(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に配置される中空型モーターであって、前記モーターは内層の環状の回転子を有し、前記回転子は中空の環状孔を有し、前記環状孔の中心部には出力軸が納置され、前記回転子の外囲には回転子を駆動させて自転させるために用いられる複数の駆動素子が配置されることと、
前記回転子の環状孔内に配置されると共に出力軸の外囲を周回させる遊星歯車とを備え、
前記遊星歯車は、
同軸心に直列される第一太陽歯車及び第二太陽歯車を有し、前記第一太陽歯車は前記ケース内に固定され、前記第二太陽歯車は前記出力軸に固定される太陽歯車セットと、
前記太陽歯車セットの外囲にそれぞれ等間隔で配置され、且つ同軸心に枢接されると共に直列される第一遊星歯車及び第二遊星歯車をそれぞれ有し、前記第一遊星歯車は第一太陽歯車に相互に噛合され、前記第二遊星歯車は第二太陽歯車に相互に噛合される複数の遊星歯車セットと、
前記回転子の内壁に形成される環状の内側歯車面と、をさらに含み、
ここでは、前記回転子は内側歯車面を介し前記複数の第一遊星歯車に相互に噛合されると共に駆動させ、前記複数の第一遊星歯車及び第二遊星歯車が同期で自転を行うと共に太陽歯車セットの周りを公転させ、第一段階減速の出力を発生させ、前記複数の第二遊星歯車が相互に噛合され、出力軸に固定される第二太陽歯車を駆動させ、前記出力軸が第二階減速の出力を発生させ、
また、前記複数の駆動素子は、回転子の外壁に固定される磁石及び、前記磁石の外囲に配置されると共に前記ケース内に固定される固定子を備え、
前記磁石は環状に形成され、前記環状の磁石の幅方向の断面形状は平らである、
ことを特徴とするモーター減速機。
【請求項２】
前記第一太陽歯車及び第二太陽歯車の歯数は同じではないことを特徴とする、請求項１に記載のモーター減速機。
【請求項３】
前記第一遊星歯車及び第二遊星歯車の係数は異なることを特徴とする、請求項１または２に記載のモーター減速機。
【請求項４】
前記複数の遊星歯車セットの両側には遊星ギアプレートがそれぞれ配置され、前記遊星ギアプレートは前記複数の遊星歯車セットの内の各第一遊星歯車及び各第二遊星歯車が太陽歯車セットの周りを同期で公転させることが制限されることを特徴とする、請求項１に記載のモーター減速機。
【請求項５】
前記複数の遊星歯車セット中の第一遊星歯車及び第二遊星歯車が遊星歯車シャフトに同軸で枢接され、前記２つの遊星ギアプレートの盤面により前記複数本の遊星歯車シャフトの両端が等間隔で固定されることを特徴とする、請求項４に記載のモーター減速機。
【請求項６】
前記出力軸は自転車のフレームのボトムブラケットシェル内に枢設されるクランク軸であり、前記ケースは前記ボトムブラケットシェルの一側に固定されることを特徴とする、請求項１に記載のモーター減速機。
【請求項７】
ケースと、
前記ケース内に配置される中空型モーターであって、前記モーターは内層の環状の回転子を有し、前記回転子は中空の環状孔を有し、前記環状孔の中心部にはケースに枢接される出力軸が納置され、前記出力軸の両端にはクランクがそれぞれ連結され、且つ前記クランクにはライダーに踏ませるためのペダルがそれぞれ枢着され、前記回転子の外囲には回転子を駆動させて自転させるために用いられる複数の駆動素子が配置されることと、
前記回転子の環状孔内に配置されると共に出力軸の外囲を周回させる遊星歯車とを備え、
前記遊星歯車は、
同軸心に直列される第一太陽歯車及び第二太陽歯車を有し、前記第一太陽歯車はケース内に固定され、前記第二太陽歯車は前記出力軸に固定される太陽歯車セットと、
同軸心に枢接されると共に直列される第一遊星歯車及び第二遊星歯車をそれぞれ有し、前記第一遊星歯車は第一太陽歯車に相互に噛合され、前記第二遊星歯車は第二太陽歯車に相互に噛合される複数の遊星歯車セットと、
前記回転子の両側に固定され、且つ前記複数の遊星歯車セットが前記太陽歯車セットの外囲にそれぞれ等間隔で配置されるように制限させる２つの遊星ギアプレートと、をさらに含み、
ここでは、前記回転子は２つの遊星ギアプレートを介し前記複数の遊星歯車セットを駆動させて同期で回転させ、前記複数の第一遊星歯車及び第二遊星歯車を同期で自転させると共に太陽歯車セットの周りを公転させ、前記複数の第二遊星歯車が相互に噛合され、出力軸に固定される第二太陽歯車を駆動させ、前記出力軸が複合式一段階減速の出力を発生させ、
前記回転子の両側の壁面と前記２つの遊星ギアプレートの端辺との間には複数の歯状部がそれぞれ交互に形成されると共に相互に噛合されることにより固定される、
ことを特徴とするモーター減速機。
【請求項８】
前記第一太陽歯車及び第二太陽歯車の歯数は同じではないことを特徴とする、請求項７に記載のモーター減速機。
【請求項９】
前記第一遊星歯車及び第二遊星歯車の係数は異なることを特徴とする、請求項７または８に記載のモーター減速機。
【請求項１０】
前記複数の駆動素子は回転子の外壁に配置される磁石、及び前記磁石の外囲に配置されると共にケース内に固定される固定子を備えることを特徴とする、請求項７に記載のモーター減速機。
【請求項１１】
前記複数の遊星歯車セット中の第一遊星歯車及び第二遊星歯車は遊星歯車シャフトに同軸で枢接され、前記２つの遊星ギアプレートの盤面により前記複数本の遊星歯車シャフトの両端が等間隔で固定されることを特徴とする、請求項７または１０に記載のモーター減速機。
【請求項１２】
前記出力軸は自転車のフレームのボトムブラケットシェル内に枢設されるクランク軸であり、前記ケースは前記ボトムブラケットシェルの一側に固定されることを特徴とする、請求項７に記載のモーター減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター及び歯車減速機構の組み合わせ技術に関し、更に詳しくは、モーター減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
出力軸モーター減速機は、電動モーター及び歯車減速機構が結合されることにより形成される一体型の電力駆動装置である。減速駆動力が必要な工具や機械に対して、モーター減速機は低回転速度及び高トルクの動力の出力を提供し、省力化または駆動力の増強効果を達成させる。
【０００３】
例えば、モーター減速機が補助動力として装設される自転車について言えば、モーター減速機が低回転速度、高トルクの動力の出力を提供することにより、ライダーが上り坂を上る際に、ペダルを踏み込むための体力の消耗が大幅に軽減される。
【０００４】
さらに、従来の特許文献１、特許文献２及び特許文献３では、例えば、モーター減速機を自転車に応用して補助動力とする関連技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】アメリカ特許出願第６１９６３４７号明細書
【特許文献２】アメリカ特許出願第６２９６０７２号明細書
【特許文献３】アメリカ特許出願第６６２９５７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した従来の技術では、すなわち、従来のモーター減速機中に組み合わせられる歯車減速機構の方式では、通常はモーターの心軸上に小歯車が配置されて大歯車または歯車列に噛合されて駆動させることにより減速が出力される。または、モーターの心軸上に組み合わせられるウォームがウォームギアに噛合されて駆動させることにより減速が出力される。或いは、上述の特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載されているように、モーターの心軸の一側に遊星歯車が同軸で配置されることにより減速が出力される。特許文献１には一段階減速を出力させるモーター減速機が配置される技術が記載されている。また、特許文献２及び特許文献３には二段階減速を出力させるモーター減速機が配置される技術が記載されている。しかしながら、これらの従来のモーター減速機の全体的な体積が大きすぎ、特にモーターの心軸の軸方向長さの部分が明らかに空間を占拠しており、自転車に装設させるには不適格であった。
【０００７】
より詳しくは、モーター減速機の全体的な体積を縮減させるため、市場では扁平型モーター減速機（Planetary Gear Train Pancake Motor、http://www.haydonkerk.com/LinearActuatorProducts/StepperMotorLinearActuators/RotaryStepperMotors/PancakeRotaryMotors/PlanetaryPancakeMotors/tabid/107/Default.aspx#ballbearing参照）が掲示されている。中空型モーターの回転子に太陽歯車が接続され、遊星歯車の他の部材が中空型モーターの中心部位に統合されて、一段階の減速比出力のみを有する扁平型モーター減速機が構成されることが記載されている。その遊星歯車の内のリングギア（または環状内歯車或いはリングギアと呼ばれ、すなわち、遊星歯車の外囲に位置されると共に遊星歯車に相互に噛合されて駆動させる）がモーターの回転子の内側に配置されると共にモーターの外ケースに固定される。このような構造の配置は、従来の遊星歯車を中空型モーターの内部に簡単に組み合わせるためのものにすぎず、モーターの心軸の軸方向長さを短縮できるが、モーター減速機の全体的な体積については、モーターの心軸の軸方向長さがモーターの心軸の周囲の径方向の幅に変換されるのみであり、配置される空間全体の体積の絶対値も減少されず、さらには部材の数量及びコストが増えるという問題がある。また、前記技術も一段階の減速を実施するのみであり、いずれも欠点が存在する。
【０００８】
なお、特許文献２、特許文献３には、２つの遊星歯車が２つの太陽歯車にそれぞれ相互に噛合されて駆動させ、二段階減速比の駆動出力を発生させるものが記載されている。但し、モーター減速機の全体的な体積の縮減については、技術的な作用はなにも教示されていない。
【０００９】
また、ちなみに、通常知識を有する者ならば、上述の扁平型モーター減速機が提供する技術が示すように、中空型モーター内で一段階減速のみ実施可能な遊星歯車を、特許文献２或いは特許文献３に記載の二段階減速比を実施可能な遊星歯車に交換しても、モーターの回転子が遊星歯車またはリングギアをどのように駆動させて運転させ、二段階減速機能を有する遊星歯車を配置する空間をどのように縮減させるか等、多くの技術的課題が残されている。このため、上述の従来技術の組合せには技術的な難題が明らかに存在しており、容易に置換したり、転用できるものではない。
【００１０】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、モーター減速機を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るモーター減速機は、
ケースと、
前記ケース内に配置される中空型モーターであって、前記モーターは内層の環状の回転子を有し、前記回転子は中空の環状孔を有し、前記環状孔の中心部には出力軸が納置され、前記回転子の外囲には回転子を駆動させて自転させるために用いられる複数の駆動素子が配置されることと、
前記回転子の環状孔内に配置されると共に出力軸の外囲を周回させる遊星歯車とを備え、
前記遊星歯車は、
同軸心に直列される第一太陽歯車及び第二太陽歯車を有し、前記第一太陽歯車はケース内に固定され、前記第二太陽歯車は前記出力軸に固定される太陽歯車セットと、
前記太陽歯車セットの外囲にそれぞれ等間隔で配置され、且つ同軸心に枢接されると共に直列される第一遊星歯車及び第二遊星歯車をそれぞれ有し、前記第一遊星歯車は第一太陽歯車に相互に噛合され、前記第二遊星歯車は第二太陽歯車に相互に噛合される複数の遊星歯車セットと、
前記回転子の内壁に形成される環状の内側歯車面とをさらに含み、
ここでは、前記回転子は内側歯車面を介し前記複数の第一遊星歯車に相互に噛合されると共に駆動させ、前記複数の第一遊星歯車及び第二遊星歯車が同期で自転を行うと共に太陽歯車セットの周りを公転させ、第一段階減速の出力を発生させ、前記複数の第二遊星歯車が相互に噛合され、出力軸に固定される第二太陽歯車を駆動させ、前記出力軸が第二階減速の出力を発生させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の好ましい実施形態では、前記第一太陽歯車及び第二太陽歯車の歯数は同じではない。
【００１４】
本発明の第１の好ましい実施形態では、前記第一遊星歯車及び第二遊星歯車の係数は異なる。
【００１５】
本発明の第１の好ましい実施形態では、前記複数の駆動素子は回転子の外壁に固定される磁石、及び前記磁石の外囲に配置されると共にケース内に固定される固定子を備える。
【００１６】
本発明の第１の好ましい実施形態では、前記複数の遊星歯車セットの両側には遊星ギアプレートがそれぞれ配置され、前記遊星ギアプレートは前記複数の遊星歯車セットの内の各第一遊星歯車及び各第二遊星歯車が太陽歯車セットの周りを同期で公転させることが制限される。
【００１７】
前記複数の遊星歯車セット中の第一遊星歯車及び第二遊星歯車が遊星歯車シャフトに同軸で枢接され、前記２つの遊星ギアプレートの盤面により前記複数本の遊星歯車シャフトの両端が等間隔で固定される。
【００１８】
本発明の上述の第１実施形態によると、その技術的創意及び効果は、モーターの回転子が環状の内側歯車面を有し、従来の遊星歯車に必要不可欠なリングギア（または内歯車と呼ばれる）を代替させ、部材数を減少させ、モーター減速機の配置空間全体の体積を有効的に縮減させるように改良する。また、太陽歯車セット及び遊星歯車セットの二段階減速出力を有する関係する歯車が相対するように配置されるという特徴により、空間内で減速比が効果的に大幅に増加されるほか、機構が更に簡略化され、モーター減速機の配置空間全体の体積を縮減させ、モーター減速機が小型化及び精緻化され、減速駆動力に必要な小型工具や機械を装設させて使用可能になる。
【００１９】
また、本発明は第２の好ましい実施形態をさらに含み、その技術手段と上述の第１実施形態との差異は、モーターの回転子の内壁には動力を前記複数の第一遊星歯車に伝達させるための内側歯車面が形成されず、回転子の両側に固定される２つの遊星ギアプレートにより、一方では前記複数の遊星歯車セットが前記太陽歯車セットの外囲にそれぞれ等間隔で配置されるように制限され、もう一方では前記回転子が２つの遊星ギアプレートにより動力を前記複数の遊星歯車セットに駆動させるように変更される点である。このような配置により、一段階の減速が出力される効果が得られる。
【００２０】
本発明の第２の好ましい実施形態では、前記回転子の両側の壁面と前記２つの遊星ギアプレートの端辺との間には複数の歯状部がそれぞれ交互に形成されると共に相互に噛合されることを更に含む。また、上述の第２実施形態の技術的特徴は第１実施形態と大方同じである。
【００２１】
本発明の上述の第２実施形態によると、その技術的創意及び効果は、モーターの回転子が遊星歯車中に既にある遊星ギアプレートに固定されて一体となり、従来の遊星歯車に不可欠なリングギア（または内歯車と呼ばれる）を代替させ、且つ遊星歯車セットがその中に含まれる。このような配置により、部材数が減少され、且つモーター減速機の配置空間全体の体積が有効的に縮減される。また、一段階の減速出力に関係する歯車の配置の特徴により、減速比が増加し、機構が簡略化され、配置空間の体積も縮減される等の効果があり、これは第１実施形態と同様であるため、再述しない。
【００２２】
さらに、本発明の上述の第１実施形態及び第２実施形態に係るモーター減速機の装設に適合する小型工具や機械は自転車でもよい。すなわち、前記モーター減速機が自転車の補助動力として使用される。ここでは、上述の出力軸は自転車のフレームのボトムブラケットシェル内に枢設されるクランク軸であり、前記ケースは前記ボトムブラケットシェルの一側に固定される。但し、本発明の応用はこれに限定されない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、従来の一段階及び二段階の減速出力を有するモーター減速機では、配置空間全体の体積を有効的に縮減できないという問題を改善させる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態によるモーター減速機を示す分解図である。
【図２】図１を組み合わせた後の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるモーター減速機を一部に示す展開図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるモーター減速機を示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるモーター減速機を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【００２６】
（第１実施形態）
先ず、自転車に本発明に係るモーター減速機が装設される場合を例にする。図１乃至図４は本発明の第１の好ましい実施形態の配置の仔細を図示する。本発明に係るモーター減速機は自転車のフレームに連結されるボトムブラケットシェル（Bottom Bracket Shells）４０に装設され、前記モーター減速機は、ケース１０と、モーター２０と、遊星歯車３０とを備える。
【００２７】
図１及び図３から分かるように、前記ケース１０は２つの盤状のカバー１１、１２が対応し合って螺合されて組み合わせられることにより形成され、ケース１０内部に収容室１３が形成される。前記モーター２０及び遊星歯車３０が収容室１３に配置される場合、前記ケース１０により極めて高い装設の固定作用が提供され、且つ前記ケース１０が前記ボトムブラケットシェル４０の一側に固定されるように装設される。
【００２８】
上述のモーター２０は中空型モーターであり、モーター減速機の動力源である。モーター２０の構成として内層の環状の回転子２１を備え、前記回転子２１は中空の環状孔２２を有する。前記環状孔２２の中心にはケース１０に枢接される出力軸２３が納置され、前記ケース１０の２つの盤状のカバー１１、１２の中心には軸穴１４がそれぞれ形成され、出力軸２３の両端が外界まで貫通される。前記出力軸２３は既定の減速比の動力を出力させてチェーンリング及びチェーンを経由させて車輪に伝達させる。更に詳しくは、前記出力軸２３が自転車に実施される場合、ボトムブラケットシェル４０内に枢設されるクランク軸となり、前記クランク軸２３が軸穴１４の外界の両端まで貫通されると共にクランク５０がそれぞれ固設され、且つクランク５０によりライダーに踏ませるためのペダル５１が枢接される。
【００２９】
また、上述のモーター２０の構成として、前記回転子２１の外囲に配置される複数の駆動素子を更に備え、前記複数の駆動素子は、回転子２１の外壁に配置される環状の磁石２４、及び磁石２４の外囲に配置されると共にケース内に固定される環状の固定子２５を含む。前記磁石２４は環状に形成され、前記環状の磁石の幅方向の断面形状は平らである。
前記磁石２４は両側の環状の固定リング２４ａ、２４ｂにより被覆され、回転子２１と固定子２５との間に固設される。アンペアの法則に基づくと、上述のモーター駆動素子の固定子２５は通電されると共に磁石２４の磁場の作用を受けて回転子２１を更に駆動させて自転運動を発生させ、モーター２０の動力源を発生させる。
【００３０】
図１及び図３から分かるように、上述の遊星歯車３０の配置の仔細は、回転子２１の環状孔２２内に配置されると共に出力軸２３の外囲を周回させる遊星歯車３０を備える。具体的には、遊星歯車３０は、太陽歯車セット３１と、複数の遊星歯車セット３４と、環状の内側歯車面３５とを含む。
【００３１】
上述の太陽歯車セット３１は第一太陽歯車３２及び第二太陽歯車３３を有する。前記第二太陽歯車３３は出力軸２３に固定される。実施において、出力軸２３の両端に固設されるクランク５０にはスプライン５０ａがそれぞれ形成され、前記スプライン５０ａにより第二太陽歯車３３がクランク５０に固定され、第二太陽歯車３３、クランク５０、及び出力軸２３が一体となる。これにより、第二太陽歯車３３が回転すると、クランク５０により出力軸２３が同期で駆動されて回転を行い、前記第一太陽歯車３２がケース１０内に固定される。本実施形態において、ケース１０の一側のカバー１１内の出力軸２３が貫装される位置には、出力軸２３と同心円で延設されるリブリング１１ａが形成され、第一太陽歯車３２は緊密に組み合わせられる方式でリブリング１１ａに装設され、ケース１０内に更に固定される。この実施形態では、第一太陽歯車３２及び第二太陽歯車３３は同軸心に直列されるように配置される。前記同軸心に直列されるとは、第一太陽歯車３２及び第二太陽歯車３３が直列方式で同一の軸心線上に配置され、且つ出力軸２３に固定される第二太陽歯車３３が可動となり、ケース１０内に固定される第一太陽歯車３２が固定されて可動しなくなることを意味する。ちなみに、固定されて可動しなくなる第一太陽歯車３２はその輪の周囲の歯面により第二遊星歯車を案内する（詳しくは後述する）。
【００３２】
上述の複数の遊星歯車セット３４は６組で実施され、且つ前記太陽歯車セット３１の外囲にそれぞれ等間隔で配置される。前述の等間隔方式は実施において２つの遊星ギアプレート３６が利用され、前記複数の遊星歯車セットの両側には遊星ギアプレート３６がそれぞれ配置され、前記２つの遊星ギアプレート３６により前記複数の遊星歯車セット３４が同一の円周上で等間隔で太陽歯車セット３１の外囲に配置されるように制限される。
【００３３】
上述の各遊星歯車セット３４は全て第一遊星歯車３４ａ及び第二遊星歯車３４ｂを備え、且つ第一遊星歯車３４ａ及び第二遊星歯車３４ｂは遊星歯車シャフト３４ｃにより直列されて一体となる。更に詳しくは、遊星歯車シャフト３４ｃには軸受または軸スリーブが配置され、同軸心に枢接される方式により第一遊星歯車３４ａ及び第二遊星歯車３４ｂが直列されて一体となり、且つ前記２つの遊星ギアプレート３６の盤面には遊星歯車セット３４の数量と同じ数量の軸穴３６ａが等間隔で開設され、前記遊星歯車シャフト３４ｃの両端が軸穴３６ａ内に等間隔に固定されて一体となる。
【００３４】
また、図１及び図４によれば、前記２つの遊星ギアプレート３６の盤面には複数のピアホール３６ｂが更に等間隔で開設され、２つの遊星ギアプレート３６の内の各２つの対応し合うピアホール３６ｂの間にはスリーブ３７が更に配置され、各一側の盤面のピアホール３６ｂ中にはねじ３８が貫設されてスリーブ３７中に装入され、且つ他側の盤面のピアホール３６ｂ中にはねじ用キャップ３９が貫設されてスリーブ３７中に装入され、ねじ３８及びねじ用キャップ３９が対応し合って螺合され、スリーブ３７の間隔を利用して、２つの遊星ギアプレート３６が遊星歯車３０中の各遊星歯車セット３４を配置させると共に定位させて一体とする。なお、２つの遊星ギアプレート３６とケース１０の２つの盤状のカバー１１、１２の内壁との間には軸受となるボール３６ｃが更に配置され、２つの遊星ギアプレート３６がケース１０内で機敏に自転を行う。これにより、２つの遊星ギアプレート３６は、前記複数の遊星歯車セット３４の各第一遊星歯車３４ａ及び各第二遊星歯車３４ｂが同期で太陽歯車セット３１の周りを公転させるように制限させる。
【００３５】
さらに、図２に示すように、前記第一遊星歯車３４ａと第一太陽歯車３２とが相互に噛合され、且つ第二遊星歯車３４ｂと第二太陽歯車３３とが相互に噛合され、第一遊星歯車３４ａ及び第二遊星歯車３４ｂが遊星歯車シャフト３４ｃ上で同期で自由回転を行い（即ち、同期で自転）、同期で太陽歯車セット３１の周りを公転させる。このほか、前記第一遊星歯車３４ａ及び第二遊星歯車３４ｂは一体形成されると共に直列され、遊星歯車シャフト３４ｃに枢接されて同期で自転を行うと共に太陽歯車セット３１の周りを公転させる。
【００３６】
上述の環状の内側歯車面３５は環状の回転子２１の内壁に形成され、回転子２１は内側歯車面３５を介し上述の複数の第一遊星歯車３４ａに相互に噛合される。ちなみに、内側歯車面３５は第二遊星歯車３４ｂに相互に噛合されない。このような設計により、回転子２１が統合されて遊星歯車３０のリングギア（または内歯車と呼ばれる）に変換される。換言すれば、本発明は回転子２１が遊星歯車３０中の必要なリングギア（または内歯車と呼ばれる）部材と統合されて一体となり、遊星歯車３０の必要なリングギア（または内歯車と呼ばれる）部材が省略され、モーター減速機の出力軸２３の周囲の空間が効果的に縮減される。
【００３７】
本発明はさらに、第一太陽歯車３２及び第二太陽歯車３３が異なる歯数で配置される。換言すれば、第一太陽歯車３２はＡ歯数を有し、第二太陽歯車３３はＢ歯数を有し、且つＡ歯数≠Ｂ歯数となる。なお、本発明はさらに、上述の同期で回転（自転及び太陽歯車セット３１の周りを公転することを含む）を行う第一遊星歯車３４ａ及び第二遊星歯車３４ｂは異なる係数で配置される。換言すれば、第一遊星歯車３４ａはＸ係数を有し、第二遊星歯車３４ｂはＹ係数を有し、且つＸ係数≠Ｙ係数となる。
【００３８】
上述の配置の仔細は、モーター２０の前記駆動素子により回転子２１が駆動されて自転を行うと、前述のリングギアとして使用される回転子２１の動力は、内側歯車面３５が相互に噛合させることにより前述のＸ係数を有する複数の第一遊星歯車３４ａを駆動させ、続いて、複数の第一遊星歯車３４ａが前述のＡ歯数を有する第一太陽歯車３２に相互に噛合させる。第一太陽歯車３２は固定されて可動しなくなり、このため第一太陽歯車３２はその輪の周囲の歯面により、複数の第一遊星歯車３４ａを案内させて自転及び第一太陽歯車３２の外囲の周りの公転を発生させる。この過程において、第一遊星歯車３４ａに発生する公転は第一段階減速比の出力である。前記第一段階減速比は以下のようになる。
【００３９】
【数１】
0006429044.tif 000002
【００４０】
第一遊星歯車３４ａ及び第二遊星歯車３４ｂは同軸で一体で直列されるように配置され、このため第一遊星歯車３４ａが回転子２１により駆動されて第一太陽歯車３２の周りを自転及び公転させると、第二遊星歯車３４ｂは第一遊星歯車３４ａと同期で回転を行う（自転及び太陽歯車セット３１の周りを公転することを含む）。よって、上述の回転子２１の第一段階減速比の出力（以下減速出力と呼ぶ）は、第一太陽歯車３２の案内により第一遊星歯車３４ａにフィードバックされ、第一遊星歯車３４ａと同期で回転を行う第二遊星歯車３４ｂにより間接的に伝達され、最終的に前記第一段階減速比の出力が第二太陽歯車３３に伝達される。第一段階減速の出力が伝達される過程において、Ｘ係数を有する複数の第一遊星歯車３４ａがＡ歯数を有する第一太陽歯車３２に噛合され、且つＹ係数を有する複数の第二遊星歯車３４ｂがＢ歯数を有する第二太陽歯車３３に噛合されて駆動させる。第一太陽歯車３２がケース１０内に固定されて回転しなくなると、第一遊星歯車３４ａが回転子２１の駆動及び第一太陽歯車３２による制限を受け、前記第一遊星歯車３４ａが自転及び公転を発生させ、且つ第二遊星歯車３４ｂを駆動させて追随して自転及び公転を行わせる。また、第一太陽歯車３２及び第二太陽歯車３３の歯数に差があるため、第二遊星歯車３４ｂが出力軸２３に固定される第二太陽歯車３３に相互に噛合されると共に駆動させ、出力軸２３に第二階減速出力を発生させ、こうして回転速度を低下させる必要のある自転車に使用される。
【００４１】
前記第二階減速比は以下の通りである。
【００４２】
【数２】
0006429044.tif 000003
【００４３】
本発明は以下の式で最終減速比の出力を取得させる。
【００４４】
【数３】
0006429044.tif 000004
【００４５】
（第２実施形態）
図５及び図６には本発明に係る第２好ましい実施形態の配置の詳細を図示し、その構造の配置と上述の第１実施形態との差異は、モーターの回転子２１０の内壁に内側歯車面が形成されず、但し、回転子２１０の両側の壁面に環状を呈して包囲させる歯状部２１１がそれぞれ形成され、且つ前記２つの遊星ギアプレート３６０の対応する端辺にも環状を呈して包囲させる歯状部３６１が形成され、２つの遊星ギアプレート３６０の歯状部３６１が回転子２１０の両側の壁面の歯状部２１１に相互に噛合され、２つの遊星ギアプレート３６０が回転子２１０の両側に結合されるように固定されて一体となる点である。このほか、第２実施形態の配置方式は第１実施形態とほぼ同じである。前記歯状部２１１、３６１が相互に噛合されるのは本発明に係る空間を占拠しない配置の実施形態の１つにすぎず、ほかにも螺合やボルト締め等の方式を更に含み、同様に２つの遊星ギアプレート３６０が回転子２１０の両側に結合されるように固定されて一体となる。これらの技術は全て本発明の想定する応用範囲に含まれる。
【００４６】
上述の第２実施形態の配置の仔細について、回転子２１０が回転を行うと２つの遊星ギアプレート３６０も追随して回転を行い、このため、回転子２１０の動力が２つの遊星ギアプレート３６０により前記複数の遊星歯車セット３４に伝達され、複合式の一段階の減速が前記出力軸２３に出力される。第一遊星歯車３４ａが回転子２１０により２つの遊星ギアプレート３６０を駆動させると、第一太陽歯車３２の制限を受け、前記第一遊星歯車３４ａが自転及び公転を発生させ、且つ第二遊星歯車３４ｂを駆動させて追随させて自転及び公転を行わせる。また、第一太陽歯車３２及び第二太陽歯車３３に歯数の差があるため、第二遊星歯車３４ｂが出力軸２３に固定される第二太陽歯車３３に相互に噛合されると共に駆動させ、出力軸２３に一段階減速出力を発生させ、チェーンリング及びチェーンを介して車輪に伝達させる。このような設計により発生する減速効果は、２組の太陽歯車の間に歯数の差が存在する設計となっていることにより、従来の遊星歯車セットよりも高い減速比が得られる。前記一段階減速比（Single-stage reduction ratio）は以下の通りである。
【００４７】
【数４】
0006429044.tif 000005
【００４８】
上述したように、本発明の多階減速出力は、モーターの回転子が回転を行った後に第一段階及び第二階または一段階のみの減速比出力が行われることを含み、具体的に実行可能であることが容易に理解できる。回転子の動力が遊星歯車、太陽歯車セット、及び出力軸に順に伝達されるように実施される構造の配置となり、空間内での減速比が効果的に大幅に増加するほか、機構の簡略化にも貢献し、モーター減速機の配置空間全体の体積がより簡潔になり、自転車及び他の減速駆動力が必要な小型工具や機械に装設されて使用可能になる。
【００４９】
図７は本発明の第３実施形態の配置の仔細を図示する。上述の第１実施形態及び第２実施形態との差異は、上述のモーター減速機の出力軸２３ａを自転車のボトムブラケットシェル内のクランク軸とせず、出力軸２３ａに自転車のクランクが固設されない点である。換言すれば、前記出力軸２３ａが軸穴１４ａの外界の一端または両端まで貫通されて、モーター減速機の動力出力端とし、例えば、ロボットアーム、福祉用具、電動工具等の減速動力が必要な小型工具や機械に連結されて使用される。また、上述のスプラインにより相互に固設される出力軸２３ａ及び第二太陽歯車３３ａは、本実施形態では、その両者が一体形成されることにより部材数を減少させているが、そのほかは上述の第１実施形態及び第２実施形態と大方同じである。
【００５０】
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５１】
１０        ケース
１１、１２  カバー
１１ａ      リブリング
１３        収容室
１４        軸穴
１４ａ      軸穴
２０        モーター
２１        回転子
２１０      回転子
２１１      歯状部
３６１      歯状部
２２        環状孔
２３        出力軸（クランク軸）
２３ａ      出力軸
２４        環状磁石
２４ａ      固定リング
２４ｂ      固定リング
２５        固定子
３０        遊星歯車
３１        太陽歯車セット
３２        第一太陽歯車
３３        第二太陽歯車
３３ａ      第二太陽歯車
３４        遊星歯車セット
３４ａ      第一遊星歯車
３４ｂ      第二遊星歯車
３４ｃ      遊星歯車シャフト
３５        内側歯車面
３６        遊星ギアプレート
３６０      遊星ギアプレート
３６ａ      軸穴
３６ｂ      ピアホール
３６ｃ      ボール
３７        スリーブ
３８        ねじ
３９        ねじ用キャップ
４０        ボトムブラケットシェル
５０        クランク
５０ａ      スプライン
５１        ペダル
【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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