JP2004100843A

JP2004100843A - トルクリミッタ付き減速機構

Info

Publication number: JP2004100843A
Application number: JP2002264249A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Ogiwara; 荻原　英之
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Nidec Seimitsu Corp
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】原動節から従動節への動力伝達状態でも従動節を手動等の外力で操作できるトルクリミッタ付き減速機構の提供。
【解決手段】トルクリミッタ付き減速機構５は、モータシャフト４２に軸着された太陽摩擦車のテーパ状摩擦輪５１ｂと、遊星球保持器５３の出力軸５３ａを回動可能に支承するラジアル軸受部５２ａ及び外側固定リング部５２ｂを有するケース５２と、筒状部分５３ｂの等間隔３箇所に遊星球５４を位置決め保持するための切欠き５３ｃを有する遊星球保持器５３と、太陽摩擦車５１に外接すると同時に樹脂製ケース５２の外側固定リング部５２ｂに内接する３個の遊星球５４とを備える。遊星球５４のテーパ状摩擦輪５１ｂに外接する外周面の摩擦は遊星球５４の外側固定リング部５２ｂに内接する内周面の摩擦よりも大きい。
【選択図】　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動節から従動節への動力伝達状態でも従動節を手動等の外力で自由操作できるトルクリミッタ付き減速機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
折畳式携帯電話機は多数の押し釦等を配列した本器と液晶画面を有する蓋器とがヒンジ機構により開閉可能となっている。通常、手動で蓋器を開閉するものであるが、自動で開蓋できる折畳式携帯電話機が知られている。この半自動式蓋器開閉機構は、手動による閉蓋過程でバネ材に弾性復元力を蓄積すると共に蓋器を本器にロックし、開蓋過程ではヒンジ機構側の押し釦の押し込みでロック解除すると、バネ材の弾性復元力により蓋器を跳ね上げて開くものである。蓋器の急激な跳ね上げを抑制するために、グリースダンパーなどが内蔵されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の半自動式蓋器開閉機構にあっては、次のような問題点があった。
【０００４】
閉蓋過程は手動にて行うため、その際、両手操作を必要とする。そのため、荷物携行時などでは荷物を一旦置くか、蓋器を身体等に押し付けて閉蓋しなければならない。懐中の折畳式携帯電話機を取り出す際は本器と蓋器とが折り畳まれており、また視認し難いため、片手で把持してから握り直して、両手で開蓋動作を行わなければならないが、閉蓋動作では既に本器を片手で把持しているから、むしろ閉蓋動作の方が自動化を必要とする。この点を解決するものとして、開閉動作をモータドライブで実現する方法も考えられるが、モータドライブ中、蓋器に手動等の外力が加わると、モータの過負荷状態を招き、動力伝達機構の損傷又はモータ過熱を生じる。
【０００５】
他方、折畳式携帯電話機に限らず、パソコンなどの蓋器には大画面の液晶パネルが搭載されているため、実装容易で、蓋器に衝撃を加えない滑らかな自動開閉機構を装備することが要請されていた。
【０００６】
そこで、上記問題点に鑑み、本発明の第１の課題は、原動節から従動節への動力伝達状態でも従動節を手動等の外力で自由操作できるトルクリミッタ付き減速機構を提供することにある。また、本発明の第２の課題は、そのトルクリミッタ付き減速機構とモータとを一体化して成るトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを提供することにある。更に、本発明の第３の課題は、そのトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータをヒンジ機構を有する開閉装置に適用して成る自動開閉装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記第１の課題を解決するために、本発明に係るトルクリミッタ付き減速機構は、出力軸を有し、外側固定リングに対し回動可能に支承されて外側固定リングに内接する複数個の転動遊星体を転動可能に保持する遊星体保持器と、転動遊星体が外接し、入力軸により回動する太陽摩擦車とを備えている。この転動遊星体としては、鋼球等の球体が一般的であるが、遊星ローラでも構わない。そして、転動遊星体の太陽摩擦車に外接する外周面の摩擦は転動遊星体の外側固定リングに内接する内周面の摩擦よりも大きく設定されている。
【０００８】
原動節としての入力軸が一方向に回転駆動すると、太陽摩擦車の一方向回転が転動遊星体の逆方向自転として転動遊星体に伝達されるため、転動遊星体が一方向に公転し、この動きに押されて遊星体保持器が一方向に回転するので、出力軸が転動遊星体の公転速度で一方向に回転する。入力軸が逆方向に回転駆動する場合は、出力軸が転動遊星体の公転速度で逆方向に回転する。
【０００９】
入力軸が一方向に回転駆動している状態において、外力により出力軸がロックされるときは、転動遊星体の太陽摩擦車に外接する外周面の摩擦が転動遊星体の外側固定リングに内接する内周面の摩擦よりも大きく設定されているため、転動遊星体と外側固定リングの内周面との間にスリップが生じ、転動遊星体が空転し、伝達トルクの閾値を超えてトルクリミット状態になる。
【００１０】
また、入力軸の回転停止中、外力により出力軸が一方向に回転されるときは、転動遊星体は遊星体保持器に保持されて外側固定リングの内周面をスリップしながら一方向に略１公転１自転することになり、太陽摩擦車は一方向に回転する。
【００１１】
このように、入力軸の回転駆動中に、手動等の外力が出力軸に加わった場合、トルクリミッタ動作により動力伝達が転動遊星体と外側固定リングの内周面との間で遮断される。換言すれば、入力軸から出力軸への動力伝達の状態でも従動節を手動等の外力で自由操作できる。また、太陽摩擦車の外周面の径と外側固定リングの内周面の径との比が減速比となっているため、コンパクトな減速機を得ることができる。
【００１２】
転動遊星体の太陽摩擦車に外接する外周面をゴム材質で構成した場合には、その外周面の摩擦を転動遊星体の外側固定リングに内接する内周面の摩擦よりも大きく設定することが容易となり、また、そのゴム弾性により転動遊星体を外側固定リングの内周面に確実に圧接させることができる。
【００１３】
転動遊星体の太陽摩擦車に外接する外周面をテーパ面とした場合には、転動遊星体の組み込み等が容易となるばかりか、楔作用により転動遊星体を外側固定リングの内周面に確実に圧接させることができ、初期設定が容易である。
【００１４】
このトルクリミッタ付き減速機構とモータとの一体化構成としては、モータケースの端面から突出したモータシャフトを入力軸としてこれに太陽摩擦車を軸着し、モータケースの端面側に外側固定リングを取り付けて成る。このトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータは棒状で、出力軸を恰もモータシャフトとして扱うことができるので、ユニット化を実現でき、各種装置への実装が頗る容易となる。なお、モータケースと外側固定リングを共通ケースとして一体構成しても良い。ベアリングも節約できるので、部品点数の削減により低コスト化を実現できる。
【００１５】
更に、ヒンジ機構の介在により第１部材と第２部材とが相対的に開閉可能な自動開閉装置は、ヒンジ機構の回転中心線上に、上記トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータの軸線を斉一させてこれを第１部材側に固定し、出力軸の係合部を第２部材側でヒンジ機構の回転中心線上に形成された被係合部に係合して成る。モータが正回転すると、第２部材は第１部材に対して正回転し、モータが逆回転すると、第２部材は第１部材に対して逆回転する。モータ回転中に第２部材を手動で開閉すこともロックすることもできる。また、モータ回転の停止中では、第２部材を手動で開閉すことができる。
【００１６】
通常、ヒンジ機構は相離間した位置に第１及び第２の回り対偶部を有しているものであるが、トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを第１の回り対偶部と第２の回り対偶部との間に取り付けて成る場合は、デットスペースの有効活用や外観体裁の向上を図ることができる。このトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを取り付けるための取付部は、例えば、当該トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータが中空部に収まる筒状部とすることができる。
【００１７】
なお、この自動開閉装置は折畳式携帯電話機やノート型パソコンに用いるに適している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１はトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを採用した折畳式携帯電話機を示す分解斜視図、図２は同トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを示す分解斜視図、図３は同トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータに用いる摩擦車の分解斜視図、図４（ａ）は同トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを示す正面図、図４（ｂ）はその左側面図、図４（ｃ）はその右側面図、図５（ａ）は同ルクリミッタ付き減速機構を備えたモータにおいて右半分であるトルクリミッタ付き減速機構を縦断して示す部分断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＤ−Ｄ線に沿って切断した状態を示す矢視図である。
【００１９】
本例の折畳式携帯電話機は、多数の押し釦１２を配列した本器１と液晶画面２２を有する蓋器２とがヒンジ機構により開閉可能となっている。即ち、本器１の縁部で相離間した位置には軸止め環１４，１５が一体的に形成され、また、蓋器２の縁部には空き間２６を措いて筒状軸受部２４と環状軸受部２５とが一体的に形成されている。軸止め環１４と軸止め環１５との間で軸止め環１５に近接した位置には、空き間２６に嵌る円状突部１６が一体的に形成されている。軸止め環１４と円状突部１６との間には筒状軸受部２４が挟まると共に、円状突部１６と軸止め環１５との空き間１７には環状軸受部２５が挟まる。一方のキャップ兼ヒンジ軸１８は軸止め環１４内に締まり嵌めで嵌入すると共に、筒状軸受部２４内に隙間嵌めで嵌入する。また、他方のキャップ兼ヒンジ軸１９は軸止め環１５内に締まり嵌めで嵌入すると共に、環状軸受部２５内に隙間嵌めで嵌入する。このため、一方の回り対偶部は軸止め環１４，キャップ兼ヒンジ軸１８及び筒状軸受部２４で構成され、他方の回り対偶部は軸止め環１５，キャップ兼ヒンジ軸１９及び環状軸受部２５で構成されている。
【００２０】
本例のトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータ３は筒状軸受部２４内に取り付けられ、そのモータ軸線はヒンジ軸の回転中心線上に位置決めされている。筒状軸受部２４内に取り付けられたモータ３における出力軸（後述する）のマイナスドライバー形の係合部Ａは、円状突部１６の端面中央（ヒンジ軸の回転中心線上）に形成された長溝状被係合部Ｂに差し込まれている。係合部Ａと長溝状被係合部Ｂとが継手を構成する。なお、モータ３の端子Ｔはリード線（図示せず）を介して本器１と蓋器２に共通のフレキシブル基板（図示せず）に接続されていると共に、本器１の側面には蓋開閉用のスライド式スイッチ（図示せず）が設けられている。
【００２１】
トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータ３は、ブラシ付きモータ４とトルクリミッタ付き減速機構５とを一体化構成して成る。ブラシ付きモータ４は通例の小形モータである。ブラシ付きモータ４とトルクリミッタ付き減速機構５とは取付部材（アダプター）６を媒介として軸方向に連結されている。この取付部材６は、ブラシ付きモータ４の端面から突出したモータシャフト４２を貫通するため貫通孔６ａを有し、モータケース４１の端面にネジＳ，Ｓを以って連結している。
【００２２】
トルクリミッタ付き減速機構５は、取付部材６から突出したモータシャフト４２に軸着された太陽摩擦車５１を有する。この太陽摩擦車５１は、図３に示す如く、樹脂製ブッシュ５１ａとこれに嵌めたゴム製のテーパ状摩擦輪５１ｂとから成る。
【００２３】
トルクリミッタ付き減速機構５は、外側固定リングとして滑性樹脂製ケース５２を有する。なお、ケース５２は金属製ケースでも構わない。この樹脂製ケース５２は、一方の端面に後述する遊星球保持器５３の出力軸５３ａを回動可能に支承するラジアル軸受部５２ａと、円筒状の外側固定リング部５２ｂと、この外側固定リング部５２ｂから他方の端面側に一体的に張り出てモータケース４１と取付部材６との接合境界溝に掛かり止めする一対の掛止爪５２ｃとから成る。
【００２４】
従動節としての遊星球保持器５３は樹脂製で、筒状部分５３ｂの等間隔３箇所に樹脂製の遊星球５４を位置決め保持するための切欠き５３ｃを有し、端面側に出力軸５３ａを一体的に有している。なお、遊星球５４は鋼球でも構わない。出力軸５３ａの先端側にはマイナスドライバー形の係合部Ａが形成されている。遊星球保持器５３の筒状部分５３ｂは太陽摩擦車５１と樹脂製ケース５２との間に位置し、３個の遊星球５４は太陽摩擦車５１に外接すると同時に樹脂製ケース５２の外側固定リング部５２ｂに内接している。ここで、ゴム製のテーパ状摩擦輪５１ｂの摩擦係数は外側固定リング部５２ｂの摩擦係数よりも大きいのえ、遊星球５４のテーパ状摩擦輪５１ｂに外接する外周面の摩擦は遊星球５４の外側固定リング部５２ｂに内接する内周面の摩擦よりも大きい。
【００２５】
図６（ａ）に示す如く、モータシャフト４２が時計回り方向に回転駆動すると、テーパ状摩擦輪５１ｂの弾性により遊星球６４が外側固定リング部５２ｂに圧接されているため、テーパ状摩擦輪５１ｂの時計回り方向の回転が反時計回り方向の自転として遊星球５４に伝達されると同時に、遊星球５４が時計回り方向に公転し、この公転動きに押されて遊星球保持器５３が時計回り方向に回転するので、出力軸５３ａが遊星球５４の公転速度で時計回り方向に回転する。同様にして、モータシャフト４２が反時計回り方向に回転駆動すると、出力軸５３ａが遊星球５４の公転速度で反時計回り方向に回転する。
【００２６】
図６（ｂ）に示す如く、モータシャフト４２が時計回り方向に回転駆動している状態において、外力により出力軸５３ａがロックされるときは、テーパ状摩擦輪５１ｂに外接する外周面の摩擦は遊星球５４の外側固定リング部５２ｂに内接する内周面の摩擦よりも大きいため、遊星球５４と外側固定リング部５２ｂの内周面との間にスリップが生じ、遊星球５４が空転し、伝達トルクの閾値を超えてトルクリミット状態になる。
【００２７】
また、図６（ｃ）に示す如く、モータシャフト４２が時計回り方向に回転駆動する期間において、外力により出力軸５３ａが時計回り方向に回されるときは、遊星球５４は遊星球保持器５３に保持されて外側固定リング部５２ｂの内周面をスリップしながら時計回り方向に略１公転１自転することになり、太陽摩擦車５１は時計回り方向に供回りする。
【００２８】
このように、モータシャフト４２の回転駆動中に、手動等の外力が出力軸５３ａ等の従動節に加わった場合、トルクリミッタ動作により動力伝達が遊星球５４と外側固定リング部５２ｂの内周面との間で遮断される。換言すれば、動力伝達の状態でも従動節を手動等の外力で自由操作できる。また、太陽摩擦車５１の外周面の径と外側固定リング部５２ｂの内周面の径との比が減速比となっているため、コンパクトな減速機を得ることができる。
【００２９】
ここで特に、テーパ状摩擦輪５１ｂはゴム材質であるため、その摩擦係数が外側固定リング部５２ｂの内周面の摩擦係数よりも大きく、接触部に窪みを生じるので、トルクリミット時には遊星球５４が外側固定リング部５２ｂの内面で確実にスリップする。また、そのゴム弾性により遊星球５４を外側固定リング部５２ｂの内周面に確実に圧接させることができる。
【００３０】
太陽摩擦車５１の外周面はテーパ面であるので、遊星球５４の組み込み等が容易となるばかりか、楔作用により遊星球５４を外側固定リング部の内周面に確実に圧接させることができる。
【００３１】
このようなトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータ３をヒンジ機構に内蔵した図１の折畳式携帯電話機においては、スライド式スイッチを一方向に変位操作すると、被係合Ｂに接合した係合部Ａが一方向に回転駆するため、蓋器２はヒンジ軸を回転中心として本器１に対し相対的に逆方向に旋回し、蓋器２が開蓋する。例えば、その過程中、外力により蓋器２をロックすることができる。逆に、スライド式スイッチを逆方向に変位操作すると、被係合Ｂに接合した係合部Ａが逆方向に回転駆動するため、蓋器２はヒンジ軸を回転中心として本器１に対し相対的に一方向に旋回し、蓋器２が閉蓋する。例えば、その過程中、外力により蓋器２をロックすることができる。更に、スライド式スイッチを操作せずに、蓋器２を手動で開閉できることは言う迄もない。
【００３２】
特に、本例のトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータ３は棒状小形であることから、筒状軸受部２４内に取り付けることができ、デットスペースの有効活用や外観体裁の向上を図ることができる。
【００３３】
なお、本発明のトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータ３は携帯電話機に限らず、ノート型パソコンやその他装置のヒンジ機構に内蔵でき、自動開閉装置を容易に得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトルクリミッタ付き減速機構は、転動遊星体の太陽摩擦車に外接する外周面の摩擦が転動遊星体の外側固定リングに内接する内周面の摩擦よりも大きく設定されているため、入力軸から出力軸への動力伝達状態でも従動節を手動等の外力で操作できる。また、太陽摩擦車の外周面の径と外側固定リングの内周面の径との比が減速比となっているため、コンパクトな減速機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを採用した折畳式携帯電話機を示す分解斜視図である。
【図２】同実施例に係るトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを示す分解斜視図である。
【図３】同実施例に係るトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータに用いる摩擦車の分解斜視図である。
【図４】（ａ）は同実施例に係るトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを示す正面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）はその右側面図である。
【図５】（ａ）は同実施例に係るトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータにおいて右半分であるトルクリミッタ付き減速機構を縦断して示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ線に沿って切断した状態を示す矢視図である。
【図６】（ａ）は同実施例におけるトルクリミッタ付き減速機構の入力軸を回転駆動させた場合の機構要素の運動態様を示す動作説明図、（ｂ）は同実施例におけるトルクリミッタ付き減速機構の入力軸を回転駆動させた場合で出力軸をロックしたときの機構要素の運動態様を示す動作説明図、（ｃ）は同実施例におけるトルクリミッタ付き減速機構の入力軸が非駆動状態の場合に出力軸を回転したときの機構要素の運動態様を示す動作説明図である。
【符号の説明】
１…本器
２…蓋器
３…トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータ
４…ブラシ付きモータ
５…トルクリミッタ付き減速機構
６…取付部材（アダプター）
６ａ…貫通孔
１２…押し釦
１４，１５…軸止め環
１６…円状突部
１７，２６…空き間
１８，１９…キャップ兼ヒンジ軸
２２…液晶画面
２４…筒状軸受部
２５…環状軸受部
４１…モータケース
４２…モータシャフト
５１…太陽摩擦車
５１ａ…樹脂製ブッシュ
５１ｂ…ゴム製のテーパ状摩擦輪
５２…樹脂製ケース
５２ａ…ラジアル軸受部
５２ｂ…外側固定リング部
５２ｃ…掛止爪
５３…遊星球保持器
５３ａ…出力軸
５３ｂ…筒状部分
５３ｃ…切欠き
５４…遊星球
６ａ…貫通孔
Ａ…係合部
Ｂ…長溝状被係合部
Ｔ…端子
Ｓ…ネジ

Claims

出力軸を有し、外側固定リングに対し回動可能に支承されて前記外側固定リングに内接する複数個の転動遊星体を転動可能に保持する遊星体保持器と、前記転動遊星体が外接し、入力軸により回動する太陽摩擦車とを備え、前記転動遊星体の前記太陽摩擦車に外接する外周面の摩擦が前記転動遊星体の前記外側固定リングに内接する内周面の摩擦よりも大きいことを特徴とするトルクリミッタ付き減速機構。
請求項１において、前記転動遊星体の前記太陽摩擦車に外接する外周面はゴム材質で構成されていることを特徴とするトルクリミッタ付き減速機構。
請求項１又は請求項２において、前記転動遊星体の前記太陽摩擦車に外接する外周面はテーパ面であることを特徴とするトルクリミッタ付き減速機構。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に規定する前記トルクリミッタ付き減速機構を用い、モータケースの端面から突出したモータシャフトを前記入力軸としてこれに前記太陽摩擦車を軸着し、前記モータケースの前記端面側に前記外側固定リングを設けて成ることを特徴とするトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータ。
請求項４において、前記モータケースと前記外側固定リングとは共通ケースであることを特徴とするトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータ。
ヒンジ機構の介在により第１部材と第２部材とが相対的に開閉可能な開閉装置において、前記ヒンジ機構の回転中心線上に、請求項４又は請求項５に規定するトルクリミッタ付き減速機構を備えたモータの軸線を斉一させてこれを第１部材側に固定し、前記出力軸の係合部を第２部材側で前記ヒンジ機構の回転中心線上に形成された被係合部に係合して成ることを特徴とする自動開閉装置。
請求項６において、前記ヒンジ機構は相離間した位置に第１及び第２の回り対偶部を有し、前記トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを第１の回り対偶部と第２の回り対偶部との間に取り付けて成ることを特徴とする自動開閉装置。
請求項７において、前記トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータを取り付けるための取付部は、前記トルクリミッタ付き減速機構を備えたモータが中空部に収まる筒状部であることを特徴とする自動開閉装置。
請求項８に規定する前記自動開閉装置を用いて成ることを特徴とする折畳式携帯電話機。
請求項８に規定する前記自動開閉装置を用いて成ることを特徴とするノート型パソコン。