JP2007116864A - Power transmission structure of motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの出力軸に圧入固定され、1段以上の歯車に動力を伝達するための樹脂材料で成る樹脂歯車を有するモータの動力伝達構造に関するものである。 The present invention relates to a power transmission structure of a motor having a resin gear made of a resin material that is press-fitted and fixed to an output shaft of a motor and transmits power to one or more gears.
駆動源となるモータの出力軸に、樹脂材料で作られたウォーム歯車又はピニオン歯車が圧入固定され、該ウォーム歯車又はピニオン歯車に接続された1段以上の歯車列に前記モータの回転(動力)を伝達する駆動装置は、オフィス用事務機、紙幣搬送装置等の機器に搭載されている。また、このような駆動装置におけるモータの動力伝達構造に関する提案も種々なされている(例えば特許文献1)。 A worm gear or pinion gear made of a resin material is press-fitted and fixed to an output shaft of a motor serving as a driving source, and the rotation (power) of the motor is connected to one or more gear trains connected to the worm gear or pinion gear. Is mounted on equipment such as an office office machine and a banknote transport apparatus. Various proposals have been made regarding the power transmission structure of a motor in such a drive device (for example, Patent Document 1).
図7及び図8に、モータの出力軸に樹脂材料で作られたウォーム歯車又はピニオン歯車(以下、樹脂歯車)が圧入固定された駆動装置における、従来のモータの動力伝達構造を示す。この種のモータの動力伝達構造においては、樹脂歯車101,102が駆動用モータの出力軸103,104に直接圧入固定されている。出力軸103,104には、樹脂歯車101,102が圧入される位置に、該出力軸103,104と樹脂歯車101,102との間で空転が生じないようにすることを目的として、つまり圧入による固定強度補強、別言すれば一体回転強度補強の為に、予めローレット加工(図7の103a参照)あるいはDカット加工(図8の104a参照)が施され、それぞれの加工により出力軸103,104に出来る凸部又は直線部が、出力軸103,104の回転方向に対し引っ掛かるようになっている。このため、駆動用モータの出力軸103,104に発生する回転が空転することなく、樹脂歯車101,102を介して不図示の歯車列へ伝達できる構造となっている。
しかしながら、上記の動力伝達構造においては、駆動用モータの出力軸103,104に予めローレット加工又はDカット加工を施す必要があり、該出力軸103,104の製作工程を複雑にし、加工タクトを要することから、出力軸のコストアップを招いていた。
However, in the power transmission structure described above, it is necessary to perform knurling or D-cut processing on the
また、図7の動力伝達構造においては、樹脂歯車101とローレット加工した駆動用モータの出力軸103との締結としてはローレット加工部分(103aの部分)にて圧入固定が採用されるが、樹脂歯車101の内径101aよりも大きい径を有するローレット加工部分(凸形状部分)の盛り上げとなるローレット加工が必要である。回転に対する強度は、この凸形状部分の高さと本数に比例するが、出力軸103の径と加工工具とから前記凸形状部分の盛り上げ高さには限界がある。駆動用モータの出力軸の径は細いものが一般的であり、ローレット加工による凸形状部分の盛り上げ高さに加え、凸形状の本数にも限界があった。つまり、一体回転強度補強は充分ではなかった。
In the power transmission structure shown in FIG. 7, press fitting is adopted at the knurled portion (103a portion) for fastening between the
更に、モータの出力軸103,104をローレット加工又はDカット加工をしたものに、樹脂歯車101,102を圧入する場合、一体回転強度増加を目指す為に、ローレットの凸形状の盛り上がり高さを大きくしたり、Dカット部の圧入する軸径を大きくしたりして、可能な限り圧入代を増加することで一体回転強度の増加に対する効果はあるが、歯車に樹脂材料を採用していることにより、樹脂歯車101,102の歯の外径が膨らみ、これらの樹脂歯車に噛合する不図示の動力伝達用の歯車との噛み合いに影響を及ぼしてしまう虞があった。
Further, when the
一般的に樹脂材料は熱膨張係数が大きく、温度依存性が高いため、高い温度条件下では樹脂材料で作られた歯車の圧入に使用する内径寸法が膨張し、大きくなってしまう。圧入される駆動用モータの出力軸には熱膨張係数の小さな材料、例えばステンレスが使用されており、高温条件下では、この係数の違いにより圧入による固定強度は低下してしまう。また、駆動用モータの出力軸はモータ内部の温度を伝達し、駆動条件によっては環境温度よりも高温となり、さらに、圧入による固定強度を低下させることになる。 In general, since a resin material has a large coefficient of thermal expansion and high temperature dependency, an inner diameter used for press-fitting a gear made of the resin material expands and increases under high temperature conditions. A material having a small thermal expansion coefficient, such as stainless steel, is used for the output shaft of the drive motor to be press-fitted. Under high temperature conditions, the fixing strength due to press-fitting is reduced due to the difference in the coefficient. Further, the output shaft of the drive motor transmits the temperature inside the motor. Depending on the drive conditions, the output shaft becomes higher than the environmental temperature, and further, the fixing strength due to press-fitting is reduced.
このように、従来の樹脂材料で作られた歯車では、駆動用モータの出力軸との圧入による固定強度が低下し、出力軸の回転に対し樹脂歯車が空転して、動力の伝達に支障を来たしてしまう虞があった。 In this way, with a gear made of a conventional resin material, the fixing strength due to press-fitting with the output shaft of the drive motor is reduced, and the resin gear idles with respect to the rotation of the output shaft, which hinders transmission of power. There was a risk of coming.
(発明の目的)
本発明の目的は、安価で、確実にモータの回転を樹脂歯車を介して後段へ伝達することのできるモータの動力伝達構造を提供しようとするものである。
(Object of invention)
An object of the present invention is to provide a power transmission structure for a motor that is inexpensive and can reliably transmit the rotation of the motor to a subsequent stage via a resin gear.
上記目的を達成するために、本発明は、モータの出力軸に圧入される軸穴を含む前記モータの出力軸と直交する先端面に円形凹部を有し、前記モータの回転を1段以上の歯車に伝達する、樹脂材料より成る樹脂歯車と、外形形状に少なくとも一つの直線面を有するとともに前記モータの出力軸に圧入される軸穴を有し、前記樹脂材料よりも熱膨張係数の小さい材料より成る固定板とを備え、前記固定板が、前記樹脂歯車の先端面に形成された前記円形凹部の底面側に挿入され、前記樹脂歯車とともに前記モータの出力軸に圧入固定され、この状態で、前記円形凹部の先端部が溶着されることで、前記樹脂歯車と一体化されるモータの動力伝達構造とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention has a circular recess in a tip surface orthogonal to the output shaft of the motor including a shaft hole press-fitted into the output shaft of the motor, and the rotation of the motor is more than one stage. A resin gear made of a resin material that is transmitted to the gear, and a material having at least one linear surface in the outer shape and having a shaft hole that is press-fitted into the output shaft of the motor, and having a smaller thermal expansion coefficient than the resin material. And the fixing plate is inserted into the bottom surface side of the circular recess formed on the front end surface of the resin gear, and is press-fitted and fixed to the output shaft of the motor together with the resin gear. The power transmission structure of the motor integrated with the resin gear is obtained by welding the tip of the circular recess.
上記のように、熱膨張係数の小さい材料より成り、少なくとも一つの直線面を有する固定板を、超音波溶着により樹脂歯車と一体化する構造とすることにより、高温環境の影響を受けて樹脂歯車が熱膨張したり、樹脂歯車に大きな回転負荷が加わったりしても、出力軸の回転方向に対し固定板の少なくとも一つの直線面が樹脂歯車に引っ掛かり、樹脂歯車と出力軸の一体回転強度補強としての役目を果たすことができ、空転を防止可能なモータの動力伝達構造となる。 As described above, a resin plate made of a material having a low thermal expansion coefficient and having at least one straight surface is integrated with the resin gear by ultrasonic welding, so that the resin gear is affected by the influence of a high temperature environment. Even if a thermal expansion occurs or a large rotational load is applied to the resin gear, at least one straight surface of the fixed plate is caught by the resin gear with respect to the rotation direction of the output shaft, thereby reinforcing the integral rotational strength of the resin gear and the output shaft. Thus, the motor power transmission structure can prevent the idling.
本発明によれば、安価で、確実にモータの回転を樹脂歯車を介して後段へ伝達することができるモータの動力伝達構造を提供できるものである。 According to the present invention, it is possible to provide a power transmission structure for a motor that is inexpensive and can reliably transmit the rotation of the motor to the subsequent stage via the resin gear.
以下の実施例に示す通りである。 As shown in the following examples.
図1〜図6は本発明の一実施例に係わるモータの動力伝達構造を示す図であり、詳しくは、図1はモータの出力軸に樹脂歯車の一例である樹脂ウォーム歯車を圧入した状態を示す斜視図、図2は出力軸に固定板と樹脂ウォーム歯車を圧入固定した状態での断面図、図3は樹脂歯車の円形凹部の先端を超音波溶着により溶融する前の状態を示す断面図、図4は樹脂歯車の円形凹部の先端を超音波溶着により溶融して固定板を一体化する直前の状態を示す断面図、図5は樹脂歯車の円形凹部の先端を超音波溶着により溶融して固定板を一体化した状態を示す断面図、図6は図5の矢印A方向より見た図である。 1 to 6 are views showing a motor power transmission structure according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 1 shows a state where a resin worm gear, which is an example of a resin gear, is press-fitted into an output shaft of a motor. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where a fixing plate and a resin worm gear are press-fitted and fixed to the output shaft, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state before the tip of the circular recess of the resin gear is melted by ultrasonic welding. 4 is a cross-sectional view showing a state immediately before the tip of the circular recess of the resin gear is melted by ultrasonic welding and the fixing plate is integrated, and FIG. 5 is a melt of the tip of the circular recess of the resin gear by ultrasonic welding. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the fixing plate is integrated, and FIG.
これらの図において、モータ1の出力を出力軸2を介して不図示の歯車列に伝達する為の樹脂で作られた樹脂ウォーム歯車3には、その一端面に、固定板4がその底面に挿入される円形凹部3b及びモータ1の出力軸2が嵌合する軸穴3aが形成されている。前記円形凹部3bの径は、固定板4の外形形状の外接円よりも大きい径とする。また、前記円形凹部3bの先端部3cは、図3に示すように、その外周面が10度以上のテーパ面に形成されて爪形状をしている。
In these drawings, the
前記固定板4は外形形状に少なくとも一つの直線面を有するものであり、本発明の実施例では、図6に示すように正方形状をし、中心部に出力軸2に圧入される軸穴4aを有するとともに、4つの直線面4b,4c,4d,4eを有している。この直線面4b,4c,4d,4eが、出力軸2と樹脂ウォーム歯車3との一体回転強度を増加させるように作用する。また、この固定板4の材質には、樹脂ウォーム歯車3で使用する樹脂材料よりも熱膨張係数の小さい材料が選択されており、この実施例においては、りん青銅あるいは銅合金を材料とし、厚さは1.6mm以下としている。また、安価な構造とするために、固定板4の製作には、プレス加工が採用される。
The
次に、図3及び図4を用いて、樹脂歯車3と固定板4とを一体化させる際の手順を説明する。
Next, a procedure for integrating the
先ず、図3に示すように、出力軸2の先端側の直上から、樹脂歯車3の一端面に形成された円形凹部3bの先端部3cの樹脂部を溶融する為のホーン5を、爪形状の前記先端部3cの部分に降下させる。樹脂を溶融する為の手段として超音波溶着を採用し、ねじり振動によるホーン5の回転往復運動を利用して発熱させる。発熱された先端部3cの部分の樹脂は溶けて流れ出し、固定板4と樹脂歯車3との間に存在する隙間に充填される。溶着時に確実に固定板4の隙間部に溶かされた樹脂が流れ込むように、上記のように前記先端部3cの外周面を10度以上のテーパ面としている。また、溶着する為のホーン5は、溶け出した樹脂が固定板4の隙間部に流れ込むことと、樹脂歯車3の外周方向へ流れ出ないように、先端部5aはコの字形状となるように彫り込みを施している。
First, as shown in FIG. 3, a
溶着により溶けた樹脂は、前述のように固定板4と樹脂歯車3との隙間に流れ込み、隙間を埋め尽くす形状となり、固定板4に対し凹凸反転の形状を造りあげる(図4のクロスハッチングで示す3d部分参照)。このようにして出来上がった形状を、図5及び図6に示している。図6に示すように、4つの直線面4b,4c,4d,4eを設けた固定板4の周りに、溶着により出来た4つ直線部を持った樹脂歯車3が完成する。
The resin melted by welding flows into the gap between the
上記の構造において、駆動源であるモータ1が回転すると、その出力が出力軸2を介して該出力軸2に圧入固定された樹脂ウォーム歯車3及び固定板4に伝わり、これらが共に一体となって回転する。そして、この回転が樹脂ウォーム歯車3に接続されている不図示の歯車列へと伝達される。
In the above structure, when the
ここで、上記のように固定板4に直線面4b,4c,4d,4eを4個所設けている点について、詳しく説明する。
Here, the point that the four
図1において、モータ1の出力軸2が時計回りに回転した場合、該出力軸2に圧入固定された樹脂ウォーム歯車3もこれに伴って時計回りに一体となって回転する。この際、高温環境の影響を受けたり、また、樹脂ウォーム歯車3に大きな回転負荷が加わったりして、モータ1が発熱をして出力軸2が温度上昇していたとすると、樹脂ウォーム歯車3の軸穴3aの寸法が膨張により大きくなり、出力軸2と樹脂ウォーム歯車3との圧入固定による一体回転強度が低下してくる。しかしこの実施例では、樹脂歯車3の一端面側にある円形凹部3aに固定板4が溶融固定されて一体化されているので、常に固定板4の直線面4b,4c,4d,4eが回転方向に対し引っ掛かっており(樹脂ウォーム歯車3に引っ掛かっており)、この直線面によって樹脂ウォーム歯車3に回転力が加わるので、モータ1で発生する回転力が空転することは無く、動力の伝達を確実に維持できることになる。
In FIG. 1, when the
以上の実施例によれば、直線面4b,4c,4d,4eを有し、樹脂以外の熱膨張係数の小さい材料、例えばりん青銅又は銅合金で作られた固定板4を、樹脂歯車の一端面側に樹脂溶融して一体化させた構造にしているので、モータ1の回転時には、樹脂よりも熱膨張係数の小さい固定板4の直線面4b,4c,4d,4eが回転方向に対し引っ掛かり、空転防止の役目を果たすことになる。
According to the above embodiment, the fixing
よって、樹脂ウォーム歯車3に大きな回転負荷が加わる等してモータ1が発熱をして出力軸2が温度上昇していたとして、樹脂ウォーム歯車3の軸穴3aが熱膨張しても、モータ1の出力を、樹脂ウォーム歯車3を介して該樹脂ウォーム歯車3に接続された歯車列に確実に伝達することが可能となる。つまり、従来に比べて一体回転強度を増加させることができる。また、固定板4を新たに付加するのみであるので、従来のように出力軸にローレット加工又はDカット加工を施す場合に比べて、その加工コストを考慮するとコスト的にも有利なものとなる。
Therefore, if the
なお、上記実施例では、固定板4をりん青銅又は銅合金で作る例を示しているが、これに限るものではなく、出力軸2の材料に近い熱膨張係数の小さな材料であればその材料は問わない。また、固定板4を正方形状としているが、少なくとも一つ以上の直線面を有する形状であれば良い。更に、出力軸2に圧入固定される樹脂歯車として、ウォーム歯車3を例にしているが、樹脂性のピニオン歯車等であっても良い。
In the above embodiment, the fixing
1 モータ
2 出力軸
3 樹脂ウォーム歯車(樹脂歯車)
3a,4a 軸穴
3b 円形凹部
3d 樹脂溶融して固定板を一体化した部分
4 固定板
4b,4c,4d,4e 直線面
1
3a,
Claims (1)
外形形状に少なくとも一つの直線面を有するとともに前記モータの出力軸に圧入される軸穴を有し、前記樹脂材料よりも熱膨張係数の小さい材料より成る固定板と、
を備え、
前記固定板は、前記樹脂歯車の先端面に形成された前記円形凹部の底面側に挿入され、前記樹脂歯車とともに前記モータの出力軸に圧入固定され、この状態で、前記円形凹部の先端部が溶着されることで、前記樹脂歯車と一体化されることを特徴とするモータの動力伝達構造。
A resin gear made of a resin material having a circular recess on a tip surface orthogonal to the output shaft of the motor including a shaft hole press-fitted into the output shaft of the motor, and transmitting the rotation of the motor to one or more gears; ,
A fixed plate made of a material having at least one linear surface in an outer shape and having a shaft hole press-fitted into the output shaft of the motor, and having a smaller thermal expansion coefficient than the resin material;
With
The fixing plate is inserted into the bottom surface side of the circular recess formed on the front end surface of the resin gear and is press-fitted and fixed to the output shaft of the motor together with the resin gear. In this state, the front end of the circular recess is A power transmission structure for a motor, which is integrated with the resin gear by welding.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005308053A JP2007116864A (en) | 2005-10-24 | 2005-10-24 | Power transmission structure of motor |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009296687A (en) * | 2008-06-02 | 2009-12-17 | Nidec Sankyo Corp | Motor apparatus and its method for manufacturing |
JP2013177972A (en) * | 2012-02-17 | 2013-09-09 | Johnson Electric Sa | Drive unit |
KR101502382B1 (en) * | 2012-11-16 | 2015-03-13 | 동아하이테크 주식회사 | Change speed actuator |
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2005
- 2005-10-24 JP JP2005308053A patent/JP2007116864A/en active Pending
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