JP7060448B2 - ギア、および減速機付きモータ - Google Patents

Description

本発明は、ギア、および減速機付きモータに関する。

例えば、出力軸等の軸部材の回転を伝達するために、軸部材にギアを設ける場合がある。また、ギアの回転位置を検出するために、このギアの厚さ方向の一方側に、コンタクタのコンタクトプレートを配置する場合がある。
このように、ギアの一方側の端面にコンタクトプレートが配置されているので、コンタクタによりギアの回転位置を検出することが可能になる。この結果、例えば、車両等に設けられたワイパを駆動するための装置では、コンタクタの検出結果に基づいて、ワイパのオートストップ位置（ギアの停止位置）を決定することが可能になる。

国際公開第２０１６／０７２００８号

ところで、従来のギアでは、コンタクタとギアとを滑らかに摺接させるために、コンタクトプレートが取り付けられた状態で、ギアの厚さ方向の一方向側の端面とコンタクトプレートの表面とがほぼ同一平面となるように形成する必要があった。このため、ギアを補強するためのリブは、ギアの厚さ方向の他方側の端面に形成される。このように構成すると、ギアの軸方向の位置により体積の偏りが生じる。この隔たりは、ギアを、例えば射出成形により形成する際に、ギアの位置により樹脂材料の収縮量の偏りの要因となる。樹脂材料の収縮量の偏りによってギアの寸法精度がばらつくことで、ギアにおける歯部の噛み合いが悪くなるおそれがあった。

本発明は、成形精度のよい形状とすることで、歯部の噛み合いが良いギア、および減速機付きモータを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るギアは、円盤状の平板部と、前記平板部における径方向外側の全周にわたって連結部を介して形成された歯部と、を有する樹脂製のギアであって、前記平板部には、前記平板部の回転位置を検出するコンタクタのコンタクトプレートが配置され、前記平板部のうち、前記平板部の厚さ方向の一方側を向く第１端面は平滑に形成されるとともに、前記厚さ方向の他方側を向く第２端面には、前記他方側に突出するリブが形成され、前記リブは、前記他方側から見た平面視で前記径方向に沿って放射状に延び、前記平板部の前記第１端面は、前記歯部における前記厚さ方向の一方側の端部よりも前記厚さ方向の他方側に位置し、前記連結部は、前記歯部における前記厚さ方向の中間部に位置し、かつ前記リブにおける前記厚さ方向の他方側の端部より、前記厚さ方向の一方側に位置しているとともに、前記平板部の前記第１端面よりも前記厚さ方向の他方側に向けて窪んだ凹部を有しており、前記コンタクトプレートは、前記第１端面に配置されて焼結金属により形成されていることを特徴とする。
本発明に係るギアは、円盤状の平板部と、前記平板部における径方向外側の全周にわたって連結部を介して形成された歯部と、を有する樹脂製のギアであって、前記平板部には、前記平板部の回転位置を検出するコンタクタのコンタクトプレートが配置され、前記平板部のうち、前記平板部の厚さ方向の一方側を向く第１端面は平滑に形成されるとともに、前記厚さ方向の他方側を向く第２端面にのみ、前記他方側に突出するリブが形成され、前記リブは、前記他方側から見た平面視で前記径方向に沿って放射状に延び、前記平板部の前記第１端面は、前記歯部における前記厚さ方向の一方側の端部よりも前記厚さ方向の他方側に位置し、前記連結部は、前記歯部における前記厚さ方向の中間部に位置し、かつ前記リブにおける前記厚さ方向の他方側の端部より、前記厚さ方向の一方側に位置しているとともに、前記平板部の前記第１端面よりも前記厚さ方向の他方側に向けて窪んだ凹状の液溜まり部を有しており、前記コンタクトプレートは、前記第１端面に配置されて焼結金属により形成されていることを特徴とする。

このように、ギアの平板部における厚さ方向（以下、平板部の厚さ方向を単に厚さ方向という）の一方側を向く第１端面が平滑に形成されているので、第１端面にコンタクタのコンタクトプレートを配置することができる。また、平板部における厚さ方向の他方側を向く第２端面に、放射状に延びるリブが形成されているので、ギアの強度を確保することができる。

また、第１端面が、歯部の厚さ方向の一方側の端部よりも厚さ方向の内側に位置しているので、ギアを構成する樹脂材料が、厚さ方向の一方側に偏るのを防ぎ、ギアの成形後の収縮量が厚さ方向の位置により偏るのを抑えることができる。
また、連結部が、歯部における厚さ方向の中間部に位置することで、成形時における歯部への樹脂の流れを均一にすることができる。

また、リブと歯部との間に位置する連結部が、リブにおける厚さ方向の他方側の端部より、厚さ方向の内側に位置しているので、リブと歯部とが径方向に不連続となる。これにより、成形後の収縮により、リブが径方向の内側に向けて収縮したとしても、この収縮の影響が歯部に及ぶのを抑制することができる。
以上のように、成形性を確保することで、歯部の噛み合いが良いギアを提供することができる。
また、焼結金属により形成されているコンタクトプレートに用いる潤滑剤と、歯部に用いる潤滑剤と、が異なる材料であることがある。このような場合において、歯部に用いる潤滑剤が、径方向の内側に流れてきた際に、平板部と歯部との間に位置し、厚さ方向の他方側に向けて窪む連結部に流れ込むことで、異なる潤滑剤同士が混ざり合うのを回避することができる。

また、本発明に係るギアにおける前記リブは、前記平板部の周方向に沿って延び、前記ギアの回転中心を中心に配置された複数の環状リブと、前記径方向に延びて前記複数の環状リブ同士を接続するとともに、前記周方向に間隔をあけて配置された複数の放射状リブと、を備え、前記複数の放射状リブは、前記環状リブを介して前記径方向に互いに不連続に配置されていてもよい。

この場合には、リブが複数の環状リブと、複数の放射状リブと、を備えているので、ギアを強固に補強することができる。また、複数の放射状リブが、環状リブを介して径方向に互いに不連続に配置されている。このため、複数の放射状リブが、径方向に互いに連続して配置されている構成と比較して、成形後に放射状リブが収縮した際における径方向の収縮量を抑えることができる。これにより、リブが収縮することで、ハブが径方向の内側に向けて変形するのを抑制することができる。

また、本発明に係る減速機付きモータは、前述したギア、および前記ギアの回転中心に固定された出力軸を備えた減速機構部と、回転軸を有するモータ部と、前記モータ部を回転自在に収容するモータケースと、前記モータ部に電気的に接続される給電回路と、前記回転軸を収容し、前記モータケースに連結されるギアケースと、を有し、前記減速機構部は、前記ギアケースに収容され、前記回転軸の回転数を減速して前記出力軸に伝達することを特徴とする。

この場合には、減速機付きモータにおいて、前述した各作用効果を奏することができる。

本発明によれば、成形精度のよい形状とすることで、歯部の噛み合いが良いギア、および減速機付きモータを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る減速機付きモータのうち、ギアケースを外した状態を示す斜視図である。 図１に示すギアの斜視図である。 図２に示すギアの上面図である。 図３に示すギアのＡ－Ａ線矢視断面図である。 図２に示すギアの下面図である。

以下、図１から図６を参照し、本発明の一実施形態に係る減速機付きモータ１について説明する。
図１に示すように、減速機付きモータ１は、回転軸Ｏ１を有するモータ部１０と、モータ部１０に電気的に接続される給電回路（図示せず）と、回転軸Ｏ１の回転数を減速しギアシャフト５１に伝達する減速機構部２０と、を有している。モータの回転軸Ｏ１と減速機構部２０のギアシャフト５１の回転軸線Ｏ２は互いに直交している。
以下の説明において、ギアシャフト５１の回転軸線Ｏ２に沿う方向を軸方向といい、軸方向と直交する方向を径方向、回転軸線Ｏ２周りに周回する方向を周方向という。

減速機付きモータ１は、モータ部１０を回転自在に収容するモータケース３０と、回転軸Ｏ１を収容し、モータケース３０に連結されるギアケース４０と、を有している。
減速機構部２０は、回転軸線Ｏ２周りに回転するギア５０と、ギア５０（後述の平板部５２Ｂ）の回転位置を検出するコンタクタ６０と、を備え、ギアケース４０に収容されている。

図２、図３、および図４に示すように、ギア５０は、軸方向に延びるギアシャフト５１と、ギアシャフト５１における軸方向の一方側の端部に配置された円盤状のギア本体５２と、を備えている。
ギアシャフト５１は、例えば金材材料等により形成されている。ギアシャフト５１における一方側の端部の外周面には、軸方向に延びるスプライン溝５１Ａが形成されている。

ギア本体５２は、モータ部１０の端部に配置されたウォームシャフト３１と噛み合うウォームギアである。ウォームシャフト３１は回転軸Ｏ１周りに回転する。
ギア本体５２は、樹脂材料により形成されている。ギア本体５２はギアシャフト５１をインサート部材としたインサート形成により形成されている。インサート成形において、ギア本体５２がギアシャフト５１のスプライン溝５１Ａに係合することで、ギアシャフト５１とギア本体５２とが、周方向に係合した状態となる。

ギア本体５２は、径方向の外側に全周にわたって形成された歯部５２Ａと、歯部５２Ａの径方向の内側に位置し、コンタクタ６０のコンタクトプレート６１が配置される平板部５２Ｂと、歯部５２Ａと平板部５２Ｂとを径方向に接続する連結部５２Ｃと、を備えている。

平板部５２Ｂの径方向の中央部には、ギアシャフト５１を覆う有頂筒状の被覆部５２Ｄが形成されている。被覆部５２Ｄがギアシャフト５１における軸方向の一方側の端部と周方向に係合している。

平板部５２Ｂのうち、厚さ方向（軸方向、以下の説明では、平板部５２Ｂの厚さ方向を単に厚さ方向という場合がある）の一方側を向く第１端面Ｆ１は平滑に形成されている。第１端面Ｆ１にコンタクトプレート６１が配置されている。コンタクトプレート６１は、厚さ方向の一方側から見た平面視で正方形状となっている。コンタクトプレート６１は焼結金属により形成されている。

ギア５０の回転に伴って、給電回路とコンタクトプレート６１とは、相互に電気的に接続する短絡状態と、接続を遮断する非短絡状態とに切り替えられる。これにより、ギア５０の回転位置を検出することができる。コンタクトプレート６１には、歯部５２Ａに塗布されたグリースと異なるグリースが含浸されている。

図４および図５に示すように、平板部５２Ｂのうち、厚さ方向の他方側を向く第２端面Ｆ２には、厚さ方向に突出するリブ７０が形成されている。リブ７０は、他方側から見た平面視で径方向に沿って放射状に延びている。

リブ７０は、周方向に沿って延び、ギアシャフト５１と同軸上に配置された複数の環状リブ７１と、径方向に延びて複数の環状リブ７１同士を接続する複数の放射状リブ７２と、を備えている。複数の放射状リブ７２は、周方向に間隔をあけて配置されている。
そして、複数の放射状リブ７２は、環状リブ７１を介して径方向に互いに不連続に配置されている。

平板部５２Ｂの第１端面Ｆ１は、歯部５２Ａにおける厚さ方向の一方側の端部よりも厚さ方向の内側に位置している。
連結部５２Ｃは、歯部５２Ａにおける厚さ方向の中間部に位置している。連結部５２Ｃはまた、リブ７０における厚さ方向の他方側の端部より、厚さ方向の内側に位置している。これにより、歯部５２Ａ、連結部５２Ｃ、および環状リブ７１により囲まれる部分に、厚さ方向の一方側に向けて窪む第１凹溝８１が形成されている。

また、連結部５２Ｃは、平板部５２Ｂの第１端面Ｆ１よりも厚さ方向の他方側に向けて窪んでいる。このため、歯部５２Ａ、連結部５２Ｃ、第１端面Ｆ１により囲まれる部分に、厚さ方向の他方側に向けて窪む凹部８２が形成されている。

以上説明したように、ギア５０の平板部５２Ｂにおける厚さ方向の一方側を向く第１端面Ｆ１が平滑に形成されているので、第１端面Ｆ１にコンタクタ６０のコンタクトプレート６１を配置することができる。また、平板部５２Ｂにおける厚さ方向の他方側を向く第２端面Ｆ２に、放射状に延びるリブ７０が形成されているので、ギア５０の強度を確保することができる。

また、第１端面Ｆ１が歯部５２Ａの厚さ方向の一方側の端部よりも厚さ方向の内側に位置しているので、ギア５０を構成する樹脂材料が、厚さ方向の一方側に偏るのを防ぎ、ギア５０の成形後の収縮量が厚さ方向の位置により偏るのを抑えることができる。
また、連結部５２Ｃが、歯部５２Ａにおける厚さ方向の中間部に位置することで、成形時における歯部５２Ａへの樹脂の流れを均一にすることができる。

また、リブ７０と歯部５２Ａとの間に位置する連結部５２Ｃが、リブ７０における厚さ方向の他方側の端部より、厚さ方向の内側に位置しているので、リブ７０と歯部５２Ａとが径方向に不連続となる。これにより、成形後の収縮により、リブ７０が径方向の内側に向けて収縮したとしても、この収縮の影響が歯部５２Ａに及ぶのを抑制することができる。
以上のように、成形性を確保することで、歯部５２Ａの噛み合いが良いギア５０を提供することができる。

また、リブ７０が複数の環状リブ７１と、複数の放射状リブ７２と、を備えているので、ギア５０を強固に補強することができる。また、複数の放射状リブ７２が、環状リブ７１を介して径方向に互いに不連続に配置されている。このため、複数の放射状リブ７２が、径方向に互いに連続して配置されている構成と比較して、成形後に放射状リブ７２が収縮した際における径方向の収縮量を抑えることができる。これにより、リブ７０が収縮することで、ハブが径方向の内側に向けて変形するのを抑制することができる。

また、焼結金属により形成されているコンタクトプレート６１に用いる潤滑剤と、歯部５２Ａに用いる潤滑剤と、が異なる材料となっている。そして、歯部５２Ａに用いる潤滑剤が、径方向の内側に流れてきた際に、平板部５２Ｂと歯部５２Ａとの間に位置し、厚さ方向の他方側に向けて窪む連結部５２Ｃに流れ込むことで、異なる潤滑剤同士が混ざり合うのを回避することができる。

また、平板部５２Ｂの径方向の中央部に、有頂筒状の被覆部５２Ｄが形成されている。これにより、ギアシャフト５１の一端が被覆部５２Ｄに覆われるようにしてインサートされ、ギア５０に固定されている。ここで、厚さ方向の一方側におけるギア本体５２の体積が増大してしまうが、上述のように、ギア本体５２にリブ７０、連結部５２Ｃを形成することで、厚さ方向の一方側にギア本体５２の体積が偏るのを抑えることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば上記実施形態では、減速機付きモータ１がワイパモータである構成を示したが、このような態様に限られない。減速機付きモータ１は、ワイパモータと異なる用途で用いられてもよい。

また、上記実施形態では、リブ７０が環状リブ７１と放射状リブ７２とを備えている構成を示したが、このような態様に限られない。リブ７０は例えば環状リブ７１および放射状リブ７２のうち、いずれかのみを備えていてもよいし、環状でも放射状でもない形状であってもよい。

また、上記実施形態では、コンタクトプレート６１が焼結金属により形成されている構成を示したが、このような態様に限られない。コンタクトプレート６１は、例えば黄銅等の金属板により形成されてもよい。

また、上記実施形態では、連結部５２Ｃが平板部５２Ｂの第１端面Ｆ１よりも厚さ方向の他方側に向けて窪んでいる構成を示したが、このような態様に限られない。連結部５２Ｃは、平板部５２Ｂの第１端面Ｆ１よりも厚さ方向の他方側に向けて窪んでいなくてもよい。

また、上記実施形態に限られず、例えば平板部５２Ｂにおける第１端面の外周縁部に、厚さ方向の他方側に向けて突出する突壁を全周にわたって形成してもよい。これにより、歯部５２Ａから連結部５２Ｃに流れ込んだグリースが、コンタクトプレート６１に含浸されたグリースと混合するのを効果的に回避することができる。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 減速機付きモータ
１０ モータ部
２０ 減速機構部
３０ モータケース
４０ ギアケース
５０ ギア
５１ ギアシャフト
５２ ギア本体
５２Ａ 歯部
５２Ｂ 平板部
５２Ｃ 連結部
６０ コンタクタ
６１ コンタクトプレート
７０ リブ
７１ 環状リブ
７２ 放射状リブ
８２ 凹部

Claims (4)

1. 円盤状の平板部と、前記平板部における径方向外側の全周にわたって連結部を介して形成された歯部と、を有する樹脂製のギアであって、
   前記平板部には、前記平板部の回転位置を検出するコンタクタのコンタクトプレートが配置され、
   前記平板部のうち、前記平板部の厚さ方向の一方側を向く第１端面は平滑に形成されるとともに、前記厚さ方向の他方側を向く第２端面にのみ、前記他方側に突出するリブが形成され、
   前記リブは、前記他方側から見た平面視で前記径方向に沿って放射状に延び、
   前記平板部の前記第１端面は、前記歯部における前記厚さ方向の一方側の端部よりも前記厚さ方向の他方側に位置し、
   前記連結部は、前記歯部における前記厚さ方向の中間部に位置し、かつ前記リブにおける前記厚さ方向の他方側の端部より、前記厚さ方向の一方側に位置しているとともに、前記平板部の前記第１端面よりも前記厚さ方向の他方側に向けて窪んだ凹部を有しており、
   前記コンタクトプレートは、前記第１端面に配置されて焼結金属により形成されていることを特徴とするギア。
2. 円盤状の平板部と、前記平板部における径方向外側の全周にわたって連結部を介して形成された歯部と、を有する樹脂製のギアであって、
   前記平板部には、前記平板部の回転位置を検出するコンタクタのコンタクトプレートが配置され、
   前記平板部のうち、前記平板部の厚さ方向の一方側を向く第１端面は平滑に形成されるとともに、前記厚さ方向の他方側を向く第２端面にのみ、前記他方側に突出するリブが形成され、
   前記リブは、前記他方側から見た平面視で前記径方向に沿って放射状に延び、
   前記平板部の前記第１端面は、前記歯部における前記厚さ方向の一方側の端部よりも前記厚さ方向の他方側に位置し、
   前記連結部は、前記歯部における前記厚さ方向の中間部に位置し、かつ前記リブにおける前記厚さ方向の他方側の端部より、前記厚さ方向の一方側に位置しているとともに、前記平板部の前記第１端面よりも前記厚さ方向の他方側に向けて窪んだ凹状の液溜まり部を有しており、
   前記コンタクトプレートは、前記第１端面に配置されて焼結金属により形成されていることを特徴とするギア。
3. 前記リブは、前記平板部の周方向に沿って延び、前記ギアの回転中心を中心に配置された複数の環状リブと、
   前記径方向に延びて前記複数の環状リブ同士を接続するとともに、前記周方向に間隔をあけて配置された複数の放射状リブと、を備え、
   前記複数の放射状リブは、前記環状リブを介して前記径方向に互いに不連続に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のギア。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載されたギア、および前記ギアの回転中心に固定された出力軸を備えた減速機構部と、
   回転軸を有するモータ部と、
   前記モータ部を回転自在に収容するモータケースと、
   前記モータ部に電気的に接続される給電回路と、
   前記回転軸を収容し、前記モータケースに連結されるギアケースと、を有し、
   前記減速機構部は、前記ギアケースに収容され、前記回転軸の回転数を減速して前記出力軸に伝達することを特徴とする減速機付きモータ。

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