WO2016039362A1

WO2016039362A1 - トルクリミッタ機構を備えるアクチュエータ

Info

Publication number: WO2016039362A1
Application number: PCT/JP2015/075557
Authority: WO
Inventors: 信二小池
Original assignee: 日本電産コパル株式会社
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2016-03-17
Also published as: JP2016056862A

Abstract

　小型化に適するよう構成したトルクリミッタ機構を備えるアクチュエータを提供する。　このアクチュエータＡは、駆動力を供給するモータ１と、モータ１からの駆動力を減速する減速機構部２と、減速機構部２からの駆動力を伝達するトルクリミッタ機構部３を有する。トルクリミッタ機構部３は、クラッチ部１７と出力軸１８で構成されている。出力軸１８は、一方の端部が開口された有底の筒状になっており、出力軸１８の内部に形成された空間にクラッチ部１７を有する。従って、このようなトルクリミッタ機構部３の構成は小型化に適し、アクチュエータＡの小型化を促進できる。

Description

トルクリミッタ機構を備えるアクチュエータ

　本発明は、トルクリミッタ機構によってモータからの駆動力を断続的に伝達して出力することができるアクチュエータに関するものである。

　従来、このような分野の技術として、実公平４－５２４９０号公報がある。この公告に記載されたアクチュエータは、駆動力を供給するモータと、モータからの駆動力を減速する減速機構部と、減速機構部からの駆動力を伝達するクラッチ部と、クラッチ部の従動軸を所定の角度範囲で回転を規制するストッパ部と、クラッチ部の従動軸に固定されている出力軸と、上記部品を覆うケースで構成されている。

実公平４－５２４９０号公報

　しかしながら、前述した従来のアクチュエータには、次のような課題が存在している。すなわち、モータ、減速機構部、クラッチ部、ストッパ部、出力軸の全てが一つの直線に沿って積み上げるように設けられており、回転軸方向の小型化が難しくなる。また、小型化の観点から、出力軸は短いほうが良い。しかしながら、出力軸が短いと、出力軸と出力軸によって動作される被動作部との係合位置が限定され、係合位置を例えば回転軸方向にズラしたい場合、容易に対応できない問題点があった。

　本発明は上記の点に艦みてなされたもので、モータを含めた全体的な回転軸方向の長さを抑え、さらに出力軸を長くして出力軸と被動作部との係合位置において設計自由度を高めることを目的とする。

　本発明は、駆動力を供給するモータと、モータからの駆動力を伝達するクラッチ部及びクラッチ部に連結されている出力軸を有するトルクリミッタ機構部と、を備えるアクチュエータにおいて、出力軸は、一方の端部が開口された有底の筒状であり、内部に形成された空間にクラッチ部を有することを特徴とする。

　製品の回転軸方向の小型化を促進させることが出来、出力軸と被動作部との係合位置において設計自由度を高くすることが出来る。

本発明に係るアクチュエータの一実施形態を示す斜視図である。図１に示したアクチュエータの分解斜視図である。図１に示したアクチュエータの断面図である。（ａ）回転軸線に沿って切断した要部の断面図である。（ｂ）Ｂ－Ｂ線で切断した断面図である。図１に示す実施形態に係るアクチュエータを備えた携帯情報端末機器を示した説明図である。

　図１から図３に示すように、アクチュエータＡは、駆動力を供給するモータ１と、モータ１からの駆動力を減速する減速機構部２と、減速機構部２からの駆動力を断続的に伝達するトルクリミッタ機構部３とで構成されている。トルクリミッタ機構部３は、クラッチ部１７と被動作部１０２（図４参照）を動作させる出力軸１８を有している。

　モータ１は、ステッピングモータからなると共に、モータ１の本体部の一端からモータ軸１ａが突出している。モータ軸１ａには、ピニオンギア５が固定されており、ピニオンギア５は、ケース４内に設けられる減速機構部２の遊星ギア８と噛合する。

　減速機構部２は、プラネタリー型の遊星ギア機構が３段設けられている。１段目の遊星ギア機構は、ピニオンギア５と噛合する３つの遊星ギア８と、太陽ギアが設けられると共に遊星ギア８を回転可能に軸支するキャリア９と、ケース４に形成されると共に遊星ギア８が噛合する内歯（不図示）で構成されている。同様に、２段目の遊星ギア機構は、１段目の太陽ギアに噛合する３つの遊星ギア１０と、太陽ギアが設けられると共に遊星ギア１０を回転可能に軸支するキャリア１１と、ケース４に形成された内歯（不図示）で構成されている。３段目の遊星ギア機構は、２段目の太陽ギアに噛合する３つの遊星ギア１２と、後述する第１のクラッチ部１３の駆動軸１３ａが設けられると共に遊星ギア１２を回転可能に軸支するキャリア（第１のクラッチ部１３）と、ケース４に形成された内歯（不図示）で構成されている。このように構成される減速機構部２によって、モータ１の駆動力が所定の減速比によって減速されて第１のクラッチ部１３に伝達される。

　ケース４は、円筒状であって、内部に３段からなる遊星ギア機構である減速機構部２を収納すると共に、ねじ６によってモータ１の一端に固定されている。ケース４の一端からは、減速機構部２のキャリアの一つである第１のクラッチ部１３の駆動軸１３ａが突出している。そして、ケース４の一端側に軸受１４が設けられ、駆動軸１３ａを回転可能に軸支している。さらに、ケース４の内部には、ねじ６が遊星ギア８の公転の妨げにならないよう、ねじ６と遊星ギア８との間にシート７が設けられている。

　次に、トルクリミッタ機構３は、クラッチ部１７とクラッチ部１７を内包する出力軸１８で構成されている。出力軸１８は、一方の端部が開口された有底円筒状（カップ状）であり、内部に形成される空間内にクラッチ部１７が収納される。さらに、クラッチ部１７は、第１のクラッチ部１３と、第２のクラッチ部１５と、圧縮コイルバネ１６で構成されており、第２のクラッチ部１５が第１のクラッチ部１３に対して係脱可能となるように、圧縮コイルバネ１６で付勢されている。第２のクラッチ部１５と出力軸１８は、同期して回転するように連結され、これによって、減速機構部２からの駆動力を断続的に出力軸１８に伝達する。

　３段目の遊星ギア機構のキャリアを兼ねている第１のクラッチ部１３の駆動軸１３ａの先端部には、周方向に等間隔で回転軸Ｌ方向に突出する複数の山型凸部１３ｃが形成されると共に、駆動軸１３ａと同一軸上の開口凹部１３ｄが形成されている。さらに、駆動軸１３ａの外周部には、後述する出力軸１８が係合する溝状の係合凹部１３ｂが全周に渡って形成されている。

　第１のクラッチ部１３の開口凹部１３ｄには、第２のクラッチ部１５の摺動軸１５ａが挿入されている。摺動軸１５ａには、フランジ部１５ｂが形成されており、フランジ部１５ｂには、第１のクラッチ部１３の山型凸部１３ｃと回転軸Ｌ方向に対向する山型凸部１５ｃが形成されている。さらに、フランジ部１５ｂを挟んで摺動軸１５ａの反対側には、回転軸Ｌに対して垂直な断面形状がＤ字状の従動軸１５ｄが形成されている。

　有底円筒状の出力軸１８は、出力軸１８の一端部（有底側）から延出すると共に、回転軸Ｌに対して垂直な断面形状が従動軸１５ｄと同じＤ字状の凹部を画定する連結部１８ａが形成されている。そして、従動軸１５ｄが連結部１８ａに挿入されることで、第２のクラッチ部１５と出力軸１８が同期して回転するように連結される。

　連結部１８ａの外周部には、連結部１８ａを挿入するように圧縮コイルバネ１６が配置される。圧縮コイルバネ１６の一端は、出力軸１８の一端部（有底側）に当接し、他端は、第２のクラッチ部のフランジ部１５ｂに当接している。このようにして、圧縮コイルバネ１６は、第２のクラッチ部１５と出力軸１８との間に配置され、第１のクラッチ部１３の山型凸部１３ｃに第２のクラッチ部１５の山型凸部１５ｃを圧接させている。

　また、出力軸１８は、出力軸１８の他端部（開口側）で径方向内側に突出する係合凸部１８ｂが形成されている。係合凸部１８ｂは、駆動軸１３ａの外周部に形成された係合凹部１３ｂに係合する。これによって、第１のクラッチ部１３と出力軸１８とは、回転方向（周方向）で相対的な移動が自在であって、回転軸Ｌ方向で相対的な移動が規制される。

　また、出力軸１８は、係合凸部１８ｂと駆動軸１３ａの係合凹部１３ｂが係合した状態では、出力軸１８の内部に形成された空間に、第１のクラッチ部１３の駆動軸１３ａと、第２のクラッチ部１５と、圧縮コイルバネ１６とを内包している。そして、出力軸１８の外周部には、被動作部１０２（図４参照）が係合する。

　アクチュエータＡの動作を説明する。モータ１が回転してモータ軸１ａが回転すると、減速機構部２を介して第１のクラッチ部１３が回転する。第１のクラッチ部１３の山型凸部１３ｃには、第２のクラッチ部１５の山型凸部１５ｃが圧縮コイルバネ１６により圧接されているため、第１クラッチ部１３の回転は、第２のクラッチ部１５にそのまま伝達される。そして、第２のクラッチ部１５に連結されている出力軸１８が、第２のクラッチ部１５と同じ速度で回転する。出力軸１８が回転することで被動作部１０２（図４参照）の動作が行われる。

　モータ１の駆動中に何らかの要因で被動作部の動作が止められた場合、クラッチ部１７によってモータ１や減速機構部２が空回りすることで、モータ１や減速機構部２の各ギアが破損することを防止している。すなわち、出力軸１８にある一定の力が加わると、第１のクラッチ部１３の山型凸部１３ｃの回転する力が、第１のクラッチ部１３の山型凸部１３ｃと第２のクラッチ部１５の山型凸部１５ｃが圧接する力（摩擦力）を上回るため、第１のクラッチ部１３だけが回転する。そして、第１のクラッチ部１３の山型凸部１３ｃが第２のクラッチ部１５の山型凸部１５ｃを乗り越えることにより、第２のクラッチ部１５が回転軸Ｌ方向に移動する。

　このとき、第２のクラッチ部１５が回転軸Ｌ方向に移動したとしても、出力軸１８の係合凸部１８ｂと第１のクラッチ部１３の係合凹部１３ｂが係合しているため、出力軸１８は回転軸Ｌ方向に移動することは無い。出力軸１８は、出力軸１８の内部において、第２のクラッチ部１５が回転軸Ｌ方向に移動することを許容している。

　以上のように、出力軸１８を一方の端部が開口された有底の筒状とし、内部に形成された空間にクラッチ部１７を内包することで、出力軸１８が他の部材と回転軸Ｌ方向に併置することなく、小型化を促進する上で極めて有効な構造になっている。さらに、出力軸１８と被動作部との係合位置において、設計自由度を高くすることが出来る構造となる。

　図４に示すように、アクチュエータＡは、携帯情報端末機器、例えばスマートフォン１００に搭載される。スマートフォン１００には、カメラ部１０２（被動作部）が設けられており、カメラ部１０２はスマートフォン本体部１０１に対して回転可能になっている。スマートフォン本体部１０１にはアクチュエータＡが設けられており、アクチュエータＡの出力軸１８がスマートフォン本体部１０１からカメラ部１０２の内部へ延在している。出力軸１８はカメラ部１０２に係合されており、アクチュエータＡを駆動させることで、アクチュエータＡの出力軸１８でカメラ部１０２を回転作動させ、様々な角度の撮影を可能にしている。尚、アクチュエータＡはカメラ部１０２に設けても良い。また、アクチュエータＡで作動される被動作部は、スマートフォン１００の開閉カバー部（被動作部）であってもよい。これによって、アクチュエータＡで開閉カバー部を開閉（回転作動）させることができる。

　本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

　１・・・モータ
　２・・・減速機構部
　３・・・トルクリミッタ機構部
　１３・・・第１のクラッチ部
　１３ｂ・・・係合凹部
　１５・・・第２のクラッチ部
　１７・・・クラッチ部
　１８・・・出力軸
　１８ｂ・・・係合凸部

Claims

　駆動力を供給するモータと、該モータからの駆動力を伝達するクラッチ部及び該クラッチ部に連結されている出力軸を有するトルクリミッタ機構部と、を備えるアクチュエータにおいて、
　前記出力軸は、一方の端部が開口された有底の筒状であり、内部に形成された空間に前記クラッチ部を有することを特徴とするアクチュエータ。
　前記出力軸は、開口側端部に設けられた係合凸部を有し、
　前記クラッチ部は、前記係合凸部が係合する係合凹部が設けられた第１のクラッチ部と、該第１のクラッチ部に係脱可能であると共に前記出力軸に連結される第２のクラッチ部とを有することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
　前記モータと前記トルクリミッタ機構部との間に、前記モータからの駆動力を減速する減速機構部を有することを特徴とした請求項１または２に記載のアクチュエータ。
　請求項１～３に記載のアクチュエータと、該アクチュエータによって動作される被動作部を備えることを特徴とする携帯情報端末機器。