JP2021129431A - モータ装置 - Google Patents

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JP2021129431A JP2020023053A JP2020023053A JP2021129431A JP 2021129431 A JP2021129431 A JP 2021129431A JP 2020023053 A JP2020023053 A JP 2020023053A JP 2020023053 A JP2020023053 A JP 2020023053A JP 2021129431 A JP2021129431 A JP 2021129431A
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雅之 田村
Masayuki Tamura
雅之 田村
ネルソン・ジェイ・マサルケ・ヴァレンシャ
J Masarke Valencia Nelson
ワーウィック・ロペズ・オイコ
Lopez Oico Warwick
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Abstract

【課題】構造を複雑化すること無く、かつ回転軸の軸方向のどの部分にも適用可能な自動調心機能付きの軸受機構を備えたモータ装置の提供。【解決手段】軸受機構70を、アーマチュア軸26を回転自在に支持する軸受本体71と、外周部がウォームギヤ収容部に装着され、内周部に軸受本体71が装着される環状の軸受ホルダ72と、から形成し、軸受ホルダ72に、軸受本体71を軸方向両側からそれぞれ支持する第1および第2支持部81,91と、第1および第2支持部81,91とそれぞれ並んで設けられ、ウォームギヤ収容部に嵌合され、かつ軸受本体71の径方向への移動を許容する第1および第2嵌合部82,92と、を設けている。【選択図】図2

Description

本発明は、回転軸と、回転軸を回転自在に支持する軸受機構と、軸受機構を収容する収容部を有するハウジングと、を備えたモータ装置に関する。
従来、自動車等の車両に搭載されるパワーウィンドウ装置やサンルーフ装置等の駆動源には、小型でありながら大きな出力が得られる減速機構を備えたモータ装置が用いられている。そして、操作者が車室内等に設けられた操作スイッチを操作することでモータ装置が駆動されて、これによりウィンドウガラスやサンルーフ等の開閉体が開閉される。
このような減速機構を備えたモータ装置が、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載されたモータは、アーマチュアが回転自在に収容されたヨークと、ウォームおよびウォームホイールからなる減速機構を収容したギヤケースと、を備えている。そして、ヨークおよびギヤケースの双方を跨ぐようにして、アーマチュア軸が設けられている。アーマチュア軸の基端側にはアーマチュアが固定され、アーマチュア軸の先端側にはウォームが固定されている。
また、アーマチュア軸は、合計3つの軸受(ラジアル軸受)により回転自在に支持されている。具体的には、合計3つの軸受のうちの1つは、ヨークの底部に設けられ、アーマチュア軸の基端側の部分を回転自在に支持している。合計3つの軸受のうちの2つは、いずれもギヤケースの内部においてウォームの両側に設けられ、アーマチュア軸の略中央の部分および先端側の部分をそれぞれ回転自在に支持している。
そして、アーマチュア軸の先端側の部分を回転自在に支持する軸受は、略円錐台形状に形成された有底の軸受ホルダに支持されている。具体的には、軸受ホルダは、ギヤケースのホルダ収容部に相対回転不能に収容され、軸受は、軸受ホルダの内部にその径方向にわずかに移動可能に弾性支持されている。
これにより、2つの軸受を通る軸線を基準の軸線として、当該基準の軸線からその他の1つの軸受を通る軸線が若干ずれたとしても、アーマチュア軸のスムーズな回転を確保できるようにしている。
特開2002−101601号公報
しかしながら、上述の特許文献1に記載された技術では、軸受ホルダの形状が有底の略円錐台形状に形成され、これに伴いギヤケースのホルダ収容部も略円錐台形状に形成する必要があった。つまり、特許文献1に記載の軸受および軸受ホルダは汎用性が低く、アーマチュア軸の他の部分、例えばアーマチュア軸の略中央の部分に適用することができなかった。
本発明の目的は、構造を複雑化すること無く、かつ回転軸の軸方向のどの部分にも適用可能な自動調心機能付きの軸受機構を備えたモータ装置を提供することにある。
本発明の一態様では、回転軸と、前記回転軸を回転自在に支持する軸受機構と、前記軸受機構を収容する収容部を有するハウジングと、を備えたモータ装置であって、前記軸受機構は、前記回転軸を回転自在に支持する軸受本体と、外周部が前記収容部に装着され、内周部に前記軸受本体が装着される環状の軸受ホルダと、を有し、前記軸受ホルダは、前記軸受ホルダの軸方向一側に設けられ、前記軸受本体を軸方向一側から支持する第1支持部と、前記第1支持部と並んで設けられ、前記収容部に嵌合され、かつ前記軸受本体の径方向への移動を許容する第1嵌合部と、前記軸受ホルダの軸方向他側に設けられ、前記軸受本体を軸方向他側から支持する第2支持部と、前記第2支持部と並んで設けられ、前記収容部に嵌合され、かつ前記軸受本体の径方向への移動を許容する第2嵌合部と、を備えることを特徴とする。
本発明の他の態様では、前記第1支持部および前記第2支持部は、前記軸受本体の径方向外側への傾動を許容する傾動許容部を備え、前記傾動許容部は、前記第1支持部および前記第2支持部のそれぞれの外周部と前記収容部の内周部との間に設けられていることを特徴とする。
本発明の他の態様では、前記第1支持部および前記第2支持部は、それぞれ前記軸受本体に接触される第1支持爪および第2支持爪を備え、前記第1支持爪および前記第2支持爪は、それぞれ前記軸受ホルダへの前記軸受本体の装着を案内するテーパ面を備えることを特徴とする。
本発明の他の態様では、前記第1支持爪および前記第2支持爪のそれぞれの内周部と前記軸受本体の外周部とが、互いに線接触されていることを特徴とする。
本発明の他の態様では、複数の前記第1支持部が、前記軸受ホルダの周方向に等間隔となるように前記軸受ホルダの軸方向一側に設けられ、複数の前記第2支持部が、前記軸受ホルダの周方向に等間隔となるように前記軸受ホルダの軸方向他側に設けられ、前記第1支持部および前記第2支持部が、前記軸受ホルダの周方向に交互に配置されていることを特徴とする。
本発明の他の態様では、前記第2嵌合部が、前記軸受ホルダの周方向に沿う前記第1支持部の一側に連結され、かつ前記軸受ホルダの軸方向に延びる第1スリットが、前記軸受ホルダの周方向に沿う前記第1支持部の他側に設けられ、前記第1嵌合部が、前記軸受ホルダの周方向に沿う前記第2支持部の一側に連結され、かつ前記軸受ホルダの軸方向に延びる第2スリットが、前記軸受ホルダの周方向に沿う前記第2支持部の他側に設けられていることを特徴とする。
本発明の他の態様では、前記第1スリットは、前記軸受ホルダの軸方向一側から軸方向他側に向けて前記軸受ホルダの軸方向中央部を越えて延び、前記第2スリットは、前記軸受ホルダの軸方向他側から軸方向一側に向けて前記軸受ホルダの軸方向中央部を越えて延びていることを特徴とする。
本発明によれば、軸受機構を、回転軸を回転自在に支持する軸受本体と、外周部が収容部に装着され、内周部に軸受本体が装着される環状の軸受ホルダと、から形成し、軸受ホルダに、軸受本体を軸方向両側からそれぞれ支持する第1および第2支持部と、第1および第2支持部とそれぞれ並んで設けられ、収容部に嵌合され、かつ軸受本体の径方向への移動を許容する第1および第2嵌合部と、を設けている。
これにより、自動調心機能付きの軸受機構としつつ、その構造を簡素化することができ、ひいてはモータ装置を小型軽量化することが可能となる。また、軸受機構の外形を環状にすることができるので、回転軸の軸方向のどの部分(例えば軸方向中央部)にも装着するこが可能となり汎用性を向上させることができる。よって、モータ装置の設計自由度を向上させることが可能となる。
本発明に係るモータ装置を示す概要図である。 図1のモータ装置の軸受機構を分解して示す斜視図である。 図2の軸受ホルダを単体で示す斜視図である。 (a)は図3のA矢視図,(b)は図4(a)のC矢視図である。 (a)は図3のB矢視図,(b)は図5(a)のD矢視図である。 図4のE−E線に沿う断面図である。 実施の形態1の軸受ホルダの展開図である。 実施の形態2の軸受ホルダの展開図である。 実施の形態3の軸受ホルダの展開図である。
以下、本発明の実施の形態1について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は本発明に係るモータ装置を示す概要図を、図2は図1のモータ装置の軸受機構を分解して示す斜視図を、図3は図2の軸受ホルダを単体で示す斜視図を、図4(a)は図3のA矢視図,(b)は図4(a)のC矢視図を、図5(a)は図3のB矢視図,(b)は図5(a)のD矢視図を、図6は図4のE−E線に沿う断面図を、図7は実施の形態1の軸受ホルダの展開図をそれぞれ示している。
図1に示されるモータ装置10は、自動車等の車両に搭載されるパワーウィンドウ装置(図示せず)の駆動源に用いられ、ウィンドウガラスを昇降させるウィンドウレギュレータ(図示せず)を駆動するものである。モータ装置10は、小型でありながら大きな出力が可能な減速機構付モータであり、車両のドアの内部の幅狭のスペース(図示せず)に設置される。モータ装置10は、モータ部20とギヤ部40とを備え、これらのモータ部20およびギヤ部40は、複数の締結ネジ11(図示では2つ)により互いに連結されている。
モータ部20は、磁性材料よりなる鋼板をプレス加工(深絞り加工)することで有底筒状に形成されたヨーク(ハウジング)21を備えている。ヨーク21の内壁には、断面が略円弧形状に形成された複数のマグネット22(図示では2つ)が固定され、これらのマグネット22の内側には、コイル23が巻装されたアーマチュア24が、所定の隙間を介して回転自在に収容されている。そして、ヨーク21の開口側(図中左側)にはブラシホルダ25が装着され、当該ブラシホルダ25によってヨーク21の開口側が閉塞されている。
アーマチュア24の回転中心Ctには、アーマチュア軸(回転軸)26が貫通して固定されている。アーマチュア軸26は、モータ部20およびギヤ部40の双方を横切るようにして設けられ、アーマチュア軸26の軸方向一側(図中左側)はギヤケース41の内部に配置され、アーマチュア軸26の軸方向他側(図中右側)はヨーク21の内部に配置されている。
また、アーマチュア軸26の軸方向に沿う略中央の部分で、かつアーマチュア24に近接する部分には、コンミテータ(整流子)27が固定されている。コンミテータ27には、アーマチュア24に巻装されたコイル23の端部が電気的に接続されている。
コンミテータ27の外周には、ブラシホルダ25に保持され、かつコンミテータ27の周方向に90度間隔で配置された一対のブラシ28(図示では1つ)が摺接するようになっている。これらのブラシ28は、バネ部材29の弾性力により、それぞれコンミテータ27に向けて所定圧で弾性接触されている。これにより、図示しないコントローラから一対のブラシ28に駆動電流を供給することで、アーマチュア24には回転力(電磁力)が発生し、ひいてはアーマチュア軸26が、所定の回転方向に所定の回転数で回転するようになっている。
アーマチュア軸26の軸方向に沿う略中間部分で、かつコンミテータ27のアーマチュア24側とは反対側には、センサマグネット30が固定されている。センサマグネット30は、アーマチュア軸26の回転方向に交互に磁極が現れるように環状に形成されている。センサマグネット30は、アーマチュア軸26と一緒に回転するようになっている。これにより、アーマチュア軸26の回転に伴って、センサマグネット30の径方向外側に配置された回転センサRSが、センサマグネット30の磁極の変化を捉えるようになっている。
アーマチュア軸26のセンサマグネット30よりも軸方向一側には、ウォームギヤ31が設けられている。ウォームギヤ31は略筒状に形成され、アーマチュア軸26に圧入により強固に固定されている。ウォームギヤ31には、ギヤケース41の内部に回転自在に設けられたウォームホイール42の歯部42aが噛み合わされている。これによりウォームギヤ31は、ギヤケース41の内部でアーマチュア軸26の回転により回転され、その回転がウォームホイール42に伝達される。ここで、ウォームギヤ31およびウォームホイール42は、減速機構SDを形成している。
また、ヨーク21の底部側(図中右側)は段付形状に形成され、当該部分には、ヨーク21の本体部よりも小径となった小径部21aが設けられている。小径部21aには、第1ラジアル軸受32と第1スラスト軸受33とが装着され、これらの軸受32,33は、アーマチュア軸26の軸方向他側を回転自在に支持している。
さらに、ブラシホルダ25は、プラスチック等の樹脂材料を射出成形することで所定形状に形成され、ホルダ本体25aと軸受保持筒25bとを備えている。ホルダ本体25aは、一対のブラシ28を移動自在に保持し、かつヨーク21の開口部分に装着されている。一方、軸受保持筒25bは筒状に形成され、かつホルダ本体25aからギヤケース41の内部に向けて突出されている。
そして、軸受保持筒25bの先端側の部分(図中左側の部分)には、アーマチュア軸26の軸方向に沿う略中間部分を回転自在に支持する第2ラジアル軸受34が装着されている。すなわち、軸受保持筒25bの内側には、アーマチュア軸26が貫通している。また、アーマチュア軸26に固定されたセンサマグネット30は、軸受保持筒25bの内側に配置され、当該軸受保持筒25bの内側でアーマチュア軸26と一緒に回転される。
ここで、軸受保持筒25bは、センサマグネット30と回転センサRSとの間に配置されている。このように、センサマグネット30と回転センサRSとの間に軸受保持筒25bを設けることで、センサマグネット30側に配置された一対のブラシ28の摩耗粉が、回転センサRSや当該回転センサRSを実装するセンサ基板BDに付着しないようにしている。よって、回転センサRSの検出性能を、長期に亘って維持することができる。
ギヤ部40は、ギヤケース(ハウジング)41およびコネクタ部材50を備えている。ここで、ギヤケース41の開口側の部分(図中手前側の部分)は、ギヤカバー60によって密閉されている。ギヤ部40を形成するギヤケース41は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の樹脂材料により所定形状に形成され、ヨーク21の開口側の部分に、ブラシホルダ25を介して連結されている。
ギヤケース41には、アーマチュア軸26の軸方向に延びるウォームギヤ収容部(収容部)41aと、ウォームギヤ収容部41aに近接配置されたウォームホイール収容部41bと、が設けられている。これらの収容部41a,41bの内部には、ウォームギヤ31およびウォームホイール42が、それぞれ回転自在に収容されている。なお、ウォームギヤ31は螺旋状に形成され、歯部42aはウォームホイール42の軸方向に緩やかな傾斜角度で傾斜されている(図示せず)。これにより、ウォームギヤ31からウォームホイール42に対して、滑らかに動力が伝達される。
ウォームホイール42の回転中心には出力軸42bが設けられ、当該出力軸42bは、ギヤカバー60を介して外部に露出されている。そして、出力軸42bには、ウィンドウレギュレータ(駆動対象物)が動力伝達可能に接続されている。すなわち、アーマチュア軸26の回転は、減速機構SDにより減速されて高トルク化され、高トルク化された出力が出力軸42bからウィンドウレギュレータに出力される。
ウォームギヤ収容部41aのアーマチュア軸26の軸方向に沿うヨーク21側とは反対側(図中左側)には、軸受機構70および第2スラスト軸受43が収容されている。これらの軸受機構70および第2スラスト軸受43は、アーマチュア軸26の軸方向一側を回転自在に支持している。
また、第2スラスト軸受43のアーマチュア軸26側とは反対側には、環状のゴムブッシュ44が設けられ、当該ゴムブッシュ44は、第2スラスト軸受43をアーマチュア軸26に向けて比較的弱い力で押圧するようになっている。これにより、アーマチュア軸26の回転抵抗を増加させること無く、アーマチュア軸26の軸方向へのがたつきを抑制している。
このように、アーマチュア軸26の軸方向他側を、第1ラジアル軸受32および第1スラスト軸受33により回転自在に支持している。また、アーマチュア軸26の軸方向に沿う略中間部分を、第2ラジアル軸受34により回転自在に支持している。さらに、アーマチュア軸26の軸方向一側を、軸受機構70および第2スラスト軸受43により回転自在に支持している。すなわち、アーマチュア軸26は「3点支持構造」を採用している。これにより、減速機構SDの作動時において、ウォームギヤ31がその径方向に移動しようとしても、アーマチュア軸26をスムーズに回転させることが可能となっている。
ただし、第1ラジアル軸受32および第1スラスト軸受33は「ヨーク21」に保持され、第2ラジアル軸受34は「ブラシホルダ25」に保持され、軸受機構70および第2スラスト軸受43は「ギヤケース41」に保持されている。よって、モータ装置10の組み立て時には、これらの3箇所の軸受をそれぞれアーマチュア24の回転中心Ct上に精度良く配置する必要が生じる。しかしながら、これでは組み立て作業が煩雑化するばかりか、構成部品の製造誤差を吸収することができず、コストアップが避けられない。そこで、本実施の形態のモータ装置10では、軸受機構70に、アーマチュア軸26の軸ズレを許容し得る「自動調心機能」を持たせている。この軸受機構70の詳細な構造については、後で詳述する。
また、ギヤケース41には、コネクタ部材装着部41cが一体に設けられている。コネクタ部材装着部41cは、ブラシホルダ25の近傍で、かつアーマチュア軸26を挟むようにして、ウォームホイール収容部41b側とは反対側に配置されている。そして、コネクタ部材装着部41cは、ギヤケース41とは別体のコネクタ部材50が装着されるようになっている。
コネクタ部材50は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の樹脂材料により略L字形状に形成され、コネクタ本体51とコネクタ接続部52とを有している。コネクタ本体51の先端側(図中下側)は、コネクタ部材装着部41cに差し込まれ、コネクタ接続部52には、車両側の外部コネクタCNが接続されている。なお、外部コネクタCNは、車両に搭載された電源やコントローラ等(図示せず)に電気的に接続されている。
コネクタ本体51の先端側には、センサ基板BDが装着され、かつセンサ基板BDのさらに先端側には、回転センサRSが実装されている。ここで、回転センサRSは、センサマグネット30の径方向外側に配置され、センサマグネット30の磁極(S極/N極)の変化、つまり磁束線の向きやその変化を捉える磁気センサとなっている。これにより回転センサRSは、アーマチュア軸26の回転状態、つまりアーマチュア軸26の回転方向や回転速度を検出可能となっている。
次に、アーマチュア軸26の軸ズレを許容し得る「自動調心機能」を備えた軸受機構70の構造について、図面を用いて詳細に説明する。
図2ないし図7に示されるように、自動調心機能付きの軸受機構70は、アーマチュア軸26を回転自在に支持する軸受本体71と、当該軸受本体71を保持する環状の軸受ホルダ72と、を備えている。
図2に示されるように、軸受本体71は、例えば、銅をベースとした金属中に黒鉛等の固体潤滑剤を混ぜて環状に成形した所謂「滑り軸受」となっている。そして、軸受本体71の径方向内側には、アーマチュア軸26の外周部を面で支持する支持孔71aが設けられている。ここで、軸受本体71は、固体潤滑剤を含むため無給油で使用できるが、支持孔71aに対するアーマチュア軸26の滑りをより良くするために、両者間に適量の潤滑剤を塗布しても良い。
また、軸受本体71の径方向外側で、かつ軸受本体71の軸方向一側には、第1球面部71bが設けられている。これに対し、軸受本体71の径方向外側で、かつ軸受本体71の軸方向他側には、第2球面部71cが設けられている。このように、軸受本体71の外形は略球状となっている。
さらに、軸受本体71の軸方向に沿う第1球面部71bと第2球面部71cとの間には、軸受本体71の周方向に延び、かつ軸受本体71の軸方向に延びた平面からなる帯状部71dが設けられている。ここで、軸受本体71の軸方向に沿う第1球面部71b,第2球面部71cおよび帯状部71dの長さ寸法は、いずれも略同じ長さ寸法(軸受本体71の軸方向寸法の略1/3の長さ寸法)となっている。
図2に示されるように、軸受ホルダ72は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の樹脂材料により環状に形成されている。そして、軸受ホルダ72の外周部が、ギヤケース41のウォームギヤ収容部41a(図1参照)に装着され、軸受ホルダ72の内周部に、軸受本体71が装着されるようになっている。このように、軸受ホルダ72は、ギヤケース41と同じ樹脂材料により形成され、これにより両者の熱収縮の差を無くしている。よって、軸受ホルダ72のギヤケース41に対するがたつきが効果的に抑えられる。
図3に示されるように、軸受ホルダ72は、その周方向に並ぶようにして、第1ホルダ構成体80(淡色の網掛け部)と、第2ホルダ構成体90(濃色の網掛け部)と、を備えている。これらの第1および第2ホルダ構成体80,90は、それぞれ4つずつ設けられている。そして、合計8つの第1および第2ホルダ構成体80,90は、軸受ホルダ72の周方向に交互に並んで配置されている。
図3ないし図6に示されるように、軸受ホルダ72を構成する第1ホルダ構成体80は、軸受本体71を軸方向一側から支持する第1支持部81と、ウォームギヤ収容部41aに嵌合される第1嵌合部82と、を備えている。そして、これらの第1支持部81および第1嵌合部82は、互いに軸受ホルダ72の軸方向に並んで設けられている。具体的には、第1支持部81は軸受ホルダ72の軸方向一側(図3中左側)に配置され、第1嵌合部82は軸受ホルダ72の軸方向他側(図3中右側)に配置されている。
第1支持部81には、軸受本体71に接触される第1支持爪81aが一体に設けられている。第1支持爪81aは、軸受ホルダ72の径方向内側に突出しており、第1支持爪81aの内周部には、軸受本体71の外周部を支持する第1支持面81bが設けられている。具体的には、図6に示されるように、第1支持面81bは、軸受本体71側を向いた傾斜面となっている。そして、第1支持爪81aは、軸受本体71を軸方向一側(図6中左側)から支持しており、第1支持面81bと、軸受本体71の第1球面部71bとは、黒点LP1の部分で軸受ホルダ72の周方向に互いに線接触するようになっている。
また、軸受ホルダ72の径方向外側の部分で、かつ第1支持部81が設けられた部分には、軸受ホルダ72の径方向内側に窪むようにして第1凹部81cが設けられている。第1凹部81cは、第1支持部81の外周部とウォームギヤ収容部41aの内周部との間に設けられ、軸受本体71および第1支持爪81aが、軸受ホルダ72の径方向外側に傾動するのを許容する。具体的には、第1凹部81cとウォームギヤ収容部41aとの間には、微小隙間S1が形成され、第1支持部81は矢印SWのように傾動可能となっている。
これにより、第1支持爪81aは、軸受本体71を弾性支持することができ、アーマチュア軸26が軸受本体71に抉られるようなことが抑えられる。ここで、第1凹部81cは、本発明における傾動許容部を構成している。
さらに、軸受ホルダ72の軸方向に沿う第1支持爪81aの第1支持面81b側とは反対側には、第1テーパ面(テーパ面)81dが設けられている。第1テーパ面81dは、軸受ホルダ72の軸方向一側から軸受ホルダ72の径方向内側に向かうように傾斜されている。これにより、軸受本体71を軸受ホルダ72の内周部に装着する際に、その装着動作が第1テーパ面81dにより案内される。よって、第1支持部81が矢印SWのように径方向外側に容易に弾性変形されて、軸受機構70の組み立て作業性が向上する。
また、第1ホルダ構成体80の第1嵌合部82は、その外周部がウォームギヤ収容部41aの内周部に嵌合する。つまり、第1嵌合部82の外径は、ウォームギヤ収容部41aの内径よりも若干大きく設定されている。さらに、図6に示されるように、第1嵌合部82の内周部と、軸受本体71の帯状部71dとの間には、微小隙間S2が形成されている(S2<S1)。
これにより、軸受本体71が軸受ホルダ72に対して径方向に移動することが許容される。つまり、第1嵌合部82は、軸受本体71の径方向への移動を許容するようになっており、これが上述した第1支持部81の傾動と協働して、自動調心機能として作用する。
なお、軸受ホルダ72の軸方向に沿う第1支持部81の長さ寸法L1は、軸受ホルダ72の軸方向に沿う第1嵌合部82の長さ寸法L2の略1/2(略半分)の長さ寸法となっている(L1≒L2/2)。
さらに、軸受ホルダ72を構成する第2ホルダ構成体90は、軸受本体71を軸方向他側から支持する第2支持部91と、ウォームギヤ収容部41aに嵌合される第2嵌合部92と、を備えている。そして、これらの第2支持部91および第2嵌合部92は、互いに軸受ホルダ72の軸方向に並んで設けられている。具体的には、第2支持部91は軸受ホルダ72の軸方向他側(図3中右側)に配置され、第2嵌合部92は軸受ホルダ72の軸方向一側(図3中左側)に配置されている。
第2支持部91には、軸受本体71に接触される第2支持爪91aが一体に設けられている。第2支持爪91aは、軸受ホルダ72の径方向内側に突出しており、第2支持爪91aの内周部には、軸受本体71外周部を支持する第2支持面91bが設けられている。具体的には、図6に示されるように、第2支持面91bは、軸受本体71側を向いた傾斜面となっている。そして、第2支持爪91aは、軸受本体71を軸方向他側(図6中右側)から支持しており、第2支持面91bと、軸受本体71の第2球面部71cとは、黒点LP2の部分で軸受ホルダ72の周方向に互いに線接触するようになっている。
また、軸受ホルダ72の径方向外側の部分で、かつ第2支持部91が設けられた部分には、軸受ホルダ72の径方向内側に窪むようにして第2凹部91cが設けられている。第2凹部91cは、第2支持部91の外周部とウォームギヤ収容部41aの内周部との間に設けられ、軸受本体71および第2支持爪91aが、軸受ホルダ72の径方向外側に傾動するのを許容する。具体的には、第2凹部91cとウォームギヤ収容部41aとの間には、微小隙間S1が形成され、第2支持部91は矢印SWのように傾動可能となっている。
これにより、第2支持爪91aは、軸受本体71を弾性支持することができ、アーマチュア軸26が軸受本体71に抉られるようなことが抑えられる。ここで、第2凹部91cは、本発明における傾動許容部を構成している。
さらに、軸受ホルダ72の軸方向に沿う第2支持爪91aの第2支持面91b側とは反対側には、第2テーパ面(テーパ面)91dが設けられている。第2テーパ面91dは、軸受ホルダ72の軸方向他側から軸受ホルダ72の径方向内側に向かうように傾斜されている。これにより、軸受本体71を軸受ホルダ72の内周部に装着する際に、その装着動作が第2テーパ面91dにより案内される。よって、第2支持部91が矢印SWのように径方向外側に容易に弾性変形されて、軸受機構70の組み立て作業性が向上する。
このように、本実施の形態に係る軸受ホルダ72では、その軸方向両側から軸受本体71を装着可能な形状となっている。すなわち、組み付け方向性を無くすことができ、この点においても、軸受機構70の組み立て作業性を向上させることが可能となっている。
また、第2ホルダ構成体90の第2嵌合部92は、その外周部がウォームギヤ収容部41aの内周部に嵌合する。つまり、第2嵌合部92の外径は、ウォームギヤ収容部41aの内径よりも若干大きく設定されている。さらに、図6に示されるように、第2嵌合部92の内周部と、軸受本体71の帯状部71dとの間には、微小隙間S2が形成されている(S2<S1)。
これにより、軸受本体71が軸受ホルダ72に対して径方向に移動することが許容される。つまり、第2嵌合部92は、軸受本体71の径方向への移動を許容するようになっており、これが上述した第2支持部91の傾動と協働して、自動調心機能として作用する。
なお、軸受ホルダ72の軸方向に沿う第2支持部91の長さ寸法L1は、軸受ホルダ72の軸方向に沿う第2嵌合部92の長さ寸法L2の略1/2(略半分)の長さ寸法となっている(L1≒L2/2)。
このように、第1ホルダ構成体80および第2ホルダ構成体90は、いずれも同様の形状に形成されているが、図6に示されるように、軸受ホルダ72の軸方向に対して互いに逆向きの配置関係となっている。これにより、軸受ホルダ72の軸方向両側を同様の形状にして、軸受ホルダ72の成形に用いる複数の金型(図示せず)を容易に外せるようしている。そして、第1および第2ホルダ構成体80,90は、図3ないし図5の濃淡の網掛け部に示されるように、軸受ホルダ72の周方向に交互に配置されている。
すなわち、合計4つの(複数の)第1支持部81は、軸受ホルダ72の軸方向一側において、軸受ホルダ72の周方向に等間隔(90度間隔)となるように並んで配置されている。また、合計4つの(複数の)第2支持部91は、軸受ホルダ72の軸方向他側において、軸受ホルダ72の周方向に等間隔(90度間隔)となるように並んで配置されている。よって、合計8つの第1および第2支持部81,91においても、軸受ホルダ72の周方向に交互に配置されている。
これにより、軸受本体71が、軸受ホルダ72の軸方向両側から、がたつくこと無く柔軟に弾性支持される。このとき、軸受本体71の第1および第2球面部71b,71cと、第1および第2支持爪81a,91aの第1および第2支持面81b,91bと、が互いに線接触(図6の黒点LP1,LP2参照)されている。そのため、軸受本体71の第1および第2支持爪81a,91aに対する摺動抵抗の増大が抑えられる。したがって、第1および第2支持部81,91を容易に傾動させることができ、この点においても、アーマチュア軸26の抉りが抑えられている。なお、軸受本体71の軸受ホルダ72に対する滑りを良くするために、両者間に適量の潤滑剤を塗布しても良い。
また、第1および第2嵌合部82,92は、軸受本体71の径方向両側への移動を許容するため、図6の破線矢印に示されるように、第1および第2支持部81,91の傾動も相俟って、アーマチュア軸26の回転中心Ctに対する軸ズレを、容易に許容することが可能となっている。
次に、軸受ホルダ72の周方向に対する第1および第2ホルダ構成体80,90の接続関係について説明する。
図3ないし図5に示されるように、軸受ホルダ72の周方向に沿う第1支持部81(第1支持爪81a)の一側(図4(b)中上側)に、第2嵌合部92が連結されている。これに対し、軸受ホルダ72の周方向に沿う第1支持部81(第1支持爪81a)の他側(図4(b)中下側)に、軸受ホルダ72の軸方向に延びる第1スリットSL1が設けられている。第1スリットSL1は、軸受ホルダ72の軸方向一側に向けて開口され、より具体的には、第1スリットSL1は、軸受ホルダ72の軸方向一側から軸方向他側に向けて軸受ホルダ72の軸方向中央部Ceを越えて延びている。
また、軸受ホルダ72の周方向に沿う第2支持部91(第2支持爪91a)の一側(図4(b)中上側)に、第1嵌合部82が連結されている。これに対し、軸受ホルダ72の周方向に沿う第2支持部91(第2支持爪91a)の他側(図4(b)中下側)に、軸受ホルダ72の軸方向に延びる第2スリットSL2が設けられている。第2スリットSL2は、軸受ホルダ72の軸方向他側に向けて開口され、より具体的には、第2スリットSL2は、軸受ホルダ72の軸方向他側から軸方向一側に向けて軸受ホルダ72の軸方向中央部Ceを越えて延びている。
次に、以上のように形成した軸受機構70の組み立て手順について、図面を用いて詳細に説明する。
ここで、軸受本体71は、軸受ホルダ72の軸方向両側からそれぞれ装着可能となっている。すなわち、軸受ホルダ72には軸受本体71の組み付け方向性が無く、この点において、軸受機構70の組み立て性を向上させている。
以下、図2および図4を参照しつつ、軸受ホルダ72の軸方向一側から軸受本体71を装着する場合について説明する。
まず、別の製造工程で製造された軸受本体71および軸受ホルダ72を準備する。次いで、図中矢印SDに示されるように、軸受ホルダ72の軸方向一側から軸受本体71を臨ませる。具体的には、軸受本体71の第2球面部71cを、第1支持爪81aの第1テーパ面81dに臨ませる。なお、図2に示される通り、軸受本体71は軸方向両側が同じ形状となっている。よって、軸受本体71の第1球面部71bを、第1支持爪81aの第1テーパ面81dに臨ませても良い。
その後、軸受本体71を軸受ホルダ72に向けて所定圧で押圧する。すると、軸受本体71の第2球面部71cが、合計4つの第1テーパ面81d上を滑るようにして移動していく。これにより、合計4つの第1支持部81が、図中矢印SWに示されるように、径方向外側に弾性変形される。よって、軸受本体71が、軸受ホルダ72の内周部に装着される。その後、径方向外側に弾性変形された合計4つの第1支持部81は、元の状態に復帰する。
なお、軸受ホルダ72の軸方向他側から軸受本体71を装着する場合には、図5に示されるように、合計4つの第2支持部91が、図中矢印SWに示されるように、径方向外側に弾性変形される。
これにより、軸受本体71が軸受ホルダ72に装着されて、軸受機構70の組み立てが完了する。なお、上述の装着作業において、軸受本体71は、軸受ホルダ72の周方向に等間隔(90度間隔)で設けられた合計4つの第1支持部81を略同時に弾性変形させる。そのため、両者の軸心(回転中心Ct)を比較的容易に合わせることができる。よって、軸受本体71を軸受ホルダ72に対して容易に装着可能となっている。
ここで、軸受ホルダ72の形状をより分かり易くするために展開すると、図7のようになる。つまり、軸受ホルダ72の周方向に、一点鎖線を境界として、第1ホルダ構成体80および第2ホルダ構成体90が交互に配置され、その間には、第1スリットSL1および第2スリットSL2が交互に配置されている。
そして、図7の展開図を見ても明らかなように、本実施の形態の軸受ホルダ72では、その軸方向寸法h1(=L1+L2)を比較的小さくすることが可能となっている。また、第1支持部81(第1支持爪81a)および第2支持部91(第2支持爪91a)の幅寸法w1においても、比較的小さくすることが可能となっている。これに伴って、軸受ホルダ72に装着される軸受本体71の軸方向寸法も短くすることが可能となっている。このように、軸受機構70は、小型軽量化する上で最適な形状であると言える。
なお、図7においては、第1および第2支持部81,91と、第1および第2嵌合部82,92との配置関係を分かり易くするために、第1および第2嵌合部82,92にそれぞれクロスハッチングを施している。
以上詳述したように、本実施の形態に係るモータ装置10によれば、軸受機構70を、アーマチュア軸26を回転自在に支持する軸受本体71と、外周部がウォームギヤ収容部41aに装着され、内周部に軸受本体71が装着される環状の軸受ホルダ72と、から形成し、軸受ホルダ72に、軸受本体71を軸方向両側からそれぞれ支持する第1および第2支持部81,91と、第1および第2支持部81,91とそれぞれ並んで設けられ、ウォームギヤ収容部41aに嵌合され、かつ軸受本体71の径方向への移動を許容する第1および第2嵌合部82,92と、を設けている。
これにより、自動調心機能付きの軸受機構70としつつ、その構造を簡素化することができ、ひいてはモータ装置10を小型軽量化することが可能となる。また、軸受機構70の外形を環状にすることができるので、アーマチュア軸26の軸方向のどの部分(例えば軸方向中央部)にも装着するこが可能となり汎用性を向上させることができる。よって、モータ装置10の設計自由度を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態に係るモータ装置10によれば、第1および第2支持部81,91は、軸受本体71の径方向外側への傾動を許容する第1および第2凹部81c,91cを備え、第1および第2凹部81c,91cは、第1および第2支持部81,91のそれぞれの外周部とウォームギヤ収容部41aの内周部との間に設けられている。
これにより、第1支持部81は軸受本体71を弾性支持し、かつ第2支持部91は軸受本体71を弾性支持するので、アーマチュア軸26が軸受本体71に抉られるようなことが抑えられる。よって、アーマチュア軸26をスムーズに回転させることができ、ひいては、モータ装置10の作動音を低減させたり、モータ装置10の消費電力を抑えたりすることが可能となる。
さらに、本実施の形態に係るモータ装置10によれば、第1および第2支持部81,91は、それぞれ軸受本体71に接触される第1および第2支持爪81a,91aを備え、第1支持爪81aおよび第2支持爪91aは、それぞれ軸受ホルダ72への軸受本体71の装着を案内する第1および第2テーパ面81d,91dを備えるので、軸受本体71を軸受ホルダ72に対して容易に装着することができ、ひいては軸受機構70の組み立て性を向上させることができる。
また、本実施の形態に係るモータ装置10によれば、第1支持爪81aおよび第2支持爪91aのそれぞれの内周部と軸受本体71の外周部とが、互いに線接触されている(図6の黒点LP1,LP2参照)ので、軸受本体71の第1および第2支持爪81a,91aに対する摺動抵抗の増大が抑えられる。よって、第1および第2支持部81,91を容易に傾動させることができ、アーマチュア軸26の抉りを効果的に抑えることができる。
さらに、本実施の形態に係るモータ装置10によれば、複数の第1支持部81が、軸受ホルダ72の周方向に等間隔となるように軸受ホルダ72の軸方向一側に設けられ、複数の第2支持部91が、軸受ホルダ72の周方向に等間隔となるように軸受ホルダ72の軸方向他側に設けられ、第1支持部81および第2支持部91が、軸受ホルダ72の周方向に交互に配置されている。
これにより、軸受本体71を、その軸方向両側から、第1支持部81および第2支持部91によりバランス良く保持することができ、ひいては自動調心機能を良好に機能させることが可能となる。
また、本実施の形態に係るモータ装置10によれば、第2嵌合部92が、軸受ホルダ72の周方向に沿う第1支持部81の一側に連結され、かつ軸受ホルダ72の軸方向に延びる第1スリットSL1が、軸受ホルダ72の周方向に沿う第1支持部81の他側に設けられ、第1嵌合部82が、軸受ホルダ72の周方向に沿う第2支持部91の一側に連結され、かつ軸受ホルダ72の軸方向に延びる第2スリットSL2が、軸受ホルダ72の周方向に沿う第2支持部91の他側に設けられている。
これにより、第1支持部81および第1嵌合部82からなる第1ホルダ構成体80と、第2支持部91および第2嵌合部92からなる第2ホルダ構成体90とを、軸受ホルダ72の周方向に互いに逆向きとなるように交互に配置することができる(図7参照)。したがって、軸受ホルダ72および軸受本体71の軸方向寸法を詰めることができ、ひいてはモータ装置10を小型軽量化することが可能となる。
さらに、本実施の形態に係るモータ装置10によれば、第1スリットSL1は、軸受ホルダ72の軸方向一側から軸方向他側に向けて軸受ホルダ72の軸方向中央部Ceを越えて延び、第2スリットSL2は、軸受ホルダ72の軸方向他側から軸方向一側に向けて軸受ホルダ72の軸方向中央部Ceを越えて延びている。
これにより、軸受ホルダ72の軸方向寸法h1(図7参照)をより小さくする(詰める)ことができ、モータ装置10をより小型軽量化することが可能となる。
次に、本発明の実施の形態2について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述の実施の形態1と同様の機能を有する部分には同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図8は実施の形態2の軸受ホルダの展開図を示している。
図8に示されるように、実施の形態2の軸受ホルダ100では、実施の形態1の軸受ホルダ72に比して、合計4つの第1ホルダ構成体80と、合計4つの第2ホルダ構成体90とを、軸受ホルダ100の周方向に対して同じ位置に配置した点が異なっている。より具体的には、図8に示されるように、第1ホルダ構成体80および第2ホルダ構成体90が、軸受ホルダ100の軸方向中央部Ceを境界として、背を合わせるようにして互いに対向配置されている。
このような形状により、第1支持部81(第1支持爪81a)および第2支持部91(第2支持爪91a)の幅寸法w2を、実施の形態1に比して、略2倍の大きさにしている(w2≒2×w1)。その一方で、第1および第2嵌合部82,92(クロスハッチングの部分)の表面積は、軸受ホルダ100のウォームギヤ収容部41a(図1参照)に対する抜け強度を確保するために、実施の形態1と略同等の表面積が必要となる。よって、軸受ホルダ100の軸方向寸法h2は、実施の形態1に比して大きくなっている(h2>h1)。これは、軸受本体(図示せず)の軸方向寸法も大きくなることを意味する。
以上のように形成した実施の形態2においても、実施の形態1と略同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態2では、軸受ホルダ100により、実施の形態1よりも大型の軸受本体を、その軸方向両側からがたつくこと無く保持することが可能となる。したがって、実施の形態1よりも大型のモータ装置に、好適に用いることができる。
次に、本発明の実施の形態3について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述の実施の形態1と同様の機能を有する部分には同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図9は実施の形態3の軸受ホルダの展開図を示している。
図9に示されるように、実施の形態3の軸受ホルダ110では、実施の形態1の軸受ホルダ72に比して、第1ホルダ構成体80を形成する第1支持部81と第1嵌合部82とが、軸受ホルダ110の軸方向では無く、軸受ホルダ110の周方向に並んで設けられている点が異なっている。そして、図9に示されるように、第1ホルダ構成体80および第2ホルダ構成体90は、軸受ホルダ110の軸方向中央部Ceを境界として、背を合わせるようにして互いに対向配置されている。
このような形状により、第1支持部81(第1支持爪81a)および第2支持部91(第2支持爪91a)の幅寸法w3は、実施の形態1に比して、略半分(略1/2)の大きさにしている(w3≒w1/2)。その一方で、第1および第2嵌合部82,92(クロスハッチングの部分)の表面積は、軸受ホルダ110のウォームギヤ収容部41a(図1参照)に対する抜け強度を確保するために、実施の形態1と略同等の表面積が必要となる。よって、軸受ホルダ110の軸方向寸法h3は、実施の形態1に比して大きくなっている(h3>h1)。これは、軸受本体(図示せず)の軸方向寸法も大きくなることを意味する。
以上のように形成した実施の形態3においても、実施の形態1と略同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態3では、第1および第2支持部81,91の幅寸法w3を小さくして、第1および第2スリットSL1,SL2の幅寸法を大きくできるので、第1および第2支持部81,91の剛性を下げることができ、軸受本体を軸受ホルダ110により容易に組み付けることが可能となる。また、軸受本体を軸受ホルダ110に組み付けた状態において、軸受本体を軸受ホルダ110の外部から容易に確認することができる。よって、誤組み付け等の発生を抑えることが可能となる。さらには、実施の形態2と同様に、実施の形態1よりも大型の軸受本体を、その軸方向両側から保持することが可能となる。したがって、実施の形態1よりも大型のモータ装置に、好適に用いることができる。
本発明は上記各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変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態では、第1および第2支持部81,91を合計8つ設け、第1および第2嵌合部82,92を合計8つ設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、支持部および嵌合部の数は、軸受ホルダに必要とされる仕様等に応じて、自由に増減することができる。
また、上記各実施の形態では、軸受機構70を、アーマチュア軸26の軸方向一側に配置したものを示したが、本発明はこれに限らず、アーマチュア軸26の軸方向中央部や軸方向他側に配置することもできる。この場合、3点支持(図1参照)のうちの、2箇所さらには3箇所の全てを、軸受機構70に置き換えても良い。ただし、アーマチュア軸26が自動調心機能により「ガタ」を生じないようにする。
さらに、上記各実施の形態では、モータ装置10を、車両に搭載されるパワーウィンドウ装置の駆動源に用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、サンルーフ装置やスライドドア装置等の他の駆動源にも用いることができる。
また、上記各実施の形態では、モータ部20がブラシ付の電動モータであるものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、モータ部が回転軸を有するブラシレスの電動モータであっても構わない。
その他、上記各実施の形態における各構成要素の材質,形状,寸法,数,設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記各実施の形態に限定されない。
10 モータ装置
11 締結ネジ
20 モータ部
21 ヨーク(ハウジング)
21a 小径部
22 マグネット
23 コイル
24 アーマチュア
25 ブラシホルダ
25a ホルダ本体
25b 軸受保持筒
26 アーマチュア軸(回転軸)
27 コンミテータ
28 ブラシ
29 バネ部材
30 センサマグネット
31 ウォームギヤ
32 第1ラジアル軸受
33 第1スラスト軸受
34 第2ラジアル軸受
40 ギヤ部
41 ギヤケース(ハウジング)
41a ウォームギヤ収容部(収容部)
41b ウォームホイール収容部
41c コネクタ部材装着部
42 ウォームホイール
42a 歯部
42b 出力軸
43 第2スラスト軸受
44 ゴムブッシュ
50 コネクタ部材
51 コネクタ本体
52 コネクタ接続部
60 ギヤカバー
70 軸受機構
71 軸受本体
71a 支持孔
71b 第1球面部
71c 第2球面部
71d 帯状部
72 軸受ホルダ
80 第1ホルダ構成体
81 第1支持部
81a 第1支持爪
81b 第1支持面
81c 第1凹部(傾動許容部)
81d 第1テーパ面(テーパ面)
82 第1嵌合部
90 第2ホルダ構成体
91 第2支持部
91a 第2支持爪
91b 第2支持面
91c 第2凹部(傾動許容部)
91d 第2テーパ面(テーパ面)
92 第2嵌合部
100 軸受ホルダ
110 軸受ホルダ
BD センサ基板
CN 外部コネクタ
Ce 軸方向中央部
Ct 回転中心
LP1,LP2 黒点(線接触する部分)
RS 回転センサ
S1,S2 微小隙間
SD 減速機構
SL1 第1スリット
SL2 第2スリット

Claims (7)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸を回転自在に支持する軸受機構と、
    前記軸受機構を収容する収容部を有するハウジングと、
    を備えたモータ装置であって、
    前記軸受機構は、
    前記回転軸を回転自在に支持する軸受本体と、
    外周部が前記収容部に装着され、内周部に前記軸受本体が装着される環状の軸受ホルダと、
    を有し、
    前記軸受ホルダは、
    前記軸受ホルダの軸方向一側に設けられ、前記軸受本体を軸方向一側から支持する第1支持部と、
    前記第1支持部と並んで設けられ、前記収容部に嵌合され、かつ前記軸受本体の径方向への移動を許容する第1嵌合部と、
    前記軸受ホルダの軸方向他側に設けられ、前記軸受本体を軸方向他側から支持する第2支持部と、
    前記第2支持部と並んで設けられ、前記収容部に嵌合され、かつ前記軸受本体の径方向への移動を許容する第2嵌合部と、
    を備えることを特徴とする、
    モータ装置。
  2. 請求項1に記載のモータ装置において、
    前記第1支持部および前記第2支持部は、前記軸受本体の径方向外側への傾動を許容する傾動許容部を備え、
    前記傾動許容部は、前記第1支持部および前記第2支持部のそれぞれの外周部と前記収容部の内周部との間に設けられていることを特徴とする、
    モータ装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載のモータ装置において、
    前記第1支持部および前記第2支持部は、それぞれ前記軸受本体に接触される第1支持爪および第2支持爪を備え、
    前記第1支持爪および前記第2支持爪は、それぞれ前記軸受ホルダへの前記軸受本体の装着を案内するテーパ面を備えることを特徴とする、
    モータ装置。
  4. 前記第1支持爪および前記第2支持爪のそれぞれの内周部と前記軸受本体の外周部とが、互いに線接触されていることを特徴とする、
    請求項3に記載のモータ装置。
  5. 複数の前記第1支持部が、前記軸受ホルダの周方向に等間隔となるように前記軸受ホルダの軸方向一側に設けられ、
    複数の前記第2支持部が、前記軸受ホルダの周方向に等間隔となるように前記軸受ホルダの軸方向他側に設けられ、
    前記第1支持部および前記第2支持部が、前記軸受ホルダの周方向に交互に配置されていることを特徴とする、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のモータ装置。
  6. 請求項5に記載のモータ装置において、
    前記第2嵌合部が、前記軸受ホルダの周方向に沿う前記第1支持部の一側に連結され、かつ前記軸受ホルダの軸方向に延びる第1スリットが、前記軸受ホルダの周方向に沿う前記第1支持部の他側に設けられ、
    前記第1嵌合部が、前記軸受ホルダの周方向に沿う前記第2支持部の一側に連結され、かつ前記軸受ホルダの軸方向に延びる第2スリットが、前記軸受ホルダの周方向に沿う前記第2支持部の他側に設けられていることを特徴とする、
    モータ装置。
  7. 前記第1スリットは、前記軸受ホルダの軸方向一側から軸方向他側に向けて前記軸受ホルダの軸方向中央部を越えて延び、
    前記第2スリットは、前記軸受ホルダの軸方向他側から軸方向一側に向けて前記軸受ホルダの軸方向中央部を越えて延びていることを特徴とする、
    請求項6に記載のモータ装置。
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