JP2021093798A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】歯車部品の端面がその駆動中に他部品に擦れることによる摩耗を軽減する。【解決手段】回転軸と、前記回転軸が挿通される開口を有する板状部である第１プレートと、前記開口に装着され前記回転軸の外周面を支持する含油軸受と、を備え、前記回転軸のその軸線方向における一方を上、他方を下としたときに、前記含油軸受の下端面は、前記第１プレートの前記開口周辺の下面よりも下方に張り出しており、前記回転軸は前記第１プレートよりも下側に歯車部を有し、該歯車部の直径は前記含油軸受の内径よりも大きいことを特徴とするモータにより解決する。【選択図】図４

Description

本発明はモータに関し、特にモータ部品の摩耗軽減技術に関する。

下記特許文献１には、モータケースの開口部に装着された軸受で出力軸の外周面を支持するギヤードモータが開示されている。出力軸はモータケース内に歯車部を有しており、かかる歯車部の直径は開口部の口径よりも大きい。

特開２０１３−９９０７３号公報

例えば特許文献１の出力軸がその回転中に先端側に引っ張られた場合、出力軸の歯車部の端面がモータケースの内面に擦れることとなる。これにより異音が生じたり接触面が摩耗したりするおそれがある。

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、歯車部品の端面がその回転中に他部品に擦れることによる摩耗を軽減することにある。

上記課題を解決するため、本発明のモータは、回転軸と、前記回転軸が挿通される開口を有する板状部である第１プレートと、前記開口に装着され前記回転軸の外周面を支持する含油軸受と、を備え、前記回転軸のその軸線方向における一方を上、他方を下としたときに、前記含油軸受の下端面は、前記第１プレートの前記開口周辺の下面よりも下方に張り出しており、前記回転軸は前記第１プレートよりも下側に歯車部を有し、該歯車部の直径は前記含油軸受の内径よりも大きいことを要旨とする。

回転軸を支持する含油軸受の下端面を、第１プレートの開口周辺の下面よりも下方に張り出させることにより、回転中の歯車部が第１プレートに接近した場合でも、含油軸受の下端面で歯車部の端面を受けることができる。これにより歯車部と第１プレートとの接触が防止されるとともに、含油軸受からにじみ出た潤滑油により歯車部端面の摩耗も軽減される。

このとき、前記第１プレートおよび前記歯車部は金属製であることが好ましい。金属部品同士が擦れ合うことによる摩耗は、樹脂部品同士や、金属部品と樹脂部品とが擦れ合うときの摩耗に比べて大きい。第１プレートおよび歯車部が金属製の場合でも含油軸受の下端面が歯車部の端面を受けることにより、これらが接触することによる摩耗を防止することができる。

また本発明のモータは、前記含油軸受の下端面の空孔が目潰しされていないことが好ましい。含油軸受はその種類によっては、軸体を支持する内周面に潤滑油が集中するように、他の面の空孔が潰されているものがある。本発明では歯車部に接触する含油軸受の下端面にも潤滑油が滲むことが好ましい。

また本発明のモータは、前記第１プレートとは別の板状部である第２プレートを備え、前記第２プレートは、前記回転軸の下端部を回転可能に支持する凹部または穴部を有することが好ましい。含油軸受の下端面が第１プレートの下面よりも下方に張り出すということは、その分、回転軸の外周面がより下側まで含油軸受に支持されるということである。これにより回転軸の下端部の傾きが軽減され、回転軸の下端部や第２プレートの凹部または穴部の摩耗が軽減される。

また本発明のモータでは、前記第１プレートが上方に突き出した円筒形状の開口縁部である軸受固定部を有し、前記開口は前記軸受固定部の筒穴であり、前記含油軸受の上端面は前記軸受固定部の上端よりも下に配置され、前記軸受固定部の内周面、前記回転軸の外周面、および前記含油軸受の上端面が、環状の溝部を形成していることが好ましい。含油軸受の上に溝が設けられ、含油軸受から滲んだ潤滑油が溝内に留まることにより、モータ外に流出する潤滑油の量を減らすことができる。

また、本発明のモータは、前記第１プレートがモータケースの一部であり、前記回転軸はその上端が前記モータケースの外に突き出した出力軸であり、前記含油軸受の下端面は、前記第１プレートの前記開口周辺の内面よりも前記モータケースの内部側に張り出しており、前記回転軸の前記歯車部は前記モータケース内に配置されることが好ましい。出力軸には外部の機器やアダプタが接続されるため、出力軸に加えられる力をモータ側で制御することは困難である。その場合でも歯車部の端面が含油軸受の下端面に受け止められることにより、第１プレートと歯車部とが接触することによる異音や摩耗が軽減される。

また、本発明のモータは、前記モータケースに収容されるロータ、ステータ、および減速歯車列を備え、前記ロータの回転は前記減速歯車列に減速されて前記出力軸に伝達されるいわゆるギヤードモータであることが好ましい。

このように、本発明のモータによれば、歯車部品の端面がその駆動中に他部品に擦れることによる摩耗を軽減される。

実施形態にかかるギヤードモータの外観を示す斜視図である。 ギヤードモータの内部構造を示す側面視断面図である。 ギヤードモータの減速歯車機構を示す透視平面図である。 出力軸の支持構造を示す側面視部分断面図である。 ギヤードモータの平面図である。

［構成概要］
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明するギヤードモータ１は、駆動源であるステッピングモータの回転を減速して出力するモータである。

図１はギヤードモータ１の外観を示す斜視図である。以下の説明において、「上」および「下」とは、図１等に描かれた座標軸表示のＺ軸に平行な方向をいい、Ｚ１側を「上」、Ｚ２側を「下」とする。「前」および「後ろ」とは、同座標軸表示のＸ軸に平行な方向をいい、Ｘ１側を「前」、Ｘ２側を「後ろ」とする。同様に、「左右」とは同座標軸表示のＹ軸に平行な方向をいう。

図１に示すように、ギヤードモータ１は、モータケース１９と、モータケース１９の前方に取り付けられた端子カバー１５と、モータケース１９から上方に突き出した出力軸５０と、を有している。

モータケース１９は、有底筒状のステータカップ１１と、ステータカップ１１上部の開口を覆う板状部であるカバープレート１２（第１プレート）とにより構成される金属製のケース体である。

端子カバー１５は、ステータカップ１１の周面の一部に形成された開口に装着されている。端子カバー１５は、前方に張り出すように設けられたコネクタハウジング１５２を有しており、コネクタハウジング１５２には図示しないオスコネクタが差し込まれる。

［モータ構造］
図２は、ギヤードモータ１の内部構造を示す側面視断面図である。

ギヤードモータ１の給電端子２９は、その長手方向における両端が上下に折り曲げられたピン端子である。給電端子２９の下方に折り曲げられた部分はコネクタハウジング１５２内に配置され、図示しないオスコネクタの端子が接続される接続部２９２を構成している。給電端子２９の上方に折り曲げられた部分は、ギヤードモータ１のステータコイル２２，２７のコイル線が絡げられる絡げ部２９１を構成している。

ギヤードモータ１は２相ステッピングモータをその駆動源としている。ギヤードモータ１のステータ２０は、Ａ相コイルボビン２１に巻回されたＡ相ステータコイル２２と、Ｂ相コイルボビン２６に巻回されたＢ相ステータコイル２７と、を有する円環形状のステータである。Ａ相コイルボビン２１の前縁には、給電端子２９を保持する厚肉部である端子保持部２１ａが形成されている。Ａ相ステータコイル２２はクローポール形の突極である上側ヨーク２３ａおよび下側ヨーク２３ｂを有している。Ｂ相ステータコイル２７も同様に、上側ヨーク２８ａと下側ヨーク２８ｂとを有している。なお、Ｂ相ステータコイル２７の下側ヨーク２８ｂはステータカップ１１の底部１１ａがモータケース１１内に切り起こされることで形成されている。

ステータコイル２２，２７の環内には所定のエアギャップを置いてロータ３０が配置されている。ロータ３０は、永久磁石であるロータマグネット３２と、ロータマグネット３２とインサート成形された樹脂製の軸体であるロータサポート３１と、により構成されている。ロータサポート３１の径中心には上下に貫通した貫通穴３３が形成されており、その貫通穴３３には金属製の固定軸であるロータ軸３９が挿通されている。ロータ軸３９はその基端部がステータカップ１１の底部１１ａに圧入固定されている。ロータ３０の下面は板ばねであるリーフスプリング３５に支持されており、ロータ３０はリーフスプリング３５により上方に付勢されている。

ステータ２０の上面には、板状部であるギヤプレート１３（第２プレート）が配置されている。ロータサポート３１の上端には歯車部であるロータピニオン３１ａが形成されており、ロータピニオン３１ａはギヤプレート１３に設けられた穴から上方に突き出している。ギヤプレート１３とカバープレート１２との間には複数の支軸４９が固定されており、支軸４９には後述する第２歯車４１、第３歯車４２、および第４歯車４３が回転可能に支持されている。また、出力軸５０は第４歯車４３が噛合する歯車部５９を有しており、出力軸５０の下端部（ボス部５８）は、ギヤプレート１３に形成された軸受である凹部１３１に回転可能に支持されている。

出力軸５０の先端部分である接続部５２は、カバープレート１２に設けられたバーリング部１２１から上方に突き出している。バーリング部１２１は、カバープレート１２に形成された開口１２９の縁から上方に立ち上げられた円筒形状の軸受固定部である。出力軸５０の軸線方向における中ほどには円柱形状の大径部５５が設けられている。バーリング部１２１の開口１２９内には円環形状の含油軸受１２２が固定されており、大径部５５はその外周面が含油軸受１２２に支持されている。

［減速歯車機構］
図３はギヤードモータ１の減速歯車機構を示す透視平面図である。以下、図３を参照してギヤードモータ１の減速歯車機構について説明する。

ギヤードモータ１は、ロータ３０の回転を減速して出力軸５０に伝達する減速歯車列である第２歯車４１、第３歯車４２、および第４歯車４３を有している。これら歯車はいずれも、ピッチ円径の異なる平歯車が軸線方向に一体化された複合歯車部材である。

ロータピニオン３１ａの回転は、第２歯車４１、第３歯車４２、および第４歯車４３を経て減速され、出力軸５０に伝達される。具体的には、ロータピニオン３１ａは第２歯車４１の大径歯車部４１ａと噛合しており、第２歯車４１の小径歯車部４１ｂは第３歯車４２の大径歯車部４２ａと噛合している。同様に、第３歯車４２の小径歯車部４２ｂは第４歯車４３の大径歯車部４３ａと噛合している。そして、第４歯車４３の小径歯車部４３ｂは出力軸５０の歯車部５９に噛合している。

［摩耗軽減構造］
図４は出力軸５０の支持構造を示す側面視部分断面図である。以下、図４を参照してギヤードモータ１の摩耗軽減構造について説明する。ギヤードモータ１は、出力軸５０が有する歯車部５９の端面がその回転中に他の部品に擦れることによる摩耗を軽減する構造を備えている。

本形態の出力軸５０は軸部５１および歯車部５９により構成されている。歯車部５９は金属製の平歯車部材であり、その回転中心には上下に貫通する貫通穴５９ｂが形成されている。軸部５１は歯車部５９の貫通穴５９ｂに差し込まれた金属製の軸体である。

軸部５１はその先端側から基端側に向かって順に、接続部５２、大径部５５、小径部５６、およびボス部５８を有している。接続部５２は外部機器やアダプタ等に接続される部位である。接続部５２は、その外周面の一部が平面状に切り欠かれた一対の係合面５２１を有しており、これにより接続部５２は平面視略小判形に形成されている。大径部５５は接続部５２の下に連続する円柱形状の部位である。大径部５５はその外周面が含油軸受１２２に支持されている。小径部５６は大径部５５から段状に直径が縮小された円柱形状の部位である。小径部５６は歯車部５９の貫通穴５９ｂに差し込まれ、抜去不能に固定されている。ボス部５８は軸部５１の下端に設けられた凸部である。軸部５１の直径は小径部５６からボス部５８に至るまでに階段状に縮小されており、ボス部５８の直径は軸部５１において最も小さい。ボス部５８はギヤプレート１３に設けられた凹部１３１に嵌合されている。

出力軸５０は、その接続部５２および大径部５５がバーリング部１２１から上方に突き出しており、歯車部５９はモータケース１９内に収容されている。歯車部５９の直径ｄ２は含油軸受１２２の内径ｄ１よりも大きく、これにより出力軸５０がモータケース１９外に脱落することが防止されている。

含油軸受１２２はその組み付け時に上下からプレスされることでバーリング部１２１にカシメ固定されている。そして含油軸受１２２の下端面１２２ｂは、カバープレート１２の開口１２９周辺の下面１２ｂよりも長さｍだけ下方に張り出している。ギヤードモータ１では、含油軸受１２２の下端面１２２ｂをカバープレート１２の下面１２ｂよりも下方に張り出させることにより、回転中の歯車部５９がカバープレート１２に接近した場合でも、含油軸受１２２の下端面１２２ｂで歯車部５９の上端面５９ａを受けることが可能とされている。これにより歯車部５９とカバープレート１２とが擦れることによる異音が防止されるとともに、含油軸受１２２の潤滑作用により歯車部５９や含油軸受１２２自体の摩耗も軽減される。なお、含油軸受１２２が下方に張り出す量は長さｍには限られず、歯車部５９とカバープレート１２との接触を阻止可能な程度に張り出していればよい。

特に本形態のカバープレート１２および歯車部５９は金属製である。金属部品同士が擦れ合うことによる摩耗は、樹脂部品同士や、金属部品と樹脂部品とが擦れ合うときの摩耗に比べて大きい。ギヤードモータ１では歯車部５９が含油軸受１２２に受け止められることにより、金属部品同士が擦れ合うことによる摩耗が軽減されている。なお、仮にカバープレート１２が樹脂製であったとしても、本形態の含油軸受１２２によればカバープレート１２の摩耗を防止することができる。

なお、含油軸受はその種類によっては、軸体を支持する内周面に潤滑油を集中させるため他の面の空孔が潰されているものがある。含油軸受の空孔を塞いで潤滑油の滲み出しを制御する処理を本願では「目潰し」とよぶ。含油軸受１２２は潤滑油がその下端面１２２ｂに滲むことによって歯車部５９と接触したときの摩擦抵抗を軽減する。よって含油軸受１２２の下端面１２２ｂの空孔は目潰しされていないことが望ましい。ただし、ギヤードモータ１の使用環境によっては、含油軸受１２２の下端面１２２ｂが目潰しされていたとしても含油軸受１２２の他の面に滲んだ潤滑油が下端面１２２ｂまで浸潤してくることも考えられるため、含油軸受１２２の下端面１２２ｂは必ずしも目潰しされていなくてもよい。

ギヤードモータ１は金属製のギヤプレート１３を備えており、ギヤプレート１３には、出力軸５０のボス部５８を回転可能に支持する軸受である凹部１３１が形成されている。ギヤードモータ１では、ギヤプレート１３に形成された開口の縁から上方に立ち上げられた円筒形状の部位が凹部１３１の内周面を構成しており、上側ヨーク２３ａの上面が凹部１３１の底面を構成している。上でも述べように、ギヤードモータ１の含油軸受１２２はその下端面１２２ｂがカバープレート１２の下面１２ｂよりも下方に張り出している。これはつまり、出力軸５０の外周面がより下側まで含油軸受１２２に支持されているということである。これにより出力軸５０のボス部５８の傾きが軽減され、ボス部５８やこれが嵌合される凹部１３１の摩耗が軽減される。なお、このことは凹部１３１が仮に穴部であっても同様である。

図５は、ギヤードモータ１の平面図である。図４に示すように、含油軸受１２２の上端面１２２ａの位置は、バーリング部１２１の上端１２１ａの位置よりも深さｎだけ落ち窪んでいる。これによりバーリング部１２１の内周面、出力軸５０の外周面、および含油軸受１２２の上端面１２２ａは、図５に示すように円環形状の溝部１２８を形成している。含油軸受１２２の上に溝部１２８が設けられることで、含油軸受１２２の上端面１２２ａに浸潤した潤滑油は溝部１２８内に留まることとなる。これによりモータ外に流出する潤滑油の量が抑えられ、含油軸受１２２の潤滑性能がより長く維持される。なお、溝部１２８はギヤードモータ１において必須の構成ではなく、含油軸受１２２はバーリング部１２１から上方に張り出していてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態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で種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態はギヤードモータ１の出力軸５０に本発明を適用した例であるが、本発明は、含油軸受に支持される回転軸であって、含油軸受の内径よりも大きな直径の歯車部を有するものであれば、出力軸５０以外の回転軸にも適用することができる。

１：ギヤードモータ（モータ），１１：ステータカップ，１２：カバープレート（第１プレート），１２ｂ：下面・内面，１２１：バーリング部（軸受固定部），１２１ａ：バーリング部の上端，１２２：含油軸受，ｄ１：含油軸受の内径，１２２ａ：含油軸受の上端面，１２２ｂ：含油軸受の下端面，１２８：溝部，１２９：カバープレートの開口，１３：ギヤプレート（第２プレート），１３１：凹部，１９：モータケース，２０：ステータ，３０：ロータ，３１ａ：ロータピニオン，４１：第２歯車（減速歯車列），４２：第３歯車（減速歯車列），４３：第４歯車（減速歯車列），５０：出力軸（回転軸），５１：軸部，５２：接続部，５５：大径部，５６：小径部，５８：ボス部（下端部），５９：歯車部，５９ａ：歯車部の上端面，５９ｂ：貫通穴，ｄ２：歯車部の直径

Claims (7)

1. 回転軸と、
   前記回転軸が挿通される開口を有する板状部である第１プレートと、
   前記開口に装着され前記回転軸の外周面を支持する含油軸受と、を備え、
   前記回転軸のその軸線方向における一方を上、他方を下としたときに、前記含油軸受の下端面は、前記第１プレートの前記開口周辺の下面よりも下方に張り出しており、
   前記回転軸は前記第１プレートよりも下側に歯車部を有し、該歯車部の直径は前記含油軸受の内径よりも大きいことを特徴とするモータ。
2. 前記第１プレートおよび前記歯車部は金属製であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記含油軸受は、その下端面の空孔が目潰しされていないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ。
4. 前記第１プレートとは別の板状部である第２プレートを備え、
   前記第２プレートは、前記回転軸の下端部を回転可能に支持する凹部または穴部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ。
5. 前記第１プレートは上方に突き出した円筒形状の開口縁部である軸受固定部を有し、
   前記開口は前記軸受固定部の筒穴であり、
   前記含油軸受の上端面は前記軸受固定部の上端よりも下に配置され、
   前記軸受固定部の内周面、前記回転軸の外周面、および前記含油軸受の上端面は、環状の溝部を形成していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ。
6. 前記第１プレートはモータケースの一部であり、
   前記回転軸はその上端が前記モータケースの外に突き出した出力軸であり、
   前記含油軸受の下端面は、前記第１プレートの前記開口周辺の内面よりも前記モータケースの内部側に張り出しており、
   前記回転軸の前記歯車部は前記モータケース内に配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のモータ。
7. 前記モータケースに収容されるロータ、ステータ、および減速歯車列を備え、
   前記ロータの回転は前記減速歯車列に減速されて前記出力軸に伝達されることを特徴とする請求項６に記載のモータ。
   
   

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