JP2011244595A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータの与圧ばね構造において、与圧ばねの端部がワッシャーの挿通孔等に嵌り込むことを防ぐことの出来る、与圧ばねの提供。
【解決手段】回転軸１１が突出しているモータ本体１０と、回転軸１１のモータ本体１０とは反対側の端部に回転軸１１に挿通され固定されているギア１２と、回転軸１１に挿通され、モータ本体１０とギア１２との間に介在して少なくとも一方が回転軸１１の外径よりわずかに大きい内径の小径部１３ａを持っているギア１２に与圧を加える与圧ばね１３において、少なくとも１つの与圧ばね１３の小径部１３ａ側の端部１３ｂの外径が、小径部１３ａの外径よりも大きい径を持つことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明はモータの与圧ばねに関し、特に、与圧ばねの構造に関する。

例えば、特開２００７−１４１６６に示すようなステッピングモータには、スクリュー部の与圧手段として、モータ本体とスクリュー部の間にコイルばねが回転軸に挿通されて配置されている。このコイルバネによる予圧手段により、スクリュー部のガタツキが防止され、スクリュー部と外部への動力伝達部分との噛合せが確実に行われる。またコイルバネには、従来の円筒コイルバネに比べ、回転軸との擦れ合う面積を小さくし、スクリュー部の予圧力やモータの出力トルクに影響を与えにくくする為、一方が先細りしている円錐状のコイルバネを採用している。

特開２００７−１４１６６

しかしながらこのようなモータの与圧ばね構造では、図５に示すように、円錐状コイルばね１の小径部３が回転軸５の直径より僅かに大きな内径となっているので、小径部３が、当接するワッシャー７の軸挿通孔７ａと回転軸５との隙間Ｓに嵌り込んでしまい、コイルバネ１が回転軸５と一緒に回転してしまうことで、異音発生やコイルバネの予圧力やモータ出力トルクへの影響等の不具合が発生する恐れがある。小径部３の最端部においては特にその恐れが強い。

そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題は、モータの与圧ばね構造において、与圧ばねの端部がワッシャーの挿通孔等に嵌り込むことを防ぐことの出来る、与圧ばねを提供することである。

上記課題を解決する為、本発明に係るモータの与圧ばね構造は、回転軸が突出しているモータと、回転軸のモータとは反対側の端部に回転軸に挿通され固定されている外部動力伝達手段と、回転軸に挿通され、モータと外部動力伝達手段との間に介在して少なくとも一方が回転軸の外径よりわずかに大きい内径の小径部を持っている外部動力伝達手段に与圧を加える与圧ばね構造において、少なくとも１つの与圧ばねの小径部側の端部の外径が、小径部の外径よりも大きい径を持つことを特徴とする。また、例えばワッシャーを介して外部動力伝達手段に与圧を加える与圧ばね構造を採用してもよい。ワッシャーを介する与圧ばね構造では、その与圧ばねの端部の外径は、少なくとも回転軸の外径に、ワッシャーの回転軸挿通孔と回転軸との隙間の距離の２倍の距離と、与圧ばねの小径部と回転軸との隙間の距離の２倍の距離とを加えた径より大きいことが好ましい。

この与圧ばね構造においては、与圧ばねの小径部側の端部を与圧ばねやワッシャー等の変動も考慮してその外径を大きくしているので、従来通りの径を維持している小径部により回転軸との擦れ合う面積を小さくし、スクリュー部の予圧力やモータの出力トルクに影響を与えにくくなっているとともに、与圧ばねの小径部側の端部がワッシャーの挿通孔等に嵌り込むことを防ぐことができ、嵌り込みによるコイルバネが回転軸と一緒に回転してしまうことで発生する、異音発生やコイルバネの予圧力やモータ出力トルクへの影響等の不具合を防ぐことができる。

さらに、本発明に係るモータの与圧ばね構造は、少なくとも１つの与圧ばねの小径部側の最端部が、小径部の外径よりも外方に突出していることを特徴とする構造を採用することもできる。この構造でも例えばワッシャーを介して外部動力伝達手段に与圧を加える与圧ばね構造を採用しても良い。この場合でも与圧ばねの最端部は、少なくとも回転軸の外径に、ワッシャーの回転軸挿通孔と回転軸との隙間の距離の２倍の距離と、小径部と回転軸との隙間の距離の２倍の距離とを加えた径よりも外方に突出していることが好ましい。

この与圧ばね構造においても、与圧ばねの小径部側の最端部が与圧ばねやワッシャー等の変動も考慮した寸法だけ外方に突出しているので、従来通りの径を維持している小径部により回転軸との擦れ合う面積を小さくし、スクリュー部の予圧力やモータの出力トルクに影響を与えにくくなっているとともに、その最端部により与圧ばねの小径部がワッシャーの挿通孔等に嵌り込むことを防ぐことができ、嵌り込みによるコイルバネが回転軸と一緒に回転してしまうことで発生する、異音発生やコイルバネの予圧力やモータ出力トルクへの影響等の不具合を防ぐことができる。

与圧ばねの小径部側の端部の外径や最端部の突出寸法を保護材（ワッシャー）の回転軸の挿通孔の内径よりも大きくすれば、本発明の効果をある程度得ることが可能であるが、回転軸の外径に、保護材の挿通孔と回転軸との隙間の距離の２倍の距離と、与圧ばねの小径部と回転軸との隙間の距離の２倍の距離とを加えた径よりも大きくすれば、確実に本発明の効果を奏することができる。

なお、保護材を採用しない構造においては、コイルバネがモータ若しくは外部動力伝達手段の回転軸の挿入部に嵌り込むことを防ぐことができる。

本発明では、与圧ばねの小径部により回転軸との擦れ合う面積を小さくし、スクリュー部の予圧力やモータの出力トルクに影響を与えにくくなっているとともに、小径部がワッシャーの挿通孔等に嵌り込むことを防ぐことができ、嵌り込みによりコイルバネが回転軸と一緒に回転してしまうことで発生する、異音発生やコイルバネの予圧力やモータ出力トルクへの影響等の不具合を防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係るステッピングモータの断面図である。 同ステッピングモータの要部拡大断面図である。 同ステッピングモータに使用される与圧ばねの斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータに使用される与圧ばねの斜視図である。 従来のステッピングモータの要部断面図である。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基いて説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るステッピングモータの断面図、図２は同ステッピングモータの要部拡大断面図、図３は同ステッピングモータに使用される与圧ばねの斜視図である。

本発明のステッピングモータは、回転軸１１が突出しているモータ本体１０と、回転軸１１のモータ本体１０とは反対側の端部に外部動力伝達手段としてのギア１２が固定されており、回転軸１１に挿通され、モータ本体１０とギア１２との間に介在して、ギア１２に与圧を加える与圧ばね１３を有する。１４は保護材としてのワッシャーである。

ステッピングモータはＰＭ型ステッピングモータであり、ロータとして回転軸１１に円環状ロータ磁石２５が固定されており、ステータとしてＡ相インナーヨーク１５とＡ相アウターヨーク１６の間に収納されるＡ相コイル巻線１７と、Ｂ相インナーヨーク１８とＢ相アウターヨーク１９の間に収納されるＢ相コイル巻線２０を有し、軸受２１、２２により、回転軸１１を回転可能に支持し、モータ本体１０を構成している。２３はモータ本体を外部機器に接続する為の取付板であり、２４は端子部である。

図２及び図３に示すように、与圧ばね１３はギア１２側に回転軸１１の外径よりわずかに大きい内径の小径部１３ａが成形されており、この小径部１３ａの部分のみが回転軸１１と擦れ合うので、従来の円筒コイルバネに比べ、回転軸１１との擦れ合う面積が小さくなり、ギア１２の予圧力やモータの出力トルクに影響を与えにくくなっている。

そして、与圧ばね１３の小径部１３ａ側の端部１３ｂにおいて、その外径が小径部１３ａの外径よりも大きくなっているので、ワッシャー１４の回転軸１１の挿通孔１４ａにおける、回転軸１１との隙間Ｔに与圧ばね１３の小径部１３ａ側の端部１３ｂが嵌り込むことを防ぐことができ、嵌り込みによるコイルバネが回転軸と一緒に回転してしまうことで発生する、異音発生やコイルバネの予圧力やモータ出力トルクへの影響等の不具合を防ぐことができる。

端部１３ｂの外径を挿通孔１４ａの内径よりも大きくすれば、端部１３ｂが隙間Ｔに嵌り込むことを防ぐことが可能であるが、ワッシャー１４は隙間Ｔ、与圧ばね１３は小径部１３ａにおける回転軸１１との隙間ｔの距離の分動くことがあるため、特にワッシャー１４と与圧ばね１３が正反対方向に動いた場合、ワッシャー１４の隙間Ｔの一方の距離が大きくなり、また隙間Ｔの距離が大きくなった側において、回転軸１１に与圧ばねの端部１３ｂが近接する為、端部１３ｂが隙間Ｔに嵌り込む可能性がある。その為、与圧ばねの端部１３ｂの外径を、回転軸１１の外径に、ワッシャー１４の挿通孔１４ａと回転軸１１との隙間Ｔの距離の２倍の距離と、与圧ばね１３の小径部１３ａと回転軸１１との隙間ｔの距離の２倍の距離とを加えた径より大きくすれば、ワッシャー１４と与圧ばね１３が最大に偏った場合でも、端部１３ｂが隙間Ｔに嵌り込むことを防ぐことができる。

具体的には、ワッシャー１４の回転軸１１との隙間Ｔの距離をＴ、与圧ばね１３の小径部１３ａにおける回転軸１１との隙間ｔの距離をｔ、回転軸１１の外径をＡ、与圧ばね１３の端部１３ｂの外径をＢとすると、ワッシャー１４と与圧ばね１３が正反対方向に動いた場合の、隙間Ｔ側に張出す端部１３ｂの外径部の回転軸１１からの距離をＢ’とすると、Ｂ’は、Ｂ’＝Ｂ／２−Ａ／２−ｔとなる。ここで、端部１３ｂが隙間Ｔに嵌り込むことを防ぐ為には、Ｂ’＞Ｔの関係を満足すれば良いことから、これにより端部１３ｂの外径Ｂは、Ｂ＞Ａ＋２Ｔ＋２ｔの関係を満足すれば良いことになり、端部１３ｂの外径は、回転軸１１の外径に、ワッシャー１４の挿通孔１４ａと回転軸１１との隙間Ｔの距離の２倍の距離と、与圧ばね１３の小径部１３ａと回転軸１１との隙間ｔの距離の２倍の距離とを加えた径より大きくすれば良いことがわかる。

図４は本発明の他の実施の形態に係るステッピングモータに使用される与圧ばねの斜視図であり、この与圧ばね以外の構造は実施例１と同様である。

本実施例の与圧ばね３３にもギア１２側に回転軸１１の外径よりわずかに大きい内径の小径部３３ａが成形されており、この小径部３３ａの部分のみが回転軸１１と擦れ合うので、従来の円筒コイルバネに比べ、回転軸１１との擦れ合う面積が小さくなり、ギア１２の予圧力やモータの出力トルクに影響を与えにくくなっていることは実施例１と同様である。

与圧ばね３３の小径部３３ａ側の最端部３３ｂは外方に直線的に突出しており、その突出距離が小径部３３ａの外径よりも外方に突出しているので、ワッシャー１４の回転軸１１の挿通孔１４ａにおける、回転軸１１との隙間Ｔに与圧ばね３３の小径部３３ａ側の最端部３３ｂが嵌り込むことを防ぐことができ、嵌り込みによるコイルバネが回転軸と一緒に回転してしまうことで発生する、異音発生やコイルバネの予圧力やモータ出力トルクへの影響等の不具合を防ぐことができる。

本実施例の与圧ばね３３においても、ワッシャー１４は隙間Ｔ、与圧ばね３３は小径部３３ａにおける回転軸１１との隙間ｔの距離の分動くことがあるため、特にワッシャー１４と与圧ばね３３が正反対方向に動いた場合、ワッシャー１４の隙間Ｔの一方の距離が大きくなり、また隙間Ｔの距離が大きくなった側において、回転軸１１に与圧ばねの最端部３３ｂが近接する為、最端部３３ｂが隙間Ｔに嵌り込む可能性がある。その為、与圧ばねの最端部３３ｂの突出距離を、回転軸１１の外径に、ワッシャー１４の挿通孔１４ａと回転軸１１との隙間Ｔの距離の２倍の距離と、与圧ばね３３の小径部３３ａと回転軸１１との隙間ｔの距離の２倍の距離とを加えた径より大きくすれば、ワッシャー１４と与圧ばね３３が最大に偏った場合でも、最端部３３ｂが隙間Ｔに嵌り込むことを防ぐことができる。

本実施例はワッシャー１４を介した構造について説明を行ったが、本発明はこれに限定されず、ワッシャー１４を使用しない構造においても適用可能である。その場合、ワッシャー１４の挿通孔をギア１２若しくはモータ本体１０（軸受２１）の回転軸１１の挿通部に置き換えて考える。

１…円錐状コイルばね
３，１３ａ，３３ａ…小径部
５，１１…回転軸
７，１４…ワッシャー（保護材）
７ａ，１４ａ…挿通孔
１０…モータ本体
１２…ギア（外部動力伝達手段）
１３，３３…与圧ばね
１３ｂ…端部
１５…Ａ相インナーヨーク
１６…Ａ相アウターヨーク
１７…Ａ相コイル巻線
１８…Ｂ相インナーヨーク
１９…Ｂ相アウターヨーク
２０…Ｂ相コイル巻線
２１，２２…軸受
２３…取付板
２４…端子部
２５…円環状ロータ磁石
３３ｂ…最端部
Ｓ，Ｔ，ｔ…隙間

Claims (6)

1. 回転軸が突出しているモータと、
   前記回転軸の前記モータとは反対側の端部に、前記回転軸に挿通され固定されている外部動力伝達手段と、
   前記回転軸に挿通され、前記モータと前記外部動力伝達手段との間に介在して少なくとも一方が前記回転軸の外径よりわずかに大きい内径の小径部を持っている前記外部動力伝達手段に与圧を加える与圧ばね構造において、
   少なくとも１つの前記与圧ばねの前記小径部側の端部の外径が、前記小径部の外径よりも大きい径を持つことを特徴とする、モータの与圧ばね構造。
2. 請求項１に記載のモータの与圧ばね構造において、前記モータと前記外部動力伝達手段との間に、挿通孔を有する保護材が前記外部動力伝達手段に隣接して前記回転軸に挿通配置され、前記保護材を介して前記外部動力伝達手段に与圧を加えることを特徴とする与圧ばね構造。
3. 請求項２に記載のモータの与圧ばね構造において、前記端部の外径は、少なくとも前記回転軸の外径に、前記保護材の挿通孔と前記回転軸との隙間の距離の２倍と、前記小径部と前記回転軸との隙間の距離の２倍の距離とを加えた径より大きいことを特徴とする、モータの与圧ばね構造。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のモータの与圧ばね構造において、少なくとも１つの前記与圧ばねの前記小径部側の最端部が、前記小径部の外径よりも外方に突出していることを特徴とする、モータの与圧ばね構造。
5. 請求項２乃至４の何れかに記載のモータの与圧ばね構造において、前記小径部側の最端部は、少なくとも前記回転軸の外径に、前記保護材の挿通孔と前記回転軸との隙間の距離の２倍と、前記小径部と前記回転軸との隙間の距離の２倍の距離とを加えた径よりも外方に突出していることを特徴とする、モータの与圧ばね構造。
6. 前記保護材はワッシャーであることを特徴とする、請求項２乃至５の何れかに記載のモータの与圧ばね構造。