JP3697005B2

JP3697005B2 - モータおよびこれを備えた装置

Info

Publication number: JP3697005B2
Application number: JP01896197A
Authority: JP
Inventors: 正晴鈴木; 義文西本; 栄一柳; 博和橋爪
Original assignee: Canon Inc; Canon Precision Inc
Current assignee: Canon Inc; Canon Precision Inc
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2017-01-31
Also published as: JPH10225043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータハウジングとモータ出力軸との間にシール部材を配設したタイプのモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータには、従来一般的に用いられる電磁モータや、特公平１−１７３５４号公報等で開示されているように電気−機械エネルギー変換素子に周波信号を印加して振動体に振動を励起し、この振動体とこれに加圧接触した接触体とを相対回転させる振動型モータ等がある。
【０００３】
そして、これらモータのハウジングの内周部には、ハウジング外部の湿気や出力軸を支持する軸受内のオイルグリース等がハウジングと出力軸との間の隙間を通ってハウジング内に侵入するのを防止するためのシール部材が配設されている。なお、このようなシール構造に関しては、例えば、実開平３−１６９３号公報にて提案されているものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシール構造では、シール部材をハウジングの内周部に密着させて取り付けており、さらにシール部材と出力軸との相対回転を許容した状態でシール部材の内周と出力軸の外周とを密着させなければならない。ここで、シール部材は、内外周が規制された状態で出力軸と摺動するので、摩擦損失トルク等を考慮してゴム系の成形品を採用することになる。
【０００５】
しかしながら、ゴム系の成形品を採用したとしても、ゴム系の成形品は内外周の寸法精度や偏心精度が出にくいため、密着度を重視した過度の締め付け状態で使用することになり、摩擦損失トルクがある程度大きくなるのを回避できない。そして、連続駆動においては摩擦熱によりシール部材の内周部が外周方向に膨張するため、出力軸との密着度が低下する。また、長期使用においてはシール部材の内周部の摩耗劣化によるシール部材と出力軸との密着度の低下や、振動体と接触体との摺動により発生した摩耗粉の軸受への混入による軸受の焼付き等が生じ、信頼性の低下が懸念される。
【０００６】
そこで、本願発明は、摩擦損失トルクを抑えつつ高いシール効果が得られ、かつ信頼性の高いシール手段を採用したモータを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本願発明では、モータハウジングと、このハウジングの内周部と出力軸との間をシールするシール部材とを有するモータにおいて、ハウジングに出力軸を支持する軸受が取り付けられ、軸受が出力軸と一体回転する内輪部材を有しており、シール部材を出力軸に一体回転可能に取り付けるとともに、シール部材の軸方向一端面をハウジングに接触させ、シール部材の軸方向他端面を内輪部材に接触させている。これにより、シール部材の軸方向一端面のハウジングに対する押圧力を容易に設定することができる。
【０００８】
具体的には、ハウジングの内周部に、軸方向に延びてシール部材の外周面に対向する円筒部と、この円筒部から径方向内方に張り出してシール部材の軸方向一端面を接触させる張出部とを形成している。
【０００９】
すなわち、本願発明では、シール部材と出力軸とを一体化させてシール部材と出力軸との密着度を初期設定時のまま良好に維持することができるようにし、しかもシール部材の外周面ではなく軸方向一端面をハウジングの張出部に対して隙間ができない程度の押圧力で接触させてシール機能を果たさせるようにして、内外周の寸法精度や偏心精度を高くしにくいゴム系成形品として作られたシール部材を用いても高いシール効果を安定的に得ることができ、かつシール部材の内周および外周を出力軸およびハウジングに締め付け状態で密着させる場合に比べて、摩擦損失トルクを抑えることができるようにしている。
【００１０】
なお、ハウジングに出力軸を支持する軸受が取り付けられている場合には、シール部材を軸受よりも軸方向内方に配設して、軸受内のオイルグリース等がハウジング内に侵入したりハウジング内で発生した摩耗粉等が軸受に混入したりするのを効果的に防止できるようにするのが望ましい。
【００１２】
さらに、シール部材の軸方向一端側を、ハウジング内外の気圧差により変形してハウジングに対して接触および離脱する形状に形成し、例えばモータ運転時において、ハウジング内の温度上昇に伴うハウジング内圧の上昇によってシール部材の軸方向一端面をハウジングから離脱させ、できた隙間を通じてハウジング内の湿気がハウジング外に排出されるようにしてもよい。
【００１３】
そして、これら本願発明を、ハウジングの内側に電気−機械エネルギー変換により振動が励起される振動体とこの振動体に接触する接触体とを相対移動させて出力軸に回転を伝達する出力軸駆動手段が収容されている振動型モータに適用することにより、湿気による振動体と接触体との固着を防止することが可能となる。
【００１４】
さらに、本願発明のモータを各種装置の駆動源として用い、耐環境性、耐久性が高く、電力消費ロスの少ない装置を実現することが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１には、本願発明の第１実施形態である振動型モータを示している。この振動型モータは、複写機の感光ドラム２０の駆動源として用いられる。振動体１は弾性体１ｂに電気−機械エネルギー変換素子１ａを接着して構成され、この振動体１と回転子（接触体）２は、加圧用ばね３ａと加圧用リング３ｂからなる加圧機構３により圧接している。電気−機械エネルギー変換素子１ａに周波電圧を印加すると、振動体１に進行性振動が励起され、回転子２は振動体１との摩擦によって回転駆動される。加圧用リング３ｂは、出力軸４に圧入され、回転子２の回転力を加圧用ばね３ａの摩擦力を介して出力軸４に伝達する。
【００１６】
出力軸４は、ボールベアリングである軸受５ａとオイルレスメタルである軸受５ｂとにより支持され、軸受５ａ，５ｂはそれぞれハウジング６ａ，６ｂの内周部に保持されている。ハウジング６ａ，６ｂの内周部における軸受５ａ，５ｂの保持部（軸受取付部）の軸方向内方には、軸方向に延びる円筒部６ｃ，６ｅとこの円筒部６ｃ，６ｅの端部から径方向内方に張り出して中央部に出力軸４を貫通させる穴を形成した張出部６ｄ，６ｆとが形成されており、これら円筒部６ｃ，６ｅおよび張出部６ｄ，６ｆによって軸方向外方が軸受５ａ，５ｂにより塞がれた空間部７ａ，７ｂが形成されている。
【００１７】
出力軸４における上記空間部７ａ，７ｂに対応する位置には、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム等のゴム系材料から作られたシール部材８ａ，８ｂが取り付けられている。これらシール部材８ａ，８ｂは内周面が出力軸４の外周面に密着しており、出力軸４と一体回転する。また、シール部材８ａ，８ｂの軸方向内端面は、適切に設定された押圧力によってハウジング６ａ，６ｂの張出部６ｄ，６ｆと圧接している。なお、シール部材８ａの軸方向外端面は、ボールベアリングからなる軸受５ａの内輪（出力軸４と一体回転する）に接触しており、これによりシール部材８ａの軸方向内端面の張出部６ｄに対する押圧力が適切に設定されている。
【００１８】
このように構成された振動型モータでは、シール部材８ａ，８ｂの内周面と出力軸４の外周面との密着およびシール部材８ａ，８ｂの軸方向内端面とハウジング６ａ，６ｂ（張出部６ｄ，６ｆ）との圧接によって、出力軸４とハウジング６ａ，６ｂと間の周方向および軸方向のシールを行い、ハウジング内外を隔離し、しかも軸受５ａ，５ｂと振動体１や回転子２等からなるモータ駆動機構とを隔離している。このため、ハウジング外の湿気や軸受５ａ内のオイルグリース等がハウジング内に侵入するのを防止でき、モータ駆動機構の湿気による固着やオイルグリース等による滑りを防止することができる。
【００１９】
そして、本実施形態では、シール部材８ａ，８ｂと出力軸４とが相対回転しないので、シール部材８ａ，８ｂの内周面が熱により膨張変形したり摩耗劣化したりすることがなく、シール部材８ａ，８ｂの内周面と出力軸４の外周面とを初期設定のまま良好な密着状態に維持することができる。このため、連続駆動したり長期使用したりしても、安定的に高いシール効果を発揮させることができる。
【００２０】
さらに、本実施形態では、シール効果に影響のないシール部材８ａ，８ｂの外周面を円筒部６ｃ，６ｅの内周面から離しているので、これらの摩擦による損失トルクを生じさせず、効率の良いモータ駆動が可能である。
【００２１】
（第２実施形態）
図２には、本願発明の第２実施形態である振動型モータを示している。なお、本実施形態の振動型モータは、第１実施形態の振動型モータと基本構成は同じであるので、共通する構成要素に同符号を付して説明に代える。
【００２２】
本実施形態の振動型モータでは、ハウジング６ａ，６ｂの張出部６ｄ，６ｆと接触する軸方向内端面側の形状が、摩擦損失トルクを低減するために接触面積が小さく、かつ小さな押圧力で張出部６ｄ，６ｆとの隙間をなくすように変形し易い形状にしたシール部材９ａ，９ｂを用いている。
【００２３】
これらシール部材９ａ，９ｂの軸方向内端面側は、図３に詳しく示すように、この部分が軸方向に変形し易いようにくびれ部９１を設け、このくびれ部９１を根元にして末広がり形状のスカート部９２を設け、さらにスカート部９２の先端にいく程肉厚を薄くしている。
【００２４】
こうして形成されたスカート部９２の先端面が張出部６ｄ，６ｆと接触することにより、第１実施形態のように単なるリング状のスリーブ部材を用いる場合に比べてシール部材９ａ，９ｂと張出部６ｄ，６ｆとの接触面積が小さくなるので、この部分の摩擦による損失トルクを低減することができる。しかもスカート部９２は小さい押圧力で先端面と張出部６ｄ，６ｆとの隙間がなくなるよう変形可能であるので、接触面積が小さいことと相まって摩擦損失トルクを低減することができる。
【００２５】
さらに、上記のように形成されたシール部材９ａ，９ｂを用いれば、スカート部９２を空気弁として機能させ、モータ内部の湿気が上昇するのを防止することができる。すなわち、図４に示すようにモータ運転時には、振動体１と回転子２との摺動により発生する熱等により、モータの内部温度Ｔｉは次第に上昇し、モータの外部温度Ｔｏに対し、Ｔｉ＞Ｔｏの状態になり、これに伴ってモータの内部気圧Ｐｉはモータの外部気圧Ｐｏに対し、Ｐｉ＞Ｐｏの状態となる。この結果、モータ内外の気圧差によって、シール部材９ａ，９ｂのスカート部９２は張出部６ｄ，６ｆから離脱する方向に変形し、これらの間にできた隙間を通じてモータ内部からモータ外部に向かう空気の流れができ、この空気の流れによりモータ内部の湿気もモータ外部に排出される。
【００２６】
なお、図４では、説明をわかり易くするためにスカート部９２と張出部６ｄ，６ｆとが大きく離れているように示しているが、実際には空気が通れる程度の僅かな隙間が形成されるに過ぎない。
【００２７】
一方、図５に示すように、モータ停止時には、モータの内部温度Ｔｉは次第に低下し、モータの外部温度Ｔｏに近づく。これに伴ってモータの内部気圧Ｐｉも低下し、モータ運転時にモータの内部空気がモータ外部に排出されているため、次第にモータの外部気圧Ｐｏに対して、Ｐｉ＜Ｐｏの状態となる。この結果、モータ内外の気圧差によってスカート部９２は張出部６ｄ，６ｆに密着する方向に押し付けられ、シール効果を発揮する。
【００２８】
なお、本願発明のモータに用いられるシール部材の形状は、上記各実施形態にて説明したものに限られない。
【００２９】
また、上記各実施形態では、複写機（感光ドラム）駆動用のモータについて説明したが、本願発明のモータは感光ドラム駆動用に限らず、種々の装置の駆動源として用いることができる。
【００３０】
また、上記各実施形態では振動型モータについて説明したが、本願発明は、振動型モータ以外のモータにも適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明によれば、シール部材の軸方向一端面のハウジングに対する押圧力を容易に設定することができる。さらに、シール部材と出力軸とを一体化させてシール部材と出力軸との密着度を初期設定時のまま良好に維持することができるようにし、しかもシール部材の外周部ではなく軸方向一端面をハウジングの張出部に対して隙間ができない程度の押圧力で接触させてシール機能を果たさせるようにすることができるので、内外周の寸法精度や偏心精度を高くしにくいゴム系成形品として作られたシール部材を用いても高いシール効果を安定的に得ることができ、かつシール部材の内周および外周を出力軸およびハウジングに締め付け状態で密着させる場合に比べて、摩擦損失トルクを抑えることができる。
【００３２】
なお、ハウジングに出力軸を支持する軸受が取り付けられている場合に、シール部材を軸受よりも軸方向内方に配設すれば、軸受内のオイルグリース等がハウジング内に侵入したりハウジング内で発生した摩耗粉等が軸受に混入したりするのを効果的に防止することができる。
【００３４】
さらに、シール部材の軸方向一端側を、ハウジング内外の気圧差により変形してハウジングに対して接触および離脱する形状に形成すれば、シール部材をハウジング内の湿気をハウジング外に排出させる空気弁として機能させることもできる。
【００３５】
そして、これら本願発明を、振動型モータに適用すれば、湿気による振動体と接触体との固着を防止することができ、さらに本願発明のモータを各種装置の駆動源として用いれば、耐環境性、耐久性が高く、電力消費ロスの少ない装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である振動型モータの断面図である。
【図２】本願発明の第２実施形態である振動型モータの断面図である。
【図３】上記第２実施形態のモータに用いられるシール部材の断面図である。
【図４】上記第２実施形態のモータの運転時におけるシール部材の状態を示す説明図である。
【図５】上記第２実施形態のモータの停止時におけるシール部材の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１振動体
２回転子
３加圧機構
４出力軸
５ａ，５ｂ軸受
６ａ，６ｂハウジング
６ｃ，６ｅ円筒部
６ｄ，６ｆ張出部
８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂシール部材

Claims

モータハウジングと、このハウジングの内周部と出力軸との間をシールするシール部材とを有するモータにおいて、
前記ハウジングに前記出力軸を支持する軸受が取り付けられ、前記軸受が前記出力軸と一体回転する内輪部材を有しており、前記シール部材を前記出力軸に一体回転可能に取り付けるとともに、前記シール部材の軸方向一端面を前記ハウジングに接触させ、前記シール部材の軸方向他端面を前記内輪部材に接触させたことを特徴とするモータ。
前記シール部材の外周面を前記ハウジングから離したことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記ハウジングの内周部に、軸方向に延びて前記シール部材の外周面に対向する円筒部と、この円筒部から径方向内方に張り出して前記シール部材の軸方向一端面を接触させる張出部とを形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
前記シール部材を前記軸受よりも軸方向内方に配設したことを特徴とする
請求項３に記載のモータ。
前記シール部材の軸方向一端側を、前記ハウジング内外の気圧差により変形して前記ハウジングに対して接触および離脱する形状に形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
前記ハウジングの内側に、電気−機械エネルギー変換により振動が励起される振動体とこの振動体に接触する接触体とを相対移動させて前記出力軸に回転を伝達する出力軸駆動手段が収容されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモータ。
請求項１から６のいずれかに記載のモータを備えたことを特徴とする装置。