JP2010078008A - フリクション機構、およびギヤードモータ - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製の第１回転部材に形成した突起と、金属製の第２回転部材に形成した環状段部とを係合させる構成を採用した場合でも、環状段部の出角部分が第１回転部材に食い込むなどいった不自然な当接が発生することのないフリクション機構、および該フリクション機構を備えたギヤードモータを提供する。
【解決手段】フリクション機構９では、樹脂製の第１回転部材９１の弾性変形部９１５を内側のリング状の付勢部材９３によって外側に押し広げて、金属製の第２回転部材９２の嵌合穴９２１の内周側面９２１ａに当接させる。第１回転部材９１において、弾性変形部９１５の端部に突起９１５を形成し、嵌合穴９２１の端部には突起９１５ｂが係合する環状段部９２１ｂを形成してある。さらに、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａと環状段部９２１ｂとが交差する出角部分については面取り面９２１ｆにしてある。
【選択図】図６

Description

本発明は、歯車伝達機構などに用いられるフリクション機構、および当該フリクション機構を備えたギヤードモータに関するものである。

歯車伝達機構において歯車やモータを保護するためのフリクション機構としては、図７（ａ）に示すように、第１回転部材１０９１の弾性変形部１９１５を内側のリング状の付勢部材１０９３によって外側に押し広げて、第２回転部材１０９２の嵌合穴１９２１の内周側面１９２１ａに当接させた構成が提案されておいる。かかる構成のフリクション機構では、付勢部材１０９３の押圧力によって、弾性変形部１９１５の外周側面１９１５ａと嵌合穴１９２１の内周側面１９２１ａとの間に摩擦係合力を発生させる。ここで、第１回転部材１０９１において、弾性変形部１９１５の端部には突起１９１５ｂが形成されており、第２回転部材１０９２において、嵌合穴１９２１の端部には突起１９１５ｂが軸線方向で係合する環状段部１９２１ｂが形成されている。このため、第２回転部材１０９２の嵌合穴１９２１に第１回転部材１０９１の弾性変形部１９１５を嵌める際、その深さを規定することができる（特許文献１参照）。
特開平１０−１４１７０号公報

かかるフリクション機構において、第２回転部材１０９２を樹脂により構成した場合、大きなフリクションを得るために荷重を大きくすると、第２回転部材１０９２に変形や割れなどが発生してしまうため、低フリクション用にしか使用できないという問題点がある。また、第２回転部材１０９２を樹脂成形により製造する際、ヒケが発生し、嵌合穴１９２１の真円度が低下するという問題点もある。かといって、第２回転部材１０９２を金属製とすると、変形、割れ、ヒケなどの問題は発生しないが、図７（ｂ）に示すように、嵌合穴１９２１の内周側面１９２１ａと環状段部１９２１ｂとが交差する出角部分１９２１ｘが弾性変形部１９１５に食い込むなどといった不自然な当接が起こるおそれがある。かかる不自然な当接は、フリクション機構の動作を不安定にするため、好ましくない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、樹脂製の第１回転部材に形成した突起と、金属製の第２回転部材に形成した環状段部とを係合させる構成を採用した場合でも、環状段部の出角部分が第１回転部材に食い込むなどといった不自然な当接が発生しないフリクション機構、および該フリクション機構を備えたギヤードモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、軸線方向に延びた複数の弾性変形部が周方向に配置された第１回転部材と、前記複数枚の弾性変形部の内側に装着されて前記複数の弾性変形部を径方向外側に押し広げるリング状の付勢部材と、軸線方向に開口して前記複数の弾性変形部が嵌る嵌合穴を備え、当該嵌合穴の内周側面に前記複数の弾性変形部の外周側面が弾性をもって当接して摩擦係合する第２回転部材と、を有するフリクション機構において、前記第１回転部材は、樹脂製であって、前記弾性変形部の軸線方向の一方端側に径方向外側に突出した突起を備え、前記第２回転部材は、金属製であって、前記嵌合穴の内周側面に前記突起が前記軸線方向で係合する環状段部が形成され、前記嵌合穴の内周側面において、前記嵌合穴の内周側面と前記環状段部とが交差する出角部分は、面取り面になっていることを特徴とする。

本発明では、第１回転部材の弾性変形部を内側のリング状の付勢部材によって外側に押し広げて、第２回転部材の嵌合穴の内周側面に当接させた構成になっており、付勢部材の押圧力によって、弾性変形部の外周側面と嵌合穴の内周側面との間に摩擦係合力が発生する。このため、第１回転部材あるいは第２回転部材に過大な負荷が印加されていない限り、第１回転部材と第２回転部材は一体に回転する。これに対して、第１回転部材および第２回転部材のうちの一方に大きな負荷が加わっている場合には、第１回転部材と第２回転部材との間で空回りが起こるため、第１回転部材や第２回転部材に接続する歯車やモータが破損することを防止することができる。また、本発明では、第２回転部材を金属製としたため、第２回転部材を樹脂製とした場合と違って、第２回転部材に変形、割れ、ヒケなどの問題が発生しない。さらに、本発明では、第１回転部材において、弾性変形部の軸線方向の一方端側に突起を形成しておき、嵌合穴の端部には突起が軸線方向で係合する環状段部を形成してあるので、第２回転部材の嵌合穴に第１回転部材の弾性変形部を嵌める際、その深さを規定することができる。かかる構成を採用した場合、嵌合穴の内周側面と環状段部とが交差する出角部分が弾性変形部に食い込むおそれがあるが、嵌合穴の内周側面と環状段部とが交差する出角部分を面取り面にしておけば、かかる食い込みが発生しない。それ故、本発明のフリクション機構は、動作の安定性に優れている。

本発明において、前記複数の弾性変形部は、前記弾性変形部の軸線方向の一方端側が外側に広がるように前記軸線方向に対して傾いている場合に適用すると特に効果的である。かかる構成の場合は特に、嵌合穴の内周側面と環状段部とが交差する出角部分が弾性変形部に食い込むおそれがあるが、嵌合穴の内周側面と環状段部とが交差する出角部分を面取り面にしておけば、かかる食い込みが発生しない。

本発明において、前記面取り面は、前記嵌合穴の内周側面において前記弾性変形部の外周側面が接する部分に連接する内周側テーパ面と、該内周側テーパ面に外周側で連接する外周側テーパ面と、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、面取り面と、嵌合穴の内周側面において弾性変形部の外周側面が接する部分との間に尖った角部が発生しないので、面取り面の内周縁が弾性変形部に食い込むことを確実に防止することができる。

本発明において、前記第２回転部材は、金属の焼結体であることが好ましい。かかる構成によれば、第２回転部材が樹脂製である場合と違って、高フリクション条件で使用しても、第２回転部材に変形や割れなどが発生しない。それ故、本発明によれば、高フリクション用に対応することができる。また、金属の焼結体であれば、樹脂と違って、成形時にヒケが発生しないので、真円度の高い嵌合穴を形成することができる。それ故、安定した摩擦係合力が発生するので、フリクショントルクが安定したフリクション機構を提供することができる。

この場合、少なくとも前記嵌合穴の内周側面では前記焼結体の表面に樹脂コーティング層が形成されていることが好ましい。第２回転部材を焼結体とすると、摺動性が低く、樹脂製の第１回転部材において弾性変形部が磨耗するなどの欠点もあるが、嵌合穴の内周側面に樹脂コーティング層を形成しておけば、焼結体のままである場合に比較して、摺動性が高い。それ故、第１回転部材および第２回転部材のうちの一方に大きな負荷が加わっている場合には、第１回転部材と第２回転部材との間で空回りを確実に起こさせることができるとともに、樹脂製の第１回転部材において弾性変形部が磨耗することがない。また、焼結体のままであると、嵌合穴の内周側面が錆びるという問題が発生するが、本発明では、嵌合穴の内周側面に樹脂コーティング層を形成してあるので、錆びの発生を回避することができる。

本発明を適用したフリクション機構は、ギヤードモータに用いることができる。この場合、前記第２回転部材の外周側面に歯車部が形成されている構成となる。かかるギヤードモータによれば、過大な負荷によって歯車やモータが破損することを確実に防止することができる。

本発明では、第１回転部材を樹脂製とし、第２回転部材を金属製としたため、第２回転部材を樹脂製とした場合と違って、第２回転部材に変形、割れ、ヒケなどの問題が発生しない。さらに、本発明では、第１回転部材において、弾性変形部の軸線方向の一方端側に突起を形成しておき、嵌合穴の端部には突起が軸線方向で係合する環状段部を形成してあるので、第２回転部材の嵌合穴に第１回転部材の弾性変形部を嵌める際、その深さを規定することができる。かかる構成を採用した場合、嵌合穴の内周側面と環状段部とが交差する出角部分が弾性変形部に食い込むおそれがあるが、嵌合穴の内周側面と環状段部とが交差する出角部分を面取り面にしておけば、かかる食い込みが発生しない。それ故、本発明のフリクション機構は、動作の安定性に優れている。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（全体構造）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用したギヤードモータの歯車列の構成を示す横断面図、その縦断面図、および歯車列において歯車の噛合状態を示す説明図である。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、本発明を適用したギヤードモータ１は、ステッピングモータ構造を備えたモータ部２を備えており、モータ部２は、ステータ４とロータ３とから概略構成されている。ステータ４は、モータ軸線方向Ｓに重ねて配置された２つのステータ組４ａ、４ｂを備えており、ステータ組４ａ、４ｂでは、外ステータコア４１と内ステータコア４２とがモータ軸線方向Ｓで対向するように配置されている。ここで、外ステータコア４１および内ステータコア４２は、いずれも円環状のフランジ部と、フランジ部の内周縁からモータ軸線方向Ｓに折れ曲がった極歯とを備え、外ステータコア４１および内ステータコア４２をモータ軸線方向Ｓに配置した状態で、外ステータコア４１の極歯と、内ステータコア４２の極歯は、周方向で交互に配列される。

ステータ４の内側にはロータ３が同軸状に配置されている。ロータ３は、軸穴３３０を備えたロータ本体３３と、このロータ本体３３の外周面に固着された永久磁石３１とを備えており、永久磁石３１の外周面は、極歯と対向している。かかるロータ３は、軸穴３３０に嵌った支軸７０によって回転可能に支持されている。支軸７０は、モータケース５の底部５１と、モータケース５の上面を覆うモータカバー５０とによって両端が支持された固定軸である。ロータ本体３３において、モータカバー５０側の端部は、外周面にモータピニオン３５を備えた回転軸３４になっている。このように構成したモータ部２において回転軸３４が突出する側を出力側Ｓ１と、その反対側を反出力側Ｓ２とした場合、反出力側Ｓ２のステータ組４ｂでは、外ステータコア４１がモータケース５の底部５１の一部として形成されている。

２つのステータ組４ａ、４ｂの内ステータコア４２は、コイルボビン８６を樹脂形成する際にインサート成形されて、コイルボビン８６のフランジ部８８で覆われる。その際、樹脂部分８には、端子保持部８５も形成される。ここで、樹脂部分８は、コイルボビン８６を構成する部分に、極歯の周りを囲む円筒部８７と、円筒部８７のモータ軸線方向Ｓの端部で拡径する円環状のフランジ部８８とを備えており、円筒部８７とフランジ部８８によって区画された領域内にコイル４５が巻回される。コイル４５は、２つのステータ組４ａ、４ｂの各々に２本の巻き線が巻回された２相のコイルであり、ステータ組４ａ、４ｂに巻回されたコイル４５の中間部分は、共通の巻き線として引き出されている。このため、ステータ４から引き出される巻き線の端部の本数は５本であり、かかる巻き線の端部は、端子保持部８５に保持されたモータ側端子１９１に絡げられた後、ハンダ付けによりモータ側端子１９１に電気的に接続される。モータ側端子１９１の外周側には、外部接続端子１９２を保持するコネクタハウジング１１が配置され、モータ側端子１９１と外部接続端子１９２とはフレキシブル配線基板１２を介して電気的に接続されている。

本形態のギヤードモータ１は、複数の歯車からなる歯車列６を備えており、モータ部２のロータ３の回転は、歯車列６を介して外部に出力される。本形態において、歯車列６は計５つの歯車６１、６２、６３、６４、６５を備えており、最終段の歯車６５は出力軸６５１を備えている。ここで、最終段の歯車６５を除く４つの歯車６１、６２、６３、６４はいずれも、モータケース５に固定された地板５５と、モータカバー５０とに両端が支持された支軸７１、７２、７３、７４によって回転可能に支持され、最終段の歯車６５は、それ自身に形成された軸部６５２、６５３がモータカバー５０側の軸受部５０１と地板５５側の軸受部５５１とに回転可能に支持されている。

本形態において、第１番目の歯車６１の大径歯車部６１１は、回転軸３４の出力側Ｓ１の外周側に形成されたロータピニオン３５と噛合し、歯車６１の小径歯車部６１２には、第２番目の歯車６２の大径の歯車部９２４が噛合している。歯車６２の小径の歯車部９１４には、第３番目の歯車６３の大径歯車部６３１が噛合し、歯車６３の小径歯車部６３２には第４番目の歯車６４の大径歯車部６４１が噛合している。そして、歯車６４の小径歯車部６４２には、最終段の歯車６５の歯車部６５５が噛合している。このようにして歯車列６は減速歯車列として構成されている。ここで、５つの歯車６１、６２、６３、６４、６５は、ロータピニオン３５の周りに配置されている。

（フリクション機構の構成）
図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したギヤードモータ１に搭載したフリクション機構の斜視図、およびその分解斜視図である。図３（ａ）、（ｂ）は各々、図２に示すフリクション機構の平面図、およびそのＢ０−Ｂ０′断面図である。図４（ａ）、（ｂ）は各々、図２に示すフリクション機構に用いた第１回転部材の平面図、およびそのＢ１−Ｂ１′断面図である。図５（ａ）、（ｂ）は各々、図２に示すフリクション機構に用いた第２回転部材の平面図、およびそのＢ２−Ｂ２′断面図である。

図１を参照して説明したギヤードモータ１において、出力軸６５１に過大な負荷が印加されている状態でモータ部２が動作すると、歯車列６に用いた歯車６１、６２、６３、６４、６５や、ロータピニオン３５が破損するおそれがある。そこで、歯車列６の途中にトルクリミッタとして作用するフリクション機構が構成されている。本形態では、歯車列６に用いた歯車６１、６２、６３、６４、６５のうち、歯車６２に対して、図２〜図５を参照して説明するフリクション機構９が構成されている。

図２、図３、図４および図５において、歯車６２に形成されたフリクション機構９は、第１回転部材９１と、第２回転部材９２と、リング状の付勢部材９３とを備えており、本形態において、付勢部材９３は、ステンレス製のＣ形ワッシャである。

まず、図２、図３および図４に示すように、第１回転部材９１は、ポリアセタール樹脂などの樹脂成形品であり、モータ軸線方向Ｓの出力側Ｓ１に延びた円筒状の中心軸部９１１と、中心軸部９１１の長さ方向の途中部分から径方向に張り出した円盤状の鍔部９１２とを備えている。中心軸部９１１において、鍔部９１２から反出力側Ｓ２に突出した軸端部９１３の外周側面には歯車部９１４が形成されており、かかる歯車部９１４は、図１に示す第３番目の歯車６３と噛合する小径歯車である。また、中心軸部９１１には、図１に示す支軸７２が嵌る軸穴９１０が形成されている。

第１回転部材９１において、鍔部９１２の外周縁からは、モータ軸線方向Ｓの出力側Ｓ１に向けて複数枚の板状の弾性変形部９１５が延びている。本形態において、弾性変形部９１５は、周方向に２枚配置されており、円筒部をスリット９１７で分割した構造になっている。かかる第１回転部材９１では、弾性変形部９１５の内周側面と中心軸部９１１の外周側面との間には環状溝９１６が形成されている。

かかる環状溝９１６の内側には、Ｃ形ワッシャ状の付勢部材９３が圧入される。なお、付勢部材９３としては、コイルバネを用いることもできる。ここで、外力を加えていない状態の付勢部材９３の内径寸法は、中心軸部９１１の外径寸法に比して十分大きい。また、外力を加えていない状態の付勢部材９３の外径寸法は、弾性変形部９１５の内周側面で規定される円の径よりも大きい。このため、環状溝９１６に付勢部材９３を圧入すると、付勢部材９３は、縮径した状態に変形するので、その形状復帰力（バネ力）によって弾性変形部９１５を外側に押し広げる。弾性変形部９１５の内周側面には、小さな段差９１５ｅが形成されており、かかる段差９１５ｅによって、付勢部材９３のモータ軸線方向Ｓにおける位置が規定される。また、第１回転部材９１では、中心軸部９１１の外周側面の出力側Ｓ１の端部、あるいは、弾性変形部９１５の外周側面９１５ａの出力側Ｓ１の端部に小突起を形成しておけば、付勢部材９３の抜けを防止することができる。

（第２回転部材９２の構成）
図２、図３および図５に示すように、第２回転部材９２は、モータ軸線方向Ｓの双方で開口する円筒体であり、反出力Ｓ２側に円筒状胴部９２３を備えている。また、第２回転部材９２は、円筒状胴部９２３に対して出力側Ｓ１の端部に大径部９２９を備えており、大径部９２９の外周側面には歯車部９２４が形成されている。かかる歯車部９２４は、図１に示す第１番目の歯車６１と噛合する大径歯車である。ここで、第２回転部材９２の中心穴は、第１回転部材９１の弾性変形部９１５が嵌る嵌合穴９２１であり、嵌合穴９２１に第１回転部材９１の弾性変形部９１５を嵌めると、付勢部材９３によって径方向外側に押し広げられた弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが嵌合穴９２１の内周側面９２１ａに弾性をもって当接し、摩擦係合する。

嵌合穴９２１の出力側Ｓ１の端部には、出力側Ｓ１に端面を向ける環状段部９２１ｂが形成されている一方、図２、図３および図４に示す第１回転部材９１では、弾性変形部９１５の外周側面９１５ａの出力側Ｓ１の端部には、径方向外側に張り出す突起９１５ｂが形成されている。また、第１回転部材９１において、弾性変形部９１５の外周側面９１５ａの反出力側Ｓ２の端部には、径方向外側に張り出す突起９１５ｃが形成されている。このため、第２回転部材９２の嵌合穴９２１に対して、出力側Ｓ１から、第１回転部材９１の反出力側Ｓ２を挿入すると、モータ軸線方向Ｓにおいて、環状段部９２１ｂに突起９１５ｂが係合するので、嵌合穴９２１に対する弾性変形部９１５の差し込み深さが規定される。また、突起９１５ｃは、第２回転部材９２の反出力側Ｓ２の端部に引っ掛かるため、嵌合穴９２１から弾性変形部９１５の抜けが阻止される。但し、突起９１５ｃは極めて小さいので、嵌合穴９２１に第１回転部材９１の弾性変形部９１５の差し込んだ後、第１回転部材９１を出力側Ｓ１に押圧すれば、嵌合穴９２１から弾性変形部９１５を引き抜くことができる。なお、環状段部９２１ｂは、モータ軸線方向Ｓに対して直交する面であり、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａは、モータ軸線方向Ｓに平行な面である。

本形態において、第２回転部材９２は、基体が金属製である。より具体的には、第２回転部材９２は、基体が鉄系、鉄-銅系、銅系、ステンレス系などの金属粉の圧粉体を焼成してなる焼結体９２６である。本形態において、焼結体９２６は鉄系の焼結体であり、かかる鉄系の焼結体は安価であるという利点がある。また、本形態において、第２回転部材９２は、焼結体９２６の表面にスプレー法、浸漬法、電着法などにより、厚さが３〜１５μｍの樹脂コーティング層９２７が形成されており、樹脂コーティング層９２７は、第２回転部材９２の全面に形成されている。このため、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａに、樹脂コーティング層９２７が形成されているとともに、歯車部９２４も樹脂コーティング層９２７で覆われている。かかる樹脂コーティング層９２７としては、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などを用いることができ、さらに、樹脂中にＰＴＦＥ粉体。二硫化モリブデン粉体、二硫化タングステン粉体、グラファイトカーボン粉体などの固体潤滑剤を分散させることもある。これらのコーティング材料のうち、ＰＴＦＥ入りのエポキシ樹脂を用いることが好ましい。

ここで、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａでは、樹脂コーティング層９２７の表面にサイジング加工が施されている。このため、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａでは、樹脂コーティング層９２７の表面が平滑面になっているとともに、嵌合穴９２１の内径寸法の精度が高い。

焼結体９２６については、焼結後、スチーム処理を行なう場合と、スチーム処理を行なわない場合とがある。スチーム処理を行なうと、表面粗さが大きくなる。このため、アンカー効果により、樹脂コーティング層９２７を安定して形成できるという利点がある一方、表面粗さは、フリクショントルクがばらつく原因となる。それでも、本形態では、樹脂コーティング層９２７の表面にサイジング加工が施されているため、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて樹脂コーティング層９２７の表面は平滑面になっている。

（食い込み対策）
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、図２に示すフリクション機構９に用いた第２回転部材９２に形成した環状段部９２１ｂ周辺の拡大断面図、第２回転部材９２の基体である焼結体を得た直後の環状段部周辺の拡大断面図、および焼結体に対して面取り加工を行なった後の環状段部周辺の拡大断面図である。

本形態のフリクション機構９では、第１回転部材９１を樹脂製とし、第２回転部材９２を金属製としてある。このため、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと環状段部９２１ｂとが交差する出角部分９２１ｒ（図６（ｂ）参照）が弾性変形部９１５に食い込むおそれがある。特に本形態では、付勢部材９３に押し広げられた弾性変形部９１５は、図６（ａ）に矢印Ｒで示すように、モータ軸線方向Ｓの出力側Ｓ１が外側に広がるようにモータ軸線方向Ｓに対して傾いているため、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと環状段部９２１ｂとが交差する出角部分９２１ｒが弾性変形部９１５に食い込みやすい。また、本形態において、第２回転部材９２は、基体が焼結体９２６であるため、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと環状段部９２１ｂとが交差する出角部分９２１ｒにバリが発生しやすい。さらに、第２回転部材９２は、基体が焼結体９２６であり、突起９１５ｂが係合した際、環状段部９２１ｂの縁部に欠けや割れが発生するおそれがある。

そこで、本形態では、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと環状段部９２１ｂとが交差する出角部分９２１ｒは、面取り面９２１ｆになっている。また、面取り面９２１ｆは、図６（ｃ）に示すように、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃに連接する内周側テーパ面９２１ｓと、この内周側テーパ面９２１ｓに対して外周側に連接する外周側テーパ面９２１ｔとから構成されている。このため、面取り面９２１ｆは、内周側テーパ面９２１ｓと外周側テーパ面９２１ｔとの連接部分が径方向内側に張り出した形状になっている。

ここで、外周側テーパ面９２１ｔは、図６（ｃ）に示すように、第２回転部材９２の基体である焼結体９２６を成形した際、金型形状に沿って付された部分である。これに対して、内周側テーパ面９２１ｓは、焼結体９２６を得た後、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと、外周側テーパ面９２１ｔ（テーパ面９２１ｕ）とによって形成される出角部分９２１ｒに対して面取り加工（面打ち加工）を行なった部分である。

このような構成では、内周側テーパ面９２１ｓが、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃとなす角度Θ1、外周側テーパ面９２１ｔが、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９２１ｃと接する部分９２１ｃとなす角度Θ2、および内周側テーパ面９２１ｓと外周側テーパ面９２１ｔとがなす角度Θ3は、いずれも鈍角である。

また、内周側テーパ面９２１ｓが、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃとなす角度Θ1は、外周側テーパ面９２１ｔが、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９２１ｃと接する部分９２１ｃとなす角度Θ2よりも大きい。さらに、内周側テーパ面９２１ｓが、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃとなす角度Θ1は、内周側テーパ面９２１ｓと外周側テーパ面９２１ｔとがなす角度Θ3より大きい。ここで、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて、弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃは、モータ軸線方向Ｓに平行な面である。従って、内周側テーパ面９２１ｓが、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃとなす角度Θ1は、内周側テーパ面９２１ｓがモータ軸線方向ｓ（嵌合穴９２１の軸線方向）となす角度に等しい。また、外周側テーパ面９２１ｔが、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃとなす角度Θ2は、外周側テーパ面９２１ｔがモータ軸線方向ｓ（嵌合穴９２１の軸線方向）となす角度に等しい。

なお、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて、環状段部９２１ｂと、環状段部９２１ｂの外周縁からモータ軸線方向Ｓに延びた嵌合穴９２１の端部９２１ｈとが交差する入角部分はテーパ面９２１ｇになっている。かかるテーパ面９２１ｇは、第２回転部材９２の基体である焼結体９２６を成形する際、金型形状に沿って付された部分である。

（動作）
本形態のギヤードモータ１では、歯車列６の第２番目の歯車６２にフリクション機構９を構成してあり、かかるフリクション機構９では、付勢部材９３の押圧力によって、第１回転部材９１の弾性変形部９１５の外周側面９１５ａと、第２回転部材９２の嵌合穴９２１の内周側面９２１ａとの間に摩擦係合力が発生する。このため、第１回転部材９１あるいは第２回転部材９２に過大な負荷が印加されていない限り、第１回転部材９１と第２回転部材９２は一体に回転する。これに対して、第１回転部材９１および第２回転部材９２のうちの一方に大きな負荷が加わっている場合には、第１回転部材９１と第２回転部材９２との間で空回りが起こるため、第１回転部材９１や第２回転部材９２に接続する歯車などが破損することを防止することができる。例えば、外部から出力軸６５１に強い力が加わった場合、出力軸６５１の回転は、ロータ３側へ伝えられていく。しかしながら、ステータ４と永久磁石３１との間のリラクタンストルクにより、ロータ３には、その位置を保持しようとする力が働き、ロータ３は余程大きな力でないと回転を開始しない。このため、フリクション機構９がない場合、歯車列６では、いずれかの歯車部分で、歯の折れ等が生じ動作不良となってしまう。しかるに本形態では、フリクション機構９において、第１回転部材９１と第２回転部材９２との間で空回りが起こるため、かかる歯の折れなどを防止することができる。

（フリクション機構９の製造方法）
本形態のフリクション機構９を製造するには、樹脂成形により、第１回転部材９１を製造した後、その環状溝９１６内に付勢部材９３を装着する。

一方、第２回転部材９２を製造するには、まず、焼結体形成工程において、金属粉体を混合する工程と、金属粉体を圧粉して圧粉体に成形する工程と、圧粉体を焼結させる工程とを順に行い、図２、図３、図５および図６（ｂ）を参照して説明した歯車付きの焼結体９２６を形成する。その際、焼結体９２６には、嵌合穴９２１の端部には、モータ軸線方向Ｓに直交する環状段部９２１ｂが形成され、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａと環状段部９２１ｂとが交差する出角部分９２１ｒにはテーパ面９２１ｕが形成される。かかる環状段部９２１ｂやテーパ面９２１ｕは、金属粉体を成形して圧粉体とする際に形成される。なお、テーパ面９２１ｇも金属粉体を成形して圧粉体とする際に形成される。

このようにして製作した焼結体９２６において、嵌合穴９２１の端部には、外周側テーパ面９２１ｔを形成するためのテーパ面９２１ｕを備えた環状段部９２１ｂが形成されるが、この状態では、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと、テーパ面９２１ｕとがなす角度Θ2が小さく、かつ、かかる出角部分９２１ｐ（図６（ｂ）参照）にバリが発生することがある。なお、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと、テーパ面９２１ｕとがなす角度Θ2は、例えば１１５°〜１５５°である。テーパ面９２１ｕがＣ面取りであれば、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと、テーパ面９２１ｕとがなす角度Θ2は１３５°である。

そこで、本形態では、焼結体形成工程の後、樹脂コーティング工程の前に、焼結体９２６の少なくとも嵌合穴９２１内に面打ち加工を行なう。かかる面打ち加工によって、焼結体９２６の表面はコイニングされ、塑性変形する。また、面打ち加工によって、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと、テーパ面９２１ｕとが連接する出角部分９２１ｐは面取りされる。その結果、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃと、テーパ面９２１ｕとが連接する出角部分９２１ｐに内周側テーパ面９２１ｓが形成され、この内周側テーパ面９２１ｓに対して外周側に位置するテーパ面９２１ｕが外周側テーパ面９２１ｔとして残る。このようにして、内周側テーパ面９２１ｓおよび外周側テーパ面９２１ｔを備えた面取り面９２１ｆを形成する。

次に、樹脂コーティング工程において、スプレー法、浸漬法、電着法などによって、焼結体９２６の表面全体に厚さが３〜１５μｍの樹脂コーティング層９２７を形成する。なお、本形態では、歯車部９２４となるべき部分を含む焼結体９２６の表面全体に樹脂コーティング層９２７を形成する。それ故、歯車部９２４の摺動性を高めることができるので、円滑な回転伝達を行なうことができる。但し、歯車部９２４となるべき部分にも樹脂コーティング層９２７を形成する場合、その厚さについては、上記の３〜１５μｍという範囲のうち、可能な限り、樹脂コーティング層９２７の厚さを薄くすれば、歯車部９２４の精度を確保することができる。かかる観点からすれば、歯車部９２４となるべき部分への樹脂コーティング工程と、嵌合穴９２１となるべき部分への樹脂コーティング工程とを別々に行なってもよい。

次に、サイジング工程では、嵌合穴９２１にサイジングバーを挿入し、樹脂コーティング層９２７のうち、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａに形成された部分に表面をサイジングする。かかるサイジングにより、樹脂コーティング層９２７の表面の凹凸が除去され、平滑面とされる。かかるサイジングの前後においても、樹脂コーティング層９２７の厚さは、３〜１５μｍであり、変化しない。なお、サイジング工程では、嵌合穴９２１内でサイジングバーを軸線方向に移動させる方法、嵌合穴９２１内でサイジングバーを軸線周りに回転させる方法、嵌合穴９２１内でサイジングバーを軸線方向に移動させながら軸線周りに回転させる方法が行なわれる。

ここで、樹脂コーティング層９２７を形成した状態での嵌合穴９２１の内周側面９２１ａの内径寸法と、サイジングバーの外径寸法との間には、直径で５〜５０μｍのサイジング代が存在する。従って、樹脂コーティング層９２７のうち、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａに形成された部分の表面は平滑面になるとともに、嵌合穴９２１の真円度が向上する。なお、サイジング代が５μｍ未満では、嵌合穴９２１の真円度を十分に向上することができず、サイジング代が５０μｍを超えると、樹脂コーティング層９２７の剥離などが起こる。それ故、サイジング代は、５μｍ〜５０μｍに設定することが好ましい。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、第１回転部材９１は樹脂製であるが、第２回転部材９２は金属の焼結体であるため、高フリクション条件で使用しても、第２回転部材９２に変形や割れなどが発生しない。また、第２回転部材９２は金属の焼結体であるため、樹脂成形時のヒケの問題が発生しない。それ故、本形態によれば、高フリクション用に対応することができる。また、金属の焼結体であれば、樹脂と違って、成形時にヒケが発生しないので、真円度の高い嵌合穴９２１を形成することができる。それ故、安定した摩擦係合力が発生するので、フリクショントルクが安定したフリクション機構９を提供することができる。

ここで、第２回転部材９２を焼結体９２６とすると、摺動性が低く、樹脂製の第１回転部材９１において弾性変形部９１５が磨耗するなどの欠点もある。しかるに本形態では、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａに樹脂コーティング層９２７を形成してあるので、焼結体９２６のままである場合に比較して、摺動性が高い。それ故、第１回転部材９１および第２回転部材９２のうちの一方に大きな負荷が加わっている場合、第１回転部材９１と第２回転部材９２との間で空回りを確実に起こさせることができるとともに、樹脂製の第１回転部材９１において弾性変形部９１５が磨耗することがない。また、焼結体９２６のままであると、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａが錆びるという問題が発生するが、本形態では、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａに樹脂コーティング層９２７を形成してあるので、錆びの発生を回避することができる。

また、嵌合穴９２１内において、樹脂コーティング層９２７の表面にはサイジング加工が施されているため、摺動性が高い。さらに、樹脂コーティング層９２７の上から焼結体９２６をサイジングしているので、上記効果以外にもアンカー効果を高め、かつ、第２回転部材９２を真円度の高いという利点もある。

また、本形態では、第１回転部材９１において、弾性変形部９１５の端部に突起９１５ｂを形成しておき、嵌合穴９２１の端部には突起９１５ｂが係合する環状段部９２１ｂを形成してあるので、第２回転部材９２の嵌合穴９２１に第１回転部材９１の弾性変形部９１５を嵌める際、その深さを規定することができる。

かかる構成を採用した場合、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａと環状段部９２１ｂとが交差する出角部分が弾性変形部９１５に食い込むおそれがあるが、本形態では、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａと環状段部９２１ｂとが交差する出角部分を面取り面９２１ｆにしてあるので、かかる食い込みが発生しない。それ故、本形態のフリクション機構９は、動作の安定性に優れている。

また、第２回転部材９２に焼結体９２６を用いると、突起９１５ｂが環状段部９２１ｂに係合した際、環状段部９２１ｂに欠けや割れが発生するおそれがあるが、本形態では、環状段部９２１ｂの縁を面取り面９２１ｆにしてあるので、環状段部９２１ｂに欠けや割れが発生しない。

また、面取り面９２１ｆには、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃに連接する内周側テーパ面９２１ｓと、この内周側テーパ面９２１ｓに対して外周側に連接する外周側テーパ面９２１ｔとが形成されている。このため、面取り面９２１ｆに尖った角部が発生しないので、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａと環状段部９２１ｂとが交差する出角部分が弾性変形部９１５に食い込むことなどを確実に防止することができる。

また、面取り面９２１ｆを内周側テーパ面９２１ｓと外周側テーパ面９２１ｔとを備えた２段のテーパ面として構成したため、内周側テーパ面９２１ｓが、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９１５ａが接する部分９２１ｃとなす角度Θ1は、外周側テーパ面９２１ｔが、嵌合穴９２１の内周側面９２１ａにおいて弾性変形部９１５の外周側面９２１ｃと接する部分９２１ｃとなす角度Θ2よりも大きい。従って、付勢部材９３により弾性変形部９１５が押し広げられた際、内周側テーパ面９２１ｓは、弾性変形部９１５を「線」でなはく「面」で支持することができ、応力が集中しないという利点もある。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、焼結体形成工程の後、樹脂コーティング工程の前に、面打ち加工を行なったが、樹脂コーティング工程の後、面打ち加工を行なってもよい。この場合でも、面打ち加工の力は、樹脂コーティング層９２７を介して焼結体９２６に加わるので、焼結体９２６の表面を塑性変形させることができる。さらに、面打ち加工によって樹脂コーティング層９２７の表面が改善されるので、弾性変形部９１５が当接した場合であっても摺動性を確保することが可能となる。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用したギヤードモータの歯車列の構成を示す横断面図、その縦断面図、および歯車列において歯車の噛合状態を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したギヤードモータ１に搭載したフリクション機構の斜視図、およびその分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、図２に示すフリクション機構の平面図、およびそのＢ０−Ｂ０′断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、図２に示すフリクション機構に用いた第１回転部材の平面図、およびそのＢ１−Ｂ１′断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、図２に示すフリクション機構に用いた第２回転部材の平面図、およびそのＢ２−Ｂ２′断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、図２に示すフリクション機構に用いた第２回転部材に形成した環状段部周辺の拡大断面図、第２回転部材の基体である焼結体を得た直後の環状段部周辺の拡大断面図、および焼結体に対して面取り加工を行なった後の環状段部周辺の拡大断面図である。 従来のフリクション機構の説明図である。

符号の説明

１ ギヤードモータ
２ モータ部
３ ロータ
４ ステータ
９ フリクション機構
９１ 第１回転部材
９２ 第２回転部材
９３ 付勢部材
９１５ 弾性変形部
９１５ｂ 突起
９２１ 嵌合穴
９２１ｂ 環状段部
９２１ｆ 面取り面
９２６ 焼結体
９２７ 樹脂コーティング層

Claims (6)

1. 軸線方向に延びた複数の弾性変形部が周方向に配置された第１回転部材と、
   前記複数枚の弾性変形部の内側に装着されて前記複数の弾性変形部を径方向外側に押し広げるリング状の付勢部材と、
   軸線方向に開口して前記複数の弾性変形部が嵌る嵌合穴を備え、当該嵌合穴の内周側面に前記複数の弾性変形部の外周側面が弾性をもって当接して摩擦係合する第２回転部材と、
   を有するフリクション機構において、
   前記第１回転部材は、樹脂製であって、前記弾性変形部の軸線方向の一方端側に径方向外側に突出した突起を備え、
   前記第２回転部材は、金属製であって、前記嵌合穴の内周側面に前記突起が前記軸線方向で係合する環状段部が形成され、
   前記嵌合穴の内周側面において、前記嵌合穴の内周側面と前記環状段部とが交差する出角部分は、面取り面になっていることを特徴とするフリクション機構。
2. 前記複数の弾性変形部は、前記弾性変形部の軸線方向の一方端側が外側に広がるように前記軸線方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１に記載のフリクション機構。
3. 前記面取り面は、前記嵌合穴の内周側面において前記弾性変形部の外周側面が接する部分に連接する内周側テーパ面と、該内周側テーパ面に外周側で連接する外周側テーパ面と、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のフリクション機構。
4. 前記第２回転部材は、金属の焼結体であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のフリクション機構。
5. 少なくとも前記嵌合穴の内周側面では前記焼結体の表面に樹脂コーティング層が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のフリクション機構。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載のフリクション機構を備えたギヤードモータであって、
   前記第２回転部材の外周側面に歯車部が形成されていることを特徴とするギヤードモータ。

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