JP6673719B2 - 回転伝達機構 - Google Patents

Description

本発明は、駆動部材の回転を従動部材に伝達する回転伝達機構に関するものである。

駆動部材の回転を従動部材に伝達するにあたって、駆動部材と従動部材とをカップリング部材を介して接続することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１９４０８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、駆動部材と従動部材とが共通の軸線周りに回転する場合には適用できるが、駆動部材および従動部材が各々、互いに平行な第１軸線および第２軸線の周りを回転する場合には適用することができない。一方、駆動部材と従動部材とを通常の歯車伝達機構を介して接続する構成が考えられるが、歯の強度不足等の問題が発生することがある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、駆動部材の第１軸線周りの回転を従動部材に伝達して、従動部材を第１軸線に平行な第２軸線周りの一方側に１回転未満の角度範囲で回転させるのに適した回転伝達機構を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、駆動部材の第１軸線周りの一方側への１回転未満の回転を従動部材に伝達して、前記従動部材を前記第１軸線に平行な第２軸線周りの一方側に１回転未満の角度範囲で回転させる回転伝達機構であって、前記駆動部材に前記第１軸線周りの一方側に向くようにインボリュート曲線をもって形成された１つの伝達面と、前記従動部材に前記第２軸線周りの他方側に向くようにインボリュート曲線をもって形成された１つの被伝達面とによって、前記駆動部材から前記従動部材に前記角度範囲の回転を伝達し、前記駆動部材は、前記第１軸線が延在する方向の一方側に向いた面からなる第１端面と、前記第１端面から前記第１軸線が延在する方向の一方側に突出した部分である第１軸部と、前記第１軸部の周りから径方向外側に円弧状に突出した部分である第１円弧部と、を備え、前記従動部材は、前記第２軸線が延在する方向において前記第１端面が位置する側の面からなる第２端面と、前記第２端面から突出して前記第１軸部と並列する部分である第２軸部と、前記第２軸部の周りから径方向外側に円弧状に突出した部分である第２円弧部と、を備え、前記伝達面は、前記第１円弧部の前記第１軸線周りの一方側に位置する端部に設けられ、前記被伝達面は、前記第２円弧部の前記第２軸線周りの他方側に位置する端部に設けられていることを特徴とする。

本発明では、駆動部材および従動部材が各々、互いに平行な第１軸線および第２軸線を中心に１回転未満の回転を行うことを着目して、駆動部材にインボリュート曲線をもって形成された１つの伝達面と、従動部材にインボリュート曲線をもって形成された１つの被伝達面とによって、駆動部材の回転を従動部材に伝達し、従動部材に第２軸線周りの１回転未満の角度範囲にわたる回転を行わせる。このため、通常の歯車伝達機構と違って、歯に相当する部分を１個所に設ければよいので、歯の強度不足等の問題が発生しにくい等、駆動部材の第１軸線周りの回転を従動部材に伝達して、従動部材を第１軸線に平行な第２軸線周りの一方側に１回転未満の角度範囲で回転させるのに適している。

この場合、前記第１端面と前記第２軸部とが、前記第１軸線が延在している方向で離間し、前記第２端面と前記第１軸部とが、前記第１軸線が延在している方向で離間していることが好ましい。かかる構成によれば、駆動部材と従動部材との間に余計な負荷が発生しにくい。

本発明において、前記駆動部材と前記従動部材とは、前記伝達面と前記被伝達面とにおいてのみ接触していることが好ましい。かかる構成によれば、駆動部材と従動部材との間に余計な負荷が発生しにくい。

本発明において、前記従動部材には、前記従動部材を前記第２軸線周りの他方側に向けて付勢する付勢部材が設けられているが好ましい。かかる構成によれば、駆動部材の伝達面と従動部材の被伝達面とが確実に接する状態となる。

本発明において、前記伝達面のインボリュート曲線の基礎円の直径と、前記被伝達面のインボリュート曲線の基礎円の直径とが等しい態様を採用することができる。かかる構成によれば、駆動部材と従動部材とを同じ角度範囲で同じ速度で回転させることができる。

本発明において、前記伝達面のインボリュート曲線の基礎円の直径と、前記被伝達面のインボリュート曲線の基礎円の直径とが異なる態様を採用してもよい。かかる構成によれば、駆動部材と従動部材とを異なる角度範囲で異なる速度で回転させることができる。

本発明では、駆動部材および従動部材が各々、互いに平行な第１軸線および第２軸線を中心に１回転未満の回転を行うことを着目して、駆動部材にインボリュート曲線をもって形成された１つの伝達面と、従動部材にインボリュート曲線をもって形成された１つの被伝達面とによって、駆動部材の回転を従動部材に伝達し、従動部材に第２軸線周りの１回転未満の角度範囲にわたる回転を行わせる。このため、通常の歯車伝達機構と違って、歯に相当する部分を１個所に設ければよいので、歯の強度不足等の問題が発生しにくい等、駆動部材の第１軸線周りの回転を従動部材に伝達して、従動部材を第１軸線に平行な第２軸線周りの一方側に１回転未満の角度範囲で回転させるのに適している。

本発明を適用したモータ装置の内部を一方側からみた斜視図である。 図１に示すモータ装置の内部を他方側からみた斜視図である。 図１に示すモータ装置から従動部材およびセンサ機構を分離させたときの分解斜視図である。 図１に示すモータ装置の回転伝達機構を構成する部材の説明図である。 図１に示すモータ装置の回転伝達機構の説明図である。

図面を参照して、本発明を適用したモータ装置を説明する。なお、以下の説明では、モータ１の軸線方向にＬを付し、モータ１において、回転軸１２が突出している側をモータ軸線方向Ｌの「出力側Ｌａ」とし、回転軸１２が突出している側とは反対側をモータ軸線方向Ｌの「反出力側Ｌｂ」として説明する。また、駆動部材４の中心軸線である第１軸線にＬ１を付し、第１軸線Ｌ１方向の一方側にＬ１ａを付し、第１軸線Ｌ１方向の他方側にＬ１ｂを付し、第１軸線Ｌ１周りの一方側にＣＣＷ１を付し、第１軸線Ｌ１周りの他方側
にＣＷ１を付して説明する。また、従動部材７の中心軸線である第２軸線にＬ２を付し、第２軸線Ｌ２方向において第１軸線Ｌ１方向の一方側Ｌ１ａと同じ側の一方側にＬ２ａを付し、第２軸線Ｌ２方向において第１軸線Ｌ１方向の他方側Ｌ１ｂと同じ側の他方側にＬ２ｂを付し、第２軸線Ｌ２周りの一方側にＣＷ２を付し、第２軸線Ｌ２周りの他方側にＣＣＷ２を付して説明する。

（モータ装置１００の構成）
図１は、本発明を適用したモータ装置１００の内部を一方側からみた斜視図である。図２は、図１に示すモータ装置１００の内部を他方側からみた斜視図である。図３は、図１に示すモータ装置１００から従動部材７およびセンサ機構６を分離させたときの分解斜視図である。

図１、図２および図３に示すモータ装置１００は、開閉部材等の部材の姿勢等を切り換えるための装置であり、ハウジング（図示せず）の内部に、モータ１と、駆動部材４を含む歯車列３と、出力部材として従動部材７とを有している。モータ１は、ステッピングモータ１ａであり、回転軸１２の外周面に固着された永久磁石（図示せず）を備えたロータ１０と、永久磁石の外周面を覆う筒状のステータ２０と有している。永久磁石の外周面には、Ｎ極とＳ極が周方向において交互に配置されている。ステータ２０は、モータ軸線方向Ｌに重ねて配置された一対のステータ組２１、２２を有している。ステータ２０の両端面のうち、出力側Ｌａの端面にはフレーム９が固定されている。フレーム９は、ステータ２０の端面に固定された第１板部９１と、第１板部９１に出力側Ｌａで対向する第２板部９２と、第１板部９１と第２板部９２とを繋ぐ第３板部９３とを備えており、回転軸１２の先端部は、第２板部９２に形成された軸穴（図示せず）によって回転可能に支持されている。回転軸１２の外周面には、ウォームからなる歯車１８が固定されている。

（歯車列３の構成）
歯車列３は、第１歯車３１と、第２歯車３２と、第３歯車３３と、第４歯車３４と、第５歯車からなる駆動部材４とを有している。第１歯車３１は支軸３１０に回転可能に支持され、第２歯車３２は支軸３２０に回転可能に支持され、第３歯車３３は支軸３３０に回転可能に支持され、第４歯車３４は支軸３４０に回転可能に支持され、駆動部材４は支軸４０に回転可能に支持されている。支軸３１０、３２０、３３０、３４０、４０はハウジジング（図示せず）に支持されている。

第１歯車３１は、歯車１８と噛み合うウォームホイール３１１と、ウォームホイール３１１と一体の歯車３１２とを有しており、歯車３１２は、ウォームホイール３１１より小径である。第２歯車３２は、歯車３１２と噛み合う歯車３２１と、歯車３２１と一体の歯車３２２とを有している。歯車３２１は、歯車３２２より大径であり、歯車３１２より大径である。第３歯車３３は、歯車３２２と噛み合っており、歯車３２２より大径である。第４歯車３４は、第３歯車３３と噛み合う歯車３４１と、歯車３４１と一体の歯車３４２とを有している。歯車３４１は、第３歯車３３より大径であり、歯車３４２より大径である。

駆動部材４は、筒部４１と、筒部４１から径方向外側に突出した扇形歯車４２とを有しており、扇形歯車４２は、歯車３４２と噛み合っている。扇形歯車４２の曲率半径は、歯車３４２の半径より大である。また、筒部４１には、支軸４０が嵌る軸穴４７が形成されている。

このように構成した駆動部材４の回転は、後述する回転伝達機構５を介して、従動部材７に伝達される。その際、駆動部材４は、第１軸線Ｌ１周りに１回転未満の範囲で回転し、かかる回転によって、従動部材７は、第２軸線Ｌ２周りに１回転未満の角度範囲で回転
する。

（センサ機構６の構成）
図３に示すように、モータ装置１００には、ロータ１０の回転を検出するセンサ機構６が設けられている。本形態において、センサ機構６は、ロータ１０と一体に回転する磁石６１と、磁石６１に対向する磁気センサ素子６２とからなる。本形態において、磁石６１は、回転軸１２の反出力側Ｌｂ側の端部に連結された回転板６３に保持されている。本形態において、磁石６１は、回転板６３の出力側Ｌａの面において、周方向の１か所に設けられた磁石保持穴６３１の内側に保持されている。従って、磁石６１は、周方向の１か所に設けられている。磁気センサ素子６２は、モータ基板２５に保持されており、ロータ１０が回転して磁石６１が磁気センサ素子６２の近傍を通過する際、磁石６１に径方向外側で対向する。従って、センサ機構６によれば、ロータ１０の角度位置や回転数を検出することができる。本形態において、磁気センサ素子６２はホール素子である。なお、モータ基板２５にはコネクタ２９が保持されている。

（回転伝達機構５の構成）
図４は、図１に示すモータ装置１００の回転伝達機構５を構成する部材の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、回転伝達機構５を構成する駆動部材４の斜視図、および回転伝達機構５を構成する従動部材７の斜視図である。図５は、図１に示すモータ装置１００の回転伝達機構５の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、回転伝達機構５の側面図、および回転伝達機構５のＡ−Ａ′断面図である。

モータ装置１００において、駆動部材４と従動部材７との間には、図４および図５に示す回転伝達機構５が構成されており、回転伝達機構５は、駆動部材４の第１軸線Ｌ１周りの一方側ＣＣＷ１への１回転未満の回転を従動部材７に伝達し、従動部材７を第１軸線Ｌ１に平行な第２軸線Ｌ２周りの一方側ＣＷ２に１回転未満の所定の角度範囲で回転させる。また、従動部材７には、ハウジング（図示せず）等との間に、従動部材７を第２軸線Ｌ２周りの他方側ＣＣＷ２に向けて付勢する付勢部材８が設けられている。かかる付勢部材８は、例えば、一方端が従動部材７に保持され、他方端がハウジング等に保持された捩りコイルバネ等からなる。図５等には、付勢部材８を矢印で示してある。

本形態では、回転伝達機構５を構成するにあたって、駆動部材４には第１軸線Ｌ１周りの一方側ＣＣＷ１に向くようにインボリュート曲線をもって形成された１つの伝達面４９が形成され、従動部材７には、第２軸線Ｌ２周りの他方側ＣＣＷ２に向くようにインボリュート曲線をもって形成された１つの被伝達面７９が形成されており、伝達面４９および被伝達面７９は、駆動部材４から従動部材７に１回転未満の所定の角度範囲の回転を伝達する。

より具体的には、駆動部材４は、筒部４１において第１軸線Ｌ１が延在する方向の一方側Ｌ１ａに向いた面からなる第１端面４３と、第１端面４３から第１軸線Ｌ１が延在する方向の一方側Ｌ１ａに突出した部分である第１軸部４４と、第１軸部４４の周りから径方向外側に円弧状に突出した部分である第１円弧部４５とを備えており、第１円弧部４５の第１軸線Ｌ１周りの一方側ＣＣＷ１に位置する端部４８に伝達面４９が設けられている。

従動部材７は、円盤部７１において第２軸線Ｌ２が延在する方向の他方側Ｌ２ｂ（第１端面４３が位置する側）に向いた面からなる第２端面７３と、第２端面７３から第２軸線Ｌ２が延在する方向の他方側Ｌ２ｂに突出して第１軸部４４と並列する部分である第２軸部７４と、第２軸部７４の周りから径方向外側に円弧状に突出した部分である第２円弧部７５とを備えており、第２円弧部７５の第２軸線Ｌ２周りの他方側ＣＣＷ２に位置する端部７８に被伝達面７９が設けられている。

ここで、駆動部材４の第１端面４３と従動部材７の第２軸部７４とは、第１軸線Ｌ１および第２軸線Ｌ２が延在している方向で離間し、従動部材７の第２端面７３と駆動部材４の第１軸部４４とは、第１軸線Ｌ１および第２軸線Ｌ２が延在している方向で離間している。すなわち、駆動部材４と従動部材７とは、伝達面４９と被伝達面７９とにおいてのみ接触している。本形態において、伝達面４９のインボリュート曲線の基礎円Ｌ４９の直径と、被伝達面７９のインボリュート曲線の基礎円Ｌ７９の直径とは等しく設定されている。

このように構成したモータ装置１００において、モータ１が正回転すると、モータ１の回転は、歯車列３を介して駆動部材４に伝達される。このため、回転伝達機構５において、駆動部材４が第１軸線Ｌ１周りに一方側ＣＣＷ１に回転し、駆動部材４の伝達面４９が従動部材７の被伝達面７９を押圧する。その結果、従動部材７は、付勢部材８の付勢力に抗して、第２軸線Ｌ２周りに一方側ＣＷ２に回転し、所定の角度位置で停止する。この状態は、ウォームギアからなる歯車１８とウォームホイール３１１との間の負荷等によって維持される。

これに対して、従動部材７を元の位置に戻す際には、モータ１が逆回転する。その結果、駆動部材４が第１軸線Ｌ１周りに他方側ＣＷ１に回転する。この場合でも、従動部材７は、付勢部材８の付勢力によって第２軸線Ｌ２周りに他方側ＣＣＷ２に付勢されているので、伝達面４９と被伝達面７９とが接する状態が常に維持される。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のモータ装置１００の回転伝達機構５では、駆動部材４および従動部材７が各々、互いに平行な第１軸線Ｌ１および第２軸線Ｌ２を中心に１回転未満の回転を行うことを着目して、駆動部材４にインボリュート曲線をもって形成された１つの伝達面４９と、従動部材７にインボリュート曲線をもって形成された１つの被伝達面７９とによって、駆動部材４の回転を従動部材７に伝達し、従動部材７に第２軸線Ｌ２周りの１回転未満の角度範囲にわたる回転を行わせる。このため、通常の歯車伝達機構と違って、駆動部材４あるいは従動部材７が偏心していても余計な負荷が発生しにくい。また、回転を伝達する際、伝達面４９と被伝達面７９との滑りが少ないので、回転トルクを高い伝達効率で伝えることができる。また、モータ装置１００や回転伝達機構５を組み立てる際、駆動部材４と従動部材７とが干渉するおそれがある部分が少ないので、駆動部材４と従動部材７とを噛み合わせるのに多大な手間がかからない。さらに、通常の歯車伝達機構と違って、１か所に歯に相当する部分（伝達面４９および被伝達面７９）を設ければよいので、第１円弧部４５および第２円弧部７５を周方向で十分な寸法に形成することができる。本形態では、第１円弧部４５および第２円弧部７５を各々、約１８０°の角度範囲に形成されている。従って、歯の強度不足等の問題が発生しない。それ故、本形態の回転伝達機構５は、駆動部材４の第１軸線Ｌ１周りの回転を従動部材７に伝達して、従動部材７を第１軸線Ｌ１に平行な第２軸線Ｌ２周りの一方側ＣＷ２に１回転未満の角度範囲で回転させるのに適している。

また、駆動部材４の第１端面４３と従動部材７の第２軸部７４とは、第１軸線Ｌ１および第２軸線Ｌ２が延在している方向で離間し、従動部材７の第２端面７３と駆動部材４の第１軸部４４とは、第１軸線Ｌ１および第２軸線Ｌ２が延在している方向で離間している等、駆動部材４と従動部材７とは、伝達面４９と被伝達面７９とにおいてのみ接触している。従って、駆動部材４と従動部材７との間に余計な負荷が発生しにくい。

また、従動部材７には、従動部材７を第２軸線Ｌ２周りの他方側ＣＣＷ２に向けて付勢する付勢部材８が設けられているため、付勢部材８を第２軸線Ｌ２周りの他方側ＣＣＷ２
に回転させることができるとともに、駆動部材４の伝達面４９と従動部材７の被伝達面７９とを常に確実に接する状態とすることができる。

また、本形態では、伝達面４９のインボリュート曲線の基礎円Ｌ４９の直径と、被伝達面７９のインボリュート曲線の基礎円Ｌ７９の直径とは等しく設定されている。従って、駆動部材４と従動部材７とを同じ角度範囲同じ速度で回転させることができる。また、伝達面４９から被伝達面７９へのトルクの伝達効率を高めることができる。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、伝達面４９のインボリュート曲線の基礎円Ｌ４９の直径と、被伝達面７９のインボリュート曲線の基礎円Ｌ７９の直径とが等しく設定されていたが、基礎円Ｌ４９の直径と基礎円Ｌ７９の直径とを相違させてもよい。この場合、駆動部材４と従動部材７とを異なる角度範囲で異なる速度で回転させることができる。

また、上記実施の形態では、第５歯車と出力部材との間に回転伝達機構５を設けたが、歯車列３を構成する歯車の間に回転伝達機構５を設けてもよい。

Ｌ１…第１軸線、Ｌ２…第２軸線、Ｌ４９、Ｌ７９…基礎円、１…モータ、１ａ…ステッピングモータ、３…歯車列、４…駆動部材、５…回転伝達機構、７…従動部材、８…付勢部材、４１…筒部、４２…扇形歯車、４３…第１端面、４４…第１軸部、４５…第１円弧部、４７…軸穴、４９…伝達面、７１…円盤部、７３…第２端面、７４…第２軸部、７５…第２円弧部、７９…被伝達面、１００…モータ装置

Claims (6)

1. 駆動部材の第１軸線周りの一方側への１回転未満の回転を従動部材に伝達して、前記従動部材を前記第１軸線に平行な第２軸線周りの一方側に１回転未満の角度範囲で回転させる回転伝達機構であって、
   前記駆動部材に前記第１軸線周りの一方側に向くようにインボリュート曲線をもって形成された１つの伝達面と、前記従動部材に前記第２軸線周りの他方側に向くようにインボリュート曲線をもって形成された１つの被伝達面とによって、前記駆動部材から前記従動部材に前記角度範囲の回転を伝達し、
   前記駆動部材は、前記第１軸線が延在する方向の一方側に向いた面からなる第１端面と、前記第１端面から前記第１軸線が延在する方向の一方側に突出した部分である第１軸部と、前記第１軸部の周りから径方向外側に円弧状に突出した部分である第１円弧部と、を備え、
   前記従動部材は、前記第２軸線が延在する方向において前記第１端面が位置する側の面からなる第２端面と、前記第２端面から突出して前記第１軸部と並列する部分である第２軸部と、前記第２軸部の周りから径方向外側に円弧状に突出した部分である第２円弧部と、を備え、
   前記伝達面は、前記第１円弧部の前記第１軸線周りの一方側に位置する端部に設けられ、
   前記被伝達面は、前記第２円弧部の前記第２軸線周りの他方側に位置する端部に設けられていることを特徴とする回転伝達機構。
2. 前記第１端面と前記第２軸部とが、前記第１軸線が延在している方向で離間し、
   前記第２端面と前記第１軸部とが、前記第１軸線が延在している方向で離間していることを特徴とする請求項１に記載の回転伝達機構。
3. 前記駆動部材と前記従動部材とは、前記伝達面と前記被伝達面とにおいてのみ接触していることを特徴とする請求項１に記載の回転伝達機構。
4. 前記従動部材には、前記従動部材を前記第２軸線周りの他方側に向けて付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の回転伝達機構。
5. 前記伝達面のインボリュート曲線の基礎円の直径と、前記被伝達面のインボリュート曲線の基礎円の直径とが等しいことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の回転伝達機構。
6. 前記伝達面のインボリュート曲線の基礎円の直径と、前記被伝達面のインボリュート曲線の基礎円の直径とが異なることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の回転伝達機構。