特許 7099107 ギアユニット、減速装置及び掃除ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-04

(45)【発行日】2022-07-12

(54)【発明の名称】ギアユニット、減速装置及び掃除ロボット

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/08 20060101AFI20220705BHJP

   A47L 9/28 20060101ALI20220705BHJP

   A47L 9/04 20060101ALI20220705BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20220705BHJP

【ＦＩ】

F16H1/08

A47L9/28 E

A47L9/04 A

H02K7/116

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018133482

(22)【出願日】2018-07-13

(65)【公開番号】P2019027595

(43)【公開日】2019-02-21

【審査請求日】2021-06-30

(31)【優先権主張番号】201710617495.6

(32)【優先日】2017-07-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】日本電産株式会社

(72)【発明者】

【氏名】張 鉄城

(72)【発明者】

【氏名】張 学超

(72)【発明者】

【氏名】韓 振旻

【審査官】長清 吉範

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２１５５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－８１７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３３３９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－８１４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５３３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－３２７８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－１１７１４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５４－０５７７７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５６－５６８７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－１８８００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１０４５４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】欧州特許出願公開第０６７７９１３（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ １／０８

Ａ４７Ｌ ９／２８

Ａ４７Ｌ ９／０４

Ｈ０２Ｋ ７／１１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上カバーと下カバーとを備えるカバー部材と、
前記下カバーに固定されたステータと、
前記ステータに対向し、中心軸線を中心として回転可能な回転軸及び磁石を有するロータと、
前記回転軸に固定され、前記回転軸の回転に伴って回転するマスターギアと、
前記マスターギアと噛み合うヘリカルギヤと、
を備え、
前記マスターギア及び前記ヘリカルギヤが前記カバー部材に収納されており、前記上カバーは、前記回転軸の頂端を収納可能な凹所を有するボス部を備え、
前記ロータは、軸方向に移動可能であり、
前記ヘリカルギヤは、軸方向に固定されており、
前記回転軸の回転が停止している時に、前記回転軸の頂端が前記ボス部の前記凹所内にあり、
前記回転軸が回転している時に、前記ヘリカルギヤは、前記マスターギアに付勢し、前記回転軸の頂端が前記ボス部の前記凹所から脱離することを特徴とするギアユニット。

【請求項2】

前記回転軸の頂端が前記ボス部の前記凹所から脱離した状態において、前記磁石の軸方向中心は、前記ステータの軸方向中心に対して、軸方向にずれて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のギアユニット。

【請求項3】

前記下カバーは、前記上カバーへ向かって窪んだ凹部を備え、
前記ロータの少なくとも一部及び前記ステータは、前記凹部に収納されていることを特徴とする請求項１に記載のギアユニット。

【請求項4】

前記ステータ及び前記ロータを備えるアウターロータ型モータであって、
前記磁石は、前記ステータの径方向外側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のギアユニット。

【請求項5】

前記回転軸の下端と軸方向に対向する前記下カバーの上面には、スラストワッシャが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のギアユニット。

【請求項6】

前記上カバーと前記下カバーとは、タッピングビスにより係合することを特徴とする請求項１に記載のギアユニット。

【請求項7】

前記上カバーと前記下カバーとは、掛止係合することを特徴とする請求項１に記載のギアユニット。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか一項に記載のギアユニットを備える減速装置。

【請求項9】

メインブラシ部と、
サイドブラシ部と、
前記メインブラシ部及び前記サイドブラシ部を駆動する請求項８に記載の減速装置と、
を備える掃除ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ギアユニット、減速装置及び掃除ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特開２０１３－８１７７５号公報に記載の掃除ロボットは、ギアユニット、メインブラシ部及びサイドブラシ部を備える。メインブラシ部及びサイドブラシ部のそれぞれは、ギアユニットによって駆動されて回転することで、清掃作業を行うことができる。ギアユニットは、上カバー及び下カバーによって囲まされた空間に収容された複数のギアを備える。従来の掃除ロボットのギアユニットでは、ギアユニットの上カバーが凹所を備え、モータの回転軸の頂端が当該凹所に収容可能であることで、回転軸を位置決めすることができる。掃除ロボットが清掃作業を行う時に、ギアユニットにおけるギアが回転することにより、モータによって発生された駆動力をメインブラシ部及びサイドブラシ部に伝達することができる。

【文献】特開２０１３－８１７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本願発明者は、ギアの回転によりギアユニットの内部に摩擦が生じることで、掃除ロボットが大きなノイズを発生してしまい、特に、回転軸の頂端が凹所内にあるため、回転軸が回動する時に、その頂端が凹所の内周面に不可避的に接触することによってノイズを発生し、当該ノイズは、掃除ロボットによって発生された主なノイズとなっている、と発見した。

【0004】

本発明は、ギアユニット、減速装置及び掃除ロボットを提供し、当該ギアユニットにおけるロータの回転軸が軸線に沿って移動可能であり、当該回転軸が回転している時に、回転軸に固定されたマスターギアは、それと噛み合う周囲のへリカルギヤによる作用力を受けて、当該回転軸の頂端が上カバーの凹所から脱離させることで、回転軸の頂端と当該凹所の内周面との接触によるノイズを防止することができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施例の第１の態様によれば、上カバーと下カバーとを備えるカバー部材と、前記下カバーに固定されたステータと、前記ステータに対向し、中心軸線を中心として回転可能な回転軸及び磁石を有するロータと、前記回転軸に固定され、前記回転軸の回転に伴って回転するマスターギアと、前記マスターギアと噛み合うヘリカルギヤと、を備え、前記マスターギア及び前記ヘリカルギヤが前記カバー部材に収納されており、前記上カバーは、前記回転軸の頂端を収納可能な凹所を有するボス部を備え、前記ロータは、軸方向に移動可能であり、前記回転軸の回転が停止している時に、前記回転軸の頂端が前記ボス部の前記凹所内にあり、前記回転軸が回転している時に、前記ヘリカルギヤが前記マスターギアに付勢し、前記回転軸の頂端が前記ボス部の前記凹所から脱離するギアユニットを提供する。上方へ延伸し、回路基板と電気的に連続されたリード線は案内構造に沿って案内される。

【0006】

本発明の実施例の第２の態様によれば、前記回転軸の頂端が前記ボス部の前記凹所から脱離した状態で、前記磁石の軸方向中心は、前記ステータの軸方向中心に対して、軸方向にずれて配置されている。

【0007】

本発明の実施例の第３の態様によれば、前記下カバーは、前記上カバーへ向かって窪んだ凹部を備え、前記ロータの少なくとも一部及び前記ステータが前記凹部に収納されている。

【0008】

本発明の実施例の第４の態様によれば、当該ギアユニットは、前記ステータ及び前記ロータを備えるアウターロータ型モータであって、前記磁石は、前記ステータの径方向外側に配置されている。

【0009】

本発明の実施例の第５の態様によれば、前記回転軸の下端と軸方向に対向する前記下カバーの上面には、スラストワッシャが配置されている。

【0010】

本発明の実施例の第６の態様によれば、前記上カバーと前記下カバーとは、タッピングビスにより係合する。

【0011】

本発明の実施例の第７の態様によれば、前記上カバーと前記下カバーとは、掛止係合する。

【0012】

本発明の実施例の第８の態様によれば、第１の発明乃至第７の発明のいずれかに記載のギアユニットを備える減速装置を提供する。

【0013】

本発明の実施例の第９の態様によれば、メインブラシ部と、サイドブラシ部と、前記メインブラシ部及び前記サイドブラシ部を駆動する第８の態様に記載の減速装置とを備える掃除ロボットを提供する。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、回転軸の頂端と当該凹所の内周面との接触によるノイズを防止するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の実施例１のギアユニットが作動していない状態での軸方向の断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施例１の回転軸の回転状態でのギアユニットの軸方向の断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施例１のマスターギア及びヘリカルギヤの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

含まれた図面は、本発明の例示する実施例を更に理解するために提供したものであり、明細書の一部となり、文字記載とともに本発明の原理を説明する。下記の図面は、ただ本発明の一部の実施例だけであり、当業者にとって、創造的な働きを払わないことを前提として、これらの図面に基づいて、その他の図面を取得することもできるのは自明である。

【0017】

図面を参照して、下記の明細書により、本発明の前述及びその他の構成要件が明らかになる。明細書及び図面において、本発明の特定な実施形態が開示されており、それにおいて、本発明の原則的な実施形態の一部を採用可能となることが示された。本発明は、記述された実施形態に限定されたものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれた全部補正、変更及び同等なものを含むことを理解すべきである。

【0018】

また、本発明の以下の説明において、便宜に説明するために、ロータの回転軸の中心軸線を中心とする半径方向を「径方向」と称し、前記中心軸線を中心とする円周方向を「周方向」と称し、当該中心軸線に沿う方向を「軸方向」と称し、当該「軸方向」の上カバーヘ向く方向を「上」方向と称し、「上」方向と逆なる方向を「下」方向と称する。

【0019】

本発明の実施例は、ギアユニットを提供する。図１は、本発明の実施例１のギアユニットが作動していない状態での軸方向の断面図である。図２は、本発明の実施例１の回転軸の回転状態でのギアユニットの軸方向の断面図である。

【0020】

図１及び図２に示されたように、ギアユニット１００は、カバー部材１０１、ステータ１０２、ロータ１０３、マスターギア１０４及びヘリカルギヤ１０５を含む。

【0021】

本実施例において、カバー部材１０１は、上カバー１０１１及び下カバー１０１２を含んでもよい。ステータ１０２は、下カバー１０１２に固定されてもよい。ロータ１０３は、ステータ１０２に対向し、中心軸線Ｃを中心として回転する回転軸１０３１及び磁石１０３２を備えてもよい。マスターギア１０４は、回転軸１０３１に固定され、回転軸１０３１の回転に伴って回転する。ヘリカルギヤ１０５がマスターギア１０４と噛み合い、マスターギア１０４及びヘリカルギヤ１０５は、ともに上カバー１０１１及び下カバー１０１２によって囲まれた収納空間Ａ中に収納されている。

【0022】

本実施例において、上カバー１０１１は、ボス１０１１１を備えてもよい。ボス部１０１１１が、回転軸１０３１の頂端１０３１１を収納可能な凹所１０１１２を備えてもよい。

【0023】

本実施例において、ヘリカルギヤ１０５は軸方向に固定されてもよい。ロータ１０３は、軸方向に移動可能である。図１に示されたように、回転軸１０３１の回転が停止しているときに、回転軸１０３１の頂端１０３１１がボス部１０１１１の凹所１０１１２内にある。

【0024】

図２に示されたように、回転軸１０３１が回転しているときに、ヘリカルギヤ１０５がマスターギア１０４に付勢し、回転軸１０３１の頂端１０３１１がボス部１０１１１の凹所１０１１２から脱離する。

【0025】

本実施例によれば、回転軸が回転しているときに、その頂端が上カバーの凹所から脱離することで、回転軸の頂端と当該凹所の内周面との接触によるノイズを防止する。これによって、ギアユニットによって発生されたノイズを低減することができる。

【0026】

図３は、本実施例のマスターギア及びヘリカルギヤの斜視図である。図３には、マスターギア１０４、ヘリカルギヤ１０５及び下カバー１０１２が示されているが、上カバー１０１１は省略して、図示されていない。

【0027】

図３に示されたように、マスターギア１０４の歯１０４１は、ヘリカルギヤ１０５の歯１０５１と噛み合うことができる。これによって、マスターギア１０４が回転する時に、歯１０４１により歯１０５１を駆動する。ヘリカルギヤ１０５が駆動されて回転し、歯１０４１が歯１０５１による反作用力を受け、軸方向における反作用力の成分により、マスターギア１０４が軸方向に下方へ移動するように駆動される。これにより、ロータ１０３が軸方向に下方へ移動するように駆動される。

【0028】

図３に示されたように、ヘリカルギヤ１０５の歯１０５１は、軸方向に対して傾斜しており、マスターギア１０４の歯１０４１も軸方向に対して傾斜している。これによって、上から下に見た場合に、マスターギア１０４が反時計回り方向ＵＣに沿って回転する時に、ヘリカルギヤの歯１０５１は、マスターギア１０４の歯１０４１に対して軸方向に沿って下方に付勢することができる。また、図３に示されたのは、ただマスターギア１０４の歯１０４１及びヘリカルギヤ１０５の歯１０５１の様態の１つの実施形態だけであり、本実施例は、これに限らない。例えば、回転軸が回転する時の方向により、ヘリカルギヤ１０５の歯１０５１の傾斜方向、及びマスターギア１０４の歯１０４１の様態を設定することで、マスターギア１０４が回転する時に、ヘリカルギヤ１０５がマスターギア１０４に対して軸方向に沿って下側に付勢させることができる。

【0029】

本実施例において、図１に示されたように、回転軸１０３１の回転が停止している場合に、磁石１０３２とステータ１０２との間には、磁気相互作用が発生する。当該磁気相互作用により、ロータ１０３が軸方向上側の作用力を受ける。当該作用力は、ロータ１０３の重力に抵抗することで、ロータ１０３が浮上状態となっている。ロータ１０３が浮上状態となっている場合に、頂端１０３１が凹所１０１１２内に位置することができることで、ギアユニット１００を実装するときに、回転軸の頂端を位置決めすることができる。

【0030】

本実施例において、図２に示されたように、回転軸１０３１が回転している場合に、ロータ１０３は、ヘリカルギヤ１０５によって付勢された軸方向下側への作用力を受けて、頂端１０３１１が凹所１０１１２から脱離した位置まで、下方へ移動する。

【0031】

図２に示されたように、回転軸１０３１の頂端１０３１１がボス部の凹所１０１１２から脱離した状態で、磁石１０３２の磁力中心Ｄ１がステータ１０２の磁力中心Ｄ２に対して、軸方向にずれて配置されている。つまり、ヘリカルギヤ１０５がロータ１０３に対して軸方向に沿って下側に付勢するため、ロータの磁石１０３２の磁力中心Ｄ１と、ステータ１０２の磁力中心Ｄ２との間には、所定の軸方向距離ｄが生じる。

【0032】

本実施例において、ギアユニット１００は、他の構造によりロータ１０３に対して軸方向上側への作用力を提供してもよい。例えば、ギアユニット１００には、ばね等の弾性体を設けてもよく、当該弾性体は、ロータ１０３に対して軸方向上側への作用力を提供することができる。また、ヘリカルギヤ１０５がマスターギア１０４に対して軸方向に沿って下側に付勢する場合に、ロータ１０３を軸方向に下方へ移動させるように当該弾性体は弾性変形することが可能である。

【0033】

本実施例において、図１に示されたように、下カバー１０１２は、上カバー１０１１へ窪んだ凹部１０１３を備えてもよい。凹部１０１３には、収容空間Ｅが形成されており、ロータ１０３の少なくとも一部及びステータ１０１は、当該凹部１０１３に収納されており、これによって、下カバー１０１２は、凹部を保護することができる。

【0034】

本実施例において、ギアユニット１００は、ステータ１０２及びロータ１０３を備えるアウターロータ型モータを含んでもよく、磁石１０３２が、ステータ１０２の径方向外側に配置されている。また、当該アウターロータ型モータの他の部材は、ギアユニット１００に含まれてもよい。

【0035】

本実施例において、回転軸１０３１の下端１０３１２と軸方向に対向する下カバー１０１２の上面には、スラストワッシャ１０６が配置されてもよい。スラストワッシャ１０６は、回転軸１０３１の下端１０３１２を支持することができる。回転軸１０３１が回転する場合に、ヘリカルギヤ１０５によって加えられた下側への作用力、磁石１０３２とステータ１０２との間の磁気相互作用力、ロータ１０３の重力及びスラストワッシャ１０６の支持力という４種類の力の作用で、ロータ１０３は、軸方向において、受ける力の釣り合いとなっている。

【0036】

また、本実施例において、回転軸１０３１の下端１０３１２は、スラストワッシャ１０６と低い圧力で接触するので、回転軸１０３１の下端１０３１２と下カバー１０１２との間の摩擦を低減し、ギアユニットの寿命を長くすることができる。

【0037】

本実施例において、上カバー１０１１と下カバー１０１２とは、タッピングビスにより係合してもよい。これによって、上カバーと下カバーとをしっかりと係合することができる。ただし、本実施例は、これに限らず、両方間が他の形態で係合することもでき、例えば、掛止部により係合する等してもよい。

【0038】

本実施例において、図１に示されたように、ヘリカルギヤ１０５は、回転軸１０５２に固定されて回転軸１０５２とともに回転してもよい。回転軸１０５２は、軸方向に固定されるように設けられてもよい。これによって、回転軸１０３１が回転するときに、ヘリカルギヤ１０５がマスターギア１０４に対して安定に付勢することができる。

【0039】

本実施例において、ギアユニット１００には、複数のギアを含んでもよく、当該複数のギアがマスターギア１０４及びヘリカルギヤ１０５を含んでもよい。また、当該複数のギアは、他のギアを含んでもよい。当該複数のギアで回転軸１０３１の回転を他の部材へ伝達することにより、他の部材が動くように駆動されることができる。例えば、当該他の部材がメインブラシ部及び/またはサイドブラシ部であってもよい。

【0040】

本実施例によれば、当該ギアユニットにおけるロータの回転軸が軸線に沿って移動することができ、当該回転軸が回転している時に、回転軸に固定されたマスターギアがそれにと噛み合う周囲のヘリカルギヤペアの作用力を受けて、当該回転軸の頂端が上カバーの凹所から脱離させることで、回転軸の頂端と当該凹所の内周面との接触によるノイズを防止する。

【0041】

本発明の実施例２は、実施例１に記載のギアユニット１００を備える減速装置を提供する。実施例１において、当該ギアユニットを詳しく説明したので、その内容をここに援用して説明を省略する。

【0042】

本実施例によれば、減速装置のノイズを低減することができる。

【0043】

本発明の実施例３は、メインブラシ部と、サイドブラシ部と、前記メインブラシ部及び前記サイドブラシ部を駆動する実施例２に記載の減速装置とを備える掃除ロボットを提供する。実施例２において、当該減速装置を詳しく説明したので、その内容をここに援用して説明を省略する。

【0044】

本実施例によれば、掃除ロボットのギアユニットにおけるロータの回転軸が回転しているときに、当該回転軸の頂端が上カバーの凹所から脱離することで、回転軸の頂端と当該凹所の内周面との接触によるノイズを防止し、掃除ロボットによって発生されたノイズを低減する。

【0045】

以上、具体的な実施形態について本発明を記述したが、当業者は、これらの記述がいずれも例示するものであり、本発明の保護範囲を限定するものではないことを理解すべきである。当業者は、本発明の技術思想及び原理に基づいて本発明に対して各種の変形及び補正を行うことができ、これらの変形及び補正が本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0046】

１００ ギアユニット
１０１ カバー部材
１０２ ステータ
１０３ ロータ
１０４ マスターギア
１０５ ヘリカルギア
１０６ スラストワッシャ
１０１１ 上カバー
１０１２ 下カバー
１０１３ 凹部
１０３１、１０５２ 回転軸
１０３２ 磁石
１０１１１ ボス部
１０１１２ 凹所
１０３１１ 頂端
１０３１２ 下端

【図1】

【図2】

【図3】