JP2017116026A - 滑り機構付回転軸及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸のＤカット加工を不要にし、滑りトルクを安定させることができる滑り機構付回転軸を提供する。
【解決手段】軸本体２５、段部２７、支軸部２９が段階的に小径で断面円形に形成される回転軸２３と、軸本体環状端面３１に着座し、内穴３５に半径方向外側に凹む３つ以上の凹部が配置される第１ワッシャ１５と、塑性変形部４１を第１ワッシャ１５の内穴の穴周縁に当接するとともに、凹部３７に食い込ませた第１カシメ部１７と、支軸部２９に回転自在となるとともに、挿通方向先端側の側面を第１ワッシャ１５に接触させる回転伝達部材４７と、回転伝達部材の挿通方向後端側の側面に接し、内穴３５に半径方向外側に凹む３つ以上の凹部が配置される第２ワッシャ１９と、塑性変形部４１を第２ワッシャ１９の内穴の穴周縁に当接するとともに、凹部に食い込ませて回転伝達部材を第１ワッシャ１５へ押圧する第２カシメ部２１と、を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、滑り機構付回転軸及びモータに関する。

例えばエアコンの吹き出し口に設けられるルーバー（風向調節羽根）や、洗浄器付トイレの洗浄ノズル、冷蔵庫内に設けられるバルブなど、数百グラムのみの駆動力を必要とする駆動源として、小径のステッピングモータが用いられる。ステッピングモータは、ルーバー等を往復運動させ動作終点で駆動力が発生してもその動きを規制した場合、ロータピニオンを有する回転子が脱調することでその動きが規制され動作点をリセットできる。このため、センサや保護回路などを必要とせず、安価に構成できるメリットがある。

このような用途のステッピングモータには、動作終端位置において、動作対象が停止し、モータが空回りするように駆動力の伝達を切断するクラッチが備えられる。このクラッチとしては、歯車と板バネとを組み合わせた摩擦滑り機構が用いられる（例えば特許文献１参照）。

図１０に示すように、この摩擦滑り機構は、出力軸５０１と回転伝達部材である歯車５０３との間に、バネ性を有する一対のワッシャ５０５を介在させることで構成される。出力軸５０１は、Ｄカットが２面施され、平行な平坦面５０７を２つ備え、ダブルＤカットと称する形状に成形される。この形状と同じ形状の穴５０９を有する上記のワッシャ５０５を２枚使用して歯車５０３を挟む。一対のワッシャ５０５は、ダブルＤカットによって、出力軸５０１に対し相対回転不能に固定され、出力軸５０１に対し空転自在となった歯車５０３に対して摩擦力を発生させる。すなわち、２枚のワッシャ５０５で歯車５０３の両面を押さえる。

２枚のワッシャ５０５のうち１枚（図中上側のワッシャ５０５）は、軸線方向にカシメ固定が行われて、塑性変形部５１１による所定の圧力が軸線に沿う方向に加えられて、同時に出力軸５０１から抜け止めされる。なお、従来、図中下側のワッシャ５０５はカシメられていない。この圧力による撓みで歯車５０３の両側面に対してワッシャ５０５が所定の摩擦力を付与している。摩擦力は、歯車５０３と出力軸５０１との回転伝達を行い、モータの出力軸５０１としての回転駆動力を出力可能とする。

歯車５０３は、外部から何らかの力がかかることがある。例えば、いたずらでエアコンルーバーを動かす、何かに引っ掛かる、などである。また、エアコンの製造組立時、ルーバーの初期位置は、手作業で設定している。このようにして回転が規制された際、摩擦滑り機構は、ワッシャ５０５との摩擦力を超えた時点で滑りを起こし、出力軸５０１に対して歯車５０３が回転する。つまり、回転伝達を絶つ。これにより、過剰な回転負荷が加わることによる歯車５０３やモータの破損が防止されている。

特開平１１−１２９７２５号公報

しかしながら、細径の出力軸５０１において、ダブルＤカットの加工は精度が要求されて手間がかかる。また、ダブルＤカットの出力軸５０１に対するカシメは、円周方向に分断された２箇所となる。このため、塑性変形部５１１が均等に変形しにくく、歯車５０３に対し円周方向に均等な摩擦力を付与できない場合がある。その結果、クラッチとして機能するトルクの値が変動し、品質にばらつきが生じやすくなった。これに加え、出力軸５０１を円周方向に２箇所でカシメた場合、歯車５０３の外形が変形し、凹凸となる場合があり、ワッシャ５０５との摩擦状態が周方向で一様に得られず、摩擦力を安定して発生することができないことから、回転伝達が不安定となり、また、他の歯車との噛合状態とも不安定となることもあった。従来では、上記のようなばらつきの発生が前提であったため、全数のチェックを行い、滑りトルクの大きさでの選別作業が必要であった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、回転軸のＤカット加工を不要にし、滑りトルクを安定させることができる滑り機構付回転軸及びモータを提供することにある。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明の請求項１記載の滑り機構付回転軸１１は、軸本体２５から先端に向かって、前記軸本体２５よりも小径で断面円形の段部２７と前記段部２７よりも小径で断面円形の支軸部２９とが同軸で形成される回転軸２３と、
内穴３５を前記段部２７の段部外径部３３に外嵌するとともに、前記段部２７の軸本体環状端面３１に着座し、前記内穴３５に半径方向外側に凹む少なくとも３つ以上の凹部３７が放射状に配置される第１ワッシャ１５と、
前記段部外径部３３の端面周縁３９を前記軸本体２５へ向かって変形させて拡径した塑性変形部４１を前記第１ワッシャ１５の内穴３５の穴周縁４３に当接するとともに、前記凹部３７に食い込ませた第１カシメ部１７と、
前記支軸部２９に軸穴４９を挿通し前記回転軸２３に回転自在となるとともに、軸線に直交する平行な一対の側面の側面周縁５１より内側に、軸線に沿う方向に凹ませたワッシャ変位許容凹部５３を有し、挿通方向先端側の前記側面を前記第１ワッシャ１５に接触させる回転伝達部材４７と、
内穴３５を前記支軸部２９に外嵌するとともに、前記回転伝達部材４７の挿通方向後端側の前記側面に接し、前記内穴３５に半径方向外側に凹む少なくとも３つ以上の凹部３７が放射状に配置される第２ワッシャ１９と、
前記支軸部２９の支軸部端面周縁６１を前記回転伝達部材４７へ向かって変形させて拡径した塑性変形部４１を前記第２ワッシャ１９の内穴３５の穴周縁４３に当接するとともに、前記凹部３７に食い込ませて前記回転伝達部材４７を前記第１ワッシャ１５へ押圧する方向の予圧を付与する第２カシメ部２１と、
を具備することを特徴とする。

この滑り機構付回転軸１１では、回転軸２３に、従来のＤカット加工を施す必要がなくなる。これにより、回転軸２３が、安価、かつ、高精度に製造可能となる。また、第１ワッシャ１５及び第２ワッシャ１９は、第１カシメ部１７、第２カシメ部２１により、塑性変形部４１が凹部３７に進入するように押し込まれて、回転軸２３との相対回転が規制される。第１ワッシャ１５及び第２ワッシャ１９は、穴周縁４３が全周に渡って均一に、押圧固定される。第２カシメ部２１は、穴周縁４３が塑性変形部４１に押圧されることで、穴周縁４３がワッシャ変位許容凹部５３に沈み込んですり鉢状に撓む。これにより生じた弾性復元力は、回転伝達部材４７を介して反対側の第１ワッシャ１５の外周縁６３を押圧する。その結果、回転伝達部材４７は、両方の第１ワッシャ１５、第２ワッシャ１９から均等な押圧力で挟まれ、すなわち回転方向に所定の摩擦力が得られる。

本発明の請求項２記載の滑り機構付回転軸１１は、請求項１記載の滑り機構付回転軸１１であって、
前記回転伝達部材が歯車４７であることを特徴とする。

この滑り機構付回転軸１１では、複数の歯車列７７を有する回転動力伝達機構に、歯車４７を噛合させて組み込むことが可能となる。この場合、滑り機構付回転軸１１は、回転軸が、出力軸２３または入力軸のいずれであってもよく、いずれにおいても所定の回転トルクにおいて回転伝達動力を遮断するクラッチを構成することができる。

本発明の請求項３記載のモータは、請求項１または２記載の滑り機構付回転軸１１を出力軸２３として備えたことを特徴とする。

このモータでは、回転動力伝達機構に、滑り機構付回転軸１１が組み込まれることで、被駆動体、例えばエアコンのルーバー等から回転過負荷や、回転衝撃が加えられても、滑り機構付回転軸１１が空転する。これにより、モータの駆動軸からの回転力と、被駆動体からの回転力が拮抗することによる回転動力伝達機構内の部材に印加される過大な応力が回避される。

本発明に係る請求項１記載の滑り機構付回転軸によれば、回転軸のＤカット加工を不要にし、滑りトルクを安定させることができる。また、安定した滑りトルクを備える回転軸をばらつきなく製造でき、全数チェックなどの工程を減らすことが可能となって、コストの削減を実現できる。
すなわち、従来では、クラッチとして機能するワッシャと歯車との滑りトルクが、モータの発生トルクより小さいと、モータの動きを規制した時に、クラッチ部分の滑りトルクがモータのトルクに負け、歯車が回転し、クラッチ部分の接触面の耐久性が低下してしまうが、本発明では、クラッチとなる回転伝達部材とワッシャとの滑り開始トルクのばらつきが小さくなって、ステッピングモータを構成した場合にトルクの設定を高めに設定することが可能となり、トルク性能に関して有利となる

本発明に係る請求項２記載の滑り機構付回転軸によれば、許容以上の回転負荷が確実に遮断でき、歯車の耐久性を高め、歯の破損等を防止できる。

本発明に係る請求項３記載のモータによれば、回転伝達部材から出力される発生トルクを安定させることができるとともに、モータに内蔵される内部歯車等を保護することができる。

本発明の実施形態に係る滑り機構付回転軸の一部分を切り欠いた側面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１に示した滑り機構付回転軸の要部分解斜視図である。 （ａ）は図１に示した滑り機構付回転軸の分解側面図、（ｂ）は回転伝達部材の平面図、（ｃ）は第１ワッシャの平面図である。 第１ワッシャのカシメ工程を（ａ）〜（ｆ）で表した手順説明図である。 回転伝達部材の装着から第２ワッシャのカシメ工程までを（ａ）〜（Ｃ）で表した手順説明図である。 モータに組み込まれた滑り機構付回転軸の正面図である。 図７に示したモータの一部分を切り欠いた側面図である。 穴周縁に設けられる凹部の変形例を（ａ）〜（ｄ）で表したワッシャの平面図である。 （ａ）は従来の滑り機構付回転軸の分解斜視図、（ｂ）は組立状態の回転伝達部材部分を切り欠いた断面図、（ｃ）はカシメ部の平面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の実施形態において、発明に係る滑り機構付回転軸１１は、エアコンのルーバーを駆動するステッピングモータ１３（図７参照）の構成部品を例示して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る滑り機構付回転軸の一部分を切り欠いた側面図である。
本実施形態に係る滑り機構付回転軸１１は、回転軸２３と、第１ワッシャ１５と、第１カシメ部１７と、回転伝達部材４７と、第２ワッシャ１９と、第２カシメ部２１と、を主要な構成として有する。

本実施形態において、回転軸は、ステッピングモータ１３の出力軸２３となる。出力軸２３は、軸本体２５から先端に向かって軸本体２５よりも小径の段部２７（図４参照）と、段部２７よりも小径の支軸部２９とが同軸で形成される。軸本体２５は、段部側の端面が軸本体環状端面３１となる。軸本体環状端面３１からは、段部外径部３３が連接される。出力軸２３は、カシメ加工が容易な例えば軟鉄を素材に形成される。

図２は図１のＢ−Ｂ断面図である。
第１ワッシャ１５は、金属材料からなる。第１ワッシャ１５は、形状に関して第２ワッシャ１９と同一となる。従って、図２では第２ワッシャ１９を例示する。第１ワッシャ１５は、内穴３５を段部２７の段部外径部３３に外嵌する。図１に示したように、第１ワッシャ１５は、段部２７の軸本体環状端面３１に着座する。第１ワッシャ１５の内穴３５には、半径方向外側に凹む少なくとも３つ以上の凹部３７が放射状に配置される。本実施形態では、この凹部３７を含めた内穴形状が、例えばＪＩＳ Ｂ １６０２で規定されるインボリュートセレーションとなる。

第１カシメ部１７は、段部外径部３３の端面周縁３９（図４参照）を、軸本体２５へ向かって変形させて拡径した塑性変形部４１を有する。塑性変形部４１は、外観として円形のフランジ状に形成される。従って、塑性変形部４１は、内穴３５の穴周縁４３を、全周に渡って均等に環状となって覆う。また、塑性変形部４１は、穴周縁４３に当接するとともに、カシメによる塑性変形でインボリュートセレーションのそれぞれの凹部３７に食い込む。凹部３７に進入した塑性変形部４１は、回転規制凸部４５となる。従って、第１ワッシャ１５は、塑性変形部４１と軸本体環状端面３１とによって挟持状態となり軸線方向に移動不能に固定されるとともに、塑性変形部４１からそれぞれの凹部３７に膨出した回転規制凸部４５により出力軸２３との相対回転が規制される。

図３は図１に示した滑り機構付回転軸の要部分解斜視図である。
回転伝達部材は、本実施形態において、歯車４７である。歯車４７は、支軸部２９に軸穴４９を挿通し出力軸２３に回転自在となる。歯車４７は、軸線に直交する平行な一対の側面（図中上下面）の側面周縁５１より内側に軸線に沿う方向に凹ませたワッシャ変位許容凹部５３を有する。

本実施形態において、歯車４７は、両側のワッシャ変位許容凹部５３に、環状摩擦接触部５５、環状摩擦接触部５７がそれぞれ同軸で形成される。環状摩擦接触部５５及び環状摩擦接触部５７は、いずれもワッシャ変位許容凹部５３の底部から突出して形成される。歯車４７は、これら環状摩擦接触部５５及び環状摩擦接触部５７を介して第１ワッシャ１５、第２ワッシャ１９と摺接する。

なお、より詳細には、歯車４７の両側には、側面周縁５１に沿って周壁５９が立設される。歯車４７は、この周壁５９の内側に、第１ワッシャ１５、第２ワッシャ１９の外径側を収容する。歯車４７は、出力軸２３に対する組立過程において、挿通方向先端側の側面（図中下面）が先ず第１ワッシャ１５に接触する。その後、出力軸２３に装着される第２ワッシャ１９に、挿通方向後端側の側面（図中上面）が接触する。

図４（ａ）は図１に示した滑り機構付回転軸の分解側面図、（ｂ）は回転伝達部材の平面図、（ｃ）はワッシャの平面図である。
第２ワッシャ１９は、上記のように形状に関しては第１ワッシャ１５と同一である。第２ワッシャ１９が段部外径部３３に外嵌されたのに対し、第２ワッシャ１９は、内穴３５を支軸部２９に外嵌する。これにより、第２ワッシャ１９は、歯車４７の挿通方向後端側の側面（環状摩擦接触部５７）に接する。

第２カシメ部２１は、支軸部２９の支軸部端面周縁６１を歯車４７へ向かって変形させて拡径した塑性変形部４１を有する。第２カシメ部２１は、塑性変形部４１が第２ワッシャ１９の内穴３５の穴周縁４３に当接する。従って、塑性変形部４１は、内穴３５の穴周縁４３を、全周に渡って均等に覆う。また、塑性変形部４１は、穴周縁４３に当接するとともに、インボリュートセレーションのそれぞれの凹部３７に食い込む。凹部３７に進入した塑性変形部４１は、回転規制凸部４５となる。従って、第２ワッシャ１９は、塑性変形部４１と歯車４７とによって軸線方向に移動不能に固定されるとともに、塑性変形部４１からそれぞれの凹部３７に膨出した回転規制凸部４５により出力軸２３との相対回転が規制される。

第２カシメ部２１は、第２ワッシャ１９の穴周縁４３を押圧することで、歯車４７を第１ワッシャ１５へ押圧する方向の予圧を付与する。この予圧の付与により、第２ワッシャ１９は、外周縁部に対して穴周縁４３が歯車４７側に接近した略すり鉢状に弾性変形される。従って、第２ワッシャ１９には、弾性復元力が内部応力として蓄積される。この応力は、歯車４７を介して第１ワッシャ１５にも作用する。この応力が外周縁６３（図１参照）に作用した第１ワッシャ１５は、穴周縁４３が軸本体環状端面３１から反力を受ける。これにより、第１ワッシャ１５は、逆すり鉢状に弾性変形する方向に力を受けて、軸本体環状端面３１と歯車４７とに挟持状態になる。

滑り機構付回転軸１１は、これら第１ワッシャ１５及び第２ワッシャ１９の弾性変形により歯車４７に荷重を付与する。
Ｔ＝出力歯車のすべりトルクは、
Ｔ＝ＦμＬ・・・（式１）
で表すことができる。
ここで、
Ｆ：ワッシャによる発生荷重
μ：歯車とワッシャの摩擦係数
Ｌ：ワッシャと歯車４７の接触点までの半径
である。
上記式（１）の外部トルクで歯車４７はすべることになる。

また、カシメによる出力軸２３と第１ワッシャ１５または第２ワッシャ１９との固定部分の負荷は、曲げ応力σとして、
σ＝Ｍ／Ｚ・・・（式２）
で表すことができる。
ここで、
σ：曲げ応力
Ｍ：曲げモーメントＦ×Ｌ
Ｚ：断面係数ｂｈ² ／６
ｂ：カシメ部根元の長さ
ｈ：カシメ部厚さ
である。
式（２）よりカシメ部の強度は根元寸法に比例する。
すなわち、ダブルＤカットで構成される従来の出力軸５０１の場合、直径を２．５ｍｍ、Ｄカット幅を２ｍｍとすれば、円周部分が出力軸５０１の軸芯に対して７４°の角度範囲であり、円周部寸法は、
Ｌ＝π×Ｄ×１４８÷３６０＝３．２３ｍｍ
となる。
そして本実施形態の出力軸２３では、直径を上記従来品と同じ２．５ｍｍとすれば、
円周部寸法が、
Ｌ＝π×Ｄ＝７．８５ｍｍ
となり、カシメ部の強度として、従来品の約２．４倍となる。
このため、カシメ時のカシメ部の金属バックラッシュの量は、逆に１／２．４となり、特に第２ワッシャのカシメ位置のばらつきが減り、第２ワッシャの摩擦力が安定するとともに、カシメ部の強度が増加したことにより、より大きく第２ワッシャを変形させる、すなわち本実施形態では、すり鉢状に変形させることができ、従来品より高いモータトルクにも対応可能となる。

次に、滑り機構付回転軸１１の組立手順を説明する。
図５は第１ワッシャのカシメ工程を（ａ）〜（ｆ）で表した手順説明図である。
滑り機構付回転軸１１を組み立てるには、先ず、図５（ａ）に示すように、第１ワッシャ１５が支軸部２９側から挿入される。挿入された第１ワッシャ１５は、図５（ｂ）に示すように、軸本体環状端面３１に着座する。図５（ｄ）に示すように、支軸部２９の外径と略同一内径の支軸部挿通穴６５を有するカシメ治具６７を支軸部２９に外挿する。これにより、図５（ｅ）に示すように、段部外径部３３の端面周縁３９を第１ワッシャ側に押し潰し、上記の塑性変形部４１を有した第１カシメ部１７を形成する。図５（ｃ）に示すカシメ前には空間であった第１ワッシャ１５の各凹部３７には、カシメ後には、図５（ｆ）に示すように、回転規制凸部４５がそれぞれ食い込む。

図６は回転伝達部材の装着から第２ワッシャのカシメ工程までを（ａ）〜（ｃ）で表した手順説明図である。
次いで、図６（ａ）に示すように、支軸部２９に歯車４７を挿通する。その上に、図６（ｂ）に示すように、内穴３５を支軸部２９に挿通して第２ワッシャ１９を装着する。最後に、図６（ｃ）に示すように、支軸部２９の外形よりも小径の内径の支軸部カシメ穴６９を有するカシメ治具７１により支軸部２９の支軸部２９の支軸部端面周縁６１を第２ワッシャ１９側に押し潰し、上記の塑性変形部４１を有した第２カシメ部２１を形成する（図１参照）。カシメ前には空間であった第２ワッシャ１９の各凹部３７には、カシメ後には、回転規制凸部４５がそれぞれ食い込む。これにより、図１に示した滑り機構付回転軸１１の組立が完了する。

図７はモータに組み込まれた滑り機構付回転軸の正面図、図８は図７に示したモータの一部分を切り欠いた側面図である。
このようにして組み立てられた滑り機構付回転軸１１は、ステッピングモータ１３の出力軸２３として設けられる。この出力軸２３とロータポスト７３のピニオン７５との間には歯車列７７が設けられる。ステッピングモータ１３は、歯車４７、歯車列７７が樹脂材からなる。ピニオン７５の回転駆動力は、歯車列７７に伝わり、出力軸２３から出力される。この出力軸２３は、上記したようなエアコンにおけるルーバーに連結される。

図９は穴周縁に設けられる凹部の変形例を（ａ）〜（ｄ）で表したワッシャの平面図である。
上記構成例では、第１ワッシャ１５及び第２ワッシャ１９の内穴３５に、凹部３７を設けるためのインボリュートセレーションを形成したが、凹部３７は、この他の手段により形成されてもよい。
例えば凹部３７は、図９（ａ）に示す半円状凹部７９で形成することができる。すなわち、ボールスプラインの形状のような穴である。ここで、凹部３７（半円状凹部７９）は、第１ワッシャ１５及び第２ワッシャ１９の内穴３５に、半径方向外側に凹む少なくとも３つ以上とし、各凹部３７（半円状凹部７９）が放射状に配置されると上述したが、各凹部３７（半円状凹部７９）は互いに等間隔の配置位置が好ましいが、これら凹部３７（半円状凹部７９）は、各凹部３７（半円状凹部７９）を結ぶ多角形となる形状が面として構成され、且つこの面をなす形状の内側に回転軸２３の軸芯の位置を配置させ、さらに好ましくは各凹部３７（半円状凹部７９）にて形成される多角形状の重心と回転軸２３の軸芯を略一致させて、すなわち、カシメ時に変形する端面周縁３９と支軸部端面周縁６１が回転軸２３の軸芯に対して偏ることなく各塑性変形部４１を形成させるものとする。
また、図９（ｂ）に示すように、凹部３７は、六角穴の各入り隅８１としてもよい。
さらに、図９（ｃ）に示すように、凹部３７は、矩形状凹部８３を複数形成してもよい。すなわち、角形スプラインの形状のような穴である。
また、凹部３７は、図９（ｄ）に示すように、三角状凹部８５を星形に複数形成してもよい。すなわち、三角山セレーションのような穴である。
いずれの形状においても、カシメ時によって形成される塑性変形部４１によって、第１ワッシャ１５、第２ワッシャ１９は、軸線方向に移動不能に固定されるとともに、塑性変形部４１からそれぞれの半円状凹部７９、入り隅８１、矩形状凹部８３、三角状凹部８５に膨出した回転規制凸部４５により出力軸２３との相対回転が規制される。

次に、上記した構成の作用を説明する。
本実施形態に係る滑り機構付回転軸１１では、出力軸２３に、従来のＤカット加工を施す必要がなくなる。これにより、出力軸２３が、安価に製造可能となり、かつ、高精度に製造可能となる。
また、第１ワッシャ１５が軸本体環状端面３１に着座した状態で、段部外径部３３の端面周縁３９の円周方向全周が連続して軸本体２５へ向かって塑性変形される。つまり、カシメられる。塑性変形部４１は、拡径してフランジ状となり、第１ワッシャ１５の内穴３５の穴周縁４３に無端環状に当接する。これにより、第１ワッシャ１５は、内穴３５の穴周縁４３が、塑性変形部４１と軸本体環状端面３１とに挟持されて軸線方向の移動が規制される。同時に塑性変形部４１は、第１ワッシャ１５に接する面側の一部分が、凹部３７に進入するように塑性変形されて押し込まれ回転規制凸部４５となる。従って、出力軸２３と第１ワッシャ１５とは、この回転規制凸部４５によって相対回転が規制されることとなる。これにより、第１ワッシャ１５は、穴周縁４３が全周に渡って均一に、軸本体環状端面３１に押圧固定される。

同様に、第２ワッシャ１９は、歯車４７の側面周縁５１に当接した状態で、支軸部２９の支軸部端面周縁６１の円周方向全周が連続して歯車４７へ向かって塑性変形される。塑性変形部４１は、拡径してフランジ状となり、第２ワッシャ１９の内穴３５の穴周縁４３に無端環状に当接する。これにより、第２ワッシャ１９は、内穴３５の穴周縁４３が、塑性変形部４１に押圧され、軸線方向の移動が規制される。同時に塑性変形部４１は、第２ワッシャ１９に接する面側の一部分が、凹部３７に進入するように塑性変形されて押し込まれ回転規制凸部４５となる。従って、出力軸２３と第２ワッシャ１９とは、この回転規制凸部４５によって相対回転が規制されることとなる。これにより、第２ワッシャ１９は、穴周縁４３が全周に渡って均一に、支軸部２９に固定される。

第２カシメ部２１は、穴周縁４３が塑性変形部４１に押圧されることで、穴周縁４３がワッシャ変位許容凹部５３に沈み込んで略すり鉢状に撓む。これにより生じた弾性復元力は、第２ワッシャ１９を、歯車４７の側面周縁５１に押圧する。この押圧力は、歯車４７を介して反対側の第１ワッシャ１５の外周縁６３を押圧する。第１ワッシャ１５は、外周縁６３が押圧されることで、外周縁６３が軸本体２５側へ撓む力が掛かる。つまり、歯車４７は、両方の第１ワッシャ１５、第２ワッシャ１９から略均等な押圧力で挟まれることとなる。従って、歯車４７は、両側の側面周縁５１での第１ワッシャ１５及び第２ワッシャ１９に生じる摩擦力が周方向に連続して均等となる。

これにより、仕様によっては滑りトルクの選別作業を不要とすることが可能となる。また、選別作業が必要な仕様においても歩留まりが大きく改善されステッピングモータ１３としてのコスト低減が可能となる。

また、本構成例では、従来と異なり第１ワッシャ１５が出力軸２３に対して相対回転不能に確実に固定される。従来構造においても下側ワッシャは、Ｄカット加工により相対回転は規制されていたが、より積極的なカシメ固定は行われていなかった。そのため、下側ワッシャは、僅かではあるが出力軸２３と相対回転するスリップの生じることがある。このようなスリップが片側のワッシャに生じれば、歯車４７の両側面での摩擦力が瞬間的に異なるものとなる。その結果、回転トルクの伝達が不安定となる。これに対し、本構成では、一対の第１ワッシャ１５及び第１ワッシャ１５が共に出力軸２３に軸線に沿う方向で固定されるので、相対回転が確実に阻止され、歯車４７の両側面での摩擦力が常に等しくなって、安定した回転トルクの伝達が可能となる。

また、滑り機構付回転軸１１は、複数の歯車列７７を有する回転動力伝達機構に、歯車４７を噛合させて組み込むことが可能となる。この場合、滑り機構付回転軸１１は、回転軸が、出力軸２３または入力軸のいずれであってもよく、いずれにおいても所定の回転トルクにおいて回転伝達動力を遮断するクラッチを構成することができる。その結果、許容以上の回転負荷が確実に遮断でき、歯車４７の耐久性を高め、破損を防止できる。

本実施形態に係るステッピングモータ１３では、回転動力伝達機構に、滑り機構付回転軸１１が組み込まれることで、被駆動体、例えばエアコンのルーバーから回転過負荷や、回転衝撃が加えられても、滑り機構付回転軸１１が空転する。これにより、ステッピングモータ１３の駆動軸からの回転力と、被駆動体からの回転力が拮抗することによる回転動力伝達機構内の部材に印加される過大な応力が回避される。

従って、本実施形態に係る滑り機構付回転軸１１によれば、出力軸２３のＤカット加工を不要にでき、また、Ｄカット加工によるカシメの円周方向の分断状態を周方向に連続した環状としてカシメ強度を向上させ、さらに、歯車４７に対して円周方向に均等な摩擦力を付与できて滑りトルクを安定させることができる。

本実施形態に係るステッピングモータ１３によれば、歯車４７から出力される発生トルクを安定させることができるとともに、回転過負荷など外部からの力に対し、所定のトルクで空転することができ、ステッピングモータ１３に内蔵される内部歯車等の破損を防ぐことができる。

なお、上述した実施形態では、回転伝達部材を歯車４７とした例を示したが、この回転伝達部材は、回転軸２３に対して回転の伝達と切断を行う部材であれば他の構成としてもよく、例えばカム機構を構成するカム板や、リンクなどを構成するリンク部材として構成してもよい。すなわち、カム板やリンク部材に形成される軸穴の側面周縁に、第１ワッシャ１５、第２ワッシャ１９が当接し、これら第１ワッシャ１５と第２ワッシャ１９とが回転軸２３に対してカシメ加工にて固定される構成とされる。

また、上述した実施形態では、滑り機構付回転軸１１をステッピングモータに組み込むこととして説明したが、この滑り機構付回転軸１１としては、アクチュエータの出力軸として構成することとしてもよい。

１１…滑り機構付回転軸
１３…モータ（ステッピングモータ）
１５…第１ワッシャ
１７…第１カシメ部
１９…第２ワッシャ
２１…第２カシメ部
２３…回転軸（出力軸）
２５…軸本体
２７…段部
２９…支軸部
３１…軸本体環状端面
３３…段部外径部
３５…内穴
３７…凹部
３９…端面周縁
４１…塑性変形部
４３…穴周縁
４７…回転伝達部材（歯車）
４９…軸穴
５１…側面周縁
５３…ワッシャ変位許容凹部
６１…支軸部端面周縁

Claims (3)

1. 軸本体から先端に向かって、前記軸本体よりも小径で断面円形の段部と前記段部よりも小径で断面円形の支軸部とが同軸で形成される回転軸と、
   内穴を前記段部の段部外径部に外嵌するとともに、前記段部の軸本体環状端面に着座し、前記内穴に半径方向外側に凹む少なくとも３つ以上の凹部が放射状に配置される第１ワッシャと、
   前記段部外径部の端面周縁を前記軸本体へ向かって変形させて拡径した塑性変形部を前記第１ワッシャの内穴の穴周縁に当接するとともに、前記凹部に食い込ませた第１カシメ部と、
   前記支軸部に軸穴を挿通し前記回転軸に回転自在となるとともに、軸線に直交する平行な一対の側面の側面周縁より内側に、軸線に沿う方向に凹ませたワッシャ変位許容凹部を有し、挿通方向先端側の前記側面を前記第１ワッシャに接触させる回転伝達部材と、
   内穴を前記支軸部に外嵌するとともに、前記回転伝達部材の挿通方向後端側の前記側面に接し、前記内穴に半径方向外側に凹む少なくとも３つ以上の凹部が放射状に配置される第２ワッシャと、
   前記支軸部の支軸部端面周縁を前記回転伝達部材へ向かって変形させて拡径した塑性変形部を前記第２ワッシャの内穴の穴周縁に当接するとともに、前記凹部に食い込ませて前記回転伝達部材を前記第１ワッシャへ押圧する方向の予圧を付与する第２カシメ部と、
   を具備することを特徴とする滑り機構付回転軸。
2. 請求項１記載の滑り機構付回転軸であって、
   前記回転伝達部材が歯車であることを特徴とする滑り機構付回転軸。
3. 請求項１または２記載の滑り機構付回転軸を出力軸として備えたことを特徴とするモータ。

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