WO2019044263A1 - 駆動装置 - Google Patents

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WO2019044263A1
WO2019044263A1 PCT/JP2018/027376 JP2018027376W WO2019044263A1 WO 2019044263 A1 WO2019044263 A1 WO 2019044263A1 JP 2018027376 W JP2018027376 W JP 2018027376W WO 2019044263 A1 WO2019044263 A1 WO 2019044263A1
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gear
output
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motor
drive device
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PCT/JP2018/027376
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信二 小池
Original Assignee
ミネベアミツミ株式会社
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    • A47K13/00—Seats or covers for all kinds of closets
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    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H2057/02086—Measures for reducing size of gearbox, e.g. for creating a more compact transmission casing
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    • F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
    • F16H35/10—Arrangements or devices for absorbing overload or preventing damage by overload

Definitions

  • the present invention relates to a drive device, and to a drive device having a torque limiter.
  • a driving device is used in an opening and closing device that opens and closes a lid or the like, and such a driving device is used, for example, as a driving device that opens and closes a toilet seat or a toilet lid.
  • a driving device when the user manually opens and closes the toilet seat or the toilet lid, torque (overload) equal to or greater than a predetermined value is applied to the driving device through the toilet seat or the toilet lid.
  • torque limiter is provided which protects the gear and motor of the drive device.
  • the drive device In the switchgear, reduction of the mounting space of the drive is conventionally desired, and further downsizing is required for the conventional drive. On the other hand, the drive device must generate sufficient output to turn the toilet seat, the toilet lid and the like. As described above, for the conventional drive device, a structure capable of achieving downsizing while maintaining the required output has been required.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a drive device which can be miniaturized while maintaining a required output.
  • a drive device comprises a motor, an intermediate gear train having at least one gear for transmitting a force generated by the motor, and an output shaft for outputting a drive force to the outside.
  • a torque limiter provided between the intermediate gear train and the output shaft and capable of interrupting the transmission of force between the intermediate gear train and the output shaft; and the torque limiter and the output shaft And a planetary gear mechanism provided therebetween, wherein the planetary gear mechanism is disposed in parallel with the motor.
  • the output shaft, the planetary gear mechanism, and the torque limiter are disposed in series.
  • the planetary gear mechanism has an internal gear member which is a member having a through hole in which an internal gear is formed, and the internal gear member is fixed in the drive device. Be done.
  • the drive device further includes a case for housing the motor, the intermediate gear train, the torque limiter, and the planetary gear mechanism, and the internal gear member forms a part of the case. .
  • the internal gear member is separate from the case.
  • the internal gear member is a flat plate-like member having a pair of surfaces facing each other in the extension direction of the through hole.
  • the internal gear member is integral with the case.
  • a central axis of the planetary gear mechanism is parallel to a central axis of the motor.
  • the drive device further includes a potentiometer having a detection gear for detecting the position of the output shaft in the rotational direction, wherein the output shaft engages with the detection gear. It has an engaging gear.
  • the detection gear is disposed between the output shaft and the motor.
  • the plurality of planetary gears of the planetary gear mechanism are held by the output shaft, and the sun gear of the planetary gear mechanism is provided on the output side of the torque limiter There is.
  • the intermediate gear train includes an intermediate gear train output gear on the output shaft side, and the torque limiter is accommodated in the intermediate gear train output gear.
  • the output shaft extends toward the opposite side to a motor output shaft that is an output shaft of the motor.
  • the torque limiter includes a plurality of friction plates disposed to overlap with each other, at least one disc spring, and an output side member, and the friction plate includes It is disposed in a state of being pressed by the disc spring between the output side member and one gear of the intermediate gear train.
  • the drive device according to the present invention can be miniaturized while maintaining the required output.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a drive device according to an embodiment of the present invention with a case removed. It is a rear view which shows the structure of a drive device which shows the drive device which concerns on embodiment of this invention in the state except the case, and shows roughly.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of a drive device according to an embodiment of the present invention. It is a sectional view showing roughly composition of an intermediate gear train output gear in a drive concerning an embodiment of the invention, and a torque limiter. It is a perspective view which shows roughly the structure of the planetary gear mechanism in the drive device which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a perspective view which shows roughly the structure of the toilet with an electric toilet seat which is an example in which the drive device which concerns on embodiment of this invention is used.
  • FIG. 1A is a perspective view schematically showing a configuration of a drive device 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a rear view of the drive device 1. Case 2 is excluded in FIGS. 1A and 1B.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the appearance of the drive device 1.
  • the drive device 1 according to the embodiment of the present invention includes a motor 10, and an intermediate gear train 20 having at least one gear for transmitting a force generated by the motor 10; And an output shaft 30 for outputting a driving force.
  • the drive device 1 is provided between the intermediate gear train 20 and the output shaft 30, and is capable of interrupting the transmission of force between the intermediate gear train 20 and the output shaft 30, and a torque limiter 40.
  • the output side of the motor 10 is referred to as the input side
  • the output side of the output shaft 30 is referred to as the output side.
  • the motor 10 has a motor output shaft 11 as an output shaft.
  • the motor 10 is supplied with a drive signal or electricity via a lead (not shown), and the motor output shaft 11 of the motor 10 is rotated by the drive signal or electricity.
  • a stepping motor, a DC motor, a DC brushless motor or the like can be used as the motor 10.
  • the motor 10 may be an AC motor.
  • the intermediate gear train 20 has at least one gear for transmitting the output of the motor 10 as described above, for example one worm 21 attached to the motor output shaft 11 as shown in FIG. 1A. Alternatively, it has a plurality of intermediate gears and an intermediate gear train output gear 25. In the present embodiment, the intermediate gear train 20 has four intermediate gears 22-24. The intermediate gear train 20 may not have an intermediate gear.
  • the worm 21 is a helical gear fixed to the end of the motor output shaft 11.
  • Each of the intermediate gears 22 to 24 has the same shape, and a large diameter gear and a small diameter gear are formed coaxially and coaxially in the axial direction, so that the rotational speed can be reduced.
  • the intermediate gear train output gear 25 is a gear located on the output side of the intermediate gear train 20.
  • the large diameter gear 22 a of the intermediate gear 22 is a helical gear that meshes with the worm 21.
  • the small diameter gear 22b of the intermediate gear 22 is formed integrally with and coaxially with the large diameter gear 22a in the axial direction.
  • the small diameter gear 22 b is a spur gear and is engaged with the large diameter gear 23 a of the intermediate gear 23.
  • the intermediate gear 22 is rotatably held by the rotation shaft 22 c, and the rotation shaft 22 c is held by the drive device 1.
  • the rotating shaft 22c is fixed, for example, at one end, for example, at one end on the input side, inside the case 2 described later.
  • the rotating shaft 22c of the intermediate gear 22 and the motor output shaft 11 extend in parallel with each other.
  • the intermediate gear 22 is provided at the same or substantially the same position as the worm 21 in the direction of the motor axis x1 of the motor output shaft 11.
  • the large diameter gear 23 a of the intermediate gear 23 is a spur gear that meshes with the small diameter gear 22 b of the intermediate gear 22.
  • the small diameter gear 23b of the intermediate gear 23 is formed integrally with and coaxially with the large diameter gear 23a in the axial direction.
  • the small diameter gear 23 b is a spur gear and is engaged with the large diameter gear 24 a of the intermediate gear 24.
  • the intermediate gear 23 is rotatably held by the rotation shaft 23 c, and the rotation shaft 23 c is held by the drive device 1.
  • the rotating shaft 23c is fixed, for example, at one end, for example, at one end on the input side, inside a case 2 described later.
  • the rotating shaft 23c of the intermediate gear 23 and the rotating shaft 22c of the intermediate gear 22 extend in parallel with each other.
  • the intermediate gear 23 is provided at the same or substantially the same position as the small diameter gear 22 b of the intermediate gear 22 in the direction of the motor axis x1.
  • the large diameter gear 24 a of the intermediate gear 24 is a spur gear that meshes with the small diameter gear 23 b of the intermediate gear 23.
  • the small diameter gear 24b of the intermediate gear 24 is formed integrally with and coaxially with the large diameter gear 24a in the axial direction.
  • the small diameter gear 24 b is a spur gear and is engaged with the intermediate gear train output gear 25.
  • the intermediate gear 24 is rotatably held by the rotation shaft 24 c, and the rotation shaft 24 c is held by the drive device 1.
  • the rotating shaft 24c is fixed, for example, at one end, for example, at one end on the input side, inside a case 2 described later.
  • the rotating shaft 24c of the intermediate gear 24 and the rotating shaft 23c of the intermediate gear 23 extend in parallel with each other.
  • the intermediate gear 24 is provided at the same or substantially the same position as the small diameter gear 23 b of the intermediate gear 23 in the motor axis x1 direction.
  • the intermediate gears 22-24 when viewed from the rear side of the drive device 1 (input side in the motor axis x1 direction), the intermediate gears 22-24 have large diameter gears 22a-24a overlapping each other in the motor axis x1 direction, Further, the motor 10 overlaps with the large diameter gear 22a in the direction of the motor axis x1.
  • the motor 10 and the intermediate gears 22 to 24 substantially fall within the range of the width of the motor 10 (the dimension in the direction orthogonal to the motor axis x1) in the short side direction, and the longitudinal direction Even in the small range.
  • the drive device 1 can be miniaturized. As shown in FIG.
  • a direction orthogonal to an output axis x2 described later in a direction orthogonal to the motor axis x1 is taken as a longitudinal direction
  • a direction orthogonal to the longitudinal direction is taken as a transverse direction
  • the intermediate gear train output gear 25 is a gear disposed on the most downstream side in the power transmission path of the intermediate gear train 20, and is a spur gear. Unlike the intermediate gears 22-24, the intermediate gear train output gear 25 is not a two-stage gear but forms a single-stage gear. Further, as described later, the torque limiter 40 is accommodated in the intermediate gear train output gear 25.
  • FIG. 3 is a cross sectional view schematically showing the configuration of intermediate gear train output gear 25 and torque limiter 40.
  • the intermediate gear train output gear 25 has a cylindrical or substantially cylindrical cylindrical portion 25a centered on or substantially at the output axis x2, and a center or substantially center in the direction of the output axis x2 of the cylindrical portion 25a. And an output gear portion 25c formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 25a.
  • the intermediate gear train output gear 25 is integrally formed of the same material, and the cylindrical portion 25a, the partition 25b, and the output gear portion 25c are parts of the intermediate gear train output gear 25 integrally formed. .
  • the partition portion 25b is cylindrical or substantially centered on or substantially at the output axis x2 extending from the end portion on the inner peripheral side of the hollow disc-like or substantially disc-like disc portion 25d to the input side. And a cylindrical flange portion 25e.
  • the partition 25b forms an output space 25f and an input space 25g on the output side and the input side.
  • the intermediate gear train output gear 25 is relatively non-rotatably held by the rotary shaft 45, and the rotary shaft 45 is rotatably held by the drive device 1.
  • the end on the input side of the rotating shaft 45 is held inside the case 2 described later.
  • the rotary shaft 45 is inserted through the through hole on the inner peripheral side of the flange portion 25e of the partition 25b of the intermediate gear train output gear 25, and the intermediate gear train output gear 25 is a flange of the partition 25b.
  • the portion 25e is supported by the rotating shaft 45 so as not to be relatively rotatable, and movably supported along the rotating shaft 45 in the direction of the output axis x2. As shown in FIG.
  • the intermediate gear train output gear 25 falls within the range of the width of the motor 10 (the dimension in the direction orthogonal to the motor axis x1) in the short side direction as viewed from the rear side of the drive device 1.
  • the intermediate gears 23 and 24 overlap in the direction of the motor output axis x1, and fall within a small range in the longitudinal direction of the drive device 1. .
  • the drive device 1 can be miniaturized.
  • the torque limiter 40 includes at least one set of a pair of drive-side friction plates 41 and a driven-side friction plate 42 disposed to overlap with each other, and at least one disc spring 43. And the output side member 44.
  • the friction plates 41 and 42 are disposed between the output side member 44 and one gear (intermediate gear train output gear) 25 of the intermediate gear train 20 while being pressed by the disc spring 43.
  • the torque limiter 40 includes a plurality of sets of a drive side friction plate 41 and a driven side friction plate 42.
  • the drive side friction plates 41 and the driven side friction plates 42 are intermediate gears. They are alternately accommodated in an output side space 25 f formed inside the row output gear 25.
  • the drive-side friction plate 41 is formed of a metal plate (for example, SUS 304), a resin plate, or the like, has an annular shape, and is arranged parallel to the output axis x2 direction .
  • the drive-side friction plate 41 is engaged at its outer peripheral end with the inner peripheral surface 25 h of the cylindrical portion 25 a of the intermediate gear train output gear 25 in the output side space 25 f.
  • the drive side friction plate 41 rotate integrally.
  • the driven side friction plate 42 is formed of a metal plate (for example, beryllium copper), a resin plate or the like, has an annular shape, and is arranged in parallel in the direction of the output axis x2.
  • the driven friction plate 42 is engaged at the end portion on the inner peripheral side with the portion positioned in the output space 25 f of the output member 44, and the output side member 44 and the driven friction plate 42 And are designed to rotate together.
  • the drive-side friction plate 41 and the driven-side friction plate 42 are free in the direction of the output axis x2 in the output-side space 25f.
  • the output side member 44 is a cylindrical member extending along the output axis x2, and has a cylindrical or substantially cylindrical cylindrical portion 44a, and a disk-like member projecting outward from the input-side end of the cylindrical portion 44a. It has the disk part 44b which is a flange, and the standing part 44c extended to an input side along the output-axis x2 from the surface of the input side of the disk part 44b.
  • the disc portion 44b can not enter into the output side space 25f, but the disc portion 44b can enter into the output side space 25f of the intermediate gear train output gear 25.
  • the outer diameter of 44b may be smaller than the diameter of the inner circumferential surface 25h.
  • the standing portion 44c is a cylindrical member extending along the output axis x2, and the contour in a cross section orthogonal to the output axis x2 is a polygon.
  • the standing portion 44c is inserted into the driven friction plate 42, and the end portion on the inner peripheral side of the standing portion 44c is non-rotatably engaged with the outer peripheral surface of the standing portion 44c.
  • the rotating shaft 45 is inserted through the through hole 44 d formed in the output side member 44, and the output side member 44 is rotatable along the rotating shaft 45 and the output axis along the rotating shaft 45. It is movably supported in the x2 direction.
  • the standing portion 44c may not be cylindrical.
  • a plurality of plate-like members extending from the disc portion 44 b may be formed at equal angular intervals around the rotation shaft 45.
  • the output side member 44 is movable along the rotating shaft 45 to a predetermined position toward the output side.
  • the rotary shaft 45 penetrates the intermediate gear train output gear 25 and the output side member 44 and holds the cylindrical or substantially cylindrical shaft portion 45 b slidably holding them.
  • a head portion 45a extending from the output-side end of the shaft portion 45b.
  • the head portion 45a protrudes on the outer peripheral side than the shaft portion 45b, and forms a step at a predetermined position in the extension direction of the rotary shaft 45.
  • the output side member 44 into which the shaft portion 45b is inserted is locked to the head portion 45a from the input side, and the rotation shaft 45 can not move to the output side beyond the position locked to the head portion 45a. It has become.
  • a slide washer 46 may be provided between the output side member 44 and the rotating shaft 45.
  • the disc spring 43 is accommodated in the input side space 25g formed inside the intermediate gear train output gear 25, and contacts the partition 25b of the intermediate gear train output gear 25 from the input side to make the partition 25b It is pressing to the output side.
  • the shaft portion 45 b of the rotating shaft 45 is inserted into the through hole of the flange portion 25 e inserted into the hollow portion of the plurality of disc springs 43, and the washer 47 is fixed to the shaft portion 45 b of the rotating shaft 45
  • the disc spring 43 is pressed from the input side to the partition 25b.
  • the rotary shaft 45 is inserted into the hollow portion of the washer 47, and the disc spring 43 is interposed between the washer 47 and the partition 25b, and the washer 47 is disposed on the partition 25b from the input side.
  • the washer 47 is engaged with and held by the shaft portion 45 b from at least the input side. Specifically, a nut 48 is screwed into a screw portion 45c formed at the input side end of the shaft portion 45b of the rotating shaft 45, and the nut 48 contacts the washer 47 from the input side, and the shaft portion The washer 47 can not move further to the input side than the contact position with the nut 48 at 45 b.
  • the torque limiter 40 has the above-described configuration, and the intermediate gear train output gear 25 and the output side member 44 are sandwiched between the head portion 45 a of the rotating shaft 45 and the nut 48, and the disc spring 43 is an intermediate gear.
  • the drive-side friction plates 41 fixed in the rotational direction in the output-side space 25f of the intermediate gear train output gear 25 via the partition portion 25b of the row output gear 25 respectively contact the driven-side friction plates 42 adjacent on the output side. It is pressed.
  • the intermediate gear train output gear 25 and the output side member 44 are integrally rotated, and the output of the motor 10 transmitted through the intermediate gear train 20 is also transmitted to the output side member 44. It has become.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the planetary gear mechanism 50 according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the planetary gear mechanism 50
  • 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the planetary gear mechanism 50.
  • the sun gear 51 of the planetary gear mechanism 50 is formed by the output side member 44 of the torque limiter 40.
  • a tooth row of the sun gear 51 is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 44 a of the output side member 44
  • the sun gear 51 is formed by the cylindrical portion 44 a of the output side member 44.
  • the rotating shaft 45 is the rotating shaft of the torque limiter 40 and the rotating shaft of the planetary gear mechanism 50, and the torque limiter 40 and the planetary gear mechanism 50 are disposed in series in the direction of the output axis x2.
  • the sun gear 51 of the planetary gear mechanism 50 is a spur gear.
  • the planetary gear mechanism 50 has a plurality of planetary gears meshing with the sun gear 51, and has, for example, three planetary gears 52 to 54 as shown in FIGS.
  • the planetary gears 52 to 54 are spur gears.
  • the planetary gears 52 to 54 are rotatably supported by the rotating shafts 52a to 54a, respectively, and one end of the rotating shafts 52a to 54a is fixed to the output shaft 30.
  • the planetary gear mechanism 50 has an internal gear member 55 which is a member having a through hole 57 in which an internal gear 56 is formed, and the internal gear member 55 is fixed in the drive device 1.
  • the through hole 57 is formed so as to mesh with the planetary gears 52 to 54 from the outer peripheral side so that the planetary gears 52 to 54 are accommodated therein.
  • the planetary gear mechanism 50 is a planetary type planetary gear mechanism.
  • the internal gear member 55 is a flat plate-like member having a pair of surfaces facing each other in the extending direction of the through hole 57.
  • the through holes 57 of the internal gear member 55 extend along the output axis x2, and the internal gear members 55 are planes or substantially opposite to each other extending orthogonal or substantially orthogonal to the output axis x2. It has side 55a, 55b which is a plane. Further, the internal gear member 55 has a boss portion 58 for fixing the internal gear member 55 to another member on the outer peripheral surface 55 c connecting the side surfaces 55 a and 55 b on the outer peripheral side.
  • the internal gear 56 is a spur-shaped internal gear that meshes with the three planet gears 52-54.
  • the sun gear 51, the planetary gears 52 to 54, and the internal gear 56 of the planetary gear mechanism 50 have a width in the direction of the output axis x2 of the internal gear member 55 (in the side surfaces 55a and 55b). Space between them, and is miniaturized in the direction of the output axis x2.
  • the rotating shaft 45 of the planetary gear mechanism 50 extends parallel to the motor output shaft 11, and the planetary gear mechanism 50 and the motor 10 are in the direction of the motor axis x1 (output axis x2).
  • the planetary gear mechanism 50 is disposed in parallel with the motor 10.
  • the output shaft 30 is a shaft for outputting the force of the motor 10 transmitted through the intermediate gear train 20, the torque limiter 40, and the planetary gear mechanism 50 to the outside of the drive device 1 as a driving force. As shown, the end on the output side protrudes outside the case 2.
  • the output shaft 30 is a member extending along the output axis x2, as shown in FIGS. 5 to 7, and has a substantially cylindrical base 31 and an external output portion 32 extending from the output side of the base 31. .
  • a disc portion 33 which is a disc-like flange is provided on the side of the planetary gear mechanism 50 (input side) of the base portion 31, a disc portion 33 which is a disc-like flange is provided. Further, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the base portion 31 has a cylindrical or substantially cylindrical shape along the output axis x2 extending inward from the surface (input side surface 33a) of the disc portion 33 on the planetary gear mechanism 50 side.
  • the support portion 34 that forms the space of The support portion 34 is provided to receive the input-side end of the rotating shaft 45 of the planetary gear mechanism 50 and to support the rotating shaft 45.
  • supporting portions 35a to 35c for supporting the rotating shafts 52a to 54a of the planetary gears 52 to 54 of the planetary gear mechanism 50 are provided on the input side surface 33a of the disk portion 33.
  • the support portions 35a to 35c are concave portions formed on the input side surface 33a, and the rotary shafts 52a to 54a are formed so as to be fitted thereto.
  • the external output portion 32 of the output shaft 30 is formed so as to be attachable to a pivot shaft such as a lid that opens and closes in an opening and closing device in which the drive device 1 is used.
  • the drive device 1 includes a potentiometer 60 having a detection gear 61 for detecting the position of the output shaft 30 in the rotational direction.
  • the output shaft 30 also has a detection gear engagement gear 62 engaged with the detection gear 61.
  • the potentiometer 60 is provided between the output shaft 30 and the motor 10, and the detection gear engagement gear 62 is provided on the base 31 on the side of the external output portion 32 relative to the disk portion 33. There is.
  • the detection gear 61 is engaged with the detection gear engagement gear 62 between the output shaft 30 and the motor 10.
  • the detection gear 61 and the detection gear engagement gear 62 are spur gears.
  • the rotating shaft 45 and the output shaft 30 of the planetary gear mechanism 50 are on the same shaft (output shaft x2), and the planetary gear mechanism 50 and the output shaft 30 are disposed in series. Further, the extension direction of the output shaft 30 (direction from the input side to the output side in the output axis x2 direction) is opposite to the extension direction of the motor output shaft 11 (direction toward the output side in the motor output axis x1 direction) It has become.
  • the force transmission path across the motor 10, the intermediate gear train 20, the torque limiter 40, the planetary gear mechanism 50, and the output shaft 30 is substantially U-shaped. Further, the output shaft 30, the planetary gear mechanism 50, and the torque limiter 40 are disposed in series along the output axis x2. For this reason, the drive device 1 is miniaturized.
  • the motor 10 As shown in FIG. 2, in the drive device 1, the motor 10, the intermediate gear train 20, the torque limiter 40, the planetary gear mechanism 50, and the potentiometer 60 are accommodated in the case 2. Further, a part of the outer peripheral surface 55 c of the internal gear member 55 is fitted into the opening 3 formed in the case 2 flush with the case 2, and the internal gear member 55 is different from the case 2 Although it is the body, it forms part of the case 2. Further, an insertion hole 4 which is a through hole for inserting the output shaft 30 is provided on the side surface on the output side of the case 2, and the output shaft 30 protrudes from the insertion hole 4.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a configuration of a toilet 70 with an electric toilet seat as an example in which the drive device 1 is used. As shown in FIG. 8, the drive device 1 is disposed in the casing 71 of the toilet 70 with an electric seat, and opens and closes the toilet seat 72 and the lid 73.
  • the motor 10 When the opening operation of the toilet seat 72 and / or the lid 73 (hereinafter referred to as a lid etc.) is instructed by a predetermined operation in the toilet 70 with a motor-operated toilet seat, the motor 10 opens the lid etc. In response to the drive signal, the motor 10 rotates in the direction to open the lid or the like. When the motor 10 rotates, the worm 21, the intermediate gear 22, the intermediate gear 23, the intermediate gear 24, and the intermediate gear train output gear 25 sequentially rotate. When the intermediate gear train output gear 25 rotates, the drive side friction plate 41 fixed non-rotatably to the intermediate gear train output gear 25 rotates together.
  • the rotational force of the drive side friction plate 41 is transmitted to the driven side friction plate 42 by the static friction force generated between the drive side friction plate 41 and the driven side friction plate 42, and the driven side friction plate 42 is rotated.
  • the driven side friction plate 42 rotates
  • the output side member 44 to which the driven side friction plate 42 is non-rotatably fixed rotates.
  • the sun gear 51 rotates with the output side member 44
  • the planetary gears 52 to 54 rotate
  • the planetary gears 52 to 54 revolve in the internal gear 56.
  • the revolution of the planetary gears 52 to 54 causes the output shaft 30 to rotate.
  • the force generated by the motor 10 is transmitted from the output shaft 30 as a driving force to a pivot shaft (not shown) such as the lid of the electric toilet seat attached toilet 70, the pivot shaft pivots, and the lid or the like opens.
  • the motor 10 when the motor 10 receives a drive signal for closing the lid or the like, the motor 10 rotates in the direction for closing the lid or the like, and the worm similarly to the opening operation of the lid or the like described above.
  • the force of the motor 10 is transmitted to the output shaft 30 via the intermediate gear train 20, the torque limiter 40, and the planetary gear mechanism 50.
  • the force generated by the motor 10 is transmitted as a driving force from the output shaft 30 to a pivot shaft (not shown) such as a lid of the toilet 70 with a motorized seat, and the pivot shaft pivots to close the lid or the like.
  • the load is applied to the rotary shaft of the toilet seat 72 and the lid 73.
  • the shaft rotates in the opening or closing direction.
  • the rotation force is transmitted to the output side member 44 via the output shaft 30 and the planetary gear mechanism 50.
  • the torque limiter 40 interrupts the transmission of torque based on the manual operation of the user. Therefore, when torque based on the manual operation of the user is transmitted to the worm 21, members such as the worm 21, the intermediate gear train 20, the torque limiter 40, the planetary gear mechanism 50, and the output shaft 30 are damaged. Can be prevented.
  • the planetary gear mechanism 50 is provided between the torque limiter 40 and the output shaft 30, and the planetary gear mechanism 50 is disposed in parallel with the motor 10, so that the torque limiter 40 and the output shaft 30 are separated. Space saving of the mechanism can be achieved. Further, since the rotation shaft 45 of the planetary gear mechanism 50 is parallel to the motor output shaft 11, the drive device 1 can be miniaturized further. Further, the torque limiter 40 can be disposed at a position close to the output shaft 30, so that the transmission path of the force of the torque limiter 40 can be cut off more at the output side, and the internal structure of the drive device 1 can be protected. .
  • the drive device 1 can be further miniaturized in the direction of the output axis x2. Further, each mechanism of the planetary gear mechanism 50 is accommodated within the width of the flat internal gear member 55 (the width in the output axis direction x2), and the internal gear member 55 is fixed in the drive device 1, The drive device 1 can be further miniaturized. Further, the planetary type planetary gear mechanism 50 is used, and even if the power transmission path of the motor 10 is miniaturized, the reduction of the transmission torque can be suppressed.
  • the materials of the internal gear member 55 and the case 2 can be made different, and the material of the internal gear member 55 is a gear It can be a member suitable for
  • the material of the case 2 is a resin containing glass
  • the material of the internal gear member 55 is a resin resistant to abrasion.
  • the rotation shaft 45 of the planetary gear mechanism 50 is parallel to the motor output shaft 11, the drive device 1 can be further space-saving, and the drive device 1 can be further miniaturized.
  • the detection gear 61 of the potentiometer 60 having the detection gear 61 for detecting the position of the output shaft 30 in the rotational direction meshes with the detection gear engagement gear 62 provided on the output shaft 30, and the output
  • the detection gear 61 can be directly engaged with the shaft 30, and the position of the output shaft 30 can be detected with high accuracy. Further, by disposing the detection gear 61 between the output shaft 30 and the motor 10, the drive device 1 can be further miniaturized.
  • the drive device 1 can be further miniaturized in the direction of the output axis x2. Further, since the output shaft 30 extends toward the side opposite to the motor output shaft 11, a plurality of gears can be provided in the direction of the output axis x2, and the drive device 1 can be further miniaturized in the direction of the output axis x2. Can.
  • the embodiment of the present invention has been described by taking the toilet 70 with a motorized seat for opening and closing the seat 72 and the lid 73 as the driving device 1 as an example, the lid of another device may be opened and closed.
  • the position of the drive device 1 to which the drive device 1 is applied may be changed as appropriate, and a plurality of drive devices 1 may be provided.
  • the driving device 1 can be applied not only to a toilet with a motorized seat, but also to a laptop personal computer for opening and closing a display, a container such as a trash can for opening and closing a lid, and an opening and closing device such as a washing machine for opening and closing a door. .
  • the embodiment of the present invention has been described by taking the case where the internal gear member 55 is formed separately as a part of the case 2 as the drive device 1 as an example, but the internal gear member 55 is integral with the case 2 It is also good. By integrating the internal gear member 55 and the case 2, it is not necessary to provide the internal gear member 55 as a separate member, and the number of parts of the drive device 1 can be reduced.

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Abstract

必要な出力を維持しつつ小型化することができる駆動装置を提供する。　駆動装置（１）は、モータ（１０）と、モータ（１０）が発生する力を伝達する少なくとも１つの歯車を有する中間歯車列（２０）と、外部に駆動力を出力するための出力軸（３０）とを備えている。また、駆動装置（１）は、中間歯車列（２０）と出力軸（３０）との間に設けられ、中間歯車列（２０）と出力軸（３０）との間の力の伝達を遮断可能にするトルクリミッタ（４０）と、トルクリミッタ（４０）と出力軸（３０）との間に設けられた遊星歯車機構（５０）とを備えている。遊星歯車機構（５０）は、モータ（１０）と並列に配設されている。

Description

駆動装置
　本発明は、駆動装置に関し、トルクリミッタを有する駆動装置に関する。
　従来から、駆動装置が蓋等を開閉する開閉装置において使用されており、このような駆動装置は、例えば、便座又は便蓋を開閉する駆動装置として使用されている。このような駆動装置には、使用者が便座又は便蓋を手動で開閉して、便座又は便蓋を介して駆動装置に所定値以上のトルク（過負荷）が加えられたときに、トルクの伝達を遮断することで、駆動装置の歯車やモータを保護するトルクリミッタが設けられている。このような駆動装置においては、モータの動力が複数の歯車等からなる中間歯車列を介して出力軸に伝達されるようになっており、この力の伝達経路に設けられたトルクリミッタによって過負荷の遮断が可能になっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１７－２０５６８号公報
　開閉装置において、駆動装置の取り付けスペースの縮小が従来から望まれており、従来の駆動装置に対しては更なる小型化が求められている。一方、駆動装置は、便座や便蓋等を回動するために十分な出力を発生しなければならない。このように、従来の駆動装置に対しては、必要な出力を維持しつつ小型化を図ることができる構造が求められていた。
　本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要な出力を維持しつつ小型化することができる駆動装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明に係る駆動装置は、モータと、該モータが発生する力を伝達する少なくとも１つの歯車を有する中間歯車列と、外部に駆動力を出力するための出力軸と、前記中間歯車列と前記出力軸との間に設けられ、前記中間歯車列と前記出力軸との間の力の伝達を遮断可能にするトルクリミッタと、前記トルクリミッタと前記出力軸との間に設けられた遊星歯車機構とを備え、前記遊星歯車機構は、前記モータと並列に配設されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記出力軸、前記遊星歯車機構、及び前記トルクリミッタは、直列に配設されている。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記遊星歯車機構は、内歯車が形成された貫通孔を有する部材である内歯車部材を有しており、該内歯車部材は、前記駆動装置において固定される。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記モータ、前記中間歯車列、前記トルクリミッタ、及び前記遊星歯車機構を収容するケースを更に備え、前記内歯車部材は、前記ケースの一部を形成する。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記内歯車部材は、前記ケースとは別体である。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記内歯車部材は、前記貫通孔の延び方向において互いに背向する一対の面を有する扁平な板状の部材である。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記内歯車部材は、前記ケースと一体である。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記遊星歯車機構の中心軸は、前記モータの中心軸と平行になっている。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記出力軸の回転方向における位置を検出するための検出用歯車を有するポテンショメータを更に備え、前記出力軸は、前記検出用歯車と係合する検出用歯車係合歯車を有している。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記検出用歯車は、前記出力軸と前記モータとの間に配設されている。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記遊星歯車機構の複数の遊星歯車は、前記出力軸に保持されており、前記遊星歯車機構の太陽歯車は、前記トルクリミッタの出力側に設けられている。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記中間歯車列は、前記出力軸側の中間歯車列出力歯車を有しており、前記トルクリミッタは、前記中間歯車列出力歯車に収容されている。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記出力軸は、前記モータの出力軸であるモータ出力軸とは反対側に向かって延びている。
　本発明の一態様に係る駆動装置において、前記トルクリミッタは、互いに重ねて配置された複数の摩擦板と、少なくとも１つの皿ばねと、出力側部材とを有しており、前記摩擦板は、前記出力側部材と前記中間歯車列の１つの歯車との間に前記皿ばねにより押圧された状態で配設されている。
　本発明に係る駆動装置によれば、必要な出力を維持しつつ小型化することができる。
本発明の実施の形態に係る駆動装置をケースを除いた状態で示す、駆動装置の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置をケースを除いた状態で示す、駆動装置の構成を概略的に示す背面図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置の外観を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置における中間歯車列出力歯車及びトルクリミッタの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置における遊星歯車機構の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置における遊星歯車機構の構成を概略的に示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置における遊星歯車機構の構成を概略的に示す断面図である。 図１に示す状態における駆動装置の他の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置が使用される一例である電動便座付き便器の構成を概略的に示す斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
　図１Ａは、本発明の実施の形態に係る駆動装置１の構成を概略的に示す斜視図であり、図１Ｂは、駆動装置１の背面図である。図１Ａ，Ｂにおいては、ケース２が除かれている。また、図２は、駆動装置１の外観を概略的に示す斜視図である。図１Ａ及び図２に示すように、本発明の実施の形態に係る駆動装置１は、モータ１０と、モータ１０が発生する力を伝達する少なくとも１つの歯車を有する中間歯車列２０と、外部に駆動力を出力するための出力軸３０とを備えている。また、駆動装置１は、中間歯車列２０と出力軸３０との間に設けられ、中間歯車列２０と出力軸３０との間の力の伝達を遮断可能にするトルクリミッタ４０と、トルクリミッタ４０と出力軸３０との間に設けられた遊星歯車機構５０とを備えている。遊星歯車機構５０は、モータ１０と並列に配設されている。以下、駆動装置１の構成について具体的に説明する。以下、説明の便宜上、駆動装置１において、モータ１０の出力側の側を入力側とし、出力軸３０の出力側の側を出力側とする。
　図１Ａに示すように、モータ１０は、出力軸としてのモータ出力軸１１を有している。モータ１０には、図示しないリード線を介して駆動信号又は電気が供給され、この駆動信号又は電気によって、モータ１０のモータ出力軸１１が回転する。モータ１０としては、例えば、ステッピングモータ、ＤＣモータ、及びＤＣブラシレスモータ等を用いることができる。モータ１０は、ＡＣモータであってもよい。
　中間歯車列２０は、上述のように、モータ１０の出力を伝達するために少なくとも１つの歯車を有しており、例えば図１Ａに示すようにモータ出力軸１１に取り付けられたウォーム２１、１つ又は複数の中間歯車、及び中間歯車列出力歯車２５を有している。本実施の形態においては、中間歯車列２０は４つの中間歯車２２～２４を有している。中間歯車列２０は中間歯車を有していなくてもよい。ウォーム２１は、モータ出力軸１１の先端に固定されたはすば歯車である。中間歯車２２～２４は、夫々同様の形状を有しており、大径の歯車と小径の歯車が同軸に軸方向に並んで形成されており、回転速度を減速可能になっている。中間歯車列出力歯車２５は、中間歯車列２０において出力側に位置する歯車である。
　中間歯車２２の大径歯車２２ａは、ウォーム２１と噛み合うはすば歯車である。中間歯車２２の小径歯車２２ｂは、大径歯車２２ａと同軸に軸方向に並んで一体成形されて設けられている。小径歯車２２ｂは、平歯歯車であり、中間歯車２３の大径歯車２３ａと噛み合わされている。中間歯車２２は、回転シャフト２２ｃに回転可能に保持されており、回転シャフト２２ｃは、駆動装置１において保持されている。回転シャフト２２ｃは、例えば、一端、例えば入力側の一端において後述するケース２の内部に固定されている。中間歯車２２の回転シャフト２２ｃとモータ出力軸１１とは、互いに平行に延びている。また、中間歯車２２は、モータ出力軸１１のモータ軸線ｘ１方向において、ウォーム２１と同じ又は略同じ位置に設けられている。
　中間歯車２３の大径歯車２３ａは、中間歯車２２の小径歯車２２ｂと噛み合う平歯歯車である。中間歯車２３の小径歯車２３ｂは、大径歯車２３ａと同軸に軸方向に並んで一体成形されて設けられている。小径歯車２３ｂは、平歯歯車であり、中間歯車２４の大径歯車２４ａと噛み合わされている。中間歯車２３は、回転シャフト２３ｃに回転可能に保持されており、回転シャフト２３ｃは、駆動装置１において保持されている。回転シャフト２３ｃは、例えば、一端、例えば入力側の一端において後述するケース２の内部に固定されている。中間歯車２３の回転シャフト２３ｃと中間歯車２２の回転シャフト２２ｃとは、互いに平行に延びている。また、中間歯車２３は、モータ軸線ｘ１方向において、中間歯車２２の小径歯車２２ｂと同じ又は略同じ位置に設けられている。
　中間歯車２４の大径歯車２４ａは、中間歯車２３の小径歯車２３ｂと噛み合う平歯歯車である。中間歯車２４の小径歯車２４ｂは、大径歯車２４ａと同軸に軸方向に並んで一体成形されて設けられている。小径歯車２４ｂは、平歯歯車であり、中間歯車列出力歯車２５と噛み合わされている。中間歯車２４は、回転シャフト２４ｃに回転可能に保持されており、回転シャフト２４ｃは、駆動装置１において保持されている。回転シャフト２４ｃは、例えば、一端、例えば入力側の一端において後述するケース２の内部に固定されている。中間歯車２４の回転シャフト２４ｃと中間歯車２３の回転シャフト２３ｃとは、互いに平行に延びている。また、中間歯車２４は、モータ軸線ｘ１方向において、中間歯車２３の小径歯車２３ｂと同じ又は略同じ位置に設けられている。
　図１Ｂに示すように、駆動装置１の背面側（モータ軸線ｘ１方向において入力側）から見て、中間歯車２２～２４は、モータ軸線ｘ１方向において大径歯車２２ａ～２４ａが互いに重なり合っており、また、モータ１０は、モータ軸線ｘ１方向において大径歯車２２ａと互いに重なり合っている。このように、モータ１０及び中間歯車２２～２４は、短手方向において、おおよそモータ１０の幅（モータ軸線ｘ１に直交する方向の寸法）の範囲内に収まるようになっており、また、長手方向においても、小さな範囲内に収まるようになっている。これにより、駆動装置１の小型化が図られている。なお、図１Ｂに示すように、駆動装置１において、モータ軸線ｘ１に直交する方向において後述する出力軸線ｘ２と交差する方向を長手方向とし、この長手方向に直交する方向を短手方向とする。
　中間歯車列出力歯車２５は、中間歯車列２０の動力伝達経路において最下流側に配置されている歯車であり、平歯歯車である。中間歯車列出力歯車２５は、中間歯車２２～２４とは異なり２段の歯車となっておらず、１段の歯車を形成している。また、後述するように、トルクリミッタ４０が、中間歯車列出力歯車２５に収容されている。
　図３は、中間歯車列出力歯車２５及びトルクリミッタ４０の構成を概略的に示す断面図である。中間歯車列出力歯車２５は、図３に示すように、出力軸線ｘ２を中心又は略中心とする円筒状又は略円筒状の円筒部２５ａと、円筒部２５ａの出力軸線ｘ２方向における中央又は略中央に成形された仕切部２５ｂと、円筒部２５ａの外周面に成形された出力歯車部２５ｃとを有している。中間歯車列出力歯車２５は同一の材料から一体的に形成されており、円筒部２５ａ、仕切部２５ｂ、及び出力歯車部２５ｃは、一体に形成された中間歯車列出力歯車２５の各部分である。仕切部２５ｂは、中空の円盤状又は略円盤状の円盤部２５ｄと、円盤部２５ｄの内周側の端部から入力側に向かって延びる出力軸線ｘ２を中心又は略中心とする円筒状又は略円筒状のフランジ部２５ｅとを有している。仕切部２５ｂは、中間歯車列出力歯車２５において、出力側及び入力側に出力側空間２５ｆ及び入力側空間２５ｇを形成している。
　中間歯車列出力歯車２５は、回転シャフト４５に相対回転不可能に保持されており、回転シャフト４５は、駆動装置１において回転可能に保持されている。回転シャフト４５は、例えば、入力側の端部が後述するケース２の内部に保持されている。具体的には、回転シャフト４５は、中間歯車列出力歯車２５の仕切部２５ｂのフランジ部２５ｅの内周側の貫通孔を挿通されており、中間歯車列出力歯車２５は、仕切部２５ｂのフランジ部２５ｅにおいて回転シャフト４５に相対回転不可能に、また、回転シャフト４５に沿って出力軸線ｘ２方向に移動可能に支持されている。中間歯車列出力歯車２５は、図１Ｂに示すように、駆動装置１の背面側から見て、短手方向においておおよそモータ１０の幅（モータ軸線ｘ１に直交する方向の寸法）の範囲内に収まるようになっており、また、中間歯車２２～２４と同様に、中間歯車２３，２４とモータ出力軸線ｘ１方向において重なり合っており、駆動装置１の長手方向において小さな範囲内に収まるようになっている。これにより、駆動装置１の小型化が図られている。
　トルクリミッタ４０は、図３に示すように、互いに重ねて配置された一対の駆動側摩擦板４１と被駆動側摩擦板４２とを少なくとも一組有しており、また、少なくとも１つの皿ばね４３と、出力側部材４４とを有している。摩擦板４１，４２は、出力側部材４４と中間歯車列２０の１つの歯車（中間歯車列出力歯車）２５との間に皿ばね４３により押圧された状態で配設されている。具体的には、トルクリミッタ４０は、一対の駆動側摩擦板４１及び被駆動側摩擦板４２を複数組有しており、複数の駆動側摩擦板４１及び被駆動側摩擦板４２は、中間歯車列出力歯車２５の内部に形成された出力側空間２５ｆ内に交互に収容されている。より具体的には、駆動側摩擦板４１は、金属板（例えば、ＳＵＳ３０４）や樹脂板等から形成されており、円環形状を有しており、出力軸線ｘ２方向に平行に配列されている。また、駆動側摩擦板４１は、その外周側の端部において、出力側空間２５ｆにおける中間歯車列出力歯車２５の円筒部２５ａの内周面２５ｈに係止されており、中間歯車列出力歯車２５と駆動側摩擦板４１とは一体に回転するようになっている。また、被駆動側摩擦板４２は、金属板（例えば、ベリリウム銅）や樹脂板等から形成されており、円環形状を有しており、出力軸線ｘ２方向に平行に配列されている。また、被駆動側摩擦板４２は、その内周側の端部において、出力側部材４４の出力側空間２５ｆに位置する部分に係止されており、出力側部材４４と被駆動側摩擦板４２とは一体に回転するようになっている。駆動側摩擦板４１及び被駆動側摩擦板４２は、出力側空間２５ｆ内において出力軸線ｘ２方向に自由になっている。
　出力側部材４４は、出力軸線ｘ２に沿って延びる筒状の部材であり、円筒状又は略円筒状の円筒部４４ａと、円筒部４４ａの入力側の端部から外周側に突出した円盤状のフランジである円盤部４４ｂと、円盤部４４ｂの入力側の面から出力軸線ｘ２に沿って入力側に延びる立設部４４ｃとを有している。図３においては、円盤部４４ｂは、出力側空間２５ｆ内に進入できないようになっているが、円盤部４４ｂは、中間歯車列出力歯車２５の出力側空間２５ｆ内に進入できるように、円盤部４４ｂの外径は、内周面２５ｈの径よりも小さくなっていてもよい。立設部４４ｃは、出力軸線ｘ２に沿って延びる筒状の部材であり、出力軸線ｘ２に直交する断面における輪郭が多角形となっている。被駆動側摩擦板４２には立設部４４ｃが挿入され、立設部４４ｃの内周側の端部は、立設部４４ｃの外周面に回転不能に係合している。また、出力側部材４４に形成されている貫通孔４４ｄには、回転シャフト４５が挿通されており、出力側部材４４は、回転シャフト４５に回転可能に、また、回転シャフト４５に沿って出力軸線ｘ２方向に移動可能に支持されている。なお、立設部４４ｃは筒状ではなくてもよい。円盤部４４ｂから延びる複数の板状の部材が、回転シャフト４５周りに等角度間隔で配設されて形成されてもよい。
　また、出力側部材４４は、回転シャフト４５に沿って出力側に向かって所定の位置まで移動可能になっている。具体的には、上述のように、回転シャフト４５は、中間歯車列出力歯車２５及び出力側部材４４を貫通してこれらを摺動可能に保持する円筒状又は略円筒状のシャフト部４５ｂと、このシャフト部４５ｂの出力側の端から延びるヘッド部４５ａとを有している。ヘッド部４５ａは、シャフト部４５ｂよりも外周側に出っ張っており、回転シャフト４５の延び方向の所定の位置に段差を形成している。シャフト部４５ｂが挿通された出力側部材４４は、ヘッド部４５ａに入力側から係止するようになっており、回転シャフト４５において、ヘッド部４５ａと係止する位置よりも出力側に移動できないようになっている。また、出力側部材４４と回転シャフト４５との間にはスライドワッシャ４６が設けられていてもよい。
　皿ばね４３は、中間歯車列出力歯車２５の内部に形成された入力側空間２５ｇ内に収容されており、中間歯車列出力歯車２５の仕切部２５ｂに入力側から接触して、仕切部２５ｂを出力側に押圧している。具体的には、複数の皿ばね４３の中空部に挿入されたフランジ部２５ｅの貫通孔に回転シャフト４５のシャフト部４５ｂが挿入されて、回転シャフト４５のシャフト部４５ｂに固定されたワッシャ４７によって、皿ばね４３は入力側から仕切部２５ｂに押しつけられている。ワッシャ４７は、その中空部に回転シャフト４５が挿入され、仕切部２５ｂのとの間に皿ばね４３を挟んで、仕切部２５ｂに入力側から対面配置されている。また、ワッシャ４７は、少なくとも入力側からシャフト部４５ｂに係合されて保持されている。具体的には、回転シャフト４５のシャフト部４５ｂの入力側の端部に形成されたねじ部４５ｃにナット４８が螺合しており、ナット４８が入力側からワッシャ４７に接触して、シャフト部４５ｂにおいてこのナット４８との接触位置よりも入力側にワッシャ４７が移動できないようになっている。
　トルクリミッタ４０は上述の構成を有しており、回転シャフト４５のヘッド部４５ａとナット４８との間に、中間歯車列出力歯車２５と出力側部材４４が挟まれて、皿ばね４３が中間歯車列出力歯車２５の仕切部２５ｂを介して中間歯車列出力歯車２５の出力側空間２５ｆ内に回転方向に固定された駆動側摩擦板４１が、出力側において隣接する被駆動側摩擦板４２に夫々押し付けられている。中間歯車列出力歯車２５と出力側部材４４とは、一体的に回転するようになっており、中間歯車列２０を介して伝達されるモータ１０の出力が出力側部材４４も伝達されるようになっている。また、駆動側摩擦板４１と被駆動側摩擦板４２との間に発生する摩擦力を超えたトルクが、出力側部材４４又は中間歯車列出力歯車２５に入力されると、駆動側摩擦板４１と被駆動側摩擦板４２との間の係合は解除され、このトルクが入力された中間歯車列出力歯車２５又は出力側部材４４は空転し、中間歯車列出力歯車２５と出力側部材４４との間の力の伝達経路は遮断される。
　図４は、本発明の実施の形態に係る遊星歯車機構５０の構成を概略的に示す斜視図であり、図５は、遊星歯車機構５０の構成を概略的に示す分解斜視図であり、図６は、遊星歯車機構５０の構成を概略的に示す断面図である。図４～図６に示すように、遊星歯車機構５０の太陽歯車５１は、トルクリミッタ４０の出力側部材４４によって形成されている。具体的には、出力側部材４４の円筒部４４ａの外周面には、太陽歯車５１の歯列が形成されており、太陽歯車５１は出力側部材４４の円筒部４４ａによって形成されている。これにより、回転シャフト４５がトルクリミッタ４０の回転シャフトと遊星歯車機構５０の回転シャフトとなっており、トルクリミッタ４０と遊星歯車機構５０は出力軸線ｘ２方向に直列に配設されている。遊星歯車機構５０の太陽歯車５１は、平歯歯車である。
　遊星歯車機構５０は、太陽歯車５１と噛み合う複数の遊星歯車を有しており、例えば図４～６に示すように３つの遊星歯車５２～５４を有している。遊星歯車５２～５４は、平歯歯車である。遊星歯車５２～５４は、夫々回転シャフト５２ａ～５４ａに回動可能に支持されており、回転シャフト５２ａ～５４ａの一端は、出力軸３０に固定されている。
　遊星歯車機構５０は、内歯車５６が形成された貫通孔５７を有する部材である内歯車部材５５を有しており、内歯車部材５５は、駆動装置１において固定されている。内歯車部材５５において、貫通孔５７は遊星歯車５２～５４を内部に収容するように、内歯車５６は外周側から遊星歯車５２～５４に噛み合うように形成されている。このように、遊星歯車機構５０は、プラネタリー型の遊星歯車機構である。内歯車部材５５は、具体的には、貫通孔５７の延び方向において互いに背向する一対の面を有する扁平な板状の部材である。より具体的には、内歯車部材５５の貫通孔５７は、出力軸線ｘ２に沿って延びており、内歯車部材５５は、出力軸線ｘ２に直交又は略直交して延びる互いに背向する平面又は略平面である側面５５ａ，５５ｂを有している。また、内歯車部材５５は、側面５５ａ，５５ｂを外周側において接続する外周面５５ｃに、内歯車部材５５を他の部材に固定するためのボス部５８を有している。内歯車５６は、３つの遊星歯車５２～５４と噛み合う平歯の内歯車である。
　図６に示すように、遊星歯車機構５０の太陽歯車５１、遊星歯車５２～５４、及び内歯車５６は、内歯車部材５５の出力軸線ｘ２方向における幅の範囲内の（側面５５ａ，５５ｂとの間の）領域を占めており、出力軸線ｘ２方向において小型化されている。また、図１Ａに示すように、遊星歯車機構５０の回転シャフト４５は、モータ出力軸１１と互いに平行に延びており、遊星歯車機構５０とモータ１０とは、モータ軸線ｘ１（出力軸線ｘ２）方向において同じ又は略同じ位置に設けられており、遊星歯車機構５０は、モータ１０と並列に配設されている。
　出力軸３０は、中間歯車列２０、トルクリミッタ４０、及び遊星歯車機構５０を介して伝達されるモータ１０の力を駆動力として駆動装置１の外部に出力するための軸であり、図２に示すように、出力側の端部がケース２の外部に突き出している。出力軸３０は、図５～７に示すように、出力軸線ｘ２に沿って延びる部材であり、略筒状の基部３１と、基部３１の出力側から延びる外部出力部３２とを有している。
　基部３１の遊星歯車機構５０側（入力側）には、円盤状のフランジである円盤部３３が設けられている。また、基部３１には、図５及び図６に示すように、円盤部３３の遊星歯車機構５０側の面（入力側面３３ａ）から内部に延びる、出力軸線ｘ２に沿った円柱状又は略円柱状の空間を形成する支持部３４が形成されている。支持部３４は、遊星歯車機構５０の回転シャフト４５の入力側の端部を収容して回転シャフト４５を支持するために設けられている。また、円盤部３３の入力側面３３ａには、遊星歯車機構５０の遊星歯車５２～５４の回転シャフト５２ａ～５４ａを支持するための支持部３５ａ～３５ｃが設けられている。支持部３５ａ～３５ｃは、例えば図５に示すように、入力側面３３ａに形成された凹部であり、回転シャフト５２ａ～５４ａが夫々嵌着可能に形成されている。出力軸３０の外部出力部３２は、駆動装置１が使用される開閉装置において開閉する蓋等の回動軸に取り付け可能に形成されている。
　また、駆動装置１は、図１及び図７に示すように、出力軸３０の回転方向における位置を検出するための検出用歯車６１を有するポテンショメータ６０を備えている。また、出力軸３０は、検出用歯車６１と係合する検出用歯車係合歯車６２を有している。具体的には、ポテンショメータ６０は、出力軸３０とモータ１０との間に設けられており、検出用歯車係合歯車６２は、基部３１において円盤部３３よりも外部出力部３２側に設けられている。検出用歯車６１は、出力軸３０とモータ１０との間において、検出用歯車係合歯車６２と噛み合わされている。検出用歯車６１及び検出用歯車係合歯車６２は、平歯歯車である。
　上述のように、遊星歯車機構５０の回転シャフト４５と出力軸３０とは同一の軸（出力軸ｘ２）上にあり、遊星歯車機構５０と出力軸３０は直列に配設されている。また、出力軸３０の延び方向（出力軸線ｘ２方向において入力側から出力側に向かう方向）は、モータ出力軸１１の延び方向（モータ出力軸線ｘ１方向において出力側に向かう方向）とは互いに反対になっている。このように、駆動装置１においては、モータ１０、中間歯車列２０、トルクリミッタ４０、遊星歯車機構５０、及び出力軸３０に亘る力の伝達経路は略コの字型となっている。また、出力軸３０、遊星歯車機構５０、及びトルクリミッタ４０は、出力軸線ｘ２に沿って直列に配設されている。このため、駆動装置１が小型化されている。
　図２に示すように、駆動装置１において、モータ１０、中間歯車列２０、トルクリミッタ４０、遊星歯車機構５０、及びポテンショメータ６０は、ケース２に収容されている。また、内歯車部材５５の外周面５５ｃの一部は、ケース２に形成された開口３に、ケース２と面一に嵌まり込むようになっており、内歯車部材５５は、ケース２と別体であるが、ケース２の一部を形成している。また、ケース２の出力側の側面には、出力軸３０を挿通するための貫通孔である挿通孔４が設けられており、挿通孔４から出力軸３０が突出している。
　次いで、上述の構成を有する駆動装置１の作用について説明する。図８は、駆動装置１が使用される一例である電動便座付き便器７０の構成を概略的に示す斜視図である。図８に示すように、駆動装置１は、電動便座付き便器７０のケーシング７１内に配設されており、便座７２や蓋７３を開閉駆動するものである。
　電動便座付き便器７０における所定の操作によって便座７２及び／又は蓋７３（以下蓋等という。）の開動作が指示されると、駆動装置１において、モータ１０が開閉装置の蓋等を開状態とする駆動信号を受け、モータ１０が蓋等を開状態とする方向に回転する。モータ１０が回転すると、ウォーム２１、中間歯車２２、中間歯車２３、中間歯車２４、中間歯車列出力歯車２５が順に回転する。中間歯車列出力歯車２５が回転すると、中間歯車列出力歯車２５に回転不能に固定されている駆動側摩擦板４１が共に回転する。駆動側摩擦板４１の回転力は、駆動側摩擦板４１と被駆動側摩擦板４２と間に発生する静止摩擦力により、被駆動側摩擦板４２に伝達され、被駆動側摩擦板４２が回転する。被駆動側摩擦板４２が回転すると、被駆動側摩擦板４２が回転不能に固定されている出力側部材４４が回転する。出力側部材４４が回転すると、出力側部材４４と共に太陽歯車５１が回転し、遊星歯車５２～５４が回転して、内歯車５６内で遊星歯車５２～５４が公転する。この遊星歯車５２～５４の公転により、出力軸３０が回転する。これにより、モータ１０が発生する力が出力軸３０から駆動力として電動便座付き便器７０の蓋等の図示しない回動軸に伝達され、この回動軸が回動し、蓋等が開く。
　また、駆動装置１において、モータ１０が蓋等を閉状態とする駆動信号を受けると、モータ１０が蓋等を閉状態とする方向に回転し、上述の蓋等の開動作と同様に、ウォーム２１、中間歯車列２０、トルクリミッタ４０、及び遊星歯車機構５０を介してモータ１０の力が出力軸３０に伝達される。そして、モータ１０が発生する力が出力軸３０から駆動力として電動便座付き便器７０の蓋等の図示しない回動軸に伝達され、この回動軸が回動し、蓋等が閉じる。
　一方、電動便座付き便器７０において、使用者が便座７２や蓋７３を手動で開状態や閉状態とする手動操作を行って便座７２や蓋７３の回転軸に負荷が加えられると、この回動軸が開方向又は閉方向に回転する。この回動軸が回転すると、回転力が、出力軸３０、遊星歯車機構５０を介して、出力側部材４４に伝達される。便座７２や蓋７３の手動操作に基づいて出力側部材４４に伝達されるトルクが、駆動側摩擦板４１と被駆動側摩擦板４２との間の最大静止摩擦力を上回っている場合には、駆動側摩擦板４１に対して被駆動側摩擦板４２がスリップし、出力側部材４４に加わるトルクが駆動側摩擦板４１及び被駆動側摩擦板４２を介して中間歯車列出力歯車に伝達されず、トルクリミッタ４０によって使用者の手動操作に基づくトルクの伝達が遮断される。このため、使用者の手動操作に基づくトルクがウォーム２１まで伝達されてしまうことにより、ウォーム２１、中間歯車列２０、トルクリミッタ４０、遊星歯車機構５０、及び出力軸３０等の部材が破損することを防止することができる。
　駆動装置１において、トルクリミッタ４０と出力軸３０との間に遊星歯車機構５０を設け、遊星歯車機構５０をモータ１０と並列に配設することで、トルクリミッタ４０と出力軸３０との間の機構の省スペース化を図ることができる。また、遊星歯車機構５０の回転シャフト４５は、モータ出力軸１１と平行になっていることで、駆動装置１を一段と小型化することができる。また、トルクリミッタ４０を出力軸３０に近い位置に配置することができ、このためトルクリミッタ４０の力の伝達経路をより出力側で遮断でき、駆動装置１の内部構造の保護を図ることができる。
　また、出力軸３０、遊星歯車機構５０、及び前記トルクリミッタ４０を直列に配設することで、出力軸線ｘ２方向において駆動装置１を更に小型化することができる。また、遊星歯車機構５０の各機構が、扁平な内歯車部材５５の幅（出力軸方向ｘ２における幅）内に納められており、内歯車部材５５が駆動装置１において固定されていることで、駆動装置１を更に小型化することができる。また、プラネタリー型の遊星歯車機構５０が用いられており、モータ１０の力の伝達経路を小型化したとしても、伝達トルクの低下を抑制することができる。
　また、ケース２の一部を形成する内歯車部材５５がケース２とは別体としているため、内歯車部材５５とケース２との材質を異ならせることができ、内歯車部材５５の材質を歯車に適した部材とすることができる。例えば、ケース２の材料としては、ガラスを含む樹脂があり、内歯車部材５５の材料としては、摩耗に強い樹脂がある。また、遊星歯車機構５０の回転シャフト４５は、モータ出力軸１１と平行になっていることで、駆動装置１を一段と省スペース化することができ、駆動装置１を更に小型化することができる。
　また、出力軸３０の回転方向における位置を検出するための検出用歯車６１を有するポテンショメータ６０の検出用歯車６１は、出力軸３０に設けられた検出用歯車係合歯車６２と噛み合っており、出力軸３０に対して直接検出用歯車６１を係合させることができ、出力軸３０の位置を高精度で検出することができる。また、検出用歯車６１を出力軸３０とモータ１０との間に配設することで、駆動装置１を更に小型化することができる。
　また、トルクリミッタ４０が中間歯車列出力歯車２５に収容されていることで、出力軸線ｘ２方向において駆動装置１を更に小型化することができる。また、出力軸３０がモータ出力軸１１とは反対側に向かって延びていることで、出力軸線ｘ２方向において複数の歯車を設けることができ出力軸線ｘ２方向において駆動装置１を更に小型化することができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
　例えば、駆動装置１として便座７２や蓋７３を開閉する電動便座付き便器７０を一例に本発明の実施の形態について説明したが、他の装置の蓋の開閉をするようにしてもよい。駆動装置１の適用対象における駆動装置１の位置は適宜変更するようにしてもよく、駆動装置１を複数設けてもよい。駆動装置１は、例えば、電動便座付き便器のみならず、ディスプレイを開閉するラップトップパソコンや、蓋を開閉するゴミ箱等の容器、ドア等を開閉する洗濯機等の開閉装置に適用することができる。
　また、駆動装置１として内歯車部材５５を別体としてケース２の一部に形成した場合を一例に本発明の実施の形態について説明したが、内歯車部材５５がケース２とは一体であってもよい。内歯車部材５５とケース２とを一体とすることで、内歯車部材５５を別の部材として設ける必要がなくなり、駆動装置１の部品点数を削減することができる。
１…駆動装置、２…ケース、３…開口、４…挿通孔、１０…モータ、１１…モータ出力軸、２０…中間歯車列、２１…ウォーム、２２～２４…中間歯車、２２ａ～２４ａ…大径歯車、２２ｂ～２４ｂ…小径歯車、２２ｃ～２４ｃ…回転シャフト、２５…中間歯車列出力歯車、２５ａ…円筒部、２５ｂ…仕切部、２５ｃ…出力歯車部、２５ｄ…円盤部、２５ｅ…フランジ部、２５ｆ…出力側空間、２５ｇ…入力側空間、２５ｈ，２５ｉ…内周面、３０…出力軸、３１…基部、３２…外部出力部、３３…円盤部、３３ａ…入力側面、３４…支持部、３５ａ～３５ｃ…支持部、４０…トルクリミッタ、４１…駆動側摩擦板、４２…被駆動側摩擦板、４３…皿ばね、４４…出力側部材、４４ａ…円筒部、４４ｂ…円盤部、４４ｃ…立設部、４４ｄ…貫通孔、４５…回転シャフト、４５ａ…ヘッド部、４５ｂ…シャフト部、４５ｃ…ねじ部、４６…スライドワッシャ、４７…ワッシャ、４８…ナット、５０…遊星歯車機構、５１…太陽歯車、５２～５４…遊星歯車、５２ａ～５４ａ…回転シャフト、５５…内歯車部材、５５ａ，５５ｂ…側面、５５ｃ…外周面、５６…内歯車、５７…貫通孔、５８…ボス部、６０…ポテンショメータ、６１…検出用歯車、６２…検出用歯車係合歯車、７０…電動便座付き便器、７１…ケーシング、７２…便座、７３…蓋、ｘ１…モータ軸線、ｘ２…出力軸線

Claims (14)

  1. 　モータと、
    　該モータが発生する力を伝達する少なくとも１つの歯車を有する中間歯車列と、
    　外部に駆動力を出力するための出力軸と、
    　前記中間歯車列と前記出力軸との間に設けられ、前記中間歯車列と前記出力軸との間の力の伝達を遮断可能にするトルクリミッタと、
    　前記トルクリミッタと前記出力軸との間に設けられた遊星歯車機構とを備え、
    　前記遊星歯車機構は、前記モータと並列に配設されていることを特徴とする駆動装置。
  2. 　前記出力軸、前記遊星歯車機構、及び前記トルクリミッタは、直列に配設されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
  3. 　前記遊星歯車機構は、内歯車が形成された貫通孔を有する部材である内歯車部材を有しており、該内歯車部材は、前記駆動装置において固定されることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置。
  4. 　前記モータ、前記中間歯車列、前記トルクリミッタ、及び前記遊星歯車機構を収容するケースを更に備え、
    　前記内歯車部材は、前記ケースの一部を形成することを特徴とする請求項３記載の駆動装置。
  5. 　前記内歯車部材は、前記ケースとは別体であることを特徴とする請求項４記載の駆動装置。
  6. 　前記内歯車部材は、前記貫通孔の延び方向において互いに背向する一対の面を有する扁平な板状の部材であることを特徴とする請求項５記載の駆動装置。
  7. 　前記内歯車部材は、前記ケースと一体であることを特徴とする請求項４記載の駆動装置。
  8. 　前記遊星歯車機構の中心軸は、前記モータの中心軸と平行になっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の駆動装置。
  9. 　前記出力軸の回転方向における位置を検出するための検出用歯車を有するポテンショメータを更に備え、前記出力軸は、前記検出用歯車と係合する検出用歯車係合歯車を有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の駆動装置。
  10. 　前記検出用歯車は、前記出力軸と前記モータとの間に配設されていることを特徴とする請求項９記載の駆動装置。
  11. 　前記遊星歯車機構の複数の遊星歯車は、前記出力軸に保持されており、前記遊星歯車機構の太陽歯車は、前記トルクリミッタの出力側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の駆動装置。
  12. 　前記中間歯車列は、前記出力軸側の中間歯車列出力歯車を有しており、前記トルクリミッタは、前記中間歯車列出力歯車に収容されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載の駆動装置。
  13. 　前記出力軸は、前記モータの出力軸であるモータ出力軸とは反対側に向かって延びていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の駆動装置。
  14. 　前記トルクリミッタは、互いに重ねて配置された複数の摩擦板と、少なくとも１つの皿ばねと、出力側部材とを有しており、前記摩擦板は、前記出力側部材と前記中間歯車列の１つの歯車との間に前記皿ばねにより押圧された状態で配設されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項記載の駆動装置。
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