JP6097792B2

JP6097792B2 - ギヤドモータ

Info

Publication number: JP6097792B2
Application number: JP2015128514A
Authority: JP
Inventors: 陽介百瀬
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2035-06-26
Also published as: JP2017011975A

Description

本発明は、モータの回転を歯車伝動機構を介して出力するギヤドモータに関するものである。

各種装置（或いは機器）の電動機構には、モータの回転出力を歯車伝動機構により減速して出力するギヤドモータが用いられている。ギヤドモータは、モータの回転軸と同軸又は平行の出力軸を有するものがあり、このようなギヤドモータは、ギヤケース内に遊星歯車減速機構を配備しているものが知られている（例えば、下記特許文献１，２参照）。

特開２００７−３７３６３号公報特開２００７−１５９２３７号公報

各種装置に組み込まれるギヤドモータは、出力軸に大きな負荷が加わって歯車などに破損が生じても、部品交換が実質的に困難な場合がある。これに対しては、歯車伝動機構にトルクリミッタを組み込むことが考えられるが、これによると、トルクリミッタを設ける為のスペースが必要になり、また、部品点数が大幅に増加することになる。このため、ギヤドモータの小型化が困難になり、省スペース化の要求に応えられない問題が生じる。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、ギヤドモータにおいて、部品点数を大幅に増やすこと無くトルクリミッタを組み込むことができ、出力軸に加わる大きな負荷に対する破損を防止すると共に、省スペース化が可能なギヤドモータを得ること、などが本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるギヤドモータは、以下の構成を具備するものである。
モータ部と、出力軸を有する遊星歯車伝動機構を備えたギヤ伝動部とを備え、前記ギヤ伝動部は、前記モータ部に駆動される入力太陽歯車周りの遊星歯車の公転を出力側に伝動するキャリアを備え、前記キャリアは、係合部を有すると共に前記遊星歯車を軸支するキャリアピンを有する第１キャリア部材と、前記係合部に係合する被係合部を有すると共に出力伝動要素を有する第２キャリア部材とを備え、前記係合部と前記被係合部の係合が前記出力伝動要素に加わる過負荷で外れるように設定されていることを特徴とするギヤドモータ。

このような特徴を有する本発明のギヤドモータは、ギヤドモータにおいて、部品点数を大幅に増やすこと無くトルクリミッタを組み込むことができ、出力軸に加わる大きな負荷に対する破損を防止すると共に、省スペース化が可能なギヤドモータを得ることができる。

本発明の実施形態に係るギヤドモータの分解斜視図である。本発明の実施形態に係るギヤドモータのキャリア（（ａ）が第１キャリア部材、（ｂ）が第２キャリア部材）を示している。本発明の実施形態に係るギヤドモータの出力で駆動する電動機構を備えた携帯電子機器を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るギヤドモータを示している。ギヤドモータ１は、モータ部１０とギヤ伝動部２０を備えており、モータ部１０とギヤ伝動部２０の出力軸２１とが同軸になっている。

モータ部１０は、図示省略した回転軸を含むロータと、その周囲に配置される枠体１１を含むステータからなるステッピングモータである。枠体１１にはブラケット１２が装着されている。枠体１１の外周には入力端子１３が設けられている。このモータ部１０には、入力太陽歯車２２が装着されている。この例では、入力太陽歯車２２は、モータ部１０の回転軸に装着されてモータ部１０によって駆動されるが、モータ部１０の回転軸から歯車などの伝動機構を介して駆動されるものであってもよい。

ギヤ伝動部２０は、モータ部１０と同軸の出力軸２１を有する遊星歯車伝動機構を備えている。遊星歯車伝動機構は、モータ部１０に駆動される入力太陽歯車２２、第１遊星歯車２３、第１のキャリア２４、中間太陽歯車（出力伝動要素）２５、第２遊星歯車２６、第２のキャリア２７、固定内歯車を備えるギヤケース２８を備えている。図示の例では、出力軸２１がモータ部１０と同軸になる例を示しているが、これに限らず、出力軸２１がモータ部１０の回転軸と平行に配置されるものであってもよい。

また図示の例では、第１遊星歯車２３と第１のキャリア２４と中間太陽歯車２５により第１遊星歯車ユニットが構成され、第２遊星歯車２６と第２のキャリア２７と出力軸２１により第２遊星歯車ユニットを構成しているが、出力伝動要素である中間太陽歯車２５を出力軸として、第１遊星歯車ユニットのみで遊星歯車機構を構成しても良い。

ここで、第１のキャリア２４は、第１キャリア部材２４Ｘと第２キャリア部材２４Ｙからなっており、第１キャリア部材２４Ｘのキャリアピン２４Ａに第１遊星歯車２３が軸支され、第２キャリヤ部材２４Ｙの中心と同軸になるように第２キャリヤ部材２４Ｙと中間太陽歯車（出力伝動要素）２５が一体になっている。また、第２のキャリア２７のキャリアピン２７Ａに第２遊星歯車２６が軸支され、第２のキャリア２７の中心と同軸になるように第２キャリア２７と出力軸２１が一体になっている。

第１遊星歯車２３と第２遊星歯車２６が噛み合う固定内歯車は、ギヤケース２８の内側に形成されている。ギアケース２８は、開口部２８Ａを備えており、開口部２８Ａから出力軸２１を突出させる。出力軸２１は止め部２１Ａを備えており、止め部２１Ａにリング２９を嵌めることで、ギヤケース２８の抜け止めを図っている。また、ギアケース２８は、モータ部１０側の端部に被係合部（被係合孔）２８Ｂを備えており、被係合部２８Ｂをモータ部１０のブラケット１２における係合部１２Ａに係合させることで、ギアケース２８はモータ部１０に取り付けられる。

図２は、第１のキャリア２４の構成例を示している。図において、（ａ）が第２キャリア部材２４Ｙを示し、（ｂ）が第１キャリア部材２４Ｘを示している。第１キャリア部材２４Ｘは、モータ部１０のブラケット１２における摺動面１２Ｂ上を摺動する摺動台座２４Ｂを備えている。摺動台座２４Ｂは、中央に開口２４Ｂ１を有しており、その開口２４Ｂ１に入力太陽歯車２２が挿通される。摺動台座２４Ｂには、第１遊星歯車２３を入力太陽歯車２２の周りに等角度で配置するためのキャリアピン２４Ａと、入力太陽歯車２２の軸方向に沿って延設される脚部２４Ｃを設けている。ここで、キャリアピン２４Ａと脚部２４Ｃは開口２４Ｂ１の周りに交互に等間隔で配置されている。これによって、第１遊星歯車２３の間のスペースに脚部２４Ｃが配置される。

第１キャリア部材２４Ｘの摺動台座２４Ｂに設けられる脚部２４Ｃは、入力太陽歯車２２周りに複数配置されると共に、入力太陽歯車２２の軸方向に沿って延設され、その内面に係合部２４Ｄが設けられる。一方、第２キャリア部材２４Ｙは、出力伝動要素である中間太陽歯車２５の軸に直交する円盤部２４Ｅを備え、この円盤部２４Ｅの外周面に被係合部２４Ｆが設けられる。そして、係合部２４Ｄと被係合部２４Ｆとが係合することで、第１キャリア部材２４Ｘと第２キャリア部材２４Ｙは一体となり第１のキャリア２４として入力太陽歯車２２の周りを回転する。

ここで、係合部２４Ｄと被係合部２４Ｆは、トルクリミッタを構成している。すなわち、出力伝動要素である中間太陽歯車２５に過負荷が加わった場合には、係合部２４Ｄと被係合部２４Ｆの係合が外れて、モータ部１０の回転を第１のキャリア２４の出力側に伝達しない構造になっている。

図示の例では、脚部２４Ｃの内面に設けられる係合部２４Ｄを、入力太陽歯車２２周りに設けた複数の凸部（又は凹部）とし、円盤部２４Ｅの外周面に設けた被係合部２４Ｆを、出力伝動要素である中間太陽歯車２５の周りに設けた複数の凹部（又は凸部）としており、係合部２４Ｄの凸部（又は凹部）と被係合部２４Ｆの凹部（又は凸部）の嵌まり具合によって、伝達トルクの限界値を設定している。

また、係合部２４Ｄは、摺動台座２４Ｂに片持ち支持される脚部２４Ｃの自由端に設けられるので、脚部２４Ｃの撓み剛性によって第１のキャリア２４における伝達トルクの限界値が設定される。図示の例では、脚部２４Ｃは、入力太陽歯車２２の中心に向いて突出し、入力太陽歯車２２の軸方向に沿って延設されるリブ２４Ｇを備えるので、このリブ２４Ｇの形状（断面係数）を適宜設定することで、第１のキャリア２４が伝達するトルクの限界値を設定することができる。

このようなギヤ伝動部２０は、モータ部１０に駆動される入力太陽歯車２２に第１遊星歯車２３が噛み合い、第１遊星歯車２３がギヤケース２８の固定内歯車２８に噛み合うことで、モータ部１０に駆動される入力太陽歯車２２の回転によって第１遊星歯車２３が入力太陽歯車２２の周りを公転し、その公転によって第１のキャリア２４が入力太陽歯車２２と同軸に回転する。第１のキャリア２４と一体に回転する中間太陽歯車２５には、第２遊星歯車２６が噛み合い、第２遊星歯車２６がギアケース２８の固定内歯車に噛み合うことで、第１のキャリア２４と一体の中間太陽歯車２５の回転によって、第２遊星歯車２６が中間太陽歯車２５の周りを公転し、その公転によって第２のキャリア２７が入力太陽歯車２２と同軸に回転する。これによって、モータ部１０の回転が減速されて第２のキャリア２７と一体の出力軸２１に伝動される。

モータ部１０にギヤ伝動部２０を組み付けた状態では、モータ部１０の回転軸に入力太陽歯車２２が圧入され、第１キャリア部材２４Ｘの摺動台座２４Ｂがブラケット１２の摺動面１２Ｂ上に載置され、摺動台座２４Ｂに設けたキャリアピン２４Ａが第１遊星歯車２３を軸支する。また、第１キャリア部材２４Ｘの係合部２４Ｄに対して、第２キャリア部材２４Ｙの被係合部２４Ｆを係合して第１のキャリア２４を一体化し、第２遊星歯車２６が第２キャリア部材２４Ｙの円盤部２４Ｅ上に載置され、第２遊星歯車２６が中間太陽歯車２５に噛み合い、第２のキャリア２７のキャリアピン２７Ａで第２遊星歯車２６を軸支する。ギヤケース２８は、その内側の固定内歯車と第１遊星歯車２３及び第２遊星歯車２６とが噛み合わせられ、ギヤケース２８に設けた被係合部２８Ｂをブラケット１２の係合部１２Ａに係合することで、ギヤケース２８がモータ部１０に取り付けられる。

ここで、モータ部１０とギヤ伝動部２０との組み付けは、ギヤケース２８を逆さにして、その内部に、第２のキャリア２７、第２遊星歯車２６、第１遊星歯車２３を組み付けて一体化した第１のキャリア２４を順次入れ込み、最後に入力太陽歯車２２を装着したモータ部１０を挿入して、ギヤケース２８の被係合部２８Ｂとモータ部１０の係合部１２Ａを係合する。

このようなギヤドモータ１によると、出力軸２１に大きな負荷が加わると、第１のキャリア２４に組み込まれたトルクリミッタが働き、係合部２４Ｄと被係合部２４Ｆの係合が外れて、ギヤ伝動部２０の破損が回避される。この際、トルクリミッタは、第１のキャリア２４を第１キャリア部材２４Ｘと第２キャリア部材Ｙに分割して、第１キャリア部材２４Ｘに係合部２４Ｄを設け、第２キャリア部材２４Ｙに被係合部２４Ｆを設けた簡単な構造になっているので、部品点数を増やすこと無くトルクリミッタをギヤ伝動部２０に組み込むことができる。

そして、第１キャリア部材２４Ｘの係合部２４Ｄと第２キャリア部材２４Ｙの被係合部２４Ｆの係合は、モータ部１０の軸方向に沿った追加スペースを形成することがなく、また、ギヤ伝動部２０内の伝動要素が軸方向に沿ってスペースを空けること無く配置されているので、軸方向の全長を短することができる。これによって、省スペース化が可能なギヤドモータ１を得ることができる。

図３は、本発明の実施形態に係るギヤドモータ１の出力で駆動する電動機構を備えた携帯電子機器１００を示している。スマートホンなどの携帯電子機器１００は、カメラユニット（作動部）１０１を備えているが、このカメラユニット１０１における撮影方向調整の電動機構などにギヤドモータ１を用いることができる。また、携帯電子機器１００の画面を覆うカバー（作動部）を設けて、このカバーを開閉する電動機構としてギヤドモータ１を用いることもできる。ギヤドモータ１は、全長を短くできるので、携帯電子機器１００内の設置占有スペースを最小限に抑えることができ、携帯電子機器１００の高機能化が可能になる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１：ギヤドモータ，
１０：モータ部，１１：枠体，
１２：ブラケット，１２Ａ：係合部，１２Ｂ：摺動面，１３：入力端子，
２０：ギヤ伝動部，２１：出力軸，２１Ａ：止め部，
２２：入力太陽歯車，
２３：第１遊星歯車，２４：第１のキャリア，２４Ａ：キャリアピン，
２４Ｂ：摺動台座，２４Ｂ１：開口，２４Ｃ：脚部，２４Ｄ：係合部，
２４Ｅ：円盤部，２４Ｆ：被係合部，２４Ｇ：リブ，
２４Ｘ：第１キャリア部材，２４Ｙ：第２キャリア部材，
２５：中間太陽歯車（出力伝動要素），２６：第２遊星歯車，
２７：第２のキャリア，２７Ａ：キャリアピン，
２８：ギヤケース，２８Ａ：開口部，２８Ｂ：被係合部（被係合孔），
２９：リング，１００：携帯電子機器，１０１：カメラユニット（作動部）

Claims

モータ部と、出力軸を有する遊星歯車伝動機構を備えたギヤ伝動部とを備え、
前記ギヤ伝動部は、
前記モータ部に駆動される入力太陽歯車周りの遊星歯車の公転を出力側に伝動するキャリアを備え、
前記キャリアは、係合部を有すると共に前記遊星歯車を軸支するキャリアピンを有する第１キャリア部材と、前記係合部に係合する被係合部を有すると共に出力伝動要素を有する第２キャリア部材とを備え、
前記係合部と前記被係合部の係合が前記出力伝動要素に加わる過負荷で外れるように設定されていることを特徴とするギヤドモータ。
前記係合部は、前記入力太陽歯車周りに設けた複数の凸部又は凹部であり、
前記被係合部は、前記出力伝動要素周りに設けた複数の凹部又は凸部であることを特徴とする請求項１記載のギヤドモータ。
前記第１キャリア部材は、前記入力太陽歯車周りに複数配置されると共に前記入力太陽歯車の軸方向に沿って延びる脚部を備え、前記脚部の内面に前記係合部が設けられ、
前記第２キャリア部材は、前記出力伝動要素の軸に直交する円盤部を備え、前記円盤部の外周面に前記被係合部が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載のギヤドモータ。
前記遊星歯車は、前記入力太陽歯車周りに等角度で配置され、
前記脚部は、前記遊星歯車間のスペースに設けられることを特徴とする請求項３記載のギヤドモータ。
前記脚部は、前記入力太陽歯車の中心に向いて突出し、前記入力太陽歯車の軸方向に沿って延設されるリブを備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のギヤドモータ。
請求項１〜５のいずれかに記載されたギヤドモータと、該ギヤドモータによって作動する作動部を備えることを特徴とする携帯電子機器。