(57)【要約】【課題】外形面積や部品点数を少なくすると共に、部品の組付向上を図りながら、ヒステリシス（回転の行きと帰りの差）やレスポンスを高めることができ、出力精度向上とギヤの噛み合い不良の低減を図ることができるモータを提供すること。【解決手段】モータハウジング１１に回転自在に保持され且つ一端部がモータハウジング１１から外部に突出させられた第１のシャフト１６と、第１のシャフト１６に回転自在に保持されたロータ２０と、ロータ２０の周囲に配置されたステータ（ステータのコア１４）と、ロータ２０に一体に設けられた第１のギヤ２４と、第１のシャフト１６と平行な第２のシャフト１７を中心に回転可能にモータハウジング１１に保持され且つ第１のギヤ２４に噛合する第２のギヤ２５と、第２のギヤ２５に一体に設けられた第３のギヤ２６と、第１のシャフト１６に固定され且つ第３のギヤ２６に噛合する第４のギヤ２７を備えるモータ。【選択図】  図１
2004248357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータハウジングに回転自在に保持され且つ一端部が前記モータハウジングから外部に突出させられた第１のシャフトと、前記第１のシャフトに回転自在に保持されたロータと、前記ロータの周囲に配置されたステータと、前記ロータに一体に設けられた第１のギヤと、前記第１のシャフトと平行な第２のシャフトを中心に回転可能に前記モータハウジングに保持され且つ前記第１のギヤに噛合する第２のギヤと、前記第２のギヤに一体に設けられた第３のギヤと、前記第１のシャフトに固定され且つ前記第３のギヤに噛合する第４のギヤを備える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】
この発明は、ロータの回転を少ないシャフトとギヤで外部に減速して出力するようにしたモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乗物に用いられる計器のステッピングモータとしては、例えば図２に示したようにモータハウジング（外枠）１内にステータ２とロータ３からなる駆動部Ａを内蔵させると共に、ロータ３の回転を減速して指針４を回転させるギヤ減速装置Ｂをモータハウジング１内に内蔵したものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このステッピングモータにおいては、ギヤ減速装置Ｂの駆動ギヤ５がロータ３と一体に設けられているので、ロータ３と駆動ギヤ５を支持するシャフト６が一つ設けられている。また、このステッピングモータでは、ギヤ減速装置Ｂの駆動ギヤ５以外のギヤ７，８がそれぞれ別個のシャフト９，１０で支持される様になっていた。
【０００４】
尚、モータハウジング１は２つの分割ハウジング１ａ，１ｂを備え、各シャフト６，９，１０は２つの分割ハウジング１ａ，１ｂに両端部がそれぞれ保持されるようになっている。また、ギヤ７は大径ギヤ７ａと小径ギヤ７ｂを一体に有し、駆動ギヤ５と大径ギヤ７ａが噛合し、小径ギヤ７ｂとギヤ８は噛合している。しかも、ギヤ８は圧入によりシャフト１０に固定されていて、ロータ３の回転が駆動ギヤ５，ギヤ７ａ，７ｂを介してギヤ８に伝達され、シャフト１０及び指針４がギヤ８と一体に回転する様になっている。
【０００５】
この様にギヤ減速装置Ｂの駆動ギヤ５以外のギヤ７，８が２つ設けられているステッピングモータでは次のような問題がある。
（１）シャフトは３つになり、部品点数が多いものであった。
（２）また、ステッピングモータの外形面積はギヤの数量が増えるにつれて大きくなるため、ギヤの数量が多いと、ステッピングモータを基板に実装する際に、他の実装部品の邪魔になる虞もあった。
（３）更に、シャフトをモータハウジング（外枠）内に組み付ける工数が多いと、部品の組付性が悪くなる。特に、シャフトの一端部を２つの分割ハウジングの一方に設けた取付孔に圧入するような工程がある場合、シャフトの他端までの突出量のチェックをする必要がある。これは、２つの分割ハウジングでシャフトの両端部を保持するためである。
（４）特に、タコメータ等高速回転が必要な計器等への使用ではモータの出力軸の回転数を高める必要があり、高トルク化する為にもモータを大型にしたり、多くの電流値を必要としたり、ロータ（マグネット）の磁力を上げる為にコストアップしなければならなかった。
（５）また、指針の回転の行きと帰りのヒステリシス（指針差）が生じないのが望ましい。しかし、出力軸と軸受間の摩擦トルクによる支持精度が悪い。
（６）ギヤの噛み合い不良による問題が生じやすいため、複数のシャフトの軸間距離の管理が重要である。しかし、シャフトの数が多いと軸間距離を管理する数が多くなるため、寸法検査やハウジングの材質選定に注意が必要であった。
【０００６】
ところで、上述したようなシャフトの数を第１シャフトと第２シャフトの２つにすると共に、ギヤ同士の噛合部のバックラッシュを除去するために、ロータ及びこのロータの上下端と一体の第１ギヤ，第２ギヤを第１シャフトに保持させると共に、第１ギヤに噛合する第３ギヤを第２シャフトに回転自在に保持させ、第２ギヤに噛合し且つ第３ギヤに摩擦係合する第４ギヤを第２シャフトに固定した計器のギヤ減速装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３１７９７０号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−２４１９７６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この計器のギヤ減速装置では、第１〜第４ギヤを設けているため、部品点数が多くなると言う問題がある。また、この計器のギヤ減速装置では、ロータの上下にこのロータより径の小さい第１，第２ギヤを設けているため、ロータの下側に隠れた第２ギヤと第４ギヤを噛合させるのが容易でなく、第２ギヤと第４ギヤの噛み合い不良が生ずる虞もあった。
【００１０】
そこで、この発明は、外形面積や部品点数を少なくすると共に、部品の組付向上を図りながら、ヒステリシス（回転の行きと帰りの差）やレスポンスを高めることができ、出力精度向上とギヤの噛み合い不良の低減を図ることができるモータを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１の発明は、モータハウジングに回転自在に保持され且つ一端部が前記モータハウジングから外部に突出させられた第１のシャフトと、前記第１のシャフトに回転自在に保持されたロータと、前記ロータの周囲に配置されたステータと、前記ロータに一体に設けられた第１のギヤと、前記第１のシャフトと平行な第２のシャフトを中心に回転可能に前記モータハウジングに保持され且つ前記第１のギヤに噛合する第２のギヤと、前記第２のギヤに一体に設けられた第３のギヤと、前記第１のシャフトに固定され且つ前記第３のギヤに噛合する第４のギヤを備えるモータとしたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、外形面積や部品点数を少なくすると共に、部品の組付向上や、ギヤの噛み合い不良の低減を図ることができる。
【００１３】
また、ロータの回転が第１〜第４のギヤを介して減速されて第１のシャフトに伝達される。この際、ロータ及びこのロータを支持する第１のシャフトが同方向に回転して、ロータと第１のシャフト間の摩擦力により、ロータの回転が出力ギヤである第４のギヤ及び第１のシャフトの回転を助けることになる。逆に出力ギヤである第４のギヤ及び第１のシャフトの回転がロータの回転を助けることになり、相互作用により各部の摩擦力、ギヤの噛み合いロスによるトルクロスを補い、モータの回転数を高めることができる。また、ロータの回転数とロータを支持する第１のシャフトの回転数が異なるので、ロータと第１のシャフトとの間に摩擦力により、第１，第２のギヤ同士の噛合部及び第３，第４のギヤ同士の噛合部のバックラッシュが除去又は軽減される。これにより、出力用の第１のシャフトの回転のヒステリシス（回転の行きと帰りの差）を小さくでき、出力精度の向上を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１において、１１はステッピングモータ（モータ）のモータハウジング、１２，１３はモータハウジング（外枠）１１を構成する２つの第１，第２の分割ハウジングである。この第１，第２の分割ハウジング１２，１３は図示しない固定手段で互いに分離可能に結合されている。
【００１６】
このモータハウジング１１内には、図示しない位置で第１，第２の分割ハウジング１２，１３間に保持させたステータ（詳細図示せず）のコア１４が配設されている。このコア１４は、例えばケイ素鋼板などからなる複数枚の金属板を積層して形成したもので、環状に形成されている。そして、コア１４内にはロータ配設空間１５が形成されている。しかも、このコア１４の図示しない位置には駆動コイル（図示せず）が捲回されている。
【００１７】
また、モータハウジング１１内には、下部側がロータ配設空間１５内に位置させられた出力軸としての第１のシャフト１６と、この第１のシャフト１６と間隔を置いて平行に設けられた第２のシャフト１７が配設されている。
【００１８】
この第１のシャフト１６は、一端部が第１の分割ハウジング１２の軸挿通孔１２ａを貫通してモータハウジング１１外に突出していると共に、中間部が軸挿通孔１２ａに回転自在に保持されている。また、第１のシャフト１６の他端部は、第２の分割ハウジング１３内に設けたボス部１３ａの軸支持穴１３ｂ内に回転自在に保持されている。更に、第２のシャフト１７は、両端部が第１，第２のハウジング１２，１３に設けた取付穴１８，１９に回転自在に保持されている。
【００１９】
そして、第１のシャフト１６にはロータ配設空間１５内に配設したロータ２０が回転自在に保持されている。このロータ２０は、第１のシャフト１６に回転自在に嵌合された軸状のロータ本体２１と、ロータ本体２１の周囲に一体に設けられた筒状マグネット２２を有する。この筒状マグネット２２としては、例えばプラスチック材料の粉体とマグネット材料の粉体とを混合して硬化させたもの、又はセラミック材料の粉体とフェライト材料の粉体とを固めて硬化させたフェライトマグネット等を用いることができる。
【００２０】
しかも、筒状マグネット２２は周方向に複数のＳ極とＮ極が交互に設けられている。従って、ロータ２０は、筒状マグネット２２からステータのコア１４に作用する磁力により、ボス部１３ａから僅かに浮いた状態となっている。尚、ロータ本体２１と第１のシャフト１６との間には潤滑と粘性摩擦力を発生させるオイルが塗布されている。
【００２１】
更に、ロータ２０と出力軸である第１のシャフト１６との間には回転力伝達手段であるギヤ減速装置２３が介装されている。このギヤ減速装置２３は、ロータ本体２１の上端部に一体に設けたピニオンである小径の第１のギヤ（小径ギヤ）２４と、この第１のギヤ２４に噛合し且つ第２のシャフト１７に一体に設けた大径の第２のギヤ２５を有する。また、ギヤ減速装置２３は、第２のギヤ２５と一体に設けたピニオンである小径の第３のギヤ（小径ギヤ）２６と、この第３のギヤ２６に噛合し且つ圧入またはインサート成形により第１のシャフト１６に固定された大径の第４のギヤ２７を有する。そして、第１のシャフト１６の一端部には、計器の指針２８が取り付けられている。
【００２２】
次に、この様な構成のステッピングモータの作用を説明する。
【００２３】
この様な構成においては、ステータ（詳細図示せず）の駆動コイルに印加される駆動電圧でステータのコア１４に駆動磁界を発生させることにより、ロータ２０が回転させられる。そして、このロータ２０の回転は、第１のギヤ２４，第２のギヤ２５，第３のギヤ２６を介して第４のギヤ２７に伝達される。これにより、指針２８が第４のギヤ２４と一体に回転させられる。
【００２４】
この際、ロータ２０とこのロータ２０を支持する第１のシャフト１６が同方向に回転するので、ロータ２０の回転が指針軸である第１のシャフト１６の回転を助けることになる。
【００２５】
また、ロータ２０及び第１のシャフト１６が同方向に回転することにより、このロータ２０と第１のシャフト１６との間の相対回転差が小さくなり、ロータ２０が第１のシャフト１６に対して回転する際の摩擦抵抗が小さくなるので、ロータ２０の回転に伴う負荷がより小さくなり、性能向上を図ることができる。即ち、ロータ２０の回転に伴う負荷が小さくなることで、ロータの回転数を高めることができ、レスポンスが向上する等の性能向上を図ることができる。
【００２６】
しかも、ロータ２０とこのロータ２０を支持する第１のシャフト１６が同方向に回転しても、ロータ２０の回転数とロータ２０を支持する第１のシャフト１６の回転数が異なるので、ロータ２０のロータ本体２１と第１のシャフト１６との間にオイルを介して僅かな摩擦力が生じて、第１，第２のギヤ２４，２５同士の噛合部及び第３，第４のギヤ２６，２７同士の噛合部のバックラッシュが除去又は軽減されると共に、ヒステリシス（回転の行きと帰りの差）を小さくでき、出力精度の向上を図ることができる。
（変形例）
尚、上述した実施例では、第２のシャフト１７の両端部を第１，第２のハウジング１２，１３に設けた取付穴１８，１９に回転自在に保持させているが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２７】
例えば、第２のシャフト１７の両端部を第１，第２のハウジング１２，１３に設けた取付穴１８，１９に厚入固定すると共に、この第２のシャフト１７に大径の第２のギヤ２５を回転自在に保持させた構成としても良い。
【００２８】
以上説明したように、この発明の実施の形態のモータは、モータハウジング１１に回転自在に保持され且つ一端部が前記モータハウジング１１から外部に突出させられた第１のシャフト１６と、前記第１のシャフト１６に回転自在に保持されたロータ２０と、前記ロータ２０の周囲に配置されたステータ（ステータのコア１４）と、前記ロータ２０に一体に設けられた第１のギヤ２４と、前記第１のシャフト１６と平行な第２のシャフト１７を中心に回転可能に前記モータハウジングに保持され且つ前記第１のギヤ２４に噛合する第２のギヤ２５と、前記第２のギヤ２５に一体に設けられた第３のギヤ２６と、前記第１のシャフト１６に固定され且つ前記第３のギヤ２６に噛合する第４のギヤ２７を備えるモータとしたことを特徴とする。
【００２９】
この様にギヤ付のロータ２０のシャフトと２段目の減速用ギヤ（第４のギヤ２７）のシャフトを共通化すると、ギヤ付のロータ２０と２段目の減速用ギヤ（第４のギヤ２７）は同一方向（どちらも時計方向、またはどちらも反時計方向）に回転する。即ち、この構成によれば、ロータの回転が第１〜第４のギヤ２４〜２７を介して減速されて第１のシャフト１６に伝達される際、ロータ２０及びこのロータ２０を支持する第１のシャフト１６は同方向に回転する。これにより、２段目の減速用ギヤ（第４のギヤ２７）の回転速度はギヤ付のロータ２０の回転を助ける作用を持つことになる。逆に、ロータ２０の出力軸の回転を助けることにもなり、相乗効果が得られる。
【００３０】
従って、第１のシャフト１６と軸受け部である軸挿通孔１２ａやボス部１３ａの軸支持穴１３ｂとの間に摩擦抵抗トルクが生じても、出力シャフトである第１のシャフト１６の軸受け部の摩擦トルクの影響を軽減することができる。
【００３１】
また、ロータの回転数とロータを支持する第１のシャフトの回転数が異なるので、ロータと第１のシャフトとの間に摩擦力が生じて、第１，第２のギヤ同士の噛合部及び第３，第４のギヤ同士の噛合部のバックラッシュが除去されると共に、ヒステリシス（回転の行きと帰りの差）を小さくでき、出力精度の向上を図ることができる。
【００３２】
更に、駆動力入力側のロータ２０のシャフトと出力用の第４のギヤ２７のシャフトを共通化することで部品点数削減となる。
【００３３】
また、複数のギヤである第１，第４のギヤ２４，２７を上下に配置できるため、モータハウジング１１の外形面積が小さくなる。例えば、自動車用計器の場合は基板に実装する面積が小さくなるため、モータハウジング１１の外形面積が小さくなることで、基板スペースの有効活用が可能となる。
【００３４】
更に、共通化したシャフト１６をモータのモータハウジング１１に組み付ける際に圧入する必要がなくなるため、組付性が向上し、更に圧入の際に必要あった高さチェックが不要になるため組付時間短縮となる。
【００３５】
また、シャフトの数量が少なくなることで軸間距離寸法を少なくすることができるため、公差の管理や寸法検査が容易になり、また、モータハウジング１１の選定も容易になる。
【００３６】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成したので、外形面積や部品点数を少なくすると共に、部品の組付向上や、ギヤの噛み合い不良の低減を図ることができる。また、ロータの回転が第１〜第４のギヤを介して減速されて第１のシャフトに伝達される。この際、ロータ及びこのロータを支持する第１のシャフトが同方向に回転して、ロータの回転が出力ギヤである第４のギヤ及び第１のシャフトの回転により助けられることになる。このような相互作用により、モータのレスポンスを高めることができる。また、ロータの回転数とロータを支持する第１のシャフトの回転数が異なるので、ロータと第１のシャフトとの間に摩擦力が生じて、第１，第２のギヤ同士の噛合部及び第３，第４のギヤ同士の噛合部のバックラッシュが除去される。これにより、出力用の第１のシャフトの回転のヒステリシス（回転の行きと帰りの差）を小さくでき、出力精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るモータの要部の概略断面図である。
【図２】従来のモータの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１・・・モータハウジング
１６・・・第１のシャフト
１７・・・第２のシャフト
２０・・・ロータ
１４・・・コア（ステータの一部）
２４・・・第１のギヤ
２５・・・第２のギヤ
２６・・・第３のギヤ
２７・・・第４のギヤ
【図１】
2004248357.tif 000003
【図２】
2004248357.tif 000004