JP3075990B2 - 樹脂モールドギアを備えた歯車減速機構 - Google Patents

樹脂モールドギアを備えた歯車減速機構

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、減速機付き小形モ
ータにおいて樹脂モールドギアを備えた歯車減速機構に
関し、特に、高トルク伝達用樹脂モールドギアの軸固定
構造に関する。
【0002】
【従来の技術】小形の金属ギアにギア軸を固定する方法
として、金属ギアのボス穴に軸を圧入する圧入法や、加
締法,焼き嵌め法などが採用されているものの、高出力
トルクの伝達を行う歯車減速機等の出力段ギアでは、出
力軸とギアの固定構造は充分ではない。そのため、金属
ギアと軸との別ピースを上記の方法で組み付け固定する
のではなく、切削法により金属ギアと軸を一体的に削り
出す方法も行われることがあるが、金属ギア製造の量産
性の悪さに加えて、切削加工の高コスト化を招き、実用
には到底不向きである。
【0003】まず量産性を最優先すると、樹脂モールド
ギアが一般的である。樹脂モールドギアと金属軸との固
定方法としては、図6に示す如く、樹脂モールドギア1
のボス穴2を断面D形カットなどの非円形穴に成形する
と共に、これに嵌合するように金属軸3の歯車止め部4
をD形などの断面非円形部に切削し、金属軸3をボス穴
2に圧入する方法が知られている。
【0004】また別の軸固定方法としては、図7に示す
如く、金属軸5の非円形歯車止め部6に軸横断の貫通穴
を開けて、その貫通穴に相貫的に回り止めピン7を圧入
固定した後、インサート成形法により回り止めピン7の
周囲に樹脂モールドギア8を固めて成形する方法が知ら
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
樹脂モールドギアの軸固定構造にあっては、次のような
問題点があった。
【0006】 前者の非円形穴と非円形軸の嵌め合い
では、樹脂材の耐久強度により回り止めが不充分であ
る。回り止め効果を高めるために、歯車止め部の非円形
化を強めると歯車止め部自体が細り、軸強度が落ちてし
まう。そのため、樹脂モールドギアの歯幅(ボス穴の深
さ)を拡大せねばならず、扁平(薄形)ギアの実現は無
理である。
【0007】 後者の金属軸に貫通した回り止めピン
を埋めて樹脂モールドギアを成形する軸固定構造では、
回り止めピンの径は金属軸径の半分以下となり、比較的
細いピンを用いる必要がある。また、歯車止め部は貫通
穴の形成で必然的に強度劣化を招く。更に回り止めピン
の金属軸から飛び出た範囲はボス部の外径程度に抑える
必要があることから、やはり、回り止めが不充分であ
る。そのため、軸方向に沿ったスリット状の貫通穴に帯
状の回り止めピンを嵌める方法もあるが、かかる場合も
樹脂モールドギアの歯幅の拡大を余儀無くされ、スリッ
ト穴切削の製造コスト高を招く。
【0008】そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題
は、新規な樹脂モールドギアの軸固定構造を採用するこ
とにより、歯車の小形化及び薄形化が可能で高トルクの
伝達を可能とする樹脂モールドギアを備えた歯車減速機
構を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】ギア軸の歯車止め部にD
形カット等の非円形化を強めることや横断方向に貫通穴
を形成することは、その歯車止め部自身の捩じり耐量を
落とすことを意味するので好ましくない。
【0010】そこで、上記課題を解決するため、本発明
は、一方の拡径部と他方の縮径部との間に両端段付き歯
車止め部を持つ金属軸と、この両端段付き歯車止め部の
うち拡径側にボス穴を嵌着した樹脂モールドギア
両端段付き歯車止め部のうち縮径側の断面非円形部に
嵌着した非円形穴を中心にして2以上の輻射片が張り出
た金属製の回り止め側車板を有しており、樹脂モール
ドギアは少なくとも片側面に前記ボス穴を中心として2
以上の輻射溝を持ち回り止め側車板を収めた側車板収容
部を備え、両端段付き歯車止め部の断面非円形部は前
記回り止め側車板の非円形穴の縁近傍を加締固定した加
締代を具備して成る樹脂モールドギアを備えた歯車減速
機構であって、この加締代は、断面非円形部の縮径部側
の段面をえぐり取ったテーパ穴の外周縁を外周に迫り出
させた鍔状加締代であることを特徴とする。
【0011】樹脂モールドギアから金属軸へのトルク伝
達はギアと同軸の金属製の回り止め側車板が媒介してい
る。金属軸の断面非円形部と回り止め側車板の非円形穴
の嵌着及び金属軸の断面非円形部と回り止め側車板の非
円形穴の縁近傍との加締により、金属軸と回り止め側車
板とは2重の回り止め作用が実現されている。また、回
り止め側車板の2以上の輻射片と樹脂モールドギアの輻
射溝との係合により、回り止め側車板と樹脂モールドギ
アの充分な回り止め作用が実現されている。このため、
小形化で薄形の樹脂モールドギアでも、高トルクの伝達
が可能となる。
【0012】また、金属製の回り止め側車板が樹脂モー
ルドギアの芯金板としても機能するので、ギア自身の強
度も向上する。
【0013】特に、加締代としては、断面非円形部の縮
径部側の段面をえぐり取ったテーパ穴の外周縁を外周に
迫り出させた鍔状加締代としてあるため、両端段付き歯
車止め部に樹脂モールドギアを嵌着し、その樹脂モール
ドギアの側車板収容凹部に縮径部を通した側車板を嵌め
込んだ後、断面非円形部の縮径部側の段面に形成されて
いるテーパ穴の外周縁を外周に迫り出させるスピン加締
法を行うことで、側車板を金属軸の断面非円形部に加締
固定できる。加締代が軸周囲に長く分布しているので、
強固な加締を実現でき、高トルク伝達に寄与する。
【0014】勿論、本発明においては、金属軸の歯車止
め部全域を非円形部とし、また樹脂モールドギアのボス
穴を非円形穴とすることができる。回り止め効果が一層
強くなる。
【0015】回り止め側車板の材料としては、真鍮,鉄
でも構わないが、薄形で高強度とするには、ステンレス
であることが望ましい。
【0016】なお、金属軸、樹脂モールドギア及び回り
止め側車板を別ピースとし、組み立ても良いが、加締組
み付けした金属軸及び回り止め側車板を用い、インサー
ト成形品としても良い。組み付け工数を削減でき、また
回り止め側車板を樹脂で被覆できる。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。
【0018】図1は本発明の実施形態に係る樹脂モール
ドギアの軸固定構造を示す分解斜視図、図2(a)はそ
の樹脂モールドギアを示す平面図、図2(b)は図2
(a)中のA−A′に沿って切断した状態を示す切断矢
視図、図3(a)は回り止め側車板を示す平面図、図3
(b)は図3(a)中のB−B′に沿って切断した状態
を示す切断矢視図である。
【0019】本例のトルクリミッタ装置に用いるモータ
付き歯車減速機構の出力軸歯車アセンブリ10は、両端
段付き歯車止め部22の断面非円形部22aを持つ金属
製出力軸20と、断面非円形部22aに嵌着する非円形
穴32を中心にして120°間隔で3方向に張り出た扇
状輻射片34,34,34を持つステンレス製の回り止
め側車板30と、片側面にボス穴42を中心として12
0°間隔で3方向に扇状輻射溝44,44,44を持ち
回り止め側車板30を収めた側車板収容部46を備えた
樹脂モールドギア(平歯車)40とから成る。
【0020】金属製出力軸20の拡径部24にはD形カ
ット面24aが形成されており、また、縮径部26の先
端部には軸受け穴嵌入部26aが形成されている。そし
て、両端段付き歯車止め部22の縮径側段面は縮径部2
6の基端をえぐり取った擦り鉢状切込み(テーパ穴)2
7が形成されている。
【0021】樹脂モールドギア40の輻射溝44の外周
立ち上がり面44aは傾斜面となっている。樹脂モール
ドギア40の裏面側はボス部48Aが隆起形成されてい
るが、側車板収容部46には低いボス部48Bが形成さ
れている。樹脂モールドギア40のボス穴42は非円形
穴となっている。
【0022】このような出力軸歯車アセンブリ10は図
4及び図5に示すように組み付け固定されて得られる。
まず、図4に示す如く、金属製出力軸20の拡径部24
側の段差にボス部48Aが当たるように樹脂モールドギ
ア40を挿し込む。金属製出力軸20の非円形部22a
と樹脂モールドギア40の非円形のボス穴42が嵌まる
ため、一定の回り止め作用が達成される。次に、回り止
め側車板30を挿し込み、図5(a)の如く、金属製出
力軸20の非円形部22aと回り止め側車板30の非円
形穴32とを嵌める。これにより一定の回り止め作用が
達成される。そして、図5(b)の如く、擦り鉢状切込
み27の外周縁をスピン加締法で外周に迫り出させて鍔
状加締代28,28とする。これにより、出力軸20と
回り止め側車板30との強固な回り止め作用が達成され
る。
【0023】樹脂モールドギア40から出力軸20への
トルク伝達は回り止め側車板30が媒介している。断面
非円形部22aと回り止め側車板30の非円形穴32の
嵌着及び断面非円形部22aと回り止め側車板30の非
円形穴32の縁近傍との鍔状加締代28,28により、
出力軸20と回り止め側車板30とは2重の回り止めが
実現されている。また、回り止め側車板30の3方向の
扇状輻射片34と樹脂モールドギア40の扇状輻射溝4
4との係合により、回り止め側車板30と樹脂モールド
ギア40の充分な回り止め作用が実現されている。この
ため、小形化で薄形の樹脂モールドギア40でも、高ト
ルクの伝達が可能となる。また、ステンレス製の回り止
め側車板30が樹脂モールドギア40の芯金板としても
機能するので、ギア自身の強度も向上する。
【0024】スピン加締法により鍔状加締代28を形成
してあるので、加締代が軸周囲に長く分布しており、強
固な加締を実現でき、高トルク伝達に寄与する。
【0025】また、出力軸の歯車止め部22全域が非円
形部22aとなっており、また樹脂モールドギア40の
ボス穴42を非円形穴としてあるので、回り止め効果が
一層強くなっている。勿論、非円形部22aと回り止め
側車板30の非円形穴32との回り止め作用が充分であ
れば、歯車止め部22の縮径側のみを非円形部とするこ
とができる。
【0026】回り止め側車板30の材料としては、真
鍮,鉄でも構わないが、本例にようにステンレス材とす
ると、回り止め側車板30を薄くできるので、樹脂モー
ルドギア40の薄形化及び強度向上を達成できる。な
お、樹脂モールドギア40の表裏面にそれぞれ回り止め
側車板30,30を付帯させても良い。
【0027】上記の実施形態では3部品を組み付け固定
してアセンブリ品としてあるが、加締組み付けした出力
軸20と回り止め側車板30を用い、インサート成形法
によりモールドしても良い。組み付け工数を削減でき、
また回り止め側車板30を樹脂で被覆できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、金属製
の回り止め側車板を媒介にして金属軸と樹脂モールドギ
アとの強固な回り止めを実現したことを特徴としてお
り、次のような効果を奏する。
【0029】 金属軸の断面非円形部と回り止め側車
板の非円形穴の嵌着及び金属軸の断面非円形部と回り止
め側車板の非円形穴の縁近傍との加締により、金属軸と
回り止め側車板とは2重の回り止めが実現されている。
また、回り止め側車板の2以上の輻射片と樹脂モールド
ギアの輻射溝との係合により、回り止め側車板と樹脂モ
ールドギアの充分な回り止めが実現されている。このた
め、小形化で薄形の樹脂モールドギアでも、高トルクの
伝達が可能となる。金属製の回り止め側車板が樹脂モー
ルドギアの芯金板としても機能するので、ギア自身の強
度も向上する。
【0030】 特に、加締代としては、断面非円形部
の縮径部側の段面をえぐり取ったテーパ穴の外周縁を外
周に迫り出させた鍔状加締代としてあるため、両端段付
き歯車止め部に樹脂モールドギアを嵌着し、その樹脂モ
ールドギアの側車板収容凹部に縮径部を通した側車板を
嵌め込んだ後、断面非円形部の縮径部側の段面に形成さ
れているテーパ穴の外周縁を外周に迫り出させるスピン
加締法を行うことで、側車板を金属軸の断面非円形部に
加締固定できる。加締代が軸周囲に長く分布しているの
で、強固な加締を実現でき、高トルク伝達に寄与する。
【0031】 更に、金属軸の歯車止め部を非円形部
とし、また樹脂モールドギアのボス穴を非円形穴とする
と、回り止め効果が一層強くなる。
【0032】 回り止め側車板の材料をステンレスと
すると、薄形で高強度のギアを得ることができる。
【0033】 金属軸、樹脂モールドギア及び回り止
め側車板を別ピースとし、組み立てて構成したものでも
良いが、加締組み浸けした金属軸及び回り止め側車板を
用い、インサート成形品としても良く、組み付け工数を
削減でき、また回り止め側車板を樹脂で被覆できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る樹脂モールドギアの軸
固定構造を示す分解斜視図である。
【図2】(a)はその樹脂モールドギアを示す平面図、
図2(b)は(a)中のA−A′に沿って切断した状態
を示す切断矢視図である。
【図3】(a)は同軸固定構造に用いる回り止め側車板
を示す平面図、図3(b)は(a)中のB−B′に沿っ
て切断した状態を示す切断矢視図である。
【図4】同軸固定構造における出力軸に樹脂モールドギ
アを挿し込んだ後、回り止め側車板を挿し込む様子を示
す斜視図である。
【図5】(a)は図4に示す状態に続き、回り止め側車
板が挿し込まれた様子を示す斜視図、図5(b)は
(a)の状態に続き、スピン加締により組み付け完了の
様子を示す斜視図である。
【図6】従来の軸固定方法による樹脂モールドギアと金
属軸の組み付け状態を示す分解斜視図である。
【図7】(a)は従来の樹脂モールドギアと金属軸との
別の軸固定方法における金属軸を示す斜視図、図7
(b)はその軸固定方法による樹脂モールドギアと金属
軸の組み付け状態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
10…出力軸歯車軸アセンブリ 20…金属製出力軸 22…両端段付き歯車止め部 22a…断面非円形部 24…拡径部 24a…D形カット面 26…縮径部 26a…軸受け穴嵌入部 27…擦り鉢状切込み 28…鍔状加締代 30…ステンレス製回り止め側車板 32…非円形穴 34…扇状輻射片 40…樹脂モールドギア 42…ボス穴 44…扇状輻射溝 44a…外周立ち上がり面 48A…裏側ボス部 48B…表側ボス部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 55/00 - 55/30

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の拡径部と他方の縮径部との間に両
    端段付き歯車止め部を持つ金属軸と、この両端段付き歯
    車止め部のうち前記拡径側にボス穴を嵌着した樹脂モ
    ールドギア、前記両端段付き歯車止め部のうち前記
    側の断面非円形部に嵌着した非円形穴を中心にして
    2以上の輻射片が張り出た金属製の回り止め側車板
    有しており、前記樹脂モールドギアは少なくとも片側面
    に前記ボス穴を中心として2以上の輻射溝を持ち前記回
    り止め側車板を収めた側車板収容部を備え、前記両端
    段付き歯車止め部の前記断面非円形部は前記回り止め側
    車板の前記非円形穴の縁近傍を加締固定した加締代を具
    備して成る樹脂モールドギアを備えた歯車減速機構であ
    って、前記加締代は、前記断面非円形部の前記縮径部側
    の段面をえぐり取ったテーパ穴の外周縁を外周に迫り出
    させた鍔状加締代であることを特徴とする樹脂モールド
    ギアを備えた歯車減速機構。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記金属軸の歯車止
    め部の全域は非円形部であり、前記樹脂モールドギアの
    ボス穴は非円形穴であることを特徴とする樹脂モールド
    ギアを備えた歯車減速機構。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項のいずれか一項に
    おいて、前記回り止め側車板はステンレス製であること
    を特徴とする樹脂モールドギアを備えた歯車減速機構。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項のいずれか一項に
    おいて、前記モールドギアは、前記金属軸及び前記回り
    止め側車板をインサートして成形したインサート成形品
    であることを特徴とする樹脂モールドギアを備えた歯車
    減速機構。
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