JP2010004655A - 減速機構付きモータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストや重量の大幅な増加を抑制しつつウオームホイール側の破損を防止することができるワイパモータを提供する。
【解決手段】電動モータの回転軸先端部に形成されたウオームと、ウオームと噛合するウオームホイール２３とを備えたワイパモータにおいて、ウオームホイールを金属製の第一ウオームホイール部２３ａと樹脂製の第二ウオームホイール部２３ｂとによって構成する。第一ウオームホイール部２３ａはウオームに該中心線を含む法線上で噛み合う歯列を有する円形リング形状に形成する。第二ウオームホイール部２３ｂはウオームに第一ウオームホイール部２３ａの両脇で噛み合う歯列を有する円形リング形状に形成する。第一ウオームホイール部２３ａを第二ウオームホイール部２３ｂにインサート成形する。
【選択図】図５

Description

本発明は、減速機構付きモータ装置に関する。
例えば、自動車のワイパ装置のワイパモータに使用して有効なものに関する。

自動車のワイパ装置のワイパモータとしては、電動モータと、電動モータの金属製回転軸の先端部に形成されたウオームと、金属製のウオームと噛合する樹脂製のウオームホイールとを備えており、モータの回転をウオームおよびウオームホイールによって減速して出力軸に伝達させるように構成されているもの、がある。例えば、特許文献１参照。
特開平９−２２４３５０号公報

このようなワイパモータにおいては、金属製のウオームと樹脂製のウオームホイールとの噛み合わせによって回転力が伝達されているために、ウオームとウオームホイールとの間に大きな荷重が印加した場合には、樹脂製のウオームホイール側の歯が先に破損するという問題点がある。
歯車諸元を変更せずに、ウオームホイール側の歯の破損を防止するためには、ウオームホイールの材質を樹脂から金属へ変更することが有効であるが、コストや重量が大幅に増加してしまう。

本発明の目的は、コストや重量の大幅な増加を抑制しつつウオームホイール側の破損を防止することができる減速機構付きモータ装置を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）モータの回転軸先端部に形成されたウオームと、該ウオームと噛合するウオームホイールと、を備えた減速機構付きモータ装置において、
前記ウオームホイールは、前記ウオームの中心線を含む法線上で噛み合う歯列を有する第一ウオームホイール部と、該第一ウオームホイール部の両主面に一体的に連結された第二ウオームホイール部と、を備え、
前記第一ウオームホイール部と第二ウオームホイール部とは機械的性質が相異することを特徴とする減速機構付きモータ装置。
（２）前記第一ウオームホイール部が金属によって形成され、第二ウオームホイール部が樹脂によって形成されることを特徴とする前記（１）に記載の減速機構付きモータ装置。
（３）前記第一ウオームホイール部が第二ウオームホイール部にインサート成形されることを特徴とする前記（１）または前記（２）に記載の減速機構付きモータ装置。

前記手段によれば、コストや重量の大幅な増加を抑制しつつウオームホイール側の破損を防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る減速機構付きモータ装置は、リアワイパ装置に使用されるワイパモータとして構成されている。
図２、図３および図４に示されているように、ワイパモータ１は電動モータ１１を有するモータ部１０と、減速装置であるウオーム歯車減速装置２２を有するギヤ部２０とを備えており、モータ部１０とギヤ部２０とが隣り合わせに配されてボルトによって締結されている。

図４に示されているように、電動モータ１１の回転軸（アーマチュアシャフト）１２はギヤ部２０の底部を有するギヤケース２１内に挿入されて回転自在に軸架されている。回転軸１２は構造用鋼またはステンレス鋼等の金属が使用されて丸棒形状に形成されており、回転軸１２の中間部にはウオーム１３が転造によって一体的に形成されている。したがって、ウオーム１３は金属によって形成されている。
ウオーム１３にはウオーム歯車減速装置２２のウオームホイール２３が噛合されておりウオームホイール２３は略回転軸１２と同一平面内に配されている。

図５および図６に示されているように、ウオームホイール２３は金属製の第一ウオームホイール部２３ａと、樹脂製の第二ウオームホイール部２３ｂとを備え、第一ウオームホイール部２３ａが第二ウオームホイール部２３ｂにインサート成形されている。
第一ウオームホイール部２３ａは構造用鋼またはステンレス鋼等のウオーム１３と同質の金属が使用されて、図６（ｂ）に示されているように、円形リング形状に形成されている。第一ウオームホイール部２３ａの外周には歯列が、ウオーム１３にその中心線を含む法線上で噛み合うように形成されている。
第二ウオームホイール部２３ｂはポリアセタール等のプラスチック（樹脂）が使用されて、第一ウオームホイール部２３ａを中央にインサート成形することにより、第一ウオームホイール部２３ａの両主面に一体的に連結された状態になっている。第二ウオームホイール部２３ｂの外周には歯列が、ウオーム１３にその中心線を含む法線上の両脇で噛み合うようにそれぞれ形成されている。
すなわち、図７に示されているように、第一ウオームホイール部２３ａの歯列はウオーム１３にその中心線を含む法線上で噛み合っており、第二ウオームホイール部２３ｂの歯列はウオーム１３にその中心線を含む法線上の両脇で噛み合っている。
このように、第一ウオームホイール部２３ａが金属によって形成され、第二ウオームホイール部２３ｂがプラスチックによって形成されているために、第一ウオームホイール部２３ａと第二ウオームホイール部２３ｂとは機械的性質が相異していることになる。
ここで、機械的性質とは、引張強さ、降伏点、伸び、絞り、硬さ、衝撃値、疲れ強さ、クリープ強さ等、機械的な変形および破壊に関する諸性質、をいう。

ウオームホイール２３の中心線上にはウオーム歯車減速装置２２の出力軸であるホイール軸２４が固定されており、ホイール軸２４は回転軸１２と直交する平面内に配されてギヤケース２１に回転自在に支承されている。
ウオーム１３およびウオームホイール２３は回転軸１２の回転力をホイール軸２４に充分に減速して伝達するように設定されている。

図４および図５に示されているように、本実施の形態に係るワイパモータ１においては、ウオーム歯車減速装置２２によって減速された回転を揺動運動（３６０度以下の往復回転運動）に変換するクランク装置２５が連結されている。
すなわち、ウオームホイール２３のホイール軸２４にはクランク２６の一端部が直角に固定されており、クランク２６の自由端部にはコネクティングロッド２７の一端部が回転自在に連結されている。コネクティングロッド２７の他端部にはセクタギヤ２８が形成されており、セクタギヤ２８には出力ギヤ２９が噛合されている。出力ギヤ２９は出力軸としてのワイパシャフト３１に直角に固定されており、ワイパシャフト３１はウオームホイール２３の外方においてギヤケース２１に回転自在に支承されている。
ワイパシャフト３１とセクタギヤ２８の回動軸との間には、揺動プレート３０が軸架されており、揺動プレート３０はワイパシャフト３１とセクタギヤ２８の回動軸にそれぞれ回動自在に支承されている。
そして、クランク２６がホイール軸２４の周りを１８０度公転すると、セクタギヤ２８が所定の角度だけ往行し、クランク２６が残りの１８０度を公転すると、セクタギヤ２８が反転して所定の角度だけ復行するので、最終段の出力軸としてのワイパシャフト３１は所定の角度だけ揺動運動することになる。

ギヤケース２１はアルミニウムが使用されたアルミダイキャスト法によって、一端が開口した収納容器形状に一体成形されており、図５に示されているように、ワイパシャフト３１の一端部はギヤケース２１の閉塞壁を貫通して外部に突き出されている。
ワイパシャフト３１の突出端部はワイパアームの基端部を固定的に支持するように構成されており、ワイパアームの自由端部にはリアウインドシールドガラスを払拭するためのワイパブレードが取り付けられるようになっている。

図５に示されているように、ウオームホイール２３のギヤケース２１側の端面におけるホイール軸２４の周りには、円筒部２３ｃが同軸に配置されて一体的に突設されており、円筒部２３ｃの外周には位置検出部材としてのリレープレート３２が嵌合されている。
リレープレート３２は銅または銅合金のような弾性を有する導電板が丸められて、円筒部２３ｃの外径と等しい内径を有する略円筒形状に形成されており、円筒部２３ｃにウオームホイール２３と反対側から相対的に嵌入されている。
リレープレート３２は第一トラック３３と第二トラック３４と一対の付勢部３５、３５とを備えている。
第一トラック３３はリレープレート３２のウオームホイール２３と反対側端部に配置されており、周面の約３／４を占める第一導電部と、残りの第一非導電部とを備えている。第二トラック３４はリレープレート３２のウオームホイール２３側端部に配置されており、周面の約３／４を占める第二導電部と、残りの第二非導電部とを備えている。
但し、第一非導電部および第二非導電部は切欠部であるため、リレープレート３２が嵌合した円筒部２３ｃの露出面が実質的に構成することになる。

図５に示されているように、一対の付勢部３５、３５はリレープレート３２のウオームホイール２３と反対側端辺において対称形に配置されて、それぞれが略台形の平板形状に形成されている。一対の付勢部３５、３５はリレープレート３２の端部をそれぞれ径方向外向きに屈曲されることにより一体成形されている。
リレープレート３２のギヤケース２１への組付前の自然状態において径方向外向きに延在している一対の付勢部３５、３５は、図５に示されているように、リレープレート３２のギヤケース２１への組付後には、凸曲面形状となるとともに、凸曲面においてギヤケース２１の内面（底壁内面）に押接した状態になる。
つまり、一対の付勢部３５、３５はリレープレート３２をウオームホイール２３に押し付ける弾性力を及ぼす状態になる。したがって、この付勢部３５の弾性力により、リレープレート３２はウオームホイール２３の円筒部２３ｃに対するがたつきを防止された状態になっている。

図５に示されているように、ギヤケース２１のリレープレート３２の近傍にはコネクタ３６が装着されており、コネクタ３６は第一コンタクトプレート３７と第二コンタクトプレート３８とを備えている。第一コンタクトプレート３７は第一トラック３３に摺接されており、第二コンタクトプレート３８は第二トラック３４に摺接されている。

ギヤケース２１の開口にはギヤカバー４０が内部のウオーム歯車減速装置２２およびクランク装置２５を被覆するように被せられてボルトによって締結されている。
ギヤカバー４０は鉄板が使用されたプレス加工により、図３に示されているように、背面視が大略逆ｙ字形の平板形状に形成されている。
図３に示されているように、ギヤカバー４０の中央部には雲形形状の窪み４４がギヤケース２１側に陥没するように膨出形成されており、ギヤカバー４０の縁辺部にはリブ４５がギヤケース２１と反対側に突出するように屈曲形成されている。この窪み４４およびリブ４５はギヤカバー４０のプレス加工に際して同時成形することができる。

ギヤカバー４０の逆ｙ字形の３箇所の端部には、第一取付部４１と第二取付部４２と第三取付部４３とがそれぞれ形成されている。
第一取付部４１と第二取付部４２と第三取付部４３は切欠部４６を備えており、切欠部４６にはゴムまたは樹脂の弾性力を有する成形材料が使用されて、略円筒形状に成形されたマウントラバー４７が嵌着されている。
マウントラバー４７の挿通孔４８（図２参照）内には、金属板を丸めた円筒形状のカラー４９（図３参照）が挿入されている。カラー４９の挿通孔にはボルトがワッシャを介して挿通されるようになっている。

以上のように構成されたワイパモータ１は、ワイパモータ製造メーカーから自動車製造メーカーに供給される。
そして、自動車製造メーカーにおいて、ワイパモータ１がテールゲートのパネルにおけるリアウインドシールドガラス５１（図１参照）近傍に配置されるとともに、ギヤカバー４０の３箇所の取付部４１、４２、４３に挿通されたボルトがパネルに予め固定されたナットにねじ込まれる。
ちなみに、ギヤカバー４０の３箇所の取付部４１、４２、４３がマウントラバー４７を介設されてボルトおよびナットによって締結されたワイパモータ１においては、電動モータ１１の作動により発生する振動がパネル側に伝達してしまう現象を３箇所のマウントラバー４７が防止するので、騒音発生を抑制することができる。

ワイパスイッチ（図示せず）のオンによってワイパモータ１が運転すると、回転軸１２のウオーム１３の回転によってウオームホイール２３が減速回転され、クランク装置２５によってワイパシャフト３１が往復回動される。
このワイパシャフト３１の往復回動によるワイパブレードの揺動により、リアウインドシールドガラス５１が払拭される。

ワイパスイッチがオフすると、第一コンタクトプレート３７が第一導電部３３ａに接触し、かつ、第二コンタクトプレート３８が第二導電部３４ａに接触した時点で、ワイパモータ１の駆動電気回路（図示せず）においてワイパモータ１の両端が短絡されるので、ワイパモータ１は定位置で停止する。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

（１）ウオームの中心線を含む法線上で噛み合う歯列を有する第一ウオームホイール部と、第一ウオームホイール部の両主面に一体的に連結された第二ウオームホイール部とによってウオームホイールを構成するとともに、第一ウオームホイール部を金属によって形成し、第二ウオームホイール部が樹脂によって形成することにより、コストや重量の大幅な増加を抑制しつつウオームホイール側の破損を防止することができる。

（２）第一ウオームホイール部をウオームの中心線を含む法線上で噛み合わせることにより、ウオームの駆動力を金属製の第一ウオームホイール部に主に伝達することができるので、伝達効率の低下を抑制することができる。

（３）第二ウオームホイール部をウオームの中心線を含む法線の両脇で噛み合わせることにより、樹脂の摩擦係数が小さく摩耗しにくい（自己潤滑性）という特性による所謂消音ギアの特性をウオームホイールに維持させることができる。

（４）第一ウオームホイール部を第二ウオームホイール部にインサート成形することにより、複合（ハイブリッド）形ウオームホイールの製造コストの増加を抑制することができるばかりでなく、その結合強度を増加することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、第一ウオームホイール部を第二ウオームホイール部にインサート成形することにより、複合形ウオームホイールを製造するに限らず、第一ウオームホイール部の両主面に第二ウオームホイール部を連結して製造してもよい。

複合形ウオームホイールの具体的構成は、前記実施形態に係る構成に限定されない。

減速装置に連結して減速された回転を揺動運動に変換する運動変換装置は、クランク装置を使用するに限らないし、省略してもよい。

前記実施の形態においては、リアワイパ装置用のワイパモータについて説明したが、本発明はこれに限らず、フロントワイパ装置等に使用される減速機構付きモータ装置全般に適用することができる。

本発明の一実施の形態であるワイパモータを示す側面図である。 その正面図である。 その背面図である。 ブラケットを外した状態を示す背面図である。 ワイパシャフトおよびホイール軸を通る断面図である。 （ａ）はウオームホイールを示す斜視図、（ｂ）は第一ウオームホイール部を示す斜視図である。 ウオームとウオームホイールとの噛合部を示しており、（ａ）はウオームの法線を通る断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１…ワイパモータ（減速機構付きモータ装置）、
１０…モータ部、１１…電動モータ、１２…回転軸（アーマチュアシャフト）、１３…ウオーム、
２０…ギヤ部、２１…ギヤケース、２２…ウオーム歯車減速装置、２３…ウオームホイール、２３ａ…第一ウオームホイール部、２３ｂ…第二ウオームホイール部、
２４…ホイール軸、

Claims (3)

1. モータの回転軸先端部に形成されたウオームと、該ウオームと噛合するウオームホイールと、を備えた減速機構付きモータ装置において、
   前記ウオームホイールは、前記ウオームの中心線を含む法線上で噛み合う歯列を有する第一ウオームホイール部と、該第一ウオームホイール部の両主面に一体的に連結された第二ウオームホイール部と、を備え、
   前記第一ウオームホイール部と第二ウオームホイール部とは機械的性質が相異することを特徴とする減速機構付きモータ装置。
2. 前記第一ウオームホイール部が金属によって形成され、第二ウオームホイール部が樹脂によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の減速機構付きモータ装置。
3. 前記第一ウオームホイール部が第二ウオームホイール部にインサート成形されることを特徴とする請求項１または２に記載の減速機構付きモータ装置。

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