JP5044438B2 - 減速機構付きモータ - Google Patents

Description

本発明は、減速機構付きモータに関し、例えば、車両用ワイパ装置のワイパモータに利用して有効なものに関する。

車両用ワイパ装置の駆動源としては、減速機構付きモータの一例であるワイパモータが多く用いられている。
従来のワイパモータとして、モータ部と、モータ部の回転を減速し出力軸に出力する減速機構部と、モータ部に連結され減速機構部を収容する有底状のギヤケースと、ギヤケースに設けられ出力軸を回転自在に支承する軸受部と、出力軸を軸受部の端面で回転自在に保持するプッシュナットと、を備えたものがある。

プッシュナット（孔付きファスナとも称される。）は金属が使用されて円錐台リング形状に形成されており、リングの内側周縁部は出力軸外周面に係合する（食い込む）係合面を形成している。プッシュナットは出力軸の硬度よりも大きな硬度に形成されている。例えば、特許文献１参照。
特表平９−５０３５７５号公報

ワイパモータの出力軸は先端部にワイパアームやリンクを固定する必要があるために、先端部にテーパセレーション部が設けられている。このテーパセレーション部を硬度が高いワイパアームやリンクに確実に食い込ませるために、テーパセレーション部には熱処理を施して、硬度を高めている。

しかしながら、この出力軸にプッシュナットを圧入する際に、テーパセレーション部外径とプッシュナット内側周縁部との摺動摩擦により、テーパセレーション部の外径を損傷させてしまうために、ワイパアームやリンク固定力が低下する危惧がある。
また、テーパセレーション部の硬度が高い場合には、プッシュナットの内側周縁部が摩耗するために、プッシュナットの保持力が低下する危惧がある。

本発明の目的は、プッシュナットの保持力の低下を防止することができる減速機構付きモータを提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）モータ部と、
該モータ部の回転を減速し、出力軸に出力する減速機構部と、
前記モータ部に連結され、前記減速機構部を収容する有底状のギヤケースと、
該ギヤケースに設けられ前記出力軸を回転自在に支承する軸受部と、
前記出力軸を前記軸受部の端面で回転自在に保持するプッシュナットと、
を備えた減速機構付きモータであって、
前記出力軸は、その先端側に加工された硬化部と、
該硬化部と前記軸受部端面との間で前記プッシュナットを保持する保持部と、
前記軸受部に回転自在に支承される支承部と、を備えており、
前記プッシュナットは内径が前記硬化部の外径よりも大きく、前記保持部の外径よりも小さく設定されている、
ことを特徴とする減速機構付きモータ。
（２）前記硬化部は、前記保持部の外径よりも小さく形成された逃げ部と、該逃げ部の先端側に形成されたテーパセレーションである前記（１）の減速機構付きモータ。
（３）前記硬化部は、熱処理されている前記（１）（２）の減速機構付きモータ。

前記（１）によれば、プッシュナットを出力軸に圧入する際に、プッシュナット内側周縁部が出力軸外周部に接触するのを防止することができるので、プッシュナットの保持力の低下を防止することができる。
前記（２）によれば、保持部の先端に形成され、保持部の外径よりも小さい外径を有する逃げ部を設けることでプッシュナット内側周縁部の摩耗を防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る減速機構付きモータは、車両のワイパ装置に使用されるワイパモータとして構成されている。

図１に示されているように、ワイパモータ１１はモータ部であるモータ本体１２に減速機１３が固定されて１つのユニットとされた減速機構付きモータとなっており、図示しない車両に設けられるワイパ装置の駆動源として用いられる。

モータ本体１２は所謂ブラシ付き直流モータとして構成されている。モータ本体１２は鋼板により底付き円筒状に形成されるモータヨーク１２ａと、モータヨーク１２ａに回転自在に支持される回転軸１２ｂとを備えおり、図示しないバッテリ（電源）から供給される直流電流により作動して回転軸１２ｂが回転するようになっている。
なお、本実施の形態においては、モータ本体１２としてブラシ付き直流モータが用いられているが、これに限らず、ブラシレス直流モータ等のような他の形式のモータを用いるようにしてもよい。

一方、減速機１３はギヤボックス１４を備えており、このギヤボックス１４の内部には減速機構１５が収容されている。
ギヤボックス１４はボックス本体としてのギヤケース１６と、ギヤケース１６を閉塞する蓋体としてのギヤカバー１７とを備えており、これらを組み合わせることによりギヤボックス１４が構成されている。
図２および図４に示されているように、ギヤケース１６はアルミニウム合金によりバスタブ状に形成されており、その一側部においてモータヨーク１２ａに固定されている。

図２に示されているように、モータ本体１２の回転軸１２ｂは、モータヨーク１２ａから突出してギヤケース１６すなわちギヤボックス１４に回転自在に収容されており、回転軸１２ｂのギヤボックス１４に収容される部分における外周面にはウォーム１５ａが一体的に形成されている。
モータ本体１２が作動すると、ウォーム１５ａは回転軸１２ｂと共に、回転するようになっている。
また、ギヤケース１６には出力軸１８に固定されたウォームホイル１５ｂが回転自在に収容されており、このウォームホイル１５ｂとウォーム１５ａとが噛み合わされてギヤケース１６の内部にはウォームギヤ機構つまり減速機構１５が構成されている。
これにより、モータ本体１２が作動して回転軸１２ｂが回転すると、その回転は減速機構１５により所定の回転数にまで減速されて出力軸１８から出力される。

図３に示されているように、ギヤカバー１７は樹脂材料が使用されて蓋状に形成されており、ギヤケース１６の開口部に組み合わされてギヤケース１６を閉塞するようになっている。
図１に示されているように、ギヤカバー１７には複数のフィンを備えたアルミニウム合金製のヒートシンク２１が設けられており、ギヤカバー１７の外面部分の略半分はヒートシンク２１により占められている。

また、図３に示されているように、ギヤカバー１７の裏面にはヒートシンク２１と対向するように制御基板２２が固定されている。制御基板２２はプリント配線基板上にＣＰＵやメモリ、ＦＥＴ等の複数の電子部品が搭載されており、マイクロコンピュータとしての機能を有する所謂マザーボードとなっている。
制御基板２２は、ギヤカバー１７がギヤケース１６に固定されることにより、ギヤボックス１４に収容されるとともに、固定されるようになっている。
制御基板２２は図示しない給電線によりモータ本体１２に接続されるとともに、図示しない給電線によりギヤカバー１７に設けられたコネクタ２３（図１参照）を介して図示しないワイパスイッチや図示しないバッテリ（電源）に接続されている。制御基板２２はワイパスイッチからの指令信号に応じてモータ本体１２に直流電流を供給して作動制御を行うようになっている。

図１に示されているように、ギヤケース１６とギヤカバー１７との組み合わせ部分には、所定の間隔を空けて３つの固定部２４が設けられている。これらの固定部２４にはそれぞれ締結部材としてのクリップ２５が装着されており、これらのクリップ２５から固定部２４に締結力が加えられて、ギヤケース１６とギヤカバー１７とが互いに固定されるようになっている。

図３および図４に示されているように、出力軸１８には先端部から順に、雄ねじ部３１、テーパセレーション部３２、逃げ部３３、保持部３４、支承部（以下、ジャーナル部という。）３５が形成されている。
また、テーパセレーション部３２と逃げ部３３のテーパセレーション部３２付近とには、熱処理が施されることによって硬度が高められた硬化部（図４の散点領域参照）３６が形成されている。硬化部３６は、テーパセレーション部３２を硬度が高いワイパアームやリンクに確実に食い込ませるために、テーパセレーション部３２に形成される。
逃げ部３３は外径が、テーパセレーション部３２の最大外径と等しく、保持部３４の外径よりも小さく形成されている。保持部３４は外径が、ジャーナル部３５の外径に対して小さいか、もしくは等しく形成されており、逃げ部３３よりも大きく形成されている。逃げ部３３は保持部３４を一定深さ切削加工することにより、形成することができる。
本実施形態の硬化部３６は、予め出力軸１８の先端側に逃げ部３３を形成し、逃げ部３３の先端にテーパセレーション部３２を成形した後に、逃げ部３３およびテーパセレーション部３２を熱処理し硬化させている。

図３および図４に示されているように、ギヤケース１６は底壁中央部に円筒形状の軸受部４０を設けられており、軸受部４０内には円筒形状の軸受メタル４１が嵌入されている。軸受メタル４１内には出力軸１８のジャーナル部３５が回転自在に嵌入されており、軸受部４０は軸受メタル４１を介して出力軸１８を回転自在に支承している。
出力軸１８は雄ねじ部３１、テーパセレーション部３２、逃げ部３３および保持部３４が、軸受部４０の先端開口から突き出しており、保持部３４にはワッシャ４２を介してプッシュナット４３が圧入されている。
ワッシャ４２は耐摩耗性を有する材料が使用されて円形リング形状に形成されている。ワッシャ４２は内径を出力軸１８のジャーナル部３５よりも大径に形成されている。
プッシュナット４３は弾性を有する金属が使用されて円錐台リング形状に形成されており、円錐台リング形状の大径側端部には鍔部４４が形成されている。プッシュナット４３の内側周縁部は保持部３４外周面に係合する（食い込む）係合面４５を形成している。プッシュナット４３は内径を、硬化部３６すなわちテーパセレーション部３２および逃げ部３３の外径よりも大きく、保持部３４の外径よりも小さく形成されている。

ここで、プッシュナット４３を出力軸１８に圧入する作業を説明する。
図４（ａ）に示されているように、出力軸１８の保持部３４にＯリング（円環状シールゴム）４６およびワッシャ４２が嵌合された後に、プッシュナット４３が鍔部４４側を先方にした状態で、保持部３４に相対的に圧入される。
この際に、プッシュナット４３は内径を硬化部３６すなわちテーパセレーション部３２および逃げ部３３の外径よりも大きく形成されているので、プッシュナット４３内側周縁部の係合面４５が硬化部３６外周部に接触するのを防止することができる。したがって、硬化部３６およびプッシュナット４３の係合面４５を損傷させてしまうのを防止することができるので、プッシュナットの保持力が低下するのを未然に防止することができる。

図４（ｂ）に示されているように、プッシュナット４３が保持部３４の奥まで圧入されると、プッシュナット４３の係合面４５が保持部３４外周面に食い込んだ状態になるとともに、プッシュナット４３の鍔部４４端面がワッシャ４２を軸受部４０の外側端面に押し付けた状態になる。
その結果、出力軸１８はプッシュナット４３とウォームホイル１５ｂとで軸受部４０を挟み込んだ状態になるため、軸方向の移動を規制された状態になる。

この後に、テーパセレーション部３２にワイパアームまたはリンク（図示せず）が嵌合されるとともに、雄ねじ部３１にナット（図示せず）がねじ込まれる。
ナットが雄ねじ部３１に奥までねじ込まれると、ワイパアームまたはリンクの嵌合面にテーパセレーション部３２が食い込むために、ワイパアームまたはリンクは出力軸１８に確実に固定される。

次に、前記構成に係るワイパモータの作用および効果を説明する。

モータ本体１２が作動して回転軸１２ｂが回転すると、その回転は減速機構１５により所定の回転数にまで減速されて出力軸１８から出力され、ワイパアームまたはリンクを作動させる。
この際に、出力軸１８に軸方向の力が作用したとしても、出力軸１８は軸方向の移動を規制されているので、減速機構１５の作動は適正に維持することができる。
万一、出力軸１８に軸受部４０内に引き込む強い力が作用した場合には、プッシュナット４３が圧縮する方向に撓むことにより、強い力を吸収するために、減速機構１５等の故障は未然に防止することができる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

（１）外径がプッシュナット内径よりも小さい逃げ部を出力軸先端部に設けることにより、プッシュナットを出力軸の保持部に圧入する際に、プッシュナット内側周縁部の係合面が出力軸先端部の硬化部外周部に接触するのを防止することができるので、硬化部およびプッシュナットの係合面が損傷されるのを防止することができ、その結果、プッシュナットの保持力が低下するのを未然に防止することができる。

（２）非摺動部である出力軸先端部に逃げ部を形成することにより、逃げ部形成後の研磨仕上げ加工等による面粗度の確保を必要としないので、製造コストの増加を抑制することができる。

なお、本発明は前記実施の形態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に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、軸受メタルやワッシャは省略してもよい。

前記実施の形態においては、ワイパモータに適用した場合について述べてが、本発明はこれに限らず、車両用のパワーウインド装置やサンルーフ装置等に使用される減速機構付きモータ全般に適用することができる。

本発明の一実施の形態であるワイパモータを示す斜視図である。 ギヤカバーを外した状態を示す正面図である。 側面断面図である。 プッシュナットを出力軸に圧入する作業を示す各断面図であり、（ａ）は圧入途中を示しており、（ｂ）は圧入後を示している。

符号の説明

１１ ワイパモータ（減速機構付きモータ）
１２ モータ本体
１２ａ モータヨーク
１２ｂ 回転軸
１３ 減速機
１４ ギヤボックス
１５ 減速機構
１５ａ ウォーム
１５ｂ ウォームホイル
１６ ギヤケース
１７ ギヤカバー
１８ 出力軸
２１ ヒートシンク
２２ 制御基板
２３ コネクタ
２４ 固定部
２５ クリップ（締結部材）
３１ 雄ねじ部
３２ テーパセレーション部
３３ 逃げ部
３４ 保持部
３５ ジャーナル部（支承部）
３６ 硬化部
４０ 軸受部
４１ 軸受メタル
４２ ワッシャ
４３ プッシュナット
４４ 鍔部
４５ 係合面
４６ Ｏリング

Claims (3)

1. モータ部と、
   該モータ部の回転を減速し、出力軸に出力する減速機構部と、
   前記モータ部に連結され、前記減速機構部を収容する有底状のギヤケースと、
   該ギヤケースに設けられ前記出力軸を回転自在に支承する軸受部と、
   リング形状に形成され前記出力軸を前記軸受部の端面で回転自在に保持するプッシュナットと、
   を備えた減速機構付きモータであって、
   前記出力軸は、その先端側に加工された硬化部と、
   該硬化部と前記軸受部端面との間で前記プッシュナットを保持する保持部と、
   前記軸受部に回転自在に支承される支承部と、を備えており、
   前記硬化部は、前記保持部の外径よりも小さく形成された逃げ部と、該逃げ部の先端側に形成されたテーパセレーション部と、を備え、
   前記プッシュナットは内径が前記逃げ部および前記テーパセレーション部の外径よりも大きく、前記保持部の外径よりも小さく設定され、前記プッシュナットの内周縁部は前記保持部の外周面に係合している、
   ことを特徴とする減速機構付きモータ。
2. 前記保持部の外径は前記支承部よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１記載の減速機構付きモータ。
3. 前記硬化部は、前記出力軸に前記逃げ部を形成し、前記逃げ部の先端側に前記テーパセレーション部を成形した後に、前記逃げ部およびテーパセレーション部を熱処理して硬化されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の減速機構付きモータ。
   

Images