(57)【要約】【課題】トーションバーを容易に、かつ十分強固に固定することを目的としている。【解決手段】本発明は、シャフト２の内部を同軸に所定長さに渡って中空円筒状に形成して、その中空円筒の底部において、トーションバー３の一端が固定される。中空円筒の内径よりも大きな外径及びトーションバーの外径よりも小さな穴を有する皿ばね１を、圧入治具２１を用いて中空円筒の底部に圧入することにより、シャフト２の中空円筒の底部にトーションバー３を固定する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト内部を同軸に所定長さに渡って中空円筒状に形成して、その中空円筒の底部において、トーションバーの一端が固定されるトーションバー固定具において、
前記中空円筒の内径よりも大きな外径及びトーションバーの外径よりも小さな穴を有する皿ばねを、前記中空円筒の底部に圧入することにより、シャフトの中空円筒の底部にトーションバーを固定する、
ことから成るトーションバー固定具。
【請求項２】
仮固定された中空スリーブの内部に皿ばねを半圧入することにより、前記トーションバーの他端を同軸に仮固定すると共に、半圧入された皿ばねを軸方向位置に微調整後、中空スリーブを本固定して皿ばねの枚数を増やして本圧入することにより、トーションバーの振動周波数を調整するよう構成した請求項１に記載のトーションバー固定具。
【請求項３】
前記トーションバーは、断面円形或いは多角形であり、前記皿ばねは、トーションバー外形に対応した形状の穴を有している請求項１に記載のトーションバー固定具。
【請求項４】
前記シャフトは、揺動モータの揺動駆動されるロータ用のシャフトであり、かつ、前記トーションバーの他端が揺動モータの固定側に固定されて、前記トーションバーが揺動駆動力を増幅するよう機能する請求項１〜３のいずれかに記載のトーションバー固定具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャフト内部に形成された中空円筒の底部において、トーションバーの一端を固定するためのトーションバー固定具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トーションバーは、ねじり棒とも称される弾性棒状スプリングであり、それが捻られるときの弾性バネ作用により元の位置に復元するように作用する。このトーションバー自体は、捻りに耐えるだけの長さを必要とする。通常、シャフト、トーションバー、スリーブと構成される為、これら３つの部品の組合わせ全長はより短かくする必要がある。そのため、中空状のシャフト内の奥深くに、トーションバーの一端を固着することが必要になる。
【０００３】
図９は、特許文献１により公知のトーションバーを説明するための図である。図は、左右対称の連結構造の右側部分のみを図示し、左側部分の図示を省略している。トーションバーは、その一端が、取付板を介してセンターシャフトの内面に溶接される一方、その他端は、サイドシャフトに固着される。サイドシャフトは、センターシャフトの端末開口内に遊嵌して回動自在に支持されている。これによって、サイドシャフトがセンターシャフトに対して回動されるとき、これら両部材に両端が固定されているトーションバーには捻りバネ力が作用する。このように、トーションバーの一端は、センターシャフトの内面に溶接によって強固に固定されるものの、細いトーションバーを細いシャフトの開口部から奥深い位置で溶接することは容易なことではない。また、周波数の調整等により任意の位置で溶接するのは不可能であり、溶接肉盛が発生した場合、除去しなければならない。
【０００４】
また、特許文献２は、トーションバーをねじ止めで固定する構造を開示するが、トーションバーが細いために十分なネジ締めトルクを得ることができない。
【０００５】
さらに、特許文献３は、トーションバーの外周及びセンターブロックの内周面に凹部と凸部を交互に形成し、トーションバーを左右に回しながら内方に押し込むことで両者を嵌合する構成が示されている。しかし、このような嵌合による固定方法では、軸方向の抜け耐力が弱く、用途が限定される。
【０００６】
【特許文献１】
実開平２−１０７３４９号公報
【特許文献２】
実開昭６０−５９０９号公報
【特許文献３】
実開昭６０−１９３８０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る問題点を解決して、細いトーションバーを容易に、かつ十分強固に固定することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のトーションバー固定具は、シャフト内部を同軸に所定長さに渡って中空円筒状に形成して、その中空円筒の底部において、トーションバーの一端が固定される。中空円筒の内径よりも大きな外径及びトーションバーの外径よりも小さな穴を有する皿ばねを、中空円筒の底部に圧入することにより、シャフトの中空円筒の底部にトーションバーを固定する。
【０００９】
また、仮固定された中空スリーブの内部に皿ばねを半圧入することにより、トーションバーの他端を同軸に仮固定すると共に、半圧入された皿ばねを軸方向位置に微調整後、中空スリーブを本固定して皿ばねの枚数を増やして本圧入することにより、トーションバーの振動周波数を調整する。トーションバーは、断面円形或いは多角形であり、皿ばねは、トーションバー外形に対応した形状の穴を有している。
【００１０】
また、シャフトは、揺動モータの揺動駆動されるロータ用のシャフトであり、かつ、トーションバーの他端が揺動モータの固定側に固定されて、トーションバーが揺動駆動力を増幅するよう機能する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明のトーションバー固定具を備えた揺動モータの構成を例示する図であり、（Ａ）は、（Ｂ）のＩＩ−ＩＩ方向に見た横断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＩ−Ｉ方向に見た縦断面図である。この揺動モータの固定側は、一端が解放した有底筒状の金属ケース６と、その内周面に取り付けられたマグネット１０と、樹脂製の巻線ホルダー１６を介して金属ケースの内周面に取り付けられた巻線１４、１５と、金属ケース６の開放端側に嵌合されるケース蓋５と、さらにこのケース蓋５を覆うように取り付けられた樹脂製カバー１３とから構成される。また、金属ケース６の底部中央には、シャフト２の外部突出側を回転可能に支持する軸受７が設けられると共に、ケース蓋５の中央部には、別の軸受８が、取り付けられて、このシャフト２のモータ内部側の端部を円筒状ブッシュ１１及び該ブッシュ１１の端部に取り付けられた軸受け止め１２を介して回転可能に支持している。さらに、ケース蓋５には、軸受８よりも端部側において、トーションバー３の他端をスリーブ４及び皿ばね１を介して固定している。スリーブ４は部分的に中空に形成されている（中空スリーブということがある。）。
【００１２】
揺動回転するロータは、金属ケース６の底部側から外部に突出して、例えば（電動歯ブラシ用の）歯ブラシのような外部負荷に機械的に結合されるシャフト２と、このシャフト２の上に取り付けられたコア９と、このシャフト２のモータ内部側端部の上に同心状に圧入等により固定される円筒状の金属製ブッシュ１１と、さらにこの金属製ブッシュ１１の端部側に圧入等により固定された軸受け止め１２とから構成される。シャフト２のモータ内部側端部は所定長さに渡って、中空円筒状に形成されて（中空シャフトということがある。）、その中空円筒の内部において、他端が固定側であるケース蓋５に固定されているトーションバー３の一端が同軸に固定される。
【００１３】
図２は、コア９及びトーションバー３をシャフト２に取り付けた状態で示す外形図であり、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ異なる方向から見た図である。コア９の断面形状は、図１（Ａ）に示されている。コア９は、通常のように積層鉄心によって構成できるが、全体的には、シャフト２が嵌合される中央円筒状部と、両側に伸びる板状端部とを一体に連続した形状に形成している。揺動モータ組立状態では、この板状端部が、図１（Ａ）に見られるように、巻線内部に位置するよう配置される。
【００１４】
次に、本発明の特徴とするトーションバーの固定手段を有する揺動モータの全体的動作について説明する。図４は揺動モータの動作を説明する図であり、（Ａ）に、図１（Ｂ）と同様な図を、（Ｂ）に巻線に印加する電圧波形図を例示している。図示の構成において、シャフト軸方向に長い２つの板状マグネット１０は、それぞれ幅方向に半分に分割して着磁されている（即ち、シャフトを中心とした円の円周方向に分割されている。）。着磁方向は、例示したように、マグネットの厚さ方向に異なる磁極となるよう着磁され、かつ、分割した２つのマグネットは互いに反対方向に着磁されている。さらに、シャフト２を中心にして対面するように金属ケース内周面側に位置する２つのマグネット１０は、互いに面対称に着磁されている。
【００１５】
例示の構成において、２つの巻線１４，１５が備えられている。巻線への電源オフ時に、図４（Ａ）の上下側に位置するコア９の両板状端部が、それぞれ相対するマグネット１０に引き付けられて図示の状態で停止している。この状態で、両板状端部の周囲を、それぞれ取り巻くように、２つの巻線１４，１５が配置されている。巻線には、それぞれ図４（Ｂ）に例示するような交互に極性が切り替わるパルス電圧が印加される。電動歯ブラシ用途の場合、例えば、２．４Ｖの電圧が印加される。また、例えば、時間的には７０％オン、３０％オフ、そして反対極性の７０％オン、３０％オフの２６０Ｈｚパルスが用いられる。但し、このように２６０Ｈｚパルスの電源により揺動モータを駆動するとき、トーションバーとか或いは（電動歯ブラシ用途のために）モータ外部に突出するシャフト周りに備えられるゴムパッキングとかのバネ性により、実際には歯ブラシは２４０Ｈｚ程度で揺動することになる。
【００１６】
今、２つの巻線１４，１５にそれぞれ電圧が印加されて、両板状端部には、図４（Ａ）に示すような極性の磁極が形成されていると仮定する。このとき、両板状端部がそれぞれ対峙するマグネット１０との相互作用で、両板状端部には、図示した矢印方向の回転駆動力が作用する。そして、次に印加パルスの電圧極性が反転すると、両板状端部には図示の矢印とは反対方向の回転駆動力が作用する。即ち、ロータは揺動するが、このとき、ロータのシャフト２と、固定側を機械的に連結するトーションバー３は、捻られ、そしてその捻りばね作用によって元に復元する力が作用する。即ち、上述の磁気的に作用する揺動回転駆動力を増幅する働きをする。トーションバーの材質として、ピアノ線のようなばね鋼を用いることができる。
【００１７】
図３は、トーションバーを固定するために用いる皿ばねを例示する図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は断面図を示している。皿ばね自体は周知のものであり、中央に穴が空けられ、かつこの穴から外周方向に複数（図示の場合は３個）のスリットが設けられて、皿のように湾曲している。材質は、ベーナイト鋼などの一般的なスプリング部材が用いられる。
【００１８】
図５は、シャフト２の端部に形成された中空円筒部の内部に、皿ばね１を用いてトーションバー３を固定する方法を説明する図である。なお、各寸法の一例は、中空シャフトの内径：３．０３ｍｍ、皿ばね外径：３．１３ｍｍ、同内径：１．００ｍｍ、トーションバー外径：１．１０ｍｍである。なお、トーションバーは、必ずしも断面円形にする必要はなく、断面を４角形のような多角形にすることができ、それに応じて、皿ばねの穴形状も変化させる。
【００１９】
中空シャフト２とトーションバー３を治具などで位置決めした状態で、１枚の皿ばね１を圧入治具２１を使って皿ばね１の穴にトーションバー３を通す（図５（Ａ））。更に、中空シャフト２の中に圧入し（図５（Ｂ））、中空シャフト底部まで移動させる（図５（Ｃ））。この際、皿ばね１は湾曲している状態ではあるが、圧入されているので、トーションバー３は中空シャフト２の内側に対して十分に強固に固定されている。上述のように、中空シャフトの内径よりもそこに挿入される皿ばねの外形が大きく、かつ皿ばねの内径よりもトーションバーの外形が大きくされている。これによって、皿ばねの穴にトーションバーを通しつつ、中空シャフト内に圧入されるとき、トーションバーを中空シャフトの奥深くに強固に固定することが可能になる。
【００２０】
更に、圧入治具２１を押し込むことによって皿ばね１を平らな状態にする（図５（Ｄ））。この状態において、皿ばね１の中央の穴が拡がる傾向にあるが、皿ばねスリット部が内径側に寄せられ、トーションバー３を更に強固に締め付け固定する。なお、必要な周方向の固定力と、軸方向の抜け耐力に合わせて、皿ばね１を複数枚圧入することもできる。図６は、複数枚の皿ばねの圧入を完成させた状態で示す図である。
【００２１】
上述したように、皿ばねは、圧入するだけで十分強固に固定することが可能になる。図７は、中空シャフト底部まで移動させて圧入させた皿ばねを、平らな状態にすること無く、湾曲させたまま複数枚圧入して固定したトーションバー３を例示している。図８は、図７と同様な固定方法を例示しているが、皿ばね１の湾曲方向を交互に反転させた状態で、湾曲させたまま複数枚圧入して固定したトーションバー３を例示している。
【００２２】
図１を参照して前述したように、中空シャフト２の内部に皿ばねを用いて固定されたトーションバー３の他端は、中空スリーブ４の内部に対しても、前述した皿ばねを用いた固定手段を用いて同様に同軸に固定することができる。スリーブ４自体は、通常の圧入技術などを用いて、ケース蓋５の中央部に形成した円筒部に固定することができると共に、後述するように軸方向固定位置も調整することができる。
【００２３】
両端をそれぞれ皿ばねによって固定したトーションバー３の振動周波数は、トーションバー３の自由振動長さ（相対する両側皿ばね端部間のトーションバーの長さ）の関数となる。図１（Ａ）に示されるように、スリーブ４は、トーションバー３の外部方向端部側に中空状に形成されている一方、内部側にはトーションバー３が貫通する穴が開けられている。トーションバー３は、このスリーブ４の穴内では、強固な締め付けはなされておらず、それ故、この穴内の軸方向距離は、上記のトーションバーの自由振動長さに含まれることになる。
【００２４】
本発明によれば、皿ばね１を用いてトーションバー３を中空スリーブ４内部に強固に固定することができるが、同時に、皿ばね１を押し込んだ最終的軸方向位置を微調整することにより、即ち、中空スリーブ４のケース蓋５に対する軸方向位置を微調整することにより、上述のトーションバー３の自由振動長さを調節し、これによって、トーションバー３が必要とする振動周波数を調整することが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、中空円筒の内径よりも大きな外径及びトーションバーの外径よりも小さな穴を有する皿ばねを中空円筒の底部に圧入することにより、シャフトの中空円筒の底部にトーションバーを固定するものであるから、トーションバーの締め付け固定が容易に行うことが可能となる。また、中空シャフト、トーションバー共にねじ切りが必要なく、細いトーションバーでも容易に固定でき、軸方向の抜け耐力が高いという効果を生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトーションバー固定具を備えた揺動モータの構成を例示する図であり、（Ａ）は、（Ｂ）のＩＩ−ＩＩ方向に見た横断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＩ−Ｉ方向に見た縦断面図である。
【図２】コア及びトーションバーをシャフトに取り付けた状態で示す外形図であり、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ異なる方向から見た図である。
【図３】トーションバーを固定するために用いる皿ばねを例示する図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は断面図を示している。
【図４】揺動モータの動作を説明する図であり、（Ａ）に、図１（Ｂ）と同様な図を、（Ｂ）に巻線に印加する電圧波形図を例示している。
【図５】シャフトの端部に形成された中空円筒部の内部に、皿ばねを用いてトーションバーを固定する方法を説明する図である。
【図６】複数枚の皿ばねの圧入を完成させた状態で示す図である。
【図７】皿ばねを平らな状態にすること無く、湾曲させたまま複数枚圧入して固定したトーションバーを例示する図である。
【図８】皿ばねの湾曲方向を交互に反転させた状態で、湾曲させたまま複数枚圧入して固定したトーションバーを例示する図である。
【図９】公知のトーションバーを説明するための図である。
【符号の説明】
１  皿ばね
２  シャフト
３  トーションバー
４  中空スリーブ
５  ケース蓋
６  金属ケース
７，８  軸受
９  コア
１０  マグネット
１１  円筒状ブッシュ
１２  軸受け止め
１３  樹脂製カバー
１４，１５  巻線
１６  巻線ホルダー
２１  圧入治具
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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