JP3175240B2 - 小型減速機 - Google Patents
小型減速機Info
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Description
られることにより、モーター等の動力源や減速機等の機
構部品の小型化の要求が高まっている。本発明は、この
様な要求に応えるものであり小型モーター等の動力源に
直結する小型減速機の減速機構に関するものである。
減速機の減速機構に特殊な遊星歯車機構を用いて、少な
い部品点数で大巾な減速比と高トルクを達成し、安価で
ある小型減速機を実現し提供する。
型減速機の一例を図5に示す。図5において、小型モー
ター101の中心にあるモーター軸102に、太陽歯車
103が打込まれている。モーター軸102を中心軸に
下ケース104が小型モーター101にネジ結合により
取付いている。下ケース104には内歯歯車105が付
与されており、太陽歯車103との間に2〜4個の遊星
歯車106がある。複数個の遊星歯車106の内側には
太陽歯車103が噛み合い、外周には内歯歯車105が
噛合っている。複数個の遊星歯車106の中心はホルダ
ー体107によって接続され、ホルダー体107中心に
は出力軸歯車109がある。中間受台108は、下ケー
ス104に接続し、出力軸歯車109の軸受となってい
る。出力軸歯車109は遊星歯車106と噛合い、又、
遊星歯車106は内歯歯車105と噛合っている。この
ように、中心にある歯車が原動力となり、遊星歯車10
6を介してホルダー体107を回転させるまでを1セッ
トとすると、減速比の大きい場合はこのセットを何段も
重ねる機構となっている。このセットを重ねた最終段に
おいて、ホルダー体107の回転中心部に出力軸110
がある。
による特開平1−316545及び特開平1−3165
46にあるような遊星歯車機構を用いた小型減速機があ
る。
る遊星歯車機構を用いた小型減速機では、太陽歯車10
3から遊星歯車106を介してホルダー体107と減速
してゆくが、太陽歯車103からホルダー体107まで
一組の減速比は小さく、大きな減速比を得るためには何
組もの輪列を必要とする。このように、多数の歯車を組
み合わせて減速を行なうために、多数歯車部品を使用す
る。このため、コストアップ、騒音が大、又、多数の歯
車が噛み合うため伝達効率が悪くバックラッシュが大き
いといった問題を有していた。又、特開平1−3165
45及び特開平1−316546での小型減速機は外力
による破壊強度が低い、外力による変形のため正常の機
能を果たさない等の問題点を有していた。
もので、その目的とするところは、部品点数の削減とコ
ストダウンを図り、小型、軽量、低騒音で、減速比が大
きく、伝達効率が高く、小型でありながら破壊強度の高
い高強度の小型減速機を安価で提供することを目的とす
る。
入力軸に固定した太陽歯車と、太陽歯車に噛み合う遊星
歯車と、遊星歯車を自転自在に且つ太陽歯車廻りに公転
自在に支持するホルダーと、遊星歯車に噛み合う固定内
歯歯車と、遊星歯車に噛み合うと共に基端部に出力軸を
形成した可動内歯歯車とから成る遊星歯車機構を備えた
小型減速機において、ホルダーは、遊星歯車を両端で回
転自在に支持するホルダー体およびホルダー押えと、所
定の間隔を存してホルダー体とホルダー押えとを連結す
る複数本の連結支柱部材と、ホルダー体とホルダー押え
との間において、複数本の連結支柱部材を相互に連結す
ると共にホルダーの径方向に延在する連結はり部材とを
有し、連結はり部材は、複数本の連結支柱部材と一体に
形成されると共に、基部側が広幅に中間部側が狭幅に形
成され且つ遊星歯車に面する中間部が遊星歯車の軸心を
中心とする遊星歯車の最外径より大きなR形状に形成さ
れていることを特徴とする。
した太陽歯車と、太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星
歯車を自転自在に且つ太陽歯車廻りに公転自在に支持す
るホルダーと、遊星歯車の軸方向の一方の略半部に噛み
合う固定内歯歯車と、遊星歯車の軸方向の他方の略半部
に噛み合うと共に基端部に出力軸を形成した可動内歯歯
車とから成る遊星歯車機構を、ケース内に備えた小型減
速機において、固定内歯歯車の遊星歯車の噛み合う側の
端部内周部位をリング状に突出させてケースとの間に凹
部を形成し、可動内歯歯車の遊星歯車の噛み合う側の端
部外周部位をリング状に突出させて凹部に嵌め合わせる
ことで、可動内歯歯車の回転がガイドされていることを
特徴とする。本発明のさらに他の小型減速機は、入力軸
に固定した太陽歯車と、太陽歯車に噛み合う遊星歯車
と、遊星歯車を自転自在に且つ太陽歯車廻りに公転自在
に支持するホルダーと、遊星歯車の軸方向の一方の略半
部に噛み合う固定内歯歯車と、遊星歯車の軸方向の他方
の略半部に噛み合うと共に基端部に出力軸を形成した可
動内歯歯車とから成る遊星歯車機構を、ケース内に備え
た小型減速機において、可動内歯歯車の遊星歯車の噛み
合う側の端部内周部位をリング状に突出させてケースと
の間に凹部を形成し、固定内歯歯車の遊星歯車の噛み合
う側の端部外周部位をリング状に突出させて凹部に嵌め
合わせることで、可動内歯歯車の回転がガイドされてい
ることを特徴とする。
が、強化繊維を含有した合成樹脂、潤滑剤を含有した合
成樹脂および強化繊維と潤滑剤とを含有した合成樹脂の
いずれかで形成されていることが、好ましい。
及び図4に基ずき説明する。図2は、本発明の小型減速
機の平面図、図1は図2のXY断面図、図3は遊星ユニ
ットの一部断面詳細図、図4は本発明の小型減速機の他
の実施例を示す断面図である。
する。図1の小型モーター1の中心軸上にモーターボス
2とモーター軸3があり、モーター軸3に打ち込まれた
太陽歯車4がある。モーター軸3の中心軸と同じ中心軸
を取る部品として、太陽歯車4、下ケース6、固定内歯
歯車10、ホルダー体15、ホルダー押え19、可動内
歯歯車20、上ケース25があり、他の部品として遊星
歯車12、固定ネジ9がある。モーターボス2に案内位
置決めされた下ケース6は固定ネジ9で小型モーター1
に締結されている。固定内歯歯車10は回転止め歯形部
8により、下ケース6に固定されている。回転止め歯形
部8は歯形形状をしており、下ケース6側がオス歯形形
状ならば、固定内歯歯車10側がメス歯形形状となっ
て、お互いに嵌め込まれ固定されている。
4個配列され噛み合い、さらに、固定内歯歯車10と可
動内歯歯車20とも噛み合っている。遊星歯車12は中
心軸が太陽歯車4の中心軸と常に平行が保たれるよう
に、ホルダー体15とホルダー押え19に保持され遊星
歯車ユニットとなる。遊星歯車ユニットの詳細図を図3
に示す。遊星歯車12は遊星歯車軸12aと遊星歯車軸
受け穴12bを持ちホルダー体15及びホルダー押え1
9のそれぞれの軸受穴または軸により両端支持されてい
る。ホルダー体15は遊星歯車12の一端の軸受部とし
て遊星歯車支持台15a及び遊星歯車支持軸15bと、
ホルダー押え19の上下方向を位置決め保持する支柱1
5cと、ホルダー押え19が位置決め固定される案内軸
15d及びホルダー体軸受け15eで成り立ち、ホルダ
ー押え19は遊星歯車12の軸受け穴19aとホルダー
体15との結合穴19b及びホルダー押え軸受け19c
で成り立っている。このようなホルダー体15及びホル
ダー押え19により遊星歯車12が組み込まれ固定され
たユニットを遊星歯車ユニットとする。本実施例では組
み込み上の間違いをなくすため遊星歯車12に軸と軸受
け穴をそれぞれ設けたが、軸のみでも軸受け穴のみでも
かまわない。
体15のホルダー体軸受15eと下ケース6のホルダー
体支持台6a、又、上端はホルダー押え19のホルダー
押え軸受け19cと可動内歯歯車20のホルダー押え受
部20aで軸受部とする両端支持がされ、太陽歯車4を
中心軸として回転する。この時、可動内歯歯車20は内
歯歯形部の外側を外周部20bと、中心部分の出力軸部
20cで作られ、下端に外周部20bは下ケース6と、
上端の出力軸部20cは上ケース25とそれぞれ両端支
持の軸受部を構成し、太陽歯車4の中心軸を中心に回転
する。上ケース25は引っかけ爪25aを有し、引っか
け爪25aで下ケース6に爪で引っかけ固定されて、出
力軸部20cの軸受の働きもしながら、小型減速機全体
のカバーをしている。このように可動内歯歯車20が下
ケース6により保持され、かつ遊星歯車ユニットが可動
内歯歯車20と下ケース6によって両端支持されること
により、遊星歯車ユニットは太陽歯車4の中心軸と常に
平行を保てるようになり結果として歯車の伝達効率を向
上させるものである。
歯形部A12cと、遊星歯車12の歯形部B12dとか
ら成り立っている。遊星歯車12の歯形部A12cは、
太陽歯車4の歯形部と、固定内歯歯車10の歯形部の双
方に噛み合っている。遊星歯車12の歯形部B12dは
可動内歯歯車20の歯形部に噛み合っている。
12の歯形部B12dは歯数が等しいZであり、モジュ
ールは多少異なっており、歯形の位相は合っている。従
って、遊星歯車12は、歯数eの太陽歯車4が回転する
と、固定内歯歯車10が動かないため、自転と公転を始
める。固定内歯歯車10の歯数はnであり、可動内歯歯
車20の歯数はn±1〜4である。このため、遊星歯車
12が自転及び公転することで、固定内歯歯車10と可
動内歯歯車20の歯形部はズレを生ずる。これにより、
可動内歯歯車20は減速された回転が行なわれる。これ
を数式で表わすと以下となる。
子分母共に等しい整数である。
動内歯歯車20に減速した回転と増大したトルクを伝
え、出力軸部20cに出力される。
り、したがって可動内歯歯車20と固定内歯歯車10の
歯数差は2枚になる。理論的には1個でも良いが、力の
バランスから2個から4個までで、3個が最も望まし
い。しかし、前述の数式より、減速比により遊星歯車の
数も限定される。
噛み合わせで達成されるので、噛み合わせによる伝達効
率の低下が小さく、入力から出力までの伝達効率が高
い。結果的に、出力軸部20cには大きなトルクを発生
させることが出来る。
きなトルクに耐える強度を持たねばならないが、この機
構は原理的に大トルクに耐える構造となっている。先
ず、出力軸トルクは可動内歯歯車20の歯形部に置き換
えると、中心からの半径が大きいので歯形部に受ける力
は小さい。又、遊星歯車12は複数個ある。更に可動内
歯歯車20の歯形部と遊星歯車12の歯形部B12dと
の噛み合い率が大きい。以上により、可動内歯歯車20
の歯形部、遊星歯車12の歯形部B12d、遊星歯車1
2の歯形部A12c、固定内歯歯車10の歯形部の1歯
当りが受ける荷重が小さくてよく、結果的に出力軸部2
0cの高トルク化が達成される。
達成できるため、バックラッシュが小さく、又、部品点
数が少ないため低コストの小型減速機となる。その上減
速機構は下ケース6と上ケース25に密閉されるため、
騒音が小さく、塵埃の入りにくい小型減速機となってい
る。
ホルダー体15の支柱15cに支柱はり18を設けるこ
とにより、ホルダー体15の全体の剛性を大巾に向上さ
せたことである。支柱はり18が無いと、出力軸部20
cに負荷が加わると遊星歯車12の歯形部A12cに作
用力、又、遊星歯車12の歯形部B12dに反作用力が
加わり、ホルダー体15の支柱15cは曲げ力が働き変
形が起こる。支柱15cが曲げられると、遊星歯車12
の中心軸が傾き、結果として、この減速機構の輪列効率
を極めて低下させる。この支柱はり18は、支柱15c
同士を結合する真っ直ぐなはりでも効果はあるが本実施
例では遊星歯車12に干渉しないよう遊星歯車12の支
持位置中心を中心として遊星歯車12を避けるべく遊星
歯車最外径より大きなRにより構成した。これにより支
柱15cとの結合根元は太くなり剛性が更に向上する。
結果的に、ホルダー体15は曲げ力が加わっても変形が
小さくなり、高負荷時に於いてもこの減速機構の輪列効
率を低下させることはなくなる。
可動内歯歯車20と固定内歯歯車10は互いに接する部
分に互いにガイドする保持部を有することにある。可動
内歯歯車20は外周部下端にリング状の可動内歯歯車凸
部21を有し、固定内歯歯車10は上端にリング状の固
定内歯歯車凸部11を有している。この可動内歯歯車凸
部21の内周面と固定内歯歯車凸部11の外周面がはめ
あうことにより、可動内歯歯車20は固定内歯歯車10
にガイドされる。下ケース6を介し可動内歯歯車20と
固定内歯歯車10の位置決めを行なう前術の実施例で
は、各部品の精度によりガイドが適正に行なわれない状
況が起こりやすいが、可動内歯歯車20と固定内歯歯車
10が直接ガイドするためガイドを適正に行え、その結
果歯車の伝達効率を向上させることが出来る。又、減速
機の歯形強度を見た場合、前述の実施例では約5kg
f、本実施例では約6kgfと20%の強度アップが図
れるものである。このガイド方法としては、前述のよう
な方法もあるがどちらが内周側になってもかまわない
し、また、どちらか一方に凸、一方に凹を付与する等他
のガイド方法でも同様な効果が得られる。
部品の一部または全部をガラスやウィスカー等の強化繊
維で補強した合成樹脂や、ポリオレフィン、弗素樹脂、
オイル等の潤滑剤を含有した合成樹脂や、強化繊維と潤
滑剤双方を含有した合成樹脂で構成することにより、合
成樹脂の摩擦係数が低いことにより歯車の伝達効率が向
上し、強化繊維による高剛性材料により高破壊強度の歯
車とすることができ、合成樹脂で構成されることにより
低騒音の小型減速機とすることができる。さらには、振
動吸収性のよい液晶ポリマー等を用いればさらに低騒音
化が図れる。
セタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂がベ
ースポリマーで炭素繊維、ウィスカ、ガラス繊維、マイ
カ等が適当量ブレンドされているもの等は強度も十分に
あり、摩擦係数が0.2以下と低いので使用に適してい
るし、ポリアセタール樹脂かポリアミド樹脂に炭素繊維
かウィスカが適当量ブレンドされたもの等は曲げ強度が
2000キログラム毎平方センチメートル以上と大きい
ため使用に適している。
むポリアミド系の合成樹脂は強度が高く、また摩擦係数
が低いため、特に使用に適しており、フィラーまたはウ
ィスカの含有量が20〜40%、潤滑剤の含有量が5〜
20%の場合、曲げ強度が2800キログラム毎平方セ
ンチメートル、摩擦係数が0.1程度であるため歯車部
品およびホルダーに使用することにより、特に高トルク
に耐え、高効率の小型減速機が得られる。又、合成樹脂
の使用により小型減速機の軽量化も図れる。
機は、例えばスチルカメラやVTRカメラ等のレンズ移
動やVTRテープやオーディオテープ等のローディング
や駆動に使用することにより製品の小型化、軽量化がで
きるものである。又、玩具に使用しても小型化や軽量
化、スペースの効率化が図れるものである。例えば子供
向けの自動車やロボット等の駆動部等である。このよう
に本発明の小型減速機は幅広い分野に使用できるもので
ある。又、動力源としては、モーターを使うことが一番
適しているが、ゼンマイ等の他の動力源でもかまわな
い。
図を図6に示す。本発明の小型減速機は円筒30の内部
に挿入されている。前記小型減速機の出力軸部20cは
円筒30の結合部31に結合され、前記小型減速機の出
力軸部20cの回転力が円筒30に伝達され円筒30は
回転する。このように回転をさせたい筒の内部にモータ
ーと減速機を一緒に挿入でき、回転させたい筒の外部に
歯車を置いて回転させるより遙かに小さくでき省スペー
ス化が図れるものである。さらに、筒の内部にモーター
と減速機が納められるため、外部に出る音もさらに小さ
くなり低騒音化が図れる。その一例としては、前述の円
筒30をスチルカメラのフィルムを巻き上げる筒として
用い、フィルムのケースよりフィルムを引き出し円筒3
0に巻き付ける。このようにスチルカメラのフィルム巻
き上げに使用すればスチルカメラ本体内のスペース高率
を良くすることができ、製品としてのスチルカメラでは
小型化、低騒音化、軽量化、というような品質を向上さ
せる効果が得られる。又、第6図のように減速機の出力
軸部20cと外周の筒30は直接結合されていなくても
同様の効果は得られる。出力軸部20cの回転出力をさ
らに歯車やカム等を介して外周の筒30に連結されても
かまわない。このような場合は、出力軸部20cは、歯
車やカム等の形状となる。
小型減速機に比較して、非常に少ない部品点数で大きな
減速比の得られる小型の減速機が可能となる。さらに
は、伝達効率が高く、バックラッシュが小さく、騒音が
小さく、防塵性が優れ、低コストの小型減速機が提供で
きる。
たい筒の内部にモーターと減速機を一緒に挿入でき、回
転させたい筒の外部に歯車を置いて回転させるより遥か
に小さくでき省スペース化が図れるものである。さら
に、筒の内部にモーターと減速機が納められるため、外
部に出る音も非常に小さくなり低騒音化が図れる。
図。
Claims (4)
- 【請求項1】 入力軸に固定した太陽歯車と、前記太陽
歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を自転自在に
且つ前記太陽歯車廻りに公転自在に支持するホルダー
と、前記遊星歯車に噛み合う固定内歯歯車と、前記遊星
歯車に噛み合うと共に基端部に出力軸を形成した可動内
歯歯車とから成る遊星歯車機構を備えた小型減速機にお
いて、 前記ホルダーは、前記遊星歯車を両端で回転自在に支持
するホルダー体およびホルダー押えと、 所定の間隔を存して前記ホルダー体と前記ホルダー押え
とを連結する複数本の連結支柱部材と、 前記ホルダー体と前記ホルダー押えとの間において、前
記複数本の連結支柱部材を相互に連結すると共に前記ホ
ルダーの径方向に延在する連結はり部材とを有し、 前記連結はり部材は、前記複数本の連結支柱部材と一体
に形成されると共に、基部側が広幅に中間部側が狭幅に
形成され且つ前記遊星歯車に面する中間部が当該遊星歯
車の軸心を中心とする当該遊星歯車の最外径より大きな
R形状に形成されていることを特徴とする小型減速機。 - 【請求項2】 入力軸に固定した太陽歯車と、前記太陽
歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を自転自在に
且つ前記太陽歯車廻りに公転自在に支持するホルダー
と、前記遊星歯車の軸方向の一方の略半部に噛み合う固
定内歯歯車と、前記遊星歯車の軸方向の他方の略半部に
噛み合うと共に基端部に出力軸を形成した可動内歯歯車
とから成る遊星歯車機構を、ケース内に備えた小型減速
機において、 前記固定内歯歯車の前記遊星歯車の噛み合う側の端部内
周部位をリング状に突出させて前記ケースとの間に凹部
を形成し、前記可動内歯歯車の前記遊星歯車の噛み合う
側の端部外周部位をリング状に突出させて前記凹部に嵌
め合わせることで、前記可動内歯歯車の回転がガイドさ
れていることを特徴とする小型減速機。 - 【請求項3】 入力軸に固定した太陽歯車と、前記太陽
歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を自転自在に
且つ前記太陽歯車廻りに公転自在に支持する ホルダー
と、前記遊星歯車の軸方向の一方の略半部に噛み合う固
定内歯歯車と、前記遊星歯車の軸方向の他方の略半部に
噛み合うと共に基端部に出力軸を形成した可動内歯歯車
とから成る遊星歯車機構を、ケース内に備えた小型減速
機において、 前記可動内歯歯車の前記遊星歯車の噛み合う側の端部内
周部位をリング状に突出させて前記ケースとの間に凹部
を形成し、前記固定内歯歯車の前記遊星歯車の噛み合う
側の端部外周部位をリング状に突出させて前記凹部に嵌
め合わせることで、前記可動内歯歯車の回転がガイドさ
れていることを特徴とする小型減速機。 - 【請求項4】 構成部品の少なくとも一部が、強化繊維
を含有した合成樹脂、潤滑剤を含有した合成樹脂および
強化繊維と潤滑剤とを含有した合成樹脂のいずれかで形
成されていることを特徴とする請求項1、2または3に
記載の小型減速機。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29742291A JP3175240B2 (ja) | 1990-11-14 | 1991-11-13 | 小型減速機 |
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
JP2-307840 | 1990-11-14 | ||
JP30784090 | 1990-11-14 | ||
JP29742291A JP3175240B2 (ja) | 1990-11-14 | 1991-11-13 | 小型減速機 |
Related Child Applications (2)
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JP10247343A Division JPH11132297A (ja) | 1990-11-14 | 1998-09-01 | 小型減速機およびカメラのレンズ駆動機構 |
JP36782199A Division JP3329325B2 (ja) | 1990-11-14 | 1999-12-24 | 小型減速機およびカメラのフィルム巻上げ装置 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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