JP5139040B2 - 減速機構付き電動モータ - Google Patents

Description

本発明は、減速機構ケースの壁面に設けた支軸に歯車を回動自在に支持した減速機構付き電動モータに関する。

自動車のワイパ装置やパワーウインド装置などのアクチュエータとして、モータ本体と減速機構を一体化した減速機構付き電動モータが使用されている。この種のモータは、軽量化の要請が強く、減速機構の歯車に樹脂製のものを用いている。例えば、特許文献１に示すパワーウインドモータでは、減速機構ケースの壁部に設けた支軸に樹脂製のウォームホイールを回動自在に支持し、これにウォームを噛合させた減速機構を設けてある。
特開２００６−３２０１５１号公報

このパワーウインドモータでは、減速機構ケースの支軸に嵌装されるウォームホイールの円筒状ボス部の端面が減速機構ケースの壁部に押し付けられながら回転するが、その摺動性を円滑にするためにボス部端面と減速機構ケースとの間にグリスが塗布されている。そのため、パワーウインドモータの回転駆動に伴い、グリスが周囲に飛散すると、ボス部と減速機構ケースのいずれかの部品が磨耗し、円滑な動作が害されたり、異音が発生したりする原因となる恐れがある。

本発明の目的は、グリス切れによる部品の磨耗を生じにくくすることにある。

本発明の減速機構付き電動モータは、一端が開口する有底筒状に形成されるモータケースと、該モータケース内に回転自在に軸支される回転子とからなるモータ本体と、該モータ本体に連結されるとともに、前記回転子の軸心と直交する方向に出力部を有し、内部に減速機構が収容される減速機構ケースと、該減速機構ケースの前記出力部の軸方向一方側の壁面に設けた支軸に回動自在に支持され、前記回転子の回転を減速して出力部に出力する歯車とを備えた減速機構付き電動モータであって、前記歯車には、前記支軸と摺接する摺接部の軸方向端面に設けられる溝部と、前記歯車の外周面に設けられた歯部に近接した第２の溝部とが設けられ、前記各溝部を前記減速機構ケースの壁面に対向するよう配置し、前記第２の溝部を、前記歯部における前記摺接部側から前記歯部の歯面までの略中間部まで設けたことを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記減速機構ケースの壁面には、前記溝部と対向するリング状の係止段部と、前記第２の溝部と対向するリング状の突起とが設けられていることを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記各溝部は前記支軸の中心から放射状に延びるスリットであることを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記スリットは前記支軸の周方向に略等間隔で複数個配置されていることを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記歯車は前記支軸と摺接する摺接部と歯部との間が薄肉円板状の連結部で連結されたものであって、前記溝部は、前記支軸との摺接部から前記連結部に至るよう成形されていることを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記歯車と前記減速機構ケースとは樹脂材料を用いて成形されていることを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記減速機構付き電動モータは前記出力部の正逆回転によって車両の窓を開閉する窓開閉用モータであることを特徴とする。

本発明によれば、支軸と摺接する摺接部の軸方向端面に溝部が設けられるので、摺接部の軸方向端面に塗布されたグリスは、溝部内に保持され、グリス切れによるボス部や減速機構の壁面の磨耗が生じにくくなり、減速機構の耐久性の向上に役立つ。

また、本発明によれば、歯車の歯部に近接して第２の溝部が設けられるので、歯車の歯部付近に塗布されたグリスも、この第２の溝部内に保持され、グリス切れによる歯部や減速機構の壁面の磨耗が生じにくくなり、減速機構の耐久性の向上に役立つ。

また、本発明によれば、各溝部を支軸の中心から放射状に延びるスリットとしたので、塗布されたグリスを効果的に保持することが可能となる。

また、本発明によれば、スリットを支軸の周方向に略等間隔で複数個配置するようにしたので、塗布されたグリスを均等に保持することが可能となる。

また、本発明によれば、支軸と摺接する摺接部と歯部との間が薄肉円板状の連結部で連結された歯車においては、溝部を支軸との摺接部から連結部に至るよう成形するので、歯車の形状に係わらず、グリスを効果的に保持することが可能となる。

また、本発明によれば、第２の溝部を歯部における連結部側から歯部の歯面までの略中間部まで設けるようにしたので、歯部の成形やその機能に影響を及ぼすことなく、グリスを保持する溝を設けることが可能となる。

また、本発明によれば、歯車と減速機構ケースとを樹脂材料を用いて成形した場合においても、グリス切れによる磨耗を効果的に防止することが可能となる。

また、本発明によれば、減速機構付き電動モータを出力部の正逆回転によって車両の窓を開閉するための窓開閉用モータとした場合においても、窓の開閉を円滑に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の減速機構付き電動モータの実施形態であるパワーウインドモータの断面図、図２は図１のI−I線断面図、図３は図１に示したギヤハウジングの斜視図である。

このパワーウインドモータ１１はモータ本体１２と減速機構１３を備え、これらを有底筒状のモータケース（ヨーク）１４と樹脂製の減速機構ケース（ギヤハウジング）１５に収容してある。モータケース１４の内面にはマグネット１６が固着してあり、その内側に回転子としてのアマチュア１７が回転自在に軸支されている。アマチュア１７は回転軸１８を備え、その先端を減速機構ケース１５内に突出させてある。アマチュア１７のコイルは回転軸１８に固定された整流子２０を構成する各セグメントに接続され、整流子２０にはモータケース１４と減速機構ケース１５の間に設けられたブラシホルダ１９の各ブラシ１９ａが摺接することによって電流が供給され、アマチュア１７がマグネット１６との間で電磁力を生じて回転する。減速機構１３は、回転軸１８に一体的に設けられたウォーム２１と、減速機構ケース１５の壁面としての底壁２４ａの支軸２２に支持されてウォーム２１と噛合するウォームホイール２３とからなる。

減速機構ケース１５は、図３に示すように有底筒状のウォームホイール収容部２４を備え、その底壁２４ａの中央には、大径部２２ａと小径部２２ｂとかなる支軸２２を立設してある。支軸２２の大径部２２ａと小径部２２ｂの双方には、肉盗み部２５ａ，２５ｂ，２５ｃが設けられており、肉盗み部２５ａは大径部２２ａの減速機構ケース１５の開口の下側に、肉盗み部２５ｂは大径部２２ａの開口の上側に、肉盗み部２５ｃは減速機構ケース１５の開口の上側に向けてそれぞれ形成され、減速機構ケース１５を樹脂成形する際に樹脂の収縮によるヒケの発生を防止している。さらに、ウォームホイール収容部２４の底壁２４ａには、ウォームホイール２３の摺接部としてのボス部２３ａの端面に当接すべく支軸２２の大径部２２ａに隣接配置されたリング状の係止段部２４ｂと、ウォームホイール２３の歯部２３ｃの軸方向端面と対向するリング状の突起２４ｃとが形成されている。そして、ウォームホイール収容部２４の周壁２４ｄの開口にリング状のリッド２６を装着して、その内周側の開口部に設けられたシール部材２７をウォームホイール２３の出力部２３ｅに弾性的に当接させることでパワーウインドモータ１１の内外間をシールしている（図２参照）。

減速機構ケース１５の底壁２４ａに立設された支軸２２における小径部２２ｂの大径部２２ａ寄りの位置には、Ｏリング２９が軽挿入されており、ウォームホイール２３の出力部２３ｅの内面に設けられた段部２３ｌにおいて弾性的に当接することで、支軸２２の小径部２２ｂと出力部２３ｅの摺接面から侵入した雨水がパワーウインドモータ１１内部にまで浸入することを防止している。

図４は図１に示したウォームホイール２３の斜視図、図５は図４のウォームホイール２３を裏側から見た図である。図６（ａ）は図４のウォームホイールを矢印Ａ方向からから見た図、（ｂ）は（ａ）のII−II線断面図、（ｃ）は（ａ）のIII−III線拡大断面図である。図７（ａ）は図６（ａ）の背面図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV線断面図である。

ウォームホイール２３は、炭素繊維等の強化繊維を含有する樹脂で成形されている。このウォームホイール２３は、支軸２２の大径部２２ａに挿通されるボス部２３ａと、外周面に歯面２３ｂが形成された歯部２３ｃと、歯部２３ｃとボス部２３ａとの軸方向中間部位を径方向に連結する薄肉円板状の連結部２３ｄと、支軸２２の小径部２２ｂに挿通されるようボス部２３ａから延設された出力部２３ｅと、出力部２３ｅの先端部に形成されたピニオン２３ｆとを備えている。

連結部２３ｄの軸方向両面には、ボス部２３ａと歯部２３ｃとを連結する複数の補強リブ２３ｇが等間隔で放射状に形成されている。そして、これら補強リブ２３ｇを連結部２３ｄの軸方向両面で周方向に半ピッチだけオフセットさせることで、少ない本数の補強リブ２３ｇで歯部２３ｃの強度バランスが確保できるようにされている。さらに、連結部２３ｄの軸方向両面には、補強リブ２３ｇよりも高さの小さい小リブ２３ｈが補強リブ２３ｇの軸方向反対側に位置するよう形成されている。つまり、連結部２３ｄの軸方向両面には、補強リブ２３ｇと小リブ２３ｈを周方向に対して等間隔で交互に配置してある。

ボス部２３ａと歯部２３ｃの連結部２３ｄ側に対向する面には、各小リブ２３ｈの両端から斜めに立ち上がるテーパー部２８が形成されている（図６（ｃ）参照）。なお、ウォームホイール２３の出力部２３ｅには樹脂成形時におけるこの部位のヒケ発生防止用の肉盗み部２３ｉを設けてある。

ボス部２３ａのギヤハウジング底壁２４ａ側の端面には、図５に示すように溝部としての放射状のスリット（グリス溜り部）２３ｊが周方向に等間隔で放射状に複数個形成されており、その一端は内周側のテーパー部２３ｋまで達している。さらに、歯部２３ｃのギヤハウジング底壁２４ａ側の端面にも第２の溝部としてのスリット２３ｍが放射状に形成されている。このスリット２３ｍは、歯部２３ｃにおける連結部２３ｄ側、つまりボス部２３ａ側から歯部２３ｃにまで突き抜けることなく、ボス部２３ａ側から歯部２３ｃの歯面２３ｂまでの略中間部までとされており、これにより、歯面２３ｂの精度を悪化させることなくスリット２３ｍを形成することが可能となっている。

ボス部２３ａと歯部２３ｃの各スリット２３ｊ,２３ｍは小リブ２３ｈの延長線上に配置されている。なお、本実施の形態では、ボス部２３ａ側のスリット２３ｊをボス部２３ａの軸方向端面にのみに形成しているが、ウォームホイール２３のボス部２３ａが減速機構ケース１５の大径部２２ａと摺接する摺接面にまで延長させて形成するようにしてもよい。

このウォームホイール２３では、連結部２３ｄの軸方向両面で補強リブ２３ｇの反対側に位置するよう高さの小さい小リブ２３ｈが形成され、この小リブ２３ｈがボス部２３ａと歯部２３ｃとの間で均一に作用する梁として作用し、これによってボス部２３ａと歯部２３ｃの真円度が向上し、成形精度を高めることができる。また、この小リブ２３ｈは補強リブ２３ｇよりも低く形成されているので、必要最小限の樹脂材をもって構成できる。

さらに、ボス部２３ａと歯部２３ｃの連結部２３ｄ側に対向する面には、小リブ２３ｈの両端から斜めに立ち上がるテーパー部２８を形成してあるので、ボス部２３ａと歯部２３ｃの強度向上に役立つ。

ところで、このパワーウインドモータ１１は減速機構ケース１５から突出するウォームホイール２３の出力部２３ｅに一体的に形成されたピニオン２３ｆを動力伝達機構（図示せず）を介して車両のウインドガラスを昇降させるように構成されている。ウォームホイール２３はボス部２３ａの軸方向端面を減速機構ケース１５の底壁２４ａに形成されたリング状の係止段部２４ｂに摺接するよう回転するので、ボス部２３ａと係止段部２４ｂとの対向する面にグリスを塗布して摺動抵抗を小さくしている。そして、ウォームホイール２３の回転駆動にともなって、グリスが周囲に飛散することがあっても、スリット２３ｊ内にグリスが保持されるので、グリス切れによるボス部２３ａや係止段部２４ｂの磨耗が生じにくくなり、耐久性の向上に役立つ。

さらに、パワーウインドモータ１１にピニオン２３ｆ側から荷重が逆入力された場合に、支軸２２が樹脂製であることで支軸２２が傾くことがあり、そうするとウォームホイール２３も傾いて、歯部２３ｃの端面が減速機構ケース１５の突起２４ｃに押し付けられることがあるが、ここにもグリス溜り部としてのスリット２３ｍを設けてあるので、グリス切れによる歯部２３ｃや底壁２４ａの磨耗が生じにくくなり、耐久性の向上に役立つ。

ところで、このウォームホイール２３では、スリット２３ｊ,２３ｍからグリスをウォームホイール２３の摺動面に供給してウォームホイール２３の磨耗を防止しているが、一般的にウォームホイール２３と減速機構ケース１５の材質は、同じ樹脂材料であってもその使用目的や成形性から異なる材料が用いられているため、長期にわたるウォームホイール２３の回転駆動によって、次第にいずれかが先に磨耗することになる。そこで、ウォームホイール２３を減速機構ケース１５よりも磨耗し易い（硬度の低い）材料を選定しておくことで、仮にウォームホイール２３が磨耗したとしても、ウォーム２１との噛み合いは維持されることになって、減速機構１３の動作に支障をきたす事が避けられる。この場合、例えば、ウォームホイール２３の材料としてＰＯＭ（ポリアセタール、旭化成製）を、減速機構ケース１５の材料としてＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート、ポリプラスチック社製）を使用することでその効果が期待できる。

図８はダンパ内蔵型のウォームホイールを示す斜視図、図９は図８のウォームホイールを裏側からみた図、図１０はウォームホイールを構成する歯車本体の斜視図、図１１は図８のウォームホイールの断面図で、図１０のV−V線の位置に対応するもの、図１２は図８のウォームホイールの断面図で、図１０のVI−VI線の位置に対応するものである。

このウォームホイール３０は、ボス部３０ａを備えた有底筒状の歯車本体３０ｂと、歯車本体３０ｂの開口を閉塞するフランジ３０ｃを備えた出力部材３０ｄとからなる。歯車本体３０ｂの内部は図１０に示すように径方向に延びる３つの隔壁３０ｅによって扇形の空間３０ｓが区画されており、各空間３０ｓにはゴムダンパ３１が収容されている。出力部材３０ｄは、フランジ３０ｃの歯車本体３０ｂ内部側面に突起３０ｔが３個設けられ、これら各突起３０ｔがゴムダンパ３１を介して隔壁３０ｅと係合するよう歯車本体３０ｂと連結してある（図１２参照）。なお、前述の実施の形態と同様に、歯部３０ｆには歯面３０ｇが形成され、出力部材３０ｄにはピニオン３０ｈが一体的に形成されている。

歯車本体３０ｂの底壁３０ｉは、図９に示すように、ボス部３０ａの端面と面一に連ねてあり、このボス部３０ａの端面に放射状のスリット（グリス溜り部）３０ｊを周方向に等間隔で複数個形成してある。さらに、歯部３０ｆにはボス部３０ａ側のスリット３０ｊの延長線上に位置してスリット３０ｋが形成されている。なお、３０ｌ，３０ｍは歯車本体３０ｂの歯部３０ｆに近接して円環状に設けられた溝であり、この溝３０ｌ，３０ｍによってウォーム２１とウォームホイール２３との間で偏荷重が作用した場合に歯面３０ｇが撓むことで、ウォームホイール３０の破損を防止することができる。また、スリット３０ｋは溝３０ｍの径方向内外側に設けられている。

このウォームホイール３０も、図４のウォームホイール２３と同様にして図３の減速機構ケース１５に組み付けられる。つまり、ウォームホイール３０は、歯部３０ｆの軸方向端面をギヤハウジング１３の底壁２４ａの突起２４ｃに対向させるとともに、ボス部３０ａの端面を係止段部２４ｂに押し付けるよう回転するので、図４のウォームホイール２３と同様の効果が期待できる。

本発明は以上の実施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変更可能であることはいうまでもない。例えば、図４のウォームホイール２３では、周方向に高さの異なる補強リブ２３ｇと小リブ２３ｈを配置してあるが、図１３に示すように同じ高さの補強リブ２３ｇを配置してもよい。なお、その他の構成要素は図４と同一であるので、同一符号を付してある。

本発明の減速機構付き電動モータの実施形態であるパワーウインドモータの断面図である。 図１のI−I線断面図である。 図１に示したギヤハウジングの斜視図である。 図１に示したウォームホイールの斜視図である。 図４のウォームホイールを裏側から見た図である。 （ａ）は図４のウォームホイールを矢印Ａ方向からから見た図、同（ｂ）は（ａ）のII−II線断面図、（ｃ）は（ａ）のIII−III線拡大断面図である。 （ａ）は図６（ａ）の背面図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV線断面図である。 ダンパ内蔵型のウォームホイールを示す斜視図である。 図９は図８のウォームホイールを裏側からみた図である。 図８に示したウォームホイールを構成する歯車本体の平面図である。 図８のウォームホイールの断面図で、図１０のV−V線の位置に対応するものである。 図８のウォームホイールの断面図で、図１０のVI−VI線の位置に対応するものである。 図４の変形例を示す図である。

符号の説明

１１ パワーウインドモータ
１２ モータ本体
１３ 減速機構
１４ モータケース（ヨーク）
１５ 減速機構ケース（ギヤハウジング）
１６ マグネット
１７ アマチュア
１８ 回転軸
１９ ブラシホルダ
１９ａ ブラシ
２０ 整流子
２１ ウォーム
２２ 支軸
２２ａ 大径部
２２ｂ 小径部
２３ ウォームホイール
２３ａ ボス部
２３ｂ 歯面
２３ｃ 歯部
２３ｄ 連結部
２３ｅ 出力部
２３ｆ ピニオン
２３ｇ 補強リブ
２３ｈ 小リブ
２３ｉ 肉盗み部
２３ｊ スリット
２３ｋ テーパー部
２３ｌ 段部
２３ｍ スリット
２３ｎ 内周面
２４ ウォームホイール収容部
２４ａ 底壁
２４ｂ 係止段部
２４ｃ 突起
２４ｄ 周壁
２５ａ 肉盗み部
２５ｂ 肉盗み部
２５ｃ 肉盗み部
２６ リッド
２７ シール部材
２８ テーパー部
２９ Ｏリング
３０ ウォームホイール
３０ａ ボス部
３０ｂ 歯車本体
３０ｃ フランジ
３０ｄ 出力部材
３０ｅ 隔壁
３０ｆ 歯部
３０ｇ 歯面
３０ｈ ピニオン
３０ｉ 底壁
３０ｊ スリット
３０ｋ スリット
３０ｌ 溝
３０ｍ 溝
３０ｓ 空間
３０ｔ 突起
３１ ゴムダンパ

Claims (7)

1. 一端が開口する有底筒状に形成されるモータケースと、該モータケース内に回転自在に軸支される回転子とからなるモータ本体と、
   該モータ本体に連結されるとともに、前記回転子の軸心と直交する方向に出力部を有し、内部に減速機構が収容される減速機構ケースと、
   該減速機構ケースの前記出力部の軸方向一方側の壁面に設けた支軸に回動自在に支持され、前記回転子の回転を減速して出力部に出力する歯車とを備えた減速機構付き電動モータであって、
   前記歯車には、前記支軸と摺接する摺接部の軸方向端面に設けられる溝部と、前記歯車の外周面に設けられた歯部に近接した第２の溝部とが設けられ、前記各溝部を前記減速機構ケースの壁面に対向するよう配置し、前記第２の溝部を、前記歯部における前記摺接部側から前記歯部の歯面までの略中間部まで設けたことを特徴とする減速機構付き電動モータ。
2. 請求項１記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記減速機構ケースの壁面には、前記溝部と対向するリング状の係止段部と、前記第２の溝部と対向するリング状の突起とが設けられていることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
3. 請求項１または請求項２記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記各溝部は前記支軸の中心から放射状に延びるスリットであることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
4. 請求項３記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記スリットは前記支軸の周方向に略等間隔で複数個配置されていることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記歯車は前記支軸と摺接する摺接部と歯部との間が薄肉円板状の連結部で連結されたものであって、前記溝部は、前記支軸との摺接部から前記連結部に至るよう成形されていることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記歯車と前記減速機構ケースとは樹脂材料を用いて成形されていることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記減速機構付き電動モータは前記出力部の正逆回転によって車両の窓を開閉する窓開閉用モータであることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
   

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