JP2017223319A - シール部材及びモータ - Google Patents

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礒 幸義
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Abstract

【課題】シール部材のズレを抑え、高いシール性を維持することのできるシール部材及びモータを提供する。【解決手段】シール部材90Aは、中心軸C回りに回転する出力軸48と、出力軸48を回転自在に支持する軸受ボス49との間に設けられる環状のシール部材90Aであって、出力軸48に対向する側に形成された第一リップ部91と、軸受ボス49に対向する側に形成された第二リップ部92と、を備え、第一リップ部91は、中心軸C方向に間隔をあけて複数設けられ、第二リップ部92は、中心軸C方向に間隔をあけて第一リップ部91の数よりも多く設けられている。【選択図】図6

Description

本発明は、シール部材及びモータに関するものである。
モータは、ハウジング内に内嵌固定され、コイルが巻回されたステータと、ステータに対して回転自在に設けられ、永久磁石が設けられたたロータと、を備えている。このようなモータは、ステータに巻回されたコイルに電力が供給されるとステータに磁界が形成され、この磁界と永久磁石との間で磁気的な吸引力や反発力が生じ、ロータが継続的に回転する。
ロータには、出力軸が、直接、または減速機や増速機を介して間接的に連結されている。出力軸は、ハウジングに形成された開口部から外部に突出し、モータによって駆動する部材に連結されている。
例えば、自動車のワイパー用のモータ等においては、ハウジングから外部に突出した出力軸にワイパーアームが取り付けられる。ワイパーアームは、モータの駆動によって出力軸を中心として回動する。
ここで、モータハウジングに形成された開口部と出力軸との隙間から水等がモータハウジング内に侵入するのを防ぐため、出力軸と開口部との間には、Oリング等のシール部材が設けられている。
従来から、シール部材の接触面圧を抑えることで、摺動抵抗の抑制、耐久性の向上を抑えるため、接触面に複数のリップを備えた構成のシール部材が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2009−287659号公報
ところで、上記したようなモータでは、シール部材に対して径方向外側のハウジングは固定体であるのに対し、シール部材の径方向内側の出力軸は回転する回転体である。出力軸とハウジングとの間に設けるシール部材は、径方向外側のハウジングとの摩擦力によって、ハウジングとともに静止しており、その径方向内側で出力軸が回転するのが好ましい。しかしながら、出力軸が正逆回転すると、シール部材も出力軸に連れて回転することがある。すると、シール部材は、径方向の内側で出力軸に対して摺動するとともに、径方向外側でハウジングに対して摺動する。このように、シール部材の径方向内側、径方向外側の双方で摺動が生じると、シール部材が出力軸の軸方向に捩れたり、斜めになったりしてしまう。さらに、シール部材がずれることで、シール性が低下してしまうこともある。
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、シール部材のズレを抑え、高いシール性を維持することのできるシール部材及びモータを提供するものである。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明のシール部材は、中心軸回りに回転する回転体と、前記回転体を回転自在に支持する支持体との間に設けられる環状のシール部材であって、前記回転体に対向する側に形成された第一リップ部と、前記支持体に対向する側に形成された第二リップ部と、を備え、前記第一リップ部は、前記中心軸方向に間隔をあけて複数設けられ、前記第二リップ部は、前記中心軸方向に間隔をあけて前記第一リップ部の数よりも多く設けられている、ことを特徴とする。
このような構成によれば、シール部材は、回転体に対向する側の第一リップ部の数より支持体に対向する側の第二リップ部の方が多いので、第一リップ部と回転体との間に生じる摩擦力よりも、第二リップ部と支持体との間に生じる摩擦力の方が大きくなる。これにより、シール部材は、支持体側に対して固定された状態を維持しつつ、回転する回転体に対して摺動する。したがって、回転体が正逆回転することでシール部材が回転体の中心軸方向に捩れたり、斜めになったりすることを抑えることができる。
また、本発明は、複数の前記第一リップ部の間に形成された溝部に、潤滑剤が充填されているようにしてもよい。
このような構成によれば、摺動側となる回転体に対向する第一リップ部が潤滑剤によって潤滑され、回転体に対する摺動によって第一リップ部が摩耗してしまうのを抑制することができる。
また、複数の前記第一リップ部の間隔は、前記中心軸方向における前記シール部材の厚さ寸法の50%以上80%未満であるのが好ましい。
このような構成によれば、第一リップ部の、中心軸方向における間隔を広く確保することで、中心軸方向において互いに隣り合う第一リップ部の間に潤滑剤を確実に充填することができる。
また、複数の前記第一リップ部の間に形成された溝部の底部から前記第一リップ部において前記回転体側の先端部までのリップ長さは、前記中心軸に直交する径方向における前記シール部材の厚み寸法の30%以上50%未満であるのが好ましい。
このような構成によれば、第一リップ部の長さを大きく確保することで、互いに隣り合う第一リップ部の間に潤滑剤を確実に充填することができる。
また、前記第一リップ部は、前記中心軸方向における厚さ寸法が前記回転体側の先端部に向かって漸次縮小するテーパ状とされ、前記第一リップ部において前記中心軸方向少なくとも一方の側の側面は、前記中心軸に直交する面に対し、3°以上10°未満傾斜しているのが好ましい。
このような構成によれば、第一リップ部は先端部に向かって薄くなるため、第一リップ部の先端部は、回転体に突き当たった状態でつぶれやすくなる。
また、本発明のモータは、ハウジングに固定されたステータと、前記ステータの径方向内側で前記ステータに対して回転自在に設けられたロータと、前記ロータと一体に設けられ、前記ハウジングに形成された開口部から前記ハウジングの外部に突出した出力軸と、前記出力軸と前記開口部との間に設けられた、請求項1から6の何れか一項に記載のシール部材と、を備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、シール部材は、支持体側に対して固定された状態を維持しつつ、回転体の回転に対して摺動する。したがって、シール部材が回転体の中心軸方向にずれるのを抑えることができる。
本発明によれば、シール部材の捩れや傾きを抑え、高いシール性を維持することが可能となる。
本発明の第1の実施形態における減速機付モータの斜視図である。 図1のA−A線に沿う断面図である。 本発明の第1の実施形態におけるステータの斜視図である。 図1のE−E線に沿う断面図である。 本発明の第1の実施形態における出力軸と軸受ボスとの間にシール部材が設けられた部分の一部断面図である。 本発明の第1の実施形態におけるシール部材を示し、(a)は、シール部材単体の断面図、(b)は、シール部材が設けられた部分の拡大断面図である。 第2の実施形態におけるシール部材を示し、(a)は、シール部材単体の断面図、(b)は、出力軸と軸受ボスとの間にシール部材が設けられた部分の拡大断面図である。 本発明の第2の実施形態におけるシール部材の拡大断面図である。 第1の実施形態におけるシール部材を、軸受ボスと回転軸との間に装着した状態における、シール部材の断面形状を示す解析図である。 第2の実施形態におけるシール部材を、軸受ボスと回転軸との間に装着した状態における、シール部材の断面形状を示す解析図である。
次に、本発明の実施形態に係るシール部材及びモータについて、図面を参照して説明をする。
(第1の実施形態)
(減速機付モータ)
図1は、減速機付モータ1の斜視図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
図1、図2に示すように、減速機付モータ1は、例えば車両に搭載される電装品(例えば、ワイパー、パワーウインドウ、サンルーフ、電動シート等)の駆動源となるものである。減速機付モータ1は、モータ部(モータ)2と、モータ部2の回転を減速して出力する減速部3と、モータ部2の駆動制御を行うコントローラ部4と、を備えている。減速機付モータ1は、その外殻をなすハウジング100が、モータ部2を覆うモータハウジング5と、減速部3を覆うギヤケース40と、から構成されている。
なお、以下の説明において、単に軸方向という場合は、モータ部2の回転軸31の軸方向をいい、単に周方向という場合は、回転軸31の周方向をいい、単に径方向という場合は、回転軸31の径方向をいうものとする。
(モータ部)
モータ部2は、モータハウジング5と、モータハウジング5内に収納されている略円筒状のステータ8と、ステータ8の径方向内側に設けられ、ステータ8に対して回転可能設けられたロータ9と、を備えている。
(モータケース)
モータハウジング5は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料に形成されている。モータハウジング5は、軸方向に分割可能に構成された第1モータケース6と、第2モータケース7と、からなる。第1モータケース6および第2モータケース7は、それぞれ有底筒状に形成されており、それぞれの開口部6a,7aを嵌合させることで内部空間を有するモータハウジング5を形成している。
より詳しくは、第1モータケース6は、底部10が減速部3のギヤケース40と接合されることで、ギヤケース40と一体成形されている。底部10の径方向略中央には、ロータ9の回転軸31を挿通可能な貫通孔10aが形成されている。
また、第1モータケース6の内周面には、開口部6aから軸方向略中央に至る間に、段差により拡径形成されたステータ内嵌部18が形成されている。このステータ内嵌部18にステータ8の外周面が嵌合される。さらに、第1モータケース6の周壁部11の外周面には、開口部6a側に全周に渡って凸条部12が突設されている。この凸条部12に、第2モータケース7の開口部7aが嵌合される。
第2モータケース7は、樹脂製で、一端が第1モータケース6に結合される筒状の周壁部14と、周壁部14の他端を閉塞する底部13と、を一体に備えた有底筒状をなしている。
周壁部14の一端の開口部7aの周縁には、嵌合部15が形成されている。嵌合部15は、周壁部14から段差により拡径形成された第1拡径部16と、第1拡径部16からさらに段差により拡径形成された第2拡径部17と、が一体成形されたものである。そして、第2拡径部17に、第1モータケース6の凸条部12が内嵌される。
第1モータケース6と第2モータケース7との軸方向の相対位置は、第2拡径部17の段差面17aに、凸条部12の端面12aが当接することにより決定される。一方、第1拡径部16は、第1モータケース6のうち、凸条部12よりも先端側(開口縁側)との接触を避けるように形成されている。
(ステータ)
図3は、ステータ8の斜視図である。
図2、図3に示すように、ステータ内嵌部18に内嵌されているステータ8は、略円筒状に形成され、且つ磁路を形成するコア部21と、ステータコア20から径方向内側に向かって突出する複数のティース22と、が一体成形されたステータコア20を有している。ステータコア20は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。
なお、ステータコア20は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。このように形成されたステータコア20におけるコア部21の外周面が、第1モータケース6のステータ内嵌部18に内嵌される。
ここで、図2に示すように、第2モータケース7における周壁部14の内径D2は、第1モータケース6に形成されているステータ内嵌部18の内径D1よりも大きく設定されているので、周壁部14の内周面とコア部21の外周面との間に隙間S1が形成される。
図2、図3に示すように、ステータコア20のティース22には、樹脂製のインシュレータ23がティース22の周囲を覆うように装着されている。
インシュレータ23は、ティース22の周囲を覆う底部23aと、底部23aの径方向外側(ティース22の基端側(径方向外側))に立設された外周壁23bと、底部23aの径方向内側(ティース22の先端側(径方向内側))に立設された内周壁23cと、が一体成形されたものである。
そして、このように構成されたインシュレータ23の上から、各ティース22にコイル24が巻回されている。各コイル24は、コントローラ部4からの給電により、ロータ9を回転させるための磁界を生成する。
(ロータ)
図2に示すように、ステータ8に対して回転可能設けられたロータ9は、回転軸31と、回転軸31に外嵌固定されている円柱状のロータコア32と、ロータコア32の外周面に嵌合されるリング状のマグネット33と、を備えている。
回転軸31は、減速部3を構成するウォーム軸44と一体成形されている。
ロータコア32は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ロータコア32は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
ロータコア32の径方向略中央には、軸方向に貫通する貫通孔32aが形成されている。この貫通孔32aに、回転軸31が圧入されている。なお、貫通孔32aに対して回転軸31を挿入とし、接着剤等を用いて回転軸31にロータコア32を外嵌固定してもよい。
ロータコア32の外周面に嵌合されるマグネット33には、複数の磁極が周方向に順番に形成されるように着磁されている。例えば、本実施形態では、マグネット33は、4極に着磁されている。マグネット33の磁極は、軸方向に対して捩れる(傾斜する)ようにスキューしている。
(減速部)
図4は、図1のE−E線に沿う断面図である。
図1、図4に示すように、減速部3は、モータハウジング5が取り付けられているギヤケース40と、ギヤケース40内に収納されるウォーム減速機構41と、を備えている。
ギヤケース40は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料により形成されている。ギヤケース40は、一面に開口部40aを有する箱状に形成されており、内部にウォーム減速機構41を収容するギヤ収容部42を有する。また、ギヤケース40の側壁40bには、第1モータケース6が一体成形されている箇所に、この第1モータケース6の貫通孔10aとギヤ収容部42とを連通する開口部43(図2参照)が形成されている。
さらに、図1に示すように、ギヤケース40の側壁40bには、3つの固定ブラケット54a,54b,54cが一体成形されている。これら固定ブラケット54a,54b,54cは、不図示の車体等に、減速機付モータ1を固定するためのものである。3つの固定ブラケット54a,54b,54cは、モータ部2を避けるように、周方向にほぼ等間隔に配置されている。各固定ブラケット54a,54b,54cには、それぞれ防振ゴム55が装着されている。防振ゴム55は、減速機付モータ1を駆動する際の振動が、不図示の車体に伝達されてしまうのを防止するためのものである。
図2、図3に示すように、ギヤ収容部42に収容されたウォーム減速機構41は、ウォーム軸44と、ウォーム軸44に噛合されるウォームホイール45と、により構成されている。ウォーム軸44は、モータ部2の回転軸31と同軸上に配置されている。そして、ウォーム軸44は、両端がギヤケース40に設けられた軸受46,47によって回転自在に支持されている。ウォーム軸44のモータ部2側の端部は、軸受46を介してギヤケース40の開口部43に至るまで突出している。この突出したウォーム軸44の端部とモータ部2の回転軸31との端部が接合されることで、ウォーム軸44と回転軸31とが一体化されている。
図4に示すように、ウォーム軸44に噛合されるウォームホイール45には、このウォームホイール45の径方向中央に出力軸48が設けられている。出力軸48は、ウォームホイール45の回転軸方向と同軸上に配置されている。
図1に示すように、出力軸48は、ギヤケース40の軸受ボス49を介してギヤケース40の外部に突出している。出力軸48の突出した先端には、不図示の電装品と接続可能なスプライン48aが形成されている。
また、ハウジング100を構成するギヤケース40の底壁40cには、略円筒状の軸受ボス49が突設されている。軸受ボス49は、ウォーム減速機構41の出力軸48を回転自在に支持するためのものであって、軸受ボス49には、ギヤケース40の内外を貫通するシャフト挿通孔49hが形成されている。
シャフト挿通孔49h内において、シャフト挿通孔49hと出力軸48との間には、出力軸48をその中心軸C回りに回転自在に支持する滑り軸受50が設けられている。
また、軸受ボス49の外周面には、複数のリブ52が設けられている。これにより、軸受ボス49の剛性が確保されている。
図5は、出力軸と軸受ボスとの間にシール部材が設けられた部分の一部断面図である。図6は、シール部材を示し、(a)は、シール部材単体の断面図、(b)は、シール部材が設けられた部分の拡大断面図である。
図5、図6(a)、図6(b)に示すように、軸受ボス49のシャフト挿通孔49hの先端部には、ゴム系材料からなる円環状のシール部材90Aが装着されている。このシール部材90Aにより、軸受ボス49を介して外部から内部に塵埃や水が侵入してしまうことが防止される。
図6(a)、図6(b)に示すように、シール部材90Aは、出力軸48に対向する径方向内側に形成された第一リップ部91と、軸受ボス49に対向する径方向外側に形成された第二リップ部92と、を備えている。
第一リップ部91は、出力軸48の中心軸C方向に間隔をあけて、複数、例えば2つが設けられている。第一リップ部91は、径方向内側に向かって中心軸C方向における厚さが漸次小さくなるテーパ状に形成されている。
第二リップ部92は、中心軸C方向に間隔をあけて第一リップ部91の数よりも多く、例えば3つが設けられている、第二リップ部92は、径方向外側に向かって中心軸C方向における厚さが漸次小さくなるテーパ状に形成されている。
中心軸C方向において互いに隣り合う第一リップ部91,91の間には、略V字状の溝部93が形成されている。この溝部93には、グリス等の潤滑剤94が充填される。
シール部材90Aは、軸受ボス49の内部で、滑り軸受50の上端部50tとの間に、出力軸48の中心軸方向に空間Jを有するよう設けられている。この空間Jには、溝部93からあふれ出たグリス等の潤滑剤94が溜まる。
また、図5、図6に示すように、出力軸48が外方に突出した軸受ボス49の先端面49tには、平板からなる円環状の平ワッシャ58と、抜止めナット59とが設けられている。平ワッシャ58は、軸受ボス49の先端面49tに突き当てた状態で、軸受ボス49のシャフト挿通孔49hと出力軸48との間に形成された円環状の隙間を塞ぐ。
抜止めナット59は、いわゆるプッシュナットからなり、その径方向内側に、周方向に複数の係合爪59aが形成されている。抜け留めナット59は、軸受ボス49から外方に露出した出力軸48に装着されることで、平ワッシャ58が軸受ボス49の先端面49tから離間しないように拘束している。
図4に示すように、ウォームホイール45の径方向中央には、出力軸48が突出されている側とは反対側に、センサマグネット53が設けられている。このセンサマグネット53は、ウォームホイール45の回転位置を検出する回転位置検出部60の一方を構成している。この回転位置検出部60の他方を構成する磁気検出素子61は、ウォームホイール45のセンサマグネット53側(ギヤケース40の開口部40a側)でウォームホイール45と対向配置されているコントローラ部4に設けられている。
(コントローラ部)
モータ部2の駆動制御を行うコントローラ部4は、磁気検出素子61が実装されたコントローラ基板62と、ギヤケース40の開口部40aを閉塞するように設けられたカバー63と、を有している。そして、コントローラ基板62が、ウォームホイール45のセンサマグネット53側(ギヤケース40の開口部40a側)に対向配置されている。
コントローラ基板62は、いわゆるエポキシ基板に複数の導電性のパターン(不図示)が形成されたものである。また、コントローラ基板62は、ウォーム軸44と直交する方向(図4における左右方向)に長い長方形状に形成されている。このようなコントローラ基板62のウォームホイール45側の一面62aで、且つ出力軸48のセンサマグネット53に対応する位置に、磁気検出素子61が実装されている。
また、コントローラ基板62には、モータ部2のステータコア20から引き出されたコイル24の端末部が接続されていると共に、カバー63に設けられたコネクタ64の端子64a(図1参照)が電気的に接続されている。コネクタ64は、不図示の外部電源から延びるコネクタと嵌着可能に形成されている。コネクタ64の端子64aは、コネクタ64の内外に延出している。そして、端子64aの内側端がコントローラ基板62に電気的に接続される。これにより、外部電源の電力がコントローラ基板62に供給される。
さらに、コントローラ基板62の一面62aとは反対側(ギヤケース40の開口部40a側)の他面62bには、コイル24に供給する電流を制御するFET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)等のスイッチング素子からなるパワーモジュール65やコントローラ基板62に印加される電圧の平滑化を行うコンデンサ等が実装されている。
パワーモジュール65には、コントローラ側第1放熱シート66を介して熱伝導プレート67が取り付けられている。熱伝導プレート67は、コントローラ基板62の長手方向(図4における左右方向)に沿って長い帯状で、且つ断面クランク状に形成されている。すなわち、熱伝導プレート67は、パワーモジュール65上に配置されたプレート本体68と、プレート本体68のウォーム減速機構41が配置されている側の一端からウォーム減速機構41側(図4における下側)に屈曲した後、さらに、プレート本体68と平行になるように延出する副プレート69と、により構成されている。
プレート本体68の短手方向の幅は、このプレート本体68によってパワーモジュール65の上面全体が覆われる程度の大きさに設定されている。
一方、副プレート69は、その先端(プレート本体68とは反対側)がコントローラ基板62の端部よりも突出するように形成されている。さらに、副プレート69の先端は、ギヤケース40の側壁40bの端部に至るまで延出されている。そして、副プレート69の先端において、コントローラ基板62(ウォーム減速機構41)側の一面69aが、コントローラ側第2放熱シート71を介してギヤケース40の側壁40bに接触している。
このように構成されたコントローラ基板62および熱伝導プレート67を覆うカバー63は樹脂製であって、若干外側に膨出するように形成されている。そして、カバー63の内面側は、コントローラ基板62や熱伝導プレート67を収容するコントローラ収容部56とされている。
さらに、カバー63の開口縁には、ギヤケース40の側壁40bの端部と嵌め合いされる嵌合部81が突出形成されている。嵌合部81は、カバー63の開口縁に沿う2つの壁81a,81bにより構成されている。そして、これら2つの壁81a,81bの間に、ギヤケース40の側壁40bの端部が挿入(嵌め合い)される。これにより、ギヤケース40とカバー63との間にラビリンス部83が形成される。このラビリンス部83によって、ギヤケース40とカバー63との間から塵埃や水が浸入してしまうことが防止される。なお、ギヤケース40とカバー63との固定は、不図示のボルトを締結することにより行われる。
(減速機付モータの動作)
次に減速機付モータ1の動作について説明する。
減速機付モータ1は、コネクタ64を介してコントローラ基板62に供給された電力が、パワーモジュール65を介してモータ部2の各コイル24に選択的に供給される。すると、ステータ8(ティース22)に所定の磁界が形成され、この磁界とロータ9のマグネット33との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータ9が継続的に回転する。
ロータ9が回転すると、回転軸31と一体化されているウォーム軸44が回転し、さらにウォーム軸44に噛合されているウォームホイール45が回転する。そして、ウォームホイール45に連結されている出力軸48が回転し、所望の電装品が駆動する。
また、コントローラ基板62に実装されている磁気検出素子61によって検出されたウォームホイール45の回転位置検出結果は、信号としてコネクタ64を介して不図示の外部機器に出力される。不図示の外部機器は、ウォームホイール45の回転位置検出信号に基づいて、パワーモジュール65の駆動信号を出力する。これにより、パワーモジュール65のスイッチング素子等の切替えタイミングが制御され、モータ部2の駆動制御が行われる。
このように、上述の第1の実施形態において、シール部材90A、およびそれを備えた減速機付モータ1は、シール部材90Aが、中心軸C回りに回転する出力軸48と、出力軸48を回転自在に支持する軸受ボス49との間に設けられ、出力軸48に対向する側に形成された第一リップ部91と、軸受ボス49に対向する側に形成された第二リップ部92と、を備える。第一リップ部91は、中心軸C方向に間隔をあけて複数設けられ、第二リップ部92は、中心軸C方向に間隔をあけて第一リップ部91の数よりも多く設けられている。
このような構成によれば、シール部材90Aは、出力軸48に対向する径方向内側の第一リップ部91の数より軸受ボス49に対向する径方向外側の第二リップ部92の方が多いので、第一リップ部91と出力軸48との間に生じる摩擦力よりも、第二リップ部92と軸受ボス49との間に生じる摩擦力の方が大きくなる。これにより、シール部材90Aは、軸受ボス49側に対する緊迫力によって軸受ボス49に固定された状態を維持しつつ、回転する出力軸48に対して摺動する。したがって、シール部材90Aが出力軸48の中心軸C方向にずれるのを抑え、高いシール性を確保することができる。
また、複数の第一リップ部91の間に形成された溝部93に、潤滑剤94が充填されている。このような構成によれば、摺動側となる出力軸48に対向する第一リップ部91が潤滑剤94によって潤滑され、出力軸48との摺動によって第一リップ部91が摩耗してしまうのを抑制することができる。
さらに、シール部材90Aは、第一リップ部91よりも第二リップ部92の数が多いので、シール部材90A全体としては、径方向外側から径方向内側に向かってシール部材90Aの中心軸C方向における厚さが漸次小さくなるテーパ状をなす。したがって、シール部材90Aをシャフト挿通孔49h内に挿入するときに、シール部材90Aがめくれにくく、組付作業性が向上する。
(第2の実施形態)
次に、本発明にかかるシール部材の第2の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第2の実施形態においては、シール部材の細部形状が上記第1の実施形態とは異なるのみであり、上記第1の実施形態と共通する構成については図中に同一符号を付してその説明を省略する。
図7は、第2の実施形態におけるシール部材を示し、(a)は、シール部材単体の断面図、(b)は、出力軸と軸受ボスとの間にシール部材が設けられた部分の拡大断面図である。図8は、シール部材の拡大断面図である。
図7(a)、図7(b)に示すように、軸受ボス49のシャフト挿通孔49hの先端部には、ゴム系材料からなる円環状のシール部材90Bが装着されている。このシール部材90Bにより、軸受ボス49を介して外部から内部に塵埃や水が侵入してしまうことが防止される。
図7(a)、図7(b)、図8に示すように、シール部材90Bは、出力軸48に対向する径方向内側に形成された第一リップ部96と、軸受ボス49に対向する径方向外側に形成された第二リップ部97と、を備えている。
第一リップ部96は、出力軸48の中心軸C方向に間隔をあけて、複数、例えば2つが設けられている。第一リップ部96は、径方向内側に向かって中心軸C方向における厚さが漸次小さくなるテーパ状に形成されている。
第二リップ部97は、中心軸C方向に間隔をあけて第一リップ部96の数よりも多く、例えば3つが設けられている、第二リップ部97は、径方向外側に向かって中心軸C方向における厚さが漸次小さくなるテーパ状に形成されている。
中心軸C方向において互いに隣り合う第一リップ部96,96の間には、略V字状の溝部98が形成されている。この溝部98には、グリス等の潤滑剤94が充填される。
また、図8に示すように、複数の第一リップ部96の中心軸C方向における間隔L1は、中心軸C方向におけるシール部材90Bの厚さ寸法L2の50%以上80%未満、例えば65%程度であるのが好ましい。
また、複数の第一リップ部96の間に形成された溝部98の底部98bから第一リップ部96において出力軸48側の先端部96sまでのリップ長さL11は、中心軸Cに直交する径方向におけるシール部材90Bの寸法L12の30%以上50%未満、例えば40%程度であるのが好ましい。
また、第一リップ部96は、出力軸48側の先端部96sに向かって漸次中心軸C方向における厚さ寸法が漸次縮小するテーパ状とされ、第一リップ部96において、シール部材90Bの中心軸C方向両外側を向く側面96tは、中心軸Cに直交する面に対する角度θが、3°以上10°未満、例えば6°程度となるよう、傾斜しているのが好ましい。
本実施形態におけるシール部材90B、及びそれを備えた減速機付モータ1においては、シール部材90Bは、出力軸48に対向する側の第一リップ部96の数より軸受ボス49に対向する側の第二リップ部97の方が多いので、第一リップ部96と出力軸48との間に生じる摩擦力よりも、第二リップ部97と軸受ボス49との間に生じる摩擦力の方が大きくなる。これにより、シール部材90Bは、軸受ボス49側に対して固定された状態を維持しつつ、出力軸48の回転に対して摺動する。したがって、シール部材90Bが出力軸48の中心軸C方向にずれるのを抑え、高いシール性を確保することができる。
また、複数の第一リップ部96の間に形成された溝部98に、潤滑剤94を充填することで、摺動側となる出力軸48に対向する第一リップ部96が潤滑剤94によって潤滑され、出力軸48の摺動によって第一リップ部96が摩耗してしまうのを抑制することができる。
また、複数の第一リップ部96の中心軸C方向における間隔L1は、中心軸C方向におけるシール部材90Bの厚さ寸法L2の50%以上80%未満、例えば65%程度であるようにした。
このような構成によれば、第一リップ部96の、中心軸C方向における間隔L1を広く確保することで、中心軸C方向において互いに隣り合う第一リップ部96の間に潤滑剤94を確実に充填することができる。
また、複数の第一リップ部96の間に形成された溝部98の底部98bから第一リップ部96において出力軸48側の先端部96sまでのリップ長さL11は、中心軸Cに直交する径方向におけるシール部材90Bの寸法L12の30%以上50%未満、例えば40%程度であるようにした。
このような構成によれば、第一リップ部96のリップ長さL1を大きく確保することで、互いに隣り合う第一リップ部96の間に潤滑剤94を確実に充填することができる。
また、第一リップ部96は、出力軸48側の先端部96sに向かって漸次中心軸C方向における厚さ寸法が漸次縮小するテーパ状とされ、第一リップ部96において、シール部材90Bの中心軸C方向両外側を向く側面96tは、中心軸Cに直交する面に対する角度θが、3°以上10°未満、例えば6°程度となるよう、傾斜しているようにした。
このような構成によれば、第一リップ部96は先端部96sに向かって薄くなるため、第一リップ部96の先端部96sは、出力軸48に突き当たった状態でつぶれやすくなる。これにより、第一リップ部96の先端部96sと出力軸48との間に潤滑剤94が回り込みやすくなり、潤滑剤94による潤滑効果を確実に得ることができる。
さらに、第一リップ部96がテーパ状であるため、シール部材90Bが平ワッシャ58に接触したとしても、第二リップ部97側が接触し、第一リップ部96側は平ワッシャ58に接触しにくく、第一リップ部96の摩耗や損傷を抑えることができる。
次に、上記第1の実施形態におけるシール部材90Aと、第2の実施形態におけるシール部材90Bにおいて、軸受ボス49と出力軸48との間に装着した状態について、解析を行ったので、その結果を示す。
図9は、第1の実施形態におけるシール部材を、軸受ボスと回転軸との間に装着した状態における、シール部材の断面形状を示す解析図である。図10は、第2の実施形態におけるシール部材を、軸受ボスと回転軸との間に装着した状態における、シール部材の断面形状を示す解析図である。
図9、図10を比較すると、図9に示す第1の実施形態におけるシール部材90Aでは、3つの第二リップ部92のうち、中央の第二リップ部92に高い応力がかかっていることが確認できる。一方、図10に示す第2の実施形態におけるシール部90Bでは、各リップ部91,92全体に、均等に応力がかかっていることが確認できる。
すなわち、図9に示す第1の実施形態におけるシール部材90Aに対し、図10に示す第2の実施形態におけるシール部材90Bでは、出力軸48に突き当たることで、第一リップ部96の先端部96sが径方向外側に向かって大きくつぶれるように変形している。その結果、第一リップ部96の先端部96sが出力軸48に確実に突き当たってシール性を確保することができた。
(その他の実施形態)
なお、本発明は上述の各実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上記第一、第二実施形態において、減速機付モータ1の構成を示したが、各部の構成は、他のいかなるものであってもよい。
また、減速機付モータ1に限らず、他のモータにも、上記と同様のシール部材90A,90Bを適用することが可能である。
また、上記実施形態では、シール部材90A,90Bの径方向内側に出力軸48が位置し、径方向外側に軸受ボス49が位置するようにしたが、これに限らない。すなわち、シール部材の径方向外側に回転体が位置し、シール部材の径方向内側に、回転体を回転可能に支持する支持体が位置する構成においても、上記と同様のシール部材90A,90Bを適用することが可能である。
すなわち、シール部材90A,90Bは、その適用対象をモータには限らない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
1 減速機付モータ(モータ)
8 ステータ
9 ロータ
40 ギヤケース
48 出力軸(回転体)
49 軸受ボス(支持体)
49h シャフト挿通孔(開口部)
90A,90B シール部材
91 第一リップ部
92 第二リップ部
93 溝部
94 潤滑剤
96 第一リップ部
96s 先端部
96t 側面
97 第二リップ部
98 溝部
98b 底部
100 ハウジング

Claims (6)

  1. 中心軸回りに回転する回転体と、前記回転体を回転自在に支持する支持体との間に設けられる環状のシール部材であって、
    前記回転体に対向する側に形成された第一リップ部と、
    前記支持体に対向する側に形成された第二リップ部と、
    を備え、
    前記第一リップ部は、前記中心軸方向に間隔をあけて複数設けられ、
    前記第二リップ部は、前記中心軸方向に間隔をあけて前記第一リップ部の数よりも多く設けられている、
    ことを特徴とするシール部材。
  2. 複数の前記第一リップ部の間に形成された溝部に、潤滑剤が充填されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載のシール部材。
  3. 複数の前記第一リップ部の間隔は、前記中心軸方向における前記シール部材の厚さ寸法の50%以上80%未満以下である、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のシール部材。
  4. 複数の前記第一リップ部の間に形成された溝部の底部から前記第一リップ部において前記回転体側の先端部までのリップ長さは、前記中心軸に直交する径方向における前記シール部材の厚み寸法の30%以上50%未満である、
    ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のシール部材。
  5. 前記第一リップ部は、前記中心軸方向における厚さ寸法が前記回転体側の先端部に向かって漸次縮小するテーパ状とされ、前記第一リップ部において前記中心軸方向少なくとも一方の側の側面は、前記中心軸に直交する面に対し、3°以上10°未満傾斜している、
    ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のシール部材。
  6. ハウジングに固定されたステータと、
    前記ステータの径方向内側で前記ステータに対して回転自在に設けられたロータと、
    前記ロータと一体に設けられ、前記ハウジングに形成された開口部から前記ハウジングの外部に突出した出力軸と、
    前記出力軸と前記開口部との間に設けられた、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のシール部材と、
    を備えていることを特徴とするモータ。
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