扭矩限制器和马达单元的制作方法

1.本实用新型涉及扭矩限制器和马达单元。


背景技术：

2.近年来，伴随着智能手机等电子设备的精密化，正在推进更小型且高功能的齿轮马达的开发。这样的齿轮马达小型且精密，因此在对输出轴施加较大的负荷而部件产生损伤的情况下，难以更换相应的部件。在专利文献1中提出了在行星齿轮机构中组装有扭矩限制器的齿轮马达。该扭矩限制器对通过卡合部分的弹性变形越过卡合对象而传递的扭矩进行控制，因此在动作时产生咔哒咔哒的声音。
3.专利文献1：日本特开2017-011975号公报
4.作为在避免产生声音的环境中使用的扭矩限制器，公知有对通过输入侧和输出侧的摩擦力来传递的扭矩进行控制的结构。但是，这样的扭矩限制器为了增大所传递的扭矩，存在容易在径向上大型化而难以在小型的电子设备内采用的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个方式是鉴于上述问题点而完成的，其目的之一在于提供能够使径向尺寸小型化的扭矩限制器和马达单元。
6.本实用新型的一个方式的扭矩限制器具有：输入部和输出部，它们能够绕中心轴线进行旋转；第1盘，其与输入部同步旋转；第2盘，其在轴向上层叠于第1盘，并与输出部同步旋转；以及螺旋弹簧，其向第1盘与第2盘之间施加面压。第1盘和第2盘呈以中心轴线为中心的圆环状。螺旋弹簧穿过第1盘和第2盘的中央。
7.在上述实施方式中，所述第1盘和所述第2盘中的至少一方设置有多个。所述第1盘和所述第2盘沿着轴向交替地层叠。
8.在上述实施方式中，所述输入部和所述输出部中的一方具有从径向外侧包围所述第1盘和所述第2盘的包围筒状部，另一方具有穿过所述第1盘和所述第2盘的中央的轴状部。在所述包围筒状部的内侧面上设置有第1卡合部。在所述轴状部的外侧面上设置有第2卡合部。在所述第1盘和所述第2盘中的任意一方的外缘上设置有与所述第1卡合部卡合的第1被卡合部，在另一方的内缘上设置有与所述第2卡合部卡合的第2被卡合部。
9.在上述实施方式中，所述轴状部具有：筒状部，其从径向外侧包围所述螺旋弹簧；以及封闭部，其封闭所述筒状部的一方的开口，并与所述螺旋弹簧接触。
10.本实用新型的一个方式的马达单元具有：上述的扭矩限制器；以及马达主体，其使所述输入部绕所述中心轴线进行旋转。
11.根据本实用新型的一个方式，提供能够使径向尺寸小型化的扭矩限制器和马达单元。
附图说明
12.图1是一个实施方式的马达单元的截面。
13.图2是一个实施方式的扭矩限制器的分解图。
14.标号说明
15.1：马达单元；2：马达主体；5：扭矩限制器；58a：筒状部；50：螺旋弹簧；51：第1盘；51a：凹部(第1被卡合部)；52：第2盘；52a：凸部(第2被卡合部)；55：外壳(输入部)；55a：包围筒状部；55e：凸条部(第1卡合部)；57：输出轴(输出部)；58：轴状部；58c：缝(第2卡合部)；58d：封闭部；j：中心轴线。
具体实施方式
16.以下，参照附图对本实用新型的实施方式的马达单元进行说明。另外，本实用新型的范围并不限定于以下的实施方式，能够在本实用新型的技术思想的范围内任意地变更。
17.在附图中，适当示出xyz坐标系作为三维直角坐标系。在以下的说明中，只要没有特别说明，将与中心轴线j平行的方向(z轴方向)简称为“轴向”，将+z侧简称为轴向一侧或者上侧，将-z侧简称为轴向另一侧或者下侧。另外，将绕中心轴线j的周向简称为“周向”，将相对于中心轴线j的径向简称为“径向”。另外，本说明书中的上下方向是为了便于说明而设定的方向，并不限定马达单元1的使用时的姿势。
18.图1是马达单元1的截面。本实施方式的马达单元1例如搭载于智能手机等电子设备。马达单元1具有马达主体2、行星齿轮机构3以及扭矩限制器5。马达主体2经由行星齿轮机构3而使扭矩限制器5的输入部(本实施方式的外壳55)绕中心轴线j进行旋转。
19.＜马达主体＞
20.马达主体2是pm型的步进马达(permanent magnet stepping motor)。马达主体2沿着中心轴线j延伸。马达主体2整体上呈以中心轴线j为中心的圆柱状。
21.马达主体2具有：转子21，其绕中心轴线j进行旋转；定子22，其隔着气隙而从径向外侧包围转子21；马达外壳27，其收纳转子21和定子22；第1滑动轴承41；以及第2滑动轴承42。
22.定子22具有多个端子引脚25p。端子引脚25p从马达外壳27的切口部向径向外侧突出。端子引脚25p与省略图示的基板连接。从基板经由端子引脚25p向定子22提供电力。
23.转子21具有沿着中心轴线j延伸的轴29和圆筒状的转子磁铁28。转子磁铁28通过粘接剂而固定于轴29。
24.马达外壳27具有：筒状部27c，其从径向外侧包围转子21和定子22；第1底板部27a，其位于筒状部27c的上侧的开口；以及第2底板部27b，其位于筒状部27c的下侧的开口。在马达外壳27上固定有定子22。第1底板部27a和第2底板部27b例如通过焊接而分别与筒状部27c接合。
25.第1底板部27a和第2底板部27b呈沿着与中心轴线j垂直的平面的板状。在从轴向观察时，第1底板部27a和第2底板部27b呈圆形。
26.第1滑动轴承41和第2滑动轴承42将轴29支承为能够旋转。第1滑动轴承41被第1底板部27a保持。第2滑动轴承42被第2底板部27b保持。
27.＜行星齿轮机构＞
28.行星齿轮机构3位于马达主体2的上侧。行星齿轮机构3与轴29的上侧的端部连接。因此，行星齿轮机构3经由轴29而与马达主体2的转子21连接。行星齿轮机构3对从马达本体2输出的动力进行减速。
29.行星齿轮机构3具有齿轮外壳35、第1太阳齿轮33a、3个第1行星齿轮33b、第1行星架31、3个第2行星齿轮34b以及第2行星架32。构成行星齿轮机构3的各部件由金属材料构成。
30.齿轮外壳35呈以中心轴线j为中心的筒状。齿轮外壳35从中心轴线j的径向外侧包围多个行星齿轮(第1行星齿轮33b和第2行星齿轮34b)。齿轮外壳35具有筒部36和位于筒部36的上侧的开口的底部37。在筒部36的内周面设置有内齿齿轮36a。内齿齿轮36a与第1行星齿轮33b和第2行星齿轮34b啮合。
31.齿轮外壳35的下端部与马达外壳27接合。更具体而言，齿轮外壳35的下端部通过焊接而与第1底板部27a接合。由此，行星齿轮机构3固定于马达主体2。
32.在底部37的中央设置有轴承部37a。轴承部37a将后述的第2行星架32的输出轴32c支承为能够旋转。
33.第1太阳齿轮33a固定于轴29，并与轴29一起绕中心轴线j进行旋转。3个第1行星齿轮33b沿中心轴线j的周向等间隔地配置。3个第1行星齿轮33b与第1太阳齿轮33a啮合。伴随着第1太阳齿轮33a的旋转，3个第1行星齿轮33b沿中心轴线j的周向进行公转旋转。在第1行星齿轮33b的中央设置有保持孔33ba。在第1行星齿轮33b的下侧配置有垫圈49。
34.第1行星架31具有第1圆盘部31b、3个第1副轴31a以及第2太阳齿轮31c。第1圆盘部31b以中心轴线j为中心沿径向延伸。3个第1副轴31a从第1圆盘部31b向下侧延伸。第2太阳齿轮31c以中心轴线j为中心从第1圆盘部31b向上侧延伸。
35.3个第1副轴31a分别插入到第1行星齿轮33b的保持孔33ba中。第1副轴31a将第1行星齿轮33b支承为能够自转旋转。伴随着3个第1行星齿轮33b的以中心轴线j为中心的公转旋转，第1行星架31以中心轴线j为中心进行旋转。即，第1行星架31将多个第1行星齿轮33b支承为能够绕中心轴线j进行公转旋转。
36.第2太阳齿轮31c是第1行星架31的一部分，因此伴随着第1行星齿轮33b的公转旋转，第2太阳齿轮31c以中心轴线j为中心进行旋转。
37.3个第2行星齿轮34b沿中心轴线j的周向等间隔地配置。3个第2行星齿轮34b与第2太阳齿轮31c啮合。伴随着第2太阳齿轮31c的旋转，3个第2行星齿轮34b沿中心轴线j的周向进行公转旋转。在第2行星齿轮34b的中央设置有保持孔34ba。
38.第2行星架32具有第2圆盘部32b、3个第2副轴32a以及输出轴32c。第2圆盘部32b以中心轴线j为中心沿径向延伸。3个第2副轴32a从第2圆盘部32b向下侧延伸。输出轴32c以中心轴线j为中心从第2圆盘部32b向上侧延伸。
39.3个第2副轴32a分别插入到第2行星齿轮34b的保持孔34ba中。第2副轴32a将第2行星齿轮34b支承为能够自转旋转。伴随着3个第2行星齿轮34b的以中心轴线j为中心的公转旋转，第2行星架32以中心轴线j为中心进行旋转。即，第2行星架32将多个第2行星齿轮34b支承为绕中心轴线j进行公转旋转。
40.输出轴32c呈以中心轴线j为中心的圆柱状。输出轴32c被齿轮外壳35的轴承部37a支承为能够旋转。输出轴32c与扭矩限制器5连接。输出轴32c设置有用于止转的d切割面或
者h切割面。
41.＜扭矩限制器＞
42.扭矩限制器5具有盖体53、外壳(输入部)55、输出轴(输出部)57、螺旋弹簧50、多个(在本实施方式中为5个)第1盘51以及多个(在本实施方式中为5个)第2盘52。外壳55与盖体53彼此固定，并包围收纳扭矩限制器5的其它部件的收纳空间。多个第1盘51和第2盘52沿着轴向层叠而构成层叠体5a。
43.盖体53具有：圆盘状的盖板部53a，其以中心轴线j为中心；以及保持销部53b，其从盖板部53a的上表面向上侧延伸。在盖板部53a的上表面且保持销部53b的根部的周缘设置有沿着周向呈圆环状延伸的保持槽部53d。在保持槽部53d中插入有螺旋弹簧50的下端部。
44.在盖板部53a的下表面设置有供输出轴32c插入的保持凹部53c。由此，盖体53与输出轴32c连结，并与输出轴32c一起以中心轴线j为中心进行旋转。
45.图2是扭矩限制器5的分解图。
46.在盖板部53a的外缘设置有多个(在本实施方式中为两个)连结凸部53e。连结凸部53e向上侧突出。在本实施方式中，多个连结凸部53e以中心轴线j为中心沿周向等间隔地配置。
47.保持销部53b呈以中心轴线j为中心的圆柱状。保持销部53b穿过螺旋弹簧50的中央。由此，保持销部53b稳定地保持螺旋弹簧50。
48.外壳55具有包围筒状部55a和底板部55b。包围筒状部55a呈以中心轴线j为中心的筒状。底板部55b从包围筒状部55a的上侧的端部向径向内侧延伸。
49.底板部55b呈沿着与中心轴线j垂直的平面延伸的板状。底板部55b的下表面与第1盘51和第2盘52的层叠体5a的上端部接触。在从轴向观察时，在底板部55b的中央设置有沿轴向贯通的中央孔55c。中央孔55c呈以中心轴线j为中心的圆形。
50.在包围筒状部55a的下端缘设置有多个(在本实施方式中为两个)切口部55d。多个切口部55d以中心轴线j为中心沿周向等间隔地配置。在切口部55d中插入有盖体53的连结凸部53e。另外，包围筒状部55a的下端缘通过焊接等方法而与盖体53接合。由此，外壳55与盖体53彼此固定。外壳55与盖体53一起以中心轴线j为中心进行旋转。即，外壳55能够绕中心轴线j进行旋转。
51.在包围筒状部55a的内侧面设置有多个(在本实施方式中为3个)凸条部(第1卡合部)55e。多个凸条部55e沿周向等间隔地配置。凸条部55e向径向内侧突出。另外，凸条部55e沿着轴向延伸。
52.如图1所示，输出轴57具有以中心轴线j为中心沿轴向延伸的轴状的轴状部58和位于轴状部58的下端部的凸缘部57a。
53.轴状部58具有：筒状部58a，其沿着轴向延伸；封闭部58d，其封闭筒状部58a的一方(上侧)的开口；以及输出轴部58b，其从封闭部58d向上侧延伸。输出轴部58b通过设置于外壳55的底板部55b的中央孔55c，并向外壳55的外侧突出。输出轴部58b与扭矩限制器5的输出对象连接。在输出轴部58b上设置有用于止转的h切割面。
54.筒状部58a从径向外侧包围螺旋弹簧50。筒状部58a向下侧开口。因此，螺旋弹簧50从筒状部58a的下侧插入。螺旋弹簧50的上端部与封闭部58d接触。由此，螺旋弹簧50的压缩力被施加到输出轴57。
55.在筒状部58a上设置有多个(在本实施方式中为两个)缝(第2卡合部)58c。即，在轴状部58的外侧面设置有缝58c。缝58c在筒状部58a的整个长度上沿轴向延伸。
56.凸缘部57a呈以中心轴线j为中心的圆环状。如图1所示，凸缘部57a的下表面隔着间隙而与盖板部53a的上表面对置。另外，凸缘部57a的上表面与第1盘51和第2盘52的层叠体5a的下端部接触。通过凸缘部57a和螺旋弹簧50的压缩力将层叠体5a向上侧按压。另外，外壳55的扭矩经由层叠体5a而传递到凸缘部57a。即，输出轴57能够绕中心轴线j进行旋转。
57.层叠体5a被夹在输出轴57的凸缘部57a与外壳55的底板部55b之间。层叠体5a具有5个第1盘51和5个第2盘52。第1盘51和第2盘52交替地层叠。在本实施方式的层叠体5a中，从上侧朝向下侧以第1盘51、第2盘52的顺序层叠。因此，在层叠体5a的上端部配置有第1盘51，在下端部配置有第2盘52。
58.第1盘51和第2盘52呈沿着与轴向垂直的平面的板状。另外，第1盘51和第2盘52呈以中心轴线j为中心的圆环状。螺旋弹簧50和包围螺旋弹簧50的轴状部58穿过第1盘51和第2盘52的中央。
59.在第1盘51的外缘设置有多个(在本实施方式中为3个)凹部(第1被卡合部)51a。凹部51a从外缘向径向内侧延伸。多个凹部51a沿周向等间隔地配置。在从轴向观察时，层叠体5a的多个第1盘51的凹部51a彼此重叠。在多个第1盘51的凹部51a中插入有凸条部55e，该凸条部55e设置于包围筒状部55a的内侧面。即，凹部51a与凸条部55e卡合。由此，多个第1盘51与外壳55同步旋转。
60.第2盘52在轴向上层叠于第1盘51。第2盘52的外缘的直径小于第1盘51的外缘的直径。因此，第2盘52的外缘配置于比设置于包围筒状部55a的内侧面的凸条部55e靠内侧的位置，抑制了与凸条部55e的干涉。
61.在第2盘52的内缘设置有向径向内侧突出的多个(在本实施方式中为两个)凸部(第2被卡合部)52a。多个凸部52a沿周向等间隔地配置。在从轴向观察时，层叠体5a的多个第2盘52的凸部52a彼此重叠。多个第2盘52的凸部52a插入到设置于轴状部58的缝58c中。即，凸部52a与缝58c卡合。由此，多个第2盘52与输出轴57同步旋转。
62.螺旋弹簧50沿着轴向配置。螺旋弹簧50以被压缩的状态配置于扭矩限制器5的内部。螺旋弹簧50的上端部与输出轴57的封闭部58d接触，螺旋弹簧50的下端部与盖体53的盖板部53a接触。盖体53固定于外壳55。因此，螺旋弹簧50向使输出轴57与外壳55在轴向上分离的方向施力。在输出轴57的凸缘部57a与外壳55的底板部55b之间夹有层叠体5a。因此，螺旋弹簧50向第1盘51与第2盘52之间施加面压。
63.根据本实施方式，经由行星齿轮机构3而与马达主体2连接的第1盘51和与输出轴57连接的第2盘52彼此层叠，并通过螺旋弹簧50施加面压。因此，在第1盘51与第2盘52之间作用有摩擦力，通过第1盘51与第2盘52同步旋转，马达主体2的扭矩被传递到输出轴57。另外，在扭矩变大的情况下，第1盘51和第2盘52彼此滑动，从马达主体2至输出轴57的扭矩的传递路径被分割。由此，扭矩限制器5能够在不发出较大的声音的情况下限制所传递的扭矩。
64.根据本实施方式，第1盘51和第2盘52呈以中心轴线j为中心的圆环状，在中央穿过螺旋弹簧50。因此，能够将第1盘51与第2盘52的摩擦面配置于比螺旋弹簧50靠径向外侧的位置。距中心轴线j的距离越远，能够通过扭矩限制器5传递的扭矩越大。根据本实施方式的
扭矩限制器5，通过以从中心轴线j分离的方式配置摩擦面，能够传递较大的扭矩。
65.在对通过越过弹性部件而传递的扭矩进行控制的现有构造中，如果改变部件的模具而不变更被越过的面的角度，则无法对扭矩的上限值进行调整。与此相对，在本实施方式的扭矩限制器5中，能够通过改变螺旋弹簧50的弹簧常数、通过插入垫圈来改变螺旋弹簧50的压缩率、选定第1盘51和第2盘52的材料来变更摩擦系数等多个方法来调整所传递的扭矩的上限值。根据本实施方式的扭矩限制器5，能够精密地调整所传递的扭矩的上限值。
66.根据本实施方式的层叠体5a，第1盘51和第2盘52交替地层叠。由此，能够确保层叠体5a中的第1盘51与第2盘52的摩擦面的面积较大，从而能够稳定地传递较大的扭矩。
67.另外，在本实施方式的层叠体5a中，第1盘51和第2盘52分别各设置有5个。但是，扩大摩擦面的面积这样的效果是只要第1盘51和第2盘52中的至少一方设置有多个并且第1盘51和第2盘52沿着轴向交替地层叠则能够得到的效果。
68.另外，层叠体5a具有多个第1盘51和第2盘52中的任意一方，因此通过改变层叠顺序，能够使摩擦面的宽度变化，由此，能够调整所传递的扭矩的上限。例如，通过将5个第1盘51层叠在层叠体5a的上半部分，将5个第2盘52层叠在层叠体5a的下半部分，与交替地层叠第1盘51和第2盘52的情况相比，能够使摩擦面的面积为1/9。因此，根据本实施方式，能够提供不改变结构部件而仅通过改变第1盘51和第2盘52的层叠顺序来改变所传递的扭矩的上限的多种扭矩限制器。
69.根据本实施方式，外壳55具有从径向外侧包围第1盘51和第2盘52的包围筒状部55a。另一方面，输出轴57具有穿过第1盘51和第2盘52的中央的轴状部58。即，第1盘51和第2盘52从径向两侧被保持，能够抑制彼此偏移。
70.根据本实施方式，包围筒状部55a在第1盘51的外缘与第1盘51卡合，轴状部58在第2盘52的内缘与第2盘52卡合。因此，能够将相对于层叠体5a的输入侧和输出侧的扭矩的传递路径分为径向内侧和径向外侧，从而能够整体上简化构造。
71.另外，在本实施方式中，作为输入部的外壳55具有包围筒状部55a，作为输出部的输出轴57具有轴状部58。但是，也可以采用输入部具有轴状部、输出部具有包围筒状部的结构。即，只要输入部和输出部中的一方具有包围筒状部55a，另一方具有轴状部58即可。另外，只要在第1盘和第2盘中的任意一方的外缘设置有凹部51a，在另一方的内缘设置有凸部52a即可。
72.在本实施方式中，第1盘51的凹部51a与外壳55的凸条部55e卡合。另外，第2盘52的凸部52a与输出轴57的缝58c卡合。但是，彼此卡合的卡合部和被卡合部只要任意一方为凹形状，另一方为插入于该凹形状的凸形状即可。
73.根据本实施方式，轴状部58通过筒状部58a和封闭部58d包围螺旋弹簧50。因此，轴状部58对螺旋弹簧50的压缩进行引导，能够使螺旋弹簧50的压缩力稳定，其结果为，能够使能够通过扭矩限制器5传递的扭矩的上限值稳定。
74.以上，对本实用新型的实施方式和变形例进行了说明，但实施方式中的各结构和它们的组合等是一例，能够在不脱离本实用新型的主旨的范围内进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。另外，本实用新型并不限定于实施方式。