JP7135406B2 - WORM WHEEL, WORM WHEEL MANUFACTURING METHOD AND MOTOR DEVICE - Google Patents
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本発明は、ウォームホイール、ウォームホイールの製造方法、及びウォームホイールを備えたモータ装置に関する。 The present invention relates to a worm wheel, a method for manufacturing a worm wheel, and a motor device provided with the worm wheel.
下記特許文献1には、電動モータの出力軸に取り付けられる樹脂製ウォームホイールが開示されている。この樹脂製ウォームホイールは、外周部に歯部を有しており、歯部間の歯溝底部が歯溝長さ方向に凹陥した形状とされている。また、この樹脂製ウォームホイールは、軸方向の略中央部で分割された2つの半割体からなり、該両半割体が、各々の軸方向両側の側面のうち歯部の歯底位置で小径側となる小径側面で接合一体化されている。各半割体の中心位置には、それぞれ中心孔が貫通形成されており、これらの中心孔からなる軸孔に上記の出力軸が取り付けられる構成になっている。 Patent Literature 1 listed below discloses a resin worm wheel attached to an output shaft of an electric motor. This resin worm wheel has teeth on its outer periphery, and the tooth groove bottoms between the teeth are recessed in the tooth groove length direction. Further, the resin worm wheel is composed of two halves divided at approximately the center in the axial direction. It is joined and integrated on the small diameter side, which is the small diameter side. A center hole is formed through the center position of each half body, and the output shaft is attached to the shaft hole formed by these center holes.
この樹脂製ウォームホイールでは、歯部間の歯溝底部全体が歯溝長さ方向に凹陥しているので、ウォームホイールの歯部とウォームの歯部との接触面積を広く確保することができる。これにより、ウォームホイールの歯部の強度確保が容易になる。また、各半割体の歯溝底部が凹陥形状の半部をなすように円弧状に形成されるので、各半割体を樹脂で成形する際に、歯溝底部にアンダカット部が存在しなくなる。これにより、歯溝底部全体が凹陥したウォームホイールを安価にかつ高い精度で得られるようにしている。 In this resin worm wheel, since the entire tooth groove bottom between the teeth is recessed in the tooth groove length direction, it is possible to ensure a wide contact area between the teeth of the worm wheel and the teeth of the worm. This facilitates ensuring the strength of the teeth of the worm wheel. In addition, since the tooth groove bottom of each half is formed in an arc shape so as to form a half of the concave shape, an undercut portion does not exist in the tooth groove bottom when each half is molded with resin. Gone. As a result, the worm wheel with the entire tooth groove bottom recessed can be obtained at low cost and with high precision.
しかしながら、上記構成の樹脂製ウォームホイールでは、2つの半割体を互いに接合(結合)した後で、両半割体の軸孔に出力軸(回転軸)を組付ける必要があるため、各半割体の形成時や接合の僅かなズレが軸孔のズレとなり、出力軸の軸孔への挿通固定により接合部位が破損したり応力が残留したりする恐れがある。結局、高い部品精度および組付精度を要することとなって、高価なものとなってしまう。 However, in the resin worm wheel having the above configuration, after the two halves are joined (coupled) together, it is necessary to assemble the output shaft (rotating shaft) into the shaft hole of both halves. When the split body is formed or when the joint is slightly misaligned, the shaft hole becomes misaligned, and there is a risk that the joint portion may be damaged or stress may remain due to the insertion and fixation of the output shaft into the shaft hole. As a result, high component precision and assembly precision are required, resulting in an expensive product.
本発明は上記事実を考慮し、歯部の強度確保が容易で且つ安価なウォームホイール、該ウォームホイールの製造方法及び該ウォームホイールを備えたモータ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In consideration of the above facts, it is an object of the present invention to provide an inexpensive worm wheel in which the strength of the tooth portion can be easily ensured, a method for manufacturing the worm wheel, and a motor device having the worm wheel.
本発明の第1の態様のウォームホイールは、外周部に第1半割歯部を有する第1成形体と、外周部に第2半割歯部を有する第2成形体とが軸方向に結合されて構成され、前記第1半割歯部と前記第2半割歯部とからなる歯部が外周部に設けられ、前記歯部間の歯底部が前記軸方向の中央側へ向かうほど軸心側へ向かうように円弧状に凹んだウォームホイール本体と、前記第1成形体の軸心部に一体成型品として固定された回転軸と、を備えている。 In the worm wheel of the first aspect of the present invention, a first molded body having a first half-split tooth portion on the outer peripheral portion and a second molded body having a second half-split tooth portion on the outer peripheral portion are coupled in the axial direction. A tooth portion composed of the first half-split tooth portion and the second half-split tooth portion is provided on the outer peripheral portion, and the tooth bottom portion between the tooth portions becomes more axially centered in the axial direction. It comprises a worm wheel main body recessed in an arcuate shape toward the center, and a rotating shaft fixed as an integrally molded product to the axial center of the first molded body.
第1の態様のウォームホイールによれば、ウォームホイール本体は、軸心部に回転軸が固定され、外周部に第1半割歯部を有する第1成形体と、外周部に第2半割歯部を有する第2成形体とが、軸方向に結合されて構成されている。このウォームホイール本体の外周部には、第1半割歯部と第2半割歯部とからなる歯部が設けられている。この歯部間の歯底部は、上記軸方向の中央側へ向かうほどウォームホイール本体の軸心側へ向かうように円弧状に凹んでいる。これにより、ウォームホイール本体の歯部とウォームの歯部との接触面積を広く確保することができるので、ウォームホイール本体の歯部の強度確保が容易になる。しかも、上記の回転軸は、第1成形体との一体成形品として第1成形体の軸心部に固定されたものである。このため、第1成形体と第2成形体とを結合させてウォームホイール本体を製造した後で、ウォームホイール本体への回転軸の組付けが不要となる。したがって、第1成形体と第2成形体とをともに回転軸に固定することに伴う不具合の発生を防止でき、ひいては安価な樹脂製ウォームホイールを得ることができる。 According to the worm wheel of the first aspect, the worm wheel main body includes the first molded body having the rotating shaft fixed to the axial center portion, the first half-split tooth portion on the outer peripheral portion, and the second half-split tooth portion on the outer peripheral portion. A second molded body having teeth is axially connected. A tooth portion composed of a first half-split tooth portion and a second half-split tooth portion is provided on the outer peripheral portion of the worm wheel main body. The tooth roots between the teeth are arcuately recessed toward the axial center side of the worm wheel main body toward the center side in the axial direction. As a result, it is possible to secure a large contact area between the teeth of the worm wheel body and the teeth of the worm, thereby facilitating securing the strength of the teeth of the worm wheel body. Moreover, the rotating shaft is fixed to the axial center portion of the first molded body as an integrally molded product with the first molded body. Therefore, it is not necessary to assemble the rotating shaft to the worm wheel body after the worm wheel body is manufactured by joining the first molded body and the second molded body. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of problems associated with fixing both the first molded body and the second molded body to the rotating shaft, and to obtain an inexpensive resin worm wheel.
本発明の第2の態様のウォームホイールは、第1の態様において、前記歯部の先端部には、前記歯底部と同心状の円弧状に凹んだ先端凹部が形成されている。 A worm wheel according to a second aspect of the present invention is, in the first aspect, formed with tip recesses recessed in an arc shape concentrically with the tooth bottom portions at the tip end portions of the tooth portions.
第2の態様のウォームホイールによれば、ウォームホイール本体の歯部の先端部には、該歯部間の歯底部と同心状の円弧状に凹んだ先端凹部が形成されている。これにより、ウォームホイール本体の歯部の先端部に上記の先端凹部が形成されていない場合と比較して、ウォームホイール本体の歯部とウォームの歯部との接触面積を広く確保することができる。 According to the worm wheel of the second aspect, the worm wheel main body is provided with an arc-shaped dented recess concentric with the tooth bottom between the teeth at the tip of the teeth of the worm wheel body. As a result, it is possible to ensure a wider contact area between the teeth of the worm wheel body and the teeth of the worm than in the case where the tip recesses are not formed at the tips of the teeth of the worm wheel body. .
本発明の第3の態様のウォームホイールは、第1の態様又は第2の態様において、前記第2成形体は、環状に形成されており、前記第1成形体は、前記第2成形体の内側に嵌合した嵌合部を有する。 A worm wheel according to a third aspect of the present invention is, in the first aspect or the second aspect, wherein the second molded body is formed in an annular shape, and the first molded body is the second molded body It has a fitting part fitted inside.
第3の態様のウォームホイールによれば、環状に形成された第2成形体の内側に、第1成形体が有する嵌合部が嵌合した状態で、第1成形体と第2成形体とが軸方向に結合されている。このように構成されているので、第1成形体と第2成形体とは出力軸の周面よりも径方向外方にて高精度に位置決めし且つ高強度に結合することができる。 According to the worm wheel of the third aspect, the first molded body and the second molded body are connected in a state in which the fitting portion of the first molded body is fitted inside the annularly formed second molded body. are axially coupled. With this configuration, the first molded body and the second molded body can be positioned radially outward of the peripheral surface of the output shaft with high precision and can be joined with high strength.
本発明の第4の態様のウォームホイールは、第3の態様において、前記嵌合部の外周面に形成された凸部又は凹部と、前記第2成形体の内周面に形成された凹部又は凸部とが互いに嵌合している。 A worm wheel according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the third aspect, a protrusion or a recess formed on the outer peripheral surface of the fitting portion and a recess or recess formed on the inner peripheral surface of the second molded body The protrusions are fitted to each other.
第4の態様のウォームホイールによれば、環状に形成された第2成形体の内側に、第1成形体が有する嵌合部が嵌合しており、当該嵌合部の外周面に形成された凸部又は凹部と、第2成形体の内周面に形成された凹部又は凸部とが互いに嵌合している。これにより、第1成形体と第2成形体との相対回転を効果的に規制することができる。 According to the worm wheel of the fourth aspect, the fitting portion of the first molded body is fitted inside the annularly formed second molded body. The protrusions or recesses formed on the second molded body are fitted with the recesses or protrusions formed on the inner peripheral surface of the second molded body. Thereby, the relative rotation between the first molded body and the second molded body can be effectively restricted.
本発明の第5の態様のウォームホイールは、第1~第4の態様の何れか1つの態様において、前記第1成形体と前記第2成形体とは、互いに異なる材料により構成されている。 A worm wheel according to a fifth aspect of the present invention is any one of the first to fourth aspects, wherein the first molded body and the second molded body are made of different materials.
第5の態様のウォームホイールによれば、互いに結合されてウォームホイール本体を構成する第1成形体と第2成形体とが、互いに異なる材料(例えば剪断強度が異なる材料)で構成されている。これにより、例えば第1成形体及び第2成形体のうちの一方を高強度な材料で構成しつつ、他方を安価な材料で構成することが可能となる。 According to the worm wheel of the fifth aspect, the first molded body and the second molded body, which are joined together to form the worm wheel main body, are made of different materials (for example, materials with different shear strengths). As a result, for example, one of the first molded body and the second molded body can be made of a high-strength material and the other can be made of an inexpensive material.
本発明の第6の態様のウォームホイールは、第1~第5の態様の何れか1つの態様において、前記回転軸は、凹凸が周方向に並んで外周面に形成された固定部を有し、当該固定部が前記第1成形体の前記軸心部に埋め込まれている。 A worm wheel according to a sixth aspect of the present invention is a worm wheel according to any one of the first to fifth aspects, wherein the rotating shaft has a fixed portion in which unevennesses are arranged in the circumferential direction and formed on the outer peripheral surface. , the fixing portion is embedded in the axial center portion of the first molded body.
第6の態様のウォームホイールによれば、回転軸が有する固定部の外周面には、凹凸が周方向に並んで形成されており、当該固定部が第1成形体の軸心部に埋め込まれている。これにより、第1成形体に対する回転軸の相対回転を効果的に規制することができる。 According to the worm wheel of the sixth aspect, irregularities are formed in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the fixed portion of the rotating shaft, and the fixed portion is embedded in the axial center portion of the first molded body. ing. Thereby, relative rotation of the rotary shaft with respect to the first compact can be effectively restricted.
本発明の第7の態様のウォームホイールは、第1~第6の態様の何れか1つの態様において、前記第1成形体と前記第2成形体とは、前記第1半割歯部と前記第2半割歯部とが前記ウォームホイール本体の周方向にずれた状態で結合されている。 A worm wheel according to a seventh aspect of the present invention is a worm wheel according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first molded body and the second molded body are composed of the first half-split tooth portion and the The second half-split tooth portion is coupled with the worm wheel main body in a state of being displaced in the circumferential direction.
第7の態様のウォームホイールによれば、ウォームホイール本体は、外周部に第1半割歯部を有する第1成形体と、外周部に第2半割歯部を有する第2成形体とが、軸方向に結合されて構成されている。このウォームホイール本体の外周部には、第1半割歯部と第2半割歯部とからなる歯部が設けられている。この歯部では、第1半割歯部と前記第2半割歯部とがウォームホイール本体の周方向にずれている。このずれにより、ウォームの歯部に対するウォームホイール本体の歯部のバックラッシュを低減する(ゼロにする場合も含む)ことができる。 According to the worm wheel of the seventh aspect, the worm wheel main body is composed of the first molded body having the first half-split tooth portion on the outer peripheral portion and the second molded body having the second half-split tooth portion on the outer peripheral portion. , are axially coupled. A tooth portion composed of a first half-split tooth portion and a second half-split tooth portion is provided on the outer peripheral portion of the worm wheel main body. In this tooth portion, the first half-split tooth portion and the second half-split tooth portion are shifted in the circumferential direction of the worm wheel body. Due to this deviation, the backlash of the teeth of the worm wheel body with respect to the teeth of the worm can be reduced (including zero backlash).
本発明の第8の態様のウォームホイールの製造方法は、請求項7に記載のウォームホイールの製造方法であって、ウォームが固定された治具に前記第1成形体及び前記第2成形体を装着し、前記第1半割歯部及び前記第2半割歯部を前記ウォームの歯部と噛合させる装着工程と、前記第1半割歯部と前記第2半割歯部とを前記周方向にずらして前記ウォームの歯部に密着させた状態で前記第1成形体と前記第2成形体とを結合する結合工程と、を有している。 A worm wheel manufacturing method according to an eighth aspect of the present invention is the worm wheel manufacturing method according to claim 7, wherein the first molded body and the second molded body are mounted on a jig to which the worm is fixed. a mounting step of mounting and engaging the first half-split tooth portion and the second half-split tooth portion with the tooth portion of the worm; a joining step of joining the first molded body and the second molded body in a state in which they are displaced in a direction and brought into close contact with the teeth of the worm.
第8の態様のウォームホイールの製造方法によれば、装着工程では、ウォームが固定された治具に第1成形体及び第2成形体が装着され、第1半割歯部及び第2半割歯部がウォームの歯部と噛合される。次いで、結合工程では、第1半割歯部と第2半割歯部とがウォームホイール本体の周方向にずらされて上記ウォームの歯部に密着された状態で第1成形体と第2成形体とが結合される。これにより、ウォームの歯部に対するウォームホイール本体の歯部のバックラッシュを低減する(ゼロにする場合も含む)ことができる。 According to the worm wheel manufacturing method of the eighth aspect, in the mounting step, the first molded body and the second molded body are mounted on the jig to which the worm is fixed, and the first half-split tooth portion and the second half-split tooth portion are mounted. The toothing meshes with the toothing of the worm. Next, in the connecting step, the first molded body and the second molded body are formed in a state in which the first half-split tooth part and the second half-split tooth part are displaced in the circumferential direction of the worm wheel body and are in close contact with the tooth part of the worm. united with the body. As a result, the backlash of the teeth of the worm wheel body with respect to the teeth of the worm can be reduced (including the case where it is reduced to zero).
本発明の第9の態様のモータ装置は、モータと、前記モータによって回転されるウォームと、前記ウォームに噛合された第1~第7の何れか1つの態様のウォームホイールと、を備えている。 A motor device according to a ninth aspect of the present invention comprises a motor, a worm rotated by the motor, and a worm wheel according to any one of the first to seventh aspects meshed with the worm. .
第9の態様のモータ装置によれば、モータによってウォームが回転されると、当該ウォームに噛合されたウォームホイールが回転軸と一体で回転軸回りに回転される。このウォームホイールは、第1~第7の何れか1つの態様のウォームホイールであるため、前述した作用効果が得られる。 According to the motor device of the ninth aspect, when the worm is rotated by the motor, the worm wheel meshed with the worm is rotated about the rotation axis integrally with the rotation axis. Since this worm wheel is a worm wheel according to any one of the first to seventh aspects, the above-described effects can be obtained.
以下、図1~図10を用いて本発明の実施形態に係るウォームホイール30、ウォームホイール30の製造方法、及びモータ装置10について説明する。本実施形態に係るウォームホイール30は、モータ装置10の構成部品とされている。このモータ装置10は、減速機付きのワイパモータであり、ここではブラシレスモータとされている。先ずモータ装置10の全体構成の概略について説明し、その後に本実施形態の要部であるウォームホイール30及びその製造方法について説明する。なお、以下の説明では、モータ装置10を「ワイパモータ10」と称する。
A
(ワイパモータの全体構成)
図1及び図2に示されるように、ワイパモータ10は、モータケース14を有するモータ12と、ギヤケース16と、カバー18とを備えている。また、このワイパモータ10は、ギヤケース16内に収容された減速機構20と、カバー18内に収容された図示しない制御基板とを備えている。
(Overall configuration of wiper motor)
As shown in FIGS. 1 and 2,
モータケース14は、例えば樹脂又は金属によって有底円筒状に形成されている。このモータケース14の開口部には、フランジ部14Aが設けられている。ギヤケース16は、例えば鉄やアルミニウム等の金属によって形成されており、モータケース14の開口側に配置されている。このギヤケース16は、モータケース14の軸方向と直交する方向の一方側が開口した扁平な略箱形状をなす本体部16Aと、本体部16Aのモータケース14側に形成された接続部16Bとを備えている。接続部16Bは、モータケース14と同心の筒形状をなしている。この接続部16Bには、ビス止め等の手段でモータケース14のフランジ部14Aが固定されている。カバー18は、例えば樹脂によって形成されており、モータケース14の軸方向と直交する方向の他方側が開口した扁平な略箱形状をなしている。このカバー18は、例えば爪嵌合によってギヤケース16に固定されており、ギヤケース16の開口を塞いでいる。
The
上記のモータケース14を有するモータ12は、インナロータ型の電動モータであり、モータケース14内に収容された図示しないステータ及びロータを備えている。ステータは、円筒状に形成されたステータコアと、ステータコアに巻かれたU相、V相、W相(三相)のコイルとを含んで構成されている。ロータは、円筒状に形成されたロータコアと、ロータコアの外周面に固定された永久磁石とを含んで構成されており、ステータの内側に同軸的に配置されている。ロータコアの軸心部には、例えば金属によって円柱状に形成されたシャフト(回転軸)22が同軸的に固定されている。このシャフト22は、モータケース14内からギヤケース16内に亘って配置されている。このシャフト22は、ギヤケース16に取り付けられた一対の軸受24、26によって回転可能に支持されており、ステータの三相のコイルが励磁されることにより、ロータと一体で回転する。
The
シャフト22における一対の軸受24、26の間の部位には、転造等の手段によってウォーム28が一体に形成されている。このウォーム28は、ギヤケース16内に設けられたウォームホイール30と共に減速機構(ギヤ機構)20を構成している。ウォームホイール30は、外周部に歯部33が形成されたウォームホイール本体32と、ウォームホイール本体32の軸心部に同軸的に固定された出力軸44とによって構成されており、軸方向が回転軸22の軸方向と直交する姿勢で配置されている。ウォームホイール本体32の歯部33は、ウォーム28の歯部29(図2では符号省略)と噛み合っている。出力軸44は、本発明における「回転軸」に相当している。この出力軸44は、ウォームホイール30の軸方向一方側(カバー18とは反対側)へ延びており、ギヤケース16の本体部16Aに形成された円筒状の筒状部16C内に挿通されている。筒状部16C内には、図示しない一対の軸受が取り付けられており、これらの軸受によって出力軸44が回転可能に支持されている。この出力軸44は、ウォーム28(回転軸22)の回転によってウォームホイール30が減速されて回転されることにより、ウォームホイール30と一体で回転する。
A
上記筒状部16Cの周りには、複数(ここでは3つ)の車体側固定部16Dが形成されている。これらの車体側固定部16Dには、雌ねじ部が形成されており、各雌ねじ部に螺合されるボルト等の雄ねじ部材を用いてワイパモータ10が不図示のブラケットやフレーム等を介して車体に固定される。また、上記の出力軸44には、例えばワイパアーム(図示省略)の基端部が固定され、当該ワイパアームの先端部にはワイパブレードが連結される。そして、上記のワイパアームが出力軸44と一体で回転されることにより、上記のワイパブレード(図示省略)が車両のウインドシールドガラス(図示省略)を払拭する構成となる。
A plurality (here, three) of vehicle-body-
ウォームホイール30の軸方向他方側には、例えば樹脂によって板状に形成されたグリスカバー19(図2参照)が配置されており、当該グリスカバー19を介してウォームホイール30とは反対側には、図示しない制御基板が配置されている。この制御基板に対応してギヤケース16には、コネクタ部17が形成されている。そして、このコネクタ部17に設けられた図示しない端子が制御基板と電気的に接続されている。このコネクタ部17には、車体側に設けられた外部コネクタ(図示省略)が接続される。これにより、制御基板が車載バッテリやワイパスイッチ(何れも図示省略)と電気的に接続される構成になっている。この制御基板には、前述した三相のコイルが電気的に接続されている。また、この制御基板には、回転軸22に取り付けられた図示しない第1センサマグネットの磁極の変化に応じてスイッチング動作を行う3つの回転センサ(例えばホールIC)と、ウォームホイール30の軸心部に取り付けられた図示しない第2センサマグネットの磁極の変化に基づいてスイッチング動作を行う図示しないMRセンサ(例えば磁気抵抗素子)とが実装されている。
A plate-shaped grease cover 19 (see FIG. 2) is arranged on the other side of the
さらに、この制御基板には、CPU、コントローラチップ、キャパシタ、インダクタ、FETモジュールなどの各種電子部品が実装されており、電子回路が形成されている。CPUは、公知のマイクロコンピュータによって構成されており、FETモジュールは、複数のスイッチング素子を有している。CPUおよびFETモジュールは、前述した三相のコイルに励磁電流を供給し、ロータの回転を制御する。この際、CPUは、前記3つの回転センサおよびMRセンサによって検出された検出値に基づいて、FETモジュールを制御する。具体的には、CPUは、3つの回転センサによって検出された検出値に基づいて、ロータの回転状態(回転数、回転位置、回転方向など)を検知すると共に、MRセンサによって検出された検出値に基づいて、ギヤケース16に対する出力軸44の回転位置(絶対位置)を検知する。そして、これらの検知結果に基づいて、CPUがFETモジュールを制御する。これにより、出力軸44がワイパアームと一体で往復回転される構成になっている。
Furthermore, various electronic parts such as a CPU, a controller chip, a capacitor, an inductor, and an FET module are mounted on this control board to form an electronic circuit. The CPU is composed of a known microcomputer, and the FET module has a plurality of switching elements. The CPU and FET module supply exciting currents to the three-phase coils described above to control the rotation of the rotor. At this time, the CPU controls the FET module based on the detection values detected by the three rotation sensors and the MR sensor. Specifically, the CPU detects the rotational state of the rotor (rotational speed, rotational position, rotational direction, etc.) based on the detection values detected by the three rotation sensors, and detects the detection values detected by the MR sensor. , the rotational position (absolute position) of the
(本実施形態の要部)
次に、本実施形態の要部であるウォームホイール30及びその製造方法について詳細に説明する。ウォームホイール30は、前述したようにウォームホイール本体32と、出力軸44とによって構成されている。図2~図8に示されるように、ウォームホイール本体32は、外周部に第1半割歯部37(図2では符号省略)を有する第1成形体36と、外周部に第2半割歯部41(図2では符号省略)を有する第2成形体40とが軸方向に結合されて構成されている。第1成形体36と第2成形体40とは、互いに異なる材料により構成されている。以下、具体的に説明する。
(Main part of this embodiment)
Next, the
第1成形体36は、ここでは樹脂(例えばポリアセタール)の射出成形によって製造されたものであり、略円板状に形成されている。具体的には、第1成形体36は、円板状に形成された本体部36Aと、本体部36Aの径方向外側の部位から本体部36Aの軸方向一側(図3~図8の矢印A方向側)へ円環状(リング状)に突出した環状凸部36Bと、本体部36Aの径方向中央部から本体部36Aの軸方向両側(図3~図8の矢印A方向側及び矢印B方向側)へ円筒状に突出したボス部36Cと、ボス部36Cの外周部から放射状に延びる複数の補強用リブ36Dとによって構成されている。ボス部36C及び複数の補強用リブ36Dは、環状凸部36Bの内側に配置されており、ボス部36C及び環状凸部36Bは、本体部36Aと同軸的に形成されている。
The first molded
本体部36Aの外周部には、第1半割歯部37が形成されている。第1半割歯部37は、ウォームホイール本体32の歯部33のうち、ウォームホイール本体32の軸方向一方側の部位(図3~図8の矢印B方向側の半部又は略半部)を構成している。
A first half-
環状凸部36Bは、本体部36Aと同等の軸方向寸法を有している。この環状凸部36Bの外周面には、複数(ここでは8つ)の凹部38が環状凸部36Bの周方向に並んで形成されている。複数の凹部38は、第1成形体36の軸方向から見て第1成形体36の軸心側へ向けて円弧状に凹んでおり、第1成形体36の径方向外側が開放されている。この環状凸部36Bは、本発明における「嵌合部」に相当する。
The annular
ボス部36Cは、第1成形体36の軸方向一方側(図3~図8の矢印A方向側)が開放された有底円筒状に形成されている。このボス部36Cの内側で第1成形体36の軸心部には、出力軸44が同軸的に固定されている。出力軸44は、第1成形体36との一体成形(インサート成形)によって第1成形体36に一体成型品として固定されたものである。この出力軸44の軸方向一端部は、固定部としてのセレーション部44A(図6参照)とされており、当該セレーション部40Aが第1成形体36の軸心部に埋め込まれている。このセレーション部44Aの外周面には、出力軸44の軸方向に延びる複数の凹凸(溝及び突条)が周方向に並んで形成されている。これらの凹凸は、転造又は冷間鍛造等の手段で形成されたものである。
The
第2成形体40は、ここでは樹脂(例えばガラス繊維が配合されたポリアセタール、又は第1成形体37とはガラス繊維の配合量が異なるポリアセタール)の射出成形によって製造されたものであり、円環状(リング状)に形成されている。第2成形体40の外径は、第1成形体36の外径と同等に設定されており、第2成形体40の内径は、環状凸部36Bの外径と同等に設定されており、第2成形体40の軸方向寸法は、環状凸部36Bの軸方向寸法と同等に設定されている。
Here, the second molded
第2成形体40の外周部には、第2半割歯部41が形成されている。第2半割歯部41は、ウォームホイール本体32の歯部33のうち、ウォームホイール本体32の軸方向他方側の部位(図3~図8の矢印B方向側の半部又は略半部)を構成している。また、第2成形体40の内周部における軸方向一端側(図3~図8の矢印A方向側)には、複数(ここでは8つ)の凸部42が第2成形体40の周方向に並んで形成されている。複数の凸部42は、第2成形体40の軸方向から見て第2成形体40の軸心側へ向かって円弧状に凸をなしている。
A second half-
本実施形態では、上記構成の第1成形体36と第2成形体40とが軸方向に結合されることにより、ウォームホイール本体32が構成されている。具体的には、第2成形体40の内側に第1成形体36の環状凸部36Bが嵌合しており、第2成形体40の複数の凸部42が第1成形体36の複数の凹部38に嵌合している。そして、複数の凸部42が溶着によって第1成形体36(主に本体部36A)と結合されている。こうして、第1成形体36と第2成形体40とは、出力軸44の外周面よりも十分径方向外側の位置において嵌合されている。
In this embodiment, the worm wheel
このウォームホイール本体32の外周部には、第1半割歯部37と第2半割歯部41とからなる歯部33が設けられている。このウォームホイール本体32では、図6及び図7に示されるように、歯部33間の歯底部35がウォームホイール本体32の軸方向の中央側へ向かうほどウォームホイール本体32の軸心側へ向かうように円弧状に凹んでいる。また、このウォームホイール本体32では、歯部33の先端部には、歯底部35と同心状の円弧状に凹んだ先端凹部34が形成されている。歯底部35及び先端凹部34は、ウォームホイール本体32の歯部33とウォーム28の歯部29とが噛合された箇所において、ウォーム28と同心又は略同心の円弧状をなすように形成されている。
A
上記構成のウォームホイール30では、第2成形体40の内側に第1成形体36の環状凸部36Bが嵌合されると共に、第2成形体40の複数の凸部42が第1成形体36に溶着される前の状態では、複数の凸部42が複数の凹部38に対してウォームホイール本体32の周方向に僅かに相対移動できるように構成されている。これにより、第1半割歯部37と第2半割歯部41とがウォームホイール本体32の周方向に僅かにずれた状態(図9参照)で、第1成形体36と第2成形体40とを溶着(結合)できるように構成されている。
In the
上記のように第1半割歯部37と第2半割歯部41とがずらされたウォームホイール30が製造される際には、以下の装着工程及び結合工程が実施される。装着工程では、ウォーム28と同様のウォーム52が固定された治具50(図10参照)に第1成形体36及び第2成形体40が装着され、第1半割歯部37及び第2半割歯部41がウォーム52の歯部(図10では図示省略)と噛合される。次いで結合工程では、第1半割歯部37と第2半割歯部41とがウォームホイール本体32の周方向に僅かにずらされて、ウォーム52の歯部と密着された状態で、治具50に設けられた複数の位置決め部材54により第1成形体36及び第2成形体40が治具50に保持される。この状態で、第2成形体40の複数の凸部42が第1成形体36に溶着される。なお、図10では、凸部42を第1成形体36に溶着するためのコテ56を一つだけ図示しているが、複数のコテ56により複数の凸部42を同時に第1成形体36に溶着してもよい。
When manufacturing the
(作用及び効果)
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
(Action and effect)
Next, the operation and effects of this embodiment will be described.
本実施形態に係るワイパモータ10のウォームホイール30では、ウォームホイール本体32は、軸心部に出力軸44が固定され、外周部に第1半割歯部37を有する第1成形体36と、外周部に第2半割歯部41を有する第2成形体40とが、軸方向に結合されて構成されている。このウォームホイール本体32の外周部には、第1半割歯部37と第2半割歯部41とからなる歯部33が設けられている。この歯部33間の歯底部35は、上記軸方向の中央側へ向かうほどウォームホイール本体32の軸心側へ向かうように円弧状に凹んでいる。これにより、ウォームホイール本体32の歯部33とウォーム28の歯部29との接触面積を広く確保することができるので、ウォームホイール本体32の歯部33の強度確保が容易になる。
In the
特にワイパモータは、ワイパアームが落雪等から受ける外力にも耐えなければならないという過酷な環境下で使用されるものであるため、高い強度が要求されるが、小型軽量化の要請も高まっている。このため、樹脂等からなるウォームホイールを小型化することが望まれており、ウォームホイールの歯部の強度確保が難しい方向に向かっている。この点、本実施形態によれば、上記のようにウォームホイール本体32の歯部33とウォーム28の歯部29との接触面積を広く確保することができるので、ウォームホイール本体32の歯部33の強度を十分に確保した小型の樹脂製ウォームホイール30を提供することができる。
In particular, wiper motors are used in harsh environments where the wiper arm must withstand external forces such as falling snow. Therefore, it is desired to reduce the size of the worm wheel made of resin or the like, and it is becoming difficult to ensure the strength of the teeth of the worm wheel. In this regard, according to the present embodiment, a large contact area can be secured between the
しかも、このウォームホイール30の出力軸44(回転軸)は、第1成形体36との一体成形により第1成形体36の軸心部に一体成形品として固定されたものである。このため、第1成形体36と第2成形体40とを結合させてウォームホイール本体32を製造した後で、ウォームホイール本体32への出力軸44の組付が不要となる。言い換えれば、出力軸44は、第1成形体36と一体成形品として固定されるものの第2成形体40とは直接的には固定されず、第1成形体36を介して一体的に固定される。したがって、従来のような第1成形体36と第2成形体40とをともに出力軸44に固定することに伴う不具合の発生を防止でき、ひいては安価な樹脂製ウォームホイールを得ることができる。また、組付工数の増加をも抑制できる。
Moreover, the output shaft 44 (rotating shaft) of the
また、本実施形態では、ウォームホイール本体32の歯部33の先端部には、歯部33間の歯底部35と同心状の円弧状に凹んだ先端凹部34が形成されている。これにより、ウォームホイール本体32の歯部33の先端部に先端凹部34が形成されていない場合と比較して、ウォームホイール本体32の歯部33とウォーム28の歯部29との接触面積を広く確保することができる。
Further, in the present embodiment, an
さらに、本実施形態では、第1成形体36は、円板状に形成された本体部36Aと、本体部36Aから軸方向一方側へ円環状に突出した環状凸部36Bとを有しており、環状に形成された第2成形体40の内側に上記環状凸部36Bが嵌合している。このように、第1成形体36と第2成形体40とは、出力軸44の外周面よりも十分径方向外側の位置において嵌合される構成とされているので、第1成形体36と第2成形体40とを径方向と周方向に高精度に位置決めし且つ両者を強固に結合することができる。
Further, in the present embodiment, the first molded
また、本実施形態では、第1成形体36の環状凸部36Bの外周面に形成された複数の凹部38と、第2成形体40の内周面に形成された複数の凸部42とが互いに嵌合している。これにより、第1成形体36と第2成形体40との相対回転を効果的に規制することができ、第1成形体36と第2成形体40とを周方向に強固に結合することができる。
Further, in this embodiment, the plurality of
さらに、本実施形態では、互いに結合されてウォームホイール本体32を構成する第1成形体36と第2成形体40とが、互いに異なる材料で構成されている。具体的には、第1成形体36が自己潤滑性に優れた樹脂(ポリアセタール)により構成されており、第2成形体がガラス繊維入りの樹脂(ポリアセタール)により構成されている。このように第2成形体40が第1成形体36の材料よりも高強度な材料で構成され、第1成形体36が第2成形体40の材料よりも安価な材料で構成されているので、歯部33の強度を確保しつつ、製造コストを低減することができる。
Furthermore, in this embodiment, the first molded
また、本実施形態では、出力軸44は、凹凸が周方向に並んで外周面に形成されたセレーション部44Aを有しており、当該セレーション部44Aが、第1成形体36の軸心部に埋め込まれている。これにより、第1成形体36に対する出力軸44の相対回転を効果的に規制することができる。
Further, in this embodiment, the
さらに、本実施形態では、第1半割歯部37と第2半割歯部41とがウォームホイール本体32の周方向に僅かにずれた状態で、第1成形体36と第2成形体40とを結合可能とされている。上記のずれにより、ウォーム28の歯部29に対するウォームホイール本体32の歯部33のバックラッシュを低減する(ゼロにする場合も含む)ことができる。つまり、第1成形体36及び第2成形体40の成形時には多少の成形誤差が生じるため、第1成形体36及び第2成形体40の成形のみによっては、上記のバックラッシュを低減することに限界がある。この点、本実施形態では、第1成形体36と第2成形体40との結合時に、第1半割歯部37と第2半割歯部41とをウォームホイール本体32の周方向にずらすことができるため、上記のバックラッシュを効果的に低減又は除去することができる。特に本実施形態のように、出力軸44を往復回転させるタイプのワイパモータ10では、上記のバックラッシュによって歯部33に大きな負荷がかかるが、本実施形態では上記の負荷を効果的に低減可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, the first molded
<各種変形例>
次に、図11~図15を用いて、前記実施形態の各種変形例について説明する。なお、前記実施形態と基本的に同様の構成及び作用については、前記実施形態と同符号を付与しその説明を省略する。
<various modifications>
Next, various modifications of the above embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 15. FIG. Configurations and actions that are basically the same as those of the above-described embodiment are given the same reference numerals as those of the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.
(第1変形例)
図11には、本発明の実施形態に係るウォームホイール30の第1変形例が図6に対応した断面図にて示されている。この第1変形例では、ウォームホイール本体32の歯部33の先端部には、前記実施形態に係る先端凹部34とは異なる凹部34’が形成されている。この凹部34’は、第1成形体36によって構成された部位が歯底部35と同心状の円弧状に凹んでおり、第2成形体40によって構成された部位が歯底部35側へ略矩形状に凹んでいる。この第1変形例においても、第2半割歯部41が第2成形体40の径方向外側へ突出した突出部41Aを有しているので、歯部33と歯部29との接触面積を上記の突出部41Aによって拡大することができる。
(First modification)
FIG. 11 shows a cross-sectional view corresponding to FIG. 6 of a first modification of the
(第2変形例)
図12には、本発明の実施形態に係るウォームホイール30の第2変形例が斜視図にて示されており、図13には、図12のF13-F13線に沿った切断面が断面図にて示されている。なお、図12には、第1成形体36と第2成形体40とが結合される前(第1成形体36と第2成形体40とが軸方向に接触する直前)の状態が図示されており、図13は第1成形体36と第2成形体40とが軸方向に接触した状態が図示されている。
(Second modification)
FIG. 12 shows a perspective view of a second modification of the
この第2変形例では、第1成形体36は、前記実施形態に係るボス部36Cとは異なるボス部36Eを有しており、前記実施形態に係る環状凸部36B及び補強用リブ36Dを有しない構成とされている。ボス部36Eは、前記実施形態に係るボス部36Cと同様に本体部36Aの径方向中央部に形成されているが、本体部36Aに対して軸方向他方側(図13の矢印B方向側)のみに突出している。また、第2成形体40は、前記実施形態よりも内径が小さく形成されており、第1成形体40に対して上記軸方向他方側に配置されている。この第2成形体40の内側には、ボス部36Eが嵌合している。つまり、この第2変形例では、ボス部36Eが本発明における「嵌合部」に相当している
In this second modification, the first molded
また、第2成形体40は、外周部を除く径方向中央側の部位が、外周部に比べて軸方向寸法を縮小された薄肉部40Aとされている。この薄肉部40Aには、複数の溶着用凹部60が第2成形体40の周方向に並んで形成されている。複数の溶着用凹部60は、第2成形体40の軸方向一方側(図13の矢印A方向側)へ凹んでいる。そして、これらの溶着用凹部60の底面に突き当てられたコテ56(図13参照)により、第2成形体40と第1成形体36とが溶着(結合)されている。なお、図13には、溶着用凹部60の底面の溶融前の状態が図示されている。この第2変形例においても、前記実施形態と基本的に同様の作用効果を奏する。
In addition, the second molded
(第3変形例)
図14には、本発明の実施形態に係るウォームホイール30の第3変形例が図6及び図13に対応した断面図にて示されている。この第3変形例は、第2変形例に類似した構成とされているが、第1成形体36と第2成形体40との溶着部の構成が第2変形例と相違している。
(Third modification)
FIG. 14 shows a cross-sectional view corresponding to FIGS. 6 and 13 of a third modification of the
この第3変形例では、第1成形体36は、本体部36Aの径方向中間部から本体部36Aの軸方向他方側(図14の矢印B方向側)へ突出した複数の溶着用凸部70を有している。複数の溶着用凸部70は、第1成形体36の周方向に並んで形成されている。また、第2成形体40の薄肉部40Aには、上記複数の溶着用凸部70が嵌合した複数の溶着用孔72が形成されている。複数の溶着用凸部70の先端部は、複数の溶着用孔72から上記軸方向他方側へ突出している。そして、これらの溶着用凸部70の先端部に突き当てられたコテ56により、第2成形体40と第1成形体36とが溶着(結合)されている。なお、図14には、溶着用凸部70の溶融前の状態が図示されている。この第3変形例においても、前記実施形態と基本的に同様の作用効果を奏する。
In this third modification, the first molded
(第4変形例)
図15には、本発明の実施形態に係るウォームホイール30の第4変形例が図6及び図13に対応した断面図にて示されている。この第3変形例は、第2変形例に類似した構成とされているが、第1成形体36と第2成形体40との嵌合構造、及び第1成形体36と第2成形体40との溶着部の構成が第2変形例と相違している。
(Fourth modification)
FIG. 15 shows a fourth modification of the
この第4変形例では、第2成形体40は、第2変形例よりも内径が大きく形成されている。また、第1成形体36は、ボス部36Eの径方向外側で本体部36Aから軸方向他方側(図15の矢印B方向側)へ円環状に突出した突出部36Fを有している。この突出部36Fは、本発明における「嵌合部」に相当しており、第2成形体40の内側に嵌合している。この突出部36Fの外周部からは、上記軸方向他方側へリング状に突出した溶着用リブ80が形成されている。この溶着用リブ80は、第2成形体40の薄肉部40Aよりも上記軸方向他方側へ突出している。そして、この溶着用リブ80の先端部に突き当てられたコテ56により、第2成形体40と第1成形体36とが溶着(結合)された構成になっている。なお、図15には、溶着用リブ80の溶融前の状態が図示されている。また、この第4変形例では、コテ56が円筒状に形成されている。この第4変形例においても、前記実施形態と基本的に同様の作用効果を奏する。
In this fourth modification, the second molded
<実施形態の補足説明>
前記実施形態及び前記各種変形例では、第1成形体36及び第2成形体40が好適な樹脂製とされた構成にしたが、これに限らず、第1成形体36及び第2成形体40は金属製であってもよい。
<Supplementary description of the embodiment>
In the above-described embodiment and various modifications, the first molded
また、前記実施形態及び前記各種変形例では、第1成形体36と第2成形体40とが溶着により結合された構成にしたが、これに限らず、第1成形体36と第2成形体とが接着やボルト締結等により結合された構成にしてもよい。
In addition, in the above-described embodiment and various modifications, the first molded
また、前記実施形態及び前記各種変形例では、第1成形体36に設けられた嵌合部(環状凸部36B、ボス部36E、突出部36F)が、環状に形成された第2成形体40の内側に嵌合される構成にしたが、これに限るものではない。すなわち、円板状に形成された第1成形体と円板状に形成された第2成形体とが軸方向に結合される構成にしてもよい。その場合、第2成形体とは反対側へ延びるボス部を第1成形体の径方向中央部に形成し、第1成形体の軸心部に固定される回転軸を上記のボス部で支えることが好ましい。
Further, in the above-described embodiment and various modifications, the fitting portions (annular
また、前記実施形態及び前記各種変形例では、第1成形体36と第2成形体40とが、互いに異なる材料で構成された(樹脂母材は同じでガラス繊維を加えることで異なる材料とした)場合について説明したが、これに限らず、第1成形体と第2成形体とは、同じ材料で構成されたものでもよい。また、樹脂母材そのものを第1成形体36と第2成形体40とで異ならせても良く、さらには、一方を金属材料として強度を高め、他方を樹脂材料として潤滑性を得るようにしても良い。
In addition, in the above-described embodiment and various modifications, the first molded
また、前記実施形態及び前記各種変形例では、モータ装置としてブラシレスモータに適用したが、これに限定されず、ブラシモータであっても良い。
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が前記実施形態及び前記各種変形例に限定されない
Further, in the above embodiment and various modifications, the motor device is applied to a brushless motor, but the present invention is not limited to this, and may be a brush motor.
In addition, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention. In addition, the scope of rights of the present invention is not limited to the above embodiments and various modifications.
10・・・ワイパモータ(モータ装置)、12・・・モータ、28・・・ウォーム、29・・・歯部、30・・・ウォームホイール、32・・・ウォームホイール本体、33・・・歯部、34・・・先端凹部、35・・・歯底部、36・・・第1成形体、36B・・・環状凸部(嵌合部)、36E・・・ボス部(嵌合部)、36F・・・突出部(嵌合部)、37・・・第1半割歯部、38・・・凹部、40・・・第2成形体、41・・・第2半割歯部、42・・・凸部、44・・・出力軸(回転軸)、44A・・・セレーション部(固定部)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1成形体の軸心部に一体成形品として固定された回転軸と、
を備え、
前記第1成形体は、円板状に形成された本体部と、前記本体部の径方向外側の部位から前記本体部の軸方向一方側へ円環状に突出した嵌合部と、前記本体部の径方向中央部から前記本体部の軸方向両側へ円筒状に突出したボス部と、を有しており、
前記第2成形体は、環状に形成されており、前記第2成形体の内側に前記嵌合部が嵌合しており、
前記第1成形体と前記第2成形体とが溶着、接着又はボルト締結により結合されているウォームホイール。 A first molded body having a first half-split tooth portion on its outer peripheral portion and a second molded body having a second half-split tooth portion on its outer peripheral portion are coupled together in the axial direction, and the first half-split tooth portion and the second half-split tooth portion are provided on the outer peripheral portion, and the tooth bottom portion between the tooth portions is recessed in an arc shape so as to move toward the center side in the axial direction. a wheel body;
a rotating shaft fixed as an integrally molded product to the axial center of the first molded body;
with
The first molded body includes a disc-shaped main body, a fitting portion annularly projecting from a radially outer portion of the main body toward one axial side of the main body, and the main body. and a boss portion cylindrically projecting from the radially central portion of the body portion to both sides in the axial direction of the main body portion,
The second molded body is formed in an annular shape, and the fitting portion is fitted inside the second molded body,
A worm wheel in which the first molded body and the second molded body are joined by welding, adhesion or bolting.
ウォームが固定された治具に前記第1成形体及び前記第2成形体を装着し、前記第1半割歯部及び前記第2半割歯部を前記ウォームの歯部と噛合させる装着工程と、a mounting step of mounting the first molded body and the second molded body on a jig to which a worm is fixed, and engaging the first half-split tooth portion and the second half-split tooth portion with the teeth of the worm; ,
前記第1半割歯部と前記第2半割歯部とを前記周方向にずらして前記ウォームの歯部に密着させた状態で前記第1成形体と前記第2成形体とを溶着、接着又はボルト締結により結合する結合工程と、The first molded body and the second molded body are welded and bonded in a state in which the first half-split tooth part and the second half-split tooth part are displaced in the circumferential direction and brought into close contact with the tooth part of the worm. Or a joining step of joining by bolting,
を有するウォームホイールの製造方法。A method for manufacturing a worm wheel having
前記モータによって回転されるウォームと、a worm rotated by the motor;
前記ウォームに噛合された請求項1~請求項6の何れか1項に記載のウォームホイールと、a worm wheel according to any one of claims 1 to 6 meshed with the worm;
を備えたモータ装置。A motor device with
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