JP4382454B2 - 小型モータのギアユニット及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ部から出力された駆動トルクを、モータシャフトからウォーム及びヘリカルギアを介し、さらにギアボックスに固定されている固定軸を中心としてヘリカルギアと共に回転する出力軸から外部に駆動トルクが取り出される小型モータのギアユニット及びその製造方法に関する。

図６は従来より一般的に用いられているギアユニット付小型モータを例示する図であり、（Ａ）はギアユニット部を一部断面で示すギアユニット付小型モータの全体図であり、（Ｂ）は、（Ａ）とは異なる方向から見た一部断面で示すギアユニット部を例示する図である。また、図７（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ異なる方向から見たＣ型止め輪を例示する図であり、図７（Ｃ）は、図６（Ｂ）の要部を拡大して示す図である。

図６に示すように、モータ部はネジなどを用いてギアユニット部に取付けられる。ギアユニット部は、樹脂製ギアボックス内に、モータ部から延長したモータシャフトの先端部近くに固定されたウォームと、このウォームに噛み合うヘリカルギアと、このヘリカルギアから駆動トルクを外部に取り出す出力軸を有している。このようなギアユニット付小型モータは、例えば自動車用パワーウインドー駆動用に用いることができる。

ウォームの固定は、例えば、モータシャフトにナール加工部を形成する一方、それに嵌合するウォーム嵌合孔をウォームに備えて、ウォームを、モータシャフトに圧入することにより行うことができる。このウォームには、ウォームホイールを構成するヘリカルギアが噛み合わされているので、モータ部から出力された駆動トルクは、モータシャフトからウォームに伝達され、ギアユニット部においてウォームからヘリカルギアに駆動トルクが伝わり、出力軸から外部にトルクが取り出される。出力軸とヘリカルギアは、緩衝ラバーを介して回転方向の相互の移動は規制されているので、ギアボックスに固定されている固定軸を中心としてその周りを一体になって回転するよう構成されている。

従来、ギアボックスの固定軸は、鋼材などを切削加工した中実軸によって構成されて、樹脂製のギアボックスに圧入またはインサート成形などで片持ち状態に固定されていた。この際、固定軸がギアボックスから抜け出さないように、圧入またはインサート成形によりギアボックスに固定される固定軸端部にローレット加工等の抜け止め加工が行われている。

また、ヘリカルギア、出力軸などの部品が、固定軸からスラスト方向に抜けるのを防止するため、固定軸先端側（固定側とは反対の側）近くで固定軸の周りに溝を加工し、この溝にＣ型止め輪などを嵌合させて固定していた。

このように、従来の固定軸は、鋼材などに切削加工を行っているため加工コストが高く、中実軸であるため重量が重く材料コストも高い欠点があった。車載モータでは、燃費、環境問題から軽量化の要求がある。

また、防錆のため機械加工後に、メッキなどの表面処理を必要とした。さらに、ヘリカルギア、出力軸などのスラスト方向の抜け止めのために、固定軸に溝加工をし、Ｃ型止め輪などで固定する必要があるので、部品点数が増加し、組立に時間が掛かり、コスト高となる。
特開平６−３８４４９号公報

本発明は、係る問題を解決して、固定軸を、板状部材から絞り加工により構成可能にして、加工後の防錆処理を不要にし、加工コスト、材料コストを低減するだけでなく、軽量化することを目的としている。

また、本発明は、ヘリカルギア、出力軸などのスラスト方向の抜け止めのため、或いは固定軸のギアボックスからの抜け止めのための、特別の部品或いは加工を不要にして、部品点数を低減し、組立を容易にして、コストダウンを図ることを目的としている。

本発明の小型モータのギアユニットは、モータ部から出力された駆動トルクを、モータシャフトからウォームに伝達し、さらにウォームからヘリカルギアに、そしてギアボックスに固定されている固定軸を中心としてヘリカルギアと共に回転する出力軸から外部に駆動トルクが取り出される。この固定軸は、一方の端部を開口した開口部及び他方の端部を閉じた天井面を有する中空円筒形状に構成し、この固定軸の一方の端部に抜け止め加工をして、圧入またはインサート成形により樹脂製のギアボックスに固定する。固定軸の他方の端部に、固定軸に組み込まれた出力軸及びヘリカルギアの抜け止め構成が形成される。

また、固定軸の他方の端部に形成される出力軸及びヘリカルギアの抜け止め構成として、固定軸の先端側に圧入されたスナップリングを用いることができる。

また、固定軸は、板状部材を絞り加工することにより中空円筒形状に構成することができ、この絞り加工する際に固定軸の開口部側外周に形成される鍔状のハカマ部を用いて、インサート成形される樹脂製のギアボックスから抜け出さないように構成できる。この固定軸の天井面に小穴をあけて、インサート成形の際のガス抜きをするよう構成できる。

また、固定軸は、天井面に近い円周側に抜け止め加工をした上で、圧入またはインサート成形により、天井面側がギアボックスに固定される一方、ヘリカルギア及び出力軸がスラスト方向に抜け出るのを防止するための構成を、固定軸の開口部側に形成することができる。この防止構成は、固定軸の開口部側に形成される切りカシメ或いはカーリングである。

本発明は、固定軸を中空軸とすることで、その重量を６０％程度減らすことができた。また、亜鉛メッキ鋼板を使用することで、防錆効果が期待できるため、加工後の表面処理が不要になり、ギアユニットの軽量化とコストダウンが可能になる。機械による切削加工から、プレスによる絞り加工に変更することで生産効率が高くなる。

ヘリカルギア、出力軸のスラスト方向の固定については、中空軸としたことでスナップリングの使用が可能になり、これによって、溝加工の必要もなく、組立て工数の削減ができる。さらに、中空軸としたことで、固定軸端を切りカシメやカーリングなどの加工を行うことが可能になり、これによって、従来必要としていたＣ型止め輪などの部品が必要なく、部品点数が削減でき、さらに軽量化、コストダウンが可能になる。

以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明を具体化するギアユニット部の第１の例を示す図である。図１（Ａ）（Ｂ）は、互いに異なる方向から見たスナップリングを例示し、かつ、（Ｃ）は、ギアユニットの要部を断面で例示している。本発明は、固定軸の構成、固定軸のギアボックスへの固定構成、及び固定軸からの出力軸の抜け止め構成に特徴を有し、それ以外の構成については、図６に例示したような従来構成と同じ構成にすることができる。

それ故に、図１に例示のヘリカルギアもまた、図６に示された構成と同じく、樹脂製ギアボックス内で、モータ部から延長したモータシャフトの先端部近くに固定されたウォームに噛み合うよう構成されている。そして、また、このように構成されたギアユニット部は、図６に示された構成と同じく、ネジなどを用いてモータ部に取付けられる。

このように、図１（Ｃ）に例示のギアユニット部もまた、ウォームホイールを構成するヘリカルギアは、ウォームに噛み合わされているので、モータ部から出力された駆動トルクは、モータシャフトからウォームに伝達され、ギアユニット部においてウォームからヘリカルギアに駆動トルクが伝わり、出力軸から外部にトルクが取り出される。出力軸とヘリカルギアは、ギアボックスに固定されている固定軸を中心としてその周りを一体になって回転するよう構成されている。また、圧入またはインサート成形（金型内に予め固定軸を配置した状態で樹脂を流し込み成形する方法）によりギアボックスに固定される固定軸端部にプレス加工（凹凸加工）或いはローレット加工等の抜け止め加工が行われている。

以上の構成は、従来構成と同じにすることができるが、図１（Ｃ）に例示のギアユニット部は、固定軸を中空軸とし、かつ、出力軸及びヘリカルギアの抜け止め構成のためにスナップリングを用いた点に特徴を有している。

図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発明の固定軸として用いることのできる構成をそれぞれ例示している。いずれの例も、例えば亜鉛メッキ鋼板を絞り加工することにより、図示したように、一方の端部を開口した開口部及び他方の端部を閉じた天井面を有する中空円筒形状に構成する。亜鉛メッキ鋼板は、例えば小型モータのケース材等として通常に用いることのできるもので、メッキなどの表面処理をして市販されている。このような表面処理をした板状部材から絞り加工することにより、改めてメッキ処理することは不要となる。

板状部材から通常に絞り加工をすると、開口部側には、その外周に鍔状のハカマ部が必然的に形成される。図２（Ｃ）に例示の中空円筒部材は、このハカマ部を切断することなく残している。これに対して、図２（Ａ）（Ｂ）に例示の中空円筒部材は、絞り加工後にハカマ部を切除したものである。また、図２（Ｂ）（Ｃ）では、インサート成形の際のガス抜きを考慮し、天井面に小穴をあけている。

図１に例示の固定軸は、図２（Ａ）に示した中空軸の開口部側の端部近くの外周面にプレス加工、ローレット加工等で抜け止め加工を行い、圧入によりギアボックスに固定される。また、この固定軸は、インサート成形によりギアボックスに固定することもできるが、インサート成形の際には、樹脂が中空軸の中にも充填されるように、図２（Ｂ）に示されるように天井面に小穴をあけた中空軸を用いる。中空軸の中に樹脂を充填することは必須ではないが、樹脂が充填されたり若しくは一部のみに充填されるような製品毎のバラツキが生じることは望ましいことではない。なお、中空軸の中に樹脂が充填されるので中空軸の“倒れ強度”が向上する。これは本発明構成の様な片持ちの場合は特に有効である。

中空の固定軸には、ヘリカルギア、出力軸を組み込んだ後、これらがスラスト方向に抜け出るのを防止するため、固定軸の先端側にスナップリングを圧入する。スナップリングは、いわゆるスプリング部材より構成されて、図１（Ａ）（Ｂ）に例示されるような形状を有している。スナップリングは、円環部から内方向に延びる複数個の爪部を有し、このスナップリングを固定軸に圧入した際に、爪部が固定軸外周面に食い付くようにして固定される。

従来構成の固定軸は、鋼材などを切削加工した中実軸によって構成されていたのに対して、図１に例示の固定軸は、亜鉛メッキ鋼板などの板状部材から形成したものであり、また、中空状に形成したものであるから、中実軸に比べて柔らかく固定軸外周面が僅かに塑性変形するため、図示したようなスナップリングの圧入が可能となる。

図３は、図１と同様な図であるが、図１とは別の第２の例を示す図である。ここで用いる固定軸として、図２（Ｃ）の形状を有する中空軸を用いる。この構成の固定軸は、インサート成形により、ギアボックスに固定される。この構成の固定軸には、開口部側端部外周に、絞り加工をした際に形成される鍔状のハカマ部をそのまま残しているため、これが、抜け止め用アンダーカットとして機能する。そして、図１の例と同様に、ヘリカルギア、出力軸を組み込んだ後、これらがスラスト方向に抜けるのを防止するため、スナップリングを圧入する。

図４は、図１及び図３とは別の第３の例を示す図である。ここで用いる固定軸として、図２（Ａ）の形状を有する中空軸を用いる。この構成の固定軸は、天井面に近い円周側にプレス加工、ローレット加工等の抜け止め加工をした上で、圧入またはインサート成形により、天井面側がギアボックスに固定される。そして、ヘリカルギア、出力軸を組み込んだ後、これらがスラスト方向に抜けるのを防止するための構成として、固定軸の開口部側に切りカシメが形成される。図４（Ａ）は、固定軸を開口部側に形成された切りカシメ側から見た図である。また、図４（Ｃ）（Ｄ）は、切りカシメ工具（いわゆる刃物）をそれぞれ異なる方向から見た図である。このような切りカシメ工具を、固定軸の軸方向に図中の上から下に荷重を掛けることにより、板状の切りカシメ工具のＲ部によって、固定軸開口部側を切り開く切りカシメが形成される。

図５は、さらに別の第４の例を示す図である。ここで用いる固定軸として、図２（Ａ）の形状を有する中空軸を用いる。ヘリカルギア、出力軸を組み込んだ後、これらがスラスト方向に抜けるのを防止するための構成を除いて、前述した第３の例と同じである。第４の例では、抜け止め防止構成として、ローラー状カーリング工具（刃物）で固定軸の開口部側にカーリングを形成する。図５（Ａ）は、固定軸をカーリング側から見た図である。また、図５（Ｃ）は、カーリング工具（刃物）をそれぞれ異なる方向から見た図である。このようなカーリング工具を回転させながら、固定軸開口部側に軸方向に図中の上から下に荷重を掛けることにより、対にして配置されたカーリング工具のＲ部によって、固定軸開口部側をラッパ状に広げるカーリングが形成される。

本発明を具体化するギアユニット部の第１の例を示す図である。（Ａ）（Ｂ）は、互いに異なる方向から見たスナップリングを例示し、かつ、（Ｃ）は、ギアユニットの要部を断面で例示している。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、本発明の固定軸として用いることのできる構成をそれぞれ例示している。 図１と同様な図であるが、図１とは別の第２の例を示す図である。 図１及び図３とは別の第３の例を示す図である。 さらに別の第４の例を示す図である。 従来より一般的に用いられているギアユニット付小型モータを例示する図であり、（Ａ）はギアユニット部を一部断面で示すギアユニット付小型モータの全体図であり、（Ｂ）は、（Ａ）とは異なる方向から見た一部断面で示すギアユニット部を例示する図である。 （Ａ）（Ｂ）は、それぞれ異なる方向から見たＣ型止め輪を例示する図であり、（Ｃ）は、図６（Ｂ）の要部を拡大して示す図である。

Claims (6)

1. モータ部から出力された駆動トルクを、モータシャフトからウォームに伝達し、さらにウォームからヘリカルギアに、そしてギアボックスに固定されている固定軸を中心としてヘリカルギアと共に回転する出力軸から外部に駆動トルクが取り出される小型モータのギアユニットにおいて、
   前記固定軸は、一方の端部を開口した開口部及び他方の端部を閉じた天井面を有する中空円筒形状に構成し、この固定軸の開口端部に抜け止め加工をして、インサート成形により前記開口部側を樹脂製のギアボックスに固定し、かつ、前記固定軸の内部には、ギアボックスの樹脂が充填され、
   前記固定軸に前記出力軸及び前記ヘリカルギアが組み込まれることから成る小型モータのギアユニット。
2. 前記固定軸の他方の端部に前記出力軸及び前記ヘリカルギアの抜け止め構成が形成される請求項１に記載の小型モータのギアユニット。
3. 前記固定軸は、板状部材を絞り加工することにより前記中空円筒形状に構成される請求項１に記載の小型モータのギアユニット。
4. 前記板状部材を絞り加工する際に前記固定軸の開口部側外周に形成される鍔状のハカマ部を用いて、インサート成形される樹脂製のギアボックスから抜け出さないように構成される請求項３に記載の小型モータのギアユニット。
5. 前記固定軸は、天井面に小穴をあけて、インサート成形の際のガス抜きをするよう構成した請求項１に記載の小型モータのギアユニット。
6. モータ部から出力された駆動トルクを、モータシャフトからウォームに伝達し、さらにウォームからヘリカルギアに、そしてギアボックスに固定されている固定軸を中心としてヘリカルギアと共に回転する出力軸から外部に駆動トルクが取り出される小型モータのギアユニットの製造方法において、
   前記固定軸は、板状部材を絞り加工することにより、一方の端部を開口した開口部及び他方の端部を閉じた天井面を有する中空円筒形状に構成し、
   この固定軸の開口端部に抜け止め加工をして、
   インサート成形により前記開口部側を樹脂製のギアボックスに固定し、かつ、前記固定軸の内部には、ギアボックスの樹脂を充填し、
   前記固定軸に前記出力軸及び前記ヘリカルギアが組み込まれることから成る小型モータのギアユニットの製造方法。
   

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