(57)【要約】【課題】比較的簡単な機構で、かつ高い加工精度や組立精度を要求することなく、歯車間のバックラッシュを適切な値に設定することができるようにする。【解決手段】この動力伝達装置１は、モータ２からの動力を車輪３に伝達する装置である。動力伝達装置１は、ベース部材５と、リングギヤ２０と、ハウジング６と、ピニオンギヤ３５と、調整機構７と、を備えている。リングギヤ２０は、ベース部材５に支持され、第１軸芯Ｃ１の回りに回転する。ハウジング６はベース部材５に装着されている。ピニオンギヤ３５は、ハウジング６に支持されてリングギヤ２０と噛み合うとともに、第１軸芯Ｃ１に対して接近・離反自在な第２軸芯Ｃ２の回りに回転する。調整機構７は第１軸芯Ｃ１と第２軸芯Ｃ２との間の距離を調整する。【選択図】図３
2020106113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの動力を車輪に伝達する動力伝達装置であって、
第１支持部材と、
前記第１支持部材に支持され、第１軸芯の回りに回転する第１歯車と、
前記第１支持部材に装着された第２支持部材と、
前記第２支持部材に支持されて前記第１歯車と噛み合うとともに、前記第１軸芯に対して接近・離反自在な第２軸芯の回りに回転する第２歯車と、
前記第１軸芯と前記第２軸芯との間の距離を調整する調整機構と、
を備えた動力伝達装置。
【請求項２】
前記第１歯車は、内周面に複数の内歯を有するリングギヤであり、
前記第２歯車は、前記リングギヤの内歯に噛み合う複数の歯を外周面に有するピニオンギヤである、
請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記リングギヤは樹脂で形成されている、請求項２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記第１支持部材と前記第１歯車との間に配置された少なくとも１つの中間部材をさらに備えた、請求項１から３のいずれかに記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記第２支持部材に支持され、かつ前記第１軸芯及び前記第２軸芯との間の距離が不変である第３軸芯の回りに回転する第３歯車と、
前記第２支持部材に支持され、前記第２軸芯の回りに回転し、前記第３歯車と噛み合う第４歯車と、
をさらに備えた、請求項１から４のいずれかに記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記第２軸芯は、前記第３軸芯を中心とした円弧に沿って移動可能である、請求項５に記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記調整機構は、前記第１軸芯の位置を、前記円弧状の軌道上を可動調整して固定する、請求項６に記載の動力伝達装置。
【請求項８】
前記第２支持部材は、前記第２歯車及び前記第３歯車を収容するとともに、前記第３軸芯を中心とした円弧に沿って回動可能なハウジングであり、
前記調整機構は、前記ハウジングの回動位置を調整して固定する、
請求項７に記載の動力伝達装置。
【請求項９】
前記第１歯車の外径は、前記第１軸芯に沿った方向視で前記車輪のリムと少なくとも一部が重なっている、請求項１から８のいずれかに記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置、特に駆動源からの動力を車輪に伝達する動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動車椅子には、駆動源としてのモータと車輪との間に、モータの動力を車輪に伝達するための動力伝達装置が設けられている。例えば、特許文献１には、駆動ユニットを有する車椅子が開示されており、駆動ユニットは、モータと、ギヤボックス（動力伝達装置）と、を有している。
【０００３】
ギヤボックスには、減速のための歯車等が内蔵されている。そして、ギヤボックスの出力軸に固定された歯車と、車輪のハブに固定された歯車と、が噛み合い、動力が車輪に伝達されるようになっている。
【０００４】
ここで、小型のモータを用いて所望の動力（車輪を駆動するためのトルク）を得ようとすると、減速比の大きな動力伝達装置が必要になる。そこで、動力伝達装置として、小径歯車及び大径歯車を含む歯車機構や、大きな減速比が得られる遊星歯車機構（例えば特許文献２）が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６８２４３号公報
【特許文献２】特開２０００−２１０３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２のように遊星歯車機構を用いた装置では、構成部品が多くなり、装置が高価になる。
【０００７】
一方、遊星歯車機構以外の、例えば外歯歯車同士の噛み合いによる歯車機構を含む装置においては、スムーズな歯車の噛み合わせを実現するために、２つの歯車の歯面間のバックラッシュを適正な値に設定する必要がある。
【０００８】
ここで、減速比の大きな歯車機構では、出力側の歯車が入力側の歯車に比較して非常に大径になる。このような大径の歯車を高い精度で加工するためには、加工コストが高くなる。特に、大径歯車が樹脂で形成される場合、高い精度を要求することが困難になる。
【０００９】
また、組立に際しても、大径歯車の組立精度を高くすることは、各部材の加工コストの増加を招く。特に、小径歯車と大径歯車とが異なる支持部材に支持されている場合や、２つの歯車の間に複数の構成部品が介在する場合は、公差の累積によって両歯車の相対位置関係を高精度に維持することは困難である。
【００１０】
以上のような理由によって加工精度や組立精度が低下すると、両歯車の歯面間のバックラッシュを適切な値にすることができず、歯車間でスムーズな噛み合いを行わせることができない。
【００１１】
本発明の課題は、比較的簡単な機構で、かつ高い加工精度や組立精度を要求することなく、歯車間のバックラッシュを適切な値に設定することができる動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明に係る動力伝達装置は、駆動源からの動力を車輪に伝達する装置である。この動力伝達装置は、第１支持部材と、第１歯車と、第２支持部材と、第２歯車と、調整機構と、を備えている。第１歯車は、第１支持部材に支持され、第１軸芯の回りに回転する。第２支持部材は第１支持部材に装着されている。第２歯車は、第２支持部材に支持されて第１歯車と噛み合うとともに、第１軸芯に対して接近・離反自在な第２軸芯の回りに回転する。調整機構は第１軸芯と第２軸芯との間の距離を調整する。
【００１３】
この装置では、第２歯車を支持する第２支持部材が、第１歯車を支持する第１支持部材に装着されている。このように、互いに噛み合う２つの歯車がそれぞれ別の支持部材に支持されているので、加工公差（加工誤差）及び組立公差（組立誤差）が累積され、両歯車間のバックラッシュを適切な値に設定することが困難である。
【００１４】
そこで、本発明では、第１歯車の第１軸芯に対して第２歯車の第２軸芯を接近・離反自在にするとともに、２つの軸芯間の距離を調整する機構を設けている。このため、各部材の加工誤差や組立誤差が大きい場合でも、第１軸芯と第２軸芯との間の距離を調整することによって、第１歯車と第２歯車の間のバックラッシュを適切な値に設定することができる。また、遊星歯車機構等の複雑な機構を用いることなく、簡単な構成で、大減速比の歯車機構を実現することが容易になる。
【００１５】
（２）好ましくは、第１歯車は、内周面に複数の内歯を有するリングギヤである。また、第２歯車は、リングギヤの内歯に噛み合う複数の歯を外周面に有するピニオンギヤである。この場合は、大きな減速比を設定することが容易になる。
【００１６】
（３）好ましくは、リングギヤは樹脂で形成されている。
【００１７】
一般的に、オイル等の潤滑剤を介在させない歯車伝達機構を実現させる場合、歯車を樹脂で創成あるいは成形する場合がある。加えて、その歯車が大径のリングギヤである場合には、高い寸法精度で加工することがさらに困難になる場合が多い。
【００１８】
しかし、ここでは、軸芯間の距離を調整することができるので、リングギヤを樹脂で形成した場合であっても、ピニオンギヤとリングギヤとの間のバックラッシュを適切な値に調整することができる。
【００１９】
（４）好ましくは、第１支持部材と第１歯車との間に配置された少なくとも１つの中間部材をさらに備えている。
【００２０】
特に、第１歯車が大径の場合、第１支持部材と第１歯車との間に、他の構成部材としての中間部材が設けられる場合が多い。このような中間部材を設けた場合、さらに組立誤差が累積される。
【００２１】
しかし、ここでは、第１軸芯と第２軸芯との間の距離を調整することが可能であるので、第１支持部材と第１歯車との間に中間部材が介在しても、第１歯車と第２歯車との間のバックラッシュを適切な値に設定することができる。
【００２２】
（５）好ましくは、第３歯車と第４歯車とをさらに備えている。第３歯車は、第２支持部材に支持され、かつ第１軸芯及び第２軸芯との間の距離が不変である第３軸芯の回りに回転する。第４歯車は、第２支持部材に支持され、第２軸芯の回りに回転し、第３歯車と噛み合う。
【００２３】
ここで、第３歯車は第２歯車が支持された第２支持部材に支持されているので、この第３歯車の第３軸芯と第２軸芯との間の距離は比較的高い精度にすることができる。したがって、第３歯車と第４歯車との間のバックラッシュを容易に適切な値に設定することができる。また、第３歯車と第１歯車とは噛み合わない。
【００２４】
このため、第３軸芯は、第１軸芯及び第２軸芯との間の距離が不変であって、軸芯間距離を調整する必要がない。したがって構造が簡単になる。
【００２５】
（６）好ましくは、第２軸芯は、第３軸芯を中心とした円弧に沿って移動可能である。このような構成では、第２軸芯と第３軸芯との間の距離は不変であり、かつ第１軸芯と第２軸芯との間の距離を容易に可変にすることができる。
【００２６】
（７）好ましくは、調整機構は、第１軸芯の位置を、円弧状の軌道上を可動調整して固定する。この場合は、調整機構を簡単な構造で実現できる。
【００２７】
（８）好ましくは、第２支持部材は、第２歯車及び第３歯車を収容するとともに、第３軸芯を中心とした円弧に沿って回動可能なハウジングである。そして、調整機構は、ハウジングの回動位置を調整して固定する。
【００２８】
（９）好ましくは、第１歯車の外径は、第１軸に沿った方向視で車輪のリムと少なくとも一部が重なっている。
【００２９】
ここでは、第１歯車の外径が車輪のリムとほぼ同じ径であって、大径である。このような第１歯車を有する装置において、本発明は有効である。
【発明の効果】
【００３０】
以上のような本発明では、少なくとも２つの歯車の噛み合いによって動力を伝達する装置において、比較的簡単な機構で、かつ高い加工精度や組立精度を要求することなく、歯車間の適切なバックラッシュを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態による動力伝達装置の断面図。
【図２】図１の装置の正面図。
【図３】動力伝達装置の一部の部材を取り外して示した正面図。
【図４】調整機構を示す正面図。
【図５】図１の装置を電動車椅子に適用した場合の取付状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１及び図２に本発明の一実施形態による動力伝達装置を示している。図１は図２のＩ−Ｉ線断面図であり、図２は動力伝達装置の正面図である。また、図３は、図２の一部の部材（フランジ）を取り外して示したものである。
【００３３】
［全体構成］
この動力伝達装置１は、例えば電動車椅子に用いられ、モータ２からの動力を車輪３に伝達するための装置である。動力伝達装置１は、ベース部材５（第１支持部材の一例）と、ハウジング６（第２支持部材の一例）と、調整機構７と、を有している。詳細は後述するが、ハウジング６は、ベース部材５に対する装着位置を調整機構７によって調整することが可能である。
【００３４】
［ベース部材５］
ベース部材５は、モータ取付部１０と、ボス部１１と、を有している。モータ取付部１０の第１面１０ａ（図１において右側の面）にモータ２が固定され、第２面１０ｂ（図１において左側の面）にハウジング６が固定されている。ボス部１１は、モータ取付部１０の下方において、第２面１０ｂからハウジング６とほぼ同じ高さだけ軸方向に突出して形成されている。ボス部１１の中心部には、軸方向に貫通する孔１１ａが形成されている。この孔１１ａに車輪３のハブ軸１２が挿入されている。また、ボス部１１には、フランジ１４（中間部材の一例）が支持されている。
【００３５】
フランジ１４は、筒状部１５及び円板部１６を有している。筒状部１５の一端は、軸受１７を介してベース部５のボス部１１に回転自在に支持されている。円板部１６は、筒状部１５の他端部から径方向に延びて形成されている。円板部１６は、図２に示すように、円形の中央部１６ａと、中央部１６ａから放射状に延びる３本の腕部１６ｂと、腕部１６ｂの外周を連結する環状部１６ｃと、を有している。そして、図１に示すように、環状部１６ｃのベース部材５と対向する面には、環状の溝１６ｄが形成されている。
【００３６】
環状部１６ｃの溝１６ｄには、内周面に複数の内歯を有するリングギヤ２０（第１歯車の一例）が固定されている。リングギヤ２０は、フランジ１４とともに、ハブ軸１２の中心軸Ｃ１（第１軸芯の一例）の回りに回転可能である。リングギヤ２０は、樹脂材料により形成されている。また、リングギヤ２０のピッチ円径は、ハブ軸１２に沿った方向視で、車輪３のリム３ａと一部が重なっている。
【００３７】
［ハウジング６］
ハウジング６は、一端側が開放された本体２２と、本体２２の開放部に装着された蓋部２３と、を有している。ハウジング６の内部には、駆動軸２５及びカウンタ軸２６が収容されている。
【００３８】
駆動軸２５の一端部は、本体２２に軸受２７を介して回転自在に支持されている。そして、駆動軸２５の一端部にはモータ２の出力軸２ａが連結されている。駆動軸２５の他端は蓋部２３に軸受２８を介して回転自在に支持されている。駆動軸２５の他端側には、外周面に複数の歯を有する駆動ギヤ２９（第３歯車の一例）が駆動軸２５と一体で形成されている。したがって、駆動ギヤ２９は、駆動軸２５とともに、駆動軸２５の中心軸Ｃ３（第３軸芯の一例）の回りに回転可能である。
【００３９】
カウンタ軸２６は駆動軸２５と平行に配置されている。カウンタ軸２６の一端は、本体２２に軸受３１を介して回転自在に支持されている。カウンタ軸２６の他端部は、蓋部２３に軸受３２を介して回転自在に支持され、その先端は蓋２３を通過し、ハウジング６の外部に突出している。そして、カウンタ軸２６の他端側には外周面に複数の歯を有するカウンタギヤ３４（第４歯車の一例）が固定され、カウンタギヤ３４は駆動ギヤ２９と噛み合っている。
【００４０】
また、カウンタ軸２６の他端側の先端部、すなわち、ハウジング６から突出した部分には、外周面に複数の歯を有するピニオンギヤ３５が固定されている。このように、ピニオンギヤ３５は、カウンタギヤ３４とともに、カウンタ軸２６の中心軸Ｃ２（第２軸芯の一例）の回りに回転可能である。そして、ピニオンギヤ３５はリングギヤ２０と噛み合っている。
【００４１】
［ハウジング６のベース部材５への取付］
ハウジング６は、複数のボルト３７及びナット３８によってベース部材５に装着されている。より詳細には、ハウジング６の外周には、貫通する孔が形成された複数の取付部４０が固定されている。また、ベース部材５にも、複数の取付部４０に対応する位置に孔５ａが形成されている。そして、取付部４０の孔及びベース部材５の孔５ａを貫通するボルト３７及びこのボルト３７に螺合するナット３８によって、ハウジング６がベース部材５に固定されている。
【００４２】
ここで、ハウジング６をベース部材５に固定する前段階において、図４に示すように、ハウジング６は、駆動軸２５の中心軸Ｃ３を回転中心とする円弧状の軌跡Ｔに沿って回動させることが可能である。したがって、ベース部材５の複数の孔５ａは、ハウジング６が軌跡Ｔに沿って移動可能なように、それぞれ所定の方向に長い長孔である。
【００４３】
このような構成では、ハウジング６を軌跡Ｔに沿って移動させることによって、駆動軸２５の中心軸Ｃ３とカウンタ軸２６の中心軸Ｃ２との間の距離を変えずに、ハブ軸１２の中心軸Ｃ１（すなわちリングギヤ２０の回転軸芯）とカウンタ軸２６の中心軸Ｃ２（すなわちピニオンギヤ３５の回転軸芯）との間の距離を変化させることができる。これにより、リングギヤ２０とピニオンギヤ３５との間のバックラッシュを調整することができる。
【００４４】
［調整機構７］
調整機構７は、図４に示すように、ハウジング６の外側面の一方に先端が当接する第１ネジ４１と、ハウジング６の外側面の他方に先端が当接する第２ネジ４２と、を有している。第１ネジ４１はベース部材５の一方の壁に螺合し、第２ネジ４２はベース部材５の他方の壁に螺合している。したがって、一方のネジ４１（４２）を緩め、他方のネジ４２（４１）を締め込むことによって、ハウジング６を軌跡Ｔに沿って移動させることができる。そして、調整後のハウジング６の位置は、ボルト３７及びナット３８によって固定する。
【００４５】
［動作］
モータ２からの動力は、駆動軸２５に入力され、駆動ギヤ２９とカウンタギヤ３４との噛み合いによってカウンタ軸２６に伝達される。そして、カウンタ軸２６に伝達された動力は、カウンタ軸２６に固定されたピニオンギヤ３５とリングギヤ２０との噛み合いによって、フランジ１４から車輪３に伝達される。
【００４６】
［軸間距離の調整］
ここで、リングギヤ２０が装着されたフランジ１４はベース部材５に支持され、ピニオンギヤ３５が装着されたカウンタ軸２６はハウジング６に支持されている。すなわち、リングギヤ２０とピニオンギヤ３５とは、それぞれ別の部材に支持されている。しかも、リングギヤ２０は、フランジ１４を介してベース部材５に支持されている。さらには、リングギヤ２０は樹脂成形で形成されており、高い精度で加工することは困難である。したがって、リングギヤ２０とピニオンギヤ３５の位置関係を高い精度で管理することは困難である。
【００４７】
そこで、ここでは、前述のように、調整機構７によってリングギヤ２０の回転中心とピニオンギヤ３５の回転中心との間の距離を調整可能としている。この調整によって、リングギヤ２０とピニオンギヤ３５の間のバックラッシュを適切に調整することができる。
【００４８】
このため、各部材の加工誤差及び組立誤差の累積が生じても、リングギヤ２０とピニオンギヤ３５とをスムーズに噛み合わせることができる。
【００４９】
［適用例］
図５に、本実施例による動力伝達装置１を電動車椅子５０に適用した場合の一例を示している。図５は、電動車椅子５０及びその駆動ユニットを模式的に示したものである。左右の駆動ユニット５０Ｌ，５０Ｒに、図１等に示したモータ２及び動力伝達装置１が搭載されている。
【００５０】
ここで、本実施形態の動力伝達装置１を電動車椅子５０の左右の駆動ユニットとして用いる場合は、ベース部材５には、共通の取付孔５ｃに加えて、左駆動ユニット専用の長孔５Ｌと、右駆動ユニット専用の長孔５Ｒと、が形成されている。左駆動ユニット専用の長孔５Ｌと、右駆動ユニット専用の長孔５Ｒと、は、駆動軸２５の中心軸Ｃ３を通過する鉛直線Ｖに対して線対称の位置に形成されている。
【００５１】
まず、左用駆動ユニット５０Ｌにおいては、ハウジング６は、共通の孔５ｃ及び左駆動専用の長孔５Ｌを使用して、図５（ｂ）に示すような左用姿勢位置でベース部材５に装着されている。一方、右用駆動ユニット５０Ｒでは、共通の孔５ｃ及び右駆動専用の長孔５Ｒを使用して、図５（ｃ）に示すように、鉛直線Ｖに対して、左用姿勢位置とは線対称の右用姿勢位置でベース部材５に装着されている。
【００５２】
ここで、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、左用駆動ユニット５０Ｌでは、車輪３を含むリングギヤ２０は矢印ＣＷで示す方向が前進時の回転方向である。また、右用駆動ユニット５０Ｒでは、車輪３を含むリングギヤ２０は矢印ＣＣＷで示す方向が前進時の回転方向である。
【００５３】
ここでは、左用駆動ユニット５０Ｌにおいて、ベース部材５に対して、ハウジング６を左用姿勢位置に装着することにより、ピニオンギヤ３５は、リングギヤ２０との間のバックラッシュが大きくなるような方向の力を受ける。また、右用駆動ユニット５０Ｒにおいては、ベース部材５に対して、ハウジング６を右用姿勢位置に装着することにより、ピニオンギヤ３５は、同様に、リングギヤ２０との間のバックラッシュが大きくなるような方向の力を受ける。
【００５４】
したがって、左右の駆動ユニット５０Ｌ，５０Ｒにおいて、リングギヤ２０とピニオンギヤ３５との間のバックラッシュが小さくなって両ギヤ２０，３５の歯が噛み込まないようにすることができる。このため、動力伝達時に、両ギヤ間でスムーズに動力を伝達することができる。
【００５５】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００５６】
（ａ）前記実施形態では、内歯のリングギヤとピニオンギヤとの噛み合いに本発明を適用したが、外歯同士の歯車の噛合にも本発明を同様に適用することができる。
【００５７】
（ｂ）前記実施形態では、３軸構成の動力伝達装置に本発明を適用したが、２軸構成の動力伝達装置にも本発明を同様に適用することができる。
【００５８】
（ｃ）リングギヤの支持構造は前記実施形態に限定されない。例えば、ハブ軸にリングギヤを直接固定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  動力伝達装置
２  モータ（駆動源）
３  車輪
３ａ  リム
５  ベース部材（第１支持部材）
６  ハウジング（第２支持部材）
７  調整機構
１４  フランジ（中間部材）
２０  リングギヤ（第１歯車）
２９  駆動ギヤ（第３歯車）
３４  カウンタギヤ（第４歯車）
３５  ピニオンギヤ（第２歯車）
【図１】
2020106113.tif 000003
【図２】
2020106113.tif 000004
【図３】
2020106113.tif 000005
【図４】
2020106113.tif 000006
【図５】
2020106113.tif 000007