WO2004102772A1 - アーマチャシャフトの製造方法、アーマチャシャフト及び回転電機 - Google Patents

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WO2004102772A1
WO2004102772A1 PCT/JP2004/006720 JP2004006720W WO2004102772A1 WO 2004102772 A1 WO2004102772 A1 WO 2004102772A1 JP 2004006720 W JP2004006720 W JP 2004006720W WO 2004102772 A1 WO2004102772 A1 WO 2004102772A1
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WO
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shaft
worm
forming
armature
diameter portion
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Application number
PCT/JP2004/006720
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English (en)
French (fr)
Inventor
Keiji Inoue
Takayoshi Sasaki
Koji Kidowaki
Nobuyuki Matsumoto
Masanori Takeuchi
Original Assignee
Asmo Co., Ltd.
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14Casings; Enclosures; Supports
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H02K7/1163Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion
    • H02K7/1166Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion comprising worm and worm-wheel
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    • Y10T74/19Gearing
    • Y10T74/19642Directly cooperating gears
    • Y10T74/19698Spiral
    • Y10T74/19828Worm

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an armature shaft, an armature shaft, and a rotating electric machine.
  • An armature shaft with a worm, in which a worm is formed on the armature shaft, is used in, for example, a motor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-146603.
  • the core shaft has a core and a commutator around which a winding is wound from the center to the base end, and is fixed side by side. Both ends sandwiching the core and the commutator are disposed in the housing.
  • the bearing part is in sliding contact with a pair of bearings.
  • the tip of the armature shaft has a smaller diameter than the fixed part of the core and the commutator and the diameter of the bearing part, and the small diameter part has a worm for mating with the worm wheel that drives the motor output shaft. Is formed.
  • the worm When assembling the motor, it is necessary to pass through the inside of the bearing from the end of the armature shaft. In order to prevent the worm from contacting the bearing during this passage, the worm must be outside of the worm supported by the bearing. It is configured to have a small diameter.
  • Such armature shafts with worms are conventionally manufactured by processing a columnar material for shafts. Specifically, first, a cutting process is performed to form a small-diameter portion by cutting the outer peripheral surface of a tip portion forming a worm in a material for a shaft. Next, in order to form the outer peripheral surface of the bearing portion with high precision, the entire portion on the base end side of the small diameter portion is ground. Then, rolling is performed on the small diameter part that has been The worm is formed by moving the forming die in the radial direction while rotating. In this way, animated shafts with worms are manufactured.
  • the surface of a portion processed by cutting is a rough surface, and the outer peripheral surface of a small diameter portion formed by cutting is rough. Therefore, when a worm is formed on such a small diameter portion, the outer peripheral surface of the small diameter portion forming the worm is rough, and the accuracy of the ohm is affected by the state of the outer peripheral surface of the small diameter portion.
  • the accuracy of the worm is reduced. If the accuracy of the worm is low, the engagement with the worm wheel is deteriorated, and there is a problem that noise is generated from the engagement portion and the transmission efficiency is reduced. Therefore, it is conceivable to grind the outer peripheral surface of the small-diameter portion after cutting to make the outer peripheral surface uniform and increase the worm accuracy. However, this is not advisable because the number of manufacturing steps of the armature shaft increases.
  • the steel pole can be accommodated in the ball receiving groove (housing recess) formed in the shaft end of the armature shaft, and the steel pole contacts the plate installed on the end face of the motor yoke to join the armature shaft.
  • an armature shaft that receives power between a thrust 1 and a steel pole and a plate (for example, see Japanese Patent Publication No. 7-333847).
  • the groove in which the steel ball is housed is formed by cutting, that is, moving the cutting blade in the axial direction of the shaft while rotating the shaft by applying the cutting blade to the shaft end of the armature shaft. are doing.
  • the armature shaft is worked and hardened by the structure flow due to cold forging, so that the end face of the armature shaft with high hardness is cut. 6720
  • the armature shaft and the steel ball rotate relative to each other in the groove, and therefore rotate while contacting on the inner surface of the groove.
  • this groove is formed by cutting, the surface roughness of the inner surface of the groove is relatively large due to the cutting marks of the cutting tool, and when rotating with a large thruster, etc.
  • a variety of problems occur, such as the generation of abnormal noise due to ramping, uneven wear of the groove inner surface and steel pole, and rotation loss.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide a method of manufacturing an armature shaft with a worm that can increase the accuracy of a worm without increasing the number of steps. I will do it.
  • a second object is to provide an armature shaft with worm with high worm accuracy and an electric rotating machine equipped with the armature shaft with worm without increasing the number of processes.
  • a third object is a method of manufacturing an armature shaft having an accommodation portion for accommodating a thrust receiving ball on an end face, wherein the accommodation recess can be easily formed, and the surface roughness of the accommodation recess can be improved.
  • a method of manufacturing an armature shaft capable of reducing the occurrence of various problems in the housing recess by using the method.
  • Provided is an armature shaft manufactured using the manufacturing method, and a rotating electric machine including the armature shaft. It is in. Disclosure of the invention
  • the method of manufacturing an armature shaft according to the present invention comprises a method for manufacturing a columnar shaft material by using a core or a fixed portion where a core and a commutator are fixed and a bearing.
  • a small-diameter portion is continuously formed on the distal end side of the shaft main body having a supported bearing portion and Forming a worm in the small diameter part,
  • the shaft material is formed.
  • the surface roughness of the outer peripheral surface of the small-diameter portion is improved as compared with the case where the small-diameter portion is formed by cutting.
  • the surface can be made uniform.
  • the accuracy of the worm is affected by the condition of the outer peripheral surface of the small diameter portion. By making the outer peripheral surface uniform, the accuracy of the worm increases. In particular, if the accuracy of the worm is low, the engagement with the ohm wheel will be poor, and noise will always be generated from the engagement portion during operation, and the transmission efficiency will be reduced.
  • the manufacturing method of the present invention the worm can be formed with high precision, and thus, such a problem can be prevented from occurring.
  • the forging die includes a small-diameter portion forming die portion that forms a small-diameter portion in the shaft material, and a shaft body supporting mold portion that supports a portion of the shaft material corresponding to the shaft body. Since a large load is applied to the small diameter portion forming die portion in the forging die, the wear of the die portion is greater than that of the shaft main body supporting die portion. Therefore, by separating these mold parts, it is possible to replace only the small diameter part forming mold part, and continue the shaft main body supporting mold part that does not need to be replaced at the same time as the small diameter part forming mold part. The cost of the forging die can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the mold parting surface is positioned at or near a step formed between the first mold forming the small diameter portion forming mold and the second mold forming the shaft body supporting mold.
  • lubricating oil is applied to the working surface (support surface) of the small diameter portion forming die portion of the forging die and the shaft main body supporting die portion to protect the material for the shaft.
  • a step is formed between the first mold part constituting the small diameter part forming mold part and the second mold part constituting the shaft body supporting mold part, and the lubricating oil is accumulated on the step. It will be easier.
  • the lubricating oil accumulated on the step is displaced through the gap between the cutting surfaces by arranging the parting surfaces of the first mold part and the second mold part at or near the step part. Can be easily discharged to the outside. Therefore, it is possible to prevent the accumulation of the lubricating oil on the step from adversely affecting the processing of the shaft material.
  • the shaft main body supporting mold portion is configured to be able to be divided into two or more in the shaft axis direction. Even when manufacturing a type of armored shaft with a different length of the shaft main body, only a part of the shaft main body support type is reduced to the length of the shaft main body. It can be easily handled simply by replacing it.
  • a grinding step may be performed in which the grindstone is brought into sliding contact with the outer peripheral surface of the shaft main body and the entire outer peripheral surface of the shaft main body is ground. preferable.
  • the processing reference for forming the worm 13 on the small diameter portion is the outer peripheral surface of the shaft body 11, the processing reference becomes the processing reference in the process before forming the worm.
  • the accuracy of the worm 13 is further improved.
  • the armature shaft with a worm comprises a core, or a fixed portion to which the core and the commutator are fixed, and a bearing portion supported by the bearing.
  • a shaft body having: a shaft body; a small-diameter portion continuously provided on the distal end side of the shaft body; and a worm formed on the small-diameter portion, which is formed by processing a cylindrical shaft material.
  • the small-diameter portion is formed by cold forging, and after that, a worm is formed on the small-diameter portion by a rolling die.
  • the armature shaft with worm according to the present invention has a worm formed by a rolling die on a small diameter portion formed by cold forging.
  • the small diameter portion is formed by cold forging, the surface roughness of the outer peripheral surface of the small diameter portion is improved and the outer peripheral surface becomes uniform as compared with the case where the small diameter portion is formed by cutting.
  • the accuracy of the worm is affected by the state of the outer peripheral surface of the small-diameter portion, the accuracy of the worm is improved by making the outer peripheral surface uniform. If the accuracy of the worm is low, the engagement with the worm wheel will be poor, and the noise will always be generated from the engaged portion during operation, and the transmission efficiency will be reduced.
  • the accuracy of the worm can be improved, so that such a problem can be prevented.
  • the rotating electric machine according to the present invention includes an armature in which a core or a core and a commutator are fixed to the above-described armature with a worm, and a winding is wound around the core. It is characterized by being configured to be driven to rotate. Therefore, the accuracy of the worm is high. Rotating electric machine can be configured.
  • a method for manufacturing an armature shaft according to the present invention is a method for manufacturing an armature shaft having an accommodation recess for accommodating a thrust receiving ball on an end face,
  • a material for the shaft for manufacturing the armature shaft is arranged in the shaft forming recess of the forging die, and the material for the shaft is formed into a predetermined shape by cold forging, and the shape corresponding to the housing recess is formed.
  • a slide recess having a forming protrusion to be formed is pushed into the shaft forming recess along the axial direction of the shaft forming recess to form a housing recess on an end face of the material for the shaft.
  • the inner side surface (the inner peripheral surface and the bottom surface) of the housing recess has shaving marks generated by the cutting tool like cutting. Does not occur.
  • the inner side surface of the housing recess becomes a uniform surface with extremely small surface roughness, and the surface roughness is remarkably improved and stabilized as compared with the case where cutting is performed. Therefore, even when the armature shaft is rotated by receiving a large thrust, abnormal noise is generated due to the violent movement of the shaft and the thrust receiving pole, and the housing concave portion and the pole are not affected. The occurrence of various problems such as uneven wear and rotation loss is suppressed.
  • the hardness of the inner side surface of the housing recess formed by cold forging is increased by work hardening, so that the wear life due to the rotation of the thrust receiving ball is prolonged. Furthermore, by forming the housing recess by cold forging, a cutting process for forming the housing recess is not required, and thus the housing recess can be easily formed. In addition, since a cutting device or the like used in the process can be omitted, the production cost of the armature shaft is reduced. In addition, if the recess is formed by the cold forging process, waste material such as shavings generated in the cutting process does not come out, so that there is no problem that shavings remain in the recess.
  • the slide-type molded projection has an axial length smaller than the diameter of the thrust receiving pole.
  • the axial length of the accommodation recess formed by the molding projection becomes smaller than the diameter of the thrust receiving ball. That is, when the thrust receiving ball is accommodated in the accommodation recess, a part of the ball is projected. This ensures that the thrust of the armature shaft is received by the thrust receiving ball.
  • the slide mold is arranged such that the center axis of the shaping protrusion matches the center axis of the shaft shaping recess, and is pushed into the shaft shaping recess.
  • a housing recess in which the ball can be arranged such that the contact point of the thrust receiving pole is located on the central axis of the armature shaft can be easily formed.
  • the armature shaft for achieving the third object described above has an accommodation recess for accommodating a thrust receiving ball on an end face, and the accommodation recess is formed by cold forging the inner surface thereof. It is characterized by having a forged surface. As described above, since the inner side surface of the housing recess has the forged surface formed by the cold forging, the cutting marks generated by the cutting tool unlike the cutting are not generated. For this reason, the inner side surface of the housing recess becomes a uniform surface with an extremely small surface roughness, and the surface roughness is remarkably improved and stabilized as compared with the case where cutting is performed.
  • the inner surface of the accommodation recess formed by cold forging has a higher hardness due to work hardening, so that the wear life due to the rotation of the thrust receiving pole is extended.
  • a cutting process for forming the housing recess is not required, so that the housing recess can be easily formed.
  • the cutting equipment used in the process can be omitted. Manufacturing costs are reduced.
  • waste materials such as shavings generated by the cutting process are not generated by the cold forging process, so that shavings remain in the housing recesses. Disappears. This also suppresses the occurrence of various inconveniences such as the generation of abnormal noise, uneven wear, and rotation loss.
  • the length of the housing recess in the axial direction is set to be smaller than the diameter of the thrust receiving pole.
  • the housing recess is provided such that the center axis thereof coincides with the center axis of the armature shaft.
  • the ball can be arranged such that the contact point of the pole is located on the center axis. Therefore, the thrust force of the armature shaft can be received substantially in a straight line. As a result, uneven wear of the accommodation recess can be prevented, and generation of abnormal noise due to the uneven wear can be prevented.
  • a worm may be formed in a part thereof.
  • a thrust force is generated in the armature shaft due to a rotational reaction force from the worm wheel when driving a worm wheel that meshes with the worm.
  • the armature shaft has the above-described configuration, the swing and dance of the armature shaft at the time of driving the armature shaft are extremely small.
  • a rotating electric machine for achieving the above-described third object is obtained by using the armature shaft having the above-described configuration. That is, in the rotating electric machine, various problems such as generation of abnormal noise, uneven wear and rotation loss in the armature shaft can be suppressed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor provided with the armature shaft according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the armature shaft.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a material for a shaft.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a forging process in a procedure for manufacturing the armature shaft.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a grinding step in the procedure for manufacturing the armature shaft.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the ohmic forming step in the procedure for manufacturing the armature shaft.
  • FIG. 7 is a graph showing the accuracy of the worm formed in the armature shaft.
  • FIG. 8 is a graph for comparing the surface roughness of the storage recess due to the difference in processing.
  • FIG. 9 is a plan view showing an armature shaft according to a modification. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows a motor 1 of the present embodiment.
  • the motor 1 of the present embodiment is a motor used as a drive source of a vehicle wiper device, and is a motor with a reduction mechanism in which a motor body 2 and a reduction section 3 in which a reduction mechanism is housed are attached to a body. is there.
  • the motor body 2 is made of a DC motor and has a bottomed cylindrical yoke housing 4.
  • a pair of magnets 5 are fixed to the inner surface of the yoke housing 4.
  • the armature 6 includes an armature shaft 7, a core 8, a winding 9, and a commutator 10.
  • the armature shaft 7 is a shaft main body 11 extending from a base end to a predetermined portion near the front end, and a front end side of the shaft main body 11 is closer to the shaft main body 11 than the shaft main body 11.
  • the small diameter portion 12 also has a small diameter, and a worm 13 is formed in the small diameter portion 12.
  • the approximate center of the shaft body 11 is a core fixing part for fixing the core 8.
  • a predetermined portion on the tip side of the core fixing portion 11 a is a commutator fixing portion 11 b for fixing the commutator 10.
  • the base end of the shaft body 11 is a base bearing portion 11c.
  • the base bearing portion 11 c is a portion supported in the radial direction by a slide bearing 14 fixed to the bottom center of the yoke housing 4.
  • the end face of the shaft body 11 (base end portion 11c) has a cross-sectional circle for accommodating a steel pole 15 as a thrust receiving ball for receiving the thrust of the armature shaft 7.
  • a receiving portion 11 d having a shape is formed. As shown in FIG.
  • the housing recess 1 1 d is provided such that its center axis L 2 coincides with the center axis L 1 of the armature shaft 7.
  • the housing recess lid has an inner diameter D 2 of steel.
  • the diameter of the ball ⁇ ⁇ 15 is slightly larger than the diameter D1, and the axial length D3 is set to be smaller than the diameter D1 of the steel ball 15 (but larger than D1Z2). I have. That is, in a state where the steel ball 15 is accommodated in the accommodation recess 11 d and is brought into contact with the bottom surface 11 ⁇ of the accommodation recess lid, the inner peripheral surface 11 g of the accommodation recess 11 d and the inner peripheral surface 11 g are formed.
  • the armature shaft 7 is subjected to cold forging (cold forging) before the worm 13 is formed, and the recessed portion 11 d is also formed by the cold forging. . Therefore, the inner side surface of the housing recess 11d, that is, the bottom surface 11f and the inner peripheral surface 11g are forged surfaces.
  • a front end portion of the shaft main body 11, that is, a substantially central portion of the armature shaft 7 is a central bearing portion 11e.
  • the central bearing portion 11 e is a portion supported in the radial direction by a slide bearing 22 fixed to the gear housing 21 of the reduction section 3.
  • the distal end side of the central bearing portion 11 e is a small diameter portion 12 having a smaller diameter than the shaft main body 11.
  • a worm 13 is formed in the small diameter portion 12.
  • the outer diameter of the worm 13 is slightly smaller than the diameter of the central bearing lie (shaft body 11). It is formed to be small.
  • the tip of the small-diameter portion 12 is formed to have a smaller diameter, is inserted into an insertion hole 21 c formed in the gear housing 21, and is supported in the radial direction by the insertion hole 21 c. It has a tip bearing portion of 12 a.
  • a resin material 27 is injected and solidified in a space formed on the front end face side of the tip bearing portion 12a in the insertion hole 21c, and the solidified resin material 27 and the armature shaft 7 The thrust of the shaft 7 is received with a slight gap from the tip surface (the tip surface of the tip bearing portion 12a).
  • the core 8 is fixed to the core fixing portion 11 a of the armature shaft 7, the commutator 10 is fixed to the commutator fixing portion lib, and the winding is wound around the fixed core 8 and the fixed commutator 10. 9 is wound to form armature 6.
  • a steel pole 15 for receiving the thrust of the shaft 7 is housed in the housing recess 11 d at the base end of the armature shaft 7.
  • a base bearing portion 11 c of the armature shaft 7 is inserted into a slide bearing 14 at the bottom of the yoke housing 4, and a thrust receiving plate on which a steel pawnle 15 is attached to the bottom.
  • the magnet 5 is housed in the yoke housing 4 to which the magnet 5 is fixed so as to abut against 16.
  • the yoke housing 4 (motor body 2) containing the armature 6 is assembled to the gear housing 21 (reduction unit 3).
  • the contact points of the steel ball 15 with the armature shaft 7 and the thrust receiving plate 16 are both arranged on the center axis L1 of the shaft 7 and the armature shaft 7
  • the thrust force can be received in a straight line.
  • the reduction section 3 has a gear housing 21.
  • the gear housing 21 has a predetermined shape including a shaft housing 21 a for housing the distal end side of the armature shaft 7 extending from the motor body 2 and a wheel housing 21 b for housing the worm wheel 23. I have.
  • a sliding bearing 22 that supports the receiving portion 11 e in the radial direction is fixed.
  • the distal bearing portion 12a of the shaft mater shaft 7 (small-diameter portion 12) is inserted for supporting the portion 12a in the radial direction.
  • An inlet 21c is formed.
  • a worm wheel 23 combined with the worm 13 of the armature shaft 7 is rotatably housed in the wheel housing 21b.
  • the output shaft 24 is provided on the worm wheel 23 so as to rotate.
  • a brush device 25 is fixed to a portion of the gear housing 21 facing the motor body 2.
  • the brush device 25 holds a power supply brush 26 that slides on the commutator 10.
  • the brush device 25 receives power supply from outside via a power supply line (not shown), and supplies the power to the armature 6 (winding 9) via the power supply brush 26 and the commutator 10. I'm wearing As a result, the armature 6 rotates, and the armature shaft 7 rotates, so that the output shaft 24 is rotated via the worm 13 and the worm wheel 23. Based on the rotation of the output shaft 24, the dipper device is rotated. It is working.
  • the armature shaft 7 is manufactured by processing a columnar shaft material 30 as shown in FIG.
  • the shaft material 30 is first formed by using a forging die 31 as shown in FIG. 4, forming a small-diameter portion 12 (including a distal-end bearing portion 12a) on the distal end side, and a receiving recess on the proximal end surface. Cold forging to form 1 1 d PT / JP2004 / 006720
  • the forging die 31 is composed of a pair of main dies 31a (in FIG. 4, only one main die 31a is shown) in which the material 30 for the shaft is disposed by being divided into two and separated from each other. It has a slide type 35 that is pushed into the main body type 3 1a.
  • the main body type 31a is configured to be able to be divided into three parts of the first to third mold parts 32 to 34 in the axial direction of the shaft material 30 (the pushing direction of the slide type 35). It has a shaft forming recess 31b for forming the armature shaft 7 across the first to third mold parts 32 to 34 (the first mold part 32 is a small diameter part forming mold).
  • a small-diameter part machining recess 32 a for forming a small-diameter portion 12 (including a tip bearing portion 12 a) by forging a tip portion of the shaft material 30.
  • the mold part 33 and the third mold part 34 are shaft main body support mold parts.
  • the shaft main body support recesses 33a and 34a are provided to support the small-diameter partial machining recesses 32a and the shaft main body support recesses.
  • 33 a and 34 a constitute a shaft forming recess 31 b.
  • a small-diameter portion 12 is formed at the distal end of the shaft material 30 by the main body mold 31 a having such a configuration.
  • the outer peripheral surface of the small diameter portion 12 formed by the cold forging has a uniform surface.
  • the small-diameter portion 12 subjected to cold forging has a higher surface roughness on the outer peripheral surface as compared with the case where cutting is performed.
  • the slide die 35 is provided so as to be able to slide within the main die 31a, that is, within the shaft main body support concave portion 34a.
  • the slide type 35 has a cylindrical main body 35a having substantially the same diameter (slightly smaller diameter) as the inner diameter of the shaft main body support concave portion 34a, and a central portion at the front end of the main body 35a.
  • a molded projection 35b protruding in a columnar shape corresponding to the accommodation recess 11d is formed in the recess.
  • the outer diameter of the formed convex portion 35b is the inner diameter D2 of the housing concave lid, and the axial direction 2004/006720
  • the outer diameter (D 2) of the formed protrusion 35 b is slightly larger than the diameter D 1 of the steel ball 15, and the axial length (D 3) of the formed protrusion 35 b is steel.
  • the diameter of ball 15 is smaller than D1 (but larger than D1Z2).
  • the slide mold 35 (forming protrusion 35 b) is its central axis L 4 is provided so as to coincide with the central axis line L 3 of the main mold 3 in 1 a (shafts preparative body support recess 3 4 a, etc.), shafts preparative body recess 3 4 Te ⁇ Tsu to the axis line L 3 It is pushed into a.
  • the main body 3 la forms a small diameter portion 12 (including the tip bearing portion 12 a) at the tip of the shaft material 30, and at the same time, the slide material 35 forms a shaft material.
  • a housing recess 11 d is formed in the 30 base end face.
  • the small-diameter partial machining recesses 32a of the main body die 31a and the shaft body support recesses 33a and 34a are used to protect the material 30 for the shaft.
  • Lubricating oil is applied.
  • a step A is formed between the first mold part 32 having the small-diameter partial machining recess 32 a and the second mold part 33 having the shaft body supporting recess 33 a. .
  • the lubricating oil easily accumulates in the step A.
  • the main body mold 31a of the present embodiment since the mold parting surface P of the first mold part 32 and the second mold part 33 is located at the step A portion, it is accumulated at the step A. It is possible to easily discharge the lubricating oil to the outside through the gap of the mold surface P. Therefore, the accumulation of the lubricating oil on the step A does not adversely affect the machining of the shaft material 30.
  • the grinding wheel 36 is attached to the shaft body 1 to form the outer peripheral surface of the base bearing portion 11c and the central bearing portion lie of the shaft body 11 with high precision.
  • the entire outer peripheral surface of the shaft main body 11 is slid into contact with the entire outer peripheral surface of the shaft main body 11 to be ground.
  • the surface roughness and the trueness of the outer peripheral surface of the base bearing portion 11c and the central bearing portion 11e are The roundness is improved.
  • a worm 13 is formed by sandwiching the cold-forged small-diameter portion 12 between the rolling dies 37 and rotating or moving the rolling dies 37. (Warm forming step).
  • the small-diameter portion 12 is formed by cold forging, the outer peripheral surface of the small-diameter portion 12 is uniform as compared with the conventional case in which the small-diameter portion 12 is formed by cutting. Therefore, as shown in FIG. 7, the variation range X1 of the outer diameter of the ohm 13 in the present embodiment in which the small diameter portion 12 is cold forged is equal to the worm outer diameter in the conventional case where the small diameter portion is cut.
  • the variation range X 2 is sufficiently smaller than the variation range X 2, that is, the worm 13 has higher accuracy in the present embodiment.
  • the working reference for forming (rolling) the worm 13 is the outer peripheral surface of the shaft main body 11
  • the shuffing serving as the processing reference in the pre-process of the worm rolling is performed.
  • the accuracy of the worm 13 becomes higher.
  • the armature shaft 7 with the worm is manufactured.
  • Fig. 8 shows 10 samples of the armature shaft 7 in which the accommodating recess 11 d was formed by either cold forging or cutting. It is a comparison of the surface roughness of the inner peripheral surface 11 g and the bottom surface 11 f. According to FIG.
  • the surface of the inner peripheral surface 11 g and the surface of the bottom surface 11 f in the case where the recessed portion 11 d is formed by cold forging is smaller than in the case where the recessed portion is formed by cutting. It can be seen that the roughness is extremely small. Also, in the range of dimensional variation Y1 when the recessed lid is formed by cold forging, the dimensional It can be seen that it is extremely smaller than the variation range Y 2.
  • the wear life due to the rotation of the steel pole 15 increases. Furthermore, by forming the housing round lid in the same process as the small diameter portion 12 by cold forging, the cutting process for forming the housing recess 11 d becomes unnecessary, so the housing recess 11 d is formed. It can be easily formed. In addition, a cutting device or the like used in the process can be omitted, and the manufacturing cost of the ferm shaft 7 can be reduced. In addition, if the recessed portion 11 d is formed by cold forging as described above, waste material such as cutting force generated in the cutting process will not be generated by the cold forging process. There is no danger of shavings remaining. This also suppresses the occurrence of various problems such as generation of abnormal noise, uneven wear, and rotation loss.
  • the present embodiment has the following effects.
  • a small-diameter portion 12 is formed in a cylindrical shaft material 30 by cold forging (cold forging) using a forging die 31 and a worm is formed after the forging process.
  • the worm 13 is formed on the small-diameter portion 12 by the rolling dies 37, and the armature shaft 7 with the worm is manufactured.
  • the surface roughness of the outer peripheral surface of the small-diameter portion 12 is improved compared to when the small-diameter portion is formed by cutting, and the outer peripheral surface is formed as a uniform surface.
  • the armature shaft 7 having the high worm 13 and the motor 1 having the shaft 7 can be provided.
  • a small-diameter portion 12 is formed at the tip of the small-diameter portion 12 with respect to the shaft material 30 at the same time as the tip bearing portion 12a. Therefore, there is no need to provide a special step of forming the tip bearing portion 12a, and it is possible to prevent an increase in the number of steps.
  • the forging die 31 supports the first mold portion 32, which forms the small diameter portion 12 in the material 30 for the shaft, and the portion of the material 30 for the shaft, which corresponds to the main body 11 of the shaft.
  • a second mold part 33 and a third mold part 34 are used as they are, so that the cost for the forging mold 31 can be reduced, Manufacturing costs can be reduced.
  • the shaving material 3 2 a and the supporting recesses 3 3 a and 34 a of the first to third mold portions 32 to 34 of the forging die 31 are made of a material for the shaft.
  • Lubricating oil is applied to protect 30.
  • the first mold part 3 2 and the second mold part 3 A step A is formed between the mold portion 33 and the lubricating oil easily accumulates on the step A.
  • the parting surface P of the first part 32 and the second part 33 is located at the step A, so that the lubricating oil accumulated on the step A has the parting surface. It can be easily discharged outside through the gap of P. Therefore, it is possible to prevent the accumulation of the lubricating oil on the step A from adversely affecting the machining of the shaft material 30.
  • the second mold part 33 and the third mold part 34 are configured to be dividable in the axial direction of the shaft 7. Therefore, when manufacturing a type of armature shaft 7 with worm arm with a different length of the shaft body 11, for example, only the third mold part 34 is replaced according to the length of the shaft body 11 It can be easily handled just by doing it.
  • a slide die 35 having a shaping projection 35b formed in a shape corresponding to the accommodation recess 11d for accommodating the steel ball 15 is a shaft L3 of the shaft shaping recess 31b. It is pushed into the forming recess 31b along the direction, and a housing recess lid is formed on the end face of the material 30 for shaft. As a result, the armature shaft 7 having the accommodation recess 11 d on the end surface is manufactured.
  • the inner side surface ( ⁇ 1 g and the bottom surface 11 f) of the accommodation recess 11 d formed by cold forging is a forged surface, which is generated by a cutting tool like cutting. The shaving marks that had been produced do not occur in this cold forging process.
  • the inner surface becomes a uniform surface with extremely small surface roughness, and the surface roughness is remarkably improved and stabilized as compared with the case where cutting is performed. Therefore, when the armature shaft 7 is rotated by receiving a large thrust, abnormal noise is generated due to the shaft 7 and the steel ball 15 getting violent, and the housing recess 11 d and the ball 15 are not biased. Various problems such as wear and rotation loss can be suppressed.
  • the inner surface (inner surface 11 g and bottom surface 11 f) of the housing recess 11 d formed by cold forging increases in hardness due to work hardening, so that the wear life due to rotation of the steel pole 15 is reduced. Can be longer.
  • the housing recess 11 d is formed by forming the housing recess 11 d by cold forging. Since the cutting process for forming the recess is not required, the housing recess 11 d can be easily formed. In addition, since a cutting device or the like used in the process can be omitted, the manufacturing cost of the armature shaft 7 can be reduced. Further, if the recessed portion 11 d is formed by cold forging as described above, waste material such as shavings generated in the cutting process will not be generated by the cold forging process. There is no ⁇ in which shavings remain. This can also suppress the occurrence of various problems such as the generation of abnormal noise, uneven wear, and rotation loss.
  • the armature shaft 7 When the armature shaft 7 is applied to a motor, particularly to the motor 1 of this embodiment for a wiper device having a worm speed reduction mechanism, the worm wheel 23 for driving the worm wheel 23 corresponding to the worm 13 is used.
  • the rotation reaction force from acts as the thrust force of the armature shaft 7.
  • the armature shaft 7 according to the present embodiment is used, the deflection and the dance of the armature shaft 7 during the driving thereof are extremely small (in particular, the length in which the worm 13 is integrally formed as in the present embodiment). The effect is large in the armature shaft 7 of the length), and the motor 1 with high quietness can be configured.
  • the formed protrusion 35b of the slide die 35 is formed by the formed protrusion 35b because its axial length (D3) is smaller than the diameter D1 of the steel ball 15.
  • the axial length (D 3) of the accommodating recess 11 d is also smaller than the diameter D 1 of the steel ball 15.
  • the storage portion lid can be easily formed such that a part of the pole 15 projects when the steel ball 15 is stored. Also, when the steel pole 15 is stored in the housing recess 11d, a part of the ball 15 projects from the end of the armature shaft 7, so that the thruster of the armature shaft 7 is securely held. Can be received via a steel ball 15.
  • the slide mold 35 (molding projection 35b) is arranged so that its central axis L4 coincides with the central axis L3 of the shaft molding recess 31b. It is pushed into the foot molding recess 3 1 b. That is, it is possible to easily form the four-piece housing lid in which the steel pole 15 can be arranged so that the contact point of the steel pole 15 is located on the center axis L1 of the armature shaft 7. Also, when the steel ball 15 is accommodated in the accommodation recess 11 d, the ball 15 is arranged such that the contact point of the ball 15 is located on the center axis L 1 (L 2). . Therefore, the thrust force of the armature shaft 7 can be received substantially in a straight line, so that uneven wear of the housing recess 11d can be prevented, and generation of abnormal noise due to the uneven wear can be prevented.
  • the configuration of the forging die 31 of the above embodiment is not limited to this, and may be changed as appropriate.
  • the position and the number of divisions of the main body 31a may be appropriately changed.
  • the parting surface P of the first mold part 32 and the second mold part 33 is located at the step A between the first mold part 32 and the second mold part 33. It was configured as follows.
  • the parting plane P may be provided on the second mold part 33 in the vicinity of the step A portion.
  • the first to third mold portions 32 to 34 may be integrated into a main body mold 31a.
  • the slide mold 35 may be configured such that only the portion of the molding protrusion 35b slides along the direction of the axis L3.
  • the tip bearing portion 12a and the accommodation recess 11d are formed simultaneously with the small diameter portion 12 with respect to the shaft material 30.
  • the tip bearing portion 12a and the accommodation recess 11d are formed.
  • the formation of the lid need not be simultaneous.
  • the shape of the armature shaft 7 in the above embodiment is not limited to this, and may be changed as appropriate.
  • the outer peripheral surfaces of the core fixing portion 11a and the commutator fixing portion lib are subjected to knurling to form a plurality of ridges 11f and 11g in the circumferential direction. You may do so. By doing so, the ridges llf and llg bite into the core 8 and the commutator 10, so that the core 8 and the commutator 10 can be firmly fixed to the shaft 7.
  • the shape of the accommodation recess 11 d in the above embodiment is not limited to this, and may be changed as appropriate.
  • the thrust receiving pole is a steel pole 15, that is, an iron ball, but may be a thrust receiving ball using a material other than iron.
  • the worm 13 is formed on the armature shaft 7 formed on the body.
  • the shape of the armature shaft 7 is not limited to this, and may be appropriately changed.
  • the armature shaft 7 applied to the DC motor (motor body 2) having the commutator 10 has been described.
  • the armature shaft 7 may be applied to the armature shaft of a motor not having the commutator 10; .
  • the armature shaft 7 is applied to the motor 1 (rotary electric machine) used in the vehicle wiper device.
  • the armature shaft 7 may be applied to the armature shaft of a motor (rotary electric machine) used in other devices. Good.

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Abstract

鍛造加工工程において、鍛造型31を用いた冷間鍛造加工(冷鍜加工)により円柱状のシャフト用素材30の先端部に小径部分12を形成するとともに、シャフト用素材30の基端場面にスラスト力を受けるためのボール15を収納する収納凹部11dを形成する。鍛造加工工程後、ウォーム形成工程において、転造ダイスにより小径部分12にウォーム13を形成する。小径部分12及び収納凹部11dを冷鍛加工により形成しているので、小径部分12の外周面および収納凹部11dの内側面を、面粗さの小さい均一面にすることができる。

Description

明細書 ァーマチヤシャフ トの製造方法、 ァーマチヤシャフ ト及び回転電機 技術分野
本発明は、 ァーマチヤシャフ トの製造方法、 ァーマチヤシャフ ト、 及 ぴ回転電機に関する。 背景技術
ァーマチヤシャフ トにウォームが形成されたウォーム付きァーマチヤ シャフ トは、 例えば、 特開平 1 1 一 1 4 6 6 0 3号公報にて開示されて いるモータに用いられている。 ァ一マチヤシャフ トは、 中央部から基端 部側において卷線が卷回されるコア及び整流子が並んで固着されており . このコア及び整流子を挟んだ両端部分は、 ハウジング内に配設される一 対の軸受と摺接する軸受部分となっている。 これに対し、 ァーマチヤシ ャフ トの先端部は、 コア及び整流子の固着部分ゃ軸受部分より も小径と なっており、 その小径部分にモータ出力軸を駆動するウォームホイール と嚙合するためのウォームが形成されている。 尚、 モータ組み立て時に ァーマチヤシャフ ト先端から軸受の内側を揷通する必要があり、 この揷 通時にウォームが軸受に接触しないようにするために、 この軸受にて支 持される軸受部分より ウォームの外径が小さくなるように構成されてい る。
ところで、 このよ うなウォーム付きァーマチヤシャフ トは、 従来、 円 柱状のシャフ ト用素材を加工して製造されている。 具体的には、 先ず、 シャフ ト用素材においてウォームを形成する先端部分に対して外周面を 切削し小径部分を形成すべく切削加工が施される。 次いで、 軸受部分の 外周面を高精度に形成すべくその小径部分より基端側部分全体に対して 研削加工が施される。 そして、 切削加工が施された小径部分に対して転 造ダイスを回転させながら径方向に移動させることでウォームが形成さ れる。 このよ うにして、 ウォーム付きアニマチヤシャフ トが製造されて いる。
しかしながら、 切削による加工部分の表面は周知なよ うに粗い面とな るため、 切削加工により形成される小径部分の外周面は粗面となってし まう。 そのため、 このような小径部分に対してウォームを形成すると、 ウォームを形成する小径部分の外周面が粗面となっていることから、 ゥ オームの精度が小径部分の外周面の状態に影響を受け、 ウォームの精度 が低くなるという問題がある。 ウォームの精度が低いと、 ウォームホイ ールとの嚙み合いが悪くなり、その嚙み合い部分から騷音が発生したり、 伝達効率が低くなるという問題が生じる。 そこで、 切削加工後に小径部 分の外周面を研削してその外周面を均一面と し、 ウォームの精度を高く することが考えられるが、 ァーマチヤシャフ トの製造工程が増加するた め得策ではない。
また、 ァーマチヤシャフ トの軸端に凹設したボール受け溝 (収容凹部) 内にスチールポールを収容可能にするとともに、 スチールポールをモー タのヨークの端面に設置したプレートに接触させ、 ァーマチヤシャフ ト に加わるスラス 1、力をスチールポールとプレートとで受けるァーマチヤ シャフ トが知られている (例えば、 特公平 7— 3 3 8 4 7号公報参照)。 このスチールボールが収容される溝は、 従来、 切削加工、 即ちァーマチ ヤシャフ トの軸端に切削刃具を当てて該シャフ トを回転させながら切削 刃具を該シャフ トの軸線方向に移動させることにより形成している。
ところで、 ァーマチヤシャフ トを製造する途中で該シャフ トに冷間鍛 造加工 (冷鍛加工) を施す工程が含まれる場合、 その冷鍛加工を施した 後に、 前記切削加工にてスチールボールを収容するための溝がァーマチ ヤシャフ トの軸端に形成されることになる。
従って、 冷鍛加工による組織流動によってァーマチヤシャフ トが加工 硬化されるので、 硬度の增したァーマチヤシャフ トの端面に切削加工を 6720
3 施してスチールポールを収容する溝を形成するには、 切削刃具が高価な ものとなり、 その切削刃具の寿命も短くなるという問題が生じる。
また、 ァーマチヤシャフ トとスチールボールとは溝内で相対回転する ため、 溝内面にて接触しながら回転する。 しかしながら、 この溝が切削 加工により形成されているために、 切削刃具の削り痕によって溝内面の 面粗さが比較的大きく、 大きなスラス トカを受けて回転する場合等、 ァ 一マチヤシャフ ト及びスチールボールが暴れることによる異音の発生や. 溝内面及びスチールポールの偏摩耗、 回転ロスといった種々の不具合が 生じる。
本発明は、 上記問題点を解決するためになされたものであって、 第 1 の目的は、 工程を増加させることなく、 ウォームの精度を高くすること ができるウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法を提供することに める。
第 2の目的は、 工程を増加させることなく、 ウォームの精度の高いゥ オーム付きァーマチヤシャフ ト、 及び、 そのウォーム付きァーマチヤシ ャフ トを備えた回転電機を提供することにある。
第 3の目的は、 端面にスラス ト受けボールを収容するための収容 部 を有するァーマチヤシャフ トの製造方法であって、 収容凹部を容易に形 成でき、 しかも該収容凹部の面粗さを向上して該収容凹部における種々 の不具合の発生を低減することができるァーマチヤシャフ トの製造方法. その製造方法を用いて製造されたァーマチヤシャフ ト、 及ぴ、 そのァー マチヤシャフ トを備えた回転電機を提供することにある。 発明の開示
上記第 1 の g的を達成するために、 本発明によるァーマチヤシャフ ト の製造方法は、 円柱状のシャフ ト用素材に対して、 コア、 若しくはコア 及び整流子が固着される固着部分と軸受にて支持される軸受部分とを有 するシャフ ト本体の先端側に連続して小径部分を形成するとともに、 該 小径部分にウォームを形成するものであって、
前記小径部分を形成する小径部分形成型部と前記シャフ ト本体に対応 する部分を支持するシャフ ト本体支持型部とを備えた鍛造型を用いた冷 間鍛造加工により、 前記シャフ ト用素材に前記小径部分を形成する鍛造 加工工程と、
前記鍛造加工工程後、 転造ダイスにより前記小径部分にウォームを形 成するウォーム形成工程と、
を備えたことを特徴とする。
上述した製造方法によれば、 小径部分を冷鍛加工により形成している ので、 小径部分を切削加工により形成する場合と比べて、 小径部分の外 周面の面粗さが向上し、 その外周面を均一面にできる。 ウォームの精度 はその小径部分の外周面の状態に影響を受ける。 外周面が均一面となる ことで、 ウォームの精度が高くなる。 特に、 ウォームは精度が低いとゥ オームホイールとの嚙み合いが悪くなって、 作動時に常に嚙み合い部分 から騒音が発生したり、 伝達効率が低くなるという不具合が生じる。 こ れに対して、 本発明による製造方法によれば、 ウォームを高精度に形成 することができるので、 そのような不具合の発生を防止できる。
また、 鍛造型は、 シャフ ト用素材に小径部分を形成する小径部分形成 型部と、 シャフ ト用素材のシャフ ト本体に対応する部分を支持するシャ フ ト本体支持型部とを備える。 鍛造型において小径部分形成型部に大き な荷重がかかるので、 該型部の摩耗がシャフ ト本体支持型部と比べて大 きい。 そのため、 これら型部を別々 とすることで、 小径部分形成型部の みを交換することが可能となり、 その小径部分形成型部と同時に交換す る必要のないシャフ ト本体支持型部をそのまま継続して使用できるので. 鍛造型にかかるコス トを低減でき、 製造コス トを低減できる。
上述した製造方法において、小径部分形成型部を構成する第 1型部と、 シャフ ト本体支持型部を構成する第 2型部との間で生じる段差部または その近傍に、 型割面を位置させることが好ましい。 冷鍛加工を行なう際、 鍛造型の小径部分形成型部及びシャフ ト本体支 持型部の加工面 (支持面) には、 シャフ ト用素材を保護するための潤滑 油が塗布される。 ここで、 小径部分形成型部を構成する第 1型部とシャ フ ト本体支持型部を構成する第 2型部との間には、 段差が生じる形状と なり、 この段差に潤滑油が溜まり易く なる。 しかしながら、 上述したよ うに、 その段差部またはその近傍に第 1型部と第 2型部との型割面を位 置させることにより、 その段差に溜まった潤滑油を型割面の隙間を介し て外部に容易に排出することが可能となる。 従って、 この段差に潤滑油 が溜まることでシャフ ト用素材の加工に悪影響が生じることを未然に防 止できる。
上述した製造方法において、 小径部分の先端部に、 先端軸受部分が形 成される場合、 鍛造加工工程において、 シャフ ト用素材に対して小径部 分と同時に先端軸受部分を形成することが好ましい。 これにより、 先端 軸受部分を形成する工程を特別に設ける必要がなくなる。
上述した製造方法において、 シャフ ト本体の基端端面に、 凹部が形成 される場合、 鍛造加工工程において、 シャフ ト用素材に対して小径部分 と同時に凹部を形成することが好ましい。 これにより、 シャフ ト本体の 基端端面に凹部を形成する工程を特別に設ける必要がなくなる。
上述した製造方法において、 シャフ ト本体支持型部は、 シャフ ト軸方 向において 2以上の複数に分割可能に構成されることが好ましい。 ゥォ ーム付きァーマチヤシャフ トのシャフ ト本体の長さが異なるタイプのも のを製造する場合であっても、 シャフ ト本体支持型部の一部の型部のみ をシャフ ト本体の長さに応じて交換するだけで容易に対応できる。
また、上述した製造方法において、ウォーム形成工程を実施する前に、 砥石をシャフ ト本体の外周面に摺接させ、 シャフ ト本体の外周面全体の 研削加工を行なう研削加工工程を実施することが好ましい。
小径部分にウォーム 1 3を形成する際の加工基準をシャフ ト本体 1 1 の外周面とする場合、 ウォーム形成の前工程において加工基準となるシ ャフ ト本体 1 1の外周面の研削加工を行なう ことにより、 ウォーム 1 3 の精度がより高いものとなる。 ' ·
さらに、 シャフ ト本体の外周面全体の研削加工を行なうことにより、 シャフ ト本体の外周面に付着した潤滑油の除去も同時に行なうことがで さる。
また、 上述した第 2の目的を達成するために、 本発明によるウォーム 付きァ一マチヤシャフ トは、 コア、 若しく はコア及び整流子が固着され る固着部分と軸受にて支持される軸受部分とを有するシャフ ト本体と、 該シャフ ト本体の先端側に連続して設けられる小径部分と、 該小径部分 に形成されるウォームとを備え、 円柱状のシャフ ト用素材を加工してな るものであって、
小径部分を冷間鍛造加工により形成し、 その加工後に転造ダイスによ り小径部分にウォームを形成したことを特徴とする。
上述のように、 本発明によるウォーム付きァーマチヤシャフ トは、 冷 間鍛造加工により形成される小径部分に、 転造ダイスにより ウォームを 形成したものである。 小径部分を冷鍛加工により形成すると、 切削加工 により形成する場合と比べて、 小径部分の外周面の面粗度が向上し、 そ の外周面が均一面となる。 ウォームの精度はその小径部分の外周面の状 態に影響を受けるため、 その外周面が均一面となることで、 ウォームの 精度が高くなる。 ウォームは精度が低いとウォームホイールとの嚙み合 いが悪くなつて、 作動時に常に嚙み合い部分から騒音が発生したり、 伝 達効率が低くなるという不具合が生じる。 これに対して、 本発明による ウォーム付きァーマチヤシャフ トによれば、 ウォームの精度を高めるこ とができるので、 そのような不具合の発生を防止できる。
また、 本発明による回転電機は、 上述したウォーム付きァーマチヤシ ャフ トに対して、 コア、 若しくはコア及び整流子が固着され、 該コアに 卷線が巻回されてなるァーマチヤを備え、 該ァーマチヤが回転駆動する ように構成されていることを特徴とする。 従って、 ウォームの精度の高 い回転電機を構成することができる。
さらに、 上述した第 3の目的を達成するために、 本発明によるァーマ チヤシャフ トの製造方法は、 端面にスラス ト受けボールを収容するため の収容凹部を有するァーマチヤシャフ トの製造方法であって、
鍛造型のシャフ ト成形凹部内にァーマチヤシャフ トを製造するための シャフ ト用素材を配置し、 冷間鍛造加工にて前記シャフ ト用素材を所定 形状に成形すると ともに、 収容凹部に対応した形状をなす成形凸部を有 するスライ ド型をシャフ ト成形凹部の軸線方向に沿つてシャフ ト成形凹 部内に押し込んで、 シャフ ト用素材の端面に収容凹部を形成することを 特徴とする。
上述した製造方法によれば、 収容凹部は冷鍛加工により形成されるた め、 収容凹部の内側面 (内周面及び底面) は、 切削加工のように切削刃 具により生じていた削り痕が生じない。この結果、収容凹部の内側面は、 面粗さが極めて小さい均一面となり、 切削加工を行った場合と比べて面 粗さが著しく向上しかつ安定する。 そのため、 ァーマチヤシャフ トが大 きなスラス トカを受けて回転する場合等であっても、 該シャフ ト及びス ラス ト受けポールが暴れることによる異音の発生や、 収容凹部及ぴ該ポ 一ルの偏摩耗、 回転ロスといった種々の不具合の発生が抑制される。 ま た、 冷鍛加工により形成される収容凹部の内側面は加工硬化によって硬 度が增すため、 スラス ト受けボールの回転による摩耗寿命が長くなる。 さらに、 冷鍛加工により収容凹部を形成することで、 収容凹部を形成す るための切削加工工程が不要となるので、収容囬部を容易に形成できる。 しかも、 その工程に用いる切削加工装置等を省略できるので、 ァーマチ ャシャフ トの製造コス トが低減される。 また、 このよ うに冷鍛加工によ り収容凹部を形成すれば、 切削加工では生じていた削りカス等の廃材が 出なくなるので、 該収容凹部内に削りカスが残存する虡がなくなる。 こ れによっても、 上述した異音の発生や偏摩耗、 回転ロスといった種々の 不具合の発生が抑制される。 上述した製造方法において、 スライ ド型の成形凸部は、 その軸方向長 さがスラス ト受けポールの直径寸法より も小さいことが好ましい。 この 場合、 成形凸部にて形成される収容凹部の軸方向長さが、 スラス ト受け ボールの直径寸法より も小さくなる。 つまり、 スラス ト受けボールを収 容凹部に収容した際に、 該ボールの一部が突出する状態となる。 これに より、 ァーマチヤシャフ トのスラス トカを確実にスラス ト受けボールで 受けることができる。
上述した製造方法において、 スライ ド型は、 成形凸部の中心軸線がシ ャフ ト成形凹部の中心軸線と一致するように配置されて、 シャフ ト成形 凹部内に押し込まれることが好ましい。 これにより、 ァーマチヤシャフ トの中心軸線上にスラス ト受けポールの接触点が位置するよ うに該ボー ルを配置できる収容凹部を容易に形成できる。
また、 上述した第 3の目的を達成するためのァーマチヤシャフ トは、 端面にスラス ト受けボールを収容するための収容凹部を有し、 この収容 凹部は、 その内側面が冷間鍛造加工によって形成された鍛造加工面を有 することを特徴とする。 このよ うに、 収容凹部の内側面は冷鍛加工によ り形成された鍛造加工面を有するので、 切削加工のように切削刃具によ り生じていた削り痕が生じない。 このため、 収容凹部の内側面が、 面粗 さが極めて小さい均一面となり、 切削加工を行った場合と比べて面粗さ が著しく向上しかつ安定する。 そのため、 ァーマチヤシャフ トが大きな スラス トカを受けて回転する場合であっても、 該シャフ ト及ぴスラス ト 受けポールが暴れることによる異音の発生や、 収容凹部及び該ボールの 偏摩耗、 回転ロスといった種々の不具合の発生が抑制される。 また、 冷 鍛加工により形成される収容凹部の内側面は加工硬化によつて硬度が增 すため、スラス ト受けポールの回転による摩耗寿命が長くなる。さらに、 冷鍛加工により収容凹部を形成することで、 収容凹部を形成するための 切削加工工程が不要となるので、収容凹部を容易に形成できる。 しかも、 その工程に用いる切削加工装置等を省略できるので、 ァーマチヤシャフ トの製造コス トが低減される。 また、 このよ うに冷鍛加工により収容四 部を形成すれば、 切削加工では生じていた削りカス等の廃材がこの冷鍛 加工では出なくなるので、 該収容凹部内に削りカスが残存する虡がなく なる。 これによつても、 上記した異音の発生や偏摩耗、 回転ロスといつ た種々の不具合の発生が抑制される。
上述したァーマチヤシャフ トにおいて、 収容凹部は、 その軸方向長さ がスラス ト受けポールの直径寸法より も小さく設定されていることが好 ましい。 これにより、 収容凹部にスラス ト受けボールを収容した際に、 該ポールの一部がァーマチヤシャフ トの端部から突出する状態となる。 従って、 ァーマチヤシャフ トのスラス ト力を確実にスラス ト受けボール を介して受けることができる。
上述したァーマチヤシャフ トにおいて、 収容凹部は、 その中心軸線が ァーマチヤシャフ トの中心軸線と一致するように設けられていることが 好ましい。これにより、収容凹部にスラス ト受けボールを収容した際に、 該ポールの接触点がその中心軸線上に位置するように該ボールが配置可 能となる。 そのため、 ァーマチヤシャフ トのスラス ト力を略一直線上で 受け止めることができる。 この結果、 該収容凹部の偏摩耗を防止でき、 この偏摩耗による異音の発生を防止できる。
上述したァーマチヤシャフ トにおいて、 その一部にウォームが形成さ れても良い。 ァーマチヤシャフ トの一部にウォームが形成された場合、 ウォームに嚙み合う ウォームホイールを駆動する際の該ウォームホイ一 ルからの回転反力にてァーマチヤシャフ トにはスラス ト力が生じる。 し かしながら、 ァーマチヤシャフ トが上述した構成を有することで、 その 駆動時のァーマチヤシャフ トの振れや踊りが極めて小さくなる。
また、 上述した第 3の目的を達成するための回転電機は、 上述した構 成を有するァーマチヤシャフ トを用いることによって得られる。 すなわ ち、 回転電機において、 ァーマチヤシャフ トにおける異音の発生や偏摩 耗、 回転ロスといった種々の不具合の発生が抑制できる。 図面の簡単な説明
'図 1は、 実施形態によるァーマチヤシャフ トを備えたモータの断面図 である。 図 2は、 ァーマチヤシャフ トの平面図である。 図 3は、 シャフ ト用素材を説明するための説明図である。 図 4は、 ァーマチヤシャフ ト の製造手順における鍛造加ェ工程を説明するための説明図である。 図 5 は、 ァーマチヤシャフ トの製造手順における研削加工工程を説明するた めの説明図である。 図 6は、 ァーマチヤシャフ トの製造手順におけるゥ オーム形成工程を説明するための説明図である。 図 7は、 ァーマチヤシ ャフ トに形成されるウォームの精度を示すグラフである。 図 8は、 加工 の違いによる収納凹部の面粗さを比較するためのグラフである。図 9は、 変形例によるァーマチヤシャフ トを示す平面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図 1は、 本実施形態のモータ 1を示す。 本実施形態のモータ 1は、 車 両用ワイパ装置の駆動源と して用いられるモータであって、 モータ本体 2と減速機構が収容される減速部 3 とがー体に組み付けられる減速機構 付きモータである。
モータ本体 2は、 直流モータよりなり、 有底円筒状のヨークハウジン グ 4を有している。 ヨークハウジング 4の内側面には一対のマグネッ ト 5が固着されている。 マグネッ ト 5の内側にはァーマチヤ (電機子) 6 が回転可能に収容されている。ァーマチヤ 6は、ァーマチヤシャフ ト 7 、 コア 8、 巻線 9及び整流子 1 0を備えている。
ァーマチヤシャフ ト 7は、 図 2に示すように、 基端部から先端部寄り の所定部分までがシャフ ト本体 1 1であり、 該シャフ ト本体 1 1 より先 端部側が該シャフ ト本体 1 1 より も小径となる小径部分 1 2であって、 該小径部分 1 2にはウォーム 1 3が形成されている。
シャフ ト本体 1 1の略中央部は、 コア 8を固着するためのコァ固着部 分 1 1 a となっており、 該コア固着部分 1 1 a より も先端側の所定部位 は、 整流子 1 0を固着するための整流子固着部分 1 1 b となっている。 又、 シャフ ト本体 1 1の基端部は、 基端軸受部分 1 1 c となっている。 基端軸受部分 1 1 cは、 図 1に示すように、 ヨークハウジング 4の底部 中央に固定される滑り軸受 1 4にてラジアル方向に支持される部分であ る。 又、 シャフ ト本体 1 1 (基端軸受部分 1 1 c ) の端面には、 ァーマ チヤシャフ ト 7のスラス トカを受けるスラス ト受けボールと してのスチ 一ルポール 1 5を収容するための断面円形状の収容囬部 1 1 dが形成さ れている。 収容凹部 1 1 dは、 図 2に示すように、 その中心軸線 L 2が ァーマチヤシャフ ト 7の中心軸線 L 1 と一致するように設けられている < 又、 収容凹部 l i dは、 内径 D 2がスチールボー Λ^ 1 5の直径 D 1 より も僅かに大きく、 軸方向長さ D 3がスチールボール 1 5の直径 D 1 より も小さく (但し、 D 1 Z 2よりも大きく) なるように設定されている。 つまり、 収容凹部 1 1 d内にスチールボール 1 5を収容して該収容凹部 l i dの底面 1 1 ί に当接させた状態においては、 該収容凹部 1 1 dの 内周面 1 1 g と該スチールボール 1 5 との間に僅かな隙間が生じるとと もに、 該スチールボール 1 5の一部が該収容凹部 1 1 dから突出するこ とになる。 因みに、 後述するが、 ァーマチヤシャフ ト 7は、 ウォーム 1 3が形成される前段階で冷間鍛造加工 (冷鍛加工) が施され、 この収容 凹部 1 1 dもその冷鍛加工にて形成される。 従って、 収容凹部 1 1 dの 内側面、即ち底面 1 1 f 及び内周面 1 1 gは、鍛造加工面となっている。 シャフ ト本体 1 1の先端部、即ちァーマチヤシャフ ト 7の略中央部は、 中央軸受部分 1 1 e となっている。 中央軸受部分 1 1 eは、 減速部 3の ギヤハウジング 2 1に固着される滑り軸受 2 2にてラジアル方向におい て支持される部分である。 この中央軸受部分 1 1 e より先端側は、 シャ フ ト本体 1 1 より も直径が小さい小径部分 1 2 となっている。 この小径 部分 1 2には、 ウォーム 1 3が形成されている。 尚、 このウォーム 1 3 の外径は、 中央軸受部分 l i e (シャフ ト本体 1 1 ) の直径より若干小 さくなるように形成されている。 小径部分 1 2の先端部は、 更に小径に 形成されており、 ギヤハウジング 2 1に形成される揷入孔 2 1 cに揷入 されて該揷入孔 2 1 c にてラジアル方向において支持される先端軸受部 分 1 2 a となっている。 又、 挿入孔 2 1 c内における先端軸受部分 1 2 aの先端面側に形成される空間には樹脂材 2 7が注入されて固化され、 その固化された樹脂材 2 7 とァーマチヤシャフ ト 7 の先端面 (先端軸受 部分 1 2 a の先端面) と僅かな隙間を有して該シャフ ト 7のスラス ト受 けが行われている。
そして、 このよ うなァーマチヤシャフ ト 7のコア固着部分 1 1 a にコ ァ 8が固着され、 整流子固着部分 l i bに整流子 1 0が固着され、 固着 されたコア 8及び整流子 1 0に巻線 9が卷装されてァーマチヤ 6が構成 されている。又、ァーマチヤシャフ ト 7基端部の収容凹部 1 1 d内には、 シャフ ト 7 のスラス トカを受けるスチールポール 1 5が収容される。 こ のようなァーマチヤ 6は、 ァーマチヤシャフ ト 7の基端軸受部分 1 1 c をヨークハウジング 4底部の滑り軸受 1 4内に挿入し、 スチールポーノレ 1 5が該底部に装着されるスラス ト受けプレート 1 6に当接するように して、 マグネッ ト 5が固着されたヨークハウジング 4内に収容される。 そして、 このァーマチヤ 6を収容したヨークハウジング 4 (モータ本体 2 ) は、 ギヤハウジング 2 1 (減速部 3 ) に対して組み付けられる。 尚、 このよ うに組み付けられた状態では、 ァーマチヤシャフ ト 7 とスラス ト 受けプレー ト 1 6 とのスチールボール 1 5の接触点がともに該シャフ ト 7の中心軸線 L 1上に配置され、 ァーマチヤシャフ ト 7のスラス ト力が 一直線で受け止められる構造となっている。
減速部 3は、 ギヤハウジング 2 1を有している。 ギヤハウジング 2 1 は、 モータ本体 2から延びるァーマチヤシャフ ト 7 の先端側を収容する シャフ ト収容部 2 1 a とウォームホイール 2 3を収容するホイール収容 部 2 1 b とを備えた所定形状をなしている。
シャフ ト収容部 2 1 a の基端部には、 ァーマチヤシャフ ト 7の中央軸 4 006720
1 3 受部分 1 1 eをラジアル方向において支持する滑り軸受 2 2が固着され ている。 シャフ ト収容部 2 1 aの先端部には、 ァー'マチヤシャフ ト 7 (小 径部分 1 2 ) の先端軸受部分 1 2 aが挿入され該部分 1 2 aをラジアル 方向において支持するための揷入孔 2 1 cが形成されている。 尚、 モー タ本体 2をギヤハウジング 2 1に対して組み付ける際、 ァーマチヤシャ フ ト 7の先端側 (ウォーム 1 3及び先端軸受部分 1 2 a ) が滑り軸受 2 2内に挿入されてシャフ ト収容部 2 1 a内に収容される。 このとき、 ゥ オーム 1 3の外径は中央軸受部分 l i eの外径、 即ち滑り軸受 2 2の内 径より若干小さく形成されているので、 該ウォーム 1 3が滑り軸受 2 2 内周面に接触しないようになっている。
ホイール収容部 2 1 bには、 ァーマチヤシャフ ト 7のウォーム 1 3 と 嚙合されるウォームホイール 2 3が回転可能に収容される。 ウォームホ ィール 2 3には、 出力軸 2 4がー体回転するように設けられている。 又、 ギヤハウジング 2 1 におけるモータ本体 2 と対向する部位には、 ブラシ装置 2 5が固定されている。 ブラシ装置 2 5には、 整流子 1 0に 摺接する給電ブラシ 2 6が保持されている。 ブラシ装置 2 5は、 外部か ら図示しない給電線を介して電源供給を受け、 その電源を給電ブラシ 2 6及ぴ整流子 1 0を介してァーマチヤ 6 (巻線 9 ) に供給するよ うにな つている。 これにより、 ァーマチヤ 6が回転し、 ァーマチヤシャフ ト 7 が回転することにより、 ウォーム 1 3及びウォームホイール 2 3を介し て出力軸 2 4が回転され、 該出力軸 2 4の回転に基づいてヮィパ装置が 作動するようになつている。
次に、 本実施形態で用いるウォーム付きのァーマチヤシャフ ト 7の製 造手順について説明する。
ァーマチヤシャフ ト 7は、 図 3に示すよ うな円柱状のシャフ ト用素材 3 0を加工して製造されている。 シャフ ト用素材 3 0は、 先ず、 図 4に 示すような鍛造型 3 1を用い、 先端側に小径部分 1 2 (先端軸受部分 1 2 aを含む) を形成し、 基端端面に収容凹部 1 1 dを形成すべく冷間鍛 P T/JP2004/006720
1 4 造加工 (冷鍛加工). が施される (鍛造加工工程)。
鍛造型 3 1は、 2分割して互いに接離されシャフ ト用素材 3 0が配置 される一対の本体型 3 1 a (図 4においては、 一方の本体型 3 1 aのみ 図示) と、 該本体型 3 1 a内に押し込まれるスライ ド型 3 5を備えてい る。 本体型 3 1 aは、 シャフ ト用素材 3 0の軸線方向 (スライ ド型 3 5 の押し込み方向) においてそれぞれ第 1〜第 3型部 3 2 〜 3 4の 3つに 分割可能に構成され、 これら第 1〜第 3型部 3 2 〜 3 4に跨ってァーマ チヤシャフ ト 7を成形するためのシャフ ト成形凹部 3 1 b を有している ( 第 1型部 3 2は、 小径部分形成型部であり、 シャフ ト用素材 3 0の先端 部分を鍛練して小径部分 1 2 (先端軸受部分 1 2 aを含む) を形成する ための小径部分加工凹部 3 2 aを備えている。 第 2型部 3 3及び第 3型 部 3 4は、 シャフ ト本体支持型部であり、 第 1型部 3 2がシャフ ト用素 材 3 0に小径部分 1 2を形成するにあたりシャフ ト本体 1 1を支持する ためのシャフ ト本体支持凹部 3 3 a , 3 4 a をそれぞれ備えている。 こ れら小径部分加工凹部 3 2 a及ぴシャフ ト本体支持凹部 3 3 a , 3 4 a にてシャフ ト成形凹部 3 1 bが構成されている。
そして、 このよ うな構成の本体型 3 1 a によってシャフ ト用素材 3 0 の先端部に小径部分 1 2が形成される。 この場合、 冷鍛による加工部分 の表面は周知なように均一面となるため、 冷鍛加工によ り形成される小 径部分 1 2の外周面は均一面となる。 つまり、 冷鍛加工を行なった小径 部分 1 2は切削加工を行なった場合と比べて、 その外周面の面粗さが向 上する。
一方、 スライ ド型 3 5は、 本体型 3 1 a内、 即ちシャフ ト本体支持凹 部 3 4 a内でスライ ド移動可能に設けられている。 このスライ ド型 3 5 には、 シャフ ト本体支持凹部 3 4 a の内径と略同径 (僅かに小さい径) の円柱状の本体部 3 5 a と、 該本体部 3 5 aの先端中央部に収容凹部 1 1 dに対応する円柱状に突出する成形凸部 3 5 bが形成されている。 成 形凸部 3 5 bは、 その外径が収容凹部 l i dの内径 D 2であり、 軸方向 2004/006720
15 長さが該収容凹部 1 1 dの軸方向長さ D 3である。 つまり、 成形凸部 3 5 bの外径 (D 2 ) は、 スチールボール 1 5の直径 D 1 より も僅かに大 きく、 成形凸部 3 5 bの軸方向長さ (D 3 ) は、 スチールボール 1 5の 直径 D 1 より も小さレ、 (但し、 D 1 Z 2より も大きい)。 又、 収容凹部 1 I dの中心軸線 L 2がァーマチヤシャフ ト 7の中心軸線 L 1 と一致する ように該収容凹部 l i dを形成すべく、 スライ ド型 3 5 (成形凸部 3 5 b ) は、 その中心軸線 L 4が本体型 3 1 a内 (シャフ ト本体支持凹部 3 4 a等) の中心軸線 L 3 と一致するように設けられ、 該軸線 L 3に沿つ てシャフ ト本体凹部 3 4 a内に押し込まれる。 そして、 本体型 3 l aに てシャフ ト用素材 3 0の先端部分に小径部分 1 2 (先端軸受部分 1 2 a を含む) を形成するのと同時に、 スライ ド型 3 5にてシャフ ト用素材 3 0の基端端面に収容凹部 1 1 dが形成される。
尚、 冷鍛加工を行なう際、 本体型 3 1 aの小径部分加工凹部 3 2 a及 びシャフ ト本体支持凹部 3 3 a, 3 4 aには、 シャフ ト用素材 3 0を保 護するための潤滑油が塗布されている。 ここで、 小径部分加工凹部 3 2 aを有する第 1型部 3 2 とシャフ ト本体支持凹部 3 3 aを有する第 2型 部 3 3 との間には、 段差 Aが生じる形状となっている。 つまり、 この段 差 Aに潤滑油が溜まり易くなつている。本実施形態の本体型 3 1 aでは、 段差 A部分に第 1型部 3 2 と第 2型部 3 3 との型割面 Pが位置するよう に構成されているので、 その段差 Aに溜まった潤滑油が型割面 Pの隙間 を介して外部に容易に排出することが可能になっている。 従って、 この 段差 Aに潤滑油が溜まることでシャフ ト用素材 3 0の加工に悪影響が生 じないようになつている。
次いで、 図 5に示すように、 シャフ ト本体 1 1の基端軸受部分 1 1 c 及ぴ中央軸受部分 l i eの外周面を高精度に形成すベく、 砥石 3 6 をシ ャフ ト本体 1 1の外周面全体に対して摺接させ、 該シャフ ト本体 1 1の 外周面全体の研削加工が施される。 つまり、 この研削加工により、 基端 軸受部分 1 1 c及ぴ中央軸受部分 1 1 eの外周面における面粗さ及び真 円度の向上が図られている。
次いで、 図 6に示すように、 転造ダイス 3 7の間に冷鍛加工が施され た小径部分 1 2を挟み込み、 転造ダイス 3 7を回転又は移動させること でウォーム 1 3が形成される (ウォーム形成工程)。 この場合、 小径部分 1 2を冷鍛加工により形成しているため、 該小径部分 1 2を切削により 形成する従来と比べて、 その小径部分 1 2の外周面は均一面となる。 従 つて、 図 7に示すよ うに、 小径部分 1 2を冷鍛加工した本実施形態のゥ オーム 1 3外径のバラツキ範囲 X 1は、 小径部分を切削加工した従来の 場合のウォーム外径のバラツキ範囲 X 2 と比べて十分に小さく、 即ち本 実施形態ではウォーム 1 3の精度が高くなる。
又、 本実施形態では、 ウォーム 1 3を形成 (転造) する際の加工基準 がシャフ ト本体 1 1の外周面と しているので、 ウォーム転造の前工程に おいて加工基準となるシャフ ト本体 1 1の外周面の研削加工を行なうこ とにより、 ウォーム 1 3の精度がより高いものとなる。 このように本実 施形態では、 ウォーム付きァーマチヤシャフ ト 7が製造されている。
このようにして製造されるァーマチヤシャフ ト 7において、 収容凹部 1 1 dの内周面 1 1 g及び底面 1 1 f も小径部分 1 2の外周面と同様に. 冷鍛加工により形成される。 このため、 切削加工のように切削刃具によ り生じていた削り痕がこの冷鍛加工では生じないため、 面粗さが極めて 小さい均一面となり、 切削加工を行った場合と比べて面粗さが著しく向 上しかつ安定する。 因みに、 図 8は、 冷鍛加工及び切削加工のいずれか によ り収容凹部 1 1 dを形成したァーマチヤシャフ ト 7のサンプルをそ れぞれ 1 0個と り、 それぞれの収容凹部 1 1 dの内周面 1 1 g及び底面 1 1 f の面粗さを比較したものである。 同図 8によれば、 冷鍛加ェによ り収容凹部 1 1 dを形成した場合の方が、 切削加工により形成した場合 と比べて、 内周面 1 1 g及び底面 1 1 f の面粗さが極めて小さくなるこ とがわかる。 また、 冷鍛加工により収容凹部 l i dを形成した場合の寸 法パラツキ範囲 Y 1においても、 切削加工により形成した場合の寸法バ ラツキ範囲 Y 2 と比べて、 極めて小さくなることがわかる。
このように収容凹部 1 1 dの内周面 1 1 g及び底面 1 1 f の面粗さが 極めて小さくなるばかりでなく、 そのバラツキも小さく安定しているた め、ァーマチヤシャフ 1、 7が大きなスラス トカを受けて回転する場合等、 該シャフ 1、 7及びスチールボール 1 5が暴れることによる異音の発生や. 収容凹部 1 1 d及ぴ該ボール 1 5の偏摩耗、 回転口スといった種々の不 具合の発生が抑制される。
また、 冷鍛加工により形成される収容凹部 l i dの内周面 l l g及び 底面 1 1 f は加工硬化によつて硬度が増すため、 スチールポール 1 5の 回転による摩耗寿命が長くなる。 さらに、 冷鍛加工により小径部分 1 2 と同工程にて収容回部 l i dを形成することで、 収容凹部 1 1 dを形成 するた の切削加工工程が不要となるので、 収容凹部 1 1 dを容易に形 成できる。 しかも、 その工程に用いる切削加工装置等を省略でき、 ァー マチヤシャフ ト 7の製造コス トが低減される。 また、 このよ うに冷鍛加 ェにより収容凹部 1 1 dを形成すれば、 切削加工では生じていた削り力 ス等の廃材がこの冷鍛加工では出なくなるので、 該収容凹部 1 1 d内に 削りカスが残存する虞がなくなる。 これによつても、 上記した異音の発 生や偏摩耗、 回転ロスといった種々の不具合の発生が抑制される。
上記したように、 本実施形態によれば、 以下の効果を有する。
( 1 ) 鍛造加工工程において、 鍛造型 3 1を用いた冷間鍛造加工 (冷 鍛加工)により円柱状のシャフ ト用素材 3 0に小径部分 1 2が形成され、 鍛造加工工程後のウォーム形成工程において、 転造ダイス 3 7により小 径部分 1 2にウォーム 1 3が形成されて、 ウォーム付きァーマチヤシャ フ ト 7が製造される。 つまり、 小径部分 1 2を冷鍛加工により形成する と、 小径部分を切削加工により形成する場合と比べて、 小径部分 1 2の 外周面の面粗さが向上し、 その外周面が均一面となる。 ウォーム 1 3の 精度はその小径部分 1 2の外周面の状態に影響を受けるため、 その外周 面が均一面となることで、 ウォーム 1 3の精度が高くなる。 従って、 精 度の高いウォーム 1 3を有するァーマチヤシャフ ト 7、 及びそのシャフ ト 7を備えたモータ 1 とすることができる。 ·
特に、 ウォーム 1 3は精度が低いとウォームホイール 2 3 との嚙み合 いが悪くなつて、 作動時に常に嚙み合い部分から騒音が発生したり、 伝 達効率が低くなるという不具合が生じる。 従って、 ウォーム 1 3を形成 する場合には特に高精度に形成する必要があるので、 本実施形態は特に 有効である。
( 2 ) 鍛造加工工程において、 シャフ ト用素材 3 0に対して小径部分 1 2と同時にその小径部分 1 2の先端部に先端軸受部分 1 2 aが形成さ れる。 従って、 先端軸受部分 1 2 a を形成する工程を特別に設ける必要 がなく、 工程を増加することを防止することができる。
( 3 ) 鍛造加工工程において、 シャフ ト用素材 3 0に対して小径部分 1 2 と同時にその基端端面に凹部 1 1 dが形成される。 従って、 M部 1 1 dを形成する工程を特別に設ける必要がなく、 工程を増加することを 防止することができる。
( 4 ) 鍛造型 3 1は、 シャフ ト用素材 3 0に小径部分 1 2を形成する 第 1型部 3 2 と、 シャフ ト用素材 3 0のシャフ ト本体 1 1に対応する部 分を支持する第 2型部 3 3及び第 3型部 3 4 とを備える。 つまり、 鍛造 型 3 1において第 1型部 3 2に大きな荷重がかかるので、 該型部 3' 2の 摩耗が第 2型部 3 3及び第 3型部 3 4 と比べて大きい。 そのため、 これ ら型部 3 2〜 3 4を別々とすることで、 第 1型部 3 2のみを交換するこ とが可能となる。 この結果、 第 1型部 3 2 と同時に交換する必要のない 第 2型部 3 3及び第 3型部 3 4をそのまま継続して使用できるので、 鍛 造型 3 1にかかるコス トを低減でき、 製造コス トを低減することができ る。
しかも、 冷鍛加工を行う際、 鍛造型 3 1の第 1〜第 3型部 3 2〜 3 4 の加工凹部 3 2 a及ぴ支持凹部 3 3 a, 3 4 aには、 シャフ ト用素材 3 0を保護するための潤滑油が塗布される。 ここで、 第 1型部 3 2 と第 2 型部 3 3 との間には、 段差 Aが生じる形状となり、 この段差 Aに潤滑油 が溜まり易くなる。 しかしながら、 この鍛造型 3 1では、 段差 A部分に 第 1型部 3 2 と第 2型部 3 3 との型割面 Pが位置するので、 その段差 A に溜まつた潤滑油が型割面 Pの隙間を介して外部に容易に排出できる。 従って、 この段差 Aに潤滑油が溜まることでシャフ ト用素材 3 0の加工 に悪影響が生じることを未然に防止することができる。
( 5 ) 第 2型部 3 3及び第 3型部 3 4は、 シャフ ト 7の軸方向におい て 2つに分割可能に構成される。 そのため、 ウォーム付きァーマチヤシ ャフ ト 7のシャフ ト本体 1 1の長さが異なるタイプのものを製造する場 合、 例えば第 3型部 3 4のみをシャフ ト本体 1 1の長さに応じて交換す るだけで容易に対応することができる。
( 6 ) スチールボール 1 5を収容するための収容凹部 1 1 dに対応し た形状をなす成形凸部 3 5 bを有するスライ ド型 3 5がシャフ ト成形凹 部 3 1 bの軸線 L 3方向に沿って該成形凹部 3 1 b内に押し込まれて、 シャフ ト用素材 3 0の端面に収容凹部 l i dが形成される。 これにより、 端面に収容凹部 1 1 dを有するァーマチヤシャフ ト 7が製造される。 つ まり、 冷鍛加工によ り形成される収容凹部 1 1 dの内側面 (內周面 1 1 g及び底面 1 1 f ) は、 鍛造加工面であり、 切削加工のよ うに切削刃具 により生じていた削り痕がこの冷鍛加工では生じない。従って内側面は、 面粗さが極めて小さい均一面となり、 切削加工を行った場合と比べて面 粗さが著しく向上しかつ安定する。 そのため、 ァーマチヤシャフ ト 7が 大きなスラス トカを受けて回転する場合等、 該シャフ ト 7及びスチール ボール 1 5が暴れることによる異音の発生や、 収容凹部 1 1 d及び該ボ ール 1 5の偏摩耗、 回転ロスといった種々の不具合の発生を抑制するこ とができる。又、冷鍛加工により形成される収容凹部 1 1 dの内側面(内 周面 1 1 g及び底面 1 1 f ) は加工硬化によって硬度が増すため、 スチ 一ルポール 1 5の回転による摩耗寿命を長くすることができる。 又、 冷 鍛加工により収容凹部 1 1 dを形成することで、 収容凹部 1 1 dを形成 するための切削加工工程が不要となるので、 収容凹部 1 1 dを容易に形 成することができる。 しかも、 その工程に用いる切削加工装置等を省略 できるので、 ァーマチヤシャフ ト 7の製造コス トを低減することができ る。 又、 このよ う に冷鍛加工により収容凹部 1 1 dを形成すれば、 切削 加工では生じていた削りカス等の廃材がこの冷鍛加工では出なくなるの で、 該収容凹部 1 1 d内に削りカスが残存する虡がなくなる。 これによ つても、 上記した異音の発生や偏摩耗、 回転ロスといった種々の不具合 の発生を抑制することができる。
又、 ァーマチヤシャフ ト 7をモータ、 特にウォーム減速機構を備える ワイパ装置用の本実施形態のモータ 1に適用する場合、 ウォーム 1 3に 嚙み合うウォームホイール 2 3を駆動する際の該ウォームホイール 2 3 からの回転反力がァーマチヤシャフ ト 7のスラス ト力と して作用する。 しかしながら、 本実施形態によるァーマチヤシャフ ト 7を用いれば、 そ の駆動時のァーマチヤシャフ ト 7の振れや踊りが極めて小さくなり (特 に、 本実施形態のようにウォーム 1 3が一体に刻設された長尺のァーマ チヤシャフ ト 7ではその効果が大きく)、静粛性の高いモータ 1を構成す ることができる。
( 7 ) スライ ド型 3 5の成形凸部 3 5 bはその軸方向長さ (D 3 ) が スチールボール 1 5の直径 D 1寸法より も小さいため、 該成形凸部 3 5 bにて形成される収容凹部 1 1 dの軸方向長さ (D 3 ) もスチールボー ル 1 5の直径 D 1寸法より も小さく なる。 つまり、 スチールボール 1 5 を収容した際に、 該ポール 1 5の一部が突出する状態となるように、 収 容 部 l i dを容易に形成することができる。 又、 収容凹部 1 1 dにス チールポール 1 5を収容した際に、 該ボール 1 5の一部がァーマチヤシ ャフ ト 7の端部から突出する状態となるため、 ァーマチヤシャフ ト 7の スラス トカを確実にスチールボール 1 5を介して受けることができる。
( 8 ) スライ ド型 3 5 (成形凸部 3 5 b ) は、 その中心軸線 L 4がシ ャフ ト成形凹部 3 1 bの中心軸線 L 3 と一致するように配置されてシャ フ ト成形凹部 3 1 b内に押し込まれる。 つまり、 ァーマチヤシャフ ト 7 の中心軸線 L 1上にスチールポール 1 5の接触点が位置するように該ポ ール 1 5を配置できる収容四部 l i dを容易に形成することができる。 又、 収容凹部 1 1 dにスチールボール 1 5を収容した際に、 該ボール 1 5の接触点がその中心軸線 L 1 ( L 2 ) 上に位置するよう'に該ボール 1 5が配置される。 そのため、 ァーマチヤシャフ ト 7のスラス ト力を略一 直線上で受け止めることができるので、 該収容凹部 1 1 dの偏摩耗を防 止でき、 この偏摩耗による異音の発生を防止することができる。
尚、 本発明の実施形態は、 以下のように変更してもよい。
上記実施形態の鍛造型 3 1の構成はこれに限定されるものではなく、 適宜変更してもよい。 例えば、 本体型 3 1 aの分割する位置や数を適宜 変更してもよい。 特に、 上述した実施形態では、 第 1型部 3 2 と第 2型 部 3 3 との段差 A部分に第 1型部 3 2 と第 2型部 3 3 との型割面 Pが位 置するように構成された。 しかしながら、 この型割面 Pは、 段差 A部分 の近傍における第 2型部 3 3上に設けても良い。 また、 第 1〜第 3型部 3 2〜 3 4を一体化した本体型 3 1 a としてもよい。 また、 スライ ド型 3 5において、 成形凸部 3 5 bの部分のみ軸線 L 3方向に沿ってスライ ドするように構成してもよい。
上記実施形態では、 シャフ ト用素材 3 0に対して小径部分 1 2 と同時 に先端軸受部分 1 2 aや収容凹部 1 1 dを形成するようにしたが、 先端 軸受部分 1 2 aや収容凹部 l i dの形成は同時でなくてもよい。
上記実施形態のァーマチヤシャフ ト 7の形状はこれに限定されるもの ではなく、 適宜変更してもよい。 例えば、 図 9に示すように、 コア固着 部分 1 1 a及び整流子固着部分 l i bの外周面のそれぞれにローレツ ト 加工を施し、 周方向に複数の凸条 1 1 f , 1 1 gを形成するようにして もよい。 このようにすれば、 凸条 l l f , l l gがコア 8及び整流子 1 0に食い込むことにより、 コア 8及び整流子 1 0をシャフ ト 7に対して 強固に固定することができる。 上記実施形態の収容凹部 1 1 dの形状はこれに限定されるものではな く、 適宜変更してもよい。 ' ' 上記実施形態では、 スラス ト受けポールをスチールポール 1 5、 即ち 鉄製のボールと したが、 鉄以外の材料を用いたスラス ト受けボ一ルであ つてもよい。
上記実施形態では、 ウォーム 1 3がー体に形成されるァーマチヤシャ フ ト 7に実施したが、 ァ一マチヤシャフ ト 7の形状はこれに限定される ものではなく、 適宜変更してもよい。
上記実施形態では、 整流子 1 0を有した直流モータ (モータ本体 2 ) に適用されるァーマチヤシャフ ト 7について説明したが、 整流子 1 0を 有しないモータのァーマチヤシャフ トに適用してもよレ、。
上記実施形態では、 ァーマチヤシャフ ト 7は、 車両用ワイパ装置に用 いられるモータ 1 (回転電機) に適用されたが、 これ以外の装置に用い られるモータ (回転電機) のァーマチヤシャフ トに適用してもよい。

Claims

請求の範囲
1 . 円柱状のシャフ ト用素材に対して、 コア、 若しぐはコア及び整流子 が固着される固着部分と軸受にて支持される軸受部分とを有するシャフ ト本体の先端側に遮続して小径部分を形成するとともに、 該小径部分に ウォームを形成するウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法であつ て、
前記小径部分を形成する小径部分形成型部と前記シャフ ト本体に対応 する部分を支持するシャフ ト本体支持型部とを備えた鍛造型を用いた冷 間鍛造加工により、 前記シャフ ト用素材に前記小径部分を形成する鍛造 加工工程と、
前記鍛造加工工程後、 転造ダイスにより前記小径部分にウォームを形 成するウォーム形成工程と、
を備えたことを特徴とするウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法
2 . 請求項 1に記載のウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法にお いて、
前記小径部分形成型部を構成する第 1型部と、 前記シャフ ト本体支持 型部を構成する第 2型部との間で生じる段差部またはその近傍に、 型割 面を位置させたことを特徴とするウォーム付きァーマチヤシャフ トの製 造方法。
3 . 請求項 2に記載のウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法にお いて、
前記段差部の近傍における前記シャフ ト支持型部を構成する第 2型部 上に型割面を位置させたことを特徴とするウォーム付きァーマチヤシャ フ トの製造方法。
4 . 請求項 1 に記載のウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法にお いて、
前記小径部分形成型部を構成する第 1型部と、 前記シャフ ト本体支持 型部を構成する第 2型部との間で生じる段差部に、 型割面を位置させた ことを特徴とするウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法。
5 . 請求項 1乃至 4のいずれかに記載のウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法において、
前記小径部分の先端部には、先端軸受部分が形成されるものであって、 前記鍛造加工工程において、 前記シャフ ト用素材に対して前記小径部 分と同時に前記先端軸受部分を形成することを特徴とするウォーム付き ァーマチヤシャフ トの製造方法。
6 . 請求項 1乃至 5のいずれかに記載のウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法において、
前記シャフ ト本体の基端端面には、 凹部が形成されるものであって、 前記鍛造加工工程において、 前記シャフ ト用素材に対して前記小径部 分と同時に前記凹部を形成することを特徴とするウォーム付きァーマチ ャシャフ トの製造方法。
7 . 請求項 1に記載のウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法にお レヽてヽ
前記シャフ ト本体支持型部は、 シャフ ト軸方向において 2以上の複数 に分割可能に構成されていることを特徴とするウォーム付きァーマチヤ シャフ トの製造方法。
8 . 円柱状のシャフ ト用素材に対して、 コア、 若しくはコア及び整流子 が固着される固着部分と軸受にて支持される軸受部分とを有するシャフ ト本体の先端側に連続して小径部分を形成するとともに、 該小径部分に ウォームを形成するウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法であつ て、
前記小径部分を形成する小径部分形成型部と前記シャフ ト本体に対応 する部分を支持するシャフ ト本体支持型部とを備えた鍛造型を用いた冷 間鍛造加工により、 前記シャフ ト用素材に前記小径部分を形成する鍛造 加工工程と、
砥石を前記シャフ ト本体の外周面に摺接させ、 前記シャフ ト本体の外 周面全体の研削加工を行なう研削加工工程と、
前記鍛造加工工程後、 転造ダイスにより前記小径部分に'ウォームを形 成するウォーム形成工程と、
を備えたことを特徴とするウォ^ "ム付きァーマチヤシャフ トの製造方法 t 9 . 請求項 8に記載のウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法にお いて、
前記研削加工によって、 前記シャフ ト本体の外周面に付着した潤滑油 の除去も同時に行なう ことを特徴とするウォーム付きァーマチヤシャフ トの製造方法。
1 0 . 端面にスラス ト受けボールを収容するための収容凹部を有するァ 一マチヤシャフ トの製造方法であって、
鍛造型のシャフ ト成形凹部内にァーマチヤシャフ トを製造するための シャフ ト用素材を配置し、 冷間鍛造加工にて前記シャフ ト用素材を所定 形状に成形するとともに、 前記収容凹部に対応した形状をなす成形凸部 を有するスライ ド型を前記シャフ ト成形凹部の軸線方向に沿って前記シ ャフ ト成形凹部内に押し込んで、 前記シャフ ト用素材の端面に前記収容 囬部を形成することを特徴とするァーマチヤシャフ トの製造方法。
1 1 . 請求項 1 0に記載のァーマチヤシャフ トの製造方法において、 前記スライ ド型の前記成形凸部は、 その軸方向長さが前記スラス ト受 けボールの直径寸法より も小さいことを特徴とするァーマチヤシャフ ト の製造方法。
1 2 . 請求項 1 0又は 1 1に記載のァーマチヤシャフ トの製造方法にお いて、
前記スライ ド型は、 前記成形凸部の中心軸線が前記シャフ ト成形凹部 の中心軸線と一致するように配置されて、 前記シャフ ト成形凹部内に押 し込まれることを特徴とするァーマチヤシャフ トの製造方法。
1 3 . コア、 若しくはコア及ぴ整流子が固着される固着部分と軸受にて 支持される軸受部分とを有するシャフ ト本体と、 該シャフ ト本体の先端 側に連続して設けられる小径部分と、 該小径部分に形成されるウォーム と、 を備え、 円柱状のシャフ ト用素材を加工してなるウォーム付きァー マチヤシャフ トであって、
前記小径部分を冷間鍛造加工により形成し、 その加工後に転造ダイス により前記小径部分にウォームを形成したことを特徴とするウォーム付 きァーマチヤシャフ ト。
1 4 . 請求項 1 3に記載のウォーム付きァーマチヤシャフ トに对して、 コア、 若しくはコア及び整流子が固着され、 該コアに卷線が卷回されて なるァーマチヤを備え、 該ァーマチヤが回転駆動するように構成されて いることを特徴とする回転電機。
1 5 . 端面にスラス ト受けボールを収容するための収容凹部を有するァ 一マチヤシャフ トであって、
前記収容凹部は、 その内側面が冷間鍛造加ェによって形成された鍛造 加工面を有することを特徴とするァーマチヤシャフ ト。
1 6 . 請求項 1 5に記載のァーマチヤシャフ トにおいて、
前記収容凹部は、 その軸方向長さが前記スラス ト受けボールの直径寸 法より も小さく設定されていることを特徴とするァーマチヤシャフ ト。 1 7 . 請求項 1 5又は 1 6に記載のァーマチヤシャフ トにおいて、 前記収容凹部は、 その中心軸線がァーマチヤシャフ トの中心軸線と一 致するように設けられていることを特徴とするァーマチヤシャフ ト。
1 8 . 請求高 1 5乃至 1 7のいずれかに記載のァーマチヤシャフ トにお いて、
一部にウォームが形成されていることを特徴とするァーマチヤシャフ 卜。
1 9 . 請求項 1 5乃至 1 8のいずれかに記載のァーマチヤシャフ トを用 いたことを特徴とする回転電機。
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