JP2023109382A - 軸受ユニット及び減速機付きモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】シャフトに付設される複数の部品の組み付け手順を単純化し、当該複数の部品の組み付け作業を容易にする。【解決手段】軸受ユニット10は、ギヤボックス4内に配設されるシャフト2Aの軸方向に伸縮可能であって、軸方向の一方への移動が規制されるスラストダンパ20と、スラストダンパ20に対し、スラストダンパ20の軸方向の他方側から保持されるシャフト受け部品30と、シャフト受け部品30を軸方向に分離可能に保持するメタルホルダ50と、メタルホルダ50に保持されると共にシャフト受け部品30の他方に配置されるオイルレスメタル40と、を備え、ギヤボックス4への組み込み前に、スラストダンパ20とシャフト受け部品30とメタルホルダ50とオイルレスメタル40とが一体化されている。【選択図】図2

Description

本開示は、ギヤボックス内に配設されるシャフトを回転自在に支持する軸受ユニット、及び、この軸受ユニットが適用された減速機付きモータに関する。
従来、事務機器や車載電装機器などに使用される減速機付きモータが知られている。また、減速機付きモータにおいて、減速機構を収容するギヤボックス内に配設されるシャフトの端部付近には、当該シャフトを回転自在に支持する軸受や当該シャフトの軸方向の変位を規制するダンパなど、複数の部品が適用されることが知られている(例えば、特許文献1)。
特表2000-510560号公報
ところで、上述の減速機付きモータにおいて、軸受やダンパといった複数の部品を個々に扱う必要がある場合には、複数の部品をギヤボックス内に順次組み付けていかなければならない。このため、手順の確認が必要となったり作業が煩雑になったりするという課題がある。
本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、ギヤボックス内に配設されるシャフトに付設される複数の部品の組み付け手順を単純化し、当該複数の部品の組み付け作業を容易にすることを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
(1)ここで開示する軸受ユニットは、ギヤボックス内に配設されるシャフトの軸方向に伸縮可能であって、前記軸方向の一方への移動が規制されるスラストダンパと、前記スラストダンパに対し、前記スラストダンパの前記軸方向の他方側から保持されるシャフト受け部品と、前記シャフト受け部品を前記軸方向に分離可能に保持するメタルホルダと、前記メタルホルダに保持されると共に前記シャフト受け部品の前記他方に配置されるオイルレスメタルと、を備え、前記ギヤボックスへの組み込み前に、前記スラストダンパと前記シャフト受け部品と前記メタルホルダと前記オイルレスメタルとが一体化されている。
(2)前記メタルホルダは、前記ギヤボックスの収容部に圧入固定される圧入端部を有することが好ましい。この場合、前記シャフト受け部品は、前記ギヤボックスへの組み込み前に前記メタルホルダに軽圧入され、前記ギヤボックスへの組み込み後に前記シャフトによって前記一方側に押圧されることで前記メタルホルダとの軽圧入状態が解消され、前記メタルホルダに対して前記軸方向に摺動自在に保持されることが好ましい。
(3)前記シャフト受け部品は、筒状の前記スラストダンパの内孔に圧入されるダンパ側圧入部と、前記スラストダンパの前記他方の端面に当接する鍔部と、前記鍔部から前記他方へ延出すると共に筒面を持つホルダ側圧入部と、を有することが好ましい。この場合、前記メタルホルダは、前記ギヤボックスの収容部に圧入固定される圧入端部と、前記圧入端部から前記一方側へ延出すると共に前記ホルダ側圧入部の前記筒面が軽圧入される突出片と、前記圧入端部から前記一方側へ延出すると共に前記オイルレスメタルを保持する保持片と、を有し、前記オイルレスメタルは、前記メタルホルダの前記圧入端部の前記一方に配置されることが好ましい。
(4)上記(3)の場合において、前記シャフト受け部品は、前記ホルダ側圧入部から前記他方へ延出し、且つ、前記ホルダ側圧入部よりも小径の筒面を持つガイド部を有し、前記ギヤボックスへの組み込み後に前記シャフトによって前記一方側に押圧されることで前記メタルホルダとの軽圧入状態が解消され、前記メタルホルダの前記突出片に対して前記ガイド部が前記軸方向に摺動自在に保持されることが好ましい。
(5)前記メタルホルダの前記保持片は、前記メタルホルダの前記突出片よりも前記軸方向の長さが短く、且つ、径方向の厚みが小さいことが好ましい。
(6)上記(5)の場合において、前記メタルホルダの前記圧入端部は、その外周面の一部において平面状に形成された位置決め面を有することが好ましい。この場合、前記メタルホルダは、前記位置決め面を前記収容部の所定位置に合わせた状態で圧入固定されたときに、前記突出片が前記シャフトに作用するラジアル荷重を受ける位置に配置されるように形成されていることが好ましい。
(7)前記メタルホルダは、複数の前記突出片と複数の前記保持片とを有することが好ましい。この場合、前記突出片及び前記保持片は、周方向に交互に設けられ、前記オイルレスメタルを囲う内周面を形成することが好ましい。
(8)前記メタルホルダの前記圧入端部は円環状であり、その内周面の内径が、前記他方側の端面から前記一方側に行くほど小さくなるシャフト案内面を有することが好ましい。
(9)前記メタルホルダを前記軸方向に沿って切断した断面において、前記突出片における前記オイルレスメタル側を向く内面の前記圧入端部側の部分は、前記オイルレスメタルの外周面に沿って湾曲した曲面状であり、前記保持片における前記オイルレスメタル側を向く内面の前記圧入端部側の部分は、前記オイルレスメタルの前記外周面に沿わずに前記軸方向に延在することが好ましい。
(10)前記シャフト受け部品の前記他方側の端面には、前記シャフトが当接されるシャフト当接部が形成され、前記シャフト当接部は、グリスを溜めることができる形状を有することが好ましい。
また、ここで開示する減速機付きモータは、シャフトを備えたモータ部と、前記モータ部の前記シャフトと一体回転するウォーム及び前記ウォームと噛み合うウォームホイールを備えた減速機構と、前記モータ部が取り付けられると共に前記減速機構を収容するギヤボックスと、を具備し、上記(1)~(10)のいずれか一つに記載の軸受ユニットが、前記ギヤボックス内に配設される前記シャフトの端部に適用されている。
開示の軸受ユニット及び減速機付きモータによれば、シャフトに付設される複数の部品の組み付け手順を単純化でき、当該複数の部品の組み付け作業を容易にすることができる。
実施形態に係る減速機付きモータの平面図であり、要部を断面で示す。 図1のX部(軸受ユニット)の拡大図である。 図2の軸受ユニットのギヤボックスへ組み込まれる前の状態を示す斜視図である。 図3の軸受ユニットの分解斜視図である。 図2の軸受ユニットが備えるメタルホルダを軸方向の一方側(図4中の矢印Bの方向)から視た図である。 図5のメタルホルダの斜視図である。 図2の軸受ユニットの作用を説明するための図である。 図2の軸受ユニットの作用を説明するための図である。
図面を参照して、実施形態としての軸受ユニット及び減速機付きモータについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
[1.構成]
図1は、本実施形態に係る減速機付きモータ1(以下「モータ1」という)の平面図であり、要部を断面で示す。図1において、モータ1は静止している状態であるものとする。モータ1は、例えば車両のパワーウィンドウシステムに適用される。図1に示すように、モータ1は、駆動源としてのモータ部2と、モータ部2の回転速度を減速して出力する減速機構3と、減速機構3を収容するギヤボックス4とを備える。
モータ部2は、ハウジング2Dの一方に延出してギヤボックス4内に配設されるシャフト2Aを有する。以下、ギヤボックス4にモータ部2が結合された状態におけるシャフト2Aの軸線の方向を「軸方向」とよび、シャフト2Aがハウジング2Dから延出する方向(図1では左方向)を「一方」、その反対の方向(図1では右方向)を「他方」とよぶ。本実施形態に係る軸受ユニット10は、シャフト2Aの一方の端部2aに適用される。軸受ユニット10は、シャフト2Aを回転自在に支持するとともに、シャフト2Aの変位を規制する。
モータ部2は、例えばブラシ付きDCモータであって、ハウジング2Dに内蔵されたロータ2Bとステータ2Cとを有する。ハウジング2Dは有底筒状をなし、開口部(図示略)の周囲に設けられたフランジ部2Eが締結部材を介して他方からギヤボックス4に結合される。シャフト2Aは、ロータ2Bと一体回転するモータ部2の出力軸である。シャフト2Aの他方の端部は、ハウジング2Dに軸支される。
減速機構3は、シャフト2Aに固定されてシャフト2Aと一体回転するウォーム3Aと、ウォーム3Aと噛み合う歯部を持つウォームホイール3Bとを有する。ウォーム3Aは、例えば、ねじ歯車であり、ウォームホイール3Bはウォーム3Aと噛み合うはすば歯車である。ウォームホイール3Bには、被駆動部材に設けられたギヤと噛合することで被駆動部材を駆動する出力ギヤ3Cが連結される。
ギヤボックス4は、シャフト2A,ウォーム3A及びウォームホイール3Bを収容するケースである。ギヤボックス4の内部には、シャフト2A及びウォーム3Aを収容するウォーム収容空間S1とウォームホイール3Bを収容するホイール収容空間S2とが形成される。ウォーム収容空間S1を形成する部分の他方側には、モータ部2が結合される部分が設けられる。また、ウォーム収容空間S1を形成する部分には、外部からモータ部2へ給電する機能を持つコネクタ5が嵌合する部分が設けられていてもよい。ウォーム収容空間S1とホイール収容空間S2とは、ウォーム3Aとウォームホイール3Bとの噛合部分で互いに連通する。
図1のX部の拡大図を図2に示す。図2に示すように、ギヤボックス4は、ウォーム収容空間S1の一方に膨出された軸受収容空間S3を形成する収容部4Aを備える。本実施形態の軸受ユニット10は、この軸受収容空間S3に収容される。収容部4Aは、軸方向の一方側において軸方向に対して垂直に延在する端壁4a(内壁)と、端壁4aから他方に延びてウォーム収容空間S1側へ繋がる略円筒状の内周壁4bと、内周壁4bの他側に位置する圧入壁4cとを有する。
圧入壁4cには、軸受ユニット10の後述するメタルホルダ50が圧入されて固定される。本実施形態において、圧入壁4cは、一部を除いて、内周壁4bの内径よりもわずかに大きい内径を有する円筒面をなし、一部(具体的には圧入壁4cにおけるウォームホイール3B側の一部)が軸方向と平行な平面状に形成されている。すなわち、圧入壁4cは、軸方向から視て円の一部が線分で切り欠かれた形状をなす。この平面状の一部(以下「平面部」という)は、後述する位置決め面51fが合わせられる所定位置である。
図3はギヤボックス4へ組み込まれる前の軸受ユニット10の斜視図であり、図4はこの軸受ユニット10の分解斜視図(組立前の状態を示す図)である。図2~図4に示すように、軸受ユニット10は、複数の部品20,30,40,50を備え、ギヤボックス4へ組み込まれる前にこれらの複数の部品20,30,40,50が図3に示す状態、すなわち、一つの組立軸受として取り扱い可能な状態に一体化され、この状態でギヤボックス4に組み込まれる。つまり、ギヤボックス4への組み付け作業は一度で済むようになっている。なお、ここでいう一体化とは、少なくとも軸受ユニット10のギヤボックス4への組み込み時において、複数の部品20,30,40,50のそれぞれが他の部品20,30,40,50から外れることなく、複数の部品20,30,40,50の相互位置が固定された状態となることを意味する。
また、軸受ユニット10は、ギヤボックス4への組み込み後に、ギヤボックス4にシャフト2Aが配設されることで、一体化した状態が解消されて、複数の部品20,30,40,50が所定の位置に配置される。以下、特に断らない限り、軸受ユニット10及びシャフト2Aがギヤボックス4に組み込まれた状態であり、且つ、モータ1が静止している状態であるものとして説明する。
軸受ユニット10は、収容部4Aの端壁4aに当接するスラストダンパ20、及び、スラストダンパ20に対しスラストダンパ20の他方側から保持されるシャフト受け部品30を備える。また、軸受ユニット10は、シャフト受け部品30の他方に配置されるオイルレスメタル40と、シャフト受け部品30及びオイルレスメタル40を保持するメタルホルダ50とを備える。これら四つの部品20,30,40,50は、軸方向に並んで同軸配置される。
スラストダンパ20は、軸方向に伸縮可能な素材で形成された(例えばゴム製の)筒状の部材であり、軸方向の一方の端面21(以下「一側端面21」という)が収容部4Aの端壁4aに当接配置される。なお、ここでいう端壁4aは、スラストダンパ20が軸方向の他方から一方に押圧されたときに、スラストダンパ20の一部(例えば一側端面21)を押さえてスラストダンパ20の軸方向の一方への移動を規制するものであればよいので、ギヤボックス4の内壁に限らず、ストッパ等の部位や部品であっても構わない。すなわち、スラストダンパ20がギヤボックス4そのものに当接されていなくてもよい。
スラストダンパ20には、シャフト受け部品30の後述するダンパ側圧入部31が圧入される内孔20hが形成される。本実施形態において、内孔20hを形成するスラストダンパ20の内周面には、図4に示すように、径方向内側に突出する複数のリブが設けられる。当該リブを設けることで、軸受ユニット10のギヤボックス4への組み込み後でもスラストダンパ20からシャフト受け部品30が分離しない程度に、スラストダンパ20に対してダンパ側圧入部31を適度に圧入することができる。また、スラストダンパ20の外径は、収容部4Aの内周壁4bの内径よりも小さく設定される。これにより、スラストダンパ20と収容部4Aの内周壁4bとの間には隙間が形成される。
シャフト受け部品30は、スラストダンパ20に対し、スラストダンパ20の軸方向の他方側から保持される部品であって、シャフト2Aに対して一方側から当接する受け面30fを有する。シャフト受け部品30は、シャフト2Aのスラスト方向の変位をスラストダンパ20へ伝える機能と、メタルホルダ50と共に軸受ユニット10を一体化する機能とを併せ持つ。シャフト受け部品30は、スラストダンパ20の内孔20hに圧入されるダンパ側圧入部31と、スラストダンパ20の他方の端面(以下「他側端面22」という)に当接する鍔部32と、鍔部32から他方へ延出するホルダ側圧入部33とを有する。本実施形態のシャフト受け部品30は、ホルダ側圧入部33から他方へ延出するガイド部34をさらに備えており、外径の異なる四つの部位が軸方向に並設された段付き形状をなす。シャフト受け部材30には、シャフト2Aの当接に伴う損傷や粉塵発生を抑制するため、例えば、強度,剛性や耐摩耗性が高い樹脂が用いられる。
ダンパ側圧入部31は、シャフト受け部品30とスラストダンパ20とを嵌合状態(一体もの)とする圧入部分である。ダンパ側圧入部31は、スラストダンパ20の内孔20hに圧入可能な外径を有する柱状(例えば円柱状)とされる。ダンパ側圧入部31の軸方向の寸法は、スラストダンパ20の軸方向の寸法よりも短く、且つ、図2に示すように、モータ1が静止している状態でタンパ側圧入部31の一方の端面と収容部4Aの端壁4aとの間にわずかな隙間が形成される長さに設定される。この隙間は、モータ1が駆動している状態において、シャフト2Aのスラスト方向の荷重や衝撃を十分に吸収し、想定される変位よりも小さく設定される。
鍔部32は、ダンパ側圧入部31よりも大径の略円板状の部分であり、一方側を向く面がスラストダンパ20の他側端面22に当接する。鍔部32の外径は、シャフト受け部品30がシャフト2Aにより軸方向の他方から一方に押し込まれたときに、鍔部32が内孔20hに埋没することがない十分な大きさ、且つ、収容部4Aの内径よりも小さく形成され、例えばスラストダンパ20の外径と同等とされる。図4に示すように、本実施形態の鍔部32は、位相が180度ずれた二箇所の外周部分が線分で切り欠かれた形状をなす。当該線分で切り欠かれた部分は、例えばシャフト受け部品30を射出成型する際に、ゲートの位置に設定することで形成してもよいし、切り欠かれることで形成されてもよい。
ホルダ側圧入部33は、シャフト受け部品30とメタルホルダ50とを一時的に嵌合状態(一体もの)とする軽圧入部分である。ホルダ側圧入部33は、メタルホルダ50の後述する突出片52に軽圧入可能な筒面33fを持ち、例えば円柱状とされる。ホルダ側圧入部33の筒面33fの外径は、鍔部32の外径よりも小さく設定される。後述するように、ホルダ側圧入部33の軽圧入状態はシャフト2Aの組み付け時に解消される。
ガイド部34は、シャフト受け部品30とメタルホルダ50との軽圧入状態が解消されたのちに、メタルホルダ50に対してシャフト受け部品30を軸方向にガイドする部分である。ガイド部34は、ホルダ側圧入部33の筒面33fよりも小径の筒面34fを持ち、例えば円柱状とされる。シャフト受け部品30とメタルホルダ50との軽圧入状態が解消されても、シャフト受け部品30はメタルホルダ50から完全には分離せず(抜け落ちず)、ガイド部34によって同軸状態が維持される。
本実施形態のシャフト受け部品30の他方側の端面には、シャフト2Aが当接されるシャフト当接部35が形成され、シャフト当接部35は、グリスを溜めることができる形状を有する。ここでは、シャフト当接部35を、ガイド部34の他方の端面における径方向内側の部分に凹設された凹部35として説明する。上記の受け面30fは、凹部35に設けられる。
受け面30fは、好ましくはフラット形状に形成され、受け面30fに当接するシャフト2Aの端面は、好ましくは受け面30fに対して凸となる球面状に形成される。これにより、シャフト2Aと受け面30fとの接触面積を点接触として減少させることができるので、シャフト2Aの当接に伴う摩耗や粉塵発生を抑制することができる。代わりに、受け面30fがシャフト2Aの端面に対して凸となる球面状に形成され、受け面30fに当接するシャフト2Aの端面がフラット形状に形成されることによっても、シャフト2Aと受け面30fとの接触を点接触とすることができるので、同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態の凹部35には、受け面30fの径方向外側を囲むように、潤滑性や耐摩耗性を向上させるためのグリスを溜めておくグリス溜まりとして機能する凹んだ溝が設けられているが、当該溝は省略されてもよい。すなわち、凹部35は、グリスが少しでも溜まるような形状であれば、他方に開口する単純なチャンネル形状であってもよい。また、受け面30fは、凸形状やフラット形状の他、例えば凹形状であってもよい。
オイルレスメタル40は、シャフト2Aに摺擦可能な内周面と、球面状に形成された外周面とを有する環状のユニバーサル軸受部品である。オイルレスメタル40には、潤滑用のオイルが含浸されており、中央の貫通孔においてシャフト2Aを回転支持する。
メタルホルダ50は、オイルレスメタル40を保持する機能に加え、軸受ユニット10を収容部4A内に固定する機能と、上記の通り、シャフト受け部品30と共に軸受ユニット10を一体化する機能とを併せ持ち、シャフト受け部品30を軸方向に分離可能に保持する。以下、メタルホルダ50について詳述する。
図5は、メタルホルダ50を軸方向の一方側(図4中の矢印Bの方向)から視た平面図であり、図6は、メタルホルダ50を軸方向の一方側且つウォームホイール3B側(図5中の矢印Cの方向)から視た斜視図である。メタルホルダ50は、収容部4Aの圧入壁4cに圧入される圧入端部51と、圧入端部51の一方の端面から軸方向の一方へ延出する突出片52及び保持片53とを有する。メタルホルダ50には、例えば、樹脂が用いられる。この樹脂は、シャフト受け部品30を構成する樹脂と同様でもよいが、シャフト受け部品30のようにシャフト2Aが当接する等の事情がなく、後述するような撓みが要求されるため、強度、剛性、耐摩耗性というよりも、ある程度、可撓性に優れた樹脂であることが好ましい。
圧入端部51は、軸受ユニット10を収容部4A内に固定する機能を発揮する部位であり、その径方向内側にシャフト2Aが挿通される孔51hを持つ円環状である。孔51hを形成する圧入端部51の内周面51aは、図2に示すように、その内径が他方側の端面から一方側に行くほど小さくなるシャフト案内面51bを有する。シャフト案内面51bは、シャフト2Aの挿入をガイドする面であり、内周面51a全体に設けられていてもよいし、内周面51aの他方寄りの部分に設けられていてもよい。シャフト案内面51bは、テーパ面やR面で形成されてもよく、シャフト2Aを案内することができる他の形状の面で形成されてもよい。
圧入端部51の外形は、図5に示すように、収容部4Aの圧入壁4cに対応する形状とされる。本実施形態では、圧入壁4cに平面部が設けられるため、圧入端部51の外形も同様の形状(軸方向から視て円の一部が線分で切り欠かれた形状)とされる。圧入端部51の外形を形成する外周面51cには、図6に示すように、平板状に形成された位置決め面51fが設けられる。この位置決め面51fは、軸受ユニット10を配置する際に、上述の収容部4Aの平面部に合わされる。位置決め面51fは、例えばメタルホルダ50を射出成型する際にゲートの位置とすることで形成されてもよいし、切り欠かれることで形成されてもよい。また、外周面51cには、位置決め面51fを除く部分において径方向外側に向かって突出する複数のリブが設けられている。このリブは、軸受ユニット10が収容部4A内に挿入されたときに圧入壁4cに押し付けられるため、軸受ユニット10が収容部4A内に安定的に圧入固定される。
突出片52は、シャフト受け部品30と共に軸受ユニット10を一体化する機能を発揮する部位であり、保持片53は、オイルレスメタル40を保持する機能を発揮する部位である。図5に示すように、突出片52及び保持片53はいずれも、軸方向から視て、円弧状をなし、オイルレスメタル40を囲う内周面を形成する。本実施形態では、三つの突出片52及び三つの保持片53を有するメタルホルダ50を例示する。三つの突出片52及び三つの保持片53は、中央の孔51hを囲むように、互いに離隔して周方向に交互に設けられる。各突出片52は形状が同一であり、配置(位相)が異なる。各保持片53も形状は同一であり、配置(位相)が異なる。なお、各突出片52及び各保持片53は、オイルレスメタル50の保持力やシャフト2Aに掛かる力が偏らないように、中央の孔51hを囲んで、隣接する片同士が周方向に等間隔で配置されることが好ましい。
図2に示すように、突出片52は、保持片53よりも軸方向の長さが長い。このため、保持片53の先端の一方側であって突出片52の先端部分により囲まれる径方向内側(オイルレスメタル40側)には、シャフト受け部品30のホルダ側圧入部33及びガイド部34が内嵌可能な空間が形成される。突出片52の内周面52f(径方向内側を向く面)の先端側(一方側)の部分は、シャフト受け部品30のホルダ側圧入部33の筒面33fを軽圧入可能な形状をなす。また、メタルホルダ50を軸方向に沿って切断した断面において、突出片52の内周面52fの基端側(圧入端部51側)の部分は、オイルレスメタル40の球状の外周面に沿って湾曲した曲面状をなす。これにより、メタルホルダ50は、突出片52の内周面52fの基端部分においてもオイルレスメタル40の表面形状に沿って面接触するため、オイルレスメタル50をがたつきなく保持することができる。
また、三つの突出片52のうち一つの突出片52は、シャフト2Aに作用するラジアル荷重を受ける位置に配置される。本実施形態のシャフト2Aには、ウォームホイール3Bとウォーム3Aとの間で発生するギヤの反力(ラジアル荷重)が図2の下から上に向かって作用する。このため、三つの突出片52のうち一つの突出片52は、図2の上側、言い換えれば、圧入端部51の位置決め面51fに対して位相が180度ずれた位置(径方向の反対側)に配置される。つまり、メタルホルダ50は、位置決め面51fを収容部4Aの所定位置に合わせた状態で圧入固定されたときに、突出片52がシャフト2Aに作用するラジアル荷重を受ける位置に配置されるように形成されている。このラジアル荷重を確実に受け止めることができるように、突出片52は保持片53よりも太く又は厚くされて強剛に(撓みにくく)形成されることが好ましい。
保持片53は、突出片52よりも径方向の厚みが小さく、その先端には径方向内側に向かって突出する爪部53aが設けられる。メタルホルダ50に保持されるオイルレスメタル40は、爪部53aにより軸方向の一方側への抜けが防止される。保持片53の径方向の厚みは、径方向内側に配置されるオイルレスメタル40の回転を阻害しない程度の曲げモーメントを発生させる厚みに設定される。これにより、保持片53は、オイルレスメタル40の回転を許容しつつ、オイルレスメタル40を保持する。保持片53の内周面53f(径方向内側を向く面)の基端側(圧入端部51側)の部分は、メタルホルダ50を軸方向に沿って切断した断面において、オイルレスメタル40の球状の外周面に沿うことなく、軸方向に延在する。言い換えれば、保持片53の内周面53fの基端部分は、図2に示す断面においてフラットに形成される。
[2.作用]
図2,図3,図7及び図8を参照して、上述した軸受ユニット10の作用を説明する。軸受ユニット10は、各部品20,30,40,50が一体化されてからギヤボックス4に組み込まれる。その後、軸受ユニット10は、ギヤボックス4にシャフト2Aが挿入,配設されることで、メタルホルダ50にシャフト受け部品30が軽圧入された状態が解消され、各部品20,30,40,50が所定の位置に配置される。これにより、軸受ユニット10は、その機能を発揮する状態となる。
具体的な手順を説明する。まず、ギヤボックス4へ組み込む前に、オイルレスメタル40を、メタルホルダ50の突起片52及び保持片53の径方向内側に挿入し、メタルホルダ50に対して回動自在に保持する。また、シャフト受け部品30のダンパ側圧入部31をスラストダンパ20の内孔20hに圧入する。そして、オイルレスメタル40を保持した状態のメタルホルダ50の突出片52に、シャフト受け部品30のホルダ側圧入部33を軽圧入する。これにより、軸受ユニット10の各部品20,30,40,50は、図3に示すように、一つの組立軸受として一体化され、この状態でギヤボックス4に組み込まれる。なお、ギヤボックス4へ組み込む前に、シャフト受け部品30の凹部35にグリスを塗布しておくか、組み込み後にグリスを塗布する。
図7は、軸受ユニット10がギヤボックス4に組み込まれた状態で、且つ、シャフト2Aが配設される前の状態を示す図である。
一体化された軸受ユニット10は、メタルホルダ50の圧入端部51のみがギヤボックス4の圧入壁4cに圧入されて、ギヤボックス4に組み込まれる。このとき、メタルホルダ50の圧入端部51を、位置決め面51fが圧入壁4cの平板状をなす部分に対向するように配置する。言い換えれば、軸受ユニット10を、位置決め面51fが図7の下側を向く姿勢で収容部4Aに挿入し、圧入端部51を圧入壁4cに圧入して位置決めしつつ配置する。これにより、メタルホルダ50の一つの突出片52が、シャフト2Aに作用するラジアル荷重を受ける位置(図7の上側)に配置される。収容部4Aの内部は、外部から視認しにくく、軸受ユニット10を適切な姿勢で固定することは困難であるが、位置決め面51fが存在することにより、適切な姿勢でしか圧入端部51を圧入壁4cに圧入することができなくなっているため、常に適切な姿勢においてのみ圧入固定が実現され、取り付けミスなどの発生を抑制することができる。
軸受ユニット10をギヤボックス4へ組み込んだ後、図2に示すように、ギヤボックス4にシャフト2Aを挿入して配設する。このとき、メタルホルダ50のシャフト案内面51bを利用してシャフト2Aを孔51hに案内し、メタルホルダ50の孔51及びオイルレスメタル40の貫通孔に順に通して、シャフト受け部品30の受け面30fに当接させる。さらに、シャフト2Aを軸方向の一方側に押し込み、シャフト受け部品30を押圧する。これにより、シャフト受け部品30のホルダ側圧入部33をメタルホルダ50の突出片52から押し出し、両者の軽圧入状態を解消する。つまり、ギヤボックス4にモータ部2を組み付けるだけで、特別な操作や追加の工程を伴わずに自然とシャフト受け部品30とメタルホルダ50の軽圧入状態が解消される。
これにより、シャフト受け部品30は、メタルホルダ50に対して軸方向に摺動自在に保持される。詳述すると、シャフト受け部品30のガイド部34は、シャフト2Aがギヤボックス4に配設されてもメタルホルダ50の突出片52から抜けずに、突出片52に対して中子状に摺動自在に保持される。これにより、メタルホルダ50とシャフト受け部品30との径方向位置がずれることがなく、同軸状態が維持される。この同軸状態は、シャフト2Aによりシャフト受け部品30が構造上可能な最大限度まで押し込まれたとしても、ガイド部34が突出片52から抜けることがなく維持される。
また、このとき、スラストダンパ20は、シャフト受け部品30により一方へ押し込まれる。これにより、シャフト2Aによってシャフト受け部品30が一方へ押される力とスラストダンパ20の反力とが釣り合った状態となる。なお、スラストダンパ20が一方へ押し込まれる際に、スラストダンパ20は、軸方向に縮小されるとともに径方向外側に膨らむように変形するが、モータ1の駆動状態に応じてシャフト受け部品30による押し込み量が大きくなり、スラストダンパ20の膨らみが大きくなるような場合であっても、スラストダンパ20と内周壁4bとの間には、上述の通り、隙間が形成されているため、スラストダンパ20の変形は内周壁4bにより阻害されない。
上述のようにして、ギヤボックス4に組み込まれた軸受ユニット10は、シャフト2Aの端部2aを回転自在に支持する。また、軸受ユニット10は、モータ1の駆動に応じて、自動調心機能とシャフト2Aの変位を規制する機能とを発揮する。
具体的には、軸受ユニット10は、メタルホルダ50に回動可能に保持されたオイルレスメタル40が、メタルホルダ50の軸線と所定角度の傾きを許容することで、シャフト2Aの回転により自動調心する。また、モータ1が被駆動部材を駆動させる際に、シャフト2Aには、ウォーム3Aとウォームホイール3Bとの間で発生するギヤの反力(ラジアル荷重)が作用する場合がある。本実施形態において、当該ラジアル荷重は、図2の下側から上側に向かって作用する。このとき、上記の軸受ユニット10では、メタルホルダ50の突出片52が当該ラジアル荷重を面で受けるように図2の上側に配置されることで、シャフト2Aがラジアル方向に動くこと(シャフト2Aの浮き上がり)を規制する。
また、モータ1が被駆動部材を駆動させる際に、シャフト2Aには、ウォームホイール3Bの回転方向の力がスラスト方向に変換された力が作用する。軸受ユニット10のスラストダンパ20及びシャフト受け部品30は、当該スラスト方向の力によりシャフト2Aがスラスト方向(軸方向)に動くことを規制する。
図8は、モータ1の駆動中にシャフト2Aが軸方向の一方側に変位しシャフト受け部品30を押し込むスラスト力が作用している状態を示す図である。図8に示すように、軸受ユニット10は、上記のスラスト力が作用した際に、スラストダンパ20が軸方向に縮小して当該スラスト力を吸収するとともに、シャフト受け部品30のダンパ側圧入部31が収容部4の端壁4aに突き当たることでシャフト2Aのスラスト方向の変位の最大量を規制する。
なお、このときにも、シャフト受け部品30のガイド部34は、メタルホルダ50の突出片52から抜けずに、突出片52の径方向内側の空間に位置する。これにより、メタルホルダ50とシャフト受け部品30との径方向位置がずれることがなく、同軸状態が維持される。なお、スラストダンパ20と内周壁4bとの間の隙間は、このときのスラストダンパ20の径方向外側への膨らみ変形も許容するよう(スラストダンパ20の変形を阻害しないよう)設定される。
図8の状態からウォームホイール3Bの回転が反転すると、シャフト2Aには、軸方向の他方へ変位するスラスト力が作用する。このとき、スラストダンパ20は、スラストダンパ20の復元力とシャフト2Aの抗力とが釣り合うように伸張する。これにより、軸受ユニット10は、例えば、図2の状態となる。さらに、スラストダンパ20は、ウォームホイール3Bが反転する際に発生するノイズ(反転音)を吸収する。
[3.効果]
(1)上述した軸受ユニット10及びこの軸受ユニット10が適用されたモータ1では、軸受ユニット10をギヤボックス4に組み込む前に、各部品20,30,40,50が一つの組立軸受として一体化される。これにより、シャフト2Aの端部2aに付設される複数の部品20,30,40,50を適切な位置に一括して配置することができるので、組み付け手順を単純化でき、組み付け作業を容易にすることができる。
(2)上述した軸受ユニット10では、ギヤボックス4への組み込み時に、メタルホルダ50の圧入端部51のみがギヤボックス4に圧入されて組み込まれるため、軸受ユニット10を容易にギヤボックス4に組み込むことができる。また、シャフト受け部品30は、ギヤボックス4への組み込み後にメタルホルダ50との軽圧入状態が解消されるが、解消後も、シャフト受け部品30のガイド部34がメタルホルダ50の突出片52から完全分離せずに、突出片52に対して軸方向に摺動自在に保持される。したがって、シャフト受け部品30とメタルホルダ50との同軸状態を維持することができる。
(3)メタルホルダ50の保持片53は、突出片52よりも軸方向の長さが短く、且つ径方向の厚みが小さい。これにより、オイルレスメタル40のスナップフィット時に、適切な力でオイルレスメタル40を保持することができる。また、突出片52の径方向の厚みを保持片53の径方向の厚みよりも大きく設定することで、突出片52の径方向内側にホルダ側圧入部33を圧入できるとともにガイド部34を軸方向に摺動可能に保持できる強度を確保できる。つまり、突出片52及び保持片53の軸方向長さを相違させることで、同方向(軸方向の一方)に延出した部位を異なる用途で使用することができる。
(4)メタルホルダ50の圧入端部51に設けられた位置決め面51fを、収容部4Aの所定位置(平面部)に合わせた状態でメタルホルダ50を圧入固定することで、メタルホルダ50の突出片52を、シャフト2Aに作用するラジアル荷重を受ける位置に配置できる。すなわち、メタルホルダ50の位置決め面51fにより、突出片52が所望の位置に配置されるようにメタルホルダ50の周方向の位置を規定できる。このような位置関係により、保持片53よりも厚みが大きい突出片52によってシャフト2Aに作用するラジアル荷重を確実に受け止めることができ、シャフト2Aの浮き上がりを防止できる。
また、本実施形態において、位置決め面51と対向する圧入壁4cの平面部は、ウォームホイール3B側に設けられる。収容部4Aにおいて、軸方向の他方且つウォームホイール3B側は、図2に示すように曲面状のホイール収容空間S2を形成する部分でもある。このため、圧入壁4cのウォームホイール3B側の部分を平面部として位置決め用に用いることで、ギヤケース4の金型の複雑化を抑制することができる。
(5)メタルホルダ50には、複数(例えば三つ)の突出片52と複数(例えば三つ、好ましくは突出片52と同数)の保持片53とが設けられるとともに、突出片52と保持片53とは周方向に交互に設けられてオイルレスメタル40を囲う内周面を形成する。これにより、突出片52及び保持片53が小さくなりすぎず、バランスよくオイルレスメタル40を保持することができる。また、軽圧入状態(また、その後の摺動状態)を作るための突出片52の大きさを確保することもでき、突起片52の配置のバランスも良くすることができる。
(6)メタルホルダ50の圧入端部51には、シャフト案内面51fが設けられているため、ギヤボックス4にシャフト2Aを挿入する際に、シャフト2Aを簡単にメタルホルダ50の内孔51hに案内することができる。よって、シャフト2Aの組み付け作業をより容易にすることができる。
(7)メタルホルダ50の突出片52における内周面52fの基端部分は、オイルレスメタル40の外周面に沿って湾曲した曲面状であるため、突出片52の基端部分においてもオイルメタル40を保持することができる。また、メタルホルダ50の保持片53における内周面53fの基端部分は、図2に示す断面においてフラットに形成されるため、保持片53を撓りやすくすることができる。これにより、スナップフィット効果をより発揮することができ、オイルレスメタル40をより適切な力で保持することができる。
(8)また、シャフト受け部品30には凹部35が形成されるため、受け面30fに塗布されるグリスを凹部35の内部に留めることができ、シャフト2Aの回転時の潤滑性能を向上させることができる。
[4.その他]
上述の実施形態で説明した軸受ユニット10及びモータ1の構成は一例であって、上述したものに限らない。例えば、シャフト受け部品30の凹部35は省略されてもよいし、反対に凹部35の深さを大きくして、受け面30fの軸方向位置をホルダ側圧入部33とガイド部34との段差位置やホルダ側圧入部33と重なる位置にしていてもよい。
上記のガイド部34に代わる構成をギヤボックス4側に設けてもよい。例えば、ギヤボックス4への軸受ユニット10の組み込み後に、スラストダンパ20及びシャフト受け部品30の径方向位置を規制する構造を内周壁4bに設けてもよい。また、ギヤボックス4の収容部4Aにシャフト受け部品30の回転を規制する構成が設けられてもよい。例えば、シャフト受け部品30の鍔部32の外周面のうち線分で切り欠かれた部分を位置決め面として利用して、内周壁4bにおける当該部分に対向する位置に、平面状の壁面を設けてもよい。シャフト受け部品30の回転が規制されることで、シャフト受け部品30の回転により発生するノイズを抑制することができる。
また、上述の突出片52及び保持片53において内周面52f,53fの基端部分の形状は一例であり、上述したものに限らない。例えば、保持片53の内周面53fの基端部分を曲面状とし、突出片52の内周面52fの基端部分を断面フラット状としてもよい。突出片52及び保持片53の軸方向の長さ、及び、径方向の厚みも上述のものに限らず、その個数も三つずつに限らない。また、メタルホルダ50の圧入端部51のシャフト案内面51bや位置決め面51fが省略されてもよい。
スラストダンパ20の内孔20hの形状、及び、シャフト受け部品30のダンパ側圧入部31の形状は、互いに圧入状態を維持できる形状であれば上述のものに限らない。例えば、スラストダンパ20の内孔20hの形状、及び、シャフト受け部品30のダンパ側圧入部31の形状が、ともに楕円形状や角丸四角形状であってもよい。また、スラストダンパ20によるシャフト受け部品30の保持は、圧入に限らない。例えば、スラストダンパ20は、スラストダンパ20及びシャフト受け部品30に設けられた爪部が互いに係合することで、シャフト受け部品30を保持してもよい。
同様に、メタルホルダ50の突出片52の先端側の形状、及び、シャフト受け部品30のホルダ側圧入部33の形状も、互いに軽圧入状態を維持でき、且つ分離可能な形状であれば上述のものに限らない。メタルホルダ50によるシャフト受け部品30の保持も、メタルホルダ50がシャフト受け部品30を分離可能に保持できれば、圧入に限らない。
軸受ユニット10は、ギヤボックス4に配設されるシャフト2A以外のシャフトに適用されてもよい。また、減速機付きモータ1の構成は、上述のものに限らない。減速機付きモータ1は、車両のパワーウィンドウシステム以外に適用されるものであってもよい。
1 モータ(減速機付きモータ)
2 モータ部
2A シャフト
2a 端部
3 減速機構
3A ウォーム
3B ウォームホイール
4 ギヤボックス
4A 収容部
10 軸受ユニット
20 スラストダンパ
20h 内孔
22 他側端面(他方の端面)
30 シャフト受け部品
31 ダンパ側圧入部
32 鍔部
33 ホルダ側圧入部
33f 筒面
34 ガイド部
34f 筒面
35 凹部(シャフト当接部)
40 オイルレスメタル
50 メタルホルダ
51 圧入端部
51a 内周面
51b シャフト案内面
51c 外周面
51f 位置決め面
52 突出片
52f 内周面(オイルレスメタル側を向く面)
53 保持片
53f 内周面(オイルレスメタル側を向く面)
S1 ウォーム収容空間
S2 ホイール収容空間
S3 軸受収容空間
記メタルホルダは、前記ギヤボックスの収容部に圧入固定される圧入端部を有する。前記シャフト受け部品は、前記ギヤボックスへの組み込み前に前記メタルホルダに軽圧入され、前記ギヤボックスへの組み込み後に前記シャフトによって前記一方側に押圧されることで前記メタルホルダとの軽圧入状態が解消され、前記メタルホルダに対して前記軸方向に摺動自在に保持される。
)前記シャフト受け部品は、筒状の前記スラストダンパの内孔に圧入されるダンパ側圧入部と、前記スラストダンパの前記他方の端面に当接する鍔部と、前記鍔部から前記他方へ延出すると共に筒面を持つホルダ側圧入部と、を有することが好ましい。この場合、前記メタルホルダは、前記ギヤボックスの収容部に圧入固定される圧入端部と、前記圧入端部から前記一方側へ延出すると共に前記ホルダ側圧入部の前記筒面が軽圧入される突出片と、前記圧入端部から前記一方側へ延出すると共に前記オイルレスメタルを保持する保持片と、を有し、前記オイルレスメタルは、前記メタルホルダの前記圧入端部の前記一方に配置されることが好ましい。
)上記()の場合において、前記シャフト受け部品は、前記ホルダ側圧入部から前記他方へ延出し、且つ、前記ホルダ側圧入部よりも小径の筒面を持つガイド部を有し、前記ギヤボックスへの組み込み後に前記シャフトによって前記一方側に押圧されることで前記メタルホルダとの軽圧入状態が解消され、前記メタルホルダの前記突出片に対して前記ガイド部が前記軸方向に摺動自在に保持されることが好ましい。
)前記メタルホルダの前記保持片は、前記メタルホルダの前記突出片よりも前記軸方向の長さが短く、且つ、径方向の厚みが小さいことが好ましい。
)上記()の場合において、前記メタルホルダの前記圧入端部は、その外周面の一部において平面状に形成された位置決め面を有することが好ましい。この場合、前記メタルホルダは、前記位置決め面を前記収容部の所定位置に合わせた状態で圧入固定されたときに、前記突出片が前記シャフトに作用するラジアル荷重を受ける位置に配置されるように形成されていることが好ましい。
)前記メタルホルダは、複数の前記突出片と複数の前記保持片とを有することが好ましい。この場合、前記突出片及び前記保持片は、周方向に交互に設けられ、前記オイルレスメタルを囲う内周面を形成することが好ましい。
)前記メタルホルダの前記圧入端部は円環状であり、その内周面の内径が、前記他方側の端面から前記一方側に行くほど小さくなるシャフト案内面を有することが好ましい。
)前記メタルホルダを前記軸方向に沿って切断した断面において、前記突出片における前記オイルレスメタル側を向く内面の前記圧入端部側の部分は、前記オイルレスメタルの外周面に沿って湾曲した曲面状であり、前記保持片における前記オイルレスメタル側を向く内面の前記圧入端部側の部分は、前記オイルレスメタルの前記外周面に沿わずに前記軸方向に延在することが好ましい。
)前記シャフト受け部品の前記他方側の端面には、前記シャフトが当接されるシャフト当接部が形成され、前記シャフト当接部は、グリスを溜めることができる形状を有することが好ましい。
また、ここで開示する減速機付きモータは、シャフトを備えたモータ部と、前記モータ部の前記シャフトと一体回転するウォーム及び前記ウォームと噛み合うウォームホイールを備えた減速機構と、前記モータ部が取り付けられると共に前記減速機構を収容するギヤボックスと、を具備し、上記(1)~()のいずれか一つに記載の軸受ユニットが、前記ギヤボックス内に配設される前記シャフトの端部に適用されている。

Claims (11)

  1. ギヤボックス内に配設されるシャフトの軸方向に伸縮可能であって、前記軸方向の一方への移動が規制されるスラストダンパと、
    前記スラストダンパに対し、前記スラストダンパの前記軸方向の他方側から保持されるシャフト受け部品と、
    前記シャフト受け部品を前記軸方向に分離可能に保持するメタルホルダと、
    前記メタルホルダに保持されると共に前記シャフト受け部品の前記他方に配置されるオイルレスメタルと、を備え、
    前記ギヤボックスへの組み込み前に、前記スラストダンパと前記シャフト受け部品と前記メタルホルダと前記オイルレスメタルとが一体化されている
    ことを特徴とする、軸受ユニット。
  2. 前記メタルホルダは、前記ギヤボックスの収容部に圧入固定される圧入端部を有し、
    前記シャフト受け部品は、前記ギヤボックスへの組み込み前に前記メタルホルダに軽圧入され、前記ギヤボックスへの組み込み後に前記シャフトによって前記一方側に押圧されることで前記メタルホルダとの軽圧入状態が解消され、前記メタルホルダに対して前記軸方向に摺動自在に保持される
    ことを特徴とする、請求項1記載の軸受ユニット。
  3. 前記シャフト受け部品は、筒状の前記スラストダンパの内孔に圧入されるダンパ側圧入部と、前記スラストダンパの前記他方の端面に当接する鍔部と、前記鍔部から前記他方へ延出すると共に筒面を持つホルダ側圧入部と、を有し、
    前記メタルホルダは、前記ギヤボックスの収容部に圧入固定される圧入端部と、前記圧入端部から前記一方側へ延出すると共に前記ホルダ側圧入部の前記筒面が軽圧入される突出片と、前記圧入端部から前記一方側へ延出すると共に前記オイルレスメタルを保持する保持片と、を有し、
    前記オイルレスメタルは、前記メタルホルダの前記圧入端部の前記一方に配置される
    ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の軸受ユニット。
  4. 前記シャフト受け部品は、
    前記ホルダ側圧入部から前記他方へ延出し、且つ、前記ホルダ側圧入部よりも小径の筒面を持つガイド部を有し、
    前記ギヤボックスへの組み込み後に前記シャフトによって前記一方側に押圧されることで前記メタルホルダとの軽圧入状態が解消され、前記メタルホルダの前記突出片に対して前記ガイド部が前記軸方向に摺動自在に保持される
    ことを特徴とする、請求項3記載の軸受ユニット。
  5. 前記メタルホルダの前記保持片は、前記メタルホルダの前記突出片よりも前記軸方向の長さが短く、且つ、径方向の厚みが小さい
    ことを特徴とする、請求項3又は4記載の軸受ユニット。
  6. 前記メタルホルダの前記圧入端部は、その外周面の一部において平面状に形成された位置決め面を有し、
    前記メタルホルダは、前記位置決め面を前記収容部の所定位置に合わせた状態で圧入固定されたときに、前記突出片が前記シャフトに作用するラジアル荷重を受ける位置に配置されるように形成されている
    ことを特徴とする、請求項5記載の軸受ユニット。
  7. 前記メタルホルダは、複数の前記突出片と複数の前記保持片とを有し、
    前記突出片及び前記保持片は、周方向に交互に設けられ、前記オイルレスメタルを囲う内周面を形成する
    ことを特徴とする、請求項3~6のいずれか1項に記載の軸受ユニット。
  8. 前記メタルホルダの前記圧入端部は円環状であり、その内周面の内径が、前記他方側の端面から前記一方側に行くほど小さくなるシャフト案内面を有する
    ことを特徴とする、請求項3~7のいずれか1項に記載の軸受ユニット。
  9. 前記メタルホルダを前記軸方向に沿って切断した断面において、
    前記突出片における前記オイルレスメタル側を向く内面の前記圧入端部側の部分は、前記オイルレスメタルの外周面に沿って湾曲した曲面状であり、
    前記保持片における前記オイルレスメタル側を向く内面の前記圧入端部側の部分は、前記オイルレスメタルの前記外周面に沿わずに前記軸方向に延在する
    ことを特徴とする、請求項3~8のいずれか1項に記載の軸受ユニット。
  10. 前記シャフト受け部品の前記他方側の端面には、前記シャフトが当接されるシャフト当接部が形成され、前記シャフト当接部は、グリスを溜めることができる形状を有する
    ことを特徴とする、請求項3~9のいずれか1項に記載の軸受ユニット。
  11. シャフトを備えたモータ部と、
    前記モータ部の前記シャフトと一体回転するウォーム及び前記ウォームと噛み合うウォームホイールを備えた減速機構と、
    前記モータ部が取り付けられると共に前記減速機構を収容するギヤボックスと、を具備し、
    請求項1~10のいずれか1項に記載の軸受ユニットが、前記ギヤボックス内に配設される前記シャフトの端部に適用されている
    ことを特徴とする、減速機付きモータ。
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