JP6684672B2 - トルクリミッタおよび開閉部材駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯車機構の途中に配置されるトルクリミッタ、および、歯車機構によって駆動力を伝達して蓋や扉などの開閉部材を駆動する開閉部材駆動装置に関する。

蓋や扉などの開閉部材を開閉する開閉部材駆動装置は特許文献１に記載されている。同文献の開閉部材駆動機構は、開状態の炊飯器の蓋を閉じるものであり、モータと、モータの駆動力を蓋体が連結された出力軸に伝達する歯車機構とを備える。

特許第３０７６７２２号公報

蓋や扉などの開閉部材は人によって操作されることがある。例えば、開閉部材駆動装置によって開閉部材が閉方向に駆動されているときに、人によって開閉部材が開方向に操作されることがある。このような場合には、歯車機構に外部から過度な負荷が入力される。従って、歯車機構にトリクリミッタを備えていなければ、歯車機構を構成する各歯車やモータを破損させる可能性がある。また、開閉部材が人によって操作される機会は頻繁に発生する可能性があるので、歯車機構が備えるトルクリミッタには、耐久性が要求される。

本発明の課題は、かかる点に鑑みて、歯車機構の途中に配置することが容易で耐久性を備えるトルクリミッタを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のトルクリミッタは、第１歯部を備える第１歯車と、第２歯部を備え前記第１歯車に同軸に連結された第２歯車と、前記第１歯車と前記第２歯車との間で回転を伝達する回転伝達機構と、を有し、前記第２歯部は、前記第１歯部に対して前記第１歯車および前記第２歯車の軸線方向の第１方向の側に位置し、前記第２歯車は、外周面に前記第２歯部を備える筒部と、前記筒部の内周側で当該筒部の軸線と交差する方向に延びる板部と、前記板部から前記筒部の内周側を前記第１方向とは反対の第２方向に突出する環状壁部とを備え、前記第１歯車は、前記第１歯部の前記第１方向の側に前記環状壁部の内周側に挿入される挿入部を備え、前記回転伝達機構は、前記環状壁部の前記第２方向の端から当該環状壁部を前記軸線方向に延びるスリットと、前記スリットに挿入されて前記軸線方向に延びるシャフトと、前記挿入部の外周面を前記軸線方向に延びて前記シャフトの内周側部分が挿入された溝部と、前記環状壁部を囲んで当該環状壁部と前記筒部との間に挿入されて前記シャフトが前記環状壁部から外周側へ突出したときに当該シャフトを内周側に付勢する付勢力を発揮するコイルバネと、前記環状壁部における前記第２方向の端の外周側への変位を規制する規制部材と、を備えることを特徴とする。

本発明では、同軸に配置された第１歯車および第２歯車の一方の歯車を、歯車機構の輪列を構成する一つの歯車に噛合させ、他方の歯車を、第１歯車および第２歯車の一方の歯車を噛合させた歯車よりも駆動力伝達方向の下流側に位置する歯車に噛合させることにより、歯車機構の途中にトルクリミッタを配置できる。ここで、トルクリミッタは、通常は、第２歯車の環状壁部のスリットに挿入されたシャフトの内周側部分が、環状壁部の内周側に位置する第１歯車の挿入部の外周面の溝部に挿入されて当該溝部に係止した状態とな
っている。従って、第１歯車と第２歯車とは一体に回転する。一方、第１歯車または第２歯車に過度な負荷が伝達された場合には、第１歯車と第２歯車との相対回転が許容される。すなわち、外部から伝達された過度な負荷によって第１歯車と第２歯車とが相対回転を開始すると、シャフトは溝部から外れて挿入部の外周面に乗り上げ、コイルバネの付勢力に抗して外周側に移動する。これにより、第１歯車と第２歯車との相対回転が許容されるので、第１歯車および第２歯車のいずれか一方に伝達された過度な負荷が、他方に伝達されることを防止できる。よって、外部からの過度の負荷により歯車機構を構成する歯車などを破損させることがない。

ここで、シャフトが溝部から外れて挿入部の外周面に乗り上げる際には、シャフトは環状壁部におけるスリットの開口縁に当接して、開口縁を周方向に押し広げようとする。これにより、環状壁部における板部の側の端に応力が発生するので、外部からの過大な負荷の入力が頻繁にあると、環状壁部が破損しやすいという問題がある。かかる問題に対して、本発明では、回転伝達機構が、環状壁部における第２方向の端の外周側への変位を規制する規制部材を備える。これにより、シャフトが環状壁部の開口縁を周方向に押し広げようとしたときに環状壁部の変位が規制される。従って、環状壁部の板部の側の端部分に応力が発生することを抑制できる。よって、環状壁部の破損を防止でき、トルクリミッタの耐久性が向上する。

本発明において、前記規制部材は、前記第１歯車と一体に設けられていることが望ましい。このようにすれば、規制部材を独立した一つの部材として設ける場合と比較して、トルクリミッタを構成する部品の点数を抑制できる。

本発明において、前記第１歯車は、前記コイルバネに前記第２方向から対向して当該コイルバネの前記軸線方向への移動範囲を規定するコイルバネ移動規制部を備えることが望ましい。コイルバネ移動規制部が第２方向からコイルバネに対向すれば、筒部と環状壁部との間に配置されたコイルバネの軸線方向における移動範囲は、板部とコイルバネ移動規制部との間の範囲に規定される。ここで、コイルバネの軸線方向における移動範囲が規定されれば、コイルバネとシャフトとの位置が軸線方向でずれることを防止できる。これにより、シャフトが外周側に移動したときにコイルバネがシャフトを付勢する付勢力が不安定となることを防止できる。

本発明において、前記第１歯車は、前記シャフトに前記第２方向から対向して当該シャフトの前記軸線方向の移動範囲を規定するシャフト移動規制部を備えることが望ましい。シャフト移動規制部が第２方向からシャフトに対向すれば、スリットに挿入されたシャフトの軸線方向における移動範囲は、スリットの第１方向の端とシャフト移動範囲規制部との間の範囲に規定される。ここで、シャフトの軸線方向における移動範囲が規定されれば、コイルバネとシャフトとの位置が軸線方向でずれることを防止できる。これにより、シャフトが外周側に移動したときにコイルバネがシャフトを付勢する付勢力が不安定となることを防止できる。

この場合において、前記環状壁部は、前記第２方向の端部分に外径寸法が小さい小径部を備えており、前記シャフト移動規制部は、径方向で前記小径部の外周側に位置して、前記第２方向から前記シャフトの前記第２方向の端面に対向するものとすることができる。このようにすれば、環状壁部のスリットに挿入されているシャフトに対して、第２方向からシャフト移動規制部を対向させることが容易となる。

本発明において、前記環状壁部と前記板部との境界部分には、アールが設けられていることが望ましい。このようにすれば、シャフトが外周側に移動する際に応力が発生しやすい環状壁部の板部の側の端にアールが設けられるので、かかる応力によって環状壁部の板
部の側の端が損傷することを防止或いは抑制できる。

本発明において、前記回転伝達機構は、前記スリットとして前記軸線回りの等角度間隔に設けられた複数のスリットを備え、前記シャフトとして前記複数のスリットと同数のシャフトを備えることが望ましい。このようにすれば、シャフトが溝部から外れて挿入部の外周面に乗り上げる際に、シャフトが環状壁部におけるスリットの開口縁を周方向に押し広げようとする力が周方向の複数箇所に均等に分散される。これにより、環状壁部における板部の側の端の特定箇所に応力が集中することを防止できるので、環状壁部の破損を防止或いは抑制できる。

本発明において、前記環状壁部は、前記第２方向の端に、前記第２方向に向かって内周側に傾斜するテーパー形状の面取り面を備えることが望ましい。このようにすれば、環状壁部と筒部との間にコイルバネを挿入することが容易となるので、トルクリミッタの組み立て作業が容易となる。

本発明において、前記第１歯車は、前記軸線方向で連結された第１部材および第２部材を備え、前記第１部材は、前記第１歯部を備え、前記第２部材は、前記挿入部を備えるものとすることができる。このようにすれば、第２部材の挿入部を環状壁部の内周側に挿入した後に第１部材と第２部材とを連結できるので、トルクリミッタの組み立て作業が容易となる。

本発明において、前記第１部材は、樹脂製であり、前記第２部材は、金属製とすることができる。このようにすれば、第１歯車の全体を樹脂製とした場合と比較して、第１歯車におけるシャフトが当接する部分（挿入部）の強度を上げることができる。また、第１歯車の全体を金属製とした場合と比較して、トルクリミッタの製造コストを抑制できる。

次に、本発明の開閉部材駆動装置は、モータと、前記モータの駆動力を開閉部材が連結される出力軸に伝達する歯車機構と、を有し、前記歯車機構は、上記のトルクリミッタを備え、前記モータの駆動力は、前記第１歯車および前記第２歯車を介して前記出力軸に伝達されることを特徴とする。

本発明の開閉部材駆動装置は、モータの駆動力を開閉部材が連結される出力軸に伝達する伝達機構の途中にトルクリミッタを備える。従って、モータの駆動によって開閉部材を回転駆動しているときに、外部からの力によって開閉部材が駆動方向とは逆方向に移動した場合でも、歯車機構を構成する歯車やモータが損傷することを防止できる。

本発明によれば、トルクリミッタを、歯車機構を構成する歯車として設置できる。また、トルクリミッタの回転伝達機構における環状壁部の破損を防止或いは抑制できるので、トルクリミッタが耐久性を備える。

本発明を適用した開閉部材駆動装置の説明図である。 ケースを取り除いた自動自動閉装置を第２方向から見た場合の斜視図である。 ケースを取り除いた自動自動閉装置を第１方向から見た場合の斜視図である。 第２複合歯車（トルクリミッタ）の斜視図および断面図である。 第２複合歯車の分解斜視図である。 第２複合歯車を構成する大径歯車と小径歯車のそれぞれの斜視図である。 第５複合歯車およびポテンショメータの斜視図である。 第５複合歯車の分解斜視図および第２歯車部材の斜視図である。 開閉部材が開位置および閉位置にある場合の、出力歯車、出力軸、および、第５複合歯車の斜視図である。 開閉部材が人により操作された場合の出力歯車、出力軸、および、第５複合歯車の斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の一形態である開閉部材駆動装置を説明する。

（全体構成）
図１（ａ）は開閉部材駆動装置の説明図であり、図１（ｂ）は開閉部材駆動装置による蓋体の閉動作の説明図である。図１（ａ）に示すように、開閉部材駆動装置１は、開閉部材２が連結される自動閉装置４、スイッチ５、検出器６、および、制御部７を備える。図１（ｂ）に示すように、開閉部材２は、箱体３に対して起立する開位置２Ｂと箱体３に沿って平伏する閉位置２Ａとの間を９０°の角度範囲に渡って両方向に回転する。開閉部材駆動装置１は、開状態とされた蓋や扉などの開閉部材２を回動させて所定の閉位置２Ａに配置する。開閉部材２が閉位置２Ａに配置されると、箱体３に設けた収納部が開閉部材２により封鎖された状態となる。なお、開閉部材２の閉位置２Ａと開位置２Ｂの位置及び角度範囲は、実施例に限定されるものではなく、用途に応じて設定される。

自動閉装置４は、ケース１０と、開閉部材２が連結される出力軸１１を備える。出力軸１１における開閉部材２との連結部１２はケース１０の軸受孔１３から外側に露出する。開閉部材２はその回転中心軸が出力軸１１に同軸に連結される。以下の説明では、出力軸１１の軸線をＬ０とし、自動閉装置４において軸線Ｌ０に沿う方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向の第１方向を第１方向Ｘ１とし、第１方向Ｘ１とは反対側を第２方向Ｘ２とする。

図２はケースを取り除いた自動閉装置４を第２方向Ｘ２から見た場合の斜視図である。図３はケースを取り除いた自動閉装置４を第１方向Ｘ１から見た場合の斜視図である。図３および図４に示すように、ケース１０内には自動閉装置４の駆動源となるモータ１５と、開閉部材２が連結される出力軸１１と、モータ１５の駆動力を出力軸１１に伝達する歯車機構１６と、ポテンショメータ１７が収納されている。歯車機構１６は減速機構である。ポテンショメータ１７は、ポテンショ歯車１８と、ポテンショ歯車１８の回転角度位置を検出する検出部１９を備える。

図３に示すように、モータ１５は、ケース１０内において、第１方向Ｘ１にモータ出力軸１５ａが突出する姿勢で配置されている。歯車機構１６は、モータ出力軸１５ａに取り付けられたピニオン２２と、ピニオン２２と噛合する第１複合歯車２３と、第１複合歯車２３と噛合する第２複合歯車（トルクリミッタ）２４と、第２複合歯車２４と噛合する第３複合歯車２５と、第３複合歯車２５と噛合する第４複合歯車２６と、第４複合歯車２６と噛合する第５複合歯車２７と、第５複合歯車２７と噛合する出力歯車２８を備える。

第１複合歯車２３は、図３に示すように、ピニオン２２と噛合する第１大径歯車部分２３ａと、第１大径歯車部分２３ａの第２方向Ｘ２の側に同軸に設けられた第１小径歯車部分２３ｂを備える。第２複合歯車２４は、第１小径歯車部分２３ｂと噛合する第２大径歯車部分２４ａと、第２大径歯車部分２４ａの第２方向Ｘ２の側に同軸に設けられた第２小径歯車部分２４ｂを備える。第３複合歯車２５は、第２小径歯車部分２４ｂと噛合する第３大径歯車部分２５ａと、第３大径歯車部分２５ａの第１方向Ｘ１の側に同軸に設けられた第３小径歯車部分２５ｂを備える。第４複合歯車２６は、第３小径歯車部分２５ｂと噛合する第４大径歯車部分２６ａと、第４大径歯車部分２６ａの第１方向Ｘ１の側に同軸に設けられた第４小径歯車部分２６ｂを備える。第５複合歯車２７は、第４小径歯車部分２
６ｂと噛合する第５大径歯車部分２７ａと、第５大径歯車部分２７ａの第２方向Ｘ２の側に同軸に設けられた第５小径歯車部分２７ｂを備える。第５小径歯車部分２７ｂは、Ｘ方向（第５小径歯車部分２７ｂの軸線方向）で離間する位置に設けられた第１歯部２７ｃと第２歯部２７ｄを備える。第１歯部２７ｃは第２歯部２７ｄの第１方向Ｘ１の側に位置する。出力歯車２８は第５小径歯車部分２７ｂの第１歯部２７ｃと噛合する。第５小径歯車部分２７ｂの第２歯部２７ｄには、ポテンショメータ１７のポテンショ歯車１８が噛合する。

図２に示すように、第１複合歯車２３は、Ｘ方向に延びる第１支軸３１に回転可能に支持されている。第２複合歯車２４は、Ｘ方向に延びる第２支軸３２に回転可能に支持される。第３複合歯車２５は、Ｘ方向に延びる第３支軸３３に回転可能に支持される。第４複合歯車２６は、Ｘ方向に延びる第４支軸３４に回転可能に支持される。第５複合歯車２７は、Ｘ方向に延びる第５支軸３５に回転可能に支持される。第１支軸３１、第２支軸３２、第３支軸３３、第４支軸３４および第５支軸３５のＸ方向の両端部分は、それぞれケース１０に設けられた支持部（不図示）に支持されている。

出力歯車２８は扇形歯車である。出力歯車２８と出力軸１１は同軸に配置されている。すなわち、出力軸１１と出力歯車２８の軸線Ｌ０は一致している。出力歯車２８（扇形歯車）の要（回転中心）にはＸ方向に貫通する軸受孔２９が設けられている。

図３に示すように、出力軸１１は、軸線Ｌ０に沿ってＸ方向に延びる出力軸本体部３７と、出力軸本体部３７から軸線Ｌ０と直交する方向に突出する腕部３８を備える。出力軸本体部３７と腕部３８とは一体に回転する。出力軸本体部３７には、開閉部材２を連結するための連結部１２が設けられている。連結部１２は出力軸本体部３７をＸ方向に貫通する貫通孔である。連結部１２（貫通孔）をＸ方向から見た場合の開口形状はＤ字形状である。出力軸１１は、出力軸本体部３７が出力歯車２８の軸受孔２９に回転可能に支持されている。また、出力軸１１はケース１０に回転可能に支持されている。

ここで、各歯車（ピニオン２２、第１複合歯車２３、第２複合歯車２４と、第３複合歯車２５、第４複合歯車２６、第５複合歯車２７および出力歯車２８）において、他の歯車が噛合する歯部には、ポテンショ歯車１８と噛合する第２歯部２７ｄを除き、グリスなどの潤滑剤が塗布されている。なお、潤滑剤としてオイルやコーティング剤が用いられる場合もある。

（第２複合歯車）
図４から図６を参照して第２複合歯車２４を詳細に説明する。図４（ａ）は第２方向Ｘ２から見た場合の第２複合歯車２４の斜視図であり、図４（ｂ）は第２複合歯車２４をその軸線に沿って切断した断面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図５は第２複合歯車２４の分解斜視図である。図６（ａ）は第２複合歯車２４を構成する大径歯車を第２方向Ｘ２から見た場合の斜視図であり、図６（ｂ）は第２複合歯車２４を構成する小径歯車を第１方向Ｘ１から見た場合の斜視図である。図４に示すように、第２複合歯車２４は、第２支軸３２に回転可能に支持された大径歯車（第２歯車）４１および小径歯車（第１歯車）４２と、大径歯車４１と小径歯車４２との間で回転を伝達する回転伝達機構４３を備える。

図４および図５に示すように、大径歯車４１は外周面に第１複合歯車２３と噛合する大径歯部（第２歯部）４１ａを備える筒部４５と、筒部４５の内周面のＸ方向の途中位置（第１方向Ｘ１の開口に近い位置）から径方向を内周側に突出する環状の板部４６と、板部４６から筒部４５の内周側を第２方向Ｘ２に突出する環状壁部４７とを備える。板部４６の中心には第２支軸３２が貫通する貫通孔４８が設けられている。筒部４５と環状壁部４
７とは径方向に隙間を開けて同軸に設けられている。環状壁部の第２方向Ｘ２の端は筒部４５の内周側に位置する。

図６（ａ）に示すように、環状壁部４７は、第２方向Ｘ２の端部分に外径寸法が小さい小径部４９を備える。また、環状壁部４７は、第２方向Ｘ２の端に、第２方向Ｘ２に向かって内周側に傾斜するテーパー形状の面取り面４９ａを備える。環状壁部４７と板部４６との境界部分にはアール５０が設けられている。換言すれば、環状壁部４７は、板部４６の側の端部分に、板部４６の側に向かって、厚さ寸法が増加する肉厚部分（アール５０）を備える。

図４（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、小径歯車４２は、第３複合歯車２５と噛合する小径歯部（第１歯部）５３ａを備える軸部５３と、大径歯車４１の環状壁部４７の内周側に挿入される挿入部５４と、軸部５３と挿入部５４の間から径方向に広がる環状板部５５と、環状板部５５の外周縁から第１方向Ｘ１に延びる環状筒部５６を備える。また、小径歯車４２は軸部５３および挿入部５４をＸ方向に貫通する貫通孔４２ａを備える。貫通孔４２ａには第２支軸３２が貫通する。

挿入部５４は軸部５３の第１方向Ｘ１の側に位置する。挿入部５４は第２支軸３２と同軸の環状の外周面５４ａを備える。環状筒部５６は、軸部５３および挿入部５４と同軸であり、挿入部５４における第２方向Ｘ２の端部分の外周側に位置する。環状筒部５６の第１方向Ｘ１の先端部分の内周側には、先端側から切り欠かれた環状段部５７が設けられている。環状段部５７は、内周側を向く環状周壁面５７ａと、第１方向Ｘ１を向く環状端面５７ｂを備える。

小径歯車４２の挿入部５４を大径歯車４１の環状壁部４７に挿入して第２複合歯車２４を構成した状態では、環状筒部５６の第１方向Ｘ１の先端部分は大径歯車４１の筒部４５と環状壁部４７との間に挿入され、環状板部５５の第２方向Ｘ２の端面が大径歯車４１の筒部４５の第２方向Ｘ２の端面とが同一平面上に位置する。

ここで、図４（ｂ）および図５に示すように、小径歯車４２は、Ｘ方向に同軸に連結された第１部材５８および第２部材５９を備える。第１部材５８は軸部５３、環状板部５５および環状筒部５６を備える。また、第１部材５８は軸部５３の第１方向Ｘ１の端面に矩形の凹部６０を備える。第２部材５９は挿入部５４を備える。また、第２部材５９は挿入部５４の第２方向Ｘ２の端面に矩形の凸部６１を備える。第１部材５８と第２部材５９とを連結する際には、第１部材５８の凹部６０に第２部材５９の凸部６１が挿入される。第１部材５８は樹脂製であり、第２部材５９は焼結金属からなる。

回転伝達機構４３は、図５に示すように、大径歯車４１の環状壁部４７に設けられた４本のスリット６３と、各スリット６３にそれぞれ挿入された金属製の４本のシャフト６４を備える。図６に示すように、各スリット６３は、環状壁部４７の第２方向Ｘ２の端から板部４６に向かって当該環状壁部４７を切り欠いて設けられている。各スリット６３はＸ方向に延びて板部４６に達する。４本のスリット６３は第２支軸３２の軸線Ｌ１回り（第２複合歯車２４の軸線Ｌ１回り）で等角度間隔に設けられている。従って、環状壁部４７は、周方向に等間隔で配列された４枚の円弧壁６５から構成されている。

図５に示すように、各シャフト６４は円柱形状であり、Ｘ方向に延びる。各シャフト６４は金属製である。４本のシャフト６４はそれぞれスリット６３に挿入されている。ここで、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、各シャフト６４の直径は、各スリット６３の周方向の幅よりも短い。また、各シャフト６４の直径は、環状壁部４７（円弧壁６５）の径方向の厚みよりも長い。各シャフト６４の長さ寸法は、板部４６から環状壁部４７の小
径部４９までの高さ寸法よりも短い。

また、回転伝達機構４３は、図４（ｃ）および図５に示すように、小径歯車４２の挿入部５４の外周面５４ａに設けられた４本の溝部６６と、大径歯車４１の筒部４５と環状壁部４７との間に挿入されたコイルバネ６７と、を備える。４本の溝部６６は第２複合歯車２４の軸線Ｌ１回りで等角度間隔に設けられている。図４（ｃ）に示すように、各溝部６６には、各スリット６３に挿入された各シャフト６４の内周側部分が挿入される。コイルバネ６７は、その内周側が環状壁部４７の外周面５４ａに接触する状態で筒部４５と環状壁部４７との間に挿入されている。コイルバネ６７は、シャフト６４が環状壁部４７から外周側へ突出したときに当該シャフト６４を内周側に付勢する付勢力を発揮する。

さらに、回転伝達機構４３は、図４（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、環状壁部４７における第２方向Ｘ２の端の外周側への変位を規制する規制部６８（規制部材）、シャフト６４のＸ方向への移動範囲を規定するシャフト移動規制部６９、および、コイルバネ６７のＸ方向への移動範囲を規定するコイルバネ移動規制部７０を備える。規制部６８、シャフト移動規制部６９、および、コイルバネ移動規制部７０は、小径歯車４２の環状筒部５６に設けられている。

規制部６８は、環状筒部５６において環状段部５７の第２方向Ｘ２に隣り合う部分である。規制部６８は、環状筒部５６の小径部４９の半径方向の外側に、極僅かな隙間を開けて対向する。これにより、規制部６８は、環状壁部４７の第２方向Ｘ２の端部分が外周側に変位しようとしたときに、当該環状壁部４７の第２方向Ｘ２の端部分に外周側から当接して、その変位を規制する。シャフト移動規制部６９は、環状筒部５６の環状段部５７において第１方向Ｘ１を向く環状端面５７ｂである。シャフト移動規制部６９は小径部４９の半径方向の外側に位置する。これにより、シャフト移動規制部６９はスリット６３に挿入された状態のシャフト６４とＸ方向で隙間を開けて対向する。なお、環状段部５７の環状周壁面５７ａは、後述するようにシャフト６４が外周側に移動した場合でも、シャフト６４と干渉することがない位置に設けられている。

第２複合歯車２４を構成する際には、まず、大径歯車４１の環状壁部４７の４つのスリット６３の間に各シャフト６４を挿入する。次に、環状壁部４７と筒部４５との間にコイルバネ６７を配置する。その後、第１部材５８の挿入部５４の溝部６６とスリット６３との角度位置に位置合わせして、第１部材５８（挿入部５４）を環状壁部４７の内周側に挿入する。これにより、４本のシャフト６４のそれぞれは、その内周側の一部分が挿入部５４の各溝部６６に嵌り込んだ状態となる。また、環状壁部４７の外周側に位置するコイルバネ６７は、各シャフト６４を内周側に向って付勢する付勢力を発揮するものとなる。その後、第２部材５９を第１部材５８と連結する。これにより第２複合歯車２４の組み立てが完了する。第２複合歯車２４が組み立てられると、大径歯車４１は第２大径歯車部分２４ａを構成し、小径歯車４２は第２小径歯車部分２４ｂを構成する。

ここで、第２複合歯車２４は、通常は、コイルバネ６７の付勢力によって、４本のシャフト６４のそれぞれが挿入部５４の各溝部６６に嵌り込んだ状態に維持される。従って、大径歯車４１と小径歯車４２は一体に回転する。

一方、例えば、出力軸１１の側から歯車機構１６に過大な力が入力された場合には、この力によって大径歯車４１と小径歯車４２が相対回転する。すなわち、出力軸１１の側から歯車機構１６に過大な力が入力されると、小径歯車４２と大径歯車４１との角度位置が位置合わせした角度位置からずれる。これにより、小径歯車４２の挿入部５４の溝部６６の位置は、大径歯車４１のスリット６３から周方向にずれるので、シャフト６４はコイルバネ６７の付勢力に抗して溝部６６から外周側に外れて、挿入部５４の外周面５４ａに乗
り上げる。これにより、小径歯車４２と大径歯車４１の相対回転が許容される。従って、出力軸１１の側から入力された過大な力は第２複合歯車２４で減衰され、駆動力伝達方向の上流側（モータ１５側）に過大な力が伝達されることがない。このように、第２複合歯車２４はトルクリミッタとして機能する。

（第５複合歯車およびポテンショメータ）
次に、図７および図８を参照して第５複合歯車２７およびポテンショメータ１７を説明する。図７は第５複合歯車２７およびポテンショメータ１７を取り出して示す斜視図である。図７では第５複合歯車２７およびポテンショメータ１７を第１方向Ｘ１から見ている。図８（ａ）は第５複合歯車２７の分解斜視図であり、図８（ｂ）は第５複合歯車２７を構成する第２歯車を第２方向Ｘ２から見た場合の斜視図である。図７に示すように、第５複合歯車２７は、第５大径歯車部分２７ａを構成する大径歯車７５と第５小径歯車部分２７ｂを構成する小径歯車７６を備える。大径歯車７５と小径歯車７６とは同軸に連結されている。大径歯車７５は、筒状であり、第４複合歯車２６と噛合する大径歯部７５ａを備える。

図８に示すように、小径歯車７６は、出力歯車２８が噛合する第１歯部７７ａを有する第１歯車部材７７と、ポテンショ歯車１８が噛合する第２歯部７８ａを有する第２歯車部材７８を備える。第１歯車部材７７と第２歯車部材７８は第５複合歯車２７の軸線Ｌ２上に配列されて同軸に連結されている。第１歯部７７ａと第２歯部７８ａとは同一の歯を備える。すなわち、第１歯部７７ａと第２歯部７８ａとは、歯底円、歯先円、歯数および歯の形成ピッチが同一である。

第１歯車部材７７は、外周面に第１歯部７７ａを備える軸部７９と、軸部７９から第１方向Ｘ１に同軸に突出する突出部８０を備える。突出部８０は、軸線Ｌ２を挟んだ両側に互いに平行に延びる平面を備える。大径歯車７５の中心孔７５ｂは凸部８０と嵌合する形状を備える。第１歯車部材７７の突出部８０が大径歯車７５の中心孔７５ｂに挿入されることにより、大径歯車７５と小径歯車７６は連結されて一体に回転する。

第２歯車部材７８は第２歯部７８ａの第１方向Ｘ１の側の隣に筒状の歯欠損部８１を備える。従って、第１歯車部材７７と第２歯車部材７８を連結して小径歯車７６を構成すると、小径歯車７６は、第１歯部７７ａ、Ｘ方向で第１歯部７７ａと離間する第２歯部７８ａ、および、第１歯部７７ａと第２歯部７８ａとの間に設けられた歯欠損部８１を備えるものとなる。歯欠損部８１は、径方向で第１歯部７７ａの歯底７７ｂおよび第２歯部７８ａの歯底７８ｂとは異なる高さに位置する外周面８１ａを備える。本例では、外周面８１ａは、第１歯部７７ａの歯底７７ｂおよび第２歯部７８ａの歯底７７ｂよりも径方向の内周側に位置する。ここで、大径歯車７５は樹脂製であり、第１歯車部材７７は金属製であり、第２歯車部材７８は樹脂製である。

図８（ｂ）に示すように、第２歯車部材７８は、第１歯車部材７７の側の端面の周方向に離間する２か所にＸ方向に突出する第１突起８２ａと第２突起８２ｂとを備える。一方、図８（ａ）に示すように、第１歯車部材７７は、第２歯車部材７８の側の端面に第１突起８１を受け入れ可能な第１凹部８３ａと、軸線方向から第２突起８２ｂを受け入れ可能な第２凹部８３ｂとを備える。ここで、第１突起８２ａと第２突起８２ｂとは大きさが相違しており、第２突起８２ｂは第１突起８２ａよりも大きい。また、第２突起８２ｂは第１凹部８３ａに挿入不能な大きさである。第１突起８２ａを第１凹部８３ａに挿入した場合には、第１突起８２ａは第１凹部８３ａに周方向で隙間なく嵌合する。これにより、第１歯車部材７７と第２歯車部材７８とを連結したときに、第１歯部７７ａの位相と第２歯部７８ｂの位相とを予め定めた関係に設定できる。

ここで、小径歯車７６は、出力歯車２８と噛合する第１歯部７７ａと、ポテンショ歯車１８が噛合する第２歯部７８ａとが第５複合歯車２７の軸線Ｌ２方向（Ｘ方向）で離間しており、第１歯部７７ａと第２歯部７８ａとの間に、第１歯部７７ａの歯底７７ｂおよび第２歯部７８ａの歯底７８ｂと高さの異なる歯欠損部８１を備える。従って、出力歯車２８および第１歯部７７に塗布されたグリスが、第２歯部７８ａに付着することが抑制される。これにより、グリスが、第２歯部７８ａからポテンショ歯車１８を伝わって、検出部１９に達することを防止できるので、ポテンショメータ１７に誤動作が発生することを防止できる。

（出力歯車および出力軸）
図９および図１０は出力歯車２８、出力軸１１、および、第５複合歯車２７を第１方向Ｘ１から見た場合の斜視図である。図９（ａ）は開閉部材２が開位置２Ｂに配置された場合の出力歯車２８および出力軸１１の状態を示し、図９（ｂ）は開閉部材２が閉位置２Ａに配置された場合の出力歯車２８および出力軸１１の状態を示す。図１０は、開閉部材駆動装置１によって開閉部材２が開位置２Ｂと閉位置２Ａの途中まで移動したときに、開閉部材２が人により操作されて閉位置２Ａに配置された場合の出力歯車２８および出力軸１１の状態を示す。

図２、図３および図９に示すように、出力歯車２８は扇形歯車である。出力歯車２８は開閉部材２が回動する角度範囲に対応する角度範囲の歯部２８ａを備える。出力歯車２８は、自動閉装置４が開閉部材２を閉位置２Ａに向って駆動する際に第１回転方向Ｓ１（図９におけるＣＷ方向）に回転する。なお、出力歯車２８の第１回転方向Ｓ１（ＣＷ方向）は、当該出力歯車２８と噛合する第５複合歯車２７の第１回転方向Ｒ１（ＣＣＷ方向）とは反対方向である。

図９に示すように、出力歯車２８は、第１方向Ｘ１の端面２８ｂに、第１回転方向Ｓ１の前端面２８ｃから第１回転方向Ｓ１とは反対の第２回転方向Ｓ２に向って切り欠かれた切り欠き凹部８８を備える。切り欠き凹部８８において第１回転方向Ｓ１とは反対の第２回転方向Ｓ２の端を規定している内壁面は、腕部３８に当接可能な当接部８８ａである。出力歯車２８は、開閉部材２が開位置２Ｂと閉位置２Ａとの間を移動する間に、図９（ａ）に示す出力歯車開位置２８Ｂと、図９（ｂ）に示す出力歯車閉位置２８Ａの間を回転する。

出力軸１１は、軸線Ｌ０に沿ってＸ方向に延びる出力軸本体部３７と、軸線Ｌ０と直交する径方向に延びる腕部３８を備える。腕部３８をＸ方向から見た場合の形状は、出力軸本体部３７から離れるのに伴って先細りとなっている。図９に示すように、腕部３８は第１回転方向Ｓ１の前方から切り欠き凹部８８に収容可能である。腕部３８における第１回転方向Ｓ１の後側面は出力歯車２８に設けられた当接部８８ａが第１回転方向Ｓ１の後方から当接する被当接部３８ａである。

自動閉装置４が開閉部材２を閉方向Ｃに移動させる際には、図９（ａ）に示すように、モータ１５の正方向への駆動により第５複合歯車２７が第１回転方向Ｒ１に回転する。出力歯車２８が第１回転方向Ｓ１に回転すると、出力歯車２８の当接部８８ａ（切り欠き凹部８８の内壁面）が第１回転方向Ｓ１の後方から出力軸１１の腕部３８に当接して、出力軸１１を出力歯車２８に供回りさせる。これにより、開閉部材２が閉位置２Ａに到達すると、図９（ｂ）に示す状態となる。

（制御系）
次に、開閉部材駆動装置１の制御系は、図１（ａ）に示すように、ＣＰＵなどを備える制御部７を備える。制御部７の入力側には、自動閉装置４に閉動作を開始させるスイッチ
５と、開閉部材２が箱体３と当接する閉位置２Ａに配置されたことを検出する検出器６が接続されている。また、制御部７の入力側にはポテンショメータ１７の検出部１９が接続されている。制御部７の出力側にはモータ１５が接続されている。

（開閉部材の閉動作）
制御部７は、スイッチ５が操作されると、モータ１５を正方向に駆動して開閉部材２を閉位置２Ａに向って駆動する。また、制御部７は、ポテンショメータ１７の検出部１９からの出力に基づいて開閉部材２の位置を監視して、モータ１５の回転を制御する。さらに、制御部７は、モータ１５を駆動した後に、検出器６によって開閉部材２が閉位置２Ａに達したことが検出されると、モータ１５を停止させる。その後、制御部７は、モータ１５を逆方向に駆動して出力歯車２８を出力歯車開位置２８Ｂに戻す。

自動閉装置４が開閉部材２を閉方向Ｃに移動させる際には、図９（ａ）に示すように、モータ１５の正方向への駆動により第５複合歯車２７が第１回転方向Ｒ１に回転する。これにより、出力軸１１が出力歯車２８に供回する。そして、開閉部材２が閉位置２Ａに到達すると、図９（ｂ）に示す状態となる。

ここで、出力軸１１は出力歯車２８に噛合して回転するのではなく、出力歯車２８の当接部８８ａが出力軸１１の腕部３８に当接することにより、出力歯車２８と共に第１回転方向Ｓ１に回転する。従って、モータ１５の駆動により出力歯車２８が第１回転方向Ｓ１に回転して出力軸１１が出力歯車２８と供回りしているときに（開閉部材２が閉方向Ｃに駆動されているときに）、開閉部材２が人力によって操作されて閉方向Ｃに移動した場合には、図１０に示すように、開閉部材２に連結された出力軸１１と、出力軸１１と一体に回転する腕部３８のみが第１回転方向Ｓ１に回転して、腕部３８の被当接部３８ａが出力歯車２８の当接部８８ａから第１回転方向Ｓ１の前方に離間する。従って、人が開閉部材２を閉方向Ｃに移動させたときに、歯車機構１６において出力軸１１よりも駆動力伝達方向の上流側に位置する歯車機構１６やモータ１５が負荷として作用することがない。よって、開閉部材２を弱い力で閉方向Ｃに移動させることができる。

また、本例では、開閉部材２が閉位置２Ａに配置されたことが検出されると、制御部７はモータ１５を逆方向に駆動して出力歯車２８を出力歯車開位置２７Ｂに戻す。従って、閉位置２Ａに配置された開閉部材２が人によって開方向に移動させられる場合などに、開閉部材２に連結された出力軸１１の回転が出力歯車２８に伝達されることを回避できる。よって、閉位置２Ａに配置された開閉部材２を、人による弱い力で開方向に移動させることができる。

さらに、本例では、歯車機構１６がトルクリミッタ（第２複合歯車２４）を備える。従って、モータ１５の駆動により出力歯車２８が第１回転方向Ｓ１に回転して出力軸１１が出力歯車２８と供回りしているときに開閉部材２が駆動方向とは反対方向に操作された場合などに、開閉部材２の側から出力軸１１を介して歯車機構１６に入力される過度な負荷は、トルクリミッタ２４（第２複合歯車２４）により減衰される。すなわち、トルクリミッタ２４に出力歯車２８の側から過度な負荷が入力されると、小径歯車４２と大径歯車４１との相対回転が許容され、小径歯車４２に伝達された過度な負荷が、大径歯車４１に伝達されることを防止できる。よって、外部からの過度の負荷により歯車機構１６を構成する歯車やモータ１５などを破損させることがない。

ここで、小径歯車４２と大径歯車４１が相対回転を開始する際には、シャフト６４は小径歯車４２の挿入部５４の溝部６６から外れて、挿入部５４の外周面５４ａに乗り上げる。また、シャフト６４が溝部６６から挿入部５４の外周面５４ａに乗り上げる際には、シャフト６４は大径歯車４１の環状壁部４７におけるスリット６３の開口縁に当接して、開
口縁を周方向に押し広げようとする。従って、外部から歯車機構１６への過大な負荷の入力が頻繁にあると、環状壁部４７における板部４６の側の端に発生する応力によって環状壁部４７が破損しやすいという問題がある。

かかる問題に対して、本例では、回転伝達機構４３が、環状壁部４７における第２方向Ｘ２の端の外周側への変位を規制する規制部６８を備える。これにより、シャフト６４が環状壁部４７の開口縁を周方向に押し広げようとしときに環状壁部４７の変位が規制される。従って、環状壁部４７の板部４６の側の端部分に応力が発生することを抑制できる。よって、環状壁部４７の破損を防止でき、トルクリミッタ２４の耐久性が向上する。

また、回転伝達機構４３はスリット６３として軸線Ｌ１回りの等角度間隔に設けられた複数のスリット６３を備え、シャフト６４として複数のスリット６３と同数のシャフト６４を備える。従って、シャフト６４が溝部６６から挿入部５４の外周面５４ａに乗り上げる際に、シャフト６４が環状壁部４７におけるスリット６３の開口縁を周方向に押し広げようとする力が周方向の複数箇所に均等に分散される。これにより、環状壁部４７における板部４６の側の端の特定箇所に応力が集中することを防止できるので、環状壁部４７の破損を防止或いは抑制できる。

さらに、シャフト６４が外周側に移動する際に応力が発生しやすい環状壁部４７の板部４６の側の端に、アール５０が設けられる。従って、かかる応力によって環状壁部４７の板部４６の側の端が損傷することを防止或いは抑制できる。

また、本例では、小径歯車４２はシャフト６４の軸線Ｌ１方向の移動範囲を規定するシャフト移動規制部６９と、コイルバネ６７の軸線Ｌ１方向の移動範囲を規定するコイルバネ移動規制部７０を備える。これにより、シャフト６４とコイルバネ６７が軸線Ｌ１方向でずれることを防止できるので、シャフト６４が外周側に移動したときにコイルバネ６７がシャフト６４を付勢する付勢力が不安定となることを防止できる。なお、シャフト移動規制部６９は、環状壁部４７に設けられた小径部４９の外周側に位置して第２方向Ｘ２からシャフト６４の第２方向Ｘ２の端面に対向する。従って、環状壁部４７のスリット６３に挿入されているシャフト６４に対して、第２方向Ｘ２からシャフト移動規制部６９を対向させることが容易である。

さらに、本例では、第１部材５８は、樹脂製であり、第２部材５９は、金属製である。従って、小径歯車４２の全体を樹脂製とした場合と比較して、小径歯車４２におけるシャフト６４が当接する部分（挿入部５４）の強度を上げることができる。また、小径歯車４２の全体を金属製とした場合と比較して、第２複合歯車２４（トルクリミッタ２４）の製造コストを抑制できる。

なお、上記の例では、第２複合歯車２４（トルクリミッタ２４）の小径歯車４２に、規制部６８、シャフト移動規制部６９、および、コイルバネ移動規制部７０を設けているが、これらを小径歯車４２とは別体に設けてもよい。すなわち、規制部６８、シャフト移動規制部６９、および、コイルバネ移動規制部７０を備える環状筒部４５を、小径歯車４２とは別部材としてもよい

（その他の実施の形態）
上記の例は、本発明を自動閉装置４に適用したものであるが、開閉部材２を開位置２Ｂに配置する自動開装置に適用することもできる。また、上記の例では、開閉部材駆動装置１（自動閉装置４）は開閉部材２を上下方向に回動させているが、開閉部材２を水平方向に回動させてもよい。

また、第２複合歯車２４（トルクリミッタ２４）を用いる場合には、モータ１５などの駆動源からの駆動力が小径歯車４２に伝達され、小径歯車４２から大径歯車４１を介して出力されるようにすることもできる。

１・・・開閉部材駆動装置
１１・・・出力軸
１５・・・モータ
１６・・・歯車機構
２４・・・第２複合歯車（トルクリミッタ）
４１・・・大径歯車（第２歯車）
４２・・・小径歯車（第１歯車）
４２ａ・・・大径歯部（第１歯部）
４３・・・回転伝達機構
４５・・・筒部
４６・・・板部
４７・・・環状壁部
４９・・・小径部
４９ａ・・・面取り面
５０・・・アール
５３ａ・・・小径歯部（第２歯部）
５４・・・挿入部
５４ａ・・・外周面
５８・・・第１部材
５９・・・第２部材
６３・・・スリット
６４・・・シャフト
６６・・・溝部
６７・・・コイルバネ
６８・・・規制部（制部材）
６９・・・シャフト移動規制部
７０・・・コイルバネ移動規制部
Ｌ１・・・第２複合歯車（トルクリミッタ）の軸線
Ｘ・・・軸線方向
Ｘ１・・・第１方向
Ｘ２・・・第２方向

Claims (11)

1. 第１歯部を備える第１歯車と、
   第２歯部を備え前記第１歯車に同軸に連結された第２歯車と、
   前記第１歯車と前記第２歯車との間で回転を伝達する回転伝達機構と、を有し、
   前記第２歯部は、前記第１歯部に対して前記第１歯車および前記第２歯車の軸線方向の第１方向の側に位置し、
   前記第２歯車は、外周面に前記第２歯部を備える筒部と、前記筒部の内周側で当該筒部の軸線と交差する方向に延びる板部と、前記板部から前記筒部の内周側を前記第１方向とは反対の第２方向に突出する環状壁部とを備え、
   前記第１歯車は、前記第１歯部の前記第１方向の側に前記環状壁部の内周側に挿入される挿入部を備え、
   前記回転伝達機構は、前記環状壁部の前記第２方向の端から当該環状壁部を前記軸線方向に延びるスリットと、前記スリットに挿入されて前記軸線方向に延びるシャフトと、前記挿入部の外周面を前記軸線方向に延びて前記シャフトの内周側部分が挿入された溝部と、前記環状壁部を囲んで当該環状壁部と前記筒部との間に挿入されて前記シャフトが前記環状壁部から外周側へ突出したときに当該シャフトを内周側に付勢する付勢力を発揮するコイルバネと、前記環状壁部における前記第２方向の端の外周側への変位を規制する規制部材と、を備えることを特徴とするトルクリミッタ。
2. 請求項１において、
   前記規制部材は、前記第１歯車と一体に設けられていることを特徴とするトルクリミッタ。
3. 請求項１または２において、
   前記第１歯車は、前記コイルバネに前記第２方向から対向して当該コイルバネの前記軸線方向への移動範囲を規定するコイルバネ移動規制部を備えることを特徴とするトルクリミッタ。
4. 請求項１から３のうちのいずれか一項において、
   前記第１歯車は、前記シャフトに前記第２方向から対向して当該シャフトの前記軸線方向の移動範囲を規定するシャフト移動規制部を備えることを特徴とするトルクリミッタ。
5. 請求項４において、
   前記環状壁部は、前記第２方向の端部分に外径寸法が小さい小径部を備えており、
   前記シャフト移動規制部は、径方向で前記小径部の外周側に位置して、前記第２方向から前記シャフトの前記第２方向の端面に対向することを特徴とするトルクリミッタ。
6. 請求項１から５のうちのいずれか一項において、
   前記環状壁部と前記板部との境界部分には、アールが設けられていることを特徴とするトルクリミッタ。
7. 請求項１から６のうちのいずれか一項において、
   前記回転伝達機構は、前記スリットとして前記軸線回りの等角度間隔に設けられた複数のスリットを備え、前記シャフトとして前記複数のスリットと同数のシャフトを備えることを特徴とするトルクリミッタ。
8. 請求項１から７のうちのいずれか一項において、
   前記環状壁部は、前記第２方向の端に、前記第２方向に向かって内周側に傾斜するテーパー形状の面取り面を備えることを特徴とするトルクリミッタ。
9. 請求項１から８のうちのいずれか一項において、
   前記第１歯車は、前記軸線方向で連結された第１部材および第２部材を備え、
   前記第１部材は、前記第１歯部を備え、
   前記第２部材は、前記挿入部を備えることを特徴とするトルクリミッタ。
10. 請求項９において、
    前記第１部材は、樹脂製であり、
    前記第２部材は、金属製であることを特徴とするトルクリミッタ。
11. モータと、
    前記モータの駆動力を開閉部材が連結される出力軸に伝達する歯車機構と、を有し、
    前記歯車機構は、請求項１から１０のうちのいずれか一項に記載のトルクリミッタを備え、
    前記モータの駆動力は、前記第１歯車および前記第２歯車を介して前記出力軸に伝達されることを特徴とする開閉部材駆動装置。

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