專利名稱：齒輪的齒隙消除結構及驅動器的制作方法
技術區(qū)域本發(fā)明涉及一種齒輪的齒隙消除結構及驅動器。
背景技術：
在對蝶形閥、球形閥等閥的開度進行調整的電動式驅動器中，由動作位置檢測機構檢測出其輸出軸的實際轉動角度，并將檢測信號向控制部反饋。作為動作位置檢測機構，通常使用旋轉型的電位器，并經(jīng)齒輪系向其旋轉軸傳遞驅動器輸出軸的旋轉。在此情況下，如果齒輪之間嚙合，則產(chǎn)生齒隙，而由此引起噪音和振動等會大大影響檢測精度。因此，在要求既防止噪音和振動的發(fā)生，又能進行高精度的角度檢測的時候，如特開平6-82668號(在先文獻1)，特開平6-226803號(在先文獻2)和特開平11-082698號(在先文獻3)所述那樣，要附加消除齒輪的齒隙的機構。
所述在先文獻1，涉及一種鏡頭驅動裝置和照相機的鏡頭移動裝置。在在先文獻1中，在作為驅動源的馬達和電位器輸出端分別設置的齒輪和與這些齒輪嚙合的中間齒輪被設置在單元臺上。通過由彈簧機構對安裝在驅動部本體并能轉動的單元臺施加彈力作用，可自動消除齒輪間產(chǎn)生的齒隙。
上述在先文獻2涉及一種成形機的定位裝置。在在先文獻2中，在驅動機構上安裝有齒條和齒條支撐部件。與齒條嚙合并與旋轉型電位器連接的副齒輪(Pinion)的一端，通過可搖動地由軸支撐的搖動部件，被安裝在可旋轉的固定部件上。用彈簧將搖動部件另一端靠壓在固定部件上，以便使副齒輪推壓齒條，同時能產(chǎn)生齒條軸向的分力。
上述在先文獻3涉及一種齒輪的齒隙消除結構。在在先文獻3中，將在氣缸單元上固定安裝的從動齒輪的旋轉軸定位用孔，以對設置在氣缸單元上的驅動齒輪進行軸支的固定軸的嵌合孔為基準，以保持驅動齒輪與從動齒輪具有消除齒隙的適當嚙合關系的軸心間距離而設置。在旋轉軸的軸心，設置帶有定位部的貫穿孔，并在該貫穿孔中穿過具有嵌合在定位部和定位孔中的卡具部的定位用軸。以在定位部和定位孔中嵌合卡具部的狀態(tài)，將旋轉軸和從動齒輪的機箱組裝在氣缸單元上。
如在先文獻1和在先文獻2中公開的消除齒隙的以往的機構，都是利用由彈簧靠壓搖動自如的部件、使齒輪之間嚙合并消除其齒隙。因此，部件數(shù)量僅增加的彈簧就使得結構復雜并且造價高。而且，彈簧的組裝作業(yè)也是很麻煩問題。
在在先文獻3中公開的齒輪的齒隙消除結構中，由于必需高精度制作嵌合孔、定位孔、與這些孔嵌合的軸以及卡具部等，也帶來了造價高的問題。
作為消除齒隙的其他方法，可使用提高齒輪尺寸的精度、或使齒厚變厚的無齒隙齒輪來消除齒隙。然而，在此情況下，由于需要訂購特殊部件，造成齒輪造價高，因此不理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種具有以簡單結構來消除齒輪間的齒隙、并能保持其適當?shù)膰Ш详P系的齒輪的齒隙消除結構和驅動器。
為達到上述目的，本發(fā)明的齒輪的齒隙消除結構，具有裝配在輸出軸上的驅動齒輪、檢測輸出軸的轉動角度的電位器、裝配在所述電位器的旋轉軸上的從動齒輪、裝配有所述電位器并通過轉動使所述從動齒輪逐漸與所述驅動齒輪嚙合來消除兩齒輪間的齒隙的轉動板和在消除了所述從動齒輪與驅動齒輪的齒隙的轉動位置固定所述轉動板的固定機構。
根據(jù)這樣的結構，不用彈簧等靠壓機構，對各零配件也無高精度加工要求，能廉價消除齒輪的齒隙并能得到合適的嚙合關系，而且也容易進行組裝操作。
在齒輪之間嚙合時，在使設有從動齒輪的板作直線移動進行嚙合的情況下，當齒的前端面互相對合時而齒輪之不嚙合，必須使任意一方的齒輪稍微轉動來進行嚙合。與此相對，在用轉動板的情況下，由于當該板的轉動時從動齒輪也一體轉動，所以，若從動齒輪和驅動齒輪的齒的前端面互相對合而未能正常嚙合，則在兩齒輪間會產(chǎn)生滑動。因此，這與板作直線移動使齒輪間嚙合的情況相比，能實現(xiàn)可靠的嚙合。


圖1為本發(fā)明一實施例中帶有驅動器的閥的主視圖。
圖2為去掉圖1所示的驅動器蓋來表示內部結構的分解立體圖。
圖3為圖2所示的驅動器的剖面圖。
圖4為表示圖3所示的動作位置檢測機構的安裝結構俯視圖。
圖5為表示圖3所示的動作位置檢測機構的安裝結構俯視圖。
圖6A～C為說明齒輪之間嚙合狀態(tài)的示意圖。
圖7為表示圖6A～C所示的轉動板的旋轉支點在優(yōu)選范圍的示意圖。
圖8為表示轉動中心的偏移、轉動板的轉動角度、電位器(從動齒輪)的移動量的示意圖。
具體實施例方式
以下，結合附圖詳細說明本發(fā)明。
圖1～圖3為說明將本發(fā)明一實施例的齒輪的齒隙消除結構、應用于對在建筑物內空調設備配管中流動的流體流量進行控制的電動式驅動閥用的驅動器中的例子。
如圖1所示，直動型的驅動閥1具有形成流體流路的閥本體2、組裝入閥本體2內并能在上下移動自如的、上端向外部突出的閥軸3、控制安裝在閥軸3一端的閥本體2內的流路開閉的閥芯4。閥軸3的另一端通過曲柄機構5與驅動器6的輸出軸7連接。驅動閥1的開度，全閉角為-80°(可變)，全開角為+80°(可變)，全動作角為160°(固定)。根據(jù)驅動器6調整的全閉角和全開角各角度可調整范圍為±5°，以1°為單位進行調整。例如，若將全閉角設定為-83°，則連動設定全開角為77°。曲柄機構5由第1、第2的連桿5A、5B組成，把輸出軸7的旋轉轉換成直線往復運動并向閥軸3傳遞。
如本實施所示，作為由驅動器6開閉控制的驅動閥，其閥軸3作直線往復運動的直動型驅動閥1，不能直接以角度表示全閉和全開的狀態(tài)。然而，由于閥軸3的移動量由輸出軸7(第1連桿5A)的旋轉角度θ、第1連桿5A的轉動支點P1、P2間的距離R和第2連桿5B的轉動支點P2、P3間的距離L來決定，所以在此輸出軸7的實際動作角度用驅動閥1的全閉角和全開角來表示。而且，在適用于球形閥和蝶形閥等旋轉型驅動閥的情況下，不必使用曲柄機構5，因此用連接帽直接連接閥軸3和輸出軸7即可。
如圖2、圖3所示，驅動器6包括通過驅動閥1上部設在的框架8(圖1)上的托座10(圖1)所設置的筐體9、遮蔽筐體9的開口部的蓋(未圖示)、在筐體9內配設的驅動馬達11、由驅動馬達11正反旋轉的輸出軸7、將輸出軸7的動作范圍可變設定在±5范圍的動作范圍設定機構12、端子臺13、電路基板組合體14、機架(固定部件)15、以及檢測輸出軸7的實際動作位置(角度)的動作位置檢測機構16。輸出軸7一端7A，向筐體9的外部突出，第1連桿5A(圖1)一端被固定。在輸出軸7的另一端7B，如圖3所示，安裝有動作范圍設定機構12的多個構成部件的一部份。
動作范圍設定機構12包括由固定螺釘21將嵌合在輸出軸7另一端7B上的下端筒部固定的凸輪支撐體20、通過窩模機構22和斜契機構23可裝卸且可轉動地安裝在凸輪支撐體20上的凸輪24和刻度板25、通過凸輪24相對向地固定在電路基板組合體14上的一對限位開關(全閉開關，全開開關)26、27。全閉開關26，在閥1為全閉狀態(tài)時，通過將輥28靠在凸輪24的大徑部24A上來接通。全開開關27，在閥1全開狀態(tài)時，通過同樣地將輥29靠在凸輪24的大徑部24A上來接通。
如圖5所示，使用旋轉型的電位器30作為動作位置檢測機構16，并且輸出軸7的旋轉由齒輪系32傳遞給該旋轉軸31。齒輪系32，由裝配在輸出軸7上的驅動齒輪33和裝配在旋轉軸31上的從動齒輪34構成。驅動齒輪33，如圖3所示，由大徑齒輪部33A和小徑齒輪部33B構成。大徑齒輪部33A，與裝配在驅動馬達11的驅動軸上的驅動齒輪嚙合，小徑齒輪部33B與從動齒輪34嚙合。這樣構成的電位器30，固定在接近輸出軸7配設的轉動板35上。
如圖4所示，由在機架15上突出設置的支撐軸37、在相對于驅動齒輪33可接近和離開的方向上可轉動自如地軸支著轉動板35。轉動板35，在消除齒輪系32的齒隙后，由2只固定螺釘38A，38B固定在機架15上。因此，在轉動板35上，固定螺釘38A，38B穿過的2個長孔39A，39B被形成在支撐軸37的兩側。
對于驅動齒輪33(小徑齒輪部33B)，使用模數(shù)m＝0.5、齒數(shù)Z1＝57的標準直齒圓柱型輪。對于從動齒輪34，使用模數(shù)m＝0.5、齒數(shù)Z2＝22的標準直齒圓柱型輪。
如圖6A所示，在驅動齒輪33與從動齒輪34處于相離狀態(tài)時，轉動板35向圖中左方(以支撐軸37為中心的逆時針方向)傾斜4°左右。在此狀態(tài)下的兩齒輪33，34的軸間距離A1為21.2mm。
如圖6B所示，在驅動齒輪33與從動齒輪34開始嚙合的狀態(tài)時，轉動板35呈不傾斜的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，兩齒輪33、34的軸間距離A2從21.2mm縮短至20.25mm。
而且，在此狀態(tài)的轉動板35的轉動中心O1(支撐軸37)，從電位器30(從動齒輪34)的中心O，在Y座標軸方向(與2個齒輪33、34的中心連接線40垂直的方向)僅以距離b(＝13.5mm)、在X座標軸方向(與中心連接線40平行的方向)僅以距離a(＝2.25mm)進行偏移。
如圖6C所示，驅動齒輪33和從動齒輪34在正好嚙合的狀態(tài)時，兩齒輪33，34的節(jié)距圓一致且齒隙被消除。在狀態(tài)下，轉動板35向圖中右方(以支撐軸37為中心的順時針方向)傾斜3°左右。兩齒輪33、34的軸心間距離A為19.75mm。
關于轉動板35設置轉動中心O1的優(yōu)選范圍，從組裝、調整等方面考慮，是在如圖7實斜線所示的范圍I內。即，此范圍I，由電位器30外形內的區(qū)域A、驅動齒輪33(小徑齒輪部33B)內的區(qū)域B、在包含中心連接線40的該附近部且與從動齒輪34的驅動齒輪33的相反側的白色細長的三角形區(qū)域C、以及除固定螺釘38A、38B的可動部份D、E以外的其外側周邊區(qū)域組成。
在安裝電位器30時，預先松開2只固定螺釘38A、38B，使轉動板35對于機架15能轉動自如后，在此狀態(tài)下、將電位器30固定設置在轉動板35上。這時，如圖6A所示，讓轉動板35從輸出軸7向離開方向轉動最大角度(4°程度)、以便使從動齒輪34與驅動齒輪33不發(fā)生嚙合。
然后，使轉動板35沿順時針方轉動所需角度，使從動齒輪34與驅動齒輪33嚙合。轉動板35沿順時針方向轉動大致4°后呈水平位置，從動齒輪34與驅動齒輪33便開始嚙合(圖6B)。使轉動板35進一步轉動小角度(3°程度)便完全嚙合，使驅動齒輪33與從動齒輪34的節(jié)距圓一致，消除了兩齒輪間的齒隙(圖60C)。在此狀態(tài)下，擰緊固定螺釘38A、38B，將轉動板35固定在機架15上，便完成了對于驅動器6的電位器30的組裝作業(yè)。
接著，研討對于輸出軸7安裝電位器30情況下的設置條件。
在圖8中，從電位器30(從動齒輪34)的中心O、將轉動板35的轉動中心O1沿Y座標軸方向(與中心連接線40垂直的方向)和X座標軸方向分別偏移距離為a、b，若令通過轉動板35的轉動中心O1的垂直線與連接嚙合前的電位器30的中心O和轉動板35的轉動中心O1的連線所形成的角度為θ1，連接嚙合前的電位器30的中心O與轉動板35的轉動中心O1的連線所形成的角度為θ，轉動板35轉動而使齒輪33、34之間嚙合時電位器30中心O的水平方向的移動量為Δx，則下列式(1)～(4)的關系成立a2+b2·sinθ1=a···(1)]]>sinθ1=aa2+b2·····(1)′]]>a2+b2·cosθ1=b···(2)]]>cosθ1=ba2+b2····(2)′]]>a2+b2·sinθ2=a+Δx···(3)]]>sinθ2=a+Δxa2+b2···(3)′]]>θ1+θ＝θ2………(4)由上述(1)～(4)式可求出Δx和θ的關系，得到下式(5)sinθ2=sin(θ1+θ)=sinθ1·cosθ+cosθ1·sinθ=aa2+b2·cosθ+ba2+b2·sinθ]]>aa2+b2·cosθ+ba2+b2·sinθ=a+Δxa2+b2]]>Δx＝a·(cosθ-1)+b·sinθ………(5)6
在此，求出Δx＞0的條件(在將電位器組裝只移動θ角度時，與齒輪33、34的中心間距離A接近的條件)，可以求得如圖7所示的說明優(yōu)選范圍I。
在此，為了滿足上式(5)式的條件式，如以下不等式(6)所示，要決定滿足此不等式的a，b，θ的值。
ab>sinθ1-cosθ···(6)]]>在具有由此結構構成的齒輪的齒隙消除結構的驅動器6中，能夠消除驅動齒輪33與從動齒輪34之間的齒隙，使兩齒輪進行正合適的嚙合。因此，能高精度地檢測輸出軸7的實際動作角度，用動作位置檢測機構16提高檢測精度。
而且，轉動轉動盤35、使從動齒輪34與驅動齒輪33的節(jié)距圓一致地進行嚙合，在此狀態(tài)下，用固定螺釘38A、38B將轉動板35固定在機架15上即可。因此，不需要用彈簧等靠壓機構，能使結構簡化而且能減少零配件和的組裝工序。
并且，若通過轉動轉動板35使從動齒輪34與驅動齒輪33嚙合，則即使在兩齒輪的齒的前端面互相對合但不嚙合的情況下，也可由旋轉自如的從動齒輪33的旋轉而在兩齒輪間產(chǎn)生滑動。因此，能使從動齒輪34與驅動齒輪33自動嚙合，與由直線移動進行嚙合情況相比要好。即，在由直線移動進行嚙合的情況下，即使兩齒輪的齒前端面之間互相對合，也不產(chǎn)生由旋轉產(chǎn)生的兩齒輪間滑動，操作者必須用手使齒輪轉動進行嚙合。
而且，在上述的實施例中，將驅動器6用于空調設備的電動式驅動閥，但不僅限于此。例如，也可用于開閉燃燒裝置或通風管道的排氣口的調節(jié)風門。
如以上說明的那樣，本發(fā)明所涉及的齒輪的齒隙消除結構和驅動器，以簡單結構能可靠地消除齒輪間的齒隙，確保合適的嚙合關系。另外，能高精度地檢測輸出軸的實際動作角度。而且，由于不需要彈簧等，所以能減少零配件數(shù)量，能提供廉價的產(chǎn)品。
權利要求
1.一種齒輪的齒隙消除結構，其特征在于，具有裝配在輸出軸(7)上的驅動齒輪(33)、檢測輸出軸的轉動角度的電位器(30)、裝配在所述電位器的旋轉軸(31)上的從動齒輪(34)、裝配有所述電位器、并通過轉動使所述從動齒輪逐漸與所述驅動齒輪嚙合來消除兩齒輪間的齒隙的轉動板(35)、和在消除了所述從動齒輪與驅動齒輪的齒隙的轉動位置、固定所述轉動板的固定機構(38A、38B)。
2.根據(jù)權利要求1所述的齒輪的齒隙消除結構，其特征在于還具有由所述固定機構固定所述轉動板的固定部件(15)。
3.根據(jù)權利要求2所述的齒輪的齒隙消除結構，其特征在于還具有形成在所述轉動板上的至少1個長孔(39A、39B)，所述固定部件，至少由1個螺釘構成，所述螺釘，穿過所述長孔，并在所述轉動位置將所述轉動板固定在所述固定部件上。
4.根據(jù)權利要求1所述的齒輪的齒隙消除結構，其特征在于若相對于所述從動齒輪的中心、將所述轉動板的中心沿Y軸座標方向和X軸座標方向偏移的距離分別設為a，b，令連接兩齒輪嚙合前的所述從動齒輪的中心和所述轉動板的轉動中心的連線、與連接兩齒輪嚙合后的所述從動齒輪的中心和所述轉動板的轉動中心的連線所形成的角度為θ，則根據(jù)ab>sinθ1-cosθ]]>決定a、b和φ的值。
5.一種驅動器，其特征在于，具有驅動馬達(11)、由所述驅動馬達進行正反旋轉的輸出軸(7)、對所述輸出軸的動作范圍在單位范圍作可變設定的動作范圍設定機構(12)、和檢測所述輸出軸的動作角度的動作位置檢測機構(16)；所述動作位置檢測機構，具有傳遞所述輸出軸的旋轉的旋轉軸(31)、檢測所述旋轉軸的動作角度的電位器(30)、裝配在所述輸出軸上的驅動齒輪(33)、裝配在所述旋轉軸上的從動齒輪(34)、裝配有所述電位器、并由轉動使所述從動齒輪逐漸與所述驅動齒輪嚙合來消除兩齒輪間的齒隙的轉動板(35)、和在消除了所述從動齒輪與驅動齒輪的齒隙的轉動位置、固定所述轉動板的固定機構(38A，38B)。
6.根據(jù)權利要求5所述的驅動器，其特征在于還具有由所述固定機構固定所述轉動板的固定部件(15)。
7.根據(jù)權利要求6所述的驅動器，其特征在于還具有形成在所述轉動板上的至少1個長孔(39A、39B)，所述固定部件，至少由1個螺釘構成，所述螺釘，穿過所述長孔，并在所述轉動位置將所述轉動板固定在所述固定部件上。
8.根據(jù)權利要求6所述的驅動器，其特征在于若將對于所述從動齒輪的中心、所述轉動板的中心沿Y軸座標方向和X軸座標方向偏移的距離分別設為a，b，令連接兩齒輪嚙合前的所述從動齒輪的中心和所述轉動板的轉動中心的連線、與連接兩齒輪嚙合后的所述從動齒輪的中心和所述轉動板的轉動中心的連線所形成的角度為θ，則根據(jù)ab>sinθ1-cosθ]]>決定a、b和φ的值。
全文摘要
一種具有以簡單結構消除齒輪間的齒隙并能保持合適的嚙合關系的齒輪的齒隙消除結構和具有這種機構的驅動器。在輸出軸(7)上固定驅動齒輪(33)。在機架(15)上設置有能以支撐軸(37)為轉動中心轉動自如的轉動板(35)，將檢測輸出軸(7)轉動角度的旋轉型電位器(30)固定在該轉動板(35)上。另外，將從動齒輪(34)固定在電位器(30)的輸出軸(31)上。將轉動板(35)向輸出軸(7)側旋轉所需角度，使從動齒輪(34)與驅動齒輪(33)進行無齒隙嚙合。然后，用2只固定螺釘(38A、38B)將轉動板(35)固定在機架(15)上。
文檔編號F16H57/12GK1536247SQ20041003356
公開日2004年10月13日 申請日期2004年4月6日 優(yōu)先權日2003年4月10日
發(fā)明者宮崎匠, 高野智宏, 渡邊清彥, 宏, 彥 申請人:株式會社山武