JP2007181337A - ギア付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】噛合いが良好で樹脂製歯車のシャフトに対する保持力が向上し高量産性のギア付モータを提供する。
【解決手段】金属シャフト（３）に固定されたギア部（２）を備え、ギア部は所定歯先円径（φｄｓ）の歯車が形成された樹脂歯車部（２ａ）と、これに連接し歯先円径より大径（φｄｆ）の円弧部（２１ａ）及び弦部（２１ｂ）を含む外形を有して歯車部（２ａ）と一体形成されたフランジ部（２ｂ）と、その端面（２１ｄ）に形成された凹部（２１ｅ）と、歯車部及びフランジ部を貫きシャフトが挿通した貫通孔（２１ｃ）と、歯車部の端面（２１ｆ）に略当接するようシャフトに固定された金属第１固定部材（４）と、歯先円径より小径（φｄｋ）の円弧部（２２ａ）及び弦部（２２ｂ）を含む外形で凹部に嵌着されると共にシャフトに固定された金属第２固定部材（２２）とを備え、フランジ部外形は第２固定部材と略相似のギア付モータ（１）とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ギア付きモータに係る。

モータの金属製シャフトにギア（歯車）を取り付けた所謂ギア付きモータにおいては、そのギアの材質として、騒音が小さく量産が容易なことから樹脂を用いる場合が多い。
この樹脂性のギアを金属製のシャフトに圧入して固定する場合、シャフトに対する保持力を増大させるため、従来シャフトの外周に筋目や綾目などのローレット加工を施すのが一般的である。
これは、シャフトにこのようなローレット加工を施さないと、ギアにかかる回転方向の負荷により、シャフトに対してギアが回転方向に滑動してしまったり、ギアにかかる軸方向の負荷によりシャフトから抜けてしまう場合があることによる。

また、金属製シャフトにローレット加工を施さずに樹脂製ギアを固定保持したモータが特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載されたモータは、樹脂製ギアがその両端面に設けられた２つのワッシャを介して金属製シャフトに固定保持され、一方のワッシャが樹脂製ギアの係合孔に係合して抜け止めや回転止めとして作用するように構成されたものである。
特開２００１−２０８１６８号公報

ところで、金属製シャフトにローレット加工を施して樹脂製ギアを圧入固定する方法では、ローレット加工を施す際にシャフトの曲がりが生じたり、圧入の際にギアが膨張するためこのギアに噛合する従動側ギアとの噛み合いが悪化し、騒音や回転むらや回転負荷が増大するという問題があった。

また、特許文献１に記載されたモータは、シャフトに対して樹脂製ギアと２つのワッシャとの３つの部材を圧入しなければならず、組み立て工程を少なくすることが難しいものである。
また、ワッシャを外周に歯車溝が形成された内周部に圧入するため、ワッシャの外径がギアの歯底円径に制限されてしまい、ギアの歯底円形が小さい場合には、ワッシャの外径も小さくなって十分な保持力を得られない場合があった。

そこで本発明が解決しようとする課題は、樹脂製のギア部を備えていても、歯車の噛み合いが良好で、歯車のシャフトに対する保持力が向上し、量産性が高く、低コストのギア付きモータを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
すなわち、金属製のシャフト（３）と、該シャフト（３）に固定されたギア部（２）と、を備え、
前記ギア部（２）は、所定の径（φｄｓ）の歯先円を有する歯車が形成された樹脂製の歯車部（２ａ）と、 前記歯車部（２ａ）と軸（ＣＬ）方向に連接すると共に前記所定の径（φｄｓ）より大径（φｄｆ）の円弧部（２１ａ）と弦部（２１ｂ）とを含んでなる外形形状を有して前記歯車部（２ａ）と一体で形成されたフランジ部（２ｂ）と、該フランジ部（２ｂ）の端面（２１ｄ）に形成された凹部（２１ｅ）と、前記歯車部（２ａ）と前記フランジ部（２ｂ）とを貫いて形成され前記シャフト（３）が挿通された貫通孔（２１ｃ）と、前記歯車部（２ａ）の端面（２１ｆ）に略当接し前記シャフト（３）に固定された金属製の第１の固定部材（４）と、前記所定の径（φｄｓ）より小径（φｄｋ）の円弧部（２２ａ）と弦部（２２ｂ）とを含んでなる外形形状を有し前記凹部（２１ｅ）に嵌着されると共に前記シャフト（３）に固定された金属製の第２の固定部材（２２）と、を備え、
前記フランジ部（２ｂ）の外形形状は、前記第２の固定部材（２２）の外形形状と略相似形であることを特徴とするギア付きモータ（１）である。

本発明によれば、樹脂製のギア部を備えていても、歯車の噛み合いが良好で、ギア部のシャフトに対する保持力が向上し、量産性が高く、低コストにて提供することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本発明のギア付きモータの実施例を示す正面図である。
図２は、本発明のギア付きモータの実施例を説明する部分断面図である。
図３は、本発明のギア付きモータの実施例の要部を説明する矢視図である。

実施例のギア付きモータ１は、例えばレーザビームプリンタの感光ドラム駆動用に用いられるモータであり、図１に示すように、金属製のシャフト３と、このシャフト３に固定された樹脂製のギア部２とを備えている。
このシャフト３は、ステンレス材を用い、外形を切削加工で形成した後に焼き入れを行い、さらに表面に研磨処理が施されている。

ギア部２は、樹脂材料を射出成形することにより形成されている。
図１に示すように、このギア部２は、外観上、所定径の歯先円を有する歯車が形成された歯車部２ａと、この歯車部２ａと軸ＣＬの方向に連接して所定の軸方向長さｄ０を有するフランジ部２ｂとが形成されている。また、このフランジ部２ｂがモータ１の本体１ａ側に位置するようにシャフト３に取り付けられている。

このギア部２の詳細を断面図である図２を用いて説明する。
このギア部２は、樹脂材で形成された本体部２１と金属材料で形成された固定保持部材２２と金属材料で形成された抜け止め部材４とを有している。上述した歯車部２ａとフランジ部２ｂは、この本体部２１に形成されている。
固定保持部材２２及び抜け止め部材４はシャフト３に圧入により固定されている。そして、本体部２１は、この固定保持部材２２に嵌着されることでシャフト３に対して回転方向に保持され、抜け止め部材４によりシャフト３に対して軸方向に保持される構成となっている。

本体部２１には、シャフト３に対してすきまなく摺動可能な程度のはめあいとなる貫通孔２１ｃが形成されており、この貫通孔２１ｃにシャフト３が挿通されている。
また、フランジ部２ｂの端面２１ｄには、深さｄ１を有して凹んだ凹部２１ｅが形成されている。この凹部２１ｅの深さｄ１は、フランジ部の厚さｄ０に対して、ｄ１＜ｄ０となるように設定されている。
この凹部２１ｅは、固定保持部材２２の外形形状に対応した形状を有してこの固定保持部材２２とほぼすきまなく嵌合するように形成されている。
また、本体部２１の固定保持部材２２の反対側の端面（すなわち、歯車部２ａの端面）２１ｆと略当接する位置に圧入された抜け止め部材４により、本体部２１は、そのシャフト３に対する軸方向位置が規制されている。

次に、フランジ部２ｂ，凹部２１ｅ及びこの凹部２１ｅに嵌合する固定部材２２についてさらに図２及び図３を用いて詳述する。図３は、図２におけるＳ−Ｓ面からみた矢視図である。

この図３に示すように、固定部材２２は、外周部の形状が、直径φｄｋからなる円弧部２２ａとシャフト３に対して対称に間隔ｗ２で形成された一対の対向面である切り落とし面部２２ｂとを有するように形成されている。この固定部材２２は、金属材料を切削加工やプレス加工することで形成することができる。
また、フランジ部２ｂは、外周部の形状が、直径φｄｆなる円弧部２１ａと、シャフト３に対して対称に間隔ｗ１で形成された一対の対向面である切り落とし面部２１ｂとを有するように形成されている。

ここで、フランジ部２ｂは、固定部材２２の周囲において、円弧部２１ａについてはその径方向の肉厚ｔ１が、また、切り落とし面部２１ｂについては、その対向面に直交する方向の肉厚ｔ２が、それぞれほぼ一定となるように形成されている。また、各肉厚がほぼ等しくなるように形成されている。
すなわち、具体的には、（ｗ１−ｗ２）≒（ｄｆ−ｄｋ）、あるいは、ｔ１≒ｔ２と表されるようにこれらの寸法が設定されている。
従って、別の言い方をするならば、このフランジ部２ｂの外形は、固定部材２２の外形より大きい相似形形状で形成されている。
また、円周上の２点を繋ぐ弦に相当するフランジ部２ｂ及び固定部材２２の切り落とし面部２１ｂ，２２ｂは、円弧部２１ａ，２２ｂの端部を連結する弦部でもあり、シャフト３の回転力を歯車部２ａに伝達する回転伝達面として機能している。

また、フランジ部２ｂの切り落とし面２１ｂの間隔ｗ１は、歯車部２ａの歯先円径φｄｓ以上となるように形成されている。
また、凹部２１ｅの深さｄ１は、固定保持部材２２の厚さｄ２２以上となるように形成されている。

この実施例の構成によれば、ギア部２のフランジ部２ｂにおいて固定保持部材２２の外側の肉厚をほぼ一定にしてあるので、本体部２１の射出成形によるひけの発生が防止される。また、成形条件のばらつきなどの不安定要因によりひけが発生しても、ひけの凹みが平均化されて極端なひけになることがない。
また、射出成形において、フランジ部２ｂの形状が安定的に成形できることから歯車部２ａの形状も安定的に成形でき、精度の高い歯車を得ることができる。

更に、実施例におけるフランジ部２ｂは、その外形に対向面からなる切り落とし面部２１ｂを有しているので、例えば、このモータ１を他の装置などに組み込む際のシャフト３の回転位置調整において、工具や治具でこの切り落とし面部２１ｂを掴むことができ、調整作業を容易に行うことが可能となる。
また、この掴む作業において歯車部２ａには直接力が加わらないので、高精度で形成した歯車が変形する可能性は極めて少ない。

一方、シャフト３には、ローレット加工等の２次加工が不要となるので、実施例のモータ１は、量産性に優れ、低コストで提供することが可能となる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
例えば、固定保持部材２２の外形は、図２及び図３に示したような、歯車部２ａの歯先円φｄｓより小さいものに限らず、このギア部２がシャフト３に対して必要な回転保持力が得られる大きさに設定することができる。そして、フランジ部２ｂの外形形状を、この固定保持部材２２の外形形状に対してできるだけ均一な肉厚になるように設定すればよい。
また、固定部材２２の外形形状と相似形形状としたフランジ部２ｂの外形形状は、精度よく相似である必要はなく概ね相似形であればよいものであることは言うまでもない。
また、固定部材２２は、シャフト３に圧入で固定されているものに限らず、シャフト３にこの固定のための加工が施されない固定方法であれば周知の方法を適用してよい。例えば、嫌気性接着剤を用いて固定することができる。
このギア付きモータ１の本体構造は、シャフト駆動構造であれば、周知の構造が適用できるものである。

本発明のギア付きモータの実施例を示す正面図である。 本発明のギア付きモータの実施例を説明する部分断面図である。 本発明のギア付きモータの実施例の要部を説明する矢視図である。

符号の説明

１ ギア付きモータ
１ａ 本体
２ ギア部
２ａ 歯車部
２ｂ フランジ部
２ｄ 端面
３ シャフト
４ 抜け止め部材
２１ 本体部
２１ａ 円弧部
２１ｂ 切り落とし面部（弦部）
２１ｃ 貫通孔
２１ｅ 凹部
２１ｆ 端面
２２ 固定保持部材
２２ａ 円弧部
２２ｂ 切り落とし部
ｄ０ （フランジ部の）軸方向長さ（厚さ）
ｄ１ 凹部の深さ
ｄ２２ 固定保持部材の厚さ
φｄｋ，φｄｆ 直径
φｄｓ 歯先円の径
ｗ１，ｗ２ 間隔

Claims (1)

1. 金属製のシャフトと、該シャフトに固定されたギア部と、を備えたギア付きモータにおいて、
   前記ギア部は、
   所定の径の歯先円を有する歯車が形成された樹脂製の歯車部と、
   前記歯車部と軸方向に連接すると共に前記所定の径より大径の円弧部と弦部とを含んでなる外形形状を有して前記歯車部と一体で形成されたフランジ部と、
   該フランジ部の端面に形成された凹部と、
   前記歯車部と前記フランジ部とを貫いて形成され前記シャフトが挿通する貫通孔と、
   前記歯車部の端面に略当接し前記シャフトに固定された金属製の第１の固定部材と、
   前記所定の径より小径の円弧部と弦部とを含んでなる外形形状を有し前記凹部に嵌着されると共に前記シャフトに固定された金属製の第２の固定部材と、を備え、
   前記フランジ部の外形形状は、前記第２の固定部材の外形形状と略相似形であることを特徴とするギア付きモータ。

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