JP6010101B2 - 減速装置、ギアドモータ、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、遊星歯車機構を含む減速装置などに関する。

従来から、電子機器及び遊技機器などで用いられる小型の精密モータとして、ギアドモータが利用されることがある。このようなギアドモータには、減速装置として遊星歯車機構を採用するものがあり、遊星歯車機構によって、出力軸では大きな減速比と大きな出力トルクとを得ることが可能となる。このような遊星歯車機構を備えるギアドモータとして、例えば特許文献１〜特許文献３に記載のような技術がある。

特開平６−２００９８８号公報 特開２００４−６０８６５号公報 特開２００４−９２７５８号公報

ところで、上記のようなギアドモータに含まれる遊星歯車機構では、各ギア（歯車）が樹脂で形成されることがある。樹脂で形成されたギア（樹脂ギアとも呼ばれる）は、金型に樹脂を流し込み、樹脂が固化した後に金型から取り出す射出成形方式が安価であるため広く採用されている。このようにして成形された樹脂ギアは、切り離しの際にゲートが残ってしまうが、このようなゲートにより、遊星歯車機構の小型化に制限が生じ、ひいては、遊星歯車機構を含むギアドモータの小型化の際に課題となることがあった。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一態様は、
入力軸（モータ軸１１）からの動力を減速して出力軸（５２）に伝達する減速装置であって、
前記入力軸からの動力を受け取るピニオン歯車（１３）と、
前記ピニオン歯車と噛合するよう設けられ、軸心に凹部が形成された第１遊星歯車（２０ａ〜２０ｃ）と、
前記第１遊星歯車の凹部と回転自在に結合されるよう、前記第１遊星歯車と同軸線上に設けられた第１キャリア入力軸（３１）を含み、動力を前記出力軸側に伝達する第１キャリア（３０）と、を備え、
前記第１キャリア入力軸（３１）は、前記第１遊星歯車の前記凹部と対向する位置に凹部を有しており、
前記第１遊星歯車の前記凹部には、前記第１キャリア入力軸の前記凹部により覆われる位置にゲート（２１ａ〜２１ｃ）が形成されている
ことを特徴とする減速装置である。

上記構成の減速装置によれば、ゲートに起因する装置の大型化を防止することができ、より小型化された減速装置を構成することができる。

また、本発明の別の態様では、上記減速装置において、
前記第１キャリア（３０）は、前記ピニオン歯車と同軸線上に、太陽歯車（３２）及び第１キャリア出力軸（３３）を有し、
前記太陽歯車と噛合するよう設けられた第２遊星歯車（２０ｄ〜２０ｅ）と、
前記第２遊星歯車と回転自在に結合されるよう、前記第２遊星歯車と同軸線上に設けられた第２キャリア入力軸（４１）を含み、動力を前記出力軸側に伝達する第２キャリア（４０）と、をさらに備え、
前記第２キャリア（４０）は、前記第１キャリア出力軸（３３）と回転自在に結合されるよう設けられた第１凹部（４５）と、前記第１キャリア出力軸の端部に対向する位置に設けられた第２凹部（４６）とを有しており、
前記第１キャリア出力軸の端部には、前記第２キャリアの前記第２凹部（４６）により覆われる位置にゲート（３４）が形成されている
ことを特徴とする。

上記構成の媒体供給装置によれば、ゲートに起因する装置の大型化をさらに防止することができ、これによってさらに小型化された減速装置を構成することができる。

また、本発明の別の態様は、
上記の減速装置と、前記入力軸を有するモータと、を備えることを特徴とするギアドモータ（１）である。

上記構成のギアドモータによれば、より小型化されたギアドモータを提供することができる。

また、本発明の別の態様は、
上記のギアドモータの一端に結合された筐体部（５）と、
前記ギアドモータに他端に結合され、前記筐体部（５）との間で相対的に回転移動する可動部（４）と、を備える
ことを特徴とする電子機器（スマートフォン２）である。

上記構成の電子機器によれば、小型のギアドモータを採用することにより、小型化された電子機器を提供することができる。また、ギアドモータが小型であるため、電子機器のデザインの自由度を高めることが可能となる。

ギアドモータの分解斜視図。 ギアドモータの断面図。 ギアドモータを含むスマートフォンの外観図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．ギアドモータの特徴
３．適用例
４．補足事項

＜１．実施形態＞
まず、本発明の実施形態について説明する。本実施形態のギアドモータは、樹脂で形成された遊星歯車及びキャリアにおけるゲートの位置に特徴がある。これによって、遊星歯車を含む小型の減速装置を構成することが可能となり、ひいては小型のギアドモータを構成することができる。

図１は、ギアドモータ１の分解斜視図である。図２は、ギアドモータ１の断面図である。図１及び図２に示されるように、本実施形態のギアドモータ１は、モータ１０で発生された動力が、モータ軸１１から減速装置を介して出力段キャリア５０の出力軸５２に伝達されるよう構成されている。この構成により、ギアドモータの出力軸５２は、モータ軸１１の回転に応じて、所定の減速比で回転する。以下、各部の構成について説明した後、本発明の特徴部分であるゲートの位置について説明する。

＜モータ１０、モータ軸１１、フランジ１２＞
モータ１０は、一般的によく用いられるステッピングモータなどであり、電圧の印加によりモータ軸１１が回転する。モータ１０は、フランジ１２及びギアケース６０により支持される。ギアケース６０には、モータ１０より後段（図２の上方）の遊星歯車機構が収納される。本実施形態のギアドモータ１において、遊星歯車機構は減速装置として機能する。また、モータ軸１１は、キャリア３０に設けられた凹部３５に、回転自在に結合される。

＜ピニオン歯車１３＞
モータ軸１１の先端部近傍には、ピニオン歯車１３が固定される。ピニオン歯車１３は、３個の遊星歯車２０ａ、２０ｂ及び２０ｃが噛合しており、第１段目の遊星歯車機構として機能する。

＜遊星歯車２０ａ〜２０ｃ、ゲート２１ａ〜２１ｃ＞
各遊星歯車２０ａ〜２０ｃは、ギアケース６０の内壁面に形成された内歯歯車６１に噛合すると共に、キャリア入力軸３１に回転自在に取り付けられる。より具体的には、遊星歯車２０ａ〜２０ｃには軸心に凹部が形成されており、この凹部にキャリア入力軸３１が回転自在に結合するよう構成される。また、各遊星歯車２０ａ〜２０ｃは樹脂で形成されており、成形時の名残であるゲート２１ａ〜２１ｃがそれぞれ残っている。これらのゲート２１ａ〜２１ｃは、それぞれキャリア入力軸３１に形成された凹部に覆われるよう配置されている。

＜キャリア入力軸３１＞
キャリア入力軸３１は、遊星歯車２０ａ〜２０ｃのそれぞれと同軸線上に設けられ、その端部の軸心を含む位置に凹部が形成される。上記のように、この凹部は、遊星歯車２０ａ〜２０ｃのゲート２１ａ〜２１ｃを覆うように形成されており、この凹部の作用によって、ゲートに起因する遊星歯車機構の厚みの増大を回避している。

＜キャリア３０＞
キャリア入力軸３１の後段（図２の上方）には、太陽歯車３２、キャリア出力軸３３、及びゲート３４が形成されており、これらのキャリア入力軸３１、太陽歯車３２、キャリア出力軸３３、及びゲート３４を含む構成をキャリア３０と呼ぶ。遊星歯車２０ａ〜２０ｃの回転及び公転によりキャリア入力軸３１が公転すると、キャリア入力軸３１と一体的に形成された太陽歯車３２、及びキャリア出力軸３３がこれに同期して回転する。なお、キャリアも遊星歯車と同様、樹脂で形成されている。キャリア３０には、その軸心を含む位置に凹部３５が形成されており、この凹部３５にはモータ軸１１が回転自在に結合されている。

＜太陽歯車３２＞
太陽歯車３２は、３個の遊星歯車２０ｄ〜２０ｆと噛合しており、第２段目の遊星歯車機構として機能する。

＜遊星歯車２０ｄ〜２０ｆ、ゲート２１ｄ〜２１ｆ＞
各遊星歯車２０ｄ〜２０ｆは、ギアケース６０の内壁面に形成された内歯歯車６１に噛合すると共に、キャリア入力軸４１に回転自在に取り付けられる。より具体的には、上記の遊星歯車２０ａ〜２０ｃとキャリア入力軸３１との関係と同様に、遊星歯車２０ｄ〜２０ｆには軸心に凹部が形成されており、この凹部にキャリア入力軸４１が回転自在に結合するよう構成される。各遊星歯車２０ｄ〜２０ｆは樹脂で形成されており、成形時の名残であるゲート２１ｄ〜２１ｆがそれぞれ残っている。これらのゲート２１ｄ〜２１ｆは、それぞれキャリア入力軸４１に形成された凹部に覆われるよう配置されている。

＜キャリア入力軸４１＞
キャリア入力軸４１は、遊星歯車２０ｄ〜２０ｆのそれぞれと同軸線上に設けられ、その端部の軸心を含む位置に凹部が形成される。上記のように、この凹部は、遊星歯車２０ｄ〜２０ｆのゲート２１ｄ〜２１ｆを覆うように形成されており、この凹部の作用によって、ゲートに起因する遊星歯車機構の厚みの増大を回避している。

＜キャリア出力軸３３、ゲート３４＞
キャリア出力軸３３は、モータ軸１１と同軸線上に設けられ、その端部には、成形時の名残であるゲート３４が残っている。キャリア出力軸３３は、キャリア４０の軸心を含む位置に形成された第１凹部４５に回転自在に結合されている。ゲート３４は、キャリア４０に形成された第２凹部４６に覆われるように配置されている。

＜キャリア４０＞
キャリア入力軸４１の後段（図２の上方）には、太陽歯車４２、キャリア出力軸４３、及びゲート４４が形成されており、これらのキャリア入力軸４１、太陽歯車４２、キャリア出力軸４３、及びゲート４４を含む構成をキャリア４０と呼ぶ。遊星歯車２０ｄ〜２０ｆの回転及び公転によりキャリア入力軸４１が公転すると、キャリア入力軸４１と一体的に形成された太陽歯車４２、及びキャリア出力軸４３がこれに同期して回転する。キャリア４０には、その軸心を含む位置に第１凹部４５及び第２凹部４６が形成されており、この第１凹部４５にはキャリア出力軸３３が回転自在に結合され、第２凹部４６はゲート３４を覆うよう配置されている。

＜太陽歯車４２＞
太陽歯車４２は、３個の遊星歯車２０ｇ〜２０ｉと噛合しており、第３段目の遊星歯車機構として機能する。

＜遊星歯車２０ｇ〜２０ｉ、ゲート２１ｇ〜２１ｉ＞
各遊星歯車２０ｇ〜２０ｉは、ギアケース６０の内壁面に形成された内歯歯車６１に噛合すると共に、キャリア入力軸５１に回転自在に取り付けられる。より具体的には、上記の遊星歯車２０ａ〜２０ｃとキャリア入力軸３１との関係と同様に、遊星歯車２０ｇ〜２０ｉには軸心に凹部が形成されており、この凹部にキャリア入力軸５１が回転自在に結合するよう構成される。各遊星歯車２０ｇ〜２０ｉは樹脂で形成されており、成形時の名残であるゲート２１ｇ〜２１ｉがそれぞれ残っている。これらのゲート２１ｇ〜２１ｉは、それぞれキャリア入力軸５１に形成された凹部に覆われるよう配置されている。

＜キャリア入力軸５１＞
キャリア入力軸５１は、遊星歯車２０ｇ〜２０ｉのそれぞれと同軸線上に設けられ、その端部の軸心を含む位置に凹部が形成される。上記のように、この凹部は、遊星歯車２０ｇ〜２０ｉのゲート２１ｇ〜２１ｉを覆うように形成されており、この凹部の作用によって、ゲートに起因する遊星歯車機構の厚みの増大を回避している。

＜キャリア出力軸４３、ゲート４４＞
キャリア出力軸４３は、モータ軸１１と同軸線上に設けられ、その端部には、成形時の名残であるゲート４４が残っている。キャリア出力軸４３は、出力段キャリア５０の軸心を含む位置に形成された凹部５３に隙間をもって挿入されている。ゲート４４は、出力段キャリア５０に形成された凹部５３に覆われるように配置されている。

＜出力段キャリア５０＞
キャリア入力軸５１の後段（図２の上方）には、出力軸５２が形成されており、これらのキャリア入力軸５１及び出力軸５２を含む構成を出力段キャリア５０と呼ぶ。遊星歯車２０ｇ〜２０ｉの回転及び公転によりキャリア入力軸５１が公転すると、キャリア入力軸５１と一体的に形成された出力軸５２がこれに同期して回転する。出力段キャリア５０には、その軸心を含む位置に凹部５３が形成されている。この凹部５３は、キャリア４０のキャリア出力軸４３及びゲート４４を覆うよう形成されている。

＜ギアケース６０＞
ギアケース６０は、減速装置として機能する遊星歯車機構の全体を覆うよう配置され、遊星歯車２０ａ〜２０ｉと噛合する内歯歯車６１を備える。

＜ワッシャ６２＞
ワッシャ６２は、出力軸５２を回転自在に保持するよう配置される。

上記のような構成によれば、モータ１０で発生された回転動力を所望の減速比で減速して出力軸５２から回転動力として出力することが可能な遊星歯車機構を小型化することができる。

＜２．ギアドモータの特徴＞
上記のような構成のギアドモータは、遊星歯車機構により構成される減速装置のゲートの位置に特徴がある。すなわち、樹脂で形成された遊星歯車２０ａ〜２０ｉにはゲート２１ａ〜２１ｉが残っているが、これらのゲート２１ａ〜２１ｉを覆うように形成されたキャリア入力軸３１、４１及び５１の凹部により、ゲート２１ａ〜２１ｉに起因するサイズ（厚み）の増大を回避している。また、同じく樹脂で形成されたキャリア３０及び４０には、キャリア出力軸３３及び４３の端部にゲート３４及び４４が残っているが、これらのゲート３４及び４４を覆うようにそれぞれ形成された第２凹部４６及び凹部５３により、ゲート３４及び４４に起因するサイズ（厚み）の増大を回避している。

＜３．適用例＞
図３は、上記のギアドモータ１を含むスマートフォン２を示す図である。スマートフォン２は、ギアドモータ１、カメラ部３、可動部４、及び筐体部５を含む。

ギアドモータ１のモータ１０を含む端部は、可動部４に固定される。一方、ギアドモータ１の出力軸５２は、筐体部５に固定される。これにより、モータ１０に電圧が印加されてモータ１０が回転すると、その動力は出力軸５２に伝達され、可動部４と筐体部５との間で相対的な回転移動が発生する。これによって、例えば、ユーザによるスマートフォン２の操作に応じてカメラ部３を含む可動部４が筐体部５に対して回転するなどの動作が可能となる。スマートフォン２のような比較的小型の電子機器では、上記のように小型化が可能なギアドモータ１が非常に有用となる。

＜４．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

上記実施形態のギアドモータ１は、２個のキャリア（３０及び４０）を備える構成となっているが、キャリアの数は０以上の数で任意に変更することができる。すなわち、最小構成では、ギアドモータ１はキャリアを含まず、ピニオン歯車１３、遊星歯車、及び出力段キャリアを含む構成となる。

上記実施形態のギアドモータ１では、ピニオン歯車１３並びに太陽歯車３２及び４２には、それぞれ３個の遊星歯車が噛合する構成であったが、遊星歯車の個数は変更することができる。

また、上記実施形態のギアドモータ１は、トルクリミッタなどをさらに備える構成であってもよい。

また、ギアドモータ１に含まれる遊星歯車及びキャリアは、必ずしも樹脂で形成される必要はなく、成形時にゲートが形成される他の材料で形成されてもよい。

また、実施形態中で説明したゲートのうちの一部のみが、本発明で示した特徴的な位置に配置される構成であってもよい。

本発明は、樹脂などで形成された遊星歯車機構を含むギアドモータ、及びそのギアドモータを備えて構成された電子機器などに好適に利用される。

１…ギアドモータ
１０…モータ
１１…モータ軸
１２…フランジ
１３…ピニオン歯車
２０ａ-２０ｉ…遊星歯車
２１ａ-２１ｉ…ゲート
３０…キャリア
３１…キャリア入力軸
３２…太陽歯車
３３…キャリア出力軸
３４…ゲート
３５…凹部
４０…キャリア
４１…キャリア入力軸
４２…太陽歯車
４３…キャリア出力軸
４４…ゲート
４５…第１凹部
４６…第２凹部
５０…出力段キャリア
５１…キャリア入力軸
５２…出力軸
５３…凹部
６０…ギアケース
６１…内歯歯車
６２…ワッシャ
２…スマートフォン
３…カメラ部
４…可動部
５…筐体部

Claims (4)

1. 入力軸からの動力を減速して出力軸に伝達する減速装置であって、
   前記入力軸からの動力を受け取るピニオン歯車と、
   前記ピニオン歯車と噛合するよう設けられ、軸心に凹部が形成された第１遊星歯車と、
   前記第１遊星歯車の凹部と回転自在に結合されるよう、前記第１遊星歯車と同軸線上に設けられた第１キャリア入力軸を含み、動力を前記出力軸側に伝達する第１キャリアと、を備え、
   前記第１キャリア入力軸は、前記第１遊星歯車の前記凹部と対向する位置に凹部を有しており、
   前記第１遊星歯車の前記凹部には、前記第１キャリア入力軸の前記凹部により覆われる位置にゲートが形成されている
   ことを特徴とする減速装置。
2. 前記第１キャリアは、前記ピニオン歯車と同軸線上に、太陽歯車及び第１キャリア出力軸を有し、
   前記太陽歯車と噛合するよう設けられた第２遊星歯車と、
   前記第２遊星歯車と回転自在に結合されるよう、前記第２遊星歯車と同軸線上に設けられた第２キャリア入力軸を含み、動力を前記出力軸側に伝達する第２キャリアと、をさらに備え、
   前記第２キャリアは、前記第１キャリア出力軸と回転自在に結合されるよう設けられた第１凹部と、前記第１キャリア出力軸の端部に対向する位置に設けられた第２凹部とを有しており、
   前記第１キャリア出力軸の端部には、前記第２キャリアの前記第２凹部により覆われる位置にゲートが形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の減速装置と、
   前記入力軸を有するモータと、を備える
   ことを特徴とするギアドモータ。
4. 請求項３に記載のギアドモータの一端に結合された筐体部と、
   前記ギアドモータに他端に結合され、前記筐体部との間で相対的に回転移動する可動部と、を備える
   ことを特徴とする電子機器。

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