(57)【要約】【課題】  回転抵抗を低減する。【解決手段】  第１の太陽歯車１１の前端面と、この第１の太陽歯車１１の前側の第１のキャリア３１の後端面とのうち、少なくともその一方の面の回転中心側に、回転中心側が略凸曲面状に突出する凸曲部１０ａを設け、この凸曲部１０ａを、前記一方の面に対する他方の面に接触させている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽歯車と、この太陽歯車の外周歯部に噛み合った遊星歯車と、前記太陽歯車よりも前側で回転するとともに前記複数の遊星歯車をそれぞれ回転自在に支持するキャリアと、前記複数の遊星歯車に対しその周囲側で噛み合う内歯車とを備えた遊星歯車機構において、
前記太陽歯車の前端面と、この太陽歯車の前側の前記キャリアの後端面とのうち、少なくともその一方の面の回転中心側に、略凸曲面状に突出する凸曲部を設け、この凸曲部を、前記一方の面に対する他方の面に接触させていることを特徴とする遊星歯車機構。
【請求項２】
前記他方の面に、前記凸曲部に対向して接触する対向凸曲部を設けたことを特徴とする請求項１記載の遊星歯車機構。
【請求項３】
前記他方の面の回転中心側に凹部を設け、この凹部内に、前記対向凸曲部を設けて、前記対向凸曲部の周囲に隙間を確保したことを特徴とする請求項２記載の遊星歯車機構。
【請求項４】
前記キャリアには前記遊星歯車を回転自在に支持する軸部が設けられ、この軸部の突端と該突端に対する対向面との間には、隙間が確保されていることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の遊星歯車機構。
【請求項５】
前記軸部の突端には略凸曲面状の突起が設けられていることを特徴とする請求項４記載の遊星歯車機構。
【請求項６】
前記太陽歯車に回転力を伝達するようにモータを具備したことを特徴とする請求項１〜５何れか１項記載の遊星歯車機構を備えたギヤドモータ。
【請求項７】
請求項１〜６何れか１項記載のギヤドモータを備えた電子機器。
【請求項８】
請求項１〜６何れか１項記載のギヤドモータを備えたロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車機構及びこの遊星歯車機構を備えたギヤドモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載されるように、中心部前側に一体に軸部を有する太陽歯車と、この太陽歯車の外周歯部に噛み合った複数の遊星歯車と、前記太陽歯車前側の軸部に嵌り合って回転するとともに前記複数の遊星歯車をそれぞれ回転自在に支持するキャリアと、前記複数の遊星歯車に対しその周囲側で噛み合う内歯車とを備えた遊星歯車機構を多段状に連結し、その最も入力側に位置する太陽歯車（駆動歯車）をモータの回転軸に固定したギヤドモータがある。
この従来のギヤドモータでは、キャリアの後端面の中心側に有底孔（ボス）が設けられ、この有底孔に、前記太陽歯車前側の軸部を挿入するようにしており、前記有底孔及び前記軸部等の摺動部分には、潤滑用のグリスが塗布されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術によれば、太陽歯車前側の軸部と、この軸部に有底孔を嵌め合わせているキャリアとの摩擦による回転抵抗が大きく、特に冬場や寒冷地等においては、前記有底孔に溜まったグリスの粘土が高くなり、著しく回転抵抗が増大するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するために、本発明は以下の構成を具備するものである。
太陽歯車と、この太陽歯車の外周歯部に噛み合った遊星歯車と、前記太陽歯車よりも前側で回転するとともに前記複数の遊星歯車をそれぞれ回転自在に支持するキャリアと、前記複数の遊星歯車に対しその周囲側で噛み合う内歯車とを備えた遊星歯車機構において、前記太陽歯車の前端面と、この太陽歯車の前側の前記キャリアの後端面とのうち、少なくともその一方の面の回転中心側に、略凸曲面状に突出する凸曲部を設け、この凸曲部を、前記一方の面に対する他方の面に接触させていることを特徴とする遊星歯車機構。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明に係る遊星歯車機構を備えたギヤドモータの一例を示す要部断面図である。
【図２】図１のII部拡大図である。
【図３】図１のIII部拡大図である。
【図４】図１のIV部拡大図である。
【図５】図１のV部拡大図である。
【図６】同遊星歯車機構の分解斜視図である。
【図７】キャリアの一例を示す斜視図である。
【図８】凹部の一例を示す拡大図である。
【図９】（ａ）は本発明に係るギヤドモータを備えた電子機器、（ｂ）は同ギヤドモータを備えたロボットである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。また、以下の説明中、出力側（図１によれば上側）を「前」、入力側（図１によれば下側）を「後」と表現する場合がある。
【０００８】
図１及び図６は、本発明に係る遊星歯車機構を備えたギヤドモータの一例を示す。
このギヤドモータＡは、モータ１と、このモータ１の駆動力により回転する遊星歯車機構２とを備え、モータ１の回転軸１０の回転数を、遊星歯車機構２によって、例えば４０〜６０ｒｐｍ程度に減速する。
【０００９】
モータ１は、前方へ突出する回転軸１０を駆動回転するようにした電動モータである。このモータ１には、例えば、回転軸１０の回転角度を制御可能なＤＣモータを適用することが可能である。
【００１０】
回転軸１０は、長尺な円柱軸状に形成され、その前端部を、半球状の凸曲部１０ａとしている。この凸曲部１０ａは、後述する第１の太陽歯車１１の前端面の回転中心側に位置し、第１の太陽歯車１１の前端面よりも前方へ突出している。
【００１１】
遊星歯車機構２は、第１〜第３の太陽歯車１１，１２，１３と、各太陽歯車１１，１２又は１３の外周歯部に噛み合った第１〜第３の遊星歯車２１，２２，２３と、各太陽歯車１１，１２又は１３よりも前側で同芯状に回転するとともに第１〜第３の遊星歯車２１，２２，２３をそれぞれ回転自在に支持する第１〜第３のキャリア３１，３２，３３と、第１〜第３の遊星歯車２１，２２，２３に対しその周囲側で噛み合う内歯車４１とを備え、第１〜第３の太陽歯車１１，１２，１３にそれぞれ相対して第１〜第３のキャリア３１，３２，３３を回転させる多段式の遊星歯車機構を構成している。
【００１２】
第１の太陽歯車１１は、その全周にわたって歯部を有する平歯車状に形成されている。この第１の太陽歯車１１は、回転軸１０と一体的に回転するように、回転軸１０の前端側に環状に嵌合されている。
そして、この第１の太陽歯車１１の周囲には、周方向に間隔を置いて複数（図示例によれば３つ）の複数の第１の遊星歯車２１が配設される。
【００１３】
複数の第１の遊星歯車２１は、第１の太陽歯車１１を中心にしてその周囲に、略等間隔に配置される。
各第１の遊星歯車２１は、その全周にわたって歯部を有する平歯車状に形成され、第１の太陽歯車１１に噛み合うとともに、ギヤケース４０の内周面の内歯車４１にも噛み合っている。
【００１４】
第１のキャリア３１は、円盤状の基盤部３１ａの後面に、周方向に間隔を置いて、第１の遊星歯車２１を回転自在に支持する軸部３１ｂを複数有するとともに、同基盤部３１ａの前面の中央部に、第２の太陽歯車１２を一体回転可能に固定している。
【００１５】
軸部３１ｂは、後方へ突出する円柱状に形成され、図示例によれば、基盤部３１ａと一体に形成される。この軸部３１ｂの後端面には、後方向きに突出するとともに、軸部３１ｂよりも外径の小さい凸曲面状の突起３１ｃが形成されている（図３参照）。
【００１６】
この突起３１ｃの突端と、該突端に対する対向面５０ａ（図示例によれば、後方側のエンドプレート５０の前面）との間には、隙間ｓ１が設けられる。この隙間ｓ１は、回転軸１０の前端と第１のキャリア３１の後端面との当接によって保持される。
【００１７】
また、軸部３１ｂの付け根から突起３１ｃの突端までの寸法は、第１の遊星歯車２１の軸方向寸法よりも長く設定される。また、軸部３１ｂの軸方向寸法は、第１の遊星歯車２１の軸方向寸法よりも短く設定される。
したがって、突起３１ｃの周囲には、軸部３１ｂの後端面と対向面５０ａの間に、環状の隙間ｓ２が確保される（図３参照）。この隙間ｓ２は、グリス（潤滑油）の貯溜空間として機能する。
【００１８】
また、図２に示すように、基盤部３１ａ後面の中央側には凹部３１ｄが設けられ、この凹部３１ｄ内には、回転軸１０前端の凸曲部１０ａに対向して接触する対向凸曲部３１ｄ１が設けられる。
凹部３１ｄは周壁面が円筒状の空間であり、この凹部３１ｄの底部から後方へ突出するようにして、対向凸曲部３１ｄ１が設けられる（図２及び図８参照）。
【００１９】
対向凸曲部３１ｄ１は、回転軸１０の回転中心線上に頂部を有する凸曲面状に形成される。図示例によれば、この対向凸曲部３１ｄ１の突端（頂部）と、基盤部３１ａの後端面（凹部３１ｄの外側の面）とは面一である。
この対向凸曲部３１ｄ１は、回転軸１０前端の凸曲部１０ａに点接触する。
【００２０】
そして、凹部３１ｄ内において、対向凸曲部３１ｄ１の周囲には、環状の隙間ｓ３が確保される。この隙間ｓ３は、グリス（潤滑油）の貯溜空間として機能する。
【００２１】
また、基盤部３１ａ前面の中心部には、第２の太陽歯車１２が第１のキャリア３１と一体回転可能に設けられる（図６参照）。
この第２の太陽歯車１２は、図示例によれば、基盤部３１ａ前面の中心部から前方へ突出する固定軸３１ｅと、この固定軸３１ｅの外周に一体に形成された歯車部材１２ａとから構成される。固定軸３１ｅは、基盤部３１ａと一体に構成される。また、歯車部材１２ａは、その全周にわたって平歯車状の歯部を有する。
なお、第２の太陽歯車１２は、前述した固定軸３１ｅと歯車部材１２ａとを一体又は別体の部材とすることが可能である。
【００２２】
そして、第２の太陽歯車１２の前端面（図示例によれば固定軸３１ｅの前端面）には、前方へ突出する凸曲面状の凸曲部１２ｂが設けられる（図４参照）。
凸曲部１２ｂは、詳細に説明すれば、比較的小面積の平坦面部１２ｂ１と、この平坦面部の周囲に設けられた曲面部１２ｂ２とから構成される。
平坦面部１２ｂ１は、平面視円形状の平坦な面である。
曲面部１２ｂ２は、前方へゆくにしたがって徐々に縮径して平坦面部１２ｂ１に接続される凸曲面である。
【００２３】
なお、凸曲部１２ｂの他例としては、平坦面部１２ｂ１を有さずに、中心へ向かって徐々に縮径する凸状の曲面とすることも可能である。
【００２４】
また、第２のキャリア３２は、第１のキャリア３１と同様に基盤部３２ａを備え、この基盤部３２ａの後面側に、後方へ突出する複数の軸部３２ｂ（図６参照）と、各軸部３２ｂ突端の突起（突起３１ｃと同構成）と、中心部側の凹部３２ｄ（図４参照）と、この凹部３２ｄ内の対向凸曲部３２ｄ１（図４参照）とを有し、対向凸曲部３２ｄ１の周囲には隙間ｓ４が確保される。
対向凸曲部３２ｄ１は、図４に示すように、凸曲部１２ｂの平坦面部１２ｂ１に対し点接触する。
【００２５】
また、基盤部３２ａの前部側には、中心部側の第３の太陽歯車１３（図６参照）が設けられる。
第３の太陽歯車１３は、第２の太陽歯車１２と同様に、基盤部３２ａから突出する固定軸３２ｅと、この固定軸３２ｅの外周に形成された歯車部材１３ａとから一体に構成される（図６参照）。
そして、この第３の太陽歯車１３前面の中央側には、第２の太陽歯車１２と同様に、平坦面部１３ｂ１と曲面部１３ｂ２からなる凸曲部１３ｂが構成される（図５参照）。
【００２６】
また、第３のキャリア３３は、円盤状の基盤部３３ａを備え、この基盤部３３ａの後面側に、第１〜第２のキャリア３１，３２と同様に後方へ突出する複数の軸部３３ｂ（図６参照）と、各軸部３３ｂ突端の突起（突起３１ｃと同構成）とを有する。この基盤部３３ａの中心部には、出力軸３４が一体的に嵌合されている。
【００２７】
出力軸３４は、略長尺円柱状に形成され、ギヤケース４０の前端壁部４２を貫通して、その前端側を外部に露出している。
この出力軸３４の後端面は、平坦面状に形成され、図５に示すように、第３の太陽歯車１３の凸曲部１３ｂ（詳細には平坦面部１３ｂ１）に対し比較的小さな面積で接触している。
そして、凸曲部１３ｂの周囲において、出力軸３４の後端面と第３の太陽歯車１３（固定軸３２ｅ）の前端面との間には、隙間ｓ５が確保される。
【００２８】
なお、図１及び図６中、符号３５は弾性材料からなるシール材（例えばＯリング等）、符号３６はワッシャー、符号３７は止め輪である。
【００２９】
また、ギヤケース４０は、前端壁部４２を有する略有底筒状の部材であり、その内周面に、第１〜第３の遊星歯車２１，２２，２３に噛み合う内歯車４１を有する。
このギヤケース４０の後端開口部には、エンドプレート５０が嵌め合わせられている。
【００３０】
エンドプレート５０は、中心部にモータ１の回転軸１０を遊挿する円盤状の部材であり、ギヤケース４０とモータ１のケースとを、同芯上且つ一体的に接続している。なお、図１中、符号５１は、弾性材料からなるシール材（例えばＯリング等）である。
【００３１】
次に、上記構成の遊星歯車機構２について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
モータ１の回転軸１０を駆動回転すれば、この回転力が、第１〜第３の太陽歯車１１，１２，１３、第１〜第３の遊星歯車２１，２２，２３、第１〜第３のキャリア３１，３２，３３、及び内歯車４１等により減速され、出力軸３４に伝達される。
この際、回転軸１０（第１の太陽歯車１１）前端と第１のキャリア３１後端の接触（図２参照）、第２の太陽歯車１２前端と第２のキャリア３２後端（図４参照）の接触、第３の太陽歯車１３前端と出力軸３４後端（図５参照）の接触は、比較的面積の小さな接触又は点接触であり、その上、これらの間の隙間ｓ２〜ｓ５に適量のグリス（潤滑油）が貯溜されるため、これらの接触による回転抵抗を顕著に軽減することができる。
【００３２】
しかも、前記した接触により、図３に示すように、各キャリアの後向きの軸部３１ｂと対向面５０ａとの間には、隙間ｓ１が確保され、突起３１ｃ周囲のｓ２には、適量のグリス（潤滑油）が貯溜されるため、これらにより、摩擦抵抗をいっそう軽減することができる。
仮に、各部の摩耗やスラスト方向の負荷等に起因して、軸部３１ｂ後端の突起３１ｃがエンドプレート５０の前面に接触した場合でも、その接触が凸曲面状の突起３１ｃにより略点接触になるため、摩擦抵抗を低減して、回転を安定化させることができる。
【００３３】
よって、上記構成のギヤドモータＡは、例えば、寒冷地等において、無線用のアンテナや、その他の屋外に設置される装置等を比較的低速で回転させるのに好適である。
【００３４】
なお、上記実施形態によれば、三段式の遊星歯車機構を構成したが、他例としては、単段式、２段式又は４段式以上の遊星歯車機構を構成することも可能である。
【００３５】
また、上記実施形態によれば、太陽歯車の前端面に凸曲部１０ａ，１２ｂを設け、対向するキャリアの後端面に凹部３１ｄ，３２ｄ及び対向凸曲部３１ｄ１，３２ｄ１を設けたが、他例としては、その構成を前後逆にして、太陽歯車の前端面に凹部及び対向凸曲部を設け、対向するキャリアの後端面に凸曲部を設けた態様とすることも可能である。
【００３６】
また、上記実施形態によれば、出力軸３４の後端面を平坦面上に形成したが、他例としては、この後端面にも、凹部３１ｄ及び対向凸曲部３１ｄ１と同様の構成を設けることが可能である。
【００３７】
また、上記実施形態によれば、回転軸１０が第１の太陽歯車１１を貫通し、回転軸１０前端の凸曲部１０ａが対向凸曲部３１ｄ１に点接触するように構成したが、第一の太陽歯車を有底状に形成して回転軸を貫通しない構成とし、この有底壁部の前端に凸曲部を設けた態様とすることも可能である。
【００３８】
図９は、本発明の実施形態に係るギヤドモータＡの適用例を示している。ギヤドモータＡは、図９（ａ）に示すように、電子機器である、例えばスマートフォンなどの携帯情報端末１００の駆動部（カメラユニットや開閉カバーユニットなど）に組み込むことができ、また、図９（ｂ）に示すように、ロボット２００の関節駆動部などに組み込むことができる。本発明の実施形態係るギヤドモータＡを備える携帯情報端末１００やロボット２００は、摩擦抵抗が軽減されて円滑な動作が可能になる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、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。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１：モータ
２：遊星歯車機構
１１，１２，１３：第１〜第３の太陽歯車
２１，２２，２３：第１〜第３の遊星歯車
３１，３２，３３：第１〜第３のキャリア
１０ａ，１２ｂ，１３ｂ：凸曲部
３１ｂ：軸部
３１ｃ：突起
３１ｄ，３２ｄ：凹部
３１ｄ１，３２ｄ１：対向凸曲部
４１：内歯車
５０ａ：対向面
Ａ：ギヤドモータ
ｓ１〜ｓ５：隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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