(57)【要約】【課題】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可能なモータの動力伝達構造を提供する。【解決手段】モータ１の出力軸２に圧入固定され、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３と、樹脂材料よりも熱膨張係数の小さい材料より成り、樹脂歯車とともにモータの出力軸に圧入固定される固定板４とを有し、固定板が、モータの出力軸に圧入固定された状態時に、出力軸を中心として放射状に延びる腕部４ｂ，４ｃを有した形状をしており、樹脂歯車の出力軸と直交する端面に形成された、該固定板と同形状をした凹部３ａに嵌合され、樹脂歯車と一体化されて樹脂歯車とともにモータの出力軸に圧入固定されている。【選択図】図１
2007113751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸に圧入固定され、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、
前記樹脂材料よりも熱膨張係数の小さい材料より成り、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る固定板と、
を有し、
前記固定板は、前記モータの出力軸に圧入固定された状態時に、前記出力軸を中心として放射状に延びる腕部を有した形状をしており、前記樹脂歯車の前記出力軸と直交する端面に形成された、該固定板と同形状をした凹部に嵌合され、前記樹脂歯車と一体化されて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ていることを特徴とするモータの動力伝達構造。
【請求項２】
前記樹脂歯車には、前記出力軸と直交する両端面に前記固定板と同形状の凹部が形成されており、それぞれの凹部に前記固定板が嵌合されることで前記樹脂歯車と前記固定板が一体化され、これらが前記モータの出力軸に圧入固定されていることを特徴とする請求項１に記載のモータの動力伝達構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
図９及び図１０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９の１０３ａ参照）あるいはＤカット加工（図１０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。
【特許文献１】特開平８−５４６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
また、図９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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
また、樹脂材料で作られたウォーム歯車（以下、樹脂ウォーム歯車）においては、駆動用モータよる駆動時には、該樹脂ウォーム歯車の歯に設けられた進み角に応じて、駆動用モータの出力軸方向（スラスト方向）に後進しようとする力が働く。したがって、歯車列に大きな回転力が必要な場合、進み角分の力が樹脂ウォーム歯車に加わり、駆動用モータの出力軸に圧入された該樹脂ウォーム歯車が抜けてしまう可能性がある。特に、前述の高温環境下によっては、回転強度（固定強度）と共に抜け強度の減少が発生する。
【００１０】
（発明の目的）
本発明の第１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。
【００１１】
本発明の第２の目的は、回転強度補強に加え、出力軸より樹脂歯車が抜けないようにする為の抜け強度を補強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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記第１の目的を達成するために、本発明は、モータの出力軸に圧入固定され、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、前記樹脂材料よりも熱膨張係数の小さい材料より成り、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る固定板とを有し、前記固定板が、前記モータの出力軸に圧入固定された状態時に、前記出力軸を中心として放射状に延びる腕部を有した形状をしており、前記樹脂歯車の前記出力軸と直交する端面に形成された、該固定板と同形状をした凹部に嵌合され、前記樹脂歯車と一体化されて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ているモータの動力伝達構造とするものである。
【００１３】
上記のように、熱膨張係数の小さい材料より成り、放射状に延びる腕部を有する固定板を、該固定板と同形状の凹部を有する樹脂歯車に嵌合することにより、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腕部が樹脂歯車の凹部に引っ掛かり、空転防止の役目を果たすことができるモータの動力伝達構造となる。
【００１４】
上記第２の目的を達成するために、本発明は、樹脂歯車に、出力軸と直交する両端面に固定板と同形状の凹部を形成し、それぞれの凹部に前記固定板を嵌合することで前記樹脂歯車と前記固定板を一体化し、これらをモータの出力軸に圧入固定した請求項１に記載のモータの動力伝達構造とするものである。
【００１５】
上記のように、樹脂歯車の両端面に凹形状を有し、それぞれに固定板を嵌合させるようにした構造とすることにより、空転防止の他に、出力軸よりの樹脂歯車の抜け防止の機能を有するモータの動力伝達構造となる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、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。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明によれば、回転強度補強に加え、出力軸より樹脂歯車が抜けないようにする為の抜け強度を補強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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の実施例１及び実施例２に示す通りである。
【実施例１】
【００１９】
図１〜図４は本発明の実施例１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固定した状態を示す斜視図、図２は同じくモータの出力軸に樹脂ウォーム歯車を圧入固定した状態での断面図、図３は図２の矢印Ａの方向より見た図、図４はモータの出力軸に樹脂ウォーム歯車を圧入する前の状態を示す分解斜視図である。
【００２０】
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と同形状をした凹部３ａ及びモータ１の出力軸２が嵌合する軸穴３ｂが形成されている。固定板４は中心部に円形部４ａを有し、該円形部４ａの中心（出力軸２が圧入される軸穴４ｄ）に対し放射状に２組の腕部４ｂ，４ｃが形成されている。この腕部４ｂ，４ｃは、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直線面４ｂ１，４ｂ２，４ｃ１，４ｃ２（図３）を有している。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１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。
【００２１】
図４を用いて組み立て手順を説明すると、樹脂ウォーム歯車３の一端面に形成された凹部３ａに、該凹部３ａと同形状の固定板４を嵌合する。そして、駆動源であるモータ１の出力軸２に、固定板４の軸穴４ｄ及び樹脂ウォーム歯車３の軸穴３ｂを圧入固定する。なお、固定板４の円形部４ａと樹脂ウォーム歯車３の凹部３ａに設けられた円形部３ｃは、モータ１の出力軸２に固定板４の軸穴４ｄと樹脂歯車３の軸穴３ｂが圧入される際、偏って圧入されることが無いよう、つまり同軸精度が損なわれること無いよう、高精度に作られている。
【００２２】
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。
【００２３】
ここで、上記のように固定板４に腕部４ｂ，４ｃを形成し、この腕部４ｂ，４ｃに直線面４ｂ１，４ｂ２，４ｃ１，４ｃ２を４個所設けている点について、詳しく説明する。
【００２４】
図３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３ｂ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１では、樹脂歯車３と固定板４との凹凸形状により、常に固定板４の腕部４ｂ，４ｃの二つの直線面４ｂ１，４ｃ２（反時計回りの場合は、腕部４ｂ，４ｃの直線面４ｂ２，４ｃ１）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。
【００２５】
以上の実施例１によれば、直線面４ｂ１，４ｂ２，４ｃ１，４ｃ２を有する放射状の腕部４ｂ，４ｃを持ち、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と、一端面に、固定板４と同形状の凹部３ａを有する樹脂ウォーム歯車３とを有し、前記固定板４を樹脂ウォーム歯車３の凹部３ａに嵌合するとともに、これらに形成される軸穴３ｂ，４ｄにモータ１の出力軸２を圧入固定したモータの動力伝達構造としているので、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（直線面４ｂ１，４ｂ２，４ｃ１，４ｃ２を有する放射状の腕部４ｂ，４ｃ）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。
【００２６】
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３ｂ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。
【００２７】
なお、上記実施例１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に設ける腕部を二つとしているが、少なくとも一つ以上であれば良い。さらに、モータ１の回転力を確実に樹脂ウォーム歯車３に伝達させるために、腕部に直線面を設けているが、直線面に限定されるものではなく、波状等であっても良く、要は、出力軸２を中心として放射状に延びる腕部を有する回転板と、一端面に前記腕部と同形状の凹部を有する樹脂ウォーム歯車３とが嵌合した構造であれば、同様の効果を得ることができるものである。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。
【実施例２】
【００２８】
図５〜図８は、モータの出力軸の軸方向（スラスト方向）の強度も考慮した、本発明の実施例２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５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固定した状態を示す断面図、図６は図５の矢印Ｂの方向より見た図、図７はモータの出力軸に樹脂ウォーム歯車を圧入する前の状態を示す分解斜視図、図８はウォーム歯車に作用する力の方向を示す図である。なお、図１〜図４と同一部分は同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００２９】
図８に示すように、樹脂ウォーム歯車９はその歯車形状から、歯車の歯部に進み角θが施されている。ウォーム歯車９が時計回りもしくは反時計回りに回転すると、進み角θを考慮した力Ｆｘが出力軸２の軸方向（スラスト方向）に加わる。このような状況において、高温環境及び駆動源であるモータ１の発熱が出力軸２に伝わると、樹脂ウォーム歯車９が膨張し、該樹脂ウォーム歯車９とモータ出力軸２の圧入固定よる強度が低下する。この際、伝達する回転力が非常に大きいような場合、実施例１のように固定板４が樹脂ウォーム歯車９の一端面に嵌合されていたとしても、出力軸２が樹脂ウォーム歯車９から抜けてしまう可能性がある。
【００３０】
そこで、本発明の実施例２では、図５に示すように、樹脂ウォーム歯車９の両端面に凹部９ａを形成し、この両端面に形成した凹部９ａそれぞれに、実施例１と同様に該凹部９ａと同形状をした固定板４を嵌合するようにしている。したがって、出力軸２が回転をしている場合に、該出力軸２に熱が伝わって樹脂ウォーム歯車９が膨張し、樹脂ウォーム歯車９と出力軸２との圧入による固定強度が低下し、この間での回転強度が減少した場合でも、図３で示す一端面に備わる固定板４の効果（回転強度補強）に加え、更に反対面の固定板４の効果も加わり、つまり合計で４個所の直線面において回転力が伝わることになるので、モータ１で発生する回転力が空転することが無くなるのは勿論、これら二つの固定板４によって樹脂ウォーム歯車９の抜け強度の補強という効果も有することになる。
【００３１】
図７を用いて組み立て手順を説明すると、樹脂ウォーム歯車９の両端面に形成された凹部９ａそれぞれに、該凹部９ａと同形状の固定板４を嵌合する。そして、駆動源であるモータ１の出力軸２に、一端面側の固定板４の軸穴４ｄ、樹脂ウォーム歯車９の軸穴９ｂ、他端面側の固定板４の軸穴４ｄを圧入固定する。なお、二つの固定板４の円形部４ａと樹脂ウォーム歯車９の凹部９ａに設けられた円形部９ｃは、モータ１の出力軸２に各固定板４の軸穴４ｄと樹脂歯車９の軸穴９ｃが圧入される際、偏って圧入されることが無いよう、つまり同軸精度が損なわれること無いよう、高精度に作られている。
【００３２】
以上の実施例２によれば、予め両端面に凹部９ａが設けられた樹脂ウォーム歯車９の前記凹部９ａに、該凹部９ａと同形状の固定板４をそれぞれに嵌合する、つまり、樹脂ウォーム歯車９の両端面を固定板４によって挟む構造にしているので、更なる大きな回転力に対する樹脂ウォーム歯車９と出力軸２との回転強度の増加と、抜け強度の増加をそれぞれ達成したモータ動力伝達構造とすることができる。
【００３３】
最後に、上記の各実施例における効果を列挙すると、以下のようになる。
（１）上記各実施例においては、樹脂ウォーム歯車３，９の凹部３ａ，９ａに、該凹部３ａ，９ａと同形状の固定板４を嵌合する構造にしているので、回転強度を増加させることができ、確実な動力伝達を可能にしている。
（２）樹脂製ウォーム歯車９の両端面に固定板４を嵌合した構造にしているので、抜けと回転の両方の強度を増加させることができる。また、新規に採用した固定板４は同一形状であり、安価で大量に製作可能であるとともに、部品の方向性も有しないので作業性が良好であり、コスト低減を図ることができる。
（３）出力軸の加工を廃止することで、加工工程の削減によるコスト低減を成ででき、安価な動力伝達構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１に係わるモータの動力伝達構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１においてモータの出力軸に樹脂ウォーム歯車を圧入固定した状態での断面図である。
【図３】図２の矢印Ａの方向より見た図である。
【図４】本発明の実施例１においてモータの出力軸に樹脂ウォーム歯車を圧入する前の状態を示す分解斜視図である
【図５】本発明の実施例２に係わるモータの動力伝達構造を示す断面図である。
【図６】図５の矢印Ｂの方向より見た図である。
【図７】本発明の実施例２においてモータの出力軸に樹脂ウォーム歯車を圧入する前の状態を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の実施例２においてウォーム歯車に作用する力の方向を示す図である。
【図９】従来のローレット加工を施した出力軸を有するモータの動力伝達構造を示す断面図である。
【図１０】従来のＤカット加工を施した出力軸を有するモータの動力伝達構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１          モータ
２          出力軸
３，９      樹脂ウォーム歯車（樹脂歯車）
３ａ，９ａ  凹部
４          固定板
４ｂ，４ｃ  腕部
４ｂ１，４ｂ２，４ｃ１，４ｃ２  直線面
３ｂ，４ｄ，９ｂ  軸穴
θ          進み角
【図１】
2007113751.tif 000003
【図２】
2007113751.tif 000004
【図３】
2007113751.tif 000005
【図４】
2007113751.tif 000006
【図５】
2007113751.tif 000007
【図６】
2007113751.tif 000008
【図７】
2007113751.tif 000009
【図８】
2007113751.tif 000010
【図９】
2007113751.tif 000011
【図１０】
2007113751.tif 000012