JP2013048550A - ギアモータ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】ギアモータ組立体、特にモータ軸端の遊び制御機構を有するギアモータ組立体を提供する。
【解決手段】ギアモータ組立体は、ギアボックス２０と、ギアボックス２０に固定されたモータ３０と、第１ダンパー３６及び第２ダンパー３８を含む。ギアボックス２０は、ギアケーシング２２とこのギアケーシング２２内に組み込まれたウオーム歯車２４とを含む。回転子は、モータ軸３１とこの軸３１と一体的に回転するウオーム３５とを含む。モータ軸３１はギアケーシング２２内に延びて、ウオーム３５がウオーム歯車２４と噛み合う。第１ダンパー３６は、ギアケーシング２２とモータ３０の第１軸方向端部との間に挟まれて、モータ軸３１とギアケーシング２２との間の端部遊びを除去する。第２ダンパー３８は、モータハウジング４１とモータ３０の第２軸方向端部との間に挟まれて、モータ軸３１とモータハウジング４１との間の端部遊びを除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ギアモータ組立体、特にモータ軸端の遊び制御機構を有するギアモータ組立体に関する。

乗り物において、窓を昇降させるための窓昇降駆動装置に用いられるようなギアモータ組立体は、典型的には二方向回転モータ及びギアボックスを有する。このギアボックスは、ケーシングと、該ケーシング内部に配置されたウオーム及びウオーム歯車の形態のギア列とを有する。該モータは固定子及び回転子を有する。この固定子は、ハウジングと、このハウジングの内面に取付けられた永久磁石を有する。回転子は、固定子の中に回転可能に配置される。回転子は、モータ軸と、コア及び該モータ軸に固着された整流子を有する。該モータ軸は、ギアボックスケーシング内を延び、ウオーム歯車と噛み合うウオームを有し、ウオーム歯車を回転させることで、ウオーム歯車に力を伝達する。モータ軸の２つの軸方向端部は、それぞれ、モータハウジング又はギアケーシングのいずれかから離れた位置にある。モータの回転方向が切り替わると、モータ軸に軸方向振動が発生し、この軸方向振動は、ウオーム歯車を損傷させることがある。

従って、モータ軸の軸方向振動によるウオーム歯車の損傷を回避できるように、軸方向端部の遊びを除去するか、緊密に制御することができる、改良されたギアモータ組立体に対する要望がある。

従って本発明では、ギアケーシングと該ギアケーシング内に配置されたウオーム歯車とを含むギアボックスと、該ギアボックスに取り付けられたモータとを含み、
該モータが、ハウジングを含む固定子と、該固定子の該ハウジング内に収容されギアケーシング内に延びるモータ軸を有する回転子と、を含んでおり、
該モータ軸にウオームが固定され、該ウオームは、ウオーム歯車と噛合った状態でギアケーシング内に配置され、
ギアケーシング内面と、モータから遠い側のモータ軸の第１軸方向端部との間に挟まれた状態で、モータ軸とギアケーシングとの間の端部の遊びを除去するための第１ダンパーが設けられ、
モータハウジング内面とギアボックスから遠い側のモータ軸の第２軸方向端部との間に挟まれた状態で、モータ軸とモータハウジング間の端部の遊びを除去するための第２ダンパーが設けられた、
ギアモータ組立体が提供される。

第１ダンパーは、ゴムパッド及びスラストキャップを含み、該スラストキャップは、モータ軸の第１軸方向端部とゴムパッドの間に挟まれ、該ゴムパッドは、ギアケーシングの内面に当接するように配置されることが好ましい。

第１ダンパーは更に、ギアケーシング内に固定された保持部を含み、ゴムパッド及びスラストキャップが該保持部内に配置されることが好ましい。

該第２ダンパーは、モータハウジングの内面に当接するゴムパッドを含み、スラストキャップは、モータ軸の第２軸方向端部とゴムパッドとの間に挟まれるように配置されることが好ましい。

モータハウジングには管状部が形成され、第２ダンパーがこの管状部内に配置され、該第２ダンパーのスラストキャップの外径が、管状部の内径と実質的に同じであることが好ましい。

回転子は、モータ軸に固定された整流子を有し、更に、モータは、整流子に摺接する複数のブラシと、複数のバネとを有し、該バネの各々は、対応するブラシに対し整流子に接触する力を付加し、各ブラシは、整流子の回転軸に対して７５°〜８７°の間の第１角度αだけ傾斜した長さ方向軸を有し、更に、この力の方向と整流子の回転軸との間で定まる第２角度は、該第１角度より大きいことが好ましい。

この力は、整流子の回転軸に実質的に直角であることが好ましい。

第１角度は、８０°〜８３°の間であることが好ましく、８１．５°〜８２．５°の間であることが最も好ましい。

各ブラシは、それぞれのブラシホルダーに収容され、各ブラシホルダーは下面を有し、ブラシを摺椄可能に支持するように構成され、該下面は整流子の回転軸に対して傾斜していることが好ましい。

各ブラシは、それに対応するブラシホルダーに収容され、各ブラシホルダーは、ブラシを摺椄状態で収容する空間部を有し、該ブラシホルダーは、この空間部に延びる弾性腕部を備え、ブラシを空間部の一方側に押し付けるように作用することが好ましい。

各ブラシは、整流子に接触し易い接触面を有し、接触面は整流子の回転軸に対して傾斜していることが好ましい。

各ブラシは、それに対応するバネが直接接触する端面を有し、この端面は、整流子の回転軸と実質的に平行であることが好ましい。

各ブラシとそれに対応するブラシホルダーの空間部との間の間隔は、適切なブラシ寸法の４％から１０％までの間であることが好ましい。

本発明の好ましい実施形態が、添付図面の各図を参照して例示的な方法のみによって以下に説明される。図において、一つ以上の図に表される同一の構造、要素又は部品は、全体的に示されている全図で同じ参照番号で表される。図示される構成部品及び形状の寸法は、全体的に説明の便宜と明確にするためのものであり、必ずしも縮尺で示されるものではない。図面は以下の通りである。

本発明の例示的な実施形態によるギアモータ組立体を、組み立て状態での斜視図を示す。 図１のギアモータ組立体の断面図を示す。 図２のギアモータ組立体のある一部を拡大した図である。 図２のギアモータ組立体の別の部分を拡大した図である。 図１のギアモータ組立体のモータを示す。 図５におけるモータの整流子及びブラシを示す。 図６の整流子とブラシの側面図を示す。 図７のブラシに作用する力の分力を示すベクトル図である。 図５に示すモータにおけるブラシホルダーの斜視図を示す。

図１及び図２を参照すると、本発明の例示的な実施形態であるギアモータ組立体が示されている。このギアモータ組立体は、乗り物における、窓の昇降用に使われる窓昇降駆動装置とすることができる。

ギアモータは、ギアボックス２０と、このギアボックス２０に固定されたモータ３０とを有する。ギアボックス２０は、ギアケーシング２２と、該ギアケーシング２２に組み込まれたウオーム歯車２４と、このウオーム歯車２４に取り付けられた出力装置（２６）とを有する。このモータ３０は、二方向回転モータである。

本実施形態では、モータ３０は、永久磁石を有するＤＣモータである。モータ３０は、固定子と回転子とを有する。固定子は、軸方向の一端が開放端になっているモータハウジング４１と、該モータハウジング４１の内面に取付けられた永久磁石４２と、モータハウジング４１の前記開放端に固定されたブラシ組立体とを有する。回転子は、モータハウジング４１に収容され、固定子に対して回転可能である。回転子は、軸３１と、整流子３２と、軸３１に固定された回転子コア３３と、軸３１と共に回転するウオーム３５とを有する。

ウオーム３５は、モータ軸３１に固定された歯車の形態とすることができる。代替的には、該ウオーム３５は、例えば切削方法又は、ロール塑性加工方法により一体構造として、モータ軸３１と一体形成することができる。本実施形態では、ウオーム３５はモータ軸３１に緊密に圧入される独立した歯車である。ウオーム３５は、ウオーム歯車２４を介して出力装置２６を駆動するようにウオーム歯車２４と噛み合う。

図３及び図４を参照すると、モータ３０から遠い側にある、モータ軸３１の一方の軸方向端部は、第１ダンパー３６を介してギアケーシング２２に当接する。モータ軸３１の他方の軸方向端部は、第２ダンパー３８を介してモータハウジング４１に当接し、このようにしてモータ軸３１の軸方向振動が、第１及び第２ダンパー３６、３８によって吸収される。

第１ダンパー３６は、ギアケーシング２２の内側でかつ、ギアケーシング２２及びモータ軸３１の軸方向端部との間に取り付けられ、これらの間で起こる端部の遊びを除去する。第１ダンパー３６は、ギアケーシング２２に固定された保持部５０と、該保持部５０に収容されたゴムパッド５１と、スラストキャップ５２とを有する。本実施形態では、該保持部５０は中空管の形態をしており、中空管の両端は２つの開放端を定める。保持部５０は、ギアケーシング２２に緊密に収められる。ゴムパッド５１は、保持部５０内に収められ、ギアケーシング２２の内面に当接する。続いて、スラストキャップ５２が保持部５０に入れられ、ゴムパッド５１に当接して、ゴムパッド５１がスラストキャップ５２とギアケーシング２２の内面との間に挟まれる。第１軸受３７も保持部５０に収められ、スラストキャップ５２から離れた近傍に置かれる。モータ軸３１は、第１軸受３７に支持される。モータ軸３１の第１軸方向端部は、スラストキャップ５２に当接する。

第１ダンパー３６は、モータ軸３１の第１軸方向端部とギアケーシング２２の内面との間に挟まれ、モータ軸３１の第１軸方向端部とギアケーシング２２との間における端部の遊びを除去する。更に、ゴムパッド５１は、回転方向が変わる時、モータ軸３１の軸方向振動を吸収する振れ止めとしての役割を果たす。

第２ダンパー３８は、モータハウジング４１内で、モータハウジング４１とモータ軸３１の第２の軸方向端部との間に取り付けられ、これらの間で起こる端部の遊びを除去する。モータハウジング４１は、第２ダンパー３８を入れる管状部４８を形成する。第２ダンパー３８は、スラストキャップ５４とゴムパッド５５とを有する。スラストキャップの外径は、モータハウジング４１の管状部４８の内径と実質的に同一であり、スラストキャップ５４は管状部４８内側に緊密に押しこむことができる。ゴムパッド５５は、パッド面が管状部４８の内表面に当接し、管状部４８の内側に位置する。続いて、スラストキャップ５４が管状部４８に押しこまれ、ゴムパッド５５の反対面に当接して、ゴムパッド５５がスラストキャップ５４と管状部４８の内面との間に挟まれる。ゴムパッド５５は、スラストキャップの凹みと管状部４８の端部に形成された凹みとによって形成された空洞部に収容されることが好ましい。第２軸受３９もこの管状部４８に収納され、スラストキャップ５４の近傍に位置する。モータ軸３１は第２軸受３９により支持され、モータ軸３１の第２軸端は、スラストキャップ５４に当接する。第２ダンパー３８によって、モータ軸３１の第２軸端及びモータハウジング４１の間の軸端遊びが除去される。更にゴムパッド５５は、モータ軸３１の回転方向が変わる時、モータ軸３１の軸方向振動を吸収する振れ止めとして役目を果たす。

図５から図７までを参照すると、密封部４３が、モータハウジング４１とギアケーシング２２の境界部に設けられ、モータハウジング４１をギアケーシング２２に対して密閉する。

ブラシ組立体は、それぞれ内部に空間部を定める複数のブラシホルダー４４と、該ブラシホルダー４４のそれぞれの空間部に摺椄できるように収められた複数のブラシと、その対応するブラシ４７を整流子３２に押し付けるように配列された複数のバネ４９とを有する。本実施形態では、各バネ４９は捩りバネである。

各ブラシ組立体は実質的に同一であり、その中の１つのブラシ組立体が、例示により以下に詳述される。ブラシホルダー４４の空間部は下表面４５を有し、ブラシ４７の下部を支持する。ブラシホルダー４４の下表面４５は、整流子３２の回転軸ｘ１に対して７５〜８７°の間の角度αだけ傾斜している。つまり、ブラシ４７の長さ方向軸ｘ２は、整流子３２の回転軸に対して角度αだけ傾斜している。角度αは、８０〜８３°の間であることが好ましく、本実施形態では、角度αは８１．５〜８２．５°の間である。

バネ４９によってブラシ４７の外端に力Ｆが作用し、ブラシ４７を整流子３２に押し付ける。この力Ｆと整流子３２の回転軸ｘ１の間で定められる第２角度は、前記角度αより大きい。第２角度は実質的に９０°、つまり力Ｆは整流子３２の回転軸ｘ１に対して直交することが好ましい。ブラシ４７の外端は、バネ４９が直接接触する外端面５８を有する。ブラシ４７の外端面５８は、力Ｆに実質的に直角である。つまり、ブラシ４７の外端面５８は、図７に示されるように、整流子３２の回転軸ｘ１と実質的に平行である。

ブラシ４７が摩耗すると、バネ４９が整流子３２に向けてブラシ４７を押し付けるので、ブラシ４７と整流子３２との間の良好な接触が確実になる。ブラシ４７の内側端は、整流子３２に対して傾斜しているので、整流子３２の回転軸ｘ１に傾いた該ブラシ４７の接触面５７は、ブラシ４７が摩耗しても徐々に増加し、モータ起動時が低トルクとなる。

図８を参照すると、力Ｆは、ブラシ４７の長さ方向、つまりブラシ４７長さ方向軸ｘ２に沿った第１分力Ｆ１と、該ブラシ４７の長さ方向に直角な第２分力Ｆ２とに分解することができる。第２分力Ｆ２は、製造時に形成された整流子３２の表面に残る細線跡によるブラシ４７の如何なる上下震動でも除去する。

図９を参照すると、弾性腕部４６が各ブラシホルダー４４の一方側に形成される。弾性腕部４６は、空間部内に延びて、ブラシ４７を空間部の一方側に押し付けるので、ブラシ４７の側面方向の振動を除去する。更に、弾性腕部４６により、ブラシ４７と空間部との間の間隔をより大きくすることができ、作動中におけるブラシ４７の熱膨張によるブラシの固着、又は引っかかりを防止する。本実施形態では、ブラシホルダー４４及び弾性腕部４６は、射出成形のような単一成形法により一体構造として一体的に成形される。

弾性腕部によって、ブラシとブラシホルダーの空間部との間の間隔を、先行技術による設計より増加させることができる。ブラシと整流子との間の接触位置の変動によって生じる振動による火花と不規則なモータ性能を避けて、安定したブラシ位置を与えるために、従来では、この間隔はできる限り小さいことが要求されていた。しかし過酷な使用時におけるブラシの熱膨張、又はブラシの削れたカスと他の破片が堆積することから、小さな間隔では、ブラシが空間部で動かなくなったり、詰まったりし易い。一般的に、間隔は、適切なブラシ寸法、つまりブラシ幅か高さの１％と４％の間とされる。しかし、弾性腕部を備えることにより、間隔は４％以上にすることができるが、１０％かそれ以下にすることが好ましい。同様に、傾けた空間部の摺椄面とバネ力の方向を採用することによっても、ブラシの高さ方向又はモータ軸方向におけるブラシと空間部との間の間隔を、４％と１０％間に増加することもできる。このことはブラシ組立体が、作動中のブラシ作動温度の大きな変化によって影響を受けにくいことを意味する。

本発明の詳細な説明及び請求項において、各動詞「備える」、「含む」、「包含する」 、「有する」及びそれらの変形語は、互いを包含する意味で使われており、述べられた用語の存在を特定するもので、その他の要件の存在を排除するものではない。

本発明が１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明されたが、当業者により種々の変形例が想起可能であることが容易に理解されよう。従って本発明の範囲は、以下の請求項によって決定されるべきである。

２０ ギアボックス
２２ ギアケーシング
２４ ウオーム歯車
２６ 出力装置
３０ モータ
３１ モータ軸
３２ 整流子
３３ 回転子コア
３５ ウオーム
３６ 第１ダンパー
３８ 第２ダンパー
４１ モータハウジング
４２ 永久磁石
４４ ブラシホルダー
４６ 弾性腕部
４７ ブラシ
４９ バネ

Claims (14)

1. ギアケーシングと、該ギアケーシング内に配置されたウオーム歯車とを含むギアボックスと；
   該ギアボックスに設けられたモータと；
   を含み、
   該モータは、ハウジングを含む固定子と；
   該固定子のハウジング内に収容され回転子と、
   を有し、
   該回転子が前記ギアケーシングに延びるモータ軸を有し；
   ウオームが該モータ軸に固定され、該ウオームは前記ウオーム歯車と噛み合った状態で前記ギアケーシング内に配置され；
   該ギアケーシングの内面と、該モータから遠い側の前記モータ軸の第１軸方向端部との間に挟まれた状態で、前記モータ軸と前記ギアケーシング間の端部遊びを除去する第１ダンパーが設けられ；
   前記モータハウジングの内面と前記ギアボックスから遠い側の前記モータ軸の第２軸方向端部との間に挟まれた状態で、前記モータ軸と前記モータハウジングとの間の端部遊びを除去する第２ダンパーが設けられた、
   ことを特徴とするギアモータ組立体。
2. 前記第１ダンパーは、ゴムパッド及びスラストキャップを含み、該スラストキャップは前記モータ軸の第１軸方向端部とゴムパッドの間に挟まれ、該ゴムパッドは、前記ギアケーシング内面に当接する、請求項１に記載された組立体。
3. 前記第１ダンパーは更に、該ギアケーシング内に固定された保持部を含み、前記ゴムパッド及び前記スラストキャップが該保持部内に配置された、請求項２に記載された組立体。
4. 前記第２ダンパーは、該モータハウジング内面に当接するゴムパッドを含み、前記スラストキャップが前記モータ軸の第２軸方向端部と前記ゴムパッドとの間に挟まれた、請求項１、２又は３に記載された組立体。
5. 該モータハウジングに管状部が形成され、第２ダンパーが該管状部の内部に配置され、第２ダンパーのスラストキャップ外径が、管状部の内径と実質的に同じである、請求項４に記載された組立体。
6. 該回転子が前記モータ軸に固定された整流子を有し、更に、該モータは、整流子に摺接する複数のブラシと、複数のバネとを有し、前記バネの各々は、対応するブラシに対し整流子に押し付ける力を与え、前記ブラシの各々は、前記整流子の回転軸に対して７５°〜８７°の間の第１角度だけ傾斜した長さ方向軸を有し、更に、前記力と整流子の回転軸との間で定まる第２の角度は、第１の角度より大きい、請求項１から請求項５までのいずれかの１項に記載された組立体。
7. 前記力は、前記整流子の回転軸に実質的に直角である請求項６に記載された組立体。
8. 前記第１角度が、８０°〜８３°の間である請求項６又は７に記載された組立体。
9. 前記第１角度が、８１．５°〜８２．５°の間である請求項６又は７に記載された組立体。
10. 前記ブラシの各々は、それぞれのブラシホルダーに収容され、各ブラシホルダーは、ブラシを摺椄可能に支持するように構成された下面を有しており、該下面は整流子の回転軸に対して傾斜している、請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載された組立体。
11. 前記ブラシの各々は、対応したブラシホルダーに収容され、各ブラシホルダーは、ブラシを摺椄可能に収容する空間部を有し、該ブラシホルダーは前記空間部に延びる弾性腕部を備え、前記ブラシを該空間部の一方側に押し付けるようになった、請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載された組立体。
12. 前記ブラシの各々と該ブラシに対応するブラシホルダーの空間部との間の間隔が、適切なブラシ寸法の４％と１０％の間である、請求項１１に記載された組立体。
13. 前記ブラシの各々は、該整流子への接触に適合する接触面を有し、該接触面が前記整流子の回転軸に対して傾斜している、請求項６から請求項１２までのいずれか１項に記載された組立体。
14. 前記ブラシの各々は、対応するバネが直接接触する端面を有し、該端面が前記整流子の回転軸と実質的に平行となっている、請求項６から請求項１３までのいずれか１項に記載された組立体。

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