JP4339183B2

JP4339183B2 - モータの出力軸駆動ギア及びその製造方法

Info

Publication number: JP4339183B2
Application number: JP2004163450A
Authority: JP
Inventors: 大成福田; 友博杉山
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2024-06-01
Also published as: JP2005348486A

Description

本発明は、主に計器用に用いられるモータの一構成部品である出力軸駆動ギアとその製造方法に関し、さらに詳しくは、主に出力軸の軸方向のがたつき防止用に出力軸駆動ギア内に設けられたバネ部の改良に関する。

従来より、計器用に用いられるステッパモータの出力軸駆動ギアは、生産性、また軽量化のために樹脂で成形されており、そのギア中心には出力軸（指針が先部に取着される軸である）が一体的に取付けられている。

特に、この計器用ステッパモータは、指針が軸方向にがたつかないように、ハウジング壁面にこの出力軸駆動ギアを弾発付勢するバネを設けているのが一般的であり、大別して出力軸駆動ギアとバネを一体形成したタイプと、出力軸駆動ギアとバネとを別体にしたタイプとがある。

まず、前者の出力軸駆動ギアと一体化したタイプは、図５に示したように、ギア側面内に略U字状に切欠するようにして形成された弾性変化可能なリード状の突片ｚ１を、出力軸ｚ２中心を中心にして、その同心円上となるように対向して設け、さらに、その突片ｚ１の先部に、出力軸突出側（指針側）のギア側面から突出するようにピンｚ３を設けて構成される。

そして、上記のピンｚ３が出力軸ｚ２を突出させる下ケーシング（図示せず）内側に位置するように出力軸駆動ギアｚを配設し、出力軸駆動ギアｚの中心部を上ケーシング（図示せず）内部中心に設けたボス（図示せず）で押圧するように、下ケーシングと上ケーシングとを係合する。このようにすることで、上記ピンｚ３が下ケーシング内壁に圧接されて突片ｚ１が反るように湾曲変形して、出力軸ｚ２を突出させる側と反対側のケーシング内壁に出力軸駆動ギアが弾発付勢する。

また、これとは別に、後者の出力軸駆動ギアとバネとを別体にしたタイプは、出力軸（指針軸）が突設するケーシング内面を凹状に形成し、その中にバネを着座させ、その皿バネを介して出力軸駆動ギアを出力軸と反対（背面側）のケーシング内壁に弾発付勢したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３４０６３１号公報（第２頁、図１）

しかしながら、上記した夫々の従来技術は下記の問題点を有する。
まず、前者の出力軸駆動ギアと一体化したタイプであるが、突片ｚ１が常に弾性変形、すなわち、常時、荷重が負荷されていることで、クリープによる変形歪みが生じやすい。

もっとも、この種の出力軸駆動ギアに用いられるバネは、常に弾性変形（撓んだ状態）させるように用いているため、バネの材質いかんに問わず、クリープによる変形歪みの影響は完全には免れないが、しかしながら、上記したように、バネとなる突片は、一般的に変形歪みが生じやすいとされる合成樹脂からなるために、クリープによる変形歪みは、金属バネ（バネ鋼による）と比べてその差は歴然であり、極めて大きい。

また、構成部材が多い後者の出力軸駆動ギアとバネとを別体にしたタイプは、当然の事ながら、それに伴って部材管理が煩わしく、また組立工数が増えて、生産性に問題が生じる。

そこで、皿バネや、前記した突片をバネ鋼にしたものを、樹脂製の出力軸駆動ギアにインサート成形して、樹脂製ギアのメリットである生産性・軽量化と、金属製のバネのメリットである長期に亘って維持されるバネの性能を両立させれば良いことになる。

しかしながら、この金属製のバネを樹脂製ギア内にインサート成形して出力軸駆動ギアを構成すると、ギアの肉厚の関係や、金属と樹脂の熱膨脹収差の差や、樹脂のウェルドの影響により、クラックを発生させる虞がある。

そこで、本発明は、樹脂製ギアのメリットであるギア精度の安定や生産性・軽量化と、金属製のバネのメリットであるクリープによる変形歪みの抑制を両立できるモータの出力軸駆動ギア及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明にかかるモータの出力軸駆動ギア及びモータの出力軸駆動ギア製造方法は、下記の技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１にかかるモータの出力軸駆動ギアは、出力軸が支持されると共に合成樹脂で成形されたギア本体の側面に、前記出力軸延出方向に揺動可能な金属バネ部がアウトサート成形で取着されてなり、前記金属バネ部は、そのギア本体を内装させるハウジングやそのハウジングに内装された構成部材等の構成体の壁面に、前記ギア本体を弾発付勢可能に構成されていることを特徴とする。
請求項２にかかるモータの出力軸駆動ギアは、請求項１において、前記金属バネ部は、金属板部材と、ピン部と、を備えて構成されてなり、前記金属板部材は、略U字状に切欠するようにして形成された弾性変化可能なリード状の突片が、前記ギア本体中心を挟んで対向するように、かつ、夫々の前記突片の先部が反対向きとなるように並設されて構成されると共に、前記ピン部は、その突片の先部に前記ギア本体の側面から突出するように設けられていることを特徴とする。
請求項３にかかるモータの出力軸駆動ギアは、請求項２において、前記ピン部は、合成樹脂部材で構成されていることを特徴とする。
請求項４にかかるモータの出力軸駆動ギアは、請求項２または３において、前記ギア本体の中心部にボスが設けられていると共に、前記金属板部材は、そのボス内に埋設された長孔又は矩形孔が設けられていることを特徴とする。
請求項５にかかるモータの出力軸駆動ギア製造方法は、出力軸が支持されると共に合成樹脂で成形されるギア本体の側面に、前記出力軸延出方向に揺動可能な金属バネ部をアウトサート成形で取着して前記ギア本体を成形するアウトサート成形工程を有し、前記金属バネ部は、そのギア本体を内装させるハウジングやそのハウジングに内装された構成部材等の構成体の壁面に、前記ギア本体を弾発付勢可能に構成したことを特徴とする。
請求項６にかかるモータの出力軸駆動ギア製造方法は、請求項５において、前記金属バネ部は、略U字状に切欠するようにして形成された弾性変化可能なリード状の突片が、前記ギア本体の側面中心を挟んで対向するように、かつ、夫々の前記突片の先部が反対向きとなるように並設された金属板部材を成形する金属板成形工程と、その突片の先部にギア側面から突出するように合成樹脂部材からなるピン部を設けるピン形成工程と、有して成形することを特徴とする。
請求項７にかかるモータの出力軸駆動ギア製造方法は、請求項６において、前記金属板成形工程は、並設された前記突片同士の中間部に長孔又は矩形孔を形成する孔形成工程を有し、前記アウトサート成形工程は、前記長孔又は前記矩形孔が埋設されるように前記ギア本体の中心部にボスをも成形することを特徴とする。

本発明によれば、合成樹脂で成形されたギア本体の側面に、ギア本体中心に支持された出力軸方向に揺動可能な金属バネ部をアウトサート成形で取着することにより、金属と合成樹脂の異なる熱膨脹収差の影響によるクラックの発生を回避して歩留まりの高いモータの出力軸駆動ギアを提供できる。また、歩留まりの高いモータの出力軸駆動ギアを製造できる。

また、ギア本体と金属バネ部とを一体形成したから、部材管理が容易で、かつ、組み込まれるモータの生産性を向上することができる。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明をする。
図中、符号Ａはモータの出力軸駆動ギアを、符号１はギア本体を、符号２は金属バネ部を、夫々示しており、本実施の形態にかかるモータの出力軸駆動ギアＡは、車速用、エンジン回転用等の計器用に用いられるステッパモータに内装されるのに好適なものを例示している。

本実施の形態にかかるモータの出力軸駆動ギアＡは、図１〜３に示すように、ギア本体１と、金属バネ部２とを備えてなる。

ギア本体１は、合成樹脂からなる所要歯数、所要モジュールのスパーギアであり、出力軸１１がそのギア本体１中心に支持されると共に両側面中心部にボス１２（１２ａ、１２ｂ）が形成されていると共に、後述する突片２３の領域部分が長孔状の逃げ孔１３が形成されている。

この出力軸１１は、図３に示すように、ギア本体１内で段部１１ａが形成された段付き軸で、下方に伸びた大径の軸部１１ｂの先端部分に計器用の指針（図示せず）が取着されるようになっている。

金属バネ部２は、金属板部材２１と、ピン部２２と、を備えて構成される。
金属板部材２１は、一端面（図１において下部）が歯底円近傍に沿って凸湾曲形成されたバネ鋼からなる外観形状略矩形状の金属板であり、略U字状に切欠するようにして形成された弾性変化可能なリード状の突片２３が、ギア本体１中心を挟んで逃げ孔１３と重合するように対向して、かつ、夫々の突片２３の先部が反対向きとなるように並設されており、さらに、図１及び図３に示すように、その中心部に長孔２４が設けられている。

ピン部２２は、先部が球状に形成された合成樹脂部材からなる円柱体であり、ギア本体１の指針側側面から突出するように、突片２３の先部に設けられた孔２３ａに嵌着されている。

このように形成された金属板部材２１は、ピン部２２の先部側と反対側の表面と周側面とが露出するように、指針側と反対側のギア本体１の側面にアウトサート成形によって固着されると共に、長孔２４がギア本体１に形成されたボス１２にアウトサート成形によって埋設されている。
このように長孔２４にしたことで、ギア本体１の回動によって剥離しないようになっている。
なお、ピン部２２の先部側と反対側の表面のみが露出するように金属板部材２１をギア本体１に埋設しても良い。

ここで、次に、以上のように構成された本実施の形態にかかるモータの出力軸駆動ギアＡの製造方法を説明する。
本実施の形態にかかるモータの出力軸駆動ギアＡの製造方法は、金属板成形工程と、ピン形成工程と、アウトサート成形工程とを有する。

金属板成形工程は、バネ鋼からなる金属板部材２１を用いて、一端面がギア本体１の歯底円近傍に沿って凸湾曲するように外観形状略矩形状にプレス成形する。このプレス成形は、外形の成形と同時に、上記したリード状の突片２３と、中間部に長孔２４を形成（孔形成工程）する。

この金属板成形工程で所望形状に形成された金属板部材２１は、熱処理とセッチング処理をしてバネとしての機能を備えさせる。

ピン形成工程は、円柱体の先部が球状に形成された合成樹脂部材からなるピン部２２を、ギア側面から突出するように突片２３の先部に設けた孔２３ａに嵌着する。
なお、その孔２３ａより大径となるように、金属板部材２１に対して、直接、ピン部２２を射出成形で形成したり、また、予めピン部２２を射出成形しておき、突片２３の先部にそのピン部２２を接着剤で固着させて設けても良い。

アウトサート成形工程は、中途部が段付きされた出力軸１１をギア本体１中心で支持するように、かつ、指針側と反対側のギア本体１の側面に出力軸１１延出方向へ金属バネ部２が揺動可能となるように、金属バネ部２の埋設と、合成樹脂からなるギア本体１の成形（逃げ孔１３の成形を含む）が、アウトサート成形によって同時に行われる。
このとき、金属板部材２１に設けられた長孔２４が埋設されるようにギア本体１の両側面中心部にボス１２も成形される。

以上のように構成された本実施の形態にかかるモータの出力軸駆動ギアＡは、図４に示すように、上ハウジングｂ１と下ハウジングｂ２からなるステッパモータケースＢ内に、ピン部２２が下ハウジングｂ２内底面によって弾発付勢されるように収納される。

すなわち、下ハウジングｂ２に形成された第１案内筒部ｂ２１に、出力軸１１の大径の軸部１１ｂを挿通させるように、かつ、指針側に設けられたギア本体１のボス１２ａを第１案内筒部ｂ２１上部に形成された段部ｂ２２に係合するように、モータの出力軸駆動ギアＡを、指針側を下向きにして収納する。

なお、この第１案内筒部ｂ２１上部に形成された段部ｂ２２の深さ（長さ）は、指針側に設けられたギア本体１のボス１２ａの長さより若干短くなっており、段部ｂ２２底面にそのボス１２ａ端面が当接しても、ギア本体１の指針側の側面は、下ハウジングｂ２の底面から僅かながら間隙が生じるようになっている。

そして、次に、上ハウジングｂ１内に形成されたボス状の第２案内筒部ｂ１１に、出力軸１１上部に形成された小径の軸部を挿通してから、上ハウジングｂ１と下ハウジングｂ２とを嵌合する。

このとき、上記した第２案内筒部ｂ１１が、指針側と反対側に設けられたギア本体１のボス１２ｂを押圧することで、ギア本体１は所定位置にセットされる共とに、下ハウジングｂ２内底面に当接していたピン部２２を介して突片２３が上方へ反るように弾性変形して、ギア本体１は、このピン部２２と突片２３を介して上ハウジングｂ１内の第２案内筒部ｂ１１に向かって弾発付勢される。

以上のように本実施の形態にかかるモータの出力軸駆動ギアＡを、ステッパモータケースＢ内に収納することで、モータの出力軸駆動ギアＡの上下方向及び水平方向のがたつきを吸収して、指針がぶれることなく、正常な計測状態を維持することができる。

以上、本実施の形態にかかるモータの出力軸駆動ギア及びその製造方法を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

本実施の形態にかかるモータの出力軸駆動ギアの平面図である。図１におけるＡ−Ａ断面図である。図１におけるＢ−Ｂ断面図である。モータの出力軸駆動ギアをステッパモータに収納した状態の縦断面図である。従来のモータの出力軸駆動ギアの平面図である。

符号の説明

Ａモータの出力軸駆動ギア
１ギア本体
１１出力軸
１１ａ段部
１１ｂ軸部（大径の）
１２ボス
１２ａボス（指針側）
１２ｂボス（指針側と反対側）
１３逃げ孔
２金属バネ部
２１金属板部材
２２ピン部
２３突片
２３ａ孔
２４長孔
Ｂステッパモータケース
ｂ１上ハウジング
ｂ１１第２案内筒部
ｂ２下ハウジング
ｂ２１第１案内筒部
ｂ２２段部

Claims

出力軸が支持されると共に合成樹脂で成形されたギア本体の側面に、前記出力軸延出方向に揺動可能な金属バネ部がアウトサート成形で取着されてなり、
前記金属バネ部は、そのギア本体を内装させるハウジングやそのハウジングに内装された構成部材等の構成体の壁面に、前記ギア本体を弾発付勢可能に構成されていることを特徴とするモータの出力軸駆動ギア。
前記金属バネ部は、金属板部材と、ピン部と、を備えて構成されてなり、
前記金属板部材は、略U字状に切欠するようにして形成された弾性変化可能なリード状の突片が、前記ギア本体中心を挟んで対向するように、かつ、夫々の前記突片の先部が反対向きとなるように並設されて構成されると共に、
前記ピン部は、その突片の先部に前記ギア本体の側面から突出するように設けられていることを特徴とする請求項１記載のモータの出力軸駆動ギア。
前記ピン部は、合成樹脂部材で構成されていることを特徴とする請求項２記載のモータの出力軸駆動ギア。
前記ギア本体の中心部にボスが設けられていると共に、前記金属板部材は、そのボス内に埋設された長孔又は矩形孔が設けられていることを特徴とする請求項２または３記載のモータの出力軸駆動ギア。
出力軸が支持されると共に合成樹脂で成形されるギア本体の側面に、前記出力軸延出方向に揺動可能な金属バネ部をアウトサート成形で取着して前記ギア本体を成形するアウトサート成形工程を有し、
前記金属バネ部は、そのギア本体を内装させるハウジングやそのハウジングに内装された構成部材等の構成体の壁面に、前記ギア本体を弾発付勢可能に構成したことを特徴とするモータの出力軸駆動ギア製造方法。
前記金属バネ部は、
略U字状に切欠するようにして形成された弾性変化可能なリード状の突片が、前記ギア本体の側面中心を挟んで対向するように、かつ、夫々の前記突片の先部が反対向きとなるように並設された金属板部材を成形する金属板成形工程と、
その突片の先部にギア側面から突出するように合成樹脂部材からなるピン部を設けるピン形成工程と、
を有して成形することを特徴とする請求項５記載のモータの出力軸駆動ギア製造方法。
前記金属板成形工程は、並設された前記突片同士の中間部に長孔又は矩形孔を形成する孔形成工程を有し、
前記アウトサート成形工程は、前記長孔又は前記矩形孔が埋設されるように前記ギア本体の中心部にボスをも成形することを特徴とする請求項６記載のモータの出力軸駆動ギア製造方法。