JP7285723B2 - ギヤ装置およびギヤドモータ - Google Patents

Description

本発明は、ギヤ装置およびギヤドモータに関する。

近年、スマートフォン等の電子機器の精密化に伴い、より小型かつ高機能なギヤドモータの開発が進められている。例えば、特許文献１には、出力軸の軸ブレを抑制するギヤドモータが開示されている。

特開２０１１－１７９６０７号公報

ギヤドモータの高性能化の一例として、トルクリミッタ機能やバックラッシュ除去機能が求められる場合がある。これらの機能を同時に満たすギヤドモータは、部品点数が増加するとともに大型化するという問題があった。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、トルクリミッタ機能およびバックラッシュ除去機能を有し、しかも部品点数の増加および大型化を抑制できるギヤ装置およびギヤドモータの提供を目的の一つとする。

本発明のギヤ装置の一つの態様は、出力軸線に沿って延びる出力シャフトと、回転方向および軸方向へ移動可能に前記出力シャフトに支持されるギヤセットと、前記出力シャフトの外周面に設けられ前記ギヤセットの軸方向一方側に位置するフランジ部と、前記ギヤセットの軸方向他方側に位置する弾性部材と、前記出力軸線と平行な中間軸線を中心として回転し前記ギヤセットに噛み合い動力を伝える中間ギヤと、を備える。前記フランジ部と前記ギヤセットとが互いに対向する面には、軸方向に噛み合う山部および谷部がそれぞれ設けられる。前記ギヤセットは、軸方向に並び、一方が他方より歯数が多い一対のギヤを有する。一対の前記ギヤは、互いに相対回転可能であり、互いに向き合う面で面接触する。前記弾性部材は、前記山部を谷部に押し付けるとともに一対の前記ギヤとの間に面圧を付与する。

本発明の一つの態様によれば、トルクリミッタ機能およびバックラッシュ除去機能を有し、しかも部品点数の増加および大型化を抑制できるギヤ装置およびギヤドモータが提供される。

図１は、一実施形態のギヤドモータの斜視図である。 図２は、一実施形態のギヤドモータの断面図である。 図３は、一実施形態の出力ギヤ機構の一部を拡大した正面図である。 図４は、一実施形態のギヤセットと中間ギヤとの噛み合いの様子を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るギヤドモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。以下の説明において特に断りのない限り、モータ軸線Ｊ１および出力軸線Ｊ４に平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、＋Ｚ側を単に軸方向一方側と呼び、－Ｚ側を、単に軸方向他方側と呼ぶ。

図１は、ギヤドモータ１の斜視図である。図２は、ギヤドモータの断面図である。本実施形態のギヤドモータ１は、Ｙ軸方向に沿う寸法が抑制された薄型の電子機器に搭載される。

図２に示すように、ギヤドモータ１は、モータ２と、フレキシブル基板３と、ギヤ装置５と、フレーム１０と、を有する。以下、ギヤドモータ１の各部について詳細に説明する。

＜モータ＞
モータ２は、例えばステッピングモータである。モータ２は、モータ軸線Ｊ１を中心とする略円柱状のモータ本体２ａと、モータ本体２ａの軸方向他方側の端部から延び出るモータシャフト２ｂと、ピニオンギヤ２ｃと、を有する。

モータ本体２ａの内部には、モータシャフト２ｂに繋がるロータとロータを囲むステータとが設けられる。モータ本体２ａの外周面には、４つの端子２ｐが設けられる。４つの端子２ｐは、フレキシブル基板３に接続される。

モータシャフト２ｂは、モータ軸線Ｊ１を中心として軸方向に延びる。モータシャフト２ｂは、モータ軸線Ｊ１を中心として回転する。ピニオンギヤ２ｃは、モータシャフト２ｂに固定される。ピニオンギヤ２ｃは、ギヤ装置５のドライブギヤ機構２０にモータ２の動力を伝達する。

＜ギヤ装置＞
ギヤ装置５は、ドライブギヤ機構２０と、中間ギヤ機構３０と、出力ギヤ機構４０と、を有する。ドライブギヤ機構２０は、ドライブ軸線Ｊ２を中心として配置される。中間ギヤ機構３０は、中間軸線Ｊ３を中心として配置される。出力ギヤ機構４０は、出力軸線Ｊ４を中心として配置される。モータ軸線Ｊ１、ドライブ軸線Ｊ２、中間軸線Ｊ３および出力軸線Ｊ４は、互いに平行に延びる。すなわち、モータ軸線Ｊ１、ドライブ軸線Ｊ２および中間軸線Ｊ３は、出力軸線Ｊ４と平行である。モータ軸線Ｊ１、ドライブ軸線Ｊ２、中間軸線Ｊ３および出力軸線Ｊ４は、軸方向から見てＸ軸方向に直線状に並ぶ。

（ドライブギヤ機構）
ドライブギヤ機構２０は、二段ギヤ部材２３を有する。二段ギヤ部材２３は、軸方向に沿って並んで配置される第１ギヤ２１および第２ギヤ２２を有する。第１ギヤ２１および第２ギヤ２２は、ともにドライブ軸線Ｊ２を中心とする。

二段ギヤ部材２３には、ドライブ軸線Ｊ２に沿って軸方向に貫通する中央孔２３ａが設けられる。中央孔２３ａには、フレーム１０からドライブ軸線Ｊ２を中心として延び出るドライブシャフト１５が挿入される。これにより、二段ギヤ部材２３は、ドライブ軸線Ｊ２を中心として回転可能にフレーム１０に支持される。これにより、ドライブギヤ機構２０の複数のギヤ（第１ギヤ２１および第２ギヤ２２）は、ドライブ軸線Ｊ２を中心として回転する。

第１ギヤ２１は、ピニオンギヤ２ｃに噛み合う。これにより、第１ギヤ２１は、モータ２から動力が伝達される。第２ギヤ２２は、第１ギヤ２１と単一の部材である。このため、第２ギヤ２２は、第１ギヤ２１とともに回転する。第２ギヤ２２は、第１ギヤ２１に対し軸方向一方側に位置する。第２ギヤ２２は、第１ギヤ２１より小径のギヤである。第２ギヤ２２は、中間ギヤ機構３０に接続される。ドライブギヤ機構２０は、モータ２の動力を減速して中間ギヤ機構３０に伝える。

（中間ギヤ機構）
中間ギヤ機構３０は、中間軸線Ｊ３周りを回転する複数のギヤを有する。中間ギヤ機構３０の複数のギヤは、カウンタギヤ３１および中間ギヤ３９を含む。また、中間ギヤ機構３０は、軸方向においてカウンタギヤ３１と中間ギヤ３９との間に配置される遊星歯車機構３２を有する。カウンタギヤ３１は、遊星歯車機構３２の軸方向他方側に接続される。一方で中間ギヤ３９は、遊星歯車機構３２の軸方向一方側に接続される。

カウンタギヤ３１は、中間軸線Ｊ３を中心とする。カウンタギヤ３１は、ドライブギヤ機構２０の第２ギヤ２２に噛み合う。カウンタギヤ３１には、中間軸線Ｊ３に沿って軸方向に貫通する中央孔３１ａが設けられる。中央孔３１ａには、フレーム１０から中間軸線Ｊ３を中心として延び出る中間シャフト１６が挿入される。これにより、カウンタギヤ３１は、中間軸線Ｊ３を中心として回転可能にフレーム１０に支持される。

遊星歯車機構３２は、第１太陽ギヤ３３ａと、３つの第１遊星ギヤ３３ｂと、第１キャリア３３ｃと、第２太陽ギヤ３４ａと、３つの第２遊星ギヤ３４ｂと、第２キャリア３４ｃと、インターナルギヤ３５と、を有する。

インターナルギヤ３５は、中間軸線Ｊ３を中心として軸方向に延びる筒状である。インターナルギヤ３５は、内周面に設けられたギヤにおいて第１遊星ギヤ３３ｂおよび第２遊星ギヤ３４ｂに噛み合う。インターナルギヤ３５は、フレーム１０に固定されており回転しない。

第１太陽ギヤ３３ａは、カウンタギヤ３１に連結される。第１太陽ギヤ３３ａは、カウンタギヤ３１より小径のギヤである。第１太陽ギヤ３３ａは、カウンタギヤ３１とともに中間軸線Ｊ３を中心として回転する。

３つの第１遊星ギヤ３３ｂは、中間軸線Ｊ３の周方向に等間隔に配置される。３つの第１遊星ギヤ３３ｂは、第１太陽ギヤ３３ａに噛み合う。３つの第１遊星ギヤ３３ｂは、第１太陽ギヤ３３ａの回転に伴い、中間軸線Ｊ３の周方向に公転回転する。第１遊星ギヤ３３ｂの中央には、貫通孔３３ｂａが設けられる。

第１キャリア３３ｃは、円盤部３３ｃｂと、３本の第１サブシャフト３３ｃａと、第１メインシャフト３３ｃｃと、を有する。円盤部３３ｃｂは、中間軸線Ｊ３を中心として径方向に延びる。３本の第１サブシャフト３３ｃａは、円盤部３３ｃｂから軸方向他方側に延びる。３本の第１サブシャフト３３ｃａは、それぞれ第１遊星ギヤ３３ｂの貫通孔３３ｂａに挿入される。これにより、第１キャリア３３ｃは、第１サブシャフト３３ｃａにおいて第１遊星ギヤ３３ｂを回転可能に支持する。３つの第１遊星ギヤ３３ｂの中間軸線Ｊ３を中心とする公転回転に伴い、第１キャリア３３ｃは、中間軸線Ｊ３を中心として回転する。第１メインシャフト３３ｃｃは、中間軸線Ｊ３を中心として円盤部３３ｃｂから軸方向一方側に延びる。

第２太陽ギヤ３４ａは、第１メインシャフト３３ｃｃの外周面に設けられる。第２太陽ギヤ３４ａは、第１メインシャフト３３ｃｃとともに中間軸線Ｊ３を中心として回転する。

３つの第２遊星ギヤ３４ｂは、中間軸線Ｊ３の周方向に等間隔に配置される。３つの第２遊星ギヤ３４ｂは、第２太陽ギヤ３４ａに噛み合う。３つの第２遊星ギヤ３４ｂは、第２太陽ギヤ３４ａの回転に伴い、中間軸線Ｊ３の周方向に公転回転する。第２遊星ギヤ３４ｂの中央には、貫通孔３４ｂａが設けられる。

第２キャリア３４ｃは、円盤部３４ｃｂと、３本の第２サブシャフト３４ｃａと、第２メインシャフト３４ｃｃと、を有する。円盤部３４ｃｂは、中間軸線Ｊ３を中心として径方向に延びる。３本の第２サブシャフト３４ｃａは、円盤部３４ｃｂから軸方向他方側に延びる。３本の第２サブシャフト３４ｃａは、それぞれ第２遊星ギヤ３４ｂの貫通孔３４ｂａに挿入される。これにより、第２キャリア３４ｃは、第２サブシャフト３４ｃａにおいて第２遊星ギヤ３４ｂを回転可能に支持する。３つの第２遊星ギヤ３４ｂの中間軸線Ｊ３を中心とする公転回転に伴い、第２キャリア３４ｃは、中間軸線Ｊ３を中心として回転する。第２メインシャフト３４ｃｃは、中間軸線Ｊ３を中心として円盤部３４ｃｂから軸方向一方側に延びる。また、第２メインシャフト３４ｃｃの軸方向一方側の先端は、フレーム１０により回転可能に支持される。

中間ギヤ３９は、第２メインシャフト３４ｃｃの外周面に設けられる。中間ギヤ３９は、第２メインシャフト３４ｃｃとともに中間軸線Ｊ３を中心として回転する。中間ギヤ３９は、出力ギヤ機構４０に接続される。

本実施形態の中間ギヤ機構３０は、軸方向他方側の端部のカウンタギヤ３１に伝わったモータ２の動力を軸方向一方側の端部の中間ギヤ３９において、出力ギヤ機構４０に伝える。中間ギヤ機構３０は、中間軸線Ｊ３周りに回転する遊星歯車機構３２を有する。このため、中間ギヤ機構３０は、モータ２の動力を伝達する過程で、動力を減速して出力ギヤ機構４０に伝える。また、本実施形態の遊星歯車機構３２は、２種の太陽ギヤおよび遊星ギヤを有し２段階に減速される。このため、本実施形態の中間ギヤ機構３０によれば、大減速比を実現できる。

（出力ギヤ機構）
出力ギヤ機構４０は、出力シャフト４４と、フランジ部４５と、ギヤセット４３と、コイルバネ（弾性部材）４６と、一対のボールベアリング４９Ａ、４９Ｂと、を有する。フランジ部４５と、ギヤセット４３と、コイルバネ４６とは、軸方向一方側から他方側に向かってこの順で配置される。フランジ部４５は、出力シャフト４４に固定される。コイルバネ４６は、ギヤセット４３をフランジ部４５側に押し付ける。

出力シャフト４４は、出力軸線Ｊ４に沿って延びる。出力シャフト４４は、軸方向一方側に位置する第１端部４４ａと、軸方向他方側に位置する第２端部４４ｂとを有する。出力シャフト４４の両端部（第１端部４４ａおよび第２端部４４ｂ）は、それぞれボールベアリング４９Ａ、４９Ｂにより出力軸線Ｊ４周りに回転可能に支持される。一対のボールベアリング４９Ａ、４９Ｂは、フレーム１０に保持される。なお、以下の説明において、一対のボールベアリング４９Ａ、４９Ｂのうち、第１端部４４ａを支持する一方を第１ボールベアリング４９Ａと呼び、第２端部４４ｂを支持する他方を第２ボールベアリング４９Ｂと呼ぶ。

出力シャフト４４の外周面には、径方向外側に延びるフランジ部４５が設けられる。フランジ部４５は、出力シャフト４４共に出力軸線Ｊ４周りに回転する。本実施形態において、出力シャフト４４とフランジ部４５とは単一の部材である。しかしながら、出力シャフト４４とフランジ部４５とは、互いに固定されていれば別部材であってもよい。

フランジ部４５は、ギヤセット４３の軸方向一方側に位置する。フランジ部４５は、出力軸線Ｊ４を中心とする円形である。フランジ部４５は、軸方向一方側を向く第１対向面４５ａと、軸方向他方側を向く第２対向面４５ｆを有する。

第１対向面４５ａは、出力軸線Ｊ４に直交する平坦面である。第１対向面４５ａは、第１ボールベアリング４９Ａと軸方向に対向する。第１対向面４５ａは、第１ボールベアリング４９Ａの内輪と接触する。

図３は、出力ギヤ機構４０の一部を拡大した正面図である。
第２対向面４５ｆは、ギヤセット４３と軸方向に対向する。第２対向面４５ｆには、軸方向他方側に突出し周方向に沿って並ぶ複数の第１山部４５ｂが設けられる。

第１山部４５ｂは、第１頂面部４５ｂａと、第１頂面部４５ｂａの周方向の両側に位置する一対の第１傾斜側部４５ｂｂと、を有する。第１頂面部４５ｂａは、軸線と直交する平面状である。第１傾斜側部４５ｂｂは、第１頂面部４５ｂａから周方向に離れる従い軸方向一方側に傾斜する。本実施形態において、第１傾斜側部４５ｂｂは、軸方向に対して４５°で傾斜する。

周方向に沿って並ぶ第１山部４５ｂ同士の間には第１谷部４５ｃが設けられる。第１谷部４５ｃは、第１山部４５ｂ同士の間の空間である。第１谷部４５ｃは、軸方向他方側を向く第１底面部４５ｃａを有する。フランジ部４５の第２対向面４５ｆは、周方向に沿って第１頂面部４５ｂａ、第１傾斜側部４５ｂｂ、第１底面部４５ｃａおよび第１傾斜側部４５ｂｂが交互に並ぶ波状の面である。

図２に示すように、ギヤセット４３は、一対のギヤ（メインギヤ４１およびサブギヤ４２）を有する。メインギヤ４１とサブギヤ４２とは、互いに別部材である。メインギヤ４１とサブギヤ４２とは、軸方向に沿って並ぶ。サブギヤ４２は、メインギヤ４１より歯数が多い。すなわち、ギヤセット４３は、一方が他方より歯数が多い一対のギヤ（メインギヤ４１およびサブギヤ４２）を有する。メインギヤ４１およびサブギヤ４２は、それぞれ中間ギヤ３９に噛み合う。すなわち、ギヤセット４３は、中間ギヤ３９に噛み合う。中間ギヤ３９は、ギヤセット４３に動力を伝える。

メインギヤ４１には、軸方向に貫通する貫通孔４１ｈが設けられ、サブギヤ４２には、軸方向に貫通する貫通孔４２ｈが設けられる。メインギヤ４１およびサブギヤ４２の貫通孔４１ｈ、４２ｈは、直径が略等しい円形である。メインギヤ４１の貫通孔４１ｈおよびサブギヤ４２の貫通孔４２ｈには、出力シャフト４４が挿通される。メインギヤ４１およびサブギヤ４２の貫通孔４１ｈ、４２ｈの直径は、出力シャフト４４の貫通孔４１ｈ、４２ｈに挿通される部分の外径より若干大きい。したがって、メインギヤ４１およびサブギヤ４２は、出力シャフト４４に対し回転方向および軸方向に移動可能である。すなわち、ギヤセット４３は、出力シャフト４４に回転方向および軸方向へ移動可能に支持される。また、メインギヤ４１とサブギヤ４２とは、互いに相対回転可能である。

メインギヤ４１は、サブギヤ４２の軸方向一方側に位置する。メインギヤ４１は、サブギヤ４２より歯幅（歯の軸方向に沿う寸法）が大きい。

メインギヤ４１は、軸方向一方側を向く第３対向面４１ａと、軸方向他方側を向く第４対向面４１ｆと、を有する。第３対向面４１ａは、軸方向においてフランジ部４５に対向し接触する。一方で、第４対向面４１ｆは、軸方向においてサブギヤ４２に対向し接触する。

図３に示すように、メインギヤ４１の第３対向面４１ａには、フランジ部４５の第２対向面４５ｆと同様の周方向に延びる波状の面が設けられる。すなわち、第３対向面４１ａには、軸方向一方側に突出し周方向に沿って並ぶ複数の第２山部４１ｂが設けられる。

第２山部４１ｂは、第２頂面部４１ｂａと、第２頂面部４１ｂａの周方向の両側に位置する一対の第２傾斜側部４１ｂｂと、を有する。第２頂面部４１ｂａは、軸線と直交する平面状である。第２傾斜側部４１ｂｂは、第２頂面部４１ｂａから周方向に離れる従い軸方向他方側に傾斜する。本実施形態において、第２傾斜側部４１ｂｂは、軸方向に対して４５°で傾斜する。周方向に沿って並ぶ第２山部４１ｂ同士の間には第２谷部４１ｃが設けられる。第２谷部４１ｃは、軸方向一方側を向く第２底面部４１ｃａを有する。

メインギヤ４１の第３対向面４１ａの第２山部４１ｂおよび第２谷部４１ｃは、フランジ部４５の第２対向面４５ｆの第１山部４５ｂおよび第１谷部４５ｃに噛み合う。より具体的には、第２山部４１ｂが、第１谷部４５ｃに嵌り、第１山部４５ｂが第２谷部４１ｃに嵌る。これに伴い、第２傾斜側部４１ｂｂと第１傾斜側部４５ｂｂとが互いに接触する。

フランジ部４５とギヤセット４３の山部４５ｂ、４１ｂおよび谷部４５ｃ、４１ｃが、軸方向に互いに噛み合うことで、ギヤセット４３とフランジ部４５とが同期回転する。これにより、ギヤセット４３に伝わった動力が、フランジ部４５を介して出力シャフト４４に伝わる。

上述したように、ギヤセット４３はコイルバネ４６によってフランジ部４５に押し付けられる。このため、ギヤセット４３の回転時に、山部４５ｂ、４１ｂおよび谷部４５ｃ、４１ｃの噛み合いが維持されて、ギヤセット４３の回転がフランジ部４５に伝わる。一方で、第１傾斜側部４５ｂｂと第２傾斜側部４１ｂｂとの間に付与される反力が大きくなり一定の値を超えると、第１傾斜側部４５ｂｂと第２傾斜側部４１ｂｂとが互いに滑りギヤセット４３とフランジ部４５との間の動力伝達が切断される。

本実施形態によれば、フランジ部４５およびギヤセット４３の山部４５ｂ、４１ｂおよび谷部４５ｃ、４１ｃは、コイルバネ４６によって押し付けられて、トルクリミッタとして機能する。トルクリミッタ機能が働く場合としては、例えば、出力シャフト４４がロックしたままモータが駆動する場合、出力シャフト４４側からギヤセット４３側に過度な回転力が付与される場合などが考えられる。本実施形態によれば、出力ギヤ機構４０に過大な負荷が作用した場合であってもトルクリミッタ機能によって動力の伝達が切断されることで、モータ２から中間ギヤ機構３０への動力伝達経路の各部に過大な負荷が加わることを抑制でき、各部の損傷を抑止できる。
なお、本実施形態では、互いに向かい合う第１傾斜側部４５ｂｂと第２傾斜側部４１ｂｂとは出力軸線Ｊ４に対して互いに反対方向に４５°に傾斜する。これらの角度を共に大きくすることで、トルクリミッタ機能において制限されるトルクの閾値を大きくすることができる。

図２に示すように、サブギヤ４２は、メインギヤ４１の軸方向他方側に位置する。サブギヤ４２は、軸方向一方側を向く第５対向面４２ａと、軸方向他方側を向く第６対向面４２ｆと、を有する。第５対向面４２ａは、軸方向においてメインギヤ４１に対向し接触する。一方で、第６対向面４２ｆは、軸方向においてコイルバネ４６の軸方向一方側の端部に接触する。

サブギヤ４２の第５対向面４２ａおよびメインギヤ４１の第４対向面４１ｆは、ともに出力軸線Ｊ４に直交する平坦面である。第４対向面４１ｆと第５対向面４２ａとは、互いに接触してコイルバネ４６によって面圧が付与される。すなわち、サブギヤ４２とメインギヤ４１とは、互いに向き合う面で面接触する。

図４は、ギヤセット４３と中間ギヤ３９との噛み合いの様子を示す断面図である。図４において、ギヤセット４３の回転方向Ｔ１および中間ギヤの回転方向Ｔ２を図示する。本実施形態において、サブギヤ４２の歯数は、メインギヤ４１の歯数より１つだけ多い。

メインギヤ４１は、中間ギヤ３９に噛み合って中間ギヤ３９の回転に伴い出力軸線Ｊ４周りに回転する。この時、メインギヤ４１は、回転方向Ｔ１を向く歯面で、中間ギヤ３９に接触する。一方で、サブギヤ４２の歯数がメインギヤ４１の歯数より多いため、サブギヤ４２の回転速度がメインギヤ４１の回転より遅くなる。すなわち、中間ギヤ３９とサブギヤ４２とは、その歯数差ために回転速度差が生じる。また、サブギヤ４２は、コイルバネ４６によりメインギヤ４１に押し付けらえて第４対向面４１ｆと第５対向面４２ａとの間には、摩擦力が発生する。そして、この摩擦力と回転差のために中間ギヤ３９は、回転方向Ｔ１の反対側を向く歯面で、中間ギヤ３９に接触する。結果的に、中間ギヤ３９とギヤセット４３との間にバックラッシュが除去される。すなわち、ギヤセット４３は、バックラッシュ除去機能を有する。

図２に示すように、コイルバネ４６は、ギヤセット４３の軸方向他方側に位置する。コイルバネ４６の内径部には、出力シャフト４４が通される。コイルバネ４６は、ギヤセット４３をフランジ部４５側に押し付ける。なお、本実施形態では、ギヤセット４３をフランジ部４５側に押し付ける弾性部材としてコイルバネを採用する例について説明するが、板バネや皿バネ等のそのほかのバネであってもよく、またゴムやエラストマ樹脂等であってもよい。

コイルバネ４６は、コイルバネ本体４７と、コイルバネ本体４７の両端部に取り付けられる一対のブッシュ部材４８と、を有する。

ブッシュ部材は４８、コイルバネ本体４７の内径部に嵌るブッシュ筒部と、ブッシュ筒部の一端から径方向外側に延びるブッシュフランジと、を有する。一対のブッシュ部材４８のうち軸方向一方側に位置する一方は、ブッシュフランジにおいて、サブギヤ４２の第６対向面４２ｆに接触する。また、一対のブッシュ部材４８のうち軸方向他方側に位置する他方は、ブッシュフランジにおいて、第２ボールベアリング４９Ｂの内輪に接触する。

コイルバネ４６は、コイルバネ本体４７を圧縮した状態でギヤセット４３と第２ボールベアリング４９Ｂの内輪との間に挟み込まれる。これにより、ギヤセット４３を軸方向一方側に押し付けるとともに、第２ボールベアリング４９Ｂの内輪を軸方向他方側に押し付ける。

コイルバネ４６は、メインギヤ４１およびフランジ部４５の山部４１ｂ、４５ｂを谷部４１ｃ、４５ｃに押し付けるとともにメインギヤ４１とサブギヤ４２との間に面圧を付与する。すなわち、コイルバネ４６の圧縮力は、トルクリミッタ機能およびバックラッシュ除去機能に利用される。本実施形態によれば、１つのコイルバネ４６を用いて、トルクリミッタ機能およびバックラッシュ除去機能を得ることができ、部品点数を抑制しコスト削減を図るとともに、ギヤ装置５の小型化を図ることができる。

本実施形態によれば、コイルバネ４６は、出力シャフト４４をフレーム１０に対して軸方向の一方側に押し付ける。したがって、コイルバネ４６は、出力シャフト４４の軸方向のガタを除去することができる。

本実施形態では、出力シャフト４４の両端部が、第１ボールベアリング４９Ａおよび第２ボールベアリング４９Ｂによって支持される。また、コイルバネ４６は、第１ボールベアリング４９Ａの内輪を、ギヤセット４３を介し、軸方向一方側に押し付ける。コイルバネ４６は、第２ボールベアリング４９Ｂの内輪を、軸方向他方側に押し付ける。すなわち、コイルバネ４６は、一対のボールベアリング４９Ａ、４９Ｂの内輪を互いに離間する方向に押し付けて予圧を付与し、ボールベアリング４９Ａ、４９Ｂに円滑な回転を実現させる。

＜フレーム＞
図１に示すように、フレーム１０は、第１フレーム部材１１と第２フレーム部材１２とを有する。第１フレーム部材１１および第２フレーム部材１２は、例えば、金属粉末射出成形（MIM）によって成型される。第１フレーム部材１１および第２フレーム部材１２は、モータ本体２ａに固定される。第１フレーム部材１１は、モータ２に対し軸方向一方側に位置する。一方で、第２フレーム部材１２は、モータ２に対し軸方向他方側に位置する。

第１フレーム部材１１は、モータ支持部１１ａと、中間ギヤ機構支持部１１ｂと、第１出力シャフト支持部１１ｃと、固定部１３と、を有する。

モータ支持部１１ａは、モータ本体２ａの軸方向一方側の端部を覆う円盤状である。モータ支持部１１ａとモータ本体２ａとの境界部には、溶接部９が設けられる。これにより、第１フレーム部材１１は、溶接部９において、モータ本体２ａに溶接固定される。より具体的には、第１フレーム部材１１は、モータ本体２ａの軸方向一方側の端部に溶接固定される。

中間ギヤ機構支持部１１ｂは、中間ギヤ機構３０の軸方向一方側に位置する。中間ギヤ機構支持部１１ｂは、筒部１１ｂａと、筒部１１ｂａの軸方向一方側の端部に位置する底部１１ｂｂと、を有する。

筒部１１ｂａは、軸方向の他方側の端部においてモータ支持部１１ａに繋がる。筒部１１ｂａは、中間ギヤ３９を中間軸線Ｊ３の径方向外側から囲む。筒部１１ｂａには、切欠部１１ｂｃが設けられる。切欠部１１ｂｃは、中間ギヤ３９とギヤセット４３とが噛み合う部分に位置する。

図２に示すように、底部１１ｂｂの軸方向他方側を向く底面には、保持穴１１ｂｄが設けられる。保持穴１１ｂｄには、中間ギヤ機構３０の第２メインシャフト３４ｃｃが挿入される。これにより、中間ギヤ機構支持部１１ｂは、中間ギヤ機構３０の軸方向一方側の端部を支持する。

第１出力シャフト支持部１１ｃは、出力ギヤ機構４０の第１ボールベアリング４９Ａを保持する。第１出力シャフト支持部１１ｃは、第１ボールベアリング４９Ａを介して出力シャフト４４を支持する。第１出力シャフト支持部１１ｃは、第１ボールベアリング４９Ａの外輪を径方向外側から囲む包囲筒部１１ｃａと、包囲筒部１１ｃａの上端部から径方向内側に延びる天板部１１ｃｂと、を有する。天板部１１ｃｂには、出力シャフト４４の軸方向一方側の端部が挿通される挿通孔１１ｃｃが設けられる。出力シャフト４４は、挿通孔１１ｃｃを通過した先端において外部装置（図示略）に接続される。

図１に示すように、固定部１３は、Ｘ－Ｚ平面に沿って延びる板状である。固定部１３は、モータ支持部１１ａの軸方向一方側を向く面に繋がる。また、固定部１３は、中間ギヤ機構支持部１１ｂの筒部１１ｂａの外周面に繋がる。固定部１３には、板厚方向に貫通する２つの固定孔１３ａが設けられる。２つの固定孔１３ａは、出力軸線Ｊ４の径方向に沿って並ぶ。２つの固定孔１３ａには、ギヤドモータ１を外部部材（図示略）に固定するための固定ネジが挿入される。

本実施形態によれば、第１フレーム部材１１は、外部部材に固定するための固定部１３を有するとともに、外部装置に動力を伝える出力シャフト４４の出力端４４ｐを支持する。すなわち、第１フレーム部材１１は、単一の部材において、出力シャフト４４を支持するとともに外部部材に固定される。このため、外部部材に対する出力シャフト４４の出力端４４ｐの位置精度を高めることができ、外部装置に効率的にモータ２の動力を伝えることができる。

本実施形態によれば、第１フレーム部材１１は、モータ本体２ａの軸方向他方側の端部に固定され、ドライブギヤ機構２０を支持し、中間ギヤ機構３０の軸方向他方側の端部を支持し、出力シャフト４４の軸方向他方側の端部を支持する。すなわち、第１フレーム部材１１は、単一の部材によって、ギヤドモータ１の各軸を軸方向他方側から支持することができ、ギヤの軸間距離を高精度に保つことができ、ギヤの回転効率を高めることができる。

本実施形態によれば、モータ軸線Ｊ１、ドライブ軸線Ｊ２、中間軸線Ｊ３および出力軸線Ｊ４は、軸方向から見て直線状に並ぶ。すなわち、ギヤドモータ１の各シャフトは、一方向に並んで配置され、Ｙ軸方向の寸法を小型化したギヤドモータ１を提供できる。このため、本実施形態によれば、スマートフォンのような薄型危機に搭載可能な、ギヤドモータ１を提供できる。

また、本実施形態によれば、第１フレーム部材１１は、モータ本体２ａの軸方向一方側の端部に固定され、中間ギヤ機構３０の軸方向一方側の端部を支持し、出力シャフト４４の出力端である軸方向一方側の端部を支持する。すなわち、第１フレーム部材１１は、単一の部材によって、ギヤドモータ１の各軸を軸方向一方側から支持することができ、ギヤの軸間距離を高精度に保つことができ、ギヤの回転効率を高めることができる。

第２フレーム部材１２は、ギヤケース１２ａと、第２出力シャフト支持部１２ｃと、一対の梁部１４と、を有する。

ギヤケース１２ａは、モータ本体２ａの軸方向他方側の端部、ドライブギヤ機構２０、中間ギヤ機構３０の軸方向他方側の端部を覆う円盤状である。ギヤケース１２ａは、軸方向と直交する俵型の板部１２ａａと、板部１２ａａの外縁から軸方向一方側に延びる外壁部１２ａｂと、を有する。板部１２ａａおよび外壁部１２ａｂは、ピニオンギヤ２ｃ、ドライブギヤ機構２０および中間ギヤ機構３０の軸方向他方側の端部を覆う。

ギヤケース１２ａとモータ本体２ａとの境界部には、溶接部９が設けられる。これにより、第２フレーム部材１２は、溶接部９において、モータ本体２ａに溶接固定される。より具体的には、第２フレーム部材１２は、モータ本体２ａの軸方向他方側の端部に溶接固定される。

図３に示すように、また、ギヤケース１２ａは、ドライブギヤ機構２０および中間ギヤ機構３０の軸方向他方側に位置する。板部１２ａａの軸方向一方側を向く底面には、ドライブシャフト１５および中間シャフト１６が設けられる。ドライブシャフト１５は、ドライブ軸線Ｊ２を中心として軸方向に延びる。ドライブシャフト１５は、ドライブギヤ機構２０の二段ギヤ部材２３を回転可能に支持する。同様に、中間シャフト１６は、中間軸線Ｊ３を中心として軸方向に延びる。中間シャフト１６は、中間ギヤ機構３０のカウンタギヤ３１を回転可能に支持する。

第２出力シャフト支持部１２ｃは、出力ギヤ機構４０の第２ボールベアリング４９Ｂを保持する。第２出力シャフト支持部１２ｃは、第２ボールベアリング４９Ｂを介して出力シャフト４４を支持する。第２出力シャフト支持部１２ｃは、第２ボールベアリング４９Ｂの外輪を径方向外側から囲む包囲筒部１２ｃａと、包囲筒部１２ｃａの上端部から径方向内側に延びる天板部１２ｃｂと、を有する。

図１に示すように、梁部１４は、ギヤケース１２ａの外壁部１２ａｂから軸方向一方側に延びる。梁部１４は、モータ本体２ａと遊星歯車機構３２との間に位置する。梁部１４の軸方向一方側の端部と第１フレーム部材１１との境界部には、溶接部９が設けられる。これにより、梁部１４の軸方向一方側の端部は、第１フレーム部材１１に溶接固定される。

本実施形態によれば、第１フレーム部材１１は、モータ本体２ａに溶接固定される。このため、第１フレーム部材１１とモータ本体２ａとが強固に固定され、モータ２に対する各シャフトの安定性が高まり、動力の伝達効率を高めることができる。同様に、本実施形態によれば、第２フレーム部材１２は、モータ本体２ａに溶接固定される。このため、モータ２の動力の伝達効率を高めることができる。

本実施形態によれば、第１フレーム部材１１と第２フレーム部材１２とが、梁部１４を介して互いに溶接接合される。このため、各軸の軸方向両端部同士が互いに位置ずれすることを抑制することができる。なお、本実施形態では第２フレーム部材１２が梁部１４を有するが、第１フレーム部材１１が梁部１４を有していてもよい。すなわち、第１フレーム部材１１および第２フレーム部材１２の何れか一方が、軸方向に沿って他方側に延びて他方側に溶接固定される梁部１４を有していればよい。

以上に、本発明の実施形態および変形例を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１…ギヤドモータ、２…モータ、２ａ…モータ本体、２ｂ…モータシャフト、２ｃ…ピニオンギヤ、５…ギヤ装置、１０…フレーム、１１…第１フレーム部材、１２…第２フレーム部材、１３…固定部、１４…梁部、２０…ドライブギヤ機構、３０…中間ギヤ機構、３２…遊星歯車機構、３９…中間ギヤ、４１ｂ，４５ｂ…山部、４１ｃ，４５ｃ…谷部、４１…メインギヤ、４２…サブギヤ、４３…ギヤセット、４４…出力シャフト、４４ｐ…出力端、４５…フランジ部、４６…コイルバネ、４６…コイルバネ（弾性部材）、４９Ａ…ボールベアリング、Ｊ１…モータ軸線、Ｊ２…ドライブ軸線、Ｊ３…中間軸線、Ｊ４…出力軸線

Claims (13)

1. 出力軸線に沿って延びる出力シャフトと、
   回転方向および軸方向へ移動可能に前記出力シャフトに支持されるギヤセットと、
   前記出力シャフトの外周面に設けられ前記ギヤセットの軸方向一方側に位置するフランジ部と、
   前記ギヤセットの軸方向他方側に位置する弾性部材と、
   前記出力軸線と平行な中間軸線を中心として回転し前記ギヤセットに噛み合い動力を伝える中間ギヤと、を備え、
   前記フランジ部と前記ギヤセットとが互いに対向する面には、軸方向に噛み合う山部および谷部がそれぞれ設けられ、
   前記ギヤセットは、軸方向に並び、一方が他方より歯数が多い一対のギヤを有し、
   一対の前記ギヤは、互いに相対回転可能であり、互いに向き合う面で面接触し、
   前記弾性部材は、前記山部を谷部に押し付けるとともに一対の前記ギヤとの間に面圧を付与する、
   ギヤ装置。
2. 前記出力シャフトの両端部が、それぞれボールベアリングにより支持される、
   請求項１に記載のギヤ装置。
3. 前記弾性部材は、一対の前記ボールベアリングの内輪を互いに離間する方向に押し付ける、
   請求項２に記載のギヤ装置。
4. 前記中間ギヤを含み、前記中間軸線周りを回転する複数のギヤを有する中間ギヤ機構と、
   前記出力軸線に平行なドライブ軸線を中心として回転する複数のギヤを有し前記中間ギヤ機構に動力を伝えるドライブギヤ機構と、を有する、
   請求項１～３の何れか一方に記載のギヤ装置。
5. 前記中間ギヤ機構は、前記中間軸線周りに回転する遊星歯車機構を有する、
   請求項４に記載のギヤ装置。
6. 請求項４又は５に記載のギヤ装置と、
   モータ本体、前記モータ本体から延び出て前記出力軸線に平行なモータ軸線を中心として回転するモータシャフトおよび前記モータシャフトに固定され前記ドライブギヤ機構に動力を伝えるピニオンギヤを有するモータと、を備える、
   ギヤドモータ。
7. 前記モータ軸線、前記ドライブ軸線、前記中間軸線および前記出力軸線は、軸方向から見て直線状に並ぶ、
   請求項６に記載のギヤドモータ。
8. 前記モータ本体に固定される第１フレーム部材を有し、
   前記第１フレーム部材は、外部部材に固定するための固定部を有するとともに、外部装置に動力を伝える前記出力シャフトの出力端を支持する、
   請求項６又は７に記載のギヤドモータ。
9. 前記第１フレーム部材は、
   前記モータ本体の軸方向一方側の端部に固定され、
   前記中間ギヤ機構の軸方向一方側の端部を支持し、
   前記出力シャフトの出力端である軸方向一方側の端部を支持する、
   請求項８に記載のギヤドモータ。
10. 前記第１フレーム部材は、前記モータ本体に溶接固定される、
    請求項８又は９に記載のギヤドモータ。
11. 第２フレーム部材を有し、
    前記第２フレーム部材は、
    前記モータ本体の軸方向他方側の端部に固定され、
    前記ドライブギヤ機構を支持し、
    前記中間ギヤ機構の軸方向他方側の端部を支持し、
    前記出力シャフトの軸方向他方側の端部を支持する、
    請求項８～１０の何れか一項に記載のギヤドモータ。
12. 前記第２フレーム部材は、前記モータ本体に溶接固定される、
    請求項１１に記載のギヤドモータ。
13. 前記第１フレーム部材および前記第２フレーム部材の何れか一方は、軸方向に沿って他方側に延びて他方側に溶接固定される梁部を有する、
    請求項１１又は１２に記載のギヤドモータ。

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