出力軸機構および減速機付きモータ
【課題】出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用して出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている場合であっても、歯車部材の割れを防止することが可能な減速歯車機構の出力軸機構を提供する。
【解決手段】減速歯車列１２を有する減速歯車機構３の出力軸機構３２は、出力軸１１と、出力軸１１がその内周側へ挿通されるとともに径方向へ弾性変形可能な軸挿通部３０ａと減速歯車列１２の最終段歯車２４とが形成される歯車部材３０と、軸挿通部３０ａの内周面と出力軸１１の外周面とが所定の接触圧で接触するように軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢する付勢部材３１とを備えている。この出力軸機構３２では、軸挿通部３０ａの内周面と出力軸１１の外周面との摩擦力を利用して、出力軸１１と歯車部材３０との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている。
【解決手段】減速歯車列１２を有する減速歯車機構３の出力軸機構３２は、出力軸１１と、出力軸１１がその内周側へ挿通されるとともに径方向へ弾性変形可能な軸挿通部３０ａと減速歯車列１２の最終段歯車２４とが形成される歯車部材３０と、軸挿通部３０ａの内周面と出力軸１１の外周面とが所定の接触圧で接触するように軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢する付勢部材３１とを備えている。この出力軸機構３２では、軸挿通部３０ａの内周面と出力軸１１の外周面との摩擦力を利用して、出力軸１１と歯車部材３０との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速歯車列を有する減速歯車機構の出力軸機構に関する。また、本発明は、この出力軸機構を備える減速機付きモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、減速歯車列を有する減速機付きモータとして、出力軸にクラッチが設けられたクラッチ付きのモータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のモータでは、出力軸は、軸部材と歯車部材とスプリングとを備えている。軸部材の一端側には、軸部と、軸部の外周側に配置される可撓部とが形成されており、径方向における軸部と可撓部との間の空間にスプリングが配置されている。歯車部材は、略円筒状に形成されており、その外周面に、平歯車が形成されている。特許文献１に記載のモータでは、スプリングによって可撓部を径方向の外側へ押し広げることで、可撓部の外周面と歯車部材の内周面とを所定の接触圧で接触させており、可撓部の外周面と歯車部材の内周面との摩擦力を利用してクラッチが構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４３６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のモータでは、可撓部を径方向の外側へ押し広げることで、可撓部の外周面と歯車部材の内周面とを所定の接触圧で接触させているため、歯車部材には径方向の外側へ向かって応力が作用している。したがって、このモータの場合、可撓部の外周面と歯車部材の内周面との接触圧が大きくなると、歯車部材の径方向外側への変形量が大きくなり、その結果、歯車部材が割れやすくなる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用して出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている場合であっても、歯車部材の割れを防止することが可能な減速歯車機構の出力軸機構を提供することにある。また、本発明の課題は、この出力軸機構を有する減速歯車機構を備える減速機付きモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の出力軸機構は、減速歯車列を有する減速歯車機構の出力軸機構であって、出力軸と、出力軸がその内周側へ挿通されるとともに出力軸の径方向へ弾性変形可能な軸挿通部と減速歯車列の最終段歯車とが形成される歯車部材と、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面とが所定の接触圧で接触するように軸挿通部を径方向の内側へ付勢する付勢部材とを備え、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との摩擦力を利用して、出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の出力軸機構では、歯車部材を構成する軸挿通部の内周側に出力軸が挿通され、かつ、付勢部材によって、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面とが所定の接触圧で接触するように軸挿通部が径方向の内側へ付勢されており、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との摩擦力を利用して、出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている。そのため、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との接触圧を高めても、出力軸によって、軸挿通部の径方向内側への変形量が抑制される。したがって、本発明では、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との接触圧を高めても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。このように、本発明では、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用して出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている場合であっても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。
【０００８】
本発明において、歯車部材には、径方向の内側へ突出する凸部が形成され、出力軸の外周面には、凸部が係合する係合凹部が径方向の内側へ窪むように形成されていることが好ましい。このように構成すると、凸部と係合凹部とによって、歯車部材からの出力軸の抜けを防止することが可能になる。また、凸部と係合凹部とによって、軸方向における出力軸と歯車部材との位置決めを行うことが可能になる。
【０００９】
本発明において、凸部は、軸挿通部に形成され、軸挿通部は、付勢部材の付勢力によって、係合凹部の底面に凸部の先端が接触するように弾性変形することが好ましい。このように構成すると、付勢部材の付勢力によって、凸部と係合凹部とが確実に係合する。したがって、凸部と係合凹部とによって、歯車部材からの出力軸の抜けを確実に防止することが可能になる。
【００１０】
また、この場合には、たとえば、軸挿通部は、出力軸の軸方向における軸挿通部の一端側を支点にして径方向へ撓むように形成され、凸部は、軸方向における軸挿通部の他端に形成され、付勢部材は、略円筒状に形成されるとともに、付勢部材の内周側に、軸挿通部が挿通され、付勢部材は、径方向の内側へ縮んで軸挿通部を付勢する。
【００１１】
本発明において、たとえば、出力軸は、所定の外径で形成される第１軸部と、第１軸部よりも外径の小さな第２軸部と、第２軸部よりも外径の大きな第３軸部とを備え、第１軸部と第２軸部と第３軸部とは、出力軸の軸方向においてこの順番で配置され、軸方向における第１軸部と第３軸部との間に係合凹部が形成されている。
【００１２】
本発明において、軸挿通部は、出力軸の軸方向における軸挿通部の一端側を支点にして径方向へ撓むように形成され、付勢部材は、略円筒状に形成されるとともに、付勢部材の内周側に、軸挿通部が挿通され、付勢部材は、軸挿通部の、付勢部材が配置される部分の外径が軸方向における軸挿通部の他端側の外径よりも小さくなるように径方向の内側へ縮んで軸挿通部を付勢することが好ましい。このように構成すると、軸挿通部からの付勢部材の抜けを防止することが可能になる。
【００１３】
本発明において、歯車部材は、径方向における軸挿通部の外側に配置されるとともに最終段歯車がその外周面に形成される略円筒状の外側筒部と、出力軸の軸方向における軸挿通部の一端側と外側筒部の一端側とがまとまるように形成された略円筒状の基端部とを備え、径方向における軸挿通部と外側筒部との間に、付勢部材が配置される配置空間が形成されていることが好ましい。このように構成すると、径方向における軸挿通部の外側に外側筒部が配置され、かつ、径方向における軸挿通部と外側筒部との間に付勢部材が配置されているため、軸方向において歯車部材を小型化することが可能になる。
【００１４】
本発明において、付勢部材は、たとえば、略円筒状に巻回されて形成されたコイルバネ、または、略円筒状に曲げられて形成された板バネである。
【００１５】
本発明において、歯車部材は、樹脂で形成されていることが好ましい。このように構成すると、歯車部材が金属で形成されている場合と比較して、歯車部材のコストを低減することが可能になる。一方で、歯車部材が金属で形成されている場合と比較して、歯車部材が樹脂で形成されている場合には、歯車部材の強度が低下する。しかし、本発明では、付勢部材の付勢力で径方向の内側へ変形する軸挿通部の径方向内側への変形量が出力軸によって抑制されるため、歯車部材の強度が低下しても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。
【００１６】
本発明の出力軸機構は、この出力軸機構を有する減速歯車機構と、モータ本体部とを備える減速機付きモータに用いることができる。この減速機付きモータでは、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用してクラッチが構成されている場合であっても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。また、この減速機付きモータでは、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用して、出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されているため、減速歯車列の途中にクラッチが配置されている場合と比較して、クラッチで伝達可能なトルクの設定が容易になる。すなわち、減速歯車列の途中にクラッチが配置されている場合には、出力軸側から伝達されるトルクと、モータ本体部側から伝達されるトルクとを考慮して、クラッチで伝達可能なトルクを設定する必要があるが、本発明の減速機付きモータでは、出力軸側から伝達されるトルクを考慮して、クラッチで伝達可能なトルクを設定すれば良い。したがって、本発明の減速機付きモータでは、クラッチで伝達可能なトルクの設定が容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明の出力軸機構および減速機付きモータでは、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用して出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている場合であっても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる減速機付きモータの断面図である。
【図２】図１に示す減速機付きモータの概略構成を説明するための概略平面図である。
【図３】図２に示す減速歯車列の構成を説明するための展開図である。
【図４】図１に示す出力軸機構の要部の拡大断面図である。
【図５】図４に示す歯車部材を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は底面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかる出力軸機構の要部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
（減速機付きモータの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる減速機付きモータ１の断面図である。図２は、図１に示す減速機付きモータ１の概略構成を説明するための概略平面図である。図３は、図２に示す減速歯車列１２の構成を説明するための展開図である。なお、図１では、図２のＥ−Ｅ断面に相当する断面が図示されている。
【００２１】
本形態の減速機付きモータ１（以下、「モータ１」とする。）は、モータ本体部２と、減速歯車機構３とを備えている。モータ本体部２は、いわゆるＰＭ型のステッピングモータである。このモータ本体部２は、回転軸５と、回転軸５に固定される駆動用磁石６と、駆動用磁石６の径方向の外側に対向配置される極歯７と、極歯７が一部に形成されるステータコア８と、ボビン９を介してステータコア８に巻回される駆動用コイル１０とを備えている。
【００２２】
減速歯車機構３は、モータ１の出力軸１１と、減速歯車列１２とを備えている。減速歯車列１２は、図３に示すように、回転軸５の出力端側に配置され回転軸５と一緒に回転する小歯車１５と、小歯車１５と噛み合う大歯車１６と、大歯車１６と一体で形成される小歯車１７と、小歯車１７と噛み合う大歯車１８と、大歯車１８と一体で形成される小歯車１９と、小歯車１９と噛み合う大歯車２０と、大歯車２０と一体で形成される小歯車２１と、小歯車２１と噛み合う大歯車２２と、大歯車２２と一体で形成される小歯車２３と、小歯車２３と噛み合う最終段歯車２４とによって構成されている。なお、本形態では、回転軸５と小歯車１５とが一体で形成されている。
【００２３】
大歯車１６および小歯車１７が形成される歯車部材の中心には、固定軸２５が挿通され、大歯車１８および小歯車１９が形成される歯車部材の中心には、固定軸２６が挿通され、大歯車２０および小歯車２１が形成される歯車部材の中心には、固定軸２７が挿通され、大歯車２２および小歯車２３が形成される歯車部材の中心には、固定軸２８が挿通されている。固定軸２５〜２８は、モータ１のフレームに固定されている。
【００２４】
最終段歯車２４は、歯車部材３０に形成されている。歯車部材３０は、出力軸１１に取り付けられている。本形態では、出力軸１１の外周面の一部と歯車部材３０の内周面の一部とを所定の接触圧で接触させるための付勢部材としてのコイルバネ３１、出力軸１１および歯車部材３０等によって、減速歯車機構３の出力軸機構３２が構成されている。以下、この出力軸機構３２の構成を説明する。
【００２５】
（出力軸機構の構成）
図４は、図１に示す出力軸機構３２の要部の拡大断面図である。図５は、図４に示す歯車部材３０を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は底面図である。なお、図５（Ａ）では、図５（Ｂ）のＦ−Ｆ断面が図示されている。また、以下の説明では、図４の上側を「上」側、図４の下側を「下」側とする。
【００２６】
出力軸１１は、樹脂で形成されている。たとえば、出力軸１１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成されている。また、出力軸１１は、図１に示すように、段付きの円柱状に形成されており、上下方向を軸方向として、配置されている。この出力軸１１は、モータ１のフレームの上面から上側へ突出する突出部１１ａを備えている。突出部１１ａには、モータ１によって駆動される駆動対象物へモータ１の動力を伝達するための平面状の動力伝達面１１ｂが形成されている。なお、出力軸１１は、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の他の樹脂で形成されても良い。
【００２７】
突出部１１ａの下側には、歯車部材３０が取り付けられる歯車取付部１１ｃが形成されている。歯車取付部１１ｃは、突出部１１ａよりも外径の小さな第１軸部１１ｄと、第１軸部１１ｄよりも外径の小さな第２軸部１１ｅと、第２軸部１１ｅよりも外径の大きな第３軸部１１ｆとを備えている。第１軸部１１ｄと第２軸部１１ｅと第３軸部１１ｆとは、上側からこの順番で配置されており、出力軸１１の軸方向における第１軸部１１ｄと第３軸部１１ｆとの間には、歯車部材３０に形成される後述の凸部３０ｆが係合する係合凹部１１ｇが形成されている。すなわち、歯車取付部１１ｃの外周面には、径方向の内側へ窪む係合凹部１１ｇが全周に亘って形成されている。
【００２８】
第１軸部１１ｄと第２軸部１１ｅとの間には、下側に向かうにしたがって外径が次第に小さくなるテーパ部１１ｈが形成されている。第３軸部１１ｆの外径は、第１軸部１１ｄの外径よりも小さくなっている。また、第３軸部１１ｆの外周面は、ドーナツの表面のように縦方向の曲率と横方向の曲率とが異なる（具体的には、出力軸１１の径方向の曲率と上下方向の曲率とが異なる）円環面（トロイダル面）となっている。
【００２９】
歯車取付部１１ｃの下側には、第３軸部１１ｆよりも外径の小さな第４軸部１１ｊが形成されている。第４軸部１１ｊの外径は、第２軸部１１ｅの外径とほぼ等しくなっている。第４軸部１１ｊの下側には、第４軸部１１ｊよりも外径の小さな第５軸部１１ｋが形成されている。第５軸部１１ｋは、図１に示すように、モータ１のフレームに形成される軸受３４に回転可能に支持されている。
【００３０】
歯車部材３０は、樹脂で形成されている。たとえば、歯車部材３０は、ポリアセタールで形成されている。また、歯車部材３０は、全体として段付きの略円筒状に形成されている。この歯車部材３０は、出力軸１１の下端側が挿通される軸挿通部３０ａを備えている。また、歯車部材３０は、径方向における軸挿通部３０ａの外側に配置される略円筒状の外側筒部３０ｂと、軸挿通部３０ａの上端側と外側筒部３０ｂの上端側とがまとまるように形成された略円筒状の基端部３０ｃとを備えている。
【００３１】
なお、歯車部材３０は、ポリアセタール以外の樹脂で形成されても良い。ただし、後述のように、本形態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との摩擦力を利用して、出力軸１１と歯車部材３０との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されているため、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面とが張り付かないように、出力軸１１と歯車部材３０とは、異なる樹脂で形成されることが好ましい。
【００３２】
軸挿通部３０ａは、スリット３０ｄを有する略円筒状に形成されており、軸方向（上下方向）から見たときの形状が略円弧状となる２個の曲面部３０ｅを備えている。スリット３０ｄは、軸挿通部３０ａの下端から上側に向かって所定の範囲に形成されている。また、スリット３０ｄは、１８０°ピッチで２箇所に形成されている。軸挿通部３０ａは、径方向に弾性変形可能となっている。具体的には、軸挿通部３０ａは、その上端側を支点にして径方向へ撓むことが可能となっている。すなわち、曲面部３０ｅは、その上端を支点にして径方向へ撓むことが可能となっている。また、径方向へ変形していないときの軸挿通部３０ａの内径は、出力軸１１の第１軸部１１ｄの外径よりも若干小さくなっている。
【００３３】
軸挿通部３０ａの下端（すなわち、曲面部３０ｅの下端）には、径方向の内側へ突出する凸部３０ｆが形成されている。すなわち、軸挿通部３０ａの下端部分の内径は、軸挿通部３０ａの他の部分の内径よりも小さくなっている。また、凸部３０ｆは、略円弧状に形成されている。軸挿通部３０ａが径方向へ変形していないときの凸部３０ｆの先端（すなわち、曲面部３０ｅの下端部分の内周面）３０ｊの内径は、第２軸部１１ｅの外径と略等しくなっている。軸挿通部３０ａの下端部分の外周面は、下側に向かうにしたがって外径が小さくなるテーパ面３０ｇとなっている。
【００３４】
外側筒部３０ｂの外周面には、最終段歯車２４が形成されている。外側筒部３０ｂの内径は、軸挿通部３０ａの外径よりも大きくなっており、径方向における軸挿通部３０ａと外側筒部３０ｂとの間には、コイルバネ３１が配置される配置空間３０ｈが形成されている。
【００３５】
基端部３０ｃの外径は、外側筒部３０ｂの外径よりも小さくなっている。また、基端部３０ｃの外径は、出力軸１１の突出部１１ａの外径と略等しくなっている。基端部３０ｃの下端側の内径は、出力軸１１の第１軸部１１ｄの外径よりも大きくなっている。また、基端部３０ｃの上端側の内径は、上側に向かうにしたがって次第に大きくなっている。
【００３６】
コイルバネ３１は、略円筒状に巻回されて形成されている。このコイルバネ３１は、配置空間３０ｈに配置されている。すなわち、軸挿通部３０ａは、コイルバネ３１の内周側に挿通されている。配置空間３０ｈに配置されたコイルバネ３１は、軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢している。具体的には、配置空間３０ｈに配置されていないときのコイルバネ３１の内径は軸挿通部３０ａの外径よりも小さくなっており、配置空間３０ｈに配置されたコイルバネ３１は、その径方向の内側に縮むことで、軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢している。また、コイルバネ３１の軸方向の長さは、配置空間３０ｈの軸方向の長さよりも短くなっており、コイルバネ３１の下端は、軸挿通部３０ａのテーパ面３０ｇよりも上側に配置されている。
【００３７】
本形態では、コイルバネ３１が配置空間３０ｈに配置されていない状態の歯車部材３０の上側から出力軸１１の下端側が歯車部材３０の内周側に挿通され、その後、コイルバネ３１が配置空間３０ｈに配置されることで、歯車部材３０が出力軸１１に取り付けられる。あるいは、コイルバネ３１が配置空間３０ｈに配置された状態の歯車部材３０の上側から出力軸１１の下端側が歯車部材３０の内周側に挿通されることで、歯車部材３０が出力軸１１に取り付けられる。出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、出力軸１１の歯車取付部１１ｃは、歯車部材３０の内周側に配置されている。具体的には、軸挿通部３０ａおよび基端部３０ｃの内周側に第１軸部１１ｄが配置され、歯車部材３０の凸部３０ｆが出力軸１１の係合凹部１１ｇに係合している。
【００３８】
また、出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面とが所定の接触圧で接触するように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されている。本形態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との摩擦力を利用して、出力軸１１と歯車部材３０との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている。なお、本形態では、上述のように、径方向へ変形していないときの軸挿通部３０ａの内径は、出力軸１１の第１軸部１１ｄの外径よりも若干小さくなっており、第１軸部１１ｄは、軸挿通部３０ａに圧入されている。また、第１軸部１１ｄが軸挿通部３０ａに圧入されることで、出力軸１１と歯車部材３０とが連結されている。
【００３９】
また、出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、係合凹部１１ｇの底面（すなわち、第２軸部１１ｅの外周面）１１ｍに、凸部３０ｆの先端３０ｊが所定の接触圧で接触するように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されている。さらに、出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、軸挿通部３０ａのコイルバネ３１が配置される部分の外径が軸挿通部３０ａの下端側の外径よりも小さくなるように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されている。
【００４０】
また、出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、出力軸１１の突出部１１ａと歯車取付部１１ｃとの間の段差面と、歯車部材３０の基端部３０ｃの上端面とは、当接するか、あるいは、わずかな隙間を介して互いに対向している。突出部１１ａの下端側の外周面と基端部３０ｃの上端側の外周面とは、モータ１のフレームに形成される軸受３５の内周面に接触している。すなわち、突出部１１ａの下端側の外周面と基端部３０ｃの上端側の外周面とは、軸受３５に直接、支持されている。軸受３５が形成されるフレームは金属で形成されている。
【００４１】
なお、出力軸１１の下端側を歯車部材３０に挿通する際には、凸部３０ｆの先端３０ｊの内径よりも外径の大きな第３軸部１１ｆが凸部３０ｆの内周側を通過するが、本形態では、第３軸部１１ｆの外周面が円環面となっているため、第３軸部１１ｆは凸部３０ｆの内周側をスムーズに通過する。また、コイルバネ３１を配置空間３０ｈに配置する際には、配置空間３０ｈに配置されていないときの内径が軸挿通部３０ａの外径より小さいコイルバネ３１の内周側に軸挿通部３０ａを挿通するが、本形態では、軸挿通部３０ａの下端部分の外周面がテーパ面３０ｇとなっているため、コイルバネ３１の内周側に軸挿通部３０ａをスムーズに挿通することができる。
【００４２】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、歯車部材３０の軸挿通部３０ａの内周側に出力軸１１の第１軸部１１ｄが配置されており、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面とが所定の接触圧で接触するように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されている。そのため、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との接触圧を高めても、第１軸部１１ｄによって、軸挿通部３０ａの径方向内側への変形量が抑制される。したがって、本形態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との接触圧を高めても、歯車部材３０の割れを防止することが可能になる。
【００４３】
また、本形態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との接触圧を高めても、第１軸部１１ｄによって、軸挿通部３０ａの径方向内側への変形量が抑制されるため、比較的安価ではあるが強度が低下しやすい樹脂で歯車部材３０が形成されていても、歯車部材３０の割れを防止することが可能になる。
【００４４】
本形態では、軸挿通部３０ａの下端に径方向の内側へ突出する凸部３０ｆが形成され、出力軸１１には、凸部３０ｆが係合する係合凹部１１ｇが径方向の内側へ窪むように形成されている。そのため、凸部３０ｆと係合凹部１１ｇとによって、歯車部材３０からの出力軸１１の抜け（上方向への抜け）を防止することが可能になる。特に本形態では、係合凹部１１ｇの底面１１ｍに、凸部３０ｆの先端３０ｊが所定の接触圧で接触するように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されているため、凸部３０ｆと係合凹部１１ｇとが確実に係合する。したがって、本形態では、歯車部材３０からの出力軸１１の抜けを確実に防止することが可能になる。
【００４５】
また、本形態では、軸挿通部３０ａのコイルバネ３１が配置される部分の外径が軸挿通部３０ａの下端側の外径よりも小さくなるように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されているため、軸挿通部３０ａからのコイルバネ３１の抜けを防止することが可能になる。
【００４６】
本形態では、凸部３０ｆが係合凹部１１ｇに係合しており、かつ、出力軸１１の突出部１１ａと歯車取付部１１ｃとの間の段差面と、歯車部材３０の基端部３０ｃの上端面とが、当接するか、あるいは、わずかな隙間を介して互いに対向している。そのため、本形態では、凸部３０ｆおよび係合凹部１１ｇ等によって、軸方向における出力軸１１と歯車部材３０との位置決めを行うことが可能になる。
【００４７】
本形態では、径方向における軸挿通部３０ａの外側に外側筒部３０ｂが配置され、かつ、径方向における軸挿通部３０ａと外側筒部３０ｂとの間にコイルバネ３１が配置される配置空間３０ｈが形成されている。そのため、軸方向において歯車部材３０を小型化することが可能になる。
【００４８】
本形態では、歯車部材３０の基端部３０ｃの上端側の外周面が軸受３５の内周面に接触しており、歯車部材３０が軸受３５に直接、支持されている。そのため、歯車部材３０に形成される最終段歯車２４をスムーズに回転させることが可能になる。したがって、本形態では、減速歯車列１２をスムーズに回転させることが可能になる。また、本形態では、基端部３０ｃの下端側の内径が、出力軸１１の第１軸部１１ｄの外径よりも大きくなっているため、歯車部材３０の内周側に第１軸部１１ｄが配置されても、基端部３０ｃの外径が径方向の外側へ膨らむことはない。したがって、本形態では、歯車部材３０が適切に回転するように、軸受３５によって、歯車部材３０を支持することができる。
【００４９】
本形態では、出力軸１１と歯車部材３０との間の摩擦力を利用して、出力軸１１と歯車部材３０との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている。そのため、減速歯車列１２の途中にクラッチが配置されている場合と比較して、クラッチで伝達可能なトルクの設定が容易になる。すなわち、減速歯車列１２の途中にクラッチが配置されている場合には、出力軸１１側から伝達されるトルクと、モータ本体部２側から伝達されるトルクとを考慮して、クラッチで伝達可能なトルクを設定する必要があるが、本形態では、出力軸１１側から伝達されるトルクを考慮して、クラッチで伝達可能なトルクを設定すれば良いため、クラッチで伝達可能なトルクの設定が容易になる。
【００５０】
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
【００５１】
上述した形態では、軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢する付勢部材は、コイルバネ３１である。この他にもたとえば、軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢する付勢部材は、図６に示すように、ステンレス鋼板等の金属製の薄板が略円筒状に曲げられて形成された板バネ（ロールバネ）５１であっても良い。この場合には、配置空間３０ｈに配置されていないときの板バネ５１の内径は、軸挿通部３０ａの外径よりも小さく形成されている。なお、付勢部材がコイルバネ３１である場合と比較して、付勢部材が板バネ５１である場合には、軸挿通部３０ａの軸方向において、軸挿通部３０ａに対する径方向内側への付勢力を均等に作用させやすくなる。
【００５２】
上述した形態では、出力軸１１の突出部１１ａの下端側の外周面と、歯車部材３０の基端部３０ｃの上端側の外周面とが軸受３５の内周面に接触している。この他にもたとえば、出力軸１１の突出部１１ａの下端側の外周面のみが軸受３５の内周面に接触するように、出力軸１１および歯車部材３０が形成されても良い。
【００５３】
上述した形態では、歯車部材３０は、樹脂で形成されているが、歯車部材３０は、金属で形成されても良い。また、上述した形態では、モータ本体部２は、ステッピングモータであるが、モータ本体部２は、ステッピングモータ以外のモータであっても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１ モータ（減速機付きモータ）
２ モータ本体部
３ 減速歯車機構
１１ 出力軸
１１ｄ 第１軸部
１１ｅ 第２軸部
１１ｆ 第３軸部
１１ｇ 係合凹部
１１ｍ 係合凹部の底面
１２ 減速歯車列
２４ 最終段歯車
３０ 歯車部材
３０ａ 軸挿通部
３０ｂ 外側筒部
３０ｃ 基端部
３０ｆ 凸部
３０ｈ 配置空間
３０ｊ 凸部の先端
３１ コイルバネ（付勢部材）
３２ 出力軸機構
３５ 軸受
５１ 板バネ（付勢部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速歯車列を有する減速歯車機構の出力軸機構に関する。また、本発明は、この出力軸機構を備える減速機付きモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、減速歯車列を有する減速機付きモータとして、出力軸にクラッチが設けられたクラッチ付きのモータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のモータでは、出力軸は、軸部材と歯車部材とスプリングとを備えている。軸部材の一端側には、軸部と、軸部の外周側に配置される可撓部とが形成されており、径方向における軸部と可撓部との間の空間にスプリングが配置されている。歯車部材は、略円筒状に形成されており、その外周面に、平歯車が形成されている。特許文献１に記載のモータでは、スプリングによって可撓部を径方向の外側へ押し広げることで、可撓部の外周面と歯車部材の内周面とを所定の接触圧で接触させており、可撓部の外周面と歯車部材の内周面との摩擦力を利用してクラッチが構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４３６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のモータでは、可撓部を径方向の外側へ押し広げることで、可撓部の外周面と歯車部材の内周面とを所定の接触圧で接触させているため、歯車部材には径方向の外側へ向かって応力が作用している。したがって、このモータの場合、可撓部の外周面と歯車部材の内周面との接触圧が大きくなると、歯車部材の径方向外側への変形量が大きくなり、その結果、歯車部材が割れやすくなる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用して出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている場合であっても、歯車部材の割れを防止することが可能な減速歯車機構の出力軸機構を提供することにある。また、本発明の課題は、この出力軸機構を有する減速歯車機構を備える減速機付きモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の出力軸機構は、減速歯車列を有する減速歯車機構の出力軸機構であって、出力軸と、出力軸がその内周側へ挿通されるとともに出力軸の径方向へ弾性変形可能な軸挿通部と減速歯車列の最終段歯車とが形成される歯車部材と、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面とが所定の接触圧で接触するように軸挿通部を径方向の内側へ付勢する付勢部材とを備え、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との摩擦力を利用して、出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の出力軸機構では、歯車部材を構成する軸挿通部の内周側に出力軸が挿通され、かつ、付勢部材によって、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面とが所定の接触圧で接触するように軸挿通部が径方向の内側へ付勢されており、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との摩擦力を利用して、出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている。そのため、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との接触圧を高めても、出力軸によって、軸挿通部の径方向内側への変形量が抑制される。したがって、本発明では、軸挿通部の内周面と出力軸の外周面との接触圧を高めても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。このように、本発明では、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用して出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている場合であっても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。
【０００８】
本発明において、歯車部材には、径方向の内側へ突出する凸部が形成され、出力軸の外周面には、凸部が係合する係合凹部が径方向の内側へ窪むように形成されていることが好ましい。このように構成すると、凸部と係合凹部とによって、歯車部材からの出力軸の抜けを防止することが可能になる。また、凸部と係合凹部とによって、軸方向における出力軸と歯車部材との位置決めを行うことが可能になる。
【０００９】
本発明において、凸部は、軸挿通部に形成され、軸挿通部は、付勢部材の付勢力によって、係合凹部の底面に凸部の先端が接触するように弾性変形することが好ましい。このように構成すると、付勢部材の付勢力によって、凸部と係合凹部とが確実に係合する。したがって、凸部と係合凹部とによって、歯車部材からの出力軸の抜けを確実に防止することが可能になる。
【００１０】
また、この場合には、たとえば、軸挿通部は、出力軸の軸方向における軸挿通部の一端側を支点にして径方向へ撓むように形成され、凸部は、軸方向における軸挿通部の他端に形成され、付勢部材は、略円筒状に形成されるとともに、付勢部材の内周側に、軸挿通部が挿通され、付勢部材は、径方向の内側へ縮んで軸挿通部を付勢する。
【００１１】
本発明において、たとえば、出力軸は、所定の外径で形成される第１軸部と、第１軸部よりも外径の小さな第２軸部と、第２軸部よりも外径の大きな第３軸部とを備え、第１軸部と第２軸部と第３軸部とは、出力軸の軸方向においてこの順番で配置され、軸方向における第１軸部と第３軸部との間に係合凹部が形成されている。
【００１２】
本発明において、軸挿通部は、出力軸の軸方向における軸挿通部の一端側を支点にして径方向へ撓むように形成され、付勢部材は、略円筒状に形成されるとともに、付勢部材の内周側に、軸挿通部が挿通され、付勢部材は、軸挿通部の、付勢部材が配置される部分の外径が軸方向における軸挿通部の他端側の外径よりも小さくなるように径方向の内側へ縮んで軸挿通部を付勢することが好ましい。このように構成すると、軸挿通部からの付勢部材の抜けを防止することが可能になる。
【００１３】
本発明において、歯車部材は、径方向における軸挿通部の外側に配置されるとともに最終段歯車がその外周面に形成される略円筒状の外側筒部と、出力軸の軸方向における軸挿通部の一端側と外側筒部の一端側とがまとまるように形成された略円筒状の基端部とを備え、径方向における軸挿通部と外側筒部との間に、付勢部材が配置される配置空間が形成されていることが好ましい。このように構成すると、径方向における軸挿通部の外側に外側筒部が配置され、かつ、径方向における軸挿通部と外側筒部との間に付勢部材が配置されているため、軸方向において歯車部材を小型化することが可能になる。
【００１４】
本発明において、付勢部材は、たとえば、略円筒状に巻回されて形成されたコイルバネ、または、略円筒状に曲げられて形成された板バネである。
【００１５】
本発明において、歯車部材は、樹脂で形成されていることが好ましい。このように構成すると、歯車部材が金属で形成されている場合と比較して、歯車部材のコストを低減することが可能になる。一方で、歯車部材が金属で形成されている場合と比較して、歯車部材が樹脂で形成されている場合には、歯車部材の強度が低下する。しかし、本発明では、付勢部材の付勢力で径方向の内側へ変形する軸挿通部の径方向内側への変形量が出力軸によって抑制されるため、歯車部材の強度が低下しても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。
【００１６】
本発明の出力軸機構は、この出力軸機構を有する減速歯車機構と、モータ本体部とを備える減速機付きモータに用いることができる。この減速機付きモータでは、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用してクラッチが構成されている場合であっても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。また、この減速機付きモータでは、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用して、出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されているため、減速歯車列の途中にクラッチが配置されている場合と比較して、クラッチで伝達可能なトルクの設定が容易になる。すなわち、減速歯車列の途中にクラッチが配置されている場合には、出力軸側から伝達されるトルクと、モータ本体部側から伝達されるトルクとを考慮して、クラッチで伝達可能なトルクを設定する必要があるが、本発明の減速機付きモータでは、出力軸側から伝達されるトルクを考慮して、クラッチで伝達可能なトルクを設定すれば良い。したがって、本発明の減速機付きモータでは、クラッチで伝達可能なトルクの設定が容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明の出力軸機構および減速機付きモータでは、出力軸と歯車部材との間の摩擦力を利用して出力軸と歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている場合であっても、歯車部材の割れを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる減速機付きモータの断面図である。
【図２】図１に示す減速機付きモータの概略構成を説明するための概略平面図である。
【図３】図２に示す減速歯車列の構成を説明するための展開図である。
【図４】図１に示す出力軸機構の要部の拡大断面図である。
【図５】図４に示す歯車部材を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は底面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかる出力軸機構の要部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
（減速機付きモータの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる減速機付きモータ１の断面図である。図２は、図１に示す減速機付きモータ１の概略構成を説明するための概略平面図である。図３は、図２に示す減速歯車列１２の構成を説明するための展開図である。なお、図１では、図２のＥ−Ｅ断面に相当する断面が図示されている。
【００２１】
本形態の減速機付きモータ１（以下、「モータ１」とする。）は、モータ本体部２と、減速歯車機構３とを備えている。モータ本体部２は、いわゆるＰＭ型のステッピングモータである。このモータ本体部２は、回転軸５と、回転軸５に固定される駆動用磁石６と、駆動用磁石６の径方向の外側に対向配置される極歯７と、極歯７が一部に形成されるステータコア８と、ボビン９を介してステータコア８に巻回される駆動用コイル１０とを備えている。
【００２２】
減速歯車機構３は、モータ１の出力軸１１と、減速歯車列１２とを備えている。減速歯車列１２は、図３に示すように、回転軸５の出力端側に配置され回転軸５と一緒に回転する小歯車１５と、小歯車１５と噛み合う大歯車１６と、大歯車１６と一体で形成される小歯車１７と、小歯車１７と噛み合う大歯車１８と、大歯車１８と一体で形成される小歯車１９と、小歯車１９と噛み合う大歯車２０と、大歯車２０と一体で形成される小歯車２１と、小歯車２１と噛み合う大歯車２２と、大歯車２２と一体で形成される小歯車２３と、小歯車２３と噛み合う最終段歯車２４とによって構成されている。なお、本形態では、回転軸５と小歯車１５とが一体で形成されている。
【００２３】
大歯車１６および小歯車１７が形成される歯車部材の中心には、固定軸２５が挿通され、大歯車１８および小歯車１９が形成される歯車部材の中心には、固定軸２６が挿通され、大歯車２０および小歯車２１が形成される歯車部材の中心には、固定軸２７が挿通され、大歯車２２および小歯車２３が形成される歯車部材の中心には、固定軸２８が挿通されている。固定軸２５〜２８は、モータ１のフレームに固定されている。
【００２４】
最終段歯車２４は、歯車部材３０に形成されている。歯車部材３０は、出力軸１１に取り付けられている。本形態では、出力軸１１の外周面の一部と歯車部材３０の内周面の一部とを所定の接触圧で接触させるための付勢部材としてのコイルバネ３１、出力軸１１および歯車部材３０等によって、減速歯車機構３の出力軸機構３２が構成されている。以下、この出力軸機構３２の構成を説明する。
【００２５】
（出力軸機構の構成）
図４は、図１に示す出力軸機構３２の要部の拡大断面図である。図５は、図４に示す歯車部材３０を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は底面図である。なお、図５（Ａ）では、図５（Ｂ）のＦ−Ｆ断面が図示されている。また、以下の説明では、図４の上側を「上」側、図４の下側を「下」側とする。
【００２６】
出力軸１１は、樹脂で形成されている。たとえば、出力軸１１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成されている。また、出力軸１１は、図１に示すように、段付きの円柱状に形成されており、上下方向を軸方向として、配置されている。この出力軸１１は、モータ１のフレームの上面から上側へ突出する突出部１１ａを備えている。突出部１１ａには、モータ１によって駆動される駆動対象物へモータ１の動力を伝達するための平面状の動力伝達面１１ｂが形成されている。なお、出力軸１１は、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の他の樹脂で形成されても良い。
【００２７】
突出部１１ａの下側には、歯車部材３０が取り付けられる歯車取付部１１ｃが形成されている。歯車取付部１１ｃは、突出部１１ａよりも外径の小さな第１軸部１１ｄと、第１軸部１１ｄよりも外径の小さな第２軸部１１ｅと、第２軸部１１ｅよりも外径の大きな第３軸部１１ｆとを備えている。第１軸部１１ｄと第２軸部１１ｅと第３軸部１１ｆとは、上側からこの順番で配置されており、出力軸１１の軸方向における第１軸部１１ｄと第３軸部１１ｆとの間には、歯車部材３０に形成される後述の凸部３０ｆが係合する係合凹部１１ｇが形成されている。すなわち、歯車取付部１１ｃの外周面には、径方向の内側へ窪む係合凹部１１ｇが全周に亘って形成されている。
【００２８】
第１軸部１１ｄと第２軸部１１ｅとの間には、下側に向かうにしたがって外径が次第に小さくなるテーパ部１１ｈが形成されている。第３軸部１１ｆの外径は、第１軸部１１ｄの外径よりも小さくなっている。また、第３軸部１１ｆの外周面は、ドーナツの表面のように縦方向の曲率と横方向の曲率とが異なる（具体的には、出力軸１１の径方向の曲率と上下方向の曲率とが異なる）円環面（トロイダル面）となっている。
【００２９】
歯車取付部１１ｃの下側には、第３軸部１１ｆよりも外径の小さな第４軸部１１ｊが形成されている。第４軸部１１ｊの外径は、第２軸部１１ｅの外径とほぼ等しくなっている。第４軸部１１ｊの下側には、第４軸部１１ｊよりも外径の小さな第５軸部１１ｋが形成されている。第５軸部１１ｋは、図１に示すように、モータ１のフレームに形成される軸受３４に回転可能に支持されている。
【００３０】
歯車部材３０は、樹脂で形成されている。たとえば、歯車部材３０は、ポリアセタールで形成されている。また、歯車部材３０は、全体として段付きの略円筒状に形成されている。この歯車部材３０は、出力軸１１の下端側が挿通される軸挿通部３０ａを備えている。また、歯車部材３０は、径方向における軸挿通部３０ａの外側に配置される略円筒状の外側筒部３０ｂと、軸挿通部３０ａの上端側と外側筒部３０ｂの上端側とがまとまるように形成された略円筒状の基端部３０ｃとを備えている。
【００３１】
なお、歯車部材３０は、ポリアセタール以外の樹脂で形成されても良い。ただし、後述のように、本形態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との摩擦力を利用して、出力軸１１と歯車部材３０との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されているため、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面とが張り付かないように、出力軸１１と歯車部材３０とは、異なる樹脂で形成されることが好ましい。
【００３２】
軸挿通部３０ａは、スリット３０ｄを有する略円筒状に形成されており、軸方向（上下方向）から見たときの形状が略円弧状となる２個の曲面部３０ｅを備えている。スリット３０ｄは、軸挿通部３０ａの下端から上側に向かって所定の範囲に形成されている。また、スリット３０ｄは、１８０°ピッチで２箇所に形成されている。軸挿通部３０ａは、径方向に弾性変形可能となっている。具体的には、軸挿通部３０ａは、その上端側を支点にして径方向へ撓むことが可能となっている。すなわち、曲面部３０ｅは、その上端を支点にして径方向へ撓むことが可能となっている。また、径方向へ変形していないときの軸挿通部３０ａの内径は、出力軸１１の第１軸部１１ｄの外径よりも若干小さくなっている。
【００３３】
軸挿通部３０ａの下端（すなわち、曲面部３０ｅの下端）には、径方向の内側へ突出する凸部３０ｆが形成されている。すなわち、軸挿通部３０ａの下端部分の内径は、軸挿通部３０ａの他の部分の内径よりも小さくなっている。また、凸部３０ｆは、略円弧状に形成されている。軸挿通部３０ａが径方向へ変形していないときの凸部３０ｆの先端（すなわち、曲面部３０ｅの下端部分の内周面）３０ｊの内径は、第２軸部１１ｅの外径と略等しくなっている。軸挿通部３０ａの下端部分の外周面は、下側に向かうにしたがって外径が小さくなるテーパ面３０ｇとなっている。
【００３４】
外側筒部３０ｂの外周面には、最終段歯車２４が形成されている。外側筒部３０ｂの内径は、軸挿通部３０ａの外径よりも大きくなっており、径方向における軸挿通部３０ａと外側筒部３０ｂとの間には、コイルバネ３１が配置される配置空間３０ｈが形成されている。
【００３５】
基端部３０ｃの外径は、外側筒部３０ｂの外径よりも小さくなっている。また、基端部３０ｃの外径は、出力軸１１の突出部１１ａの外径と略等しくなっている。基端部３０ｃの下端側の内径は、出力軸１１の第１軸部１１ｄの外径よりも大きくなっている。また、基端部３０ｃの上端側の内径は、上側に向かうにしたがって次第に大きくなっている。
【００３６】
コイルバネ３１は、略円筒状に巻回されて形成されている。このコイルバネ３１は、配置空間３０ｈに配置されている。すなわち、軸挿通部３０ａは、コイルバネ３１の内周側に挿通されている。配置空間３０ｈに配置されたコイルバネ３１は、軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢している。具体的には、配置空間３０ｈに配置されていないときのコイルバネ３１の内径は軸挿通部３０ａの外径よりも小さくなっており、配置空間３０ｈに配置されたコイルバネ３１は、その径方向の内側に縮むことで、軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢している。また、コイルバネ３１の軸方向の長さは、配置空間３０ｈの軸方向の長さよりも短くなっており、コイルバネ３１の下端は、軸挿通部３０ａのテーパ面３０ｇよりも上側に配置されている。
【００３７】
本形態では、コイルバネ３１が配置空間３０ｈに配置されていない状態の歯車部材３０の上側から出力軸１１の下端側が歯車部材３０の内周側に挿通され、その後、コイルバネ３１が配置空間３０ｈに配置されることで、歯車部材３０が出力軸１１に取り付けられる。あるいは、コイルバネ３１が配置空間３０ｈに配置された状態の歯車部材３０の上側から出力軸１１の下端側が歯車部材３０の内周側に挿通されることで、歯車部材３０が出力軸１１に取り付けられる。出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、出力軸１１の歯車取付部１１ｃは、歯車部材３０の内周側に配置されている。具体的には、軸挿通部３０ａおよび基端部３０ｃの内周側に第１軸部１１ｄが配置され、歯車部材３０の凸部３０ｆが出力軸１１の係合凹部１１ｇに係合している。
【００３８】
また、出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面とが所定の接触圧で接触するように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されている。本形態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との摩擦力を利用して、出力軸１１と歯車部材３０との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている。なお、本形態では、上述のように、径方向へ変形していないときの軸挿通部３０ａの内径は、出力軸１１の第１軸部１１ｄの外径よりも若干小さくなっており、第１軸部１１ｄは、軸挿通部３０ａに圧入されている。また、第１軸部１１ｄが軸挿通部３０ａに圧入されることで、出力軸１１と歯車部材３０とが連結されている。
【００３９】
また、出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、係合凹部１１ｇの底面（すなわち、第２軸部１１ｅの外周面）１１ｍに、凸部３０ｆの先端３０ｊが所定の接触圧で接触するように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されている。さらに、出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、軸挿通部３０ａのコイルバネ３１が配置される部分の外径が軸挿通部３０ａの下端側の外径よりも小さくなるように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されている。
【００４０】
また、出力軸１１に歯車部材３０が取り付けられた状態では、出力軸１１の突出部１１ａと歯車取付部１１ｃとの間の段差面と、歯車部材３０の基端部３０ｃの上端面とは、当接するか、あるいは、わずかな隙間を介して互いに対向している。突出部１１ａの下端側の外周面と基端部３０ｃの上端側の外周面とは、モータ１のフレームに形成される軸受３５の内周面に接触している。すなわち、突出部１１ａの下端側の外周面と基端部３０ｃの上端側の外周面とは、軸受３５に直接、支持されている。軸受３５が形成されるフレームは金属で形成されている。
【００４１】
なお、出力軸１１の下端側を歯車部材３０に挿通する際には、凸部３０ｆの先端３０ｊの内径よりも外径の大きな第３軸部１１ｆが凸部３０ｆの内周側を通過するが、本形態では、第３軸部１１ｆの外周面が円環面となっているため、第３軸部１１ｆは凸部３０ｆの内周側をスムーズに通過する。また、コイルバネ３１を配置空間３０ｈに配置する際には、配置空間３０ｈに配置されていないときの内径が軸挿通部３０ａの外径より小さいコイルバネ３１の内周側に軸挿通部３０ａを挿通するが、本形態では、軸挿通部３０ａの下端部分の外周面がテーパ面３０ｇとなっているため、コイルバネ３１の内周側に軸挿通部３０ａをスムーズに挿通することができる。
【００４２】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、歯車部材３０の軸挿通部３０ａの内周側に出力軸１１の第１軸部１１ｄが配置されており、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面とが所定の接触圧で接触するように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されている。そのため、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との接触圧を高めても、第１軸部１１ｄによって、軸挿通部３０ａの径方向内側への変形量が抑制される。したがって、本形態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との接触圧を高めても、歯車部材３０の割れを防止することが可能になる。
【００４３】
また、本形態では、軸挿通部３０ａの内周面と第１軸部１１ｄの外周面との接触圧を高めても、第１軸部１１ｄによって、軸挿通部３０ａの径方向内側への変形量が抑制されるため、比較的安価ではあるが強度が低下しやすい樹脂で歯車部材３０が形成されていても、歯車部材３０の割れを防止することが可能になる。
【００４４】
本形態では、軸挿通部３０ａの下端に径方向の内側へ突出する凸部３０ｆが形成され、出力軸１１には、凸部３０ｆが係合する係合凹部１１ｇが径方向の内側へ窪むように形成されている。そのため、凸部３０ｆと係合凹部１１ｇとによって、歯車部材３０からの出力軸１１の抜け（上方向への抜け）を防止することが可能になる。特に本形態では、係合凹部１１ｇの底面１１ｍに、凸部３０ｆの先端３０ｊが所定の接触圧で接触するように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されているため、凸部３０ｆと係合凹部１１ｇとが確実に係合する。したがって、本形態では、歯車部材３０からの出力軸１１の抜けを確実に防止することが可能になる。
【００４５】
また、本形態では、軸挿通部３０ａのコイルバネ３１が配置される部分の外径が軸挿通部３０ａの下端側の外径よりも小さくなるように、コイルバネ３１の付勢力で、軸挿通部３０ａが径方向の内側へ付勢されているため、軸挿通部３０ａからのコイルバネ３１の抜けを防止することが可能になる。
【００４６】
本形態では、凸部３０ｆが係合凹部１１ｇに係合しており、かつ、出力軸１１の突出部１１ａと歯車取付部１１ｃとの間の段差面と、歯車部材３０の基端部３０ｃの上端面とが、当接するか、あるいは、わずかな隙間を介して互いに対向している。そのため、本形態では、凸部３０ｆおよび係合凹部１１ｇ等によって、軸方向における出力軸１１と歯車部材３０との位置決めを行うことが可能になる。
【００４７】
本形態では、径方向における軸挿通部３０ａの外側に外側筒部３０ｂが配置され、かつ、径方向における軸挿通部３０ａと外側筒部３０ｂとの間にコイルバネ３１が配置される配置空間３０ｈが形成されている。そのため、軸方向において歯車部材３０を小型化することが可能になる。
【００４８】
本形態では、歯車部材３０の基端部３０ｃの上端側の外周面が軸受３５の内周面に接触しており、歯車部材３０が軸受３５に直接、支持されている。そのため、歯車部材３０に形成される最終段歯車２４をスムーズに回転させることが可能になる。したがって、本形態では、減速歯車列１２をスムーズに回転させることが可能になる。また、本形態では、基端部３０ｃの下端側の内径が、出力軸１１の第１軸部１１ｄの外径よりも大きくなっているため、歯車部材３０の内周側に第１軸部１１ｄが配置されても、基端部３０ｃの外径が径方向の外側へ膨らむことはない。したがって、本形態では、歯車部材３０が適切に回転するように、軸受３５によって、歯車部材３０を支持することができる。
【００４９】
本形態では、出力軸１１と歯車部材３０との間の摩擦力を利用して、出力軸１１と歯車部材３０との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されている。そのため、減速歯車列１２の途中にクラッチが配置されている場合と比較して、クラッチで伝達可能なトルクの設定が容易になる。すなわち、減速歯車列１２の途中にクラッチが配置されている場合には、出力軸１１側から伝達されるトルクと、モータ本体部２側から伝達されるトルクとを考慮して、クラッチで伝達可能なトルクを設定する必要があるが、本形態では、出力軸１１側から伝達されるトルクを考慮して、クラッチで伝達可能なトルクを設定すれば良いため、クラッチで伝達可能なトルクの設定が容易になる。
【００５０】
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
【００５１】
上述した形態では、軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢する付勢部材は、コイルバネ３１である。この他にもたとえば、軸挿通部３０ａを径方向の内側へ付勢する付勢部材は、図６に示すように、ステンレス鋼板等の金属製の薄板が略円筒状に曲げられて形成された板バネ（ロールバネ）５１であっても良い。この場合には、配置空間３０ｈに配置されていないときの板バネ５１の内径は、軸挿通部３０ａの外径よりも小さく形成されている。なお、付勢部材がコイルバネ３１である場合と比較して、付勢部材が板バネ５１である場合には、軸挿通部３０ａの軸方向において、軸挿通部３０ａに対する径方向内側への付勢力を均等に作用させやすくなる。
【００５２】
上述した形態では、出力軸１１の突出部１１ａの下端側の外周面と、歯車部材３０の基端部３０ｃの上端側の外周面とが軸受３５の内周面に接触している。この他にもたとえば、出力軸１１の突出部１１ａの下端側の外周面のみが軸受３５の内周面に接触するように、出力軸１１および歯車部材３０が形成されても良い。
【００５３】
上述した形態では、歯車部材３０は、樹脂で形成されているが、歯車部材３０は、金属で形成されても良い。また、上述した形態では、モータ本体部２は、ステッピングモータであるが、モータ本体部２は、ステッピングモータ以外のモータであっても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１ モータ（減速機付きモータ）
２ モータ本体部
３ 減速歯車機構
１１ 出力軸
１１ｄ 第１軸部
１１ｅ 第２軸部
１１ｆ 第３軸部
１１ｇ 係合凹部
１１ｍ 係合凹部の底面
１２ 減速歯車列
２４ 最終段歯車
３０ 歯車部材
３０ａ 軸挿通部
３０ｂ 外側筒部
３０ｃ 基端部
３０ｆ 凸部
３０ｈ 配置空間
３０ｊ 凸部の先端
３１ コイルバネ（付勢部材）
３２ 出力軸機構
３５ 軸受
５１ 板バネ（付勢部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減速歯車列を有する減速歯車機構の出力軸機構であって、
出力軸と、前記出力軸がその内周側へ挿通されるとともに前記出力軸の径方向へ弾性変形可能な軸挿通部と前記減速歯車列の最終段歯車とが形成される歯車部材と、前記軸挿通部の内周面と前記出力軸の外周面とが所定の接触圧で接触するように前記軸挿通部を前記径方向の内側へ付勢する付勢部材とを備え、
前記軸挿通部の内周面と前記出力軸の外周面との摩擦力を利用して、前記出力軸と前記歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されていることを特徴とする出力軸機構。
【請求項２】
前記歯車部材には、前記径方向の内側へ突出する凸部が形成され、
前記出力軸の外周面には、前記凸部が係合する係合凹部が前記径方向の内側へ窪むように形成されていることを特徴とする請求項１記載の出力軸機構。
【請求項３】
前記凸部は、前記軸挿通部に形成され、
前記軸挿通部は、前記付勢部材の付勢力によって、前記係合凹部の底面に前記凸部の先端が接触するように弾性変形することを特徴とする請求項２記載の出力軸機構。
【請求項４】
前記軸挿通部は、前記出力軸の軸方向における前記軸挿通部の一端側を支点にして前記径方向へ撓むように形成され、
前記凸部は、前記軸方向における前記軸挿通部の他端に形成され、
前記付勢部材は、略円筒状に形成されるとともに、前記付勢部材の内周側に、前記軸挿通部が挿通され、
前記付勢部材は、前記径方向の内側へ縮んで前記軸挿通部を付勢することを特徴とする請求項３記載の出力軸機構。
【請求項５】
前記出力軸は、所定の外径で形成される第１軸部と、前記第１軸部よりも外径の小さな第２軸部と、前記第２軸部よりも外径の大きな第３軸部とを備え、
前記第１軸部と前記第２軸部と前記第３軸部とは、前記出力軸の軸方向においてこの順番で配置され、
前記軸方向における前記第１軸部と前記第３軸部との間に前記係合凹部が形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項６】
前記軸挿通部は、前記出力軸の軸方向における前記軸挿通部の一端側を支点にして前記径方向へ撓むように形成され、
前記付勢部材は、略円筒状に形成されるとともに、前記付勢部材の内周側に、前記軸挿通部が挿通され、
前記付勢部材は、前記軸挿通部の、前記付勢部材が配置される部分の外径が前記軸方向における前記軸挿通部の他端側の外径よりも小さくなるように前記径方向の内側へ縮んで前記軸挿通部を付勢することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項７】
前記歯車部材は、前記径方向における前記軸挿通部の外側に配置されるとともに前記最終段歯車がその外周面に形成される略円筒状の外側筒部と、前記出力軸の軸方向における前記軸挿通部の一端側と前記外側筒部の一端側とがまとまるように形成された略円筒状の基端部とを備え、
前記径方向における前記軸挿通部と前記外側筒部との間に、前記付勢部材が配置される配置空間が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項８】
前記付勢部材は、略円筒状に巻回されて形成されたコイルバネ、または、略円筒状に曲げられて形成された板バネであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項９】
前記歯車部材は、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の出力軸機構を有する減速歯車機構と、モータ本体部とを備えることを特徴とする減速機付きモータ。
【請求項１】
減速歯車列を有する減速歯車機構の出力軸機構であって、
出力軸と、前記出力軸がその内周側へ挿通されるとともに前記出力軸の径方向へ弾性変形可能な軸挿通部と前記減速歯車列の最終段歯車とが形成される歯車部材と、前記軸挿通部の内周面と前記出力軸の外周面とが所定の接触圧で接触するように前記軸挿通部を前記径方向の内側へ付勢する付勢部材とを備え、
前記軸挿通部の内周面と前記出力軸の外周面との摩擦力を利用して、前記出力軸と前記歯車部材との間の動力伝達を断続するクラッチが構成されていることを特徴とする出力軸機構。
【請求項２】
前記歯車部材には、前記径方向の内側へ突出する凸部が形成され、
前記出力軸の外周面には、前記凸部が係合する係合凹部が前記径方向の内側へ窪むように形成されていることを特徴とする請求項１記載の出力軸機構。
【請求項３】
前記凸部は、前記軸挿通部に形成され、
前記軸挿通部は、前記付勢部材の付勢力によって、前記係合凹部の底面に前記凸部の先端が接触するように弾性変形することを特徴とする請求項２記載の出力軸機構。
【請求項４】
前記軸挿通部は、前記出力軸の軸方向における前記軸挿通部の一端側を支点にして前記径方向へ撓むように形成され、
前記凸部は、前記軸方向における前記軸挿通部の他端に形成され、
前記付勢部材は、略円筒状に形成されるとともに、前記付勢部材の内周側に、前記軸挿通部が挿通され、
前記付勢部材は、前記径方向の内側へ縮んで前記軸挿通部を付勢することを特徴とする請求項３記載の出力軸機構。
【請求項５】
前記出力軸は、所定の外径で形成される第１軸部と、前記第１軸部よりも外径の小さな第２軸部と、前記第２軸部よりも外径の大きな第３軸部とを備え、
前記第１軸部と前記第２軸部と前記第３軸部とは、前記出力軸の軸方向においてこの順番で配置され、
前記軸方向における前記第１軸部と前記第３軸部との間に前記係合凹部が形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項６】
前記軸挿通部は、前記出力軸の軸方向における前記軸挿通部の一端側を支点にして前記径方向へ撓むように形成され、
前記付勢部材は、略円筒状に形成されるとともに、前記付勢部材の内周側に、前記軸挿通部が挿通され、
前記付勢部材は、前記軸挿通部の、前記付勢部材が配置される部分の外径が前記軸方向における前記軸挿通部の他端側の外径よりも小さくなるように前記径方向の内側へ縮んで前記軸挿通部を付勢することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項７】
前記歯車部材は、前記径方向における前記軸挿通部の外側に配置されるとともに前記最終段歯車がその外周面に形成される略円筒状の外側筒部と、前記出力軸の軸方向における前記軸挿通部の一端側と前記外側筒部の一端側とがまとまるように形成された略円筒状の基端部とを備え、
前記径方向における前記軸挿通部と前記外側筒部との間に、前記付勢部材が配置される配置空間が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項８】
前記付勢部材は、略円筒状に巻回されて形成されたコイルバネ、または、略円筒状に曲げられて形成された板バネであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項９】
前記歯車部材は、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の出力軸機構。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の出力軸機構を有する減速歯車機構と、モータ本体部とを備えることを特徴とする減速機付きモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−６２９６３（Ｐ２０１２−６２９６３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７４６１（Ｐ２０１０−２０７４６１）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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