過大トルクリリース機構を有する歯車組立体及びそれを備える減速機
【課題】過大トルクリリース機構が内蔵され、部品点数の少ない歯車組立体を提供する。
【解決手段】歯車組立体１は、同軸上において連結された小ギア部材１０と大ギア部材３０とを有する。大ギア部材３０には凹部３５が形成されており、小ギア部材１０には、この凹部３５と嵌合して両部材間でトルク伝達する凸部１７が形成されている。凹部３５は、前記軸の垂直断面において同軸を中心とする多角形をしており、凸部１７には、凹部３５の多角形の各隅部３６に係合する外突部１８を有している。凹部３５の外側には、肉盗み部４１と孔部４３が形成されており、凹部３５の外側の部分は弾性変形部となっている。トルクが所定値を超えると、弾性変形部が外方向へ変形し、外突部１８が凹部３５の隅部３６から側面上を滑って両凹凸部間で同軸周りの角度滑りが生じる。
【解決手段】歯車組立体１は、同軸上において連結された小ギア部材１０と大ギア部材３０とを有する。大ギア部材３０には凹部３５が形成されており、小ギア部材１０には、この凹部３５と嵌合して両部材間でトルク伝達する凸部１７が形成されている。凹部３５は、前記軸の垂直断面において同軸を中心とする多角形をしており、凸部１７には、凹部３５の多角形の各隅部３６に係合する外突部１８を有している。凹部３５の外側には、肉盗み部４１と孔部４３が形成されており、凹部３５の外側の部分は弾性変形部となっている。トルクが所定値を超えると、弾性変形部が外方向へ変形し、外突部１８が凹部３５の隅部３６から側面上を滑って両凹凸部間で同軸周りの角度滑りが生じる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクが所定値以下の場合にはトルクを伝達し、トルクが所定値を超えると同トルクをリリースする機構（クラッチ機構ともいう）を有する歯車組立体及びそれを備える減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
減速機等を構成している歯車組立体には、ギアの破損を防止するために、トルクが所定値以下の場合にはギア間にトルクを伝達するが、トルクが所定値を超えると同トルクをリリースする機構（クラッチ機構ともいう）を備えたものがある。このようなトルクリリース機構には、外付けのものもあるが、これは小型化を考慮した場合好ましくない。
【０００３】
そこで、歯車組立体内にトルクリリース機構を備えたものとして、アウターリングとインナーリングとの一方に係合部を設け、もう一方にこの係合部に弾性的に係合するバネ部材が固定されたものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。トルクが所定値以下の場合には、アウターリングとインナーリングとが係合し、両者間にトルクが伝達される。トルクが所定値を超えると、バネ部材が弾性変形して係合部から外れ、トルクの伝達が遮断される。
【特許文献１】特開平１０−１５９８６６
【特許文献２】実開昭５８−４７５６１
【０００４】
このような歯車組立体は、同組立内にトルクリリース機構を備えており、小型化が可能ではあるが、弾性変形するバネ部材を必要とするため、部品数が増え（これらの例では３点）、組み立て工程数も増える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、過大トルクリリース機構が内蔵され、部品点数の少ない歯車組立体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】
【０００６】
本発明の過大トルクリリース機構付き歯車組立体は、 同軸上において連結された小ギア部材と大ギア部材、及び、両部材の間に設けられた過大トルクリリース機構からなる歯車組立体であって、 いずれか一方の部材には凹部が形成されており、 他方の部材には、前記凹部と嵌合して両部材間でトルク伝達する凸部が形成されており、 前記凹部が、前記軸の垂直断面において同軸を中心とする多角形をしており、 前記凸部が、前記凹部の多角形の各隅部に係合する外突部を有しており、 前記トルクが所定値以下では、前記凹部の隅部と前記外突部の係合により両部材間でトルク伝達され、 前記過大トルクリリース機構として、前記トルクが所定値を超えたときに、前記凸部の外突部が前記凹部の隅部から該凹部の側面上を滑って両凹凸部間で同軸周りの角度滑りが生じる機構が設けられており、 該角度滑りによって発生する、前記凹部の側面と前記凸部の外突部との間に生じる圧縮力を緩和する弾性変形部が、前記凹部の側面又は前記凸部の外突部の近傍に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、小ギア部材と大ギア部材間に作用するトルクが所定値以下の場合は、いずれか一方の部材に設けられた凹部の隅部に、他方の部材に設けられた凸部の外突部が係合して、両ギア部材が一体となって回転し、両部材間でトルクを伝達する。しかし、トルクが所定値を超えると、凸部の外突部が凹部の隅部から同凹部の側面上を滑る。すなわち、凹部の側面又は凸部の外突部の近傍に形成されている弾性変形部の変形により、外突部と隅部との寸法的干渉が緩和され、凸部の外突部が凹部の隅部から同凹部の側面上を滑って両凹凸部間で同軸周りの角度滑りが生じ、過大トルクの伝達が遮断される。このように、歯車組立体内に過大トルクリリース機構（クラッチ機構）が組み込まれているため、クラッチ機構を別に設ける必要がなく、必要な部品数が最低限（２個）でよくなり、小型化が可能となる。
なお、凹部の多角形の辺は厳密な直線でなくともよい。
【０００８】
前記角度滑りによって発生する、前記凹部の側面と前記凸部の外突部との間に生じる圧縮力は、 前記凸部の外突部先端と前記軸間の距離Ｌ１と、前記凹部の側面の中心付近と前記軸間の距離Ｌ２とが、Ｌ１＞Ｌ２の関係であることによって、前記外突部が前記側面を押し上げる、あるいは、前記側面が前記外突部を押し下げるように作用する力である。
【０００９】
本発明においては、 前記小ギア部材が、 ギア部と、該ギア部から同軸上に延びるシャフト部と、を有し、 該シャフト部の先端に前記凸部が形成されており、 前記大ギア部材が、 スリーブ部と、該スリーブ部の一方の端部から外方向に拡がり、周囲にギアが切られたフランジ部と、を有し、 前記スリーブ部の、前記フランジ部側端部付近の内面に、前記凹部が形成されていることが好ましい。
【００１０】
小ギア部材と大ギア部材との寸法関係から、このように構成することにより、過大トルクリリース機構を小さいスペース中に実現できる。
【００１１】
本発明においては、 前記弾性変形部が、前記大ギア部材の前記スリーブ部外面における、前記凹部の各側面の外側に位置する部分に形成された肉盗み部と、該肉盗み部と連通する、前記フランジ部の基部に開けられた孔部と、であることが好ましい。
【００１２】
肉盗み部と孔部とからなる弾性変形部を大ギア部材に設ける方が、小ギア部材に設ける場合よりも弾性曲線の勾配がなだらかとなり、部品寸法の管理上有利である。
【００１３】
本発明においては、 前記小ギア部材のシャフト部外面に回転対称外周面が形成されており、前記大ギア部材のスリーブ部内面に回転対称内周面が形成されており、両周面が密に嵌合することにより、角度滑り時（トルクリリース時）にも両部材の同軸度を維持することができるので、軸ブレが起こらない。
【００１４】
さらに、本発明においては、 前記凸部及び凹部が、同軸上に２段に配置されており、 前記２段の凹部の隅部及び前記２段の凸部の外突部のいずれか一方又は双方が、各段において円周方向に小角度ずれて配置されており、 前記トルクが所定値以下のとき、前記ずれて配置されている隅部と外突部との係合部の各々の間に、両部の円周方向における中心位置に引き寄せられるねじれ力が発生することが好ましい。
このねじれ力により、小ギア部材と大ギア部材との予圧が生じ、角度滑り時の両部材間のガタが防止される。
【００１５】
本発明においては、 前記小ギア部材が、 ギア部と、該ギア部から同軸上に延びるシャフト部と、を有し、 該シャフト部の先端に前記２段の凸部が形成されており、 前記大ギア部材が、 スリーブ部と、該スリーブ部の一方の端部から外方向に拡がり、周囲にギアが切られたフランジ部と、を有し、 前記スリーブ部の、前記フランジ部側端部の内面に、前記２段の凹部が形成されていることとできる。
【００１６】
本発明の減速機は、 入力軸と、該入力軸と複数の歯車組立体を介して回転を伝達される出力軸と、を有する減速機であって、 前記出力軸の一段前側に設けられた歯車組立体が、前述に記載の歯車組立体であることを特徴とする。
【００１７】
クラッチ機構が組み込まれた歯車組立を使用するので、減速機の構成が簡易となり、小型化できる。また、出力軸側からもたらされる過大トルクを極力出力軸寄りでリリースすることにより、減速機内の各パーツの破壊を防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、同軸上において連結された小ギア部材と大ギア部材と２個の部品からなり、両部材の間に過大トルクリリース機構が備えられた歯車組立体を提供できる。したがって、歯車組立体が小型化でき、減速機などに組み込む際にも、省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る歯車組立体の分解斜視図である。
図２は、図１の歯車組立体を示す図であり、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は側断面図、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
この例の歯車組立体１は、同軸上に連結される小ギア部材１０と大ギア部材３０とからなり、両部材の間に過大トルクリリース機構２０が設けられている。小ギア部材１０及び大ギア部材３０は、この例では樹脂（例えば、ナイロン系エンジニアプラスチック）製である。その他、用途やリリース保持トルクの関係によっては焼結金属やダイキャスト製とすることができる。
【００２０】
まず、小ギア部材１０を説明する。
図３は、小ギア部材を示す図であり、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は側断面図である。
小ギア部材１０は、ギア部１１と、同ギア部１１から同軸上に延びるシャフト部１５と、を有し、軸芯上には軸孔１３が貫通している。シャフト部１５の外面１５ａは、回転対称外周面（この例では正面形状が円形）となっている。シャフト部１５の反ギア部側の端面には、軸方向に突出した凸部１７が形成されている。図３（Ａ）に示すように、凸部１７の外周面には、外方向に突出する外突部１８が、等しい中心角度で８個形成されている。
【００２１】
次に、大ギア部材３０を説明する。
図４は、大ギア部材を示す図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は側断面図である。
大ギア部材３０は、スリーブ部３１と、スリーブ部３１の一方の端部から外方向に拡がるフランジ部３３とを有し、両部は同じ軸芯上に並んでいる。フランジ部３３の外周には、軸芯を中心としたギア３４が切られている。スリーブ部３１の、反フランジ部側の内周面３１ａは、小ギア部材１０のシャフト部１５の外面１５ａの回転対称外周面と同じ形状の回転対称内周面（この例では正面形状が円形）となっている。回転対称内周面３１ａの長さは、小ギア部材１０のシャフト部１５の回転対称外周面１５ａの長さとほぼ等しい。
【００２２】
さらに、スリーブ部３１の、回転対称内周面３１ａの奥側（ギア部側）には、軸方向に凹んだ凹部３５が形成されている。凹部３５は、正面形状が、小ギア部材１０の凸部１７に設けられた外突部１８の個数と同じ数の隅部を有する多角形となるように形成されている。つまり、この例の場合、外突部１８の個数が８個であるので、凹部３５の正面形状は、８個の隅部３６を有する軸芯を中心とする八角形となる。凹部３５の径は、小ギア部材１０の凸部１７の径とほぼ等しく、深さは凸部１７の長さとほぼ等しい。凹部３５の奥側（ギア部側）は、ベース部３７であり、軸芯には軸孔３８が貫通している。軸孔３８の径は、小ギア部材１０の軸孔１３の径に等しい。
【００２３】
スリーブ部３１の、凹部３５の各側面（八角形の各辺に当たる面）の、外側の部分には、外周面からえぐられた肉盗み部４１が設けられている。そして、同肉盗み部４１に連続するフランジ部３３の基部には、同部を貫通する孔部４３が開けられている。肉盗み部４１と孔部４３の正面形状は、図４（Ａ）に示すように、放射状外方向に向かって広がる略台形状である。詳細には、肉盗み部４１の内側の縁は、スリーブ部３１の曲率とほぼ同じ曲率の円弧であり、円弧の長さは、凹部３５の側面の幅よりもやや狭い。連通する肉盗み部４１と孔部４３の幅は、この縁から外方向に向かって徐々に拡がっている。このような肉盗み部４１及び孔部４３を設けることにより、スリーブ部３１の凹部３５の各側面の外側の部分３１ｂの厚さが薄くなっている。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すように、小ギア部材１０と大ギア部材３０とは、小ギア部材１０のシャフト部１５を、大ギア部材３０のスリーブ部３１に挿入することにより同軸上に連結されている。両部材１０、３０の軸孔１３、３８は連通し、シャフト部１５はスリーブ部３１に嵌合して、シャフト部１５の先端面に形成された凸部１７が、スリーブ部３１の凹部３５に嵌合している。この際、図２（Ｃ）に示すように、凸部１７の外周面に設けられた外突部１８が、凹部３５の隅部３６に位置するように、両部材１０、３０が位置決めされている。これにより、外突部１８が隅部３６に係合し、両部材１０、３０は一体に回転する。また、小ギア部材１０のシャフト部１５の外周面１５ａと大ギア部材３０のスリーブ部３１の内周面３１ａとは、同じ回転対称形（この例では正面形状が円形）であるので、両周面１５ａ、３１ａが密に接触し、両部１５、３１は密に嵌合する。両部材１０、３０は、例えば、嵌合部のガタをなくすために、軽圧入で組み込むことができる。
【００２５】
次に、トルクリリース機構２０について説明する。
図５は、トルクリリース機構を説明する図であり、図５（Ａ）はトルクが所定値以下の場合の、両ギア部材の係合部の一部を模式的に示す図であり、図５（Ａ）はトルクが所定値を超えた場合の、両ギアの係合部の一部を模式的に示す図である。
小ギア部材１０あるいは大ギア部材３０のいずれかにかかるトルクが所定値以下の場合、図５（Ａ）に示すように、小ギア部材１０の凸部１７に設けた外突部１８と大ギア部材３０の凹部３５の隅部３６との摩擦係合力によりトルクが伝達される。
【００２６】
しかし、いずれかの部材に外突部１８と隅部３６との係合が耐えきれなくなるほどのトルクがかかると、両部材が相対的に回転しようとして、外突部１８が隅部３６から離れようとする。つまり、図５（Ａ）の想像線に示すように、外突部１８が隅部３６から凹部３５の側面に沿って円周方向（この図では反時計方向）に相対的に移動しようとする。ここで、外突部１８の先端（隅部３６）と軸芯Ｏ間の距離Ｌ１と、凹部３５の側面の中心と軸芯Ｏ間の距離Ｌ２とは、Ｌ１＞Ｌ２の関係である。図５（Ａ）の想像線で示すように、外突部１８が凹部３５の隅部３６から側面に沿って円周方向に側面の中心まで移動した場合、前述の寸法関係により、外突部１８と凹部３５の側面との間で寸法的な干渉が生じる。この干渉により、外突部１８が側面を押し広げる、あるいは、側面が外突部１８を押し付けるように作用する圧縮力が生じる。この例では、側面の外側に、肉盗み部４１によって厚さが薄くなり、弾性変形しやすいスリーブ部３１ｂが存在するので、圧縮力によって、図５（Ｂ）に示すように、外突部１８が側面を外方向に押し広げる。言い換えると、このようにスリーブ部３１ｂが外方向に弾性変形することによって、外突部１８が、最も弾性変形性が発揮される凹部３５の側面の中心付近まで移動できる。つまり、両ギア部材１０、３０間に同軸上の角度滑りが生じ、トルクの伝達が遮断される。なお、この角度滑りの際、前述のように小ギア部材１０のシャフト部１５は、大ギア部材３０のスリーブ部３１に密に嵌合しているので、両部材の同軸度が維持され、軸ブレが生じない。
【００２７】
このような角度滑りによって過大なトルクがリリースされるので、過大トルク時に各ギア部材のギアの破壊を防ぐことができる。
【００２８】
なお、角度滑りが生じる際は、小ギア部材１０の凸部１７の外突部１８は、滑り前に係合していた大ギア部材３０の凹部３５の隅部３６から、隣あるいはさらに次の隅部３６まで滑り、弾性変形していたスリーブ部３１は元の形状に戻る。そして、過大トルクが収まった後は、再びトルク伝達可能状態となる。
【００２９】
この歯車組立体においては以下のような変更が可能である。
（１）小ギア部材１０の凸部１７に設けた外突部１８の数（大ギア部材３０の凹部３５の隅部３６の数）を８個以外とすることもできる。ただし、前述の、外突部先端と軸芯間の距離Ｌ１と、凹部の側面の中心と軸芯間の距離Ｌ２との差を考慮すると、８個以上であることが好ましい。
（２）小ギア部材１０の凸部１７の正面形状を多角形とし、大ギア部材３０の凹部３５の側面に、凸部１７の角部と同じ数の突部を設けてもよい。
（３）大ギア部材３０に設けた肉盗み部４１と孔部４３を、小ギア部材１０の凸部１７の、外突部１８の内側の部分に設けてもよい。
（４）大ギア部材３０の凹部３５の正面形状の多角形の各辺は、必ずしも直線でなくてもよい。
【００３０】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る歯車組立体を説明する分解斜視図である。
図７は、図６の歯車組立体の側断面図である。
図８は、小ギア部材を示す図であり、図８（Ａ）は正面図、図８（Ｂ）は側断面図である。
図９は、大ギア部材を示す図であり、図９（Ａ）は正面図、図９（Ｂ）は側断面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）の一部を拡大して示す図である。
この例の歯車組立体１Ａも、第１の実施の形態と同様に、同軸上に連結される小ギア部材１０Ａと大ギア部材３０Ａとからなり、両部材の間に過大トルクリリース機構２０Ａが設けられている。小ギア部材１０Ａ及び大ギア部材３０Ａは樹脂（ナイロン系エンジニアプラスチック）製である。以下、図１の歯車組立体１と異なる部分を主に説明する。図１の歯車組立体と同じ構成・作用を有する部品・部材は、図１と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図８に示すように、小ギア部材１０Ａの凸部１７（第１凸部という）の先端面には、軸方向に突出した第２凸部２７が形成されている。第２凸部２７の径は、第１凸部１７の径よりも小さい。第２凸部２７の外周面には、外方向に突出する外突部２８が、等しい中心角度で８個形成されている。ここで、図８（Ａ）に示すように、第１凸部１７の外突部１８と第２凸部２７の外突部２８の円周方向位置はほぼ等しい。
【００３２】
図９に示すように、大ギア部材３０Ａの凹部３５（第１凹部という）の奥側（フランジ部３３側）には、軸方向に凹んだ第２凹部４５が形成されている。第２凹部４５の径は、第１凹部３５の径よりも小さく、小ギア部材１０Ａの第２凸部２７の径とほぼ等しい。また、第２凹部４５の長さは、第２凸部２７の長さとほぼ等しい。第２凹部４５も、正面形状が、小ギア部材１０Ａの第２凸部２７に設けられた外突部２８の個数と同じ数の隅部を有する多角形となるように形成されている。この例の場合、第２凹部の正面形状は、８個の隅部４６を有する軸芯を中心とする八角形となる。なお、図９（Ｃ）に示すように、第１凹部３５の隅部３６の円周方向位置と第２凹部４５の隅部４６の円周方向位置とは、所定の中心角度θ（この例では２〜７°）ずれている。
【００３３】
次に、小ギア部材１０Ａと大ギア部材３０Ａとの係合について、図７、図１０を参照して説明する。
図１０は、大ギア部材と小ギア部材とを係合状態を模式的に説明する図である。
図７に示すように、小ギア部材１０Ａと大ギア部材３０Ａとは、小ギア部材１０Ａのシャフト部１５を、大ギア部材３０Ａのスリーブ部３１に挿入することにより同軸上に連結されている。シャフト部１５はスリーブ部３１に嵌合しており、シャフト部３１の先端面に形成された第１凸部１７は、スリーブ部３１の第１凹部３５に嵌合し、第２凸部２７が第２凹部４５に嵌合している。ただしこの例においては、図９（Ｃ）に示したように、大ギア部材３０Ａの第１凹部３５の隅部３６の円周方向位置と第２凹部４５の隅部４６の円周方向位置とが異なるので、例えば、小ギア部材１０Ａの第２凸部２７の外突部２８を大ギア部材３０Ａの第２凹部４５の隅部４６に係合させると、第１凸部１７の外突部１８は、第１凹部３５の隅部３６に係合しない。
【００３４】
そこで、第２凸部２７の外突部２８を第２凹部４５の隅部４６に係合させた状態で、第１凸部１７の外突部１８を第１凹部３５の隅部３６に強制的に係合させると、図１０に示すように、本来同じ円周方向位置（図のラインＯＰ）にある第１凸部１７の外突部１８と第２凸部２７の外突部２８とが同じ円周方向位置に並ぼうとして、軸方向に離れた両係合部間に引き合う力が発生し、両部材がねじれる。具体的には、第１凸部１７の外突部１８と第１凹部３５の隅部３６との係合部に反時計方向に回転する力がかかり、第２凸部２７の外突部２８と第２凹部４５の隅部４６との係合部には、その反対方向である時計方向に回転する力がかかる。この力の関係により、小ギア部材１０Ａと大ギア部材３０Ａとの間にねじれの予圧がかかり、両者がガタつかなくなる。
【００３５】
第１の実施の形態の歯車組立体１においては、トルクリリース機構の繰り返し動作によっては、各部材の弾性の劣化や疲労による回転ガタや、クリープによる部品のガタが発生する。一方、第２の実施の形態の歯車組立体１Ａにおいては、前述したような大ギア部材３０Ａと小ギア部材１０Ａとの間に、素材の弾性変形により引き合う方向のねじれ力が作用しているので、両者の係合力が高められる。このため、回転ガタや部品のガタを低減できる。さらに、滑り状態から復帰する時の音の低減にも効果がある。
【００３６】
この例の歯車組立体においては、前述の変更例の他に以下の変更が可能である。
（１）小ギア部材１０Ａの第１の外突部１８と第２の外突部２８とは、必ずしも同じ円周方向位置に並んでいなくてもよい。つまり、第１の外突部１８と第１の隅部３６とが係合する第１の係合部と、第２の外突部２８と第２の隅部４６とが係合する第２の係合部との間に、円周方向において引き合う力が発生する関係であればよい。
【００３７】
次に、図１の歯車組立体を有する減速機について説明する。
図１１は、図１の歯車組立体を有する減速機の構成の一例を模式的に説明する側断面図である。
この例の減速機５０は、モータ５１の回転軸５１ａ（入力軸）と、同回転軸５１ａと第１の歯車組立体６０と第２の歯車組立体７０とを介して回転が伝達される出力軸５７とを有する。
【００３８】
モータ５１はケーシング５５の側面に取り付けられており、回転軸５１ａはケーシング５５内に突き出ている。回転軸５１ａの先端にはギア５２が固定されている。このギア５２は、第１の歯車組立体６０と噛み合っている。第１の歯車組立体６０は、ピニオン軸６１に固定された、大径の入力ギア６２と小径の出力ギア６３とを有する。ピニオン軸６１の両端は、軸受６５によってケーシング５１に支持されている。モータ軸５１ａのギア５２は、第１の歯車組立体６０の入力ギア６２に噛み合っている。第１の歯車組立体６０の出力ギア６３は、第２の歯車組立体７０と噛み合っている。
【００３９】
第２の歯車組立体７０は、ピニオン軸７１固定された、図１で示した歯車組立体１を有する。ピニオン軸７１は、歯車組立体１の両部材１０、３０の軸孔を貫通して固定されており、両端は軸受７２によってケーシング５５に支持されている。第１の歯車組立体６０の出力ギア６３は、第２の歯車組立体７０の大ギア部材３０のフランジ部に形成されたギア３４に噛み合っている。出力軸５７にはギア５８が固定されており、両端が軸受５９でケーシング５５に支持されている。第２の歯車組立体７０の小ギア部材１８のギア１１は、出力軸５７に固定されたギア５８と噛み合っている。
【００４０】
モータ５１の回転は第１及び第２の歯車組立体６０、７０によって減速されて出力軸５７に伝えられる。また、最も出力軸５７寄りで歯車組立体７０により過大トルクをリリースしているので、減速機内の各パーツの破壊を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る歯車組立体の分解斜視図である。
【図２】図１の歯車組立体を示す図であり、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は側断面図、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図３】小ギア部材を示す図であり、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は側断面図である。
【図４】大ギア部材を示す図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は側断面図である。
【図５】トルクリリース機構を説明する図であり、図５（Ａ）はトルクが所定値以下の場合の、両ギア部材の係合部の一部を模式的に示す図であり、図５（Ａ）はトルクが所定値を超えた場合の、両ギアの係合部の一部を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る歯車組立体を説明する分解斜視図である。
【図７】図６の歯車組立体の側断面図である。
【図８】小ギア部材を示す図であり、図８（Ａ）は正面図、図８（Ｂ）は側断面図である。
【図９】大ギア部材を示す図であり、図９（Ａ）は正面図、図９（Ｂ）は側断面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）の一部を拡大して示す図である。
【図１０】大ギア部材と小ギア部材とを係合状態を模式的に説明する図である。
【図１１】図１の歯車組立体を有する減速機の構成の一例を模式的に説明する側断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 歯車組立体
１０ 小ギア部材 １１ ギア部
１３ 軸孔 １５ シャフト部
１７ 凸部（第１凸部） １８ 外突部（第１外突部）
２０ 過大トルクリリース機構
２７ 第２凸部 ２８ 第２外突部
３０ 大ギア部材 ３１ スリーブ部
３３ フランジ部 ３４ ギア
３５ 凹部（第１凹部） ３６ 隅部（第１隅部）
３７ ベース部 ３８ 軸孔
４１ 肉盗み部 ４３ 孔部
４５ 第２凹部 ４６ 第２隅部
５０ 減速機 ５１ モータ
５２ ギア ５５ ケーシング
５７ 出力軸 ５８ ギア
６０ 第１の歯車組立体 ６１ ピニオン軸
６２ 入力ギア ６３ 出力ギア
６５ 軸受け ７０ 第２の歯車組立体
７１ ピニオン軸 ７２ 軸受け
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクが所定値以下の場合にはトルクを伝達し、トルクが所定値を超えると同トルクをリリースする機構（クラッチ機構ともいう）を有する歯車組立体及びそれを備える減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
減速機等を構成している歯車組立体には、ギアの破損を防止するために、トルクが所定値以下の場合にはギア間にトルクを伝達するが、トルクが所定値を超えると同トルクをリリースする機構（クラッチ機構ともいう）を備えたものがある。このようなトルクリリース機構には、外付けのものもあるが、これは小型化を考慮した場合好ましくない。
【０００３】
そこで、歯車組立体内にトルクリリース機構を備えたものとして、アウターリングとインナーリングとの一方に係合部を設け、もう一方にこの係合部に弾性的に係合するバネ部材が固定されたものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。トルクが所定値以下の場合には、アウターリングとインナーリングとが係合し、両者間にトルクが伝達される。トルクが所定値を超えると、バネ部材が弾性変形して係合部から外れ、トルクの伝達が遮断される。
【特許文献１】特開平１０−１５９８６６
【特許文献２】実開昭５８−４７５６１
【０００４】
このような歯車組立体は、同組立内にトルクリリース機構を備えており、小型化が可能ではあるが、弾性変形するバネ部材を必要とするため、部品数が増え（これらの例では３点）、組み立て工程数も増える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、過大トルクリリース機構が内蔵され、部品点数の少ない歯車組立体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】
【０００６】
本発明の過大トルクリリース機構付き歯車組立体は、 同軸上において連結された小ギア部材と大ギア部材、及び、両部材の間に設けられた過大トルクリリース機構からなる歯車組立体であって、 いずれか一方の部材には凹部が形成されており、 他方の部材には、前記凹部と嵌合して両部材間でトルク伝達する凸部が形成されており、 前記凹部が、前記軸の垂直断面において同軸を中心とする多角形をしており、 前記凸部が、前記凹部の多角形の各隅部に係合する外突部を有しており、 前記トルクが所定値以下では、前記凹部の隅部と前記外突部の係合により両部材間でトルク伝達され、 前記過大トルクリリース機構として、前記トルクが所定値を超えたときに、前記凸部の外突部が前記凹部の隅部から該凹部の側面上を滑って両凹凸部間で同軸周りの角度滑りが生じる機構が設けられており、 該角度滑りによって発生する、前記凹部の側面と前記凸部の外突部との間に生じる圧縮力を緩和する弾性変形部が、前記凹部の側面又は前記凸部の外突部の近傍に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、小ギア部材と大ギア部材間に作用するトルクが所定値以下の場合は、いずれか一方の部材に設けられた凹部の隅部に、他方の部材に設けられた凸部の外突部が係合して、両ギア部材が一体となって回転し、両部材間でトルクを伝達する。しかし、トルクが所定値を超えると、凸部の外突部が凹部の隅部から同凹部の側面上を滑る。すなわち、凹部の側面又は凸部の外突部の近傍に形成されている弾性変形部の変形により、外突部と隅部との寸法的干渉が緩和され、凸部の外突部が凹部の隅部から同凹部の側面上を滑って両凹凸部間で同軸周りの角度滑りが生じ、過大トルクの伝達が遮断される。このように、歯車組立体内に過大トルクリリース機構（クラッチ機構）が組み込まれているため、クラッチ機構を別に設ける必要がなく、必要な部品数が最低限（２個）でよくなり、小型化が可能となる。
なお、凹部の多角形の辺は厳密な直線でなくともよい。
【０００８】
前記角度滑りによって発生する、前記凹部の側面と前記凸部の外突部との間に生じる圧縮力は、 前記凸部の外突部先端と前記軸間の距離Ｌ１と、前記凹部の側面の中心付近と前記軸間の距離Ｌ２とが、Ｌ１＞Ｌ２の関係であることによって、前記外突部が前記側面を押し上げる、あるいは、前記側面が前記外突部を押し下げるように作用する力である。
【０００９】
本発明においては、 前記小ギア部材が、 ギア部と、該ギア部から同軸上に延びるシャフト部と、を有し、 該シャフト部の先端に前記凸部が形成されており、 前記大ギア部材が、 スリーブ部と、該スリーブ部の一方の端部から外方向に拡がり、周囲にギアが切られたフランジ部と、を有し、 前記スリーブ部の、前記フランジ部側端部付近の内面に、前記凹部が形成されていることが好ましい。
【００１０】
小ギア部材と大ギア部材との寸法関係から、このように構成することにより、過大トルクリリース機構を小さいスペース中に実現できる。
【００１１】
本発明においては、 前記弾性変形部が、前記大ギア部材の前記スリーブ部外面における、前記凹部の各側面の外側に位置する部分に形成された肉盗み部と、該肉盗み部と連通する、前記フランジ部の基部に開けられた孔部と、であることが好ましい。
【００１２】
肉盗み部と孔部とからなる弾性変形部を大ギア部材に設ける方が、小ギア部材に設ける場合よりも弾性曲線の勾配がなだらかとなり、部品寸法の管理上有利である。
【００１３】
本発明においては、 前記小ギア部材のシャフト部外面に回転対称外周面が形成されており、前記大ギア部材のスリーブ部内面に回転対称内周面が形成されており、両周面が密に嵌合することにより、角度滑り時（トルクリリース時）にも両部材の同軸度を維持することができるので、軸ブレが起こらない。
【００１４】
さらに、本発明においては、 前記凸部及び凹部が、同軸上に２段に配置されており、 前記２段の凹部の隅部及び前記２段の凸部の外突部のいずれか一方又は双方が、各段において円周方向に小角度ずれて配置されており、 前記トルクが所定値以下のとき、前記ずれて配置されている隅部と外突部との係合部の各々の間に、両部の円周方向における中心位置に引き寄せられるねじれ力が発生することが好ましい。
このねじれ力により、小ギア部材と大ギア部材との予圧が生じ、角度滑り時の両部材間のガタが防止される。
【００１５】
本発明においては、 前記小ギア部材が、 ギア部と、該ギア部から同軸上に延びるシャフト部と、を有し、 該シャフト部の先端に前記２段の凸部が形成されており、 前記大ギア部材が、 スリーブ部と、該スリーブ部の一方の端部から外方向に拡がり、周囲にギアが切られたフランジ部と、を有し、 前記スリーブ部の、前記フランジ部側端部の内面に、前記２段の凹部が形成されていることとできる。
【００１６】
本発明の減速機は、 入力軸と、該入力軸と複数の歯車組立体を介して回転を伝達される出力軸と、を有する減速機であって、 前記出力軸の一段前側に設けられた歯車組立体が、前述に記載の歯車組立体であることを特徴とする。
【００１７】
クラッチ機構が組み込まれた歯車組立を使用するので、減速機の構成が簡易となり、小型化できる。また、出力軸側からもたらされる過大トルクを極力出力軸寄りでリリースすることにより、減速機内の各パーツの破壊を防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、同軸上において連結された小ギア部材と大ギア部材と２個の部品からなり、両部材の間に過大トルクリリース機構が備えられた歯車組立体を提供できる。したがって、歯車組立体が小型化でき、減速機などに組み込む際にも、省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る歯車組立体の分解斜視図である。
図２は、図１の歯車組立体を示す図であり、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は側断面図、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
この例の歯車組立体１は、同軸上に連結される小ギア部材１０と大ギア部材３０とからなり、両部材の間に過大トルクリリース機構２０が設けられている。小ギア部材１０及び大ギア部材３０は、この例では樹脂（例えば、ナイロン系エンジニアプラスチック）製である。その他、用途やリリース保持トルクの関係によっては焼結金属やダイキャスト製とすることができる。
【００２０】
まず、小ギア部材１０を説明する。
図３は、小ギア部材を示す図であり、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は側断面図である。
小ギア部材１０は、ギア部１１と、同ギア部１１から同軸上に延びるシャフト部１５と、を有し、軸芯上には軸孔１３が貫通している。シャフト部１５の外面１５ａは、回転対称外周面（この例では正面形状が円形）となっている。シャフト部１５の反ギア部側の端面には、軸方向に突出した凸部１７が形成されている。図３（Ａ）に示すように、凸部１７の外周面には、外方向に突出する外突部１８が、等しい中心角度で８個形成されている。
【００２１】
次に、大ギア部材３０を説明する。
図４は、大ギア部材を示す図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は側断面図である。
大ギア部材３０は、スリーブ部３１と、スリーブ部３１の一方の端部から外方向に拡がるフランジ部３３とを有し、両部は同じ軸芯上に並んでいる。フランジ部３３の外周には、軸芯を中心としたギア３４が切られている。スリーブ部３１の、反フランジ部側の内周面３１ａは、小ギア部材１０のシャフト部１５の外面１５ａの回転対称外周面と同じ形状の回転対称内周面（この例では正面形状が円形）となっている。回転対称内周面３１ａの長さは、小ギア部材１０のシャフト部１５の回転対称外周面１５ａの長さとほぼ等しい。
【００２２】
さらに、スリーブ部３１の、回転対称内周面３１ａの奥側（ギア部側）には、軸方向に凹んだ凹部３５が形成されている。凹部３５は、正面形状が、小ギア部材１０の凸部１７に設けられた外突部１８の個数と同じ数の隅部を有する多角形となるように形成されている。つまり、この例の場合、外突部１８の個数が８個であるので、凹部３５の正面形状は、８個の隅部３６を有する軸芯を中心とする八角形となる。凹部３５の径は、小ギア部材１０の凸部１７の径とほぼ等しく、深さは凸部１７の長さとほぼ等しい。凹部３５の奥側（ギア部側）は、ベース部３７であり、軸芯には軸孔３８が貫通している。軸孔３８の径は、小ギア部材１０の軸孔１３の径に等しい。
【００２３】
スリーブ部３１の、凹部３５の各側面（八角形の各辺に当たる面）の、外側の部分には、外周面からえぐられた肉盗み部４１が設けられている。そして、同肉盗み部４１に連続するフランジ部３３の基部には、同部を貫通する孔部４３が開けられている。肉盗み部４１と孔部４３の正面形状は、図４（Ａ）に示すように、放射状外方向に向かって広がる略台形状である。詳細には、肉盗み部４１の内側の縁は、スリーブ部３１の曲率とほぼ同じ曲率の円弧であり、円弧の長さは、凹部３５の側面の幅よりもやや狭い。連通する肉盗み部４１と孔部４３の幅は、この縁から外方向に向かって徐々に拡がっている。このような肉盗み部４１及び孔部４３を設けることにより、スリーブ部３１の凹部３５の各側面の外側の部分３１ｂの厚さが薄くなっている。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すように、小ギア部材１０と大ギア部材３０とは、小ギア部材１０のシャフト部１５を、大ギア部材３０のスリーブ部３１に挿入することにより同軸上に連結されている。両部材１０、３０の軸孔１３、３８は連通し、シャフト部１５はスリーブ部３１に嵌合して、シャフト部１５の先端面に形成された凸部１７が、スリーブ部３１の凹部３５に嵌合している。この際、図２（Ｃ）に示すように、凸部１７の外周面に設けられた外突部１８が、凹部３５の隅部３６に位置するように、両部材１０、３０が位置決めされている。これにより、外突部１８が隅部３６に係合し、両部材１０、３０は一体に回転する。また、小ギア部材１０のシャフト部１５の外周面１５ａと大ギア部材３０のスリーブ部３１の内周面３１ａとは、同じ回転対称形（この例では正面形状が円形）であるので、両周面１５ａ、３１ａが密に接触し、両部１５、３１は密に嵌合する。両部材１０、３０は、例えば、嵌合部のガタをなくすために、軽圧入で組み込むことができる。
【００２５】
次に、トルクリリース機構２０について説明する。
図５は、トルクリリース機構を説明する図であり、図５（Ａ）はトルクが所定値以下の場合の、両ギア部材の係合部の一部を模式的に示す図であり、図５（Ａ）はトルクが所定値を超えた場合の、両ギアの係合部の一部を模式的に示す図である。
小ギア部材１０あるいは大ギア部材３０のいずれかにかかるトルクが所定値以下の場合、図５（Ａ）に示すように、小ギア部材１０の凸部１７に設けた外突部１８と大ギア部材３０の凹部３５の隅部３６との摩擦係合力によりトルクが伝達される。
【００２６】
しかし、いずれかの部材に外突部１８と隅部３６との係合が耐えきれなくなるほどのトルクがかかると、両部材が相対的に回転しようとして、外突部１８が隅部３６から離れようとする。つまり、図５（Ａ）の想像線に示すように、外突部１８が隅部３６から凹部３５の側面に沿って円周方向（この図では反時計方向）に相対的に移動しようとする。ここで、外突部１８の先端（隅部３６）と軸芯Ｏ間の距離Ｌ１と、凹部３５の側面の中心と軸芯Ｏ間の距離Ｌ２とは、Ｌ１＞Ｌ２の関係である。図５（Ａ）の想像線で示すように、外突部１８が凹部３５の隅部３６から側面に沿って円周方向に側面の中心まで移動した場合、前述の寸法関係により、外突部１８と凹部３５の側面との間で寸法的な干渉が生じる。この干渉により、外突部１８が側面を押し広げる、あるいは、側面が外突部１８を押し付けるように作用する圧縮力が生じる。この例では、側面の外側に、肉盗み部４１によって厚さが薄くなり、弾性変形しやすいスリーブ部３１ｂが存在するので、圧縮力によって、図５（Ｂ）に示すように、外突部１８が側面を外方向に押し広げる。言い換えると、このようにスリーブ部３１ｂが外方向に弾性変形することによって、外突部１８が、最も弾性変形性が発揮される凹部３５の側面の中心付近まで移動できる。つまり、両ギア部材１０、３０間に同軸上の角度滑りが生じ、トルクの伝達が遮断される。なお、この角度滑りの際、前述のように小ギア部材１０のシャフト部１５は、大ギア部材３０のスリーブ部３１に密に嵌合しているので、両部材の同軸度が維持され、軸ブレが生じない。
【００２７】
このような角度滑りによって過大なトルクがリリースされるので、過大トルク時に各ギア部材のギアの破壊を防ぐことができる。
【００２８】
なお、角度滑りが生じる際は、小ギア部材１０の凸部１７の外突部１８は、滑り前に係合していた大ギア部材３０の凹部３５の隅部３６から、隣あるいはさらに次の隅部３６まで滑り、弾性変形していたスリーブ部３１は元の形状に戻る。そして、過大トルクが収まった後は、再びトルク伝達可能状態となる。
【００２９】
この歯車組立体においては以下のような変更が可能である。
（１）小ギア部材１０の凸部１７に設けた外突部１８の数（大ギア部材３０の凹部３５の隅部３６の数）を８個以外とすることもできる。ただし、前述の、外突部先端と軸芯間の距離Ｌ１と、凹部の側面の中心と軸芯間の距離Ｌ２との差を考慮すると、８個以上であることが好ましい。
（２）小ギア部材１０の凸部１７の正面形状を多角形とし、大ギア部材３０の凹部３５の側面に、凸部１７の角部と同じ数の突部を設けてもよい。
（３）大ギア部材３０に設けた肉盗み部４１と孔部４３を、小ギア部材１０の凸部１７の、外突部１８の内側の部分に設けてもよい。
（４）大ギア部材３０の凹部３５の正面形状の多角形の各辺は、必ずしも直線でなくてもよい。
【００３０】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る歯車組立体を説明する分解斜視図である。
図７は、図６の歯車組立体の側断面図である。
図８は、小ギア部材を示す図であり、図８（Ａ）は正面図、図８（Ｂ）は側断面図である。
図９は、大ギア部材を示す図であり、図９（Ａ）は正面図、図９（Ｂ）は側断面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）の一部を拡大して示す図である。
この例の歯車組立体１Ａも、第１の実施の形態と同様に、同軸上に連結される小ギア部材１０Ａと大ギア部材３０Ａとからなり、両部材の間に過大トルクリリース機構２０Ａが設けられている。小ギア部材１０Ａ及び大ギア部材３０Ａは樹脂（ナイロン系エンジニアプラスチック）製である。以下、図１の歯車組立体１と異なる部分を主に説明する。図１の歯車組立体と同じ構成・作用を有する部品・部材は、図１と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図８に示すように、小ギア部材１０Ａの凸部１７（第１凸部という）の先端面には、軸方向に突出した第２凸部２７が形成されている。第２凸部２７の径は、第１凸部１７の径よりも小さい。第２凸部２７の外周面には、外方向に突出する外突部２８が、等しい中心角度で８個形成されている。ここで、図８（Ａ）に示すように、第１凸部１７の外突部１８と第２凸部２７の外突部２８の円周方向位置はほぼ等しい。
【００３２】
図９に示すように、大ギア部材３０Ａの凹部３５（第１凹部という）の奥側（フランジ部３３側）には、軸方向に凹んだ第２凹部４５が形成されている。第２凹部４５の径は、第１凹部３５の径よりも小さく、小ギア部材１０Ａの第２凸部２７の径とほぼ等しい。また、第２凹部４５の長さは、第２凸部２７の長さとほぼ等しい。第２凹部４５も、正面形状が、小ギア部材１０Ａの第２凸部２７に設けられた外突部２８の個数と同じ数の隅部を有する多角形となるように形成されている。この例の場合、第２凹部の正面形状は、８個の隅部４６を有する軸芯を中心とする八角形となる。なお、図９（Ｃ）に示すように、第１凹部３５の隅部３６の円周方向位置と第２凹部４５の隅部４６の円周方向位置とは、所定の中心角度θ（この例では２〜７°）ずれている。
【００３３】
次に、小ギア部材１０Ａと大ギア部材３０Ａとの係合について、図７、図１０を参照して説明する。
図１０は、大ギア部材と小ギア部材とを係合状態を模式的に説明する図である。
図７に示すように、小ギア部材１０Ａと大ギア部材３０Ａとは、小ギア部材１０Ａのシャフト部１５を、大ギア部材３０Ａのスリーブ部３１に挿入することにより同軸上に連結されている。シャフト部１５はスリーブ部３１に嵌合しており、シャフト部３１の先端面に形成された第１凸部１７は、スリーブ部３１の第１凹部３５に嵌合し、第２凸部２７が第２凹部４５に嵌合している。ただしこの例においては、図９（Ｃ）に示したように、大ギア部材３０Ａの第１凹部３５の隅部３６の円周方向位置と第２凹部４５の隅部４６の円周方向位置とが異なるので、例えば、小ギア部材１０Ａの第２凸部２７の外突部２８を大ギア部材３０Ａの第２凹部４５の隅部４６に係合させると、第１凸部１７の外突部１８は、第１凹部３５の隅部３６に係合しない。
【００３４】
そこで、第２凸部２７の外突部２８を第２凹部４５の隅部４６に係合させた状態で、第１凸部１７の外突部１８を第１凹部３５の隅部３６に強制的に係合させると、図１０に示すように、本来同じ円周方向位置（図のラインＯＰ）にある第１凸部１７の外突部１８と第２凸部２７の外突部２８とが同じ円周方向位置に並ぼうとして、軸方向に離れた両係合部間に引き合う力が発生し、両部材がねじれる。具体的には、第１凸部１７の外突部１８と第１凹部３５の隅部３６との係合部に反時計方向に回転する力がかかり、第２凸部２７の外突部２８と第２凹部４５の隅部４６との係合部には、その反対方向である時計方向に回転する力がかかる。この力の関係により、小ギア部材１０Ａと大ギア部材３０Ａとの間にねじれの予圧がかかり、両者がガタつかなくなる。
【００３５】
第１の実施の形態の歯車組立体１においては、トルクリリース機構の繰り返し動作によっては、各部材の弾性の劣化や疲労による回転ガタや、クリープによる部品のガタが発生する。一方、第２の実施の形態の歯車組立体１Ａにおいては、前述したような大ギア部材３０Ａと小ギア部材１０Ａとの間に、素材の弾性変形により引き合う方向のねじれ力が作用しているので、両者の係合力が高められる。このため、回転ガタや部品のガタを低減できる。さらに、滑り状態から復帰する時の音の低減にも効果がある。
【００３６】
この例の歯車組立体においては、前述の変更例の他に以下の変更が可能である。
（１）小ギア部材１０Ａの第１の外突部１８と第２の外突部２８とは、必ずしも同じ円周方向位置に並んでいなくてもよい。つまり、第１の外突部１８と第１の隅部３６とが係合する第１の係合部と、第２の外突部２８と第２の隅部４６とが係合する第２の係合部との間に、円周方向において引き合う力が発生する関係であればよい。
【００３７】
次に、図１の歯車組立体を有する減速機について説明する。
図１１は、図１の歯車組立体を有する減速機の構成の一例を模式的に説明する側断面図である。
この例の減速機５０は、モータ５１の回転軸５１ａ（入力軸）と、同回転軸５１ａと第１の歯車組立体６０と第２の歯車組立体７０とを介して回転が伝達される出力軸５７とを有する。
【００３８】
モータ５１はケーシング５５の側面に取り付けられており、回転軸５１ａはケーシング５５内に突き出ている。回転軸５１ａの先端にはギア５２が固定されている。このギア５２は、第１の歯車組立体６０と噛み合っている。第１の歯車組立体６０は、ピニオン軸６１に固定された、大径の入力ギア６２と小径の出力ギア６３とを有する。ピニオン軸６１の両端は、軸受６５によってケーシング５１に支持されている。モータ軸５１ａのギア５２は、第１の歯車組立体６０の入力ギア６２に噛み合っている。第１の歯車組立体６０の出力ギア６３は、第２の歯車組立体７０と噛み合っている。
【００３９】
第２の歯車組立体７０は、ピニオン軸７１固定された、図１で示した歯車組立体１を有する。ピニオン軸７１は、歯車組立体１の両部材１０、３０の軸孔を貫通して固定されており、両端は軸受７２によってケーシング５５に支持されている。第１の歯車組立体６０の出力ギア６３は、第２の歯車組立体７０の大ギア部材３０のフランジ部に形成されたギア３４に噛み合っている。出力軸５７にはギア５８が固定されており、両端が軸受５９でケーシング５５に支持されている。第２の歯車組立体７０の小ギア部材１８のギア１１は、出力軸５７に固定されたギア５８と噛み合っている。
【００４０】
モータ５１の回転は第１及び第２の歯車組立体６０、７０によって減速されて出力軸５７に伝えられる。また、最も出力軸５７寄りで歯車組立体７０により過大トルクをリリースしているので、減速機内の各パーツの破壊を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る歯車組立体の分解斜視図である。
【図２】図１の歯車組立体を示す図であり、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は側断面図、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図３】小ギア部材を示す図であり、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は側断面図である。
【図４】大ギア部材を示す図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は側断面図である。
【図５】トルクリリース機構を説明する図であり、図５（Ａ）はトルクが所定値以下の場合の、両ギア部材の係合部の一部を模式的に示す図であり、図５（Ａ）はトルクが所定値を超えた場合の、両ギアの係合部の一部を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る歯車組立体を説明する分解斜視図である。
【図７】図６の歯車組立体の側断面図である。
【図８】小ギア部材を示す図であり、図８（Ａ）は正面図、図８（Ｂ）は側断面図である。
【図９】大ギア部材を示す図であり、図９（Ａ）は正面図、図９（Ｂ）は側断面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）の一部を拡大して示す図である。
【図１０】大ギア部材と小ギア部材とを係合状態を模式的に説明する図である。
【図１１】図１の歯車組立体を有する減速機の構成の一例を模式的に説明する側断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 歯車組立体
１０ 小ギア部材 １１ ギア部
１３ 軸孔 １５ シャフト部
１７ 凸部（第１凸部） １８ 外突部（第１外突部）
２０ 過大トルクリリース機構
２７ 第２凸部 ２８ 第２外突部
３０ 大ギア部材 ３１ スリーブ部
３３ フランジ部 ３４ ギア
３５ 凹部（第１凹部） ３６ 隅部（第１隅部）
３７ ベース部 ３８ 軸孔
４１ 肉盗み部 ４３ 孔部
４５ 第２凹部 ４６ 第２隅部
５０ 減速機 ５１ モータ
５２ ギア ５５ ケーシング
５７ 出力軸 ５８ ギア
６０ 第１の歯車組立体 ６１ ピニオン軸
６２ 入力ギア ６３ 出力ギア
６５ 軸受け ７０ 第２の歯車組立体
７１ ピニオン軸 ７２ 軸受け
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸上において連結された小ギア部材と大ギア部材、及び、両部材の間に設けられた過大トルクリリース機構からなる歯車組立体であって、
いずれか一方の部材には凹部が形成されており、
他方の部材には、前記凹部と嵌合して両部材間でトルク伝達する凸部が形成されており、
前記凹部が、前記軸の垂直断面において同軸を中心とする多角形をしており、
前記凸部が、前記凹部の多角形の各隅部に係合する外突部を有しており、
前記トルクが所定値以下では、前記凹部の隅部と前記外突部の係合により両部材間でトルク伝達され、
前記過大トルクリリース機構として、前記トルクが所定値を超えたときに、前記凸部の外突部が前記凹部の隅部から該凹部の側面上を滑って両凹凸部間で同軸周りの角度滑りが生じる機構が設けられており、
該角度滑りによって発生する、前記凹部の側面と前記凸部の外突部との間に生じる圧縮力を緩和する弾性変形部が、前記凹部の側面又は前記凸部の外突部の近傍に形成されていることを特徴とする過大トルクリリース機構付き歯車組立体。
【請求項２】
前記角度滑りによって発生する、前記凹部の側面と前記凸部の外突部との間に生じる圧縮力が、
前記凸部の外突部先端と前記軸間の距離Ｌ１と、前記凹部の側面の中心付近と前記軸間の距離Ｌ２とが、Ｌ１＞Ｌ２の関係であることによって、前記外突部が前記側面を押し上げる、あるいは、前記側面が前記外突部を押し下げるように作用する力であることを特徴とする請求項１に記載の歯車組立。
【請求項３】
前記小ギア部材が、
ギア部と、該ギア部から同軸上に延びるシャフト部と、を有し、
該シャフト部の先端に前記凸部が形成されており、
前記大ギア部材が、
スリーブ部と、該スリーブ部の一方の端部から外方向に拡がり、周囲にギアが切られたフランジ部と、を有し、
前記スリーブ部の、前記フランジ部側端部付近の内面に、前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車組立。
【請求項４】
前記弾性変形部が、前記大ギア部材の前記スリーブ部外面における、前記凹部の各側面の外側に位置する部分に形成された肉盗み部と、該肉盗み部と連通する、前記フランジ部の基部に開けられた孔部と、であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の歯車組立。
【請求項５】
前記小ギア部材のシャフト部外面に回転対称外周面が形成されており、前記大ギア部材のスリーブ部内面に回転対称内周面が形成されており、両周面が密に嵌合することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の歯車組立。
【請求項６】
前記凸部及び凹部が、同軸上に２段に配置されており、
前記２段の凹部の隅部及び前記２段の凸部の外突部のいずれか一方又は双方が、各段において円周方向に小角度ずれて配置されており、
前記トルクが所定値以下のとき、前記ずれて配置されている隅部と外突部との係合部の各々の間に、両部の円周方向における中心位置に引き寄せられるねじれ力が発生することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の歯車組立。
【請求項７】
前記小ギア部材が、
ギア部と、該ギア部から同軸上に延びるシャフト部と、を有し、
該シャフト部の先端に前記２段の凸部が形成されており、
前記大ギア部材が、
スリーブ部と、該スリーブ部の一方の端部から外方向に拡がり、周囲にギアが切られたフランジ部と、を有し、
前記スリーブ部の、前記フランジ部側端部の内面に、前記２段の凹部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の歯車組立。
【請求項８】
入力軸と、該入力軸と複数の歯車組立体を介して回転を伝達される出力軸と、を有する減速機であって、
前記出力軸の一段前側に設けられた歯車組立体が、請求項１〜７のいずれか１項に記載の歯車組立体であることを特徴とする減速機。
【請求項１】
同軸上において連結された小ギア部材と大ギア部材、及び、両部材の間に設けられた過大トルクリリース機構からなる歯車組立体であって、
いずれか一方の部材には凹部が形成されており、
他方の部材には、前記凹部と嵌合して両部材間でトルク伝達する凸部が形成されており、
前記凹部が、前記軸の垂直断面において同軸を中心とする多角形をしており、
前記凸部が、前記凹部の多角形の各隅部に係合する外突部を有しており、
前記トルクが所定値以下では、前記凹部の隅部と前記外突部の係合により両部材間でトルク伝達され、
前記過大トルクリリース機構として、前記トルクが所定値を超えたときに、前記凸部の外突部が前記凹部の隅部から該凹部の側面上を滑って両凹凸部間で同軸周りの角度滑りが生じる機構が設けられており、
該角度滑りによって発生する、前記凹部の側面と前記凸部の外突部との間に生じる圧縮力を緩和する弾性変形部が、前記凹部の側面又は前記凸部の外突部の近傍に形成されていることを特徴とする過大トルクリリース機構付き歯車組立体。
【請求項２】
前記角度滑りによって発生する、前記凹部の側面と前記凸部の外突部との間に生じる圧縮力が、
前記凸部の外突部先端と前記軸間の距離Ｌ１と、前記凹部の側面の中心付近と前記軸間の距離Ｌ２とが、Ｌ１＞Ｌ２の関係であることによって、前記外突部が前記側面を押し上げる、あるいは、前記側面が前記外突部を押し下げるように作用する力であることを特徴とする請求項１に記載の歯車組立。
【請求項３】
前記小ギア部材が、
ギア部と、該ギア部から同軸上に延びるシャフト部と、を有し、
該シャフト部の先端に前記凸部が形成されており、
前記大ギア部材が、
スリーブ部と、該スリーブ部の一方の端部から外方向に拡がり、周囲にギアが切られたフランジ部と、を有し、
前記スリーブ部の、前記フランジ部側端部付近の内面に、前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車組立。
【請求項４】
前記弾性変形部が、前記大ギア部材の前記スリーブ部外面における、前記凹部の各側面の外側に位置する部分に形成された肉盗み部と、該肉盗み部と連通する、前記フランジ部の基部に開けられた孔部と、であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の歯車組立。
【請求項５】
前記小ギア部材のシャフト部外面に回転対称外周面が形成されており、前記大ギア部材のスリーブ部内面に回転対称内周面が形成されており、両周面が密に嵌合することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の歯車組立。
【請求項６】
前記凸部及び凹部が、同軸上に２段に配置されており、
前記２段の凹部の隅部及び前記２段の凸部の外突部のいずれか一方又は双方が、各段において円周方向に小角度ずれて配置されており、
前記トルクが所定値以下のとき、前記ずれて配置されている隅部と外突部との係合部の各々の間に、両部の円周方向における中心位置に引き寄せられるねじれ力が発生することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の歯車組立。
【請求項７】
前記小ギア部材が、
ギア部と、該ギア部から同軸上に延びるシャフト部と、を有し、
該シャフト部の先端に前記２段の凸部が形成されており、
前記大ギア部材が、
スリーブ部と、該スリーブ部の一方の端部から外方向に拡がり、周囲にギアが切られたフランジ部と、を有し、
前記スリーブ部の、前記フランジ部側端部の内面に、前記２段の凹部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の歯車組立。
【請求項８】
入力軸と、該入力軸と複数の歯車組立体を介して回転を伝達される出力軸と、を有する減速機であって、
前記出力軸の一段前側に設けられた歯車組立体が、請求項１〜７のいずれか１項に記載の歯車組立体であることを特徴とする減速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−９６２９５（Ｐ２０１０−９６２９５Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６８４８２（Ｐ２００８−２６８４８２）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（５９３１３７５５４）株式会社東京マイクロ (23)
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（５９３１３７５５４）株式会社東京マイクロ (23)
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