JPH09149621A - 回転体のダンパ構造 - Google Patents

回転体のダンパ構造

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JPH09149621A
JPH09149621A JP30611995A JP30611995A JPH09149621A JP H09149621 A JPH09149621 A JP H09149621A JP 30611995 A JP30611995 A JP 30611995A JP 30611995 A JP30611995 A JP 30611995A JP H09149621 A JPH09149621 A JP H09149621A
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JP
Japan
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rotating body
leaf spring
damper structure
magnet rotor
disc
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JP30611995A
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English (en)
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Hiroyuki Nakane
浩幸 中根
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Denso Corp
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造の手間を要さず、かつ安価である。 【解決手段】 回転軸11に支持されて目標位置まで回
転するマグネットロータ3と下側軸受5との間に、マグ
ネットロータ3ないし下側軸受5の表面に一定圧で接触
して、マグネットロータ3の回転速度に応じて増大する
摩擦抵抗を生じる、フッ素樹脂製の円板ワッシャ6Cを
介在させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回転体のダンパ構造
に関し、特にステップモータのロータ等の回転体の振動
防止に好適に使用できるダンパ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】ステップモータは通常、外周面に交互に
異なる磁極を形成したマグネットロータを有するととも
に、当該マグネットロータの周囲に一定間隔でステータ
の磁極歯を配し、パルス駆動入力に応じて励磁コイルに
より上記各磁極歯に交互に所定の極性を現出させて、ス
テップ的に前記ロータを回転させるものである。このよ
うなスイップモータは、開ループサーボ制御が可能な簡
易な回転駆動手段として注目されている。
【0003】ところで、ステップモータの応答性を向上
させるには、ステップ的に回転してオーバシュートした
マグネットロータの振動を速やかに減衰させる必要があ
る。そこで、例えば特開昭63−23555号公報で
は、ロータ周囲のケーシグ内にシリコンオイルのような
粘性流体を封入して、当該粘性流体の抵抗減衰力により
ロータ停止時の振動を防止するダンパ構造が提案されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
造では、製造工程における粘性流体の取り扱い、特にケ
ーシング内への粘性流体の封入等に手間取るとともに、
ケーシングを確実な漏れ防止構造とする必要があってコ
ストアップの原因となる。本発明はこのような課題を解
決するもので、製造の手間を要さず、かつ安価な、モー
タロータ等の回転体のダンパ構造を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、回転体(3)と静止体
(5)との間に、回転体(3)ないし静止体(2、5)
の表面に一定圧で接触して、回転体(3)の回転速度に
応じて増大する摩擦抵抗を生じる抵抗板(6A、6B、
6C)を介在させる。
【0006】このような抵抗板を介在させることによ
り、目標位置に至った回転体がオーバシュート後、振動
しようとしても、抵抗減衰力を受けて速やかに振動が低
減される。この結果、回転体は速やかに位置決めされ
る。抵抗板を使用しているから、粘性流体を使用する従
来のものに比して製造組付けが容易であり、また、漏れ
防止を考慮する必要がないからダンパ構造全体が安価な
ものとなる。
【0007】請求項2に記載の発明では、上記特性を有
する抵抗板がフッ素樹脂材により公的に実現される。請
求項3に記載の発明では、回転体(3)と静止体(2、
5)との接触面の少なくとも一方に、回転体(3)の回
転速度に応じて増大する摩擦抵抗を生じる抵抗層(2
a、5a、32a、33a)を形成する。
【0008】この構成によっても請求項1に記載の発明
と同様の作用効果が得られる。そして、請求項4に記載
の発明のように、上記抵抗層をフッ素樹脂材のコーティ
ング層とすれば、より簡易に製造することができる。請
求項5に記載の発明では回転体はステップモータのマグ
ネットロータであり、当該ロータの応答性を格段に向上
させることができる。そして、指針計器の内機として上
記ロータを使用した場合にはスムーズな指針動作が実現
される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 (第1実施形態)図1にはメータ指針駆動用内機として
使用されるステップモータに、本発明のダンパ構造を適
用した例を示す。
【0010】密閉円筒状のメータケース1内には中心
に、メータ指針(図示略)の基端を固定支持する回転軸
11が垂直姿勢で配設され、この回転軸11はメータケ
ース1の上下の端壁中心に設けた鋼製軸受部材2、5に
より上下端部が回転自在に支持されている。メータケー
ス1内の外周部にはケース周壁に接してリング状のステ
ータヨーク8A〜8Dが 上下に各一対重ねて設けてあ
り、各ステータヨーク8A〜8Dは内周縁が公知のよう
に交互に上下に屈曲して磁極歯81、82となってい
る。
【0011】各一対のステータヨーク8A〜8Dとケー
ス周壁との間に形成された矩形断面の環状空間内には、
ステータヨーク8A〜8Dに沿って配したU字断面のコ
イルボビン83に励磁コイル84が巻回してある。ステ
ータヨーク8A〜8Dに囲まれたケース内空間に位置す
る上記回転軸11の中間部には、マグネットロータ3が
その中心で一体に固定してある。マグネットロータ3は
円板状の本体部外周に幅広のフランジ部31を形成した
もので、フランジ部31の外周面には周方向へ等間隔で
交互に異なる磁極が形成されている。
【0012】マグネットロータ3の本体中心部は上下へ
円柱状に突出するボス部32、33となっており、対向
する下側ボス部33端面と下側軸受5端面との間には、
回転軸11を挿通する貫通孔を中心に設けた抵抗体とし
ての円板ワッシャ6Cが配設してある。円板ワッシャ6
Cはテフロン(デュポン社登録商標)等のフッ素樹脂に
より成形されている。
【0013】一方、マグネットロータ3の上側ボス部3
2端面に接して上記と同一材質および構造の円板ワッシ
ャ6Bが設けられ、さらに間隔をおいて対向する上側軸
受2の端面にもこれに接して円板ワッシャ6Aが設けら
れて、これらワッシャ6A、6Bの間にバネ体4が挿置
されている。バネ体4は一定幅の板バネよりなり、この
板バネは中間部41が下方へ湾曲突出する鞍形をしてい
る。そして、板バネ4は自己の弾性変形力により、回転
軸11を貫通させたその中間部41が上記円板ワッシャ
6Bに一定圧で当接するとともに、平板状の両端部42
が円板ワッシャ6Aに一定圧で当接している。
【0014】ところで、一般にフッ素樹脂はその摩擦係
数が小さいために滑らかな滑りを実現する摺動部材とし
ての用途が一般的である。しかし、発明者の実験による
と、フッ素樹脂として代表的なポリテトラフルオロエチ
レン(PTFE)について、PTFE同士あるいはPT
FEと鋼を所定圧以上で圧接させて相対的に滑らせる
と、図2に示すように、すべり速度がおよそ0〜50c
m/sの範囲では、すべり速度の増大に応じて摩擦係数
も同様に増大する。この特性はダンパに従来多用されて
いる粘性流体と同様のものである。
【0015】そこで、本実施形態では、上記板バネ4の
バネ力を0.04T/R(mN)以上に設定することに
より、良好なダンパ効果を得ることができた。ここで、
Tはモータの駆動トルク(mN・m)、Rは回転中心か
らのバネ力印加位置(m)である。このようなダンパ構
造を有するステップモータにおいて、モータへのパルス
駆動入力に応じて励磁コイル84への通電を適宜切り換
え、磁極歯81、82に交互に所定の極性を現出させて
マグネットロータ3をステップ的に回転させると、マグ
ネットロータ3は目標位置まで急速に回転してオーバシ
ュートし、振動する。
【0016】ここにおいて本実施形態では、マグネット
ロータの回転振動時に、円板ワッシャ6Cとマグネット
ロータ3ないし下側軸受5との間、あるいは円板ワッシ
ャ6A、6Bと板バネ4との間にすべりを生じ、既に説
明した(図2参照)すべり速度に応じた円板ワッシャ6
A〜6Cの摩擦係数の急速な増大によって大きな振動減
衰力が生じて、マグネットロータ3の回転振動は良好に
抑えられる。
【0017】この効果を図3(a)に示し、マグネット
ロータ3はオーバシュート後に全く振動を生じることな
く、速やかに目標位置に静止し、メータ指針の動作がス
ムーズなものとなる。これに対して、ダンパ構造を設け
ない場合には、図3(b)に示すように、マグネットロ
ータ3がオーバシュート後に振動するため、メータ指針
の応答性が損なわれる。
【0018】このように、本実施形態によれば、フッ素
樹脂製の円板ワッシャ6A〜6Cによりマグネットロー
タ3の振動が速やかに減衰低減されるから、粘性流体を
使用した従来のダンパ構造に比して、モータケース内へ
の粘性流体の封入等の手間を必要とせず、製造が簡易化
される。また、モータケースを漏れ防止のための密閉構
造とする必要がないからコスト低減も図られる。
【0019】なお、本実施形態において、円板ワッシャ
6A、6Bと板バネ4との間での摩擦抵抗を特に必要と
しない場合には、円板ワッシャ6A、6Bを他の材質で
構成しても良い。また、円板ワッシャ6Cはマグネット
ロータ3および下側軸受5のいずれかに固定、あるいは
フリーの状態のいずれでも良い。 (第2実施形態)図4に示すように、上側軸受2とマグ
ネットロータ3との間に円板ワッシャ6Cを設け、マグ
ネットロータ3と下側軸受5との間に円板ワッシャ6
A、6Bおよび板バネ4を設けるようにしても、上記第
1実施例と同様の効果が得られる。 (第3実施形態)図5において、モータケース1は板状
体で、その外周下面には複数の棒状コア85が立設され
てこれに励磁コイル84が巻回されている。そして、こ
れら励磁コイル84の上下の端面を連ねてステータヨー
ク8A、8Bと8C、8Dが配設され、各ステータヨー
ク8A、8Bと8C、8Dの内周縁は交互に上下に屈曲
して磁極歯81、82となっている。
【0020】上記モータケース1の下面中心は下方へ突
出するボス部12となっており、このボス部12に垂直
姿勢で回転軸11が挿通されている。ボス部12から下
方へ突出する回転軸11の下半にはマグネットロータ3
の中心ボス部34が嵌着固定してあり、両ボス部12、
34の端面間に第1実施形態と同一構造の円板ワッシャ
6Cが挿置してある。マグネットロータ3は外周部が上
方へ屈曲して円筒壁35となっており、この円筒壁35
の外周面に周方向へ等間隔で交互に異なる磁極が形成さ
れている。
【0021】モータケース1の上方へ延びた回転軸11
の上端は大径の頭部111となっており、当該頭部11
1の下面とこれに対向するモータケース1上面にはそれ
ぞれ第1実施形態と同一構造の円板ワッシャ6A、6B
が接して設けられ、これら円板ワッシャ6A、6Bの間
に第1実施形態と同一構造の板バネ4が配設されてい
る。
【0022】このような構造によれば、板バネ4の弾性
力により一定圧で接触させられる、円板ワッシャ6Cと
ボス部12、34との間、および板バネ4と円板ワッシ
ャ6A、6Bとの間に生じる摩擦抵抗により、マグネッ
トロータ3の回転作動時の振動が速やかに減衰させられ
る。 (第4実施形態)十分な振動減衰力を得られる場合に
は、図6に示すように、モータケース1のボス部12端
面とマグネットロータ3のボス部34端面に接してそれ
ぞれ円板ワッシャ6A、6Bを設け、これらの間に板バ
ネ4を配設する構造によっても上記第3実施形態と同様
の効果が得られる。 (第5実施形態)図7に示すステップモータの構造は第
1実施形態のもの(図1参照)と同一である。そして、
互いに接触対向する下側ボス部33端面と下側軸受5端
面、および板バネ4を介して対向する上側ボス部32端
面と上側軸受2端面に一定厚のフッ素樹脂材をコーティ
ングしてそれぞれ抵抗層33a、5a、32a、2aと
してある。
【0023】このような構造によれば、抵抗層5a、3
3a同士の接触、あるいは抵抗層2a、32aと板バネ
4との接触による摩擦抵抗によって、効果的な振動減衰
力を得ることができる。また、別体の円板ワッシャを使
用するのに比して、部品保管の手間が軽減され、製造も
容易である。 (第6実施形態)第1実施形態において(図1参照)、
下側軸受5と下側ボス部33の間に一枚の円板ワッシャ
6Cを設けるのに変えて、図8に示すように、二枚の円
板ワッシャ61C、62Cを設ける構造とすると、さら
に効果がある。この場合、円板ワッシャ61C、62C
は下側軸受5と下側ボス部33にそれぞれ固定しても良
いし、フリーの状態としても良い。
【0024】なお、上記各実施形態において、円板ワッ
シャの全てをフッ素樹脂材とし、また、接触するボス部
と軸受の全てにフッ素樹脂コーティングを施す必要はな
く、用途に応じて設置数、コーティング部位を適宜選択
することができる。また、本発明はステップモータ式内
機に限られず、交差コイル式内機にも適用でき、また、
広く一般的な回転体に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における、ダンパ構造を
有するステップモータの概略垂直断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態における、フッ素樹脂材
の摩擦係数変化を示すグラフである。
【図3】本発明の第1実施形態における、本発明の振動
減衰効果を示すグラフである。
【図4】本発明の第2実施形態における、ダンパ構造を
有するステップモータの概略垂直断面図である。
【図5】本発明の第3実施形態における、ダンパ構造を
有するステップモータの概略垂直断面図である。
【図6】本発明の第4実施形態における、ダンパ構造を
有するステップモータの概略垂直断面図である。
【図7】本発明の第5実施形態における、ダンパ構造を
有するステップモータの概略垂直断面図である。
【図8】本発明の第6実施形態における、ダンパ構造の
要部断面図である。
【符号の説明】
2…上側軸受、2a、5a、32a、33a…抵抗層、
3…マグネットロータ、5…下側軸受、4…板バネ、6
A、6B、6C…円板ワッシャ、11…回転軸。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸(11)に支持されて目標位置まで回
    転する回転体(3)のダンパ構造であって、前記回転体
    (3)と静止体(2、5)との間に、前記回転体(3)
    ないし静止体(2、5)の表面に一定圧で接触して、前
    記回転体(3)の回転速度に応じて増大する摩擦抵抗を
    生じる抵抗板(6A、6B、6C)を介在させたことを
    特徴とする回転体のダンパ構造。
  2. 【請求項2】 前記抵抗板(6A、6B、6C)はフッ
    素樹脂材の板体であることを特徴とする請求項1に記載
    の回転体のダンパ構造。
  3. 【請求項3】 軸(11)に支持されて目標位置まで回
    転する回転体(3)のダンパ構造であって、前記回転体
    (3)の表面を一定圧で静止体に接触させるとともに、
    前記回転体(3)と静止体(2、5)との接触面の少な
    くとも一方に、回転体(3)の回転速度に応じて増大す
    る摩擦抵抗を生じる抵抗層(2a、5a、32a、33
    a)を形成したことを特徴とする回転体のダンパ構造。
  4. 【請求項4】 前記抵抗層(2a、5a、32a、33
    a)は前記接触面に形成されたフッ素樹脂材のコーティ
    ング層であることを特徴とする請求項3に記載の回転体
    のダンパ構造。
  5. 【請求項5】 前記回転体(3)はステップモータのマ
    グネットロータであることを特徴とする請求項1ないし
    4のいずれか1つに記載の回転体のダンパ構造。
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