JP2004293657A - 小形モータ用減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】「遊星歯車機構の同時歯車噛合い歯車数は複数個所で、出力軸は減速機の中心に位置している」と言う長所を活かして、「従来の歯車機構の同時噛合い歯車は一個所である」と言う欠点を補った「軸受が両端支持構造で、同時噛合い個所を複数個所にしたプラスチック歯車で構成された小形モータ用減速機」の実現を目的とする。
【解決手段】減速機は駆動歯車の外周に従動歯車を複数個配置し、減速１段当りの歯車の噛合い個所を複数個所としている。出力軸を支持する軸受を前ケースと後ケ−スに配置しいわゆる両端支持構造とし、出力軸の後部を歯車軸として使用し中間歯車を回転自在に支持している。更に出力軸に平行に配置した複数個の歯車軸に複数個の歯車を積重ねて配置している。この様な構成とする事により、金属歯車の強度に匹敵するプラスチック歯車を用いた小形モータ用減速機を実現した。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、事務用機器、電子計算機用周辺機器、家電機器あるいは医療機器などに広く用いられている減速機付小形モータの減速機構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
減速機付小形モータは事務用機器や医療機器などに広く普及するに伴い、小形化、高精度化、低騒音化、低価額化等が要求されている。
この減速機付小形モータの減速機を構成する歯車にプラスチック材料を使用する事により低騒音化、低価額化をはかっている。
【０００３】
図１２に従来の減速機付小形モータの外観図を、図１３に図１２のＦ１−Ｆ２断面図で歯車噛合状況を示す。図１４に図１３のＧ１−Ｇ２−Ｇ３−Ｇ４−Ｇ５−Ｇ６−Ｇ７歯車展開断面図を示す。
図１２において小形モータ１に減速機２が直結され、出力軸３より小形モータの動力が負荷に伝達される。
図１４において小形モータ１の動力は、モータ出力軸２０に結合されたモータ歯車２１から２番歯車組立２２の２番大歯車２３に伝達されることにより減速器に伝えられる。次に２番歯車組立２２の２番小歯車２４と３番歯車組立２５の３番大歯車２６と噛合い、順次３番小歯車２７、４番大歯車２９、４番小歯車３０、出力歯車３２、出力軸３に伝えられる。この時２番歯車組立２２、３番歯車組立２５、４番歯車組立２８は、前ケ−ス３３と後ケ−ス３４に平行且つ所定の間隔で固定された２番軸３５、３番軸３６、４番軸３７で支えられ、出力歯車組立３１は前ケース３３に固定された前側軸受３８と後ケース３４に固定された後側軸受３９で回転自在に保持されている。そしてモータ歯車２１と２番大歯車２３、２番小歯車２４と３番大歯車２６、３番小歯車２７と４番大歯車２９、更に４番小歯車３０と出力歯車３２はそれぞれ一個所ずつ噛合っている。
この様な歯車配列の減速器においては、従来の金属材料を用いた歯車構成に比べ、低騒音化、低価額化をはかるためプラスチック材料を用いると歯車の強度が低下すると言う問題が発生する事がある。
【０００４】
前述の減速機付小形モータの減速機を構成する歯車材料には、一般的に軟鋼などの金属材料が用いられている。この軟鋼の引張強度は３９２［ＭＰａ］であり、一方歯車に用いられるプラスチック材料の一例であるポリアセタールの引張強度は６７〜８３［ＭＰａ］程度である。したがってこのポリアセタールを用いたプラスチック歯車は金属歯車に比べ歯車強度が約４．８分の一から約５．８分の一に低下することになる。
この様にプラスチック歯車を用いた場合の歯車強度の低下を補う為に、歯車の噛合歯幅を増加することが有効であるが、あまり歯幅を広くするとプラスチックで成形された歯車の歯筋誤差の影響で、かえって歯車の噛合精度が低下し歯車騒音が高くなる事がある。したがってプラスチック歯車においては歯幅を余り広くすることができないと言う欠点が現れる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１１３８４ 遊星歯車減速機及びその組立方法
特許文献１では一つの太陽歯車に三つの遊星歯車が噛合い、またこの三つの遊星歯車に一つの内歯車が噛合って動力を伝達している。
【０００６】
前述の様に、図１２、図１３、図１４で述べられた従来の歯車構成の減速機では、通常の歯車噛合個所は常に一個所である。従ってプラスチック歯車を用いると歯車強度が低下する欠点がある。また歯車歯幅をあまり広くすると歯筋誤差の影響で歯車騒音が大きくなる欠点がある。
更にモータ軸の中心と出力軸の中心が一致していない為、減速機の負荷装置への取付け面積が増加すると言う欠点がある。しかしながら歯車組立の両側で各歯車組立を支持しているので、両端支持構造となり減速機の剛性増加に役立っている。
特許文献１で述べられた遊星歯車減速機を用いて同時噛合い個所を複数個所にする事により歯車強度を上げることも有効な方法である。
しかしながらこの遊星歯車減速機の場合には、出力軸が片持支持構造となるので二個の軸受を直列に装着している。したがって軸受部分が大きくなり、減速器が長くなる等の欠点があるが、モータ軸の中心と減速機の出力軸の中心が一致しているので、負荷装置への取付け面積が小さいと言う長所がある。
【０００７】
前述の様に本発明においては、遊星歯車減速機の長所である「複数の同時噛合い個所と中心出力軸」、及び従来減速機の長所である「両端支持構造」を合せ持ったプラスチック歯車を用いた減速機を提案するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
小形減速機付小形モータが広範囲に用いられる様になり、減速機付小形モ−タに使用される減速機においても小形化、軽量化、高強度化、低価額化の要求が高まっている。
本発明においては、「遊星歯車機構の同時噛合い個所は複数個所で、出力軸は減速機の中心位置にある」と言う長所を活かして、「従来の歯車機構の同時噛合い個所は一個所である」と言う欠点を補った「軸受が両端支持構造で、同時噛合い個所を複数個所にしたプラスチック歯車で構成され、しかも出力軸が中心に位置している事を特徴とした減速機」を提案する事が課題である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に成る減速機は駆動歯車の外周に従動歯車を複数個配置し、減速１段当りの歯車の噛合い個所を複数個所としている。出力軸を支持する軸受を前ケースと後ケ−スに配置しいわゆる両端支持構造とし、出力軸の後部を歯車軸として使用し中間歯車を回転自在に支持している。更に出力軸に平行に配置した複数個の歯車軸に複数個の歯車を積重ねて配置している。
【００１０】
【作用】
上述の如き構成においては、噛合個所が複数個所となるため歯車強度を増加する事が出来る。従って歯車強度の低いプラスチック歯車を使用することが可能となる。また出力軸及び歯車軸が前ケース及び後ケースの二個所で支えられ、両端支持構造となっているので、出力軸及び歯車軸はベンディング荷重等に耐える構造となっている。従って総合的にプラスチック歯車を用いて歯車強度を増加した減速機を提供する事ができる。
【００１１】
【実施例】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
図１は減速機付小形モータの右側面図に、本発明の減速機断面図を示したものであり、図２は減速機付小形モータの正面図である。図２におけるＣ１−Ｏ−Ｃ２の減速機部の断面を図１の減速機断面図に示している。
【００１２】
本発明に成る減速機の動力は、小形モータ５１に結合されたモータ歯車５２から２番歯車組立５３の２番大歯車５４に伝えられる。この２番大歯車５４と一体となった２番小歯車５５から、３番歯車組立５６の３番大歯車５７に伝えられる。この３番大歯車５７と一体となった３番小歯車５８から、４番歯車組立５９の４番大歯車６０に伝えられる。この４番大歯車６０と一体となった４番小歯車６１から出力歯車組立６２の出力歯車６３に伝えられる。この出力歯車６３と結合した出力軸６４から動力が負荷に伝えられる。そして出力軸６４は出力軸前部軸受８３と出力軸後部軸受８２に支持されている。
【００１３】
図３に図１のＡ１−Ａ２断面図を示す。減速初段では、モータ歯車５２と２個の２番歯車組立５３の２番大歯車５４が噛合っており、この２個の２番歯車組立５３は、前ケース８０と後ケース８１に固定された歯車軸７０に対して回転自在に組み立てられている。
【００１４】
図４に図１のＣ１−Ｃ２断面図を示す。減速２段目では、２個の２番歯車組立５３の２番小歯車５５は３番歯車組立５６の３番大歯車５７と噛合っており、１個の３番歯車組立５６は出力軸６４の反負荷側出力軸６５上を回転する。
【００１５】
図５に図１のＤ１−Ｄ２断面図を示す。減速３段目では、１個の３番歯車組立５６の３番小歯車５８は、４番歯車組立５９の４番大歯車６０と噛合っており、４個の４番歯車組立５９は４個の歯車軸７０上を回転する。
【００１６】
図６に図１のＥ１−Ｅ２断面図を示す。減速４段目では、４個の４番歯車組立５９の４番小歯車６１は、一個の出力歯車６３と噛合っており、４個の４番歯車組立５９は４個の歯車軸７０上を回転する。
【００１７】
図７に図１のＢ１−Ｂ２断面図を示す。後ケース８１に出力軸後部軸受８２が設けられ、反負荷側出力軸６５を支持している。
【００１８】
以上の説明から明らかの様に
減速初段におけるモータ歯車５２と２番大歯車５４の噛合個所は２個所、
減速２段目における２番小歯車５５と３番大歯車５７の噛合個所は２個所、
減速３段目における３番小歯車５８と４番大歯車６０の噛合個所は４個所、
減速４段目における４番小歯車６１と出力歯車６３の噛合個所は４個所、
２番歯車組立５３及び４番歯車組立５９を支える歯車軸７０の固定個所は２個所、
出力歯車６３及び３番歯車組立５６を支える出力軸６４の軸受は２個所となっている。
この様に減速の初段及び２段目は回転速度が速いが伝達トルクが小さいので噛合個所を２個所とし、減速が進み回転速度が遅く伝達トルクが大きくなる３段目、４段目では噛合個所を４個所としている。
一般に減速機の強度は、回転速度が遅く伝達トルクの大きい最終出力段の歯車強度で決められる。前述の様に本発明の減速機において出力歯車の噛合個所は４個所である。従って４番小歯車と出力歯車の噛合歯幅を１．５倍とすると、最終出力段の歯車強度は４個所×１．５倍＝６倍となる。したがって金属歯車に匹敵する強度を有するプラスチック歯車を得る事が出来る。
又特許文献１の遊星歯車減速機では最終出力段の出力軸は片持支持構造となっているが、本発明の減速機においては、最終出力段の出力軸と３番歯車組立及び２番歯車組立と４番歯車組立を支持する歯車軸は、前カバー及び後カバーの２個所で固定されている。
【００１９】
本発明の他の実施例として、図８に減速２段の減速機を示す。
本発明に成る減速機の動力は、小形モータ５１に結合されたモータ歯車５２から２番歯車組立９１の２番大歯車９２に伝えられる。この２番大歯車９２と一体となった２番小歯車９３から出力歯車組立９４の出力歯車９５に伝えられる。この出力歯車９５と結合した出力軸９６から動力が負荷に伝えられる。
【００２０】
また図９には減速６段の減速機を示す。
本発明に成る減速機の動力は、小形モータ５１に結合されたモータ歯車５２から２番歯車組立１０１の２番大歯車１０２に伝えられる。この２番大歯車１０２と一体となった２番小歯車１０３から、３番歯車組立１０４の３番大歯車１０５に伝えられる。この３番大歯車１０５と一体となった３番小歯車１０６から、４番歯車組立１０７の４番大歯車１０８に伝えられる。この４番大歯車１０８と一体となった４番小歯車１０９から、５番歯車組立１１０の５番大歯車１１１に伝えられる。この５番大歯車１１１と一体となった５番小歯車１１２から、６番歯車組立１１３の６番大歯車１１４に伝えられる。この６番大歯車１１４と一体となった６番小歯車１１５から出力歯車組立１１６の出力歯車１１７に伝えられる。この出力歯車１１７と結合した出力軸１１８から動力が負荷に伝えられる。従って図１と合わせて２段、４段、６段の減速機が可能となる。
【００２１】
更に本発明の他の実施例として、図１０に歯車軸２本を等配分の場合、図１１に歯車軸３本を等配分の場合を示す。
図１０では歯車軸が１８０度に配置され、２個所で歯車が噛合うので、２の倍数の歯車歯数を選定する。図１１では歯車軸が１２０度に配置され、３個所で歯車が噛合うので、３の倍数の歯車歯数を選定する。
この様にして奇数、偶数それぞれの歯数を用いて減速比を選定することが出来る。従って図５と合せ歯車の噛合個所を２個所、３個所、４個所と選定する事が出来る。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の様に、各段の歯車の噛合個所を複数個所にすると共に、歯車の歯幅を増加することにより、金属歯車に匹敵する強度を有するプラスチック歯車用いた減速機付小形モータの減速機を提供することができる。更に減速機の出力軸の中心はモータ軸の中心と一致しているので、取付面積が小さくなる長所がある。
従って本発明によれば「遊星歯車機構の同時噛合い個所は複数個所で、出力軸は減速機の中心位置にある」と言う長所を活かして、「従来の歯車機構の同時噛合い個所は一個所である」と言う欠点を補った「軸受が両端支持構造で、同時噛合い個所を複数個所にしたプラスチック歯車で構成され、しかも出力軸が中心に位置している事を特徴とした減速機」を実現する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による減速機付小形モータの右側面図における減速機断面図
【図２】本発明による減速機付小形モータの正面図
【図３】Ａ１−Ａ２断面図
【図４】Ｃ１−Ｃ２断面図
【図５】Ｄ１−Ｄ２断面図
【図６】Ｅ１−Ｅ２断面図
【図７】Ｂ１−Ｂ２断面図
【図８】減速２段の減速機
【図９】減速６段の減速機
【図１０】歯車軸が１８０度に配置されたもの
【図１１】歯車軸が１２０度に配置されたもの
【図１２】従来の減速機付小形モータの外観図
【図１３】Ｆ１−Ｆ２断面図
【図１４】従来の減速機付小形モータのＧ１−Ｇ７歯車展開断面図
【符号の説明】
１、５１ 小形モータ
２ 減速機
３、６４、９６、１１８ 出力軸
２０ モータ出力軸
２１、５２ モータ歯車
２２、５３、９１、１０１ ２番歯車組立
２３、５４、９２、１０２ ２番大歯車
２４、５５、９３、１０３ ２番小歯車
２５、５６、１０４ ３番歯車組立
２６、５７、１０５ ３番大歯車
２７、５８、１０６ ３番小歯車
２８、５９、１０７ ４番歯車組立
２９、６０、１０８ ４番大歯車
３０、６１、１０９ ４番小歯車
３１、６２、９４、１１６ 出力歯車組立
３２、６３、９５、１１７ 出力歯車
３３、８０ 前ケース
３４、８１ 後ケース
３５ ２番軸
３６ ３番軸
３７ ４番軸
３８ 前側軸受
３９ 後側軸受
６５ 反負荷側出力軸
７０ 歯車軸
８２ 出力軸後部軸受
８３ 出力軸前部軸受
１１０ ５番歯車組立
１１１ ５番大歯車
１１２ ５番小歯車
１１３ ６番歯車組立
１１４ ６番大歯車
１１５ ６番小歯車

Claims (8)

1. 出力軸を支持する軸受を有する前ケースと、出力軸の反負荷側出力軸を支持する軸受を有する後ケースと、２個の２番歯車組立と、一個の３番歯車組立と、４個の４番歯車組立と、一個の出力歯車を結合した出力歯車組立と、４個の歯車軸により構成された小形モータ用減速機において、モータ歯車が２個の２番歯車組立の２番大歯車と噛合い、２番歯車組立の２番小歯車と３番歯車組立の３番大歯車が噛合い、３番歯車組立の３番小歯車と４番歯車組立の４番大歯車が噛合い、４番歯車組立の４番小歯車と出力歯車と噛合うようにし、２個の２番歯車組立は、前ケースと後ケースで固定された２個の歯車軸上を自在に回転し、４個の４番歯車組立は、前ケースと後ケースで固定された４個の歯車軸上を自在に回転し、一個の３番歯車組立が、前ケースに設けられた軸受と後ケースに設けられた軸受で支えられた出力軸の反負荷側出力軸上を自在に回転する様に構成した事を特徴とした、出力軸の中心とモータ軸の中心が一致した４段減速の小形モータ用減速機。
2. 出力軸を支持する軸受を有する前ケースと、出力軸の反負荷側出力軸を支持する軸受を有する後ケースと、２個の２番歯車組立と、一個の３番歯車組立と、４個の４番歯車組立と、一個の５番歯車組立と、４個の６番歯車組立と、一個の出力歯車を結合した出力歯車組立と、４個の歯車軸により構成された小形モータ用減速機において、モータ歯車が２個の２番歯車組立の２番大歯車と噛合い、２番歯車組立の２番小歯車と３番歯車組立の３番大歯車が噛合い、３番歯車組立の３番小歯車と４番歯車組立の４番大歯車が噛合い、４番歯車組立の４番小歯車と５番歯車組立の５番大歯車が噛合い、５番歯車組立の５番小歯車と６番歯車組立の６番大歯車が噛合い、６番歯車組立の６番小歯車と出力歯車と噛合うようにし、２個の２番歯車組立は、前ケースと後ケースで固定された２個の歯車軸上を自在に回転し、４個の４番歯車組立と４個の６番歯車組立は、前ケースと後ケースで固定された４個の歯車軸上を自在に回転し、一個の３番歯車組立と一個の５番歯車組立が、前ケースに設けられた軸受と後ケースに設けられた軸受で支えられた出力軸の反負荷側出力軸上を自在に回転する様に構成した事を特徴とした、出力軸の中心とモータ軸の中心が一致した６段減速の小形モータ用減速機。
3. 出力軸を支持する軸受を有する前ケースと、出力軸の反負荷側出力軸を支持する軸受を有する後ケースと、２個の２番歯車組立と、一個の出力歯車を結合した出力歯車組立と、２個の歯車軸により構成された小形モータ用減速器において、モータ歯車が２個の２番歯車組立の２番大歯車と噛合い、２番歯車組立の２番小歯車と出力軸歯車と噛合うようにし、２個の２番歯車組立は、前ケースと後ケースで固定された２個の歯車軸上を自在に回転する様に構成し、前ケースに設けられた軸受と後ケースに設けられた軸受で支えられた出力軸の中心と、モータ軸の中心が一致した２段減速の小形モータ用減速機。
4. ２番歯車組立、４番歯車組立及び歯車軸がそれぞれ３個である請求項１に記載の４段減速の小形モータ用減速機。
5. ２番歯車組立、４番歯車組立、６番歯車組立及び歯車軸がそれぞれ３個である請求項２に記載の６段減速の小形モータ用減速機。
6. ２番歯車組立及び歯車軸がそれぞれ３個である請求項３に記載の２段減速の小形モータ用減速機。
7. ２番歯車組立、４番歯車組立及び歯車軸がそれぞれ２個である請求項１に記載の４段減速の小形モータ用減速機。
8. ２番歯車組立、４番歯車組立、６番歯車組立及び歯車軸がそれぞれ２個である請求項２に記載の６段減速の小形モータ用減速機。

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