CN1191946A - 带离合器的电机 - Google Patents

Abstract

一种带离合器的电机,包括多个齿轮组成的减速齿轮系与电机转子齿轮啮合并且设置在上述减速齿轮系最终一级上与被驱动件相连的输出轴配备有外周部上形成摩擦板的轴部件;可相对滑动地外装于轴部件的摩擦板上,其外周部上形成与减速齿轮系相啮合的齿轮的齿轮部件;以及把这些轴部件与齿轮部件的一方推压向它方一侧并在摩擦板与齿轮部件之间产生摩擦力的推压部件。该结构简易可减少部件数、组装容易,能可靠地防止减速齿轮系损伤,并能任意地设定该离合器的离合力矩。

Description

带离合器的电机

本发明是关于在构成减速齿轮系的齿轮上设置离合机构的电动机。

众所周知，在空调机百叶窗开闭驱动装置，或自动开闭阀与微波炉转盘等各种回转装置的驱动装置中，广泛地使用着在电机的输出轴上组装进减速齿轮系的带减速机构的电动机。

然而，在装入这种减速机构的电机中，通常是驱动上述电机来开闭空调机百叶窗或者是使转盘回转的，但有时操作人员要在上述电机停机时用手动强制开闭该百叶窗或使转盘转动。此时，在缓慢地进行这些回转操作的情况下，上述电机减速机构的输出轴反过来使减速齿轮系转动并使电机转子空转，若急速地进行上述回转，则会在减速齿轮系上作用着超过通常驱动转矩的过大转矩，于是就有会招致构成上述减速齿轮系的齿轮损伤的问题。

因此，就在现有的这种带减速机构的电机上设置离合机构，以便在通常减速齿轮系的输出轴上从外部作用强制性的并且急剧的回转转矩时发生滑动，从而阻止转矩传向电机转子。

图6与图7示出过去的这种带离合器的电机。

在这些图中，这种带离合器电机是在有底圆筒状壳体1底部上装入公知的电机5，电机设置可自由转动的在卷绕着线圈2的线圈骨架3内有永久磁铁的转子，在该电机5上配置的中盖6上装入与上述转子齿轮4啮合的多个齿轮构成的减速齿轮系7。上述齿轮分别可自由转动地支承在直立设置于中盖6上的销6a上，在一方形成小齿轮，而在另一方则形成更大直径的正齿轮。而且，各齿轮配置成使其正齿轮与邻近电机5一侧齿轮的小齿轮啮合，并使其小齿轮与邻接减速齿轮系7的输出轴11一侧的齿轮的正齿轮啮合。进而，使只有正齿轮12的最终一级齿轮9的输出轴11从封住壳体1的盖(图中省略)的开口部分突出地设置。然后，在该最终一级齿轮9上设置上述离合器机构。

如图7所示，该齿轮9是由金属制成的上述输出轴11、用合成树脂成型的正齿轮12、与用金属圆板材作成的两块摩擦板13等4个部件构成的，该输出轴11的一端上形成键部11a，其两侧面切去使之与图中未示出的空调机百叶窗等被驱动件的转轴连接成一体，在多端部上其一侧部分切去以形成齿轮安装部11b。然后，在此齿轮安装部11b上把上述正齿轮12夹在中间地安装一对摩擦板13、13。插入上述齿轮安装部11b的摩擦板13的孔部形成为与该齿轮安装部11b外形一致的非圆形状，以使上述摩擦板13、13与输出轴11一体地转动。

另一方面，上述正齿轮12的孔部成为圆形，借此而把上述正齿轮可自由转动地安装在齿轮安装部11b的外面。在此正齿轮12轴线方向两端面的外周侧分别形成圆环状的凸部12a。再通过上述摩擦板13、13把上述正齿轮12安装在输出轴11的齿轮安装部11b上。使其夹在上述摩擦板13、13之间，通过把一方摩擦板13的中央部13a向另一侧的摩擦板13压紧，借助于该摩擦板13与凸部12a之间的摩擦力而成为其自由转动被约束的状态。而且，由上述输出轴11上的上述摩擦板13与形成有凸部12a的正齿轮12构成这种带离合器电机的离合器机构。

在有上述结构的过去的带离合器电机中，电机5被驱动时，其转矩通过减速齿轮系7传给最终一级齿轮9的正齿轮12，通过由其凸部12a与摩擦板13之间的摩擦力而与输出轴11一体转动，以便通过连杆进行百叶窗开闭驱动与阀轴及转盘等的转动驱动。此外，例如在电机5处于停止状态时，在用手缓慢地开闭百叶窗等，从外部对输出轴11施以非常缓慢的转动的情况下，依靠和输出轴11一体转动的摩擦板13与正齿轮12凸部12a之间的摩擦力使上述正齿轮12也一起转动，通过减速齿轮系7而将此转动传给转子齿轮4，使上述转子成为空转。

而且在急剧地开闭上述百叶窗等的情况下，从外部向上述输出轴11瞬时施加比上述驱动时的转矩更大的转矩，在摩擦板13与凸部12a之间发生滑动，其结果断开向电机5转子侧的转动传递，也就防止了减速齿轮系7的齿轮受损。

在这样的现有的带离合器的电机中，一旦摩擦板13的压紧力弱，有可能在通常的电机5与驱动回转时在凸部12a与摩擦板13之间也发生打滑，一旦上述压紧力过强，反之在从外部作用大的转矩的情况下，摩擦板13与凸部12a之间的离合机构也不能平滑地工作，于是有招致齿轮损伤的问题。因此，需要找出相对于上述摩擦板13的最适合的压紧力，作业费时、麻烦，同时需要更多的组装时间，故有使生产性变差的问题。

此外，由于要构成上述离合机构还必需有附加于正齿轮12上的追加部件金属制的摩擦板13、13，使结构复杂化，而且由于部件数增加引起部件管理烦杂与制造单价提高的问题。

本发明的目的在于有效地解决上述现有的带离合器电机的全部问题，提供一种可以简单的结构而减少部件数，并使组装容易，能确实地防止减速齿轮不受损，同时能自由地设定该离合器的离合力矩的带离合器的电机。

本发明方案1中所述的本发明的带离合器电机，其特征为由多个齿轮构成的减速齿轮系与电机的转子齿轮啮合，在与设置在上述减速齿轮系的最终一级上的被驱动件相连接的输出轴上设置有在过大的转矩作用时切断上述转矩向上述电机的转子侧传递的离合机构，设有上述离合机构的输出轴具有：在外周部上形成有摩擦板的轴部件；可相对地自由滑动地外装于上述轴部件的摩擦板上，同时在外周部上形成与上述减速齿轮系相啮合的齿轮的齿轮部件；以及把这些轴部件与齿轮部件的一方压向另一方而赋与上述摩擦板与上述齿轮部件之间摩擦力的推压部件。

这里，本发明方案2中所述的发明其特征为：上述轴部件用弹性体形成，而且在上述摩擦板的里面形成空间部，并在该空间部中装入径向向外地推压上述摩擦板使之在与齿轮部件之间产生摩擦力的推压部件。而本发明方案3中所述的发明，其特征为：上述推压部件是在收缩状态下装入空间部内的径向向外方推压摩擦板的弹簧。

在方案1～3的任一项中所述的带离合器的电机中，将外周部形成有齿轮的齿轮部件可相对自由滑动地外装于设有离合机构的减速齿轮系的输出轴的外周部上形成有摩擦板的轴部件的上述摩擦板上，同时借助于推压部件把上述轴部件与齿轮部件的一方压向另一方而在上述摩擦板与上述齿轮部件之间产生摩擦力，这样在由电机驱动或者从外部对输出轴施加非常缓慢的转动的场合下，借助于上述推压部件所产生的摩擦力而使轴部件与齿轮部件一体地转动，结果就把上述转动传递给输出轴侧或反之传递给电机侧。

在从外部向上述输出轴的轴部件急剧作用比上述摩擦力更大转矩的情况下，齿轮部件侧通过减速齿轮系而连接到电机的转子侧而对抗上述转矩，其结果是由上述轴部件作用的过大转矩而使轴部件的摩擦板相对于齿轮部件产生滑动，瞬间只有轴部件产生某一角度的平滑地空转。因此，切断了传递给电机转子侧的急剧转动，防止了减速齿轮系齿轮的损伤。此时，借助于适宜地设定与上述摩擦板的齿轮部件接触面积与表面粗糙度以及推压部件的材质等，就可以与作用于输出轴上外力的大小，电机本身的驱动力矩或减速齿轮系的齿轮强度等各种使用条件相应地自由设定从外部作用过大回转力情况下的上述离合机构的动作条件。

因而，若使用上述带离合器的电机，则可以简单结构使部件数减少，组装容易，而且能自由地选择离合器的离合力矩。

而在方案2中所述的带离合器的电机中，由于作为上述轴部件使用弹性体，在上述摩擦板的内侧形成的空间部内装入径向向外推压上述摩擦板的推压部件，所以与把推压部件设置在齿轮部件侧而把该齿轮部件压向轴部件的摩擦板侧的情况相比，其输出轴整体更加紧凑。而在使用同一推压部件的场合下，只要调整上述空间部内的该推压部件的装入位置，换句话说只要调整对摩擦板的作用位置，就可能改变上述离合器的离合力矩。

进而，如在方案3中所述的发明那样，若用广泛使用的便宜的弹簧作为上述推压部件则可进一步降低成本，同时组装也容易，此外通过适当选择该弹簧的材质与壁厚、直径、或长度尺寸等而改变其推压力，由于可自由地设定上述离合器的离合力矩，则更加适宜。

图1是表示本发明的带离合器电机的一实施例的离合器机构部分的纵向剖面图；

图2是表示图1的轴部件的纵向剖面图；

图3是图2的底面图；

图4是表示图1中的齿轮部分的纵向剖面图；

图5是表示图1中弹簧的透视图；

图6是表示现有的带离合器电机的局部剖开的透视图；

图7是表示图6的离合器机构部分的剖面图。

图1～图5表示本发明带离合器电机的第1实施例主要部分，由于其它结构与图6所示相同，所以在说明中使用相同的符号，其说明从略。

在此带离合器电机中，配置设有离合机构的输出轴20以取代图6中所示的减速齿轮系7的输出轴11。

如图1～图5中所示，此种设置离合机构的输出轴大致是由与被驱动部件接合的轴部件21，在外周上形成与上述减速齿轮系7的最终一级齿轮相啮合的正齿轮(齿轮)22的齿轮部件23，以及把轴部件21压向齿轮部件23而在其间产生摩擦力的弹簧(推压部件)24构成的。

上述轴部件21，是在其中心部位形成可插入中盖6上直立设置的销6a的穴部25的圆柱形部件，是由弹性体即POM(聚甲醛)等工程塑料一体成型的。在轴部件21的上端部形成与空调机等被驱动部件的回转轴接合成一体的键部26，在键部26的下方一侧依次地形成大直径部27与比大径部27直径小的轴部28。在大径部27下面分别形成中心角约120°～130°范围的圆筒状的两个挠性部29。以便环绕着轴部28，并且以中心轴线对称。因此在挠性部29与轴部28之间形成空间部30。在图中挠性部29的下端形成比上述大径部27略微扩径的摩擦板31。顺便提及，由于在这种轴部件21上形成摩擦板31的部分扩大了直径，所以其结构不至于使该轴部件21从齿轮部件23或封住上述壳体1的盖(图中省略)的开口部脱出。

此外，齿轮部件23如图4所示外观大体呈圆筒形的部件，主体部23a与其外周部形成的正齿轮22之间通过烧结体形成一体。顺便提及，作为齿轮部件23，可以采用对由上述弹簧24通过轴部件21的挠性部29作用的推压力有充分强度的材料，根据电机的使用条件也可采用硬质合成树脂与各种金属制件，该齿轮部件23的轴线方向长度尺寸设定为大体与上述挠性部29长度尺寸相等，而主体部23a的内周面23b则形成与挠性部29及其摩擦板31相对应的形状。

此外，图5示出弹簧24，通过在圆筒状的外周上沿轴线方向制出切口，所以在压缩其直径时能产生向外的推压力。弹簧24，根据所要求的推压力，可由SUS等具有所期望推压力的金属形成，其长度尺寸应比上述空间部30轴线方向长度短。

而且，如图1所示，上述输出轴20是从轴部件21的键部26一侧插通齿轮部件23，外装在挠性部29的外周可以相对自由滑动，同时在轴部件21的空间部30内插入压缩状态的弹簧24而组装成一体的。因此，轴部件21的挠性部29被弹簧24径向向外推压，由于摩擦板31被压在齿轮部件23的内周面23b上所以会在摩擦板31与齿轮部件23的内周面23b之间产生预定的摩擦力。

这样构成的输出轴20是借助销6a可自由转动地配设在中盖6上，使齿轮部件23的正齿轮22与上述减速齿轮系7的最终一级齿轮啮合，并使其轴部件21的键部26从封住壳体1的盖开口部中突出地组装在上述壳体1内的。

在上述结构的带离合器电机中，其设置离合机构的减速齿轮系7输出轴20的轴部件21的摩擦板31上可相对自由滑动地外装着外周部形成正齿轮22的齿轮部件23，同时用弹簧24把轴部件21的挠性部29压向齿轮部件23而在摩擦板31与齿轮部件23之间产生摩擦力，故在通常的驱动电机5的状态下，轴部件21与齿轮部件23借助于弹簧24产生的上述摩擦力成一体地转动，其结果可以通过与轴部件21相连接的连杆而驱动开闭空调机的百叶窗，或驱动阀轴、转盘等转动。

此外，例如在电机5处于停止状态时，在用手动慢慢开闭上述百叶窗时从外部缓慢地转动输出轴20的情况下，由于上述轴部件21与齿轮部件23同样也一体转动，通过上述减速齿轮系7就把输出轴20的转动传递给转子齿轮4，而上述转子则空转。

而在从外部向上述减速齿轮系7的输出轴20的轴部件21急剧地作用比上述摩擦力大的转矩的情况下，在齿轮部件23侧，通过减速齿轮系7连接到电机5的转子侧而对抗上述转矩，结果由于来自轴部件21作用的过大转矩，轴部件21的摩擦板31在齿轮部件23的内周面23b上打滑，只是轴部件21在瞬间作某一角度的打滑空转。因此切断了向电机5的转子一侧急剧的回转传递。从而可防止减速齿轮系7的齿轮损伤。

这样构成的带离合器电机，若与现有技术比较，其构造极其简单，而且减少了部件数，可望降低制造单价，又容易组装，即使从外部把过大的回转力作用在输出轴20的轴部件21侧，也能可靠地防止最终一级减速齿轮系7损伤。

而且，通过适当选择与摩擦板31的齿轮部件23接触面积与表面粗糙度，以及弹簧24的材质与壁厚、直径或长度尺寸以改变其推压力，来调整摩擦板31与齿轮部件23之间所产生的摩擦力，就可以相应于在输出轴20上作用的外力大小、电机本身的驱动力矩、或者减速齿轮系7的齿轮强度等种种使用条件而任意设定从外部施加过大回转力时的上述离合机构的动作条件。而且，即使是使用同一形状的弹簧24也可以只靠调整空间部30内的弹簧24的组装深度位置，即对挠性部29的作用位置，也能适宜地变更上述离合器的离合力矩。

此外，因为在此轴部件21上使形成挠性部29的摩擦板31的部分扩径、故可以可靠地防止轴部件21从封住齿轮部件23与上述壳体1的盖的开口部中脱出。

进而，在上述实施例中，虽然只对轴部件21的挠性部29与摩擦板31形成为两块的情况进行了说明，但并不局限于此，也可以如上所述地根据所设想的外力而形成为3块以上，或者轴部件21由富于弹性的软质材料构成的情况下，使挠性部形成为圆筒状，而围绕此挠性部的整个周边形成环状的摩擦板也行。

如以上所说明的，假如采用本发明方案1～3中任一项所述的带离合器的电机，则其结构简易，可使部件数减少，同时组装容易，并且能可靠地防止减速齿轮系损伤，此外还可以相应于电机的使用条件，在从外部施加过大回转力情况下能够自由地设定上述离合机构的动作条件。

此外，特别在采用方案2中所述的带离合器电机，则其输出轴整体结构可更加紧凑，假如采用方案3中所述的发明，由于采用了广泛使用的便宜的弹簧，可进一步降低成本，取得经济效益。

Claims (3)

1.一种带离合器的电机，由多个齿轮构成的减速齿轮系与电机的转子齿轮啮合，在与设置在上述减速齿轮系最终一级上的、连接着被驱动件的输出轴上，设置有在过大转矩作用时切断上述转矩向上述电机的转子侧传递的离合机构，其特征在于：

设有上述离合机构的输出轴上配备有：在外周部上形成有摩擦板的轴部件；可以相对滑动地外装于上述轴部件的摩擦板上，同时外周部上形成有与上述减速齿轮系相啮合的齿轮的齿轮部件；以及把这些轴部件与齿轮部件的一方压向另一方而赋予上述摩擦板和上述齿轮部件之间摩擦力的推压部件。

2.如权利要求1中所述的带离合器的电机，其特征在于：上述轴部件由弹性体形成，并且在上述摩擦板内侧形成空间部，同时在该空间部中装入向径向外方向推压上述摩擦板，使其与齿轮部件之间产生摩擦力的推压部件。

3.如权利要求2中所述的带离合器的电机，其特征在于：上述推压部件是在收缩状态下被装入空间部内，并且朝径向外方向推压上述摩擦板的弹簧。

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