JP2006304558A - モータ組込みハイポサイクロイド減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸の振れや撓みによる減速機構への影響を小さくして、減速機構の噛み合い状態を良好に維持することができるモータ組込みハイポサイクロイド減速機を提供する。
【解決手段】ケース部材１０（第１及び第２のケース１１，１２）の対向壁部にボール軸受１３，１４がそれぞれ設けられ、各軸受１３，１４にて出力軸１５がケース部材１０の対向壁部間に架け渡して支持される。この出力軸１５の負荷駆動部１５ｘは減速機の軸方向一側に設定され、出力軸１５の減速機構Ｇとの連結部分（出力盤１５ａ）が軸方向他側に設定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動モータと減速機構を同軸上に組み込んで一体化させたモータ組込みハイポサイクロイド減速機に関する。

従来から低速度で高トルクを得る目的で電動モータに減速機構を取付けた構成のものは種々存在していた。これらの多くは、減速機構のアセンブリと電動モータのアセンブリとをそれぞれ別個に製造した後、これらを連結させて一体的に組み立てている。この減速機構の１つにハイポサイクロイド機構があり、このハイポサイクロイド機構を用いる減速機が提案されている（特許文献１参照）。

このハイポサイクロイド減速機構では、先ず出力軸の外周に電動モータ（電動駆動部）の回転子が回転自在に設けられ、該回転子の外周には固定子が配置される。回転子は、該回転子の回転軸線に対してオフセットさせた偏心軸部（偏心体）を回転させ、該偏心軸部とベアリングを介して設けられる遊星ギヤ（遊星外歯車）をケースに固定されるリングギヤ（固定太陽内歯車）に沿って公転させる。同時に、公転する遊星ギヤはリングギヤとの噛み合いにより自転するため、この遊星ギヤの自転を出力盤を介して出力軸に伝達することで、該出力軸から減速出力が得られるようになっている。
特開２０００−１２０８１０号公報

ところで、このようなハイポサイクロイド減速機構を用いる減速機においては、遊星ギヤを偏心させて回転させることから、減速機構において異音発生の要因等となる噛み合い不良が生じ易く、その噛み合いをシビアにする必要がある。

そのため、遊星ギヤと駆動連結する出力軸を安定して支持し、該出力軸の振れを小さくすることが要求される。また、出力軸に対し例えば径方向に荷重がかかると該出力軸に撓みが生じ、この撓みが減速機構の噛み合い状態を悪化させる。そのため、出力軸が撓むことによる減速機構への影響を小さくすることも要求されている。

本発明の目的は、出力軸の振れや撓みによる減速機構への影響を小さくして、減速機構の噛み合い状態を良好に維持することができるモータ組込みハイポサイクロイド減速機を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ケース部材と、前記ケース部材内に配設され、回転子を回転駆動するモータ部と、前記ケース部材内において前記回転子の中心軸線と同軸上に移動不能に設けられるリングギヤと、該リングギヤの内側において前記中心軸線に対して偏心させて配置され、前記回転子の回転に基づいて公転されると共に該リングギヤとの噛合により自転する遊星ギヤとを有するハイポサイクロイド減速機構と、前記ケース部材に前記中心軸線と同軸上に回転可能に支持され、前記遊星ギヤとの連結により前記遊星ギヤの回転に伴って回転し、その回転にて負荷を駆動する出力軸と、を備えたモータ組込みハイポサイクロイド減速機であって、前記ケース部材の対向壁部に軸受部材をそれぞれ設け、各軸受部材にて前記出力軸を前記ケース部材の対向壁部間に架け渡して支持すると共に、前記出力軸の負荷駆動部を減速機の軸方向一側に設定し、前記出力軸の前記減速機構との連結部分を減速機の軸方向他側に設定したことをその要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、前記出力軸の軸方向一側を前記ケース部材から突出させ、その突出部位を前記負荷駆動部としたことをその要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、前記回転子は、前記出力軸が貫通するように設けられるものであり、前記出力軸に対して軸受部材を介して回転可能に支持されることをその要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、前記出力軸を支持する前記軸受部材のうち少なくとも一方と、前記回転子を支持する軸受部材とをボール軸受にて構成したことをその要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、前記回転子には前記中心軸線に対して偏心させた偏心部が設けられ、該偏心部に対して軸受部材を介して前記遊星ギヤが取り付けられることをその要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、前記遊星ギヤを支持する前記軸受部材をボール軸受にて構成したことをその要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、減速機のケース部材の対向壁部に軸受部材がそれぞれ設けられ、各軸受部材にて出力軸がケース部材の対向壁部間に架け渡して支持される。従って、出力軸はケース部材内で極力離間した２つの軸受部材にて支持されるので、該出力軸は安定して支持され、該出力軸の振れは小さい。また、出力軸の負荷駆動部が減速機の軸方向一側に設定され、出力軸の減速機構との連結部分が軸方向他側に設定される。従って、出力軸の負荷駆動部に対し例えば径方向に荷重がかかって該出力軸に撓みが生じても、減速機構は出力軸とは軸方向において反対側に配置され互いが離間されるので、その撓みの影響は小さく抑えられる。このように出力軸の振れや撓みによる減速機構への影響が小さく抑えられるので、減速機構に噛み合いをシビアにする必要があるハイポサイクロイド減速機構を用いているが、この減速機構の噛み合いを良好に維持でき、異音発生等を抑えることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、出力軸の軸方向一側がケース部材から突出し、その突出部位が負荷駆動部とされるので、該負荷駆動部と減速機構とが極力離間され、出力軸に撓みが生じた場合の減速機構への影響がより小さくなる。しかも、負荷駆動部が軸受部材の外側となるので、このことによっても出力軸の撓みが減速機構に与える影響がより小さくなる。

請求項３に記載の発明によれば、出力軸がケース部材の対向壁部間に架け渡して支持されることから、回転子は該出力軸が貫通するように設けられる。そして、回転子は、出力軸に対して軸受部材を介して回転可能に支持される。従って、回転子を回転可能に支持する手段を特別に構成する必要がなく、例えば減速機の省スペース化に寄与できる等の効果が得られる。

請求項４に記載の発明によれば、出力軸を支持する軸受部材のうち少なくとも一方と、回転子を支持する軸受部材とがボール軸受にて構成される。つまり、ボール軸受は径方向に支持するだけでなく軸方向への移動を規制できるため、出力軸及び回転子の軸方向への移動を規制する手段を特別に構成する必要がなく、例えば部品数を低減できる等の効果が得られる。

請求項５に記載の発明によれば、回転子には中心軸線に対して偏心させた偏心部が設けられ、該偏心部に対して軸受部材を介して遊星ギヤが取り付けられる。つまり、遊星ギヤを偏心部に取り付けるだけで、容易に遊星ギヤを偏心させて配置することができる。また、偏心部を回転子に一体に設けられるので、部品数の増加を伴わない。因みに、この偏心部を軸受部材や遊星ギヤの一部を収容可能な凹部とすれば、軸方向の小型化が可能である。

請求項６に記載の発明によれば、遊星ギヤを支持する軸受部材が、径方向の支持に加え軸方向に移動規制できるボール軸受にて構成されるので、遊星ギヤの軸方向への移動を規制する手段を特別に構成する必要がなく、例えば部品数を低減できる等の効果が得られる。

本発明によれば、出力軸の振れや撓みによる減速機構への影響を小さくして、減速機構の噛み合い状態を良好に維持することができるモータ組込みハイポサイクロイド減速機を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施の形態におけるモータ組込みハイポサイクロイド減速機を示す。図１において、ケース部材１０は、共に略椀状をなす第１のケース１１と第２のケース１２とからなり、内部に構成部品を収容するための空間を形成している。第１のケース１１の中央部にはボール軸受１３が設けられると共に、第２のケース１２の中央部にはボール軸受１４が設けられ、両軸受１３，１４により減速機の出力軸１５の両端部が回転可能に軸支されている。つまり、出力軸１５は、両ケース１１，１２の対向壁部間に架け渡されて支持されている。

第１のケース１１内には、固定子を構成する永久磁石１６と、回転子を構成するロータコア１７及び巻線１８と、ブラシ及び整流子よりなる整流機構１９とを備えるモータ部Ｍが構成されている。永久磁石１６は、第１のケース１１の内周面に複数個固着されている。永久磁石１６の内側には、巻線１８が巻装された環状のロータコア１７がボール軸受２０を介して前記出力軸１５に回転可能に軸支されている。ロータコア１７の軸方向一側（ボール軸受１３側）において凹設される空間には整流機構１９が配置され、該整流機構１９は巻線１８に対して外部電源を供給する。

ロータコア１７の軸方向他側（整流機構１９と反対側）には、巻線１８が巻装される部位より内側において、軸方向に凹設される偏心部１７ａが設けられている。偏心部１７ａは、前記出力軸１５の中心軸線Ｌ１に対して偏心させた偏心軸線Ｌ２をその中心軸線としている。この偏心部１７ａにはボール軸受２１が嵌め込まれ、該ボール軸受２１により遊星ギヤ２５が回転可能に支持されている。つまり、この偏心部１７ａにより、遊星ギヤ２５は出力軸１５に対して偏心して配置される。

遊星ギヤ２５は、中心部から軸方向一方に円筒状に突出する装着部２５ｃが設けられている。装着部２５ｃは、ボール軸受２１の内側に嵌め込まれ、前記出力軸１５を挿通させている。遊星ギヤ２５は、第１のギヤ部（外歯車）２５ａと、軸方向他側において第１のギヤ部２５ａより小径の第２のギヤ部（外歯車）２５ｂとを有している。これら第１及び第２のギヤ部２５ａ，２５ｂは同軸線上に設けられ、偏心軸線Ｌ２と一致している。

第１のギヤ部２５ａは、第２のケース１２の内周面に固定されるリングギヤ（内歯車）２６と噛合されている。リングギヤ２６は、その中心軸線が前記出力軸１５の中心軸線Ｌ１と一致するように設けられている。リングギヤ２６は、第１のギヤ部２５ａより大径（この場合、リングギヤ２６の半径は第１のギヤ部２５ａの半径に該ギヤ部２５ａの偏心距離を加えた値）に設定されている。

第２のギヤ部２５ｂは、前記出力軸１５に設けられる出力盤１５ａのリングギヤ部（内歯車）１５ｂと噛合されている。リングギヤ部１５ｂは、その中心軸線が該出力軸１５の中心軸線Ｌ１と一致するように設けられている。リングギヤ部１５ｂは、第２のギヤ部２５ｂより大径（この場合、リングギヤ部１５ｂの半径は第２のギヤ部２５ｂの半径に該ギヤ部２５ｂの偏心距離を加えた値）に設定されている。そして、このリングギヤ部１５ｂに加え、前記遊星ギヤ２５及びリングギヤ２６により、ハイポサイクロイド減速機構Ｇが構成されている。

出力軸１５は、軸方向他側に前記出力盤１５ａが設けられており、軸方向一側が第１のケース１１から外部に突出している。この出力軸１５の外部に突出した部位は負荷駆動部１５ｘとなっており、該負荷駆動部１５ｘは負荷に連結されて駆動力を伝達する。

上記の構成において、モータ部Ｍに通電を行うと、整流機構１９を介して巻線１８に回転位置に応じた電流が流れてロータコア１７が磁化され、永久磁石１６に対して吸引又は反発力を受け、ロータコア１７（回転子）が出力軸１５を中心にして回転する。

この際、偏心部１７ａにボール軸受２１を介して支持される遊星ギヤ２５は、出力軸１５の中心軸線Ｌ１をその中心として公転する。また、遊星ギヤ２５の第１のギヤ部２５ａはリングギヤ２６と噛み合うので、遊星ギヤ２５は公転しながら自転し、該遊星ギヤ２５の軌跡はハイポサイクロイドとなる。遊星ギヤ２５の第２のギヤ部２５ｂも同様にハイポサイクロイドの軌跡を描く。第２のギヤ部２５ｂは出力軸１５（出力盤１５ａ）のリングギヤ部１５ｂと噛み合うので、出力軸１５は第２のギヤ部２５ｂの回転につれて回転する。このときの出力軸１５の回転は、第２のギヤ部２５ｂの径が第１のギヤ部２５ａの径よりも小さいことから、ロータコア１７（回転子）の回転に対して減速された回転となる。そして、この出力軸１５の減速出力は、減速機構Ｇと連結する側とは反対側に設けられる負荷駆動部１５ｘから負荷側に伝達されるようになっている。

次に、本実施の形態にて得られる効果を以下に記載する。
（１）ケース部材１０（第１及び第２のケース１１，１２）の対向壁部にボール軸受１３，１４がそれぞれ設けられ、各軸受１３，１４にて出力軸１５がケース部材１０の対向壁部間に架け渡して支持されている。従って、出力軸１５はケース部材１０内で極力離間した２つの軸受１３，１４にて支持されるので、該出力軸１５を安定して支持することができ、該出力軸１５の振れを小さくすることができる。また、出力軸１５の負荷駆動部１５ｘが減速機の軸方向一側に設定され、出力軸１５の減速機構Ｇとの連結部分（出力盤１５ａ）が軸方向他側に設定されている。従って、出力軸１５の負荷駆動部１５ｘに対し例えば径方向に荷重がかかって該出力軸１５に撓みが生じても、減速機構Ｇは出力軸１５とは軸方向において反対側に配置され互いが離間されるので、その撓みの影響を小さく抑えることができる。このように出力軸１５の振れや撓みによる減速機構Ｇへの影響を小さく抑えることができるので、本実施の形態のように減速機構Ｇに噛み合いをシビアにする必要があるハイポサイクロイド減速機構を用いているが、この減速機構Ｇの噛み合いを良好に維持することができ、異音発生等を抑えることができる。

（２）出力軸１５は、ケース部材１０から突出した軸方向一側の部位を負荷駆動部１５ｘとしているので、該負荷駆動部１５ｘと減速機構Ｇとが極力離間され、出力軸１５に撓みが生じた場合の減速機構Ｇへの影響をより小さくすることができる。しかも、負荷駆動部１５ｘがボール軸受１３の外側となるので、このことによっても出力軸１５の撓みが減速機構に与える影響をより小さくすることができる。

（３）出力軸１５がケース部材１０の対向壁部間に架け渡して支持されることから、ロータコア１７（回転子）は該出力軸１５が貫通するように設けられている。そして、ロータコア１７は、出力軸１５に対してボール軸受２０を介して回転可能に支持されている。従って、ロータコア１７を回転可能に支持する手段を特別に構成する必要がなく、例えば減速機の省スペース化に寄与できる等の効果を得ることができる。

（４）出力軸１５を支持する２つの軸受１３，１４と、ロータコア１７を支持する軸受２０とがボール軸受にて構成されている。つまり、これらボール軸受１３，１４，２０は径方向に支持するだけでなく軸方向への移動を規制できるため、出力軸１５及びロータコア１７の軸方向への移動を規制する手段を特別に構成する必要がなく、例えば部品数を低減できる等の効果を得ることができる。

（５）ロータコア１７には中心軸線Ｌ１に対して偏心させた偏心部１７ａが設けられ、該偏心部１７ａに対してボール軸受２１を介して遊星ギヤ２５が取り付けられている。つまり、遊星ギヤ２５を偏心部１７ａに取り付けるだけで、容易に遊星ギヤ２５を偏心させて配置することができる。また、偏心部１７ａをロータコア１７に一体に設けられるので、部品数の増加を伴わない。また、この偏心部１７ａを軸受２１や遊星ギヤ２５の一部を収容可能な凹部としているので、軸方向の小型化を図ることができる。

（６）遊星ギヤ２５を支持する軸受２１が、径方向の支持に加え軸方向に移動規制できるボール軸受にて構成されるので、遊星ギヤ２５の軸方向への移動を規制する手段を特別に構成する必要がなく、例えば部品数を低減できる等の効果を得ることができる。

尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、ケース部材１０より突出した出力軸１５の部位を負荷駆動部１５ｘとしたが、例えば出力軸１５を中空若しくは凹部とし、内部に負荷駆動部を設定してもよい。この場合の負荷駆動部においても、減速機構Ｇとは軸方向において反対側に設定する。

・上記実施の形態では、軸受１３，１４，２０，２１を全てボール軸受としたが、ボール軸受に限定されるものではなく、例えば滑り軸受等を用いてもよい。
・上記実施の形態では、ロータコア１７を出力軸１５に対して軸受２０にて支持したが、例えばケース部材１０にロータコア１７を支持する支持部を設け、該支持部にてロータコア１７を支持するようにしてもよい。

・上記実施の形態では、ロータコア１７に凹状の偏心部１７ａを設けて遊星ギヤ２５を組み付けるようにしたが、偏心部は凸状であってもよい。また、別部材にて偏心部を構成し、ロータコア１７に組み付けるようにしてもよい。

・上記実施の形態では、ブラシ及び整流子にて機械的に整流を行う整流機構１９を用いた構成のモータ部Ｍを組み込んだが、整流機構１９を電気的に行う所謂ブラシレスモータを組み込んでもよい。

本実施の形態のハイポサイクロイド減速機を示す断面図である。

符号の説明

１０…ケース部材、１３…軸受部材としてのボール軸受、１４…軸受部材としてのボール軸受、１５…出力軸、１５ａ…減速機構の連結部分に相当する出力盤、１５ｘ…負荷駆動部、１７…回転子を構成するロータコア、１７ａ…偏心部、２０…軸受部材としてのボール軸受、２１…軸受部材としてのボール軸受、２５…遊星ギヤ、２６…リングギヤ、Ｇ…ハイポサイクロイド減速機構、Ｍ…モータ部、Ｌ１…中心軸線。

Claims (6)

1. ケース部材と、
   前記ケース部材内に配設され、回転子を回転駆動するモータ部と、
   前記ケース部材内において前記回転子の中心軸線と同軸上に移動不能に設けられるリングギヤと、該リングギヤの内側において前記中心軸線に対して偏心させて配置され、前記回転子の回転に基づいて公転されると共に該リングギヤとの噛合により自転する遊星ギヤとを有するハイポサイクロイド減速機構と、
   前記ケース部材に前記中心軸線と同軸上に回転可能に支持され、前記遊星ギヤとの連結により前記遊星ギヤの回転に伴って回転し、その回転にて負荷を駆動する出力軸と、
   を備えたモータ組込みハイポサイクロイド減速機であって、
   前記ケース部材の対向壁部に軸受部材をそれぞれ設け、各軸受部材にて前記出力軸を前記ケース部材の対向壁部間に架け渡して支持すると共に、
   前記出力軸の負荷駆動部を減速機の軸方向一側に設定し、前記出力軸の前記減速機構との連結部分を減速機の軸方向他側に設定したことを特徴とするモータ組込みハイポサイクロイド減速機。
2. 請求項１に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、
   前記出力軸の軸方向一側を前記ケース部材から突出させ、その突出部位を前記負荷駆動部としたことを特徴とするモータ組込みハイポサイクロイド減速機。
3. 請求項１又は２に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、
   前記回転子は、前記出力軸が貫通するように設けられるものであり、前記出力軸に対して軸受部材を介して回転可能に支持されることを特徴とするモータ組込みハイポサイクロイド減速機。
4. 請求項３に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、
   前記出力軸を支持する前記軸受部材のうち少なくとも一方と、前記回転子を支持する軸受部材とをボール軸受にて構成したことを特徴とするモータ組込みハイポサイクロイド減速機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、
   前記回転子には前記中心軸線に対して偏心させた偏心部が設けられ、該偏心部に対して軸受部材を介して前記遊星ギヤが取り付けられることを特徴とするモータ組込みハイポサイクロイド減速機。
6. 請求項５に記載のモータ組込みハイポサイクロイド減速機において、
   前記遊星ギヤを支持する前記軸受部材をボール軸受にて構成したことを特徴とするモータ組込みハイポサイクロイド減速機。

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