JP2019037053A - シール部材付モータ - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス作業が容易でメンテナンスコストを低減できるシール部材付モータの提供である。
【解決手段】本発明のシール部材付モータＭは、ステータＳとロータＲとを収容するケース１と、ケース１に装着されるとともにロータＲにおける出力シャフト２が挿通される挿通孔３ａを有する蓋部材３と、出力シャフト２の外周をシールする環状のシール部材４と、シール部材４を保持するとともに蓋部材３の反ケース１側に着脱自在なシールケース５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール部材付モータの改良に関する。

油圧ポンプ等の液体を利用する被駆動装置の駆動に利用されるモータは、ステータとロータとを収容するケース内へ被駆動装置側から液体の侵入を防ぐために、ロータにおける出力シャフトの外周をシールするシール部材を備えている。

このようなシール部材付モータは、たとえば、ステータとロータとを収容するケースの開口部を閉塞する端壁に環状のシール部材を装着するものがある（たとえば、特許文献１参照）。より詳細には、シール部材付モータにおける端壁には、出力シャフトの挿通を許容する挿通孔が設けられており、端壁における挿通孔の内周に出力シャフトを回転支持するボールベアリングとボールベアリングの被駆動装置側に配置されるシール部材がそれぞれ装着されている。

このようにシール部材が端壁によって保持されて出力シャフトの外周に摺接しており、出力シャフトの外周がシールされるので、被駆動装置側からケース内への液体の侵入が防止される。

特開２００２−１８０９７５号公報

前述のようにシール部材を備えたシール部材付モータにおいて、シール部材は、回転する出力シャフトに常に摺接して摩耗するため消耗が激しく、シール部材付モータを構成する他部品に比較して頻繁に交換しなければならない部品の一つである。

シール部材の交換にあたり、出力シャフトを挿通孔から引き抜きケースから端壁を取り外すシール部材付モータの分解作業が必須である。さらに、シール部材付モータの分解後に、端壁ごとシール部材を交換するか、端壁からボールベアリングとシール部材を引き抜いてシール部材のみを交換する必要がある。このように、前述の従来のシール部材付モータでは、シール部材を端壁から取り外して交換するのは、非常に面倒な作業となっている。

したがって、従来のシール部材付モータでは、メンテナンス作業が非常に面倒であるとともに時間が掛かるためメンテナンスコストも高かった。

そこで、本発明は、メンテナンス作業が容易でメンテナンスコストを低減できるシール部材付モータの提供を目的としている。

上記した目的を達成するため、本発明におけるシール部材付モータにあっては、シール部材がシールケースに保持されてシールケースが蓋部材の反ケース側に着脱自在な構造としているので、シール部材の交換に際してシール部材付モータを分解する必要がなく、シール部材のみを交換できる。

また、シール部材付モータがシールケースの蓋部材に対する出力シャフト周りの回転を規制する回転止め部を備えている場合には、蓋部材にシールケースを着脱自在な構造としても出力シャフトの回転駆動時にシールケースが共回りして蓋部材に対して回転する問題も生じず、良好なシール性能を発揮できる。

なお、回転止め部は、シールケースに設けた凹部と前記凹部に入り込む突起を有するか、或いは、シールケースに設けた突起と前記突起が入り込む凹部を有していてもよい。このように回転止め部が構成されると、簡単且つ安価にシールケースの蓋部材に対する出力シャフトの周りの回転を規制できる。

さらに、シール部材付モータが出力シャフトの軸方向にて、蓋部材とシールケースとの間にスペーサを備える場合には、交換後のシール部材の出力シャフトへの接触面を交換前のシール部材の出力シャフトへの接触面を軸方向にずらせる。よって、このように構成されたシール部材付モータでは、出力シャフトの交換を要せず良好なシール機能を発揮できる。

そして、シールケースが蓋部材の収容部からの引き抜きを可能とする引き抜き部を備えるモータによれば、シール部材の交換作業が非常に簡単となる。

本発明におけるシール部材付モータによれば、メンテナンス作業が容易でメンテナンスコストを低減できる。

一実施の形態におけるシール部材付モータの縦断面図である。 一実施の形態におけるシール部材付モータのシールケースの斜視図である。 シールケースの第一変形例を備えた一実施の形態におけるシール部材付モータの一部拡大縦断面図である。 スペーサを備える一実施の形態におけるシール部材付モータの一部拡大縦断面図である。 シールケースの第二変形例を備えた一実施の形態におけるシール部材付モータの一部拡大縦断面図である。 シールケースの第三変形例を備えた一実施の形態におけるシール部材付モータの一部拡大縦断面図である。 シールケースの第四変形例を備えた一実施の形態におけるシール部材付モータの一部拡大縦断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、一実施の形態におけるシール部材付モータＭは、ステータＳとロータＲとを収容するケース１と、ケース１に装着されるとともにロータＲにおける出力シャフト２が挿通される挿通孔３ａを有する蓋部材３と、出力シャフト２の外周をシールする環状のシール部材４と、シール部材４を保持し蓋部材３の反ケース１側に着脱自在なシールケース５とを備えている。

以下、シール部材付モータＭの各部について詳しく説明する。図１に示すように、ケース１は、一端が閉塞される筒体であって、内周には、環状のステータＳが装着されるとともに、ステータＳの内側に挿通されるロータＲを収容している。

ロータＲは、本例では、出力シャフト２と、出力シャフト２の外周に装着される筒状のヨーク６と、ヨーク６に外周に装着される界磁となる複数の磁石７とを備えている。

ステータＳは、詳細には図示しないが、円筒状であって複数のスロットを備えてロータＲの磁石７の外周に対向するコアと、コアの各スロットに巻回される巻線とを備えて構成されており、ケース１の内周に固定されている。

本例では、ロータＲ側に磁石７を備え、ケース１側に電機子のステータＳを備えており、シール部材付モータＭは、ブラシレスモータとされているが、ロータＲ側を電機子としてステータＳを界磁とするブラシ付きのモータとされてもよい。

そして、ケース１の開口端１ａは、出力シャフト２の挿通を許容する挿通孔３ａを備えた蓋部材３によって閉塞されている。蓋部材３は、ケース１の開口端１ａの内周に嵌合される嵌合部３ｂと、嵌合部３ｂより大径であってケース１の開口端１ａの端面に当接するフランジ部３ｃと、フランジ部３ｃの図１中下方側となる反ケース１側から立ち上がる環状の収容部３ｄと、嵌合部３ｂから開口してフランジ部３ｃの収容部３ｄより内側に通じる挿通孔３ａとを備えている。

蓋部材３は、ケース１に固定されており、挿通孔３ａの内周には、出力シャフト２を回転支持するボールベアリング８が装着されている、出力シャフト２は、一端が挿通孔３ａを介してケース１外へ突出されており、他端が図示はしないがケース１内に固定されるボールベアリングによって回転支持され、ケース１に対して軸周りの回転が許容されている。よって、ロータＲは、出力シャフト２を中心としてステータＳに対して周方向へ回転可能とされており、シール部材付モータＭのステータＳの巻線へ通電すると回転駆動される。

戻って、蓋部材３における収容部３ｄの内径は、挿通孔３ａの反ケース１側の開口の内径よりも大径とされており、収容部３ｄ内には、シール部材４とシール部材４を保持するシールケース５が収容されている。なお、蓋部材３の収容部３ｄの外周に設けた環状溝３ｅ内にはＯリング１１が装着されている。

シール部材４は、断面Ｌ字の環状の芯金４ａと、芯金４ａの内周に環状に設けられて出力シャフト２の外周に摺接して出力シャフト２の軸周りの回転を許容しつつ出力シャフト２の外周をシールする内周シール部４ｂと、芯金４ａの外周全周に設けた環状の外周シール部４ｃとを備えている。

シールケース５は、図１および図２に示すように、内周にシール部材４が嵌合されるとともに蓋部材３の収容部３ｄの内周に嵌合される筒部５ａと、筒部５ａの反シール部材４側に連なる筒部５ａより内径が小径でシール部材４の反シール部材４側に対向する内周フランジ部５ｂと、内周フランジ部５ｂの端部外周から径方向へ突出する外周フランジ部５ｃとを備えている。また、外周フランジ部５ｃは、円の一部に凹部としての切欠部５ｄを有するＤ形状とされており、その外径が筒部５ａの外径よりも大径とされている。

シールケース５の筒部５ａ内にシール部材４が嵌合されると、摩擦力によってシール部材４がシールケース５に対して保持される。シール部材４と出力シャフト２の間の摩擦力は、シール部材４とシールケース５との間の摩擦力に比して小さいので、シールケース５が出力シャフト２に対して回転しない限りにおいてシール部材４が出力シャフト２と共に回転しないようになっている。

また、筒部５ａの外周には、環状溝５ｅが設けられていて、この環状溝５ｅ内にはＯリング９が装着されている。そして、このように構成されたシールケース５は、筒部５ａの内周に嵌合されるシール部材４を保持した状態で、出力シャフト２を先端側から内方に挿通させつつ蓋部材３の環状の収容部３ｄ内に嵌合させて蓋部材３に図１中下方側となる反ケース１側に装着される。すると、出力シャフト２の外周にはシール部材４の内周シール部４ｂが摺接し、シールケース５の筒部５ａの内周にはシール部材４の外周シール部４ｃが密着し、さらには、シールケース５に装着されたＯリング９が蓋部材３の収容部３ｄの内周に密着する。このように、シール部材４とＯリング９とで出力シャフト２と蓋部材３との間がシールされてシール部材付モータＭの内部が液密に密閉される。また、シールケース５は、内周フランジ部５ｂを備えているので、シール部材４のシールケース５からの脱落と、シール部材４の軸方向移動が防止されている。

また、シールケース５を収容部３ｄに装着した状態では、収容部３ｄの反ケース１側端と外周フランジ部５ｃとの間に工具を挿入可能な隙間ｇが形成されている。つまり、本例では、シールケース５におけるシールケース５の筒部５ａのシール部材４側端から外周フランジ部５ｃのシール部材４側端までの軸方向長さは、収容部３ｄの軸方向長さよりも長くなっており、シールケース５を収容部３ｄ内に嵌合して筒部５ａの端部が蓋部材３のフランジ部３ｃに当接しても必ず隙間ｇが形成される。

よって、シールケース５を蓋部材３の収容部３ｄに嵌合しても、前記隙間ｇにドライバ等の工具を差し込んで外周フランジ部５ｃに当てがい、工具を捻る或いは梃の要領で外周フランジ部５ｃへ蓋部材３から離間させる力を作用させ得る。このように、外周フランジ部５ｃを利用してシールケース５が蓋部材３を引き抜いて、シールケース５を蓋部材３から取り外しできる。したがって、本例では、外周フランジ部５ｃがシールケース５の引き抜き部として機能している。このように、シールケース５は、蓋部材３に着脱可能とされている。

このように構成されたシール部材付モータＭは、本例では、被駆動装置としての油圧ポンプＰに装着されて油圧ポンプＰの駆動に利用される。そして、シール部材付モータＭの蓋部材３の収容部３ｄを油圧ポンプＰが取り付けられたモータ連結部材１０の嵌合凹部１０ａに挿入して、シール部材付モータＭと油圧ポンプＰとの連結が図られている。なお、出力シャフト２の先端は、モータ連結部材１０における嵌合凹部１０ａの内方から開口して反対側へ通じるシャフト挿通孔１０ｃ内に収容されるカップリング１２を介して油圧ポンプＰの駆動軸１３に連結されている。油圧ポンプＰは、ケーシング１４と、ケーシング１４に回転自在に保持される駆動軸１３および従動軸１５と、ケーシング１４内に収容されるとともに駆動軸１３の外周に設けたギヤ１６と、ケーシング１４内に収容されるともに従動軸１５の外周に設けられてギヤ１６に歯合するギヤ１７とを備えて構成されている。したがって、本例の油圧ポンプＰは、シール部材付モータＭを駆動して出力シャフト２が回転すると、この回転が油圧ポンプＰの駆動軸１３に伝達されてギヤ１６，１７が回転駆動されて図示しない吸込口から吸い込んだ油を図示しない吐出口から吐出するギヤポンプとされている。なお、被駆動装置は、ギヤポンプ以外の液圧ポンプであってもよいし、液圧ポンプ以外の装置であってもよい。

戻って、モータ連結部材１０は、嵌合凹部１０ａにおける底部から立ち上がる突起としてのピン１０ｂを備えている。このピン１０ｂは、シールケース５の外周フランジ部５ｃの切欠部５ｄに入り込んで対向しており、シールケース５が蓋部材３に対して軸周りに回転しようとすると切欠部５ｄのピン１０ｂへの対向面がピン１０ｂに接触してシールケース５の回転を規制する。このように、本例では、シールケース５に設けた外周フランジ部５ｃに設けた凹部としての切欠部５ｄと、切欠部５ｄに入り込む突起としてのピン１０ｂとを有して回転止め部を構成している。

また、蓋部材３の収容部３ｄの環状溝３ｅに装着されたＯリング１１がモータ連結部材１０の嵌合凹部１０ａの側壁に密着してモータ連結部材１０と蓋部材３との間がシールされる。よって、油圧ポンプＰ側からの油がモータ連結部材１０と蓋部材３との間から外部へ漏洩しないようになっている。また、モータ連結部材１０のシャフト挿通孔１０ｃ内は、油圧ポンプＰ内に通じており、油で満たされて油圧ポンプＰ内の圧力が作用するが、出力シャフト２と蓋部材３との間がシール部材４とＯリング９とでシールされているので、シール部材付モータＭ内への油の侵入も阻止される。

以上のように、本発明のシール部材付モータＭでは、シール部材４がシールケース５に保持されてシールケース５が蓋部材３に反ケース１側から着脱自在とされており、シール部材４が出力シャフト２の外周に摺接して出力シャフト２の外周をシールしている。

このように構成されたシール部材付モータＭにあっては、シール部材４が経年劣化して交換を要する場合、前述の工具を利用して蓋部材３からシールケース５を取り外す。そして、劣化したシール部材４をシールケース５から取り外して換わりに新しいシール部材４をシールケース５へ取り付けて、再度、シールケース５を蓋部材３へ嵌合させればよい。前述のように本発明のシール部材付モータＭは、シール部材４がシールケース５に保持されてシールケース５が蓋部材３の反ケース１側に装着されているので、シール部材４の交換に際して蓋部材３の取り外しもシール部材付モータＭの分解もする必要がなく、シール部材４のみを交換できる。よって、本発明のシール部材付モータＭによれば、メンテナンス作業が非常に容易であり、メンテナンスコストをも低減できる。

また、本例のシール部材付モータＭにあっては、シールケース５の蓋部材３に対する出力シャフト２周りの回転を規制する外周フランジ部５ｃに設けた凹部としての切欠部５ｄと切欠部５ｄに入り込む突起としてのピン１０ｂとを有する回転止め部を備えている。よって、本例のシール部材付モータＭによれば、蓋部材３にシールケース５を着脱自在な構造としても出力シャフト２の回転駆動時にシールケース５が共回りして蓋部材３に対して回転する問題も生じず、良好なシール性能を発揮できる。また、シール部材付モータＭが油圧ポンプＰを一方向へのみ回転駆動するように設定される場合、外周フランジ部５ｃの切欠部５ｄを大きくしてピン１０ｂとの間に遊びを設けておいてもよい。シール部材付モータＭが一方向へのみしか回転駆動されないので、シールケース５が出力シャフト２と共回りしても前記遊び分を回転すると外周フランジ部５ｃとピン１０ｂとが接触してそれ以上の同方向への回転を規制できるので、回転止めとして十分に機能を発揮する。また、凹部としての切欠部５ｄを有する外周フランジ部５ｃは、回転止め部における凹部の形成だけでなく、シールケース５の蓋部材３からの取り外しに使用される引き抜き部としても機能できるので、回転止め部と引き抜き部を別個独立して設ける場合と比較してシール部材付モータＭのコストを低減できる。なお、本例では、回転止め部は、外周フランジ部５ｃにおける凹部としての切欠部５ｄと突起としてのピン１０ｂとで構成されているが、これ以外の構造でシールケース５の蓋部材３に対する回転止めを図ってもよい。

なお、シールケース５がシール部材４の脱落と軸方向移動を防止するために、シール部材４の油圧ポンプＰ側に対向する内周フランジ部５ｂを備えている。しかしながら、本例では、油圧ポンプＰ側からシール部材４の油圧ポンプＰ側に油圧が作用するため、油圧の作用によってシール部材４の脱落と軸方向移動を防止できるので、このよう場合には、内周フランジ部５ｂの省略も可能であり、図３に示すように、シール部材４の蓋部材３側に内周フランジ部５ｆを持つシールケース５の利用も可能である。

シール部材４は、出力シャフト２に対して軸方向へは移動しないため、長期間に亘ってシール部材付モータＭを使用すると出力シャフト２の外周がシール部材４との接触によって摩耗する。このような場合、図４に示すように、シール部材４の交換とともに、蓋部材３における収容部３ｄ内におけるフランジ部３ｃとシールケース５との間にワッシャ状のスペーサ２０を介装すればよい。このように、出力シャフト２の軸方向にて、蓋部材３とシールケース５との間にスペーサ２０を設けると、シールケース５に保持されたシール部材４の出力シャフト２の外周への接触面が、交換前のシール部材４における出力シャフト２の外周への接触面に対して油圧ポンプＰ側へ軸方向にずれる。すると、交換後の新しいシール部材４は、出力シャフト２の摩耗していない外周面に摺接するため、出力シャフト２の交換を要せず良好なシール機能を発揮できる。なお、スペーサ２０を設けるためにシールケース５がモータ連結部材１０と干渉する可能性がある場合には、スペーサ２０の厚みに応じて軸方向の全長を短いシールケース５を使用すればよい。

また、本例のシール部材付モータＭにあっては、前述したように、シールケース５が蓋部材３の収容部からの引き抜きを可能とする外周フランジ部（引き抜き部）５ｃを備えているので、シール部材４の交換作業が非常に簡単となる。

工具の利用でシールケース５の蓋部材３から取り外しを可能とするには、図５に示すように、シールケース５に外周フランジ部５ｃを設ける代わりに、引き抜き部として溝部５ｇを設けるようにしてもよい。溝部５ｇは、シールケース５の外周に環状に設けられてもよいし、工具の差し込みが可能な幅で一箇所または複数個所に設けられてもよい。このようにシールケース５を構成すれば、外周フランジ部５ｃを設けずに済むのでシールケース５の外径を小径にできる。よって、シールケース５の材料費が安価となるので、このようにシール部材付モータＭを構成すれば、シール部材付モータＭがより安価となる。なお、このように外周フランジ部５ｃを設けない場合、シールケース５の反シール部材４側の外周部にピン１０ｂが入り込む凹部としての切欠部５ｊを設けて、突起としてのピン１０ｂと切欠部５ｊとで回転止め部を構成してもよい。

また、工具の差し込みが可能であれば、図６に示すように、引き抜き部としてシールケース５の内周フランジ部５ｂの内周側の全周或いは一部に切欠部５ｈを設けて、外周フランジ部５ｃを省略してもよい。この場合には、シールケース５の取り外しの際に外周ではなく内周の切欠部５ｈに工具を差し込めばよいので、シールケース５が蓋部材３から油圧ポンプＰ側へ突出している必要がなくなる。よって、シールケース５と被駆動装置との干渉の心配がなくなるとともに、シール部材付モータＭと被駆動装置との軸方向距離を短く設定でき、シール部材付モータＭと被駆動装置の全体を小型化できる利点がある。なお、内周フランジ部５ｂに切欠部５ｈを設けなくとも、内周フランジ部５ｂ自体に工具を引っ掛けてシールケース５の引き抜きが可能であれば、内周フランジ部５ｂを引き抜き部としてもよい。

さらに、図７に示すように、引き抜き部としてシールケース５の油圧ポンプ（被駆動装置）Ｐ側の端面から軸方向へ延びる螺子孔５ｉを設けて、シールケース５の蓋部材３からの取り外しの際に、螺子孔５ｉに螺子を螺合させて螺子を利用して引き抜くようにしてもよい。この場合も外周フランジ部５ｃを省略でき、シールケース５が蓋部材３から油圧ポンプＰ側へ突出している必要がなくなる。よって、シールケース５と被駆動装置との干渉の心配がなくなるとともに、シール部材付モータＭと被駆動装置との軸方向距離を短く設定でき、シール部材付モータＭと被駆動装置の全体を小型化できる利点がある。

図６および図７に示した態様では、シールケース５の図６、７中下端が蓋部材３の収容部３ｄの図６、７中下端と面一となるので、シールケース５と蓋部材３の対向面の何処かに凹部とこの凹部に入り込む突起を設けて、これら凹部と突起とで回転止め部を構成してシールケース５の蓋部材３に対する回転止めを図ってもよい。

回転止め部がシールケース５に設けた凹部と前記凹部に入り込む突起、或いは、シールケース５に設けた突起と前記突起が入り込む凹部とを備えて構成される場合、簡単且つ安価にシールケース５の蓋部材３に対する出力シャフト２の周りの回転を規制できる。

なお、回転止め部は、シールケース５と蓋部材３とに設けてもよいし、シールケース５と蓋部材３に直接あるいは間接に取り付けられる部材（本例ではモータ連結部材１０）とに設けられてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形及び変更が可能である。

１・・・ケース、２・・・出力シャフト、３・・・蓋部材、３ａ・・・挿通孔、４・・・シール部材、５・・・シールケース、５ｄ・・・切欠部（凹部）、５ｇ・・・溝部（引き抜き部）、５ｈ・・・切欠部（引き抜き部）、５ｉ・・・螺子孔（引き抜き部）、５ｊ・・・切欠部（凹部）、１０ｂ・・・ピン（突起）、Ｍ・・・シール部材付モータ、Ｒ・・・ロータ、Ｓ・・・ステータ

Claims (5)

1. ステータとロータとを収容するケースと、
   前記ケースに装着されるとともに前記ロータにおける出力シャフトが挿通される挿通孔を有する蓋部材と、
   前記出力シャフトの外周をシールする環状のシール部材と、
   前記シール部材を保持するとともに、前記蓋部材の反ケース側に着脱自在なシールケースとを備えた
   ことを特徴とするシール部材付モータ。
2. 前記シールケースの前記蓋部材に対する前記出力シャフトの周りの回転を規制する回転止め部を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のシール部材付モータ。
3. 前記回転止め部は、前記シールケースに設けた凹部と前記凹部に入り込む突起を有するか、或いは、シールケースに設けた突起と前記突起が入り込む凹部を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のシール部材付モータ。
4. 前記出力シャフトの軸方向における前記蓋部材と前記シールケースとの間にスペーサを介装可能とした
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項２に記載のシール部材付モータ。
5. 前記蓋部材は、前記シールケースの反ケース側からの嵌合を許容し前記シールケースを収容する環状の収容部を有し、
   前記シールケースは、前記収容部からの引き抜きを可能とする引き抜き部を有する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシール部材付モータ。

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