JP2005204483A - アーマチャシャフトの製造方法、アーマチャシャフト、及び、回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転時の振動が少なく、耐久性に優れた安価なアーマチャシャフトの製造方法を提供する。
【解決手段】冷鍛加工を行う鍛造型のシャフト成形凹部内にアーマチャシャフト７を製造するためのシャフト用素材が配置され、曲面突起１５に対応した球面形状をなす成形凹部３５ｂを有するスライド型３５がシャフト成形凹部の軸線Ｌ２方向に沿って該成形凹部内に押し込まれて、シャフト本体１１の端面１１ｄに、半球以内で且つ中心点Ｏ１がアーマチャシャフト７の中心軸線Ｌ１上に設定される外周面１５ａを有する曲面突起１５が形成され、アーマチャシャフト７が製造される。
【選択図】 図７

Description

本発明は、回転電機に用いるアーマチャシャフト及びその製造方法に関するものである。

アーマチャシャフトのスラスト受け構造として、該シャフトの端部を該シャフトの直径よりも小なる部分まで略同心球面状に加工して略同心全球面部を形成し、更に焼き入れ等の熱処理加工を施してその表面の硬度を上げて耐摩耗性を向上させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
実公昭６１−３８３７３号公報

ところで、上記した球面部は、その形状上、アーマチャシャフトを軸線周りに回転させて切削加工を行うことによって形成される。従って、このような切削加工を行った場合、その球面部を正確な球面形状に形成することが困難、即ちアーマチャシャフトの球面部とモータケース側のスラスト受板との接触点が該シャフトの中心軸線と一致するような球面部とすることが困難である。そして、球面部とスラスト受板との接触点がアーマチャシャフトの中心軸線と一致しないアーマチャシャフトを使用した場合、その回転時に該シャフトが暴れる（振動する）虞があった。

しかも、上記のように切削加工にて形成される球面部は、耐摩耗性を向上させるために焼き入れ等の熱処理加工を施してその表面硬度を上げる必要があり、加工工程が増加するだけでなく加工装置が大がかりでコストアップの要因となっていた。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、回転時の振動が少なく、耐久性に優れた安価なアーマチャシャフトの製造方法、その製造方法を用いて製造されたアーマチャシャフト、及び、そのアーマチャシャフトを備えた回転電機を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、スラスト受けのための球面状の曲面突起がシャフト本体の端面より突出して形成されるアーマチャシャフトの製造方法であって、前記曲面突起の外周面を半球以内で且つ該外周面を画定する中心点が前記アーマチャシャフトの中心軸線上に設定され、冷間鍛造加工を行う鍛造型のシャフト成形凹部内に前記アーマチャシャフトを製造するためのシャフト用素材を配置し、前記曲面突起に対応した球面形状をなす成形凹部を有するスライド型を前記シャフト成形凹部の軸線方向に沿って前記シャフト成形凹部内に押し込んで、前記シャフト本体の端面に前記曲面突起を形成することをその要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアーマチャシャフトの製造方法において、前記スライド型の前記成形凹部は、前記曲面突起の外周面を画定する中心点が前記シャフト本体の端面上、若しくは前記シャフト本体の端面よりも前記曲面突起の突出方向と反対側となるように設定されていることをその要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のアーマチャシャフトの製造方法において、前記スライド型の前記成形凹部は、その軸線方向長さが前記曲面突起の半径以下に設定されていることをその要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトの製造方法において、前記スライド型の前記成形凹部は、その開口の半径が前記シャフト本体の半径以下に設定されてい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１〜４のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトの製造方法において、前記鍛造型にて前記シャフト用素材を所定形状に成形するものであり、その成形と同時に前記スライド型にて前記曲面突起を形成することをその要旨とする。

請求項６に記載の発明は、スラスト受けのための球面状の曲面突起がシャフト本体の端面より突出して形成されるアーマチャシャフトであって、前記曲面突起は、その外周面が冷間鍛造加工によって形成された鍛造加工面であり、該鍛造加工面である前記曲面突起の外周面を半球以内で且つ該外周面を画定する中心点が前記アーマチャシャフトの中心軸線上に設定されて突出形成されていることをその要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のアーマチャシャフトにおいて、前記曲面突起の外周面を画定する中心点が前記シャフト本体の端面、若しくは前記シャフト本体の端面よりも前記曲面突起の突出方向と反対側に設定されていることをその要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載のアーマチャシャフトにおいて、前記曲面突起は、その軸線方向長さが前記曲面突起の半径以下に設定されていることをその要旨とする。

請求項９に記載の発明は、請求項６〜８のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトにおいて、前記曲面突起は、その基端断面の半径が前記シャフト本体の半径以下に設定されていることをその要旨とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトにおいて、一部にウォームが形成されていることをその要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトを用いた回転電機である。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、冷間鍛造加工（冷鍛加工）を行う鍛造型のシャフト成形凹部内にアーマチャシャフトを製造するためのシャフト用素材が配置され、曲面突起に対応した球面形状をなす成形凹部を有するスライド型がシャフト成形凹部の軸線方向に沿って該成形凹部内に押し込まれて、シャフト本体の端面に、半球以内で且つ中心点がアーマチャシャフトの中心軸線上に設定される外周面を有する曲面突起が形成され、アーマチャシャフトが製造される。これにより、アーマチャシャフトのスラスト力を受ける曲面突起の頂点部が該シャフトの中心軸線上に正確に配置されるようになるため、該シャフトの回転時に該シャフトが暴れる（振動する）ことが抑制される。しかも、冷鍛加工により形成される曲面突起の外周面は、切削加工のように切削刃具により生じていた削り痕がこの冷鍛加工では生じないため、面粗さが極めて小さい均一面となり、切削加工を行った場合と比べて面粗さが著しく向上しかつ安定する。このことによっても、該シャフトの回転時に該シャフトが暴れる（振動する）ことが抑制される。更に、冷鍛加工により形成される曲面突起は加工硬化によって硬度が増すため、焼き入れ等の熱処理加工を必要とすることなく、該曲面突起の耐摩耗性（耐久性）が向上する。従って、熱処理加工工程が不要となるので、アーマチャシャフトの加工工程及び加工装置が簡素化でき、アーマチャシャフトを安価に製造できる。又、曲面突起を半球以内の球面形状とすることで、該曲面突起がアンダーカット形状とならず、スライド型のスムーズな後退を妨げない。

請求項２に記載の発明によれば、スライド型の成形凹部は、曲面突起の外周面を画定する中心点がシャフト本体の端面上、若しくはシャフト本体の端面よりも曲面突起の突出方向と反対側となるように設定される。従って、該成形凹部にて、シャフト本体の端面に半球以内の外周面を有する曲面突起が形成される。

請求項３に記載の発明によれば、スライド型の成形凹部は、その軸線方向長さが曲面突起の半径以下に設定されるため、該成形凹部にて、軸線方向長さが曲面突起の半径以下の曲面突起が形成される。

請求項４に記載の発明によれば、スライド型の成形凹部は、その開口の半径がシャフト本体の半径以下に設定されるため、該成形凹部にて、基端断面の半径がシャフト本体の半径以下の曲面突起が形成される。

請求項５に記載の発明によれば、鍛造型にてシャフト用素材を所定形状に成形するものであり、その成形と同時にスライド型にて曲面突起が形成される。そのため、アーマチャシャフトにかかる冷鍛加工工程が短くてすみ、該シャフトの製造コストの低減に貢献できる。

請求項６に記載の発明によれば、アーマチャシャフトのシャフト本体の端面に形成される曲面突起は、その外周面が冷間鍛造加工によって形成された鍛造加工面であり、該鍛造加工面である曲面突起の外周面を半球以内で且つ該外周面を画定する中心点がアーマチャシャフトの中心軸線上に設定されて突出形成される。これにより、アーマチャシャフトのスラスト力を受ける曲面突起の頂点部が該シャフトの中心軸線上に配置されることから、該シャフトの回転時に該シャフトが暴れる（振動する）ことが抑制される。しかも、冷鍛加工により形成される曲面突起の外周面は、切削加工のように切削刃具により生じていた削り痕がこの冷鍛加工では生じないため、面粗さが極めて小さい均一面となり、切削加工を行った場合と比べて面粗さが著しく向上しかつ安定する。このことによっても、該シャフトの回転時に該シャフトが暴れる（振動する）ことが抑制される。更に、冷鍛加工により形成される曲面突起は加工硬化によって硬度が増しているため、焼き入れ等の熱処理加工を必要とすることなく、該曲面突起の耐摩耗性（耐久性）に優れている。従って、熱処理加工工程が不要となるので、アーマチャシャフトの加工工程及び加工装置が簡素化でき、安価なアーマチャシャフトを提供できる。又、曲面突起を半球以内の球面形状とすることで、該曲面突起がアンダーカット形状とならず、該曲面突起の形成時に、該曲面突起を形成するスライド型のスムーズな後退を妨げない。

請求項７に記載の発明によれば、曲面突起の外周面を画定する中心点がシャフト本体の端面上、若しくはシャフト本体の端面よりも曲面突起の突出方向と反対側に設定される。つまり、シャフト本体の端面に半球以内の外周面を有する曲面突起が形成される。

請求項８に記載の発明によれば、曲面突起は、その軸線方向長さが曲面突起の半径以下に設定される。
請求項９に記載の発明によれば、曲面突起は、その基端断面の半径がシャフト本体の半径以下に設定される。

請求項１０に記載の発明によれば、アーマチャシャフトの一部にウォームが形成される。つまり、一部にウォームが形成されるアーマチャシャフトには、ウォームに噛み合うウォームホイールを駆動する際の該ウォームホイールからの回転反力にて大きなスラスト力が継続的に生じるため、特に好適である。

請求項１１に記載の発明によれば、回転電機は請求項６〜１０のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトを用いているので、回転時の振動が少なく、耐久性に優れた安価な回転電機となる。

従って、本発明によれば、回転時の振動が少なく、耐久性に優れた安価なアーマチャシャフトの製造方法、その製造方法を用いて製造されたアーマチャシャフト、及び、そのアーマチャシャフトを備えた回転電機を提供することができる。

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。

モータ本体２は、直流モータよりなり、有底円筒状のヨークハウジング４を有している。ヨークハウジング４の内側面には一対のマグネット５が固着され、該マグネット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、コア８、巻線９及び整流子１０を備えている。

アーマチャシャフト７は、図２に示すように、基端部から先端部寄りの所定部分までがシャフト本体１１であり、該シャフト本体１１より先端部側が該シャフト本体１１よりも小径となる小径部分１２であって、該小径部分１２にはウォーム１３が形成されている。

シャフト本体１１の略中央部は、コア８を固着するためのコア固着部分１１ａとなっており、該コア固着部分１１ａよりも先端側の所定部位は、整流子１０を固着するための整流子固着部分１１ｂとなっている。又、シャフト本体１１の基端部は、基端軸受部分１１ｃとなっている。基端軸受部分１１ｃは、図１に示すように、ヨークハウジング４の底部中央に固定される滑り軸受１４にてラジアル方向に支持される部分である。又、シャフト本体１１（基端軸受部分１１ｃ）の端面１１ｄには、図２及び図７に示すように、アーマチャシャフト７のスラスト力を受けるべく半球よりも小さい球面状をなす曲面突起１５が形成されている。因みに、シャフト本体１１の端面１１ｄは、その半径がＲ１となる終端部分の面としている。

具体的に、曲面突起１５は、その外周面１５ａが同一の中心点Ｏ１を中心とした半径ｒ１の凸曲面形状に形成されている。この中心点Ｏ１は、アーマチャシャフト７の中心軸線Ｌ１上であって、シャフト本体１１の端面１１ｄよりも所定長さβ１だけ内側（反端部側）に位置している。即ち、曲面突起１５の頂点部１５ｂがアーマチャシャフト７の中心軸線Ｌ１上となり、該中心軸線Ｌ１方向における曲面突起１５の長さはＨ１となり、シャフト本体１１の端面１１ｄにおける曲面突起１５の基端断面の半径はα１となる。又、曲面突起１５の基端断面の半径α１と、シャフト本体１１の半径Ｒ１との関係は「α１＜Ｒ１」となるように設定、即ちシャフト本体１１の端面１１ｄにおいて該端面１１ｄよりも曲面突起１５が小さく形成されている。又、曲面突起１５の半径ｒ１と、シャフト本体１１の半径Ｒ１との関係は「ｒ１＜Ｒ１」となるように設定されている。尚、中心点Ｏ１がシャフト本体１１の端面１１ｄよりも内側（反端部側）に位置しているため、曲面突起１５の基端断面の半径α１と、曲面突起１５の半径ｒ１との関係は「α１＜ｒ１」となっている。

因みに、後述するが、アーマチャシャフト７は、ウォーム１３が形成される前段階で冷間鍛造加工（冷鍛加工）が施され、この曲面突起１５もその冷鍛加工にて形成される。従って、曲面突起１５の外周面１５ａは、硬度が高く面粗さが極めて小さい鍛造加工面となっている。

図２に示すように、シャフト本体１１の先端部、即ちアーマチャシャフト７の略中央部は、中央軸受部分１１ｅとなっている。中央軸受部分１１ｅは、減速部３のギヤハウジング２１に固着される滑り軸受２２にてラジアル方向において支持される部分である。この中央軸受部分１１ｅより先端側は、シャフト本体１１よりも直径が小さい前記小径部分１２となっている。この小径部分１２には、ウォーム１３が形成されている。尚、このウォーム１３の外径は、中央軸受部分１１ｅ（シャフト本体１１）の直径より小さくなるように形成されている。小径部分１２の先端部は、更に小径に形成されており、ギヤハウジング２１に形成される挿入孔２１ｃに挿入されて該挿入孔２１ｃにて支持される先端軸受部分１２ａとなっている。又、挿入孔２１ｃ内における先端軸受部分１２ａの先端面側に形成される空間には樹脂材２７が注入されて固化され、その固化された樹脂材２７とアーマチャシャフト７の先端面（先端軸受部分１２ａの先端面）と僅かな隙間を有して該シャフト７のスラスト受けが行われている。

そして、このようなアーマチャシャフト７のコア固着部分１１ａにコア８が固着され、整流子固着部分１１ｂに整流子１０が固着され、固着されたコア８及び整流子１０に巻線９が巻装されてアーマチャ６が構成されている。このようなアーマチャ６は、アーマチャシャフト７の基端軸受部分１１ｃをヨークハウジング４底部の滑り軸受１４内に挿入し、曲面突起１５が該底部に装着されるスラスト受けプレート１６に当接するようにして、マグネット５が固着されたヨークハウジング４内に収容される。そして、このアーマチャ６を収容したヨークハウジング４（モータ本体２）は、ギヤハウジング２１（減速部３）に対して組み付けられる。

前記減速部３は、ギヤハウジング２１を有している。ギヤハウジング２１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２１ａとウォームホイール２３を収容するホイール収容部２１ｂとを備えた所定形状をなしている。

シャフト収容部２１ａの基端部には、アーマチャシャフト７の中央軸受部分１１ｅをラジアル方向において支持する滑り軸受２２が固着されている。シャフト収容部２１ａの先端部には、アーマチャシャフト７（小径部分１２）の先端軸受部分１２ａが挿入され該部分１２ａを支持するための挿入孔２１ｃが形成されている。尚、前記モータ本体２をギヤハウジング２１に対して組み付ける際、アーマチャシャフト７の先端側（ウォーム１３及び先端軸受部分１２ａ）が滑り軸受２２内に挿入されてシャフト収容部２１ａ内に収容される。このとき、ウォーム１３の外径は中央軸受部分１１ｅの外径、即ち滑り軸受２２の内径より小さく形成されているので、該ウォーム１３が滑り軸受２２内周面に接触しないようになっている。

ホイール収容部２１ｂには、アーマチャシャフト７のウォーム１３と噛合されるウォームホイール２３が回転可能に収容される。ウォームホイール２３には、出力軸２４が一体回転するように設けられている。

又、ギヤハウジング２１におけるモータ本体２と対向する部位には、ブラシ装置２５が固定されている。ブラシ装置２５には、前記整流子１０に摺接する給電ブラシ２６が保持されている。ブラシ装置２５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２６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１３及びウォームホイール２３を介して出力軸２４が回転され、該出力軸２４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。

次に、本実施形態で用いるウォーム付きのアーマチャシャフト７の製造手順について説明する。
前記アーマチャシャフト７は、図３（ａ）（ｂ）に示すような円柱状のシャフト用素材３０を加工して製造されている。シャフト用素材３０は、先ず、図４に示すような鍛造型３１を用い、先端側に小径部分１２（先端軸受部分１２ａを含む）を形成し、基端部に曲面突起１５を形成すべく冷間鍛造加工（冷鍛加工）が施される。

鍛造型３１は、２分割して互いに接離されシャフト用素材３０が配置される一対の本体型３１ａ（図４においては、一方の本体型３１ａのみ図示）と、該本体型３１ａ内に押し込まれるスライド型３５を備えている。本体型３１ａは、更にシャフト用素材３０の軸線方向（スライド型３５の押し込み方向）においてそれぞれ第１〜第３型部３２〜３４の３つに分割可能に構成され、これら第１〜第３型部３２〜３４に跨ってアーマチャシャフト７を成形するための断面円形状のシャフト成形凹部３１ｂを有している。第１型部３２は、シャフト用素材３０の先端部分を鍛錬して小径部分１２（先端軸受部分１２ａを含む）を形成するための小径部分加工凹部３２ａを備えている。第２型部３３及び第３型部３４は、第１型部３２がシャフト用素材３０に小径部分１２を形成するにあたりシャフト本体１１を支持するためのシャフト本体支持凹部３３ａ，３４ａをそれぞれ備えている。これら小径部分加工凹部３２ａ及びシャフト本体支持凹部３３ａ，３４ａにてシャフト成形凹部３１ｂが構成されている。

一方、スライド型３５は、円柱状をなし、シャフト成形凹部３１ｂの中心軸線Ｌ２に沿って該シャフト成形凹部３１ｂ内にスライド移動可能に設けられ、該軸線Ｌ２に沿って該シャフト成形凹部３１ｂ内に押し込まれる。スライド型３５は、図７に示すように、その先端面３５ａに前記曲面突起１５を形成するための成形凹部３５ｂが形成されている。

成形凹部３５ｂは、その内周面３５ｃが同一の中心点Ｏ２を中心とした半径ｒ２の凹曲面形状に形成されている。この中心点Ｏ２は、シャフト成形凹部３１ｂの中心軸線Ｌ２上であって、該スライド型３５の先端面３５ａよりも所定長さβ２だけ離間した位置に設定されている。即ち、成形凹部３５ｂの最深部３５ｄがシャフト成形凹部３１ｂの中心軸線Ｌ２上となり、該中心軸線Ｌ２方向の長さがＨ２となり、スライド型３５の先端面３５ａにおける成形凹部３５ｂ開口の半径はα２となる。因みに、この成形凹部３５ｂに関する半径ｒ２，α２及び長さＨ２は、前記曲面突起１５に関する半径ｒ１，α１及び長さＨ１と一致する。

そして、本体型３１ａにてシャフト用素材３０の先端部分に小径部分１２（先端軸受部分１２ａを含む）を形成するのと同時に、スライド型３５にてシャフト用素材３０の基端部（シャフト本体１１の端面１１ｄ）に曲面突起１５が形成される。

次いで、図５に示すように、シャフト本体１１の基端軸受部分１１ｃ及び中央軸受部分１１ｅの外周面を高精度に形成すべく、砥石３６をシャフト本体１１の外周面全体に対して摺接させ、該シャフト本体１１の外周面全体の研削加工が施される。つまり、この研削加工により、基端軸受部分１１ｃ及び中央軸受部分１１ｅの外周面における面粗さの向上及び真円度の向上が図られている。

次いで、図６に示すように、転造ダイス３７の間に冷鍛加工が施された小径部分１２を挟み込み、転造ダイス３７を回転又は移動させることでウォーム１３が形成され、本実施形態のウォーム付きアーマチャシャフト７が製造されている。

このようにして製造されるアーマチャシャフト７において、スライド型３５をシャフト成形凹部３１ｂの中心軸線Ｌ２に沿って押し込んで、該中心軸線Ｌ２上に最深部３５ｄを有する成形凹部３５ｂにて曲面突起１５を形成するので、該中心軸線Ｌ２と該シャフト７の中心軸線Ｌ１とが一致することから、該曲面突起１５の頂点部１５ｂが該シャフト７の中心軸線Ｌ１上に正確に配置されるようになる。従って、アーマチャシャフト７の曲面突起１５とスラスト受けプレート１６との接触点が該シャフト７の中心軸線Ｌ１上に正確に配置されるので、該シャフト７の回転時に該シャフト７が暴れる（振動する）ことが抑制される。

しかも、冷鍛加工により形成される曲面突起１５の外周面１５ａは、切削加工のように切削刃具により生じていた削り痕がこの冷鍛加工では生じないため、面粗さが極めて小さい均一面となり、切削加工を行った場合と比べて面粗さが著しく向上しかつ安定する。このことによっても、該シャフト７の回転時に該シャフト７が暴れる（振動する）ことが抑制される。

更に、冷鍛加工により形成される曲面突起１５は加工硬化によって硬度が増すため、焼き入れ等の熱処理加工を必要とすることなく、該曲面突起１５の耐摩耗性が向上する。従って、熱処理加工工程が不要となるので、アーマチャシャフト７の加工工程及び加工装置が簡素化でき、アーマチャシャフト７を安価に製造できる。

尚、ウォーム１３を形成する小径部分１２も冷鍛加工が施されるので、該小径部分１２の外周面も面粗さが極めて小さい均一面となる。そのため、その後形成するウォーム１３の精度が高くなる。しかも、ウォーム１３を形成（転造）する際の加工基準がシャフト本体１１の外周面としているので、ウォーム転造の前工程において加工基準となるシャフト本体１１の外周面の研削加工を行うことにより、ウォーム１３の精度がより高いものとなっている。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）冷間鍛造加工（冷鍛加工）を行う鍛造型３１のシャフト成形凹部３１ｂ内にアーマチャシャフト７を製造するためのシャフト用素材３０が配置され、曲面突起１５に対応した球面形状をなす成形凹部３５ｂを有するスライド型３５がシャフト成形凹部３１ｂの軸線Ｌ２方向に沿って該成形凹部３１ｂ内に押し込まれて、シャフト本体１１の端面１１ｄに、半球以内で且つ中心点Ｏ１がアーマチャシャフト７の中心軸線Ｌ１上に設定される外周面１５ａを有する曲面突起１５が形成され、アーマチャシャフト７が製造される。これにより、アーマチャシャフト７のスラスト力を受ける曲面突起１５の頂点部１５ｂが該シャフト７の中心軸線Ｌ１上に正確に配置されるようになるため、該シャフト７の回転時に該シャフト７が暴れる（振動する）ことを抑制することができる。しかも、冷鍛加工により形成される曲面突起１５の外周面１５ａは、切削加工のように切削刃具により生じていた削り痕がこの冷鍛加工では生じないため、面粗さが極めて小さい均一面となり、切削加工を行った場合と比べて面粗さが著しく向上しかつ安定する。このことによっても、該シャフト７の回転時に該シャフト７が暴れる（振動する）ことを抑制することができる。更に、冷鍛加工により形成される曲面突起１５は加工硬化によって硬度が増すため、焼き入れ等の熱処理加工を必要とすることなく、該曲面突起１５の耐摩耗性（耐久性）を優れたものとすることができる。従って、熱処理加工工程が不要となるので、アーマチャシャフト７の加工工程及び加工装置が簡素化でき、アーマチャシャフト７を安価に製造することができる。

又、こうして製造されたアーマチャシャフト７をモータ、特にウォーム減速機構を備えるワイパ装置用の本実施形態のモータ１に適用することにより、ウォーム１３に噛み合うウォームホイール２３を駆動する際の該ウォームホイール２３からの回転反力がアーマチャシャフト７のスラスト力として作用する。しかしながら、その駆動時のアーマチャシャフト７が暴れる（振動する）ことが抑制され（特に、本実施形態のようにウォーム１３が一体に刻設された長尺のアーマチャシャフト７ではその効果が大きく）、静粛性の高いモータ１の構成に寄与することができる。

（２）シャフト本体１１の端面１１ｄに半球以内の曲面突起１５を形成するので、該曲面突起１５がアンダーカット形状とならず、スライド型３５のスムーズな後退を妨げない。

（３）本体型３１ａにてシャフト用素材３０の先端部分に小径部分１２（先端軸受部分１２ａを含む）を形成するのと同時に、スライド型３５にてシャフト用素材３０の基端部（シャフト本体１１の端面１１ｄ）に曲面突起１５が形成される。従って、アーマチャシャフト７にかかる冷鍛加工工程が短くてすみ、該シャフト７の製造コストの低減に貢献することができる。

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、図７に示すように、シャフト本体１１の端面１１ｄよりも所定長さβ１だけ内側（反端部側）に位置する中心点Ｏ１からの半径ｒ１と、シャフト本体１１の端面１１ｄにおける曲面突起１５の基端断面の半径α１と、シャフト本体１１の半径Ｒ１との関係を「α１＜ｒ１＜Ｒ１」とした曲面突起１５を形成したが、曲面突起１５の形状はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。例えば、図８〜図１０に示すような曲面突起１５であってもよい。

図８（ａ）に示すように、シャフト本体１１の端面１１ｄから中心点Ｏ１までの長さβ１を長くして該中心点Ｏ１からの半径ｒ１をシャフト本体１１の半径Ｒ１を大きくする一方、曲面突起１５の基端断面の半径α１を上記実施形態と等しくした、即ち「α１＜Ｒ１＜ｒ１」を満足する曲面突起１５であってもよい。尚、この曲面突起１５は、図示しないが、該曲面突起１５に対応した球面形状に変更された成形凹部３５ｂを有する図７（ａ）のようなスライド型３５を用いて形成される。

又、図８（ｂ）に示すように、シャフト本体１１の端面１１ｄから中心点Ｏ１までの長さβ１を長くして該中心点Ｏ１からの半径ｒ１をシャフト本体１１の半径Ｒ１と等しくする一方、曲面突起１５の基端断面の半径α１を上記実施形態と等しくした、即ち「α１＜ｒ１＝Ｒ１」を満足する曲面突起１５であってもよい。尚、この曲面突起１５は、図示しないが、該曲面突起１５に変更された球面形状をなす成形凹部３５ｂを有する図７（ａ）のようなスライド型３５を用いて形成される。このように、中心点Ｏ１がシャフト本体１１の端面１１ｄよりも曲面突起１５の突出方向と反対方向側に位置することにより、曲面突起１５の半径ｒ１よりも小さな曲面突起１５の長さＨ１とできるので、アーマチャシャフト７の全長を短くすることができ、小型軽量化に貢献することができる。

又、図８（ｃ）に示すように、シャフト本体１１の端面１１ｄ上に中心点Ｏ１を設けて該中心点Ｏ１からの半径ｒ１を曲面突起１５の基端断面の半径α１と等しくした、即ち「α１＝ｒ１＜Ｒ１」を満足する曲面突起１５であってもよい。尚、この曲面突起１５は、図示しないが、該曲面突起１５に変更された球面形状をなす成形凹部３５ｂを有する図７（ａ）のようなスライド型３５を用いて形成される。

又、図９（ａ）（ｂ）に示すように、シャフト本体１１の端面１１ｄにおける曲面突起１５の基端断面の半径α１をシャフト本体１１の半径Ｒ１と等しくし、シャフト本体１１の端面１１ｄから中心点Ｏ１まで長さβ１を有する、即ち「α１＝Ｒ１＜ｒ１」を満足する曲面突起１５であってもよい。この曲面突起１５は、シャフト本体１１の端面１１ｄと同じ大きさとなる。又、この曲面突起１５は、同図９（ａ）に示すように、中心点Ｏ２の位置や半径ｒ２，α２等、該曲面突起１５に対応した球面形状に変更された成形凹部３５ｂを有するスライド型３５を用いて形成される。

又、図９（ｃ）に示すように、シャフト本体１１の端面１１ｄ上に中心点Ｏ１を設け、曲面突起１５の基端断面の半径α１をシャフト本体１１の半径Ｒ１と等しくした、即ち「α１＝Ｒ１＝ｒ１」を満足する曲面突起１５であってもよい。尚、この曲面突起１５は、図示しないが、該曲面突起１５に変更された球面形状をなす成形凹部３５ｂを有する図９（ａ）のようなスライド型３５を用いて形成される。

又、図１０（ａ）に示すように、シャフト本体１１の端面１１ｄから該シャフト本体１１の半径Ｒ１より小径の円柱突起１７を形成し、その円柱突起１７の先端部に対して図示しないがスライド型３５を押し込んで冷鍛加工を行って、図１０（ｂ）のように、円柱突起１７に曲面突起１５を形成してもよい。因みに、この曲面突起１５は、シャフト本体１１の半径Ｒ１と曲面突起１５の半径ｒ１との関係が「Ｒ１＝ｒ１」であり、曲面突起１５の外周面１５ａの中心点Ｏ１がシャフト本体１１の端面１１ｄから曲面突起１５の突出方向に設定されている。又、この形態では、曲面突起１５の形成時に、該曲面突起１５の外周縁にかえり（バリ）１５ｃが生じるが、このかえり１５ｃをシャフト本体１１の端面１１ｄと円柱突起１７の外周面とで形成される段差部１８に収容して、シャフト本体１１の外周面よりも径方向外側に突出するのを防止するようになっている。尚、この曲面突起１５は、図示しないが、該曲面突起１５に変更された球面形状をなす成形凹部３５ｂを有する図９（ａ）のようなスライド型３５を用いて形成される。

これら図８〜図１０のような形態に変更しても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
○上記実施形態では、ウォーム１３が一体に形成されるアーマチャシャフト７に実施したが、例えば、ウォーム１３を形成していない等、アーマチャシャフト７の形状はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

○上記実施形態の鍛造型３１の構成はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。例えば、本体型３１ａ（第１〜第３型部３２〜３４）の分割する位置や数を適宜変更してもよい。又、第１〜第３型部３２〜３４を一体化した本体型３１ａとしてもよい。

○上記実施形態では、シャフト用素材３０に対して小径部分１２と同時に先端軸受部分１２ａや曲面突起１５を形成するようにしたが、先端軸受部分１２ａや曲面突起１５の形成は同時でなくてもよい。

○上記実施形態では、整流子１０を有した直流モータ（モータ本体２）のアーマチャシャフト７に実施したが、整流子１０を有しないモータのアーマチャシャフトに実施してもよい。

○上記実施形態では、車両用ワイパ装置に用いられるモータ１（回転電機）のアーマチャシャフト７に実施したが、これ以外の装置に用いられるモータ（回転電機）のアーマチャシャフトに実施してもよい。

本実施形態のアーマチャシャフトを備えたモータの断面図。 アーマチャシャフトの平面図。 （ａ）（ｂ）は、シャフト用素材を説明するための図。 アーマチャシャフトの製造手順を説明するための図。 アーマチャシャフトの製造手順を説明するための図。 アーマチャシャフトの製造手順を説明するための図。 （ａ）は、アーマチャシャフト及びスライド型の要部拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）におけるアーマチャシャフトの曲面突起側から見た側面図。 （ａ）〜（ｃ）は、別例におけるアーマチャシャフトの要部拡大断面図。 （ａ）は、別例におけるアーマチャシャフトの要部拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）におけるアーマチャシャフトの曲面突起側から見た側面図、（ｃ）は、別例におけるアーマチャシャフトの要部拡大断面図。 （ａ）は、別例における曲面突起形成前のアーマチャシャフトの要部拡大断面図、（ｂ）は、曲面突起形成後のアーマチャシャフトの要部拡大断面図。

符号の説明

７…アーマチャシャフト、１１…シャフト本体、１１ｄ…端面、１３…ウォーム、１５…曲面突起、１５ａ…外周面、３０…シャフト用素材、３１…鍛造型、３１ｂ…シャフト成形凹部、３５…スライド型、３５ｂ…成形凹部、Ｌ１，Ｌ２…軸線、Ｈ１，Ｈ２…長さ、Ｒ１，ｒ１，α１，α２…半径。

Claims (11)

1. スラスト受けのための球面状の曲面突起がシャフト本体の端面より突出して形成されるアーマチャシャフトの製造方法であって、
   前記曲面突起の外周面を半球以内で且つ該外周面を画定する中心点が前記アーマチャシャフトの中心軸線上に設定され、
   冷間鍛造加工を行う鍛造型のシャフト成形凹部内に前記アーマチャシャフトを製造するためのシャフト用素材を配置し、前記曲面突起に対応した球面形状をなす成形凹部を有するスライド型を前記シャフト成形凹部の軸線方向に沿って前記シャフト成形凹部内に押し込んで、前記シャフト本体の端面に前記曲面突起を形成することを特徴とするアーマチャシャフトの製造方法。
2. 請求項１に記載のアーマチャシャフトの製造方法において、
   前記スライド型の前記成形凹部は、前記曲面突起の外周面を画定する中心点が前記シャフト本体の端面、若しくは前記シャフト本体の端面よりも前記曲面突起の突出方向と反対側となるように設定されていることを特徴とするアーマチャシャフトの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のアーマチャシャフトの製造方法において、
   前記スライド型の前記成形凹部は、その軸線方向長さが前記曲面突起の半径以下に設定されていることを特徴とするアーマチャシャフトの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトの製造方法において、
   前記スライド型の前記成形凹部は、その開口の半径が前記シャフト本体の半径以下に設定されていることを特徴とするアーマチャシャフトの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトの製造方法において、
   前記鍛造型にて前記シャフト用素材を所定形状に成形するものであり、その成形と同時に前記スライド型にて前記曲面突起を形成することを特徴とするアーマチャシャフトの製造方法。
6. スラスト受けのための球面状の曲面突起がシャフト本体の端面より突出して形成されるアーマチャシャフトであって、
   前記曲面突起は、その外周面が冷間鍛造加工によって形成された鍛造加工面であり、該鍛造加工面である前記曲面突起の外周面を半球以内で且つ該外周面を画定する中心点が前記アーマチャシャフトの中心軸線上に設定されて突出形成されていることを特徴とするアーマチャシャフト。
7. 請求項６に記載のアーマチャシャフトにおいて、
   前記曲面突起の外周面を画定する中心点が前記シャフト本体の端面、若しくは前記シャフト本体の端面よりも前記曲面突起の突出方向と反対側に設定されていることを特徴とするアーマチャシャフト。
8. 請求項６又は７に記載のアーマチャシャフトにおいて、
   前記曲面突起は、その軸線方向長さが前記曲面突起の半径以下に設定されていることを特徴とするアーマチャシャフト。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトにおいて、
   前記曲面突起は、その基端断面の半径が前記シャフト本体の半径以下に設定されていることを特徴とするアーマチャシャフト。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトにおいて、
    一部にウォームが形成されていることを特徴とするアーマチャシャフト。
11. 請求項６〜１０のいずれか１項に記載のアーマチャシャフトを用いたことを特徴とする回転電機。

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