KR20060021853A - 아마추어 샤프트의 제조방법, 아마추어 샤프트 및회전전기장치 - Google Patents

아마추어 샤프트의 제조방법, 아마추어 샤프트 및회전전기장치 Download PDF

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KR20060021853A
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아스모 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 단조가공단계에서, 단조몰드(31)를 사용하는 냉간단조가공에 의하여 원주형 샤프트용 소재(30)의 선단부에 소경부(12)가 형성되고, 스러스트력을 제공받도록 내부에 볼(15)을 설치하기 위하여 샤프트용 소재(30)의 베이스단면에 설치홈부(11d)가 형성된다. 상기 단조가공단계 이후 웜형성가공에서, 웜(13)은 롤링다이에 의하여 상기 소경부(12)에 형성된다. 상기 소경부(12) 및 설치홈부(11d)는 냉간단조가공에 의하여 형성되어, 상기 소경부(12)의 외주면 및 상기 설치홈부(11d)의 내면은 낮은 면 조도를 갖는 균일 면으로 이루어진다.
회전전기장치, 아마추어샤프트, 제조방법, 냉간단조가공, 설치홈부, 면조도

Description

아마추어 샤프트의 제조방법, 아마추어 샤프트 및 회전전기장치{ARMATURE SHAFT PRODUCING METHOD, ARMATURE SHAFT, AND ROTATING ELECTRIC MACHINE}
본 발명은 아마추어 샤프트의 제조방법, 아마추어 샤프트 및 회전전기장치에 관한 것이다.
아마추어 샤프트에 웜이 형성된 웜-구비 아마추어 샤프트는 예를 들면 일본 특개평 제11-146603호 공보에 제안된 모터에 사용된다. 상기 아마추어 샤프트에는 중앙부로부터 베이스단부로 코일이 권선된 코어, 및 정류자가 나란히 고정된다. 상기 코어 및 정류자를 사이에 개재하는 양단부는 하우징에 배치되는 한 쌍의 베어링과 슬라이딩 접촉하는 베어링부로서 제공된다. 이에 대하여, 상기 아마추어 샤프트의 선단부(leading end portion)는 상기 코어 및 정류자를 고정하기 위한 부분의 직경보다 작은 직경의 소경부(small diameter portion)로 이루어진다. 상기 소경부에는 모터 출력샤프트를 구동하기 위한 웜휠과 결합되는 웜이 형성된다. 상기 모터의 조립에 있어서, 상기 아마추어 샤프트는 선단부로부터 베어링으로 삽입되어야만 한다. 상기 웜의 외경은 베어링에 의하여 지지되는 베어링부보다 작게 구성되어, 상기 웜은 삽입 시 베어링과 접촉하지 않게 된다.
일반적으로 상기 웜-구비 아마추어 샤프트는 원주형 샤프트용 소재를 가공하여 형성된다. 먼저 웜이 형성될 선단부의 원주면을 절삭함으로써 소경부를 형성하는 절삭공정을 실행한다. 다음으로 베어링부의 외주면을 고정밀도로 형성하기 위하여 소경부로부터 베이스단부 전체에 대하여 그라인딩 공정을 실행한다. 그런 다음, 절삭공정을 실행한 소경부에 대하여 롤링다이(rolling die)를 회전시키면서 반경방향으로 이동시킴으로써, 상기 웜이 형성된다. 상기 웜-구비 아마추어 샤프트는 이러한 방식으로 제조된다.
그러나 상기 가공부의 표면은 일반적으로 알려진 바와 같이 조면(coarse surface)으로 되고, 상기 절삭공정에 의하여 형성된 소경부의 외주면도 조면으로 된다. 그러므로 상기 웜이 소경부에 형성될 때, 웜이 형성될 상기 소경부의 외주면은 조면으로 형성되어, 상기 소경부 외주면의 상태는 웜의 정밀도에 영향을 주고, 웜의 정밀도가 저하되는 문제점을 발생시킨다. 상기 웜의 정밀도가 저하될 경우, 상기 웜휠과의 결합성을 저하시켜 상기 결합부로부터 소음이 발생하고 전달효율이 저하되는 문제점이 발생한다. 그러므로 상기 외주면을 형성하기 위하여 절삭공정 이후, 소경부의 외주면을 균일 면으로 그라인딩함으로써 웜의 정밀도를 향상시키는 것을 고려해야 한다. 그러나 이러한 방법은 제조공정수를 증가시키고, 적절한 방법으로 알맞지 않다.
또한 스틸볼(steel ball)이 모터의 요크 단면에 제공된 플레이트와 접촉하도록 홈 형성 방식으로 아마추어 샤프트의 축단부에 형성된 볼 수용홈(수용홈부)에 스틸볼이 수용될 수 있어, 아마추어 샤프트에 작용하는 스러스트력(thrust force)이 스틸볼 및 플레이트에서 제공받는 아마추어 샤프트가 공지되어 있다(예를 들면, 일본 특공평 제7-33847호 공보 참조). 일반적으로 상기 스틸볼을 설치하기 위한 홈은 절삭공정, 구체적으로 아마추어 샤프트의 축단부에 절삭블레이트를 접촉시키고, 아마추어 샤프트를 회전시키면서 상기 절삭블레이트를 샤프트의 축방향으로 이동시킴으로써 형성된다.
상기 샤프트에 냉간공정을 적용시키기 위한 제조단계가 아마추어 샤프트를 제조하는데 포함되는 경우에, 상기 스틸볼을 설치하기 위한 홈은 상기 냉간공정 이후 전술한 절삭공정에서 아마추어 샤프트의 축단부에 형성된다.
따라서 상기 아마추어 샤프트는 냉간공정에서 조직유동(form fluxion)에 의하여 가공경화되어, 경화된 아마추어 샤프트의 단면에 스틸볼을 설치하기 위한 홈을 형성하기 위하여는 비싼 절삭블레이드가 사용되고, 절삭블레이드의 수명은 단축되는 문제점을 발생한다.
또한 상기 아마추어 샤프트 및 스틸볼은 상기 홈에서 서로에 대하여 회전하고, 그러므로 아마추어 샤프트 및 스틸볼은 홈의 내면에서 서로 접촉된다. 그러나 상기 홈은 절삭공정에 의하여 형성되어, 상기 홈의 내면의 면조도(surface roughness)는 절삭블레이드로 인한 절삭라인에 의하여 상대적으로 커진다. 이는 아마추어 샤프트와 스틸볼의 충돌작용에 의한 이상소음, 홈 내면과 스틸볼의 편마모, 및 회전전달손실과 같은 각종 문제점을 발생시킨다.
따라서 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이다. 본 발명의 첫번째 목적은 제조공정을 증가시키지 않고 웜의 정밀도를 향상시킬 수 있는 웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 두번째 목적은 제조공정을 증가시키지 않고 높은 웜 정밀도를 갖는 웜-구비 아마추어 샤프트; 및 상기 웜-구비 아마추어 샤프트가 제공된 회전전기장치를 제공한다.
본 발명의 세번째 목적은 단면에 스러스트 수용볼을 설치하기 위하여 설치홈부를 구비한 아마추어 샤프트의 제조방법을 제공하되, 상기 제조방법은 설치홈부를 용이하게 형성할 수 있고, 설치홈부의 면 조도를 향상시킬 수 있어, 설치홈부에서의 각종 불량 발생을 감소시킬 수 있는 아마추어 샤프트 제조방법을 제공하는데 있다. 또한 상기 제조방법을 이용하여 제조된 아마추어 샤프트 및 상기 아마추어 샤프트가 제공된 회전전기장치를 제공하는데 있다.
상기 첫번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 아마추어 샤프트의 제조방법은, 코어 또는 코어 및 정류자를 고정하기 위한 고정부 및 베어링에 의하여 지지되는 베어링부를 구비하는 샤프트 몸체의 선단부측에 구비되는 소경부, 및 상기 소경부에 구비되는 웜을 포함하는 원주형 샤프트형 소재를 제공하기 위한 웜-구비 아마추어 샤프트 제조방법으로서, 상기 소경부를 형성하기 위한 소경부 형성몰드부 및 상기 샤프트본체에 대응하는 부분을 지지하기 위한 샤프트본체 지지몰드부가 제공된 단조몰드를 사용하여 냉간단조에 의하여 상기 샤프트용 소재에 상기 소경부를 형성하는 단조가공단계; 및 상기 웜이 롤링다이에 의하여 상기 소경부에 형성되도록 상기 냉간단조가공단계 이후의 웜형성가공단계를 포함한다.
전술한 제조방법에 따르면, 상기 소경부는 냉간단조가공에 의하여 형성된다. 그러므로 소경부가 절삭가공에 의하여 형성되는 경우에 비하여 소경부의 외주면의 면조도는 향상될 수 있고, 상기 외주면은 균일 면으로 이루어질 수 있다. 웜휠의 정밀도는 상기 소경부의 외주면의 상태에 의하여 영향을 받는다. 상기 외주면을 균일 면으로 형성함으로써, 웜의 정밀도는 증가된다. 구체적으로 상기 웜의 정밀도가 낮아질 경우, 웜과 웜휠의 결합성은 저하되고, 동작시 결합부로부터 연속적인 소음 및 낮은 전달효율과 같은 문제점을 발생시킨다. 이와 관련하여 본 발명에 따른 제조방법에 의하면, 웜은 고정밀도로 형성될 수 있어 상기한 문제점들은 발생하지 않는다.
상기 단조몰드에는 샤프트용 소재에 소경부를 형성하기 위한 소경부 형성몰드부 및 샤프트 본체에 대응하는 샤프트용 소재의 일부분을 지지하기 위한 샤프트본체 지지몰드부가 제공된다. 이러한 단조몰드에서, 상기 소경부 형성몰드부에 상대적으로 큰 부하가 작용하여, 소경부 형성몰드부에서의 마모는 샤프트본체 지지몰드부에서의 마모보다 크다. 그러므로 이들 몰드부를 별개로 함으로써, 상기 소경부 형성몰드부만을 교환할 수 있고, 상기 소경부 형성몰드부와 동시에 교환할 필요없이 상기 샤프트본체 지지몰드부를 지속적으로 사용할 수 있다. 그러므로 단조몰드 및 아마추어 샤프트의 제조비용은 절감될 수 있다.
전술한 제조방법에서, 상기 소경부 형성몰드부를 구성하는 제1몰드부와, 상기 샤프트본체 지지몰드부를 구성하는 제2몰드부 사이에 형성되는 단차부 또는 단차부에 인접한 부위에 분할면이 위치되는 것이 바람직하다.
냉간단조공정을 실행함에 있어, 샤프트용 소재를 보호하기 위하여 소경부 형성몰드부 및 샤프트본체 지지몰드부의 가공면(지지면)에는 윤활유가 도포된다. 이와 관련하여 상기 소경부 형성몰드부를 구성하는 제1몰드부와 샤프트본체 지지몰드부를 구성하는 제2몰드부 사이에 단차가 제공되고, 상기 단차부에 윤활유가 쉽게 수용될 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이, 상기 제1몰드부와 제2몰드부 사이에 단차부 또는 단차부에 인접한 부위에 분할면을 위치시킴으로써, 단차부에 수용된 윤활유는 분할면의 갭을 통해 용이하게 배출될 수 있다. 따라서 단차부에 수용된 윤활유는 샤프트용 소재의 가공에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
전술한 제조방법에서, 상기 소경부의 선단부에 선단 베어링부가 형성될 경우, 상기 선단 베어링부는 상기 단조가공단계에서 상기 샤프트용 소재에 상기 소경부와 동시에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 선단 베어링부를 형성하기 위한 제조단계를 특별히 갖출 필요가 없다.
전술한 제조방법에서, 상기 샤프트본체의 베이스단면에 베어링홈부가 형성될 경우, 상기 홈부는 단조가공단계에서 상기 샤프트용 소재에 상기 소경부와 동시에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 홈부를 형성하기 위한 제조단계를 특별히 갖출 필요가 없다.
전술한 제조방법에서, 상기 샤프트본체 지지몰드부는 아마추어 샤프트의 축방향으로 복수개의 몰드부로 분리되는 있는 것이 바람직하다. 그러므로 샤프트 본체에서 다른 길이를 갖는 여려 형태의 웜-구비 아마추어 샤프트를 제조하는 경우, 샤프트본체의 길이에 따라 샤프트본체 지지몰드부의 일부 몰드부만을 교환함으로써 용이하게 적용될 수 있다.
전술한 제조방법에서, 상기 웜형성가공단계 이전에 상기 샤프트본체의 외주면을 연삭숫돌과 접촉하도록 하여 상기 샤프트본체의 원주면 전체가 그라인딩되는 그라인딩가공단계를 실행하는 것이 바람직하다.
상기 소경부에 웜(13) 형성에서의 가공기준위치는 웜형성 이전에 앞선 제조단계에서, 기준위치로 되는 샤프트본체(11)의 외주면을 그라인딩함으로써 샤프트본체(11)의 외주면으로 설정될 경우, 웜(13)의 정밀도는 더 향상된다.
또한 상기 샤프트본체의 외주면의 전체를 그라인딩함으로써, 샤프트본체의 외주면에 부착된 윤활유를 동시에 제거할 수 있다.
전술한 두번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 웜-구비 아마추어 샤프트는 원주형 샤프트용 재료를 가공하여 형성되고, 코어 또는 코어와 정류자를 고정하기 위한 고정부와 베어링에 의해 지지되는 베어링부를 구비한 샤프트 본체; 상기 샤프트본체의 선단측 부분에 연속하여 제공되는 소경부; 및 상기 소경부에 형성되는 웜이 제공되고, 상기 소경부는 냉간단조가공으로 형성되며, 상기 웜은 냉간단조가공 이후 롤링다이에 의하여 상기 소경부에 형성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 웜-구비 아마추어 샤프트는 냉간단조가공에 의하여 형성된 소경부에 롤링다이에 의해 형성되는 웜을 구비한다. 상기 소경부가 냉간단조가공에 의하여 형성될 때, 상기 소경부의 외주면의 면 조도는 소경부가 절삭가공에 의하여 형성되는 경우에 비하여 향상되고, 상기 외주면은 균일 면으로 이루어진다. 상기 웜의 정밀도는 소경부의 외주면의 상태에 의하여 영향을 받는다. 상기 외주면이 균일 면으로 형성됨으로써, 웜의 정밀도는 증가된다. 웜의 정밀도가 떨어질 경우, 웜과 웜휠의 결합성은 저하되고, 동작시 결합부로부터 연속적인 소음 및 낮은 전달효율과 같은 문제점을 발생시킨다. 이에 대하여 본 발명에 따른 웜-구비 아마추어 샤프트에 의하면, 웜은 고정밀로 형성될 수 있어 상기한 문제점들은 발생하지 않는다.
본 발명에 따른 회전전기장치는 전술한 웜-구비 아마추어 샤프트에 코어 또는 코어와 정류자를 고정하여 구성되는 아마추어를 제공되고, 상기 코어에는 코일이 권선되며, 상기 아마추어는 회전 구동되도록 구성된다. 따라서 웜의 정밀도가 높은 회전전기장치를 구성할 수 있다.
또한 전술한 세번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 아마추어 샤프트의 제조방법은, 스러스트 수용볼을 설치하기 위하여 단면에 설치홈부를 구비하는 아마추어 샤프트의 제조방법으로서, 단조몰드의 샤프트형성 홈부에 아마추어 샤프트를 형성하기 위한 샤프트용 재료를 위치시키고; 냉간단조공정에 의하여 상기 샤프트용 소재를 소정형태로 형성하며; 및 상기 샤프트용 소재의 단면에 상기 설치홈부를 형성하도록 상기 설치홈부에 대응하게 형성된 성형돌기부를 구비한 슬라이딩 몰드를 상기 샤프트형성 홈부의 축방향으로 상기 샤프트형성 홈부로 푸쉬하는 단계를 포함한다.
전술한 제조방법에 의하면, 상기 설치홈부는 냉간단조가공에 의하여 형성된다. 그러므로 절삭가공에서 절삭블레이드에 의하여 발생되는 절삭라인과 같은 절삭라인은 상기 설치홈부의 내면(내주면 및 바닥면)에 남지 않는다. 그 결과 상기 설치홈부의 내면은 극히 작은 면 조도를 갖는 균일 면으로 이루어지고, 상기 면 조도는 절삭가공에 의하여 가공된 경우에 비하여 매우 향상되고 안정적으로 된다. 그러므로 큰 스러스트력 하에서 아마추어 샤프트가 회전할 경우, 샤프트와 볼의 충돌작용에 의하여 발생되는 이상소음, 설치홈부와 스틸볼의 편마모 및 회전손실과 같은 여러 문제점의 발생을 방지할 수 있다. 또한 냉간단조가공에 의하여 형성되는 설치홈부의 내면은 가공경화에 의하여 경화되어, 스러스트 수용볼의 회전에 대한 마모수명은 연장된다. 또한 냉간단조가공에 의하여 설치홈부를 형성함으로써, 설치홈부 형성을 위한 절삭가공은 필요하지 않아 설치홈부는 용이하게 형성된다. 또한 제조단계에서 사용되는 절삭가공장치 등을 생략할 수 있어 아마추어 샤프트의 제조비용은 절감될 수 있다. 상기 냉간단조가공에 의하여 설치홈부를 형성함으로써, 절삭가공에서 발생되는 잔여물과 같은 폐재료는 냉간단조가공에서는 발생하지 않아 설치홈부에 잔여물이 잔존하지 않게 된다. 이러한 잔여물이 미발생하여 전술한 이상소음, 편마모 및 회전손실과 같은 문제점의 발생을 방지할 수 있다.
전술한 제조방법에서, 상기 슬라이딩 몰드의 성형돌기부의 장방향 길이는 상기 스러스트 수용볼의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 이 경우 성형돌기부에 형성되는 설치홈부의 장방향 길이는 스러스트 수용볼의 직경보다 작게 된다. 즉 스러스트 볼이 설치홈부에 설치될 경우, 한 쌍의 볼은 그로부터 돌출된다. 그러므로 상기 아마추어 샤프트의 스러스트력은 스러스트 수용볼에 의하여 확실하게 수용될 수 있다.
전술한 제조방법에서, 상기 슬라이딩 몰드는 상기 성형돌기부의 중심축이 상기 샤프트형성홈부의 중심축과 정렬되도록 상기 샤프트형성홈부로 푸쉬되는 것이 바람직하다. 그러므로 스러스트 수용볼의 접촉점을 아마추어 샤프트의 중심축과 정렬되도록 스러스트 수용볼을 위치시킬 수 있는 설치홈부를 용이하게 형성할 수 있다.
전술한 세번째 실시예를 달성하기 위한 아마추어 샤프트는 내부에 스러스트 수용볼을 설치하기 위하여 그의 단면에 삽입홈부를 구비하고, 상기 설치홈부의 내면은 냉간단조가공에 의하여 형성된 단조가공면을 갖는다. 이러한 방식으로 상기 설치홈부의 내면은 냉간단조가공에 의하여 형성되어, 절삭가공에서 절삭블레이드에 의하여 발생되는 절삭라인과 같은 절삭라인은 발생하지 않는다. 그러므로 상기 설치홈부의 내면은 매우 작은 면 조도를 갖는 균일 면으로 이루어지고, 상기 면 조도는 절삭가공에 의하여 가공된 경우에 비하여 매우 향상되고 안정적으로 된다. 그러므로 큰 스러스트력 하에서 아마추어 샤프트가 회전할 경우, 샤프트와 볼의 충돌작용에 의하여 발생되는 이상소음, 설치홈부와 스틸볼의 편마모 및 회전손실과 같은 여러 문제점의 발생을 방지할 수 있다. 또한 냉간단조가공에 의하여 형성되는 설치홈부의 내면은 가공경화에 의하여 경화되어, 스러스트 수용볼의 회전에 대한 마모수명은 연장된다. 또한 냉간단조가공에 의하여 설치홈부를 형성함으로써, 설치홈부 형성을 위한 절삭가공은 필요하지 않아 설치홈부는 용이하게 형성된다. 또한 제조단계에서 사용되는 절삭가공장치 등을 생략할 수 있어 아마추어 샤프트의 제조비용은 절감될 수 있다. 또한 상기 냉간단조가공에 의하여 설치홈부를 형성함으로써, 절삭가공에서 발생되는 잔여물과 같은 폐재료는 냉간단조가공에서는 발생하지 않아 설치홈부에 잔여물이 잔존하지 않게 된다. 이와 같이 잔여물이 미발생하여 전술한 이상소음, 편마모 및 회전손실과 같은 문제점의 발생을 방지할 수 있다.
전술한 아마추어 샤프트에서, 상기 설치홈부의 장방향 길이는 상기 스러스트 수용볼의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 그러므로 스러스트 볼이 설치홈부에 설치될 경우, 한 쌍의 볼은 그로부터 돌출된다. 따라서 상기 아마추어 샤프트의 스러스트력은 스러스트 수용볼에 의하여 확실하게 수용될 수 있다.
전술한 아마추어 샤프트에서, 상기 설치홈부는 아마추어 샤프트의 중심축이 설치홈부의 중심축과 정렬되도록 제공되는 것이 바람직하다. 그러므로 상기 스러스트 볼이 설치홈부에 설치될 때, 스러스트 수용볼의 접촉점을 아마추어 샤프트의 중심축과 정렬되도록 스러스트 수용볼을 위치시킬 수 있다. 그러므로 상기 아마추어 샤프트의 스러스트력은 대략 일직선상으로 수용될 수 있다. 그 결과 설치홈부가 편마모되는 것을 방지할 수 있고, 편마모에 의한 이상소음의 발생을 방지할 수 있다.
전술한 아마추어 샤프트에서, 웜은 그의 일부분으로 형성될 수 있다. 웜이 아마추어 샤프트의 일부분으로 형성될 경우, 웜과 치합되는 웜휠을 구동할 때 웜휠로부터의 회전반력은 아마추어 샤프트에서 스러스트력을 발생시킨다. 그러나 전술한 구성을 갖는 아마추어 샤프트를 제공함으로써, 아마추어 샤프트의 떨림 및 진동은 매우 감소될 수 있다.
전술한 세번째 목적을 달성하기 위한 회전전기장치는 전술한 구성을 갖는 아마추어 샤프트를 사용하여 달성된다. 즉 이러한 회전전기장치에서는, 이상소음, 편마모 및 회전손실과 같은 문제점의 발생을 아마추어 샤프트에서 발생시키지 않는다.
도1은 본 실시예에 따른 아마추어 샤프트가 제공된 모터를 나타낸 단면도.
도2는 아마추어 샤프트의 평면도.
도3a 및 도3b는 샤프트용 소재를 설명하기 위한 설명도.
도4는 아마추어 샤프트의 제조과정에서 단조가공 단계를 설명하기 위한 설명도.
도5는 아마추어 샤프트의 제조과정에서 그라인딩가공 단계를 설명하기 위한 설명도.
도6은 아마추어 샤프트의 제조과정에서 웜형성가공 단계를 설명하기 위한 설명도.
도7은 아마추어 샤프트에 형성된 웜의 정밀도를 나타낸 그래프.
도8은 다른 가공에 따른 수용홈부의 면 조도를 비교하기 위하여 나타낸 그래프.
도9는 변형예에 따른 아마추어 샤프트를 나타낸 평면도.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 구체화한 일실시예를 설명한다.
도1은 본 실시예에 따른 모터(1)를 나타낸 것이다. 본 실시예의 모터(1)는 차량 와이퍼장치의 구동원으로 사용되는 모터이다. 상기 모터(1)는 모터본체(2)와 감속장치를 설치하기 위한 감속부(3)가 함께 일체로 구비된 감속장치를 갖는 모터이다.
상기 모터본체(2)는 DC모터로 구성되고, 바닥구비 원통형 요크하우징(4)을 구비한다. 상기 요크하우징(4)의 내면에는 한 쌍의 마그네트(5)가 고정된다. 상기 마그네트(5) 내측에는 아마추어(6)가 회전가능하게 설치된다. 상기 아마추어(6)는 아마추어 샤프트(7), 코어(8), 코일(9) 및 정류자(10)를 포함한다.
상기 아마추어 샤프트(7)에서, 도2에 나타낸 바와 같이, 베이스단부로부터 선단부측 특정부 사이가 샤프트본체(11)이고, 상기 샤프트본체(11)보다 직경이 작은 소경부(12)는 상기 샤프트 본체(11)의 선단부이다. 상기 소경부(12)에 웜(13)이 형성된다.
상기 샤프트본체(11)의 대략 중앙부는 그에 코어(8)를 고정하기 위한 코어 고정부(11)이고, 상기 코어 고정부(11a)보다 선단부 측 특정부는 그에 정류자(10)를 고정하기 위한 정류자 고정부(11b)이다. 상기 샤프트 본체(11)의 베이스단부는 베이스단 베어링부(11c)이다. 도1에 나타낸 바와 같이, 상기 베이스단 베어링부(11c)는 요크하우징(4)의 바닥부의 중앙에 고정되는 슬라이딩베어링(14)에 의하여 반경방향으로 지지된다. 또한 상기 샤프트 본체(11)(베이스단 베어링부(11c))의 일 단면에는 아마추어 샤프트(7)의 스러스트력(thrust force)을 제공받도록 스러스트 수용볼(thrust-receiving ball)로서 제공되는 스틸볼(15)을 설치하기 위한 원형 단면의 설치홈부(11d)가 형성된다. 도2에 나타낸 바와 같이, 상기 설치홈부(11d)는 그의 중심축(L2)이 아마추어 샤프트(7)의 중심축(L1)과 정렬되도록 제공된다. 상기 설치홈부(11d)는 그의 내경(D2)이 스틸볼(15)의 직경(D1)보다 약간 크고, 그의 종방향 길이(D2)가 스틸볼(15)의 직경(D1)보다 작도록(단 D1/2보다 크게) 구성된다. 즉 상기 스틸볼(15)이 설치홈부(11d)의 바닥면(11f)과 접촉하도록 상기 설치홈부(11d)에 설치된 상태에서, 상기 설치홈부(11d)의 내주면(11g)과 스틸볼(15) 사이에 아주 작은 간극이 제공되고, 상기 스틸볼(15)의 일부분은 상기 설치홈부(11d)로부터 돌출된다. 이에 대하여, 전술한 바와 같이 웜(13)이 형성되기 전 단계에서, 아마추어 샤프트(7)에 냉간단조공정이 실행되고, 상기 설치홈부(11d)는 냉간단조공정에서 형성된다. 따라서 상기 설치홈부(11d)의 내면, 즉 상기 바닥면(11f)과 내주면(11g)은 단조가공면으로 이루어진다.
상기 샤프트 본체(11)의 선단부, 즉 상기 아마추어 샤프트(7)의 대략 중앙부는 중앙베어링부(11e)이다. 상기 중앙 베어링부(11e)는 감속부(3)의 기어하우징(21)에 고정되는 슬라이딩 베어링(22)에 의하여 반경방향으로 지지되는 부분이다. 상기 중앙 베어링부(11e)보다 선단측 부분은 샤프트 본체(11)에서 직경이 작은 소경부(12)이다. 상기 소경부(12)에 웜(13)이 형성된다. 상기 웜(13)의 외경은 중앙 베어링부(11e)(샤프트 본체(11))의 직경보다 작게 형성된다. 상기 소경부(12)의 선단부는 더 작게 형성되고, 기어하우징(21)에 형성된 삽입홀(21c)에 삽입되는 선단 베어링부(12a)로서 제공되어 삽입홀(21c)에 반경방향으로 지지된다. 또한 상기 삽입홀(21c)의 선단 베어링부(12a)의 선단면측에 형성된 공동(cavity)에는 수지재(27)가 충전되고 고형화된다. 상기 고형화된 수지재(27) 및 아마추어 샤프트(7)의 선단면(선단 베어링부(12a)의 선단면)은 아마추어 샤프트(7)의 스러스트를 그들 사이에서 제공받는 작은 갭을 제공한다.
또한 상기 아마추어 샤프트(7)의 코어 고정부(11a)에는 코어(8)가 고정되고, 사익 정류자 고정부(11b)에는 정류자(10)가 고정되며, 상기 고정된 코어(8) 및 정류자(10)에는 아마추어(6)를 구성하도록 코일(9)이 권선된다. 상기 아마추어 샤프트(7)이 베이스단부의 설치홈부(11d)에는 아마추어 샤프트(7)의 스러스트력을 제공받도록 스틸볼(15)이 설치된다. 상기 아마추어 샤프트(7)의 베이스단 베어링부(11c)는 요크하우징(4)의 바닥부의 슬라이딩 베어링(14)으로 삽입되고, 상기 스틸볼(15)은 바닥부에 고정되는 스러스트 수용 플레이트(16)과 접촉되는 방식으로, 상기 아마추어(6)는 마그네트(5)가 고정되는 요크하우징(4)에 설치된다. 그런 다음, 상기 내부에 아마추어(6)가 설치되는 요크하우징(4)(모터본체(2))는 기어하우징(21)(감속부(3))에 구비된다. 이러한 조립상태에서, 상기 아마추어 샤프트(7) 및 스러스트 수용 플레이트(16)와 스틸볼(15)의 양 접촉점은 아마추어 샤프트(7)이 중심축(L1)과 정렬되어, 아마추어 샤프트(7)의 스러스트력을 일직선상으로 제공받을 수 있는 구성을 구현할 수 있다.
상기 감속부(3)는 기어하우징(21)을 구비한다. 상기 기어하우징(21)은 모터 본체(2)로부터 연장하는 아마추어 샤프트(7)의 선단측 부분을 설치하기 위한 샤프 트 수용부(21a) 및 웜휠(23)을 설치하기 위한 휠 수용부(21b)를 제공하는 특정 형태로 이루어진다.
상기 샤프트 수용부(21a)의 베이스단부에는 아마추어 샤프트(7)의 중앙 베어링부(11e)를 반경방향으로 지지하는 슬라이딩 베어링(22)이 고정된다. 상기 샤프트 수용부(21a)의 선단부에는 아마추어 샤프트(7)의 선단 베어링부(12a)(소경부(12))가 삽입되어 그 선단 베어링부(12a)가 반경방향으로 지지되는 삽입홀(21c)이 형성된다. 상기 기어하우징(21)에 모터본체(2)를 조립함에 있어, 상기 아마추어 샤프트(7)의 선단측 부분(웜(13) 및 선단 베어링부(12a))은 샤프트 수용부(21a)에 설치되도록 슬라이딩 베어링(22)에 삽입된다. 이 때 상기 웜(13)의 외경은 중앙 베어링부(11e)이 외경 즉 상기 슬라이딩 베어링(22)의 내경보다 약간 작도록 형성되어, 상기 웜(13)은 슬라이딩 베어링(22)의 내주면과 접촉하지 않게 된다.
상기 휠 수용부(21b)에는 아마추어 샤프트(7)의 웜과 결합되는 웜휠(23)이 회전가능하게 설치된다. 상기 웜휠(23)은 출력샤프트(24)가 제공되어 일체로 회전한다.
상기 모터본체(2)에 대향하는 위치의 기어하우징(21)에는 브러시장치(25)가 고정된다. 상기 브러시장치(25)에는 정류자(10)와 슬라이딩 접촉하는 공급브러시(26)가 유지된다. 상기 브러시장치(25)는 외부장치로부터 공급와이어(미도시)를 통해 전력을 제공받고, 공급브러시(26) 및 정류자(10)를 통해 아마추어(6)(코일(9))로 전력을 공급한다. 그러므로 상기 아마추어(6)는 회전되고, 상기 아마추어 샤프트(7)도 회전되어, 상기 출력샤프트(24)는 웜(13) 및 웜휠(23)을 통해 회전되고, 이에 따라 상기 출력샤프트(24)의 회전으로 와이퍼장치를 작동시킨다.
이하 본 실시예에 사용되는 웜-구비 아마추어 샤프트(7)의 제조공정을 설명한다.
아마추어 샤프트(7)는 도3에 나타낸 바와 같이 원주형 샤프트용 소재(30)를 가공하여 제조된다. 상기 샤프트용 소재(30)의 선단측 부분에는 도4에 나타낸 단조몰드(31)을 사용하여 소경부(12)(선단 베어링부(12a) 포함)가 형성된 다음, 샤프트용 소재(30)에 설치홈부(11d)를 형성하도록 상기 샤프트용 소재(30)의 베이스 단면에 냉간단조공정이 실행된다(단조가공단계).
상기 단조몰드(31)는 그들 사이에 샤프트용 소재(30)가 배치될 수 있도록 두 개로 분할되고 다시 서로 조립될 수 있는 한 쌍의 본체몰드(31a)(도4에서는 하나의 본체몰드(31a)을 나타냄) 및 상기 본체몰드(31a)로 푸쉬되는 슬라이딩 몰드(35)로 제공된다. 상기 몰드 본체(31a)는 제1 내지 제3몰드부(32 내지 34)를 포함하여 샤프트용 소재(30)의 축방향(슬라이딩 몰드(35)의 푸쉬 방향)으로 세 개로 분할될 수 있는 구성을 구비하고, 아마추어 샤프트(7)를 형성하도록 제1몰드부(32)로부터 제3몰드부(34)로 연장하는 샤프트형성 홈부(31b)를 구비한다.
상기 제1몰드부(32)는 소경부 형성몰드부이고, 상기 샤프트용 소재(30)의 선단부를 단조함으로써 소경부(12)(선단 베어링부(12a) 포함)를 형성하기 위한 소경부 형성홈부(32a)를 제공한다. 상기 제2몰드부(33) 및 제3몰드부(34)는 샤프트본체 몰드부로서 제공되고, 상기 제1몰드부(32)가 그 제1몰드부(32)에 소경부(12)를 형성할 때 상기 샤프트본체(11)를 지지하기 위한 샤프트본체 지지홈부(33a, 34a)를 각각 제공한다. 상기 소경부 형성홈부(32a) 및 샤프트본체 지지홈부(33a, 34a)는 샤프트형성 홈부(31b)를 구성한다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본체몰드(31a)에 의하여 샤프트용 소재(30)의 선단부에 소경부(12)가 제공된다. 이 경우, 냉간단조에 의한 홈부의 표면은 공지된 바와 같이 균일 면을 이루고, 상기 냉각단조공정에 의하여 형성된 소경부(12)의 외주면의 표면은 균일하게 이루어진다. 즉, 상기 냉간단조공정에 의하여 가공된 소경부(12)는 절삭공정에 의하여 가공된 경우보다 외주면의 면 조도는 향상된다.
한편 상기 슬라이딩 몰드(35)는 본체몰드(31a), 즉 샤프트본체 지지홈부(34a)에 슬라이딩가능하게 제공된다. 상기 샤프트본체 지지홈부(34a)에는, 그 샤프트본체 지지홈부의 내경과 같이 대략 큰 직경(샤프트본체 지지홈부의 내경보다 약간 작음)의 원주형 본체(35a), 및 상기 설치홈부(11d)와 대응하는 본체부(35a)의 선단 중앙부에 성형돌기부(35b)가 형성된다. 상기 성형돌기부(35b)의 외경은 설치홈부(11d)의 내경(D2)에 대응하고, 그의 장방향 길이는 설치홈부(11d)의 장방향 길이(D3)에 대응한다. 즉 상기 성형돌기부(35B)의 외경(D2)은 스틸볼(15)의 직경(D1)보다 약간 크고, 상기 성형돌기부(35b)의 장방향 길이(D3)는 스틸볼(15)의 직경(D1)보다 작다(단 D1/2보다 크다). 또한 상기 설치홈부(11d)의 중심축(L2)이 아마추어 샤프트(7)의 중심축(L1)과 정렬되는 방식으로 상기 설치홈부(11d)를 형성하기 위하여, 상기 슬라이딩 몰드(35)(성형돌기부(35b))는 중심축(L4)이 본체몰드(31a)의 내부공간(샤프트본체 지지홈부(34a) 등)의 중심축(L3)과 정렬하도록 제공된다. 상기 소경부(12)(선단 베어링부(12a) 포함)는 본체몰드(31a)의 샤프트용 소재(30) 의 선단부에 형성되고, 상기 슬라이딩 몰드(35)에서 샤프트용 소재(30)의 베이스단면에는 설치홈부(11d)가 형성된다.
상기 냉간단조공정을 실행함에 있어, 상기 본체몰드(31a)의 소경부 형성홈부(32a) 및 샤프트본체 지지홈부(33a, 34a)는 샤프트용 소재(30)를 보호하기 위하여 윤활유가 도포된다. 여기에서 상기 소경부 형성홈부(32a)를 갖는 제1몰드부(32)와 샤프트본체 지지홈부(33a)를 갖는 제2몰드부(33) 사이에 단차(A)가 형성된다. 즉 상기 단차(A)에는 윤활유가 쉽게 수용된다. 본 실시예에 따른 본체몰드(31a)는 상기 제1몰드부(32)와 제2몰드부(33) 사이의 몰드 분할면(P)이 단차(A)부에 위치되어, 상기 단차(A)에 수용된 윤활유가 몰드분할면(P)의 갭을 통해 외측으로 쉽게 배출되는 구성으로 이루어진다. 따라서 도5에 나타낸 바와 같이 상기 샤프트본체(11)의 베이스단 베어링부(11c)와 중앙 베어링부(11e)의 외주면을 형성하기 위하여, 샤프트본체(11)의 외주면 전체에 그라인딩공정을 실행하도록 연삭숫돌(36)은 샤프트본체(11)의 외주면에 접촉하게 된다. 즉 상기 그라인딩공정에서, 상기 베이스단 베어링부(11c)와 중앙 베어링부(11e)의 외주면에서의 면조도 및 진원도(circle perfection)은 향상된다.
그 결과 도6에 나타낸 바와 같이, 상기 냉간단조가 실행되는 상기 소경부(12)는 롤링다이(37)들 사이에 개재되고, 상기 롤링다이(37)를 롤링 또는 이동시켜 웜(13)이 형성된다(웜형성가공단계). 이 경우 상기 소경부(12)는 냉간단조공정에 의하여 형성되고, 상기 소경부(12)의 외주면은 소경부(12)가 절삭공정에 의하여 형성되는 종래에 비하여 균일 면으로 이루어진다. 따라서 도7에 나타낸 바와 같이, 상기 소경부(12)가 냉간단조공정에 의하여 가공되는 본 실시예에 따른 웜(13) 외경의 변화범위(X1)는 소경부가 절삭공정에 의하여 가공되는 종래 경우에서의 웜 외경의 변화범위(X2)에 비하여 충분히 작다. 즉 본 실시예에서 상기 웜(13)의 정밀도는 증가된다.
또한 본 실시예에서 웜(13)을 형성(롤링)함에 있어서의 가공기준위치는 샤프트본체(11)의 외주면이다. 그러므로 가공기준위치가 되는 샤프트본체(11)의 외주면에 그라인딩공정을 실행함으로써, 상기 웜(13)의 정밀도는 보다 증가된다. 본 실시예에서의 웜-구비 아마추어 샤프트(7)는 전술한 바와 같이 제조된다.
또한 전술한 바와 같이 제조되는 아마추어 샤프트(7)에서, 상기 설치홈부(11d)의 내주면(11g)과 바닥면(11f)은 소경부(12)의 외주면과 유사하게 냉간단조공정에 의하여 형성된다. 그러므로 절삭공정에서 절삭블레이드에 의하여 발생되는 절삭라인은 냉간단조공정에서는 남지않고, 상기 면들은 면 조도가 극히 작은 균일 면으로 이루어지고, 절삭공정에 의하여 가공되는 경우에 비하여 면 조도는 매우 향상되고 안정적으로 된다. 이에 대하여 도8은 냉간공정에 의하여 형성된 설치홈부(11d)가 제공된 샘플들과, 절삭공정에 의하여 설치홈부(11d)가 제공된 각각의 10개의 샘플들에서 설치홈부(11d)의 내주면(11g)과 바닥면(11f)의 면조도를 비교한 도면이다. 도8에 나타낸 바와 같이, 냉간단조공정에 의하여 설치홈부(11d)가 제공된 경우는 절삭공정에 의하여 설치홈부(11d)가 제공된 경우에 비하여 내주면(11g)과 바닥면(11f)의 면조도에서 극히 작은 것을 알 수 있다. 또한 냉간단조공정에 의하여 설치홈부(11d)가 제공된 경우의 변화범위(Y1)는 절삭공정에 의하여 설치홈부 (11d)가 제공된 경우의 변화범위(Y2)에 비하여 매우 작은 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 설치홈부(11d)의 내주면(11g)과 바닥면(11g)의 면 조도 뿐만 아니라 그의 면 조도 변화에서도 매우 작고 안정적으로 이루어진다. 그러므로 상기 아마추어 샤프트(7)가 큰 스러스트력 하에서 회전할 경우, 아마추어 샤프트(7)와 스틸볼(15)에 의하여 발생되는 이상소음, 설치홈부(11d)와 스틸볼(15)의 편마도 및 회전손실과 같은 각종 기능불량을 방지할 수 있다.
또한 냉간단조공정에 의하여 형성되는 상기 설치홈부(11d)의 내주면(11g)과 바닥면(11f)은 가공경화에 의하여 경화되어, 스틸볼(15)의 회전에 대한 마모수명은 연장된다. 또한 상기 소경부(12)와 동일 제조단계에서 냉간단조공정에 의하여 설치홈부(11d)를 형성함으로써, 설치홈부(11d)를 형성하기 위한 절삭가공단계를 생략할 수 있어, 상기 설치홈부(11d)는 용이하게 형성될 수 있다. 또한 제조단계에서 절삭가공장치 등을 필요로 하지 않기 때문에 아마추어 샤프트(7)의 제조비용은 절감될 수 있다. 또한 냉간단조에 의하여 설치홈부(11d)를 형성함으로써, 절삭공정에서 발생되는 잔여물(swarf)과 같은 폐재료(discarded material)는 냉간단조공정에서 발생하지 않아, 설치홈부(11d)에 잔여물이 잔존할 우려가 없다. 또한 이러한 잔여물의 미발생은 전술한 이상소음, 편마모 및 회전손실과 같은 문제점을 발생시키지 않는다.
전술한 바와 같이 본 실시예는 다음과 같은 작용효과를 제공한다.
(1) 단조가공단계에서, 단조몰드(31)를 사용하는 냉간단조공정은 원주형 샤프트용 소재(30)에 소경부(12)를 형성한다. 그런 다음 냉간가공단계 이후 웜형성가 공단계에서, 상기 소경부(12)에 롤링다이(37)에 의하여 웜(13)이 형성되어 웜-구비 아마추어 샤프트(7)가 제조된다. 즉 상기 소경부(12)가 냉간단조공정에 의하여 형성될 때, 상기 소경부(12)의 외주면의 면조도는 소경부가 절삭공정에 의하여 형성되는 경우에 비하여 보다 향상되고, 상기 외주면은 균일 면으로 이루어진다. 상기 소경부(12) 외주면의 상태는 웜(13)의 정밀도에 영향을 주고, 그러므로 상기 웜(13)의 정밀도는 외주면을 균일 면으로 형성시킴으로써 향상된다. 따라서 고정밀도를 갖는 웜(13) 및 아마추어 샤프트(7)를 구비한 모터(1)를 제공할 수 있다.
구체적으로 정밀도가 낮은 웜(13)은 웜휠(23)과의 치합이 나쁘게 되고, 작동시에 치합부분으로부터 항상 소음이 발생하고, 전달효율이 저하되는 문제점을 발생시킬 수 있다. 따라서 웜(13)은 고정밀도로 형성될 필요가 있다. 본 실시예는 이러한 필요성에 대하여 특히 효과적이다.
(2) 단조가공단계에서, 소경부(12)는 샤프트용 소재(30)에 형성되고, 선단 베어링부(12a)은 선단 소경부(12)의 선단부에서의 샤프트용 소재(30)에 형성된다. 따라서 선단 베어링부(12a)를 형성하기 위한 제조공정을 필요하지 않아 공정이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
(3) 단조가공단계에서, 상기 소경부(12)가 샤프트용 소재(30)에 형성되면서, 홈부(11d)도 샤프트용 소재(30)의 베이스단면에 형성된다. 따라서 상기 홈부(11d)를 형성하기 위한 제조공정을 필요하지 않아 공정이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
(4) 단조몰드(41)는 샤프트용 소재(30)에 소경부(12)를 형성하기 위한 제1몰 드부(32); 및 샤프트 본체(11)에 대응하는 샤프트용 소재(30)의 일부분을 지지하기 위한 제2몰드부(33)와 제3몰드부(34)로 제공된다. 즉 상대적으로 큰 부하는 단조몰드(31)의 제1몰드부(32)에 작용되어 제1몰드부(32)의 마모는 제2몰드부(33)와 제3몰드부(34)의 마모보다 크다. 그러므로 이들 몰드부(32 내지 34)는 서로 분리되기 때문에, 상기 제1몰드부(32)만을 교환할 수 있다. 그 결과 상기 제1몰드부(32)와 함께 교환할 필요없는 제2몰드부(33)와 제3몰드부(34)는 지속하여 사용할 수 있어, 단조몰드(31)에 필요한 비용 및 제조비용은 감소될 수 있다.
또한 냉간단조공정에서, 단조몰드(31)의 제1 내지 제3몰드부(32 내지 34)의 가공홈부(32a) 및 지지홈부(33a, 34a)에는 윤활유가 구비된다. 이에 따라 제1몰드부(32)와 제2몰드부(33) 사이에 단차(A)가 제공되고, 상기 단차(A)에 윤활유가 쉽게 수용된다. 그러나 단조몰드(31)에서, 제1몰드부(32)와 제2몰드부(33) 사이의 분할면(P)은 단차(A)부에 위치되어, 상기 단차(A)에 수용된 윤활유는 분할면(P)의 갭을 통해 쉽게 배출될 수 있다. 따라서 상기 단차(A)에 수용된 윤활유가 샤프트용 소재(30)의 가공에 악영향을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
(5) 상기 제2몰드부(33) 및 제3몰드부(34)는 아마추어 샤프트(7)의 축방향으로 두 개로 분할될 수 있도록 구성된다. 그러므로 샤프트본체(11)에서 다른 길이를 갖는 여려 형태의 웜-구비 아마추어 샤프트(7)를 제조하는 경우, 예를 들면 제3몰드부(34)만을 샤프트본체(11)의 길이에 따라 교환함으로써 용이하게 적용될 수 있다.
(6) 강철볼(15)을 수용하기 위한 설치홈부(11d)에 따라 형성된 성형돌기부 (35b)를 구비한 슬라이딩 몰드(35)를 샤프트형성홈부(31b)의 축(L3)방향으로 성형홈부(31b)를 밀어넣음으로써 상기 샤프트용 소재(30)의 단면에 설치홈부(11d)가 형성된다. 그러므로 상기 아마추어 샤프트(7)는 그의 단면에 설치홈부(11d)를 갖도록 제조된다. 즉 상기 냉간단조공정에 의하여 형성되는 설치홈부(11d)의 내면(내주면(11g)과 바닥면(11f))은 단조가공면이다. 절삭공정에서 절삭블레이드에 의하여 발생되는 절삭라인은 냉간단조공정에서는 발생하지 않는다. 따라서 상기 내면은 매우 작은 면 조도를 갖는 균일 면으로 이루어지고, 상기 면 조도는 절삭공정이 실행되는 경우에 비하여 매우 향상되고 안정적이다. 그러므로 아마추어 샤프트(7)가 큰 스러스트력을 받으면서 회전하는 경우에 샤프트(7)와 스틸볼(15)의 충돌에 의하여 발생되는 이상소음, 설치홈부(11d)와 스틸볼(15)의 편마모, 및 전달손실과 같은 여러 문제점의 발생을 방지한다. 또한 상기 냉간단조공정에 의하여 형성된 설치홈부(11d)의 내면(내주면(11g) 및 바닥면(11f))은 경화가공에 의하여 경화되어, 스틸볼(15)의 회전에 대한 마모수명은 연장될 수 있다. 또한 냉간단조공정에 의하여 설치홈부(11d)를 형성함으로써, 설치홈부(11d)를 형성하기 위한 절각가공단계는 필요하지 않아, 설치홈부(11d)는 용이하게 형성될 수 있다. 또한 제조단계에서 이용되는 절삭가공단계 등이 생략될 수 있어, 아마추어 샤프트(7)의 제조비용을 절감시킬 수 있다. 또한 냉간단조공정에 의하여 설치홈부(11d)를 형성함으로써, 절삭공정에서 발생되는 잔여물(swarf)과 같은 폐재료는 냉각단조공정에서는 발생하지 않아, 설치홈부(11d)에 잔여물이 발생하지 않는다. 또한 이러한 잔여물의 미발생은 전술한 바와 같은 이상소음, 편마모 및 회전손실과 같은 문제점을 발생시키지 않는다.
또한 상기 아마추어 샤프트(7)가 모터에 채용될 경우, 특히 웜감속장치가 제공된 본 실시예에 따른 모터(1)에 채용될 경우, 상기 웜(13)과 치합되는 웜휠(23)을 구동할 때 웜휠(23)로부터의 회전반력은 아마추어 샤프트(7)의 트러스트력으로서 작용한다. 그러나 본 실시예에 따른 아마추어 샤프트(7)를 사용함으로써, 구동시 상기 아마추어 샤프트(7)의 떨림 및 진동은 극히 작아진다(특히 본 실시예와 같은 웜(13)이 일체로 설치된 긴 아마추어 샤프트(7)에서는 이러한 작용효과가 크다). 그러므로 매우 조용한 모터를 구성할 수 있다.
(7) 슬라이딩 몰드(35)의 성형돌기부(35b)의 장방향 길이(D3)는 스틸볼(15)의 직경(D1)보다 작아, 상기 성형돌기부(35b)에 형성되는 설치홈부(11d)의 장방향 길이(D3)는 스틸볼(15)의 직경(D1)보다 작다. 즉 상기 설치홈부(11d)가 내부에 스틸볼(15)을 수용할 경우, 한 쌍의 스틸볼(15)은 그로부터 돌출되도록 상기 설치홈부(11d)는 용이하게 형성될 수 있다. 또한 한 쌍의 스틸볼(15)은 설치홈부(11d) 내부에 스킬볼(15)이 수용될 때 아마추어 샤프트(7)의 단부로부터 돌출되어, 상기 아마추어 샤프트(7)의 스러스트력은 스틸볼(15)에 의하여 확실하게 제공받을 수 있다.
(8) 슬라이딩 몰드(35)(성형돌기부(35b))는 그의 중심축(L4)이 샤프트형성홈부(31B)의 중심축(L3)과 정렬되도록 배치된 다음, 상기 샤프트형성홈부(31b)로 푸쉬된다. 즉 상기 설치홈부(11d)는 아마추어 샤프트(7)의 중심축(L1)에 스틸볼(15)의 접촉점을 위치시키기 위하여 내부에 스틸볼(15)를 배치하도록 용이하게 형성될 수 있다. 또한 상기 설치홈부(11d)에 스틸볼(15)을 설치함에 있어, 상기 스틸볼 (15)은 중심축(L1(L2))의 중심축에 스틸볼(15)의 접촉점을 위치시키도록 배치된다. 그러므로 상기 아마추어 샤프트(7)의 스러스트력은 대략 일직선으로 제공받을 수 있어 상기 설치홈부(11d)는 불균일한 마모가 방지되고, 편마모에 의한 이상소음의 발생을 방지할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예의 변형예를 설명한다.
전술한 실시예에서의 단조몰드(31)의 구성은 이에 제한되지 않으며, 적절히 변경될 수 있다. 예를 들면, 본체몰드(31a)의 분할위치 및 개수는 구체적으로 전술한 실시예에서, 분할면(P)은 제1몰드부(32)와 제2몰드부(33) 사이의 단차(A)부에 위치된다. 그러나 상기 분할면(P)은 단차(A)부를 폐쇄하도록 제2몰드부(33)에 제공될 수 있다. 또한 상기 제1 내지 제3몰드부(32 내지 34)는 본체몰드(31a)에 일체로 형성될 수 있다. 또한 슬라이딩 몰드(35)는 성형돌기부(35b)만이 축(L3)방향으로 슬라이딩하는 구성을 구비할 수 있다.
전술한 실시예에서, 선단 베어링부(12a) 및 설치홈부(11d)는 샤프트용 소재(30)에 형성되면서 소경부도 샤프트용 소재(30)에 형성된다. 상기 선단 베어링부(12a) 및 설치홈부(11d)는 다른 시간 때에 형성될 수 있다.
전술한 실시예에서의 아마추어 샤프트(7)의 형태는 이에 한정되지 않고, 적절히 변형될 수 있다. 예를 들면, 도9에 나타낸 바와 같이, 코어고정부(11a) 및정류자고정부(11b)의 외주면은 원주방향으로 복수개의 돌출라인(11f, 11g)을 형성하도록 널링(knurling)공정에 의하여 각각 가공될 수 있다. 이러한 공정에 따라, 상기 돌출라인(11f, 11g)은 코어(8) 및 정류자(10)와 결합되어, 상기 코어 및 정류자 (10)는 아마추어 샤프트(7)에 견고하게 고정될 수 있다.
전술한 실시예의 설치홈부(11d)의 형태는 이에 한정되지 않으며, 적절히 변형될 수 있다.
전술한 실시예에서, 스러스트 수용볼은 스틸볼(15)로 구현된다. 반면 상기 스러스트 수용볼은 스틸 이외의 재료를 사용할 수 있다.
전술한 실시예에는 웜(13)이 일체로 형성되는 아마추어 샤프트(7)에 적용된다. 상기 아마추어 샤프트(7)의 형태는 본 실시예에 한정되지 않으며 적절히 변경될 수 있다.
전술한 실시예에는 정류자(10)를 갖는 DC모터(모터 본체(2))에 채용되는 아마추어 샤프트(7)를 설명하였다. 본 발명은 정류자(10)를 구비하지 않는 모터의 아마추어 샤프트에 적용될 수 있다.
전술한 실시예에서, 아마추어 샤프트(7)는 차량 와이퍼장치에 사용되는 모터(1)(회전전기장치)에 적용되지만, 각종 장치에서 사용되는 모터(회전전기장치)의 아마추어 샤프트에 적용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 코어 또는 코어와 정류자를 고정하기 위한 고정부 및 베어링에 의하여 지지되는 베어링부를 구비하는 샤프트본체의 선단측 부분에 구비되는 소경부, 및 상기 소경부에 구비되는 웜을 원주형 샤프트용 소재에 제공하기 위한 웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법으로서,
    상기 소경부를 형성하기 위한 소경부 형성몰드부 및 상기 샤프트본체에 대응하는 부분을 지지하기 위한 샤프트본체 지지몰드부가 제공된 단조몰드를 사용하여 냉간단조에 의하여 상기 샤프트용 소재에 상기 소경부를 형성하는 단조가공단계; 및
    상기 웜이 롤링다이에 의하여 상기 소경부에 형성되도록 상기 냉간단조가공단계 이후의 웜형성가공단계
    를 포함하는 웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소경부 형성몰드부를 구성하는 제1몰드부와, 상기 샤프트본체 지지몰드부를 구성하는 제2몰드부 사이에 형성되는 단차부 또는 단차부에 인접한 부위에 분할면이 위치되는
    웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분할면은
    상기 샤프트본체 지지부몰드를 구성하는 상기 제2몰드부에서 상기 단차부에 인접하게 위치되는
    웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분할면은
    상기 소경부 형성몰드부를 구성하는 상기 제1몰드부와, 상기 샤프트본체 지지몰드부를 구성하는 제2몰드부 사이에 형성된 단차부에 위치되는
    웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소경부의 선단부에는 선단 베어링부가 형성되고;
    상기 선단 베어링부는 상기 단조가공단계에서 상기 샤프트용 소재에 상기 소경부와 동시에 형성되는
    웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트본체의 베이스단면에 베어링홈부가 형성되고;
    상기 홈부는 단조가공단계에서 상기 샤프트용 소재에 상기 소경부와 동시에 형성되는
    웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트본체 지지몰드부는 아마추어 샤프트의 축방향으로 복수개의 몰드부로 분리되는 있는
    웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법.
  8. 코어 또는 코어와 정류자를 고정하기 위한 고정부 및 베어링에 의하여 지지되는 베어링부를 구비하는 샤프트본체의 선단측 부분에 구비되는 소경부, 및 상기 소경부에 구비되는 웜을 원주형 샤프트용 소재에 제공하기 위한 웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법으로서,
    상기 소경부를 형성하기 위한 소경부 형성몰드부 및 상기 샤프트본체에 대응하는 부분을 지지하기 위한 샤프트본체 지지몰드부가 제공된 단조몰드를 사용하여 냉간단조에 의하여 상기 샤프트용 소재에 상기 소경부를 형성하는 단조가공단계;
    상기 샤프트본체의 외주면을 연삭숫돌과 접촉하도록 하여 상기 샤프트본체의 원주면 전체가 그라인딩되는 그라인딩가공단계; 및
    상기 웜이 롤링다이에 의하여 상기 소경부에 형성되도록 상기 냉간단조가공단계 이후의 웜형성가공단계
    를 포함하는 웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 그라인딩가공단계에서, 상기 샤프트본체의 외주면에 부착되는 윤활유의 제거도 동시에 실행되는
    웜-구비 아마추어 샤프트의 제조방법.
  10. 스러스트 수용볼을 설치하기 위하여 단면에 설치홈부를 구비하는 아마추어 샤프트의 제조방법으로서,
    단조몰드의 샤프트형성 홈부에 아마추어 샤프트를 형성하기 위한 샤프트용 재료를 위치시키고;
    냉간단조공정에 의하여 상기 샤프트용 소재를 소정형태로 형성하며; 및
    상기 샤프트용 소재의 단면에 상기 설치홈부를 형성하도록 상기 설치홈부에 대응하게 형성된 성형돌기부를 구비한 슬라이딩 몰드를 상기 샤프트형성 홈부의 축방향으로 상기 샤프트형성 홈부로 푸쉬하는
    아마추어 샤프트의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 슬라이딩 몰드의 성형돌기부의 장방향 길이는 상기 스러스트 수용볼의 직경보다 작은
    아마추어 샤프트의 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 슬라이딩 몰드는
    상기 성형돌기부의 중심축이 상기 샤프트형성홈부의 중심축과 정렬되도록 상기 샤프트형성홈부로 푸쉬되는
    아마추어 샤프트의 제조방법.
  13. 원주형 샤프트용 재료를 가공하여 형성되고,
    코어 또는 코어와 정류자를 고정하기 위한 고정부와 베어링에 의해 지지되는 베어링부를 구비한 샤프트 본체; 상기 샤프트본체의 선단측 부분에 연속하여 제공되는 소경부; 및 상기 소경부에 형성되는 웜이 제공되고,
    상기 소경부는 냉간단조가공으로 형성되며,
    상기 웜은 냉간단조가공 이후 롤링다이에 의하여 상기 소경부에 형성되는
    웜-구비 아마추어 샤프트.
  14. 청구항13에 따른 웜-구비 아마추어 샤프트에 코어 또는 코어와 정류자를 고정하여 구성되는 아마추어가 제공되고, 상기 코어에는 코일이 권선되며,
    상기 아마추어는 회전 구동되도록 구성되는
    회전전기장치.
  15. 아마추어 샤프트로서,
    스러스트 수용볼을 내부에 설치하기 위하여 단면에 설치홈부를 구비하며,
    상기 설치홈부의 내면은 냉간단조가공에 의하여 형성된 단조가공면을 구비하는
    아마추어 샤프트.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 설치홈부의 장방향 길이는 상기 스러스트 수용볼의 직경보다 작은
    아마추어 샤프트.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 설치홈부는 그 설치홈부의 중심축이 상기 아마추어 샤프트의 중심축과 정렬되도록 제공되는
    아마추어 샤프트.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웜은 일부분에 형성되는
    아마추어 샤프트.
  19. 청구항15 내지 청구항18 중 어느 한 항에 따른 아마추어 샤프트가 제공되는
    회전전기장치.
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