JP6210786B2 - 薄型ギヤモータ - Google Patents

Description

本発明は高トルク出力を有する筋力アシスト装置等に使用される薄型ギヤモータに関する。

従来、高トルク出力を有するギヤモータは、減速機構の後段にトルクリミッターが設置され、シャフトで被駆動部材と連結され、被駆動部材の負荷が重たくなった時にトルクリミッターが動作し、摺動することで、ギヤ部の破損を防ぐ構造になっている。

このため、トルクリミッターによって軸心方向の寸法が長くなり、モータの厚み寸法の小型化・軽量化をすることができないという欠点があった。

特開２０００−９２７８２号公報 特許第４５７４１６８号公報

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、アウターロータ型モータのロータの中心部に設けられたモータシャフトにトルクリミッターを設けて、モータの軸心方向の長さ寸法が長くなるのを阻止し、モータの厚み寸法の小型化・軽量化を図ることができる薄型ギヤモータを提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明はアウターロータ型モータと、このアウターロータ型モータのモータシャフトの回転を減速して出力軸に伝える減速機構とからなる薄型ギヤモータにおいて、前記アウターロータ型モータのロータの中心部に存在する自由な空間に位置する、前記モータシャフトにカシメ固定あるいは圧入されたリング状の固定部材、この固定部材の前記モータシャフトの一端側に、該固定部材と接するように設けられた皿バネ、この皿バネの前記モータシャフトの一端側に設けられた、該皿バネと内底面が間接あるいは直接に接するように設けられ、かつ内部に前記固定部材および皿バネを収納でき、内壁にねじ部が形成されたリング状あるいは皿状の固定蓋、前記固定部材の前記モータシャフトの他端側に設けられた、前記固定蓋のねじ部と螺合して前記皿バネとの押し圧力を調整して固定することができるリング状の調整蓋とからなるトルクリミッターを設けて薄型ギヤモータを構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）請求項１によって、アウターロータ型モータのロータの中心部に存在する自由な空間に位置するモータシャフトにトルクリミッターを設けているので、従来のように減速機構の後段にトルクリミッターを設ける必要がなくなるために、モータシャフトあるいは減速機構の出力軸の軸心方向の長さ寸法を長くする必要がなくなる。
したがって、厚み寸法の小型化・軽量化を図ることができる。
（２）前記（１）により、皿バネの弾性力と、皿バネの固定部材と固定蓋との摺動を利用して伝達トルクの調整ができ、伝達トルクの調整が容易にできる。
（３）前記（１）により、固定蓋に調整蓋を螺合させて、皿バネの押し圧力を調整して固定することで、伝達トルクの調整が簡単な操作で、容易に行なうことができる。
（４）請求項２も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、リング状の当て板によって、固定蓋の摩耗を防止することができるとともに、固定蓋を下向きに略凸形状となるように形成し、この突部の外周面とロータの中心部に設けた固定蓋取付穴の内周面との当接部位を調芯部とすることによって、固定蓋をロータにビスで締め付けるだけで、固定蓋取付穴の中心に対して該固定蓋を正確に位置決めすることができ、モータシャフトを適正な位置で支持することができる。
（５）請求項３も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、トルク発生により固定蓋の摩耗を防止することができ、より長期に亘り伝達トルクを安定化することができる。
（６）請求項４も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、減速機構部分の厚さ寸法をより小さくすることができ、装置全体の小型・軽量化を図ることができる。

本発明を実施するための第１の形態の説明用断面図。 本発明を実施するための第１の形態の平面図。 本発明を実施するための第１の形態の底面図。 本発明を実施するための第１の形態の要部拡大断面図。 トルクリミッター部分の分解斜視図。 減速機構の遊星歯車の噛み合い状態の説明図。 減速機構の遊星２段歯車の説明図。 減速機構の遊星歯車の取付け状態の説明図。 図８の９−９線に沿う断面図。 図９の１０−１０線に沿う断面図。 本発明を実施するための第２の形態の説明用断面図。 本発明を実施するための第２の形態の平面図。 トルクリミッター部分の分解斜視図。 本発明を実施するための第３の形態の説明用断面図。 本発明を実施するための第３の形態の平面図。 減速機構の説明図。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図１０に示す本発明を実施するための第１の形態において、１は薄型で、小型・軽量化を図った本発明の薄型ギヤモータで、この薄型ギヤモータ１はアウターロータ型モータ２のモータシャフト１１の回転をトルクリミッター２４および減速機構３６を介して出力軸となる遊星キャリアとしてのキャリアベース１４に伝えるものである。

前記薄型ギヤモータ１はアウターロータ型モータ２と、このアウターロータ型モータ２のロータ３の中心部に存在する自由な空間４に入り込み、トルクリミッター収納室５が形成されたモータベース６と、このモータベース６のトルクリミッター収納室５に設けられたトルクリミッター２４と、前記モータベース６に設けられた減速機構３６とで構成されている。

前記トルクリミッター２４は前記トルクリミッター収納室５内に位置する、前記モータシャフト１１にカシメ固定されたリング状の固定部材２５と、この固定部材２５の下部位置の前記モータシャフト１１に、該固定部材２５と接するように設けられた皿バネ２６と、この皿バネ２６の下部位置の前記モータシャフト１１に設けられた、該皿バネ２６と内底面２７ａが直接接するように設けられ、かつ内部に前記固定部材２５および皿バネ２６を収納でき、内壁にねじ部２７ｂが形成されたリング状の固定蓋２７と、前記固定部材２５の上部位置の前記モータシャフト１１に設けられた前記固定蓋２７のねじ部２７ｂと螺合して、前記皿バネ２６との押し圧力を調整して接着剤等を用いて固定される外周部にねじ部２８ａが形成され、上面に調整用治具取付凹部２９、２９を有するリング状の調整蓋２８とで構成されている。そして、この調整用冶具取付凹部２９，２９は、調整蓋２８の厚みの半分程度の深さとしていることから、外部からの異物の侵入を確実に防ぐことができるとともに、調整用冶具（図示せず）を確実に取り付け、操作することができる。

さらに、前記固定蓋２７は下向きに略凸形状となるように形成されており、この突部の外周面とロータ３の中心部に設けた固定蓋取付穴３９の内周面との当接部位を調芯部３７としていることから、該固定蓋２７の突部を該固定蓋取付穴３９に挿入した後、複数のビス３８を締め付けることによって、該固定蓋取付穴３９に対して該固定蓋２７を正確に位置決めすることができ、該モータシャフト１１を固定蓋２７や皿バネ２６、固定部材２５、調整蓋２８等からなるトルクリミッター２４により、正しい位置で支持することができる。また、前記固定蓋２７の突部の外周面と前記固定蓋取付穴３９の内周面との当接部位の何れか一方あるいはその両方を、前記複数のビス３８を締め付けることによって、該固定蓋２７の突部が該固定蓋取付穴３９の中心方向に向かうように傾斜（テーパ）をつけることによって、更に調芯効果を高めることができる。

前記減速機構３６は前記モータベース６に筒状のスペーサ７を介して複数のビス８で固定された浅皿状のベアリング収納ケース９を備えた遊星歯車収納ケース１０と、前記モータシャフト１１の前記遊星歯車収納ケース１０内に位置する部位に固定された太陽歯車１２と、前記遊星歯車収納ケース１０内に一体となって回転するように設けられた遊星キャリアとしてのセンサベースおよびキャリアベース１４と、前記遊星歯車収納ケース１０内に位置する部位の前記モータシャフト１１に固定された太陽歯車１２と噛み合うように、前記センサベース１３およびキャリアベース１４に両端部がボールベアリング１５、１５を介して支持される複数個、本発明の実施の形態では３個の大歯車１６、１６、１６および、この大歯車１６、１６、１６の軸心と同じ軸心となるようにそれぞれ設けられた小歯車１７、１７、１７とからなる遊星２段歯車１８、１８、１８と、この遊星２段歯車１８、１８、１８の小歯車１７、１７、１７と噛み合うとともに、前記遊星歯車収納ケース１０の内壁面１０ａに固定された内歯車１９と噛み合う前記センサベース１３およびキャリア１４にボルト２０、２０、２０を用いて取付けられた遊星ギヤシャフト２１、２１、２１にボールベアリング２２、２２、２２を介して回転可能に取付けられた遊星歯車２３、２３、２３とで構成されている。

前記ロータ３は中心にモータシャフト１１が固定され、外周に配置されたメインマグネット３０を覆う外筒３１で構成され、３２はステータ鉄心である、なお、遊星２段歯車１８、１８，１８を用いることにより、同じ減速比とした場合には、普通の１段構成の遊星歯車と比べて、径を３分の１以下に抑えることができるため、外形寸法の小さい減速機構３６とすることができる。

上記構成の薄型ギヤモータ１は、アウターロータ型モータ２を駆動させるとロータ３、トルクリミッター２４を介してモータシャフト１１が回転する。

このモータシャフト１１の回転によって、モータシャフト１１に固定されている太陽歯車１２が回転し、太陽歯車１２の回転によって複数個の遊星２段歯車１８、１８、１８の大歯車１６、１６、１６、小歯車１７、１７、１７が減速回転するとともに、小歯車１７，１７、１７と内歯車１９と噛み合う遊星歯車２３、２３、２３が回転する。

この遊星歯車２３、２３、２３の内歯車１９に噛み合っての回転により、遊星キャリアとしてのセンサベース１３およびキャリアベース１４が減速回転して、被駆動部材にその回転力が伝達される。

このため、アウターロータ型モータ２のモータシャフト１１の回転は太陽歯車１２と遊星２段歯車１８、１８、１８の大歯車１６、１６、１６との噛み合いおよび遊星２段歯車１８、１８、１８の小歯車１７、１７、１７と遊星歯車２３、２３、２３との噛み合い関係で減速できるため、減速の範囲を大きく設定することができるとともに、遊星２段歯車１８、１８、１８を用いることにより、歯車の強度を持たせた状態で、薄型で小型・軽量化を図ることができる。

また、出力軸としてのキャリアベース１４の負荷が重たくなった時に、トルクリミッター２４が作動し、固定蓋２７、皿バネ２６、固定部材２５との接触面が摺動してクラッチの役割を果たして、減速機構３６の破壊を防止することができる。

さらに、トルクリミッター２４はアウターロータ型モータ２の中心部に存在する自由な空間４のトルクリミッター収納室５に設けているため、従来のように軸心方向に余分な寸法を設けているものに比べ、軸心方向の寸法を小さく設定することができる。

なお、このように構成された薄型ギヤモータ１は前記内歯車１９を固定しているため遊星キャリアとしてのキャリアベース１４が出力軸となっているが、キャリアベース１４とセンサベース１３を固定するように構成することもでき、その場合には内歯車１９を出力軸として使用することもできる。

発明を実施するための異なる形態

次に、図１１ないし図１６に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１１ないし図１３に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、トルクリミッター２４Ａで、このトルクリミッター２４Ａは皿バネ２６と固定蓋２７との間に、該固定蓋 ２７に形成した係合溝３３、３３、３３、３３と係合する係合片３４、３４、３４、３４が形成された炭素繊維、鉄等の熱に強い材料で形成された当て板３５を介装した点で、このように皿バネ２６が当て板３５を介して固定蓋２７の内底面２７ａに間接的に接するトルクリミッター２４Ａを用いた薄型ギヤモータ１Ａにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られるとともに、当て板３５によってトルクが発生する固定蓋２７の摩耗を防止することができ、長期に安定したトルク量が得られる。

図１４ないし図１６に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、遊星歯車収納ケース１０内に回転するように設けられた遊星キャリア１４と、遊星歯車収納ケース１０内に位置する部位のアウターロータ型のモータ２のシャフト１１に固定された太陽歯車１２と噛み合うとともに、遊星歯車収納ケース１０の内壁面に固定された内歯車１９と噛み合う遊星キャリア１４に支持された複数個の遊星歯車２３Ａ、２３Ａ、２３Ａとからなる減速機構３６Ａを用いた点で、このような減速機構３６Ａを用いて構成した薄型ギヤモータｌＢにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

また、このような遊星２段歯車１８，１８，１８や複数個の遊星歯車２３Ａ、２３Ａ、２３Ａを用いていない、一般的な遊星歯車機構を用いた減速機構と本発明のトルクリミッターを内蔵したアウターロータ型モータとを組み合わせたり、遊星歯車機構を用いていない他の方式（ウォームギヤを介するものを除く）の減速機構と組み合わせて、薄型ギヤモータを構成することもできる。

本発明は筋力アシスト装置等に使用される高トルク出力を有する薄型ギヤモータを製造する産業で利用される。

１、１Ａ、ｌＢ：薄型ギヤモータ、
２：アウターロータ型のモータ、
３：ロータ、 ４：自由な空間、
５：トルクリミッター収納室、 ６：モータペース、
７：スペーサ、 ８：ビス、
９：ベアリング収納ケース、 １０：遊星歯車収納ケース、
１１：モータシャフト、 １２：太陽歯車、
１３：センサベース、 １４：キャリアベース、
１５：ボールベアリング、 １６：大歯車、
１７：小歯車、 １８：遊星２段歯車、
１９：内歯車、 ２０：ボルト、
２１：遊星ギヤシャフト、 ２２：ボールベアリング、
２３、２３Ａ：遊星歯車、 ２４、２４Ａ：トルクリミッタ一、
２５：固定部材、 ２６：皿バネ、
２７：固定蓋、 ２８：調整蓋、
３７：調芯部、 ３８：ビス、
３９：固定蓋取付穴、
２９：詞整用治具取付凹部、 ３０：メインマグネット、
３１：外筒、 ３２：鉄心、
３３：係合溝、 ３４：係合片、
３５：当て板、 ３６、３６Ａ：減速機構、
３７：調芯部、 ３８：ビス、
３９：固定蓋取付穴。

Claims (4)

1. アウターロータ型モータと、このアウターロータ型モータのモータシャフトの回転を減速して出力軸に伝える減速機構とからなる薄型ギヤモータにおいて、前記アウターロータ型モータのロータの中心部に存在する自由な空間に位置する、前記モータシャフトにカシメ固定あるいは圧入されたリング状の固定部材、この固定部材の前記モータシャフトの一端側に、該固定部材と接するように設けられた皿バネ、この皿バネの前記モータシャフトの一端側に設けられた、該皿バネと内底面が間接あるいは直接に接するように設けられ、かつ内部に前記固定部材および皿バネを収納でき、内壁にねじ部が形成されたリング状あるいは皿状の固定蓋、前記固定部材の前記モータシャフトの他端側に設けられた、前記固定蓋のねじ部と螺合して前記皿バネとの押し圧力を調整して固定することができるリング状の調整蓋とからなるトルクリミッターを設けたことを特徴とする薄型ギヤモータ。
2. トルクリミッターの固定蓋は、下向きに略凸形状となるような突部が形成され、該突部の外周面と前記ロータの中心部に設けられた固定蓋取付穴の内周面との当接部位に調芯部が形成されるとともに、該固定蓋内底面と皿バネとの間にはリング状の当て板が設けられていることを特徴とする請求項１記載の薄型ギヤモータ。
3. リング状の当て板は固定蓋に回転不能に係止されるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の薄型ギヤモータ。
4. 減速機構はアウターロータ型モータのロータの中心部に存在する自由な空間へ入り込むトルクリミッター収納室が形成された遊星歯車収納ケースと、この遊星歯車収納ケース内に一体となって回転するように設けられたセンサベースおよびキャリアベースと、前記遊星歯車収納ケース内に位置する部位のモータシャフトに固定された太陽歯車と噛み合うように．前記センサベースおよびキャリアベースに支持される複数個の大歯車、この複数個の大歯車の軸心と同じ軸心となるようにそれぞれ設けられた小歯車とからなる遊星２段歯車と、この遊星２段歯車の小歯車と噛み合うとともに、前記遊星歯車収納ケースの内壁面に固定された内歯車と噛み合う、前記センサベースおよびキャリアベースに支挿された複数個の遊星歯車とで構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれかに記載の薄型モータギヤ。

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