JP6402804B2 - 減速機及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転運動を減速して出力軸に伝達する減速機及びモータに係り、少なくとも３つ以上の減速ギアを有する減速機及びモータに関する。

モータの回転運動を減速して出力軸に伝達する減速機は、既に多くの分野で利用されている。また、減速機の構造については、減速効果を得るのに好適な構造が種々開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置では、高い減速比を得るために、平歯車からなる減速ギアが出力軸の軸方向に複数個並んで配置されている。また、特許文献１に記載の装置では、出力軸の軸方向に並べられた複数の減速ギアの間に、厚みが比較的大きい樹脂プレートが配置されており、この樹脂プレートによって複数の減速ギアの各々が回転自在に支持されている。

特開平９−２０５７５５号公報

ところで、減速機については小型化が求められており、例えば、複数の減速ギアを出力軸の軸方向において互いに重なり、かつ、各々の回転中心が一致するように配置することで減速機の小型化を図ることが可能となる。複数の減速ギアを軸方向に重ねて配置した構成の減速機について一例を挙げると、各ギアの間にギア同士を隔てるための仕切部材を設けることがある。このように仕切部材として厚肉の樹脂プレートを用いた場合には、当該樹脂プレートの厚み分のスペースを確保しなければならず、結果として減速機の小型化を阻むことになる。また、上記の仕切部材をギア間に配置すると、各ギアと仕切部材との接触によるロスが生じる結果、減速機の減速効率が低下してしまう虞がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１ギアと第２ギアとの間に少なくとも１つ以上の中間ギアを設けた構成の減速機及びモータについて、より小型化された減速機及びモータを提供することである。
さらに、本発明では、減速効率を保持しつつより小型化された減速機及びモータを提供する。

前記課題は、本発明の減速機によれば、モータの回転運動を減速して出力軸に伝達する減速機であって、前記出力軸に支持されて前記出力軸と一体的に回転する第１ギアと、
該第１ギアとの間に少なくとも１つ以上の中間ギアを設けた状態で配置され、前記第１ギアと同じ方向に回転する第２ギアと、前記第１ギア、前記第２ギア及び前記中間ギアを収容するケースと、を備え、前記第１ギア及び前記第２ギアは、前記第１ギアの回転中心と前記第２ギアの回転中心とが一致するように配置されており、前記ケースは、前記軸方向に沿って筒状に突出し前記出力軸を回転自在に支持する軸支持部を有し、前記第１ギアは、外周部分に歯車を有するギア本体と、該ギア本体の内側に設けられた筒型部とを有し、該軸支持部は、前記出力軸に支持された状態の前記第１ギア、及び、前記第２ギアの各々の少なくとも一部と前記出力軸の径方向で対向し、前記第１ギア及び前記第２ギアを回転自在に支持することにより解決される。

上記の減速機では、ケースに設けられた共通の軸支持部によって第１ギア及び第２ギアの双方が支持されるため（すなわち、前記出力軸に支持された状態の前記第１ギア、及び、前記第２ギアの各々の少なくとも一部と前記出力軸の径方向で対向し、前記第１ギア及び前記第２ギアを回転自在に支持する）、減速機をより小型化させることが可能となる。

また、上記の減速機において、前記第２ギアは、該第２ギアの中央部分に形成された貫通孔を有し、前記筒型部の一部分が前記貫通孔の内側に配置されることで、前記第１ギア及び前記第２ギアは、前記軸方向において互いに重なり、かつ、前記第１ギアの回転中心と前記第２ギアの回転中心とが一致するように配置されていると、好適である。
上記の構成であれば、第１ギア及び第２ギアが出力軸の軸方向において互いに重なり、かつ、両ギアの回転中心が一致するような機器配置を容易に達成することが可能となる。

また、上記の減速機において、前記筒型部のうちの一部分は、前記軸支持部の径方向において前記軸支持部の内側に配置されており、前記貫通孔は、前記軸支持部の径方向において前記軸支持部の外側に設けられていてもよい。

また、上記の減速機において、前記第１ギア及び前記第２ギアと隣り合う位置に、前記中間ギアが１つのみ配置されており、前記軸方向において、前記中間ギアの両端は、前記第１ギアと前記第２ギアとが配置されている範囲内に位置していると、好適である。
上記の構成であれば、中間ギアが配置されている領域が、出力軸の軸方向において第１ギアと第２ギアとが配置されている範囲内に配置されているため、減速機の更なる小型化が可能となる。
また、上記の減速機において、前記モータの回転運動を発生する回転軸の先端部にはウォームが設けられ、前記ウォームは前記第２ギアと噛み合い、前記ウォーム、前記第１ギア、前記第２ギア及び前記軸支持部の各々の少なくとも一部は、前記出力軸の径方向に対してそれぞれ対向しているとよい。
また上記の減速機において、前記ギア本体及び前記ウォームは前記出力軸の径方向において互いに重なっているとよい。

また、前述した課題は、本発明のモータによれば、以上までに述べてきた構成のうち、いずれかの構成の減速機（すなわち、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の減速機）を有することにより解決される。

本発明の減速機によれば、出力軸の軸方向において機器サイズを小型化することが可能となる。これにより、よりコンパクトな減速機及びモータを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る減速機の正面図である。 本発明の一実施形態に係る減速機の平面図である。 本発明の一実施形態に係る減速機の分解斜視図である（その１）。 本発明の一実施形態に係る減速機の分解斜視図である（その２）。 本発明の一実施形態に係るケースの側面図である。 図１のＡ−Ａ断面を示す図である。 図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。 図２のＣ−Ｃ断面を示す図である。 図１のＤ−Ｄ断面を示す図である。

以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る減速機及びモータについて図面を参照しながら説明する。なお、以下では、本実施形態に係る減速機を、本装置１と呼ぶこととする。また、本実施形態に係るモータを、モータ２と呼ぶこととする。

本装置１は、モータ２の回転運動を減速して出力軸３に伝達するものであり、その外観は、図１及び図２に図示したものとなっている。図１及び図２は、本装置１の外観を示す図であり、図１は、本装置１の正面図を、図２は、本装置１の平面図（モータ２側から見た図）を、それぞれ示している。なお、図１には、矢印にて本装置１の上下方向を表しており、図２には、矢印にて本装置１の厚み方向を表している。

本装置１は、樹脂からなるケース４を備えており、例えば図１に示すように、ケース４の上端部にはモータ２を収容するモータ収容部４ａが形成されており、下端部には出力軸３がケース４を貫通した状態で設けられている。なお、本実施形態において、モータ２は、その回転軸が本装置１の上下方向に沿った状態でモータ収容部４ａに収容されている。また、出力軸３は、本装置１の厚み方向に沿ってケース４を貫通している。

次に、本装置１の構成部品について図３乃至５を参照しながら説明する。図３及び４は、本装置１の分解斜視図である。図５は、本実施形態に係るケース４の側面図である。
本装置１の主要な構成部品は、側面視で図５に図示の外形形状を有するケース４、及び、ケース４内に収容された複数の減速ギアである。そして、本実施形態では３つの減速ギアが備えられており、具体的には、初期減速ギア５、中間ギア６及び後期減速ギア７が備えられている。

ケース４は、上記３つの減速ギアを内部に収容するものであり、図３及び４に示すように、開口を有する有底箱状のケース本体１１と、当該開口を塞ぐケース蓋１２と、を組み合わせることで構成されている。ケース本体１１及びケース蓋１２の各々の下端部には、出力軸３を通すための軸穴１１ａ、１２ａが形成されている。また、図３に示すように、ケース本体１１の内壁のうち、軸穴１１ａの縁部に相当する部分は、出力軸３の軸方向に沿って円筒状に突出して軸支持部１３を形成している。この軸支持部１３は、出力軸３を回転自在に支持する部分であるとともに、後述するように、初期減速ギア５及び後期減速ギア７を回転自在に支持する。

初期減速ギア５、中間ギア６及び後期減速ギア７は、それぞれ歯車部を有しており、モータ２の回転運動を出力軸３に伝達させるために所定方向に回転する。なお、後期減速ギア７は、本発明の第１ギアに相当し、初期減速ギア５は、本発明の第２ギアに相当する。

以下、図６乃至９を参照しながら、各減速ギアについて個別に説明する。図６は、図１のＡ−Ａ断面を示す図であり、図７は、図２のＢ−Ｂ断面を示す図であり、図８は、図２のＣ−Ｃ断面を示す図であり、図９は、図１のＤ−Ｄ断面を示す図である。なお、図６及び９の各々には、矢印にて、対応する方向を表している。

初期減速ギア５は、図６に示すように、モータ２の回転軸の先端部に設けられたウォーム８と噛み合い、モータ２の回転運転を直接受ける減速ギアである。この初期減速ギア５は、樹脂材料又は金属からなり、互いに異径となった２つの歯車部５ａ、５ｂを有する。当該２つの歯車部５ａ、５ｂのうち、より大径な歯車部５ａは、図６に示すように上記のウォーム８と噛み合い、より小径な歯車部５ｂは、図７に示すように中間ギア６と噛み合っている。

また、初期減速ギア５の径方向中央部（中央部分）には円形開口の貫通孔５ｃが形成されている。この貫通孔５ｃの径は、ケース本体１１の軸支持部１３の外径よりも僅かに大きくなっている。そして、初期減速ギア５は、図６に示すように、貫通孔５ｃ内に軸支持部１３が挿入されることで、同軸支持部１３ｃに回転可能に支持されている。なお、図６に示すように、初期減速ギア５が軸支持部１３に支持された状態では、より大径な歯車部５ａが出力軸３の軸方向において、より小径な歯車部５ｂよりも内側（ケース蓋１２とは反対側）に位置している。

中間ギア６は、初期減速ギア５と後期減速ギア７との間に介在し、初期減速ギア５の回転運動を後期減速ギア７に伝達する減速ギアである。換言すると、初期減速ギア５は、後期減速ギア７との間に中間ギア６を設けた状態でケース４内に設けられていることになる。ちなみに、本実施形態では中間ギア６を１つのみ用いており、中間ギア６を複数用いる構成と比較して装置の小型化を達成している。

中間ギア６は、樹脂材料又は金属からなり、互いに異径となった２つの歯車部６ａ、６ｂを有する。当該２つの歯車部６ａ、６ｂのうち、より大径な歯車部６ａは、図６に示すように、初期減速ギア５が有するより小径な歯車部５ｂと噛み合っており、より小径な歯車部６ｂは、図８に示すように後期減速ギア７と噛み合っている。

また、中間ギア６の径方向中央部には円形開口の貫通孔６ｃが形成されている。この貫通孔６ｃには図６や図７に図示の支持ピン９が挿入され、これにより、中間ギア６は、当該支持ピン９に回転自在に支持されている。支持ピン９は、図６に示すように、出力軸３と平行となるようにケース本体１１及びケース蓋１２の各々に取り付けられている。なお、図６に示すように、中間ギア６が支持ピン９に支持された状態では、より大径な歯車部６ａが出力軸３の軸方向において、より小径な歯車部６ｂよりも外側（ケース蓋１２が位置する側）に位置している。

さらにまた、本実施形態に係る中間ギア６は、図３及び図４に示すように、より大径な歯車部６ａを構成するパーツと、より小径な歯車部６ｂを構成するパーツと、に分割可能となっている。このように中間ギア６を複数のパーツに分割可能とする構成は、装置重量を低減する上で好適な構成である。

後期減速ギア７は、図６に示すように、出力軸３に支持され、出力軸３と一体的に回転する減速ギアである。すなわち、後期減速ギア７は、本装置１が備える複数の減速ギアのうち、最終段の減速ギアに該当し、初期減速ギア５や中間ギア６を介して伝達されるモータ２の回転運動を利用して回転する。後期減速ギア７は、樹脂材料又は金属からなり、その径方向中央部に円筒状の嵌合部７ａを備えている。この嵌合部７ａは、本発明の筒型部に相当するものである。

また、後期減速ギア７は、嵌合部７ａの外周面から鍔状に張り出た鍔状部７ｂと、当該鍔状部７ｂの外縁部を取り囲むように設けられたリング型の歯車部７ｃと、を有する。この歯車部７ｃは、本発明のギア本体に相当するものであり、外周部分に歯車を有し、図８に示すように中間ギア６が備えるより小径な歯車部６ｂと噛み合っている。

一方、嵌合部７ａに形成された内側穴には、図６に示すように出力軸３が挿入されている。このように嵌合部７ａの内側穴に出力軸３が挿入されることで、後期減速ギア７は、出力軸３に支持されている。さらに、嵌合部７ａのうちの一部分は、図６に示すように、ケース本体１１の軸支持部１３の内側穴に挿入されている。これにより、後期減速ギア７及び出力軸３は、軸支持部１３によって回転自在に支持されている。なお、嵌合部７ａ中、軸支持部１３の内側穴に挿入されている部分は、嵌合部７ａにおいて鍔状部７ｂを挟んで互いに反対側に位置する２つの部分のうち、出力軸３の軸方向における長さがより大きくなっている方の部分である。

さらにまた、本実施形態に係る後期減速ギア７では、図３及び図４に示すように、歯車部７ｃを構成する部分が、それ以外の部分（すなわち、嵌合部７ａ及び鍔状部７ｂ）と分離可能となっている。すなわち、本実施形態に係る後期減速ギア７は、中間ギア６と同様、複数のパーツに分割可能となっており、これにより装置重量の低減が図られている。

次に、装置の小型化を図るために本装置１が採用している構成について説明する。
本装置１では、装置小型化のために、初期減速ギア５及び後期減速ギア７が出力軸３の軸方向において互いに重なり、かつ、両ギアの回転中心同士が一致するように配置されている。図６及び図９を参照しながら具体的に説明すると、初期減速ギア５は、前述したように、ケース本体１１の軸支持部１３が初期減速ギア５の貫通孔５ｃに挿入された状態で配置されている。つまり、本実施形態において、初期減速ギア５は、図６や９に示すように軸支持部１３の径方向外側で当該軸支持部１３を取り囲むように配置されている。

一方、後期減速ギア７については、嵌合部７ａの内側穴に出力軸３が嵌装されることで出力軸３に支持されており、かかる状態で嵌合部７ａの一部分が軸支持部１３の内側穴に挿入されている。つまり、本実施形態において、後期減速ギア７のうち、嵌合部７ａの一部分は、図６や９に示すように軸支持部１３の内側に入り込んでいる。換言すると、後期減速ギア７が備える嵌合部７ａの一部分は、初期減速ギア５の貫通孔５ｃの内側に配置されていることになる。

以上で説明した位置関係により、本装置１では、初期減速ギア５及び後期減速ギア７が出力軸３の軸方向において互いに重なり、かつ、両ギアの回転中心同士が一致するようになっている。この結果、出力軸３の径方向において、初期減速ギア５及び後期減速ギア７の配置スペースを比較的小さくすることが可能となり、本装置１全体のサイズの小型化が達成されている。

なお、本実施形態では、初期減速ギア５と、出力軸３に支持された状態の後期減速ギア７と、がいずれもケース本体１１の軸支持部１３によって回転自在に支持されている。このように共通の軸支持部１３によって初期減速ギア５及び後期減速ギア７の双方が支持されることで、本装置１は、より小型化されたものとなっている。

さらに、本実施形態では、図６に示すように、初期減速ギア５及び後期減速ギア７と隣り合う位置に中間ギア６が１つのみ配置されている。そして、同図に示すように、出力軸３の軸方向において、中間ギア６の両端は、初期減速ギア５と後期減速ギア７とが配置されている範囲内に位置している。このように中間ギア６の設置スペースが、出力軸の軸方向において初期減速ギア５及び後期減速ギア７の設置スペース内に収まっていることで、本装置１の更なる小型化が実現されている。

また、本実施形態では、上記のように出力軸３の軸方向において互いに重なった状態で配置された初期減速ギア５及び後期減速ギア７が、出力軸３から見て同一方向に回転するようになっている。

一方、本実施形態のように出力軸３の軸方向において初期減速ギア５及び後期減速ギア７が互いに重なった構成では、両ギア同士を隔てるために仕切部材をギア間に設ける必要がある。そこで、本実施形態では、後期減速ギア７の初期減速ギア５と対向する部分、及び、初期減速ギア５の後期減速ギア７と対向する部分の双方の間に、当該双方の各々と摺接する摺接部材が仕切部材として配置されている。

ここで、後期減速ギア７の初期減速ギア５と対向する部分は、本発明の第１対向部に相当し、具体的には、後期減速ギア７のうち、出力軸３の軸方向において初期減速ギア５と重なっていない部分に形成されている。より詳細に説明すると、後期減速ギア７が備える鍔状部７ｂのうち、初期減速ギア５と対向する面には、図４や図６に示すように、初期減速ギア５に向かって突出した後期減速ギア側突出部７ｄが形成されている。この後期減速ギア側突出部７ｄは、円環状に形成されており、その内径は嵌合部７ａの外径よりも幾分大径となっている。

一方、初期減速ギア５の後期減速ギア７と対向する部分は、本発明の第２対向部に相当し、具体的には、初期減速ギア５のうち、出力軸３の軸方向において後期減速ギア７と重なっている部分に形成されている。より詳細に説明すると、初期減速ギア５が備えるより大径な歯車部５ａのうち、後期減速ギア７と対向する面には、図３や図６に示すように、後期減速ギア７に向かって突出した初期減速ギア側突出部５ｄが形成されている。この初期減速ギア側突出部５ｄは、初期減速ギア５の回転方向に沿って一定間隔毎に形成された弧状の凸部となっている。

そして、図６に示すように、出力軸３の軸方向において後期減速ギア側突出部７ｄと初期減速ギア側突出部５ｄとの間に挟まれる位置に、摺接部材に相当するワッシャ１０が配置されている。このワッシャ１０は、金属又は樹脂材料からなる比較的薄肉の円環状体であり、その中央部に形成された穴には出力軸３が挿通されている。そして、初期減速ギア５及び後期減速ギア７が回転すると、ワッシャ１０が両ギア５、７の各々と摺接して両ギア５、７と同じ方向に回転する。

以上のように本装置１では、初期減速ギア５及び後期減速ギア７の間に、両ギア５、７の各々に摺接するワッシャ１０が回転自在に配置されている。このワッシャ１０を仕切部材として用いることで、比較的厚肉の樹脂プレートを用いる構成に比して、出力軸３の軸方向において機器サイズをより小型化することが可能となる。さらに、上記２つの減速ギア５、７は、それぞれ、互いに対向し合う部分としての突出部５ｄ、７ｄを備えており、当該突出部５ｄ、７ｄがワッシャ１０と摺接する位置に配置されているので、より一層の小型化を図ることが可能となる。

なお、本実施形態のように、後期減速ギア側突出部７ｄと初期減速ギア側突出部５ｄとの間に挟まれる位置にワッシャ１０を配置することにより、当該ワッシャ１０の位置を規制しつつ、各減速ギア５、７をワッシャ１０に対して適切に摺接させることが可能となる。

一方で、本装置１では、ワッシャ１０を介して互いに対向する２つの減速ギア５、７が同一方向に回転し、各減速ギア５、７の回転に伴ってワッシャ１０が各減速ギア５、７と同じ回転方向に回転する。これにより、各減速ギア５、７とワッシャ１０との接触によるロスが抑えられ、結果として、本装置１における減速効率の低下が抑制される。
さらに、前述したように、本装置１では、後期減速ギア側突出部７ｄと初期減速ギア側突出部５ｄとの間にワッシャ１０が挟まれた状態で配置されている。そして、ワッシャ１０は、上記２つの減速ギア５、７が回転した際に自在に連れ回るように支持されている。このような構成により、各減速ギア５、７とワッシャ１０との回転速度差をより小さく抑えることが可能となり、結果として、各減速ギア５、７とワッシャ１０とが接触することで生じるロス（摺動ロス）を効果的に抑えることが可能となる。

以上のような構成により、本装置１は、減速効率を保持しつつより小型化された減速機となっている。さらに、本装置１では、初期減速ギア５と後期減速ギア７とを隔てるための仕切部材として汎用的なワッシャ１０を用いており、これにより本装置１の製造コストを抑制することが可能となる。

以上までの説明において本発明の減速機の一実施形態について説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

また、上記の実施形態では、減速機の一例として減速ギアを３個備える形式、すなわち、３段減速形式の減速機を例に挙げて説明した。しかし、これに限定されるものではなく、初期減速ギア５と後期減速ギア７との間に少なくとも１個以上の中間ギア６を備えていればよい。つまり、減速の段階が３段以上である減速機に対して本発明は適用可能である。

１ 本装置（減速機）
２ モータ、３ 出力軸
４ ケース、４ａ モータ収容部
５ 初期減速ギア（第２ギア）
５ａ，５ｂ 歯車部、５ｃ 貫通孔
５ｄ 初期減速ギア側突出部（第２対向部）
６ 中間ギア
６ａ，６ｂ 歯車部、６ｃ 貫通孔
７ 後期減速ギア（第１ギア）
７ａ 嵌合部（筒型部）、７ｂ 鍔状部、７ｃ 歯車部（ギア本体）
７ｄ 後期減速ギア側突出部（第１対向部）
８ ウォーム、９ 支持ピン
１０ ワッシャ（摺接部材）
１１ ケース本体、１１ａ 軸穴
１２ ケース蓋、１２ａ 軸穴
１３ 軸支持部

Claims (7)

1. モータの回転運動を減速して出力軸に伝達する減速機であって、
   前記出力軸に支持されて前記出力軸と一体的に回転する第１ギアと、
   該第１ギアとの間に少なくとも１つ以上の中間ギアを設けた状態で配置され、前記第１ギアと同じ方向に回転する第２ギアと、
   前記第１ギア、前記第２ギア及び前記中間ギアを収容するケースと、を備え、
   前記第１ギア及び前記第２ギアは、前記第１ギアの回転中心と前記第２ギアの回転中心とが一致するように配置されており、
   前記ケースは、前記軸方向に沿って筒状に突出し前記出力軸を回転自在に支持する軸支持部を有し、
   前記第１ギアは、外周部分に歯車を有するギア本体と、該ギア本体の内側に設けられた筒型部と、を有し、
   前記軸支持部は、前記出力軸に支持された状態の前記第１ギア、及び、前記第２ギアの各々の少なくとも一部と前記出力軸の径方向で対向し、前記第１ギア及び前記第２ギアを回転自在に支持することを特徴とする減速機。
2. 前記第２ギアは、該第２ギアの中央部分に形成された貫通孔を有し、
   前記筒型部の一部分が前記貫通孔の内側に配置されることで、前記第１ギア及び前記第２ギアは、前記軸方向において互いに重なり、かつ、前記第１ギアの回転中心と前記第２ギアの回転中心とが一致するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の減速機。
3. 前記筒型部のうちの一部分は、前記軸支持部の径方向において前記軸支持部の内側に配置されており、
   前記貫通孔は、前記軸支持部の径方向において前記軸支持部の外側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の減速機。
4. 前記第１ギア及び前記第２ギアと隣り合う位置に、前記中間ギアが１つのみ配置されており、
   前記軸方向において、前記中間ギアの両端は、前記第１ギアと前記第２ギアとが配置されている範囲内に位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の減速機。
5. 前記モータの回転運動を発生する回転軸の先端部にはウォームが設けられ、
   前記ウォームは前記第２ギアと噛み合い、
   前記ウォーム、前記第１ギア、前記第２ギア及び前記軸支持部の各々の少なくとも一部は、前記出力軸の径方向に対してそれぞれ対向していることを特徴とする請求項２乃至４に記載の減速機。
6. 前記ギア本体及び前記ウォームは前記出力軸の径方向において互いに重なっていることを特徴とする請求項５に記載の減速機。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の減速機を有することを特徴とするモータ。

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