JP2011231887A - 遊星歯車減速機構、モータ、ワイパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寿命を伸長する。
【解決手段】本発明の遊星歯車減速機構３８は、トロコイド歯形によって構成された外歯４８Ａを有する太陽歯車４８と、太陽歯車４８の径方向外側に設けられ、トロコイド歯形によって構成された内歯５０Ａを有する内歯車５０と、太陽歯車４８と内歯車５０の径方向間に設けられ、太陽歯車４８の外歯４８Ａ及び内歯車５０の内歯５０Ａと噛み合い可能なピン歯形によって構成された外歯５２Ａを有する遊星歯車５２と、太陽歯車４８と同軸状に設けられ、遊星歯車５２を自転可能且つ太陽歯車４８に対して公転可能に支持するキャリア５４とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、遊星歯車減速機構、モータ、ワイパ装置に関する。

入力軸と出力軸との間に配置される減速機構として、遊星歯車にインボリュート歯形歯車を用いた２Ｋ−Ｈ型の遊星歯車減速機構が知られている。しかしながら、この遊星歯車減速機構では、遊星歯車に遠心力が作用しながら遊星歯車と内歯車が噛み合うと共に、遊星歯車にインボリュート歯形歯車を用いているため、振動、騒音が大きいという課題があった。

一方、振動、騒音を抑えるために、遊星歯車にトロコイド歯形歯車を用いた遊星歯車減速機構が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００３−２７８８４９号公報 特開２００２−３７２１１０号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に記載の遊星歯車減速機構では、太陽歯車の外歯及び内歯車の内歯と噛み合うことにより噛み合い回数の多い遊星歯車の外歯がトロコイド歯形とされているため、遊星歯車減速機構の寿命が短くなる虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、寿命を伸長できる遊星歯車減速機構を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の遊星歯車減速機構は、トロコイド歯形によって構成された外歯を有する太陽歯車と、前記太陽歯車の径方向外側に設けられ、トロコイド歯形によって構成された内歯を有する内歯車と、前記太陽歯車と内歯車の径方向間に設けられ、前記太陽歯車の外歯及び前記内歯車の内歯と噛み合い可能なピン歯形又は円弧歯形によって構成された外歯を有する遊星歯車と、前記太陽歯車と同軸状に設けられ、前記遊星歯車を自転可能且つ前記太陽歯車に対して公転可能に支持するキャリアと、を備えている。

この遊星歯車減速機構によれば、太陽歯車の外歯及び内歯車の内歯は、トロコイド歯形によって構成されており、この太陽歯車の外歯及び内歯車の内歯と噛み合うことにより噛み合い回数の多い遊星歯車の外歯は、ピン歯形又は円弧歯形によって構成されている。従って、これにより、遊星歯車の外歯の摩耗や折損等を抑制することができるので、寿命を伸長することができる。

請求項２に記載の遊星歯車減速機構は、請求項１に記載の遊星歯車減速機構において、前記遊星歯車の外歯が、周方向に等ピッチで奇数個形成された構成とされている。

この遊星歯車減速機構によれば、遊星歯車の外歯は、周方向に等ピッチで奇数個形成されているので、一つの外歯に対して他の外歯が遊星歯車の中心線上に位置することを抑制でき、遊星歯車の回転を円滑にすることができる。

なお、この遊星歯車減速機構は、請求項３に記載のように、モータに適用されると好適である。また、このモータは、請求項４に記載のように、ワイパ装置に適用されると好適である。

本発明の第一実施形態に係る遊星歯車減速機構を備えたモータの正面断面図である。 図１の２−２線断面図である。 図１に示される遊星歯車減速機構の模式図である。 図１に示されるモータを備えたワイパ装置の一部断面を含む正面図である。 本発明の第一実施形態に係る遊星歯車減速機構の変形例を示す図２に対応する断面図である。 本発明の第二実施形態に係る遊星歯車減速機構を示す図２に対応する断面図である。

［第一実施形態］
はじめに、本発明の第一実施形態について説明する。

（ワイパモータの構成）
図１に示される如く、モータとしてのワイパモータ１０は、モータ本体部１０Ａと、減速機構部１０Ｂとを主要部として構成されている。

モータ本体部１０Ａは、略有底円筒状に形成されたヨーク１２を備えている。ヨーク１２は、モータ軸１４における軸線方向の一端を、底部１２Ａの軸心部に配置された軸受１６を介して回転自在に軸支している。このモータ軸１４の軸線方向の他端側は、減速機構部１０Ｂに突出されている。

また、ヨーク１２内には、アーマチャ１８が収容されている。アーマチャ１８は、モータ軸１４に同軸的に固着されたコア１８Ａに巻線１８Ｂが巻き回されて構成されている。また、ヨーク１２の円筒部１２Ｂの内周面には、それぞれアーマチャ１８の外周面に対向する一対のマグネット２０が固着されている。

また、アーマチャ１８には、コンミテータ２２が設けられている。コンミテータ２２は、複数のセグメント２２Ａが周方向に等間隔で配置されて全体として略円筒状又は環状に形成されており、モータ軸１４に同軸的に固着されている。周方向に隣り合うセグメント２２Ａ間には、図示しない絶縁部が配設されている。また、各セグメント２２Ａは、アーマチャ１８の対応する巻線１８Ｂにそれぞれ電気的に接続されている。

さらに、ヨーク１２内には、一対のブラシ２４が該ヨーク１２に対して回転不能に設けられている。具体的には、各ブラシ２４は、図１に示される如く、コンミテータ２２の軸線に対し対称に配置されたブラシホルダ部２６内にセグメント２２Ａ（コンミテータ２２の外周面）に対する接離可能に収容されると共に、スプリング２８にてコンミテータ２２側（径方向内向き）に付勢されている。これにより、各ブラシ２４は、コンミテータ２２のセグメント２２Ａに常時接触するようになっている。

一対のブラシホルダ部２６は、ヨーク１２と減速機構部１０Ｂとの間に保持されたブラシホルダ３０に一体に形成されている。また、各ブラシ２４は、それぞれ図示しない給電配線に接続されている。これにより、モータ本体部１０Ａでは、コンミテータ２２が軸心廻りに回転することで、該コンミテータ２２とブラシ２４とが摺接しつつ整流が行なわれ、アーマチャ１８に電機子電流が流れる構成とされている。

以上説明したように、第一の実施の形態に係るワイパモータ１０のモータ本体部１０Ａは、マグネット式の直流モータとされている。この実施形態では、モータ本体部１０Ａは、軸線方向の寸法が短い偏平タイプのモータとして構成されている。

減速機構部１０Ｂは、ヨーク１２の開口端側（モータ軸１４の軸線方向他端側）に接続されたギヤハウジング３２を備えている。ギヤハウジング３２は、底部３２Ａと円筒部３２Ｂとを有する略有底円筒状に形成されており、円筒部３２Ｂの開口端から径方向外向きに延設されたフランジ部３２Ｃにおいて、ヨーク１２の開口端から径方向外向きに延設されたフランジ部１２Ｃにビス３４にて接合されている。そして、このヨーク１２とギヤハウジング３２との接合状態で、ブラシホルダ３０がヨーク１２に対し固定的に保持されている。

また、減速機構部１０Ｂは、モータ軸１４と同軸状に設けられた出力軸３６と、モータ軸１４の回転を減速して出力軸３６に伝達する遊星歯車減速機構３８とを備えている。出力軸３６は、ギヤハウジング３２の底部３２Ａの軸心部に設けられたボス部４０を貫通されており、その先端部３６Ａは、モータ外部に突出され、その基端部３６Ｂは、軸受４２を介してボス部４０すなわちギヤハウジング３２に回転自在に支持されている。

（遊星歯車減速機構の構成）
遊星歯車減速機構３８は、一例として、２Ｋ−Ｈ Ｉ型とされており、図１〜図３に示されるように、太陽歯車４８と、内歯車５０と、複数の遊星歯車５２と、キャリア５４とを備えている。太陽歯車４８は、モータ軸１４に同軸状且つ一体回転可能に固定（連結）されており、トロコイド歯形によって構成された外歯４８Ａを有している。

内歯車５０は、太陽歯車４８の径方向外側に形成されており、ギヤハウジング３２における円筒部３２Ｂの内周部に一体に形成されている。この内歯車５０は、トロコイド歯形によって構成された内歯５０Ａを有している。

遊星歯車５２は、太陽歯車４８と内歯車５０の径方向間に設けられており、上述の太陽歯車４８の外歯４８Ａ及び内歯車５０の内歯５０Ａと噛み合い可能なピン歯形によって構成された外歯５２Ａを有している。つまり、この外歯５２Ａは、ピン状に形成されている。また、この外歯５２Ａは、周方向に等ピッチで奇数個形成されており、本実施形態では、一例として、その個数は、９個とされている。

キャリア５４は、上述の出力軸３６の基端部３６Ｂに同軸状且つ一体に形成（連結）されている。このキャリア５４の軸心部には、モータ本体部１０Ａ側に開口する凹部４４が形成されており、該凹部４４には、軸受４６が収容されている。そして、この軸受４６によってモータ軸１４の先端１４Ａが回転自在に支持されている。さらに、このキャリア５４の径方向外側には、ピン５６が設けられており、上述の遊星歯車５２は、このピン５６に回転（自転）可能に支持されると共に、キャリア５４によって太陽歯車４８に対して公転可能に支持されている。

以上説明したワイパモータ１０は、ワイパ装置１１のフレーム７２（図４参照）に固定されて該ワイパ装置１１を構成するようになっている。この実施形態では、ワイパモータ１０をフレーム７２に固定するため取付部として、図１に示される如く、ギヤハウジング３２の底部３２Ａに複数のビスボス部７４が形成されている。

（ワイパ装置の構成）
図４に示される如く、ワイパモータ１０は、複数のビスボス部７４に螺合されたビス７６によって、フレーム７２に固定的に締結されている。フレーム７２には、一対のピボットホルダ７８、８０が設けられている。

ピボットホルダ７８は、第一ワイパ８２が連結された第一ピボット軸８４を車体に対し回転自在に軸支しており、ピボットホルダ８０は、第二ワイパ８６が連結された第二ピボット軸８８を車体に対し回転自在に軸支している。第一ワイパ８２、第二ワイパ８６の何れか一方が運転席用のワイパとされ、他方が助手席用のワイパとされている。

そして、図４に示される如く、ワイパ装置１１では、一対の第一ピボット軸８４、第二ピボット軸８８と出力軸３６とは、略平行に配置されている。さらに、この実施形態では、一対の第一ピボット軸８４、第二ピボット軸８８が軸線方向の一方側（上側）に向けて配置されているのに対し、出力軸３６は、軸線方向の他方側（下側）に向けて配置されている。すなわち、第一ピボット軸８４、第二ピボット軸８８と出力軸３６とは、相対的に略１８０°方向（反対向き）を向く姿勢となるように配置されている。

さらに、ワイパ装置１１は、出力軸３６の回転を第一ピボット軸８４、第二ピボット軸８８の揺動（往復回動）に変換するためのリンク機構９０を備えている。リンク機構９０は、一端が出力軸３６と一体に回転するように接続されたクランクアーム９２と、一端が第一ピボット軸８４と一体に回転するように接続された第一ピボットレバー９４と、一端が第二ピボット軸８８と一体に回転するように接続された第二ピボットレバー９６と、一端がクランクアーム９２の他端にボールジョイント９８を介して連結されると共に他端が第二ピボットレバー９６の他端にボールジョイント９８を介して連結された第一リンク１００と、一端が第二ピボットレバー９６の他端にボールジョイント９８を介して連結されると共に他端が第一ピボットレバー９４の他端にボールジョイント９８を介して連結された第二リンク１０２とを主要部として構成されている。

これにより、ワイパ装置１１は、フレーム７２に対する一方側にワイパモータ１０、第一ピボット軸８４（第一ワイパ８２）、第二ピボット軸８８（第二ワイパ８６）が配置されると共に、フレーム７２に対する他方側にリンク機構９０が配置された構成とされている。

そして、このワイパ装置１１では、出力軸３６の回転に伴うクランクアーム９２の回転が、第一リンク１００を介して連結された第二ピボットレバー９６の揺動に変換されると共に、該第二ピボットレバー９６の揺動が第二リンク１０２を介して連結された第一ピボットレバー９４の揺動として伝達される。また、第一ピボットレバー９４及び第二ピボットレバー９６が揺動されると、第一ピボット軸８４及び第二ピボット軸８８が回動される。そして、第一ワイパ８２及び第二ワイパ８６が揺動されて、この第一ワイパ８２及び第二ワイパ８６によって、例えばフロントウィンドウガラスなどの払拭面が払拭されるようになっている。

以上により、ワイパ装置１１は、ピボットホルダ７８、８０が設けられたフレーム７２に、ワイパモータ１０、第一ピボット軸８４（第一ワイパ８２）、第二ピボット軸８８（第二ワイパ８６）及びリンク機構９０が組み付けられたモジュール型のワイパ装置とされている。

次に、本発明の第一実施形態の作用及び効果について説明する。

本発明の第一実施形態によれば、太陽歯車４８の外歯４８Ａ及び内歯車５０の内歯５０Ａは、トロコイド歯形によって構成されており、この太陽歯車４８の外歯４８Ａ及び内歯車５０の内歯５０Ａと噛み合うことにより噛み合い回数の多い遊星歯車５２の外歯５２Ａは、ピン歯形によって構成されている。従って、これにより、遊星歯車５２の外歯５２Ａの摩耗や折損等を抑制することができるので、遊星歯車減速機構３８、ひいては、ワイパモータ１０、並びに、ワイパ装置１１の寿命を伸長することができる。

また、遊星歯車５２の外歯５２Ａは、周方向に等ピッチで奇数個形成されているので、一つの外歯５２Ａに対して他の外歯５２Ａが遊星歯車５２の中心線ＣＬ上に位置することを抑制でき、遊星歯車５２の回転を円滑にすることができる。また、遊星歯車５２の回転を円滑にすることにより、出力軸３６の回転、ひいては、第一ワイパ８２、第二ワイパ８６の揺動も円滑にすることができる。

また、太陽歯車４８の外歯４８Ａ及び内歯車５０の内歯５０Ａは、トロコイド歯形によって構成されているので、遊星歯車減速機構３８の作動時における振動が低減され、ブラシ２４への影響も抑制することができる。これにより、ブラシ２４への給電が安定し、ワイパモータ１０の性能も確保することができる。

さらに、太陽歯車４８の外歯４８Ａ及び内歯車５０の内歯５０Ａがトロコイド歯形によって構成されることで、遊星歯車減速機構３８の作動時における振動が低減されるので、ワイパモータ１０の静粛性も確保することができる。

次に、本発明の第一実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、遊星歯車減速機構３８は、ワイパモータに適用されていたが、その他の用途のモータに適用されても良い。

また、太陽歯車４８、内歯車５０、遊星歯車５２は、その他にも、例えば、図５に示されるように構成されていても良い。

また、遊星歯車減速機構３８は、２Ｋ−Ｈ型とされていたが、その他にも、３Ｋ型や、２個以上の２Ｋ−Ｈ型を備えた複合遊星減速機とされていても良い。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。

図６に示される本発明の第二実施形態に係る遊星歯車減速機構１３８は、上述の遊星歯車減速機構３８に対し、太陽歯車４８、内歯車５０、遊星歯車５２の歯形の形状が変更されている。

つまり、太陽歯車４８の外歯４８Ａ及び内歯車５０の内歯５０Ａは、トロコイド歯形によって構成されているが、遊星歯車５２の外歯５２Ａは、円弧歯形によって構成されている。なお、本発明の第二実施形態において、上述の本発明の第一実施形態と同一名称の部材については、便宜上、同一の符合を用いてある。

このように構成されていても、遊星歯車５２の外歯５２Ａの摩耗や折損等を抑制することができるので、遊星歯車減速機構３８、ひいては、図４に示されるワイパモータ１０、並びに、ワイパ装置１１の寿命を伸長することができる。

また、遊星歯車５２の外歯５２Ａは、周方向に等ピッチで奇数個形成されているので、一つの外歯５２Ａに対して他の外歯５２Ａが遊星歯車５２の中心線ＣＬ上に位置することを抑制でき、遊星歯車５２の回転を円滑にすることができる。また、遊星歯車５２の回転を円滑にすることにより、出力軸３６の回転、ひいては、図４に示される第一ワイパ８２、第二ワイパ８６の揺動も円滑にすることができる。

なお、この遊星歯車減速機構１３８についても、２Ｋ−Ｈ型の他に、３Ｋ型や、２個以上の２Ｋ−Ｈ型を備えた複合遊星減速機とされていても良い。

また、遊星歯車５２の外歯５２Ａは、楕円弧状に形成されていても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０・・・ワイパモータ、１０Ａ・・・モータ本体部、１０Ｂ・・・減速機構部、１１・・・ワイパ装置、１２・・・ヨーク、１４・・・モータ軸、１８・・・アーマチャ、２０・・・マグネット、２２・・・コンミテータ、２４・・・ブラシ、２６・・・ブラシホルダ部、２８・・・スプリング、３０・・・ブラシホルダ、３２・・・ギヤハウジング、３４・・・ビス、３６・・・出力軸、３８，１３８・・・遊星歯車減速機構、４０・・・ボス部、４２・・・軸受、４４・・・凹部、４６・・・軸受、４８・・・太陽歯車、４８Ａ・・・外歯、５０・・・内歯車、５０Ａ・・・内歯、５２・・・遊星歯車、５２Ａ・・・外歯、５４・・・キャリア、５６・・・ピン、７２・・・フレーム、７４・・・ビスボス部、７６・・・ビス、７８・・・ピボットホルダ、８０・・・ピボットホルダ、８２・・・第一ワイパ、８４・・・第一ピボット軸、８６・・・第二ワイパ、８８・・・第二ピボット軸、９０・・・リンク機構、９２・・・クランクアーム、９４・・・第一ピボットレバー、９６・・・第二ピボットレバー、９８・・・ボールジョイント、１００・・・第一リンク、１０２・・・第二リンク

Claims (4)

1. トロコイド歯形によって構成された外歯を有する太陽歯車と、
   前記太陽歯車の径方向外側に設けられ、トロコイド歯形によって構成された内歯を有する内歯車と、
   前記太陽歯車と内歯車の径方向間に設けられ、前記太陽歯車の外歯及び前記内歯車の内歯と噛み合い可能なピン歯形又は円弧歯形によって構成された外歯を有する遊星歯車と、
   前記太陽歯車と同軸状に設けられ、前記遊星歯車を自転可能且つ前記太陽歯車に対して公転可能に支持するキャリアと、
   を備えた遊星歯車減速機構。
2. 前記遊星歯車の外歯は、周方向に等ピッチで奇数個形成されている、
   請求項１に記載の遊星歯車減速機構。
3. 請求項１又は請求項２に記載の遊星歯車減速機構と、
   前記太陽歯車と一体回転可能に連結されたモータ軸を有するモータ本体部と、
   前記モータ軸と同軸状に設けられ、前記キャリアと一体回転可能に連結された出力軸と、
   を備えたモータ。
4. 請求項３に記載のモータと、
   前記出力軸から回転力が伝達されて揺動され、払拭面を払拭するワイパと、
   を備えたワイパ装置。

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