JP4842893B2 - 歯車機構及び減速機付モータ - Google Patents

Description

本発明は、出力軸の回転状態を検出させるためのマグネット部材を備えた歯車機構、及び上記歯車機構が適用された減速機付モータに関する。

モータ本体にウォーム減速機構を取り付けてユニット化した減速機構付き電動モータにおいて、回転位置検出センサの被検出部材であるマグネットをウォームホイールの軸（厚み）方向端部に固定したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この減速機構付き電動モータの回転位置検出センサは、ウォームホイールすなわち出力軸と一体に回転するマグネットの磁極の変化をホール素子により検出し、その検出信号の周期やパルス数から出力軸の回転位置を検出している。この被検出部材であるマグネットのウォームホイールへの固定方法として、接着剤を用いて固定する方法、ウォームホイールに設けた爪部をマグネットの側面に係合させるスナップフィットによる固定方法、溶着による固定方法が開示されている。
特開２００５−９４８２１号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術におけるウォームホイールとマグネットとの固定方法は、前二者については特許文献１に記載された如き問題があり、後者については、溶着の熱によりウォームホイール、マグネット（特にボンド磁石の場合）が変形する恐れがある。歯車やマグネットの変形は、回転位置センサの誤検出（誤差）の原因となる。

本発明は上記事実を考慮して、出力軸の回転状態を精度良く検出させることができる歯車機構、及び減速機付モータを得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係る歯車機構は、出力軸に回転を伝達するための歯車と、磁性材を含み所定の着磁パターンで着磁されると共に前記歯車の軸線方向一端側に配置され、磁気センサによって前記出力軸の回転状態を直接的又は間接的に検出させるためのマグネット部材と、前記歯車及び前記マグネット部材の何れか一方に形成された貫通孔に、前記歯車及び前記マグネット部材の他方から突設された固定用突起を挿通させると共に、該固定用突起の先端側に固定具を軸方向から締着固定させることで、前記歯車に対し前記マグネット部材を同軸的かつ一体に回転するように固定させる固定手段と、を備えている。

請求項１記載の歯車機構では、固定手段によって歯車に固定されたマグネット部材は、歯車の回転に伴って該歯車と同軸的かつ一体に回転する。これにより、マグネット部材の磁気センサに対する相対回転が生じ、該マグネット部材の着磁パターンに基づく磁極の変化によって出力軸の回転状態を検出させることができる。

ここで、本歯車機構では、固定手段が、歯車及びマグネット部材の何れか一方に形成された貫通孔と、該歯車及びマグネット部材の他方から突設され前記貫通孔に挿通された固定用突起と、該固定用突起の先端側に締着固定されて該固定用突起を前記貫通孔に対し抜け止め状態とさせる固定具とを含んで構成されているため、換言すれば、歯車及びマグネット部材の何れか一方と固定具との間に、歯車及びマグネット部材の他方を挟持することで、マグネットが歯車に対し固定されているため、これらの固定に歯車及びマグネット部材の加熱が要求されない。したがって、本歯車機構では、歯車に対しマグネット部材を、これらを変形させることなく固定することができる。また、固定具を固定用突起（歯車又はマグネット部材)の軸方向に沿って該固定用突起に相対移動することで、該固定具が固定用突起に締着されるので、単純な組付動作で歯車に対しマグネット部材を確実に固定することができる。

このように、請求項１記載の歯車機構では、出力軸の回転状態を精度良く検出させることができる。

請求項２記載の発明に係る歯車機構は、請求項１記載の歯車機構において、前記固定具は、円環状に形成されたリングの内縁から周方向に沿って複数の歯が立設され、前記固定用突起の先端側を前記リング部に挿通させて該固定用突起の先端側を前記複数の歯で径方向に締める歯付きリングである。

請求項２記載の歯車機構では、歯付きリングを固定用突起の軸方向に沿って該固定用突起に近接させ、リング部に固定用突起を挿通させることで、複数の歯部が固定用突起を径方向から締め付け、歯付きリングが固定用突起に確実に締着される。

請求項３記載の発明に係る歯車機構は、請求項２記載の歯車機構において、前記歯車及び前記マグネット部材のうち前記貫通孔が形成された部材には、該貫通孔における前記固定用突起の突出側に同軸的、かつ、連続的に拡径されたテーパ状の開口部が形成されており、前記固定用突起の先端側に挿通された歯付きリングの外周縁部は、前記テーパ状の開口部の内面に直接的または間接的に押し付けられている。

請求項３記載の歯車機構では、歯付きリングの外周縁部がテーパ状の開口部の内面に押し付けられるので、歯車とマグネットとの間のガタツキを防止することができる。

請求項４記載の発明に係る歯車機構は、請求項３記載の歯車機構において、前記固定具は、前記固定用突起の先端は、前記テーパ状の開口部の最大径部よりも前記貫通孔と反対側に突出されている。

請求項４記載の歯車機構では、貫通孔に挿通された固定用突起がテーパ状の開口部よりも突出しているので、歯付きリングは、先ず固定用突起に挿通されてから、テーパ状開口部に押し付けられる。このため、歯付きリングの取り付けすなわち歯車に対するマグネットの固定作業をスムースに行うことができる。

請求項５記載の発明に係る歯車機構は、請求項１〜請求項４記載の歯車機構において、前記マグネット部材は、それぞれ前記歯車の回転軸を中心とする同心状に配置された複数のリング状マグネットを含んで構成されており、前記複数のリング状マグネットのそれぞれは、前記磁気センサに対して回転方向に異なる着磁パターンで着磁されている。

請求項５記載の歯車機構では、異なる着磁パターンを有する複数のリング状マグネットが、それぞれ歯車と同軸的一体に回転する。これにより、出力軸の回転状態に対応するより多くの情報を検出させることが可能になる。なお、複数のリング状マグネットの磁極変化をそれぞれ検出する磁気センサ（の要素）が歯車の回転方向の異なる位置に配置されている構成では、該複数のリング状マグネット同士の回転方向における着磁パターンが見かけ上同じであっても、磁気センサに対する着磁パターンが異ならされているものと把握される。

請求項６記載の発明に係る歯車機構は、請求項５記載の歯車機構において、前記マグネット部材は、前記複数のリング状マグネットが径方向に離間して配置されると共に、該径方向に隣接している前記リング状マグネットを連結する連結部を有する。

請求項６記載の歯車機構では、複数のリング状マグネットが連結部を介して連結されているため、これら複数のリング状マグネットの着磁パターンの相対位置関係を維持したまま、マグネット部材を歯車に固定することができる。

請求項７記載の発明に係る歯車機構は、請求項６記載の歯車機構において、前記マグネット部材は、前記複数のリング状マグネットが軸方向にオーバラップして配置されると共に、該軸方向にオーバラップしている範囲で前記連結部が前記複数のリング状マグネットを連結している。

請求項７記載の歯車機構では、複数のリング状マグネットが軸（厚み）方向にオーバラップしているので、マグネット部材が全体として薄型化される。そして、これらのオーバラップ範囲に連結部が設けられるので、該連結部が複数のリング状マグネット軸方向端部から突出しないように設けることができる。

請求項８記載の発明に係る歯車機構は、請求項６又は請求項７記載の歯車機構において、前記固定手段は、前記連結部に前記貫通孔又は前記固定用突起を設けて構成されている。

請求項８記載の歯車機構では、マグネット部材の連結部に固定手段の貫通孔又は固定用突起が設けられるので、各リング状マグネットは全周に亘り着磁パターンを形成することができる。

請求項９記載の発明に係る歯車機構は、請求項１〜請求項８の何れか１項記載の歯車機構において、前記マグネット部材は、重心が前記歯車の回転軸の回転軸線に一致するように該歯車に固定されている。

請求項９記載の歯車機構では、マグネット部材の重心が歯車の回転軸心に一致されているので、これらマグネット部材及び歯車を安定してバランス良く一体に回転させることができる。

請求項１０記載の発明に係る減速機付モータは、モータ部と、請求項１〜請求項９の何れか１項記載の歯車機構が、前記モータ部の回転を減速して前記出力軸に伝達する減速機構として適用されて構成された減速部と、を備え、前記出力軸に連結される被駆動部を駆動するための減速機付モータである。

請求項１０記載の歯車機構の減速機付モータでは、モータ部が駆動されると、該モータ部の回転が減速機構にて減速されつつトルクが増幅されて、出力軸に伝達される。本減速機付モータでは、この減速機構が請求項１〜請求項９の何れか１項記載の歯車機構にて構成されているため、出力軸の回転状態、すなわち被駆動部材（負荷装置）の運転状態を精度良く検出させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る歯車機構としてのウォーム減速装置１０について、図１乃至図７に基づいて説明する。先ず、ウォーム減速装置１０の全体構成について、該ウォーム減速装置１０が適用された減速機付モータ１２と共に説明し、次いで、本実施形態の要部であるウォームホイール２２に対しマグネット部材としてのセンサ用マグネット部材３０を固定するためのマグネット固定構造５０について説明することとする。

（減速機付モータの概略全体構成）
図７には、本発明の実施の形態に係るウォーム減速装置１０が適用された減速機付モータ１２の全体構成が、一部分解した概略的な斜視図にて示されている。この図に示される如く、減速機付モータ１２は、モータ部１４とウォーム減速装置１０とが一体に設けられた構成となっている。モータ部１４には、図示を省略したアーマチャが収容されると共に、該アーマチャの回転軸１６の先端側は、ウォーム減速装置１０を構成するハウジング２０内に突出している。このハウジング２０内には、ウォーム１８が回転軸１６と同軸的かつ一体に回転するように設けられている。

また、ウォーム１８は、ハウジング２０内で、本発明における歯車としてのウォームホイール２２に噛み合わされて、該ウォームホイール２２とでウォーム減速機構２４を構成している。図１及び図３に示される如く、ウォームホイール２２は、その外周部がウォーム１８に噛み合される歯部２３とされた円板状を成しており、その軸心部には出力軸２６が同軸的かつ一体に回転するように固定的に設けられている。この実施形態では、ウォームホイール２２は、樹脂材にて構成されており、金属製の出力軸２６の軸方向一端部にインサート成形により一体的に形成されている。

図示は省略するが、出力軸２６は、ハウジング２０の底板２０Ａを貫通すると共に軸受によって該ハウジング２０に対する回転自在に支持されており、該ハウジング２０の外側に突出した部分が被駆動部材（負荷装置）に動力の伝達可能に連結されている。これにより、減速機付モータ１２では、モータ部１４が駆動されることで、該モータ部１４の回転（トルク）がウォーム減速機構２４を介して出力軸２６に減速（トルク増幅）されつつ伝達される構成となっている。

また、図１に示される如く、ウォーム減速装置１０には、出力軸２６の回転状態としての回転位置を検出するための位置検出装置２８が設けられている。位置検出装置２８は、ウォームホイール２２のハウジング２０に対する回転に追従するように設けられたセンサ用マグネット部材３０と、該ウォームホイール２２の回転に伴うセンサ用マグネット部材３０の磁極変化に応じた信号を出力する磁気センサ３２とを主要部として構成されている。

図１及び図３に示される如く、センサ用マグネット部材３０は、ウォームホイール２２における出力軸２６突出側とは反対側の端部２２Ａに固定されている。一方、図１及び図７に示される如く、磁気センサ３２は、ハウジング２０に固定された回路基板３４に実装されており、その出力信号を回路基板３４に設けられた制御部（図示省略）に出力するようになっている。

なお、図１及び図７に示される如く、ウォームホイール２２すなわちセンサ用マグネット部材３０と、回路基板３４すなわち磁気センサ３２との間には、ハウジング２０内でウォーム減速機構２４を覆うインナカバー３６が介在している。また、ハウジング２０は、その開口端２０Ｂに接合されたアウタカバー３８とで、ウォーム減速機構２４、位置検出装置２８、回路基板３４（制御部）等を被覆（内蔵）している。

そして、図６に示される如く、センサ用マグネット部材３０は、それぞれ円環状に形成された内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２を有して構成されている。図１及び図３に示される如く、内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２は、それぞれウォームホイール２２（出力軸２６）に同軸的に配置されている。

これら内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２は、それぞれ図３等においてドットを施して示す周方向の一部分がＮ極４０Ｎ、４２Ｎとされると共に、残余の部分がＳ極４０Ｓ、４２Ｓとされている。内側リング状マグネット４０の回転（周）方向におけるＮ極４０Ｎの範囲（基端及び終端の各位置の少なくとも一方）は、外側リング状マグネット４２の回転方向におけるＮ極４２Ｎの範囲とは異ならされている。すなわち、この実施形態では、センサ用マグネット部材３０は、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２とが回転方向に異なる着磁パターンで着磁されて構成されている。

また、図１及び図５に示される如く、ウォーム減速装置１０の位置検出装置２８では、複数（２つ）の着磁パターンすなわち内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２を有するセンサ用マグネット部材３０に対応して、磁気センサ３２は、それぞれ独立して磁極変化に応じた信号を出力し得る複数（２つの）ホール素子（ホールＩＣ）４４、４６を有して構成されている。この実施形態では、ホール素子４４、４６は、ウォームホイール２２（センサ用マグネット部材３０）の回転中心から引いた共通の仮想直線（半径）上に（ウォームホイール２２の回転方向に対し同位相で）並列して配置されている。

ホール素子４４は、内側リング状マグネット４０の軸方向端面４０Ａに対向するように配置されており、該内側リング状マグネット４０の回転に伴う磁極変化に応じた信号を出力するようになっている。一方、ホール素子４６は、外側リング状マグネット４２の軸方向端面４２Ａに対向するように配置されおり、該外側リング状マグネット４２の回転に伴う磁極変化に応じた信号を出力するようになっている。

このように内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２、ホール素子４４、４６を備えた位置検出装置２８では、例えば、ホール素子４４、４６が共にＳ極４０Ｓ、４２Ｓへの磁極変化に応じた信号を出力する位置を基準位置（例えば、停止位置）として設定したり、この基準位置からＮ極４０Ｎへの磁極変化に応じた信号をホール素子４４が出力する位置を別途基準位置（例えばトリガ位置）としたりすることができる。

この実施形態では、ウォーム１８と、該ウォーム１８に噛み合わされて出力軸２６に回転（トルク）を伝達するためのウォームホイール２２と、磁気センサ３２によって出力軸２６の回転状態（回転位置）を検出させ得るように後述するマグネット固定構造５０によりウォームホイール２２に固定されたセンサ用マグネット部材３０とが、ウォーム減速装置１０の主要部とされている。また、これらに加えて、磁気センサ３２をウォーム減速装置１０の主要構成部品として把握することも可能である。

以上説明した減速機付モータ１２は、例えば、ワイパ装置の駆動源としてのワイパモータ、特に所定の角度範囲に往復回転（正逆反転）されるワイパモータ等に適用される。この場合、例えば、上記した位置検出装置２８において、基準位置をワイパアームの下反転位置として設定し、モータ部１４を反転させる（上反転位置に至る）までアーマチャパルスを加算カウントし、下反転位置に向けてはアーマチャパルスを減算カウントさせ、そのアーマチャパルスのカウント数を所定の出力軸位置（ワイパの所定位置）に対応した所定パルス数に強制的にセット（修正）するためのトリガとして上記したトリガ位置が設定されている。

（ウォームホイールに対するマグネット部材の固定構造）
次いで、本発明の実施形態の要部であるウォームホイール２２に対するセンサ用マグネット部材３０の固定構造を構成するマグネット固定構造５０について説明する。

図１、図３、及び図６に示される如く、マグネット固定構造５０では、センサ用マグネット部材３０は、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２とを連結するための連結部５２を有する。センサ用マグネット部材３０では、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２とは、それぞれの軸方向の厚みが略同じとされると共に、該軸方向の略全厚に亘りオーバラップしている。

そして、連結部５２は、内側リング状マグネット４０の外周面４０Ｂ及び外側リング状マグネット４２に対し、センサ用マグネット部材３０の軸方向に薄肉とされており、該センサ用マグネット部材３０の軸方向におけるウォームホイール２２側で、内側リング状マグネット４０の外周面４０Ｂと外側リング状マグネット４２の内周面４２Ｂとを連結している。連結部５２は、周方向に等間隔で複数（この実施形態では３つ）設けられている。

また、図１に示される如く、各連結部５２のウォームホイール２２側の端面５２Ａは、内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２の軸方向におけるウォームホイール２２側の端面４０Ｃ、４２Ｃと略面一とされている。図１及び図３に示される如く、センサ用マグネット部材３０は、ウォームホイール２２に対する取り付け（固定）姿勢で、内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２の端面４０Ｃ、４２Ｃ、及び各連結部５２の端面５２Ａのそれぞれを、ウォームホイール２２の端部２２Ａから周方向に等間隔で（部分的に）突設された座部２２Ｂの座面２２Ｃに当接させるようになっている。

以上説明したセンサ用マグネット部材３０は、磁性粉体を樹脂材に含ませて構成された所謂プラスチックマグネット（ボンド磁石）とされており、内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２、各連結部５２が一体に形成されている。磁性粉体としては、例えばフェライト系の磁性体、アルニコ系の磁性体、ネオジウム−鉄−ボロン系の磁性体、サマリウム−コバルト系の磁性体等を用いることができ、また樹脂材としては、ナイロン、ポリプロピレン、ポリアミド等の樹脂材を用いることができる。この実施形態では、ナイロンにフェライトを添加した材料にてセンサ用マグネット部材３０が構成されている。

そして、図１及び図２に示される如く、マグネット固定構造５０では、センサ用マグネット部材３０の各連結部５２にそれぞれ貫通孔としての嵌入孔５４が形成されている。一方、ウォームホイール２２の各座面２２Ｃからは、それぞれ固定用突起としての固定ピン５６が一体的に突設されている。図２に示される如く、固定ピン５６の突出高（ウォームホイール２２の軸方向における高さ）Ｈは、センサ用マグネット部材３０を構成する内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２の軸方向に沿った厚みｔ１よりも小で、かつ連結部５２の厚みｔ２よりも大とされている。

また、各嵌入孔５４及び固定ピン５６は、互いに対応する断面形状（この実施形態では円形）を有しおり、各固定ピン５６は、それぞれ対応する嵌入孔５４に嵌入（軽圧入）されるようになっている。これにより、センサ用マグネット部材３０は、ウォームホイール２２に対する上記取り付け姿勢をとる構成とされている。この取り付け姿勢では、上記突出高を有する各固定ピン５６は、対応する嵌入孔５４すなわち連結部５２を貫通し、かつ内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２の端面４０Ａ、４２Ａに対しインナカバー３６側に突出しない。

図２に示される如く、この実施形態では、各固定ピン５６における連結部５２から突出された先端部５６Ａは、嵌入孔５４に嵌合されている嵌合部５６Ｂに対し小径とされており、上記の取り付け姿勢で、内側リング状マグネット４０の外周面４０Ｂと外側リング状マグネット４２の内周面４２Ｂとの間に位置している。

そして、マグネット固定構造５０は、固定ピン５６の先端部５６Ａに締着（嵌着、圧入）された固定具としての歯付きリング５８を有する。歯付きリング５８は、固定ピン５６の先端部５６Ａに締着されることで、固定ピン５６の連結部５２に対する脱落（すなわち嵌入孔５４からの抜き取り）を防止する構成とされている。

歯付きリング５８について補足すると、図４に示される如く、歯付きリング５８は、リング部５８Ａの内縁側から、複数（例えば４つ）の歯部としてのティース部５８Ｂが、全体として絞り形状を成すように（それぞれリング部５８Ａの軸線に対し傾斜されるように）切り起こし状に立設されて形成されている。この歯付きリング５８は、例えばばね用鋼材等の金属材にて構成されており、例えば歯付き座金（ティースワッシャ）等を転用して用いることができる。

この歯付きリング５８は、リング部５８Ａ側から該リング部５８Ａが連結部５２に着座するまで樹脂製の固定ピン５６の先端部５６Ａを挿通させ、図２に示される如く、ティース部５８Ｂの先端５８Ｃを先端部５６Ａの外周面に係合させる（食い込ませる）ようになっている。これにより、歯付きリング５８は、複数のティース部５８Ｂで固定ピン５６の先端部５６Ａを径方向に締め付け（固定ピン５６に締着され）、上記の通り連結部５２に対する固定ピン５６の脱落を防止するようになっている。こうして、歯付きリング５８のリング部５８Ａと各座面２２Ｃとの間に各連結部５２が挟持された状態でマグネット部材３０がウォームホイール２２に固定される。

また、ウォーム減速装置１０を構成するセンサ用マグネット部材３０は、単体での重心位置がその軸心に一致されており、ウォームホイール２２への固定状態ではウォームホイール２２すなわち出力軸２６の回転軸線に重心位置が一致されるようになっている。すなわち、センサ用マグネット部材３０の周方向に等間隔で配置された連結部５２を利用して構成されたマグネット固定構造５０は、ウォームホイール２２、センサ用マグネット部材３０の単体での重心位置に維持させるようになっている。

次に、第１の実施の形態の作用を説明する。

上記構成のウォーム減速装置１０が適用された減速機付モータ１２では、モータ部１４が駆動されると、ウォーム減速装置１０のウォーム１８が自軸廻りに回転され、該ウォーム１８に噛み合わされているウォームホイール２２が自軸廻りに回転駆動される。このウォームホイール２２は出力軸２６に固定されているので、出力軸２６は、ウォームホイール２２と一体に、ウォーム１８の回転数に対し減速された回転数（増幅されたトルク）で回転される。

このとき、センサ用マグネット部材３０は、ウォームホイール２２と一体に回転し、出力軸２６すなわち内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２の回転位置に応じた信号を、ホール素子４４、４６に出力させる。回路基板３４に設けられた制御部は、ホール素子４４、４６からの出力軸２６の回転位置に応じた信号に基づいて、モータ部１４の作動、停止、回転方向等を制御する。

以上説明したウォーム減速装置１０を構成するウォームホイール２２に対し、マグネット固定構造５０によってセンサ用マグネット部材３０を固定する手順を説明する。先ず、センサ用マグネット部材３０における外側リング状マグネット４２の端面４０Ｃ、外側リング状マグネット４２の端面４２Ｃ、各連結部５２の端面５２Ａが、ウォームホイール２２の端部２２Ａ側に向けられた姿勢で、該センサ用マグネット部材３０とウォームホイール２２とを互いの軸方向に近接させる。

この近接動作に伴って、センサ用マグネット部材３０における外側リング状マグネット４２の端面４０Ｃ、外側リング状マグネット４２の端面４２Ｃ、各連結部５２の端面５２Ａが、ウォームホイール２２の座部２２Ｂの座面２２Ｃに当接するまで、センサ用マグネット部材３０の各連結部５２に形成された嵌入孔５４に固定ピン５６を嵌入させ、固定ピン５６の嵌合部５６Ｂを該嵌入孔５４に軽圧入させる。これにより、センサ用マグネット部材３０は、ウォームホイール２２に対し仮保持される。そして、各固定ピン５６の先端部５６Ａを挿通させたリング部５８Ａが連結部５２に着座するまで、歯付きリング５８を固定ピン５６（ウォームホイール２２）の軸方向に沿って押し込み、該固定ピン５６の先端部５６Ａに歯付きリング５８を締着させる。

これにより、マグネット固定構造５０では、各固定ピン５６の嵌入孔５４からの脱落が防止されるので、換言すれば、ウォームホイール２２の座部２２Ｂとの間に連結部５２を挟み込んだ状態の歯付きリング５８の該ウォームホイール２２に対する相対変位が防止されるので、ウォームホイール２２に対するセンサ用マグネット部材３０の各方向への相対変位が防止される。すなわち、マグネット固定構造５０によって、ウォームホイール２２に対しセンサ用マグネット部材３０が同軸的かつ一体に回転可能に固定された状態となる。

ここで、ウォーム減速装置１０のマグネット固定構造５０では、上記の通りウォームホイール２２と各歯付きリング５８とでセンサ用マグネット部材３０を挟み込むことで、該センサ用マグネット部材３０をウォームホイール２２に対し固定する構造であるため、これらウォームホイール２２とセンサ用マグネット部材３０とを固定するために溶着を用いる場合のように加熱が要求されることがない。したがって、ウォーム減速装置１０のマグネット固定構造５０では、それぞれ樹脂材を含んで構成されたウォームホイール２２、センサ用マグネット部材３０を加熱によって変形させてしまう恐れがない。

これにより、ウォーム減速装置１０では、ウォームホイール２２の寸法精度が確保されるので、ウォーム１８（モータ部１４）からの回転をスムースに２６に伝達することができる。また、ウォーム減速装置１０では、センサ用マグネット部材３０を構成する内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２（各着磁パターン）の寸法精度が確保されるので、出力軸２６の回転位置検出精度を確保することができる。

しかも、ウォーム減速装置１０では、センサ用マグネット部材３０を加熱することなく、マグネット固定構造５０によってセンサ用マグネット部材３０をウォームホイール２２に固定することができるので、加熱によりセンサ用マグネット部材３０が（部分的に）減磁されてしまうことが防止される。このため、センサ用マグネット部材３０は、減磁によりマグネット特性が変化してしまうことが防止される。これによっても、出力軸２６の回転位置検出精度を確保することができる。

このように、第１の実施形態に係るウォーム減速装置１０では、出力軸２６の回転状態を精度良く検出させることができる。

しかも、ウォーム減速装置１０のマグネット固定構造５０では、ウォームホイール２２の固定ピン５６をセンサ用マグネット部材３０の嵌入孔５４に嵌入させると共に、該固定ピン５６の先端部５６Ａに歯付きリング５８を締着させる単純な動作で、センサ用マグネット部材３０を２２に対しガタツキなく精度良く固定することができる。特に、上記した各組付方向がウォームホイール２２（センサ用マグネット部材３０）の軸方向に一致しているため、自動組付機等を簡素な構成とすることが可能である。

また、ウォーム減速装置１０では、センサ用マグネット部材３０が互いに異なる着磁パターンを有する内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２を有するため、これらの回転に伴う磁極変化を磁気センサ３２に検出させることによって、さらには、磁気センサ３２を構成する各ホール素子４４、４６の磁極変化情報を組み合わせた信号を生成することによって、出力軸２６の回転状態に対応するより多くの情報を制御部に付与させることが可能になる。しかも、センサ用マグネット部材３０では、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２とが連結部５２によって互いに連結されているので、該内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２とは、互いの着磁パターンの相対位置関係を維持したまま、ウォームホイール２２に固定されることができる。

さらに、センサ用マグネット部材３０では、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２とが軸方向にオーバラップしているため、該センサ用マグネット部材３０は全体として薄型化される。また、これらのオーバラップ範囲に連結部５２が設けられているので、該連結部５２を内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２に対し軸方向に突出させることなく設けることができる。

そして、ウォーム減速装置１０では、センサ用マグネット部材３０の各連結部５２に嵌入孔５４を設けてマグネット固定構造５０が構成されているため、例えば内側リング状マグネット４０や外側リング状マグネット４２に嵌入孔５４を形成する構成のように該嵌入孔５４による非着磁部が設けられてしまうことがなく、内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２の全周に亘り着磁パターンを形成することができる。

またさらに、ウォーム減速装置１０では、センサ用マグネット部材３０の重心位置がウォームホイール２２の重心位置に一致されているため、センサ用マグネット部材３０とウォームホイール２２とが一体に回転されても、ウォームホイール２２すなわち出力軸２６の回転バランスが損なわれることがなく、ウォームホイール２２、出力軸２６を安定して回転させることができる。

また、ウォーム減速装置１０のマグネット固定構造５０では、センサ用マグネット部材３０の嵌入孔５４にウォームホイール２２の固定ピン５６（嵌合部５６Ｂ）が軽圧入されるため、組付の際には、センサ用マグネット部材３０がウォームホイール２２に対し精度良く位置決めされると共に、不用意な脱落が防止されるように仮保持される。また、センサ用マグネット部材３０の嵌入孔５４にウォームホイール２２の固定ピン５６（嵌合部５６Ｂ）が軽圧入されるため、センサ用マグネット部材３０がウォームホイール２２に対し径方向等の軸直角方向にガタツキを生じることが防止される。また、ウォームホイール２２の固定ピン５６のマグネット部材３０の嵌入孔５４への軽圧入方向と、歯付きリング５８の固定ピン５６への組付方向とが同じであるため、歯付きリング５８を固定ピン５６へ組み付ける際に仮保持状態のマグネット部材３０を再度固定ピン５６に対し確実に固定することができる。

さらに、上記構成のウォーム減速装置１０が適用された減速機付モータ１２では、出力軸２６の回転状態を精度良く検出させることができるので、該検出結果に基づき例えばワイパアーム等の出力軸２６に連結される被駆動部材の駆動を精度良く制御させることに寄与する。

次に、本発明の第２の実施形態に係るウォーム減速装置７０について、図８〜図１０に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と基本的に同一の部品、部分については、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略し、図示を省略する場合もある。

図８及び図９に示される如く、ウォーム減速装置７０は、マグネット固定構造５０に代えてマグネット固定構造７２が適用されている点で、第１の実施形態に係るウォーム減速装置１０とは異なる。マグネット固定構造７２は、センサ用マグネット部材３０の各連結部５２に、それぞれ嵌入孔５４に同軸的に連続するテーパ状開口部７４が形成されている点で、マグネット固定構造５０とは異なる。

具体的には、図８に示される如く、テーパ状開口部７４は、各連結部５２のウォームホイール２２側の端面５２Ａとは反対側で開口するように配置され、該開口端７４Ａで最大径とされると共に、嵌入孔５４側で最小径となるように連続的に内径が変化されたテーパ状（円錐台状）に形成されている。また、図８に示される如く、このテーパ状開口部７４は、その最大径Ｄｍａｘが歯付きリング５８の外径Ｄｌよりも大とされると共に、その最小径Ｄｍｉｎが歯付きリング５８の外径Ｄｌよりも小とされている。また、最大径Ｄｍａｘは、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２との間隔Ｇと略同等とされている。

したがって、テーパ状開口部７４は、内側リング状マグネット４０の外周面４０Ｂ、外側リング状マグネット４２の内周面４２Ｂ間で、奥側に歯付きリング５８を誘い込むようにすり鉢状に開口されていると把握することができる。

さらに、図８に示される如く、固定ピン５６の突出高（ウォームホイール２２の軸方向における高さ）Ｈは、嵌入孔５４、テーパ状開口部７４の軸方向長さの和である連結部５２の厚みｔ３よりも大とされている。この連結部５２の厚みｔ３は、第１の実施形態における厚みｔ２と同じに設定しても良く、嵌入孔５４の長さに対応する厚みｔ２にテーパ状開口部７４の長さに相当する厚みを加えたものとして把握することもできる。換言すれば、嵌入孔５４とテーパ状開口部７４とを合わせたものを本発明における貫通孔として把握しても良く、嵌入孔５４のみを本発明における貫通孔と把握しても良い。

この実施形態では、固定ピン５６の突出高Ｈと連結部５２の厚みｔ３との差分である固定ピン５６の開口端７４Ａからの突出高さｈは、歯付きリング５８におけるティース部５８Ｂの突出高さを含む全厚みｔｌよりも大とされている。より具体的には、図１０に示される如く、歯付きリング５８のリング部５８Ａがテーパ状開口部７４内に進入する前に、ティース部５８Ｂが先端部５６Ａと接触するように、各部の寸法が決められている。

そして、マグネット固定構造７２では、図８及び図９に示される如く、歯付きリング５８が固定ピン５６に締着された状態で、リング部５８Ａの外周縁部５８Ｄがテーパ状開口部７４の内面７４Ｂに押し付けられ（係合され）ている。すなわち、マグネット固定構造７２では、歯付きリング５８の外周縁部５８Ｄがテーパ状開口部７４の内面７４Ｂに係合する（若干食い込む）まで該歯付きリング５８を固定ピン５６の軸方向に押し込むことで、ウォームホイール２２に対しセンサ用マグネット部材３０を固定させている。

マグネット固定構造７２の他の構成は、マグネット固定構造５０の対応する構成と同じである。すなわち、ウォーム減速装置７０の他の構成は、ウォーム減速装置１０の対応する構成と同じである。

したがって、第２の実施形態に係るウォーム減速装置７０（マグネット固定構造７２）では、基本的に第１の実施形態に係るウォーム減速装置１０（マグネット固定構造５０）と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、ウォーム減速装置７０のマグネット固定構造７２では、歯付きリング５８がテーパ状開口部７４の内面７４Ｂに押し付けられているため、センサ用マグネット部材３０のウォームホイール２２に対する周方向（回転方向）、及び径方向のガタツキがそれぞれ防止される。特に、例えば正逆回転可能な減速機付モータ１２に適用された場合、周方向のガタツキは、一定方向に回転するモータへの適用の場合と比較して精度への影響が２倍になるが、ウォーム減速装置７０では、このようなガタツキが効果的に防止される。

さらに、マグネット固定構造７２では、固定ピン５６の先端部５６Ａが開口端７４Ａから突出しているため、歯付きリング５８を固定ピン５６に締着させる際に、先ず、図１０に示される如く歯付きリング５８に固定ピン５６の先端部５６Ａが挿通させる（各ティース部５８Ｂが先端部５６Ａに係合させる）ことができる。そして、この挿通状態から歯付きリング５８をさらに固定ピン５６の軸方向に押し込むことで、該歯付きリング５８が固定ピン５６に締着することができる。すなわち、歯付きリング５８を固定ピン５６によって案内させながら、スムースに（安定した姿勢で）テーパ状開口部７４の内面７４Ｂに押し付けることができる。このため、マグネット固定構造７２では、歯付きリング５８を適正な姿勢でテーパ状開口部７４の内面７４Ｂ押し付けつつ固定ピン５６に締着させることができる。

なお、上記第２の実施形態では、テーパ状開口部７４の最大径Ｄｍａｘが内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２の間隔Ｇに略一致された例を示したが、図１１に示される如く、テーパ状開口部７４の最大径Ｄｍａｘを間隔Ｇよりも小としてマグネット固定構造７２を構成しても良い。

また、上記第２の実施形態では、歯付きリング５８の外周縁部５８Ｄが直接的にテーパ状開口部７４の内面７４Ｂに押し付けられた（食い込まされた）例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ゴムリング等の部材を外周縁部５８Ｄとテーパ状開口部７４の内面７４Ｂとの間に介在させるようにしても良い。

なお、上記した各実施形態では、センサ用マグネット部材３０が２つのリング状マグネット４０、４２を有する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、センサ用マグネット部材３０は、単一のリング状マグネットを有して構成されても良く、３つ以上のリング状マグネットを有して構成されても良く、同心円周上に位置する複数のマグネットの集合体として構成されても良い。複数のマグネットを同心円状に配置する構成では、該同心円に沿った円弧状のマグネットを用いることができる。

また、上記した各実施形態では、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２との着磁パターンが異なる例として、Ｎ極４０Ｎ、４２Ｎ（Ｓ極４０Ｓ、４２Ｓ）の設定された角度範囲（周長）が異なる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、Ｎ極４０Ｎ、４２Ｎの角度範囲は等しいものの該角度範囲を回転方向にずらして配置することで、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２との着磁パターンを異ならせても良い。また逆に、Ｎ極４０Ｎ、４２Ｎの角度範囲及び角位置を一致させながら、ホール素子４４、４６の周方向の配置を異ならせる構成、すなわちホール素子４４、４６を周方向に離間させた磁気センサ３２を基準に着磁パターンを異ならせた構成としても良い。さらに例えば、内側リング状マグネット４０、外側リング状マグネット４２は、少なくとも一方が複数のＮ極４０Ｎ、Ｓ極４０Ｓ等を有する等、各種の着磁パターンを採ることができる。

さらに、上記した各実施形態では、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２とが軸方向の厚みが同等とされると共に全厚みに亘りオーバラップされた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、内側リング状マグネット４０と外側リング状マグネット４２とが軸方向にオフセットされても良く、また例えば、内側リング状マグネット４０及び外側リング状マグネット４２の一方を他方に対し薄肉に形成しても良い。

またさらに、上記した各実施形態では、センサ用マグネット部材３０に嵌入孔５４（及びテーパ状開口部７４）が設けられるとともにウォームホイール２２に固定ピン５６が設けられた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、複数の嵌入孔５４（及びテーパ状開口部７４）の少なくとも一部をウォームホイール２２に設けると共に該ウォームホイール２２の嵌入孔５４に対応してセンサ用マグネット部材３０に固定ピン５６を設けても良い。また、本発明は、嵌入孔５４（及びテーパ状開口部７４）、固定ピン５６がそれぞれ複数設けられる構成に限定されることはなく、例えば、ウォームホイール２２、センサ用マグネット部材３０の軸心部に嵌入孔５４（及びテーパ状開口部７４）、固定ピン５６を設けても良い。この場合、嵌入孔５４、固定ピン５６は、例えば断面多角形状や楕円形状等の非円形状（回り止め形状）として、ウォームホイール２２に対するセンサ用マグネット部材３０の相対回転を確実に防止させることが可能である。

さらに、上記した各実施形態では、本発明に係る歯車機構がウォーム減速装置１０として減速機付モータ１２に適用された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば平歯車列、ハイポイドギヤ、遊星歯車列等の各種の減速機構を用いて減速機付モータ１２に適用されても良く、また例えば減速機付モータ１２以外の動力伝達機構や増速装置等に本発明を適用しても良い。また、本発明における歯車は、出力軸２６と一体的に回転して該出力軸２６の回転状態を直接的に検出させるためのセンサ用マグネット部材３０が固定される最終段の歯車に限定されることはなく、第１段や中間段の歯車にセンサ用マグネット部材３０を固定するのに本発明を適用しても良い。この場合でも、歯車と出力軸２６との速度比（回転数比）から該出力軸２６の回転状態を間接的に検出させることができる。

本発明の第１の実施形態に係るウォーム減速機構の側断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るウォーム減速機構を一部拡大して示す側断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るウォーム減速機構におけるウォームホイールに対するマグネット部材の固定状態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るウォーム減速機構におけるウォームホイールに対するマグネット部材の一固定部を拡大して示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るウォーム減速機構を構成するマグネット部材と磁気センサとの相対位置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るウォーム減速機構を構成するマグネット部材を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るウォーム減速機構が適用された減速機付モータを一部分解して示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るウォーム減速機構を一部拡大して示す側断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るウォーム減速機構におけるウォームホイールに対するマグネット部材の一固定部を拡大して示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るウォーム減速機構における歯付きリングの定着過程を拡大して示す側断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るウォーム減速機構の変形例を示す図８に対応する側断面図である。

符号の説明

１０・・・ウォーム減速機構（歯車機構、減速機構）、１２・・・減速機付モータ、１４・・・モータ部、２２・・・ウォームホイール（歯車）、２４・・・ウォーム減速機構（減速機構）、２６・・・出力軸、３０・・・センサ用マグネット部材（マグネット部材）、３２・・・磁気センサ、４０・・・内側リング状マグネット、４２・・・外側リング状マグネット、５２・・・連結部、５４・・・嵌入孔（貫通孔）、５６・・・固定ピン（固定用突起）、５８・・・歯付きリング（固定具）、５８Ａ・・・リング部、５８Ｂ・・・ティース部（歯部）、７０・・・ウォーム減速機構（歯車機構、減速機構）、７４・・・テーパ状開口部

Claims (10)

1. 出力軸に回転を伝達するための歯車と、
   磁性材を含み所定の着磁パターンで着磁されると共に前記歯車の軸線方向一端側に配置され、磁気センサによって前記出力軸の回転状態を直接的又は間接的に検出させるためのマグネット部材と、
   前記歯車及び前記マグネット部材の何れか一方に形成された貫通孔に、前記歯車及び前記マグネット部材の他方から突設された固定用突起を挿通させると共に、該固定用突起の先端側に固定具を軸方向から締着固定させることで、前記歯車に対し前記マグネット部材を同軸的かつ一体に回転するように固定させる固定手段と、
   を備えた歯車機構。
2. 前記固定具は、円環状に形成されたリングの内縁から周方向に沿って複数の歯が立設され、前記固定用突起の先端側を前記リング部に挿通させて該固定用突起の先端側を前記複数の歯で径方向に締める歯付きリングである請求項１記載の歯車機構。
3. 前記歯車及び前記マグネット部材のうち前記貫通孔が形成された部材には、該貫通孔における前記固定用突起の突出側に同軸的、かつ、連続的に拡径されたテーパ状の開口部が形成されており、
   前記固定用突起の先端側に挿通された歯付きリングの外周縁部は、前記テーパ状の開口部の内面に直接的または間接的に押し付けられている請求項２記載の歯車機構。
4. 前記固定用突起の先端は、前記テーパ状の開口部の最大径部よりも前記貫通孔と反対側に突出されている請求項３記載の歯車機構。
5. 前記マグネット部材は、それぞれ前記歯車の回転軸を中心とする同心状に配置された複数のリング状マグネットを含んで構成されており、
   前記複数のリング状マグネットのそれぞれは、前記磁気センサに対して回転方向に異なる着磁パターンで着磁されている請求項１〜請求項４記載の歯車機構。
6. 前記マグネット部材は、前記複数のリング状マグネットが径方向に離間して配置されると共に、該径方向に隣接している前記リング状マグネットを連結する連結部を有する請求項５記載の歯車機構。
7. 前記マグネット部材は、前記複数のリング状マグネットが軸方向にオーバラップして配置されると共に、該軸方向にオーバラップしている範囲で前記連結部が前記複数のリング状マグネットを連結している請求項６記載の歯車機構。
8. 前記固定手段は、前記連結部に前記貫通孔又は前記固定用突起を設けて構成されている請求項６又は請求項７記載の歯車機構。
9. 前記マグネット部材は、重心が前記歯車の回転軸の回転軸線に一致するように該歯車に固定されている請求項１〜請求項８の何れか１項記載の歯車機構。
10. モータ部と、
    請求項１〜請求項９の何れか１項記載の歯車機構が、前記モータ部の回転を減速して前記出力軸に伝達する減速機構として適用されて構成された減速部と、
    を備え、前記出力軸に連結される被駆動部を駆動するための減速機付モータ。

Images