JP4845693B2 - ギヤードモータ - Google Patents

Description

本発明は、モータに関し、特に、駆動源たるモータの回転出力が歯車輪列を介して従動出力軸に伝達されて出力されるギヤードモータに関するものである。

従来より、駆動出力軸にマグネット（永久磁石）が設けられたロータの周囲にコイルが装着され、そのコイルに電流を流すことにより、コイルから発生する磁界を受けてロータが回転駆動されるギヤードモータおよびモータが知られている（例えば特許文献１参照）。

このようなギヤードモータにおいては、ロータの駆動出力軸に複数の従動ギヤ軸からなる歯車輪列を介して、従動出力軸が連繋されている。この従動出力軸には、プーリやスプロケットといった出力部材が設けられており、この出力部材に張架されるベルト、チェーンといった出力伝達部材を介して、回転出力が被駆動体に伝達される。

特開昭６２−２９０３３２号公報

しかしながら、このようなギヤードモータの出力機構において、ギヤードモータの回転出力がベルト等の出力伝達部材により被駆動体に伝達される場合、この出力伝達部材を介して、ギヤードモータの従動出力軸に対してラジアル荷重が負荷されるため、従動出力軸が変形してしまうという問題があった。

また、歯車輪列を介さずに、直接ロータの駆動出力軸に出力部材を設けて、回転動力を伝達する場合もある。この場合も同様に、ロータの駆動出力軸にラジアル荷重が負荷され、駆動出力軸が変形してしまうという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、駆動源たるモータの回転出力が歯車輪列を介して従動出力軸に伝達されるギヤードモータにおいて、出力部材にラジアル荷重が負荷されることによる従動出力軸の変形を簡易な構成で防止することができるギヤードモータを提供することにある。

また、本発明の別の課題は、駆動出力軸に直接出力部材が設けられて回転動力が伝達されるモータにおいて、出力部材にラジアル荷重が負荷されることによる駆動出力軸の変形を簡易な構成で防止することができるモータ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、駆動源の駆動出力軸に連繋される複数の従動ギヤ軸からなる歯車輪列、および該歯車輪列に連繋されて前記駆動源の回転出力が伝達されると共にラジアル荷重が負荷される従動ラジアル出力軸がギヤードケースに配置され、該従動ラジアル出力軸の出力端側にプーリ、スプロケット、カム、クランク等の出力部材が備えられたギヤードモータにおいて、前記従動ラジアル出力軸の周囲には該従動ラジアル出力軸を補強する補強筒が設けられると共に、前記ギヤードケースの上面には前記従動ラジアル出力軸の軸方向に突出する段差状の補強部が設けられ、該補強部と前記補強筒とが一体的に形成され、前記ギヤードケースの前記補強部には、前記歯車輪列の各従動ギヤ軸の一端を支承する軸受筒部が一体的に形成され、前記歯車輪列のうち少なくとも一つは前記ギヤードケース内の対向する２面に構成された軸受に保持されてい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、前記補強部は、少なくとも前記従動ラジアル出力軸に対してラジアル負荷の掛かる方向に形成されておればさらに好適である。このように構成することで、ラジアル負荷の掛かる方向の強度が向上するため、従動ラジアル出力軸が効果的に補強されることとなる。

また、請求項３に記載のように、前記出力部材には張力が与えられた出力伝達部材が係合されていることがよい。このようなものにおいては、従動ラジアル出力軸へ負荷がかかることから、補強部による従動ラジアル出力軸の補強がより効果的である。

また、請求項４に記載のように、前記補強筒は、前記ギヤードケースから前記従動ラジアル出力軸の出力端側に突設され、前記従動ラジアル出力軸の軸受は前記ギヤードケースの外側に構成されているか、請求項５に記載のように、前記補強筒は、前記ギヤードケースの前記補強部と略面一に形成され、前記従動ラジアル出力軸の軸受は前記ギヤードケースの内側に構成されていればよい。これにより、従動ラジアル出力軸が効果的に補強されることとなる。

また、請求項６に記載のように、前記出力部材の一部は前記従動ラジアル出力軸と前記補強筒に挾持され、前記従動ラジアル出力軸の軸受は前記出力部材の一部と対向する面に構成されていればよい。

本発明に係るギヤードモータによれば、モータの回転出力が伝達される従動ラジアル出力軸は、その周囲に設けられた補強筒で補強されており、この補強筒は、ギヤードケースの上面に突出して設けられた段差状の補強部と一体的に形成されている。そのため、出力部材に負荷されるラジアル荷重によって発生する従動ラジアル出力軸の変形、破損等を抑えた、高品質のギヤードモータとすることができる。また、軸受筒部が軸受としての役割だけでなく、補強部に対してリブの役割を果たすこととなるため、補強部の強度を大きく向上させることができる。さらに、ギヤードケースの対向する２面が歯車輪列の回転軸によって架橋されることとなるため、ギヤードケースの強度が向上する。

以下に本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、本発明の第１の実施形態について、図１〜４を参照して説明する。ここで、図１は本実施形態に係るギヤードモータの歯車輪列を展開して示した説明図、図２はギヤードモータ１０の平面図、図３は図２に示した平面図を一部破断して示した図、図４は本実施形態に係るギヤードモータ１０の側面図である。なお、図１の歯車輪列の展開図は、図２におけるＡ１−Ａ２線に沿って展開した図である。

図１〜４に示されるギヤードモータ１０は、駆動源としてのステッピングモータ１４と、該ステッピングモータ１４の回転駆動を変速する第１，第２，第３の従動ギヤ軸２２，２４，２６からなる歯車輪列２０と、該歯車輪列２０により伝達されたステッピングモータ１４の回転駆動力によって回転駆動され、一軸端にラジアル負荷の掛かる従動ラジアル出力軸１６とが合成樹脂材料製のギヤードケース１８内に収納されてなる。

ギヤードケース１８は、下ケース１８ａとその上に被着される上ケース１８ｂとからなる。従動ラジアル出力軸１６の出力端には、この実施形態ではプーリ３０（本発明に係る出力部材に該当する）が設けられており、該プーリ３０に張架される動力伝達ベルト３１（本発明に係る出力伝達部材に該当する）を介して被駆動体に連繋される。なお、ギヤードケース１８には、取付孔９９ａ，９９ｂが設けられており、この取付孔９９ａ，９９ｂを利用して、ギヤードモータ１０は、被駆動体が備えられた装置に取り付けられる。この場合、下ケース１８ａと上ケース１８ｂが一緒に装置に取り付けられることとなるため、下ケース１８ａおよび上ケース１８ｂは強固に固定される。

前記ステッピングモータ１４は、駆動出力軸４０の周りにマグネット（永久磁石）４２が固着されたロータ４４が、その反出力側軸端が合成樹脂材料製のモータケース１２の底面に取り付けられた軸受板４６にリーフスプリング４８を介して支承され、一方、出力側軸端が前記ギヤードケース１８の下ケース１８ａに設けられる開口１８ｃより該ギヤードケース１８内に突出し、該下ケース１８ａ内に樹脂材料により一体成形される軸受部５０により支承されている。該ロータ４４の駆動出力軸４０の出力端側には、前記歯車輪列２０にモータの回転を伝達するためのモータピニオン５２が設けられている。

そして、前記モータケース１２内には、前記ロータ４４の周りにステータ５４が設けられている。ステータ５４は、背中合わせに配置されるステータコア５４ａ，５４ｂにそれぞれボビン５６ａに巻線コイル５６ｂが装着されたボビン付きコイル５６が装着されている。この巻線コイル５６ｂと電気的に接続されたリード線６２が前記モータケース１２の一側に設けられるブラケット５８を介して引き出されており、このリード線６２から両ステータコア５４ａ，５４ｂに装着される巻線コイル５６ｂに電流を流し、磁界を生じさせることにより、前記ロータ４４が回転駆動される。

一方、上ケース１８ｂには、従動ラジアル出力軸１６側に突出した段差状の補強部７６が設けられている。また、前記ギヤードケース１８内に収納される歯車輪列２０を構成する第１，第２，第３の従動ギヤ軸２２，２４，２６の一端は、下ケース１８ａに合成樹脂材料の一体成形により形成される軸受筒部６４，６６，６８に支承され、他端は、上記補強部７６と合成樹脂材料の一体成形により形成された軸受筒部７０，７２，７４に支承されている。

そして、前記第１，第２，第３の各従動ギヤ軸２２，２４，２６には、それぞれ小径ギヤと大径ギヤとが一体に設けられ、ステッピングモータ１４のモータピニオン５２と第１の従動ギヤ軸２２の大径ギヤ２２ａとが歯合され、該第１の従動ギヤ軸２２の小径ギヤ２２ｂと第２の従動ギヤ軸２４の大径ギヤ２４ａとが歯合され、該第２の従動ギヤ軸２４の小径ギヤ軸２４ｂと第３の従動ギヤ軸２６の大径ギヤ２６ａとが歯合されている。

一方、前記従動ラジアル出力軸１６は、その一端に形成される軸受筒部１６ａが、ギヤードケース１８の下ケース１８ａ側に合成樹脂材料の一体成形により突出形成される軸受軸部７７に回転自在に挿通支承され、他端側には、合成樹脂材料製のプーリ３０の下端面に形成される嵌挿筒部３０ａが嵌着され、その嵌挿筒部３０ａが、ギヤードケース１８の上ケース１８ｂ側に合成樹脂材料による一体成形により形成される補強筒８０の先端開口筒部８１に回転摺動自在に嵌挿支持されている。該補強筒８０の内周面には、前記従動ラジアル出力軸１６の外周面に突設される段部１６ｂの抜け止め防止用の抜け止め部８２が設けられている。

そして、該従動ラジアル出力軸１６には、前記第３の従動ギヤ軸２６の小径ギヤ２６ｂに歯合されるギヤ１６ｃが設けられ、これにより前記ステッピングモータ１４の回転出力が第１，第２，第３の従動ギヤ軸２２，２４，２６群からなる歯車輪列を介して従動ラジアル出力軸１６に伝達される。そして、該ラジアル出力軸１６の先端とプーリ３０は、Ｄカット部９０により係合されているため、従動ラジアル出力軸は、プーリ３０と一体的に回転駆動されることとなる。

この時、プーリ３０には、動力伝達ベルト３１を介して図２の矢印Ｘの方向にラジアル荷重が負荷されることとなる。このラジアル荷重のうち大部分は補強筒８０を介して補強部７６で吸収されるため、従動ラジアル出力軸１６に大きな負荷が掛かることはない。また、図２に記載されるように、補強部７６がラジアル負荷の掛かる方向Ｘに形成されておれば、従動ラジアル出力軸１６の補強効果に優れたものとなる。

さらに、前述したように、補強部７６には、ギヤードケース１８内に収納される第１，第２，第３の従動ギヤ軸２２，２４，２６の一端が支承される軸受筒部７０，７２，７４と一体的に形成されている。そのため、軸受筒部７０，７２，７４が補強部７６の強度を高めるリブの役割を果たすこととなるため、従動ラジアル出力軸１６の更なる補強効果が期待できる。

また、第１，第２，第３の従動ギヤ軸２２，２４，２６は、ギヤードケース１８内の対向する２面に構成された軸受筒部に支持されているため、ギヤードケース１８を構成する下ケース１８ａと上ケース１８ｂの接続強度を向上させることができる。

これに対し、本発明の第２の実施形態に係るギヤードモータ１００の歯車輪列を展開して示した説明図を図５に示す。このギヤードモータ１００は、上記第１の実施形態に係るギヤードモータ１０と比較し、従動ラジアル出力軸１６が短い。このような場合には、図５に示すように、従動ラジアル出力軸１６が上ケース１８ｂによって支持されるような構造にすればよい。

つまり、ギヤードモータ１０では、プーリ３０に負荷されるラジアル荷重が、プーリ３０から補強筒８０を介して補強部７６に負担させる構造であるのに対し、第２の実施形態に係るギヤードモータ１００は、プーリ３０に負荷されるラジアル荷重を従動ラジアル出力軸１６から直接補強部７６に伝達して負担させることで、従動ラジアル出力軸１６の変形等を防止する構造になっている。

ここで、上記第１および第２の実施形態では、ステッピングモータ１４の駆動出力が歯車輪列２０を介して従動ラジアル出力軸１６に伝達されるギヤードモータについて説明したが、別の実施形態として、減速歯車等が一切備えられていない（ステッピング）モータについても上記ギヤードモータと同様の技術的思想が適用可能である。

つまり、モータの駆動出力軸に直接プーリ等の出力部材が取り付け固定される場合、上記実施形態では、ギヤードケースと一体的に設けられていたモータの駆動出力軸を補強する補強筒および補強部を、モータケースと一体的に設けられるように構成すれば、上記実施形態と同様に、ラジアル荷重が負荷されることによるモータの駆動出力軸の変形等を防止することができる。

このように、本発明の一実施形態に係るギヤードモータあるいはモータによれば、ギヤードモータあるいはモータの回転出力が伝達される従動ラジアル出力軸１６は、その周囲に設けられた補強筒８０で補強されており、この補強筒８０は、ギヤードケース１８の上面に突出して設けられた段差状の補強部７６と一体的に形成されている。そのため、上記従動ラジアル出力軸１６に負荷されるラジアル荷重によって、従動ラジアル出力軸１６の変形、破損等を抑えた高品質のギヤードモータあるいはモータとすることができる。

また、上記補強部７６は、従動ラジアル出力軸１６に対してラジアル負荷の掛かる方向に形成されており、プーリ３０には、張力が与えられた動力伝達ベルトが係合されているため、従動ラジアル出力軸１６を効率よく補強することができる。

さらに、ギヤードケース１８の補強部７６には、歯車輪列２０の各従動ギヤ軸２２，２４，２６の一端を支承する軸受筒部７０，７２，７４が一体的に形成されており、この軸受筒部７０，７２，７４が補強部７６に対してリブの役割をも果たすこととなるため、補強部７６の強度が向上する。

また、歯車輪列２０は、ギヤードケース１８内の対向する２面に構成された軸受に支持されているため、ギヤードケース１８を構成する下ケース１８ａと上ケース１８ｂの接続強度を向上させることができる。

また、補強筒８０がギヤードケース１８から従動ラジアル出力軸１６の出力端側に突設され、従動ラジアル出力軸１６の軸受がギヤードケース１８の外側に構成されるか、あるいは、補強筒部８０がギヤードケース１８の補強部８０と略面一に形成され、従動ラジアル出力軸１６の軸受がギヤードケース１８の内側に構成されているため、従動ラジアル出力軸１６が効果的に補強されることとなる。

さらに、プーリ３０の一部は、従動ラジアル出力軸１６と補強筒８０に挾持され、その従動ラジアル出力軸１６の軸受はプーリ３０の一部と対向する面に構成されているため、プーリ３０に負荷されるラジアル荷重を補強筒８０を介して効率よく補強部７６に負担させることができ、従動ラジアル出力軸１６の負荷が軽減される。

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、上記実施形態では、モータの駆動出力がプーリおよびベルトにより被駆動体に伝達されることを説明したが、スプロケットおよびチェーンによる伝達機構や、クランク機構、カム機構等、モータの回転動力が被駆動体に確実に伝達され、出力軸に対してラジアル負荷の掛かるものであれば本発明の技術的思想は適用可能であることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態に係るギヤードモータの歯車輪列を展開して示した説明図である。 図１に示したギヤードモータの平面図である。 図２に示したギヤードモータの平面図を一部破断して示した図である。 図１に示したギヤードモータの側面図である。 本発明の第２の実施形態に係るギヤードモータの歯車輪列を展開して示した説明図である。

符号の説明

１０ ギヤードモータ
１４ ステッピングモータ
１６ 従動ラジアル出力軸
１８ ギヤードケース
２０ 歯車輪列
２２，２４，２６ 従動ギヤ軸
３０ プーリ（出力部材）
３１ 動力伝達ベルト（出力伝達部材）
４０ 駆動出力軸
７０，７２，７４ 軸受筒部
７６ 補強部
８０ 補強筒

Claims (6)

1. 駆動源の駆動出力軸に連繋される複数の従動ギヤ軸からなる歯車輪列、および該歯車輪列に連繋されて前記駆動源の回転出力が伝達されると共にラジアル荷重が負荷される従動ラジアル出力軸がギヤードケースに配置され、該従動ラジアル出力軸の出力端側にプーリ、スプロケット、カム、クランク等の出力部材が備えられたギヤードモータにおいて、
   前記従動ラジアル出力軸の周囲には該従動ラジアル出力軸を補強する補強筒が設けられると共に、前記ギヤードケースの上面には前記従動ラジアル出力軸の軸方向に突出する段差状の補強部が設けられ、該補強部と前記補強筒とが一体的に形成され、
   前記ギヤードケースの前記補強部には、前記歯車輪列の各従動ギヤ軸の一端を支承する軸受筒部が一体的に形成され、
   前記歯車輪列のうち少なくとも一つは前記ギヤードケース内の対向する２面に構成された軸受に保持されていることを特徴とするギヤードモータ。
2. 前記補強部は、少なくとも前記従動ラジアル出力軸に対してラジアル負荷の掛かる方向に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. 前記出力部材は、プーリまたはスプロケットであって、該出力部材には張力が与えられたワイヤまたはチェーンのような出力伝達部材が係合されていることを特徴とする請求項１または２に記載のギヤードモータ。
4. 前記補強筒は、前記ギヤードケースから前記従動ラジアル出力軸の出力端側に突設され、前記従動ラジアル出力軸の軸受は前記ギヤードケースの外側に構成されることを特徴とする請求項１〜３に記載のギヤードモータ。
5. 前記補強筒は、前記ギヤードケースの前記補強部と略面一に形成され、前記従動ラジアル出力軸の軸受は前記ギヤードケースの内側に構成されることを特徴とする請求項１〜４に記載のギヤードモータ。
6. 前記出力部材の一部は前記従動ラジアル出力軸と前記補強筒に挾持され、前記従動ラジアル出力軸の軸受は前記出力部材の一部と対向する面に構成されることを特徴とする請求項４または５に記載のギヤードモータ。

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