JP2012170308A

JP2012170308A - ギヤードモータ

Info

Publication number: JP2012170308A
Application number: JP2011031626A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kishi; 勇祐岸
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】部品コストの上昇を抑えつつ、シャフトと軸受との間のクリアランスに起因するゴロ音や、ロータがスラスト方向に移動する際に発生するスラスト打音を抑制し得るギヤードモータを提供する。
【解決手段】一対の軸受２１ａ、２１ｂにより支承されたシャフト１５を出力側と反出力側に突出してなるモータ１０と、シャフトの出力側に装着されたウォームギア３と、ウォームギアに噛合するウォームホイール４と、シャフトの出力側の端面に当接する第１側圧付与部材８と、シャフトの反出力側の端面に当接する第２側圧付与部材９を備え、第１側圧付与部材８は、シャフトにウォームホイールから離れる方向の力Ｆ_１１を付与すると共に、反出力側方向の力Ｆ_１２を付与し、第２側圧付与部材９は、シャフトにウォームホイールから離れる方向の力Ｆ_２１を付与すると共に、出力側方向の力Ｆ_２２を付与することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ギヤードモータに係り、詳しくはシャフトと軸受との間のクリアランスなどに起因する騒音や振動を低減する技術に関する。

一般にモータは、軸受内でシャフト（回転軸）を回転可能に支承するために、軸受とシャフトとの間に僅少なクリアランスが確保されている。そのため、ロータが回転すると、ロータ及びシャフトが軸方向に対して直角方向（ラジアル方向）に振動し、大きな騒音（所謂ゴロ音）が発生する場合がある。

この軸受クリアランスに起因するゴロ音を抑制するために、シャフトをラジアル方向に押圧することが考えられている。
例えば特許文献１には、一対の軸受の中間位置に相当する軸受ホルダの外周に円弧状の吸引磁石を取付け、この吸引磁石がシャフトをラジアル方向に磁気吸引して、一対の軸受にそれぞれ側圧を付与するモータが開示されている。

また、特許文献２には、軸受を支持するケースの内周面から延出してシャフトの外周面に当接される押圧弾性部材を備え、この押圧弾性部材によってシャフトを軸受の一方向に押圧するようにしたモータが開示されている。
また、特許文献３には、図９に示すように、シャフト１０２の出力側にウォームギア１０３が装着されたモータ１０１と、このウォームギア１０３に噛合するウォームホイール１０４を備えるギヤードモータにおいて、シャフト１０２の出力側の先端をバネ板１０５に突き当て、シャフト１０２にウォームホイール１０４から離れる方向の側圧を付与することが記載されている。

特開２００２−３３０５６９号公報特開２００４−６４９６７号公報特許第３４７９１３９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、シャフトへの側圧付与の目的のためだけに高価なマグネット部品を必要とするため、部品コストが上昇する問題がある。
また、特に小型モータの場合は、元々トルクは小さいため、磁気的な側圧を付与することにより、トルクリップルやコギングトルクが大きくなり、安定した性能を発揮することができないという問題もある。
さらに、磁気的な側圧を加えるためにモータ内部の構造が複雑になり、製造工程も複雑になるという問題もある。

特許文献２に開示されている発明では、シャフトに側圧を付与するためにモータ径に匹敵する大きな専用部品を必要とするため、部品コストが大幅に上昇するという問題がある。

特許文献３に開示されている発明では、ある程度はゴロ音を抑制できるものの十分ではなく、また、モータの回転方向が切り替わる時にウォームホイールから受ける力によってロータがスラスト方向に移動し、反出力側のスラスト受け部材にシャフトが衝突して発生する音（所謂スラスト打音）を十分に抑制することもできない。

そこで本発明は、従来技術が抱える上記の問題に鑑み、部品コストの上昇を抑えつつ、シャフトと軸受との間のクリアランスに起因するゴロ音や、ロータがスラスト方向に移動する際に発生するスラスト打音を抑制し得るギヤードモータを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のギヤードモータは、
ハウジング内に、少なくとも、一対の軸受により支承されたシャフトを出力側と反出力側に突出してなるモータと、前記シャフトの出力側に装着されたウォームギアと、前記ウォームギアに噛合するウォームホイールと、前記シャフトの出力側の端面に当接する第１側圧付与部材と、前記シャフトの反出力側の端面に当接する第２側圧付与部材を備え、
前記第１側圧付与部材は、前記シャフトに、前記ウォームホイールから離れる方向の力Ｆ_１１を付与すると共に、反出力側方向の力Ｆ_１２を付与するものであり、
前記第２側圧付与部材は、前記シャフトに、前記ウォームホイールから離れる方向の力Ｆ_２１を付与すると共に、出力側方向の力Ｆ_２２を付与するものである、
ことを特徴としているものである。

本発明のギヤードモータにおいては、前記第１側圧付与部材と前記第２側圧付与部材は、前記ハウジングに取付けられた板バネからなることが好ましい。

本発明のギヤードモータによれば、シャフトの出力側と反出力側の双方にウォームホイールから離れる方向の側圧を付与することによって、モータ駆動中のシャフトと軸受との摩擦力を効果的に抑えることができる。また、シャフトの出力側と反出力側の双方に側圧を付与するに際し、これらの側圧の大きさと側圧を付与する位置（軸受からの距離）を調整することにより、モータ駆動中のシャフトと軸受との摩擦力を低く抑えたままで、シャフトの振れ回りを止めることもできる。このため、シャフトと軸受との間のクリアランスに起因するゴロ音を十分に抑制することができる。

本発明の一実施形態例に係るギヤードモータの内部を模式的に示す図である。図１のギヤードモータの要部を示す断面図である。図１のギヤードモータにおいて、モータ駆動時にウォームホイール４からウォームギア３に作用する力Ｆ_３を説明するための模式図である。図１のギヤードモータにおいて、モータ駆動時にシャフトに作用する力を模式的に示した図である。図１のギヤードモータにおいて、モータ駆動時にシャフトに作用する力を模式的に示した図である。モータ駆動時におけるシャフトと軸受の関係を模式的に示した図である。従来のギヤードモータにおいて、モータ駆動時にシャフトに作用する力を模式的に示した図である。従来のギヤードモータにおいて、モータ駆動時にシャフトに作用する力を模式的に示した図である。従来例のギヤードモータの内部を模式的に示す図である。

本発明のギヤードモータは、一対の軸受（２１ａ、２１ｂ）により支承されたシャフト（１５）を出力側と反出力側に突出してなるモータ（１０）と、シャフトの出力側に装着されたウォームギア（３）と、ウォームギアに噛合するウォームホイール（４）と、シャフトの出力側の端面に当接する第１側圧付与部材（８）と、シャフトの反出力側の端面に当接する第２側圧付与部材（９）を備え、
第１側圧付与部材は、シャフトにウォームホイールから離れる方向の力（Ｆ_１１）を付与すると共に、反出力側方向の力（Ｆ_１２）を付与し、第２側圧付与部材は、シャフトにウォームホイールから離れる方向の力（Ｆ_２１）を付与すると共に、出力側方向の力（Ｆ_２２）を付与することを特徴とする。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態例を説明する。

図１は本発明の一実施形態例に係るギヤードモータのハウジングの内部を示す模式図、図２はギヤードモータの要部を示す断面図である。

図１に示すように、ギヤードモータ１は、下ケース２と不図示の上ケースによりほぼ直方体の箱状に形成されたハウジング内に、モータ１０、ウォームギヤ３、ウォームホイール４、中間ギヤ５，６、出力ギヤ７が収容されている。
なお、図１には示していないが、ハウジング内には回路基板が収容され、この回路基板にはモータ駆動回路や出力ギヤ７の回転を検出するための回路等が設けられている。

本例のギヤードモータ１は、出力ギヤ７に一体化されている操作軸７ａに、例えば自動車のワイパアームを動作させるリンク機構や流路調節弁などを取付けることによって、ワイパアームの駆動や空気調整装置の流路調節弁などを駆動することができるものである。

モータ１０は、金属材料によって有底中空筒状に形成されたケーシング１１と、ケーシング１１の開口部に嵌着され樹脂等の絶縁材料によって形成されたブラケット１２を備えている。
ケーシング１２の内面には、円筒形状で円周方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に着磁された永久磁石からなる固定子１３が取付けられ、この固定子１３の内側には回転子１４が配されている。
回転子１４は、シャフト１５と、シャフト１５に取付けられ薄い鋼鈑を複数枚積層してなる電機子コア１６と、電機子コア１６にコイル状に巻回された銅線１７と、銅線１７に電気的に接続された整流子１８を備えている。

ブラケット１２には、２本のブラシ１９が整流子１８に摺接して電流を流すように設けられている。また、各ブラシ１９にそれぞれ電気的に接続された端子２０がブラケット１２に取付けられて外方に突出している。

シャフト１５は、ケーシング１１とブラッケット１２に固定されている１対の軸受２１ａ、２１ｂにより支承されている。
シャフト１５の出力側はケーシング１１から外部に突出しており、シャフト１５の反出力側はブラッケット１２から外部に突出している。
そして、シャフト１５の出力側には、ウォームギア３が装着されている。

下ケース２には板バネからなる第１側圧付与部材８と第２側圧付与部材９が設けられており、第１側圧付与部材８はシャフト１５の出力側の端面に当接し、第２側圧付与部材９はシャフト１５の反出力側の端面に当接している。

図２に示すように、第１側圧付与部材８は、シャフト１５の中心線よりもウォームホイール４側において斜めに当接してシャフト１５に対し力Ｆ_１を付与している。また、第２側圧付与部材９は、シャフトの中心線よりもウォームホイール４側において斜めに当接してシャフト１５に対し力Ｆ_２を付与している。なお、ウォームホイール４の回転軸に垂直な面内でシャフト１５の軸方向に直交する方向をＸ方向とし、シャフト１５の軸方向をＹ方向としている。
Ｆ_１１は上記Ｆ_１のＸ方向成分（側圧成分）、Ｆ_１２は上記Ｆ_１のＹ方向成分（軸方向成分）、Ｆ_２１は上記Ｆ_２のＸ方向成分（側圧成分）、Ｆ_２２は上記Ｆ_２のＹ方向成分（軸方向成分）である。
このように、第１側圧付与部材８は、シャフト１５に、ウォームホイール４から離れる方向の力Ｆ_１１を付与すると共に、反出力側方向Ｆ_１２の力を付与している。また、第２側圧付与部材９は、シャフト１５に、ウォームホイール４から離れる方向の力Ｆ_２１を付与すると共に、出力側方向の力Ｆ_２２を付与している。

モータ駆動時には、通常、図３に示すように、ウォームホイール４からウォームギア３に力Ｆ_３が作用する。すなわち、紙面反時計回りにウォームホイール４が回転するようにモータが駆動する場合には、図３（ａ）に示す力Ｆ_３がウォームギア３に作用し、紙面時計回りにウォームホイール４が回転するようにモータが駆動する場合には、図３（ｂ）に示す力Ｆ_３がウォームギア３に作用する。

図４は、図３（ａ）に示す方向にウォームホイール４が回転する場合を例に挙げ、シャフト１５の各部に作用する力を模式的に示している。
ラジアル方向（即ち、Ｘ方向）の力に起因して発生するゴロ音を考える場合は、モータの回転方向によって大きな違いは無いため、図３（ｂ）に示す方向にウォームホイール４が回転する場合も図４と同様に考えることができる。

図４において、Ｆ_３１は前記Ｆ_３のＸ方向成分、Ｆ_３２は前記Ｆ_３のＹ方向成分である。また、Ｆ_５は回転子１４の重心がシャフト１５の中心軸からずれることによって生じるロータ回転時の遠心力である。
このＦ_５はロータの回転にしたがってシャフト回りに方向が変化するものである。図４（ａ）はＦ_５がＦ_１１、Ｆ_２１及びＦ_３１と同じ方向の場合を示し、図４（ｂ）はＦ_５がＦ_１１、Ｆ_２１及びＦ_３１と反対の方向の場合を示しており、図４（ａ）と図４（ｂ）はシャフト１５に作用する両極端の荷重状態を示していることになる。
また、図４において、Ｌ_１はシャフト１５の出力側の端面から軸受２１ａまでの長さ、Ｌ_２は軸受２１ａからＦ_５の作用点までの長さ、Ｌ_３はＦ_５の作用点から軸受２１ｂまでの長さ、Ｌ_４は軸受２１ｂからシャフト１５の反出力側の端面までの長さ、Ｌ_５はＦ_３の作用点から軸受２１ａまでの長さを示している。

図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ），（ｂ）の荷重状態において軸受２１ａ及び軸受２１ｂからシャフト１５に作用する反力を追加して示したものであり、Ｆ_６は軸受２１ａからの反力、Ｆ_７は軸受２１ｂからの反力である。

図５に示す矢印方向をＦ_６とＦ_７のプラス方向とすると、以下のようなことが言える。
Ｆ_６とＦ_７の両方がプラスの場合には、図６（ａ）に示すように、シャフト１５は軸受２１ａ及び軸受２１ｂの右内側に接触した状態となっている。
Ｆ_６がプラスでＦ_７がマイナスの場合には、図６（ｂ）に示すように、シャフト１５は軸受２１ａの右内側に接触し、軸受２１ｂの左内側に接触した状態となっている。
Ｆ_６がマイナスでＦ_７がプラスの場合には、図６（ｃ）に示すように、シャフト１５は軸受２１ａの左内側に接触し、軸受２１ｂの右内側に接触した状態となっている。
Ｆ_６とＦ_７の両方がマイナスの場合には、図６（ｄ）に示すように、シャフト１５は軸受２１ａ及び軸受２１ｂの左内側に接触した状態となっている。

モータ駆動中にシャフト１５が図６（ａ）〜（ｄ）のいずれかの状態から他のいずれかの状態に変化することは、シャフト１５がラジアル方向（Ｘ方向）に振動し易いことを意味し、ゴロ音の発生要因の一つとなる。
したがって、ゴロ音を抑制するためには、モータ駆動中にシャフト１５が図６（ａ）〜（ｄ）のいずれかの状態のまま維持されることが望ましい。つまり、図４（ａ）と図４（ｂ）のような両極端の荷重状態において、シャフト１５が図６（ａ）〜（ｄ）のいずれかの状態のまま維持されることが望ましい。
また、ゴロ音を抑制するためには、シャフトと軸受の摩擦力が小さいことが望ましい。この摩擦力は軸受からシャフトに作用する反力に比例するため、ゴロ音を抑制するためには、Ｆ_６とＦ_７が小さいことが望ましい。
以上のことから、ゴロ音を抑制するためには、図４（ａ）と図４（ｂ）の荷重状態において、シャフト１５が図６（ａ）〜（ｄ）のいずれかの状態のまま維持されると共に、Ｆ_６とＦ_７が小さいことが望ましいものである。

ここで、図５（ａ）における各力の釣り合い条件から、軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求めると以下のようになる。
まず、Ｘ方向の力の釣り合い条件から、
Ｆ_１１＋Ｆ_２１＋Ｆ_３１＋Ｆ_５＝Ｆ_６＋Ｆ_７・・式（１）
また、軸受２１ａ周りのモーメントの釣り合い条件から、
Ｆ_１１Ｌ_１＋Ｆ_３１Ｌ_５＋Ｆ_７（Ｌ_２＋Ｌ_３）
＝Ｆ_２１（Ｌ_２＋Ｌ_３＋Ｌ_４）＋Ｆ_５Ｌ_２・・式（２）
が成り立つ。

式（１）及び式（２）からＦ_６とＦ_７を求めると、
Ｆ_６＝（Ｆ_１１Ｌ_１＋Ｆ_１１Ｌ_２＋Ｆ_１１Ｌ_３＋Ｆ_３１Ｌ_２＋Ｆ_３１Ｌ_３
＋Ｆ_３１Ｌ_５＋Ｆ_５Ｌ_３−Ｆ_２１Ｌ_４）／（Ｌ_２＋Ｌ_３）・・式（３）
Ｆ_７＝（Ｆ_２１Ｌ_２＋Ｆ_２１Ｌ_３＋Ｆ_２１Ｌ_４＋Ｆ_５Ｌ_２
−Ｆ_１１Ｌ_１−Ｆ_３１Ｌ_５）／（Ｌ_２＋Ｌ_３）・・式（４）
となる。

同様に、図５（ｂ）における各力の釣り合い条件から、軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求めると以下のようになる。
まず、Ｘ方向の力の釣り合い条件から、
Ｆ_１１＋Ｆ_２１＋Ｆ_３１＝Ｆ_５＋Ｆ_６＋Ｆ_７・・式（５）
また、軸受２１ａ周りのモーメントの釣り合い条件から、
Ｆ_１１Ｌ_１＋Ｆ_３１Ｌ_５＋Ｆ_５Ｌ_２＋Ｆ_７（Ｌ_２＋Ｌ_３）
＝Ｆ_２１（Ｌ_２＋Ｌ_３＋Ｌ_４）・・式（６）
が成り立つ。

式（５）及び式（６）からＦ_６とＦ_７を求めると、
Ｆ_６＝（Ｆ_１１Ｌ_１＋Ｆ_１１Ｌ_２＋Ｆ_１１Ｌ_３＋Ｆ_３１Ｌ_２＋Ｆ_３１Ｌ_３＋Ｆ_３１Ｌ_５
−Ｆ_２１Ｌ_４−Ｆ_５Ｌ_３）／（Ｌ_２＋Ｌ_３）・・式（７）
Ｆ_７＝（Ｆ_２１Ｌ_２＋Ｆ_２１Ｌ_３＋Ｆ_２１Ｌ_４−Ｆ_１１Ｌ_１
−Ｆ_３１Ｌ_５−Ｆ_５Ｌ_２）／（Ｌ_２＋Ｌ_３）・・式（８）
となる。

一方、従来の図９のギヤードモータのように、一対の軸受により支承されたシャフトを出力側のみに突出させ、シャフトの出力側の端面だけに側圧を付与する場合には、シャフトの各部には図７に示すような力が作用する。
即ち、シャフト１５には、前記Ｆ_２の代わりにスラスト受け部２２からＹ軸方向のＦ_２２に相当する力Ｆ_Ｓだけが作用し、Ｆ_２１に相当する力は作用しない。
なお、図７は、図４と同様に、図３（ａ）に示す方向にウォームホイール４が回転する場合を例に挙げている。
また、図７（ａ）は、図４（ａ）と同様に、Ｆ_５がＦ_１１及びＦ_３１と同じ方向の場合を示し、図７（ｂ）は、図４（ｂ）と同様に、Ｆ_５がＦ_１１及びＦ_３１と反対の方向の場合を示しており、図７（ａ）と図７（ｂ）は両極端の荷重状態を示していることになる。

図８（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図７（ａ），（ｂ）の状態において軸受２１ａ及び軸受２１ｂからシャフト１５に作用する反力を追加して示したものであり、Ｆ_６は軸受２１ａからの反力、Ｆ_７は軸受２１ｂからの反力である。

図８（ａ）における各力の釣り合い条件から、軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求めると以下のようになる。
まず、Ｘ方向の力の釣り合い条件から、
Ｆ_１１＋Ｆ_３１＋Ｆ_５＝Ｆ_６＋Ｆ_７・・式（９）
また、軸受２１ａ周りのモーメントの釣り合い条件から、
Ｆ_１１Ｌ_１＋Ｆ_３１Ｌ_５＋Ｆ_７（Ｌ_２＋Ｌ_３）＝Ｆ_５Ｌ_２・・式（１０）
が成り立つ。

式（９）及び式（１０）からＦ_６とＦ_７を求めると、
Ｆ_６＝（Ｆ_１１Ｌ_１＋Ｆ_１１Ｌ_２＋Ｆ_１１Ｌ_３＋Ｆ_３１Ｌ_２
＋Ｆ_３１Ｌ_３＋Ｆ_３１Ｌ_５＋Ｆ_５Ｌ_３）／（Ｌ_２＋Ｌ_３）・・式（１１）
Ｆ_７＝（Ｆ_５Ｌ_２−Ｆ_１１Ｌ_１−Ｆ_３１Ｌ_５）／（Ｌ_２＋Ｌ_３）・・式（１２）
となる。

同様に、図８（ｂ）における各力の釣り合い条件から、軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求めると以下のようになる。
まず、Ｘ方向の力の釣り合い条件から、
Ｆ_１１＋Ｆ_３１＝Ｆ_５＋Ｆ_６＋Ｆ_７・・式（１３）
また、軸受２１ａ周りのモーメントの釣り合い条件から、
Ｆ_１１Ｌ_１＋Ｆ_３１Ｌ_５＋Ｆ_５Ｌ_２＋Ｆ_７（Ｌ_２＋Ｌ_３）＝０・・式（１４）
が成り立つ。

式（１３）及び式（１４）からＦ_６とＦ_７を求めると、
Ｆ_６＝（Ｆ_１１Ｌ_１＋Ｆ_１１Ｌ_２＋Ｆ_１１Ｌ_３＋Ｆ_３１Ｌ_２＋Ｆ_３１Ｌ_３
＋Ｆ_３１Ｌ_５−Ｆ_５Ｌ_３）／（Ｌ_２＋Ｌ_３）・・式（１５）
Ｆ_７＝−（Ｆ_１１Ｌ_１＋Ｆ_３１Ｌ_５＋Ｆ_５Ｌ_２）／（Ｌ_２＋Ｌ_３）・・式（１６）
となる。

本例のギヤードモータにおける各部の代表的な相対寸法として、Ｌ_１：Ｌ_２：Ｌ_３：Ｌ_５＝１．５：１：１．５：１を例に挙げ、ロータ回転時にシャフト１５がなるべく振れ回らないように、Ｆ_１１とＦ_２１とＦ_３１の和がＦ_５よりも大きくなる範囲内でＦ_１１、Ｆ_２１、Ｆ_３１、Ｆ_５の相対的な大きさを変化させた場合について、軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求めてみる。

表１に各計算例における各パラメータの値を示す。
計算例１〜１２は本発明による図５の荷重状態に対応する。この中で計算例１〜６は、Ｌ_４だけを変化させたものである。また、計算例７〜１２は、Ｌ_４の変化にともないＦ_１１とＦ_２１の和（即ち、全側圧）は変えずにＦ_１１とＦ_２１を変化させたものである。
また、比較計算例１は、従来の図８の荷重状態に対応し、全側圧を計算例１〜１２と同じに設定したものである。

表１の計算例１〜１６の各値を前記（３）、（４）、（７）及び（８）式に代入して軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求め、比較計算例１の各値を前記（１１）、（１２）、（１５）及び（１６）式に代入して軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求めた結果を表２に示す。また、Ｆ_１１とＦ_２１とＦ_３１とＦ_５の４つの力の合力の作用点と、２つの軸受の中間点との距離Ａを表２に示す。

表２において、Ｆ_６とＦ_７が共にプラスの場合はシャフトが図６（ａ）の状態であり、Ｆ_６がプラスでＦ_７がマイナスの場合はシャフトが図６（ｂ）の状態であり、Ｆ_６がマイナスでＦ_７がプラスの場合はシャフトが図６（ｃ）の状態であり、Ｆ_６とＦ_７が共にマイナスの場合はシャフトが図６（ｄ）の状態であることを示している。

表２から分かるように、計算例１では、図５（ａ）の荷重状態にあるとき、シャフト１５は図６（ａ）のように軸受２１ａ及び軸受２１ｂの右内側に接触した状態となり、図５（ｂ）の荷重状態にあるとき、シャフト１５は図６（ｂ）のように軸受２１ａの右内側に接触し、軸受２１ｂの左内側に接触した状態となっている。つまり、シャフト１５は軸受２１ｂ内で振れ回っている。
計算例２では、図５（ａ）の荷重状態にあるとき、シャフト１５は図６（ａ）のように軸受２１ａ及び軸受２１ｂの右内側に接触した状態となっているが、図５（ｂ）の荷重状態にあるときは、シャフト１５が図６（ｂ）の状態になりやすく、シャフト１５は軸受２１ｂ内で振れ回り易くなっている。
計算例３〜１２では、図５（ａ）と図５（ｂ）の荷重状態にあるとき、シャフト１５はどちらも図６（ａ）のように軸受２１ａ及び軸受２１ｂの右内側に接触した状態となっており、シャフト１５は振れ回っていない。
比較計算例１では、図８（ａ）と図８（ｂ）の荷重状態にあるとき、シャフト１５はどちらも図６（ｂ）のように軸受２１ａに対しては右内側に接触し、軸受２１ｂに対しては左内側に接触した状態となっており、シャフト１５は振れ回っていない。

計算例１〜６と計算例７〜１２を比較すると、Ｆ_１１とＦ_２１を調整することにより、シャフトの振れ回りを止めることができると共に、反力の最大値（絶対値）を小さくできることが分かる。より具体的には、Ｆ_１１とＦ_２１とＦ_３１とＦ_５の４つの力の合力の作用点と、２つの軸受の中間点がなるべく一致するように（即ち、距離Ａを小さくするように）、Ｆ_１１とＦ_２１を調整することにより、シャフトの振れ回りを止めることができると共に、反力の最大値（絶対値）を小さくできる。
また、従来の構造に相当する比較計算例１では、シャフト１５は振れ回っていないものの、計算例１〜１２に比べ反力の最大値（絶対値）がかなり大きくなっている。

上記の計算例１〜１２と比較計算例１では、ギヤードモータにおける各部の代表的な相対寸法として、Ｌ_１：Ｌ_２：Ｌ_３：Ｌ_５＝１．５：１：１．５：１とした場合であるが、通常考えられる範囲内でこれらの相対寸法を変化させた場合を表３に示す。
この中で、計算例１３〜２４は計算例１〜１２のＬ_１とＬ_５を変化させたものであり、計算例２５〜３６は計算例１〜１２のＬ_３を変化させたものである。
また、比較計算例２は比較計算例１のＬ_１とＬ_５を変化させたものであり、比較計算例３は比較計算例１のＬ_３を変化させたものである。

表３の計算例１３〜３６の各値を前記（３）、（４）、（７）及び（８）式に代入して軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求め、比較計算例２〜３の各値を前記（１１）、（１２）、（１５）及び（１６）式に代入して軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求めた結果を表４に示す。また、Ｆ_１１とＦ_２１とＦ_３１とＦ_５の４つの力の合力の作用点と、２つの軸受の中間点との距離Ａを表４に示す。

表４から分かるように、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３及びＬ_５の相対寸法を変化させた場合にも、表２の結果と同様、本発明に相当する計算例ではＦ_１１とＦ_２１を調整することにより、シャフトの振れ回りを止めることができると共に、反力の最大値（絶対値）を小さくできることが分かる。より具体的には、Ｆ_１１とＦ_２１とＦ_３１とＦ_５の４つの力の合力の作用点と、２つの軸受の中間点がなるべく一致するように（即ち、距離Ａを小さくするように）、Ｆ_１１とＦ_２１を調整することにより、シャフトの振れ回りを止めることができると共に、反力の最大値（絶対値）を小さくできる。
一方、従来の構造に相当する比較計算例では、シャフト１５は振れ回っていないものの、計算例に比べ反力の最大値（絶対値）がかなり大きくなっている。

次に、従来の構造において反力の最大値（絶対値）を小さくできるか検証するため、Ｌ_１とＦ_１１の値を表５のように変化させた場合について、軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求めてみる。
なお、比較計算例４〜１１は、比較計算例１においてＦ_１１の値だけを変化させたものであり、比較計算例１２〜１９は、比較計算例１においてＬ_１の値を変化させると共にそれに応じてＬ_５の値も変化させたものであり、比較計算例２０〜２７は、比較計算例１においてＬ_１とＦ_１１の値を変化させると共にＬ_１の変化に応じてＬ_５の値も変化させたものである。

表５の比較計算例４〜２７の各値を前記（１１）、（１２）、（１５）及び（１６）式に代入して軸受２１ａからの反力Ｆ_６と軸受２１ｂからの反力Ｆ_７を求めた結果を表６に示す。

表６から分かるように、従来の構造において比較計算例４〜５のようにシャフトに付与する全側圧（Ｆ_１１とＦ_２１の和）を本発明の構造に係る計算例よりも小さくしても、軸受からの反力の最大値（絶対値）を小さくすることができない。
また、従来の構造においては比較計算例４〜２７のようにＬ_１やＦ_１１やＬ_５の値を様々変化させても、いずれも本発明の構造に係る計算例よりも反力の最大値（絶対値）が大きい。

以上のように、シャフトの出力側のみに側圧を付与する従来のギヤードモータでは、モータ駆動中のシャフトの振れ回りを防ぐことはできるものの、側圧の大きさと側圧を付与する位置（軸受からの距離）を変えても、シャフトと軸受との摩擦力を小さくすることができず、ゴロ音を十分に抑制することができない。

一方、本発明によるギヤードモータでは、シャフトの出力側と反出力側の双方に側圧を付与することによって、モータ駆動中のシャフトと軸受の摩擦力を効果的に抑えることができる。また、シャフトの出力側と反出力側に付与する側圧の大きさや位置を調整することにより、シャフトと軸受の摩擦力を低く抑えたままで、シャフトの振れ回りを止めることもできる。このため、シャフトと軸受との間のクリアランスに起因するゴロ音を十分に抑制することができる。
特に本発明によるギヤードモータでは、シャフトに作用する力の側圧方向の成分（Ｘ方向成分）であるＦ_１１とＦ_２１とＦ_３１とＦ_５の４つの力の合力の作用点と、２つの軸受の中間点がなるべく一致するようにＦ_１１とＦ_２１を調整すれば、シャフトと軸受との摩擦力を最小限に抑えることができ、ゴロ音を最小限に抑制することができる。
また、本発明のギヤードモータでは、磁気による側圧を加えていないため、小型モータの性能が安定するとともに始動性に悪影響を与えることも少ない。
また、本発明のギヤードモータにおいて、第１側圧付与部材と第２側圧付与部材として板バネを用いることにより、容易にＦ_１１とＦ_２１を調整することができると共に、シャフトの軸方向の力（Ｆ_１２やＦ_２２）を調整することもできる。

また、図９のようにシャフトの出力側のみにバネ板を当接する従来のギヤードモータでは、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態に回転方向が切り替わる時にはスラスト方向の力をバネ板で吸収することができるものの、図３（ｂ）の状態から図３（ａ）の状態に回転方向が切り替わる時にはスラスト方向の力をバネ板で吸収することができない。このため、図３（ｂ）の状態から図３（ａ）の状態に回転方向が切り替わると、反出力側のスラスト受け部材にシャフトが衝突して大きなスラスト打音が発生する。
一方、本例のギヤードモータでは、板バネからなる第１側圧付与部材８がシャフト１５の出力側の端面に反出力側方向の力Ｆ_１２を付与し、板バネからなる第２側圧付与部材９がシャフト１５の反出力側の端面に出力側方向の力Ｆ_２２を付与している。このため、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態に回転方向が切り替わる時にはスラスト方向の力を第１側圧付与部材８で吸収することができ、図３（ｂ）の状態から図３（ａ）の状態に回転方向が切り替わる時にはスラスト方向の力を第２側圧付与部材９で吸収することができ、いずれの場合もスラスト打音を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明はかかる実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜の変更や部品の追加等ができることは言うまでもない。
例えばモータ１０としては、ブラシモータに限らずブラシレスモータにも適用することができる。また、第１側圧付与部材８及び第２側圧付与部材９としては、シャフト１５に所定の側圧を付与することができるものであれば板バネに限らず、任意の構造を適用することができる。

１ギヤードモータ
２下ケース
３ウォームギヤ
４ウォームホイール
５、６中間ギヤ
７出力ギヤ
７ａ操作軸
８第１側圧付与部材
９第２側圧付与部材
１０モータ
１１ケーシング
１２ブラケット
１３固定子
１４回転子
１５シャフト
１６電機子コア
１７銅線
１８整流子
１９ブラシ
２０端子
２１ａ出力側の軸受
２１ｂ反出力側の軸受
２２スラスト受け部
１０１モータ
１０２シャフト
１０３ウォームギヤ
１０４ウォームホイール
１０５バネ板

Claims

ハウジング内に、少なくとも、一対の軸受により支承されたシャフトを出力側と反出力側に突出してなるモータと、前記シャフトの出力側に装着されたウォームギアと、前記ウォームギアに噛合するウォームホイールと、前記シャフトの出力側の端面に当接する第１側圧付与部材と、前記シャフトの反出力側の端面に当接する第２側圧付与部材を備え、
前記第１側圧付与部材は、前記シャフトに、前記ウォームホイールから離れる方向の力を付与すると共に、反出力側方向の力を付与するものであり、
前記第２側圧付与部材は、前記シャフトに、前記ウォームホイールから離れる方向の力を付与すると共に、出力側方向の力を付与するものである、
ことを特徴とするギヤードモータ。
前記第１側圧付与部材と前記第２側圧付与部材は、前記ハウジングに取付けられた板バネからなることを特徴とする請求項１に記載のギヤードモータ。