JP2696645B2 - ウオーム減速機付モータおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウオーム減速機付モー
タの製造技術に関し、特に、スラスト軸受の軸受荷重調
整技術に係り、例えば、自動車に搭載されるワイパ装置
を駆動するウオーム減速機付モータに利用して有効なも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等の窓ガラスを払拭する
ためのワイパ装置においては、モータの回転を充分に減
速させる必要があるため、そのワイパ駆動装置にはウオ
ーム減速機が使用されている。ウオーム減速機付モータ
は、モータ回転軸先端部に形成されたウオームと、この
ウオームに噛合されたウオームホイールとを備えてお
り、モータ回転軸の回転がウオームとウオームホイール
とにより減速されてワイパシャフトへ伝達するように構
成されている。

【０００３】このように構成されているウオーム減速機
付モータがワイパ装置に連結されると、ワイパブレード
の反転時に、モータ回転軸に軸方向の衝撃力（スラスト
力）が作用するところから、従来のウオーム減速機付モ
ータにおいては、モータ回転軸の軸方向端部にスラスト
軸受が配置される構成が、通例、採用されている。

【０００４】このようなスラスト軸受としては、軸受容
器内に樹脂を充填したもの（例えば、特開昭５４−６７
６１１号公報および実開平１−１３１２６２号公報参
照）、あるいは、実公昭５６−３５５３４号公報に開示
されているように、ばね板が使用されているものや、実
開昭５７−１９７７５４号に開示されているように吸振
部材が使用されているもの等が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、軸受容器内に
樹脂が充填されたスラスト軸受においては、スラスト調
整を樹脂の充填により行わなければならないため、樹脂
の成形管理が非常に困難である。しかも、スラスト力に
よって樹脂が磨耗すると、スラストがたが発生してしま
う。

【０００６】また、ばね板や吸振部材等のダンパが使用
されているスラスト軸受においては、モータ回転軸やハ
ウジングの軸方向寸法についてダンパの変形量以上のば
らつきを吸収することができないため、モータ回転軸長
についての公差を厳格に規定する必要がある。その結
果、モータ回転軸やハウジングについての加工精度がき
わめて高くなり、生産性が低下する。

【０００７】本発明の目的は、ことさら部品の寸法精度
を高めることなく、スラスト方向の衝撃力を効果的に支
承することができるウオーム減速機付モータを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るウオーム減
速機付モータは、ハウジングに回転自在に支承されてい
る回転軸の一端部にウオームが設けられ、このウオーム
にウオームホイールが噛合されており、回転軸の回転が
減速されて負荷へ伝達されるウオーム減速機付モータで
あって、前記ハウジングにおける前記回転軸の軸方向の
一端面外側に、この回転軸のスラスト荷重を支承するス
ラスト軸受が配設されているウオーム減速機付モータに
おいて、前記ハウジングにおける少なくとも前記スラス
ト軸受が配設されている部分が樹脂によって形成されて
いるとともに、この樹脂部にスラスト軸受装着孔が開設
されており、このスラスト軸受装着孔に前記スラスト軸
受が挿入されて、超音波インサート法によって形成され
た溶着部によって固定されていることを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係るウオーム減速機付モー
タの製造方法は、前記した手段に係るウオーム減速機付
モータの製造方法であって、前記スラスト軸受は前記装
着孔にこのスラスト軸受に超音波エネルギを付勢されな
がら圧入されて行き、この圧入時、前記回転軸は電気的
に回転駆動されるとともに、この回転駆動に使用される
電力の電流値が測定され、この測定電流値の変化に基づ
いて前記スラスト軸受についての圧入作動および超音波
エネルギ付勢作動が停止されることにより、前記スラス
ト軸受が前記装着孔に形成された溶着部によって固定さ
れることを特徴とする。

【００１０】

【作用】前記した製造方法において、スラスト軸受が装
着孔に圧入されて行って回転軸に突き当たった時に、ス
ラスト軸受との摩擦の分だけ回転軸の負荷が増加するた
め、回転軸の回転駆動電流値が変化する。したがって、
この電流値変化点に関連する時期において、スラスト軸
受に対する圧入作動および超音波エネルギ付勢作動が停
止されると、スラスト軸受が回転軸に突き当たった状態
に関連する位置に、スラスト軸受は超音波エネルギの付
勢によってハウジングの樹脂部に形成された溶着部によ
り、装着孔に固定されることになる。

【００１１】そして、前記した手段によれば、スラスト
軸受は超音波エネルギによって形成された溶着部によっ
て固定が実行されるため、スラスト軸受の位置調整作業
と、その調整位置への固定作業とが同時に実行されるこ
とになる。したがって、スラスト軸受のハウジングへの
組付作業および軸受荷重調整作業がきわめて簡単にな
る。

【００１２】

【実施例】図１（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例であ
るウオーム減速機付モータの製造方法におけるスラスト
軸受荷重調整工程を示す各拡大部分断面図、図２はその
作用を説明するための線図である。図３は本発明の一実
施例であるウオーム減速機付モータを示す正面断面図で
ある。

【００１３】本実施例において、本発明に係るウオーム
減速機付モータは、リアワイパ装置を駆動するためのワ
イパ駆動装置におけるウオーム減速機付モータ（以下、
ワイパモータという。）として構成されている。ワイパ
モータ１はモータハウジング３およびギヤハウジング４
を備えており、ギヤハウジング４はモータハウジング３
に直列的に配されて固装されている。本実施例におい
て、ギヤハウジング４は樹脂が用いられて一体成形され
ている。

【００１４】モータハウジング３にはモータ軸としての
回転軸２が架設されており、回転軸２は軸方向の一端部
に配置されているラジアル軸受８と、中間部に配置され
ているラジアル軸受９とにより回転自在に支承されてい
る。回転軸２の先端部はギヤハウジング４内に収納され
ている。

【００１５】回転軸２の先端部にはウオーム５が形成さ
れており、ウオーム５にはウオームホイール６が噛合さ
れている。ウオームホイール６は出力軸７やリンク機構
等（図示せず）を介してワイパブレードが固装されたワ
イパシャフトに連結されるようになっている。

【００１６】本実施例において、回転軸２の両端脇には
第１スラスト軸受１０および第２スラスト軸受２０がモ
ータハウジング３およびギヤハウジング４との間にそれ
ぞれ介設されており、両スラスト軸受１０および２０に
より回転軸２はこれに作用する軸方向のスラスト力を支
承されるように構成されている。

【００１７】第２スラスト軸受２０は軸受メタルとボー
ルとから構成されており、これらは回転軸２の端面とモ
ータハウジング３との間に介設されている。

【００１８】図１および図３に示されているように、第
１スラスト軸受１０は回転軸２の先端面に回転自在に保
持されているボール１１と、このボール１１に当接され
ている軸受メタル１２とを備えている。軸受メタル１２
は耐摩耗性を有する金属材料が用いられて円柱形状に形
成されており、軸受メタル１２の中間部外周にはローレ
ット加工部１３が形成されている。

【００１９】本実施例において、軸受メタル１２はギヤ
ハウジング４の回転軸２との対向面に開設されたメタル
装着孔１４に外側から挿入されて、後述する超音波イン
サート装置によって形成される溶着部１５により固着さ
れているとともに、その溶着部１５によって規制される
位置決め状態により、ボール１１に対するスラスト軸受
荷重が適正に調整されている。

【００２０】次に、本発明の一実施例であるワイパモー
タの製造方法における主要工程としての軸受メタル１２
の組付工程およびスラスト軸受荷重調整工程について説
明する。

【００２１】この工程におけるスラスト軸受組付作業お
よびスラスト軸受荷重調整作業の実施には、図１に示さ
れている超音波インサート装置３０が使用される。

【００２２】すなわち、この超音波インサート装置３０
はステッピングモータ等から構成されているジャッキ３
１を備えており、このジャッキ３１のプッシュロッド３
２の先端部には超音波エネルギを付勢するためのバイブ
レータ３４が設備されている。ジャッキ３１はマイクロ
コンピュータ等から構成されているコントローラ（以
下、ジャッキコントローラという。）３３によって、プ
ッシュロッド３２のストロークが制御されるようになっ
ている。また、バイブレータ３４はマイクロコンピュー
タ等から構成されているコントローラ（以下、バイブレ
ータコントローラという。）３５によって超音波エネル
ギの付勢および解除が制御されるようになっている。

【００２３】他方、この超音波インサート装置３０は仮
組み立てされたワイパモータ１を駆動するための給電装
置３６を備えている。したがって、この給電装置３６と
仮組み立てされたワイパモータ１自体によって回転軸２
を回転するための電気的回転駆動装置が構成されている
ことになる。

【００２４】この給電装置３６には駆動電流値を測定す
るための駆動電流値測定装置３７が接続されている。こ
の測定装置３７の出力端にはマイクロコンピュータ等か
ら構成されているコントローラ３８（以下、メインコン
トローラという。）が接続されており、このメインコン
トローラ３８の出力端はジャッキコントローラ３３およ
びバイブレータコントローラ３５に接続されている。

【００２５】メインコントローラ３８には電子メモリー
等から構成されている制御電流値設定部３９が接続され
ており、この設定部３９には図３に示されている制御電
流値Ｂが設定されている。そして、メインコントローラ
３８は駆動電流値測定装置３７によってこの設定値Ｂに
対応する電流値が測定された時に、ジャッキコントロー
ラ３３およびバイブレータコントローラ３５に指令を発
生して、後述する作動を実行させるようになっている。

【００２６】なお、図示しないが、この超音波インサー
ト装置３０は後述するスラスト軸受組付作業およびスラ
スト軸受荷重調整作業時における反力を受けるための保
持ステージや、この保持ステージにワークとしての仮組
み立てされたワイパモータ１を供給するための搬送装置
等を備えている。

【００２７】軸受メタル１２がギヤハウジング４に組み
付けられるに際して、前記構成に係るワイパモータ１は
軸受メタル１２を除く殆どの部品が、予め仮組み立てさ
れる。そして、この仮組み立てされたワイパモータが前
記構成にかかる超音波インサート装置３０における保持
ステージにコンベアや作業者によって供給されて、位置
決め状態にセットされる。

【００２８】次いで、樹脂製のギヤハウジング４に開設
された軸受メタル装着孔１４に前記構成に係る軸受メタ
ル１２が外側から挿入される。装着孔１４に挿入された
軸受メタル１２は、バイブレータ３４を介してプッシュ
ロッド３２によって樹脂製の装着孔１４に次第に圧入さ
れて行く。この圧入に際して、バイブレータ３４によっ
て軸受メタル１２に超音波エネルギが付勢される。

【００２９】この軸受メタル１２に対する超音波エネル
ギの付勢によって、樹脂製の装着孔１４の樹脂内壁面部
が加熱溶融されるため、軸受メタル１２に対するプッシ
ュロッド３２による圧入が円滑に進行するとともに、軸
受メタル１２のローレット加工部１３に溶融した樹脂部
が喰い付き、溶融固化後、喰い付いた樹脂部によって溶
着部１５が効果的に形成される。

【００３０】この軸受メタル１２の圧入作業時、仮組み
立てされたワイパモータ１には給電装置３７によって駆
動電力が供給されるとともに、この駆動電力の電流値の
変化が測定装置３７によって常時測定される。したがっ
て、この圧入作業中、回転軸２は回転駆動された状態に
なっている。

【００３１】ちなみに、軸受メタル１２の圧入に対する
反力および回転軸２の回転に対する反力は、ワイパモー
タ１を保持している保持ステージに求められている。

【００３２】そして、この軸受メタル１２の圧入時にお
ける駆動電流値の変化は、図３に示されている特性線図
の通りになる。図３において、縦軸には電流値（アンペ
ア）が、横軸にはスラスト軸受荷重に相当する軸受メタ
ル１２と回転軸２との間に作用する荷重（ｇ／ｃｍ² ）
がそれぞれ取られている。

【００３３】図３において、折れ点Ａは軸受メタル１２
が回転軸２に突き当たった時点の電流値の変化点を示し
ており、軸受メタル１２が回転軸２に突き当たることに
より、回転軸２の負荷が増加するため、駆動電流値が増
加することを示している。ちなみに、この折れ点Ａまで
はスラスト軸受荷重は零の状態になっている。

【００３４】また、折れ点Ｃは軸受メタル１２の圧入が
進行し、軸受メタル１２と第２軸受２０との間で回転軸
２が挟持されることによって、回転軸２がロックされた
時点の電流値の変化点を示している。

【００３５】折れ点Ａと折れ点Ｃとの間は、軸受メタル
１２と回転軸２との間の荷重の増加と、電流値の増加と
の関係が比例関係になっている。そして、この比例関係
の比較的に初期の段階に前記制御電流値Ｂが設定されて
いる。

【００３６】前記したように、回転軸２が回転駆動され
た状態で、軸受メタル１２が軸受メタル装着孔１４に圧
入されて行って軸受メタル１２が回転軸２の対向端面に
突き当たると、軸受メタル１２とボール１１との間の摩
擦力が負荷として回転軸２に新たに加わるため、測定装
置３７によって測定される回転軸２の駆動電流値は図３
の折れ点Ａで示されている通り変化する。

【００３７】そして、設定値Ｂが駆動電流値測定装置３
７によって測定されて、この測定情報が送信されて来る
と、メインコントローラ３８はジャッキコントローラ３
３およびバイブレータコントローラ３５に圧入作動停止
指令および超音波エネルギ付勢作動停止指令を送信す
る。この停止指令によって、各コントローラ３３および
３５はジャッキ３１のプッシュロッド３２の伸長作動お
よび超音波エネルギ付勢作動を停止させる。

【００３８】超音波エネルギの付勢が停止すると、軸受
メタル装着孔１４の溶融した内周壁面部の固化が始まっ
て溶着部１５が形成され、この溶着部１５によって軸受
メタル１２が固定される。

【００３９】ここで、この溶融した樹脂が固化するまで
の間、回転軸２は回転駆動され続けるため、軸受メタル
１２には回転軸２から押し戻す力が作用する。したがっ
て、軸受メタル１２は回転軸２によって若干押し戻され
ることになる。この押し戻し作用を利用することによ
り、最適の設定値Ｂを実験やコンピュータシミュレーシ
ョンによる経験的手法によって求め、軸受メタル１２の
回転軸２に対する軸受荷重が零になるように調整するこ
とができる。

【００４０】ところで、押し戻される軸受メタル１２に
は溶融して固化しようとしている樹脂の抵抗等が作用す
るため、図３には破線曲線で示されているように、軸受
メタル１２は軸受荷重が零よりも若干大きくなる調整点
Ｄに調整することも可能である。

【００４１】次に、前記のようにして製造され、かつ、
構成されたワイパモータ１の作用を説明する。

【００４２】モータが回転されると、モータの回転力は
回転軸２におけるウオーム５を経由して、ウオームホイ
ール６を反時計方向（図３参照）に回転させるようにウ
オームホイール６に伝達され、さらに、ウオームホイー
ル６に固設された出力軸７に伝達される。

【００４３】出力軸７が回転されると、この回転が図示
しないクランク、コネクティングロッド、リンケージお
よびワイパシャフトによりワイパアームの往復運動に変
換されるため、この往復回転運動によって、ワイパアー
ム（図示せず）はワイパブレード（図示せず）に払拭作
動を行わせる。

【００４４】このとき、回転軸２には負荷の反作用とし
て、スラスト軸受２０に向かう方向のスラスト力が作用
しており、第１軸受１０から回転軸２が受けるスラスト
力は、第１軸受１０による予圧のみである。

【００４５】そして、反転時には、ワイパブレード、ワ
イパアームの慣性力でウオームホイール６が負荷側から
回されることになる。すると、回転軸２には、ウオーム
ホイール６によって左方向（図３参照）に瞬時に移動さ
せられるような、軸方向の衝撃力であるスラスト力が作
用する。本実施例においては、軸受メタル１２が回転軸
２に対する軸受荷重を前述した調整作業によって適切に
調整されているため、このスラスト力は第１軸受１０に
よってきわめて効果的に受けられる。したがって、この
ワイパモータ１によって適正な払拭作動が実行されるこ
とになる。

【００４６】本実施例によれば、前記した調整作業によ
って、回転軸２の組み付け時およびその調整時における
スラスト予圧を小さくすることができるため、モータ損
失を小さく抑制することができる。他方、ワイパブレー
ドの反転時にはスラスト軸受１０により、大きな衝撃力
をきわめて効果的に支承することができる。したがっ
て、このワイパモータ１によって常に適正な払拭作動が
きわめて効率よく実行させることができる。

【００４７】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々
変更可能であることはいうまでもない。

【００４８】例えば、スラスト軸受メタルが軸受装着孔
に超音波インサート法によって固定されるように構成す
るに限らず、ボールベアリングやローラベアリング等の
転がり軸受が利用されているスラスト軸受が超音波イン
サート法によって固定されるように構成してもよい。

【００４９】また、ハウジングは、全体を樹脂によって
成形するに限らず、軸受装着孔の領域のみを樹脂によっ
て成形してもよい。

【００５０】スラスト軸受の超音波インサートに際し
て、回転軸はウオーム減速機付モータ自体によって回転
駆動するに限らず、専用のモータによって回転駆動する
ように構成するとともに、この専用モータの回転駆動電
流値を測定装置によって測定するように構成してもよ
い。

【００５１】前記実施例では、圧入作動および超音波エ
ネルギ付勢作動の制御がメインコントローラによって自
動的に実行されるように構成した場合につき説明した
が、この制御は作業者が駆動電流値を監視しながら実行
するように構成してもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な作業によってスラスト軸受をハウジングに組み付
けることができるとともに、そのスラスト軸受荷重を同
時かつ適正に調整することができるため、スラスト軸受
の組付作業性の低下を抑制しつつ、モータ損失を小さく
抑制可能で、大きな衝撃力をきわめて効果的に支承可能
なウオーム減速機付モータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例であるウオ
ーム減速機付モータの製造方法におけるスラスト軸受荷
重調整工程を示す各拡大部分断面図である。

【図２】その作用を説明するための線図である。

【図３】本発明の一実施例であるウオーム減速機付モー
タを示す正面断面図である。

【符号の説明】

１…ワイパモータ（ウオーム減速機付モータ）、２…回
転軸、３…モータハウジング、４…ギヤハウジング、５
…ウオーム、６…ウオームホイール、７…出力軸、８、
９…ラジアル軸受、１０…第１スラスト軸受、１１…ボ
ール、１２…軸受メタル、１３…ローレット加工部、１
４…軸受メタル装着部、１５…溶着部、２０…第２スラ
スト軸受、３０…超音波インサート装置、３１…ジャッ
キ、３２…プッシュロッド、３３…ジャッキコントロー
ラ、３４…バイブレータ、３５…バイブレータコントロ
ーラ、３６…給電装置、３７…駆動電流値測定装置、３
８…メインコントローラ、３９…制御電流値設定部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに回転自在に支承されている
   回転軸の一端部にウオームが設けられ、このウオームに
   ウオームホイールが噛合されており、回転軸の回転が減
   速されて負荷へ伝達されるウオーム減速機付モータであ
   って、 前記ハウジングにおける前記回転軸の軸方向の一端面外
   側に、この回転軸のスラスト荷重を支承するスラスト軸
   受が配設されているウオーム減速機付モータにおいて、 前記ハウジングにおける少なくとも前記スラスト軸受が
   配設されている部分が樹脂によって形成されているとと
   もに、この樹脂部にスラスト軸受装着孔が開設されてお
   り、 このスラスト軸受装着孔に前記スラスト軸受が挿入され
   て、超音波インサート法によって形成された溶着部によ
   って固定されていることを特徴とするウオーム減速機付
   モータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のウオーム減速機付モー
   タの製造方法であって、 前記スラスト軸受は前記装着孔にこのスラスト軸受に超
   音波エネルギを付勢されながら圧入されて行き、 この圧入時、前記回転軸は電気駆動装置によって回転駆
   動されるとともに、この回転駆動に使用される電力の電
   流値が測定され、 この測定電流値の変化に基づいて前記スラスト軸受につ
   いての圧入作動および超音波エネルギ付勢作動が停止さ
   れることにより、前記スラスト軸受が前記装着孔に形成
   された溶着部によって固定されることを特徴とするウオ
   ーム減速機付モータの製造方法。