとの間には、空間が形成されているが、これに限らず、図2に示す変形例のように当該空間が形成されていなくともよい。
図2に示す変形例では、第2部位31cの径方向における厚みは、図1に示す本実施形態の第2部位31cの径方向における厚みよりも大きく設定されている。そして、第2部位31cの外周面は、筐体本体43aの内周面に接している。また、軸C1方向において減速機2側に位置する第1部位31bの内周面の一部は、径方向の外側に凹んでおり、当該凹んだ面にシール部材6が取り付けられている。このように、本変形例では、筐体本体43aが第2部位31cに嵌合するように配置されているとともに、貫通孔31aを取り囲む周縁部31bが軸C1方向における中間部分において径方向の内側に突出するように形成されている。
また、本実施形態では、筐体43が延部43bを有しており、第2締結部材F2によって当該延部43bと仕切部材3の脚部32とを締結したが、これに限らない。例えば、仕切部31とモータ4におけるステータとを締結することにより、減速機2をモータ4に取り付けてもよい。この場合、仕切部31には、軸C1方向に貫通する貫通孔が形成され、収容空間S1側から当該貫通孔に挿入された締結部材が、ステータに形成された締結孔に螺合することになる。このような構成によれば、筐体43において延部43bが不要となる。
以上説明した本実施形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、本実施形態および変形例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
X1 減速機付モータ
S1 収容空間
2 減速機
3 仕切部材
4 モータ
5 軸受
6 シール部材
25 入力歯車
31a 貫通孔
31b 周縁部
41 モータシャフト
41a 先端
41b 凹部
41c 連通孔
44 入力シャフト

Claims (4)

  1. モータシャフトおよび前記モータシャフトの先端に焼嵌めされる入力シャフトを有するモータと、
    前記入力シャフトによって駆動される入力歯車を有し、前記入力歯車の回転から所定の減速比で減速された出力回転を得るように構成された減速機と、を備える減速機付モータ。
  2. 前記モータシャフトは、前記入力シャフトが挿入される凹部と、前記凹部の内部と前記モータシャフトの外部とを連通させる連通孔と、を有する、請求項1に記載の減速機付モータ。
  3. 前記モータは、前記入力シャフトおよび前記モータシャフトが挿入される貫通孔を有しており前記減速機における前記モータ側の端部を区画する仕切部材と、前記仕切部材のうち前記貫通孔を取り囲む周縁部に取り付けられており前記モータシャフトを受ける軸受と、前記仕切部材の前記周縁部に取り付けられており前記軸受よりも前記減速機側に位置するシール部材と、をさらに備える請求項1または2に記載の減速機付モータ。
  4. 前記仕切部材は、前記入力歯車を収容する収容空間を区画するように形成されている、請求項3に記載の減速機付モータ。
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