JP4201786B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウォーム減速機構を備えたモータ駆動装置に関する。

例えばカーエアコン等に用いられるモータ駆動装置では、回転軸（シャフト）に連結されたウォームギアとウォームホイールを備え、シャフトの回転方向を逆転させることにより、温度調節弁の制御や、内外気の取り込みの切替等を行うように構成している。このようにシャフトの回転を一旦停止した後に逆方向に回転させて上記のような制御・切替を行う場合には、シャフトの回転停止直後にウォームホイールの回転方向に応じた軸方向力がウォームギアを介してシャフトに作用し、その後の逆回転時には先の軸方向力とは逆方向の力がシャフトに作用する。
一方、シャフトはある程度の遊びを設けて軸受に正逆回転自在に支持されるため、運転切替時に上記のような軸方向の力が作用すると、シャフトのスラスト方向の遊び量（スラストガタ）に応じてウォームギアを含むロータ全体が軸方向に移動し、この時に軸受との間で異音（衝撃音）が発生する。

このため、従来は、図１１及び図１２に示すように、モータ１１０のシャフト１１１に連結具（ストッパ）１１２を圧入固定し、この連結具１１２を介してウォームギア１１３にシャフトの回転力を伝達するように構成していた。
即ち、ウォームギア１１３をシャフト１１１に圧入固定するのではなく、シャフト１１１に挿嵌した状態でウォームギア１１３の一端に形成した凹嵌部１１３を連結具１１２の延出部１１２ａに嵌合せしめるように構成していた。このような構成によれば、ウォームギア１１３はシャフト１１１の軸方向に移動可能であるため（なお、連結具１１２はウォームギア１１３がモータ本体側に移動する際にはストッパとなる）、前述したシャフトの正・逆回転の切替の際にも、ロータ全体の重量に比較して僅かな重量のウォームギアだけが軸方向に移動することになり、異音（衝撃音）を大幅に低減することができる。

また、例えば特許文献１では、板バネでウォームギアの先端部をシャフト側に押圧付勢することにより、ウォームギアとウォームホイールとの間のバックラッシュによるウォームギアのスラスト方向のガタを無くし、ウォームギアとウォームホイール間で生ずる異音の発生を防止している。
また、特許文献２では、シャフトのスラスト方向に対して移動可能かつ前記シャフトに対してすき間嵌合する移動可能部材（ワッシャ等）をウォームギアと軸受との間に設けることにより、異音の発生を防止している。

特開２００３−５６６７４号公報 特開２００５−１６８１４５号公報

しかしながら、図１１及び図１２に示したような構成では連結具１１２を別途用意する必要があると共に、シャフト１１１を固定した状態で連結具１１２を圧入して取り付けるといった非常に手間の掛かる工程を要する。また、部品の寸法交差のばらつきが原因で、適正な状態でシャフト１１１に連結具１１２を取り付けることができない場合もあり、製造歩留の低下を余儀なくされていた。

また、特許文献１及び２においても板バネや移動可能部材（ワッシャ等）を別途用意する必要がある。また、ウォーム減速機構を備えたモータ駆動装置は、装着ケース内に収容して１つのユニットとして構成されるが、特許文献１及び２の構成では板バネや移動可能部材を装着する為のスペースを別途確保する必要があり、装着ケースが軸方向に長くなってモータ駆動装置全体が大型化するという問題があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、前述のような連結具、板バネ、移動可能部材等の部材を要することなく、正・逆回転の切替時の異音を低減し得る低廉なモータ駆動装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、装置の大型化を回避しつつ、正・逆回転の切替時の異音を効果的に低減し得るモータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、ステータと該ステータに支持される外転型のロータを有するブラシレスモータと、該ブラシレスモータの回転軸に装着されるウォームギアと、該ウォームギアに噛合するウォームホイールとを具備するモータ駆動装置において、
前記ロータは、板材から成形されたロータケースに回転軸を固定してなり、
前記ロータケースの回転軸周辺には凸状もしくは凹状の連結部が一体成形されており、
前記ウォームギアは、その一端部が前記連結部に嵌合した状態で前記回転軸の軸方向に移動可能に装着されていることを特徴としているものである。
また、本発明のモータ駆動装置は、前記連結部は凸状のものであって、該凸状の連結部に対応する前記ロータケース裏面側の凹部に、前記ロータを前記ステータ側へ付勢する吸引用磁石が設けられていることを特徴としているものである。

本発明のモータ駆動装置によれば、板材から成形されたロータケースの回転軸周辺に凸状もしくは凹状の連結部を一体成形し、ウォームギアを前記連結部に嵌合した状態で回転軸に挿嵌し、回転軸の軸方向に移動可能に装着しているため、従来のように連結具、板バネ、移動可能部材等の部材を必要とせず部品点数を低減することができると共に、製造時に図１１に示したような連結具を回転軸に圧入して取り付けるといった煩雑な工程を省くことができ、正・逆回転切替時の異音を低減し得る信頼性の高いモータ駆動装置をより低コストで実現することができる。それに加え、ブラシの摺動音が無いブラシレスモータを用いているため、正・逆回転切替時のみならず、通常回転時の振動や騒音も小さいモータ駆動装置を実現することができる。

また、凸状の連結部に対応するロータケース裏面側の凹部に、ロータをステータ側へ付勢する吸引用磁石を設けたものにあっては、装置の大型化を回避しつつ、ロータを回転軸の延在方向に付勢させて軸方向の振動防止を図ることができ、正・逆回転切替時の異音をより一層確実に低減し得る信頼性の高いモータ駆動装置を実現することができる。

本発明のモータ駆動装置は、例えばカーエアコンの温度調節弁の制御や内外気取り込みの切替等に用いることができ、ステータと該ステータに支持される外転型のロータを有するブラシレスモータと、ブラシレスモータの回転軸に装着されるウォームギアと、ウォームギアに噛合するウォームホイールとを具備するものであって、装着ケース等に収容して１つのユニットとして構成されるものである。

特に本発明のモータ駆動装置では、板材から成形されたロータケースの回転軸周辺に凸状もしくは凹状の連結部を一体成形し、ウォームギアを前記連結部に嵌合した状態で回転軸の軸方向に移動可能に装着することにより、極めて簡易な構造で正・逆回転切替時の異音を低減したものである。

以下、本発明のモータ駆動装置の実施形態例を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態例）
図１は本発明の第１の実施形態例のモータ駆動装置に係るブラシレスモータを示し、図の右側は要部断面を示している。図２はロータケースの上面図である。

２は回転軸１とともに回転する外転型のロータである。このロータ２は、回転軸１が固定された円筒キャップ状のロータケース３と、ロータケース３の円周部全周にわたって取り付けられた磁石４で構成されている。

５はロータ２を支持するステータである。このステータ５のベース６には、軸受ホルダ７がカシメ加工により固着されている。軸受ホルダ７には、軸受８が嵌入され、回転軸１を回転可能に支持している。また、軸受ホルダ７は図面下方側が封止された形状となっており、回転軸１の下方側端部をスラスト受け用シート９を介して支持している

軸受ホルダ７の外周側には、コイル１０が巻かれたステータコア１１が固定され、コイル１０の端末はベース６の上面に設けられたフレキシブル基板１２の接続パターン（図示せず）へ、はんだ付け等で接続される。
軸受８の下方側（ステータベース側）は、軸受８の内側中央部に凹部１３を設けるため、その外径を他の部分より小さく絞り、小径部１４が形成されている。凹部１３により、回転軸１は軸受８の両端部付近で回転支持される。
軸受８の下方には抜け止めワッシャ１５が取り付けられ、回転軸１に設けられた溝１６とともにロータ２が抜けるのを防止している。

ロータケース３は、板材からプレス成形や絞り加工等によって成形されたものであり、その中央部にはバーリング部３ａが形成され、このバーリング部３ａに回転軸１が圧入加工により固定されている。そして、ロータケース３の回転軸周辺には、後述するウォームギアの一端部に嵌合する凸状の２つの連結部３ｂが一体成形されている。また、ロータケース３の外周にはさらにプレス加工により外周部３ｃが連続して円筒状に形成されており、この外周部３ｃには磁石４が取り付けられている。

図３は本例のモータ駆動装置におけるウォームギアを示しており、（ａ）は外観図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。また、図４は本例のモータ駆動装置におけるブラシレスモータとウォームギアおよびウォームホイールの連結状態を示している。なお、ウォームギアおよびウォームホイールの歯は破線で略記している。

本例のウォームギア３１は図１１に示したものと同様の形態を有しており、その一端部に形成されている凹嵌部３２と連結部３ｂとが嵌合した状態で回転軸１に挿嵌され、回転軸１の軸方向に移動可能に装着される。ウォームギア３１はウォームホイール３３に噛合し、減速されて不図示の出力軸に動力伝達される。このようなウォーム減速機構を備えるモータ駆動装置では、ウォームギア３１はウォームホイール３３により回転軸１の軸方向に働くスラスト力を受けることになるが、ウォームギア３１が回転軸１の軸方向に移動可能に挿嵌されているため、回転軸１の正・逆回転の切替の際にも、ロータ全体の重量に比較して僅かな重量のウォームギア３１だけが軸方向に移動することになり、異音（衝撃音）を大幅に低減することができる。

ウォームギア３１の先端は不図示の装着ケースの内表面に当接することにより、ウォームギア３１の軸方向移動が制限されており、凹嵌部３２と連結部３ｂとの嵌合が外れるのを防止している。なお、装着ケースのウォームギアが当接する部分に弾性部材等からなる衝撃吸収材を設けた場合には、ウォームギアが装着ケースに当たる際の音も低減することができる。

このように本例のモータ駆動装置では、ロータケース３に一体成形した連結部３ｂを利用してウォームギア３１との連結を行っているため、部品点数を低減しつつ、正・逆回転切替時の異音を低減し得る信頼性の高いモータ駆動装置が実現される。

（第２の実施形態例）
図５は本発明の第２の実施形態例のモータ駆動装置に係るブラシレスモータを示し、図の右側は要部断面を示している。図６はロータケースの上面図である。本例のブラシレスモータの基本的な構造は第１の実施形態例のものと同様であり、以下に異なる点を説明する。

まず、軸受ホルダ７の図面上方には、ロータ２を下方側へ（即ち、ステータ側へ）付勢するよう後述の吸引用磁石５２と作用して磁気吸引力を発生させる吸引用プレート５１が固定されている。また、ロータケース３の回転軸周辺には、第１の実施形態例の連結部３ｂよりも大きな円弧状の２つの連結部５３が一体成形されており、この連結部５３に対応するロータケース裏面側の凹部に吸引用磁石５２が設けられている。このため、ロータ２は常に図面下方へ付勢され、スラスト方向の振動を効果的に防止することができる。

図７は本例のモータ駆動装置におけるウォームギアを示しており、（ａ）は外観図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ断面図である。また、図８は本例のモータ駆動装置におけるブラシレスモータとウォームギアおよびウォームホイールの連結状態を示している。なお、ウォームギアおよびウォームホイールの歯は破線で略記している。

本例のウォームギア７１は、その一端部に２つの凸嵌部７２が形成されており、この凸嵌部７２がロータケース３の連結部５３間の凹嵌部５４（図６参照）と嵌合した状態で回転軸１に挿嵌され、回転軸１の軸方向に移動可能に装着される。ウォームギア７１はウォームホイール７３に噛合し、減速されて不図示の出力軸に動力伝達される。

本例においてもウォームギア７１が回転軸１の軸方向に移動可能に挿嵌されているため、回転軸１の正・逆回転の切替の際にも、ウォームギア７１だけが軸方向に移動することになり、異音（衝撃音）を大幅に低減することができる。それに加え、吸引用磁石５２によりロータ２を回転軸１の延在方向に付勢させているため、仮にウォームギア７１から回転軸１にある程度の軸方向力が作用した場合にも、効果的に軸方向の振動防止を図ることができ、正・逆回転の切替時の異音をより一層確実に低減することができる。また、吸引用磁石５２を凸状の連結部５３の成形によって付帯的（自動的）に形成されるロータケース裏面側の凹部に設けているため、吸引用磁石５２の設置スペースを別途確保する必要がなく、装置の大型化を回避することができる。

（第３の実施形態例）
本実施形態例はロータケースに凸状ではなく凹状の連結部を一体成形した点が第１の実施形態例と異なる。図９は本例のモータ駆動装置におけるウォームギアを示しており、（ａ）は外観図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ断面図である。また、図１０は本例のモータ駆動装置におけるブラシレスモータとウォームギアおよびウォームホイールの連結状態を示している。なお、ウォームギアおよびウォームホイールの歯は破線で略記している。

本例のウォームギア９１は、その一端部に２つの凸嵌部９２が形成されており、この凸嵌部９２がロータケース３に形成されている２つの凹状の連結部９３と嵌合した状態で回転軸１に挿嵌され、回転軸１の軸方向に移動可能に装着される。ウォームギア９１はウォームホイール９４に噛合し、減速されて不図示の出力軸に動力伝達される。

本例においてもウォームギア９１が回転軸１の軸方向に移動可能に挿嵌されているため、回転軸１の正・逆回転の切替の際にも、ウォームギア９１だけが軸方向に移動することになり、異音（衝撃音）を大幅に低減することができる。

以上説明したように、本発明のモータ駆動装置によれば、板材から成形されたロータケースの回転軸周辺に凸状もしくは凹状の連結部を一体成形し、ウォームギアを前記連結部に嵌合した状態で回転軸に挿嵌し、回転軸の軸方向に移動可能に装着しているため、別途連結部材を設けることなく、正・逆回転の切替時の異音を低減することができる。

なお、本発明は前述した実施形態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で種々変更可能であることはいうまでもない。また、実施形態例では径方向空隙型のブラシレスモータを用いているが、軸方向空隙型のブラシレスモータを用いることもできる。

本発明の第１の実施形態例のモータ駆動装置に係るブラシレスモータを示し、その右側は要部断面である。 図１のブラシレスモータのロータケースの上面図である。 本発明の第１の実施形態例に係るウォームギアを示しており、（ａ）は外観図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１の実施形態例のモータ駆動装置におけるブラシレスモータとウォームギアおよびウォームホイールの連結状態を示し、その右側は要部断面である。 本発明の第２の実施形態例のモータ駆動装置に係るブラシレスモータを示し、その右側は要部断面である。 図５のブラシレスモータのロータケースの上面図である。 本発明の第２の実施形態例に係るウォームギアを示しており、（ａ）は外観図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２の実施形態例のモータ駆動装置におけるブラシレスモータとウォームギアおよびウォームホイールの連結状態を示し、その右側は要部断面である。 本発明の第３の実施形態例に係るウォームギアを示しており、（ａ）は外観図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の第３の実施形態例のモータ駆動装置におけるブラシレスモータとウォームギアおよびウォームホイールの連結状態を示し、その右側は要部断面である。 従来のモータ駆動装置におけるモータとウォームギアの連結方法を説明するための図である。 従来のモータ駆動装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 回転軸
２ ロータ
３ ロータケース
３ａ バーリング部
３ｂ 連結部
３ｃ 外周部
４ 磁石
５ ステータ
６ ステータベース
７ 軸受ホルダ
８ 軸受
９ スラスト受け用シート
１０ コイル
１１ ステータコア
１２ フレキシブル基板
１３ 凹部
１４ 小径部
１５ 抜け止めワッシャ
１６ 溝
３１ ウォームギア
３２ 凹嵌部
３３ ウォームホイール
５１ 吸引用プレート
５２ 吸引用磁石
５３ 連結部
５４ 凹嵌部
７１ ウォームギア
７２ 凸嵌部
７３ ウォームホイール
９１ ウォームギア
９２ 凸嵌部
９３ 連結部
９４ ウォームホイール
１１０ モータ
１１１ 回転軸（シャフト）
１１２ 連結具（ストッパ）
１１２ａ 延出部
１１３ ウォームギア
１１３ａ 凹嵌部
１１４ ウォームホイール

Claims (2)

1. ステータと該ステータに支持される外転型のロータを有するブラシレスモータと、該ブラシレスモータの回転軸に装着されるウォームギアと、該ウォームギアに噛合するウォームホイールとを具備するモータ駆動装置において、
   前記ロータは、板材から成形されたロータケースに回転軸を固定してなり、
   前記ロータケースの回転軸周辺には凸状もしくは凹状の連結部が一体成形されており、
   前記ウォームギアは、その一端部が前記連結部に嵌合した状態で前記回転軸の軸方向に移動可能に装着されていることを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記連結部は凸状のものであって、該凸状の連結部に対応する前記ロータケース裏面側の凹部に、前記ロータを前記ステータ側へ付勢する吸引用磁石が設けられていることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。

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