JP4717746B2 - ギヤードモータおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ギヤードモータおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、給湯器のバルブなどの駆動源として好適に用いられるギヤードモータおよびその製造方法に関するものである。

従来、給湯器のバルブなどの駆動源には、モータと減速歯車とを組み合わせ、モータからの回転を減速して出力軸からその回転力を出力するギヤードモータが使用されている。

ここで、ギヤードモータが使用される機器によっては、減速比が異なる場合がある。このとき、減速比が異なる機器ごとにそれぞれ専用のギヤードモータを複数種類製造するとなると、部品点数が多くなりコストの増加に繋がる。よって、部品点数を削減するために、ギヤードモータを収容するケースやモータ、出力軸などの主要構成を共通化し、ギヤードモータ内に組み込まれる減速歯車を変更することによって減速比を変更することが行なわれている。

例えば特許文献１には、図６に示すように、モータ６２の回転軸６２ａに連結されたウォーム６４とモータ６２の回転力を出力する出力軸６６との間に、小歯車と大歯車とで構成される減速歯車を回転可能に軸支する複数の軸芯６８，７０，７２が設けられ、複数の軸芯６８，７０，７２の一部または全部に軸支する減速歯車の組み合わせによって所定の減速比でモータ６２の回転軸６２ａから出力軸６６にモータの回転を伝達するギヤードモータ６０が開示されている。

このギヤードモータ６０は、例えば２段減速する場合、大歯車７４と小歯車７８を軸芯７２に固設し、大歯車７４をウォーム６４に噛合させ、小歯車７８を出力軸６６に固設された大歯車７６に噛合させる構成にする。また、３段減速する場合、小歯車８０と大歯車８２を軸芯７０に追加して、大歯車７４をウォーム６４に噛合させ、小歯車７８を大歯車８２に噛合させ、小歯車８０を出力軸６６に固設された大歯車７６に噛合させる構成にする。４段減速する場合、小歯車８４と大歯車８６を軸芯６８に追加して、大歯車７４をウォーム６４に噛合させ、小歯車７８を大歯車８２に噛合させ、小歯車８０を大歯車８６に噛合させ、小歯車８４を出力軸６６に固設された大歯車７６に噛合させる構成にする。

また、主要構成を共通化し歯車を変更することによって減速比を変更する他のギヤードモータとしては、例えば図７に示すギヤードモータ８８がある。ギヤードモータ８８は、図７（ａ）に示すように、モータ９０の回転軸９２とモータ９０の回転力を出力する出力軸９４の出力歯車９６との間に、小歯車９８と大歯車１００とで構成される第１の減速歯車１０２と、小歯車１０４と大歯車１０６とで構成される第２の減速歯車１０８と、減速歯車を回転可能に軸支する４本の回転軸１１０ａ，１１２ａ，１１０ｂ，１１２ｂとを備えている。第１の減速歯車１０２および第２の減速歯車１０８は、回転軸１１０ａ，１１２ａにそれぞれ軸支されている。

このギヤードモータ８８は、減速歯車の外径を変更して減速比を変更する。このとき、減速歯車の外径を変更すると軸間距離が変動するので、図７（ｂ）に示すように、外径を変更した第１の減速歯車１０２’および第２の減速歯車１０８’は、回転軸１１０ａ，１１２ａとは軸間距離の異なる回転軸１１０ｂ，１１２ｂにそれぞれ軸支される。

特開２００４−１１７３１号公報

しかしながら、特許文献１に示すギヤードモータ６０は、減速比によっては、複数の軸芯６８，７０，７２のうちの一部が使われないことがある。このように、ギヤードモータ６０は使われない軸芯を備える場合もあるため、部品点数の増加によりコストが上昇するという問題がある。また、所定の減速比を得るために、複数の減速歯車を組み合わせるので、限られたスペースの中では、輪列を構成することができないときがあるという問題がある。

一方、図７に示すギヤードモータ８８においても、使われない回転軸を常に備える構成であるため、部品点数の増加によりコストが上昇するという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、限られたスペースの中で輪列を構成することができ、部品点数の削減によるコスト削減が可能なギヤードモータおよびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係るギヤードモータは、請求項１に記載のように、モータと、このモータの回転が伝達される出力歯車が固設された前記モータの回転力を出力する出力軸とを有し、同軸状に一体化された大径歯車と小径歯車とで構成され、組み合わせることにより所定の減速比にして前記モータの回転を前記出力歯車に伝達する複数の複合歯車が、この複数の複合歯車を支持する支持部材上に別設された金属製の支持軸により回転自在に軸支されて前記モータと前記出力歯車との間に配置されるとともに、前記複数の複合歯車の前記出力歯車側に配置される複合歯車と前記出力歯車との間には、前記出力歯車側に配置される複合歯車の大径歯車と前記出力軸とを離間させるアイドル歯車が、この複合歯車の小径歯車および出力歯車と噛合した状態で設けられ、前記アイドル歯車は、前記支持軸の位置を変更させずに前記所定の減速比を変更するために前記複数の複合歯車のうちの一対の複合歯車の互いに噛合する大径歯車と小径歯車の径を変更したときに、前記アイドル歯車が介在することによって前記出力歯車側に配置された前記複合歯車の大径歯車と前記出力軸とが干渉しない大きさに設定されていることを特徴とすることを要旨とするものである。

この場合、請求項２に記載のように、前記アイドル歯車を回転自在に軸支するアイドル歯車の支持軸は、前記支持部材と一体形成されていることが望ましい。

このとき、請求項３に記載のように、前記支持部材および前記アイドル歯車の支持軸は、樹脂により一体形成されていることが望ましい。

そして、請求項４に記載のように、前記支持部材は、前記モータの上側を覆って配置され前記モータの回転軸が貫通するモータ地板により構成されているとともに、このモータ地板には、このモータ地板を貫通した前記モータの回転軸の末端を支持する軸受が形成されていることが望ましい。

一方、本発明に係るギヤードモータの製造方法は、請求項１から４のいずれかに記載のギヤードモータの製造方法であって、前記複数の複合歯車は、軸間距離が同じで減速比が異なる組み合わせが複数組用意されており、前記複数の複合歯車の複数の組み合わせの中から適宜特定の組み合わせが選択されて組み込まれることを要旨とするものである。

本発明の請求項１に記載のギヤードモータによれば、複数の複合歯車の出力歯車側に配置される複合歯車と出力歯車との間にこの複合歯車および出力歯車と噛合した状態でアイドル歯車が設けられているので、出力歯車側に配置される複合歯車の大径歯車と出力軸とが離間して、出力歯車側に配置される複合歯車の大径歯車と出力軸とが干渉しにくくなる。これにより、複合歯車の大径歯車と出力軸とを一切干渉させることなく、複数の複合歯車の外径を変更させることにより減速比を変更することができる。故に、複数の複合歯車を軸支するそれぞれの支持軸の位置を変更させずにすむので、高価な金属支持軸を余分に設ける必要がない。そして、限られたスペースの中で輪列を構成することができ、部品点数の削減によるコスト削減を図ることができる。

この場合、請求項２に記載のように、アイドル歯車を回転自在に軸支する支持軸が支持部材と一体形成されている構成であれば、アイドル歯車の支持軸部品を削減することができる。

このとき、請求項３に記載のように、支持部材およびアイドル歯車の支持軸が樹脂により一体形成されている構成であれば、アイドル歯車の支持軸部品を削減することができるとともに、樹脂化によるコスト削減を図ることができる。

そして、請求項４に記載のように、支持部材がモータの上側を覆って配置されモータの回転軸が貫通するモータ地板により構成されているとともに、このモータ地板には、このモータ地板を貫通したモータの回転軸の末端を支持する軸受けが形成されている構成であれば、組付け容易なギヤードモータとなる。

本発明の請求項５に記載のギヤードモータの製造方法によれば、複数の複合歯車の組み合わせのみを変えるだけで、減速比の異なる複数種類のギヤードモータが構成可能となり、製造コストが削減できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るギヤードモータを表す分解斜視図である。図２は、図１に示すギヤードモータを組付けた斜視図である。図３は、図２に示すギヤードモータを蓋部材で覆った状態を表す斜視図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図５は、ギヤードモータの減速比を変更する例を示す模式図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るギヤードモータ１０は、モータ１２と、このモータ１２の回転が伝達される出力歯車１４が固設されモータ１２の回転力を出力する出力軸１６とを有し、モータ１２と出力軸１６との間に、モータ１２の回転を出力軸１６の出力歯車１４に伝達する第１の複合歯車１８、第２の複合歯車２０、およびアイドル歯車２２を備えている。ギヤードモータ１０は、モータ１２から供給される回転を減速し回転力を増加させて出力軸１６から出力を行なうものである。

モータ１２は、ロータ２５と、固定軸２６とを備えた略円柱形状のステッピングモータであり、ギヤードモータ１０を収容するケース本体２４の収容部２４ａに収められている。ロータ２５とロータピニオン２５ａとは、樹脂により一体に形成されており、回転中心には、固定軸２６が遊嵌される貫通孔が形成され、ロータは固定軸２６に支承されて回転可能になっている。

モータ１２の上には、複合歯車１８，２０やアイドル歯車２２などの部品を支持する支持部材となる略円盤状のモータ地板２８が配置されている。モータ地板２８は樹脂により形成されており、モータ地板２８の中央には、モータ１２の固定軸２６が貫通する貫通孔２８ａが設けられており、この貫通孔２８ａを跨ぐように、貫通孔２８ａを貫通したモータ１２のロータピニオン２５ａおよび固定軸２６の末端を軸支する軸受３０が形成されている。

モータ地板２８の上面の所定位置には、略円筒状の軸受３２，３４がモータ地板２８と一体形成されており、第１の複合歯車１８および第２の複合歯車２０をそれぞれ軸支する金属製の第１の支持軸３６および第２の支持軸３８が、それぞれ軸受３２，３４に別体として支持された状態で立設している。第１の支持軸３６および第２の支持軸３８にはそれぞれ第１の複合歯車１８および第２の複合歯車２０が支持軸から取り外し可能に挿通されて回転可能に軸支されている。

第１の複合歯車１８および第２の複合歯車２０は、外径の異なる略円盤状の大径歯車と小径歯車とが同軸状に一体化されたもので構成されており、このような一対の複合歯車１８，２０の互いに噛合する大径歯車と小径歯車の径を変更することにより所定の減速比にして（減速して）モータ１２から供給される回転を出力歯車１４に伝達する。第１の複合歯車１８は、第１の大径歯車４０と第１の小径歯車４２とからなり、第２の複合歯車２０は第２の大径歯車４４と第２の小径歯車４６とからなっている。

第１の複合歯車１８は、第１の大径歯車４０が下側でその上側に第１の小径歯車４２が同軸状に配置されており、第１の大径歯車４０がロータピニオン２５ａに噛合している。そして、第２の複合歯車２０は、第２の小径歯車４６が下側でその上側に第２の大径歯車４４が同軸状に配置されており、第２の大径歯車４４が第１の小径歯車４２に噛合している。これにより、モータ１２からの回転は、ロータピニオン２５ａと第１の大径歯車４０との間で減速され、さらに第１の小径歯車４２と第２の大径歯車４４との間で減速されて、アイドル歯車２２へ伝達される。

第１の支持軸３６および第２の支持軸３８は、大径歯車と小径歯車とが同軸状に一体化された第１の複合歯車１８および第２の複合歯車２０をそれぞれ軸支するので、小径歯車に合わせて軸径が小さくなっている。よって、軸の強度を確保するためには、第１の支持軸３６および第２の支持軸３８を金属シャフトにすることが好ましい。

さらにモータ地板２８の上面の所定位置には、略円筒状のアイドル歯車の支持軸４８がモータ地板２８と樹脂により一体形成されている。アイドル歯車の支持軸４８の先端周縁の一部分には、アイドル歯車の支持軸４８を蓋部材５２に固定する固定凸部４８ａが設けられている。アイドル歯車の支持軸４８にはアイドル歯車２２が取り外し可能に挿通されて回転可能に軸支されている。

アイドル歯車の支持軸４８に軸支されるアイドル歯車２２は、第２の複合歯車２０と出力歯車１４との間に配置される歯車であり、第２の複合歯車２０の第２の小径歯車４６および出力歯車１４とそれぞれ噛合する。アイドル歯車２２は、第２の複合歯車２０の第２の小径歯車４６と出力歯車１４との間で回転を伝達する（仲介する）働きをするものであるが、１つの歯車で構成されていることから、減速比には影響しない遊び歯車となっている。

１つの歯車で構成されるアイドル歯車２２は、複合歯車の小径歯車のように外径の大きさが特に制限されることはない。よって、アイドル歯車の支持軸４８の外径の大きさは、小径歯車を備える複合歯車の支持軸ほど小さく制限されるものではないので、軸径を大きくして強度を高めることが可能である。つまり、アイドル歯車の支持軸４８は、回転力が大きいときにも、細くて強度の高い金属シャフトではなく樹脂により形成することが可能である。

アイドル歯車２２は出力歯車１４と噛合する。出力歯車１４の回転中心には、一側から出力軸１６が延設され、他側には略円筒状の出力軸の軸受５０に回転可能に係合される不図示の係合突起が形成されている。

以上の構成の部品を組付けることで、図２に示すギヤードモータ１０が完成する。

そして、図３に示すように、ケース本体２４の上には、一面が開口した略箱形の蓋部材５２が、開口面を下にして覆い被せられる。このとき、蓋部材５２の周縁部５２ａとケース本体２４の周縁部２４ｂとが当接される。ケース本体２４の周縁部２４ｂの所定の４箇所には、爪片５４がケース本体２４のやや内側に向けて立設されており、ケース本体２４の周縁部２４ｂと当接する蓋部材５２の周縁部５２ａを外側から把持することで蓋部材５２がケース本体２４に固定される。

ケース本体２４と蓋部材５２のそれぞれの長辺の両側には、ケース本体２４と蓋部材５２とを当接した状態において一致する位置に、ボルトなどで相手部品に取付け可能にする取付孔５６ａ，５６ｂが設けられている。蓋部材５２の上面には、出力軸１６が露出する円孔５２ｂが形成されており、円孔５２ｂから露出する出力軸１６は、給湯器のバルブなどに接続される。

ここで、蓋部材５２を覆い被せた状態におけるＡ−Ａ断面図を図４に示す。図４では、アイドル歯車の支持軸４８と蓋部材５２との間の固定構造を表している。蓋部材５２の内側には、アイドル歯車の支持軸４８の固定凸部４８ａに対応する位置に固定部材５２ｃが設けられている。固定部材５２ｃの先端面には、図示しない凹部が形成されており、蓋部材５２をケース本体２４に覆い被せると、図示しない凹部と固定凸部４８ａとが凹凸嵌合することにより、アイドル歯車の支持軸４８は、蓋部材５２にも固定されるようになっている。これにより、アイドル歯車の支持軸４８は、両持ち構造となって、回転力が比較的大きいときにも十分な強度を有する。なお、回転力が比較的小さい機器に使用するギヤードモータ１０であれば、アイドル歯車の支持軸４８は、蓋部材５２の固定凹部５２ｃで固定しない片持ち構造であっても良い。

また、図４では、モータ部分の断面を示している。ロータ２５とロータピニオン２５ａとは樹脂により一体に形成されており、回転中心には、固定軸２６が遊嵌される貫通孔が形成され、ロータ２５は固定軸２６に支承されて回転可能になっている。そして、モータ１２の固定軸２６の末端は、軸受３０に軸支されている。

以上に示すギヤードモータ１０は、モータ１２が駆動すると、ロータの回転により固定軸２６のロータピニオン２５ａから第１の複合歯車１８の第１の大径歯車４０へ所定の減速比で回転が伝達される（第１段の減速）。第１の大径歯車４０へ伝達された回転は、第１の複合歯車１８の第１の小径歯車４２から第２の複合歯車２０の第２の大径歯車４４へ所定の減速比で回転が伝達される（第２段の減速）。そして、第２の大径歯車４４へ伝達された回転は、第２の複合歯車２０の第２の小径歯車４６からアイドル歯車２２を介して小径歯車４６より大径に形成された出力軸１６の出力歯車１４へ所定の減速比で回転が伝達される（第３段の減速）。これにより、ギヤードモータ１０は、モータ１２から供給される回転を減速して回転力を増加させて出力軸１６から出力を行なう。

次に、ギヤードモータ１０の減速比の変更について説明する。

図５（ａ）に示すように、ギヤードモータ１０は、ロータピニオン２５ａと噛合する第１の大径歯車４０を備えた第１の複合歯車１８が第１の支持軸３６に取り外し可能に軸支されており、第１の複合歯車１８の第１の小径歯車４２と噛合する第２の大径歯車４４を備えた第２の複合歯車２０が第２の支持軸３８に取り外し可能に軸支されている。そして、第２の複合歯車２０の第２の小径歯車４６と噛合するアイドル歯車２２がアイドル歯車の支持軸４８に軸支されており、アイドル歯車２２は出力歯車１４と噛合している。

そして、図５（ｂ）に示すように、第１の複合歯車１８を、第１の小径歯車４２の外径を小さくした第１の小径歯車４２’を備えた第１の複合歯車１８’と交換し、第２の複合歯車２０を、第１の小径歯車４２’と噛合するように第２の大径歯車４４の外径を大きくした第２の大径歯車４４’を備えた第２の複合歯車２０’と交換することにより、ギヤードモータ１０の減速比を大きくすることができる。

このように、本発明に係るギヤードモータは、一対の複合歯車１８，２０の互いに噛合する大径歯車と小径歯車の径を変更して減速比を設定する。このとき、２つの複合歯車の組合わせは、軸間距離が同じで減速比が異なる組み合わせを複数組用意することが可能であり、複数組の中から所望の減速比を有する組み合わせを適宜選択してギヤードモータに組み込むことができる。これにより、複合歯車１８，２０の組み合わせのみを変えるだけで、減速比の異なる複数種類のギヤードモータが構成可能となり、製造コストが削減できる。

以上の構成のギヤードモータ１０は、第２の複合歯車２０と出力歯車１４との間にアイドル歯車２２を介在させているので、アイドル歯車２２を介在させない従来の構成のものと比べて、第２の複合歯車２０を軸支する第２の支持軸３８は、出力軸１６と離れる方向に立設される。つまり、第２の複合歯車２０の第２の大径歯車４４と出力軸１６との距離を大きくすることができるので、拡径側への変更代が大きくなり、第２の複合歯車２０の第２の大径歯車４４の外径を大きくして減速比を変更するときにも、第２の大径歯車４４と出力軸１６とが干渉しにくい。

これにより、複合歯車２０の大径歯車４４と出力軸１６とを一切干渉させることなく、複合歯車１８，２０の外径を変更させることにより減速比を変更することができる。故に、複合歯車１８，２０を軸支するそれぞれの支持軸３６，３８の位置を変更させずにすむので、高価な金属支持軸を余分に設ける必要がない。そして、限られたスペースの中で輪列を構成することができ、部品点数の削減によるコスト削減を図ることができる。

また、アイドル歯車の支持軸４８をモータ地板２８と一体形成しているので、アイドル歯車の支持軸部品を削減することができる。さらに、アイドル歯車の支持軸４８とモータ地板２８は樹脂により一体形成すれば、樹脂化によるコスト削減を図ることができる。そして、上記のようなモータ地板２８であれば、モータ地板２８をモータ１２上に載せ、モータ地板２８の各支持軸にそれぞれ複合歯車１８，２０・アイドル歯車２２を軸支すればギヤードモータ１０が組付けされるので、組付けを容易にすることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、モータ１２と出力歯車１４が固設された出力軸１６との間に配置される複合歯車は、３つ以上備える構成であっても良いことは勿論である。また、支持部材はモータ地板に限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係るギヤードモータを表す分解斜視図である。 図１に示すギヤードモータを組付けた斜視図である。 図２に示すギヤードモータを蓋部材で覆った状態を表す斜視図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図である。 ギヤードモータの減速比を変更する例を示す模式図である。 従来のギヤードモータを表す模式図である。 従来のギヤードモータを表す模式図である。

符号の説明

１０ ギヤードモータ
１２ モータ
１４ 出力歯車
１６ 出力軸
１８，２０ 複合歯車
２２ アイドル歯車
２８ モータ地板（支持部材）
３６，３８ 支持軸
４０，４４ 大径歯車
４２，４６ 小径歯車
４８ アイドル歯車の支持軸

Claims (5)

1. モータと、このモータの回転が伝達される出力歯車が固設された前記モータの回転力を出力する出力軸とを有し、
   同軸状に一体化された大径歯車と小径歯車とで構成され、組み合わせることにより所定の減速比にして前記モータの回転を前記出力歯車に伝達する複数の複合歯車が、この複数の複合歯車を支持する支持部材上に別設された金属製の支持軸により回転自在に軸支されて前記モータと前記出力歯車との間に配置されるとともに、
   前記複数の複合歯車の前記出力歯車側に配置される複合歯車と前記出力歯車との間には、前記出力歯車側に配置される複合歯車の大径歯車と前記出力軸とを離間させるアイドル歯車が、この複合歯車の小径歯車および出力歯車と噛合した状態で設けられ、
   前記アイドル歯車は、前記支持軸の位置を変更させずに前記所定の減速比を変更するために前記複数の複合歯車のうちの一対の複合歯車の互いに噛合する大径歯車と小径歯車の径を変更したときに、前記アイドル歯車が介在することによって前記出力歯車側に配置された前記複合歯車の大径歯車と前記出力軸とが干渉しない大きさに設定されていることを特徴とすることを特徴とするギヤードモータ。
2. 前記アイドル歯車を回転自在に軸支するアイドル歯車の支持軸は、前記支持部材と一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。
3. 前記支持部材および前記アイドル歯車の支持軸は、樹脂により一体形成されていることを特徴とする請求項２に記載のギヤードモータ。
4. 前記支持部材は、前記モータの上側を覆って配置され前記モータの回転軸が貫通するモータ地板により構成されているとともに、このモータ地板には、このモータ地板を貫通した前記モータの回転軸の末端を支持する軸受が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のギヤードモータ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のギヤードモータの製造方法であって、前記複数の複合歯車は、軸間距離が同じで減速比が異なる組み合わせが複数組用意されており、前記複数の複合歯車の複数の組み合わせの中から適宜特定の組み合わせが選択されて組み込まれることを特徴とするギヤードモータの製造方法。

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