JP5403405B2

JP5403405B2 - 変速機付モータ

Info

Publication number: JP5403405B2
Application number: JP2009087799A
Authority: JP
Inventors: 彰夫橋本
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010239841A

Description

本発明は、モータの回転を変速機を介して被駆動体に伝達する変速機付モータに関するものである。

各種産業機器に使用される変速機付モータは、駆動トルクや回転数などの運転時性能だけでなく、例えば、コインパーキングにおいて駐車車両の不正退出を阻止するフラップ板を駆動するために使用される場合など、出力軸に対して回転方向の外力が加わった際の制動力にも高性能が要求される場合が多い。変速機付モータに制動力を付与する方法としては、変速機付モータに別途電磁ブレーキを装着する方法がある。例えば特許文献１にはモータに電磁ブレーキを装着する方法が開示されている。
特開２００５−８６８５１号公報

しかし、上記特許文献１のようにモータに電磁ブレーキを別途装着する方法では、構成が大型化すると共に、構成が複雑化してコストの増大に繋がるという問題がある。

本発明は、以上の点に鑑み、運転停止時に出力軸に対して回転方向に力が加わった際に制動力を発生させることができ、且つ構成の小型化及び簡略化を可能とした変速機付モータを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の請求項１は、
モータと該モータの駆動軸の回転を伝達する変速機とを直列接続した変速機付モータであって、前記モータは、固定子と、駆動軸を含む回転子とから構成され、前記駆動軸には、変速機方向にスラストが掛かるように斜歯状の入力歯車が取付けられ、前記回転子は回転軸方向に移動可能に支持され、前記変速機は、モータの駆動軸の回転を、モータの駆動軸に取付けられた入力歯車とは逆向きの斜歯状にあって噛み合う第１変速歯車と、少なくとも１個または複数の変速歯車により出力軸へ伝達する変速歯車機構を備え、前記入力歯車と前記第１変速歯車との間で動力が伝達する際に入力歯車が回転軸方向に力を受ける構成を成し、前記第１変速歯車は回転軸方向の移動を制限されて支持され、上記変速機付モータは、第１制動部材と第２制動部材とで構成される制動機構を、モータ内の空間部に備え、該制動機構は、前記第１制動部材と第２制動部材とが圧接されることによって制動力を発生し、第１制動部材は、回転子の変速機側にあって、中心部分を突出させた凸部に固着され、第２制動部材は、ハウジングの前壁に取付けられたベアリングに、第１制動部材と対向して固着され、前記変速機の出力軸に回転方向の力がかかったときに、前記入力歯車と前記第１変速歯車との間で動力が伝達する際に生じる回転軸方向の力によって前記回転子が回転軸方向にスラスト移動して、第１制動部材と第２制動部材とが、夫々の固着部材を介して圧接保持される構成とした。

上記した構成によれば、変速機の出力軸に回転方向の力がかかると、入力歯車と第１変速歯車との間で動力が伝達する際に生じる回転軸方向の力によって回転子が回転軸方向に移動して、回転子に固着された第１制動部材と固定子に固着された第２制動部材とが圧接されて制動力を発生させることができる。さらに、電磁ブレーキ等の装置を別途設ける必要がないので、構成が小型化、簡略化される。

以下、本発明の実施の形態を実施例により説明する。図１は実施例の変速機付モータ１の構成を示す断面図である。変速機付モータ１は、コアードモータからなるモータＭと、変速機としての減速機Ｇで構成される。

まず、モータＭの構成について説明する。モータＭのモータケース１０は後端が開口したカップ状のハウジング１１とその開口端に固定される後壁１３とで形成されている。後壁１３はそれぞれ周方向複数箇所において形成された不図示のカシメにより固定される。

ハウジング１１の内周壁には、マグネット１４が設置され、回転子Ｒは、ハウジング１１の前壁１１ａおよび後端に固定された後壁１３にそれぞれ取付けられたベアリング２８、２９を介して支持されている。回転子Ｒは、その駆動軸１７に鉄心１９が取付けられ、この鉄心１９にコイル２０が巻かれて構成され、駆動軸１７の後端側にはコイル２０と接続された整流子２２が備えられ、駆動軸１７はハウジング１１の前壁１１ａを貫通して、その前端に入力歯車３０が固定されている。後壁１３には整流子２２に摺接するブラシ２６が設けられている。また、上記した構成のうちモータケース１０、マグネット１４、ベアリング２８、ベアリング２９が固定子Ｓに含まれる。

また、モータケース１０内には、詳細後述の制動機構４０を構成する第１制動部材４２，第２制動部材４４が備えられており、第１制動部材４２は回転子Ｒの鉄心１９の左端に固定して備えられ、第２制動部材４４は第１制動部材４２と対向してハウジング１１の前壁１１ａ（ベアリング２８）に固定して備えられている。

上記の構成により、入力端子（図示せず）からブラシ２６を介して整流子２２を経由して、鉄心１９に巻装したコイル２０に電流を供給することにより、モータケース１０の内周壁に設置されたマグネット１４によって形成されている磁界中に存在する回転子Ｒに回転力が付与され、回転子Ｒを回転させることができる。また、回転子Ｒはマグネット１４の鉄心１９に対する磁気吸引力により、後述する制動機構４０を構成する第１制動部材４２，第２制動部材４４間には僅かな間隙が形成された状態で維持されており、上記のように電流が供給されたことによって回転子Ｒが回転している際にもこの間隙が形成された状態が維持される。

次に、減速機Ｇについて説明する。減速機Ｇはハウジング１１の前壁１１ａ上に間座３６がボルト（不図示）で取り付けられ、さらに有底円筒状の歯車ケース５０がその開口端を間座３６に被せて当該間座３６に取り付けられている。そして歯車ケース５０内に歯車を噛み合わせて構成される変速歯車機構としての減速歯車機構が収納され、出力軸６８とその主ベアリング５４が歯車ケースの底壁５１から突出している。

減速機Ｇは、複数本の軸６６で所定間隔に保持されたベース部材としての上地板６２と下地板６４を備える。上地板６２には出力軸６８を貫通させた主ベアリング５４が外方へ突出して設けられ、下地板６４には主ベアリング５４に対向する位置に出力軸６８の後端を支持する軸端ベアリング５６が設けられている。

上地板６２と下地板６４の間の空間において、出力軸６８には出力歯車７０が設けられるとともに、複数本の軸６６には、上地板６２と下地板６４の間の空間に臨んだ駆動軸１７の前端の入力歯車３０と噛み合う第１変速歯車６７を含んで順次に所定の減速比をもった変速歯車がそれぞれ回転可能に支持されており、これらの変速歯車は軸にスペーサを備えるなどして回転軸方向の移動を制限されている。なお、これらの変速歯車のうち、第１変速歯車６７と出力歯車７０の間に噛み合わせされる歯車については図示を省略してある。また、第１変速歯車６７を含む変速歯車は、大径歯車と小径歯車とが同軸に一体で形成された二段歯車となっており、入力歯車３０及び第１変速歯車６７の大径歯車は斜歯歯車で構成されている。なお、この減速歯車機構を構成する変速歯車の数は特に限定せず、一つであっても複数であっても構わない。

上地板６２と下地板６４の間にはさらに両者の間に貫通して掛け渡されたパイプ７２が複数本設けられている。歯車ケース５０は、その底壁５１とパイプ７２を貫通して間座３６まで延びるボルト５８を間座３６のねじ孔（不図示）にねじ込むことにより、減速機Ｇを間座３６と底壁５１の間に押し挟んで間座３６に固定されている。主ベアリング５４は歯車ケース５０のベアリング窓５２に通して底壁５１から突出する。

上記の変速機付モータの組み立てにあたって、まず前壁１１ａにベアリング２８を取り付けたハウジング１１の開口端よりマグネット１４、回転子Ｒを順次組み込み、最後に後壁１３を取り付け固定する。それから減速機Ｇの取り付けのため、モータケース１０（ハウジング１１）の前壁１１ａに間座３６を複数本のボルト（不図示）で取り付ける。

一方、あらかじめユニットとして組み立てておいた減速機Ｇの主ベアリング５４を歯車ケース５０のベアリング窓５２に通すとともに、減速機Ｇのパイプ７２と歯車ケース５０の貫通孔６０を整合させて両者間にボルト５８を通す。それから、この歯車ケース５０と減速機Ｇとの仮組みを間座３６上にもってきて、ボルト５８を間座のねじ孔（不図示）にねじ込む。これにより、減速機Ｇを収納した歯車ケース５０とモータＭとが間座３６を介して結合される。

次に、制動機構４０の構成について説明する。図２は制動機構４０近傍を拡大して示した図である。本実施例の制動機構４０は、変速機付モータ１の減速機Ｇの出力軸側から、第１変速歯車６７が図２（ｂ）の矢印Ａの方向に回転し入力歯車３０が矢印Ｂの回転するような外力を受けると、制動力が生じて回転を停止させることができるものである。制動機構４０は、第１制動部材４２と第２制動部材４４とから構成される。第１制動部材４２は円盤状に形成され、回転子Ｒの鉄心１９左端の中心部分を突出させた凸部１９ａに固着されている。第２制動部材４４は円盤状に形成され、ハウジング１１の前壁１１ａに取付けられたベアリング２８に第１制動部材４２と対向して固着されている。第１制動部材４２及び第２制動部材４４は、例えばウレタン材、ゴム材等の摩擦係数の比較的高い部材を使用することが好ましく、第１制動部材４２と第２制動部材４４とが接触することによって制動力が発生するようになっている。

次に、制動機構４０の作用について説明する。前述したように、通常時は回転子Ｒはマグネット１４の鉄心１９に対する磁気吸引力により、第１制動部材４２，第２制動部材４４間には僅かな間隙が形成された状態で維持されており（図２（ａ）の状態）、電流が供給されたことによって回転子Ｒが回転している場合にもこの間隙が形成された状態が維持されているが、変速機付モータ１の減速機Ｇの出力軸側から、第１変速歯車６７が図２（ｂ）の矢印Ａの方向に回転して入力歯車３０が矢印Ｂの方向に回転するような外力を受けると、入力歯車３０と第１変速歯車６７が前述のように斜歯歯車で形成されているために、入力歯車３０と歯車６７上には回転軸方向（図２（ｂ）の矢印Ｃの方向）に力が作用する。これにより、回転子Ｒ全体がマグネット１４による右方への磁気吸引力に抗して図における左方向へ力を受けて摺動移動して回転子Ｒに備えた第１制動部材４２が第２制動部材４４に当接し、第１制動部材４２と第２制動部材４４との間の制動力により回転が停止される（図２（ｂ）の状態）。

本実施例は以上のように構成され、モータＭと該モータＭの駆動軸１７の回転を伝達する減速機Ｇとを接続した変速機付モータ１であって、前記モータＭは、固定子Ｓと、駆動軸１７を含む回転子Ｒとから構成され、前記駆動軸１７には入力歯車３０が取付けられ、前記回転子Ｒは回転軸方向に移動可能に支持され、前記減速機Ｇは、モータＭの駆動軸１７の回転を、モータＭの駆動軸１７に取付けられた入力歯車３０と噛み合う第１変速歯車６７を少なくとも含む１個または複数の変速歯車により出力軸６８へ伝達する変速歯車機構を備え、前記入力歯車３０と前記第１変速歯車６７との間で動力が伝達する際に入力歯車３０が回転軸方向に力を受ける構成を成し、前記第１変速歯車６７は回転軸方向の移動を制限されて支持され、上記変速機付モータ１は、第１制動部材４２と第２制動部材４４とで構成される制動機構４０を備え、該制動機構４０は前記第１制動部材４２と第２制動部材４４とが圧接されることによって制動力を発生し、前記第１制動部材４２は前記モータＭの回転子Ｒに固着され、前記第２制動部材４４は前記モータＭの固定子Ｓに固着され、前記減速機Ｇの出力軸６８に回転方向の力がかかったときに、前記入力歯車３０と前記第１変速歯車６７との間で動力が伝達する際に生じる回転軸方向の力によって前記回転子Ｒが回転軸方向に移動して、第１制動部材４２と第２制動部材４４とが圧接される構成とした。
これにより、減速機Ｇの出力軸６８に回転方向の外力がかかると、入力歯車３０と第１変速歯車６７との間で動力が伝達する際に生じる回転軸方向の力によって回転子が回転軸方向に移動して、回転子Ｒに固着された第１制動部材４２と固定子に固着された第２制動部材４４とが圧接されて制動力を発生させることができる。さらに、電磁ブレーキ等の装置を別途設ける必要がないので、構成が小型化、簡略化される。

また、出力軸６８が受ける外力が大きくなれば回転子Ｒが受ける回転軸方向の力が増大するので、第１制動部材４２と第２制動部材４４との間の圧接力が増大して制動力が増大する。即ち、出力軸６８に大きな外力が加わっても、その分制動機構４０の制動力が大きくなるので、確実に回転を停止することができる。

なお、制動機構４０の他の実施例として、図３に示すように、第１制動部材４２に半球体状の凸部４２ａを複数個周方向に配列し、第２制動部材４４には凸部４２ａがちょうど嵌まる形状の複数の凹部４４ａを凸部４２ａと同様に周方向に配列し、互いに嵌合することによって制動力を発生する構成としてもよい。また、凸部４２ａと凹部４４ａは互いに嵌合して制動力を発生する形状であれば特に限定されず、材質も特に摩擦係数の高いものである必要はない。また、上記の実施例では第１制動部材４２を回転子Ｒの鉄心１９に取付け、第２制動部材４４をベアリング２８に取付けた構成を示したが、第１制動部材４２は回転子Ｒを構成する部材に、第２制動部材４４は固定子Ｓを構成する部材に夫々取り付けてあればよい。

また、入力歯車３０と第１変速歯車６７を斜歯歯車で構成するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、入力歯車３０をウォーム、第１変速歯車６７をウォームホイールで夫々構成するなど、動力を伝達する際に入力歯車３０が回転軸方向に力を受ける構成であればよい。

実施例の変速機付モータ１の構成を示す断面図である。制動機構４０近傍を拡大して示した図である。第１制動部材４２、第２制動部材４４の変形例を示す図である。

１変速機付モータ
Ｍモータ
Ｓ固定子
Ｒ回転子
１０モータケース
１１ハウジング
１１ａ前壁
１３後壁
１４マグネット
１７駆動軸
１９鉄心
１９ａ凸部
２０コイル
２２整流子
２６ブラシ
２８ベアリング
２９ベアリング
３０入力歯車
３６間座
４０制動機構
４２第１制動部材
４４第２制動部材
Ｇ減速機
５０歯車ケース
５１底壁
５２ベアリング窓
５４主ベアリング
５６軸端ベアリング
５８ボルト
６０貫通孔
６２上地板
６４下地板
６６軸
６７第１変速歯車
６８出力軸
７０出力歯車
７２パイプ

Claims

モータと該モータの駆動軸の回転を伝達する変速機とを直列接続した変速機付モータであって、
前記モータは、固定子と、駆動軸を含む回転子とから構成され、前記駆動軸には、変速機方向にスラストが掛かるように斜歯状の入力歯車が取付けられ、前記回転子は回転軸方向に移動可能に支持され、
前記変速機は、モータの駆動軸の回転を、モータの駆動軸に取付けられた入力歯車とは逆向きの斜歯状にあって噛み合う第１変速歯車と、少なくとも１個または複数の変速歯車により出力軸へ伝達する変速歯車機構を備え、前記入力歯車と前記第１変速歯車との間で動力が伝達する際に入力歯車が回転軸方向に力を受ける構成を成し、前記第１変速歯車は回転軸方向の移動を制限されて支持され、
上記変速機付モータは、第１制動部材と第２制動部材とで構成される制動機構を、モータ内の空間部に備え、該制動機構は、前記第１制動部材と第２制動部材とが圧接されることによって制動力を発生し、第１制動部材は、回転子の変速機側にあって、中心部分を突出させた凸部に固着され、第２制動部材は、ハウジングの前壁に取付けられたベアリングに、第１制動部材と対向して固着され、
前記変速機の出力軸に回転方向の力がかかったときに、前記入力歯車と前記第１変速歯車との間で動力が伝達する際に生じる回転軸方向の力によって前記回転子が回転軸方向にスラスト移動して、第１制動部材と第２制動部材とが、夫々の固着部材を介して圧接保持されることを特徴とする変速機付モータ。