(57)【要約】【課題】摩耗の進行を抑えることができるスラスト軸受け構造を提供すること。【解決手段】ロータシャフト１４の端面に、ロータシャフト１４の軸線方向に沿って凹状に収容凹部３３を形成し、モータケース２の軸受け凹部２ａの内側底部にロータシャフト１４からのスラスト力を受けるスラスト受けプレート３２を設ける。該収容凹部３３にスチールボール２５を回転可能に、かつ、前記スチールボール２５の中心を前記ロータシャフト１４の軸心と一致させない位置で収容するように形成されている。【選択図】　　　　図２
2004044654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の軸線方向に沿って凹状に形成された収容凹部と、回転軸からのスラスト力を受けるスラスト受けプレートと、を設け、該収容凹部に回転球を回転可能に収容し、該回転球を介して前記回転軸からのスラスト力を前記スラスト受けプレートに伝えるスラスト軸受構造において、
前記収容凹部は、前記回転球の中心を前記回転軸の軸心からずらして収容するように形成されたことを特徴とするスラスト軸受け構造。
【請求項２】
前記収容凹部は、前記回転軸の端面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受け構造。
【請求項３】
前記収容凹部は、その底部に前記回転球が当接する当接面を有し、該当接面を前記回転軸の軸方向と直交する平面に対して傾けて形成した、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスラスト軸受け構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のスラスト軸受け構造を備えたことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト軸受け構造及びモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すように、従来のスラスト軸受け５１は、例えばステッピングモータのモータケース５２に形成された軸受け凹部５２ａに配設されている。そして、該スラスト軸受け５１と図示しない軸受けにより回転軸であるロータシャフト５３が軸支されている。
【０００３】
前記スラスト軸受け装置５１について詳述する。尚、図５の一点鎖線Ｃは、ロータシャフト５３の軸心である。ロータシャフト５３の端部には、軸線方向に沿って凹状に形成されたセンタ穴５４が形成されている。このセンタ穴５４は略円錐状をしており、該センタ穴５４に球状のスチールボール５５が収容されている。該スチールボール５５を前記軸受け凹部５２の内側底部に固定されているスラスト受けプレート５６と接触させることでロータシャフト５３の軸方向の動きを支持している。ロータシャフト５３の径方向の動きは、軸受け凹部５２の内側に備えられた円筒状の側面軸受け５７によって支持している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、該センタ穴５４は、スチールボール５５の中心とロータシャフト５３の軸心を一致させるように形成されているため、スラスト受けプレート５６はスチールボール５５と一点で接触していた。また、センタ穴５４は略円錐状に形成されているため、スチールボール５５は、ロータシャフト５３と複数点で接触していた。このため、スチールボール５５は、ロータシャフト５３とともに回転することが多く、スチールボール５５とスラスト受けプレート５６はお互いに接触する点のみが摩耗するため、スラスト軸受け５１の耐久寿命が短かった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、摩耗の進行を抑えることができるスラスト軸受け構造及びモータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転軸の軸線方向に沿って凹状に形成された収容凹部と、回転軸からのスラスト力を受けるスラスト受けプレートと、を設け、該収容凹部に回転球を回転可能に収容し、該回転球を介して前記回転軸からのスラスト力を前記スラスト受けプレートに伝えるスラスト軸受構造において、前記収容凹部は、前記回転球の中心を前記回転軸の軸心からずらして収容するように形成された。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記収容凹部は、前記回転軸の端面に形成された。
請求項３に記載の発明は、前記収容凹部は、その底部に前記回転球が当接する当接面を有し、該当接面を前記回転軸の軸方向と直交する平面に対して傾けて形成した。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスラスト軸受け構造を備えた。
（作用）
請求項１〜４に記載の発明によれば、回転軸の軸心と回転球の中心を一致させないことにより、スラスト受けプレートと回転球の接触点は、一点で接触しなくなる。また、回転球が収容凹部内で回転可能に収容されているので、回転球はスラスト受けプレートと回転球の表面全体で接触する。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、収容凹部を回転軸の端面に形成されることにより、回転球を収容するための収容凹部をモータケース側に備える必要がない。
請求項３に記載の発明によれば、回転球は、回転軸の軸方向と直交しない当接面と当接しているので、より回転球が動きやすくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のステッピングモータ１を示す断面図である。
【００１１】
ステッピングモータ１は、略逆椀状のモータケース２を備え、その上部内側面の中央部に軸受け凹部２ａが形成されている。又、前記モータケース２は、外周部の一部（図１において前記モータケース２の左側の側面）が切り欠かれ、下部は開放されている。
【００１２】
モータケース２の上部内側面の周辺部にはステータとしての第１ステータコア３が配設されている。前記第１ステータコア３は磁性体であって、複数の極歯を備えた上側ポールステータコア３ａ及び下側ポールステータコア３ｂからなり、その外形は円環状に形成されている。そして、前記第１ステータコア３の外周に形成された断面コ字状の凹部には第１コイルサブアッシー４が配設されている。
【００１３】
前記第１コイルサブアッシー４は、第１コイルボビン５及び第１コイル６から構成されている。詳述すると、前記第１コイルボビン５は樹脂からなり、その外形は円環状に形成されている。そして、第１コイルボビン５の外周に形成された断面コ字状の凹部に前記第１コイル６が巻回されている。
【００１４】
又、前記第１ステータコア３の下側にはヨーク７を挟んでステータとしての第２ステータコア８が第１ステータコア３と同軸をなして配設されている。尚、第２ステータコア８は、前記第１ステータコア３と同様の構成をしており、第１ステータコア３の第１コイルサブアッシー４は第２ステータコア８の第２コイルサブアッシー９に対応している。また、第１コイルサブアッシー４の第１コイルボビン５及び第１コイル６は、第２コイルサブアッシーの第２コイルボビン１０及び第２コイル１１にそれぞれ対応している。
【００１５】
前記モータケース２の外周部における一部切り欠かれた側（図１において前記モータケース２の左側の側面）にはコネクタハウジング１２が取付けられている。コネクタハウジング１２には複数の接続端子１３が配設され、当該接続端子１３は前記第１コイル６及び第２コイル１１と接続されている（図示略）。また、この接続端子１３には図示しない駆動装置が接続され、該駆動装置からパルス信号が接続端子１３を介して前記第１コイル６及び第２コイル１１に供給されるようになっている。
【００１６】
回転軸としてのロータシャフト１４は略円柱状に形成され、その軸心が前記第１ステータコア３及び第２ステータコア８の軸心に一致して配置され、ロータシャフト１４の上端部はスラスト軸受け構造を有するスラスト軸受け装置１５にて軸支されている。又、前記ロータシャフト１４の下部にはスクリューネジとしての雄ネジを有するネジ部１４ａが形成されている。そして、ロータシャフト１４の上部には前記ロータ部１６が固着されている。
【００１７】
前記ロータ部１６は、支持部１６ａ及びロータ磁石としての円筒部１６ｂを備えている。支持部１６ａは略円板状に形成され、その中央部を貫通する前記ロータシャフト１４に固定されている。又、円筒部１６ｂは円筒状に形成され、その内周面に前記支持部１６ａの外周端が固着されている。
【００１８】
円筒部１６ｂは、前記第１ステータコア３及び第２ステータコア８の内側にそれらの内周面との間に空間を有して配設されている。円筒部１６ｂは磁性体、例えば磁性体としてのフェライトを含有した熱可塑性合成樹脂（プラスチックマグネット）から形成されている。前記円筒部１６ｂの外周面には、周方向に同一の幅を有した磁極Ｎ，Ｓが交互に等角度間隔で着磁されている。
【００１９】
前記モータケース２の下部には合成樹脂からなるモータハウジング２０が取着されている。このモータハウジング２０の上部には前記円筒部１６ｂ内に配設された支持筒２０ａが上方に向かって延出形成されている。尚、この支持筒２０ａの外周面と円筒部１６ｂの内周面との間には空間を有している。そして、支持筒２０ａの上部内側面には軸受けとしてのボールベアリング２１が固着され、該ボールベアリング２１を介して前記ロータシャフト１４の中央部が支持筒２０ａに対して回転可能に支持されている。
【００２０】
前記モータハウジング２０の下部には、下方に開放した出力側凹部２０ｂが凹設されている。この出力側凹部２０ｂには前記支持筒２０ａ内と連通する連通孔２０ｃが形成され、該連通孔２０ｃを介して前記ロータシャフト１４が出力側凹部２０ｂ内に突出している。
【００２１】
該ロータシャフト１４のネジ部１４ａには筒状のカラム２２が螺合されている。即ち、カラム２２の中心部には軸孔２２ａが形成されていて、当該軸孔２２ａの内周面に雌ネジが形成されている。また、該カラム２２の下部外周面は、十字形状に延出形成された突片２２ｂを有する。即ち、突片２２ｂは、カラム２２の下部外周面から９０度間隔で４箇所に延出形成されている。さらに、該突片２２ｂをほぼ覆うようにして平板状の係合片２３が形成されている。それらの係合片２３は、前記出力側凹部２０ｂの奥面から下方に向かって延出形成されている回転止め部２０ｄと係合している。
【００２２】
各回転止め部２０ｄは、それぞれ一組の壁板から構成され、当該壁板と壁板との間に空間を有するように所定の距離だけ離間して形成されている。その間にカラム２２に形成された各係合片２３がそれぞれ配置される。また、回転止め部２０ｄは、該係合片２３がロータシャフト１４の軸線方向に移動可能なように形成されている。
【００２３】
従って、ロータシャフト１４が回転すると、各係合片２３が各回転止め部２０ｄと係合して、カラム２２は回転することなく、軸線方向に沿って移動することになる。
【００２４】
次に、スラスト軸受け装置１５について説明する。図２は、図１のスラスト軸受け装置１５を拡大した断面拡大図である。尚、図２では、ロータシャフト１４の軸心を一点鎖線Ａで示し、また、回転球としてのスチールボール２５の中心と、スチールボール２５とスラスト受けプレート３２との接点と、を結ぶ線を一点鎖線Ｂで示す。
【００２５】
ロータシャフト１４の先端の外周面は、ロータシャフト１４が回転可能に円筒形状の側面軸受け３１と接触しており、ロータシャフト１４の径方向の動きを規制している。その軸受け凹部２ａは、外周面がモータケース２の軸受け凹部２ａの内周面に固着されている。また、軸受け凹部２ａの内側底部にはスラスト受けプレート３２が固着されている。スラスト受けプレート３２は、略円盤状に形成されており、その外径は側面軸受け３１の内径に合わせて形成されている。
【００２６】
ロータシャフト１４のネジ部１４ａが形成されていない端部には、軸方向に沿って凹設した収容凹部３３が形成されている。収容凹部３３の底部にはボール受けプレート３４が嵌合されている。該ボール受けプレート３４は、ロータシャフト１４の軸方向と直交する平面を有し、収容凹部３３に収容されたスチールボール２５と当接する。該収容凹部３３の開口端からボール受けプレート３４までの長さ（深さ）は、回転球としてのスチールボール２５の直径よりも浅く形成されており、該収容凹部３３にスチールボール２５が略収容されている。該収容凹部３３は、その内径が該スチールボール２５の直径より若干大きく設定されている。このため、該スチールボール２５は収容凹部３３内で回転可能に略収容されている。また、該収容凹部３３は、その中心が、ロータシャフト１４の軸心からずらして形成されている。換言すると、収容凹部３３は、スチールボール２５を収容したときスチールボール２５の中心とロータシャフト１４の軸心とが一致しないように形成されている。
【００２７】
これらの構造を有するスラスト軸受け装置１５の動作を説明する。
ロータシャフト１４が回転すると、スチールボール２５は、ロータシャフト１４に形成された収容凹部３３に収容されているので、収容凹部３３と共にロータシャフト１４の軸心を中心として回転する。
【００２８】
その際、スチールボール２５の中心はロータシャフト１４の軸心からずれているので、スラスト受けプレート３２は、軸心から離れた位置でスチールボール２５からロータシャフト１４のスラスト力を受ける。即ち、ロータシャフト１４が回転すると、スラスト受けプレート３２がスラスト力を受ける接点は、ロータシャフト１４の軸心を中心として回転する。このため、スラスト受けプレート３２は、該軸心を中心とした円周上で摩耗が進行する。
【００２９】
一方、スチールボール２５は、収容凹部３３に回転可能に収容されており、また、スチールボール２５が当接するボール受けプレート３４は平面であるので、スラスト受けプレート３２との摩擦力により、収容凹部３３内で回転しやすくなる。回転することにより、スチールボール２５は、表面全体でスラスト受けプレート３２及びボール受けプレート３４と接触する。このため、スチールボール２５は表面全体で均一に摩耗が進行する。
【００３０】
以上詳述したように本実施の形態は、以下の特徴を有する。
（１）スチールボール２５の中心をロータシャフト１４の軸心と一致しないように収容凹部３３を形成したので、スラスト受けプレート３２は、ロータシャフト１４の軸心を中心とした円周上でスチールボール２５からのスラスト力を受ける。このため、ロータシャフト１４が回転すると、スラスト受けプレート３２は、スチールボール２５を介して伝えられたスラスト力により該円周上で摩耗していく。従って、スラスト受けプレート３２は、スチールボール２５と一点で接する場合と比較して、スラスト受けプレート３２の摩耗の進行を抑えることができ、スラスト軸受け装置１５の耐久寿命が長くなる。
【００３１】
（２）収容凹部３３は、スチールボール２５を回転可能に収容する大きさ、且つ、スチールボール２５の中心が軸心と一致しないように形成されている。また、収容凹部３３の底部にはスチールボール２５と当接する面が平面状のボール受けプレート３４が嵌合されており、該ボール受けプレート３４は、ロータシャフト１４が回転する時はスチールボール２５と一点で接触する。このため、ロータシャフト１４が回転するとき、スラスト受けプレート３２との摩擦により、スチールボール２５自体が回転しやすくなる。従って、スチールボール２５の表面全体がスラスト受けプレート３２と接しやすくなるので、スチールボール２５は均一に摩耗していき、ロータシャフト１４とともに回転する場合と比較して、スチールボール２５の摩耗の進行を抑えることができ、スラスト軸受け装置１５の耐久寿命が長くなる。
【００３２】
（３）収容凹部３３は、スチールボール２５を回転可能にするため、その内径をスチールボール２５の直径より若干大きくしているので、ボール受けプレート３４は、スチールボール２５と常に決まった一点で当接するわけではなく、ボール受けプレート３４の摩耗の進行も抑えることができる。
【００３３】
（４）収容凹部３３をロータシャフト１４の端面に形成したので、モータケース２の軸受け凹部２ａにスチールボール２５を収容するための収容凹部３３を形成する必要がなく、モータケース２を小型化することができる。
【００３４】
なお、上記以外に次の形態にて具体化できる。
○上記実施形態では、ロータシャフト１４に収容凹部３３を設けたが、モータケース２の内側面に収容凹部３３を設けても良い。
【００３５】
○上記実施形態では、ステッピングモータ１のスラスト軸受け装置１５に具体化したが、ステッピングモータ１以外のモータのスラスト軸受け装置に適用しても良い。
【００３６】
○上記実施形態では、スチールボール２５と当接するボール受けプレート３４の当接面は、ロータシャフト１４の軸方向と直交するように形成されていたが、図３に示すようなスラスト軸受け装置４４のようにしてもよい。図３に示すスラスト軸受け装置４４は、スチールボール２５と当接するボール受けプレート４０の当接面を傾けている。こうすることで、スチールボール２５がさらに回転しやすくなり、スチールボール２５の摩耗の進行を確実に抑えることができる。
【００３７】
○上記実施形態では、ロータシャフト１４の軸心とスチールボール２５の中心を一致させないことで、スラスト受けプレート３２及びスチールボール２５の摩耗の進行を抑えていた。しかし、スチールボール２５の摩耗の進行を抑えるだけならば、図４に示すようなスラスト軸受け装置４３のようにしてもよい。図４に示すスラスト軸受け装置４３は、ロータシャフト１４の軸心とスチールボール２５の中心を一致させ、ボール受けプレート４１の当接面を傾けている。ボール受けプレート４１の当接面を傾けることで、スチールボール２５は回転しやすくなり、スチールボール２５の摩耗の進行を抑えることができる。
【００３８】
以上に記載した別例及び実施形態から得ることができる技術的思想について開示する。
（イ）前記収容凹部は、前記回転軸のスラスト力を回転軸の軸心からずれた位置で前記回転球に伝えることを特徴とする請求項１〜３に記載のスラスト軸受け構造。
【００３９】
（ロ）前記収容凹部は、前記回転球を介して前記回転軸のスラスト力を回転軸の軸心からずれた位置でスラスト受けプレートに伝えることを特徴とする請求項１〜３に記載のスラスト軸受け構造。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、摩耗の進行を抑えることが可能なスラスト軸受け構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のステッピングモータの断面拡大図。
【図２】本実施形態のスラスト軸受け装置の断面拡大図。
【図３】別例におけるスラスト軸受け装置の断面拡大図。
【図４】別例におけるスラスト軸受け装置の断面拡大図。
【図５】従来のスラスト軸受け装置の断面拡大図。
【符号の説明】
１…ステッピングモータ、２…モータケース、１４…ロータシャフト、１５…スラスト軸受け装置、２２…カラム、２５…スチールボール、３１…側面軸受け、３２…スラスト受けプレート、３３…収容凹部、３４…ボール受けプレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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