JP2004346981A - 樹脂製ギヤ - Google Patents

Abstract

【課題】相手ギヤとの噛み合い音をより確実に抑制することができる樹脂製ギヤを提供する。
【解決手段】ウォームホイール１７は、歯部１７ａにおける歯面（ウォームと接触する面）１７ｂの表面において、弾性を有するエラストマ材料よりなる被覆部２１が合成樹脂よりなるホイール本体２２に対して一体形成されて構成される。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、噛み合い音の発生を抑制でき、高い静粛性を要求される減速機構に用いるのに好適な樹脂製ギヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用ワイパモータやパワーウインドモータ等は、モータ本体の回転を減速する減速機構が一体に備えられて構成されており、該減速機構に合成樹脂製のウォームホイールが用いられている。このウォームホイールにおいて、モータ作動時にウォームとの噛み合い音が発生し、モータの静粛性、ひいては車両の静粛性を害してしまう。そこで、例えば、特許文献１にて開示されているように、強化繊維を含む合成樹脂にエラストマ材料を添加してウォームホイールが成形されている。このようにウォームホイールに弾性を有するエラストマ材料を添加することで、該エラストマ材料がウォームから受ける衝撃を吸収するため、互いの衝突音（噛み合い音）が抑制され、静粛性が向上する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１４１４７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献のウォームホイールにおいて、ウォームと接触する面である歯面にはエラストマ材料だけでなく強化繊維も現れるので、ウォームから受ける衝撃を十分に吸収できず、互いの衝突音（噛み合い音）の抑制にまだまだ改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、相手ギヤとの噛み合い音をより確実に抑制することができる樹脂製ギヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、相手ギヤと噛み合う歯部を備えた樹脂製ギヤであって、少なくとも前記歯部における前記相手ギヤと接触する歯面の表面において、弾性を有するエラストマ材料よりなる被覆部が合成樹脂よりなるギヤ本体に対して一体形成されていることをその要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の樹脂製ギヤにおいて、前記歯部の表面全体と、隣接する前記歯部間の谷部の表面と、前記歯部より径方向内側においてギヤの全周にわたって環状をなす周縁部の表面とにおいて、前記被覆部が前記ギヤ本体に一体形成されていることをその要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の樹脂製ギヤにおいて、前記歯面の表面に形成される前記被覆部の厚さは、前記歯部の歯厚の５〜１５［％］となるように設定されていることをその要旨とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂製ギヤは、ウォームホイールであることをその要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の樹脂製ギヤにおいて、前記ウォームホイールにおける前記歯部は、径方向内側に向かって円弧状に凹設されていることをその要旨とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂製ギヤにおいて、前記ギヤ本体は、強化繊維が添加されていることをその要旨とする。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、樹脂製ギヤは、少なくとも歯部における歯面（相手ギヤと接触する面）の表面において、弾性を有するエラストマ材料よりなる被覆部が合成樹脂よりなるギヤ本体に対して一体形成されて構成される。そのため、歯面全体がエラストマ材料よりなる被覆部にて被覆されるので、該被覆部が常に相手ギヤと接触することになり、該被覆部にて相手ギヤから受ける衝撃が十分に吸収される。そのため、衝突音（噛み合い音）がより確実に抑制される。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、歯部の表面全体と、隣接する歯部間の谷部の表面と、歯部より径方向内側においてギヤの全周にわたって環状をなす周縁部の表面とにおいて、被覆部がギヤ本体に一体形成される。ここで、被覆部を少なくとも歯面に設ければ、該被覆部が衝突音の要因となる相手ギヤから受ける衝撃を十分に吸収できるが、歯面以外の各部位をも被覆することで成形する部分が連続するため、成形の際に、被覆部が少なくとも必要な歯面へのエラストマ材料の回り込みが良好となる。そのため、被覆部の成形が容易となるとともに、エラストマ材料の成形圧（射出圧）を小さく設定でき、該被覆部を成形するための成形機の小型化を図ることが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、歯面の表面に形成される被覆部の厚さは、歯部の歯厚の５〜１５［％］となるように設定される。そのため、歯部の強度を十分に有しながら、被覆部が衝突音の要因となる相手ギヤから受ける衝撃を十分に吸収できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、樹脂製ギヤはウォームホイールであり、該ウォームホイールとウォームとの噛み合い音をより確実に抑制できる。
請求項５に記載の発明によれば、ウォームホイールにおける歯部は、径方向内側に向かって円弧状に凹設される。そのため、ウォームとの接触面積が増加するので、大きな駆動力をウォームからウォームホイールに伝達することができる。この場合、ウォームホイールの歯部（歯面）においてはウォームとの接触面積が増加するため、該接触面積の増加に伴って噛み合い音も増加する。そのため、歯面をエラストマ材料にて被覆すると、より高い効果を得ることができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、ギヤ本体は強化繊維が添加されるので、樹脂製ギヤの強度は高くなる。しかも、強化繊維が歯面の表面に現れると、相手ギヤを削ってしまい、相手ギヤの寿命を短くするという問題がある。しかしながら、歯面の表面は被覆部にて被覆されているので、該歯面の表面には強化繊維が現れることはなく、相手ギヤの寿命を短くするという問題の発生を防止できる。つまり、相手ギヤの寿命を短くすることなく、樹脂製ギヤの強度を高めることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のモータ１を示す。本実施形態のモータ１は、車両用ワイパ装置の駆動源として用いられるモータであって、モータ本体２と減速機構が収容される減速部３とが一体に組み付けられる減速機構付きモータである。
【００１６】
モータ本体２は、直流モータよりなる。モータ本体２は、有底円筒状のヨークハウジング４を有しており、該ハウジング４の内側面には、一対のマグネット５が固着されている。マグネット５の内側にはアーマチャ（電機子）６が回転可能に収容されている。アーマチャ６は、アーマチャシャフト７と、該シャフト７に固着されるコア８と、該コア８に巻回される巻線９と、該シャフト７に固着され該巻線９の鍛部が接続される整流子１０とを備えている。このようなアーマチャ６は、アーマチャシャフト７の基端部がヨークハウジング４の底部中央に固定される軸受１１にて回転可能に支持される。そして、ヨークハウジング４（モータ本体２）は、相手ギヤとしてのウォーム７ａが一体に形成されるアーマチャシャフト７の先端側を減速部３のギヤハウジング１５内に収容させて、該ギヤハウジング１５に対して固定される。
【００１７】
前記減速部３は、ギヤハウジング１５を有している。ギヤハウジング１５は、前記モータ本体２から延びるアーマチャシャフト７の先端側を収容するシャフト収容部１５ａと樹脂製ギヤとしてのウォームホイール１７を収容するホイール収容部１５ｂとを備えた所定形状をなしている。
【００１８】
シャフト収容部１５ａの基端部には軸受１６が固着されており、該軸受１６にてアーマチャシャフト７の中央部が回転可能に支持される。シャフト収容部１５ａの先端部には、アーマチャシャフト７の先端部７ｂが挿入され該先端部７ｂを回転可能に支持するための挿入孔１５ｃが形成されている。つまり、アーマチャシャフト７は、ウォーム７ａの軸方向における両端部分が軸受１６及び挿入孔１５ｃにて支持されている。
【００１９】
ホイール収容部１５ｂには、アーマチャシャフト７のウォーム７ａと噛合される図２（ａ）（ｂ）に示すようなウォームホイール１７が回転可能に収容される。ウォームホイール１７は、ウォーム７ａと噛み合うための歯部１７ａを有しており、該歯部１７ａの歯幅方向が該ホイール１７の軸線に対して傾斜したはすばギヤとなっている。又、歯部１７ａの先端部は、ウォームホイール１７の軸方向と直交する方向から見て直線状をなしている。ウォームホイール１７の中心部には、出力軸１８が一体回転するように固着されている。
【００２０】
又、ウォームホイール１７は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、歯部１７ａの表面全体（歯面１７ｂ、歯部１７ａの先端面１７ｃ及び軸方向（歯幅方向）の歯部端面１７ｄ）と、隣接する歯部１７ａ間の谷部１７ｅの表面と、歯部１７ａより径方向内側において該ホイール１７の全周にわたって環状をなす周縁部１７ｆの表面とにおいて、弾性を有するエラストマ材料よりなる被覆部２１が合成樹脂よりなるギヤ本体としてのホイール本体２２に対して一体に形成されている。因みに、このホイール本体２２は、被覆部２１以外のウォームホイール１７の全体を指している。このような被覆部２１は、歯部１７ａの表面全体、歯部１７ａ間の谷部１７ｅの表面、及び周縁部１７ｆにおいて連続する形状をなしている。
【００２１】
このように各歯部１７ａでは、その歯面１７ｂ全体がエラストマ材料よりなる被覆部２１にて被覆されるので、該被覆部２１が常にウォーム７ａと接触することになり、該被覆部２１にてウォーム７ａから受ける衝撃が十分に吸収される。そのため、衝突音（噛み合い音）がより確実に抑制される。しかも、各歯部１７ａにおける被覆部２１の内部は合成樹脂よりなるホイール本体２２となっているので、該歯部１７ａは強度を十分に備えている。
【００２２】
因みに、各歯面１７ｂを被覆する被覆部２１の厚さＤ１は、歯部１７ａの歯厚Ｄ２の５〜１５［％］の間のいずれかの割合となるように設定されている。つまり、被覆部２１の厚さＤ１は、歯部１７ａの先端に向かうほど、薄くなっていく。そして、歯面１７ｂにおける被覆部２１の厚さＤ１をこのような割合に設定すると、歯部１７ａの強度を十分に有しながら、被覆部２１が衝突音の要因となるウォーム７ａから受ける衝撃を十分に吸収できる。
【００２３】
又、このようなウォームホイール１７は、先ず合成樹脂にて被覆部２１以外のホイール本体２２を成形型にて成形し、成形されたホイール本体２２を被覆部２１を成形するための成形型に入れてエラストマ材料を型内に流し込んで、ホイール本体２２の上記各部位に被覆部２１が一体成形されて製造されている。ここで、被覆部２１を少なくとも歯面１７ｂに設ければ、該被覆部２１が衝突音の要因となるウォーム７ａから受ける衝撃を十分に吸収できるが、歯面１７ｂ以外の上記した各部位をも被覆することで成形する部分が連続するため、成形の際に、被覆部２１が少なくとも必要な歯面１７ｂへのエラストマ材料の回り込みが良好となる。そのため、被覆部２１の成形が容易となるとともに、エラストマ材料の成形圧（射出圧）を小さく設定でき、該被覆部２１を成形するための成形機を小型化できる。
【００２４】
又、ギヤハウジング１５におけるモータ本体２と対向する部位には、ブラシ装置１９が固定されている。ブラシ装置１９には、前記整流子１０に摺接する給電ブラシ２０が保持されている。ブラシ装置１９は、外部から図示しない給電線を介して電源供給を受け、その電源を給電ブラシ２０及び整流子１０を介してアーマチャ６（巻線９）に供給するようになっている。これにより、アーマチャ６が回転し、アーマチャシャフト７が回転することにより、ウォーム７ａ及びウォームホイール１７を介して出力軸１８が回転され、該出力軸１８の回転に基づいてワイパ装置が作動するようになっている。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ウォームホイール１７は、歯部１７ａにおける歯面（ウォーム７ａと接触する面）１７ｂの表面において、弾性を有するエラストマ材料よりなる被覆部２１が合成樹脂よりなるホイール本体２２に対して一体形成されて構成される。そのため、歯面１７ｂ全体がエラストマ材料よりなる被覆部２１にて被覆されるので、該被覆部２１が常にウォーム７ａと接触することになり、該被覆部２１にてウォーム７ａギヤから受ける衝撃が十分に吸収される。そのため、衝突音（噛み合い音）をより確実に抑制することができる。従って、このウォームホイール１７を用いたモータ１の静粛性、ひいては該モータ１を搭載する車両の静粛性を向上することができる。
【００２６】
（２）歯部１７ａの表面全体と、隣接する歯部１７ａ間の谷部１７ｅの表面と、歯部１７ａより径方向内側においてウォームホイール１７の全周にわたって環状をなす周縁部１７ｆの表面とにおいて、被覆部２１がホイール本体２２に一体形成される。ここで、被覆部２１を少なくとも歯面１７ｂに設ければ、該被覆部２１が衝突音の要因となるウォーム７ａから受ける衝撃を十分に吸収できるが、歯面１７ｂ以外の各部位をも被覆することで成形する部分が連続するため、成形の際に、被覆部２１が少なくとも必要な歯面１７ｂへのエラストマ材料の回り込みが良好となる。そのため、被覆部２１の成形が容易となるとともに、エラストマ材料の成形圧（射出圧）を小さく設定でき、該被覆部２１を成形するための成形機の小型化を図ることができる。
【００２７】
（３）歯面１７ｂの表面に形成される被覆部２１の厚さＤ１は、歯部１７ａの歯厚Ｄ２の５〜１５［％］となるように設定される。そのため、歯部１７ａの強度を十分に有しながら、被覆部２１が衝突音の要因となるウォーム７ａから受ける衝撃を十分に吸収することができる。
【００２８】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、歯部１７ａの表面全体と、隣接する歯部１７ａ間の谷部１７ｅの表面と、歯部１７ａより径方向内側においてウォームホイール１７の全周にわたって環状をなす周縁部１７ｆの表面とにおいて被覆部２１を設けたが、被覆部２１を設ける部位はこれに限定されるものではない。少なくとも歯部１７ａにおける歯面１７ｂに設ければ足りる。
【００２９】
○上記実施形態では、歯面１７ｂの表面に形成される被覆部２１の厚さＤ１を歯部１７ａの歯厚Ｄ２の５〜１５［％］の間のいずれかの割合となるように設定、即ち被覆部２１の厚さＤ１が歯部１７ａの先端に向かうほど薄くなるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、被覆部２１の厚さＤ１を一定の厚さとしてもよい。又、この数値に限定されるものではない。
【００３０】
○上記実施形態では、歯部１７ａの歯幅方向がウォームホイール１７の軸線に対して傾斜したはすばギヤよりなるウォームホイール１７に実施したが、歯部１７ａの歯幅方向がウォームホイール１７の軸線に沿った通常のギヤよりなるウォームホイール１７に実施してもよい。
【００３１】
○上記実施形態では、歯部１７ａの先端部がウォームホイール１７の軸方向と直交する方向から見て直線状をなしているが、図４に示すように、歯部１７ａの先端部を径方向内側に向かって円弧状に凹設してもよい。このようにすれば、ウォーム７ａとの接触面積が増加するので、大きな駆動力をウォーム７ａからウォームホイール１７に伝達することができる。この場合、ウォームホイール１７の歯部１７ａ（歯面）においてはウォーム７ａとの接触面積が増加するため、該接触面積の増加に伴って噛み合い音も増加する。そのため、歯部１７ａ（歯面）の表面をエラストマ材料よりなる被覆部２１にて被覆すると、より高い効果を得ることができる。
【００３２】
○上記実施形態のウォームホイール１７のホイール本体２２にガラス繊維等の強化繊維を添加してもよい。このようにすれば、ホイール本体２２は強化繊維が添加されるので、ウォームホイール１７の強度は高くなる。しかも、強化繊維が歯面１７ｂの表面に現れると、ウォーム７ａを削ってしまい、ウォーム７ａの寿命を短くするという問題がある（従来で述べた特許文献１）。しかしながら、上記実施形態では、歯面１７ｂの表面は被覆部２１にて被覆されているので、該歯面１７ｂの表面には強化繊維が現れることはなく、ウォーム７ａの寿命を短くするという問題の発生を防止することができる。つまり、ウォーム７ａの寿命を短くすることなく、ウォームホイール１７の強度を高めることができる。
【００３３】
○上記実施形態では、先ず合成樹脂にてホイール本体２２を成形し、その成形後、ホイール本体２２を成形型に入れてエラストマ材料を型内に流し込んで被覆部２１を一体成形してウォームホイール１７を製造したが、製造方法はこれに限定されるものではない。例えば、ウォームホイール１７（ホイール本体２２）の表面全体に被覆部２１を一体成形する場合、エラストマ材料を合成樹脂の周囲から該合成樹脂と同時に射出して成形するようにしてもよい。このようにすれば、ウォームホイール１７（ホイール本体２２）の表面全体に被覆部２１を一体成形することができる。
【００３４】
○上記実施形態では、ウォームホイール１７に実施したが、これ以外の樹脂製ギヤに実施してもよい。この場合、相手ギヤであるウォーム７ａも樹脂製ギヤに合わせて適宜変更する。
【００３５】
○上記実施形態では、ウォームホイール１７を車両用ワイパ装置のモータ１の減速部（減速機構）３に用いたが、車両用ワイパ装置以外のモータの減速部（減速機構）に用いてもよい。又、モータ以外の減速機構に用いてもよい。
【００３６】
上記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ） 請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂製ギヤを有し、モータ本体の回転を減速して出力するように構成される減速機構を備えたことを特徴とする減速機構付きモータ。
【００３７】
（ロ） 請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂製ギヤの製造方法であって、
前記合成樹脂にて前記ギヤ本体を成形する工程と、
前記工程後、前記ギヤ本体の所定部位の表面に前記エラストマ材料よりなる被覆部を一体に成形する工程と、
を有することを特徴とする樹脂製ギヤの製造方法。
【００３８】
（ハ） 請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂製ギヤの製造方法であって、
前記エラストマ材料よりなる前記被覆部を前記合成樹脂よりなる前記ギヤ本体に表面全体に一体成形すべく、前記エラストマ材料を前記合成樹脂の周囲から該合成樹脂と同時に射出して成形する工程を有することを特徴とする樹脂製ギヤの製造方法。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、相手ギヤとの噛み合い音をより確実に抑制することができる樹脂製ギヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のモータの断面図。
【図２】（ａ）はウォームホイールの平面図、（ｂ）はウォームホイールの側断面図。
【図３】（ａ）はウォームホイールの要部拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図４】別例のウォームホイールの側断面図。
【符号の説明】
７ａ…相手ギヤとしてのウォーム、１７…樹脂製ギヤとしてのウォームホイール、１７ａ…歯部、１７ｂ…歯面、１７ｅ…谷部、１７ｆ…周縁部、２１…被覆部、２２…ギヤ本体としてのホイール本体、Ｄ１…厚さ、Ｄ２…歯厚。

Claims (6)

1. 相手ギヤと噛み合う歯部を備えた樹脂製ギヤであって、
   少なくとも前記歯部における前記相手ギヤと接触する歯面の表面において、弾性を有するエラストマ材料よりなる被覆部が合成樹脂よりなるギヤ本体に対して一体形成されていることを特徴とする樹脂製ギヤ。
2. 請求項１に記載の樹脂製ギヤにおいて、
   前記歯部の表面全体と、隣接する前記歯部間の谷部の表面と、前記歯部より径方向内側においてギヤの全周にわたって環状をなす周縁部の表面とにおいて、前記被覆部が前記ギヤ本体に一体形成されていることを特徴とする樹脂製ギヤ。
3. 請求項１又は２に記載の樹脂製ギヤにおいて、
   前記歯面の表面に形成される前記被覆部の厚さは、前記歯部の歯厚の５〜１５［％］となるように設定されていることを特徴とする樹脂製ギヤ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂製ギヤは、ウォームホイールであることを特徴とする樹脂製ギヤ。
5. 請求項４に記載の樹脂製ギヤにおいて、
   前記ウォームホイールにおける前記歯部は、径方向内側に向かって円弧状に凹設されていることを特徴とする樹脂製ギヤ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂製ギヤにおいて、
   前記ギヤ本体は、強化繊維が添加されていることを特徴とする樹脂製ギヤ。

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