JP5927078B2 - ギアードモータ - Google Patents

Description

本発明は、開閉体の開閉駆動に用いられるギアードモータに関する。

近時、便座や便蓋あるいは洗濯機の蓋などの開閉においては、使用者の労力を極力減じ、使い勝手を向上させるため自動で駆動するものが求められてきている。このような自動開閉では回転角度位置（以下、回転位置という）を検出する必要があり、そのためには角度センサを併用することになる。
そして、全体構成をコンパクトなものとするため、開閉駆動用のギアードモータに角度センサを内蔵することが好ましく、このようなセンサ内蔵型のギアードモータとして、先に本出願人が冷蔵庫の扉開閉用に提案した特開２００７−６８３２０号公報に示されるものがある。
このギアードモータは、ＤＣモータのピニオンギアに噛み合う第１の減速ギアから順次に噛み合う第２〜第５の減速ギアを経て出力軸の出力ギアに至る駆動系ギア列を備えるとともに、センサ歯車とポテンショメータを組み合わせた角度センサを有している。
角度センサはそのセンサ歯車が第４の減速ギアと噛み合っており、両ギア間の歯数比および第４〜出力ギア間の減速比に基いて出力軸の回転位置を検出しようとするものである。

特開２００７−６８３２０号公報

しかしながら、上記特開２００７−６８３２０号公報に示されたギアードモータでは、出力軸の回転に対応してセンサ歯車が回転し、回転角度（回転量）を検出することはできるが、出力軸の回転位置とセンサ歯車の回転位置とを正確に対応付ける手段を備えていない。
このため、出力軸の基準位置を目見当で定めてセンサ歯車と第４の減速ギアを噛み合わせた場合、開閉体である扉と結合した出力軸をたとえば水平状態にしてもポテンショメータの出力が水平に対応する回転位置を示さないことになる。これに較正などで対処できない場合には、センサ歯車と第４の減速ギアの噛み合い位置を変更する再組立てが必要となるので、さらに改善を図る余地が残っている。

したがって本発明は、組立て時に出力軸の回転位置とセンサ歯車の回転位置とを精度良く対応付けすることができ、角度センサが出力軸の回転位置を高精度に検出可能なギアードモータを提供することを目的とする。

本発明のギアードモータは、ケースと、該ケースにそれぞれ収納されたモータ、該モータの回転を出力軸に伝達する駆動系ギア列、および出力軸の回動角度を検出するためのセンサ歯車を備える角度センサとを有するギアードモータにおいて、ケースが複数のケース部材から構成され、センサ歯車と、駆動系ギア列におけるセンサ歯車と噛み合う参照ギアから順次出力軸までのギアとがケース部材のうちの同一部材に直接保持された支軸に支持され、出力軸の回動範囲を規制する規制手段を有していると共に、ケースがロアハウジングと該ロアハウジングの上に重なるアッパハウジングとを有して、該アッパハウジングが同一部材であり、駆動系ギア列のギアおよびセンサ歯車はそれぞれの回転軸を上下方向とし、参照ギアから出力軸までのギアがアッパハウジングの下側に配置され、アッパハウジングは、参照ギアの支持部を備える第１壁と、該第１壁より下方にオフセットした第２壁を有するとともに、両壁間の段差部に切り欠き窓を有し、センサ歯車は第２壁に支持され該第２壁の上側に配置されて、切り欠き窓から第２壁側に露出する参照ギアと噛み合うものとした。

本発明によれば、センサ歯車から出力軸までのギヤの各支軸が同一部材に支持されていることにより、軸間距離が複数部材の誤差の累積による影響を受けることなく高精度に保持されるとともに、出力軸の回動範囲を規制する規制手段を有して出力軸を初期角度位置に位置させた状態でセンサ歯車と参照ギアを噛み合わせることができるので、角度センサによって検出される出力軸の回転位置が正確に得られる。

実施の形態のギアードモータの外観を示す斜視図である。 カバーの裏面を示す斜視図である。 カバーを取り外して示すギアードモータの平面図である。 角度センサおよび第１ギアを取り外して示すギアードモータの平面図である。 アッパハウジングを示す図である。 ロアハウジング内のギアを示す平面図である。 ロアハウジングの内面を示す斜視図である。 駆動系ギア列を示す展開図である。 第１ギアの下端部の詳細を示す拡大図である。 第２ギアの軸方向端面図である。 図２におけるＢ−Ｂ部断面図である。 図２におけるＣ−Ｃ部断面図である。

次に本発明を便座や便蓋等の開閉駆動用のギアードモータに適用した実施の形態について説明する。
図１は実施の形態の外観を示す斜視図、図２はカバーの裏面を示す斜視図、図３はカバーを取り外して示すギアードモータの平面図である。なお、以下の説明においては、図１における左側を前方、右側を後方とし、手前側を左方、奥側を右方とする。

実施の形態のギアードモータ１は、それぞれ樹脂製のアッパハウジング３０、ロアハウジング７０およびカバー１０からなるケース７内にＤＣモータ２と駆動系ギア列６を収容して構成される。
アッパハウジング３０はロアハウジング７０上に重ねられ、カバー１０はアッパハウジング３０の前端部分のヘッド部３１を除く略矩形部３２上に重ねられている。アッパハウジング３０のヘッド部３１は略矩形部３２から段差状に上方に膨出して、ヘッド部３１の上面とカバー１０の上面とが面一な平坦面となっている。

ケース７の平面形は、前端部が半円形をなし、後方は一辺が当該半円に接して延びるとともに、半円よりも大きい幅を有する略矩形をなして、上記の一辺と対向する他辺は半円近傍で当該半円に連なる傾斜部を有している。アッパハウジング３０とロアハウジング７０は同一の平面輪郭を有している。
すなわち、アッパハウジング３０のヘッド部３１はその主要部が半円形部分である。ヘッド部３１の半円中心からは出力軸（出力軸部材１２１）が貫通して上方に延びている。

カバー１０は、上壁１１と側壁１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を有する皿状で、その４隅部においてネジ８でアッパハウジング３０に取り付けられている。
図１、図２に示すように、略矩形の平面輪郭内にネジ８を貫通させる取付け孔１５ａ、１５ｂを有するフランジ１４を形成するため、カバー１０の側壁１２の４箇所の角部には切り欠き凹部１３を設けてある。
とくに図２に示すように、対角線上の２箇所の取付け孔１５ａには、カバー１０の下面における開口縁に沿って突出リング１６を設けてある。
ヘッド部３１と対向する側壁１２ａには切り欠き１９を形成してヘッド部３１の部分的な突部を逃げている。
左側の側壁１２ｂの下端縁には押さえブロック１７が突出している。これについては後述する。

図３はギアードモータ１のカバー１０を取り外した状態を示し、したがって、アッパハウジング３０内の配置構成を示している。アッパハウジング３０は底壁を形成するベース３３を前述したヘッド部３１と側壁３４（３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）とで囲んで構成されている（後掲の図５も参照）。
側壁３４の上端縁には、カバー１０の取付け孔１５ａに対応させたネジ孔３５ａと取付け孔１５ｂに対応させたネジ孔３５ｂとが設けられている。ネジ孔３５ａは開口に取付け孔１５ａの突出リング１６に対応する凹部３６を備えており、突出リング１６と凹部３６の嵌め合いによりカバー１０とアッパハウジング３０間が正確に位置決めされる。

略矩形部３２の後端部左寄りには、ベース３３の下側に取り付けられたＤＣモータ２（図８参照）のピニオンギア９０がベース３３上に位置しており、右寄りに配置された第１ギア９１の大径歯車９１ａがピニオンギア９０と噛み合っている。
なお、ＤＣモータ２はベース３３に形成された取付け孔４５を通して上端壁に設けられたネジ孔５にネジ２９（図８参照）をねじ込むことによりベース３３に取り付けられるが、図３にはネジ２９を省略している。取付け孔４５は小判型の長孔となっているので、ＤＣモータ２の周方向を調整して位置決めすることができる。
カバー１０の上壁１１の裏面には、図２に示すように、ピニオンギア９０との干渉を避ける逃げ穴１８と第１ギア９１を支持する支持ボス２０が後端部に形成され、支持ボス２０は第１ギア９１の支持軸９２が挿入される軸孔２１を有している。

ＤＣモータ２の取り付け部近傍には、左側の側壁３４ｂの上端縁に切り欠き４６が形成され、ベース３３には側壁３４ｂから所定間隙をおいて切り欠き４６に対応する位置に、切り欠き４６と同幅の矩形穴４７が設けられて、ベース３３を挟んだ上下空間を連通させている。そして、とくに図示しないがＤＣモータ２からの配線が矩形穴４７から切り欠き４６を経て外部へ引き出される。
前述のカバー１０の押さえブロック１７はこの切り欠き４６に対応し、アッパハウジング３０にカバー１０を重ねたとき押さえブロック１７により配線が適度な圧力で切り欠き４６の底に押さえ付けられるように設定してある。（図１参照）
また、矩形穴４７の前側穴縁に沿って２本のピン４８が設けられている。後述する角度センサ１３０からの配線をピン４８間に通してＤＣモータ２からの配線に合流させ、まとめて切り欠き４６へ配策することができる。

ベース３３には後述する第４ギア１０９の支持ボス６４が上下両方向に突出して設けられ、さらに第４ギア１０９に関連させて角度センサ１３０を配置してある。角度センサ１３０は配線をプリントした剛性の基板１３１上にポテンショメータ１３５を備えるとともに、これらにセンサ歯車１３７の上側の軸１３８ａを下方から貫通させて構成されている（図８も参照）。なお、上側の軸１３８ａと後述する下側の軸１３８ｂはセンサ歯車１３７と一体である。
カバー１０の上壁１１の裏面前端寄りには、図２に示すように、角度センサ１３０を固定するための押さえボス２２、２４と、センサ歯車１３７の軸１３８ａを軸孔２７に挿入して回転可能に支持する支持ボス２６とが形成されている。
なお、上述した支持ボス２０、２６およびその他のボスはカバー１０の樹脂成型の際に一体に形成される。後述のアッパハウジング３０およびロアハウジング７０における各支持ボスおよびその他のボスも同様にアッパハウジング３０およびロアハウジング７０の樹脂成型の際に一体に形成される。
第４ギア１０９および角度センサ１３０については追って詳述する。

図４はアッパハウジング３０の上面から角度センサ１３０および第１ギア９１を取り外した状態を示す。
ベース３３には、角度センサ１３０の基板１３１を載置する第１支持台４９および第２支持台５１が前後方向に離間して形成され、第１支持台４９の上面にはピン５０、第２支持台５１の上面には２本のピン５２がそれぞれ設けてある。
基板１３１にはピン５０、５２に対応するピン孔１３２、１３３（図３参照）が設けられており、ピン５０、５２にピン孔１３２、１３３を嵌め込むことにより角度センサ１３０が位置決めされる。
第１支持台４９と第２支持台５１の間には角度センサ１３０のセンサ歯車１３７の下側の軸１３８ｂを支持する支持ボス５３を形成してある。支持ボス５３は軸１３８ｂを回転可能に支持する軸孔５４を有している。
ベース３３に形成された切り欠き窓５５から第４ギア１０９（小径歯車１０９ｂ）が覗いており、これにセンサ歯車１３７が噛み合う。

アッパハウジング３０はネジ孔３５ｂの隣接位置にカバー１０と同様に側壁に切り欠き凹部３７を設けて取付け孔３９ｂを有するフランジ部３８を形成し（図５の（ａ）参照）、取付け孔３９ｂを通してネジ９でロアハウジング７０に取り付けられている。
アッパハウジング３０はさらにべース３３においても、第１ギア９１の大径歯車９１ａおよび角度センサ１３０とそれぞれ上下方向に重なる位置に設けた取付け孔３９ａを通してネジ９でロアハウジング７０に取り付けられている。取付け孔３９ａはべース３３に形成した固定用穴４１ａ、４１ｂの底壁に開口している。
アッパハウジング３０の裏面側では、後掲の図５の（ｂ）に示すように、とくに取付け孔３９ａは所定高さ突出する基部４０ａ、４０ｂに開口し、その開口縁に沿って突出リング４２を設けてある。

図５はアッパハウジング３０単体を示し、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た斜視図である。
ヘッド部３１は、ベース３３を側壁３４（３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）の高さよりも上方まで膨出する厚肉として、略矩形部３２との境界を垂直な平面壁とし、外周面は側壁３４ｂ、３４ｃを前方に伸ばした上、上方に延ばした形態としている。
図５の（ａ）に示すように、略矩形部３２におけるベース３３の上面は複数の領域に区画され、モータ軸貫通孔４４および第４ギア１０９の支持ボス６４が形成されている上面第１領域Ｓ１に対して、第１支持台４９、第２支持台５１およびセンサ歯車１３７の支持ボス５３が形成されている上面第３領域Ｓ３は下方にオフセットしている。また、矩形穴４７から領域Ｓ３までの間および矩形穴４７から左側の側壁３４ｂまでの間の範囲は上面第１領域Ｓ１と上面第３領域Ｓ３の中間の高さを有する上面第２領域Ｓ２となっている。
なお、ＤＣモータ２は、その上端壁にモータ出力軸３と同軸の円形外周を有する突出部４を備え（図９参照）、突出部４を上面第１領域Ｓ１に形成されたモータ軸貫通孔４４に嵌め込むことにより、モータ出力軸３に嵌め込んだピニオンギア９０を位置決めする。

上面第１領域Ｓ１と上面第３領域Ｓ３間の段差部はその前後方向略全長にわたって切り欠き窓５５とされて上下空間を連通させている。そして、切り欠き窓５５は上面第３領域Ｓ３に及んで、当該第３領域Ｓ３側の切り欠き縁が第４ギア１０９（の小径歯車１０９ｂ）の外径と所定の間隙を有するように形成されている。
また、切り欠き窓５５の上面第１領域Ｓ１側も、その切り欠き縁がセンサ歯車１３７の外径と所定の間隙を有するか、あるいは切り欠き縁部の下面（支持ボス６４の下端面を含む）がセンサ歯車１３７の歯部の上面と所定の間隙を有して、センサ歯車１３７と上面第１領域Ｓ１側とが干渉しないように設定される。後掲の図１２では、上面第１領域Ｓ１の切り欠き縁とセンサ歯車１３７の外径との間に間隙を設けてある。

図６はアッパハウジング３０を取り外してロアハウジング７０内のギアを示す平面図である。
以下に述べる第１ギア９１から第４ギア１０９はそれぞれ大径歯車と小径歯車を備え、順次小径歯車と次のギアの大径歯車とが噛み合うようになっている。
ＤＣモータ２のピニオンギア９０に大径歯車９１ａが噛み合った第１ギア９１の小径歯車９１ｂに第２ギア９５が噛み合い、順次に第３ギア１０２、第４ギア１０９が連なり、第４ギア１０９の小径歯車１０９ｂに出力ギア１１４が噛み合って、減速機構をなす駆動系ギア列６を構成している。
なお、第４ギア１０９の小径歯車１０９ｂの上面には位置合わせマーク１１２が形成されている。
各ギアは樹脂製で、それぞれ鋼製の支持軸に回転可能に支持され、支持軸はアッパハウジング３０およびロアハウジング７０に形成された後述する支持ボス等の支持部に支持される。なお、駆動系ギア列６の各ギアの回転中心および各支持軸およびセンサ歯車１３７の回転中心はすべて平行に構成される。

以下、ギア等のアッパハウジング３０側の支持部について説明する。
図５の（ｂ）に示すように、アッパハウジング３０のベース３３の底面（下面）後端部にはＤＣモータ２の上端部を嵌め込むモータ取付け凹部４３が設けられ、モータ軸貫通孔４４が開口している。これに隣接して矩形穴４７と、第１ギア９１（の小径歯車９１ｂ）を貫通させるギア貫通孔５６とが設けられている。モータ取付け凹部４３の上壁面は矩形穴４７とギア貫通孔５６それぞれの一部まで及んでいる。
ベース３３上面の上面第１領域Ｓ１に対応する範囲でギア貫通孔５６にかかる部位から前方は、モータ取付け凹部４３の略中間の深さの略矩形凹部５８となっており、側方の上面第３領域Ｓ３に対応する底面との段差部には前述の切り欠き窓５５が開口している。

略矩形凹部５８の後部には第２ギア９５を支持する支持ボス６０が形成され、その前方には第４ギア１０９を支持する支持ボス６４が形成されている。
略矩形凹部５８との間に切り欠き窓５５を挟んだ底面には、第２ギア９５を支持する支持ボス６０の略側方位置に第３ギア１０２を支持する支持ボス６２が形成され、第４ギア１０９を支持する支持ボス６４の略側方位置には上面側でセンサ歯車１３７を支持する支持ボス５３の端部が突出している。
支持ボス６０は第２ギア９５の支持軸１００の上端が挿入される軸孔６１を有し、支持ボス６２は第３ギア１０２の支持軸１０７の上端が挿入される軸孔６３を有し、支持ボス６４は第４ギア１０９の支持軸１１１の上端が挿入される軸孔６５を有している。
ベース３３のヘッド部３１には出力ギア１１４を支持するギア支持孔６６が形成され、ヘッド部３１の前端部にはギア支持孔６６を中心とする円弧条の規制溝６８が開口している。

つぎに、ギア等のロアハウジング７０側における支持部について説明する。
図７はロアハウジング７０の内面を示し、（ａ）は左側の斜め上前方から見た斜視図、（ｂ）は右側の斜め上前方から見た斜視図である。
ロアハウジング７０は底壁７１とこれを囲む側壁７２（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ）を有し、底壁７１の下面は平坦となっている。以下、底壁７１についての説明は、とくに断らない限り、その上面の構成にかかるものである。
底壁７１は最も低い基底を第１領域Ｔ１として、互いに異なる高さを有する複数の領域に区画されている。
第１領域Ｔ１には後方から前方へ順にモータ指標７８、第３ギア１０２を支持する支持ボス８３および第４ギア１０９を支持する支持ボス８５が形成されている。またモータ指標７８と支持ボス８３の中間右寄りに第１ギア９１を支持する支持ボス７９が形成されている。

モータ指標７８を中心とする円形断面のＤＣモータ２との干渉を避けた範囲で、所定高さの第２領域Ｔ２が後側の側壁７２ｄから右側の側壁７２ｃに沿って支持ボス７９にかかるまで延びている。
また、支持ボス８３を中心とする第３ギア１０２および支持ボス８５を中心とする第４ギア１０９との干渉を避けた範囲で、第３領域Ｔ３が第２領域Ｔ２および支持ボス７９に接続して右側の側壁７２ｃに沿って前方へ延びている。第３領域Ｔ３の高さは第２領域Ｔ２の高さの略中間である。

第１ギア９１を支持する支持ボス７９は第１領域Ｔ１、第２領域Ｔ２および第３領域Ｔ３の境界にまたがった形態で、第２領域Ｔ２よりも高く突出している。
第３領域Ｔ３には第２ギア９５を支持する支持ボス８１が形成されている。
支持ボス７９は第１ギア９１の支持軸９４の下端が挿入される軸孔８０を有し、支持ボス８１は第２ギア９５の支持軸１００の下端が挿入される軸孔８２を有し、支持ボス８３は第３ギア１０２の支持軸１０７の下端が挿入される軸孔８４を有し、支持ボス８５は第４ギア１０９の支持軸１１１の下端が挿入される軸孔８６を有している。

前部（ヘッド部）には支持ボス８５を中心とする第４ギア１０９との干渉を避けた範囲で、第４領域Ｔ４が第２領域Ｔ２とほぼ同じ高さで形成されている。第４領域Ｔ４の上面には浅い所定深さの円形凹部８８の中心に出力ギア１１４を支持する支持ボス８９が形成されている。側壁７２ａは半円形を含むアッパハウジング３０のヘッド部３１と同じ外周輪郭をもって出力ギア１１４を囲む。
側壁７２ｃの上端縁および側壁７２ｂと７２ｄの角部の上端縁にはアッパハウジング３０の取付け孔３９ｂに対応するネジ孔７５ｂが設けられている。また、第２領域Ｔ２には取付け孔３９ａに対応するネジ孔７５ａを有する固定用ボス７４ａが形成され、同様の取付け孔３９ａに対応するネジ孔７５ａを有する固定用ボス７４ｂが左側の側壁７２ｂ前端部近くから内方に張り出して形成されている。

固定用ボス７４ａ、７４ｂの上面は、アッパハウジング３０の取付け孔３９ａの基部４０ａ、４０ｂの突出高さに対応して側壁７２の上端面よりも低く設定されるとともに、ネジ孔７５ａはその開口に取付け孔３９ａの突出リング４２に対応する凹部７６を備えており、突出リング４２と凹部７６の嵌め合いによりアッパハウジング３０とロアハウジング７０間が正確に位置決めされる。
なお、第４領域Ｔ４の左端は固定用ボス７４ｂに接続するまで延びており、さらに、モータ指標７８を中心とするＤＣモータ２および支持ボス８３を中心とする第３ギア１０２との干渉を避けた範囲で、第５領域Ｔ５が固定用ボス７４ｂに接続して左側の側壁７２ｂに沿って後方へ延びている。

図８はケース７内に形成された駆動系ギア列６の展開図である。
第１ギア９１は両端がカバー１０の支持ボス２０とロアハウジング７０の支持ボス７９とに支持された支持軸９４回りに回転可能で、大径歯車９１ａがアッパハウジング３０のベース３３の上側でＤＣモータ２のピニオンギア９０と噛み合い、小径歯車９１ｂがアッパハウジング３０のギア貫通孔５６を貫通してベース３３の下側に延びている。

図９は第１ギア９１の下端部の詳細を示す拡大図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は端面図である。（ａ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ部断面に相当する。
第１ギア９１がロアハウジング７０の支持ボス７９の上面と対向する軸端（ここでは小径歯車９１ｂの下端面）には、支持軸９４が貫通する軸孔９２の開口を囲む細幅の突出リング９３を形成して回転時の摩擦低減を図っている。とくに詳細図示はしないが、カバー１０の支持ボス２０の下面と対向する軸端にも、支持軸９４が貫通する軸孔９２の開口を囲む同様の突出リングを形成して回転時の摩擦低減を図っている。さらに、ロアハウジング７０およびアッパハウジング３０の各支持ボスと対向する以下の第２ギア９５〜第４ギア１０９の軸端についても同様である。

図８に戻って、第２ギア９５は両端がアッパハウジング３０の支持ボス６０とロアハウジング７０の支持ボス８１とに支持された支持軸１００回りに回転可能で、大径歯車９５ａが第１ギア９１の小径歯車９１ｂと噛み合い、その下方に大径歯車９５ａから別体に分割された小径歯車９５ｂを位置させている。
大径歯車９５ａはドラム状をなしてその外周に歯を備えている。第２ギア９５の軸方向端面図である図１０に示すように、大径歯車９５ａは歯部の内側にカム面９６を備え、小径歯車９５ｂは基部９７の周方向等間隔に外周から同一の周方向に延びてそれぞれ先端にカム面９６と係合する爪９９を備える３本のアーム９８を有している。これにより、通常はロック状態となって小径歯車９５ｂと大径歯車９５ａが一体に回転するが、大径歯車９５ａと小径歯車９５ｂ間に所定以上の相対回転トルクが加わったときにはアーム９８が弾性変形して爪９９がカム面９６を滑り相対回転するトルクリミッタＴＬが形成されている。
上記の所定以上の相対回転トルクとしては、便座や便蓋を持ち上げることが可能なトルクより大きなトルクに設定される。

なお、大径歯車９５ａのカム面９６は、アーム９８が基部９７から延びる方向（図１０における反時計方向）に小径歯車９５ｂが回転した場合に爪９９と係合する面の（小径歯車９５ｂの回転中心を中心とする円周との）傾きが小さく、アーム９８が基部９７から延びる方向と逆の方向（図１０における時計方向）に小径歯車９５ｂが回転した場合に爪９９と係合する面の傾きが大きい。このためアーム９８が弾性変形して爪９９がカム面９６を滑り相対回転するトルクは小径歯車９５ｂの回転方向によらず同じになっている。

図８に戻って、第３ギア１０２は両端がアッパハウジング３０の支持ボス６２とロアハウジング７０の支持ボス８３とに支持された支持軸１０７回りに回転可能で、大径歯車１０２ａが第２ギア９５の小径歯車９５ｂと噛み合い、その下方に小径歯車１０２ｂを位置させている。
大径歯車１０２ａは軸筒１０３から径方向に延びた接続壁１０４を介して軸方向上方に延びたドラム状をなしてその外周に歯を備え、小径歯車１０２ｂは接続壁１０４から下方に延びたドラム状をなしてその外周に歯を備えている。そして、とくに支持軸１０７が貫通する軸孔１０５が開口する軸筒１０３の下端は小径歯車１０２ｂの下端よりも上方に位置して、小径歯車１０２ｂの内壁１０６が支持ボス８３に回転可能に嵌合している。

第４ギア１０９は両端がアッパハウジング３０の支持ボス６４とロアハウジング７０の支持ボス８５とに支持された支持軸１１１回りに回転可能で、大径歯車１０９ａが第３ギア１０２の小径歯車１０２ｂと噛み合い、その上方に小径歯車１０９ｂを位置させている。
大径歯車１０９ａは小径歯車１０９ｂの下端から接続壁１１０を介して下方に延びたドラム状をなしてその外周に歯を備えている。
小径歯車１０９ｂはアッパハウジング３０におけるベース３３の第３領域Ｓ３の上面より高い位置まで延びて、上端部が切り欠き窓５５に臨んでいる。

出力軸１１３は出力ギア１１４と出力軸部材１２１とからなる。
出力ギア１１４は軸筒１１５に接続壁１１６を介して接続したドラム状をなしてその外周に歯を備えている。軸筒１１５の接続壁１１６に略対応する位置から下部の内壁１１７は平滑な円筒面をなして、ロアハウジング７０の支持ボス８９に回転可能に嵌合している。なお、軸筒１１５の下端は歯の下端よりも下方まで延びて、ロアハウジング７０の円形凹部８８の底面に着座している。

軸筒１１５の接続壁１１６に略対応する位置から上部の内壁は、下部の内壁１１７より大きな内径を有して、出力軸部材１２１を保持する保持穴１１８とされている。保持穴１１８は全長にわたって２面幅部１１９を有し、２面幅部１１９には不図示の軸方向のキー溝が形成されている。
軸筒１１５の上部の外周は平滑な円筒面をなして、アッパハウジング３０におけるヘッド部３１のギア支持孔６６に回転可能に支持されている。
ギア支持孔６６は、ヘッド部３１の上壁開口端に、軸筒１１５を支持している部分より小径でかつ保持穴１１８における２面幅部１１９の２面幅より大径の小径部６６ａを有している。

出力軸部材１２１は基本形状が円筒の樹脂製または金属製で、軸方向略中央の所定幅の嵌合部１２２を残して、外周の上部および下部にそれぞれ２面幅部１２３、１２４を備えている。嵌合部１２２は小径部６６ａに回転可能に嵌合し、下部の２面幅部１２４は軸筒１１５の保持穴１１８の２面幅部１１９に対応し、保持穴１１８のキー溝に対応するキー突条１２５を有している。
出力軸部材１２１は所定の圧入関係をもってその下部が保持穴１１８に挿入され、出力ギア１１４と一体的に結合されている。

出力ギア１１４の外周縁（歯部）上端からは板状のストッパ片１２０が上方に突出して、アッパハウジング３０のベース３３に形成された規制溝６８に進入しており、出力ギア１１４の回動角度範囲を規制するようになっている。なお、ストッパ片１２０形成部位を含む周方向所定範囲は歯の形成を廃してある（図６参照）。

以上の構成になる駆動系ギア列６により、ＤＣモータ２の回転は減速して出力ギア１１４に伝達され、出力軸１１３を便座または便蓋の例えば支軸に連結することにより、便座または便蓋を略水平位置から９０°を越える所定角度位置まで駆動することができる。
また第２ギア９５に所定以上のトルクが加わったとき大径歯車９５ａと小径歯車９５ｂ間が相対回転するトルクリミッタＴＬが形成されているので、ＤＣモータ２の停止状態で便座等を急に開閉したり、ＤＣモータ２による駆動方向と逆方向に便座等を開閉した場合でも、ＤＣモータ２や各ギア、その支持軸あるいは支持ボス等に過大な力がかかることによる破損が防止される。

つぎに、角度センサ１３０の取り付け構造について説明する。
図１１は図２におけるＢ−Ｂ部断面図、図１２は図２におけるＣ−Ｃ部断面図である。
角度センサ１３０は、基板１３１上にポテンショメータ１３５を備え、センサ歯車１３７を基板１３１の下方に位置させるとともに、センサ歯車１３７の軸１３８ａが基板１３１およびポテンショメータ１３５を貫通している。ポテンショメータ１３５は内部の不図示のロータリー部が軸１３８ａと一体に回転するようになっている。
ここでは、センサ歯車１３７の歯数は第４ギア１０９の小径歯車１０９ｂの歯数と近似させてある。

基板１３１は、図３に示されたように、羽子板状の平面形を有し、細幅の前端部にピン孔１３２を、広幅の後端部に２つのピン孔１３３を備えて、前述のように、アッパハウジング３０の第１支持台４９および第２支持台５１のピン５０、５２に各ピン孔１３２、１３３を嵌め込んでいる。
また、先の図２に示されたカバー１０の押さえボス２４は第２支持台５１のピン５２に対応して設定され、ピン５２が挿入可能な孔２５を有しており、押さえボス２２は第１支持台４９のピン５０の後側近接位置に設定されている。

とくに図１１に示すように、基板１３１は第１支持台４９および第２支持台５１の上面に着座するとともに、カバー１０の押さえボス２２、２４によって押さえつけられて位置固定される。そして、カバー１０とアッパハウジング３０の支持ボス２６、５３に支持されたセンサ歯車１３７の軸１３８ａが回転すると、ポテンショメータ１３５がその回転角度を検出、出力する。
なお、ポテンショメータ１３５は検出可能な絶対角度範囲が１回転（３６０°）内に限定されているので、出力軸１１３（出力ギア１１４）がその最大回転角度まで回転したとき出力ギア１１４から第４ギア１０９を経てセンサ歯車１３７に至る間の増速比によるセンサ歯車１３７の回転角度が３６０°未満となるように、それぞれの歯数が設定される。

図１２に示されるように、センサ歯車１３７はアッパハウジング３０のベース３３における上面第３領域Ｓ３の上面すれすれを回転し、ベース３３の上面第１領Ｓ１の裏面側（略矩形凹部５８）から切り欠き窓５５（図４参照）に露出する第４ギア１０９の小径歯車１０９ｂと噛み合っている。
なお、この部分の組立てに当たっては、センサ歯車１３７はあらかじめポテンショメータに対する初期角度位置にしておく。そして、出力ギアまで含む駆動系ギア列６をアッパハウジング３０のベース３３の下側に組み付け、アッパハウジング３０をロアハウジング７０にネジ２９で固定した後、出力ギア１１４をそのストッパ片１２０が規制溝６８の一端に当接するまで回転させて初期角度位置にしてから、センサ歯車１３７を上方から第４ギア１０９に噛み合わせる。出力ギア１１４を初期角度位置にしたかどうかは位置合わせマーク１１２が切り欠き窓５５から露出する位置に来ているかどうかでも確認できる。

センサ歯車１３７は軸方向直近で軸１３８ｂが支持ボス５３に支持され、第４ギア１０９の小径歯車１０９ｂのセンサ歯車１３７との噛み合い部はその支持軸１１１を支持する支持ボス６４直近の上端であり、いずれの支持ボス５３、６４も同じアッパハウジング３０のベース３３に形成されている。したがってその軸間距離は、複数部材の誤差の累積による影響を受けることなく、駆動系ギア列６に制動を掛けることのない範囲で歯間のバックラッシュが極力小さくなるように設定された適正値に安定して高精度に保持される。

なお、センサ歯車１３７は第４ギア１０９の小径歯車１０９ｂと歯数が近似して小径となっており、軸間距離が小さいので、この点でもバックラッシュが小さい。
また、駆動系ギア列６はトルクリミッタＴＬを含んでいるが、このトルクリミッタＴＬはセンサ歯車１３７が噛み合う第４ギア１０９よりＤＣモータ２側の第２ギア９５に形成されているので、出力ギア１１４と第４ギア１０９間に滑りを発生させることはなく、出力軸１１３の回転位置を角度センサ１３０によって常に高精度で検出することができる。

本実施の形態では、ＤＣモータ２が発明におけるモータに該当し、カバー１０、アッパハウジング３０およびロアハウジング７０がケースを構成するケース部材に該当し、また、第４ギア１０９が参照ギアに該当する。そして、ストッパ片１２０と規制溝６８とで規制手段を構成している。
センサ歯車１３７の軸１３８ｂ、第４ギア１０９の支持軸１１１および出力ギア１１４の軸筒１１５が発明における支軸に該当する。
アッパハウジング３０の上面第１領域Ｓ１が第１壁に、上面第３領域Ｓ３が第２壁に該当し、支持ボス６４が参照ギアの支持部に該当する。
また、取付け孔３９ａ、３９ｂからネジ孔７５ａ、７５ｂにネジ９をねじ込む部位が固定部に該当している。そして、基板１３１が配線基板に該当する。

本実施例は以上のように構成され、カバー１０、アッパハウジング３０およびロアハウジング７０からなるケース７に駆動系ギア列６と角度センサ１３０を収納したギアードモータ１において、角度センサ１３０のセンサ歯車１３７と、これと噛み合う駆動系ギア列６の第４ギア１０９、出力ギア１１４とが同一のアッパハウジング３０に直接保持された軸（支持軸、軸筒）に支持されているものとしたので、センサ歯車１３７と第４ギア１０９の軸間距離が高精度に保持される。すなわち、角度センサ１３０のセンサ歯車１３７の下側の軸１３８ｂを支持する支持ボス５３と、第４ギア１０９を回転可能に支持する支持軸１１１の上端が挿入される軸孔６５が同一のアッパハウジング３０に構成される。
さらに、出力ギア１１４に設けたストッパ片１２０とアッパハウジング３０に形成した規制溝６８により出力軸１１３の回動範囲を規制するようにしているので、出力軸１１３の初期角度位置である規制溝６８の一端にストッパ片１２０を位置させた状態でセンサ歯車１３７と第４ギア１０９を噛み合わせることができる。
これらにより、角度センサ１３０によって検出される出力軸１１３の回転位置が正確に得られる。

第４ギア１０９がアッパハウジング３０の下側に配置され、アッパハウジング３０は第４ギア１０９を支持する支持ボス６４を備える上面第１領域Ｓ１（略矩形凹部５８）とこれより下方にオフセットした上面第３領域Ｓ３を有するとともに、両者間の段差部に切り欠き窓５５を有し、センサ歯車１３７は上面第３領域Ｓ３に支持されてその上側に配置され、切り欠き窓５５から上面第３領域Ｓ３側に露出する第４ギア１０９と噛み合うので、第４ギア１０９をアッパハウジング３０の下側に組み込むとともに出力軸１１３を初期角度位置にした状態で、その後、上方からセンサ歯車１３７を取り付けることができる。
切り欠き窓５５は、第４ギア１０９のセンサ歯車１３７と噛み合っている歯に隣接する所定数の他の歯まで上面第３領域Ｓ３側に露出させているので、第４ギア１０９の位置合わせマーク１１２を確認できるなどセンサ歯車１３７を取り付ける作業が容易である。

アッパハウジング３０とロアハウジング７０とをネジ９で結合する固定部（取付け孔３９ａ、ネジ孔７５ａ）は第１ギア９１と軸方向で重なる位置と、センサ歯車１３７と重なる位置とに設けられているので、それぞれの回転軸と直交する平面スペースを必要とせず、ギアードモータ全体を小型のものとすることができる。
また、角度センサ１３０の基板１３１は、アッパハウジング３０の上面第３領域Ｓ３上に配置される一方、アッパハウジング３０の下側に配置された第３ギア１０２とその軸方向において重なっているので、この点でも平面スペースを必要とせず、ギアードモータ全体をさらに小型のものとすることができる。

出力軸１１３は第４ギア１０９に対して減速され、出力軸１１３の最大回転角度が１８０°未満の所定値に規制される一方、出力軸１１３の最大回転角度に対応するセンサ歯車１３７の最大回転角度を３６０°未満に設定することにより、出力軸１１３の回転角度よりセンサ歯車１３７の回転角度が大きくなり、角度センサ１３０の検出精度が向上する。

なお、実施の形態ではモータをＤＣモータとしたが、これに限らず、制御目的に応じてステッピングモータやその他適宜に選択することができる。
また、駆動系ギア列６はＤＣモータ２のピニオンギア９０と出力軸１１３の出力ギア１１４との間に第１ギア９１から第４ギア１０９を備えて５段の減速機構を形成するものとしたが、これに限定されず、任意の段数を選択可能である。

センサ歯車１３７と噛み合う参照ギアを出力ギア１１４と噛み合う第４ギア１０９としたが、第３ギア１０２などさらに前段のギアを参照ギアとしてセンサ歯車１３７を噛み合わせてもよい。ただし、出力ギア１１４からセンサ歯車１３７までの累積バックラッシュがより小さい点で、参照ギアは出力ギア１１４と噛み合う最終段の第４ギア１０９とした実施の形態が有利である。
また、実施の形態では支軸としての軸１３８ｂはセンサ歯車１３７と一体の回転軸、支持軸１１１は第４ギア１０９と別体の固定軸、そして軸筒１１５は出力ギア１１４と一体で支持ボス８９に対して回転する回転軸としたが、支軸は回転軸であるか固定軸であるかを問わず、同一部材に直接保持されていればよい。

実施の形態では、規制手段として、ストッパ片１２０を出力ギア１１４に設け、規制溝６８をアッパハウジング３０に形成したが、これに限定されず、アッパハウジング３０にストッパ片を形成し、出力ギア１１４に規制溝を形成してもよい。
さらには、ストッパ片と規制溝を出力ギア１１４とロアハウジング７０の間、すなわち、ストッパ片と規制溝の一方を出力ギア１１４に形成し、ストッパ片と規制溝の他方をロアハウジング７０に形成することもできる。ただし、規制手段の構成の一部をアッパハウジング３０側に形成している実施の形態が、アッパハウジング３０がセンサ歯車１３７を支持しているのと同じ部材であることから初期角度位置の対応関係などにおける精度が高い点で有利である。

角度センサ１３０の基板１３１は剛性のものとしたが、これに限定されず、例えばフレキシブル基板であってもよい。
実施の形態は便座や便蓋等の開閉駆動用ギアードモータとして説明したが、本発明は洗濯機のカバーや冷蔵庫の扉、その他の用途のギアードモータにも適用可能である。

１ ギアードモータ
２ ＤＣモータ
３ モータ出力軸
４ 突出部
５ ネジ孔
６ 駆動系ギア列
７ ケース
８、９ ネジ
１０ カバー
１１ 上壁
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 側壁
１３ 切り欠き凹部
１４ フランジ
１５ａ、１５ｂ 取付け孔
１６ 突出リング
１７ 押さえブロック
１８ 逃げ穴
１９ 切り欠き
２０、２６ 支持ボス
２１ 軸孔
２２、２４ 押さえボス
２５ 孔
２７ 軸孔
２９ ネジ
３０ アッパハウジング
３１ ヘッド部
３２ 略矩形部
３３ ベース
３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ 側壁
３５ａ、３５ｂ ネジ孔
３６ 凹部
３７ 切り欠き凹部
３８ フランジ
３９ａ、３９ｂ 取付け孔
４０ａ、４０ｂ 基部
４１ａ、４１ｂ 固定用穴
４２ 突出リング
４３ モータ取付け凹部
４４ モータ軸貫通孔
４５ 取付け孔
４６ 切り欠き
４７ 矩形穴
４８ ピン
４９ 第１支持台
５０、５２ ピン
５１ 第２支持台
５３ 支持ボス
５４ 軸孔
５５ 切り欠き窓
５６ ギア貫通孔
５８ 略矩形凹部
６０、６２、６４ 支持ボス
６１、６３、６５ 軸孔
６６ ギア支持孔
６６ａ 小径部
６８ 規制溝
７０ ロアハウジング
７１ 底壁
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ 側壁
７４ａ、７４ｂ 固定用ボス
７５ａ、７５ｂ ネジ孔
７６ 凹部
７８ モータ指標
７９、８１、８３、８５、８９ 支持ボス
８０、８２、８４、８６ 軸孔
８８ 円形凹部
９０ ピニオンギア
９１ 第１ギア
９１ａ 大径歯車
９１ｂ 小径歯車
９２ 軸孔
９３ 突出リング
９４、１００、１０７、１１１、 支持軸
９５ 第２ギア
９５ａ 大径歯車
９５ｂ 小径歯車
９６ カム面
９７ 基部
９８ アーム
９９ 爪
１０２ 第３ギア
１０２ａ 大径歯車
１０２ｂ 小径歯車
１０３ 軸筒
１０４ 接続壁
１０５ 軸孔
１０６ 内壁
１０９ 第４ギア
１０９ａ 大径歯車
１０９ｂ 小径歯車
１１０ 接続壁
１１２ 位置合わせマーク
１１３ 出力軸
１１４ 出力ギア
１１５ 軸筒
１１６ 接続壁
１１７ 内壁
１１８ 保持穴
１１９ ２面幅部
１２０ ストッパ片
１２１ 出力軸部材
１２２ 嵌合部
１２３、１２４ ２面幅部
１２５ キー突条
１３０ 角度センサ
１３１ 基板
１３２、１３３ ピン孔
１３５ ポテンショメータ
１３７ センサ歯車
１３８ａ、１３８ｂ 軸
Ｓ１ 上面第１領域
Ｓ２ 上面第２領域
Ｓ３ 上面第３領域
Ｔ１ 第１領域
Ｔ２ 第２領域
Ｔ３ 第３領域
Ｔ４ 第４領域
Ｔ５ 第５領域
ＴＬ トルクリミッタ

Claims (11)

1. ケースと、該ケースにそれぞれ収納されたモータ、該モータの回転を出力軸に伝達する駆動系ギア列、および出力軸の回動角度を検出するためのセンサ歯車を備える角度センサとを有するギアードモータにおいて、
   前記ケースが複数のケース部材から構成され、
   前記センサ歯車と、前記駆動系ギア列における前記センサ歯車と噛み合う参照ギアから順次前記出力軸までのギアとが支軸に支持され、
   前記支軸は前記ケース部材のうちの同一部材に直接保持され、
   前記出力軸の回動範囲を規制する規制手段を有していると共に、
   前記ケースがロアハウジングと該ロアハウジングの上に重なるアッパハウジングとを有して、該アッパハウジングが前記同一部材であり、
   前記駆動系ギア列のギアおよび前記センサ歯車はそれぞれの回転軸を上下方向とし、
   前記参照ギアから前記出力軸までのギアが前記アッパハウジングの下側に配置され、
   前記アッパハウジングは、前記参照ギアの支持部を備える第１壁と、該第１壁より下方
   にオフセットした第２壁を有するとともに、両壁間の段差部に切り欠き窓を有し、
   前記センサ歯車は前記第２壁に支持され該第２壁の上側に配置されて、前記切り欠き窓
   から第２壁側に露出する前記参照ギアと噛み合うことを特徴とするギアードモータ。
2. 前記規制手段が、前記出力軸と前記ケースの一方に設けたストッパ片と、前記出力軸と前記ケースの他方に設けられ前記ストッパ片と係合可能で前記出力軸まわりの周方向に延びる規制溝とからなることを特徴とする請求項１に記載のギアードモータ。
3. 前記切り欠き窓は、前記参照ギアの前記センサ歯車と噛み合っている歯に隣接する所定数の他の歯まで前記第２壁側に露出させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のギアードモータ。
4. 前記出力軸が前記アッパハウジングに支持され、
   前記ストッパ片が前記出力軸と前記アッパハウジングの一方に設けられ、前記規制溝が出力軸と前記アッパハウジングの他方に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のギアードモータ。
5. 前記アッパハウジングと前記ロアハウジングは複数の固定部で互いに結合され、
   前記固定部の１つが前記駆動系ギア列におけるいずれかのギアと軸方向に重なる位置に設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載のギアードモータ。
6. 前記固定部と重なるギアが前記モータのピニオンギアと噛み合うギアであることを特徴とする請求項５に記載のギアードモータ。
7. 前記アッパハウジングと前記ロアハウジングは複数の固定部で互いに結合され、
   前記固定部の１つが前記センサ歯車と軸方向に重なる位置に設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載のギアードモータ。
8. 前記角度センサが前記アッパハウジングの前記第２壁上に配置される配線基板を含み、
   前記駆動系ギア列における前記参照ギアと異なる少なくとも１つのギアが前記アッパハウジングの下側において軸方向に前記配線基板と重なっていることを特徴とする請求項１に記載のギアードモータ。
9. 前記参照ギアが前記出力軸の歯車と噛み合うギアであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１に記載のギアードモータ。
10. 前記出力軸は前記参照ギアに対して減速され、
    前記出力軸の最大回転角度が１８０°未満の所定値に規制されるとともに、前記出力軸の最大回転角度に対応する前記センサ歯車の最大回転角度が３６０°未満に設定されていることを特徴とする請求項９に記載のギアードモータ。
11. 前記駆動系ギア列における各ギアがそれぞれ大径歯車と小径歯車とを有して、前記モータの回転が順次減速して前記出力軸に伝達されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１に記載のギアードモータ。

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