JP3554277B2 - ギヤハウジング - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
本発明の分野は、ギヤハウジングであり、特に、自動車の窓昇降駆動装置用のギヤハウジングである。
【０００２】
従来の自動車の窓昇降駆動装置においては、回転駆動するウオーム駆動軸が、ギヤハウジングに配設されたウオームホイールのような歯車と係合している。ウオームホイールは出力軸を具備していて、出力軸の一端はギヤハウジングを経て半径方向に延出していて回転して、窓昇降機構を駆動させる。出力軸の対向する端部は半径方向に延出していてギヤハウジングの後壁内に達している。後壁は、出力軸によって後壁に作用する逆作動力で出力軸を支持している。
【０００３】
出力軸は、軸力の他に、ウオームホイールの歯車係合とウオーム駆動軸境界面で発生する半径方向および接線力を伝達する。これらの力は、さまざまな手段と方法によって後壁に吸収される。従来のハウジングの一つは、後壁の壁を厚くすることによって、ハウジングの後壁に十分な構造的強度を付与するものである。然しながら、厚くしたプラスチック或いは金属製ハウジングは、機構全体に不必要な重量を増加させ、組み立てるには、他の方法に比べて大量の材料を必要とする。
【０００４】
従来の他のハウジングは、後壁に補強リブを組み込んで、キー位置に支持及び構造的強度を持たすものである。このハウジングは材料が少なくてすみ、従って、軽量になり、上述した方法よりも安価に製造することができる。然しながら、リブは、様々の厚さの壁を有するハウジングを製造することを必要とし、これらの様々の厚さの壁が、応力を集中させ疲労破損の危険性を増し、組み立て許容差を緩くする必要があり、材料に対する要求性能が高くなる。
【０００５】
（発明の要約）
本発明は、出力軸を具備したウオームギヤ駆動機構に使用する改良されたギヤハウジングを提供する。このハウジングは一体型の後壁を備えていて、駆動機構の出力軸を支持するようになっている。後壁は、出力軸の一端を収納する円筒形中心部を備えている。複数の扇形セグメントが、中心部から半径方向に延出していて、引張りと圧縮状態で中心部を支持している。セグメントは、それぞれ、狭い端部と、広い端部と、側部とを有している。隣接するセグメントの狭い端部は中心部の中心軸に垂直な面の上下で、交互に中心部と一体部を形成している。各セグメントの広い端部は、後壁の周囲で平面に収束している。
【０００６】
本発明の主たる目的は、構造的強度のために過剰なプラスチック材料を必要とせずに出力軸を支持する後壁を備えたプラスチックギヤハウジングを提供することである。本発明のハウジング後壁は実質的に均厚の壁で製造され、より厚い壁部を必要とせずに出力軸を十分支持する。
【０００７】
本発明の別の目的は、少ない材料で組み立てることができるプラスチックギヤハウジングを提供することである。実質的に均厚の壁を備えている本発明のハウジング後壁は、許容差を厳密して組み立てることができるので、物品を組み立てるのに必要な材料が少なくなる。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、従来技術に比べて、疲労破損を受け難い改良されたギヤハウジングを提供することである。本発明のハウジング後壁は、従来技術に見られる引張部材に比べて疲労し難い圧縮部材で出力軸を支持する。
【０００９】
前述した本発明の目的と利点は、以下の記載により明らかにされる。下記の記載において、記載の一部となっていて、且つ、発明の好ましい態様を図示している添付図面を参照する。
【００１０】
（好ましい態様の詳細な説明）
図１及び図２に示したように、本発明の一つの態様は、直流モータ自動車窓昇降駆動装置１０である。モータ駆動装置１０はモータハウジング１４内に配設されているウオーム駆動軸１２を具備していて、モータハウジング１４は、ギヤハウジング１６にフランジ取り付けされている。駆動軸１２はウオームホイール１８と係合して、ぴったりと押し付け、或いは、当業界に周知の方法によって、軸方向に延出している出力軸２０に取り付けられている。ウオームホイール１８は回転して、（図示していない）自動車の窓を上下する窓昇降機構（図示せず）を駆動するようになっている。
【００１１】
特に図２を参照すると、駆動軸１２は、モータハウジング１４内に配設されている第１端部２２を具備している。駆動軸第１端部２２は、ロータ（電機子）巻上を具備したロータの積層コアを収納している。第１端部２２と対向している駆動軸末端端部２８は、ギヤハウジング１６内にまで延出していてウオームホイール１８を駆動するようになっている。駆動軸１２は、当業界に周知の方法によって、モータハウジング１４内に回転可能に取り付けられている。本発明と一緒に使用されるモータハウジング１４と駆動軸１２は、シュミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）の米国特許第５，５１７，０７０号に記載されていて、これは、本明細書の中に参照として組み入れられている。
【００１２】
ギヤハウジング１６は、フランジ取り付け部３０とキャビティー３２とを備えている。好ましくは、ギヤハウジング１６は、マサチューセッツ（ＭＡ）、ピッツフィールド（Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ）のＧＥプラスチックス（ＧＥ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）から入手できる「Ｖａｌｏｘ ４２０」或いはドイツのティコナ（Ｔｉｃｏｎａ）から入手できる「Ｃｅｌａｎｅｘ ７２４６」のような、ガラス繊維充填材が添加されたポリブチレンテレフタレートである。本発明の範囲から逸脱せずに、同じような性質を示す他の材料を使用することもできる。ハウジング１６は、好ましくは、射出成形或いは当業界に周知の方法によって成形される。
【００１３】
フランジ取り付け部３０は、ギヤハウジング１６の一体成形部分であるネジボス３４に収納されるネジ２４等によりモータハウジング１４にフランジ取り付けされている。駆動軸末端端部２８は、フランジ取り付け部３０の開口３６を経て、ギヤハウジングキャビティー３２内に延出している。開口３６は、半径方向に駆動軸１２を支持するブッシュ３８を収納するようになっている。図６に示したように、フランジ取り付け部３０の一部として形成されている通気路４０は、フィルタ４２を収納し、空気をモータハウジング１４から排気させる。
【００１４】
図２−図４に示したように、ギヤハウジング１６のカップ形キャビティー３２は、フランジ取り付け部３０の一部として一体成形されていて、キャビティー周囲に沿った側壁４４と、ウオームギヤ出力軸２０を支持する後壁４８とで画定されている。キャビティー３２は、通常、円形で、駆動軸１２と接線方向で係合していて回転可能に取り付けられたウオームホイール１８を収納するようになっている。支持５０はキャビティー側壁４４の一部として一体成形されていて、ギヤハウジング１６内の駆動軸１２が、軸方向及び半径方向に過剰に動くのを防止している。透孔ボス６２はキャビティー側壁４４の一部として一体成形されていて、組み立てた自動車窓昇降駆動装置１０を、窓昇降機構（図示せず）に連結するための取り付け点を形成する。
【００１５】
図７を参照すると、ウオームホイール１８が、軸方向に延出している出力軸２０を付勢していて、窓昇降機構（図示せず）を回転可能に駆動していることが分かる。出力軸２０は、後壁４８で支持されている一端５２と、それと対向する対向端５６を備えていて、この対向端５６は、ハウジングカバー５８の開口５７を経て延出していて窓昇降機構（図示せず）と係合している。
【００１６】
ハウジングカバー５８は、プレス嵌め或いは超音波溶接のように当業界に周知の方法で、ハウジング側壁４４に取り付けられている。好ましくは、ハウジング側壁４４に形成された溝６０が、カバー５８を収納して、シールを形成して、窓昇降駆動装置１０内の部品を悪条件から保護している。
【００１７】
本発明の新規性は、ギヤハウジング後壁４８に在る。図３−図５及び図７に示したように、後壁４８は、通常円筒形の中心部６４を備えていて、この中心部６４が出力軸端部５２と、中心部６４の一体成形部分である支持部６６とを収納している。
【００１８】
中心部６４は、円筒形の側壁６８と、開口トップ７０と、閉鎖底部７２と、中心軸７４とを備えている。出力軸端部５２は、開口トップ７０内に収納され、閉鎖底部７２によって軸方向に支持され、中心部側壁６８によって半径方向に支持されている。好ましい態様では、中心部の底部７２が閉鎖されているが、本発明から逸脱せずに、開口底部を使用することもできる。開口底部構造の場合、出力軸は、ブッシュ或いは当業界に周知の方法で軸方向に支持することもできる。
【００１９】
壁が均厚の後壁支持部６６は、中心部６４を構造的に支持する６枚の扇形セグメント７６で形成されている。６枚の扇形セグメントが好ましいが、本発明の範囲を逸脱せずに、任意の枚数の扇形セグメントを使用することができる。
【００２０】
扇形セグメント７６は、それぞれ、狭い端部７８と、広い端部８０と、側部８２とを備えている。特に図７を見ると、隣接するセグメント７６の狭い端部７８が、中心部中心軸７４に垂直な共通面８０の上下で、中心部６４の一体部を交互に形成している。セグメント７６は中心部６４からハウジング側壁４４に向かって半径方向に延出していて、共通面８０で収束して、セグメント７６と共通面８０の境界面で後壁周囲を形成している
【００２１】
隣接するセグメント７６の側部８２が、垂直側壁８４と接続していて、さらに後壁４８を構造的に支持している。垂直側壁が図示し且つ記載されているが、本発明の範囲を逸脱せずに、傾斜側壁を、記載したものより狭いか或いは広い扇形セグメントと接合することもできる。
【００２２】
後壁４８の壁が均厚なので、従来技術のリブ設計に比べて、材料が少なくてよく、有利である。さらに、補強リブによって壁の厚さにばらつきが発生することもなく、組み立ての間に、許容差を厳密に維持できる。
【００２３】
図４及び図７に示したように、後壁４８の一体成形部分であり且つ中心部中心軸７４と同心に成形されている円形リッジ８６が、ウオームホイール１８を回転するためのスラストベアリング面を形成している。リッジ８６は摩耗面で、後壁４８の代わりに経時的に摩耗し、その結果、ギヤハウジング１６の使用寿命を延長させる。
【００２４】
図８に示したリブ設計を備えたギヤハウジングと、上述した本発明の態様を比較して有限要素分析をした結果、本発明の態様の主歪みは、リブ設計を備えたギヤハウジングの主歪みの４２％未満であることが分かった。計算にはＶａｌｏｘ ４２０の材料特性と、壁厚が普通の厚さである２ｍｍの後壁支持部を使用した。
【００２５】
回転出力軸によって後壁に作用する力が原因となって、従来技術の後壁ハウジングは、圧縮と引張りの間で交互に変化させられて軸端部を支持している。交互に異なるセグメントによって、出力軸が圧縮部材で絶えず支持されていて、その結果、軸を引張支持するのに必要な後壁の厚さを、従来のリブ設計に必要な程度に薄くすることが確保される。
【００２６】
現段階では好ましいと考えられる本発明の態様を図示し且つ記載したが、特許請求の範囲によって確定される本発明の範囲から逸脱せずに種々の改良、変更が可能であることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組み入れた窓昇降斜視図。
【図２】図１の線２−２に沿った部分断面図。
【図３】ハウジングカバーを取り外した図１のギヤハウジングの右正面斜視図。
【図４】ハウジングカバーを取り外した図１のギヤハウジングの正面図。
【図５】図２の線６−６に沿った左背面斜視図。
【図６】図２の線６−６に沿った断面図。
【図７】図２の線７−７に沿った断面図。
【図８】支持リブを備えた従来技術のギヤハウジングの上背面斜視図。
【符号の説明】
１０ 窓昇降駆動装置
１２ ウオーム駆動軸
１４ モータハウジング
１６ ギヤハウジング
１８ ウオームホイール
２０ 出力軸
２２ 第１端部
２４ ネジ
２８ 駆動軸末端端部
３０ フランジ取付部
３２ キャビティー
３４ ネジボス
３６ 開口
３８ ハウジング
４０ 通気路
４２ フィルター
４４ ハウジング側壁
４８ ギヤハウジング後壁
５０ 支持
５２ 出力軸端部
５６ 対向端部
５７ 開口
５８ ハウジングカバー
６０ 溝
６２ 透孔ボス
６４ 中心部
６６ 支持部
６８ 側壁
７０ 開口トップ
７２ 閉鎖底部
７４ 中心軸
７６ 扇形セグメント
７８ 狭い端部
８０ 広い端部
８２ 側部
８４ 垂直側壁
８５ 共通面
８６ リッジ

Claims (9)

1. ギヤハウジング（１６）の一部を形成するギヤハウジング後壁（４８）であって、
   ギヤの軸（２０）の一端（５２）を支持するための中心部（６４）であって、前記中心部（６４）が中心軸（７４）を有していて、前記中心軸（７４）が前記中心軸（７４）に垂直な面（８５）と交差するものであるギヤの軸（２０）の一端（５２）を支持するための中心部（６４）と、
   前記中心部（６４）を取り囲んでいて、前記後壁（４８）から外側に延出している第１の組のセグメントと内側にくぼんでいる第２の組のセグメントとを備えた複数の扇形セグメントであって、前記第１及び第２の組のセグメントのそれぞれのセグメントが狭い端部（７８）と、広い端部（８０）と、側部（８２）とを備え、前記第１の組のセグメントの各セグメントは前記第２の組のセグメントの各セグメントと交互に隣接する複数の扇形セグメントにおいて、前記第１の組のセグメントの前記セグメントの狭い端部（７８）が前記面（８５）の一方の側で前記中心部（６４）の一体部を形成していて、前記第２の組のセグメントの前記セグメントの狭い端部（７８）が前記面（８５）の他方の側で前記中心部（６４）の一体部を形成していて、全てのセグメントの広い端部（８０）が前記面（８５）に収束していることを特徴とする複数の扇形セグメントとを、備えたギヤハウジング（１６）の一部を形成するギヤハウジング後壁（４８）。
2. 隣接する扇形セグメントが側壁（８４）によって接合されている請求項１のギヤハウジング後壁。
3. 前記側壁（８４）が前記中心軸（７４）に平行である請求項２のギヤハウジング後壁。
4. 前記ハウジング（１６）がポリブチレンテレフタレートから製造されている請求項１のギヤハウジング後壁。
5. 前記ハウジング（１６）が射出成形によって製造されている請求項１のギヤハウジング後壁。
6. 前記後壁（４６）が円環リッジを具備している請求項１のギヤハウジング後壁。
7. 前記後壁（４６）が２ｍｍ以下の壁厚を備えている請求項１のギヤハウジング後壁。
8. 前記ギヤ（１８）がウオームホイールである請求項１のギヤハウジング後壁。
9. 前記ギヤ（１８）がウオーム駆動軸（１２）で回転駆動される請求項１のギヤハウジング後壁。

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