JP3071966B2 - 往復回動用歯車減速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力軸の正逆回転を減
速し、出力軸の所定の回転角内の回動を得る往復回動用
の歯車減速機、例えば自動車用のシート、座椅子、ある
いはベッド用のリクライニング機構や、手や顔などが往
復動する広告用のロボットの関節機構その他に適用可能
な往復回動用の歯車減速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の歯車減速機として、例え
ば実開平３−２５０５５号公報に自動車のパワーシート
に適用した歯車減速機が開示されている。

【０００３】この減速機は、２組以上のウォームギヤを
介して減速を行うウォームギヤの減速機構中に、駆動側
のウォームに噛合するウォームホイールと、従動側のウ
ォームホイールに噛合するウォームとを一体的に備える
中間軸を配設したものである。

【０００４】一方、実開平４−３６１４６号公報には、
図７に示すように、同じく自動車のパワーシートの駆動
用に用いるための歯車減速機として、互いに径方向内外
に偏心配置された歯数の異なる内歯歯車８０と外歯歯車
８１とを噛合させ、一方、駆動軸の回転によって偏心カ
ム８４を介して、これら両歯車８０、８１のいずれか一
方を偏心回転させ、該偏心カム８４の１回転に対して、
前記両歯車８０、８１のいずれか一方が、それらの歯数
差の分だけ回転するようにした歯車減速機が開示されて
いる。

【０００５】なお、この実開平４−３６１４６号公報に
は、内歯歯車８０と外歯歯車８１との噛合部に多数の補
強材８５を有する弾性変形自在の伝達中間部材８６を介
在させるようにした技術が併せて提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た実開平３−２５０５５号公報に開示された構造は、も
ともと効率の低いウォームギヤを２組以上多段に組合せ
るものであったため、効率が非常に低くなるという問題
があった。そのため、大トルクを出す（許容する）ため
には、ウォーム軸の径を大きくするなど、剛性確保のた
めのウォーム諸元の寸法的、あるいは重量的制約が大き
くなり、場合によっては、このウォーム軸を強固に支え
るための補強部材等が必要となることもあった。

【０００７】又、軸芯が３本以上になるため、高い組付
精度の維持が難しく、ケース類等の構造も複雑化すると
いう問題もあった。

【０００８】一方、前記実開平４−３６１４６号公報に
開示された歯車減速機にあっては、一体化し難い部品点
数が多く、組付けがやり難い上に、図７の（Ａ）〜
（Ｃ）に示されるように、出力が同心回転で得られない
という大きな問題があった。即ち、出力部材８８が偏心
回転する外歯歯車８１と直接的に一体化されていたた
め、該外歯歯車８１の自転のみならず偏心カム周りの公
転もが一緒に出力され、特定の軸を中心にした単一円弧
上の往復回動を得ることができず、非常に使いにくいと
いう問題があった。

【０００９】しかも、この構造は、いわゆる逆転防止機
能がなく、出力側から強い負荷がかかると、これに伴っ
て各歯車が回動してしまうため、強めの負荷が掛かる度
に少しずつ背もたれの位置が動いてしまうという、この
種の往復回動用の減速機として無視し得ない問題もあっ
た。

【００１０】本発明は、このような従来の構造の不具合
な点を解消するべく成されたものであって、効率、剛性
が高く、組付けが容易で逆転防止機能があり、しかも所
定の軸を中心にした単一円弧上の往復回動を得ることの
できる歯車減速機を提供することを、その目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力軸の正逆
回転を減速し、出力軸の所定の回転角内の回動を得る往
復回動用歯車減速機において、前記入出力軸をそれぞれ
一対の軸受を介して支持するケーシングと、前記入力軸
上の一対の軸受の間に配置され、前記入力軸の回転と共
に回転するウォームピニオンと、前記出力軸上の一対の
軸受の間に配置され、該ウォームピニオンと噛合するウ
ォームホイールと、該ウォームホイールと隣接して前記
出力軸上の一対の軸受の間に配置され、このウォームホ
イールと共に回転する偏心体、該偏心体の外周に装架さ
れて偏心回転する外歯歯車、ケーシングに固定され該外
歯歯車と内接噛合する内歯歯車、及び外歯歯車の自転成
分のみを取出す機能を備えたフランジを有するトロコイ
ド歯形内接式の遊星歯車構造部と、前記出力軸上の前記
一対の軸受間に配置され、前記遊星歯車構造部のフラン
ジと共に回転可能とされると共に、外部ギヤと噛合可能
とされたピニオンギヤと、を備え、該ピニオンギヤの周
囲の前記ケーシングに、前記外部ギヤが該ピニオンギヤ
と噛合するための切欠部を形成したことにより、上記課
題を解決したものである。

【００１２】

【作用】本発明においては、まず基本的に入力軸、出力
軸をそれぞれ一対の軸受を介してケーシングに支持し、
全ての構成部材をこの軸受の間に配置するようにした。
これにより、剛性が高く、組付け誤差の小さな組付けが
可能となり、静粛性、高信頼性を確保している。

【００１３】具体的には、本発明では、入力軸の回転に
よってまずウォームピニオンが回転し、このウォームピ
ニオンの回転によって出力軸上に設けられたウォームホ
イールが回転し、この回転をトロコイド歯形内接式の遊
星歯車構造の一要素を構成する偏心体に伝達する。

【００１４】このトロコイド歯形内接式の遊星歯車構造
は、これ自体の基本的構造については公知のものであ
る。即ち、まず偏心体が回転することによってその外周
に装架された外歯歯車を偏心回転させる。この偏心回転
により、該外歯歯車はケーシングに固定された内歯歯車
と内接噛合しながら偏心体の周りを自転しながら公転す
る。そしてこのうち公転成分を吸収して自転成分のみを
フランジから取出すというものである。

【００１５】そして、このフランジの回転が出力軸に伝
達されるようになっている。

【００１６】これから明らかなように、本発明ではフラ
ンジ及び出力軸は単純な回転（具体的には一体回転）を
行うのみであるため、高い剛性が容易に確保できる。

【００１７】又、出力軸は決して揺動したりせず、単純
に正逆回転するだけであるため、特定の軸を中心とした
往復回動を容易に得ることができ、非常に使い易くなっ
ている。

【００１８】又、ウォーム減速機構が備えられているこ
とにより、ここで逆転防止機能を確保することができ、
出力側からどんなに強い負荷がかかっても、これによっ
て入力側が回転してしまうのを防止できる。換言すると
出力軸が負荷によって回転してしまうのを確実に防止す
ることができるようになっている。

【００１９】更に、ウォーム減速機構が入力側に配置さ
れているため、高い回転速度で回転する入力軸の初段の
減速を非常に静かに且つ滑らかに行うことができる。

【００２０】又、トロコイド歯形内接式の遊星歯車構造
が出力側に設けられているため、結果として減速機全体
の高剛性、大トルク化、高減速比、更には高効率を容易
に確保することができ、その分歯車減速機全体のコンパ
クト化、軽量化、低コスト化を実現することができるよ
うになっている。又、本発明では、特に入出力軸を安定
支持するために、該入出力軸を一対の軸受によってケー
シングに支持するようにしているが、特に出力軸の回転
を外部ギヤに伝達するためのピニオンギヤも該出力軸の
一対の軸受の間に配置して剛性の強化を図っている。 こ
こで、当該ピニオンギヤを一対の軸受けの間に配置する
ようにすると、ケーシングの存在によりそのままでは該
ピニオンギヤと外部ギヤとを噛合させることができない
が、これをケーシングの一部に外部ギヤ噛合用の切欠部
を形成することにより実現し、剛性の強化及び該外部ギ
ヤとの噛合の安定性を確保している。

【００２１】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００２２】図１〜図６に自動車用のパワーシートに用
いられる往復回動用の歯車減速機の実施例を示す。

【００２３】ここで、図４がモータを含む歯車減速機全
体の正面図、図５が同平面図、図６が同側面図であり、
図１が図４のＩ−Ｉ断面、図２が図４のII−II断面、図
３が図１のIII −III 断面をそれぞれ示している。

【００２４】このモータ付歯車減速機は、モータ部Ｍ、
ウォーム減速部Ｗ、トロコイド歯形内接式の遊星歯車減
速部Ｐとから主に構成される。

【００２５】以下順に説明する。

【００２６】モータ部Ｍのモータ１は、ウォーム側のケ
ース１５にモータ取付ねじ９により結合されている。図
２に示すように、モータ１のモータ軸１a と歯車減速機
の入力軸２の軸端面は、互いに接触する状態で軸継手３
により結合されている。

【００２７】入力軸２は、一対のメタル軸受５によって
両持ち支持されている。この一対のメタル軸受５の中央
には、ウォームピニオン４が配置されている。図２から
明らかなように、この実施例では、入力軸２とウォーム
ピニオン４は一体化されている。

【００２８】入力軸２（及びウォームピニオン４）は、
前記メタル軸受５によってウォーム側ケース１５内にお
いて回転及び軸方向移動自由に両持ち支持されており、
この軸方向の移動規制を入力軸２の他端面側に配置した
鋼球６、調整ねじ７、及び調整ナット８により実現して
いる。即ち、入力軸２の他端面の軸心には鋼球６が略半
分程度食い込んでおり、該鋼球６の入力軸２に対する軸
方向位置を、調整ねじ７及び調整ナット８によって零あ
るいは零に近い微少なクリアランスが形成されるように
調整しているものである。従ってモータ１の正転、逆転
が行われてウォームピニオン４を介して入力軸２にスラ
スト方向の力が交互に掛かっても、それによって入力軸
２がスラスト方向に不必要に動くことがなく、且つその
回転が何等阻害されることもない。

【００２９】以上の部品は、ウォーム側ケース１５に予
め組付けられることでサブアッセンブリとして完結させ
ておく。

【００３０】図１に示すように、ウォーム側ケース１５
と遊星側ケース１６の双方に跨がって、ピニオン軸（出
力軸）１４が一対のメタル軸受１７により回転自由に支
持されている。このピニオン軸１４上の入力側には、そ
の外周に前記ヘリカルウォームホイール１０とスプライ
ン結合された偏心体１１が回転自在に配置されている。
従って、ウォームピニオン４とヘリカルウォームホイー
ル１０との噛合により、該ヘリカルウォームホイール１
０が回転するとこれと一体的に偏心体１１が回転するこ
とになる。

【００３１】図３に示すように、偏心体１１の外周に
は、外歯歯車１２が回転自由に組付けられている。外歯
歯車１２の外周には、トロコイド歯形からなる外歯１２
a が形成されている。又、この外歯歯車１２には、その
軸方向に複数の内ピン遊嵌孔１２b が形成されている。
遊星側ケース１６の内周には、この外歯歯車１２の外歯
１２a と内接噛合する内歯歯車１６a が形成されてい
る。

【００３２】図１、図３に示すように、ピンフランジ１
３には、前記外歯歯車１２の内ピン遊嵌孔１２b と対応
する円柱状の内ピン１３a が図の左側に向けて一体的に
突出形成されており、該内ピン遊嵌孔１２b に遊嵌され
ている。

【００３３】ピンフランジ１３の内周には、歯先を削除
した低内歯歯車１３b が形成されている。一方、ピニオ
ン軸１４には、前記低歯歯車１３b に対応する部分とし
て、同諸元の低歯歯車１４b が一体形成されており、両
者を噛み合わせることでピンフランジ１３とピニオン軸
１４とが一体化されるようになっている。

【００３４】更に、ピニオン軸１４にはピンオンギヤ１
４a が一体形成されており、外部ギヤ１９と噛み会う。

【００３５】以上のヘリカルウォームホイール１０を含
めた部品は、遊星側ケース１６に予め組付けられること
によりサブアッセンブリとして完結させておく。

【００３６】又、遊星側ケース１６には、外部ギヤ１９
がピニオンギヤ１４a と噛み合うのに必要な切欠部１６
b が設けてある（図４参照）。

【００３７】ウォーム側ケース１５と遊星側ケース１６
は、互いにインロウ２０を有し、同芯に組み合わされ、
ケース結合ねじ１８によって結合されている。この場
合、ウォーム減速部Ｗのホイール側を通常のウォームホ
イールではなくヘリカルウォームホイールとしたので、
互いの歯が干渉し合って組付け難くなるのを防止し、両
ケースの結合を非常に円滑に行うことができる。

【００３８】なお、入力側のメタル軸受１７、偏心体１
１、低歯歯車１４b 、ピニオンギヤ１４a 、出力側のメ
タル軸受１７は、互いの相対回転摺動によるロスができ
るだけ小さくなるようにそれぞれの軸方向位置に僅かな
隙間を設けるか、あるいは低摩擦係数となるように表面
処理したワッシャー等をそれぞれの間に介在させるよう
にすると良好である。

【００３９】次に、このモータ付歯車減速機の作用を説
明する。

【００４０】モータ１のモータ軸１a の回転は、軸継手
３を介して入力軸２に伝達され、これと一体化されてい
るウォームピニオン４が回転する。この結果、ウォーム
ピニオン４と噛み合うヘリカルウォームホイール１０が
その減速比による速度で回転する。ヘリカルウォームホ
イール１０と偏心体１１はスプライン結合されているた
め、偏心体１１はヘリカルウォームホイール１０と同速
でピニオン軸１４の周りを回転する。

【００４１】偏心体１１からピンフランジ１３までの動
力伝達作用については、従来のトロコイド歯形内接式の
遊星歯車構造として周知のものと基本的に同一である。
即ち、偏心体１１が回転すると、その外周に組付けられ
ている外歯歯車１２の内歯歯車１６a に対する内接点
が、偏心体１１の偏心位相に対応して動いていくことに
なる。偏心体１１が１回転して外歯歯車１２と内歯歯車
１６a との内接点が１回転すると、外歯歯車１２の歯数
と内歯歯車１６a の歯数との差（この実施例では１）だ
け、両歯車１２、１６a の位相がずれる。

【００４２】ここで、内歯歯車１６a の方は遊星側ケー
ス１６に固定（一体化）されているため、結局外歯歯車
１２の位相が偏心体１１の１回転毎に（ケースに対し
て）外歯１枚分だけずれる（外歯歯車が自転する）こと
になる。この外歯歯車１２はこの自転運動のほかに偏心
体周りの公転運動も行っているが、内ピン遊嵌孔１２b
とピンフランジの内ピン１３a との遊嵌によって、その
公転成分が吸収され、自転成分のみがピンフランジ１３
の回転として取出される。

【００４３】なお、この実施例では外歯歯車１２の公転
成分を内ピン１３a 及び内ピン遊嵌孔１２b との遊嵌に
よって吸収するようにしていたが、これに代え、例えば
外歯歯車とフランジとをオルダムカップリングを介して
連結するようにして吸収してもよい。

【００４４】このピンフランジ１３の回転は、該ピンフ
ランジ１３の内周側に形成された低内歯歯車１３b 及び
ピニオン軸１４に形成された低歯歯車１４b との噛合に
よってピニオン軸１４に伝達され、この結果該ピニオン
軸１４がピンフランジ１３と同一速度で回転する。

【００４５】ピニオン軸１４の回転は、リクライニング
シートの背もたれ側に連結されている外部ギヤ１９を軸
２２の周りで回動させる（図１、図４）。従って、モー
タ１を正逆回転させることにより、結局外部ギヤ１９を
所定の回転角度内で往復回動させることができるように
なる。

【００４６】なお、外部ギヤ１９には当該所定の回転角
度の始点及び終点に相当する部分にストッパ（図示省
略）が設けられており、このストッパに外部ギヤ１９が
当接することによってモータ１の負荷電流が増加し、こ
の負荷電流の増加を検出してモータが自動停止あるいは
自動逆転するように構成されている。

【００４７】

【００４８】この実施例に係る歯車減速機では、ウォー
ムピニオン４が両持ち支持された入力軸２上に一体的に
形成されており、且つ、他の全ての構成部材が両持ち支
持されたピニオン軸（出力軸）１４上に支持されている
ため、高い剛性、高い組付け精度を実現でき、一層の高
い効率あるいは高い信頼性を確保することができる。

【００４９】又、入力側にウォーム減速部Ｗが設けられ
ているため、入力軸側の高速回転を極めて静かに所定の
回転速度にまで初段減速することができる。又、ウォー
ム減速部Ｗが備えられていることから、外部ギヤ１９側
に多大な負荷がかかったとしても、これによって入力軸
２が回転させられるのを防止することができる。即ち、
いわゆる逆転防止機能を有した構造となっている。

【００５０】更に、出力側にトロコイド歯形内接式の遊
星歯車減速部Ｐが備えられているため、減速機全体とし
て高剛性、大トルク、高減速比を実現することができ、
それだけ軽量化、コンパクト化、低コスト化が実現でき
る。

【００５１】又、外部ギヤ１９の往復回動は、軸２２を
中心とした単一円弧状の回動となるため、リクライニン
グ用として非常に扱い易い出力となる。

【００５２】又、ウォーム減速部Ｗのホイール側が、い
わゆる通常のウォームホイールでなくヘリカルウォーム
ホイールとされているため、ウォームピニオン４をウォ
ーム側ケース１５に組付け、ヘリカルウォームホイール
１０を含めたその他の部材を遊星側ケース１６に予め組
付けておいても、両者を容易に合体させることができ
る。

【００５３】なお、本発明にかかる歯車減速機は上記実
施例のように自動車のパワーシート用としての用途に適
用できるだけでなく、例えば座椅子、ベッドのリクライ
ニング用として、あるいは広告用のロボットや広告塔の
往復回動部分のヒンジ部分の駆動用として幅広く適用す
ることができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、リ
クライニング、その他の往復回動部分のヒンジ部分に用
いる歯車減速機において、特定の軸を中心とした単一円
弧上の往復回動出力、逆転防止機構等を備えながら、静
粛性、高剛性、高トルク、高減速比を実現し、その結果
一層の軽量化、コンパクト化、低コスト化を実現できる
ようになるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された往復回動用の歯車減速機の
実施例を示す、図４のＩ−Ｉ線に沿う断面図

【図２】同じく図４のII−II線に沿う断面図

【図３】同じく図１のIII −III 線に沿う断面

【図４】同じく歯車減速機全体を示す正面図

【図５】同じく歯車減速機全体を示す平面図

【図６】同じく歯車減速機全体を示す側面図

【図７】従来の往復回動用の歯車減速機の例を示す断面
図

【符号の説明】

１…モータ ２…入力軸 ４…ウォームピニオン ５…メタル軸受 １０…ヘリカルウォームホイール １１…偏心体 １２…外歯歯車 １３…ピンフランジ １４…ピニオン軸（出力軸） １５…ウォーム側ケース １６…遊星側ケース １７…メタル軸受 １９…外部ギヤ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸の正逆回転を減速し、出力軸の所定
   の回転角内の回動を得る往復回動用歯車減速機におい
   て、 前記入出力軸をそれぞれ一対の軸受を介して支持するケ
   ーシングと、 前記入力軸上の一対の軸受の間に配置され、前記入力軸
   の回転と共に回転するウォームピニオンと、 前記出力軸上の一対の軸受の間に配置され、該ウォーム
   ピニオンと噛合するウォームホイールと、該ウ ォームホイールと隣接して前記出力軸上の一対の軸
   受の間に配置され、このウォームホイールと共に回転す
   る偏心体、該偏心体の外周に装架されて偏心回転する外
   歯歯車、ケーシングに固定され該外歯歯車と内接噛合す
   る内歯歯車、及び外歯歯車の自転成分のみを取出す機能
   を備えたフランジを有するトロコイド歯形内接式の遊星
   歯車構造部と、前記出力軸上の前記一対の軸受間に配置され、 前記 遊星歯車構造部のフランジと共に回転可能とされる
   と共に、外部ギヤと噛合可能とされたピニオンギヤと、
   を備え、 該ピニオンギヤの周囲の前記ケーシングに、前記外部ギ
   ヤが該ピニオンギヤと噛合するための切欠部を形成した
   ことを特徴とする往復回動用歯車減速機。