JP4146714B2 - 減速機付き電動機 - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機と該電動機の回転を減速して出力軸に伝達する減速機とを備えた減速機付き電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の制御系の操作部を構成するアクチュエータとして、減速機付きの電動機が多く用いられている。例えば、内燃機関により駆動される車両等においては、自動変速機を２輪駆動の状態と４輪駆動の状態とに切り換える操作を行うアクチュエータや、自動変速機のクラッチを操作するアクチュエータ、或いは、排気制御バルブやスロットルバルブ等の各種のバルブを操作するアクチュエータとして、減速機付きの電動機が用いられている。
【０００３】
この種の目的で用いる減速機付き電動機は、特許文献１に示されているように、電動機と、該電動機の回転軸に入力部が連結された歯車減速機と、該歯車減速機の出力段の歯車に取り付けられた出力軸とを備えていて、該出力軸が制御対象としての負荷の被操作部に直接または適宜の連結部材を介して連結される。
【０００４】
またこの種の電動機は、負荷の位置を制御する目的で用いられるため、出力軸の回転角度位置情報を検出して制御装置に与える位置センサを備えている。特許文献１にも示されているように、位置センサは通常ポテンショメータからなっていて、その入力軸が減速機の出力段の歯車に直結された状態で設けられている。 位置センサの入力軸を出力段の歯車に直結した構造を有する減速機付き電動機では、負荷側から出力軸に径方向荷重がかかって、出力軸の中心軸線が位置センサの入力軸の中心軸線に対して僅かに傾いたときに、出力軸側から位置センサの入力軸に径方向の荷重がかかるため、位置センサの入力軸を支持している軸受が摩耗して該入力軸にガタが生じたり、位置センサの入力軸が折損したりすることがあった。
【０００５】
特に出力軸と負荷との連結点が出力軸の中心軸線に対して偏心した位置にある場合、例えば出力軸をレバーを介して負荷に連結する場合には、出力軸に大きな径方向荷重がかかるため、上記のような問題が生じやすい。
【０００６】
なお特許文献２に示されているように、回動体を被検出対象物として、該回転体の回転変位をポテンショメータにより検出する回転変位検出器において、回転体とポテンショメータの入力軸とをゴム等の弾性体からなるブッシュを介して連結することが知られている。
【０００７】
特許文献２に示された回転変位検出器では、ポテンショメータの入力軸の先端部の断面形状をＤ字形にするとともに、回転体の端部の軸心部に設けた穴内に弾性体からなるブッシュを嵌合させて、このブッシュの中心部に設けたＤカット孔（断面がＤ字形を呈する孔）にポテンショメータの入力軸の先端のＤカット部を圧入することにより、ポテンショメータの入力軸と回転体とを連結している。ポテンショメータの入力軸と回転体との間に介在させるブッシュとしては、回転体の軸心部に設けた穴に嵌合する部分のみを有するものが用いられている。
【０００８】
このように構成すれば、出力軸に径方向の荷重がかかったときに、出力軸側からポテンショメータの入力軸に加わる径方向荷重を弾性体からなるブッシュにより吸収して、ポテンショメータの入力軸に大きな径方向荷重がかかるのを防ぐことができるため、ポテンショメータが破損するのを防ぐことができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−４５７１０号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平１１−２３２０７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が対象とする減速機付き電動機においても、特許文献２に示された示唆に従って、出力段の歯車の軸心部の孔に弾性体からなるブッシュを嵌合させ、このブッシュを介して位置センサの入力軸と出力段の歯車とを結合することが考えられる。
【００１２】
ところが、特許文献２の示唆に従って、出力段の歯車の軸心部の孔に嵌合する部分のみを有するブッシュを用いて、位置センサの入力軸と出力段の歯車とを結合した場合には、ブッシュの機械的強度を高めることが難しいため、回転体が回転を開始する際及び停止する際に、ブッシュに無視出来ないねじれが生じ、これにより、出力軸の位置検出精度が低下するという問題が発生することが明らかになった。
【００１３】
即ち、回転体と位置センサの入力軸とを結合するブッシュにねじれが生じると、出力軸の回転角度と位置センサの入力軸の回転角度との間に差が生じるため、回転体の変位に対する位置センサの検出特性にヒステリシスが生じ、回転体の変位の検出精度が低下する。
【００１４】
また出力段の歯車の軸心部の孔に出力軸を取り付ける際には、その角度位置の精度を十分に高くすることが必要であり、位置センサの入力軸をブッシュを介し出力段の歯車に結合する構造を採用する場合、出力軸は、位置センサの入力軸に結合されるブッシュに対して一定の位置関係を持つように取り付ける必要がある。出力段の歯車の軸心部の穴に嵌合する部分のみを有するブッシュを用いる場合には、位置センサの入力軸を嵌合させるためにブッシュの中心部に設けられた非円形な孔（通常はＤカット孔）に位置決め用の治具を挿入して歯車を位置決めした状態で、この歯車の軸心部の孔に出力軸を圧入することが考えられる。
【００１５】
このように、弾性体からなるブッシュの中心部の孔に治具を挿入して歯車を位置決めする方法をとる場合、ブッシュの変形を防ぐために、ブッシュの中心部の孔と治具との嵌合をきつくすることはできないため、ブッシュの孔と治具との間には、多少のクリアランスが生じるのを避けられない。ブッシュの中心部の孔と治具との間のクリアランスにより角度位置の誤差が生じると、それが例え僅かなものであったとしても、出力軸の外周側では大きな角度位置の誤差となって現れるため、ブッシュの中心部の孔を位置決めの基準としたのでは、出力軸の角度位置の精度を出すことが難しい。
【００１６】
本発明の１つの目的は、出力軸の回転角度位置の検出精度を低下させることなく、位置センサの入力軸と出力段の歯車とを弾性体からなるカップリングを介して結合して、出力軸側からセンサ入力軸に加わることがある径方向荷重により位置センサに無理な力が加わって位置センサが破損するのを防ぐことができるようにした減速機付き電動機を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、出力軸を位置センサに対して十分に高い角度位置精度を持たせて取り付けることができるようにした減速機付き電動機を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電動機と、該電動機の回転軸に入力部が連結された歯車減速機と、歯車減速機の出力段の歯車と軸線を共有した状態で設けられて該出力段の歯車に結合された出力軸と、出力軸と軸線を共有した状態で配置されて出力段の歯車に結合された入力軸を有して出力軸の回転角度位置を電気信号に変換する位置センサとを備えた減速機付き電動機に適用される。
【００１９】
本発明においては、出力段の歯車が、軸心部に出力軸取付孔を有する歯車本体と、出力軸取付孔の周辺部から歯車本体の軸線方向の一端側に突出した状態で設けられて歯車本体に固定された突出部とを有している。出力軸は、歯車本体の軸線方向の他端側から出力軸取付孔に圧入されて歯車本体に結合される。また弾性材料により形成されていて、突出部の内側に配置されたコア部と突出部の外周側でコア部を取り囲む周壁部と突出部の先端部側でコア部と周壁部とを連結する連結部とを一体に有するカップリング部材が、突出部をコア部と周壁部との間に埋め込んだ状態で突出部に一体化されて出力段の歯車に固着され る。カップリング部材のコア部の中心部には、出力軸の中心軸線と一致する回転中心軸線を有する断面形状が非円形なセンサ入力軸挿入孔が形成され、位置センサの入力軸は、センサ入力軸挿入孔の断面形状に相応する断面形状を有する先端部を有して、該先端部がセンサ入力軸挿入孔に圧入されて出力段の歯車に結合される。
【００２０】
上記のように、減速機の出力段を構成する歯車に弾性材料からなるカップリング部材を固定して、センサ入力軸をカップリング部材を介して歯車に結合する構造にすると、出力軸に径方向の荷重がかかって、出力軸の中心軸線がセンサ入力軸の中心軸線に対して傾いたときに、出力軸側からセンサ入力軸にかかる径方向荷重をカップリング部材により吸収することができるため、位置センサの入力軸に大きな径方向荷重がかかるのを防ぐことができ、負荷から出力軸に径方向荷重がかかった場合に位置センサに無理な力が加わって位置センサが破損するのを防ぐことができる。
【００２１】
同様に、出力軸とセンサ入力軸との間に僅かな不整合が生じた状態で減速機付き電動機が組み立てられた場合にも、センサ入力軸にかかる径方向荷重を軽減して位置センサの破損を防ぐことができる。
【００２２】
また上記のように、出力段の歯車に突出部を設けて、この突出部をカップリング部材の内部に埋め込んだ状態で、該カップリング部材を歯車に固定するようにすると、カップリング部材が突出部により補強されるため、出力軸が回転を開始する際及び停止する際に生じるカップリング部材のねじれを抑制することができる。従って、出力軸の回転角度と位置センサの入力軸の回転角度との間に生じる差を小さくすることができ、出力軸の回転角度位置の検出特性に生じるヒステリシスを抑制して検出精度を高めることができる。
【００２３】
従って、本発明によれば、出力軸の回転角度位置の検出精度を低下させることなく、出力軸側からセンサ入力軸に作用する径方向荷重により位置センサが破損するのを防ぐことができる。
【００２４】
本発明の好ましい態様では、上記カップリング部材の外周に、出力軸を出力段の歯車に圧入する際に該出力軸の位置決めの基準となる位置決め突起または位置決め凹部が形成される。
【００２５】
このように、出力軸を出力段の歯車に圧入する際に該出力軸の位置決めの基準となる位置決め突起または位置決め凹部をカップリング部材の外周に設けておくと、カップリング部材の中心部の孔と外周の位置決め突起または位置決め凹部との双方を基準にして出力軸の角度位置を決めることができるため、出力軸の取付け精度を高めることができる。
【００２６】
上記カップリング部材は、出力段の歯車の突出部に一体化した状態で成形するのが好ましい。即ち、出力段の歯車の少なくとも突出部をカップリング部材成形用の金型内にインサートして、該金型内にゴム性を有する樹脂の湯を注入することにより、カップリング部材を歯車の突出部と一体化した状態で取り付けるのが好ましい。
【００２７】
カップリング部材を該突出部に一体成形するに当たり、出力段の歯車の突出部が筒状に形成されている場合には、該突出部を径方向に貫通した孔または切欠きを設けて、この孔または切欠き内にカップリング部材を形成する弾性材料が充填されるようにするのが好ましい。
【００２８】
このように構成すると、カップリング部材を成形する際の湯めぐりを良好にして、成形されたカップリング部材に欠陥部分が生じるのを防ぐことができ、カップリング部材と突出部との密着性を良好にすることができる。またカップリング部材と突出部との結合強度を高めることができるため、カップリング部材が歯車から剥離して位置ずれが生じたり、位置センサの入力軸と歯車との結合部の機械的強度が低下したりするのを防ぐことができる。
【００２９】
またカップリング部材を歯車の突出部に一体成形する場合、上記突出部を出力軸取付孔の周方向に間隔をあけて複数個設けて、複数の突出部相互間の隙間内にカップリング部材を形成する弾性材料が充填されるようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
上記出力段の歯車の突出部は、歯車本体と一体に設けられていてもよく、歯車本体と別体に形成されて、歯車本体に固定されるものでもよい。
【００３１】
突出部を歯車本体と別体に形成するようにした場合には、歯車本体に歯を形成する際に、多数の歯車を軸線方向に並べて重ね合わせた状態で工作機械にセットして、該多数の歯車に同時に歯を刻むことができるため、歯車の製造を能率よく行なうことができる。
【００３２】
上記のように、出力段の歯車の突出部を歯車本体と別体に形成する場合、歯車本体の軸線方向の一端に固定されるフランジ部材を設けて、該フランジ部材に突出部を一体に形成するようにするのが好ましい。フランジ部材は歯車本体への固定が容易であるため、このように構成すると、突出部の歯車本体への固定を容易にすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明に係わる減速機付き電動機の全体的な構成の一例を示した断面図で、同図において１は第１のケース半部１Ａと第２のケース半部１Ｂとにより２つ割り形成されたケースである。このケースは例えば熱可塑性樹脂により形成される。
【００３５】
第１のケース半部１Ａは、周壁部１０１と、周壁部１０１の一端を閉じるように形成された底壁部１０２とを一体に有し、底壁部１０２の下部の外面には断面が円形の輪郭形状を有する台座部１０３が突設されている。また底壁部１０２の上部外面には中空の突出部１０４が形成されている。
【００３６】
第１のケース半部１Ａにはまた、筒状の軸受保持部１０５が、その一部を第１のケース半部１Ｂ側に突出させた状態で、かつその軸線を台座部１０３の外周の円筒面の中心軸線に一致させた状態で形成されている。第１のケース半部１Ａの底壁部１０２の内側には、軸受保持部１０５よりも上方に位置させた状態で環状の軸保持部１０６が形成され、軸保持部１０６と突出部１０４との間に位置させて、同じく環状の軸保持部１０７が形成されている。
【００３７】
第２のケース半部１Ｂは、第１のケース半部１Ａの周壁部１０１の輪郭形状と同じ輪郭形状を有する周壁部１１０と、周壁部１１０の一端を閉じるように形成された底壁部１１１とを一体に有し、底壁部１１１の上部外面には、第１のケース半部１Ａの突出部１０４と反対側に突出した筒状のボス部１１２が形成されている。第２のケース半部１Ｂの底壁部１１１の内側の、第１のケース半部１Ａの軸保持部１０６及び１０７にそれぞれ相対する位置には、軸保持部１１３及び１１４が形成されている。
【００３８】
ケース１を組み立てる際には、第１のケース半部１Ａの周壁部１０１の端面に形成された溝内にＯリング１１５が嵌合され、第１のケース半部１Ａの周壁部１０１の端面と、第２のケース半部１Ｂの周壁部１１０の端面とがＯリング１１５を介して突き合わされる。そして、周壁部１０１と１１０とが複数のボルト１１６（図１には１つのボルトのみが示されている。）により締結され、これによりケース半部１Ａ及び１Ｂが結合されてケース１が組み立てられる。
【００３９】
第１のケース半部１Ａの台座部１０３の外周に円筒状の電動機ハウジング２の周壁部の開口端が嵌合され、ハウジング２の開口端の周辺に形成されたフランジ２ａが図示しないネジにより第１のケース半部１Ａの底壁部に締結されている。ハウジング２の周壁部の内周には、永久磁石が取り付けられて固定子側の界磁３が構成されている。またハウジング２の底壁部の中心部から外側に突出させて設けた筒状突出部２ｂの内側に軸受４が保持され、この軸受４と、第１のケース半部１Ａに形成された第１の軸受保持部１０５内に保持された軸受５とにより、電動機の回転軸６が回転自在に支持されている。回転軸６には、電機子鉄心７と該電機子鉄心に巻装された電機子コイル８とからなる回転子９が取り付けられ、電機子コイル８の端末部は、回転軸６に取り付けられた整流子１０に接続されている。整流子１０には、図示しない１対のブラシが接触させられ、図示しない直流電源から１対のブラシと整流子１０とを通して電機子コイル８に電流が供給されるようになっている。ハウジング２と、固定子側の界磁３と、回転軸６と、回転子９と、整流子１０と、該整流子に接触する図示しないブラシとにより、直流電動機１１が構成されている。
【００４０】
ケース１内に導入された回転軸６の先端に減速機の入力段を構成する小歯車１２が取り付けられ、相対する軸保持部１０６及び１１３に一端及び他端が支持された軸１３に、減速機の２段目を構成する歯車１４が回転自在に支持されている。歯車１４は、軸線方向に並ぶ大歯車１４ａと小歯車１４ｂとからなっていて、その小歯車１４ｂを第１のケース半部１Ａ側に位置させた状態で取り付けられ、大歯車１４ａが小歯車１２に噛み合わされている。
【００４１】
また相対する軸保持部１０７と１１４に一端及び他端が支持された軸１５に、減速機の３段目を構成する歯車１６が回転自在に支持されている。この歯車１６は、軸線方向に並ぶ大歯車１６ａと小歯車１６ｂとからなっていて、大歯車１６ａを第１のケース半部側に位置させた状態で取り付けられ、大歯車１６ａが小歯車１４ｂに噛み合わされている。
【００４２】
更に、第２のケース半部１Ｂのボス部１１２により出力軸１７が回転自在に支持され、この出力軸１７のケース１内に位置する端部に減速機の出力段を構成する歯車１８が取り付けられている。出力段を構成する歯車１８は、減速機の３段目を構成する小歯車１６ｂに噛み合わされている。
【００４３】
図示の例では、出力軸１７の中間部に形成された溝１７ｂ内にゴム等からなるＯリング１９が嵌合され、このＯリングにより、出力軸１７の導出部のシールが図られている。
【００４４】
この例では、歯車１２、歯車１４、歯車１６及び歯車１８により、減速機２０が構成され、電動機１１の回転が減速機２０により減速されて出力軸１７に伝達されるようになっている。
【００４５】
図示の例では、出力軸１７の外側に導出された端部の端面に偏心軸１７ａが設けられている。偏心軸１７ａは、出力軸の中心軸線に対して偏心した位置に設けられていて、この偏心軸が、操作すべき制御対象の操作力入力部、例えば、排気制御バルブの駆動レバーや、車両用の変速機を２輪駆動の状態と４輪駆動の状態とに切り換える切換装置の切換レバー等に連結される。
【００４６】
電動機１１は、出力軸１７を一定の角度範囲で往復回転させるように駆動され、出力軸１７の往復回転に伴って生じる偏心軸１７ａの往復回動運動が、操作すべき制御対象の操作力入力部に伝達される。
【００４７】
本実施形態の減速機付き電動機は、各種の制御対象の位置を目標位置に一致させるように制御する制御装置の操作部として用いられる。制御対象の位置を制御する際には、制御対象の現在位置の情報を取得するために、出力軸１７の回転角度位置を検出する位置センサを必要とする。
【００４８】
図示の例では、ポテンショメータを位置センサ２１として用いている。位置センサ２１を構成するポテンショメータは、抵抗体パターンを形成した基板と、該基板の抵抗体パターンに接触しつつ摺動する摺動子とをケース内に収容してなるセンサ本体２１ａと、摺動子に連結されるとともに、センサ本体２１ａに軸受２１ｂを介して回転自在に支持された入力軸２１ｃとを備えた周知のもので、入力軸２１ｃの先端部には、断面がＤ字形を呈するＤカット部２１c1が形成されている。
【００４９】
位置センサ２１は、その入力軸２１ｃの先端のＤカット部２１c1を出力段の歯車１８側に向け、かつ入力軸２１ｃの中心軸線を歯車１８の中心軸線に一致させた状態で配置されて、第１のケース半部１Ａに固定されたブラケット２２に取り付けられている。
【００５０】
図２（Ａ）ないし（Ｃ）に示したように、出力段の歯車１８は、軸心部に出力軸取付孔１８a1を有する歯車本体１８ａと、出力軸取付孔１８a1の周辺部から歯車本体の軸線方向の一端側（位置センサ側）に突出した状態で設けられて歯車本体に固定された筒状の突出部１８ｂとを一体に有している。
【００５１】
歯車１８には、ＪＩＳ規格の工業用ゴム材料等の弾性材料からなるカップリング部材２５が取り付けられている。図示のカップリング部材２５は、突出部１８ｂの内側に配置されるコア部２５ａと、突出部１８ｂの外側でコア部２５ａを取り囲む周壁部２５ｂと、突出部１８ｂの先端部側でコア部２５ａと周壁部２５ｂとを連結する連結部２５ｃとを一体に有していて、突出部１８ｂをコア部２５ａと周壁部２５ｂとの間に埋め込んだ状態で突出部１８ｂに固定されている。
【００５２】
カップリング部材のコア部２５ａの中心部には、出力軸１７の中心軸線と一致する回転中心軸線を有する断面形状が非円形なセンサ入力軸挿入孔２５ｄが形成されている。図示の例では、センサ入力軸挿入孔２５ｄが、Ｄ字形の断面形状を有するＤカット孔からなっていて、該Ｄカット孔の断面の円弧状部の中心を通る軸線Ｏ−Ｏがセンサ入力軸挿入孔２５ｄの回転中心軸線（回転の中心となる軸線）となっている。
【００５３】
本実施形態ではまた、カップリング部材２５の外周に、径方向の外側に突出した円弧状の位置決め突起２５ｅが形成されている。後記するように、この位置決め突起２５ｅは、センサ入力軸挿入孔２５ｄとともに、出力軸１７を歯車１８に圧入する際の位置決めの基準（衡）として用いられる。
【００５４】
カップリング部材２５は、歯車１８に接着や焼き付け等により固定してもよいが、製造コストを削減し、かつ歯車に強固に固定するためには、歯車１８の少なくとも突出部１８ｂ付近をカップリング部材成形用の金型内にインサートした状態で、該金型内にカップリング部材を形成するゴム性樹脂の湯を注入することにより、カップリング部材２５を歯車１８に一体成形するのが好ましい。
【００５５】
出力軸１７は、ケース１内に導入された端部にローレット加工が施された小径部１７ｃを有していて、該小径部１７ｃが歯車本体１８ａの軸線方向の他端側から出力軸取付孔１８a1に圧入されて歯車１８に結合されている。
【００５６】
そして、センサ入力軸挿入孔２５ｄの断面形状に相応する断面形状を有する位置センサ２１の入力軸２１ｃの先端のＤカット部２１c1がセンサ入力軸挿入孔２５ｄに圧入されてカップリング部材２５に結合されている。
【００５７】
なお図１において、２６は、位置センサ２１から引き出された端子を外部の制御回路に接続するためのリード線である。
【００５８】
上記のように、出力段を構成する歯車１８に弾性材料からなるカップリング部材２５を固定して、センサ入力軸２１ｃをカップリング部材２５を介して歯車１８に結合する構造にすると、出力軸１７に径方向の荷重がかかって、出力軸１７の中心軸線がセンサ入力軸２１ｃの中心軸線に対して僅かに傾いたときに、出力軸１７側からセンサ入力軸２１ｃにかかる径方向荷重をカップリング部材２５により吸収することができるため、位置センサ２１の入力軸２１ｃに大きな径方向荷重がかかるのを防ぐことができる。従って、負荷から出力軸に径方向荷重がかかったときに、位置センサに無理な力が加わって位置センサが破損するのを防ぐことができる。
【００５９】
上記のような減速機付き電動機において、特許文献２の示唆に従って、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、出力段の歯車１８の突出部１８ｂの内側の孔に嵌合する部分のみを有するブッシュ２５’を用いて、位置センサの入力軸と出力段の歯車１８とを結合することが考えられる。しかしながら、このように構成した場合には、ブッシュ２５’の機械的強度を高めることが難しいため、出力段の歯車１８が回転した際にブッシュ２５’に無視出来ないねじれが生じるのを避けられない。ブッシュ２５’に無視出来ないねじれが生じると、出力軸１７の回転角度と位置センサ２１の入力軸２１ｃの回転角度との間に差が生じるため、出力軸の回転角度位置の検出精度が低下するという問題が生じる。
【００６０】
これに対し、本発明のように、出力段の歯車１８に突出部１８ｂを設けて、この突出部をカップリング部材２５の内部に埋め込んだ状態で、該カップリング部材２５を歯車１８に固定するようにすると、カップリング部材２５が突出部１８ｂにより補強されるため、出力軸１７が回転を開始する際及び停止する際にカップリング部材２５に生じるねじれを抑制することができる。従って、出力軸１７の回転角度と位置センサの回転角度との間に生じる差を少なくすることができ、出力軸の回転角度位置の検出特性に生じるヒステリシスを抑制して出力軸の位置検出精度を高めることができる。
【００６１】
上記の実施形態のように、出力軸を出力段の歯車に圧入する際に該出力軸の位置決めの基準となる位置決め突起２５ｅをカップリング部材２５の外周に形成しておくと、カップリング部材２５の中心部の孔２５ｄと外周の位置決め突起２５ｅとの双方を利用して出力軸の角度位置を決めることができるため、出力軸の取付け精度を高めることができる。
【００６２】
出力軸１７を歯車１８に取り付ける際に用いる治具の一例を図３及び図４に示した。図３（Ａ）は歯車１８に取り付ける歯車側治具３０の上面図、図３（Ｂ）は同図（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線断面図、図４（Ａ）は、出力軸に取り付ける出力軸側治具３１を正面からみて垂直面に沿って断面して示した縦断面図、図４（Ｂ）は同図（Ａ）の底面図である。
【００６３】
図３に示した歯車側治具３０は、円柱状の部材に、カップリング部材２５の外周の円筒面状の部分を隙間なく嵌合させる円筒面状の内周部３０a1と、カップリング部材２５の外周に形成された位置決め突起２５ｅを隙間なく嵌合させる位置決め突起嵌合部３０a2とを有する凹部３０ａを設けるとともに、カップリング部材２５のセンサ入力軸挿入孔２５ｄに挿入される軸部３０ｂを凹部３０の底部から起立させた構造を有している。
【００６４】
また図４に示した出力軸側治具３１は、円柱状の部材に出力軸１７を嵌合させる出力軸嵌合穴３１ａを形成したものからなっている。本実施形態では、出力軸１７が偏心軸部１７ａを有しているため、出力軸嵌合穴３１ａは、出力軸１７の本体部分を嵌合させる断面円形の第１の穴３１a1と、偏心軸部１７ａを嵌合させる第２の穴３１a2とからなっている。穴３１ａの開口部と反対側に位置する治具３１の端部には、この治具を圧入装置の可動ロッドに取り付ける際に用いられる小径の取付け部３１ｂが形成されている。
【００６５】
これらの治具３０及び３１を用いて歯車１８に出力軸１７を取り付ける際には、図５に示すように、歯車側治具３０を圧入装置の固定テーブル３２上に固定し、出力軸側治具３１を、上下方向に駆動される圧入装置の可動ロッド３３の下端に取り付ける。そして、歯車側治具３０の凹部３０ａ内に歯車１８に取り付けられたカップリング部材２５を嵌合させるとともに、軸部３０ｂをカップリング部材２５の中心部のセンサ入力軸挿入孔２５ｄ内に挿入し、歯車１８を治具３０の上端面に当接させる。
【００６６】
また出力軸側治具３１の穴３１ａ内に出力軸１７を嵌合させる。出力軸１７と穴３１ａとの嵌合は、出力軸１７を歯車１８に圧入した後、出力軸１７を穴３１ａから抜き出す作業を困難にすることがない範囲で、出力軸１７がその自重により穴３１ａから離脱して落下するのを防ぐことができる程度にきつくしておく。 上記のように、歯車１８及び出力軸１７をそれぞれ治具３０及び３１にセットした後、圧入装置の可動ロッド３３を下降させて、治具３１の下端から突出している出力軸の小径部１７ｃを歯車１８の軸心部の孔１８a1に圧入する。
【００６７】
カップリング部材２５は治具３０により一定の角度位置に位置決めされ、出力軸１７は治具３１により一定の角度位置に位置決めされるため、出力軸１７は、常にカップリング部材２５に対して一定の角度位置関係を持った状態で歯車１８に取り付けられる。
【００６８】
上記のように、出力軸１７を出力段の歯車１８に圧入する際に該出力軸の位置決めの基準となる位置決め突起２５ｅをカップリング部材２５の外周に設けておくと、カップリング部材２５の中心部の孔２５ｄと外周の突起２５ｅとの双方により出力軸の角度位置を決めることができるため、位置センサの入力軸の角度位置に対する出力軸の位置精度を高めることができる。
【００６９】
上記の実施形態では、カップリング部材２５の外周に位置決め突起２５ｅを形成して、この位置決め突起を出力軸の位置決めの基準とするようにしたが、図６（Ａ）ないし（Ｃ）に示すように、カップリング部材２５の外周に位置決め凹部２５ｆを形成して、この位置決め凹部２５ｆを出力軸の位置決めの基準として用いるようにしてもよい。出力軸の位置決めの基準として用いる位置決め凹部２５ｆは、少なくとも１つあればよいが、図６に示した例では、位置決め凹部２５ｆが周方向に等しい間隔をあけて６個設けられている。
【００７０】
上記カップリング部材を形成するに当たっては、図７に示すように、出力段の歯車１８の少なくとも突出部１８ｂをカップリング部材成形用の金型３５内にインサートして、該金型３５内に弾性樹脂材料の湯を注入することにより、カップリング部材２５を歯車の突出部１８ｂと一体化した状態で成形するのが好ましいが、この場合、図７に示されているように、歯車の突出部１８ｂを径方向に貫通した孔１８b1を設けて、この孔１８b1内に弾性材料が充填されるようにしておくのが好ましい。
【００７１】
なお図７において、３５ａは金型内に湯を注入するゲートを示している。実際には、金型３５は、分割し得るように構成されるが、図７において、金型の分割面の図示は省略されている。
【００７２】
上記のように、歯車の突出部１８ｂに孔１８b1を設けておくと、金型３５内での湯めぐりを良好にすることができるため、成形されたカップリング部材に欠陥が生じるのを防ぐことができる。また成形されたカップリング部材を構成する樹脂の一部が孔１８b1内に充填された状態になるため、カップリング部材２５の取付け強度を高くすることができる。
【００７３】
なお図７に示した例では、歯車の突出部１８ｂに孔１８b1を設けたが、孔１８b1に代えて切り欠きを設けるようにしてもよい。また突出部１８ｂを筒状に形成する代りに、断面が円弧状を呈する突出部を径方向に間隔をあけて複数個設けて、該複数の突出部相互間にカップリング部材を構成する樹脂が充填される構造にしてもよい。
【００７４】
上記の実施形態では、出力段の歯車の突出部１８ｂが歯車本体と一体に設けられている。歯車を金属により形成する場合に、このような突出部１８ｂを設けるためには、該突出部を切削加工により形成する必要があるため、歯車の製造コストがある程度高くなるのを避けられない。
【００７５】
また歯車を製造する際には、複数の歯車素材を軸線方向に並べた状態で加工装置にセットして、複数の歯車素材に同時に歯を形成する方法をとるのが好ましいが、歯車１８の軸線方向の一端に突出部１８ｂが存在する場合には、図８に示すように、一度に２つの歯車素材しか並べることができないため、歯車の製造能率を大きく向上させることができない。
【００７６】
歯車の製造能率を高めるためには、図９に示すように、多数の歯車素材を並べた状態でホブ盤などの工作機械にセットして、これらの歯車素材に同時に歯を刻設することにより、多数の歯車本体１８Ａを一度に製作するようにするのが好ましい。
【００７７】
図９に示すように一度に多数の歯車本体を製作するためには、歯車本体と突出部とを別体に形成して、歯車本体を製作した後に突出部を各歯車本体に固定するようにすればよい。
【００７８】
そこで、本発明の好ましい実施形態では、図１０に示すように、軸心部に孔１８A1を有し、軸線方向の一方の端面に孔１８A1と軸線を共有する円環状の凹部１８A2を有する歯車本体１８Ａと、図１１（Ａ）に示すように、歯車本体の凹部１８A2に嵌合する大きさの円環状のフランジ部１８B1の内周部から軸線方向の一方の側に突出部１８B2を突出させた形状を有する突出部構成部材１８Ｂとにより歯車１８を構成する。
【００７９】
突出部構成部材１８Ｂは、歯車本体１８Ａを構成する材料と同じ材料か、または歯車本体１８Ａを構成する材料と同等の強度を有する材料により形成する。歯車本体１８Ｂが金属により構成される場合には、突出部構成部材１８Ｂも金属により構成する。
【００８０】
図１１に示された突出部構成部材１８Ｂにおいては、突出部１８B2が円筒状に形成されている。このような突出部を有する突出部構成部材は、金属板をプレス加工することにより容易に量産することができる。
【００８１】
図１１（Ａ）に示した突出部構成部材１８Ｂを用いる場合には、該突出部構成部材１８Ｂをカップリング部材成形用金型内にインサートして、図１１（Ｂ）に示すように、突出部構成部材１８Ｂに弾性材料からなるカップリング部材２５を一体成形した後、図１２に示すように、突出部構成部材１８Ｂのフランジ部１８B1を歯車本体１８Ａの凹部１８A2内に嵌合させて、フランジ部１８B1を歯車本体１８Ａに固定することにより、突出部構成部材１８Ｂを歯車本体１８Ａに取り付ける。フランジ部１８B1の歯車本体１８Ａへの取付は、フランジ部１８B1を歯車本体１８Ａにスポット溶接するか、または凹部１８A2の周縁部をフランジ部１８B1側にかしめること（コーキング加工）により行なうことができる。
【００８２】
フランジ部１８B1の歯車本体１８Ａへの取付はまた、フランジ部１８B1を歯車本体の凹部１８A2内に嵌合させた後、フランジ部１８B1の周縁部を押し潰すようにコーキング加工を施して、該フランジ部１８B1の外径を拡大することにより行うようにしてもよい。
【００８３】
上記のように、突出部を歯車本体と別体に形成するようにした場合には、歯車素材に歯を刻設して歯車本体を製作する際に、多数の歯車素材を軸線方向に並べて重ね合わせた状態で工作機械にセットして、該多数の歯車素材に同時に歯を刻むことにより、図９に示すように多数の歯車本体１８Ａを同時に製作することができるため、歯車本体の製造を能率よく行なうことができる。
【００８４】
上記の各実施形態において、減速機を構成する歯車は、金属からなっていてもよく、十分な機械的強度を有する合成樹脂からなっていてもよい。
【００８５】
上記の各実施形態においては、出力軸１７の端部に偏心軸部１７ａが設けられて、この偏心軸部が負荷に連結されるようになっているが、出力軸１７に偏心軸部を設けることなく、出力軸１７をレバーなどの連結部材を介して負荷に連結したり、出力軸１７を負荷の回転軸に直結したりする場合にも本発明を適用することができる。
【００８６】
上記の実施形態では、カップリング部材の中心部に設けるセンサ入力軸挿入孔の断面形状をＤ字形としたが、センサ入力軸挿入孔の断面形状は、位置センサの入力軸とカップリング部材との間で相対的な回転が生じるのを阻止し得る形状（非円形の形状）であればよい。位置センサの入力軸の先端部の断面形状は、カップリング部材のセンサ入力軸挿入孔の断面形状に相応した形状とする。
【００８７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、減速機の出力段を構成する歯車に弾性材料からなるカップリング部材を固定して、センサ入力軸をカップリング部材を介して歯車に結合する構造にしたので、出力軸に径方向の荷重がかかって、出力軸の中心軸線がセンサ入力軸の中心軸線に対して僅かに傾いたときに、出力軸側からセンサ入力軸にかかる径方向荷重をカップリング部材により吸収することができる。従って、本発明によれば、位置センサの入力軸に大きな径方向荷重がかかるのを防ぐことができ、負荷から出力軸に径方向荷重がかかった場合に位置センサに無理な力が加わって位置センサが破損するのを防ぐことができる。
【００８８】
また本発明においては、出力段の歯車に突出部を設けて、この突出部をカップリング部材の内部に埋め込んだ状態で、該カップリング部材を歯車に固定することにより、カップリング部材を補強したため、出力軸が回転を開始する際及び停止する際に生じるカップリング部材のねじれを抑制することができる。従って、出力軸の回転角度と位置センサの入力軸の回転角度とに差が生じるのを防いで、出力軸の回転角度位置の検出特性に生じるヒステリシスを抑制することができ、出力軸の回転角度位置の検出精度を高めることができる。
【００８９】
従って、本発明によれば、出力軸の回転角度位置の検出精度を低下させることなく、出力軸側からセンサ入力軸に作用する径方向荷重により位置センサが破損するのを防ぐことができる。
【００９０】
本発明において、出力軸を出力段の歯車に圧入する際に該出力軸の位置決めの基準となる位置決め突起または位置決め凹部をカップリング部材の外周に設けた場合には、カップリング部材の中心部の孔と外周の位置決め突起または位置決め凹部との双方により出力軸の角度位置を決めることができるため、出力軸の取付け精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる減速機付き電動機の一実施形態の全体的な構成を示した断面図である。
【図２】 （Ａ）は、図１に示した電動機で用いる減速機の出力段の歯車の一構成例を示した左側面図、（Ｂ）は同歯車に出力軸が取り付けられている状態を一部断面して示した正面図、（Ｃ）は（Ｂ）の右側面図である。
【図３】 （Ａ）は図１に示した減速機付き電動機において、出力段の歯車に出力軸を取り付ける際に用いる歯車側の治具の上面図、（Ｂ）は（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線断面図である。
【図４】 （Ａ）は図１に示した減速機付き電動機において、出力段の歯車に出力軸を取り付ける際に用いる出力軸側の治具の正面縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の下面図である。
【図５】 図３及び図４に示した治具を用いて出力軸を歯車に取り付ける際の状態を示した断面図である。
【図６】 （Ａ）は、図１に示した電動機で用いる減速機の出力段の歯車の他の構成例を示した左側面図、（Ｂ）は同歯車に出力軸が取り付けられている状態を一部断面して示した正面図、（Ｃ）は（Ｂ）の右側面図である。
【図７】 本発明の一実施形態においてカップリング部材を出力段の歯車に一体成形する際の状態を概略的に示した断面図である。
【図８】 図２に示された出力段の歯車に歯を刻設する際の状態を示した正面図である。
【図９】 複数の歯車素材を並べて一度に多数の歯車本体を製作する方法を説明するための断面図である。
【図１０】 図９に示された方法により歯が刻設される歯車本体の一構成例を示した断面図である。
【図１１】 （Ａ）は図１０に示された歯車本体とともに出力段の歯車を構成する突出部構成部材を示した断面図である。（Ｂ）は（Ａ）の突出部構成部材にカップリング部材を取り付けた状態を示した断面図である。
【図１２】 図１０に示された歯車本体と図１１（Ｂ）に示された突出部構成部材とを用いて構成した出力段の歯車の断面図である。
【図１３】 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明が対象とする減速機付き電動機で用いる出力段の歯車に従来技術による示唆に従ってブッシュを取り付けた状態を示した左側面図及び歯車を断面して示した正面図である。
【符号の説明】
１：ケース、１１：電動機、２０：減速機、１７：出力軸、１８：出力段の歯車、１８ａ：歯車本体、１８a1：出力軸取付孔、１８ｂ：突出部、１８Ａ：歯車本体、１８Ｂ：突出部構成部材、１８B1：フランジ部、１８B2：突出部、２１：位置センサ、２１ｃ：位置センサの入力軸、２５：カップリング部材、２５ｄ：センサ入力軸挿入孔。

Claims (7)

1. 電動機と、前記電動機の回転軸に入力部が連結された歯車減速機と、前記歯車減速機の出力段の歯車と軸線を共有した状態で設けられて該出力段の歯車に結合された出力軸と、前記出力軸と軸線を共有した状態で配置されて前記出力段の歯車に結合された入力軸を有して前記出力軸の回転角度位置を電気信号に変換する位置センサとを備えた減速機付き電動機であって、
   前記出力段の歯車は、軸心部に出力軸取付孔を有する歯車本体と、前記出力軸取付孔の周辺部から前記歯車本体の軸線方向の一端側に突出した状態で設けられて前記歯車本体に固定された突出部とを有し、
   前記出力軸は、前記歯車本体の軸線方向の他端側から前記出力軸取付孔に圧入されて前記歯車本体に結合され、
   弾性材料により形成されていて、前記突出部の内側に配置されたコア部と前記突出部の外周側で前記コア部を取り囲む周壁部と前記突出部の先端部側で前記コア部と周壁部とを連結する連結部とを一体に有するカップリング部材が、前記突出部を前記コア部と周壁部との間に埋め込んだ状態で前記突出部に一体化されて前記出力段の歯車に固着され、
   前記カップリング部材のコア部の中心部には、前記出力軸の中心軸線と一致する回転中心軸線を有する断面形状が非円形なセンサ入力軸挿入孔が形成され、
   前記位置センサの入力軸は、前記センサ入力軸挿入孔の断面形状に相応する断面形状を有する先端部を有して、該センサ入力軸の先端部が前記センサ入力軸挿入孔に圧入されて前記出力段の歯車に結合されている減速機付き電動機。
2. 前記カップリング部材の外周には、前記出力軸を前記出力段の歯車に圧入する際に該出力軸の位置決めの基準となる位置決め突起または位置決め凹部が形成されている請求項１に記載の減速機付き電動機。
3. 前記突出部は筒状に形成されていて、該突出部を径方向に貫通した孔が形成され、該突出部を径方向に貫通した孔内に前記カップリング部材を構成する弾性材料が充填されている請求項１または２に記載の減速機付き電動機。
4. 前記突出部は筒状に形成されていて、該突出部を径方向に貫通した切欠きが少なくとも１つ設けられ、該切欠き内に前記カップリング部材を構成する弾性材料が充填されている請求項１または２に記載の減速機付き電動機。
5. 前記突出部は前記出力軸取付孔の周方向に間隔をあけて複数個設けられ、前記複数の突出部相互間の隙間内に前記カップリング部材を構成する弾性材料が充填されている請求項１または２に記載の減速機付き電動機。
6. 前記出力段の歯車の突出部は、前記歯車本体と別体に形成されて前記歯車本体に固定されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の減速機付き電動機。
7. 前記出力段の歯車の突出部は、前記歯車本体と別体に形成されて前記歯車本体の軸線方向の一端に固定されたフランジ部材に一体に形成されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の減速機付き電動機。
   【０００１】

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