JP2018066454A - ギヤドモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型小径で高強度な構造を得る。
【解決手段】 前端から回転軸１１を突出させたモータ部１０と、モータケース１２の前端側に同芯状に嵌り合う芯出し部材２０と、芯出し部材２０を同芯状に支持しモータケース１２に接続されるとともに係合部３２を有する金属製の接続固定部材３０と、接続固定部材３０に接続された遊星歯車機構４０とを備え、遊星歯車機構４０は、回転軸１１の前端側に固定された入力太陽歯車４２と、入力太陽歯車４２の外周部に噛み合う複数の第１遊星歯車４３と、複数の第１遊星歯車４３に噛み合う内歯車４８Ａを内在するギヤケース４８と、伝達される回転力を出力する出力軸４１とを備え、ギヤケース４８は、被係合部４８Ｂを有し、この被係合部４８Ｂを係合部３２に係合していることを特徴とするギヤドモータ。
【選択図】 図２

Description

本発明は、モータの回転を歯車伝動機構を介して出力するギヤドモータに関するものである。

各種装置（或いは機器）の電動機構には、モータの回転出力を歯車伝動機構により減速して出力するギヤドモータが用いられている。ギヤドモータには、モータの回転軸と同軸の出力軸を有するものがあり、このようなギヤドモータは、モータの外径と同径のギヤケース内に遊星歯車減速機構を配備している（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００７−３７３６３号公報

ギヤドモータは、機器内の限られたスペースに配備されることから、高い省スペース化の要求があり、これを満足するために、ギヤケースの外径をモータの外径と略同径にすることが一般的になされている。これに対して、携帯電子機器の電動機構に用いられるような小型のギヤドモータは、省スペース化のために、現状の強度を保持した上でより小型小径にすることが求められている。

前述した従来のギヤドモータは、ギヤケースがモータに対してネジ止めなどで固定されているが、より小型小径な構成にしようとした場合、各ネジの小径短縮化や結合構造の細身化が必要になり、製造性及び接続強度の低下をまねくおそれがある。
また、従来のギヤドモータでは、ギヤケースをモータに取り付ける際に、バックラッシュなどを考慮して、ギヤケース内のギヤの中心軸とモータの回転軸との軸間調整を行いながら、ギヤケースをモータにネジ止めすることが必要であり、その組み付け作業が繁雑であった。

このような課題を解決するために、本発明は以下の構成を具備するものである。
モータケースの前端から回転軸を突出させたモータ部と、前記モータケースの前端側に同芯状に嵌り合う芯出し部材と、前記芯出し部材を同芯状に支持し前記モータケースに接続されるとともに係合部を有する金属製の接続固定部材と、前記接続固定部材に接続された遊星歯車機構とを備え、前記遊星歯車機構は、前記回転軸の前端側に固定された入力太陽歯車と、前記入力太陽歯車の外周部に噛み合うとともに端面を前記摺動受面に接触させた複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車に噛み合う内歯車を内在するギヤケースと、伝達される回転力を出力する出力軸とを備え、前記ギヤケースは、被係合部を有し、この被係合部を前記係合部に係合していることを特徴とするギヤドモータ。

本発明に係るギヤドモータの一例を示す斜視図である。 同ギヤドモータについてギヤケースを外した状態を示す斜視図である。 同ギヤドモータの要部分解斜視図である。 同ギヤドモータの要部縦断面図である。 本発明の実施形態に係るギヤドモータの出力で駆動する電動機構を備えた携帯電子機器を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明において、各図における重複説明は適宜省略する。また、以下の説明では、便宜上、ギヤドモータ１の軸方向における出力側を「前」、その逆方向側を「後」と称する場合がある。

図１〜図４は、本発明の実施形態に係るギヤドモータ１の全体を示している。
ギヤドモータ１は、モータケース１２の前端から回転軸１１を突出させたモータ部１０と、モータケース１２の前端側に同芯状に嵌り合うとともに前端に摺動受面を有する芯出し部材２０と、芯出し部材２０を同芯状に覆ってモータケース１２に接続されるとともに回転軸１１の軸対称位置に複数の係合部３２を有する金属製の接続固定部材３０と、接続固定部材３０に接続された遊星歯車機構４０とを備える。

モータ部１０は、例えばＤＣモータであり、回転軸１１と、回転軸１１の外周に固定されたロータ（図示せず）と、前記ロータの周囲に設けられたステータ（図示せず）と、前記ステータを内周面に固定したモータケース１２とを具備している。このモータ部１０は、回転軸１１の出力側を、内在する軸受部材１３によって回転自在に支持している。軸受部材１３には、滑り軸受やボールベアリング等の周知の構成を用いることが可能である。

モータケース１２は、筒部１２Ｃの前端に軸受カバー部１２Ａを有する有底円筒状の部材であり、金属材料（例えば、鉄やステンレス等）から一体に形成されている。
軸受カバー部１２Ａは、その中心側に前方へ突出する環状凸部１２Ａ１を有し、この環状凸部１２Ａ１の内周面に軸受部材１３を嵌合している。環状凸部１２Ａ１の外周面は、円筒状に形成され、後述する芯出し部材２０を接続している。

軸受カバー部１２Ａの径外方向側の端部と、筒部１２Ｃの前端とは、面取り部１２Ｂによって滑らかに接続されている。面取り部１２Ｂは、図示例によれば、凸曲状のＲ面取りであるが、Ｃ面取りとすることも可能である。
面取り部１２Ｂは、接続固定部材３０の後端部（詳細には鍔部３１）に接触して、接続固定部材３０の後部側をモータケース１２及び回転軸１１に対し同芯状に保持する。そして、この面取り部１２Ｂは、接続固定部材３０の後端部を溶接するための面として用いられる。

なお、図示例によれば、筒部１２Ｃと軸受カバー部１２Ａを一体の部材としているが、これらをそれぞれ別体の部材とし、嵌合や溶接等により一体に構成することも可能である。

また、芯出し部材２０は、円筒状の筒部２１と、この筒部２１よりも小径な円筒状の環状凸部２２とから一体に形成され、その内部空間に、入力太陽歯車４２を挿通している。

筒部２１は、その円筒状の内周面の後端側を、モータケース１２の環状凸部１２Ａ１外周面に同芯状に嵌合している。
環状凸部２２は、筒部２１の前端側に同芯状に連続する短尺円筒状に形成され、その外周面に、接続固定部材３０の前端部を同芯状に嵌合している。この環状凸部２２の前端は、回転軸１１の中心軸に直交する平坦面状に形成され、第１遊星歯車４３を受ける摺動受面２２Ａとして機能する。

接続固定部材３０は、金属材料からなる略円筒状の部材であり、最後端側の鍔部３１と、前後方向の中央寄りで径外方向へ部分的に突出する係合部３２と、最前端側で縮径された係合面３３とを有する。
この接続固定部材３０を形成する金属材料は、モータケース１２に対し溶接可能であって、且つ係合部３２を撓ませて後述する被係合部４８Ｂに係脱可能な弾性を有するものであればよく、本実施の形態の好ましい一例によれば、モータケース１２と同材質としている。

鍔部３１は、接続固定部材３０の最後端部を、周方向において部分的に径外方向へ突出させた部分であり、回転軸１１に対し軸対象となるように複数（図示例によれば二つ）設けられる。
各鍔部３１は、モータケース１２の面取り部１２Ｂに対し前方から接触しており、その接触部分が面取り部１２Ｂに溶接によって固着されている。図２中、符号３１Ａは、溶接部を示す。この溶接部３１Ａは、周方向において複数箇所設けられ、図示例によれば、径方向の一端側と他端側にそれぞれ２か所ずつ設けられる（図２参照）。

係合部３２は、接続固定部材３０の円筒状の周壁部分において、回転軸１１の軸対称位置に複数（図示例によれば２つ）設けられる。
各係合部３２は、接続固定部材３０の外周部から径外方向へ突出するとともに径内方向へ弾性変形可能な突起であり、図示例によれば、接続固定部材３０の周壁を部分的に径外方向へ切り起こした突片状に形成される。
より詳細に説明すれば、この係合部３２は、モータ部１０側の先端に径外方向へ片持ち状に張り出した係合突起３２Ａを有し、その逆端側の外面に傾斜面３２Ｂを有する。
そして、この係合部３２は、後述するギヤケース４８の内壁面に対し、傾斜面３２Ｂを摺接させて弾性変形し、後方側から挿入され、係合突起３２Ａをギヤケース４８の被係合部４８Ｂに嵌め合わせる。

係合面３３は、略円筒状の接続固定部材３０の最前端部を、その後側部分よりも縮径することで、その縮径部分の内周面として形成される。この係合面３３は、回転軸１１と同芯の円筒状に形成され、芯出し部材２０前端側の環状凸部２２外周面に同芯状に嵌り合う。

また、遊星歯車機構４０は、図２〜図４に示すように、モータ部１０の回転軸１１に装着される単数の入力太陽歯車４２、複数の第１遊星歯車４３、単数の第１キャリア４４、単数の中間太陽歯車４５、複数の第２遊星歯車４６、単数の第２キャリア４７、ギヤケース４８内に固定された内歯車４８Ａ（図４参照）を備えており、ギヤケース４８に内包されるとともに、第２キャリア４７前端側を出力軸４１を前方へ突出している。

そして、第１遊星歯車４３と第１キャリア４４と中間太陽歯車４５は、第１遊星歯車ユニット４０Ａを構成している。第１キャリア４４の複数のキャリアピン４４Ａには、それぞれ第１遊星歯車４３が軸支される。第１キャリア４４の中心部には、前方へ突出するように中間太陽歯車４５が一体形成されている。
また、第２遊星歯車４６と第２キャリア４７と出力軸４１は、第２遊星歯車ユニット４０Ｂを構成している。第２キャリア４７の複数のキャリアピン４７Ａには、それぞれ第２遊星歯車４６が軸支される。第２キャリア４７の中心部にには、前方へ突出するように出力軸４１が一体形成されている。

入力太陽歯車４２は、モータ部１０の回転軸１１と同軸であり、その中心部が回転軸１１に圧入されている。この入力太陽歯車４２に第１遊星歯車４３が噛み合い、第１遊星歯車４３が内歯車４８Ａに噛み合っている。したがって、回転軸１１の回転によって第１遊星歯車４３が入力太陽歯車４２の周りを公転し、その公転によって第１キャリア４４が回転軸１１と同軸に回転することになる。
第１キャリア４４と一体に回転する中間太陽歯車４５には、第２遊星歯車４６が噛み合い、第２遊星歯車４６は内歯車４８Ａに噛み合っている。したがって、第１キャリア４４と一体の中間太陽歯車４５の回転によって、第２遊星歯車４６が中間太陽歯車４５の周りを公転し、その公転によって第２キャリア４７が回転軸１１と同軸に回転することになる。これによって、回転軸１１の回転が減速されて第２キャリア４７と一体の出力軸４１に伝動される。

モータ部１０に遊星歯車機構４０を組み付けた状態では、複数の第１遊星歯車４３が芯出し部材２０の摺動受面２２Ａに接触し、第１遊星歯車４３と入力太陽歯車４２が噛み合うように、第１遊星歯車ユニット４０Ａが組み付けられる。また、第２遊星歯車４６が第１キャリア４４の平坦状の前端面に接触し、第２遊星歯車４６と中間太陽歯車４５が噛み合うように、第２遊星歯車ユニット４０Ｂが組み付けられる。

また、ギヤケース４８は、硬質合成樹脂材料等から略円筒状に形成され、その周壁の後端側に、回転軸１１の軸対称位置となる被係合部４８Ｂが設けられる。
被係合部４８Ｂは、接続固定部材３０が備える複数の係合部３２に対応するように、内歯車４８Ａの中心軸周りに複数設けられる。各被係合部４８Ｂは、係合部３２の係合突起３２Ａが嵌合する凹部又は係合孔（図示例によれば係合孔）である。この被係合部４８Ｂは、ネジなどの結合部材や工具を用いることなく、乗り越え嵌合による簡易に組み付けを可能にする。
そして、ギヤケース４８は、その前端側に内歯車４８Ａと同軸の開口部４８Ｃを備えており、この開口部４８Ｃから出力軸４１を突出させている。この出力軸４１の外周部には、環溝状の止め部４１Ａが形成され、この止め部４１Ａには、リング２９が嵌め合せられている。このリング２９は、ギヤケース４８が出力軸４１に対し前方へ抜けるのを阻む。

次に、モータ部１０に対し、芯出し部材２０、接続固定部材３０及び遊星歯車機構４０等を組み付ける手順の一例について詳細に説明する。
先ず、モータ部１０の回転軸１１に入力太陽歯車４２が嵌合固定される。
そして、モータケース１２前端側の環状凸部１２Ａ１外周面に、芯出し部材２０が嵌め合わせられる。
次に、芯出し部材２０前端側の環状凸部２２に、接続固定部材３０の係合面３３が嵌め合わせられ、接続固定部材３０後端の鍔部３１が、モータケース１２前端の面取り部１２Ｂに溶接され固定される。

この後は、例えば、ギヤケース４８を逆さにして、その内部に、第２キャリア４７、第２遊星歯車４６、第１キャリア４４、第１遊星歯車４３が順次入れ込まれ、最後に、複数の第１遊星歯車４３の中央側に、モータ部１０から突出する入力太陽歯車４２が挿入される。この際、ギヤケース４８内に接続固定部材３０が挿入され、接続固定部材３０の係合部３２が弾性変形して、ギヤケース４８周壁の被係合部４８Ｂに係合する。そして、ギヤケース４８から前方へ突出する出力軸４１にはリング２９が嵌め合せられる。

よって、上記構成のギヤドモータ１によれば、モータ部１０に対し、芯出し部材２０、接続固定部材３０、遊星歯車機構４０等を順次に組み付ければ、これらの係合関係によって、モータ部１０の回転軸１１と遊星歯車機構４０の出力軸４１との芯合わせを高精度に行うことができる。
しかも、モータ部１０と遊星歯車機構４０の接続にネジを用いない構造であるため、ネジ止め等の結合構造を排除でき、小型且つ小径化が可能である。
さらに、モータケース１２に接続された金属製の接続固定部材３０を、係合部３２の弾性変形によりギヤケース４８に係合するようにしているため、その接続作業が容易な上、その接続部分の強度を高く保持することができる。
また、芯出し部材２０前端の摺動受面２２Ａにより、回転する第１遊星歯車４３の端面を受けるようにしているため、その支持構造が簡素であり、このことによっても小型小径化が可能である。

図５は、本発明の実施形態に係るギヤドモータ１の出力で駆動する電動機構を備えた携帯電子機器１００を示している。スマートホンなどの携帯電子機器１００は、カメラユニット（作動部）１０１を備えているが、このカメラユニット１０１における撮影方向調整の電動機構などにギヤドモータ１を用いることができる。また、携帯電子機器１００の画面を覆うカバー（作動部）を設けて、このカバーを開閉する電動機構としてギヤドモータ１を用いることもできる。ギヤドモータ１は、全長を短くできるので、携帯電子機器１００内の設置占有スペースを最小限に抑えることができ、携帯電子機器１００の高機能化が可能になる。
また、図示しない他例としては、腕時計や腕時計型ウェアラブルコンピュータの電動バンドの電動機構としてギヤドモータ１を用いたり、その他の携帯電子機器の電動機構としてギヤドモータ１を用いたりすることも可能である。

なお、上記実施形態では、特に好ましい一例として、接続固定部材３０をモータケース１２に対し溶接よって固定したが、他例としては、接続固定部材３０をモータケース１２に対し接着により固定した態様とすることも可能である。

また、上記実施形態では、特に好ましい一例として、接続固定部材３０は芯出し部材２０の全周を覆う形状としたが、この接続固定部材３０の他例としては、芯出し部材２０の外周面に対し周方向に間隔を置いて複数箇所で接触する態様とすることも可能である。

また、上記実施形態では、特に好ましい一例として、回転軸１１の軸対称位置にそれぞれ一対の係合部３２と被係合部４８Ｂを配設したが、他例としては、これら係合部３２と被係合部４８Ｂをそれぞれ単数又は３以上有する態様とすることも可能である。

また、上記実施形態では、特に好ましい一例として、芯出し部材２０の前端側に入力太陽歯車４２が挿通される態様としたが、他例としては、回転軸１１を図示例よりも長く形成し、この回転軸１１が芯出し部材２０の前端側に挿通される態様とすることも可能である。

また、上記実施形態では、特に好ましい一例として、モータ部１０における円筒状の環状凸部１２Ａ１に対し、内周面が円筒状の芯出し部材２０を同芯状に嵌合したが、他例としては、環状凸部１２Ａ１の外周部に対し、芯出し部材２０の内周部が同芯状に複数の箇所で接触する態様とすることが可能である。
同様に、芯出し部材２０における環状凸部２２の外周部と、接続固定部材３０における筒状係合面３３の内周部との接触部分についても、同芯状に複数の箇所で接触する態様とすることが可能である。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：ギヤドモータ １０：モータ部
１１：回転軸 １２：モータケース
１２Ａ：軸受カバー部 １２Ａ１：環状凸部
２０：芯出し部材 ２２：環状凸部
２２Ａ：摺動受面 ３０：接続固定部材
３１Ａ：溶接部 ３２：係合部
３３：係合面 ４０：遊星歯車機構
４１：出力軸 ４２：入力太陽歯車
４３：第１遊星歯車 ４８：ギヤケース
４８Ａ：内歯車 ４８Ｂ：被係合部
１００：携帯電子機器

Claims (7)

1. モータケースの前端から回転軸を突出させたモータ部と、前記モータケースの前端側に同芯状に嵌り合う芯出し部材と、前記芯出し部材を同芯状に支持し前記モータケースに接続されるとともに係合部を有する金属製の接続固定部材と、前記接続固定部材に接続された遊星歯車機構とを備え、
   前記遊星歯車機構は、前記回転軸の前端側に固定された入力太陽歯車と、前記入力太陽歯車の外周部に噛み合う複数の遊星歯車と、前記複数の遊星歯車に噛み合う内歯車を内在するギヤケースと、伝達される回転力を出力する出力軸とを備え、
   前記ギヤケースは、被係合部を有し、この被係合部を前記係合部に係合していることを特徴とするギヤドモータ。
2. 前記モータケースが金属材料から形成され、このモータケースに前記接続固定部材が溶接されていることを特徴とする請求項１記載のギヤドモータ。
3. モータケースの前端側には、前記回転軸を挿通するとともに前方へ突出する環状凸部が設けられ、前記芯出し部材は、前記環状凸部の外周面に嵌り合う筒状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のギヤドモータ。
4. 前記芯出し部材には、前記入力太陽歯車又は前記回転軸を挿通するとともに前方へ突出する環状凸部が設けられ、前記接続固定部材には、前記芯出し部材の環状凸部の外周面に嵌り合う係合面が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載のギヤドモータ。
5. 前記係合部は、前記接続固定部材の外周部から径外方向へ突出するとともに径内方向へ弾性変形可能な突起であり、前記被係合部は、前記モータケースの周壁に設けられた凹部又は孔であることを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載のギヤドモータ。
6. 前記芯出し部材の前端には、前記遊星歯車の後端面に摺接する摺動受面が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５何れか１項記載のギヤドモータ。
7. 請求項１乃至６何れか１項記載のギヤドモータにより駆動する電動機構を備えた携帯電子機器。

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