JP2018165558A - 歯車機構及びこの歯車機構を有するモータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】小型化された歯車機構を提供する。
【解決手段】
モータユニット２０では、第一歯車３２の回転軸である第一回転軸３２ｃと第二歯車３４の回転軸である第二回転軸３４ｃの軸間距離と第二歯車３４の回転軸である第二回転軸３４ｃと第三歯車３６の回転軸である第三回転軸３６ｂの軸間距離とが等しく、かつ、第一回転軸３２ｃと第三回転軸３６ｂとが同一軸上に位置するため、第一回転軸３２ｃと第三回転軸３６ｂとが同一軸上に位置しない場合と比較して、動力の伝達効率が低減したり、歯車機構の製造時の労力を増大したりすることなく、省スペース化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯車機構及びこの歯車機構を有するモータユニットに関する。

従来から、モータを動力として利用する際、複数の歯車を組み合わせることで回転速度を減速したり、トルクを変化させたりする歯車機構が知られている。例えば、特許文献１には、互いに平行に配置された第１および第２の軸と、第１の軸とは同行回転可能に設けられた駆動歯車と、第２の軸とは同行回転可能に設けられ駆動歯車と噛み合う第１の中間歯車と、軸受の内輪を第１および第２の軸に固定するためにそのねじ部に螺合されたセルフロック可能な第１および第２のナットとを有する平行軸歯車機構としての減速機及びこの減速機の製造方法が記載されている。

特開２００９−２２２１８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の減速機では、複数の歯車が平面上に配置されるため、平面サイズが大きいという課題がある。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、より小型化された歯車機構を提供することを主目的とする。また、この歯車機構を備えたモータユニットを提供することも目的とする。

本発明は、上述の主目的の少なくとも１つを達成するために以下の手段を採った。

本発明の歯車機構は、
それぞれの回転軸が平行になる位置に複数の歯車が配置された歯車機構であって、
第一歯部と第二歯部とを有し、第一回転軸を回転軸として回転する第一歯車と、
前記第二歯部と噛合する第三歯部と第四歯部とを有し、第二回転軸を回転軸として回転する第二歯車と、
前記第四歯部と噛合する第五歯部を有し、第三回転軸を回転軸として回転する第三歯車と、
を備え、
前記第一回転軸と前記第二回転軸との軸間距離が前記第二回転軸と前記第三回転軸との軸間距離に等しく、
前記第二回転軸から前記第一回転軸に伸ばした直線と前記第二回転軸から前記第三回転軸に伸ばした直線とがなす角度である軸間角度が０°以上１８０°未満であることを特徴とする、
ものである。

この歯車機構は、第一回転軸と第二回転軸との軸間距離が第二回転軸と第三回転軸との軸間距離に等しく、第二回転軸から第一回転軸に伸ばした直線と第二回転軸から第三回転軸に伸ばした直線とがなす角度である軸間角度が０°以上１８０°未満であるため、第一回転軸、第二回転軸及び第三回転軸が直線上に位置する位置に第一歯車、第二歯車及び第三歯車を配置する場合と比較して、伝達効率が低減したり、歯車機構の製造時の労力を増大したりすることなく、省スペース化することができる。

本発明の歯車機構において、前記軸間角度は、０°以上９０°未満であることを特徴としてもよい。こうすることにより、軸間角度が９０°以上１８０°未満の位置に第一歯車、第二歯車及び第三歯車を配置する場合と比較して、更に、伝達効率が低減したり、歯車機構の製造時の労力を増大したりすることなく、省スペース化することができる。

本発明の歯車機構において、前記第一回転軸と前記第三回転軸は、同一軸上に位置することを特徴としてもよい。こうすることにより、軸間角度が０°以上９０°未満の位置に第一歯車、第二歯車及び第三歯車を配置する場合と比較して、更に、伝達効率が低減したり、歯車機構の製造時の労力を増大したりすることなく、省スペース化することができる。

本発明の歯車機構において、前記第一回転軸の一方を軸止する第一軸受部と前記第三回転軸の一方を軸止する第二軸受部と、を有する軸受部材と、を備えることを特徴としてもよい。こうすれば、第一回転軸の一方と第二回転軸の一方とを一つの部材で軸止することができるため、それぞれ別の部材で軸止する場合と比較して、部品点数を低減し、歯車機構の製造時の労力を低減することができる。

この態様を採用した本発明の歯車機構において、前記軸受部材は、前記第一軸受部が設けられている側から前記第二軸受部が設けられている側に貫通する貫通孔を更に備えることを特徴としてもよい。こうすれば、第一軸受部が設けられている側に配置された第一歯車の回転力を軸受部材の反対側である第二軸受部が設けられている側に配置された第三歯車に伝達することができる。

本発明の歯車機構において、前記第一歯車及び前記第二歯車は、外歯歯車であり、前記第三歯車は、内歯歯車であることを特徴としてもよい。こうすることにより、第三歯車が外歯歯車である場合と比較して、伝達効率を低減したり、歯車機構の製造時の労力を増大したりすることなく、更に省スペース化することができる。

本発明のモータユニットは、
上述したいずれかに記載の歯車機構と、
前記第一歯部と噛合する歯車を回転させるモータと、
を備えたことを特徴とする、
ものである。

このモータユニットでは、上述した歯車機構と同様の構成を有しているため、上述した歯車機構と同様の効果、例えば、第一回転軸、第二回転軸及び第三回転軸が直線上に位置する場合と比較して、伝達効率が低減したり、歯車機構の製造時の労力を増大したりすることなく、省スペース化することができるという効果を得られる。

図１は、モータユニット２０の構成の概略を示す分解斜視図である。 図２は、モータユニット２０の構成の概略を示す側面図である。 図３は、モータユニット２０のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図４は、モータユニット２０の他の実施の形態の構成の概略を示す側面図である。

次に、本発明の実施の形態であるモータユニット２０について、図１から図３を用いて詳しく説明する。なお、以下に説明する実施の形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。また、図１から図３中において、歯車の歯部の歯は、説明の都合上省略した。

モータユニット２０は、図１に示すように、モータ２２と、複数の歯車（ギヤ）からなる歯車機構３０とが、モータ２２の回転軸２２ａ（図３参照）に連接されたウォーム２４を介して連動可能な状態で本体部２８に収納されている。歯車機構３０は、第一歯部３２ａ及び第二歯部３２ｂを有する第一歯車３２と、第三歯部３４ａ及び第四歯部３４ｂを有する第二歯車３４と、第五歯部３６ａを有する第三歯車３６と、からなり、ウォーム２４と第一歯部３２ａ、第二歯部３２ｂと第三歯部３４ａ、第四歯部３４ｂと第五歯部３６ａがそれぞれ噛合している。このため、モータ２２が駆動すると、回転軸２２ａの回転に伴ってウォーム２４が回転し、ウォーム２４の回転に伴って歯車機構３０が稼働する。

第一歯車３２は、第一歯部３２ａ及び第二歯部３２ｂを有し、第一歯部３２ａの回転に伴って第二歯部３２ｂが第一回転軸３２ｃ（図３参照）を回転軸として回転する歯車である。この第一歯車３２は、図１及び図３に示すように、ウォーム２４と第一歯部３２ａ、第二歯部３２ｂと第三歯部３４ａがそれぞれ噛合する位置に位置決めされており、ウォーム２４の回転に伴ってウォーム２４と噛合する第一歯部３２ａが回転し、第一歯車３２が回転する。

第二歯車３４は、第三歯部３４ａ及び第四歯部３４ｂを有し、第三歯部３４ａの回転に伴って第四歯部３４ｂが第二回転軸３４ｃ（図３参照）を回転軸として回転する歯車である。この第二歯車３４は、図１及び図３に示すように、第二歯部３２ｂと第三歯部３４ａ、第四歯部３４ｂと第五歯部３６ａがそれぞれ噛合する位置であって、軸受部材４０に設けられた貫通孔４６を一部が貫通する位置に位置決めされており、第一歯車３２が回転すると、第二歯部３２ｂの回転に伴って第二歯部３２ｂと噛合する第三歯部３４ａが回転し、第二歯車３４が回転する。

第三歯車３６は、第五歯部３６ａを有する内歯歯車であり、第四歯部３４ｂの回転に伴って第五歯部３６ａが第三回転軸３６ｂ（図３参照）を回転軸として回転する歯車である。また、第三歯車３６の中央部には、シャフトの取り付けが可能な固定孔３６ｃが設けられている。この第三歯車３６は、図１及び図３に示すように、軸受部材４０とカバー部材４８とに挟まれた位置であって、第四歯部３４ｂと第五歯部３６ａとが噛合する位置に位置決めされており、第二歯車３４の回転に伴って第四歯部３４ｂが回転すると、第四歯部３４ｂと噛合する第五歯部３６ａの回転に伴って第三歯車３６が回転する。また、図３に示すように、第三回転軸３６ｂは第一回転軸３２ｃと軸受部材４０を挟んで同軸上に位置し、軸受部材４０の第二軸受部４４に軸止されている。このとき、第三歯車３６を内歯歯車とすることで、第三歯車３６が外歯車である場合と比較して、歯車機構３０を小型化することができる。

このとき、第二歯部３２ｂは、図示しない歯の歯数が１０、モジュールの値が０．６５であり、第三歯部３４ａは、図示しない歯の歯数が３０、モジュールの値が０．６５の平歯車であるため、第二歯部３２ｂと第三歯部３４ａによって３分の１に減速されることになる。また、第四歯部３４ｂは、図示しない歯の歯数が７、モジュールの値が０．８５の平歯車であり、第五歯部３６ａは、図示しない歯の歯数が３３、モジュール値が０．８５の内歯歯車であるため、第四歯部３４と第五歯部３６ａによって３３分の７に減速されることになる。このため、この歯車機構３０において、９９分の７に減速されることになる。

ここで、第一歯車３２、第二歯車３４及び第三歯車３６の位置関係について、それぞれの歯車の回転軸に着目して説明する。第一歯車３２の回転軸である第一回転軸３２ｃと第二歯車３４の回転軸である第二回転軸３４ｃと第三歯車３６の回転軸である第三回転軸３６ｂとは、図３に示すように、第一回転軸３２ｃと第二回転軸３４ｃの軸間距離（図３中、「ａ」）と第二回転軸３４ｃと第三回転軸３６ｂの軸間距離（図３中、「ｂ」）とが等しい距離であって、第一回転軸３２ｃと第三回転軸３６ｂとが同一軸上の位置に配置されている。こうすることにより、第一回転軸３２ｃと第三回転軸３６ｂとが同一軸上に無い場合と比較して、歯車機構３０を小型化することができる。

軸受部材４０は、図１及び図３に示すように、本体部２８とカバー部材４８との間の位置に位置決めされており、一方面側に設けられた第一軸受部４２と、他方面側に設けられた第二軸受部４４と、一方面側から他方面側に貫通する貫通孔４６と、を有している。また、この第一軸受部４２と第二軸受部４４は、互いに対向する位置に設けられている。こうすることにより、第一軸受部４２で第一歯車３２を軸止し、第二軸受部４４で第三歯車３６を軸止することができる。言い換えると、第一歯車３２と第二歯車３４のそれぞれの歯車のために別々の軸受部材を設ける必要が無いため、部品点数を低減し、製造時の労力を低減することができる。また、貫通孔４６は第二歯車３４の一部が貫通しているため、軸受部材４０の一方面側に設けられた第一歯車３２の回転力を、第二歯車３４を介して、軸受部材４０の他方面側に設けられた第三歯車３６に伝達することができる。付言すると、軸受部材４０よりも本体部２８側に配置されたモータ２２の回転力をカバー部４８側に伝達することができる。

以上詳述した本実施の形態のモータユニット２０では、第一回転軸３２ｃと第二回転軸３４ｃの軸間距離と第二回転軸３４ｃと第三回転軸３６ｂの軸間距離とが等しく、第一回転軸３２ｃと第三回転軸３６ｂとが同一軸上に位置するため、第一回転軸３２ｃと第三回転軸３６ｂとが同一軸上に位置しない場合と比較して、動力の伝達効率が低減したり、歯車機構の製造時の労力を増大したりすることなく、省スペース化することができる。

また、第一軸受部４２と第二軸受部４４とが設けられた軸受部材４０を有するため、単一の部材によって第一回転軸３２ｃの一方側と第三回転軸３６ｂの一方側とを軸止することができ、それぞれ別の部材で軸止する場合と比較して、部品点数を低減し、歯車機構の製造時の労力を低減することができる。

更に、軸受部材４０は貫通孔４６を有するため、軸受部材４０を挟んで一方側面に配置されている第一歯車３２の回転力を他方面側に配置されている第三歯車３６に伝達することができる。

更にまた、第一歯車３２及び第二歯車３４は外歯歯車であり、第三歯車３６は内歯歯車であるため、第三歯車３６が外歯歯車である場合と比較して、伝達効率を低減したり、歯車機構の製造時の労力を増大したりすることなく、更に省スペース化することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施の形態では、第一回転軸３２ｃと第三回転軸３６ｂが同一軸上に位置するものとしたが、図４に示すように、第二回転軸３４ｃから第一回転軸３２ｃに伸ばした直線と第二回転軸３４ｃから第三回転軸３６ｂに伸ばした直線とがなす軸間角度（図４中、「ｃ」）が、０°以上１８０°未満となる位置に位置しても良い。こうすることにより、第一回転軸３２ｃ、第二回転軸３４ｃ及び第三回転軸３６ｂが一直線上に配置されている場合、すなわち、軸間角度が１８０°の場合と比較して、省スペース化することができる。なお、ここで図４は、他の実施の形態のモータユニット２０の側面図である。また、図４中、第二回転軸３４ｃ及び第三回転軸３６ｂの位置、すなわち、第二歯車３４及び第三歯車３６の位置以外は上述した実施の形態と同様であるため、同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。また、歯車の歯部に設けられた歯については、図中では省略した。

この態様を採用した場合において、軸間角度は０°以上９０°未満であってもよい。こうすることにより、軸間角度が９０°以上１８０°未満の場合と比較して、更に省スペース化することができる。また、軸間角度が０°、すなわち直線上に位置してもよいし、更に、第一回転軸３２ｃと第三回転軸３６ｂが同一軸上に位置するものであってもよい。こうすることにより、更に省スペース化することができる。

上述した実施の形態では、第一歯部３２ａの図示しない歯の歯数が１０、モジュールの値が０．６５であり、第二歯部３２ｂの図示しない歯の歯数が３０、モジュールの値が０．６５であり、第三歯部３４ａの図示しない歯の歯数が７、モジュールの値が０．８５であり、第四歯部３４ｂの図示しない歯の歯数が３３、モジュール値が０．８５の歯車であるものとしたが、歯数やモジュールの値、歯車の種類は、第一歯車３２、第二歯車３４及び第三歯車３６の位置関係が同様であれば、公知の種々の歯車を適宜選択して使用してもよい。また、それぞれの歯車の転移係数についても、歯車の形状に合わせて、第一歯車３２、第二歯車３４及び第三歯車３６の位置関係が同様となるように、適宜設定することができる。いずれの場合も、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態では、第三歯車３６は内歯歯車であるものとしたが、これに限定されるものではなく、種々の公知の形状の歯車を用いてもよい。このような場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態で示すように、力学分野、特に歯車機構として利用することができる。

２０…モータユニット、２２…モータ、２２ａ…回転軸、２４…ウォーム、２８…本体部、３０…歯車機構、３２…第一歯車、３２ａ…第一歯部、３２ｂ…第二歯部、３２ｃ…第一回転軸、３４…第二歯車、３４ａ…第三歯部、３４ｂ…第四歯部、３４ｃ…第二回転軸、３６…第三歯車、３６ａ…第五歯部、３６ｂ…第三回転軸、３６ｃ…固定孔、４０…軸受部材、４２…第一軸受部、４４…第二軸受部、４６…貫通孔、４８…カバー部材。

Claims (7)

1. それぞれの回転軸が平行になる位置に複数の歯車が配置された歯車機構であって、
   第一歯部と第二歯部とを有し、第一回転軸を回転軸として回転する第一歯車と、
   前記第二歯部と噛合する第三歯部と第四歯部とを有し、第二回転軸を回転軸として回転する第二歯車と、
   前記第四歯部と噛合する第五歯部を有し、第三回転軸を回転軸として回転する第三歯車と、
   を備え、
   前記第一回転軸と前記第二回転軸との軸間距離が前記第二回転軸と前記第三回転軸との軸間距離に等しく、
   前記第二回転軸から前記第一回転軸に伸ばした直線と前記第二回転軸から前記第三回転軸に伸ばした直線とがなす角度である軸間角度が０°以上１８０°未満であることを特徴とする、
   歯車機構。
2. 前記軸間角度は、０°以上９０°未満であることを特徴とする、
   請求項１に記載の歯車機構。
3. 前記第一回転軸と前記第三回転軸は、同一軸上に位置することを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の歯車機構。
4. 前記第一回転軸の一方を軸止する第一軸受部と前記第三回転軸の一方を軸止する第二軸受部と、を有する軸受部材と、
   を備えることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の歯車機構。
5. 請求項４に記載の歯車機構において、
   前記軸受部材は、前記第一軸受部が設けられている側から前記第二軸受部が設けられている側に貫通する貫通孔を更に備えることを特徴とする、
   歯車機構。
6. 前記第一歯車及び前記第二歯車は、外歯歯車であり、
   前記第三歯車は、内歯歯車であることを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の歯車機構。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の歯車機構と、
   前記第一歯部と噛合する歯車を回転させるモータと、
   を備えたことを特徴とする、
   モータユニット。

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