JP4419108B2 - 減速歯車機構付極小モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減速歯車機構と極小モータの取り付け組み合わせ構造に関し、特に、コアレスモータ又はＤＣブラシレスモータなどの外径３mmφ以下の極小径サイズの特殊なマイクロモータにおける減速歯車機構の固定構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒マイクロコアレスモータに代表される外径が数mmサイズオーダーの極小モータの利用分野の代表例としては、小型軽量化が望まれる携帯電話等の携帯通信端末機器の無音呼び出し用振動発生装置の振動源が一般的に知られている。しかし今後、極小サイズのマイクロモータの利用分野は更なる小型化が進み、コアレスモータからＤＣブラシレスモータへ、またその利用分野も携帯通信端末機器はもとより、マイクロマシーン的な分野へと応用製品は移り変わり、その流れは、例えば医療機器の内視鏡先端部のレンズ駆動機構、又は胎空内診断治療装置などの最先端医療機器等の駆動機構源へと、今後様々な分野に広がると考えられている。
【０００３】
ここで、従来までの小型モータユニットの一例である減速歯車機構付小型モータの構成について、図３の側面概略図を用いて簡単に説明する。減速歯車機構付小型モータ６は、一般的には図３に示すように、駆動用の小型モータ７（従来は外径10mmφ程度）と、該小型モータ７の駆動軸９（図３においては断面一部省略）に固定された駆動ギヤ10、及び駆動ギヤ10に接続される減速ギヤ26等を内装するギヤボックス８とから構成されており、前記小型モータ７の回転駆動軸９（駆動ギヤ10）が、ギヤボックス８内部の歯車機構（図３において断面一部省略）を介して、最終的にギヤボックス８他端側の出力軸４に減速して回転を伝える構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した減速歯車機構付小型モータ６に代表される小型モータユニットは、近年、その外径寸法が数mmサイズオーダー（実質外径５mmφ以下）となり、モータハウジング又はギヤボックス８の円筒側端面部の面積が小さくなり、例えば10mmφ程度の図３に示す通常サイズの小型モータにおいては、モータハウジング側端面部に設けたフランジ部72の突出部（図３に示す雄ネジ部72a）を、ギヤボックス端部内周に位置するエンドキャップ82の雌ネジ部82aに螺合させて、一体にネジ固定するという取付け固定構造を採用していたが、前記記載の数mmサイズオーダー（特に外径３mmφ以下）の極小モータにおいては、極小サイズの螺合部品の加工精度、及び小径細目ネジによる螺合固定が難しくなり、またネジ螺合部分の突出部の軸長さ方向の螺合スペースも、小径短小化が望まれる今日においては、問題視される寸法部分となっていた。
【０００５】
そのため、フランジ突出部とエンドキャップ部のネジによる螺合固定ではなく、ユニットとして軸長さ方向でスペース的に有利な組み合わせ、要するに有機接着剤又はスポット溶接等を用いて、減速歯車機構とモータの筐体（モータハウジング）とをスペース効率よく嵌合固定することが考えられる。
【０００６】
そこで本発明は、ＤＣブラシレスモータなどの極小モータと、ギヤボックスとの結合部の構造をスペース的に改善することにより、長手方向の全長を従来より小型化して、モータモータハウジングとギヤボックスとを確実に固定できる極小モータユニットの固定構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、減速歯車機構を内装したギヤボックスの一端円筒開口部内に、別体の円筒状極小モータ本体の駆動軸先端側を挿入し、前記減速歯車機構の歯車と前記駆動軸先端に固定した駆動ギヤを臨ませ、該極小モータのモータハウジングと前記ギヤボックスとを固定し、前記駆動軸を前記減速歯車機構に連係させることにより、前記極小モータの回転駆動力を前記減速歯車機構により減速して外部に回転駆動力を出力する、減速歯車機構付極小モータにおいて、前記モータハウジングの外径寸法は３mm以下であって、前記モータハウジング内に設けられ、前記駆動軸を支持するための軸受の少なくとも一部を、前記ギヤボックスの開口部内領域に収納して、前記ギヤボックスの開口部の内周と、前記モータハウジングの外周とが填め合い嵌合した状態で、前記ギヤボックスと前記モータハウジングとを、該ギヤボックス開口部の側端部と該モータハウジングの外周表面部で、接着剤又はスポット溶接等で相互に接合固定させるものである。
【０００８】
この請求項１記載の発明によれば、前記モータハウジング側の軸受部の少なくとも一部を前記ギヤボックスの開口部内に収納して、前記ギヤボックスの開口部の内周内壁と、前記モータハウジングの外周とが填め合い嵌合状態になるので、従来の固定構造である連結機構としてのフランジ部やエンドキャップ部が無くても、前記記載の填め合い嵌合部分により、前記ギヤボックスと前記モータハウジングとを相互に、かつ組み合わせによる軸方向長さ寸法を最小限にまとめて、接合固定することができる。
【０００９】
従って、減速歯車機構付極小モータの全長を従来より短くでき、短小化でき、また前記極小モータは、ギヤボックスの開口部に一定長ほど差し込まれた状態で嵌合し、填め合い部分も幅広で、ガタなく安定して固定されるため、前記ギヤボックスと前記モータハウジングとは芯ズレ、又は軸が曲がった配置で固定されることはない。
【００１０】
ここで、前記極小モータの機種応用例としては、マイクロコアレスモータ、ＤＣブラシレスマイクロモータや、その他の極小サイズの駆動用モータなどを用いることができ、ギヤボックス内の減速歯車機構の機種応用例としては、遊星歯車減速機、多段式平歯車減速機、及びヘリカルギヤを採用した減速歯車機構等が考えられる。
【００１１】
この請求項１に記載の極小モータの固定構造の構成としては、より具体的には、例えば請求項３に記載するように、前記ギヤボックスの開口部の内周と、前記モータハウジングの外周とが嵌合した状態で、前記ギヤボックスと前記モータハウジングとを、該ギヤボックス開口部の側端部と該モータハウジングの外周表面部で、紫外線硬化型接着剤で接着固定してもよい。
【００１２】
また、この請求項１に記載の極小モータの固定構造の構成としては、より具体的には、例えば請求項４に記載するように、前記ギヤボックスの開口部の内周と、前記モータハウジングの外周とが嵌合した状態で、前記ギヤボックスと前記モータハウジングとを、該ギヤボックス開口部の側端部と該モータハウジングの外周表面部で、ＹＡＧレーザー等による熱溶融の金属間接合のスポット溶接方法により、溶着固定してもよい。
【００１３】
また、請求項２に記載の極小モータの固定構造では、前記ギヤボックスの開口部周縁の内壁部分に雌ネジ部を設け、他方、前記極小モータの出力軸側の端部モータハウジング外周部に雄ネジ部を設け、それぞれを軸方向にネジ部を対向させ、前記雌ネジ部と前記雄ネジ部とを螺合させて、前記ギヤボックスの開口部内に前記モータハウジングの軸受部側を挿入して嵌合させ、該ギヤボックスの開口部の雌ネジ部と、該モータハウジングの外周の雄ネジ部とを、相互に螺合固定させててもよい。
【００１４】
一般的に雌ネジと雄ネジを螺合させて物と物を固定する構造においては、通常、双方の部材同士にネジ嵌合部分を配置させなければならず、そのスペースをどこに配置するかが、寸法設計上重要なポイントとなる。また、その際、微細加工を必要とする極小サイズの螺合部品を必要とし、極力部品点数を少なくすることも必要となる。
【００１５】
従って前記請求項２記載の構成にすると、前記従来例に記載の微細加工を必要とするフランジ部及びエンドキャップ部の螺合部品が不要となり、特に極小径サイズの微細ネジ加工を必要とする部品を用いずに、前記ギヤボックス開口部内周面の内径位置に対し、前記極小モータ円筒形状のハウジングケース外周部一端側が螺合嵌合され、接合固定ができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施例＞
以下、図１の一部断面概略図を用いて、本発明の第１の実施例である減速歯車機構付極小モータ１について詳細に説明する。
減速歯車機構付極小モータ１は、外径２mmφの極小サイズのＤＣブラシレスモータ（極小モータ２）と、極小モータ２の駆動軸側に設けられ、内部に遊星歯車機構を備えたギアボックス３と、から概略構成されており、極小モータ２の回転駆動力を、前記遊星歯車機構により減速し、その回転トルクを増大して、当該ギアボックス３の出力軸４から出力する駆動用極小モータユニットである。
【００１７】
ここでＤＣブラシレスモータからなる極小モータ２は、出力駆動軸側の端部21側のフランジ部72の部品構成を除けば、従来の小型モータ７と概略同じ構成である。
すなわち、極小モータ２は、モータハウジング24先端側にフランジ部72を設けずに、駆動軸22を軸支する軸受23を、モータハウジング24一端の端部21側に寄せて、軸長さ方向を短く形成するように配置した構成である。
【００１８】
また、ギアボックス３は、内部に遊星歯車機構を備えたものであり、従来のギアボックス８と概略同じ構成であるが、入力側の端部開口部31に前記従来のエンドキャップ部82を設けずに、ギアボックス３のギアハウジング32の内周面とＤＣブラシレスモータである極小モータ２のモータハウジング24の外周面とが直接接するようにしてある。なお、ギヤハウジング32の端部開口部31の底部奥は、円板状部材であるライナー25により塞がれ、これにより極小モータ２の差込挿入深さが決められている。
【００１９】
このような構成において、ＤＣブラシレスモータ（極小モータ２）とギアボックス３とは、以下の工程により相互に固定される。
すなわち、極小モータ２のモータハウジング24の端部21を、ギアボックス３の端部開口部31底部に位置するライナー25に当接するまで挿入して差し込み、そして、ギヤボックス３の端部開口部31の開口端31ａとモータハウジング24外周面とが接する部分に紫外線硬化型接着剤90を外周全体（段差部）に盛るように塗布した後、紫外線照射装置で紫外線を一定時間照射することにより、紫外線硬化型接着剤90を硬化させて、ギアボックス３と極小モータ２を接着固定する。
【００２０】
よって、本発明の第１の実施例である減速歯車機構付極小モータ１によれば、極小径のＤＣブラシレスモータからなる極小モータ２を、ギアボックス３の端部開口部31に挿入嵌合させ、開口端31ａと極小モータ２のモータハウジング24とが接する接合部分で、紫外線硬化型接着剤90を用いて双方を固着したので、従来のモータフランジ部72やエンドキャップ部82を組み合わせて採用しなくても、極小モータ２とギアボックス３とを確実に、かつ短小な配置で固定することができる。
【００２１】
従って、本発明の減速歯車機構付極小モータ１は、従来と比べて、フランジ部とエンドキャップ部の螺合部分の余分なスペース分、その軸方向の長さ寸法は短くなり、また、極小モータ２は、ギアボックス３の開口部に填め合い嵌合状態で一定長ほど挿入され差し込まれるため、極小モータ２のモータハウジング24がギアボックス３に対し、軸が曲がった状態で固定される可能性は非常に低くなる。
【００２２】
また、極小サイズのモータ側フランジ部やギヤボックス側のエンドキャップ部などの螺合ネジの微細加工を必要とする部品数もなくなるため、該減速歯車機構付極小モータ１の製造コストも低くなる。
【００２３】
また、紫外線硬化型接着剤を用いるため、熱硬化型接着剤を用いた場合に比べて接着剤の硬化時間は短くて済む。また、接着剤硬化の際、減速歯車機構付極小モータには加熱による熱負荷が加わらないため、熱負荷に起因した他部品の経時劣化等の歩留りの低下を解消でき、従って、減速歯車機構付極小モータの生産効率は向上する。
【００２４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形して良いのは、言うまでもない。
例えば、減速歯車機構付極小モータ１において、極小モータ２とギアボックス３とを固定する接着剤としては、紫外線硬化型接着剤に限定されるものではなく、加熱硬化の必要がない速乾性の接着剤、及び二液混合の接着剤等、任意の接着剤を用いることも可能である。
【００２５】
なお、紫外線硬化型接着剤の代わりにＹＡＧレーザー等を用い、例えば前記ギヤボックスの開口部の内周と、前記モータハウジングの外周とが嵌合した状態で、前記ギヤボックスと前記モータハウジングとを、該ギヤボックス開口部の側端部と該モータハウジングの外周表面部で、レーザーによる熱溶融の金属間接合のスポット溶接方法により、溶着固定してもよいことは、先に述べた通りである。
【００２６】
＜第２の実施例＞
以下、本発明の第２の実施例である減速歯車機構付極小モータ５の構成について、一部断面の概略図である図２を用いて説明する。
【００２７】
減速歯車機構付極小モータ５は、部品構成として極小モータ２のＤＣブラシレスモータと、対するギアボックス14との結合固定部以外については、前記の減速歯車機構付極小モータ１と概略同じ構成である。
【００２８】
その構成の違いは、螺合嵌合部分のみで、すなわち、減速歯車機構付極小モータ５は、モータハウジング27の端部21側の外周をネジ切りして雄ネジ部27ａを設け、また、対するギヤボックス14のギアハウジング34の端部開口部31側の円筒内周面にもネジを切って、前記雄ネジ部27ａに螺合する雌ネジ部34ａを設け、螺合させた構造である。
【００２９】
このような構成を有する減速歯車機構付極小モータ５によれば、極小モータ２の駆動軸側の端部21をギアボックス14の端部開口部31に螺合させることにより、ギアボックス14と極小モータ２とを機械的にネジ固定できる。従って、従来のモータフランジ部やエンドキャップ部の別体な部品構成を用いなくても、極小モータ２とギアボックス14とを直接的に固定することができるため、減速歯車機構付極小モータ５は、従来と比べて、軸方向の寸法長さを短くすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上より、本発明によれば、螺合部品であるモータフランジ部やエンドキャップ部を用いなくても、前記ギヤボックスと前記モータハウジングとが相互に固定できるので、減速歯車機構付極小モータの軸方向長さ寸法を、従来品と比べて、フランジ部とエンドキャップ部の螺合箇所寸法分ほど短くできる。
【００３１】
また、前記極小モータは、前記ギヤボックスの開口部に一定長ほど填め合い嵌合し、開口部に差し込まれた状態で組み込み固定されるため、前記極小モータは前記ギヤボックスに曲がった状態で固定される可能性は非常に低くなる。
【００３２】
さらに、従来のフランジ部やエンドキャップ部など、微細加工を必要とする螺合部品の部品点数も少なくなるため、該減速歯車機構付極小モータの組立工程が簡略化でき、製造コストも低くなり、量産性及び歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例である減速歯車機構付極小モータの構成を説明する一部断面の概略図である。
【図２】 本発明の第２の実施例である減速歯車機構付極小モータの構成を説明する一部断面の概略図である。
【図３】従来例である減速歯車機構付小型モータを説明する一部断面の概略図である。
【符号の説明】
１，５ 減速歯車機構付極小モータ
２ 極小モータ
３，８，１４ ギヤボックス
４ 出力軸
６ 減速歯車機構付小型モータ
７ 小型モータ
９，２２ 駆動軸
１０ 駆動ギヤ
２１ 端部
２３ 軸受
２４，２７ モータハウジング
２５ ライナー
２６ 減速ギヤ
２７ａ 雄ネジ部
３１ 端部開口部（開口部）
３１ａ 開口端
３２，３４ ギヤハウジング
３４ａ 雌ネジ部
７２ フランジ部
８２ エンドキャップ部
９０ 接着剤

Claims (4)

1. 減速歯車機構を内装したギヤボックスの一端円筒開口部内に、別体の円筒状極小モータ本体の駆動軸先端側を挿入し、前記減速歯車機構の歯車と前記駆動軸先端に固定した駆動ギヤを臨ませ、該極小モータのモータハウジングと前記ギヤボックスとを固定し、前記駆動軸を前記減速歯車機構に連係させることにより、前記極小モータの回転駆動力を前記減速歯車機構により減速して外部に回転駆動力を出力する、減速歯車機構付極小モータにおいて、
   前記モータハウジングの外径寸法は３mm以下であって、前記モータハウジング内に設けられ、前記駆動軸を支持するための軸受の少なくとも一部を、前記ギヤボックスの開口部内領域に収納して、前記ギヤボックスの開口部の内周と、前記モータハウジングの外周とが填め合い嵌合した状態で、前記ギヤボックスと前記モータハウジングとを、該ギヤボックス開口部の側端部と該モータハウジングの外周表面部で、接着剤又はスポット溶接等で相互に接合固定させたことを特徴とする減速歯車機構付極小モータ。
2. 減速歯車機構を内装したギヤボックスの一端円筒開口部内に、別体の円筒状極小モータ本体の駆動軸先端側を挿入し、前記減速歯車機構の歯車と前記駆動軸先端に固定した駆動ギヤを臨ませ、該極小モータのモータハウジングと前記ギヤボックスとを結合固定し、前記駆動軸を前記減速歯車機構に連係させることにより、前記極小モータの回転駆動力を前記減速歯車機構により減速して外部に回転駆動力を出力する、減速歯車機構付極小モータにおいて、
   前記モータハウジングの外径寸法は３mm以下であって、前記ギヤボックスの開口部周縁の内壁部分に雌ネジ部を設け、他方、前記極小モータの出力軸側の端部モータハウジング外周部に雄ネジ部を設け、それぞれを軸方向にネジ部を対向させ、前記雌ネジ部と前記雄ネジ部とを螺合させて、前記ギヤボックスの開口部内に前記モータハウジングの軸受部側を挿入して嵌合させ、該ギヤボックスの開口部の雌ネジ部と、該モータハウジングの外周の雄ネジ部とを、相互に螺合固定させたことを特徴とする減速歯車機構付極小モータ。
3. 請求項１に記載の減速歯車機構付極小モータにおいて、
   前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする減速歯車機構付極小モータ。
4. 請求項１に記載の減速歯車機構付極小モータにおいて、
   前記スポット溶接は、ＹＡＧレーザー等による熱溶融の金属間接合の溶接方法によるものであることを特徴とする減速歯車機構付極小モータ。

Images