(57)【要約】【課題】超小型であって動力伝達率が良好な減速機を提供すること。【解決手段】モータケース２ｂと接続されたハウジング１ａ内に、モータ２の回転軸２ａに直結された太陽歯車３、太陽歯車３に噛合する複数個の遊星歯車４、遊星歯車４と噛合し、太陽歯車３の回転軸と同軸上に中心を有する内歯歯車８とを備えた減速機であって、前記遊星歯車４を自転可能に保持し、前記内歯歯車８を回転可能に保持し、前記内歯歯車８に形成された出力軸８ａを前記ハウジング１ａに回転自在に保持するとともに、前記出力軸８ａには動力伝達構造１１ａを一体的に形成する。【選択図】図１
2007187290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのモータケースと接続されたハウジング内に、モータの回転軸に直結された太陽歯車、太陽歯車に噛合する複数個の遊星歯車、遊星歯車と噛合し、太陽歯車の回転軸と同軸上に中心を有する内歯歯車とを備えた減速機であって、
前記遊星歯車は自転可能に保持され、前記内歯歯車は回転可能に保持され、前記内歯歯車に形成された出力軸が前記ハウジングに回転自在に保持されており、前記出力軸には動力伝達構造が一体的に形成されていることを特徴とする減速機。
【請求項２】
モータのモータケースと接続されたハウジング内に、モータの回転軸に直結された太陽歯車、太陽歯車に噛合する複数個の遊星歯車、遊星歯車と噛合し、太陽歯車の回転軸と同軸上に中心を有する内歯歯車とを備えた減速機であって、
前記内歯歯車は前記ハウジングに固定され、前記遊星歯車は自転自在かつ太陽歯車の回りを公転自在にキャリアに保持され、前記キャリアに形成された出力軸が前記ハウジングに回転自在に保持されており、前記出力軸の先端側には動力伝達構造が一体的に形成されていることを特徴とする減速機。
【請求項３】
前記内歯歯車は樹脂材料の射出成形により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の減速機。
【請求項４】
前記動力伝達構造を有する出力軸は直線方向への移動を規制する規制部材を有し、ハウジングに回転可能に保持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の減速機。
【請求項５】
前記出力軸の動力伝達機構は回転運動を直線運動に変換するための送りねじまたはカム構造とされている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の減速機。
【請求項６】
前記出力軸に配設されて軸方向に直線的に移動可能とされる移動部材と、前記移動部材に対して与圧を与える与圧部材とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の減速機。
【請求項７】
前記移動部材は流体流量を調節する調整部材であることを特徴とする請求項６に記載の減速機。
【請求項８】
液体や気体をの吸入または排出流体流量を調節するためのプランジャの直動機構としての請求項６または請求項７に記載の減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車機構を用いた減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転力を軸方向に沿った往復動力に変換するアクチュエータの１つに、モータのケースに固定される略円筒状のハウジングに遊星歯車機構を内蔵した減速機を備えたものがある。
【０００３】
前記アクチュエータにおいては、モータの出力軸に減速機としての遊星歯車機構を設け、モータの回転運動を前記遊星歯車機構により減速させた状態で、摺動部材の直線運動（往復動）に変換する構成とされている（特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、前記遊星歯車機構としては、小型のモータの出力軸に同軸的に設けられた太陽歯車と、回り止めされた前記摺動部材と螺合した出力部材である回転内歯歯車と、前記モータに固着された固定内歯歯車と、前記太陽歯車と回転内歯歯車および固定内歯歯車との間にそれら両者と噛合するように介装された複数個の遊星歯車と、各遊星歯車を円周方向等間隔に回転自在に保持するキャリアとで構成された不思議遊星歯車機構が、高減速比が得られる点で好適とされ、多用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５０２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そして、このような遊星歯車を用いた減速機においては、出力部材としての回転内歯歯車の外周には、前記摺動部材と螺合するべく、ねじが形成されているため、摺動部材と回転内歯歯車とが螺合して摺接する摺動面積が大きくなることにより、摺動抵抗が大きくなって動力伝達効率が低下するといった問題があった。また、摺動部の直径が大きくなれば、装置全体の小型化を図ることも困難となる。
【０００７】
そこで、本発明は、超小型であって動力伝達率が良好な減速機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成する本発明の減速機の第１の特徴は、モータのモータケースと接続されたハウジング内に、モータの回転軸に直結された太陽歯車、太陽歯車に噛合する複数個の遊星歯車、遊星歯車と噛合し、太陽歯車の回転軸と同軸上に中心を有する内歯歯車とを備えた減速機であって、前記遊星歯車は自転可能に保持され、前記内歯歯車は回転可能に保持され、前記内歯歯車に形成された出力軸が前記ハウジングに回転自在に保持されており、前記出力軸には動力伝達構造が一体的に形成されている点にある。
【０００９】
また、本発明の減速機の第２の特徴は、モータのモータケースと接続されたハウジング内に、モータの回転軸に直結された太陽歯車、太陽歯車に噛合する複数個の遊星歯車、遊星歯車と噛合し、太陽歯車の回転軸と同軸上に中心を有する内歯歯車とを備えた減速機であって、前記内歯歯車は前記ハウジングに固定され、前記遊星歯車は自転自在かつ太陽歯車の回りを公転自在にキャリアに保持され、前記キャリアに形成された出力軸が前記ハウジングに回転自在に保持されており、前記出力軸の先端側には動力伝達構造が一体的に形成されている点にある。
【００１０】
そして、本発明の減速機の第３の特徴は、前記内歯歯車は樹脂材料の射出成形により形成されている点にある。
【００１１】
また、本発明の減速機の第４の特徴は、前記動力伝達構造を有する出力軸には、直線方向への移動を規制する規制部材を有しハウジングに回転可能に保持されている点にあり、第５の特徴は、前記出力軸の動力伝達機構は回転運動を直線運動に変換するための送りねじ構造またはカム構造とされている点にある。また、第６の特徴は、前記出力軸に配設されて軸方向に直線的に移動可能とされる移動部材に対して与圧を与える与圧部材を備えた点にある。
【００１２】
さらに、本発明の減速機の第７の特徴は、前記移動部材は流体流量を調節する調整部材である点にあり、第８の特徴は、液体や気体を吸入、排出するためのプランジャの直動機構として用いられる点にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の特徴または第２の特徴を有する減速機によれば、内歯歯車はハウジング内に回転自在に収納されることで、装置の小型化を図ることができる。さらに、内歯歯車と出力軸、あるいは、キャリアと出力軸を同一材料で一体に形成し、または、別部材であっても一体的に結合させることで、同軸度精度を向上させ、精度のばらつきを抑えることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の第３の特徴を有する減速機によれば、内歯歯車と動力伝達機構の少なくとも一部とを同一部品として一体形状で同時に形成することができ、コスト的にも優れ、組み込み精度も向上させることができる。また、同一部品としない場合であっても、動力伝達機構の一部を構成する部材を圧入等により接続するための形状を内歯歯車と一体的に形成できるので、コスト的、組み込み精度的にも優れたものとなる。
【００１５】
そして、本発明の第４の特徴を有する減速機によれば、前記規制部材によりスラスト方向の動きを規制することができ、出力軸にスラスト方向の外力が加わった場合に、回転トルクのロスを減少させることができる。
【００１６】
そして、本発明の第５の特徴を有する減速機によれば、減速機の出力軸に送りねじ機構を形成することで、摺動面積を小さくし、かみ合いの摺動抵抗を小さくして動力伝達効率を高くすることができる。
【００１７】
さらに、本発明の第６の特徴を有する減速機によれば、前記与圧部材により、直線運動時において移動方向を反転させる際の軸方向振動を一定方向に寄せることにより、高精度の位置決めが可能となる。
【００１８】
そして、本発明の第７の特徴、第８の特徴を有する減速機によれば、動力伝達率が良好であって、高精度の位置決めで駆動することができるので、流体流量の調整（遮断を含む）、液体や気体の吸入、排出を厳密に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の第１実施形態の減速機の要部構成を示す分解斜視図、図２は内歯歯車の出力軸に動力伝達構造としてのねじが一体形成された状態を示す斜視図、図３は図１の減速機の組立て状態を示す斜視図である。
【００２０】
本実施形態の減速機１は外形状を略円筒状のハウジング１ａに遊星歯車機構を内蔵して構成されている。
【００２１】
前記遊星歯車機構を構成し、入力側として作用する太陽歯車３は、小型のモータ２の回転軸２ａに直結されている。この太陽歯車３に噛合する３つの遊星歯車４は、２枚の円盤状のキャリア部材５間に配設された遊星歯車軸６によって回転（自転）自在に軸支され、前記遊星歯車４の軸方向下側部分を固定内歯歯車７の内歯に噛合させて、各遊星歯車４が前記太陽歯車３の周りを公転するように構成されている。また、前記遊星歯車４の軸方向上側部分は太陽歯車の回転軸と同軸上に中心を有する可動内歯歯車８の内歯に噛合させ、前記可動内歯歯車８の出力軸８ａを介して動力（回転力）を伝達可能に構成されている。
【００２２】
そして、前記可動内歯歯車８の外周壁８ｂには、ハウジング１ａの内周壁との摺接用の凸部９が形成されており、前記凸部９は該可動内歯歯車８の回転軸上に中心点を配置させる円環状に形成されている。本実施形態の減速機１は、駆動時に可動内歯歯車８の外周壁８ｂに形成された凸部９がハウジング１ａの内周壁と摺接することになる。このように摺動面積を小さくすることで、摺動抵抗を小さくして動力伝達効率を高くすることができる。
【００２３】
さらに、前記可動内歯歯車８に形成された出力軸８ａの先端部には、減速機１のモータ２の動力を他の装置や機構に伝達するための動力伝達構造１１が樹脂の射出成形により一体に形成されている。このように出力軸８ａの先端部に動力伝達構造１１を一体に形成することで、部品点数を削減してコスト低減を図ることができる。さらに、前記動力伝達構造１１を一体に形成することにより、出力軸８ａと動力伝達構造１１との取付精度を向上させ、精度のばらつきを抑えることが可能となる。
【００２４】
本実施形態において、前記動力伝達構造１１はモータ２の回転運動を直線運動に変換するための送りねじ構造とされており、前記出力軸８ａの外周には図２に示すように、基端側から先端側へ順に、必要に応じてワッシャ１６を配置するための第１段差部１７Ａ、ねじ１１ａ、後述する与圧ばね１５の受け部材１４を配設するための第２段差部１７Ｂが形成されている。
【００２５】
そして、前記モータ２のケース２ｂとハウジング１ａは溶接により接続されている。詳しくは、本実施形態の固定内歯歯車７の外周壁７ａは、前記ハウジング１ａの内周壁を摺接させながら嵌合させるように形成されている。つまり、その外周壁７ａにおける下端部の１８０°の対称位置には２つの係合用突起７ｂが形成されており、ハウジング１ａの下端部における１８０°の対称位置に形成された係合用切欠き部１ｂを係合させることで、ハウジング１ａを周方向および軸方向に位置決めされており、その状態において、ハウジング１ａとモータ２のケース２ｂ（いずれも金属製）を溶接して一体に固定されている（図３参照）。このように、減速機１のハウジング１ａとモータ２のケース２ｂをスポット溶接やレーザ溶接などによって溶接することで、ねじの加工等のコストダウンを図り、また溶接によって接合強度を向上させ、モータ２の端子の位置決め等を簡便にすることが可能となる。
【００２６】
そして、このような組み込みがなされた減速機１は、前記内歯歯車８の出力軸８ａの前記第１段差部１７Ａ、ねじ１１ａ、および第２段差部１７Ｂが前記ハウジング１ａの一端部から外方へ突出させた状態で回転自在に保持されている。
【００２７】
本実施形態においては、前記出力軸８ａの前記第１段差部１７Ａには、スラスト方向（直線方向）の力を受けて、その方向への移動を規制する規制部材としての前記ワッシャ１６が配設されている。
【００２８】
さらに、前記出力軸５ａの前記ねじ部１１ａには、移動部材１３が螺合されている。前記移動部材１３は、前記出力軸５ａと平行させて前記ハウジング１ａに配設された補助シャフト１２に案内されつつ、軸方向に直線（往復）運動可能に配設されている。
【００２９】
そして、前記出力軸８ａの第２段差部１７Ｂには、与圧ばね１５の受け部材１４が嵌入されており、前記受け部材１４と前記移動部材１３との間には、定圧与圧する与圧部材として出力軸８ａに嵌挿されたコイル状の与圧ばね１５が介装されている。
【００３０】
このような構成を有する減速機１は、モータ２を駆動させて出力軸８ａを回転させることにより、該出力軸８ａに一体形成されたねじを有する送りねじ機構によって前記移動部材１３を直動動作させることができる。
【００３１】
このとき、減速機１の出力軸８ａに送りねじ機構を形成することで、ねじ部２ａと移動部材１３のナットとの摺動面積を小さくし、かみ合いの摺動抵抗を小さくして動力伝達効率を良好とすることができる。
【００３２】
また、前記出力軸８ａの第１段差部１７Ａに規制部材としてのワッシャ１６を配設することで、スラスト方向の動きをワッシャ１６の小径な内径部で制限することができ、このスラスト方向の外力による回転トルクのロスを減少させることができる。
【００３３】
さらに、与圧ばね１５を回転止め１４と前記移動部材１３との間に配設させて軸方向振動（ガタつき）を一定方向に寄せることにより、直線運動時において移動方向を反転させる際の位置決め精度を向上することができる。
【００３４】
また、図４は本発明の第２実施形態の減速機の要部構成を示す分解斜視図、図５は内歯歯車の出力軸に動力伝達構造としてのねじが一体形成された状態を示す斜視図である。
【００３５】
以下、本実施形態の減速機１と前述の第１実施形態の減速機との差異点を説明する。
【００３６】
本実施形態において、小型のモータ２の回転軸２ａに直結された太陽歯車３に噛合する３つの遊星歯車４は、円盤状の１枚のキャリア部材５と出力軸５ａが形成されたキャリア部材５’の底面との間に配設された遊星歯車軸６によって回転（自転）自在に軸支され、前記遊星歯車４の軸方向を固定内歯歯車７の内歯に噛合させて、各遊星歯車４が前記太陽歯車３の周りを公転するように構成されており、前記キャリア部材５’の出力軸５ａを介して動力（回転力）を伝達可能に構成されている。
【００３７】
そして、前記キャリア部材５’に形成された出力軸５ａの先端部には、減速機１のモータ２の動力を他の装置や機構に伝達するための動力伝達構造１１が樹脂の射出成形により一体に形成されている。このように出力軸５ａの先端部に動力伝達構造１１を一体に形成することで、部品点数を削減してコスト低減を図ることができる。さらに、一体に形成することにより、出力軸５ａと動力伝達構造１１との取付精度を向上させ、精度のばらつきを抑えることが可能となる。
【００３８】
本実施形態において、前記動力伝達構造１１はモータ２の回転運動を直線運動に変換するための送りねじ構造とされており、前記出力軸５ａの外周には図５に示すように、基端側から先端側へ順に、必要に応じてワッシャ１６を配置するための第１段差部１７Ａ、ねじ１１ａ、与圧ばね１５の受け部材１４を配設するための第２段差部１７Ｂが形成されている。
【００３９】
そして、本実施形態の減速機１は、前記キャリア部材５’の出力軸５ａの前記第１段差部１７Ａ、ねじ１１ａ、および第２段差部１７Ｂを前記ハウジング１ａの一端部から外方へ突出させ、回転自在に保持された状態で、前記モータ２のケース２ｂとハウジング１ａを溶接により接続して組み込み形成されている。
【００４０】
また、本実施形態においても、前記出力軸８ａの前記第１段差部１７Ａには、スラスト方向（直線方向）の力を受け、その方向への移動を規制する規制部材としてのワッシャ１６が配設されている。
【００４１】
さらに、前記出力軸５ａの前記ねじ部１１ａには、移動部材１３が螺合されている。前記移動部材１３は、前記出力軸５ａと平行させて前記ハウジング１ａに配設された補助シャフト１２に案内されつつ、軸方向に直線（往復）運動可能に配設されている。
【００４２】
そして、前記出力軸５ａの第２段差部１７Ｂには、前記受け部材１４が嵌入されており、前記回転止め１４と前記移動部材１３との間には、与圧部材として出力軸５ａに嵌挿されたコイル状の与圧ばね１５が介装されている。
【００４３】
そして、このような構成を有する本実施形態の減速機１は、モータ２を駆動させて出力軸５ａが形成されたキャリア部材５’を回転させることにより、該出力軸５ａに一体形成されたねじを有する送りねじ機構によって前記移動部材１３を直動動作させることができる。
【００４４】
このように減速機１の出力軸８ａに送りねじ機構を形成することで、ねじ部２ａと移動部材１３のナットとの摺動面積を小さくし、かみ合いの摺動抵抗を小さくして動力伝達効率を良好とすることができる。
【００４５】
また、本実施形態においても、前記出力軸８ａの第１段差部１７Ａに規制部材としてのワッシャ１６を配設することで、スラスト方向の動きをその内径部で制限することができ、このスラスト方向の外力による回転トルクのロスを減少させることができる。
【００４６】
さらに、与圧ばね１５の受け部材１４と前記移動部材１３との間に配設させて軸方向振動（ガタつき）を一定方向に寄せることにより、直線運動時において移動方向を反転させる際の位置決め精度を向上することができる。
【００４７】
そして、このように構成された減速機は、動力伝達率が良好であって、高精度の位置決めで駆動することができる。よって、前述の実施形態の減速機を液体や気体の吸入、排出するためのプランジャの直動機構として用い、前記移動部材を流体流量を調節する調整部材として作用させることにより、流体流量の調整（遮断を含む）を厳密に行うことが可能となる。
【００４８】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００４９】
例えば、前記動力伝達機構は、本実施形態のように送りねじに限ることなく、カム構造であってもよい。また、前記動力伝達構造を回転内歯歯車、あるいは、キャリア部材に樹脂の射出成形によって一体に形成しているが、一体形成の方法はこれに限らない。また、動力伝達構造を、第１実施形態においては回転内歯歯車、第２実施形態においてはキャリア部材に一体形成せず、ねじ構造を有する別部材を前記回転内歯歯車あるいはキャリア部材に一体的に結合させて形成してもよい。
【００５０】
第１段差部１７Ａに配設され、スラスト方向（直線方向）の力を受け、その方向への移動を規制する規制部材は配設を省略することも可能である。また、規制部材は、本実施形態のワッシャに限らず、例えば、Ｃリングなどであってもよい。
【００５１】
また、前記ハウジング１ａの内周壁に、前記出力軸８ａを回転可能に保持し、回転運動を直線運動に変換する軸支承部材を配設してもよい。例えば、前記軸支承部材としては、出力軸８ａの円筒状の基部を支承するようにリング状に配設されたボールベアリングや、カム、ねじなどを例示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の減速機の実施形態における要部構成を示す分解斜視図
【図２】内歯歯車の出力軸に動力伝達構造としてのねじが一体形成された状態を示す斜視図
【図３】図１の減速機の組立て状態を示す斜視図
【図４】本発明の減速機の別の実施形態における要部構成を示す分解斜視図
【図５】キャリアに形成された出力軸に動力伝達構造としてのねじが一体形成された状態を示す斜視図
【符号の説明】
【００５３】
１  減速機
１ａ  ハウジング
１ｂ  係合用切欠き部
２  モータ
２ａ  回転軸
２ｂ  ケース
３  太陽歯車
４  遊星歯車
５  （円盤状の）キャリア部材
５’  （出力軸が形成された）キャリア部材
６  遊星歯車軸
７  固定内歯歯車
７ａ  外周壁
７ｂ  係合用突起
８  可動内歯歯車
８ａ  外周壁
９  凸部
１１  動力伝達構造
１１ａ  ねじ
１２  補助シャフト
１３  移動部材
１４  回転止め
１５  与圧ばね
１６  ワッシャ
１７Ａ  第１段差部
１７Ｂ  第２段差部
【図１】
2007187290.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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