JP4113332B2 - ウォーム減速機付モータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、例えば自動車電装品のパワーウインド装置等の駆動用に使用されるウォーム減速機付小型モータ及びその製造方法に関する。
背景技術
従来、ウォーム減速機付小型モータシャフトのスラスト方向位置固定は、例えば、第８図に示すように行われていた（特公昭６０−１１５３６号公報参照）。図において、１はモータ本体、６はモータシャフト４に結合されたウォーム、７は該ウォームに噛み合うウォームホイールである。図示したように、ギアケース１７のモータシャフト４の先端部位置に調整ネジ４３を組み付け、該ネジ４３によってスラストを調整した後、ナット４４によって調整ネジ４３を固定する構成になっている。このような構成のスラスト調整においては、特殊加工した先端のネジ４３をモータシャフト４先端に接触させた状態でモータを回転させ、この時のモータの無負荷電流を見ながら当該無負荷電流のできるだけ小さいところで、しかもスラスト方向のガタがない位置でナット４４を締め付けて調整ネジ４３を固定していた。このようなモータシャフト４のスラスト方向位置固定は、調整ネジ４３とナット４４との固定等に熟練を要するだけでなく、このための時間が多くかかるという問題を有していた。
また、上記特公昭６０−１１５３６号公報には、電磁誘導加熱するスペーサを用いてスラスト方向の位置決めをする技術が開示されている。これは、シャフト挿入穴とは別に角穴を設け、角穴からスペーサをシャフト先端部に挿入する。シャフト先端をスペーサに直接押し当てて、シャフト先端を電磁誘導加熱すると共に、シャフトを軟化したスペーサに押しつけてスラスト方向の位置決めをするものである。
しかし、このような位置決め構成では、シャフト挿入穴とは別に角穴を設けたために、そこに発生する隙間により外部からの浸水の恐れがある。また、モータ動作中にシャフト回転の摩擦熱により、或いはモータ動作中に巻線と整流子の熱が、シャフトを通じてスペーサに伝わることにより、スペーサが再溶融する恐れがある。さらに、スペーサのみでシャフトのラジアル方向の力とスラスト方向の力とを両方受けることになるので、摩擦・破損による不具合が発生しやすい。
また、第９図に示すように、ギアケース１７とモータシャフト４との間の空洞部に外部と貫通する射出注入口４５より樹脂４６を射出注入することにより、モータシャフト４のスラスト方向位置固定を行うこと（特公昭６１−５６７０１号公報）、同様に、第１０図に示すように、ギアケース１７とモータシャフト４のだめの軸受装置（ラジアル軸受５及び鋼球９）を設けた軸受ホルダー２２との間の空洞部に、外部と貫通する射出注入口４５より樹脂４６を射出注入することにより、モータシャフトのスラスト方向位置固定を行うことが（特公平７−１０６０４４号公報）従来より知られている。
このような樹脂の射出注入については、樹脂を硬化させる工数と時間がかかるだけでなく、収縮等の変形及び経時変化によるギアケースとの接着力の低下などにより射出注入口部に発生した隙間により外部からの浸水の恐れがある。
また、樹脂の種類によっては射出圧力或いは射出温度などの管理や、使用直前に２液混合反応させる樹脂を用いる場合、混合の工数、混合前後の管理を行わなければならず、樹脂射出注入時に注入量の管理、調整や気泡の混入等に注意しなければならない。さらに、使用する樹脂がモータシャフトを直接支持する構成においては、モータシャフトのスラスト方向にかかる力により磨耗、破損による不具合発生の恐れがある。
発明の開示
本発明は上記のような問題を解決し、組み立て容易にして、モータシャフトのスラスト方向位置固定を精度良く行うことができると共に、外部からの浸水の恐れをなくす等して品質上のトラブルを解決し信頼度の高いウォーム減速機付小型モータ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
上記課題を達成するために、本発明のウォーム減速機付小型モータ及びその製造方法は、モータシャフト４に接続されたウォーム６と当該ウォーム６に噛み合うウォームホイール７とを収容するギアケース１７に、モータシャフトの先端を受け入れ外部と貫通しない空洞部１０を形成している。この空洞部１０に、モータシャフト４のラジアル軸受５及びスラスト軸受を配置した軸受ホルダー２２、及びこれら軸受を配置した軸受ホルダー２２の反対側で該軸受ホルダー２２とギアケース１７との間に電磁誘導などにより加熱軟化する金属ファイバ混入樹脂製のスペーサ３０を配置したことを特徴としている。
また、本発明のウォーム減速機付小型モータ及びその製造方法は、前記スペーサ３０として樹脂製のものに代えて、電磁誘導などにより加熱する金属製のものを用い、さらに、該スペーサ３０に接するギアケース内側に突起３３を備えて、加熱したスペーサ３０に接触するギアケース突起３３を加熱軟化してつぶしたことを特徴としている。
モータシャフト４のスラスト調整は、電磁誘導などによりギアケース外部から樹脂製のスペーサを加熱軟化した後に、或いは、金属スペーサを加熱して、この加熱した金属スペーサに接触するギアケース突起３３を加熱軟化した後に、モータシャフト４をスラスト方向に加圧することにより行う。
このように、ギアケース空洞部１０は軸受ホルダー２２等を受け入れる以外は貫通孔等により外部と接続していない構成にして、モータシャフトのスラスト方向位置精度を確保して、モータシャフト４のスラスト方向の移動を防止する。
また、本発明は、ウォーム減速機付小型モータにより作動するアクチュエータ及びその製造方法に適用することができる。ウォーム減速機付小型モータを内部に収容して支持するアクチュエータボックス４０を備え、該アクチュエータボックス４０は、その内部に支持される小型モータ１のモータシャフト先端部に対抗する内壁上の位置に、スペーサ保持部４４を備える。該スペーサ保持部４４の内部には、金属ファイバを混入した樹脂スペーサ３０を、モータシャフト４に対抗して圧入状態で挿入し、アクチュエータボックス外部に配置された電磁誘導コイル３１により樹脂スペーサ３０を加熱軟化させることにより、圧入状態を解除する。
発明を実施するための最良の形態
第１図及び第２図は、本発明を適用するウォーム減速機付小型モータの概略縦断面図であり、第１図はモータシャフトのスラスト調整後を、また第２図はスラスト調整前の状態をそれぞれ示している。
これら図において、１はモータ本体で、当該モータ本体１には減速機部２が接続されている。モータ本体１は、モータシャフト４先端のギアケース側の軸受部の構成を除いて通常の構成であり、モータシャフト４上に取り付けられた回転子３及び整流子１２と、金属材料により有底中空筒状に形成され、その内周面にマグネット１１を取り付けたモータケース１６と、該ケース１６の開口部を閉じるように嵌着されたエンドベル２０と、このエンドベル２０に設けたブラシ１３及びそのための電気的接続入力端子等から構成されている。モータシャフト４はその両端及び中央部の３ケ所のラジアル軸受５に軸支されている。
減速機部２は、モータシャフト４に結合されているウォーム６と、該ウォーム６に噛み合わされているウォームホイール７と、ウォームホイール７の中心から取り出される出力軸（もしくは出力ギヤ）８と、ギアケース１７等から構成されている。出力軸８は、例えば自動車用パワーウィンド装置に接続されている。また、モータシャフト４の先端部は、詳細は後述するように、スラスト方向には軸受ホルダー２２に支持されていると共に、ラジアル方向にもラジアル軸受５を介して軸受ホルダー２２に支持されている。即ち、当該ラジアル軸受５は軸受ホルダー２２の中に挿入固定されている。
軸受ホルダー２２とギヤケース１７との間には空洞部１０が形成されている。空洞部１０は袋状になっていて、モータ本体１側からの一方向のみからシャフト４、軸受ホルダー２２、スペーサ３０等を挿入できる。スラスト調整前の状態を示す第２図に見られるように、空洞部１０には電磁誘導加熱（或いは高周波加熱）等により加熱軟化する樹脂もしくは加熱する金属からなるスペーサ３０を予め入れておく。このスペーサ３０の空洞部１０への挿入は、スペーサ３０及びラジアル軸受５を軸受ホルダー２２に一体に組み立て、これをモータ本体１のシャフト４の先端に取り付けた後、このモータ本体１を、減速機部２と、第２図に示すように一体に組み立てることにより行う。このときモータケース１６の接続端部１４とギヤケース１７の接続端部１５との間には隙間１８ができるようにスペーサ３０の寸法を設定しておく。この状態からスペーサ３０を電磁誘導等によって瞬時に加熱すると共に、モータケース１６の底部を矢印１９方向に加圧してモータケース１６の接続端部１４とギヤーケース１７の接続端部１５とが接合し前記隙間１８がなくなるときに両部品をネジ止め等により固定して組み立てを完了する。第１図は、この組立完了状態を示している。
以下、このスラスト調整について、シャフト４の軸受部を拡大して示す第３図〜第７図を参照してさらに説明する。第３図〜第７図において、３１は電磁誘導コイル、３０はスペーサ、１０は空洞部、２２は軸受ホルダーである。
第３図は、スラスト調整前の状態を上側の図に、またスラスト調整後の状態を下側の図に示している。シャフト４はスラスト方向には、後述の第５図に示すような鋼球を用いることなく軸受ホルダー２２によって直接支持されている。軸受ホルダー２２の外周、及びそれに接するギアケース１７内周壁は通常円形である。空洞部１０においてスペーサ３０をスラスト方向に支えるためにギアケース底部３２内側に突起３３が設けられている。この例において、スペーサ３０は、細くかつ短い金属ファイバを混入した樹脂から構成されている。
スペーサ３０を加熱軟化してスラスト調整するために、図示したように、ギアケース底部３２側に電磁誘導コイル３１が配置される。この状態で、電磁誘導コイル３１に電流を流すと、樹脂のみから構成されている軸受ホルダー２２及びギアケース１７が加熱されることはないが、金属ファイバを混入した樹脂製スペーサ３０は、加熱軟化させられる。この時、矢印１９の方向から加圧することにより、加熱軟化状態のスペーサ３０は変形して突起３３周りの凹部にはまりこむと共に、シャフト４はスペーサ３０側に移動可能となって、シャフト４のスラスト方向の位置決めをすることができる。
第４図は、スペーサ３０の空洞部１０への挿入を説明するための図（ａ）、及びそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。前述したように、スペーサ３０及びラジアル軸受５を軸受ホルダー２２に一体に組み立て、これをシャフト４の先端に取り付けた後、一体に組み立てられる。この時のギアケース１７の底部３２の突起３３は、図示のように構成することができる。即ち、第４図（ｂ）に示すように、例えば４個の円形凹部３４を対称に形成することにより、相対的に突出した突起３３を構成することができるだけでなく、スペーサ３０をより安定に支持することができる。
スペーサ３０を空洞部１０に挿入した後の、加熱前の状態において、スペーサ３０の周囲には、依然として隙間が存在することが必要である。さもなければ、スペーサ３０が溶融軟化し、加圧してもスラスト調整を行うことはできない。このスラスト調整に必須の隙間は、例えば、スペーサ３０或いは軸受ホルダー２２の形状を選択することによっても行うことができるが、望ましくは、ギアケース１７の底部３２に突起３３を設けることにより、スペーサ３０をスラスト方向に支持しつつ、加熱軟化したスペーサ３０の内、余分な部分がはまりこむための凹部を形成することができる。
第５図は、第３図とは異なる別の例であり、スラスト調整前の状態を上側の図に、またスラスト調整後の状態を下側の図に示している。シャフト４をスラスト方向に支持する鋼球９を、軸受ホルダー２２は備えている。この鋼球９によってシャフト４をスラスト方向に支持するのを除いて、第３図を参照して前述したのと同様に動作し、かつシャフト４のスラスト方向の位置決めをすることができる。
第６図は、本発明のさらに別の例であり、スラスト調整前の状態を上側の図に、またスラスト調整後の状態を下側の図に示している。スペーサ３０を樹脂によって形成することに代えて金属によって形成したものである。第３図及び第５図に例示した場合と同じく、ギアケース底部側に電磁誘導コイル３１が配置される。この電磁誘導コイル３１に電流を流したときに、金属製のスペーサ３０が加熱されるが、この金属スペーサ３０自体は溶融軟化せず、この加熱金属スペーサ３０に接するギアケース突起３３が軟化する。この時に、矢印１９の方向から加圧すると、図示したように、ギアケース突起３３がつぶれ、シャフト４は図示の右方向に移動可能となって、シャフト４のスラスト方向の位置決めをする。なお、この際、ギアケース突起３３及び軸受ホルダー２２はいずれも樹脂製にすることができるが、その融点（軟化温度）を、軸受ホルダー２２よりもギアケース突起３３を低くすることにより、ギアケース突起３３のみを軟化させることができる。このような樹脂としては、ギアケース突起３３に、例えば、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート、融点２２０℃）を、また軸受ホルダー２２に、例えば、ＰＡ樹脂（ポリアミド、融点２６０℃）を用いることができる。
第７図は、第６図に類似した本発明のさらに別の例であり、スラスト調整前の図を上側に、調整後の図を下側に示している。これはシャフト４をスラスト方向に支持する鋼球９を軸受ホルダー２２に備えている。この鋼球９によってシャフト４をスラスト方向に支持するのを除いて、第６図を参照して前述したのと同様に動作し、かつシャフト４のスラスト方向の位置決めをすることができる。
第１１図は、本発明をアクチュエータ、例えばエアコンダンパー等に使用される自動車電装用アクチュエータに適用した例を示している。図において、４０はウォーム減速機付小型モータを内部に収容して支持するアクチュエータボックスである。即ち、このアクチュエータボックス４０の中にモータ１及びウォーム減速機構が支持されている。モータ１のシャフトには、ウォーム６を固着すると共に、シャフト先端部は、それに対抗する位置でアクチュエータボックス４０の内壁に形成されたシャフト軸受部で支持されている。さらに、このアクチュエータボックス４０内には、ウォーム６に係合して回転する複数の減速ギア４１（１つのみを図示）を備えている。そして、この最終段の減速ギアの出力軸は、アクチュエータボックス４０の外部に伸びて、レバー４２の一端に固定されている。モータ１が回転すると、ウォーム６と複数の減速ギア４１を介してレバー４２を、回転方向に応じて図中に矢印で示すように揺動させ、これによって、例えば、自動車のエアコン吹き出し口を開閉させる。この動作の時に、モータシャフト４にスラストガタがあると、異音が発生するが、後述するように、本発明の特徴とするシャフト軸受部によれば、スラストガタを無くすことができる。
第１２図は、第１１図のＡ部の点線円内の拡大図であり、モータシャフト先端部をスラスト方向に支持するシャフト軸受部を詳細に示している。図中、３０は金属ファイバを混入した円柱状の樹脂スペーサ、４３はモータシャフト４の先端部を支えるために、必要に応じて樹脂スペーサ３０とモータシャフト４の間に挿入される円板状のスラストワッシャ、４４はアクチュエータボックス４０の内壁に形成されて、樹脂スペーサ３０及びスラストワッシャ４３を支持する円筒状のスペーサ保持部である。
組立に際して、アクチュエータボックス４０内の所定の位置にモータ１をセットし、そして、スペーサ３０及びスラストワッシャ４３をスペーサ保持部４４内に、モータシャフト４に対抗して挿入する。即ち、スペーサ３０及びスラストワッシャ４３を、モータシャフト４とスペーサ保持部４４の底部との間に圧入状態で挿入する。その後、アクチュエータボックス４０の外部に配置された電磁誘導コイル３１に電流を流し、金属ファイバを混入した樹脂スペーサ３０を加熱軟化させる。これにより、スペーサ３０の圧入状態が解除され、スラストガタの無い状態でモータ１が保持される。
第３図を参照して前述したように、スペーサ３０の周囲に、全く隙間が存在しなければ、スペーサ３０が溶融軟化し、加圧してもスラスト調整を行うことはできない。第３図と同様に、スペーサ保持部４４の底部に突起を設けることにより、スペーサ３０をスラスト方向に支持しつつ、加熱軟化したスペーサ３０の内、余分な部分がはまりこむための凹部を形成することができる。ただ、第１１図に示した例においては、このスラスト調整はわずかのものであるから、スペーサ３０或いはスペーサ保持部４４の形状として、その間にわずかのすき間ができるような形状を選択するのみでスラスト調整は可能である。
産業上の利用の可能性
以上説明した如く、本発明によれば、電磁誘導などによりギアケース外部から樹脂製のスペーサを加熱軟化させ、或いは、金属スペーサを加熱して、この加熱したスペーサに接触するギアケース突起を加熱軟化させ、モータシャフト４をスラスト方向に加圧して、モータシャフト４のスラスト調整を行うものであるから、構成簡単にしてモータシャフトのスラスト方向位置固定を精度良く組み立てることができる。さらに、ギアケース空洞部は軸受ホルダー等を受け入れる以外は貫通孔等により外部と接続していない構成にすることにより、外部からの浸水の恐れをなくす等して品質上のトラブルを解消し、信頼性の高いウォーム減速機付小型モータ及びその製造方法、及びウォーム減速機付小型モータにより作動するアクチュエータ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を適用したウォーム減速機付小型モータの縦断面図である。
第２図は、本発明のスラスト調整前のウォーム減速機付小型モータの縦断面図である。
第３図は、本発明の鋼球なしの軸受装置の一例を示す拡大図である。
第４図の（ａ）は空洞部へのスペーサ及び軸受ホルダーの挿入形態を表す図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
第５図は、本発明の鋼球有りの軸受装置の別の例を示す拡大図である。
第６図は、本発明の、鋼球なし金属スペーサを備えた軸受装置のさらに別の例を示す拡大図である。
第７図は、本発明の鋼球有りの軸受装置の、第６図に類似したさらに別の例を示す拡大図である。
第８図は、従来例のモータシャフトの軸受装置の断面図である。
第９図は、別の従来例のモータシャフトの軸受装置の断面図である。
第１０図は、さらに別の従来例のモータシャフトの軸受装置の断面図である。
第１１図は、本発明を自動車電装用アクチュエータに適用した例を示す図である。
第１２図は、第１１図のＡ部に示すシャフト軸受部を詳細に示す拡大図である。

Claims (4)

1. ウォーム減速機付モータにおいて、
   モータシャフトに接続されたウォームと当該ウォームに噛み合うウォームホイールとを収容するギアケースに、モータシャフトの先端を受け入れ外部と貫通しない空洞部を形成し、
   該空洞部に、モータシャフトの軸受を配置した軸受ホルダー、及び軸受を配置した軸受ホルダーの反対側で該軸受ホルダーとギアケースとの間に電磁誘導により加熱軟化した金属ファイバを混入した樹脂製のスペーサを配置して、
   該樹脂製スペーサに接するギアケース内側に突起を備えて、加熱軟化した樹脂スペーサが、該突起周りにはまりこむことを特徴とするウォーム減速機付モータ。
2. ウォーム減速機付モータにおいて、
   モータシャフトに接続されたウォームと当該ウォームに噛み合うウォームホイールとを収容するギアケースに、モータシャフトの先端を受け入れ外部と貫通しない空洞部を形成し、
   該空洞部に、モータシャフトの軸受を配置した軸受ホルダー、及び軸受を配置した軸受ホルダーの反対側で該軸受ホルダーとギアケースとの間に電磁誘導により加熱する金属製のスペーサを配置し、
   該スペーサに接するギアケース内側に突起を備え、該突起の融点を前記軸受ホルダーの融点よりも低くして、加熱したスペーサに接触するギアケース突起を加熱軟化してつぶしたことを特徴とするウォーム減速機付モータ。
3. ウォーム減速機付モータの製造方法において、
   モータシャフトに接続されたウォームと当該ウォームに噛み合うウォームホイールとを収容するギアケースに、モータシャフトの先端を受け入れ外部と貫通しない空洞部を形成し、
   該空洞部に、モータシャフトの軸受を配置した軸受ホルダー、及び軸受を配置した軸受ホルダーの反対側で該軸受ホルダーとギアケースとの間に金属ファイバを混入した樹脂製のスペーサを配置し、
   前記スペーサに接するギアケース内側に突起を備えることにより、加熱軟化したスペーサが入り込む隙間を形成し、
   電磁誘導によりギアケース外部から前記スペーサを加熱軟化した後に、モータシャフトをスラスト方向に加圧することによりモータシャフトのスラスト調整をした、ことを特徴とするウォーム減速機付モータの製造方法。
4. ウォーム減速機付モータの製造方法において、
   モータシャフトに接続されたウォームと当該ウォームに噛み合うウォームホイールとを収容するギアケースに、モータシャフトの先端を受け入れ外部と貫通しない空洞部を形成し、
   該空洞部に、モータシャフトの軸受を配置した軸受ホルダー、及び軸受を配置した軸受ホルダーの反対側で該軸受ホルダーとギアケースとの間に金属製のスペーサを配置し、
   該スペーサに接するギアケース内側に突起を備え、該突起の融点を前記軸受ホルダーの融点よりも低くして、電磁誘導によりギアケース外部から前記スペーサを加熱し、
   加熱したスペーサに接触するギアケース突起を加熱軟化した後に、モータシャフトをスラスト方向に加圧することによりギアケース突起をつぶしてモータシャフトのスラスト調整をした、ことを特徴とするウォーム減速機付モータの製造方法。

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