JPH10257714A - クラッチ付き減速機モーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来からのクラッチ付き減速機モータはある。
しかし、その市場は業務用がほとんどであり、一般家庭
などの狭い部屋での使用となると圧迫感やスペース的に
邪魔など、形状的に大きな問題があった。また、価格も
昨今の厳しい低価格要求の情勢により、大きな問題であ
った。本発明は、それらの問題を解決すべく、従来の機
能を満足しつつ、小型でローコストな製品を供給するこ
とを目的とする。 【解決手段】モータと減速機を固着せず、減速機に減速
とクラッチの複合機能を付加し、モータピニオン周りを
公転するよう遊星機能も合わせもたせ、ソレノイドで減
速機のクラッチ部を着脱し、所要の機能を得ることを特
徴としてなるクラッチ付き減速機モータであり、通電時
は自動運転、非通電時は手動運転を可能ならしめるクラ
ッチ付き減速機モータである。また、ソレノイドの機能
を手動式のメカクラッチに置き換えることも容易なクラ
ッチ付き減速機モータである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転体の回転方法に関
し、自動運転および手動運転が併用される要求に適し、
自動運転の場合はモータよりクラッチおよび減速機を介
して動力を出力軸に伝達し、出力軸に係合した外部装置
を駆動し、手動運転の場合は出力軸とモータをクラッチ
を介して連結を切り放し、出力軸が回転自在とするクラ
ッチ付き減速機モータで、アプリケーション例として、
窓の開閉・カーテンの開閉・横開きブラインドの開閉・
横開きシャッターの開閉・歩行補助車の補助動輪など、
さまざまな利用方法がある。

【０００２】

【従来技術】従来から、モータと減速機と電磁クラッチ
から構成されたクラッチ付き減速機モータが使用されて
きた。そのクラッチ付き減速機モータは、モータに減速
機を装着し、減速機の出力軸に電磁クラッチを組み込
み、電磁クラッチの出力軸に外部装置を組み込む構造と
なっている。また、モータに電磁クラッチを組み込み、
電磁クラッチの出力軸に減速機を組み込んだ構造も多く
生産されているが、後者のクラッチ付き減速機モータ
は、手動時の空転トルクが大きく（減速機の出力軸を手
動で回転させるとき、各歯車は回転することになり、増
速伝達となる。その系すべての摩擦負荷および潤滑剤の
粘性負荷モータのコギングトルクなどが空転トルクを大
きくする）なる。前者のクラッチ付き減速機モータによ
れば、減速機のあとに電磁クラッチが装着されるため、
手動時の空転トルクは小さい。しかし、両者とも全体が
構造的に長くなる。また、前者はそのパワーに比例した
電磁クラッチの使用が要求され、高価格となる問題があ
った。前者のクラッチ付き減速機モータを図５に示す。
モータ３８に減速機３９が組み込まれ、ケース４０に取
り付けるための取付板４１に固着されている。減速機３
９の出力軸には電磁クラッチ４２のアーマチュア４３が
装着されている。ケース４０には、ベアリング４４が組
み込まれ、電磁クラッチ４２のコイルケーシング４５が
取り付けられる。電磁クラッチ４２のコイルケーシング
４５とベアリング４４部には、電磁クラッチ４２のロー
タ４６を固着した出力軸４７が回転自在に組み込まれて
いる。モータ３８と電磁クラッチ４２に動作指令による
通電が開始されると、その回転は電磁クラッチ４２のコ
イルケーシング４５の吸引力にて、減速機３９のアーマ
チュア４３とロータ４６が結合され、出力軸４７にその
動力が伝達され、所要の回転が得られる。動作指令によ
る通電が停止すると、電磁クラッチ４２のアーマチュア
４３とロータ４６の結合が解除され、出力軸４７がフリ
ーとなり、容易に外部より、出力軸４７が空回りする。
以上のことより、通電時は自動運転が可能であり、非通
電時は手動運転を可能とする構成となっている。従っ
て、手動運転時の空転力は極力小さいことが要求され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、昨今の厳しい
低価格要求の情勢により、従来の機能を満足しつつ、小
型でローコストな製品を供給することに本発明の課題と
する。本発明は、第一義に高齢者対策や介護目的など福
祉機器として、一般家庭での使用を目的にしており、課
題の小型およびローコストはニーズとして避けて通れな
い事情があった。現状の製品は業務用がほとんどであ
り、一般家庭での使用には、装置が室内に対し、圧迫感
があってはならない、邪魔になってはならない等、業務
用と比較し厳しい条件が求められ、小型化の要求は必然
であったのと、価格も使用目的により、低価格要求が必
然であった。例えば、遊星歯車機構では、高減速比が必
要の場合、多段構成あるいは平歯車の併用などが考えら
れるが、複雑な構造となり、外径的な形状（太陽歯車・
遊星歯車・内歯車の構成となるので、外径的に大きくな
る）およびコストが問題となる。構造によっては出力軸
の空転力が大きい場合もある。また、手動にての空転
時、遊星歯車を出力軸とした場合、クラッチ側となる内
歯車は減速関係になるので回転角度は出力軸の回転角度
に比較し小さくなり、内歯車を出力軸とした場合、クラ
ッチ側となる遊星歯車は増速関係となるので回転角度は
大きくなり、それぞれの回転方向も異なり、出力軸の停
止点と溝を係合位置に合わすことは容易ではない。従っ
て、クラッチの応答時間は長くなる。これは減速比が大
きく、手動クラッチの場合、大きな欠点となる。また、
通常は手動回転の場合、モータのロータまでを回転させ
る方式が多く、その場合出力軸の回転力が大きくなる。
ソレノイド方式などによる自動クラッチの場合は、クラ
ッチの解放時間・モータの停止時間・出力軸の回転数・
負荷のイナーシャなどが絡み合い、出力軸の停止点と溝
を係合位置に合わすことは本発明も併せて難しい。ま
た、従来例については前項で述べた問題点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、モータと減速
機を固着せず、減速機は入力・出力軸の配置が同心上の
構造とし、減速機を
回転自在に配置し、モータピニオン周りを公転するよ
う遊星機能をもたせ、かつ減速機に減速とクラッチの複
合機能を合わせもたせるため、減速機フレームを溝付き
フレームとし、ソレノイドを配置し、プランジャにプラ
ンジャの可動方向のみを自由とするガイドを装着し、ガ
イドにプランジャの復帰用のスプリングを組み込み、ガ
イドに回転自在にローラを装着し、通電時ソレノイドの
吸引力によりローラを溝付きフレームの溝に係合せし
め、また、ローラが溝に係合されない場合、外部装置の
負荷が出力軸に付加されており、モータの回転により、
出力軸に固着された終段の従動歯車とこれに噛み合う駆
動歯車間において、その従動歯車の周りを減速機歯車列
が自転および公転運動し、ローラが溝に係合され、減速
機本体の回転を規制し、モータの回転力を出力軸に伝達
し、非通電時その係合をスプリング力にて外し、出力軸
を外力によって回転させるとき、減速機全体がモータピ
ニオン周りを公転することを特徴としたクラッチ付き減
速機モータである。

【０００５】

【作用】本発明は、通電時ソレノイドの吸引力にてプラ
ンジャに装着したガイド部を、スプリングに抗して吸引
し、ガイド部に装着したローラを減速機の割りフランジ
溝部に係合（当初ローラと溝位置が合わなくて係合され
なくても、同時にモータも回転する。この状態において
減速機出力軸には外部装置の負荷がかかっているので、
減速機出力軸に固着された終段の従動歯車とこれに噛み
合う駆動歯車間において、その従動歯車の周りを駆動歯
車が自転および公転運動することになり、減速機全体が
回転する。その結果、ローラは溝部にローラと溝部が適
当な位置になったとき、ソレノイドの吸引力にて係合さ
れる。遊星運動機能）させ、減速機本体の回転を規制
し、モータ回転力を出力軸に伝達する。非通電時は、ガ
イド部に配置した復帰用のスプリング力にて、ローラを
溝部より外し、減速機全体を回転フリー状態とする。出
力軸を外力により回転させると、減速歯車部は回転しよ
うとはするが、増速関係となり回転力は大きくなる。結
果としては比較関係となり、減速機全体の回転力が小さ
いので、減速機全体が前述とは異なりモータピニオンの
周りを公転運動することになる。そのときの出力軸の空
転力は減速機全体を回すのみの力となり、軸受部の摩擦
力しか負荷とならないので、その空転力は極めて小さ
い。減速比が極端に小さい場合は、モータのコギングト
ルクなどが回転力を大きくするため、同様の公転運動が
得られる。コギングトルクなどがなく、減速比が極端に
小さい場合については、

【効果】の項で述べる。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を以下に説明。クラッチ付き
減速機モータのベースとなるハウジング１は、減速機２
を支持するためのハウジング１に組み込まれたガイド軸
受３からなる。取付板４には、減速機２を支持するため
とモータ５の位置出しのガイド軸受６が固着され、モー
タ５が組み付けられる。更に、リニアベアリング７が圧
入された軸受ハウジング８がソレノイド９の両脇に固着
される。ソレノイド９は、両脇を金具１０．１１に固定
され、その金具１０．１１は取付板４に組み込まれる。
ガイド１２には、シャフト１３が圧入され、ローラ１４
を回転自在に挿入したピン１５が圧入される。そのピン
１５をプランジャ１６に差込み、その部組をソレノイド
９とリニアベアリング７が圧入された軸受ハウジング８
に挿入する。シャフト１３の端にはネジが加工され、プ
ランジャ１６のストローク調整用のナット１７が組み込
まれる。ナット１７には固定用の止めネジ１８が組み込
まれ、ナット１７と金具１０．１１間にプランジャ１６
の復帰用のスプリング１９が組み込まれる。減速機２は
任意の減速比とし、入力・出力は同心上の配置構造とな
っており、モータ５側溝付きフレーム２０は、任意の割
込溝がある形状でガイド軸受６が挿入される穴が加工さ
れている。一方、反対側フレーム２１はガイド軸受３に
挿入される軸形状をしており、かつ内部には出力軸２２
の軸受２３が圧入されている。減速機２の歯車機構およ
び取り付け構造など内部詳細説明は省略する。以上で構
成された減速機２部をハウジング１に挿入し、反対側フ
レーム２０に取付板４部組を挿入し、ハウジング１に取
付板４部組を固定する。手動クラッチの実施例は、シャ
フト２５にはローラ２９を回転自在に通したピン３０を
圧入し、取付板２４に挿入し、さらにシャフト支持金具
２６を通し、取付板２４に取り付ける。シャフト支持金
具２６にはシャフト２５を直線的に移動させるためのシ
ャフトガイド穴２８が加工され、シャフト２５にも穴が
加工され、シャフトガイドピン２７を圧入する。シャフ
ト支持金具２６とシャフト２５にクラッチ復帰用のスプ
リング３２を挿入し、抜け止めとして止め輪３１をシャ
フト２５に装着される。また、シャフト２５にはクラッ
チ解除用としてノブ３３が取り付けられる。ラッチ付き
手動クラッチの実施例は、シャフト２５の移動停止点に
円周方向に溝３４を設け、その溝３４に係合するようボ
ール３５とスプリング２５と移動ガイド３７をシャフト
支持金具２６に配置し、ボール３５をスプリング圧にて
シャフト２５に押圧し、シャフト２５の移動を規制する
ことにより、クラッチ解除動作をラッチし、クラツチ係
合用としてシャフト２５にはノブ３３が取り付けられ
る。

【０００７】

【効果】本発明の方式によれば、通常の平歯車又はハス
バ歯車減速機にクラッチを付加した複合機能とするこ
と、かつ遊星歯車的機能をもたせるため減速機をハウジ
ングに固着せず回転自在としたこと、減速機フレームに
自動運転・手動運転を切り変えるための溝付きフレーム
を採用したこと、ソレノイドのプランジャに一方向のみ
自由となるガイドを組み込み、ローラで溝付きフレーム
の溝を着脱させること、などにより特殊な遊星歯車装置
などを使用することなく、標準的な減速機で目的のクラ
ッチ付き減速機モータが可能となった。この方式を採用
することにより、小型化およびローコスト化が達成でき
た。また、業務用としての使用もまったく問題がなく、
使用上大きな利益がある。考え方にもよるが、コギング
トルクが発生しないモータで、減速比が極端に小さい場
合も想定しうるが、その場合はそのままでの使用が望ま
しく、本発明は適用外となるが、このような構成では、
概して本発明品と比較し、高速回転となり、モータの回
転制御が必要となり、大型で高価格となる場合が多い。
使用の一例として、寝たきりの人あるいは足腰の悪い人
など、室内を自由に動きまわれない。このような場合、
窓を開けて換気したいと思っても、なかなか思うように
いかない。家人がいれば、頼ることも可能であるが、毎
日のことでもあり、なかなか難しい。また、日中働きに
でる家庭も多い。このような場合、自動・手動両用の窓
開閉機があれば、手元で操作することが可能となり、家
人の介護を必要とせず、快適な生活をおくれ、双方とも
大きな利益となる。また、減速機は一般的に多用されて
いる安価な平歯車及びハスバ歯車減速機とし、遊星運動
機能をもたせた構造とし、小型化およびローコスト化を
達成することができた。また、使用方法によっては、手
動にてクラッチのＯＮ・ＯＦＦの要求もあり、ソレノイ
ドを容易にメカクラッチに置き換えられる構造とするこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクラッチ付き減速機モータの実施例の
一つの要部を解り易くするために、ハウジングおよび取
付板を切除して、その内部を解り易くした側面図であ
る。

【図２】図１に示した本発明のソレノイド部の要部を一
部切除して、解り易くした側面図である。

【図３】図２に示した本発明のソレノイド部の正面図で
ある。

【図４】図１に示した本発明の減速機のフレームの概略
斜視図である。

【図５】手動クラツチの概略側面図である。

【図６】ラッチ式手動クラツチの概略側面図である。

【図７】従来例の一つであり、ハウジングおよび取付板
を切除して、その内部を解り易くした側面図である。

【図８】従来例であって、遊星歯車減速機の歯車機構の
概念図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２４ 取付板 ２ 減速機 ２５ シャフト ３ ガイド軸受 ２６ シャフト支持
金具 ４ 取付板 ２７ シャフトガイ
ドピン ５ モータ ２８ シャフトガイ
ド穴 ６ ガイド軸受 ２９ ローラ ７ リニアベアリング ３０ ピン ８ 軸受ハウジング ３１ 止め輪 ９ ソレノイド ３２ スプリング １０ 金具 ３３ ノブ １１ 金具 ３４ 溝 １２ ガイド ３５ ボール １３ シャフト ３６ スプリング １４ ローラ ３７ 移動ガイド １５ ピン ３８ モータ １６ プランジャ ３９ 減速機 １７ ナット ４０ ケース １８ 止めネジ ４１ 取付板 １９ スプリング ４２ 電磁クラッ
チ ２０ 溝付きフレーム ４３ アーマチュ
ア ２１ フレーム ４４ ベアリング ２２ 出力軸 ４５ コイルケー
シング ２３ 軸受 ４６ ロータ ４７ 出力軸 ４８ 出力軸 ４９ ケーシング ５０ 内歯車 ５１ 遊星歯車 ５２ 太陽歯車 ５３ モーター

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータと減速機、平歯車及びハスバ歯車減
   速機は固着せず、減速機は入力・出力軸の配置を同心上
   の構造とし、回転自在に配置し、モータピニオン周りを
   公転するよう遊星機能をもたせ、かつ減速機に減速とク
   ラッチの複合機能を合わせもたせるため、減速機フレー
   ムを溝付きフレームとし、ソレノイドを配置し、プラン
   ジャにプランジャの可動方向のみを自由とするガイドを
   装着し、ガイドにプランジャの復帰用のスプリングを組
   み込み、ガイドに回転自在にローラを装着し、通電時ソ
   レノイドの吸引力によりローラを溝付きフレームの溝に
   係合せしめ、また、ローラが溝に係合されない場合、外
   部装置の負荷が出力軸に付加されており、モータの回転
   により、出力軸に固着された終段の従動歯車とこれに噛
   み合う駆動歯車間において、その従動歯車の周りを減速
   機歯車列が自転および公転運動し、ローラが溝に係合さ
   れ、減速機本体の回転を規制し、モータの回転力を出力
   軸に伝達し、非通電時その係合をスプリング力にて外
   し、出力軸を外力によって回転させるとき、減速機全体
   がモータピニオン周りを公転することを特徴としたクラ
   ッチ付き減速機モータ。
2. 【請求項２】請求項１の構造で、ソレノイドおよびガイ
   ドおよびローラをシャフトとローラとスプリングとシャ
   フト支持金具とシャフトガイドピンに置き換え、溝付き
   フレームの溝にローラがスプリング力にて係合され、ク
   ラッチ解除必要時、手動にてシャフトのノブを押して係
   合を解除可能とし、シャフトより手を離すとスプリング
   力にて係合復帰する請求項１と同様な機能が得られるこ
   とを特徴とした手動クラッチ付き減速機モータ。
3. 【請求項３】請求項２の構造で、シャフトの移動停止点
   に円周方向に溝を設け、その溝に係合するようボールと
   スプリングと移動ガイドを配置し、ボールをスプリング
   圧にてシャフトに押圧し、シャフトの移動を規制するこ
   とにより、クラッチ解除動作をラッチし、手動にてシャ
   フトのノブを引っ張ることにより、係合復帰する請求項
   １と同様な機能が得られることを特徴とした手動クラッ
   チ付き減速機モータ。
4. 【請求項４】請求項２および３の構造で、出力軸と減速
   体フレームの関係は、手動回転時、同じ方向に回転し、
   その回転角度は出力軸に対し、減速比分の１だけ遅れる
   ことになり、その遅れ量を加味して出力軸の位置決め停
   止点にフレームの溝を配置すれば、各停止点において必
   ずローラと溝の位置が合致し、クラツチの係合復帰する
   応答時間を最小とすることを特徴とした手動クラッチ付
   き減速機械−モータ。