車輪單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種車輪單元，其具有馬達、固定于馬達的旋轉部的小齒輪、具有環(huán)狀的接地面且以最終齒輪支承軸為中心旋轉的車輪、直接或借助其他部件固定于車輪的由樹脂制成的最終齒輪、使小齒輪的旋轉減速并傳遞到最終齒輪的減速機構、收納小齒輪、減速機構以及最終齒輪的齒輪殼體。在最終齒輪與車輪之間設置支承于齒輪殼體并與最終齒輪以及車輪一同旋轉的旋轉支承部。旋轉支承部的外徑比最終齒輪支承軸的外徑大。并且，最終齒輪的至少一部分位于被接地面包圍的大致圓筒狀的區(qū)域的內側。
【專利說明】車輪單元
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輪單元。
【背景技術】
[0002]在清掃機器人等自行式的電器產品搭載有具有車輪和驅動車輪的馬達的車輪單元。例如在日本特開第2004-195215號公報所記載的自律式地面清掃機器人(10)的左右搭載有主要車輪輔助組件(42A，42B)。該公報的主要車輪輔助組件具有可旋轉地被安裝的車輪(42AW，42BW)、和為了驅動各車輪而工作的馬達(42AM，42BM)(段落0018?0021，圖4，圖5)。
[0003]專利文獻1:日本特開2004-195215號公報
[0004]以往，在該種清掃機器人中使用軸向尺寸長的有刷馬達。如果將此種馬達和車輪沿軸向并列配置，則車輪單元的軸向的尺寸變大。因此，以往，在車輪的接地面的外側配置馬達，由此，減小了車輪單元的軸向尺寸。在日本特開2004-195215號公報的圖4中也描述了在車輪的接地面的外側配置馬達(42AM，42BM)的樣子。
[0005]但是，如果在車輪的接地面的外側配置馬達，則車輪單元在行進方向或上下方向變大。如此一來，清掃機器人內的其他部位的設計自由度降低。因此，要求不在行進方向或上下方向上擴大車輪單元，而且還能夠縮小車輪單元的軸向尺寸。
[0006]而車輪單元包括用于將齒輪和車輪支承為能夠旋轉的支承結構。在討論車輪單元的小型化時，需要充分確保該支承結構的耐久性。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種能夠使車輪單元小型化，并能夠在旋轉支承部的相對于齒輪殼體的支承結構中獲得高耐久性的結構。
[0008]本申請的例示性的第I發(fā)明具有:馬達；小齒輪，其固定于所述馬達的旋轉部；車輪，其具有環(huán)狀的接地面，并以最終齒輪支承軸為中心旋轉；最終齒輪，其由樹脂制成，并直接或通過其他的部件固定于所述車輪；減速機構，其使小齒輪的旋轉減速并傳遞到最終齒輪；以及齒輪殼體，其收納所述小齒輪、所述減速機構以及所述最終齒輪，在所述最終齒輪與所述車輪之間設置支承于所述齒輪殼體，并與所述最終齒輪以及所述車輪一同旋轉的旋轉支承部，所述旋轉支承部的外徑比所述最終齒輪支承軸的外徑大，所述最終齒輪的至少一部分位于被所述接地面包圍的大致圓筒狀的區(qū)域的內側。
[0009]根據本申請的例示性的第I發(fā)明，最終齒輪的至少一部分位于被接地面包圍的大致圓筒狀的區(qū)域的內側。由此，能夠減小車輪單元的最終齒輪支承軸方向的尺寸。并且，旋轉支承部的外徑比最終齒輪支承軸的外徑大。由此，確保了較大的齒輪殼體與旋轉支承部的接觸部。其結果是，能夠在旋轉支承部的相對于齒輪殼體的支承結構中獲得高耐久性。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]圖1為第I實施方式所涉及的車輪單元的局部切斷示出的主視圖。
[0011]圖2為第2實施方式所涉及的車輪單元的立體圖。
[0012]圖3為第2實施方式所涉及的車輪單元的側視圖。
[0013]圖4為第2實施方式所涉及的車輪單元的分解立體圖。
[0014]圖5為第2實施方式所涉及的車輪單元的局部切斷示出的主視圖。
[0015]圖6為第2實施方式所涉及的車輪單元的局部切斷示出的側視圖。
[0016]圖7為第3實施方式所涉及的車輪單元的側視圖。
[0017]圖8為第3實施方式所涉及的車輪單元的局部切斷示出的側視圖。
[0018]圖9為第3實施方式所涉及的安裝于清掃機器人的車輪單元的側視圖。
[0019]圖10為第3實施方式所涉及的安裝于清掃機器人的車輪單元的側視圖。
[0020]圖11為變形例所涉及的車輪單元的立體圖。
[0021]圖12為第4實施方式所涉及的車輪單元的側視圖。
[0022]圖13為第4實施方式所涉及的車輪單元的局部切斷示出的剖視圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將參照附圖對本發(fā)明的例示性的實施方式進行說明。另外，在以下的說明中，將沿最終齒輪支承軸的方向稱為“軸向”。并且，沿軸向，將馬達側稱為“輸入側”，將車輪側稱為“輸出側”。
[0024]〈1.第I實施方式>
[0025]圖1為第I實施方式所涉及的車輪單元I的主視圖。在圖1中切斷示出車輪6A和齒輪殼體7A。如圖1所示，車輪單元IA具有馬達2A、小齒輪3A、減速機構4A、最終齒輪5A、車輪6A以及齒輪殼體7A。小齒輪3A固定于馬達2A的旋轉部。減速機構4A使小齒輪3A的旋轉減速，并傳遞到最終齒輪5A。最終齒輪5A直接或通過其他的部件固定于車輪6A。車輪6A具有環(huán)狀的接地面621A，并以最終齒輪支承軸51A為中心旋轉。小齒輪3A、減速機構4A以及最終齒輪5A被收納在齒輪殼體7A的內部中。
[0026]并且，在最終齒輪5A與車輪6A之間設置旋轉支承部81A。旋轉支承部81A支承于齒輪殼體7A并與最終齒輪5A以及車輪6A —同旋轉。
[0027]如圖1所示，在該車輪單元IA中，最終齒輪5A整體位于被接地面62IA包圍的大致圓筒狀的區(qū)域的內側。但是，最終齒輪5A也可以僅其一部分配置在被接地面621A包圍的大致圓筒狀的區(qū)域的內側。如此一來，與將最終齒輪5A配置在車輪6A的外側時相比，能夠減小車輪單元IA的軸向的尺寸。
[0028]而在這樣的結構中，旋轉支承部81A的相對于齒輪殼體7A的支承結構難以在軸向變大。因此，在該車輪單元IA中，使旋轉支承部81A的外徑比最終齒輪支承軸51A的外徑大。如此一來，能夠確保較大的齒輪殼體7A與旋轉支承部81A的接觸部。其結果是，提高了旋轉支撐部81A的相對于齒輪殼體7A的支承結構的耐久性。
[0029]<2.第2實施方式>
[0030]<2-1.車輪單元的整體結構>
[0031]圖2為第2實施方式所涉及的車輪單元I的立體圖。圖3為從輸入側看到的車輪單元I的側視圖。圖4為車輪單元I的分解立體圖。[0032]該車輪單元I搭載于作為家用電器產品的自行式清掃機器人，并用作該清掃機器人的行走裝置。如圖2至圖4所示，本實施方式的車輪單元I具有馬達2、小齒輪3、減速機構4、最終齒輪5、車輪6以及齒輪殼體7。如果驅動馬達2，則馬達2的驅動力經由小齒輪
3、減速機構4以及最終齒輪5傳遞到車輪6。由此，車輪6旋轉。
[0033]本實施方式的馬達2使用無刷直流馬達。馬達2具有固定在齒輪殼體7的靜止部21以及相對于靜止部21旋轉的旋轉部22。如圖3中虛線所示，靜止部21具有由定子鐵芯和線圈構成的電樞211。而旋轉部22具有圓環(huán)狀的磁鐵221。如果對電樞211的線圈提供驅動電流，則在定子鐵芯產生磁通。因此，旋轉部22通過電樞211與磁鐵221之間的磁作用而旋轉。
[0034]本實施方式的馬達2為磁鐵221配置在電樞211的外側的所謂的外轉子型的馬達。在外轉子型的馬達中，能夠使用直徑比內轉子型的馬達的直徑大的磁鐵。因此，能夠極力回避磁鐵的軸向的尺寸變大，并能夠獲得高輸出功率。因此，如果使用外轉子型的馬達，則能夠減小馬達2的軸向的尺寸?；蛘?，即使在為了增大輸出功率而增大磁鐵的體積時，也能夠最小限度地控制軸向尺寸的擴大。例如，能夠使馬達2的軸向的尺寸比馬達2的旋轉部22的直徑小。其結果是，能夠得到在軸向看為小型的車輪單元I。
[0035]以下繼續(xù)對齒輪殼體7的內部結構進行說明。圖5為車輪單元I的切斷示出車輪6和齒輪殼體7的主視圖。圖6為車輪單元I的切斷示出齒輪殼體7的側視圖。如圖4至圖6所示，小齒輪3、減速機構4以及最終齒輪5配置在齒輪殼體7的內部中。
[0036]馬達2的旋轉部22與沿軸向延伸的馬達軸222 —同旋轉。馬達軸222的輸出側的端部延伸到齒輪殼體?的內部。并且，小齒輪3固定在馬達軸222的該端部。小齒輪3由聚縮醛(POM)等樹脂或金屬制成。小齒輪3具有與后述的第I大徑齒輪部412嚙合的多個齒。
[0037]減速機構4具有第I復合齒輪41、第2復合齒輪42以及第3復合齒輪43。第I復合齒輪41被沿軸向延伸的第I支承軸411支承為能夠旋轉。第2復合齒輪42被沿軸向延伸的第2支承軸421支承為能夠旋轉。第3復合齒輪43被沿軸向延伸的第3支承軸431支承為能夠旋轉。第I支承軸411、第2支承軸421以及第3支承軸431都無法相對于齒輪殼體7旋轉地被固定。
[0038]第I復合齒輪41具有第I大徑齒輪部412、以及位于比第I大徑齒輪部412靠輸出側的位置且直徑比第I大徑齒輪部412的直徑小的第I小徑齒輪部413。第I大徑齒輪部412的多個齒與小齒輪3的多個齒嚙合并旋轉。但是，第I大徑齒輪部412的齒數比小齒輪3的齒數多。因此,第I復合齒輪41以比小齒輪3低的轉速旋轉。
[0039]第2復合齒輪42具有第2大徑齒輪部422、以及位于比第2大徑齒輪部422靠輸出側的位置且直徑比第2大徑齒輪部422的直徑小的第2小徑齒輪部423。第2大徑齒輪部422的多個齒與第I小徑齒輪部413的多個齒嚙合并旋轉。但是，第2大徑齒輪部422的齒數比第I小徑齒輪部413的齒數多。因此,第2復合齒輪42以比第I復合齒輪41低的轉速旋轉。
[0040]第3復合齒輪43具有第3大徑齒輪部432、以及位于比第3大徑齒輪部432靠輸出側的位置且直徑比第3大徑齒輪部432的直徑小的第3小徑齒輪部433。第3大徑齒輪部432的多個齒與第2小徑齒輪部423的多個齒嚙合并旋轉。但是第3大徑齒輪部432的齒數比第2小徑齒輪部423的齒數多。因此,第3復合齒輪43以比第2復合齒輪42低的轉速旋轉。
[0041]最終齒輪5被沿軸向延伸的最終齒輪支承軸51支承為能夠旋轉。最終齒輪支承軸51無法相對于齒輪殼體7旋轉地被固定。最終齒輪5的多個齒與第3小徑齒輪部433的多個齒嚙合并旋轉。但是，最終齒輪5的齒數比第3小徑齒輪部433的齒數多。因此，最終齒輪5以比第3復合齒輪43低的轉速旋轉。
[0042]如此一來，馬達2的驅動力從小齒輪3經由第I復合齒輪41、第2復合齒輪42以及第3復合齒輪43而傳遞到最終齒輪5。如上所述，轉速通過經過多個齒而降低。另一方面，轉矩通過經過多個齒而提高。即減速機構4起到能夠降低轉速且能夠提高轉矩并將動力從小齒輪3向最終齒輪5傳遞的作用。
[0043]第I復合齒輪41、第2復合齒輪42、第3復合齒輪43以及最終齒輪5例如由聚縮醛(POM)等樹脂制成。但是，第I復合齒輪41、第2復合齒輪42以及第3復合齒輪43也可以由金屬制成。
[0044]在與最終齒輪5的輸出側相鄰的位置上設置支承于齒輪殼體7并旋轉的旋轉支承部81。旋轉支承部81在最終齒輪5與后述的車輪部61之間被設置在齒輪殼體7的側壁的圓孔部70支承。旋轉支承部81具有與最終齒輪支承軸51大致同軸配置的圓筒狀的外周面。旋轉支承部81使外周面與齒輪殼體7的圓孔部71的邊緣接觸并旋轉。即在本實施方式中，通過旋轉支承部81的外周面與齒輪殼體7的圓孔部70構成滑動軸承。也可在旋轉支承部81的外周面與齒輪殼體7的圓孔部70之間存在有潤滑脂等潤滑劑。
[0045]并且，在與旋轉支承部81的輸出側相鄰的位置設置沿軸向延伸的多棱柱狀的鍵部82。在本實施方式中，最終齒輪5、旋轉支承部81以及鍵部82是由聚縮醛(POM)等樹脂制成的一體的成型品。如此一來，能夠減少部件數，并使車輪單元I組裝變得容易。但是，最終齒輪、旋轉支承部以及鍵部也可分別由分體的部件構成而相互固定。
[0046]車輪6具有由樹脂或金屬制成的車輪部61以及由橡膠或橡膠以外的樹脂制成的輪胎部62。車輪部61相對于最終齒輪支承軸51沿徑向擴展。輪胎部62固定于車輪部61的外周部。輪胎部62包括具有大致不變的寬度的環(huán)狀的接地面621。在車輪部61的中央設置向輸入側開口的鍵槽611。上述的鍵部82鑲嵌并固定在鍵槽611中。因此，如果最終齒輪5旋轉，則旋轉支承部81、鍵部82、車輪部61以及輪胎部62以最終齒輪支承軸51為中心一體旋轉。
[0047]<2-2.關于多個齒輪的配置>
[0048]如圖5所示，車輪6的車輪部61呈朝向輸入側開口的大致杯狀形成。因此，車輪部61的輸入側的面為比輪胎部62的輸入側的端部向輸出側凹陷的凹面。并且，最終齒輪5的一部分收納在該車輪部61的內部中。即在本實施方式中，最終齒輪5的一部分位于被車輪6的接地面621包圍的大致圓筒狀的區(qū)域的內側。因此，最終齒輪5的輸出側的端部配置在比輪胎部62的輸入側的端部靠輸出側的位置。如此一來，與最終齒輪5的整體配置在車輪6的外側時相比，車輪單元I的軸向尺寸變小。
[0049]并且，在本實施方式中，如圖6所示，在軸向看車輪單元I時，小齒輪3、3個復合齒輪41?43以及最終齒輪5均配置在車輪6的接地面621的內側。即小齒輪3、3個復合齒輪41?43以及最終齒輪5配置在將車輪6的接地面621在軸向投影而成的圓筒面的內側。由此，車輪單元I在與軸向正交的方向所占的區(qū)域變小。。
[0050]并且，如圖6所示，在本實施方式中，支承第I復合齒輪41的第I支承軸411、支承第2復合齒輪42的第2支承軸421以及支承第3復合齒輪43的第3支承軸431以最終齒輪支承軸51為中心沿大致周向排列。3個復合齒輪41?43以最終齒輪支承軸51為中心呈螺旋狀排列。若如此配置，則能夠避免各齒輪與其他齒輪的支承軸相互接觸，并且能夠使多個齒輪緊湊地配置。
[0051]并且，如圖6所示，在本實施方式中，第I支承軸411與第2支承軸421相對于最終齒輪支承軸51形成的角度Θ 1，和第2支承軸421與第3支承軸431相對于最終齒輪支承軸51形成的角度Θ 2分別為90°以下。如此一來，3個復合齒輪41?43均能夠配置在相對于最終齒輪5偏向一方的位置上。在本實施方式中，3個復合齒輪41?43均配置在比最終齒輪5高的位置上。其結果是，能夠使多個齒輪更緊湊地配置。
[0052]如果使搭載在清掃機器人上的車輪單元I小型化，則能夠提高清掃機器人的其他部位的設計自由度。例如，在清掃機器人使用更大型的電池、集塵箱或抽風機，則能夠提高清掃機器人的性能。并且，能夠維持電池、集塵箱以及抽風機等的尺寸，且能夠使清掃機器人小型化。如果縮小清掃機器人的尺寸，則能夠抑制電消耗量，并能夠清掃更狹小的間隙。
[0053]齒輪殼體7具有大致圓弧狀的上部71和沿大致水平方向擴展的平坦的底部72。如圖6在軸向看時，齒輪7的上部71在比車輪6的接地面621稍靠內側的位置沿接地面621呈大致圓弧狀擴展。而齒輪殼體7的底部72配置在接近最終齒輪5的下方的高度位置上。如此一來，齒輪殼體7配置在相對于車輪6偏向上側的位置上。而且，在齒輪殼體7的底部72與地面之間確保了不配置部件的空間。由此，在行走時齒輪殼體7不易與地面接觸。
[0054]另外，本實施方式中的齒輪殼體7具有從底部72附近的輸入側的面沿軸向突出的板狀的肋73。而且，馬達2配置在肋73的上方。本實施方式的車輪單元I安裝在清掃機器人上時，肋73通過螺絲等固定于清掃機器人的框體中。
[0055]如圖3和圖6在軸向看時，本實施方式的齒輪殼體7不從車輪6的接地面向特定的方向超出。因此，能夠在清掃機器人的左右反轉配置相同結構的車輪單元I。因為不需在清掃機器人的左側和右側變更車輪單元I的設計，所以能夠降低清掃機器人的制造工序和制造成本。
[0056]并且，在本實施方式中，3個復合齒輪41?43的小徑齒輪部413、423以及433的直徑均比馬達2的旋轉部22的直徑小。并且，在本實施方式中，任意的復合齒輪41?43的大徑齒輪部412、422以及432的直徑與最終齒輪5的直徑之和，比車輪6的接地面621的半徑大。如果馬達2的旋轉部22的直徑變大，則能夠使用大徑的磁鐵221，來產生大的轉矩。而如果大徑齒輪部412、422以及432的直徑變大，小徑齒輪部413、423以及433的直徑變小，則減速機構4的減速比變大。因此能夠更加提高轉矩。
[0057]并且，即使在復合齒輪41?43由樹脂制成時，也只要增大設計各復合齒輪41、42以及43的直徑，就能夠獲得高耐久性。
[0058]<2-3.關于旋轉支承部>
[0059]如上所述，在該車輪單元I中，在被車輪6的接地面621包圍的大致圓筒狀的區(qū)域的內側配置最終齒輪5的一部分。這樣的結構雖然能夠很好地使車輪單元I的軸向的尺寸變小，但是也存在難以在軸向擴大旋轉支承部81的相對于齒輪殼體7的支承結構的問題。[0060]考慮以上這一點，在該車輪單元I中，旋轉支承部81的外徑設置為比最終齒輪支承軸51的外徑大。如此一來，能夠使旋轉支承部81與齒輪殼體7的圓孔部70的接觸部變大。因此，減小了旋轉支承部81的外周面與齒輪殼體7的圓孔部70的滑動部的面壓，從而更加減小了滑動部的磨損。其結果是，能夠在旋轉支承部81的相對于齒輪殼體7的支承結構中獲得高耐久性。
[0061]〈3.第3實施方式〉
[0062]以下，對第3實施方式所涉及的車輪單元1B，圍繞與第2實施方式的不同點進行說明。
[0063]圖7為第3實施方式所涉及的車輪單元IB的側視圖。圖8為車輪單元IB的切斷示出齒輪殼體7B的側視圖。與第2實施方式相同，該車輪單元IB具有馬達2B、小齒輪3B、減速機構4B、最終齒輪5B、車輪6B以及齒輪殼體7B。如果驅動馬達2B，則馬達2B的驅動力經由小齒輪3B、減速機構4B以及最終齒輪5B而傳遞到車輪6B。由此，車輪6B旋轉。
[0064]如圖8所示，在本實施方式中，在構成減速機構4B的3個復合齒輪41B?43B中，第I復合齒輪4IB被支承最終齒輪5B的最終齒輪支承軸5IB支承。S卩，第I復合齒輪4IB和最終齒輪5B被共有的最終齒輪支承軸5IB支承。最終齒輪支承軸5IB無法相對于齒輪殼體7B旋轉地被固定。第I復合齒輪4IB和最終齒輪5B相對于最終齒輪支承軸5IB分別獨立旋轉。
[0065]如此一來，如果使減速機構中所包括的至少I個復合齒輪的支承軸與最終齒輪的支承軸共通化，則在齒輪殼體7的內部中能夠更加緊湊地配置多個齒輪。
[0066]圖9和圖10為安裝在清掃機器人9B上的車輪單元IB的側視圖。該清掃機器人9B具有對車輪單元IB朝向下方施力的一對懸架機構91B。一對懸架機構9IB沿行進方向排列。各懸架機構9IB具有上下伸縮的彈性部件911B。
[0067]齒輪殼體7B具有向行進方向前方和行進方向后方突出的一對承接部74B。一對彈性部件911B的下端部與這些承接部74B的上表面抵接。并且，在一對承接部74B分別形成有沿上下方向延伸的貫通孔741B。在貫通孔741B中插入沿上下延伸的導向軸912B。
[0068]在清掃機器人9B行走時，一對彈性部件911B根據外力而彈性地伸縮。如此，車輪單元IB相對于清掃機器人9B的框體相對地上下移動。由此，清掃機器人9B能夠在凹凸的地面上穩(wěn)定地行走。
[0069]在本實施方式中，以不使配置在齒輪殼體7B的內部中的減速機構4B以及最終齒輪5B與承接部74B的貫通孔741B重疊的方式配置多個齒輪。即如上所述，第I復合齒輪4IB與最終齒輪5B被共通的最終齒輪支承軸5IB支承。并且，第I復合齒輪4IB與第2復合齒輪42B沿大致上下方向排列。其結果是，減速機構4B和最終齒輪5B的整體的行進方向尺寸變小。由此，減速機構4B以及最終齒輪5B與承接部74B的貫通孔741B不相互重疊地配置。
[0070]在本實施方式中，通過車輪單元IB所具有的一對承接部74B與設置在清掃機器人9B上的彈性部件911B和導向軸912B構成懸架機構91B。但是，也可以在車輪單元組裝彈性部件和導向軸，使車輪單元自身具有已完成的懸架機構。
[0071]〈4.第4實施方式〉
[0072]圖12為第4實施方式所涉及的車輪單元ID的側視圖。圖13為車輪單元ID的、以包括最終齒輪支承軸51D和第2齒輪支承軸的中心在內的平面切斷齒輪殼體7D時的剖視圖。此車輪單元ID具有馬達2D、小齒輪3D、減速機構4D、最終齒輪車輪6D以及齒輪殼體7D，并且在最終齒輪與車輪6D之間具有旋轉支承部81D。如果驅動馬達2D，則馬達2D的驅動力經由小齒輪3D、減速機構4D以及最終齒輪傳遞到車輪6D。由此使車輪6D旋轉。
[0073]如圖13所示，在本實施方式中，在構成減速機構4D的3個復合齒輪41D?43D中，第I復合齒輪4ID被支承最終齒輪的最終齒輪支承軸5ID支承。S卩，第I復合齒輪4ID與最終齒輪被共通的最終齒輪支承軸51D支承。最終齒輪支承軸51D相對于齒輪殼體7D被最終齒輪支承軸支承部54D無法旋轉地支承。第I復合齒輪41D和最終齒輪相對于最終齒輪支承軸51D分別以不同的速度旋轉。
[0074]由此，如果減速機構所包括的至少I個復合齒輪支承軸與最終齒輪的支承軸共通化，則能夠更加緊湊地將多個齒輪配置在齒輪殼體7D的內部中。
[0075]齒輪殼體7D具有圓環(huán)形狀的套筒部件70D、包括圓筒形狀的內周面的套筒保持部77D以及越過該內周面向徑向內側擴展的環(huán)狀的止擋板部78D。套筒部件70D與最終齒輪支承軸51D同軸配置，且套筒部件70D的外周面與套筒保持部77D的內周面以及止擋板部78D的輸入側的面相接。通過此種結構，能夠更加穩(wěn)定地保持套筒部件70D。
[0076]在與最終齒輪的輸出側相鄰的位置設置支承于齒輪殼體7D且旋轉的旋轉支承部81D。旋轉支承部8ID在最終齒輪與車輪6D之間，套筒部件70D的內周面與旋轉支承部81D的外周面隔著潤滑油而接觸。
[0077]并且，旋轉支承部81D的外徑比最終齒輪支承軸51D的外徑大。通過該結構，能夠確保較大的旋轉支承部81D與套筒部件70D的接觸部。其結果是，減少了旋轉支承部81D的外周面與齒輪殼體7的圓孔部70D的滑動部處的面壓，從而滑動部的磨損減小。其結果是，減少了磨損，并能夠使旋轉支承部81D的支承結構得到良好的耐久性。
[0078]最終齒輪以及旋轉支承部81D為由連續(xù)的材質構成的一個部件的各部分，且通過樹脂的射出成型法而成型。如此一來，能夠減少部件數，并使車輪單元ID的組裝變得容易。
[0079]最終齒輪具有多個齒沿周向排列的外側齒部52D和配置在外側齒部52D的徑向內側的圓筒形狀的內側筒部53D。內側筒部53D的輸入側端部位于比外側齒部52D的輸入側端部靠輸入側的位置。最終齒輪支承軸51D收納在內側筒部53D的徑向內側，且在最終齒輪支承軸51D的輸出側端部與內側筒部53D之間具有間隙。
[0080]并且，最終齒輪的齒根圓直徑(圖13中的dr)比旋轉支承部81D的外徑大。并且，套筒部件70D的外周面比齒根圓直徑大。通過該結構，最終齒輪不易與齒輪7D接觸。另外，該結構也有利于確保用于配置后述的套筒抵接面56D的位置。
[0081]套筒部件70D在輸入側的端面具有環(huán)狀凸部701D。環(huán)狀凸部701D能夠與配置在最終齒輪的輸出側的套筒抵接面56D接觸。即在最終齒輪和第I復合齒輪41D的各部分尺寸中估計有一定的“游隙”，在將這些齒向軸向另一側，即圖的上側按壓的狀態(tài)，環(huán)狀凸部701與套筒抵接面56D相接。但是，因為接觸的部分的形狀為凸形，接觸面積小，因此伴隨接觸而產生的摩擦力較小。
[0082]另外，在本申請的權利要求中，雖然使用“接觸”這個表達方式，但實際上如上所述是指“處于能夠接觸的狀態(tài)”的情況。在軸承一定伴隨有一定量的游隙，通過使齒輪各部分在游隙的范圍內轉動，能夠使各部分與相鄰的部件呈接觸狀態(tài)和非接觸狀態(tài)。但是，此時，需要以齒輪機構各部分能夠相接觸為設計前提來進行制造。因此，不限于在實際能夠接觸的尺寸關系下接觸，在本申請權利要求中，在軸承的游隙的范圍內能夠接觸時，使用“接觸/接觸著”來表達。
[0083]并且,在內側筒部53D的輸入側端部與第一復合齒輪41D的軸向輸出側端部之間存在有包圍最終齒輪支承軸51D的環(huán)狀的第I推力墊圈54D。通過該種結構，能夠減少由于分別以不同的速度旋轉的最終齒輪51D與第I復合齒輪41D接觸而產生的磨損。
[0084]在齒輪殼體7D設置最終齒輪支承軸支承部79D，最終齒輪支承軸5ID被最終齒輪支承軸支承部79D支承。最終齒輪支承軸51D的上端位于套筒保持部77D以及套筒部件70D的軸向的上端與下端之間。通過構成為該種結構，最終齒輪支承軸51D的上端間接地被套筒保持部77D支承。因此，雖然上端為自由端，但是最終齒輪支承軸51D能夠通過齒輪殼體7D而被穩(wěn)定地保持。
[0085]并且，在最終齒輪支承軸支承部79D與第一復合齒輪41D的輸入側端部之間存在有包圍最終齒輪支承軸51D的環(huán)狀的第2推力墊圈55D。通過構成為該種結構，能夠減少由于齒輪殼體7D與第I復合齒輪41D相接觸而產生的磨損。
[0086]<5.變形例 >
[0087]以上對本發(fā)明的例示性的實施方式進行了說明，但是本發(fā)明不限于以上所述的實施方式。
[0088]例如如圖11的車輪單元IC所示，也可在馬達殼體7C安裝容納馬達2C的馬達外罩75C。在該例子中，馬達2C固定于作為介于齒輪殼體7C與馬達外罩75C之間的隔壁的安裝板76C。如此一來，能夠相對于馬達殼體7C牢固地固定馬達2C。并且，能夠切實地防止馬達2C的旋轉部22C與清掃機器人內的其他部件或外部的灰塵或人接觸。
[0089]減速機構具有的復合齒輪的數量既可以如以上所述的實施方式所示為3個，也可以為2個或4個以上。但是為了既使用小型的馬達又獲得高轉矩，優(yōu)選使用3個以上的復合齒輪。并且，復合齒輪的大徑齒輪部和小徑齒輪部也可以作為分體部件而相互固定。
[0090]各復合齒輪的支承軸也可以被支承為能夠相對于齒輪殼體旋轉。此時，以復合齒輪與支承軸一同旋轉的方式固定支承軸與復合齒輪即可。并且，最終齒輪支承軸也可以被支承為能夠相對于齒輪殼體旋轉。此時，以最終齒輪、旋轉支承軸以及車輪與最終齒輪支承軸一同旋轉的方式，使最終齒輪支承軸、最終齒輪、旋轉支承部以及車輪相互固定即可。
[0091]優(yōu)選車輪單元的軸向的尺寸變小時，最終齒輪的至少一部分配置在被車輪的接地面包圍的大致圓筒狀區(qū)域的內側即可。更優(yōu)選最終齒輪的整體配置在該區(qū)域的內側。并且，進一步優(yōu)選不僅最終齒輪，復合齒輪也配置在該區(qū)域的內側。
[0092]旋轉支承部的相對于齒輪殼體的支承結構也可為滑動軸承以外的軸承結構。例如，也可以在旋轉支承部與齒輪殼體的圓孔部之間設置球軸承。但是，如以上的實施方式所示，如果使用滑動軸承，則能夠以較少的部件個數實現旋轉支承部的相對于齒輪殼體的支承結構，在這一點上是優(yōu)選的。
[0093]齒輪殼體的底面既可以為圖6所示的平坦面，也可以為圖8所示的彎曲面，也可以為其他的形狀。但是，為使齒輪殼體配置在相對于車輪偏向上側的位置，優(yōu)選齒輪殼體的底面呈曲率半徑比車輪的接地面的曲率半徑大的彎曲面或平坦面。
[0094]并且，在構成最終齒輪的部件與車輪之間也可以設置有其他部件。即，構成最終齒輪的部件也可以借助其他的部件而固定于車輪。
[0095]也可在套筒部件70D的環(huán)狀凸部701D與存在于最終齒輪的輸出側的套筒抵接面56D之間設置軸向游隙以下的間隙。
[0096]此時，由于最終齒輪能夠被最終齒輪支承軸51D支承為能夠旋轉，因此也可以為如下的狀態(tài)，即其也能夠沿軸向移動，并根據最終齒輪的軸向的移動而使套筒抵接面56D與環(huán)狀凸部701D接觸。
[0097]并且，本發(fā)明的車輪單元如果考慮所要求的尺寸和轉矩的話，其能夠適用于家用的清掃機器人，但是本發(fā)明也可以用于其他的電器產品。例如，也可以用在搬運物品的機器人或被無線操縱的玩具上。并且，也可以用于在屋內或屋外載人行走的電動輪椅上。并且，本發(fā)明的車輪單元既可以用在家用的電器產品上，也可以用在業(yè)務用的設備上。
[0098]并且，以上所述的實施方式和變形例中出現的各要素在不產生矛盾的范圍內可以進行適當組合。
[0099]產業(yè)上的利用可能性
[0100]本發(fā)明能夠用于車輪單元。
[0101]符號的說明
[0102]1，1A, IB, 1C, ID…車輪單元;2，2A，2B，2C，2D…馬達;3，3A，3B，3D…小齒輪;4，4A，4B，4D…減速機構;5，5A，5D...最終齒輪;6，6A，6B，6D…車輪;7，7A，7B，7C，7D…齒輪殼體；9B…清掃機器人;21 …靜止部;22，22C...旋轉部;41，42，43，41B，42B，43B，41D，42D，43D...復合齒輪；51，51A，51B，51D…最終齒輪支承軸；52D…外側齒部；53D…內側筒部；54D…第I推力墊圈；55D-H 2推力墊圈;56D…套筒抵接面;61…車輪部；62…輪胎部;70…圓孔部；70D…套筒部件；73…肋；74B…承接部；75C…馬達外罩；760..安裝版；77D…套筒保持部；78D…止擋板部；79D…最終齒輪支承軸支承部；81，81A，81D…旋轉支承部；211…電樞；221…磁鐵；222…馬達軸；411，421，431…支承軸；412，422，432…大徑齒輪部；413，423，433…小徑齒輪部；621，621A…接地面;701D…環(huán)狀凸部;741B…貫通孔；91B…懸架機構。
【權利要求】
1.一種車輪單元，其特征在于， 其具有: 馬達； 小齒輪，其固定于所述馬達的旋轉部； 車輪，其具有環(huán)狀的接地面，并以最終齒輪支承軸為中心旋轉； 最終齒輪，其由樹脂制成，并直接或通過其他部件固定于所述車輪，且所述最終齒輪相對于該車輪配置在軸向一側； 減速機構，其使小齒輪的旋轉減速并傳遞到所述最終齒輪；以及 齒輪殼體，其收納所述小齒輪、所述減速機構以及所述最終齒輪， 在所述最終齒輪與所述車輪之間設置直接或借助其他部件支承于所述齒輪殼體，且與所述最終齒輪以及所述車輪一同旋轉的旋轉支承部， 所述旋轉支承部的外徑比所述最終齒輪支承軸的外徑大， 所述最終齒輪的至少一部分位于被所述接地面包圍的大致圓筒狀的區(qū)域的內側。
2.根據權利要求1所述的車輪單元，其特征在于， 所述齒輪殼體具有與所述最終齒輪支承軸同軸配置的圓環(huán)形狀的套筒部件， 所述旋轉支承部的外周面通過潤滑劑與所述套筒部件的內周面相接觸。
3.根據權利要求2所述的車輪單元，其特征在于， 所述最終齒輪的齒根圓直徑比所述旋轉支承部的外徑大， 所述套筒部件的外周面比所述齒根圓直徑大。
4.根據權利要求2或3所述的車輪單元，其特征在于， 所述齒輪殼體具有: 圓筒形狀的套筒保持部，其包圍所述旋轉支承部；以及 環(huán)狀的止擋板部，其朝比所述套筒保持部的軸向另一側的部位靠徑向內側的位置擴展， 所述套筒部件與所述套筒保持部的內周面以及所述止擋板部的軸向一側的面相接。
5.根據權利要求4所述的車輪單元，其特征在于， 所述套筒部件在軸向一側的端面具有環(huán)狀凸部， 所述最終齒輪具有朝向軸向另一側的環(huán)狀的套筒抵接面， 所述環(huán)狀凸部與所述套筒抵接面相接。
6.根據權利要求1至權利要求5中的任一項所述的車輪單元，其特征在于， 所述最終齒輪和所述旋轉支承部為由樹脂制成的一體的旋轉部件的各一部分。
7.根據權利要求1或6所述的車輪單元，其特征在于， 所述齒輪殼體具有圓孔部，所述圓孔部具有支承所述旋轉支承部的圓筒形狀的內周面， 所述齒輪殼體的所述圓孔部的內周面隔著潤滑劑與所述旋轉支承部的外周面相接觸。
8.根據權利要求1至權利要求6中的任一項所述的車輪單元，其特征在于， 所述減速機構具有多個復合齒輪，所述復合齒輪包括大徑齒輪部和小徑齒輪部， 大徑齒輪部與所述小齒輪嚙合的初級復合齒輪配置在所述最終齒輪的軸向一側， 所述初級復合齒輪被所述最終齒輪支承軸支承，所述初級復合齒輪以及所述最終齒輪相對于所述齒輪殼體能夠自由旋轉。
9.根據權利要求8所述的車輪單元，其特征在于， 所述最終齒輪具有多個齒沿周向排列的外側齒部、以及處于所述外側齒部的徑向內側且包圍所述最終齒輪支承軸的圓筒部分即內側筒部， 所述內側筒部的軸向一側端部位于比所述外側齒部的軸向一側端部靠軸向一側的位置， 在所述內側筒部的軸向一側端部與所述初級復合齒輪的軸向另一側端部之間，設置包圍所述最終齒輪支承軸的環(huán)狀的第一推力墊圈。
10.根據權利要求9所述的車輪單元，其特征在于， 所述齒輪殼體具有在所述初級復合齒輪的軸向一側支承所述最終齒輪支承軸的最終齒輪支承軸支承部， 在所述最終齒輪支承軸支承部與所述初級復合齒輪的軸向一側端部之間，設置包圍所述最終齒輪支承軸的環(huán)狀的第二推力墊圈， 所述最終齒輪支承部與所述第2推力墊圈、以及所述第2推力墊圈與所述初級復合齒輪的軸向另一側端部、以及所述初級復合齒輪的軸向另一側端部與所述第I推力墊圈、以及所述第I推力墊圈與所述最終齒輪的軸向一側端部分別互相接觸。
11.根據權利要求8至權利要求10中的任一項所述的車輪單元，其特征在于， 整個所述復合齒輪位于將所述車輪的所述接地面在最終齒輪支承軸方向上進行投影而成的圓筒面的內側。
12.根據權利要求8至權利要求11中的任一項所述的車輪單元，其特征在于， 所述最終齒輪的直徑與任意的所述復合齒輪的大徑齒輪部的直徑之和比所述接地面的半徑大。
13.根據權利要求8至權利要求12中的任一項所述的車輪單元，其特征在于， 所述最終齒輪整體位于被所述接地面包圍的大致圓筒狀的區(qū)域的內側。
14.根據權利要求1至權利要求13中的任一項所述的車輪單元，其特征在于， 所述馬達在電樞的徑向外側具有轉子磁鐵。
15.根據權利要求1至權利要求14中的任一項所述的車輪單元，其特征在于，所述車輪單元具有: 馬達外罩，其收納所述馬達；以及 隔壁，其介于所述齒輪殼體與所述馬達外罩之間， 所述馬達固定在所述隔壁。
【文檔編號】B60B19/00GK103635342SQ201280032911
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年7月4日 優(yōu)先權日:2011年7月8日
【發(fā)明者】金谷忠之 申請人:日本電產株式會社