(57)【要約】      （修正有）【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できる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に圧入される軸穴を含む前記モータの出力軸と直交する先端面に円形凹部を有し、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、外形形状に直線面４ａ〜４ｅを有するとともにモータの出力軸に圧入される軸穴４ａを有し、前記樹脂材料よりも熱膨張係数の小さい材料より成る固定板４とを備え、前記固定板が、樹脂歯車の先端面に形成された円形凹部の底面側に挿入され、樹脂歯車とともにモータの出力軸に圧入固定され、この状態で、円形凹部の先端部が溶着されることで、樹脂歯車と一体化される。【選択図】図１
2007116864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸に圧入される軸穴を含む前記モータの出力軸と直交する先端面に円形凹部を有し、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、
外形形状に少なくとも一つの直線面を有するとともに前記モータの出力軸に圧入される軸穴を有し、前記樹脂材料よりも熱膨張係数の小さい材料より成る固定板と、
を備え、
前記固定板は、前記樹脂歯車の先端面に形成された前記円形凹部の底面側に挿入され、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、この状態で、前記円形凹部の先端部が溶着されることで、前記樹脂歯車と一体化されることを特徴とする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７及び図８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７の１０３ａ参照）あるいはＤカット加工（図８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７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】
（発明の目的）
本発明の目的は、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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、モータの出力軸に圧入される軸穴を含む前記モータの出力軸と直交する先端面に円形凹部を有し、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、外形形状に少なくとも一つの直線面を有するとともに前記モータの出力軸に圧入される軸穴を有し、前記樹脂材料よりも熱膨張係数の小さい材料より成る固定板とを備え、前記固定板が、前記樹脂歯車の先端面に形成された前記円形凹部の底面側に挿入され、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、この状態で、前記円形凹部の先端部が溶着されることで、前記樹脂歯車と一体化されるモータの動力伝達構造とするものである。
【００１１】
上記のように、熱膨張係数の小さい材料より成り、少なくとも一つの直線面を有する固定板を、超音波溶着により樹脂歯車と一体化する構造とすることにより、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少なくとも一つの直線面が樹脂歯車に引っ掛かり、樹脂歯車と出力軸の一体回転強度補強としての役目を果たすことができ、空転を防止可能なモータの動力伝達構造となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の実施例に示す通りである。
【実施例】
【００１４】
図１〜図６は本発明の一実施例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した状態を示す斜視図、図２は出力軸に固定板と樹脂ウォーム歯車を圧入固定した状態での断面図、図３は樹脂歯車の円形凹部の先端を超音波溶着により溶融する前の状態を示す断面図、図４は樹脂歯車の円形凹部の先端を超音波溶着により溶融して固定板を一体化する直前の状態を示す断面図、図５は樹脂歯車の円形凹部の先端を超音波溶着により溶融して固定板を一体化した状態を示す断面図、図６は図５の矢印Ａ方向より見た図である。
【００１５】
これらの図において、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がその底面に挿入される円形凹部３ｂ及びモータ１の出力軸２が嵌合する軸穴３ａが形成されている。前記円形凹部３ｂの径は、固定板４の外形形状の外接円よりも大きい径とする。また、前記円形凹部３ｂの先端部３ｃは、図３に示すように、その外周面が１０度以上のテーパ面に形成されて爪形状をしている。
【００１６】
前記固定板４は外形形状に少なくとも一つの直線面を有するものであり、本発明の実施例では、図６に示すように正方形状をし、中心部に出力軸２に圧入される軸穴４ａを有するとともに、４つの直線面４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを有している。この直線面４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅが、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。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。
【００１７】
次に、図３及び図４を用いて、樹脂歯車３と固定板４とを一体化させる際の手順を説明する。
【００１８】
先ず、図３に示すように、出力軸２の先端側の直上から、樹脂歯車３の一端面に形成された円形凹部３ｂの先端部３ｃの樹脂部を溶融する為のホーン５を、爪形状の前記先端部３ｃの部分に降下させる。樹脂を溶融する為の手段として超音波溶着を採用し、ねじり振動によるホーン５の回転往復運動を利用して発熱させる。発熱された先端部３ｃの部分の樹脂は溶けて流れ出し、固定板４と樹脂歯車３との間に存在する隙間に充填される。溶着時に確実に固定板４の隙間部に溶かされた樹脂が流れ込むように、上記のように前記先端部３ｃの外周面を１０度以上のテーパ面としている。また、溶着する為のホーン５は、溶け出した樹脂が固定板４の隙間部に流れ込むことと、樹脂歯車３の外周方向へ流れ出ないように、先端部５ａはコの字形状となるように彫り込みを施している。
【００１９】
溶着により溶けた樹脂は、前述のように固定板４と樹脂歯車３との隙間に流れ込み、隙間を埋め尽くす形状となり、固定板４に対し凹凸反転の形状を造りあげる（図４のクロスハッチングで示す３ｄ部分参照）。このようにして出来上がった形状を、図５及び図６に示している。図６に示すように、４つの直線面４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを設けた固定板４の周りに、溶着により出来た４つ直線部を持った樹脂歯車３が完成する。
【００２０】
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。
【００２１】
ここで、上記のように固定板４に直線面４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを４個所設けている点について、詳しく説明する。
【００２２】
図１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３ａ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。しかしこの実施例では、樹脂歯車３の一端面側にある円形凹部３ａに固定板４が溶融固定されて一体化されているので、常に固定板４の直線面４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ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。
【００２３】
以上の実施例によれば、直線面４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを有し、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を、樹脂歯車の一端面側に樹脂溶融して一体化させた構造にしているので、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の直線面４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ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。
【００２４】
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３ａ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。
【００２５】
なお、上記実施例では、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を正方形状としているが、少なくとも一つ以上の直線面を有する形状であれば良い。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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例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】本発明の実施例において出力軸に固定板と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】本発明の実施例において樹脂歯車の円形凹部の先端を超音波溶着により溶融する前の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例において樹脂歯車の円形凹部の先端を超音波溶着により溶融して固定板を一体化する直前の状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例において樹脂歯車の円形凹部の先端を超音波溶着により溶融して固定板を一体化した状態を示す断面図である。
【図６】図５の矢印Ａ方向より見た図である。
【図７】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８】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】
【００２７】
１          モータ
２          出力軸
３          樹脂ウォーム歯車（樹脂歯車）
３ａ，４ａ  軸穴
３ｂ        円形凹部
３ｄ        樹脂溶融して固定板を一体化した部分
４          固定板
４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ  直線面
【図１】
2007116864.tif 000003
【図２】
2007116864.tif 000004
【図３】
2007116864.tif 000005
【図４】
2007116864.tif 000006
【図５】
2007116864.tif 000007
【図６】
2007116864.tif 000008
【図７】
2007116864.tif 000009
【図８】
2007116864.tif 000010