減速電的製造方法

2023-06-14 10:30:11 3

減速電的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種減速電機，在該減速電機中，角度傳感器的傳感器齒輪與和角度傳感器的傳感器齒輪嚙合的驅動系齒輪組的齒輪之間的軸間距離被穩定且高精度地保持。在將驅動系齒輪組和角度傳感器容納於由外罩、上機殼以及下機殼構成的殼體的減速電機中，角度傳感器的傳感器齒輪的軸被上機殼的上表面第三區域的支承輪轂支承，驅動系齒輪組中與輸出軸嚙合的第四齒輪被上表面第一區域的支承輪轂支承，並且從兩區域間的臺階部的缺口窗朝向上表面第三區域側露出從而與傳感器齒輪嚙合。由於傳感器齒輪與第四齒輪被同一上機殼支承，因此軸間距離被高精度地保持，並且能夠準確獲得通過角度傳感器檢測出的輸出軸的旋轉角度。
【專利說明】減速電機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於開閉體的開閉驅動的減速電機。
【背景技術】
[0002]最近，關於便座、便蓋或者洗衣機的蓋子等的開閉，對用於極力減少使用者的勞力並提高便利性的自動驅動結構的需求不斷提高，在這樣的自動開閉中需要檢測出旋轉角度位置(以下稱旋轉位置)，因此需要並用角度傳感器。
[0003]並且，為了將整體結構設置成緊湊的結構，優選將角度傳感器內置於開閉驅動用的減速電機，在日本特開2007-68320號公報中公開了本 申請人:以前對用於冰箱門開閉的傳感器內置型減速電機的提案。
[0004]該減速電機在具有驅動系齒輪組的同時具有角度傳感器。該驅動系齒輪組從與DC (直流)電機的小齒輪嚙合的第一減速齒輪經依次嚙合的第二至第五減速齒輪至輸出軸的輸出齒輪，該角度傳感器將傳感器齒輪與電位器組合。
[0005]角度傳感器的傳感器齒輪與第四減速齒輪嚙合，角度傳感器根據兩齒輪之間的齒數比以及第四減速齒輪至輸出齒輪之間的減速比，檢測出輸出軸的旋轉位置。
[0006]專利文獻1:日本特開2007-68320號公報
[0007]然而，在上述特開2007-68320號公報所公開的減速電機中，雖然傳感器齒輪與輸出軸的旋轉對應並旋轉，並能夠檢測出旋轉角度(旋轉量)，但是不具備使輸出軸的旋轉位置與傳感器齒輪的旋轉位置準確對應的構件。
[0008]因此，在利用目測決定輸出軸的基準位置，使傳感器齒輪與第四減速齒輪嚙合的情況下，即使使與作為開閉體的門結合的輸出軸為例如水平狀態，電位器的輸出也不表示對應水平的旋轉位置。在通過矯正等方法不能對此進行處理的情況下，由於需要變更傳感器齒輪與第四減速齒輪的嚙合位置從而進行再次組裝，因此還有改善的餘地。

【發明內容】

[0009]因此，本發明的目的是提供一種能夠在組裝時使輸出軸的旋轉位置與傳感器齒輪的旋轉位置高精度地對應，並且角度傳感器能夠高精度地檢測出輸出軸的旋轉位置的減速電機。
[0010]本發明的減速電機具有殼體以及分別容納於該殼體的電機、驅動系齒輪組以及角度傳感器，該驅動系齒輪組將該電機的旋轉傳遞至輸出軸，該角度傳感器具有用於檢測輸出軸的轉動角度的傳感器齒輪，在該減速電機中，殼體由多個殼體部件構成，傳感器齒輪和驅動系齒輪組中的從與傳感器齒輪嚙合的參照齒輪依次至輸出軸為止的齒輪被支軸支承為能夠旋轉，支軸被殼體部件中的同一部件支承，並具有限制輸出軸的轉動範圍的限制構件。
[0011]根據本發明，由於從傳感器齒輪至輸出軸為止的齒輪的各支軸被同一部件支承，因此軸間距離不受因多個部件的誤差累積而產生的影響而被高精度地保持，同時由於具有限制輸出軸的轉動範圍的限制構件並能夠在使輸出軸位於初始角度位置的狀態下使傳感器齒輪與參照齒輪嚙合，因此能夠準確獲得通過角度傳感器檢測出的輸出軸的旋轉位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是表示實施方式的減速電機的外觀的立體圖。
[0013]圖2是表示外罩的背面的立體圖。
[0014]圖3是將外罩取下後表示的減速電機的俯視圖。
[0015]圖4是將角度傳感器以及第一齒輪取下後表示的減速電機的俯視圖。
[0016]圖5是表不上機殼的圖。
[0017]圖6是表示下機殼內的齒輪的俯視圖。
[0018]圖7是表不下機殼的內表面的立體圖。
[0019]圖8是表示驅動系齒輪組的展開圖。
[0020]圖9是表示第一齒輪的下端部的詳細情況的放大圖。
[0021]圖10是第二齒輪的軸向端面圖。
[0022]圖11是圖2中的B-B部剖視圖。
[0023]圖12是圖2中的C-C部剖視圖。
[0024](符號說明)
[0025]I減速電機
[0026]2 DC (直流)電機
[0027]3電機輸出軸
[0028]4突出部
[0029]5螺絲孔
[0030]6驅動系齒輪組
[0031]7 殼體
[0032]8、9 螺絲
[0033]10 外罩
[0034]11 上壁
[0035]12a、12b、12c、12c 側壁
[0036]13缺口凹部
[0037]14 凸緣
[0038]15a,15b 安裝孔
[0039]16突出環
[0040]17 壓塊
[0041]18避開孔
[0042]19 缺口
[0043]20、26支承輪轂
[0044]21 軸孔
[0045]22、24 壓輪轂
[0046]25 孔[0047]27 軸孔
[0048]29 螺絲
[0049]30上機殼
[0050]31 頭部
[0051]32矩形狀部
[0052]33 基底
[0053]34b、34c、34d 側壁
[0054]35a、35b 螺絲孔
[0055]36 凹部
[0056]37缺口凹部
[0057]38 凸緣
[0058]39a>39b 安裝孔
[0059]40a、40b 基部
[0060]41a,41b 固定用孔
[0061]42突出環
[0062]43電機安裝凹部
[0063]44電機軸貫通孔
[0064]45安裝孔
[0065]46 缺 口
[0066]47矩形孔
[0067]48 引腳
[0068]49第一支承臺
[0069]50、52 引腳
[0070]51第二支承臺
[0071]53支承輪轂
[0072]54 軸孔
[0073]55 缺口窗
[0074]56齒輪貫通孔
[0075]58矩形凹部
[0076]60、62、64 支承輪轂
[0077]61、63、65 軸孔
[0078]66齒輪支承孔
[0079]66a小徑部
[0080]68 限制槽
[0081]70下機殼
[0082]71 底壁
[0083]72a、72b、72c、72d 側壁
[0084]74a、74b固定用輪轂
[0085]75a,75b 螺絲孔[0086]76 凹部
[0087]78 電機標識
[0088]79、81、83、85、89 支承輪轂
[0089]80、82、84、86 軸孔
[0090]88圓形凹部
[0091]90 小齒輪
[0092]91第一齒輪
[0093]91a大徑齒輪
[0094]91b 小徑齒輪
[0095]92 軸孔
[0096]93 突出環
[0097]94、100、107、111 支承軸
[0098]95第二齒輪
[0099]95a大徑齒輪
[0100]95b 小徑齒輪
[0101]96 凸輪面
[0102]97 基部
[0103]98 臂
[0104]99 爪
[0105]102第三齒輪
[0106]102a大徑齒輪
[0107]102b 小徑齒輪
[0108]103 軸筒
[0109]104連接壁
[0110]105 軸孔
[0111]106 內壁
[0112]109第四齒輪
[0113]109a大徑齒輪
[0114]109b 小徑齒輪
[0115]110連接壁
[0116]112對位標誌
[0117]113輸出軸
[0118]114輸出齒輪
[0119]115 軸筒
[0120]116連接壁
[0121]117 內壁
[0122]118保持孔
[0123]119兩面寬度部
[0124]120 阻攔片[0125]121輸出軸部件
[0126]122嵌合部
[0127]123,124兩面寬度部
[0128]125鍵突條
[0129]130角度傳感器
[0130]131 基板
[0131]132、133 引腳孔
[0132]135 電位器
[0133]137傳感器齒輪
[0134]138a、138b 軸
[0135]SI上表面第一區域
[0136]S2上表面第二區域
[0137]S3上表面第三區域
[0138]Tl第一區域
[0139]T2第二區域
[0140]T3第三區域
[0141]T4第四區域
[0142]T5第五區域
[0143]TL扭矩限制器
【具體實施方式】
[0144]接下來，對將本發明適用於便座或者便蓋等開閉驅動用的減速電機的實施方式進行說明。
[0145]圖1是表示實施方式的外觀的立體圖，圖2是表示外罩的背面的立體圖，圖3是將外罩取下後表示的減速電機的俯視圖。另外，在以下的說明中，將圖1中的輸出軸部件121的軸線方向的外罩10方向作為上方(上側)，將下機殼70方向作為下方(下側)，將與輸出軸部件121的軸線方向正交的方向中的頭部31 —側(左側)作為前方，相反一側(右側)作為後方，將從正面觀察圖1時靠近觀察者的一側作為左方，將裡側作為右方。
[0146]實施方式的減速電機I通過將DC (直流)電機2與驅動系齒輪組6容納於殼體7內而構成，該殼體7具備分別為樹脂制的上機殼30、下機殼70以及外罩10。
[0147]上機殼30重疊在下機殼70上，外罩10重疊在上機殼30的除了前端部分的頭部31以外的矩形狀部32上。上機殼30的頭部31從矩形狀部32朝向上方呈臺階狀凸出，頭部31的上表面成為與外罩10的上表面齊平的平坦面。
[0148]殼體7的平面形狀為前端部呈半圓形狀，後方呈具有比半圓寬度大的寬度的大致矩形，後方的一條邊與所述半圓連接並朝向後方延伸，與上述一條邊對置的另一條邊在半圓附近具有與該半圓相連的傾斜部。上機殼30與下機殼70具有相同的平面輪廓。
[0149]也就是說，上機殼30的頭部31的主要部分為半圓形部分。輸出軸(輸出軸部件121)從頭部31的半圓中心貫通並朝向上方延伸。
[0150]外罩10具有上壁11和側壁12( 12a、12b、12c以及12d)，並呈盤狀，並在其四個角部利用螺絲8安裝於上機殼30。
[0151]如圖1、圖2所示，為了在大致矩形的平面輪廓內形成具有使螺絲8貫通的安裝孔15a、15b的凸緣14，在外罩10的側壁12的四處角部設置有缺口凹部13。
[0152]特別是如圖2所示，在對角線上的兩處安裝孔15a，沿外罩10的下表面的開口緣設置有突出環16。
[0153]在與頭部31對置的側壁12a形成缺口 19，從而避開頭部31的局部突部。
[0154]在左側的側壁12b的下端緣，有壓塊17突出。對此將在後文敘述。
[0155]圖3表示將減速電機I的外罩10取下後從輸出軸部件121的軸線方向上側觀察到的狀態，因此，表示上機殼30內的配置結構。上機殼30通過所述頭部31和側壁34 (34b、34c以及34d)包圍形成底壁的基底33而構成(也可參考圖5)。
[0156]在側壁34的上端緣設置有與外罩10的安裝孔15a對應的螺絲孔35a和與安裝孔15b對應的螺絲孔35b。螺絲孔35a在開口具有與安裝孔15a的突出環16對應的凹部36，通過突出環16與凹部36嵌合，外罩10與上機殼30之間被準確定位。
[0157]在矩形狀部32的後端部偏左的位置，安裝於基底33下側的DC (直流)電機2 (參照圖8)的小齒輪90位於基底33上，配置於偏右位置的第一齒輪91的大徑齒輪91a與小齒輪90嚙合。
[0158]另外，DC (直流)電機2通過將螺絲29(參照圖8)穿過形成於基底33的安裝孔45旋入設置於上端壁的螺絲孔5，而安裝於基底33，但是圖3中省略了螺絲29。由於安裝孔45為橢圓形的長孔，因此能夠在周向調整並定位DC (直流)電機2。
[0159]在外罩10的上壁11的背面(下側面)，如圖2所示，在後端部形成有避免與小齒輪90幹涉的避開孔18和支承第一齒輪91的支承輪轂20,支承輪轂20具有供第一齒輪91的支承軸92插入的軸孔21。
[0160]在DC (直流)電機2的安裝部附近，在左側的側壁34b的上端緣形成有缺口 46，與缺口 46寬度相同的矩形孔47設置在基底33的與側壁34b隔著指定間隙並與缺口 46對應的位置，並使夾著基底33的上下空間連通。並且，雖沒有特別進行圖示，但是來自DC (直流)電機2的配線從矩形孔47經由缺口 46向外部引出。
[0161]所述外罩10的壓塊17與該缺口 46對應，並被設定為在將外罩10重疊在上機殼30上時，通過壓塊17使配線以適度的壓力被壓在缺口 46的底(參照圖1)。
[0162]並且，兩根引腳48沿矩形孔47的前側孔緣設置。能夠將來自後述角度傳感器130的配線穿過並列設置的引腳48之間並與來自DC (直流)電機2的配線匯合，從而統一向缺口 46配線。
[0163]後述第四齒輪109的支承輪轂64以朝向上下兩個方向突出的方式設置於基底33，並且將角度傳感器130與第四齒輪109關聯配置。角度傳感器130在印製有配線的剛性的基板131上具有電位器135，並且，傳感器齒輪137上側的軸138a以從下方貫通基板131和電位器135的方式構成(同時參照圖8)。另外，上側的軸138a及後述的下側的軸138b與傳感器齒輪137為一體。
[0164]在外罩10的上壁11的背面靠前端的位置，如圖2所示，形成有用於固定角度傳感器130的壓輪轂22、24以及將傳感器齒輪137的軸138a插入於軸孔27中並支承為能夠旋轉的支承輪轂26。[0165]另外，在外罩10樹脂成型時，上述支承輪轂20、26以及其他輪轂分別與外罩10 —體形成。同樣在上機殼30以及下機殼70樹脂成型時，後述上機殼30以及下機殼70的各支承輪轂以及其他輪轂也分別與上機殼30以及下機殼70 —體形成。
[0166]關於第四齒輪109以及角度傳感器130，之後詳細敘述。
[0167]圖4表不從上機殼30的上表面將角度傳感器130以及第一齒輪91取下後的狀態。
[0168]在基底33，載置角度傳感器130的基板131的第一支承臺49以及第二支承臺51在前後方向分離地形成，並且在第一支承臺49的上表面設置有引腳50，在第二支承臺51的上表面設置有兩根引腳52。
[0169]在基板131設置有與引腳50、52對應的引腳孔132、133 (參照圖3)，通過將引腳50,52嵌入於引腳孔132、133而將角度傳感器130定位。
[0170]在第一支承臺49和第二支承臺51之間形成有支承角度傳感器130的傳感器齒輪137的下側的軸138b的支承輪轂53。支承輪轂53具有將軸138b支承為能夠旋轉的軸孔54。
[0171]第四齒輪109 (小徑齒輪109b)從形成於基底33的缺口窗55探出，並與傳感器齒輪137嚙合。
[0172]上機殼30與外罩10同樣，在與螺絲孔35b相鄰的位置，在側壁設置有缺口凹部37從而形成具有安裝孔39b的凸緣部38 (參照圖5 (a))，並通過螺絲9穿過安裝孔39b安裝於下機殼70。
[0173]上機殼30還在基底33通過螺絲9穿過安裝孔39a安裝於下機殼70，該安裝孔39a被設置在分別與第一齒輪91的大徑齒輪91a以及角度傳感器130在上下方向重疊的位置。安裝孔39a在形成於基底33的固定用孔41a、41b的底壁開口。
[0174]在上機殼30的背面側(下表面側)，如後文圖5 (b)所示，特別是安裝孔39a在突出指定高度的基部40a、40b開口並沿其開口緣設置有突出環42。
[0175]圖5表不上機殼30單體，圖5 (a)為從上方觀察到的立體圖，圖5 (b)為從下方觀察到的立體圖。
[0176]頭部31作為將基底33凸出至比側壁34 (34b,34c以及34d)的高度靠上方的位置的厚壁，形成為頭部31與矩形狀部32之間的邊界為垂直的平面壁，外周面為將側壁34b、34c朝向前方延伸後朝向上方延伸的形態。
[0177]如圖5 (a)所示，矩形狀部32所在的基底33的上表面被劃分為多個區域，上表面第三區域S3相對於上表面第一區域SI朝向下方凹陷。在該上表面第一區域SI形成有電機軸貫通孔44以及第四齒輪109的支承輪轂64，在該上表面第三區域S3形成有第一支承臺49、第二支承臺51以及傳感器齒輪137的支承輪轂53。並且，從矩形孔47至區域S3之間的範圍以及從矩形孔47至左側的側壁34b之間的範圍為上表面第二區域S2。該上表面第二區域S2位於上表面第一區域SI和上表面第三區域S3之間的大致二分之一高度的位置。
[0178]另外，DC (直流)電機2在其上端壁具有突出部4，該突出部4具有與電機輸出軸3同軸的圓形外周(參照圖8)，通過將突出部4嵌入形成於上表面第一區域SI的電機軸貫通孔44，來定位嵌入電機輸出軸3的小齒輪90。
[0179]在上表面第一區域SI與上表面第三區域S3之間的臺階部的附近的上表面第三區域S3的前後方向大致整個長度範圍內，在上表面第三區域S3設置有缺口窗55，並且缺口窗55連通上下空間。並且，缺口窗55到達上表面第三區域S3，並形成為該第三區域S3側的缺口緣與第四齒輪109 (的小徑齒輪109b)的外徑之間具有指定的間隙。
[0180]並且，缺口窗55的上表面第一區域SI側也同樣，上表面第一區域SI側的缺口緣與傳感器齒輪137的外徑之間具有指定的間隙，或者缺口緣部的下表面(包括支承輪轂64的下端面)與傳感器齒輪137的齒部的上表面之間具有指定的間隙，並被設定為傳感器齒輪137與上表面第一領域SI側不幹涉。在後文的圖12中，在上表面第一區域SI的缺口緣與傳感器齒輪137的外徑之間設置有間隙。
[0181]圖6是表示將上機殼30取下後的下機殼70內的齒輪的俯視圖。
[0182]以下描述的第一齒輪91至第四齒輪109分別具有大徑齒輪和小徑齒輪，並依次小徑齒輪與下一個齒輪的大徑齒輪嚙合。
[0183]第一齒輪91的大徑齒輪91a與DC (直流)電機2的小齒輪90嚙合，第二齒輪95與第一齒輪91的小徑齒輪91b嚙合，依次第三齒輪102與第四齒輪109嚙合，輸出齒輪114與第四齒輪109的小徑齒輪109b嚙合，從而構成作為減速機構的驅動系齒輪組6。
[0184]另外，在第四齒輪109的小徑齒輪109b的上表面形成有對位標誌112。
[0185]各齒輪為樹脂制，並分別被金屬制的支承軸支承為能夠旋轉，支承軸被形成於上機殼30以及下機殼70的後述的支承輪轂等支承部支承。另外，驅動系齒輪組6的各齒輪的旋轉中心以及各支承軸和傳感器齒輪137的旋轉中心都平行構成。
[0186]以下，對齒輪等的上機殼30側的支承部進行說明。
[0187]如圖5 (b)所示，在上機殼30的基底33的底面(下表面)後端部設置有嵌入DC(直流)電機2的上端部的電機安裝凹部43，並且電機軸貫通孔44開口。與電機安裝凹部43相鄰設置有矩形孔47和使第一齒輪91 (的小徑齒輪91b)貫通的齒輪貫通孔56。電機安裝凹部43的上壁面分別到達矩形孔47的一部分和齒輪貫通孔56的一部分。
[0188]在與基底33上表面(表面)的上表面第一區域SI對應的範圍內，齒輪貫通孔56的前方為具有電機安裝凹部43的大致二分之一深度的矩形凹部58，所述缺口窗55在該矩形凹部58與對應側方的上表面第三區域S3的底面之間的臺階部開口。
[0189]在矩形凹部58的後部形成有支承將第二齒輪95支承為能夠旋轉的支承軸100的支承輪轂60，在矩形凹部58的前方形成有支承將第四齒輪109支承為能夠旋轉的支承軸111的支承輪轂64。
[0190]在與矩形凹部58之間夾著缺口窗55的底面，在支承輪轂60的大致側方位置形成有支承輪轂62，在支承輪轂64的大致側方位置支承輪轂53的端部突出，支承輪轂60支承將第二齒輪95支承為能夠旋轉的支承軸100，支承輪轂62支承將第三齒輪102支承為能夠旋轉的支承軸107，支承輪轂64支承第四齒輪109，支承輪轂53在上表面側支承傳感器齒輪 137。
[0191]支承輪轂60具有供第二齒輪95的支承軸100的上端插入的軸孔61，支承輪轂62具有供第三齒輪102的支承軸107的上端插入的軸孔63，支承輪轂64具有供第四齒輪109的支承軸111的上端插入的軸孔65。
[0192]在基底33的頭部32形成有支承輸出齒輪114的齒輪支承孔66，在頭部31的前端部以齒輪支承孔66為中心的呈圓弧狀的限制槽68開口。[0193]接下來，對齒輪等的下機殼70側的支承部進行說明。
[0194]圖7表不下機殼70的內表面，圖7 (a)表不從左側的斜上前方觀察到的立體圖，圖7 (b)為從右側的斜上前方觀察到的立體圖。
[0195]下機殼70具有底壁71和包圍底壁71的側壁72 (72a、72b、72c以及72d)，底壁71的下表面是平坦的。以下，只要不事先說明，針對底壁71的說明均為與其上表面的結構相關的說明。
[0196]底壁71將最低的基底作為第一區域Tl，並被劃分為具有相互不同高度的多個區域。
[0197]在第一區域Tl，從後方向前方依次形成有電機標識78、將第三齒輪102支承為能夠旋轉的支承輪轂83以及將第四齒輪109支承為能夠旋轉的支承輪轂85。並且，在電機標識78與支承輪轂83的中間靠右的位置形成有將第一齒輪91支承為能夠旋轉的支承輪轂79。
[0198]在避開與以電機標識78為中心的圓形截面的DC (直流)電機2幹涉的範圍內，具有指定高度的第二區域T2從後側的側壁72d沿右側的側壁72c延伸至支承輪轂79。
[0199]並且，在避開與以支承輪轂83為中心的第三齒輪102以及以支承輪轂85為中心的第四齒輪109幹涉的範圍內，第三區域T3與第二區域T2以及支承輪轂79連接並沿右側的側壁72c朝向前方延伸。第三區域T3的高度為第二區域T2高度的大致二分之一。
[0200]將第一齒輪91支承為能夠旋轉的支承輪轂79在橫跨第一區域Tl的邊界、第二區域T2的邊界以及第三區域T3的邊界的狀態下，突出到比第二區域T2高的位置。
[0201]在第三區域T3形成有將第二齒輪95支承為能夠旋轉的支承輪轂81。
[0202]支承輪轂79具有供第一齒輪91的支承軸94的下端插入的軸孔80，支承輪轂81具有供第二齒輪95的支承軸100的下端插入的軸孔82，支承輪轂83具有供第三齒輪102的支承軸107的下端插入的軸孔84，支承輪轂85具有供第四齒輪109的支承軸111的下端插入的軸孔86。
[0203]在前部(頭部)的避開與以支承輪轂85為中心的第四齒輪109幹涉的範圍內，第四區域T4以與第二區域T2大致相同的高度形成。在第四區域T4的上表面，在指定深度較淺的圓形凹部88的中心形成有將輸出齒輪114支承為能夠旋轉的支承輪轂89。側壁72a以與包括半圓形的上機殼30的頭部31相同的外周輪廓包圍輸出齒輪114。
[0204]在側壁72c的上端緣以及側壁72b和72d之間的角部的上端緣設置有與上機殼30的安裝孔39b對應的螺絲孔75b。並且，在第二區域T2形成有具有與安裝孔39a對應的螺絲孔75a的固定用輪轂74a，具有與同樣的安裝孔39a對應的螺絲孔75a的固定用輪轂74b從左側的側壁72b前端部附近朝向內側突出而形成。
[0205]固定用輪轂74a、74b的上表面與上機殼30的安裝孔39a的基部40a、40b的突出高度對應，被設定為比側壁72的上端面低，同時螺絲孔75a在其開口具有與安裝孔39a的突出環42對應的凹部76，通過突出環42與凹部76嵌合，上機殼30與下機殼70之間被準確地定位。
[0206]另外，第四區域T4的左端延伸至與固定用輪轂74b連接，並且，在避開與以電機標識78為中心的DC (直流)電機2以及以支承輪轂83為中心的第三齒輪102幹涉的範圍內，第五區域T5與固定用輪轂74b連接並沿左側的側壁72b朝向後方延伸。[0207]圖8為形成於殼體7內的驅動系齒輪組6的展開圖。
[0208]第一齒輪91能夠繞兩端被外罩10的支承輪轂20和下機殼70的支承輪轂79支承的支承軸94旋轉，大徑齒輪91a在上機殼30的基底33的上側與DC (直流)電機2的小齒輪90嚙合，小徑齒輪91b貫通上機殼30的齒輪貫通孔56並朝向基底33的下側延伸。
[0209]圖9是表示第一齒輪91的下端部詳細情況的放大圖，圖9 (a)為剖視圖，圖9 (b)為端面圖。圖9 (a)相當於圖9 (b)中的A-A部截面。
[0210]在第一齒輪91的與下機殼70的支承輪轂79的上表面對置的軸端(這裡為小徑齒輪91b的下端面)形成有寬度較窄的突出環93以減低旋轉時的摩擦，該突出環93包圍供支承軸94貫通的軸孔92的開口。雖然沒有特別進行詳細圖示，但是在第一齒輪91的與外罩10的支承輪轂20的下表面對置的軸端也形成有同樣的突出環以降低旋轉時的摩擦，該突出環包圍供支承軸94貫通的軸孔92的開口。並且，與下機殼70以及上機殼30的各支承輪轂對置的以下的第二齒輪95至第四齒輪109的軸端也同樣。
[0211]返回圖8，第二齒輪95能夠繞兩端被上機殼30的支承輪轂60和下機殼70的支承輪轂81支承的支承軸100旋轉，大徑齒輪95a與第一齒輪91的小徑齒輪91b嚙合，從大徑齒輪95a分割為分體的小徑齒輪95b位於大徑齒輪95a的下方。
[0212]大徑齒輪95a呈圓筒狀且在其外周具有齒。如第二齒輪95的軸向端面圖即圖10所示，大徑齒輪95a在齒部的內側具有凸輪面96，小徑齒輪95b具有在基部97的周向等間隔地從外周沿同一周向延伸的三根臂98，該三根臂98分別在其頂端具有與凸輪面96卡合的爪99。由此，通常為鎖定狀態且小徑齒輪95b與大徑齒輪95a —體旋轉，但是在大徑齒輪95a和小徑齒輪95b之間施加指定量以上的相對旋轉扭矩時，臂98彈性變形，爪99在凸輪面96滑動。因此形成相對旋轉的扭矩限制器TL。
[0213]上述指定量以上的相對旋轉扭矩被設定為比能夠將便座或者便蓋抬起的扭矩大的扭矩。
[0214]另外，大徑齒輪95a的凸輪面96在小徑齒輪95b沿一方向旋轉的情況下與爪99卡合的面的(與以小徑齒輪95b的旋轉中心為中心的圓周的)傾斜度小,該一方向指臂98從基部97延伸的方向(圖10中的逆時針方向)，大徑齒輪95a的凸輪面96在小徑齒輪95b沿另一方向旋轉的情況下與爪99卡合的面的傾斜度大，該另一方向為臂98從基部97延伸的方向的反方向(圖10中的順時針方向)。因此，臂98彈性變形，爪99在凸輪面96滑動而形成的相對旋轉的扭矩不受小徑齒輪95b的旋轉方向的影響而保持相同。
[0215]返回圖8，第三齒輪102能夠繞兩端被上機殼30的支承輪轂62和下機殼70的支承輪轂83支承的支承軸107旋轉，大徑齒輪102a與第二齒輪95的小徑齒輪95b嚙合，小徑齒輪102b位於大徑齒輪102a的下方。
[0216]大徑齒輪102a呈從軸筒103經由沿徑向延伸的連接壁104朝向軸向上方延伸的圓筒狀，且在其外周具有齒，小徑齒輪102b呈從連接壁104朝向下方延伸的圓筒狀，且在其外周具有齒。並且，特別是供支承軸107貫通的軸孔105開口的軸筒103的下端位於比小徑齒輪102b的下端靠上方的位置，且小徑齒輪102b的內壁106以能夠旋轉的方式與支承輪轂83嵌合。
[0217]第四齒輪109能夠繞兩端被上機殼30的支承輪轂64和下機殼70的支承輪轂85支承的支承軸111旋轉，大徑齒輪109a與第三齒輪102的小徑齒輪102b嚙合，且小徑齒輪109b位於大徑齒輪109a的上方。
[0218]大徑齒輪109a呈從小徑齒輪109b的下端經由連接壁110朝向下方延伸的圓筒狀且在其外周具有齒。
[0219]小徑齒輪109b延伸至比上機殼30的基底33的第三區域S3的上表面高的位置，且上端部面臨缺口窗55。
[0220]輸出軸113由輸出齒輪114和輸出軸部件121構成。
[0221]輸出齒輪114呈經由連接壁116與軸筒115連接的圓筒狀且在其外周具有齒。軸筒115的從與連接壁116大致對應的位置向下的部位的內壁117呈平滑的圓筒面，且以能夠旋轉的方式與下機殼70的支承輪轂89嵌合。另外，軸筒115的下端延伸至比齒的下端靠下方的位置，且落座於下機殼70的圓形凹部88的底面。
[0222]軸筒115的比與連接壁116大致對應的位置靠上部的內壁具有比靠下部的內壁117大的內徑，且作為保持輸出軸部件121的保持孔118。保持孔118在整個長度範圍內具有兩面寬度部119，在兩面寬度部119形成有無圖示的軸向的鍵槽。
[0223]軸筒115的上部的外周呈平滑的圓筒面，且被上機殼30的頭部31的齒輪支承孔66支承為能夠旋轉。
[0224]齒輪支承孔66在頭部31的上壁開口端具有小徑部66a，該小徑部66a的直徑比支承軸筒115的部分小且比保持孔118的兩面寬度部119的兩面寬度大。
[0225]輸出軸部件121的基本形狀呈圓筒狀，且為樹脂制或者金屬制，除了軸向大致中央的指定寬度的嵌合部122以外，在外周的上部以及下部分別具有兩面寬度部123、124，該兩面寬度部123、124分別具有相互平行對置的一對平面部。嵌合部122以能夠旋轉的方式嵌合於小徑部66a，下部的兩面寬度部124與軸筒115的保持孔118的兩面寬度部119對應配置，且具有與保持孔118的鍵槽對應的鍵突條125，該鍵突條125由在輸出軸部件121的方向延伸的突部形成。
[0226]輸出軸部件121的下部以指定的壓入關係插入於保持孔118中，使得輸出軸部件121與輸出齒輪114結合為一體。
[0227]板狀的阻攔片120從輸出齒輪114的外周緣(齒部)上端朝向上方突出，並進入形成於上機殼30的基底33的限制槽68，該限制槽68根據輸出軸113的旋轉範圍(轉動範圍)形成並限制輸出齒輪114的旋轉，阻攔片120與限制槽68的端部抵接，從而作為限制輸出齒輪114的旋轉角度範圍(轉動角度範圍)的限制構件發揮作用。另外，在包括阻攔片120的形成部分的周向指定範圍不形成齒(參照圖6)。
[0228]通過上述結構的驅動系齒輪組6，DC (直流)電機2的旋轉減速並傳遞至輸出齒輪114，並通過將輸出軸113與便座或者便蓋的例如支承軸連接，能夠將便座或者便蓋從大致水平位置驅動至超過90°的指定角度位置。
[0229]並且，由於在對第二齒輪95施加超過指定的扭矩時，在大徑齒輪95a與小徑齒輪95b之間形成相對旋轉的扭矩限制器TL，因此即使在DC (直流)電機2處於停止的狀態下突然開閉便座等，或者與DC (直流)電機2的驅動方向逆向開閉便座等的情況下，也能夠防止由於對DC (直流)電機2或者各齒輪、其支承軸或者支承輪轂等施加過大的力而造成的損壞。
[0230]接下來，對角度傳感器130的安裝結構進行說明。[0231]圖11為圖3中的B-B部剖視圖，圖12為圖3中的C-C部剖視圖。
[0232]角度傳感器130在基板131上具有電位器135，在使傳感器齒輪137位於基板131的下方的同時，傳感器齒輪137的軸138a貫通基板131以及電位器135。電位器135以其內部的無圖示的旋轉部與軸138a —體旋轉的方式形成。
[0233]在這裡，使傳感器齒輪137的齒數與第四齒輪109的小徑齒輪109b的齒數近似。
[0234]基板131如圖3所示，具有羽毛毽拍狀的平面形狀，該羽毛毽拍狀的平面形狀具有比四邊形的一個邊的寬度窄的呈角形狀的突部從該邊突出的前端部，在寬度窄的前端部具有引腳孔132，在寬度寬的後端部具有兩個引腳孔133，如前文所述，將上機殼30的第一支承臺49以及第二支承臺51的引腳50、52嵌入於各引腳孔132、133。
[0235]並且，之前圖2所示的外罩10的壓輪轂24與第二支承臺51的引腳52對應而設定，且具有能夠供引腳52插入的孔25，壓輪轂22被設定在第一支承臺49的引腳50的靠後側的位置。
[0236]特別是如圖11所示，基板131在落座於第一支承臺49以及第二支承臺51的上表面的同時，被外罩10的壓輪轂22、24壓住而固定位置。並且，若被外罩10和上機殼30的支承輪轂26、53支承的傳感器齒輪137的軸138a旋轉，則電位器135檢測出並輸出軸138a的旋轉角度。
[0237]另外，電位器135的能夠檢測出的絕對角度範圍被限定在旋轉一圈(360° )內。在輸出軸113 (輸出齒輪114)旋轉至其最大旋轉角度時，從輸出齒輪114經由第四齒輪109至傳感器齒輪137之間的齒輪的數量以增速的方式設定。因此，傳感器齒輪137的旋轉角度不滿360°。
[0238]如圖12所示，傳感器齒輪137在上機殼30的基底33的上表面第三區域S3的上表面附近旋轉，且與從基底33的上表面第一區域SI的背面側(矩形凹部28)露出於缺口窗55 (參照圖4)的第四齒輪109的小徑齒輪109b嚙合。
[0239]另外，在組裝該部分時，傳感器齒輪137被事先定位於相對於電位器的初始角度位置。然後在將包含輸出齒輪的驅動系齒輪組6組裝到上機殼30的基底33的下側，將上機殼30通過螺絲29固定於下機殼70後，將輸出齒輪114旋轉至阻攔片120與限制槽68的一端抵接的位置定位於初始角度位置，並使傳感器齒輪137從上方與第四齒輪109嚙合。是否已將輸出齒輪114定位在初始角度位置還能夠通過對位標誌112是否到達從缺口窗55露出的位置來確認。
[0240]傳感器齒輪137配置於將軸138b支承為能夠旋轉的支承輪轂53附近。第四齒輪109的小徑齒輪109b的與傳感器齒輪137嚙合的嚙合部位為對支承軸111進行支承的支承輪轂64的附近的小徑齒輪109b的上端，支承輪轂53、64都形成於同一個上機殼30的基底33。因此，支承輪轂53、64的軸間距離不會受多個部件的誤差累積而產生的影響，被穩定而高精度地保持在適當值，該適當值被設定為在不對驅動系齒輪組6施加制動的範圍內齒間的輪齒隙儘可能小。
[0241]另外，傳感器齒輪137與第四齒輪109的小徑齒輪109b的齒數接近且為小徑，由於軸間距離小，因此，從這一點來看，輪齒隙也小。
[0242]並且，驅動系齒輪組6包括扭矩限制器TL，但是由於該扭矩限制器TL形成於比與傳感器齒輪137嚙合的第四齒輪109靠DC (直流)電機2側的第二齒輪95，因此能夠在輸出齒輪114與第四齒輪109之間不產生滑動的情況下，通過角度傳感器130不斷地高精度地檢測出輸出軸113的旋轉位置。
[0243]在本實施方式中，DC (直流)電機2相當於發明中的電機，外罩10、上機殼30以及下機殼70相當於構成殼體70的殼體部件，並且，第四齒輪109相當於參照齒輪。並且，由阻攔片120和限制槽68構成限制構件。
[0244]傳感器齒輪137的軸138b、第四齒輪109的支承軸111以及輸出齒輪114的軸筒115相當於發明中的支軸，支軸決定傳感器齒輪137、第四齒輪109以及輸出齒輪114的旋轉中心。
[0245]上機殼30的上表面第一區域SI相當於第一壁，上表面第三區域S3相當於第二壁，支承輪轂64相當於參照齒輪的支承部。
[0246]並且，螺絲9從安裝孔39a、39b旋入至螺絲孔75a、75b的部位相當於固定部。並且，基板131相當於配線基板。
[0247]本實施方式以上述方式構成，在將驅動系齒輪組6和角度傳感器130容納於由外罩10、上機殼30以及下機殼70構成的殼體7的減速電機I中，由於角度傳感器130的傳感器齒輪137、與傳感器齒輪137嚙合的驅動系齒輪組6的第四齒輪109以及輸出齒輪114在同一上機殼30被支軸(支承軸、軸筒)直接支承(直接保持)的同時，傳感器齒輪137、第四齒輪109以及輸出齒輪114被支軸支承為能夠旋轉，因此傳感器齒輪137與第四齒輪109的軸間距離被高精度地保持。也就是說，支承角度傳感器130的傳感器齒輪137的下側的軸138b的支承輪轂53和供將第四齒輪109支承為能夠旋轉的支承軸111的上端插入的軸孔65構成於同一上機殼30。
[0248]並且，由於通過設置於輸出齒輪114的阻攔片120和形成於上機殼30的限制槽68來限制輸出軸113的轉動範圍，因此能夠在使阻攔片120位於作為輸出軸113的初始角度位置的限制槽68的一端的狀態下，使傳感器齒輪137與第四齒輪109嚙合。
[0249]由此，能夠準確獲得通過角度傳感器130檢測出的輸出軸113的旋轉位置。
[0250]第四齒輪109配置於上機殼30的下側，上機殼30在具有上表面第一區域SI (矩形凹部58)和上表面第三區域S3的同時，在兩者之間的臺階部具有缺口窗55，該上表面第一區域SI (矩形凹部58)具有支承第四齒輪109的支承輪轂64，該上表面第三區域S3比上表面第一區域SI (矩形凹部58)朝向下方凹陷，並且，由於傳感器齒輪137被上表面第三區域S3支承並配置於其上側，且與從缺口窗55朝向上表面第三區域S3側露出的第四齒輪109嚙合，因此，能夠在將第四齒輪109組裝於上機殼30的下側的同時使輸出軸113位於初始角度位置的狀態下之後，從上方安裝傳感器齒輪137。
[0251]由於缺口窗55使第四齒輪109的與和傳感器齒輪137嚙合的齒相鄰的指定個數的其他齒也朝向上表面第三區域S3側露出，因此安裝傳感器齒輪137的作業變得容易，例如能夠進行第四齒輪109的對位標誌112的確認等。
[0252]由於利用螺絲9將上機殼30和下機殼70結合的固定部(安裝孔39a、螺絲孔75a)設置在與第一齒輪91在軸向重疊的位置和與傳感器齒輪137重疊的位置，因此不需要與各齒輪的旋轉軸或者支承軸正交的平面空間，能夠將減速電機整體小型化。
[0253]並且，由於角度傳感器130的基板131配置於上機殼30的上表面第三區域S3上，而且與配置在上機殼30的下側的第三齒輪102在軸向重疊，因此從這一角度來看，也不需要平面空間，能夠將減速電機整體進一步小型化。
[0254]輸出軸113相對於第四齒輪109被減速，由於將輸出軸113的最大旋轉角度限制為不到180°的指定值，並且將與輸出軸113的最大旋轉角度對應的傳感器齒輪137的最大旋轉角度設定為不到360°，因此傳感器齒輪137的旋轉角度比輸出軸113的旋轉角度大，從而能夠提高角度傳感器130的檢測精度。
[0255]另外，在實施方式中，電機為DC (直流)電機，但是並不限定於此，能夠根據控制目的適當選擇步進電機或者其他適合的電機。
[0256]並且，驅動系齒輪組6在DC (直流)電機2的小齒輪90和輸出軸113的輸出齒輪114之間具有從第一齒輪91至第四齒輪109並形成為五級的減速機構，但是並不限定於此，可以選擇任意的級數。
[0257]將與傳感器齒輪137嚙合的參照齒輪設為與輸出齒輪114嚙合的第四齒輪109，也可將第三齒輪102等更加前級的齒輪作為參照齒輪來與傳感器齒輪137嚙合。但是，就從輸出齒輪114至傳感器齒輪137的累積齒間輪齒隙更加小這一點來看，參照齒輪為與輸出齒輪114嚙合的最終級的第四齒輪109的實施方式更加有利。
[0258]並且，在實施方式中，作為支軸的軸138b為與傳感器齒輪137—體的旋轉軸，支承軸111為與第四齒輪109分體的固定軸，並且軸筒115為與輸出齒輪114 一體並相對於支承輪轂89旋轉的旋轉軸，但是不論支軸為旋轉軸還是固定軸，支軸的一方被同一部件直接支承(直接保持)的同時，從參照齒輪依次至輸出齒輪的齒輪被支軸支承為能夠旋轉即可。
[0259]在實施方式中，作為限制構件，將阻攔片120設置於輸出齒輪114，將限制槽68形成於上機殼30，但是並不限定於此，也可在上機殼30形成阻攔片，在輸出齒輪114形成限制槽。
[0260]並且，也能夠將阻攔片和限制槽形成於輸出齒輪114和下機殼70之間，也就是說將阻攔片和限制槽中的一方形成於輸出齒輪114側，將阻攔片和限制槽中的另一方形成於下機殼70側。但是,將限制構件的結構的一部分形成於上機殼30側的實施方式，由於上機殼30與支承傳感器齒輪137的部件為相同的部件，因此從在初始角度位置的對應關係等方面精度較高這一點來看是有利的。
[0261]角度傳感器130的基板131為剛性基板，但是並不限定於此，也可是柔性印刷基板。
[0262]實施方式以便座或者便蓋等開閉驅動用的減速電機為例進行了說明，但是本發明也可利用於洗衣機的外罩或者冰箱門以及其他用途的減速電機。
【權利要求】
1.一種減速電機,其包括: 殼體；以及 分別容納於該殼體的電機、驅動系齒輪組以及角度傳感器， 該驅動系齒輪將該電機的旋轉傳遞至輸出軸， 該角度傳感器具有用於檢測出輸出軸的轉動角度的傳感器齒輪， 其特徵在於， 所述殼體由多個殼體部件構成， 所述傳感器齒輪和所述驅動系齒輪組中的從與所述傳感器齒輪嚙合的參照齒輪依次至所述輸出軸為止的齒輪被支軸支承為能夠旋轉， 所述支軸被所述殼體部件中的同一部件支承， 並且具有限制所述輸出軸的轉動範圍的限制構件。
2.根據權利要求1所述的減速電機，其特徵在於， 所述限制構件由阻攔片和限制槽構成，該阻攔片設置於所述輸出軸和所述殼體中的一方，該限制槽設置於所述輸出軸和所述殼體中的另一方並以與所述阻攔片能夠卡合的方式沿所述輸出軸周圍的周向延伸。
3.根據權利要求1所述的減速電機，其特徵在於， 所述殼體具有下機殼和重疊於該下機殼上的上機殼，該上機殼為所述同一部件， 所述驅動系齒輪組的齒輪以及所述傳感器齒輪分別以各自的支軸為上下方向， 從所述參照齒輪至所述輸出軸為止的齒輪配置於所述上機殼的下側， 所述上機殼在具有第一壁和第二壁的同時，在兩壁間的臺階部具有缺口窗，該第一壁具有所述參照齒輪的支承部，該第二壁比該第一壁朝向下方凹陷， 所述傳感器齒輪被所述第二壁支承且配置在該第二壁的上側，並與從所述缺口窗朝向所述第二壁側露出的所述參照齒輪嚙合。
4.根據權利要求3所述的減速電機，其特徵在於， 所述缺口窗使所述參照齒輪的與和所述傳感器齒輪嚙合的齒相鄰的指定個數的其他齒也朝向所述第二壁側露出。
5.根據權利要求3所述的減速電機，其特徵在於， 所述輸出軸被所述上機殼支承， 所述阻攔片設置於所述輸出軸和所述上機殼中的一方，所述限制槽設置於所述輸出軸和所述上機殼中的另一方。
6.根據權利要求3所述的減速電機，其他特徵在於， 所述上機殼和所述下機殼通過多個固定部互相結合， 所述固定部中的一個被設定在與所述驅動系齒輪組中的任一個齒輪在軸向重疊的位置。
7.根據權利要求6所述的減速電機，其特徵在於， 與所述固定部重疊的齒輪為與所述電機的小齒輪嚙合的齒輪。
8.根據權利要求6所述的減速電機，其特徵在於， 所述固定部中的一個被設定在與所述傳感器齒輪在軸向重疊的位置。
9.根據權利要求3所述的減速電機，其特徵在於，所述角度傳感器包括配置於所述上機殼的所述第二壁上的配線基板， 所述驅動系齒輪組中與所述參照齒輪不同的至少一個齒輪在所述上機殼的下側與所述配線基板在軸向重疊。
10.根據權利要求3所述的減速電機，其特徵在於， 所述參照齒輪為與所述輸出軸的齒輪嚙合的齒輪。
11.根據權利要求10所述的減速電機，其特徵在於， 所述輸出軸相對於所述參照齒輪被減速， 在所述輸出軸的最大旋轉角度被限制為不到180°的指定值的同時,與所述輸出軸的最大旋轉角度對應的所述傳感器齒輪的最大旋轉角度被設定為不到360°。
12.根據權利要求1所述的減速電機，其特徵在於， 所述驅動系齒輪組的各齒輪分別具有大徑齒輪和小徑齒輪，所述電機的旋轉依次減速並傳遞至所述輸出軸。
【文檔編號】H02K5/04GK103580388SQ201310340591
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2012年8月8日
【發明者】豐田裕美子 申請人:日本電產三協株式會社