减速电的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种减速电机，在该减速电机中，角度传感器的传感器齿轮与和角度传感器的传感器齿轮啮合的驱动系齿轮组的齿轮之间的轴间距离被稳定且高精度地保持。在将驱动系齿轮组和角度传感器容纳于由外罩、上机壳以及下机壳构成的壳体的减速电机中，角度传感器的传感器齿轮的轴被上机壳的上表面第三区域的支承轮毂支承，驱动系齿轮组中与输出轴啮合的第四齿轮被上表面第一区域的支承轮毂支承，并且从两区域间的台阶部的缺口窗朝向上表面第三区域侧露出从而与传感器齿轮啮合。由于传感器齿轮与第四齿轮被同一上机壳支承，因此轴间距离被高精度地保持，并且能够准确获得通过角度传感器检测出的输出轴的旋转角度。
【专利说明】减速电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于开闭体的开闭驱动的减速电机。
【背景技术】
[0002]最近，关于便座、便盖或者洗衣机的盖子等的开闭，对用于极力减少使用者的劳力并提高便利性的自动驱动结构的需求不断提高，在这样的自动开闭中需要检测出旋转角度位置(以下称旋转位置)，因此需要并用角度传感器。
[0003]并且，为了将整体结构设置成紧凑的结构，优选将角度传感器内置于开闭驱动用的减速电机，在日本特开2007-68320号公报中公开了本 申请人:以前对用于冰箱门开闭的传感器内置型减速电机的提案。
[0004]该减速电机在具有驱动系齿轮组的同时具有角度传感器。该驱动系齿轮组从与DC (直流)电机的小齿轮啮合的第一减速齿轮经依次啮合的第二至第五减速齿轮至输出轴的输出齿轮，该角度传感器将传感器齿轮与电位器组合。
[0005]角度传感器的传感器齿轮与第四减速齿轮啮合，角度传感器根据两齿轮之间的齿数比以及第四减速齿轮至输出齿轮之间的减速比，检测出输出轴的旋转位置。
[0006]专利文献1:日本特开2007-68320号公报
[0007]然而，在上述特开2007-68320号公报所公开的减速电机中，虽然传感器齿轮与输出轴的旋转对应并旋转，并能够检测出旋转角度(旋转量)，但是不具备使输出轴的旋转位置与传感器齿轮的旋转位置准确对应的构件。
[0008]因此，在利用目测决定输出轴的基准位置，使传感器齿轮与第四减速齿轮啮合的情况下，即使使与作为开闭体的门结合的输出轴为例如水平状态，电位器的输出也不表示对应水平的旋转位置。在通过矫正等方法不能对此进行处理的情况下，由于需要变更传感器齿轮与第四减速齿轮的啮合位置从而进行再次组装，因此还有改善的余地。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的目的是提供一种能够在组装时使输出轴的旋转位置与传感器齿轮的旋转位置高精度地对应，并且角度传感器能够高精度地检测出输出轴的旋转位置的减速电机。
[0010]本发明的减速电机具有壳体以及分别容纳于该壳体的电机、驱动系齿轮组以及角度传感器，该驱动系齿轮组将该电机的旋转传递至输出轴，该角度传感器具有用于检测输出轴的转动角度的传感器齿轮，在该减速电机中，壳体由多个壳体部件构成，传感器齿轮和驱动系齿轮组中的从与传感器齿轮啮合的参照齿轮依次至输出轴为止的齿轮被支轴支承为能够旋转，支轴被壳体部件中的同一部件支承，并具有限制输出轴的转动范围的限制构件。
[0011]根据本发明，由于从传感器齿轮至输出轴为止的齿轮的各支轴被同一部件支承，因此轴间距离不受因多个部件的误差累积而产生的影响而被高精度地保持，同时由于具有限制输出轴的转动范围的限制构件并能够在使输出轴位于初始角度位置的状态下使传感器齿轮与参照齿轮啮合，因此能够准确获得通过角度传感器检测出的输出轴的旋转位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是表示实施方式的减速电机的外观的立体图。
[0013]图2是表示外罩的背面的立体图。
[0014]图3是将外罩取下后表示的减速电机的俯视图。
[0015]图4是将角度传感器以及第一齿轮取下后表示的减速电机的俯视图。
[0016]图5是表不上机壳的图。
[0017]图6是表示下机壳内的齿轮的俯视图。
[0018]图7是表不下机壳的内表面的立体图。
[0019]图8是表示驱动系齿轮组的展开图。
[0020]图9是表示第一齿轮的下端部的详细情况的放大图。
[0021]图10是第二齿轮的轴向端面图。
[0022]图11是图2中的B-B部剖视图。
[0023]图12是图2中的C-C部剖视图。
[0024](符号说明)
[0025]I减速电机
[0026]2 DC (直流)电机
[0027]3电机输出轴
[0028]4突出部
[0029]5螺丝孔
[0030]6驱动系齿轮组
[0031]7 壳体
[0032]8、9 螺丝
[0033]10 外罩
[0034]11 上壁
[0035]12a、12b、12c、12c 侧壁
[0036]13缺口凹部
[0037]14 凸缘
[0038]15a,15b 安装孔
[0039]16突出环
[0040]17 压块
[0041]18避开孔
[0042]19 缺口
[0043]20、26支承轮毂
[0044]21 轴孔
[0045]22、24 压轮毂
[0046]25 孔[0047]27 轴孔
[0048]29 螺丝
[0049]30上机壳
[0050]31 头部
[0051]32矩形状部
[0052]33 基底
[0053]34b、34c、34d 侧壁
[0054]35a、35b 螺丝孔
[0055]36 凹部
[0056]37缺口凹部
[0057]38 凸缘
[0058]39a>39b 安装孔
[0059]40a、40b 基部
[0060]41a,41b 固定用孔
[0061]42突出环
[0062]43电机安装凹部
[0063]44电机轴贯通孔
[0064]45安装孔
[0065]46 缺 口
[0066]47矩形孔
[0067]48 引脚
[0068]49第一支承台
[0069]50、52 引脚
[0070]51第二支承台
[0071]53支承轮毂
[0072]54 轴孔
[0073]55 缺口窗
[0074]56齿轮贯通孔
[0075]58矩形凹部
[0076]60、62、64 支承轮毂
[0077]61、63、65 轴孔
[0078]66齿轮支承孔
[0079]66a小径部
[0080]68 限制槽
[0081]70下机壳
[0082]71 底壁
[0083]72a、72b、72c、72d 侧壁
[0084]74a、74b固定用轮毂
[0085]75a,75b 螺丝孔[0086]76 凹部
[0087]78 电机标识
[0088]79、81、83、85、89 支承轮毂
[0089]80、82、84、86 轴孔
[0090]88圆形凹部
[0091]90 小齿轮
[0092]91第一齿轮
[0093]91a大径齿轮
[0094]91b 小径齿轮
[0095]92 轴孔
[0096]93 突出环
[0097]94、100、107、111 支承轴
[0098]95第二齿轮
[0099]95a大径齿轮
[0100]95b 小径齿轮
[0101]96 凸轮面
[0102]97 基部
[0103]98 臂
[0104]99 爪
[0105]102第三齿轮
[0106]102a大径齿轮
[0107]102b 小径齿轮
[0108]103 轴筒
[0109]104连接壁
[0110]105 轴孔
[0111]106 内壁
[0112]109第四齿轮
[0113]109a大径齿轮
[0114]109b 小径齿轮
[0115]110连接壁
[0116]112对位标志
[0117]113输出轴
[0118]114输出齿轮
[0119]115 轴筒
[0120]116连接壁
[0121]117 内壁
[0122]118保持孔
[0123]119两面宽度部
[0124]120 阻拦片[0125]121输出轴部件
[0126]122嵌合部
[0127]123,124两面宽度部
[0128]125键突条
[0129]130角度传感器
[0130]131 基板
[0131]132、133 引脚孔
[0132]135 电位器
[0133]137传感器齿轮
[0134]138a、138b 轴
[0135]SI上表面第一区域
[0136]S2上表面第二区域
[0137]S3上表面第三区域
[0138]Tl第一区域
[0139]T2第二区域
[0140]T3第三区域
[0141]T4第四区域
[0142]T5第五区域
[0143]TL扭矩限制器
【具体实施方式】
[0144]接下来，对将本发明适用于便座或者便盖等开闭驱动用的减速电机的实施方式进行说明。
[0145]图1是表示实施方式的外观的立体图，图2是表示外罩的背面的立体图，图3是将外罩取下后表示的减速电机的俯视图。另外，在以下的说明中，将图1中的输出轴部件121的轴线方向的外罩10方向作为上方(上侧)，将下机壳70方向作为下方(下侧)，将与输出轴部件121的轴线方向正交的方向中的头部31 —侧(左侧)作为前方，相反一侧(右侧)作为后方，将从正面观察图1时靠近观察者的一侧作为左方，将里侧作为右方。
[0146]实施方式的减速电机I通过将DC (直流)电机2与驱动系齿轮组6容纳于壳体7内而构成，该壳体7具备分别为树脂制的上机壳30、下机壳70以及外罩10。
[0147]上机壳30重叠在下机壳70上，外罩10重叠在上机壳30的除了前端部分的头部31以外的矩形状部32上。上机壳30的头部31从矩形状部32朝向上方呈台阶状凸出，头部31的上表面成为与外罩10的上表面齐平的平坦面。
[0148]壳体7的平面形状为前端部呈半圆形状，后方呈具有比半圆宽度大的宽度的大致矩形，后方的一条边与所述半圆连接并朝向后方延伸，与上述一条边对置的另一条边在半圆附近具有与该半圆相连的倾斜部。上机壳30与下机壳70具有相同的平面轮廓。
[0149]也就是说，上机壳30的头部31的主要部分为半圆形部分。输出轴(输出轴部件121)从头部31的半圆中心贯通并朝向上方延伸。
[0150]外罩10具有上壁11和侧壁12( 12a、12b、12c以及12d)，并呈盘状，并在其四个角部利用螺丝8安装于上机壳30。
[0151]如图1、图2所示，为了在大致矩形的平面轮廓内形成具有使螺丝8贯通的安装孔15a、15b的凸缘14，在外罩10的侧壁12的四处角部设置有缺口凹部13。
[0152]特别是如图2所示，在对角线上的两处安装孔15a，沿外罩10的下表面的开口缘设置有突出环16。
[0153]在与头部31对置的侧壁12a形成缺口 19，从而避开头部31的局部突部。
[0154]在左侧的侧壁12b的下端缘，有压块17突出。对此将在后文叙述。
[0155]图3表示将减速电机I的外罩10取下后从输出轴部件121的轴线方向上侧观察到的状态，因此，表示上机壳30内的配置结构。上机壳30通过所述头部31和侧壁34 (34b、34c以及34d)包围形成底壁的基底33而构成(也可参考图5)。
[0156]在侧壁34的上端缘设置有与外罩10的安装孔15a对应的螺丝孔35a和与安装孔15b对应的螺丝孔35b。螺丝孔35a在开口具有与安装孔15a的突出环16对应的凹部36，通过突出环16与凹部36嵌合，外罩10与上机壳30之间被准确定位。
[0157]在矩形状部32的后端部偏左的位置，安装于基底33下侧的DC (直流)电机2 (参照图8)的小齿轮90位于基底33上，配置于偏右位置的第一齿轮91的大径齿轮91a与小齿轮90啮合。
[0158]另外，DC (直流)电机2通过将螺丝29(参照图8)穿过形成于基底33的安装孔45旋入设置于上端壁的螺丝孔5，而安装于基底33，但是图3中省略了螺丝29。由于安装孔45为椭圆形的长孔，因此能够在周向调整并定位DC (直流)电机2。
[0159]在外罩10的上壁11的背面(下侧面)，如图2所示，在后端部形成有避免与小齿轮90干涉的避开孔18和支承第一齿轮91的支承轮毂20,支承轮毂20具有供第一齿轮91的支承轴92插入的轴孔21。
[0160]在DC (直流)电机2的安装部附近，在左侧的侧壁34b的上端缘形成有缺口 46，与缺口 46宽度相同的矩形孔47设置在基底33的与侧壁34b隔着指定间隙并与缺口 46对应的位置，并使夹着基底33的上下空间连通。并且，虽没有特别进行图示，但是来自DC (直流)电机2的配线从矩形孔47经由缺口 46向外部引出。
[0161]所述外罩10的压块17与该缺口 46对应，并被设定为在将外罩10重叠在上机壳30上时，通过压块17使配线以适度的压力被压在缺口 46的底(参照图1)。
[0162]并且，两根引脚48沿矩形孔47的前侧孔缘设置。能够将来自后述角度传感器130的配线穿过并列设置的引脚48之间并与来自DC (直流)电机2的配线汇合，从而统一向缺口 46配线。
[0163]后述第四齿轮109的支承轮毂64以朝向上下两个方向突出的方式设置于基底33，并且将角度传感器130与第四齿轮109关联配置。角度传感器130在印制有配线的刚性的基板131上具有电位器135，并且，传感器齿轮137上侧的轴138a以从下方贯通基板131和电位器135的方式构成(同时参照图8)。另外，上侧的轴138a及后述的下侧的轴138b与传感器齿轮137为一体。
[0164]在外罩10的上壁11的背面靠前端的位置，如图2所示，形成有用于固定角度传感器130的压轮毂22、24以及将传感器齿轮137的轴138a插入于轴孔27中并支承为能够旋转的支承轮毂26。[0165]另外，在外罩10树脂成型时，上述支承轮毂20、26以及其他轮毂分别与外罩10 —体形成。同样在上机壳30以及下机壳70树脂成型时，后述上机壳30以及下机壳70的各支承轮毂以及其他轮毂也分别与上机壳30以及下机壳70 —体形成。
[0166]关于第四齿轮109以及角度传感器130，之后详细叙述。
[0167]图4表不从上机壳30的上表面将角度传感器130以及第一齿轮91取下后的状态。
[0168]在基底33，载置角度传感器130的基板131的第一支承台49以及第二支承台51在前后方向分离地形成，并且在第一支承台49的上表面设置有引脚50，在第二支承台51的上表面设置有两根引脚52。
[0169]在基板131设置有与引脚50、52对应的引脚孔132、133 (参照图3)，通过将引脚50,52嵌入于引脚孔132、133而将角度传感器130定位。
[0170]在第一支承台49和第二支承台51之间形成有支承角度传感器130的传感器齿轮137的下侧的轴138b的支承轮毂53。支承轮毂53具有将轴138b支承为能够旋转的轴孔54。
[0171]第四齿轮109 (小径齿轮109b)从形成于基底33的缺口窗55探出，并与传感器齿轮137啮合。
[0172]上机壳30与外罩10同样，在与螺丝孔35b相邻的位置，在侧壁设置有缺口凹部37从而形成具有安装孔39b的凸缘部38 (参照图5 (a))，并通过螺丝9穿过安装孔39b安装于下机壳70。
[0173]上机壳30还在基底33通过螺丝9穿过安装孔39a安装于下机壳70，该安装孔39a被设置在分别与第一齿轮91的大径齿轮91a以及角度传感器130在上下方向重叠的位置。安装孔39a在形成于基底33的固定用孔41a、41b的底壁开口。
[0174]在上机壳30的背面侧(下表面侧)，如后文图5 (b)所示，特别是安装孔39a在突出指定高度的基部40a、40b开口并沿其开口缘设置有突出环42。
[0175]图5表不上机壳30单体，图5 (a)为从上方观察到的立体图，图5 (b)为从下方观察到的立体图。
[0176]头部31作为将基底33凸出至比侧壁34 (34b,34c以及34d)的高度靠上方的位置的厚壁，形成为头部31与矩形状部32之间的边界为垂直的平面壁，外周面为将侧壁34b、34c朝向前方延伸后朝向上方延伸的形态。
[0177]如图5 (a)所示，矩形状部32所在的基底33的上表面被划分为多个区域，上表面第三区域S3相对于上表面第一区域SI朝向下方凹陷。在该上表面第一区域SI形成有电机轴贯通孔44以及第四齿轮109的支承轮毂64，在该上表面第三区域S3形成有第一支承台49、第二支承台51以及传感器齿轮137的支承轮毂53。并且，从矩形孔47至区域S3之间的范围以及从矩形孔47至左侧的侧壁34b之间的范围为上表面第二区域S2。该上表面第二区域S2位于上表面第一区域SI和上表面第三区域S3之间的大致二分之一高度的位置。
[0178]另外，DC (直流)电机2在其上端壁具有突出部4，该突出部4具有与电机输出轴3同轴的圆形外周(参照图8)，通过将突出部4嵌入形成于上表面第一区域SI的电机轴贯通孔44，来定位嵌入电机输出轴3的小齿轮90。
[0179]在上表面第一区域SI与上表面第三区域S3之间的台阶部的附近的上表面第三区域S3的前后方向大致整个长度范围内，在上表面第三区域S3设置有缺口窗55，并且缺口窗55连通上下空间。并且，缺口窗55到达上表面第三区域S3，并形成为该第三区域S3侧的缺口缘与第四齿轮109 (的小径齿轮109b)的外径之间具有指定的间隙。
[0180]并且，缺口窗55的上表面第一区域SI侧也同样，上表面第一区域SI侧的缺口缘与传感器齿轮137的外径之间具有指定的间隙，或者缺口缘部的下表面(包括支承轮毂64的下端面)与传感器齿轮137的齿部的上表面之间具有指定的间隙，并被设定为传感器齿轮137与上表面第一领域SI侧不干涉。在后文的图12中，在上表面第一区域SI的缺口缘与传感器齿轮137的外径之间设置有间隙。
[0181]图6是表示将上机壳30取下后的下机壳70内的齿轮的俯视图。
[0182]以下描述的第一齿轮91至第四齿轮109分别具有大径齿轮和小径齿轮，并依次小径齿轮与下一个齿轮的大径齿轮啮合。
[0183]第一齿轮91的大径齿轮91a与DC (直流)电机2的小齿轮90啮合，第二齿轮95与第一齿轮91的小径齿轮91b啮合，依次第三齿轮102与第四齿轮109啮合，输出齿轮114与第四齿轮109的小径齿轮109b啮合，从而构成作为减速机构的驱动系齿轮组6。
[0184]另外，在第四齿轮109的小径齿轮109b的上表面形成有对位标志112。
[0185]各齿轮为树脂制，并分别被金属制的支承轴支承为能够旋转，支承轴被形成于上机壳30以及下机壳70的后述的支承轮毂等支承部支承。另外，驱动系齿轮组6的各齿轮的旋转中心以及各支承轴和传感器齿轮137的旋转中心都平行构成。
[0186]以下，对齿轮等的上机壳30侧的支承部进行说明。
[0187]如图5 (b)所示，在上机壳30的基底33的底面(下表面)后端部设置有嵌入DC(直流)电机2的上端部的电机安装凹部43，并且电机轴贯通孔44开口。与电机安装凹部43相邻设置有矩形孔47和使第一齿轮91 (的小径齿轮91b)贯通的齿轮贯通孔56。电机安装凹部43的上壁面分别到达矩形孔47的一部分和齿轮贯通孔56的一部分。
[0188]在与基底33上表面(表面)的上表面第一区域SI对应的范围内，齿轮贯通孔56的前方为具有电机安装凹部43的大致二分之一深度的矩形凹部58，所述缺口窗55在该矩形凹部58与对应侧方的上表面第三区域S3的底面之间的台阶部开口。
[0189]在矩形凹部58的后部形成有支承将第二齿轮95支承为能够旋转的支承轴100的支承轮毂60，在矩形凹部58的前方形成有支承将第四齿轮109支承为能够旋转的支承轴111的支承轮毂64。
[0190]在与矩形凹部58之间夹着缺口窗55的底面，在支承轮毂60的大致侧方位置形成有支承轮毂62，在支承轮毂64的大致侧方位置支承轮毂53的端部突出，支承轮毂60支承将第二齿轮95支承为能够旋转的支承轴100，支承轮毂62支承将第三齿轮102支承为能够旋转的支承轴107，支承轮毂64支承第四齿轮109，支承轮毂53在上表面侧支承传感器齿轮 137。
[0191]支承轮毂60具有供第二齿轮95的支承轴100的上端插入的轴孔61，支承轮毂62具有供第三齿轮102的支承轴107的上端插入的轴孔63，支承轮毂64具有供第四齿轮109的支承轴111的上端插入的轴孔65。
[0192]在基底33的头部32形成有支承输出齿轮114的齿轮支承孔66，在头部31的前端部以齿轮支承孔66为中心的呈圆弧状的限制槽68开口。[0193]接下来，对齿轮等的下机壳70侧的支承部进行说明。
[0194]图7表不下机壳70的内表面，图7 (a)表不从左侧的斜上前方观察到的立体图，图7 (b)为从右侧的斜上前方观察到的立体图。
[0195]下机壳70具有底壁71和包围底壁71的侧壁72 (72a、72b、72c以及72d)，底壁71的下表面是平坦的。以下，只要不事先说明，针对底壁71的说明均为与其上表面的结构相关的说明。
[0196]底壁71将最低的基底作为第一区域Tl，并被划分为具有相互不同高度的多个区域。
[0197]在第一区域Tl，从后方向前方依次形成有电机标识78、将第三齿轮102支承为能够旋转的支承轮毂83以及将第四齿轮109支承为能够旋转的支承轮毂85。并且，在电机标识78与支承轮毂83的中间靠右的位置形成有将第一齿轮91支承为能够旋转的支承轮毂79。
[0198]在避开与以电机标识78为中心的圆形截面的DC (直流)电机2干涉的范围内，具有指定高度的第二区域T2从后侧的侧壁72d沿右侧的侧壁72c延伸至支承轮毂79。
[0199]并且，在避开与以支承轮毂83为中心的第三齿轮102以及以支承轮毂85为中心的第四齿轮109干涉的范围内，第三区域T3与第二区域T2以及支承轮毂79连接并沿右侧的侧壁72c朝向前方延伸。第三区域T3的高度为第二区域T2高度的大致二分之一。
[0200]将第一齿轮91支承为能够旋转的支承轮毂79在横跨第一区域Tl的边界、第二区域T2的边界以及第三区域T3的边界的状态下，突出到比第二区域T2高的位置。
[0201]在第三区域T3形成有将第二齿轮95支承为能够旋转的支承轮毂81。
[0202]支承轮毂79具有供第一齿轮91的支承轴94的下端插入的轴孔80，支承轮毂81具有供第二齿轮95的支承轴100的下端插入的轴孔82，支承轮毂83具有供第三齿轮102的支承轴107的下端插入的轴孔84，支承轮毂85具有供第四齿轮109的支承轴111的下端插入的轴孔86。
[0203]在前部(头部)的避开与以支承轮毂85为中心的第四齿轮109干涉的范围内，第四区域T4以与第二区域T2大致相同的高度形成。在第四区域T4的上表面，在指定深度较浅的圆形凹部88的中心形成有将输出齿轮114支承为能够旋转的支承轮毂89。侧壁72a以与包括半圆形的上机壳30的头部31相同的外周轮廓包围输出齿轮114。
[0204]在侧壁72c的上端缘以及侧壁72b和72d之间的角部的上端缘设置有与上机壳30的安装孔39b对应的螺丝孔75b。并且，在第二区域T2形成有具有与安装孔39a对应的螺丝孔75a的固定用轮毂74a，具有与同样的安装孔39a对应的螺丝孔75a的固定用轮毂74b从左侧的侧壁72b前端部附近朝向内侧突出而形成。
[0205]固定用轮毂74a、74b的上表面与上机壳30的安装孔39a的基部40a、40b的突出高度对应，被设定为比侧壁72的上端面低，同时螺丝孔75a在其开口具有与安装孔39a的突出环42对应的凹部76，通过突出环42与凹部76嵌合，上机壳30与下机壳70之间被准确地定位。
[0206]另外，第四区域T4的左端延伸至与固定用轮毂74b连接，并且，在避开与以电机标识78为中心的DC (直流)电机2以及以支承轮毂83为中心的第三齿轮102干涉的范围内，第五区域T5与固定用轮毂74b连接并沿左侧的侧壁72b朝向后方延伸。[0207]图8为形成于壳体7内的驱动系齿轮组6的展开图。
[0208]第一齿轮91能够绕两端被外罩10的支承轮毂20和下机壳70的支承轮毂79支承的支承轴94旋转，大径齿轮91a在上机壳30的基底33的上侧与DC (直流)电机2的小齿轮90啮合，小径齿轮91b贯通上机壳30的齿轮贯通孔56并朝向基底33的下侧延伸。
[0209]图9是表示第一齿轮91的下端部详细情况的放大图，图9 (a)为剖视图，图9 (b)为端面图。图9 (a)相当于图9 (b)中的A-A部截面。
[0210]在第一齿轮91的与下机壳70的支承轮毂79的上表面对置的轴端(这里为小径齿轮91b的下端面)形成有宽度较窄的突出环93以减低旋转时的摩擦，该突出环93包围供支承轴94贯通的轴孔92的开口。虽然没有特别进行详细图示，但是在第一齿轮91的与外罩10的支承轮毂20的下表面对置的轴端也形成有同样的突出环以降低旋转时的摩擦，该突出环包围供支承轴94贯通的轴孔92的开口。并且，与下机壳70以及上机壳30的各支承轮毂对置的以下的第二齿轮95至第四齿轮109的轴端也同样。
[0211]返回图8，第二齿轮95能够绕两端被上机壳30的支承轮毂60和下机壳70的支承轮毂81支承的支承轴100旋转，大径齿轮95a与第一齿轮91的小径齿轮91b啮合，从大径齿轮95a分割为分体的小径齿轮95b位于大径齿轮95a的下方。
[0212]大径齿轮95a呈圆筒状且在其外周具有齿。如第二齿轮95的轴向端面图即图10所示，大径齿轮95a在齿部的内侧具有凸轮面96，小径齿轮95b具有在基部97的周向等间隔地从外周沿同一周向延伸的三根臂98，该三根臂98分别在其顶端具有与凸轮面96卡合的爪99。由此，通常为锁定状态且小径齿轮95b与大径齿轮95a —体旋转，但是在大径齿轮95a和小径齿轮95b之间施加指定量以上的相对旋转扭矩时，臂98弹性变形，爪99在凸轮面96滑动。因此形成相对旋转的扭矩限制器TL。
[0213]上述指定量以上的相对旋转扭矩被设定为比能够将便座或者便盖抬起的扭矩大的扭矩。
[0214]另外，大径齿轮95a的凸轮面96在小径齿轮95b沿一方向旋转的情况下与爪99卡合的面的(与以小径齿轮95b的旋转中心为中心的圆周的)倾斜度小,该一方向指臂98从基部97延伸的方向(图10中的逆时针方向)，大径齿轮95a的凸轮面96在小径齿轮95b沿另一方向旋转的情况下与爪99卡合的面的倾斜度大，该另一方向为臂98从基部97延伸的方向的反方向(图10中的顺时针方向)。因此，臂98弹性变形，爪99在凸轮面96滑动而形成的相对旋转的扭矩不受小径齿轮95b的旋转方向的影响而保持相同。
[0215]返回图8，第三齿轮102能够绕两端被上机壳30的支承轮毂62和下机壳70的支承轮毂83支承的支承轴107旋转，大径齿轮102a与第二齿轮95的小径齿轮95b啮合，小径齿轮102b位于大径齿轮102a的下方。
[0216]大径齿轮102a呈从轴筒103经由沿径向延伸的连接壁104朝向轴向上方延伸的圆筒状，且在其外周具有齿，小径齿轮102b呈从连接壁104朝向下方延伸的圆筒状，且在其外周具有齿。并且，特别是供支承轴107贯通的轴孔105开口的轴筒103的下端位于比小径齿轮102b的下端靠上方的位置，且小径齿轮102b的内壁106以能够旋转的方式与支承轮毂83嵌合。
[0217]第四齿轮109能够绕两端被上机壳30的支承轮毂64和下机壳70的支承轮毂85支承的支承轴111旋转，大径齿轮109a与第三齿轮102的小径齿轮102b啮合，且小径齿轮109b位于大径齿轮109a的上方。
[0218]大径齿轮109a呈从小径齿轮109b的下端经由连接壁110朝向下方延伸的圆筒状且在其外周具有齿。
[0219]小径齿轮109b延伸至比上机壳30的基底33的第三区域S3的上表面高的位置，且上端部面临缺口窗55。
[0220]输出轴113由输出齿轮114和输出轴部件121构成。
[0221]输出齿轮114呈经由连接壁116与轴筒115连接的圆筒状且在其外周具有齿。轴筒115的从与连接壁116大致对应的位置向下的部位的内壁117呈平滑的圆筒面，且以能够旋转的方式与下机壳70的支承轮毂89嵌合。另外，轴筒115的下端延伸至比齿的下端靠下方的位置，且落座于下机壳70的圆形凹部88的底面。
[0222]轴筒115的比与连接壁116大致对应的位置靠上部的内壁具有比靠下部的内壁117大的内径，且作为保持输出轴部件121的保持孔118。保持孔118在整个长度范围内具有两面宽度部119，在两面宽度部119形成有无图示的轴向的键槽。
[0223]轴筒115的上部的外周呈平滑的圆筒面，且被上机壳30的头部31的齿轮支承孔66支承为能够旋转。
[0224]齿轮支承孔66在头部31的上壁开口端具有小径部66a，该小径部66a的直径比支承轴筒115的部分小且比保持孔118的两面宽度部119的两面宽度大。
[0225]输出轴部件121的基本形状呈圆筒状，且为树脂制或者金属制，除了轴向大致中央的指定宽度的嵌合部122以外，在外周的上部以及下部分别具有两面宽度部123、124，该两面宽度部123、124分别具有相互平行对置的一对平面部。嵌合部122以能够旋转的方式嵌合于小径部66a，下部的两面宽度部124与轴筒115的保持孔118的两面宽度部119对应配置，且具有与保持孔118的键槽对应的键突条125，该键突条125由在输出轴部件121的方向延伸的突部形成。
[0226]输出轴部件121的下部以指定的压入关系插入于保持孔118中，使得输出轴部件121与输出齿轮114结合为一体。
[0227]板状的阻拦片120从输出齿轮114的外周缘(齿部)上端朝向上方突出，并进入形成于上机壳30的基底33的限制槽68，该限制槽68根据输出轴113的旋转范围(转动范围)形成并限制输出齿轮114的旋转，阻拦片120与限制槽68的端部抵接，从而作为限制输出齿轮114的旋转角度范围(转动角度范围)的限制构件发挥作用。另外，在包括阻拦片120的形成部分的周向指定范围不形成齿(参照图6)。
[0228]通过上述结构的驱动系齿轮组6，DC (直流)电机2的旋转减速并传递至输出齿轮114，并通过将输出轴113与便座或者便盖的例如支承轴连接，能够将便座或者便盖从大致水平位置驱动至超过90°的指定角度位置。
[0229]并且，由于在对第二齿轮95施加超过指定的扭矩时，在大径齿轮95a与小径齿轮95b之间形成相对旋转的扭矩限制器TL，因此即使在DC (直流)电机2处于停止的状态下突然开闭便座等，或者与DC (直流)电机2的驱动方向逆向开闭便座等的情况下，也能够防止由于对DC (直流)电机2或者各齿轮、其支承轴或者支承轮毂等施加过大的力而造成的损坏。
[0230]接下来，对角度传感器130的安装结构进行说明。[0231]图11为图3中的B-B部剖视图，图12为图3中的C-C部剖视图。
[0232]角度传感器130在基板131上具有电位器135，在使传感器齿轮137位于基板131的下方的同时，传感器齿轮137的轴138a贯通基板131以及电位器135。电位器135以其内部的无图示的旋转部与轴138a —体旋转的方式形成。
[0233]在这里，使传感器齿轮137的齿数与第四齿轮109的小径齿轮109b的齿数近似。
[0234]基板131如图3所示，具有羽毛毽拍状的平面形状，该羽毛毽拍状的平面形状具有比四边形的一个边的宽度窄的呈角形状的突部从该边突出的前端部，在宽度窄的前端部具有引脚孔132，在宽度宽的后端部具有两个引脚孔133，如前文所述，将上机壳30的第一支承台49以及第二支承台51的引脚50、52嵌入于各引脚孔132、133。
[0235]并且，之前图2所示的外罩10的压轮毂24与第二支承台51的引脚52对应而设定，且具有能够供引脚52插入的孔25，压轮毂22被设定在第一支承台49的引脚50的靠后侧的位置。
[0236]特别是如图11所示，基板131在落座于第一支承台49以及第二支承台51的上表面的同时，被外罩10的压轮毂22、24压住而固定位置。并且，若被外罩10和上机壳30的支承轮毂26、53支承的传感器齿轮137的轴138a旋转，则电位器135检测出并输出轴138a的旋转角度。
[0237]另外，电位器135的能够检测出的绝对角度范围被限定在旋转一圈(360° )内。在输出轴113 (输出齿轮114)旋转至其最大旋转角度时，从输出齿轮114经由第四齿轮109至传感器齿轮137之间的齿轮的数量以增速的方式设定。因此，传感器齿轮137的旋转角度不满360°。
[0238]如图12所示，传感器齿轮137在上机壳30的基底33的上表面第三区域S3的上表面附近旋转，且与从基底33的上表面第一区域SI的背面侧(矩形凹部28)露出于缺口窗55 (参照图4)的第四齿轮109的小径齿轮109b啮合。
[0239]另外，在组装该部分时，传感器齿轮137被事先定位于相对于电位器的初始角度位置。然后在将包含输出齿轮的驱动系齿轮组6组装到上机壳30的基底33的下侧，将上机壳30通过螺丝29固定于下机壳70后，将输出齿轮114旋转至阻拦片120与限制槽68的一端抵接的位置定位于初始角度位置，并使传感器齿轮137从上方与第四齿轮109啮合。是否已将输出齿轮114定位在初始角度位置还能够通过对位标志112是否到达从缺口窗55露出的位置来确认。
[0240]传感器齿轮137配置于将轴138b支承为能够旋转的支承轮毂53附近。第四齿轮109的小径齿轮109b的与传感器齿轮137啮合的啮合部位为对支承轴111进行支承的支承轮毂64的附近的小径齿轮109b的上端，支承轮毂53、64都形成于同一个上机壳30的基底33。因此，支承轮毂53、64的轴间距离不会受多个部件的误差累积而产生的影响，被稳定而高精度地保持在适当值，该适当值被设定为在不对驱动系齿轮组6施加制动的范围内齿间的轮齿隙尽可能小。
[0241]另外，传感器齿轮137与第四齿轮109的小径齿轮109b的齿数接近且为小径，由于轴间距离小，因此，从这一点来看，轮齿隙也小。
[0242]并且，驱动系齿轮组6包括扭矩限制器TL，但是由于该扭矩限制器TL形成于比与传感器齿轮137啮合的第四齿轮109靠DC (直流)电机2侧的第二齿轮95，因此能够在输出齿轮114与第四齿轮109之间不产生滑动的情况下，通过角度传感器130不断地高精度地检测出输出轴113的旋转位置。
[0243]在本实施方式中，DC (直流)电机2相当于发明中的电机，外罩10、上机壳30以及下机壳70相当于构成壳体70的壳体部件，并且，第四齿轮109相当于参照齿轮。并且，由阻拦片120和限制槽68构成限制构件。
[0244]传感器齿轮137的轴138b、第四齿轮109的支承轴111以及输出齿轮114的轴筒115相当于发明中的支轴，支轴决定传感器齿轮137、第四齿轮109以及输出齿轮114的旋转中心。
[0245]上机壳30的上表面第一区域SI相当于第一壁，上表面第三区域S3相当于第二壁，支承轮毂64相当于参照齿轮的支承部。
[0246]并且，螺丝9从安装孔39a、39b旋入至螺丝孔75a、75b的部位相当于固定部。并且，基板131相当于配线基板。
[0247]本实施方式以上述方式构成，在将驱动系齿轮组6和角度传感器130容纳于由外罩10、上机壳30以及下机壳70构成的壳体7的减速电机I中，由于角度传感器130的传感器齿轮137、与传感器齿轮137啮合的驱动系齿轮组6的第四齿轮109以及输出齿轮114在同一上机壳30被支轴(支承轴、轴筒)直接支承(直接保持)的同时，传感器齿轮137、第四齿轮109以及输出齿轮114被支轴支承为能够旋转，因此传感器齿轮137与第四齿轮109的轴间距离被高精度地保持。也就是说，支承角度传感器130的传感器齿轮137的下侧的轴138b的支承轮毂53和供将第四齿轮109支承为能够旋转的支承轴111的上端插入的轴孔65构成于同一上机壳30。
[0248]并且，由于通过设置于输出齿轮114的阻拦片120和形成于上机壳30的限制槽68来限制输出轴113的转动范围，因此能够在使阻拦片120位于作为输出轴113的初始角度位置的限制槽68的一端的状态下，使传感器齿轮137与第四齿轮109啮合。
[0249]由此，能够准确获得通过角度传感器130检测出的输出轴113的旋转位置。
[0250]第四齿轮109配置于上机壳30的下侧，上机壳30在具有上表面第一区域SI (矩形凹部58)和上表面第三区域S3的同时，在两者之间的台阶部具有缺口窗55，该上表面第一区域SI (矩形凹部58)具有支承第四齿轮109的支承轮毂64，该上表面第三区域S3比上表面第一区域SI (矩形凹部58)朝向下方凹陷，并且，由于传感器齿轮137被上表面第三区域S3支承并配置于其上侧，且与从缺口窗55朝向上表面第三区域S3侧露出的第四齿轮109啮合，因此，能够在将第四齿轮109组装于上机壳30的下侧的同时使输出轴113位于初始角度位置的状态下之后，从上方安装传感器齿轮137。
[0251]由于缺口窗55使第四齿轮109的与和传感器齿轮137啮合的齿相邻的指定个数的其他齿也朝向上表面第三区域S3侧露出，因此安装传感器齿轮137的作业变得容易，例如能够进行第四齿轮109的对位标志112的确认等。
[0252]由于利用螺丝9将上机壳30和下机壳70结合的固定部(安装孔39a、螺丝孔75a)设置在与第一齿轮91在轴向重叠的位置和与传感器齿轮137重叠的位置，因此不需要与各齿轮的旋转轴或者支承轴正交的平面空间，能够将减速电机整体小型化。
[0253]并且，由于角度传感器130的基板131配置于上机壳30的上表面第三区域S3上，而且与配置在上机壳30的下侧的第三齿轮102在轴向重叠，因此从这一角度来看，也不需要平面空间，能够将减速电机整体进一步小型化。
[0254]输出轴113相对于第四齿轮109被减速，由于将输出轴113的最大旋转角度限制为不到180°的指定值，并且将与输出轴113的最大旋转角度对应的传感器齿轮137的最大旋转角度设定为不到360°，因此传感器齿轮137的旋转角度比输出轴113的旋转角度大，从而能够提高角度传感器130的检测精度。
[0255]另外，在实施方式中，电机为DC (直流)电机，但是并不限定于此，能够根据控制目的适当选择步进电机或者其他适合的电机。
[0256]并且，驱动系齿轮组6在DC (直流)电机2的小齿轮90和输出轴113的输出齿轮114之间具有从第一齿轮91至第四齿轮109并形成为五级的减速机构，但是并不限定于此，可以选择任意的级数。
[0257]将与传感器齿轮137啮合的参照齿轮设为与输出齿轮114啮合的第四齿轮109，也可将第三齿轮102等更加前级的齿轮作为参照齿轮来与传感器齿轮137啮合。但是，就从输出齿轮114至传感器齿轮137的累积齿间轮齿隙更加小这一点来看，参照齿轮为与输出齿轮114啮合的最终级的第四齿轮109的实施方式更加有利。
[0258]并且，在实施方式中，作为支轴的轴138b为与传感器齿轮137—体的旋转轴，支承轴111为与第四齿轮109分体的固定轴，并且轴筒115为与输出齿轮114 一体并相对于支承轮毂89旋转的旋转轴，但是不论支轴为旋转轴还是固定轴，支轴的一方被同一部件直接支承(直接保持)的同时，从参照齿轮依次至输出齿轮的齿轮被支轴支承为能够旋转即可。
[0259]在实施方式中，作为限制构件，将阻拦片120设置于输出齿轮114，将限制槽68形成于上机壳30，但是并不限定于此，也可在上机壳30形成阻拦片，在输出齿轮114形成限制槽。
[0260]并且，也能够将阻拦片和限制槽形成于输出齿轮114和下机壳70之间，也就是说将阻拦片和限制槽中的一方形成于输出齿轮114侧，将阻拦片和限制槽中的另一方形成于下机壳70侧。但是,将限制构件的结构的一部分形成于上机壳30侧的实施方式，由于上机壳30与支承传感器齿轮137的部件为相同的部件，因此从在初始角度位置的对应关系等方面精度较高这一点来看是有利的。
[0261]角度传感器130的基板131为刚性基板，但是并不限定于此，也可是柔性印刷基板。
[0262]实施方式以便座或者便盖等开闭驱动用的减速电机为例进行了说明，但是本发明也可利用于洗衣机的外罩或者冰箱门以及其他用途的减速电机。
【权利要求】
1.一种减速电机,其包括: 壳体；以及 分别容纳于该壳体的电机、驱动系齿轮组以及角度传感器， 该驱动系齿轮将该电机的旋转传递至输出轴， 该角度传感器具有用于检测出输出轴的转动角度的传感器齿轮， 其特征在于， 所述壳体由多个壳体部件构成， 所述传感器齿轮和所述驱动系齿轮组中的从与所述传感器齿轮啮合的参照齿轮依次至所述输出轴为止的齿轮被支轴支承为能够旋转， 所述支轴被所述壳体部件中的同一部件支承， 并且具有限制所述输出轴的转动范围的限制构件。
2.根据权利要求1所述的减速电机，其特征在于， 所述限制构件由阻拦片和限制槽构成，该阻拦片设置于所述输出轴和所述壳体中的一方，该限制槽设置于所述输出轴和所述壳体中的另一方并以与所述阻拦片能够卡合的方式沿所述输出轴周围的周向延伸。
3.根据权利要求1所述的减速电机，其特征在于， 所述壳体具有下机壳和重叠于该下机壳上的上机壳，该上机壳为所述同一部件， 所述驱动系齿轮组的齿轮以及所述传感器齿轮分别以各自的支轴为上下方向， 从所述参照齿轮至所述输出轴为止的齿轮配置于所述上机壳的下侧， 所述上机壳在具有第一壁和第二壁的同时，在两壁间的台阶部具有缺口窗，该第一壁具有所述参照齿轮的支承部，该第二壁比该第一壁朝向下方凹陷， 所述传感器齿轮被所述第二壁支承且配置在该第二壁的上侧，并与从所述缺口窗朝向所述第二壁侧露出的所述参照齿轮啮合。
4.根据权利要求3所述的减速电机，其特征在于， 所述缺口窗使所述参照齿轮的与和所述传感器齿轮啮合的齿相邻的指定个数的其他齿也朝向所述第二壁侧露出。
5.根据权利要求3所述的减速电机，其特征在于， 所述输出轴被所述上机壳支承， 所述阻拦片设置于所述输出轴和所述上机壳中的一方，所述限制槽设置于所述输出轴和所述上机壳中的另一方。
6.根据权利要求3所述的减速电机，其他特征在于， 所述上机壳和所述下机壳通过多个固定部互相结合， 所述固定部中的一个被设定在与所述驱动系齿轮组中的任一个齿轮在轴向重叠的位置。
7.根据权利要求6所述的减速电机，其特征在于， 与所述固定部重叠的齿轮为与所述电机的小齿轮啮合的齿轮。
8.根据权利要求6所述的减速电机，其特征在于， 所述固定部中的一个被设定在与所述传感器齿轮在轴向重叠的位置。
9.根据权利要求3所述的减速电机，其特征在于，所述角度传感器包括配置于所述上机壳的所述第二壁上的配线基板， 所述驱动系齿轮组中与所述参照齿轮不同的至少一个齿轮在所述上机壳的下侧与所述配线基板在轴向重叠。
10.根据权利要求3所述的减速电机，其特征在于， 所述参照齿轮为与所述输出轴的齿轮啮合的齿轮。
11.根据权利要求10所述的减速电机，其特征在于， 所述输出轴相对于所述参照齿轮被减速， 在所述输出轴的最大旋转角度被限制为不到180°的指定值的同时,与所述输出轴的最大旋转角度对应的所述传感器齿轮的最大旋转角度被设定为不到360°。
12.根据权利要求1所述的减速电机，其特征在于， 所述驱动系齿轮组的各齿轮分别具有大径齿轮和小径齿轮，所述电机的旋转依次减速并传递至所述输出轴。
【文档编号】H02K5/04GK103580388SQ201310340591
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2012年8月8日
【发明者】丰田裕美子 申请人:日本电产三协株式会社