JP3855289B2

JP3855289B2 - 回転機構

Info

Publication number: JP3855289B2
Application number: JP32454295A
Authority: JP
Inventors: 耕一生柄; 敏英藤原; 正行福井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1995-12-13
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2015-12-13
Also published as: JPH09166224A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車等の回転体とこの回転体を回転可能に軸支する保持軸を備えたモールドフレームとから成る回転機構に関する。
【０００２】
近年、ＯＡ機器の普及に伴い、イメージスキャナー或いはプリンタ装置等の軽量化ニーズと低コスト化ニーズが高まってきている。本発明は、前記回転機構を合成樹脂で構成することで低コスト化と軽量化を実現すると共に、摺動部分（回転部分）を潤滑するための潤滑機能を内蔵させることによって該回転機構のメンテナンスフリー化を実現させたことを特徴とするものである。
【０００３】
【従来の技術】
図５(a) と(b) は従来の回転機構の一構造例を示す図であって、(a) は樹脂モールド製の回転体をモールドフレーム側に設けられた金属製の保持軸で保持する構造を示し、(b) は樹脂モールド製の回転体をモールドフレーム側に設けられた樹脂モールド製の保持軸で保持する構造を示している。
【０００４】
図５(a) に示す回転機構は、金属製の保持軸18を一体的にモールドした合成樹脂製のモールドフレーム１Ａと、前記保持軸18によって回転可能に軸支された合成樹脂製のモールド回転体３Ｘ（以下回転体３Ｘと呼ぶ）と、該回転体３Ｘの脱落を防止するための押えリング４と、を具備する。この回転機構は、前記回転体３Ｘを図示のように保持軸18に係入させた後、前記押えリング４を保持軸18に圧入して該回転体３Ｘの脱落を防止するようになっている。なお、この回転体３Ｘは歯車であることから外周部分に歯車部3aを備えている。
【０００５】
この回転機構は、回転体３Ｘが合成樹脂モールド製であり、一方これを軸支する保持軸18が金属製であるために回転部の滑りが比較的良い。このため、潤滑剤を回転部分に供給しなくても特に支障はない。しかしながら、本例のように回転体３Ｘが歯車である場合は歯車部3aを潤滑する必要があることから該歯車部3aを主体に定期的な注油を行う等のメンテナンスが必要である。
【０００６】
なお、前記回転体３Ｘは例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を用いて製作され、前記モールドフレーム１Ａは例えばＡＢＳ樹脂を用いて製作される。また、このモールドフレーム１Ａと一体的に成形される前記保持軸18は例えばニッケルクロム鋼（比重は約８）等を用いて製作される。
【０００７】
以上の説明から明らかなように、図５(a) に開示した回転機構は、保持軸18が金属製で比重が大きいために回転機構を軽量化することができないという問題点がある。また、この回転機構は、保持軸18を別工程で製作する必要があるために回転機構の低コスト化を実現することができない。
【０００８】
次は図５(b) に開示した回転機構について説明する。
この回転機構は、回転体３Ｘを回転可能に軸支する保持軸部８がモールドフレーム１と同一材料を用いて製作されている点に特徴がある。
【０００９】
保持軸部８がモールドフレーム１と同一材料である場合は、モールドフレーム１と保持軸部８が一体的に形成されることから保持軸部８のみを別工程で製作する必要がない。このため、図５(b) に示す回転機構の場合は保持軸18〔図１(a) 参照〕を金属で製作する場合に比して簡単且つ安価に回転機構を製作することができる。特にこの回転機構は保持軸部８がＡＢＳ樹脂で構成されていることから保持軸18を金属で製作する場合に比して回転機構を軽量化することができる。因みにＡＢＳ樹脂の比重は約1.3 〜1.4 である。
【００１０】
しかしながら、図５(b) に開示した回転機構にも問題点がある。それは、回転体３Ｘとこれを回転可能に軸支する静止体（モールドフレーム１）がともに合成樹脂である場合は、潤滑剤の供給を充分に行わないと回転部分が回転時の摩擦熱によって焼結して回転不能になる危険性があるという点である。このため、図５(b) に開示した回転機構の場合は回転部分に対する潤滑剤の供給方法と回転体３Ｘの歯車部3aに対する潤滑剤の供給方法を配慮する必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上の説明から明らかなように、図５(a) に示す回転機構の場合は、工程数が増加する点と、回転機構を軽量化できない点と、回転体３Ｘの歯車部3aに対する潤滑を配慮する必要があるという点に問題がある。また、図５(b) に示す回転機構の場合は、回転体３Ｘの回転部分に対する潤滑方法と、回転体３Ｘの歯車部3aに対する潤滑方法を並行的に配慮しなければならないといった問題点がある。
【００１２】
本発明は、これら従来の問題点を解決して軽量化と低コスト化とメンテナンスフリー化を実現させた回転機構を提供することをその目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による回転機構は、図１(a) と(b) に示すように、合成樹脂製のモールドフレーム１と、該モールドフレーム１の保持軸部８によって回転可能に軸支された合成樹脂製の回転体３と、を具備してなる回転機構において、前記モールドフレーム１は前記保持軸部８の外側に環状の凹部１７と、該凹部１７の外側に環状の凸部２とを有し、前記回転体３は前記モールドフレームを係合させたときに、前記凸部２が間隙を有して係合する環状の凹部７を有し、前記回転体３の前記凹部１７と前記モールドフレーム１の前記凸部２との間の前記間隙に潤滑剤８０が貯蔵されることを構成上の特徴とする。なお、この隙間は、断面形状が屈折していてラビリンス効果を有することから以下これをラビリンス構造部10と呼ぶ。
【００１４】
回転体３側に設けられた凹部７にモールドフレーム１側に設けられた凸部２を非接触で係入させることによって形成される前記ラビリンス構造部10は、断面形状が略コの字型に屈折していることから、回転体３が静止しているときは潤滑剤80の貯蔵タンクとして作用し、回転体３が回転しているときは流体の流れに対して抵抗を与えるラビリンスシールとして作用する。
【００１５】
なお、このラビリンス構造部10内に充填された潤滑剤80は、図１(b) に示すように、凹部７，17と凸部２間に形成される隙間から矢印Ａ方向と矢印Ａ’方向に流出して回転体３の歯車部3aと回転体３の回転部分（モールドフレーム１の保持軸部８と回転体３の軸嵌入孔13）を潤滑する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明による回転機構の第１実施例を示す図であって、(a) は要部側断面図、(b) はその“イ”部分の拡大図である。図中、１はモールドフレーム、２はモールドフレーム１側に設けられた凸部、３は回転体、3aは回転体３の外周部分に形成された歯車部、４は押えリング、７は回転体３側に設けられた凹部、17はモールドフレーム１側に設けられた凹部、８はモールドフレーム１と同一材料を用いて該モールドフレーム１と一体的に形成された保持軸部、10は凹部７，17と凸部２によって形成される屈折した隙間によって構成されるラビリンス構造部、13は回転体３の回転中心Ｏ上に設けられた軸嵌入孔、80は潤滑剤、をそれぞれ示す。
【００１７】
本発明による回転機構は、図１(a) と(b) に示すように、合成樹脂製のモールドフレーム１と、該モールドフレーム１の保持軸部８によって回転可能に軸支された合成樹脂製の回転体３と、を具備してなる回転機構において、前記回転体３と前記モールドフレーム１を係合させたとき、これら回転体３とモールドフレーム１が対向する側の面に、潤滑剤80が貯蔵される隙間が形成されるようにしたことを構成上の特徴とするものである。なお、前記隙間は、断面形状が屈折していてラビリンス効果を有することからラビリンス構造部10と呼ばれるもので、この回転機構は該ラビリンス構造部10の中に貯蔵された潤滑剤80によって回転部分と歯車部3aを潤滑する。
【００１８】
前記回転体３側に設けられた凹部７にモールドフレーム１側に設けられた凸部２を非接触で係入させることによって形成される断面形状が略コの字状の前記ラビリンス構造部10は、回転体３が静止しているときは潤滑剤80の貯蔵タンクとして作用し、回転体３が回転しているときは流体の流れに対して抵抗を与えるラビリンスシールとして作用する。
【００１９】
前記ラビリンス構造部10内に貯蔵されている潤滑剤80は、凸部２と凹部７との間に形成される狭小な隙間ｇ〔図１(b) 参照〕から矢印Ａ方向及び矢印Ａ’方向に滲み出して回転体３の外周部分に形成されている歯車部3aと回転部分（軸嵌入孔13と保持軸部８間）を潤滑する。なお、潤滑剤80を滲み出させるために凸部２と凹部７間に形成される前記隙間ｇのサイズについては特定しないが、この隙間ｇのサイズはラビリンス構造部10内に充填される潤滑剤80の種類対応に決定される。因みに本実施例ではこの隙間が約0.5mm （500 μm ）に設定されている。
【００２０】
なお、前記潤滑剤80は、(1) 潤滑性が良いこと。(2) プラスチックに悪影響を与えないこと。(3) 適度の滲み出し性を有すること。等の条件を満足する必要があることから、本実施例では、ダウコーニング社（ＤＯＷＣＯＲＮＩＮＧ社）製の「モリコートＥＭ−３０Ｌグリース」を用いている。
【００２１】
図２(a) と(b) は構成部材の一形状例を示す図であって、(a) は回転体の正面図であり、(b) はモールドフレームの要部正面図である。
回転体３は図２(a) に示すように、回転中心Ｏ上に軸嵌入孔13が形成され、該軸嵌入孔13の外周部にラビリンス構造部10（図１参照）を構成する環状の凹部７が形成され、該凹部７の外周部分に歯車部3aが形成された歯車部材である。例えばポリアセタール樹脂等をモールド成形することによって製作されるこの回転体３は、以下に述べるモールドフレーム１の保持軸部８によって回転可能に軸支される。
【００２２】
モールドフレーム１は図２(b) に示すように、回転中心Ｏ上に前記回転体３を回転可能に軸支する保持軸部８が形成され、この保持軸部８の外側に前記ラビリンス構造部10を構成する環状の凹部17が形成され、さらにその外側に前記凹部７内にこれと非接触状態で係入する環状の凸部２が形成されたモールド製の部材である。このモールドフレーム１は、例えばＡＢＳ樹脂等をモールド成形することによって製作される。
【００２３】
図３(a) と(b) は本発明の第２実施例を示す図であって、(a) は正面図、(b) はその模式的側断面図である。
図３(a) と(b) に示すように、この第２実施例は、回転体３Ａの回転運動に対応してラビリンス構造部10内の潤滑剤80を該モールド回転体３Ａの外周方向に誘導する外周方向誘導溝11と、該潤滑剤80を該モールド回転体３Ａの内周方向に誘導する内周方向誘導溝12と、を該回転体３Ａの一方の側面に設けたことを特徴とするものである。
【００２４】
前記外周方向誘導溝11は図３(a) に示すように一方向に傾斜しているが、これは回転体３Ａの回転によって生じる遠心力によって必要以上の潤滑剤80が外周方向に流出するのを防止するためである。なお、回転体３Ａが回転しているときの潤滑剤80の外周面方向への流出量は、回転体３Ａが矢印Ｒ方向に回転することによって生じる遠心力と、回転体３Ａが矢印Ｒ方向に回転することによって外周方向誘導溝11の中に入り込もうとする空気の量をバランスさせることによって制御されるが、この外周方向誘導溝11の傾斜角度を変化させるのも一方法である。
【００２５】
また、内周方向誘導溝12も前記外周方向誘導溝11と同一方向に傾斜した形になっているが、これは回転体３Ａが回転しているときは遠心力によって潤滑剤80が外周方向へ集中的に流出する傾向があるのでこれを防止するためである。即ちこの内周方向誘導溝12は、前記ラビリンス構造部10内に貯蔵されている潤滑剤80を内周方向誘導溝12の斜面ですくい取るようにしてこれを軸嵌入孔13側へ供給するのである。なお、回転体３Ａが回転しているときの潤滑剤80の内周面方向への流出量は、例えば内周方向誘導溝12の傾斜角度を変化させる等によって制御することができる。
【００２６】
図４(a) と(b) は本発明による回転機構の第３実施例を示す図であって、(a) は第３実施例に適用される回転体の模式的側断面図、(b) は構成部材の一形状例を示す模式的斜視図である。
【００２７】
図４(a) に示すように、この第３実施例に開示した回転体３Ｂは、ラビリンス構造部10（図１参照）の一部である凹部７の中に潤滑剤80を注入するための潤滑剤注入孔15を有するとともに、内周面に雌ねじが形成された該潤滑剤注入孔15を開閉するための漏洩防止ねじ16を有する。この第３実施例は、回転機構のメンテナンスを容易化するために創案されたもので、回転体３Ｂの外側から凹部７内に潤滑剤80を注入するための潤滑剤注入孔15を備えていることから、この第３実施例を適用すると凹部７に潤滑剤80を注入したり補給したりするときに回転体３Ｂを取り外す必要がないのでメンテナンスが著しく容易化される。
【００２８】
なお、この実施例では漏洩防止ねじ16と回転体３Ｂとを同一の材料を用いて製作しているが、これは回転体３Ｂが回転運動を行う際の動的バランスを考慮したためである。
【００２９】
本発明によるこの回転機構は、回転体３が静止しているときは潤滑剤80の貯蔵タンクとして作用し、該回転体３が回転しているときはラビリンスシールとして作用するラビリンス構造部10を内蔵していることから、この発明を適用することによって回転機構の軽量化と低コスト化とメンテナンスフリー化を容易に実現することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によるこの回転機構は、回転体が静止しているときは潤滑剤の貯蔵タンクとして作用し、該回転体が回転しているときはラビリンスシールとして作用するラビリンス構造部を内蔵していることから、この発明を適用することによって回転機構の軽量化と低コスト化とメンテナンスフリー化を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転機構の第１実施例を示す図、
【図２】構成部材の一形状例を示す図、
【図３】本発明による回転機構の第２実施例を示す図、
【図４】本発明による回転機構の第３実施例を示す図、
【図５】従来の回転機構の一構造例を示す図、
【符号の説明】
１，１Ａモールドフレーム
２凸部
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｘ回転体
3a 歯車部
４押えリング
７，17 凹部
８保持軸部
10 ラビリンス構造部
11 外周方向誘導溝
12 内周方向誘導溝
13 軸嵌入孔
15 潤滑剤注入孔
16 漏洩防止ねじ
18 保持軸
80 潤滑剤
Ｏ回転中心

Claims

モールドフレームと、該モールドフレームの保持軸部によって回転可能に軸支された回転体と、を具備してなる回転機構において、
前記モールドフレームは前記保持軸部の外側に環状の凹部と、該凹部の外側に環状の凸部とを有し、前記回転体は前記モールドフレームを係合させたときに前記凸部が間隙を有して係合する環状の凹部を有し、前記回転体の前記凹部と前記モールドフレームの前記凸部との間の前記間隙に潤滑剤が貯蔵されることを特徴とする回転機構。
前記隙間に貯蔵された潤滑剤を回転体の外周方向に誘導する外周方向誘導溝と、該潤滑剤を回転体の内周方向に誘導する内周方向誘導溝と、を有してなることを特徴とする請求項１記載の回転機構。
前記隙間の中に潤滑剤を注入する潤滑剤注入孔と、該潤滑剤注入孔を開閉する潤滑剤漏洩防止手段と、を有してなることを特徴とする請求項１記載の回転機構。