(57)【要約】【課題】  複数のギヤを組み合わせたアクチュエータで、シャフトの撓みを抑制する。【解決手段】  入力軸を有する第１ギヤと、シャフトの一端側に設けられた第１歯車とシャフトの他端側に設けられた第２歯車と第１歯車と第２歯車の間に設けられた円筒部とを有する第２ギヤと、出力軸を有する第３ギヤとを備え、第１ギヤと第１歯車とがかみあい、第３ギヤと第２歯車とがかみあうことにより、入力軸の回転を出力軸に伝えるアクチュエータにおいて、第２ギヤの円筒部の移動を規制する規制部を設ける。アクチュエータの稼動中、第２ギヤのシャフトには撓む力が加わり、円筒部はシャフトが撓むことによって移動しようとする。しかし、規制部によって円筒部は移動できず、シャフトの撓み量が抑制される。このため、樹脂製のシャフトでもシャフトが撓むことにより、ギヤのかみ合わせが悪くなるという問題が生じない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸を有する第１ギヤと、
シャフトの一端側に設けられた第１歯車と前記シャフトの他端側に設けられた第２歯車と前記第１歯車と前記第２歯車の間に設けられた円筒部とを有する第２ギヤと、
出力軸を有する第３ギヤと、
前記円筒部の移動を規制する規制部とを有し、
前記第１ギヤと前記第１歯車とがかみあい、前記第３ギヤと前記第２歯車とがかみあい、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記規制部は、前記第１歯車が前記第１ギヤから受ける分離力と、前記第２歯車が前記第３ギヤから受ける分離力との合力による、前記円筒部の移動を規制することを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１ギヤ、第２ギヤ、及び第３ギヤは、ベースプレートとカバーからなる筐体に収容され、前記規制部は少なくとも前記ベースプレート又は前記カバーの一方に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記入力軸がモータのシャフトであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記円筒部と前記規制部の間には、空隙が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記第２ギヤの前記シャフト、前記第１歯車、前記第２歯車、及び前記円筒部は、樹脂により一体に形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記第１ギヤは前記入力軸と同軸の第１ウォームを有し、
前記第１歯車は第１ウォームホイールであり、前記第２歯車は第２ウォームであり、
前記第３ギヤは前記出力軸と同軸の第２ウォームホイールを有し、
前記第１ウォームと前記第１ウォームホイールとがかみあうことで、第１ウォームギヤを構成し、
前記第２ウォームと前記第２ウォームホイールとがかみあうことで、第２ウォームギヤを構成することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数のギヤを組み合わせ、モータのなどの回転を所望の回転数及びトルクに変換するアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータを用いて所望の回転数及び回転トルクを得る手段として、複数のウォームギヤ又は複数のねじ歯車を組み合わせたアクチュエータが知られている。例えば、特許文献１には２組のウォームギヤを組み合わせた構造で、高い減速比を得ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０２０６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるような２組のギヤを組み合わせたアクチュエータでは、入力軸を有する第１ギヤに設けられたウォーム又ははすば歯車を、第２ギヤのシャフトの一端に設けられたウォームホイール又ははすば歯車とかみあわせることにより、第１ウォームギヤ又は第１ねじ歯車を構成する。また、第２ギヤのシャフトの他端に設けられたウォーム又ははすば歯車と、出力軸を有する第３ギヤに設けられたウォームホイール又ははすば歯車とをかみあわせることにより、第２ウォームギヤ又は第２ねじ歯車を構成する。このようなアクチュエータでは、アクチュエータの動作により第２ギヤのシャフトに力が加わるため、剛性のあるシャフトが必要とされる。
【０００５】
具体的に２組のウォームギヤを組み合わせたアクチュエータについて、図５に基づいて説明する。入力軸２２を有する第１ギヤ２に設けられた第１ウォーム２１は、第２ギヤ３のシャフト３４に設けられた第１ウォームホイール３１とかみあい第１ウォームギヤを構成する。また、シャフト３４に設けられた第２ウォーム３３は、出力軸４２を有する第３ギヤ４に設けられた第２ウォームホイール４１とかみあい第２ウォームギヤを構成する。
【０００６】
このアクチュエータが動作すると、第１ウォームホイール３１には第１ウォーム２１から離れる方向に分離力が加わり、第２ウォーム３３には第２ウォームホイール４１から離れる方向に分離力が加わる。これらの分離力の合力は第１ウォームホイール３１及び第２ウォーム３３を保持するシャフト３４に加わる。
【０００７】
近年アクチュエータには軽量化が求められており、軽量化のためにシャフト３４を金属製のものからより軽量な樹脂製のものに置き換えることが検討されている。しかし、樹脂製のシャフト３４は金属製のものと比べて剛性が低下するため、第１ウォームホイール３１と第２ウォーム３３に過大な分離力が加わると、分離力の合力によってシャフト３４が変形して撓み、第２ギヤと第１及び第３ギヤとの噛み合いが悪くなるという問題を生じる。ギヤの噛み合いが悪くなると、ギヤの磨耗による寿命低下や振動による騒音の発生を招く。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、分離力によるシャフトの撓みを抑制でき軽量化が可能なアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のアクチュエータは上記目的を達成するために、入力軸を有する第１ギヤと、シャフトの一端側に設けられた第１歯車と前記シャフトの他端側に設けられた第２歯車と前記第１歯車と前記第２歯車の間に設けられた円筒部とを有する第２ギヤと、出力軸を有する第３ギヤと、前記円筒部の移動を規制する規制部とを有し、前記第１ギヤと前記第１歯車とがかみあい、前記第３ギヤと前記第２歯車とがかみあい、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝えることを特徴とする。
【００１０】
前記規制部は、前記第１歯車が前記第１ギヤから受ける分離力と、前記第２歯車が前記第３ギヤから受ける分離力との合力による、前記円筒部の移動を規制することを特徴とする。
【００１１】
前記第１ギヤ、第２ギヤ、及び第３ギヤは、ベースプレートとカバーからなる筐体に収容され、前記規制部は少なくとも前記ベースプレート又は前記カバーの一方に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
前記入力軸がモータのシャフトであることを特徴とする。
【００１３】
前記円筒部と前記規制部の間には、空隙が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
前記第２ギヤの前記シャフト、前記第１歯車、前記第２歯車、及び前記円筒部は、樹脂により一体に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
前記第１ギヤは前記入力軸と同軸の第１ウォームを有し、前記第１歯車は第１ウォームホイールであり、前記第２歯車は第２ウォームであり、前記第３ギヤは前記出力軸と同軸の第２ウォームホイールを有し、前記第１ウォームと前記第１ウォームホイールとがかみあうことで、第１ウォームギヤを構成し、前記第２ウォームと前記第２ウォームホイールとがかみあうことで、第２ウォームギヤを構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、分離力によるシャフトの撓みを抑制でき軽量化が可能なアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態のアクチュエータの外観斜視図である。
【図２】図１のアクチュエータからカバーを取り除いた斜視図である。
【図３】図２のカバーを取り除いたアクチュエータを上面から見た図である。
【図４】本発明の他の実施形態のアクチュエータを上面から見た図である。
【図５】アクチュエータの第１〜第３ギヤの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、２組のウォームギヤがベースプレート５とカバー６からなる樹脂筐体に収容されたアクチュエータについて説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態であるアクチュエータ１の外観斜視図であり、図２は図１のアクチュエータ１からカバー６を取り除き、内部の構造を示した斜視図である。アクチュエータ１は樹脂製のベースプレート５とカバー６からなる筐体内に、第１〜第３ギヤからなる減速機構を収容し、ベースプレート５の下側に駆動源となるモータ７が配置されている。
【００２０】
図５はアクチュエータ１から減速機構を構成する第１〜第３ギヤを取り出して示した図である。図１、２に示されたモータ７のシャフトは、ベースプレート５の孔（不図示）からベースプレート５内に突出し入力軸２２となる。入力軸２２（モータのシャフト）には第１ウォーム２１が圧入により固定され、入力軸２２と第１ウォーム２１とが第１ギヤ２を構成する。
【００２１】
第２ギヤ３は、第１歯車として第１ウォームホイール３１、第２歯車として第２ウォーム３３、第１ウォームホイールと第２ウォームとの間に設けられた円筒部３２、及びシャフト３４とで構成される。図２に示すようにシャフト３４の両端は、ベースプレート５に設けられた２箇所の軸受凹部により回転自在に支持される。実施形態では、第１ウォームホイール３１、第２ウォーム３３、円筒部３２、及びシャフト３４を樹脂材料により同軸且つ一体に形成して軽量化を図り、円筒部３２の直径をシャフト３４の直径よりも太くして剛性を高めている。
【００２２】
カバー６の内面には、ベースプレート５の２箇所の軸受凹部に各々嵌合する突起（不図示）が形成されており、ベースプレート５にカバー６を取り付けると、カバー６の突起がシャフト３４の上方向位置を規制し、第２ギヤ３の浮き上がりを防止する。
【００２３】
第３ギヤ４は第２ウォームホイール４１と、第２ウォームホイール４１と同軸に形成された出力軸４２とで構成される。第３ギヤ４は第２ウォームホイールの中央下側に形成された有底円筒状の凹部（不図示）と、ベースプレート５に形成された円柱状の凸部（不図示）が嵌合することで回転自在に支持される。また、図１に示すようにカバー６の孔から出力軸４２が突出する。
【００２４】
実施形態のアクチュエータ１では、図５に示すように第１ウォームホイール３１と第１ウォーム２１とがかみあうことで第１ウォームギヤを構成し、第２ウォームホイール４１と第２ウォーム３３とがかみあうことで第２ウォームギヤを構成する。入力軸２２の回転は、第１ウォームギヤによる減速と第２ウォームギヤによる減速とによりトルクが増加し、出力軸４２に所望の回転出力を与える。このとき、第２ギヤ３には、第１ウォームホイール３１に加わる分離力と、第２ウォーム３３に加わる分離力の合力が加わり、樹脂製のシャフト３４が撓む恐れが生じる。
【００２５】
しかし、本発明の実施形態では、円筒部３２の移動を規制する規制部８をベースプレート５と一体に設けて、分離力の合力によるシャフト３４の撓みを抑制する。
【００２６】
以下、規制部８がシャフト３４の撓みを抑制する機構について説明する。図３はカバー６を取り除いたアクチュエータ１を上面から見た図である。第１ウォームホイール３１に加わる分離力は第１ウォーム２１から離れる方向に、また第２ウォーム３３に加わる分離力は第２ウォームホイールから離れる方向に働く。このため、これらの分離力の合力は、第２ギヤ３のシャフト３４を図３の下方に移動させる力となる。
【００２７】
シャフト３４の両端は、ベースプレート５に設けられた軸受凹部に支持されているため、シャフト３４の中央部分が分離力の合力により撓み、円筒部３２が図３の下方に移動しようとする。実施形態の規制部８は、円筒部３２の移動しようとする方向に対向して設けられている。規制部８を設けることにより、シャフト３４が撓み円筒部３２が図３の下方に移動しようとしても、規制部８に接触して移動が規制される。円筒部３２は移動しようとしても移動できないので、分離力の合力によるシャフト３４の撓み量が抑制される。
【００２８】
規制部８はベースプレート５の他にカバー６に設けることもできる。また、規制部８をベースプレート５又はカバー６と一体に樹脂成形すれば、規制部８を設ける新たな製造工程は必要としない。円筒部３２と規制部８の間に僅かな空隙を設ければ、シャフト３４が撓まない状態では円筒部３２が規制部８に接触せず、摩擦による損失を低減できる。
【００２９】
また、図１〜３に示す実施形態では、第１ギヤ２と第３ギヤ４の回転軸はお互いに平行に形成されているが、第１ギヤ２と第３ギヤ４の回転軸が平行ではない場合でも、分離力の合力が円筒部３２を移動させようとする方向を求め、その方向に対して円筒部が移動しないように規制部８を設けることによって、シャフト３４の撓み量を抑制することができる。
【００３０】
さらに、実施形態ではウォームギヤを用いたアクチュエータについて説明したが、ウォームとウォームホイールとの組み合わせによるウォームギヤに代えて、円筒はすば歯車とはすば歯車との組み合わせによるねじ歯車を採用することも可能である。
【００３１】
（他の実施形態）
図４は、本発明の他の実施形態のアクチュエータ１を示す図である。他の実施形態では、第２ギヤ３の円筒部３２とシャフト３４の径が同一であり、規制部８は、第１ウォームホイール３１と第２ウォーム３３との間に立設している。
【００３２】
他の実施形態では、円筒部３２の径が細くなるため撓みやすくなるが、規制部８が円筒部３２の移動を規制するため撓み量は抑制される。このため、円筒部３２とシャフト３４とを従来よりも細い金属棒にすることができ、アクチュエータ１の軽量化を図ることができる。
【００３３】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    アクチュエータ
２    第１ギヤ
２１  第１ウォーム
２２  入力軸
３    第２ギヤ
３１  第１ウォームホイール
３２  円筒部
３３  第２ウォーム
３４  シャフト
４    第３ギヤ
４１  第２ウォームホイール
４２  出力軸
５    ベースプレート
６    カバー
７    モータ
８    規制部
【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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