WO2019194222A1 - 減速機構および減速機構付モータ - Google Patents
減速機構および減速機構付モータ Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019194222A1 WO2019194222A1 PCT/JP2019/014795 JP2019014795W WO2019194222A1 WO 2019194222 A1 WO2019194222 A1 WO 2019194222A1 JP 2019014795 W JP2019014795 W JP 2019014795W WO 2019194222 A1 WO2019194222 A1 WO 2019194222A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- gear
- meshing
- reduction mechanism
- motor
- speed reduction
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 210
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 214
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 claims description 26
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 101000652578 Homo sapiens Thyroid transcription factor 1-associated protein 26 Proteins 0.000 description 7
- 102100030344 Thyroid transcription factor 1-associated protein 26 Human genes 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
- F16H57/031—Gearboxes; Mounting gearing therein characterised by covers or lids for gearboxes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
- F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
- F16H1/06—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes
- F16H1/08—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes the members having helical, herringbone, or like teeth
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/08—Profiling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
- F16H57/032—Gearboxes; Mounting gearing therein characterised by the materials used
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
- F16H57/042—Guidance of lubricant
- F16H57/0427—Guidance of lubricant on rotary parts, e.g. using baffles for collecting lubricant by centrifugal force
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
- H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
- H02K11/38—Control circuits or drive circuits associated with geared commutator motors of the worm-and-wheel type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/10—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with arrangements for protection from ingress, e.g. water or fingers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
- H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
- H02K5/1735—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
- H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/08—Profiling
- F16H2055/0893—Profiling for parallel shaft arrangement of toothed members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
- F16H2057/02034—Gearboxes combined or connected with electric machines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
- F16H2057/0325—Moulded casings made from plastic
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
Definitions
- the present invention relates to a speed reduction mechanism including a first gear and a second gear meshed with each other, and a motor with a speed reduction mechanism.
- the motor with a speed reduction mechanism described in Patent Document 1 is used as a drive source for a seat lifter device, and includes an electric motor and a housing.
- the number of small teeth rotated by the rotating shaft of the electric motor is a helical gear
- the number of small teeth is a driven helical gear meshed with the helical gear
- the driven side is a helical gear.
- a worm that rotates integrally with the gear and a worm wheel that meshes with the worm are rotatably accommodated.
- a two-stage speed reduction mechanism is housed inside the housing.
- the first-stage reduction mechanism is constituted by a helical gear having a small number of teeth and a helical gear on the driven side
- the second-stage reduction mechanism is constituted by a worm and a worm wheel.
- the number of small teeth is “2”, and the number of teeth is already small. Therefore, considering that the number of teeth of the helical gear is increased on the driven side, in this case, adjacent teeth of the helical gear are arranged close to each other on the driven side, and the meshing surface of the teeth stands substantially vertically. And become flat.
- the involute gear has a limit in meeting the need to further increase the reduction ratio without increasing the size of the reduction mechanism.
- An object of the present invention is to provide a speed reduction mechanism and a motor with a speed reduction mechanism provided with meshing gears capable of increasing the speed reduction ratio.
- the speed reduction mechanism of the present invention is a speed reduction mechanism provided with a first gear and a second gear, and is provided on the first gear, and has a first tooth portion extending spirally in the axial direction of the first gear;
- a meshing convex portion provided on the first tooth portion, formed in an arc shape in a direction orthogonal to the axial direction of the first gear, and provided with a center of curvature at a position eccentric from the rotation center of the first gear.
- a plurality of second tooth portions provided on the second gear, inclined with respect to the axial direction of the first gear and arranged in the circumferential direction of the second gear, and the second tooth portions adjacent to each other.
- a meshing recess provided between each other, formed in an arc shape in a direction orthogonal to the axial direction of the first gear, and meshed with the meshing projection.
- the reduction ratio of the first gear and the second gear is such that the first distance between the center of curvature of the meshing convex portion and the rotation center of the first gear, and the meshing concave portion. It is equal to the ratio of the second distance between the center of curvature and the center of rotation of the second gear.
- the first tooth portion has an apex provided on the meshing convex portion and a center of curvature of the meshing convex portion at the radially outer end of the first gear. And an escape portion that is provided at an end opposite to the apex and prevents interference with the second tooth portion.
- the axis of the first gear and the axis of the second gear are parallel.
- the motor with a speed reduction mechanism of the present invention is a motor with a speed reduction mechanism comprising a motor having a rotating body, a first gear rotated by the rotating body, and a second gear rotated by the first gear.
- a first tooth portion provided in the first gear and extending spirally in the axial direction of the first gear; and a direction provided in the first tooth portion and orthogonal to the axial direction of the first gear.
- the reduction ratio of the first gear and the second gear is such that the first distance between the center of curvature of the meshing convex portion and the rotation center of the first gear, and the meshing concave portion. It is equal to the ratio of the second distance between the center of curvature and the center of rotation of the second gear.
- the first tooth portion has an apex provided on the meshing convex portion and a center of curvature of the meshing convex portion at the radially outer end of the first gear. And an escape portion that is provided at an end opposite to the apex and prevents interference with the second tooth portion.
- the axis of the first gear and the axis of the second gear are parallel.
- the speed reduction mechanism of the present invention is a speed reduction mechanism including a first gear and a second gear, and is provided in the first gear and formed in an arc shape having a first radius of curvature along the rotation direction of the first gear. And a meshing recess provided in the second gear and meshing with the meshing projection, the meshing recess being a center of the meshing recess along the rotation direction of the second gear. And a side wall provided on both sides of the bottom along the rotation direction of the second gear, the side wall having an arc shape having a second radius of curvature larger than the first radius of curvature. It is a concave or convex part.
- the second radius of curvature is at least twice as large as the first radius of curvature.
- a lubricating oil holding portion that holds lubricating oil is provided between the meshing convex portion and the bottom portion.
- a built-up portion for narrowing a gap formed between the meshing convex portion and the bottom portion is provided between the meshing convex portion and the bottom portion.
- a reduction mechanism including a first gear and a second gear, the meshing protrusion provided on the first gear and formed in an arc shape along the rotation direction of the first gear. And a meshing recess provided in the second gear and meshing with the meshing projection, wherein the meshing recess is provided at the center of the meshing recess along the rotation direction of the second gear. And side wall portions provided on both sides of the bottom portion along the rotation direction of the second gear, and the side wall portions are flat surfaces extending straight from the bottom portion.
- a lubricating oil holding portion that holds lubricating oil is provided between the meshing convex portion and the bottom portion.
- a built-up portion for narrowing a gap formed between the meshing convex portion and the bottom portion is provided between the meshing convex portion and the bottom portion.
- the motor with a speed reduction mechanism of the present invention is a motor with a speed reduction mechanism having a speed reduction mechanism having a first gear and a second gear, and having a rotating shaft for rotationally driving the first gear, the first gear.
- a meshing convex portion formed in an arc shape having a first radius of curvature along the rotation direction of the first gear, a meshing concave portion provided in the second gear and meshed with the meshing convex portion,
- the engagement recess includes a bottom portion provided at a center of the engagement recess along the rotation direction of the second gear, and side wall portions provided on both sides of the bottom portion along the rotation direction of the second gear.
- the side wall portion is an arc-shaped concave portion or convex portion having a second radius of curvature larger than the first radius of curvature.
- the second radius of curvature is at least twice as large as the first radius of curvature.
- a lubricating oil holding portion that holds lubricating oil is provided between the meshing convex portion and the bottom portion.
- a built-up portion for narrowing a gap formed between the meshing convex portion and the bottom portion is provided between the meshing convex portion and the bottom portion.
- a motor with a speed reduction mechanism having a speed reduction mechanism having a first gear and a second gear, and having a rotating shaft that rotationally drives the first gear.
- a meshing convex part formed in an arc shape along the rotation direction of the first gear, and a meshing concave part provided in the second gear and meshed with the meshing convex part, and the meshing
- the concave portion includes a bottom portion provided at the center of the meshing concave portion along the rotation direction of the second gear, and side wall portions provided on both sides of the bottom portion along the rotation direction of the second gear.
- the flat surface extends straight from the bottom.
- a lubricating oil holding portion that holds lubricating oil is provided between the meshing convex portion and the bottom portion.
- a built-up portion for narrowing a gap formed between the meshing convex portion and the bottom portion is provided between the meshing convex portion and the bottom portion.
- the first gear is provided with one helical meshing convex portion
- the second gear is provided with a plurality of meshing concave portions with which the meshing convex portions are meshed
- the meshing convex portions and the meshing concave portions are respectively provided. It forms so that it may become circular arc shape in the direction orthogonal to the axial direction of a 1st gear.
- the first gear and the second gear can have an arcuate uneven engagement structure that does not deteriorate the meshing state of each other, and the number of teeth of the second gear is increased while the number of teeth of the first gear is one.
- the difference in the number of teeth can be easily increased. Therefore, the reduction ratio can be increased without increasing the size of the reduction mechanism.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4. It is explanatory drawing explaining the detailed shape of a pinion gear and a helical gear. It is explanatory drawing explaining the meshing operation
- FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 5 showing a second embodiment.
- FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 5 showing a third embodiment.
- FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 5 showing a fourth embodiment.
- FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 5 showing a fifth embodiment.
- It is explanatory drawing explaining Embodiment 6 (face gear).
- Embodiment 7 (jam gear).
- It is the perspective view which looked at the motor with a deceleration mechanism from the connector connection part side.
- It is the perspective view which looked at the motor with a deceleration mechanism from the output shaft side.
- It is a perspective view explaining the internal structure of a motor with a speed reduction mechanism.
- It is the perspective view which expanded the meshing part of a pinion gear and a helical gear.
- FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining a shift amount of an inter-core pitch, a pressure angle, and a change in backlash in Embodiment 8. It is explanatory drawing explaining the shift
- FIG. 19 is a diagram corresponding to FIG. 18 showing a ninth embodiment.
- FIG. 19 is a diagram corresponding to FIG. 18 illustrating the tenth embodiment.
- FIG. 19 is a diagram corresponding to FIG. 18 showing an eleventh embodiment. It is a graph which shows the relationship between the tooth diameter ratio of Embodiment 8, 10, and 11 and the dispersion
- FIG. 37 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 of FIG. It is a perspective view explaining the detail of a deceleration mechanism.
- FIG. 1 is a perspective view of the motor with a speed reduction mechanism as viewed from the connector connecting portion side
- FIG. 2 is a perspective view of the motor with a speed reduction mechanism as viewed from the output shaft side
- FIG. 3 illustrates the internal structure of the motor with the speed reduction mechanism.
- FIG. 4 is an enlarged perspective view of the meshing portion of the pinion gear and the helical gear
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4
- FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the meshing operation of the pinion gear and the helical gear.
- the motor 10 with a speed reduction mechanism is disposed on the front side of a windshield (not shown), and a wiper member (not shown) swingably provided on the windshield is attached to a predetermined windshield. It swings within the wiping range (between the lower inversion position and the upper inversion position).
- the motor 10 with a speed reduction mechanism includes a housing 11 that forms the outline of the motor. Then, as shown in FIG. 3, the brushless motor 20 and the speed reduction mechanism 30 are rotatably accommodated in the housing 11.
- the housing 11 is formed of an aluminum casing 12 and a plastic cover member 13.
- the casing 12 is formed in a substantially bowl shape by injection molding a molten aluminum material.
- the casing 12 includes a bottom wall portion 12a, a side wall portion 12b provided integrally therewith, and a case flange 12c provided on the opening side (left side in the drawing) of the casing 12. Yes.
- a cylindrical boss portion 12d that holds the output shaft 34 rotatably is integrally provided at a substantially central portion of the bottom wall portion 12a.
- a cylindrical bearing member (not shown) called a metal is mounted on the radially inner side of the boss portion 12d, whereby the output shaft 34 can smoothly rotate without rattling with respect to the boss portion 12d. It is like that.
- a plurality of reinforcing ribs 12e extending radially around the boss portion 12d are integrally provided on the radially outer side of the boss portion 12d. These reinforcing ribs 12e are disposed between the boss portion 12d and the bottom wall portion 12a, and are formed in a substantially triangular shape in appearance. These reinforcing ribs 12e enhance the fixing strength of the boss portion 12d with respect to the bottom wall portion 12a, and prevent the occurrence of problems such as the boss portion 12d being inclined with respect to the bottom wall portion 12a.
- a bearing member accommodating portion 12f is integrally provided at a position eccentric from the boss portion 12d of the bottom wall portion 12a.
- the bearing member accommodating portion 12f is formed in a bottomed cylindrical shape and protrudes in the same direction as the protruding direction of the boss portion 12d.
- a ball bearing 33 that rotatably supports the tip end side of the pinion gear 31 is accommodated inside the bearing member accommodating portion 12f.
- a retaining ring 12g is provided between the boss portion 12d and the output shaft 34, thereby preventing the output shaft 34 from rattling in the axial direction of the boss portion 12d. Is done. Therefore, the silence of the motor 10 with the speed reduction mechanism is ensured.
- the cover member 13 forming the housing 11 is formed in a substantially flat plate shape by injection molding a molten plastic material. Specifically, the cover member 13 includes a main body portion 13a and a cover flange 13b provided integrally therewith. The cover flange 13b is abutted against the case flange 12c via a seal member (not shown) such as an O-ring. This prevents rainwater or the like from entering the housing 11.
- a motor housing portion 13c for housing the brushless motor 20 (see FIG. 3) is integrally provided in the main body portion 13a of the cover member 13.
- the motor accommodating portion 13c is formed in a bottomed cylindrical shape and protrudes on the opposite side to the casing 12 side.
- the motor housing portion 13 c faces the bearing member housing portion 12 f of the casing 12 with the cover member 13 mounted on the casing 12.
- the stator 21 (refer FIG. 3) of the brushless motor 20 is fixed inside the motor accommodating part 13c.
- a connector connecting portion 13d to which a vehicle-side external connector (not shown) is connected is integrally provided on the main body portion 13a of the cover member 13.
- One end side of a plurality of terminal members 13e (only one is shown in FIG. 1) for supplying a drive current to the brushless motor 20 is exposed inside the connector connecting portion 13d. A drive current is supplied from the external connector to the brushless motor 20 through these terminal members 13e.
- a control board (not shown) for controlling the rotation state (rotation speed, rotation direction, etc.) of the brushless motor 20 is provided between the other end side of the plurality of terminal members 13e and the brushless motor 20. . Thereby, the wiper member fixed to the front end side of the output shaft 34 is swung within a predetermined wiping range on the windshield.
- the control board is fixed to the inside of the main body portion 13a of the cover member 13.
- the brushless motor 20 accommodated in the housing 11 includes an annular stator (stator) 21 as shown in FIG.
- the stator 21 is fixed inside the motor housing portion 13c (see FIG. 1) in the cover member 13 while being prevented from rotating.
- the stator 21 is formed by laminating a plurality of thin steel plates (magnetic bodies), and a plurality of teeth (not shown) are provided on the radially inner side. In these teeth, a U-phase, V-phase, and W-phase coil 21a is wound a plurality of times by concentrated winding or the like. Thus, by alternately supplying a drive current to each coil 21a at a predetermined timing, the rotor 22 provided on the radially inner side of the stator 21 is rotated with a predetermined drive torque in a predetermined rotation direction.
- a rotor (rotor) 22 is rotatably provided on the radially inner side of the stator 21 through a minute gap (air gap).
- the rotor 22 constitutes a rotating body in the present invention, and includes a rotor body 22a formed by laminating a plurality of thin steel plates (magnetic bodies) and having a substantially cylindrical shape.
- a cylindrical permanent magnet 22 b is provided on the outer peripheral portion of the rotor 22.
- the permanent magnet 22b is magnetized so that magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction of N pole, S pole,.
- the permanent magnet 22b is firmly fixed to the rotor body 22a so as to be integrally rotatable with an adhesive or the like.
- the brushless motor 20 is a brushless motor having an SPM (Surface Permanent Magnet) structure in which the permanent magnet 22b is fixed to the surface of the rotor body 22a.
- SPM Surface Permanent Magnet
- IPM Interior / Permanent / Magnet
- a plurality of permanent magnets having a substantially arc-shaped cross section along the direction intersecting the axis of the rotor main body 22a are arranged in the circumferential direction of the rotor main body 22a.
- the magnetic poles may be arranged at equal intervals so that the magnetic poles are alternately arranged.
- the number of poles of the permanent magnet 22b can be arbitrarily set according to the specifications of the brushless motor 20, such as 2 poles or 4 poles or more.
- the speed reduction mechanism 30 accommodated in the housing 11 includes a pinion gear (first gear) 31 formed in a substantially rod shape, and a helical gear (second gear) 32 formed in a substantially disk shape.
- the axis of the pinion gear 31 and the axis of the helical gear 32 are parallel to each other.
- the physique can be made more compact than the worm speed reducer provided with the worm and the worm wheel that intersect with each other.
- the pinion gear 31 is disposed on the input side (drive source side) of the motor 10 with the speed reduction mechanism
- the helical gear 32 is disposed on the output side (drive object side) of the motor 10 with the speed reduction mechanism. That is, the speed reduction mechanism 30 decelerates the high speed rotation of the pinion gear 31 having a small number of teeth to the low speed rotation of the helical gear 32 having a large number of teeth.
- the base end side of the pinion gear 31 is firmly fixed to the rotation center of the rotor main body 22a by press fitting or the like, and the pinion gear 31 rotates integrally with the rotor main body 22a. That is, the pinion gear 31 is rotated by the rotor 22. Further, the tip end side of the pinion gear 31 is rotatably supported by a ball bearing 33. Further, the proximal end side of the output shaft 34 is firmly fixed to the rotation center of the helical gear 32 by press fitting or the like, and the output shaft 34 rotates integrally with the helical gear 32.
- the pinion gear 31 forming the speed reduction mechanism 30 is made of metal and has a shape as shown in FIGS. Specifically, the pinion gear 31 has a pinion main body 31a formed in a substantially columnar shape, the axial base end side is fixed to the rotor main body 22a, and the axial front end side is rotatable to the ball bearing 33. It is supported. That is, the rotation center C1 of the pinion gear 31 (pinion main body 31a) coincides with the rotation center of the rotor main body 22a and the ball bearing 33.
- a helical tooth (first tooth portion) 31b is integrally provided at a portion facing the helical gear 32 along the axial direction of the pinion body 31a.
- the axial length of the helical tooth 31 b is set to be slightly longer than the axial length of the helical gear 32.
- the helical teeth 31b can mesh with the helical gear 32 with certainty.
- the spiral teeth 31b extend continuously in a spiral shape in the axial direction of the pinion gear 31, and the pinion gear 31 is provided with only one spiral tooth 31b. That is, the number of teeth of the pinion gear 31 is set to “1”.
- the helical teeth 31 b are formed so that a cross section along a direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 31 is circular.
- the center C2 of the helical tooth 31b is eccentric (offset) by a predetermined distance L with respect to the rotation center C1 of the pinion gear 31. That is, the amount of eccentricity of the center C2 with respect to the rotation center C1 is L. Accordingly, the center C2 of the helical tooth 31b follows the first rotation locus OC as the pinion gear 31 rotates. In other words, the first rotation locus OC forms the reference circle of the helical tooth 31b.
- an auxiliary line AL is drawn from the rotation center C1 of the pinion gear 31 toward the center C2 of the helical tooth 31b (downward in the figure), and the auxiliary line AL is further connected to the helical tooth.
- the auxiliary line AL and the surface of the helical tooth 31b intersect. This intersection is the vertex BP of the meshing convex portion 31c.
- the apex BP is provided on the meshing convex portion 31 c at the radially outer end (surface) of the pinion gear 31.
- the meshing convex portion 31 c constitutes a meshing portion that is a part of the helical tooth 31 b, and the meshing convex portion 31 c is also helical, and between the adjacent inclined teeth 32 c of the helical gear 32.
- the engagement recess 32d is inserted (engaged).
- the meshing convex part 31c is provided in a portion near the apex BP of the helical tooth 31b.
- the meshing protrusion 31c is formed in an arc shape in a direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 31, and a center of curvature C2 is provided at a position eccentric from the rotation center C1 of the pinion gear 31 by a predetermined distance L. . That is, the center of curvature C2 of the meshing convex portion 31c and the center C2 of the helical tooth 31b coincide with each other.
- the vertex BP of the meshing projection 31c follows the second rotation locus PR as the pinion gear 31 rotates. That is, the diameter dimension D1 of the second rotation locus PR is larger than the diameter dimension D2 of the helical tooth 31b (D1> D2).
- FIG. 5 shows a state in which the vertex BP of the meshing convex portion 31c enters the meshing concave portion 32d of the helical gear 32, that is, a state where the meshing convex portion 31c and the meshing concave portion 32d are meshed with each other.
- the helical gear 32 forming the speed reduction mechanism 30 is made of plastic and has a shape as shown in FIGS. Specifically, the helical gear 32 includes a gear body 32a formed in a substantially disk shape, and the proximal end side of the output shaft 34 is firmly fixed to the center portion of the gear body 32a by press-fitting or the like. A cylindrical portion 32b extending in the axial direction of the output shaft 34 is integrally provided on the outer peripheral portion of the gear body 32a.
- a plurality of oblique teeth (second tooth portions) 32c are integrally provided on the radially outer side of the cylindrical portion 32b so as to be aligned in the circumferential direction of the cylindrical portion 32b.
- These inclined teeth 32 c are inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the pinion gear 31, whereby the helical gear 32 is rotated with the rotation of the helical teeth 31 b.
- the number of inclined teeth 32 c provided on the helical gear 32 is set to “40”. That is, in the present embodiment, the reduction ratio of the reduction mechanism 30 including the pinion gear 31 and the helical gear 32 is “40”. The meshing operation between the pinion gear 31 and the helical gear 32 will be described in detail later.
- a meshing recess 32d is provided between the adjacent inclined teeth 32c. Therefore, the meshing recess 32d is also inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the pinion gear 31 as in the case of the inclined teeth 32c. And the meshing convex part 31c of the pinion gear 31 enters into the meshing recessed part 32d, and it meshes
- the meshing recess 32d is formed in a circular shape (substantially arc shape) along the direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 31, and its center of curvature C3 is disposed on the reference circle TC of the helical gear 32.
- the diameter dimension SR of the meshing recess 32d is slightly larger than the diameter dimension D2 of the spiral tooth 31b (SR> D2).
- the cross-sectional shape of the helical tooth 31b is circular following the shape of the meshing convex portion 31c. Therefore, although the pinion gear 31 is easy to manufacture, a thick portion T having a predetermined thickness exists on the side opposite to the apex BP side of the helical tooth 31b.
- the teeth of the inclined teeth 32c are reduced by the escape amount E so that the helical teeth 31b and the inclined teeth 32c are not in contact with each other.
- the tooth depth H of the inclined teeth 32c is the height from the root circle BC passing through the deepest portion of the meshing recess 32d.
- the angle ⁇ formed by the adjacent meshing recesses 32d is “9” in the present embodiment because the number of teeth of the helical gear 32 is “40” and the number of meshing recesses 32d is also “40”. It has become.
- the shapes of the pinion gear 31 and the helical gear 32 are determined so as to satisfy the following various expressions, respectively.
- the shape of the pinion gear 31 is determined based on the following formula (1).
- SR D2 + ⁇ (3)
- SR Diameter dimension of the meshing recess 32d
- D2 Diameter dimension of the helical tooth 31b ⁇ : Minute amount
- D2 ⁇ 2-L ⁇ 2 + ⁇ E
- D2 Diameter dimension of the helical tooth 31b L: Eccentric amount ⁇ : Minute amount
- E Amount of relief of the tooth of the inclined tooth 32c
- the minute amounts ⁇ and ⁇ in the above formulas (3) and (4) are the meshing protrusions. This is a setting value for smoothly meshing the 31c and the meshing recess 32d, and is appropriately set to a very small optimum value according to the detailed shape (a minute curve, a taper shape, etc.) of the inclined tooth 32c. .
- the apex BP of the meshing convex part 31 c in the pinion gear 31 is in a state of entering the meshing concave part 32 d of the helical gear 32. That is, the meshing convex part 31c and the meshing concave part 32d are in a state of being meshed with each other.
- the state in which the meshing convex portion 31c and the meshing concave portion 32d are meshed with each other is spiral. It moves gradually in the axial direction of the tooth 31b. Then, since the meshing recess 32 d is inclined with respect to the axial direction of the pinion gear 31, the helical gear 32 is rotated while being decelerated from the pinion gear 31. Thus, the helical gear 32 rotates with the rotation of the pinion gear 31.
- the pinion gear 31 rotates counterclockwise in the state shown at “0 degree” in FIG.
- the apex BP of the meshing protrusion 31c is also rotated in the counterclockwise direction.
- the meshing protrusion 31c rotates in the order of “75 degrees” ⁇ “133 degrees” ⁇ “190 degrees” ⁇ “227 degrees” ⁇ “266 degrees” and gets over one oblique tooth 32c.
- the meshing convex portion 31 c rotated once is meshed with the adjacent meshing concave portion 32 d (see the movement state indicated by white circles in the drawing).
- the pinion gear 31 is provided with one helical meshing convex portion 31c
- the helical gear 32 is provided with a plurality of meshing concave portions 32d with which the meshing convex portions 31c are meshed.
- the meshing convex portion 31c and the meshing concave portion 32d are each formed in an arc shape in a direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 31.
- the pinion gear 31 and the helical gear 32 can have an arcuate concave / convex meshing structure that does not deteriorate the meshing state, and the number of teeth of the helical gear 32 is increased while the number of teeth of the pinion gear 31 is one (this In the embodiment, “40”) The difference in the number of teeth can be easily increased. Therefore, the reduction ratio can be increased without increasing the size of the reduction mechanism 30.
- the axis of the pinion gear 31 and the axis of the helical gear 32 are parallel to each other, so that the physique of the worm speed reducer provided with a worm and a worm wheel that intersect with each other is larger. It can be made more compact.
- FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 5 showing the second embodiment
- FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 5 showing the third embodiment
- FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 5 showing the fourth embodiment
- 11 is a diagram corresponding to FIG. 5 showing the fifth embodiment
- FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the sixth embodiment (face gear)
- FIG. 13 is for explaining the seventh embodiment (spot gear). The explanatory drawing to show is shown, respectively.
- the shape of the helical tooth (first tooth portion) 41 provided in the pinion gear 31 and the inclined tooth (second tooth portion) provided in the helical gear 32. ) 42 is different in shape. Specifically, the interference (contact) with the inclined teeth 42 is caused at the end (the lower surface in the drawing) opposite to the vertex BP side with respect to the center of curvature C2 of the meshing convex portion 31c of the helical tooth 41.
- the escape part 43 which prevents is provided.
- the escape portion 43 is formed by a flat surface provided on the opposite side of the vertex BP from the center of curvature C2 of the meshing convex portion 31c.
- the tooth tip of the inclined tooth 42 is extended to the inside of the arcuate space 44 (shaded portion in the figure) formed by providing the escape portion 43, and thereby the tooth tip of the inclined tooth 42 is escaped. It is made to adjoin to part 43.
- the tooth depth H1 of the inclined teeth 42 is approximately 1.5 times larger than the tooth height H (see FIG. 6) of the inclined teeth 32c of the first embodiment (H1> H).
- the same operational effects as in the first embodiment can be achieved.
- the escape portion 43 is provided in the helical tooth 41, the helical tooth 41 can be reduced in size and weight.
- the tooth depth H1 of the inclined teeth 42 can be set to a sufficient height, the meshing strength between the meshing convex portion 31c and the meshing concave portion 32d can be improved, and power transmission with higher torque can be achieved.
- the helical tooth 51 is formed so that a cross section along a direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 31 is substantially elliptical. Specifically, a predetermined amount of both sides of the spiral tooth 51 is scraped off around an auxiliary line AL connecting the vertex BP of the meshing convex portion 31c and the rotation center C1 of the pinion gear 31. Specifically, the portions of the pair of arc-shaped spaces 52 (shaded portions) on both sides of the spiral tooth 51 around the auxiliary line AL are scraped off. At this time, the arcuate portion having the apex BP of the meshing convex portion 31c is scraped off so that the center of curvature becomes the same C2 as in the first embodiment.
- the same operational effects as in the first embodiment can be achieved.
- the volume of the pair of arcuate spaces 52 can be reduced as compared with the helical teeth 31b of the speed reduction mechanism 30 according to the first embodiment. It becomes possible to reduce the size and weight.
- the helical tooth 61 is formed so that a cross section along a direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 31 has a substantially fan shape (substantially a rice ball shape). Specifically, a predetermined amount of portions on both sides of the helical tooth 61 and near the vertex BP are scraped off by a predetermined amount around the auxiliary line AL connecting the vertex BP of the meshing protrusion 31c and the rotation center C1 of the pinion gear 31. ing.
- the portions of the pair of arc-shaped spaces 62 (shaded portions) on both sides of the helical tooth 61 centered on the auxiliary line AL and near the vertex BP are scraped off.
- the arcuate portion having the apex BP of the meshing convex portion 31c is scraped off so that the center of curvature becomes the same C2 as in the first embodiment.
- the same operational effects as in the first embodiment can be achieved.
- the volume of the pair of arcuate spaces 62 can be reduced as compared with the spiral teeth 31b of the speed reduction mechanism 30 according to the first embodiment. It becomes possible to reduce the size and weight.
- the auxiliary line AL may not be symmetrical on both sides of the auxiliary line AL, but may be asymmetric on both sides of the auxiliary line AL.
- the shape of the portion to be scraped off is not limited to the arc shape as in the third and fourth embodiments, but may be a polygonal shape or the like, and the shape is not limited.
- the shape of the helical tooth (first tooth portion) 71 provided on the pinion gear 31 and the inclined tooth (second tooth portion) provided on the helical gear 32 are illustrated.
- ) 72 shape is different.
- the helical tooth 71 is formed in a coil spring shape, and the rotation center C1 of the pinion gear 31 is disposed within the cross-sectional range of the helical tooth 71 along the direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 31. Absent.
- the diameter dimension D3 of the helical tooth 71 is smaller than the diameter dimension D2 of the helical tooth 31b of the first embodiment (D3 ⁇ D2).
- the center of curvature C5 of the meshing protrusion 31c is arranged at a position away from the rotation center C1 of the pinion gear 31 as compared with the first embodiment.
- the separation distance between the center of curvature C5 of the meshing protrusion 31c and the rotation center C1 of the pinion gear 31 is set to L1, and this eccentric amount L1 is a distance approximately twice the eccentric amount L of the first embodiment. It has become.
- the tooth depth of the inclined tooth 72 of the helical gear 32 is set as low as H2.
- the tooth depth H2 of the inclined teeth 72 is approximately 2/3 the size of the tooth height H (see FIG. 5) of the inclined teeth 32c of the first embodiment (H2 ⁇ H).
- the same operational effects as in the first embodiment can be achieved.
- the helical tooth 71 since the volume of the helical tooth 71 can be further reduced, the helical tooth 71 can be further reduced in size and weight.
- the face gear 81 is formed in an annular shape, and on its surface, as shown in FIG. 12, a plurality of inclined teeth (second teeth) 82 and a plurality of meshing recesses provided between adjacent inclined teeth 82. 83.
- the plurality of inclined teeth 82 and the plurality of meshing recesses 83 are inclined with respect to the axial direction of the pinion gear 31 and are arranged in the circumferential direction of the face gear 81.
- the meshing recess 83 is formed in an arc shape in a direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 31, and is formed in an arc shape similarly to the meshing recess 32d (see FIG. 5) of the first embodiment.
- the meshing convex portion 31 c of the pinion gear 31 is meshed with the meshing concave portion 83 of the face gear 81.
- the high speed rotation of the pinion gear 31 in the direction of the arrow R1 in the figure is the low speed rotation of the face gear 81 in the direction of the arrow R2 in the figure. Then, the torque that has been increased in torque is output from an output section (not shown) provided on the face gear 81 toward a drive object (not shown).
- the speed reduction mechanism 90 has a structure in which a pair of speed reduction mechanisms 30 including a pinion gear 31 and a helical gear 32 are abutted so as to be mirror images of each other with the abutting portion TP as a boundary. adopt.
- the pair of helical gears 32 that face each other becomes a spur gear (second gear) 91 in an integrated state.
- gear part) 91a of the helical gear 91 is formed in the substantially V shape by the oblique tooth 32c which faced so that it might become mirror image symmetry mutually. Therefore, a meshing recess 32d facing each other is provided between the adjacent chevron teeth 91a so that the appearance is substantially V-shaped.
- a double pinion gear (first gear) 92 is formed in an integrated state.
- the double pinion gear 92 is provided with a pair of helical teeth 31b facing each other so as to be mirror-image symmetric with each other.
- the spiral teeth 31b have the spiral directions opposite to each other.
- the meshing convex part 31c of these helical teeth 31b has meshed
- the seventh embodiment formed as described above, the same operational effects as in the first embodiment can be achieved.
- the seventh embodiment employs a structure in which the pair of speed reduction mechanisms 30 are abutted so as to be mirror-symmetric with each other, that is, the structure of a spur gear, which is shown by arrows F1 and F2 in FIG.
- the thrust force that attempts to move the spur gear 91 and the double pinion gear 92 in the axial direction can be canceled (eliminated).
- the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
- the vicinity of the meshing convex portion 31c is scraped off so that the center of curvature of the arc-shaped portion having the vertex BP of the meshing convex portion 31c is the same as C2 in the first embodiment.
- the present invention is not limited to this.
- in the same manner as in the fifth embodiment see FIG.
- the meshing convex portion 31c is arranged so that the center of curvature of the arc-shaped portion having the vertex BP of the meshing convex portion 31c is greatly decentered from the rotation center C1 of the pinion gear 31. You may make it scrape off the vicinity.
- the speed reduction mechanism 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 (motor 10 with speed reduction mechanism) is applied to the drive source of the wiper device mounted on the vehicle.
- the present invention is not limited to this, and can be applied to other drive sources such as a power window device, a sunroof device, and a seat lifter device.
- the motor 10 with the speed reduction mechanism that drives the speed reduction mechanisms 30, 40, 50, 60, 70, 80, and 90 by the brushless motor 20 is shown, but the present invention is not limited to this, and the brushless A motor with a brush can be adopted instead of the motor 20, and the speed reduction mechanisms 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 can be driven by the motor with the brush.
- each component in each of the above embodiments is arbitrary as long as the present invention can be achieved, and are not limited to each of the above embodiments.
- FIG. 14 is a perspective view of the motor with a speed reduction mechanism as viewed from the connector connecting portion side
- FIG. 15 is a perspective view of the motor with a speed reduction mechanism as viewed from the output shaft side
- FIG. 16 illustrates the internal structure of the motor with the speed reduction mechanism.
- 17 is an enlarged perspective view of the meshing portion of the pinion gear and the helical gear
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line A1-A1 of FIG. 17, and
- FIG. FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the change in the amount, pressure angle, and backlash
- FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the shift amount of the inter-core pitch, the pressure angle, and the backlash in the comparative example
- FIG. FIG. 22 shows a graph comparing changes in the backlash of the example
- FIG. 22 shows a graph comparing changes in the pressure angle of the eighth embodiment and the comparative example.
- the motor 110 with a speed reduction mechanism is arranged on a front side of a windshield (not shown) and a wiper member (not shown) provided on the windshield so as to be swingable. It swings within the wiping range (between the lower inversion position and the upper inversion position).
- the motor 110 with a speed reduction mechanism includes a housing 111 that forms the outline of the motor. Then, as shown in FIG. 16, a brushless motor 120 and a speed reduction mechanism 130 are rotatably accommodated in the housing 111.
- the housing 111 is formed of an aluminum casing 112 and a plastic cover member 113.
- the casing 112 is formed in a substantially bowl shape by injection molding a molten aluminum material.
- the casing 112 includes a bottom wall portion 112a, a side wall portion 112b provided integrally therewith, and a case flange 112c provided on the opening side (left side in the drawing) of the casing 112. Yes.
- a cylindrical boss portion 112d that holds the output shaft 134 rotatably is integrally provided at a substantially central portion of the bottom wall portion 112a.
- a cylindrical bearing member (not shown) called a so-called metal is mounted inside the boss portion 112d in the radial direction, so that the output shaft 134 can smoothly rotate without rattling with respect to the boss portion 112d. It is like that.
- a plurality of reinforcing ribs 112e extending radially around the boss portion 112d are integrally provided on the radially outer side of the boss portion 112d. These reinforcing ribs 112e are disposed between the boss portion 112d and the bottom wall portion 112a, and are formed in a substantially triangular shape in appearance. These reinforcing ribs 112e increase the fixing strength of the boss portion 112d with respect to the bottom wall portion 112a, and prevent the occurrence of problems such as the boss portion 112d being inclined with respect to the bottom wall portion 112a.
- a bearing member accommodating portion 112f is integrally provided at a position eccentric from the boss portion 112d of the bottom wall portion 112a.
- the bearing member accommodating portion 112f is formed in a bottomed cylindrical shape, and protrudes in the same direction as the protruding direction of the boss portion 112d.
- a ball bearing 133 that rotatably supports the tip end side of the pinion gear 131 is accommodated inside the bearing member accommodating portion 112f.
- a retaining ring 112g is provided between the boss 112d and the output shaft 134, thereby preventing the output shaft 134 from rattling in the axial direction of the boss 112d. Is done. Therefore, the silence of the motor 110 with the speed reduction mechanism is ensured.
- the cover member 113 forming the housing 111 is formed in a substantially flat plate shape by injection molding a molten plastic material.
- the cover member 113 includes a main body 113a and a cover flange 113b that is integrally provided around the main body 113a.
- the cover flange 113b is abutted against the case flange 112c via a seal member (not shown) such as an O-ring. This prevents rainwater or the like from entering the housing 111.
- the main body 113a of the cover member 113 is integrally provided with a motor housing portion 113c that houses the brushless motor 120 (see FIG. 16).
- the motor accommodating portion 113c is formed in a bottomed cylindrical shape and protrudes on the opposite side to the casing 112 side.
- the motor housing portion 113 c faces the bearing member housing portion 112 f of the casing 112 in a state where the cover member 113 is mounted on the casing 112.
- the stator 121 (refer FIG. 16) of the brushless motor 120 is fixed inside the motor accommodating part 113c.
- the main body 113a of the cover member 113 is integrally provided with a connector connecting portion 113d to which a vehicle-side external connector (not shown) is connected.
- a connector connecting portion 113d to which a vehicle-side external connector (not shown) is connected.
- One end side of a plurality of terminal members 113e (only one is shown in FIG. 14) for supplying a drive current to the brushless motor 120 is exposed inside the connector connecting portion 113d.
- a drive current is supplied from the external connector to the brushless motor 120 via these terminal members 113e.
- a control board (not shown) for controlling the rotation state (the number of rotations, the rotation direction, etc.) of the brushless motor 120 is provided between the other end side of the plurality of terminal members 113e and the brushless motor 120. . Thereby, the wiper member fixed to the front end side of the output shaft 134 is swung within a predetermined wiping range on the windshield.
- the control board is fixed to the inside of the main body 113a of the cover member 113.
- the brushless motor 120 accommodated in the housing 111 includes an annular stator (stator) 121 as shown in FIG.
- the stator 121 is fixed inside the motor housing portion 113c (see FIG. 14) of the cover member 113 in a state of being prevented from rotating.
- the stator 121 is formed by laminating a plurality of thin steel plates (magnetic bodies), and a plurality of teeth (not shown) are provided on the radially inner side. In these teeth, a U-phase, V-phase, and W-phase coil 121a is wound a plurality of times by concentrated winding or the like. Thus, by alternately supplying a drive current to each coil 121a at a predetermined timing, the rotor 122 provided on the radially inner side of the stator 121 is rotated with a predetermined drive torque in a predetermined rotation direction.
- a rotor (rotor) 122 is rotatably provided on the radially inner side of the stator 121 through a minute gap (air gap).
- the rotor 122 includes a rotor body 122a formed by laminating a plurality of thin steel plates (magnetic bodies) in a substantially cylindrical shape, and a cylindrical permanent magnet 122b is provided on the outer peripheral portion thereof.
- the permanent magnet 122b is magnetized so that magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction of N pole, S pole,.
- the permanent magnet 122b is firmly fixed to the rotor body 122a so as to be integrally rotatable with an adhesive or the like.
- the brushless motor 120 is a brushless motor having an SPM (Surface Permanent Magnet) structure in which the permanent magnet 122b is fixed to the surface of the rotor body 122a.
- SPM Surface Permanent Magnet
- IPM Interior / Permanent / Magnet
- a plurality of permanent magnets having a substantially arc-shaped cross section along the direction intersecting the axis of the rotor main body 122a are arranged in the circumferential direction of the rotor main body 122a.
- the magnetic poles may be arranged at equal intervals so that the magnetic poles are alternately arranged.
- the number of poles of the permanent magnet 122b can be arbitrarily set according to the specifications of the brushless motor 120, such as 2 poles or 4 poles or more.
- the speed reduction mechanism 130 housed in the housing 111 includes a pinion gear (first gear) 131 formed in a substantially rod shape and a helical gear (second gear) 132 formed in a substantially disk shape. And.
- the axis of the pinion gear 131 and the axis of the helical gear 132 are parallel to each other. Therefore, in the speed reduction mechanism 130, the physique can be made more compact than the worm speed reducer provided with the worm and the worm wheel in which the axes of each other intersect.
- the pinion gear 131 is disposed on the input side (drive source side) of the motor 110 with the speed reduction mechanism
- the helical gear 132 is disposed on the output side (drive object side) of the motor 110 with the speed reduction mechanism.
- the speed reduction mechanism 130 decelerates the high speed rotation of the pinion gear 131 having a small number of teeth to the low speed rotation of the helical gear 132 having a large number of teeth.
- the base end side of the pinion gear 131 is firmly fixed to the rotation center of the rotor main body 122a by press fitting or the like, and the pinion gear 131 rotates integrally with the rotor main body 122a. That is, the pinion gear 131 also has a function as a drive shaft of the motor 110 with a speed reduction mechanism, and rotationally drives the pinion gear 131 itself. That is, the pinion gear 131 constitutes a rotation shaft in the present invention.
- the tip side of the pinion gear 131 is rotatably supported by a ball bearing 133. Furthermore, the proximal end side of the output shaft 134 is firmly fixed to the rotation center of the helical gear 132 by press-fitting or the like, and the output shaft 134 rotates integrally with the helical gear 132.
- the pinion gear 131 forming the speed reduction mechanism 130 is made of metal and has a shape as shown in FIGS. Specifically, the pinion gear 131 has a pinion body 131a formed in a substantially columnar shape, the axial base end side thereof is fixed to the rotor main body 122a, and the axial front end side thereof is freely rotatable to the ball bearing 133. It is supported. That is, the rotation center C11 of the pinion gear 131 (pinion main body 131a) coincides with the rotation center of the rotor main body 122a and the ball bearing 133.
- a helical tooth 131b is integrally provided at a portion facing the helical gear 132 along the axial direction of the pinion body 131a.
- the axial length of the helical teeth 131b is set to be slightly longer than the axial length of the helical gear 132. As a result, the helical teeth 131b can reliably mesh with the helical gear 132.
- the helical teeth 131b extend continuously in a spiral manner in the axial direction of the pinion gear 131, and the pinion gear 131 is provided with only one helical tooth 131b. That is, the number of teeth of the pinion gear 131 is set to “1”.
- the helical teeth 131b are formed so that a cross section along a direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 131 is circular, and the diameter dimension thereof is ⁇ 1.
- ⁇ 1 is set to 5.45 mm.
- the center C21 of the helical tooth 131b is decentered (offset) by a predetermined distance L11 with respect to the rotation center C11 of the pinion gear 131. Thereby, the center C21 of the helical tooth 131b follows the locus OC1 as the pinion gear 131 rotates. In other words, the locus OC1 forms a reference circle of the helical tooth 131b.
- the auxiliary line AL1 is drawn from the rotation center C11 of the pinion gear 131 toward the center C21 of the helical tooth 131b (downward in the figure), and this auxiliary line AL1 is further drawn into the helical tooth.
- the auxiliary line AL1 intersects the surface of the helical tooth 131b. This intersection is the vertex BP1 of the meshing convex portion 131c.
- the meshing convex portion 131c is a meshing portion that forms a part of the spiral tooth 131b, and the meshing convex portion 131c also spirals in the axial direction of the pinion gear 131.
- the meshing convex portion 131 c is meshed with the meshing concave portion 132 d between the adjacent inclined teeth 132 c of the helical gear 132.
- the meshing convex portion 131 c forms a part of the helical tooth 131 b and is formed in an arc shape along the rotation direction of the pinion gear 131.
- the curvature radius R11 of the meshing convex portion 131c is ⁇ 1 / 2 ( ⁇ 2.72 mm).
- the meshing convex portion 131c is provided in a portion near the vertex BP1 of the helical tooth 131b, and the center of curvature thereof coincides with the center C21 of the helical tooth 131b.
- the curvature radius R11 of the meshing protrusion 131c constitutes the first curvature radius in the present invention.
- the vertex BP1 of the meshing protrusion 131c follows a line forming the surface of the pinion body 131a shown in FIG. 18 as the pinion gear 131 rotates.
- the meshing convex part 131c along the axial direction of the pinion gear 131 is continuously meshed with the meshing concave part 132d one after another, and the helical gear 132 is rotated while being decelerated.
- the helical gear 132 forming the speed reduction mechanism 130 is made of plastic and has a shape as shown in FIGS. Specifically, the helical gear 132 includes a gear main body 132a formed in a substantially disk shape, and the proximal end side of the output shaft 134 is firmly fixed to the central portion of the gear main body 132a by press-fitting or the like. A cylindrical portion 132b extending in the axial direction of the output shaft 134 is integrally provided on the outer peripheral portion of the gear body 132a.
- a plurality of oblique teeth 132c are integrally provided on the radially outer side of the cylindrical portion 132b so as to be aligned in the circumferential direction of the cylindrical portion 132b. These inclined teeth 132c are inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the pinion gear 131, whereby the helical gear 132 is rotated with the rotation of the helical teeth 131b.
- the number of inclined teeth 132 c provided on the helical gear 132 is set to “40”. That is, in the present embodiment, the reduction ratio of the reduction mechanism 130 including the pinion gear 131 and the helical gear 132 is “40”.
- a meshing recess 132d is provided between adjacent oblique teeth 132c. Accordingly, the meshing recess 132d is also inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the pinion gear 131, similarly to the inclined teeth 132c.
- the meshing concave portion 132d of the pinion gear 131 is meshed with the meshing concave portion 132d.
- the meshing recess 132 d is formed in a substantially arc shape along the rotational direction of the helical gear 132.
- An arcuate bottom (bottom) 132 e is provided at the center of the meshing recess 132 d along the rotational direction of the helical gear 132.
- the arcuate bottom 132e forms the deepest part of the meshing recess 132d, and in the meshed state of the meshing protrusion 131c and the meshing recess 132d, the portion of the vertex BP1 of the meshing protrusion 131c and the arcuate shape of the meshing recess 132d.
- a predetermined gap S1 is formed between the bottom portion 132e and the bottom portion 132e.
- the lubricating oil G1 (shaded portion in the figure) for smoothing the operation of the speed reduction mechanism 130 is accommodated in the gap S1. That is, the gap S1 functions as a lubricating oil holding part that holds the lubricating oil G1.
- the lubricating oil G1 is not shown in FIG. 19 and is shown only in FIG.
- the radius of curvature R21 of the arcuate bottom portion 132e is set to a value smaller than the radius of curvature R11 of the meshing convex portion 131c (R21 ⁇ R11). Specifically, in this embodiment, the radius of curvature R21 is set to 2.5 mm.
- the meshing recess 132d includes a pair of arc-shaped side wall portions (side wall portions) 132f. These arc-shaped side wall portions 132f are provided on both sides of the arc-shaped bottom portion 132e along the rotational direction of the helical gear 132, and are smoothly connected to both sides of the arc-shaped bottom portion 132e. That is, no step or the like is formed between the arc-shaped bottom portion 132e and the pair of arc-shaped side wall portions 132f.
- the separation distance between the pair of arcuate side wall portions 132f that is, the groove width of the meshing recess 132d is set to L21 as shown in the upper part of FIG.
- the separation distance L21 is set to a dimension slightly smaller than the diameter dimension ⁇ 1 of the helical tooth 131b (L21 ⁇ 1).
- the pair of arcuate side wall portions 132f are formed with a predetermined radius of curvature so as to be recessed toward the outside in the radial direction of the meshing recess 132d. That is, these arc-shaped side wall portions 132f are arc-shaped concave portions.
- the curvature radius R31 of the arcuate side wall portion 132f constitutes the second curvature radius in the present invention.
- the arc-shaped side wall portion 132f is formed with a radius of curvature R31 so as to be recessed outward in the radial direction of the meshing recess 132d.
- the meshing convex portion 131c has the merit that it is difficult to come off from the meshing concave portion 132d.
- the curvature radius R21 of the arc-shaped bottom portion 132e is 2.5 mm
- the curvature radius R31 of the arc-shaped side wall portion 132f is 5.45 mm (R31> R11> R21).
- the meshing conditions of the pinion gear 131 and the helical gear 132 are set as follows by taking the above dimensional relationships. That is, in the state where the meshing convex portion 131c is meshed most deeply with the meshing concave portion 132d (the state shown in FIG. 18), lubrication is performed between the vertex BP1 of the meshing convex portion 131c and the arcuate bottom portion 132e of the meshing concave portion 132d. A gap S1 for holding the oil G1 is formed, and a meshing point EP1 between the meshing convex portion 131c and the meshing concave portion 132d is disposed on the arc-shaped side wall portion 132f.
- a boundary line BD1 (one-dot chain line) is given to the boundary portion.
- FIG. 20 shows a comparative example that is substantially the same as the conventional technique.
- the pinion gear 131 is the same as that of the present invention, and the helical gear 1100 is formed in an arc shape having a constant radius of curvature R1.
- the thing provided with the engagement recessed part 1101 is employ
- the curvature radius R11 of the meshing convex portion 131c and the curvature radius R1 of the meshing concave portion 1101 are substantially the same size (R11 ⁇ R1).
- the meshing point EP1 in the present invention is slightly closer to the tip of the inclined tooth 132c than the center of the arc-shaped side wall part 132f. Placed in the part.
- the mesh point EP1 in the comparative example is also arranged near the tip of the inclined tooth 1102.
- the backlash ⁇ 1 at this time shows a smaller value than the middle value in the present invention (solid line), and a larger value (larger than the middle value) than the present invention in the comparative example (broken line). Indicated. Further, as shown in FIG. 22, the pressure angle ⁇ 1 showed a medium value in the present invention (solid line), and a smaller value than that in the present invention in the comparative example (broken line).
- the meshing point EP1 in the present invention is arranged at a substantially central portion of the arc-shaped side wall part 132f.
- the engagement point EP ⁇ b> 1 in the comparative example is greatly displaced and is disposed closer to the deepest part of the engagement recess 1101.
- the backlash ⁇ 1 at this time showed a small value in the present invention (solid line) and a larger value in the comparative example (broken line) than in the present invention, as shown in FIG.
- the pressure angle ⁇ 1 shows a medium value in the present invention (solid line) as in [when the center-to-core pitch is ⁇ 0]
- the comparative example (broken line) shows the present invention.
- the value was significantly larger (approximately twice the size).
- the meshing point EP1 in the present invention is more oblique than when the amount of center-center pitch deviation is 0 mm. It arrange
- the meshing point EP ⁇ b> 1 in the comparative example is arranged at the tooth tip portion of the inclined tooth 1102.
- the backlash ⁇ 1 at this time showed a larger value than the middle value in the present invention (solid line), and a larger value than the present invention in the comparative example (broken line).
- the pressure angle ⁇ 1 shows a medium value in the present invention (solid line) as in [when the center-to-core pitch is ⁇ 0]
- the comparative example (broken line) shows the present invention. A smaller value was shown.
- the reduction mechanism 130 according to the present invention has a smaller backlash ⁇ 1 than the reduction mechanism according to the comparative example that is substantially the same as the conventional technique. It turned out that it changes in the side (refer FIG. 21).
- the pressure angle ⁇ 1 varies greatly between a smaller value and a larger value in the speed reduction mechanism in the comparative example, but is stable at a middle value in the speed reduction mechanism 130 in the present invention (does not vary). (See FIG. 22).
- the pinion gear 131 is provided with the meshing convex portion 131c formed in the arc shape with the curvature radius R11 along the rotation direction of the pinion gear 131, and the helical gear 132 is provided with the meshing convex portion.
- a meshing recess 132d for meshing 131c is provided.
- the meshing recess 132d includes an arcuate bottom 132e provided at the center of the meshing recess 132d along the rotational direction of the helical gear 132 and both sides of the arcuate bottom 132e along the rotational direction of the helical gear 132.
- a pair of arcuate side wall parts 132f provided on the arcuate side wall part 132f.
- the arcuate side wall part 132f is an arcuate recess having a radius of curvature R31 larger than the radius of curvature R11.
- the motor 110 with the speed reduction mechanism including the speed reduction mechanism 130 can be reduced in size and weight, and even when the inter-center pitch between the pinion gear 131 and the helical gear 132 varies, the variation in the pressure angle ⁇ 1 can be suppressed and the backlash can be reduced. ⁇ 1 can be changed on the smaller value side.
- a gap S1 that holds the lubricating oil G1 is provided between the meshing convex portion 131c and the arcuate bottom portion 132e in the meshed state of the meshing convex portion 131c and the meshing concave portion 132d.
- the smooth operation of the speed reduction mechanism 130 (motor 110 with speed reduction mechanism) can be maintained over a long period of time.
- FIG. 23 is a diagram corresponding to FIG. 18 showing the ninth embodiment
- FIG. 24 is a diagram corresponding to FIG. 18 showing the tenth embodiment
- FIG. 25 is a diagram corresponding to FIG. 18 showing the eleventh embodiment.
- FIG. 26 is a graph showing the relationship between the tooth diameter ratio of the eighth, tenth, and eleventh embodiments and the variation in backlash
- FIG. 27 is the variation of the tooth diameter ratio and pressure angle of the eighth and tenth embodiments and the involute gear.
- FIG. 28 is a graph showing the shift amount of the center pitch of the involute gears and the change in the pressure angle.
- the speed reduction mechanism 140 of the ninth embodiment is different from the eighth embodiment only in the shape of the meshing recess 132d provided in the helical gear 132.
- the gap S1 formed between the meshing convex portion 131c and the arcuate bottom portion 132e is narrowed (partially filled) in the meshed state of the meshing convex portion 131c and the meshing concave portion 132d. )
- a built-up portion 141 is provided.
- the built-up portion 141 narrows the gap S1 from the deepest portion of the arc-shaped bottom portion 132e by the thickness dimension D1, and the surface thereof is a flat surface SF1. It has become.
- the thickness dimension D1 of the build-up portion 141 is set so that the meshing convex portion 131c and the flat surface SF1 of the build-up portion 141 do not come into contact with each other when the speed reduction mechanism 140 is operated. Thereby, lubricating oil (not shown) can be held in the minute gap S1 between the meshing convex portion 131c and the flat surface SF1.
- the ninth embodiment formed as described above it is possible to achieve substantially the same operational effects as in the eighth embodiment.
- the speed reduction mechanism 150 of the tenth embodiment is different from the eighth embodiment only in the shape of the meshing recess 132d provided in the helical gear 132.
- the arc-shaped side wall 132f having the curvature radius R31 is provided so as to be recessed toward the radially outer side of the meshing recess 132d. That is, in the eighth embodiment, the arc-shaped side wall portion 132f is an arc-shaped recess.
- a pair of reverse arc-shaped side walls (side walls) 151 are provided on both sides of the arc-shaped bottom 132 e along the rotational direction of the helical gear 132.
- the reverse arc-shaped side wall 151 is formed with a radius of curvature R41 so as to protrude inward in the radial direction of the meshing recess 132d. That is, these reverse arc-shaped side wall portions 151 are arc-shaped convex portions. As in the eighth embodiment, lubricating oil (not shown) is provided between the meshing convex portion 131c and the arc-shaped bottom portion 132e.
- the curvature radius R41 of the reverse arc-shaped side wall 151 constitutes the second curvature radius in the present invention.
- the meshing convex portion 131c and the meshing concave portion 132d are engaged with each other between the meshing convex portion 131c and the arcuate bottom portion 132e.
- a built-up portion that narrows the formed gap S1 can be provided.
- the speed reduction mechanism 160 of the eleventh embodiment is different from the eighth embodiment only in the shape of the meshing recess 132d provided in the helical gear 132.
- the arc-shaped side wall 132f having the curvature radius R31 is provided so as to be recessed toward the radially outer side of the meshing recess 132d.
- a pair of planar side wall portions (side wall portions) 161 composed of planes extending straight from the arc-shaped bottom portion 132e are provided on both sides of the arc-shaped bottom portion 132e along the rotational direction of the helical gear 132. Yes.
- the inclination angle of the pair of planar side wall portions 161 is inclined at an inclination angle of 30 ° around the line segment LN1 passing through the central portion of the tooth tip of the inclined tooth 132c so as to be mirror image symmetric.
- lubricating oil (not shown) is provided between the meshing convex portion 131c and the arc-shaped bottom portion 132e.
- the meshing convex portion 131c and the meshing concave portion 132d are engaged with each other between the meshing convex portion 131c and the arcuate bottom portion 132e.
- a built-up portion that narrows the formed gap S1 can be provided.
- FIG. 26 is a graph showing the relationship between the tooth diameter ratio and the backlash variation [mm].
- the tooth diameter ratio referred to here is the curvature radius R11 of the meshing convex portion 131c and the curvature radius of the arc-shaped side wall portion 132f. The ratio with R31 is shown. Therefore, in Embodiment 8 and Embodiment 10 described above, the tooth diameter ratio is “2” (twice).
- FIG. 27 is a graph showing the relationship between the tooth diameter ratio and the variation [°] in the pressure angle.
- the portion of the meshing point EP1 (see FIG. 25) is linear.
- the pressure angle does not vary. Therefore, the graph of “Embodiment 11” is not shown in FIG.
- the characteristic of the existing involute gear is described for reference.
- FIG. 28 is a graph showing the relationship between the shift amount [mm] of the inter-core pitch and the pressure angle [°]. From this graph, “Embodiment 10” shows the existing involute gear (reference) It was found that “Embodiment 8” has the same characteristics as those of the two-dot chain line), and the characteristics opposite to the characteristics. In “Embodiment 11,” the portion of the meshing point EP1 (see FIG. 25) is linear, so the pressure angle has a constant value.
- the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
- the speed reduction mechanisms 130, 140, 150, and 160 are applied to the drive source of the wiper device mounted on the vehicle.
- the present invention is not limited to this.
- the present invention can also be applied to other driving sources such as a power window device, a sunroof device, and a seat lifter device.
- the reduction mechanism 130, 140, 150, 160 is driven by the brushless motor 120.
- the present invention is not limited to this, and the brushless motor 120 is replaced with a brush. It is also possible to drive the speed reduction mechanisms 130, 140, 150, 160 with the brushed motor by using a motor with a brush.
- each component in each of the above embodiments is arbitrary as long as the present invention can be achieved, and are not limited to each of the above embodiments.
- FIG. 29 is a perspective view of the motor with a speed reduction mechanism as viewed from the connector connecting portion side
- FIG. 30 is a perspective view of the motor with a speed reduction mechanism as viewed from the output shaft side
- FIG. 31 illustrates the internal structure of the motor with the speed reduction mechanism.
- FIG. 32 is an exploded perspective view
- FIG. 32 is a sectional view for explaining the internal structure of the motor with a speed reduction mechanism
- FIGS. 33 (a) and 33 (b) are perspective views showing the gear case as a single unit
- FIG. 35 is an enlarged sectional view for explaining the details of the sensor substrate
- FIG. 36 is an enlarged sectional view of the brushless motor
- FIG. 37 is a sectional view taken along the line A2-A2 of FIG. 36
- FIG. The perspective view explaining the detail of a deceleration mechanism is shown, respectively.
- the motor 210 with a speed reduction mechanism is disposed on the front side of a windshield (not shown) and a wiper member (not shown) provided on the windshield so as to be swingable is attached to a predetermined windshield. It swings within the wiping range (between the lower inversion position and the upper inversion position).
- the motor 210 with a speed reduction mechanism includes a housing 211 that forms the outline of the motor. As shown in FIGS. 31 and 32, a brushless motor (motor unit) 220 and a speed reduction mechanism (speed reduction mechanism portion) 230 are rotatably accommodated in the housing 211. In addition, a sensor substrate 240 that detects the rotation state of the rotor 222 and the helical gear 232 is accommodated in the housing 211.
- the housing 211 includes an aluminum die-cast gear case 212 and a plastic cover member 213.
- the gear case 212 is formed in a substantially bowl shape by injection molding a molten aluminum material.
- the gear case 212 includes a bottom wall portion 212a, a side wall portion 212b provided integrally therewith, and a case flange 212c provided on the opening side (upper side in FIG. 32) of the gear case 212. ing.
- a cylindrical boss portion (supporting cylinder portion) 212d that rotatably supports the output shaft 233 is integrally provided at a substantially central portion of the bottom wall portion 212a.
- the length dimension along the axial direction of the boss portion 212d is set to be slightly larger than the height dimension of the side wall portion 212b, and a portion closer to the center in the axial direction of the boss portion 212d is fixed to the bottom wall portion 212a. .
- the first cylindrical portion 212d1 that forms one side in the longitudinal direction of the boss portion 212d protrudes outside the gear case 212 from the bottom wall portion 212a, and the second cylindrical portion 212d2 that forms the other side in the longitudinal direction of the boss portion 212d. Projecting from the bottom wall 212a to the inside of the gear case 212.
- the length in the axial direction of the boss portion 212d is sufficiently ensured, and “blurring” of the output shaft 233 during the operation of the motor 210 with the speed reduction mechanism is effectively suppressed. Further, since the second cylindrical portion 212d2 of the boss portion 212d is protruded to the inside of the gear case 212, the thickness dimension T2 (see FIG. 32) of the gear case 212 is suppressed from increasing.
- first reinforcing ribs RB12 and a plurality of first reinforcing ribs RB12 are provided on one side in the axial direction and the other side in the axial direction of the boss portion 212d in order to increase the fixing strength of the boss portion 212d to the bottom wall portion 212a.
- Two reinforcing ribs RB22 are provided. More specifically, the first reinforcing rib RB12 is disposed on the outer periphery of the boss portion 212d on the first tube portion 212d1 side, and the second reinforcing rib RB22 is disposed on the outer periphery of the boss portion 212d on the second tube portion 212d2 side.
- eight first and second reinforcing ribs RB12 and RB22 are provided at equal intervals (45 ° intervals) around the boss portion 212d.
- the plurality of first reinforcing ribs RB12 are provided between the first tube portion 212d1 of the boss portion 212d and the bottom wall portion 212a and outside the gear case 212.
- the plurality of second reinforcing ribs RB22 are provided between the second cylindrical portion 212d2 of the boss portion 212d and the bottom wall portion 212a and inside the gear case 212.
- the plurality of first and second reinforcing ribs RB12, RB22 are each formed in a substantially triangular shape, and are provided integrally with each other so as to stretch between the boss portion 212d and the bottom wall portion 212a.
- the boss portion 212d is fixed to the relatively thin bottom wall portion 212a with sufficient fixing strength, and the gear case 212 is reduced in size and weight.
- first reinforcing rib RB12 and the second reinforcing rib RB22 are arranged at the same position with respect to the circumferential direction of the boss portion 212d (see FIG. 32).
- first and second reinforcing ribs RB12, RB22 may be arranged at different positions with respect to the circumferential direction of the boss portion 212d.
- the output shaft 233 is a broken line with respect to the boss portion 212d around the swing center P2 in FIG. It swings like the arrow SW2.
- the reaction force for inclining the boss portion 212d is balanced in each of the first and second reinforcing ribs RB12 and RB22. I can escape. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks and the like due to stress concentration at the connecting portion between the boss portion 212d and the bottom wall portion 212a.
- the gear case 212 is manufactured by an injection molding apparatus 250 shown in FIG.
- the injection molding apparatus 250 includes a lower mold 251 and an upper mold 252.
- the lower mold 251 is a fixed mold that is fixed to a base (not shown) of the injection molding apparatus 250 and forms the outside of the gear case 212.
- the upper mold 252 is a moving mold that is moved up and down by a lifting mechanism (not shown) of the injection molding apparatus 250 and forms the inside of the gear case 212.
- the upper and lower molds 251 and 252 are formed inside the upper and lower molds 251 and 252 by operating the lifting mechanism to bring the upper mold 252 into contact with the lower mold 251.
- the upper mold 252 is provided with a dispenser DS2 for supplying a molten aluminum material (molten material) to the cavity CA2.
- the dispenser DS2 pumps the molten material to the supply passage 252a of the upper mold 252 with a predetermined pressure, thereby filling the cavity CA2 connected to the supply passage 252a with the molten material.
- the molten material is uniformly filled into the cavity CA2.
- a portion where the shape of the gear case 212 is complicated that is, a portion where the boss portion 212d and the plurality of first and second reinforcing ribs RB12 and RB22 (see FIG. 33) are formed, as indicated by an arrow M22 in the drawing.
- the molten material is branched in the vertical direction of the cavity CA2.
- the length dimensions along the axial direction of the boss portions 212d of the first and second reinforcing ribs RB12 and RB22 are shorter than those of the conventional ribs.
- the molten material is efficiently and evenly distributed over the portions where the boss portion 212d and the first and second reinforcing ribs RB12 and RB22 are formed.
- the shape of the gear case 212 in the present embodiment is a shape that can improve the “hot water flow”. Accordingly, it is possible to reliably suppress the occurrence of “cast holes”, “short shots”, and the like, thereby improving the yield and improving the mass productivity.
- a cylindrical bearing member 212e called a “metal” is mounted on the radially inner side of the boss portion 212d.
- the output shaft 233 can rotate smoothly without rattling with respect to the boss portion 212d.
- a bearing member accommodating portion 212f is integrally provided at a position eccentric from the boss portion 212d of the bottom wall portion 212a.
- the bearing member housing portion 212f is formed in a bottomed cylindrical shape, and protrudes to the outside of the gear case 212 from the bottom wall portion 212a.
- the first ball bearing BR12 that rotatably supports the tip end side of the pinion gear 231 is accommodated inside the bearing member accommodating portion 212f.
- a retaining ring 212g is provided between the boss portion 212d and the output shaft 233.
- the cover member 213 forming the housing 211 is formed by injection molding a molten plastic material, and includes a substrate holding portion 213a formed in a substantially flat plate shape, and a motor housing portion 213b formed in a substantially bottomed cylindrical shape. It is equipped with.
- a cover flange 213c is integrally provided around the cover member 213, and the cover flange 213c is abutted against the case flange 212c via a seal member (not shown) such as an O-ring. This prevents rainwater or the like from entering the housing 211.
- the substrate holding portion 213a faces the boss portion 212d of the gear case 212 from the axial direction of the output shaft 233 with the cover member 213 mounted on the gear case 212. And the sensor board
- the board holding part 213a is integrally provided with a connector connecting part 213d to which an external connector (not shown) on the vehicle side is connected.
- a connector connecting part 213d to which an external connector (not shown) on the vehicle side is connected.
- One end side of a plurality of terminal members 213e (only two are shown in FIG. 32) is exposed inside the connector connecting portion 213d. The other end sides of these terminal members 213e are electrically connected to the sensor substrate 240.
- a part of the plurality of terminal members 213e supplies a drive current to the brushless motor 220, and the other terminal members 213e send signals indicating the operating state of the motor 210 with a speed reduction mechanism to external connectors. Via a vehicle-mounted controller (not shown). As a result, the motor 210 with the speed reduction mechanism is controlled by the in-vehicle controller, and the wiper member fixed to the distal end portion of the output shaft 233 is swung within a predetermined wiping range on the windshield.
- one end sides of the plurality of motor terminal members 213f are electrically connected to the sensor substrate 240, and the other end sides of these motor terminal members 213f are electrically connected to the brushless motor 220.
- three motor terminal members 213f are provided corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase coils 221b of the brushless motor 220 (see FIG. 35).
- three Hall ICs 241 and one MR sensor 242 are mounted on the sensor substrate 240, respectively.
- Three Hall ICs 241 are mounted on the front surface (one side surface) 240a of the sensor substrate 240, and one MR sensor 242 is mounted on the back surface (other side surface) 240b of the sensor substrate 240.
- the three Hall ICs 241 are provided in the vicinity of the edge portion of the surface 240a at predetermined intervals, and face the first sensor magnet MG12 provided on the rotor 222 from the axial direction of the pinion gear 231. is doing.
- the rotor 222 is fixed to the pinion gear 231.
- the first sensor magnet MG12 is provided on the pinion gear 231 via the rotor 222.
- the three Hall ICs 241 are arranged at the same distance t22 (see FIG. 35) with respect to the first sensor magnet MG12.
- the MR sensor 242 is disposed at a substantially central portion of the back surface 240b and faces the second sensor magnet MG22 provided at the rotational center of the helical gear 232 from the axial direction of the pinion gear 231.
- the separation distance t12 between the MR sensor 242 and the second sensor magnet MG22 is substantially the same distance as the separation distance t22 between the three Hall ICs 241 and the first sensor magnet MG12 ( t12 ⁇ t22). That is, the sensor substrate 240 is provided between the first sensor magnet MG12 and the second sensor magnet MG22 in a state where the motor 210 with a speed reduction mechanism is assembled.
- the Hall IC 241 and the MR sensor 242 capture a change in magnetic flux accompanying the rotation of the first sensor magnet MG12 and the second sensor magnet MG22, and send a rectangular wave (pulse signal) to the in-vehicle controller. Yes.
- the in-vehicle controller grasps the rotation state (rotation speed, rotation direction, etc.) of the brushless motor 220 (pinion gear 231) by measuring the number of appearances and the appearance timing of the pulse signals from the Hall IC 241 and the MR sensor 242. Based on this, the brushless motor 220 is controlled. In addition to this, the in-vehicle controller grasps the rotation state of the output shaft 233 (the position of the wiper member with respect to the windshield, etc.) and controls the brushless motor 220 based thereon.
- the signal sent out by the MR sensor 242 may be a stepped signal, a sine wave, or the like.
- the motor housing portion 213b protrudes on the side opposite to the gear case 212 side (upper side in FIG. 32) with the cover member 213 mounted on the gear case 212.
- the motor housing portion 213 b faces the bearing member housing portion 212 f of the gear case 212 in a state where the cover member 213 is mounted on the gear case 212.
- the stator core (stator) 221 of the brushless motor 220 is being fixed inside the motor accommodating part 213b.
- a bearing holding cylinder 213g is provided in the central portion of the motor housing portion 213b, and this bearing holding cylinder 213g is disposed on the radially inner side of the rotor 222.
- a second ball bearing BR22 that rotatably supports the proximal end side of the pinion gear 231 is accommodated in the bearing holding cylinder 213g.
- the brushless motor 220 accommodated in the motor accommodating portion 213b includes an annular stator core 221 as shown in FIG. 31, FIG. 32, FIG. 36, and FIG. And the stator core 221 is being fixed inside the motor accommodating part 213b in the state (it is not shown in detail) where rotation was stopped.
- the stator core 221 is formed by laminating a plurality of thin steel plates (magnetic bodies), and a plurality of teeth 221a are provided on the radially inner side.
- twelve teeth 221a (12 slots) are provided.
- the teeth 221a are wound with a U-phase, V-phase, and W-phase coil 221b by concentrated winding a predetermined number of times.
- the brushless motor 220 of concentrated winding is employed, so that the brushless motor 220 is reduced in size (thinned).
- the rotor 222 provided on the radially inner side of the stator core 221 moves in a predetermined rotation direction. It is rotated with a predetermined driving torque.
- a rotor (rotor) 222 is rotatably provided on the radially inner side of the stator core 221 through a minute gap (air gap).
- the rotor 222 rotates the pinion gear 231 and includes a rotor body 222a having a substantially U-shaped cross section by pressing a steel plate (magnetic body).
- a first sensor magnet (permanent magnet) MG12 formed in a substantially cylindrical shape is provided outside the rotor body 222a in the radial direction.
- the first sensor magnet MG12 is used to detect the rotational state of the brushless motor 220 as described above, and is also used to rotationally drive the rotor 222. That is, the first sensor magnet MG12 is a permanent magnet having both functions for sensors and for rotational driving.
- the first sensor magnet MG12 is magnetized so that magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction with N poles, S poles,..., And the first sensor magnet MG12 is bonded to the rotor body 222a. It is firmly fixed by an agent or the like so as to be integrally rotatable.
- brushless motor 220 employs a brushless motor having an SPM (SurfaceSPermanent Magnet) structure in which a permanent magnet (first sensor magnet MG12) is fixed to the radially outer surface of rotor body 222a. is doing.
- SPM SurfaceSPermanent Magnet
- the number of poles of the first sensor magnet MG12 can be arbitrarily set according to the specifications of the brushless motor 220, such as 2 poles or 4 poles or more.
- a second ball bearing BR22 that rotatably supports the pinion gear 231 is provided on the radially inner side of the rotor body 222a that forms the rotor 222.
- the second ball bearing BR22 is disposed within the range of the height dimension H2 of the rotor 222 and within the range of the radial dimension D2 of the rotor 222. That is, when the rotor body 222a is viewed from the outside in the radial direction, the second ball bearing BR22 is hidden by the rotor body 222a.
- the axial dimension of the brushless motor 220 can be reduced, and as a result, an increase in dimension along the axial direction of the output shaft 233 of the motor 210 with the speed reduction mechanism is suppressed, and the motor 210 with the speed reduction mechanism is downsized. .
- the speed reduction mechanism 230 that is rotatably accommodated in the gear case 212 is formed in a substantially disc shape and a pinion gear (first gear) 231.
- Helical gear (second gear) 232 is provided.
- the axis of the pinion gear 231 and the axis of the helical gear 232 are parallel to each other. That is, the pinion gear 231 and the output shaft 233 are parallel to each other.
- the pinion gear 231 is disposed on the input side (drive source side) of the motor 210 with a speed reduction mechanism
- the helical gear 232 is disposed on the output side (drive object side) of the motor 210 with a speed reduction mechanism. That is, the speed reduction mechanism 230 decelerates the high speed rotation of the pinion gear 231 with a small number of teeth to the low speed rotation of the helical gear 232 with a large number of teeth. Therefore, the helical gear 232 is rotated at a lower speed than the pinion gear 231.
- the base end side (axial end portion) of the pinion gear 231 is firmly fixed to the central portions of the rotor body 222a and the second ball bearing BR22 by press-fitting or the like, so that the pinion gear 231 rotates integrally with the rotor 222. It has become. That is, the pinion gear 231 also has a function as a rotating shaft of the motor 210 with a speed reduction mechanism. Further, the tip end side of the pinion gear 231 is firmly fixed to the center portion of the first ball bearing BR12 by press fitting or the like.
- the pinion gear 231 forming the speed reduction mechanism 230 is made of metal and has a shape as shown in FIGS. 32 and 38. Specifically, a helical tooth (tooth) 231 a is integrally provided around the pinion gear 231, and the axial length of the helical tooth 231 a is slightly longer than the axial length of the helical gear 232. Is set to Thereby, the helical tooth 231a is reliably meshed with the helical gear 232.
- the spiral teeth 231a extend continuously in a spiral shape in the axial direction of the pinion gear 231, and the pinion gear 231 is provided with only one spiral tooth 231a. That is, the number of teeth of the pinion gear 231 is set to “1”.
- the helical teeth 231a are formed so that a cross section along a direction orthogonal to the axial direction of the pinion gear 231 is circular, and enters (engages) the meshing recess 232c of the helical gear 232.
- the helical gear 232 that forms the speed reduction mechanism 230 is made of plastic and has a shape as shown in FIGS. 32 and 38.
- the helical gear 232 includes a gear body 232a formed in a substantially disk shape, and the proximal end side of the output shaft 233 is firmly fixed to the rotation center of the gear body 232a by press-fitting or the like. As a result, the output shaft 233 rotates integrally with the helical gear 232.
- a first recess 232a1 that is shallow in the axial direction of the output shaft 233 is provided on the side of the gear body 232a on the sensor substrate 240 (upper side in FIG. 32).
- the second sensor magnet MG22 is fixed to the central portion of the first recess 232a1.
- the depth dimension of the first recess 232a1 is slightly larger than the thickness dimension of the second sensor magnet MG22, so that when the helical gear 232 is viewed from the outside in the radial direction, the second sensor magnet MG22 is in the helical gear 232.
- Hidden by This also realizes a reduction in the size of the motor 210 with a speed reduction mechanism.
- the second deeply recessed in the axial direction of the output shaft 233 A recess 232a2 is formed on the opposite side of the gear main body 232a to the sensor substrate 240 side, that is, the portion facing the bottom wall 212a of the gear main body 232a (the lower side in FIG. 32).
- the depth dimension of the second recess 232a2 is deeper than the depth dimension of the first recess 232a1.
- the second cylindrical portion 212d2 of the boss portion 212d and the plurality of second reinforcing ribs RB22 enter the second recessed portion 232a2. This also realizes a reduction in the size of the motor 210 with a speed reduction mechanism.
- a plurality of inclined teeth 232b are integrally provided on the outer peripheral portion of the gear main body 232a so as to be aligned in the circumferential direction of the gear main body 232a. These inclined teeth 232b are inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the pinion gear 231. Thereby, the helical gear 232 is rotated with the rotation of the helical teeth 231a. Specifically, a meshing recess 232c is provided between adjacent oblique teeth 232b, and the helical teeth 231a are inserted into and meshed with the meshing recess 232c. Note that also in the meshing recess 232c, a cross section along a direction orthogonal to the axial direction of the output shaft 233 is formed in a circular shape (substantially arc shape).
- the number of inclined teeth 232b (meshing recesses 232c) provided on the helical gear 232 is "40". That is, in the present embodiment, the reduction ratio of the reduction mechanism 230 including the pinion gear 231 and the helical gear 232 is set to “40”.
- one side in the longitudinal direction and the other side in the longitudinal direction of the boss portion 212d that rotatably supports the output shaft 233 are respectively projected to the outside and inside of the gear case 212, Between the 1st cylinder part 212d1 and the bottom wall part 212a which form the longitudinal direction one side of the boss
- the pinion gear 231 and the output shaft 233 are provided in parallel with each other, and the second recess 232a2 that is recessed in the axial direction of the output shaft 233 is formed at a portion facing the bottom wall portion 212a of the helical gear 232.
- the second reinforcing rib RB22 is provided in the second recess 232a2.
- this also makes it possible to reduce the thickness dimension along the axial direction of the output shaft 233 of the motor 210 with a speed reduction mechanism, and consequently improve the versatility of the motor 210 with a speed reduction mechanism.
- the pinion gear 231 forming the speed reduction mechanism 230 includes only one helical tooth 231a, and therefore, the speed reduction ratio is larger than that provided with a plurality of tooth portions. can do.
- the small brushless motor 220 can be adopted, and as a result, the motor 210 with a speed reduction mechanism can be further downsized.
- the rotor 222 that rotates the pinion gear 231 is provided at the axial end of the pinion gear 231, and the second ball bearing that rotatably supports the pinion gear 231 on the radially inner side of the rotor 222. BR22 is provided.
- the second ball bearing BR22 can be arranged so as to be concealed inside the rotor 222 in the radial direction, and the axial dimension of the brushless motor 220 can be reduced.
- the first sensor magnet MG12 and the second sensor magnet MG22 are provided on the pinion gear 231 and the helical gear 232, respectively, and the sensor is between the first sensor magnet MG12 and the second sensor magnet MG22.
- a substrate 240 is provided, and three Hall ICs 241 that face the first sensor magnet MG12 from the axial direction of the pinion gear 231 are provided on the front surface 240a of the sensor substrate 240, and from the axial direction of the pinion gear 231 on the back surface 240b of the sensor substrate 240.
- One MR sensor 242 facing the second sensor magnet MG22 is provided.
- the three Hall ICs 241 can be arranged at the same distance t22 from the first sensor magnet MG12. Therefore, the three Hall ICs 241 can be reliably operated under the same conditions, and the on-vehicle controller can detect the rotation state of the pinion gear 231 with high accuracy.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
- the motor 210 with the speed reduction mechanism is applied to the drive source of the wiper device mounted on the vehicle.
- the present invention is not limited to this, and a power window device, a sunroof device, etc.
- the present invention can also be applied to other driving sources.
- the motor 210 with the speed reduction mechanism including the brushless motor 220 is shown.
- the present invention is not limited to this, and a motor with a brush may be adopted as the motor unit.
- each component in the above embodiment is arbitrary as long as the present invention can be achieved, and are not limited to the above embodiment.
- the reduction mechanism and the motor with a reduction mechanism are used, for example, as a drive source for a wiper device or a power window device mounted on a vehicle such as an automobile.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Gear Transmission (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
ピニオンギヤ31に螺旋状の1つの噛合凸部31cを設け、ヘリカルギヤ32に噛合凸部31cが噛み合わされる複数の噛合凹部32dを設け、これらの噛合凸部31cおよび噛合凹部32dを、それぞれピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に円弧状となるように形成している。したがって、ピニオンギヤ31およびヘリカルギヤ32を、互いに噛み合い状態を悪くすることが無い円弧状の凹凸の噛み合い構造にでき、かつピニオンギヤ31の歯数を1つとしつつヘリカルギヤ32の歯数を多くして歯数差を容易に大きくすることができる。よって、減速機構30の体格を大きくすること無く、減速比をより大きくすることが可能となる。
Description
本発明は、互いに噛み合わされる第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構および減速機構付モータに関する。
従来、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置やパワーウィンドウ装置等の駆動源には、小型でありながら大きな出力が可能な減速機構付モータが採用されている。このような車載用の減速機構付モータが、例えば、特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載された減速機構付モータは、シートリフター装置の駆動源に用いられるもので、電動モータとハウジングとを備えている。そして、ハウジングの内部には、電動モータの回転軸により回転される小歯数はすば歯車と、小歯数はすば歯車に噛み合わされる従動側はすば歯車と、従動側はすば歯車と一体回転するウォームと、ウォームに噛み合わされるウォームホイールと、が回転自在に収容されている。
このように、特許文献1に記載された減速機構付モータにおいては、ハウジングの内部に二段の減速機構が収容されている。具体的には、一段目の減速機構が小歯数はすば歯車および従動側はすば歯車で構成され、二段目の減速機構がウォームおよびウォームホイールで構成されている。これにより、減速機構付モータを小型にしてシート脇に設置できるようにしている。
しかしながら、上述の特許文献1に記載された技術では、例えば、一段目の減速機構を構成する小歯数はすば歯車および従動側はすば歯車に、インボリュート歯車を採用している。したがって、減速比をさらに大きくする必要がある場合には、以下に示されるような不具合を生じ得る。
すなわち、減速比をより大きくするには、小歯数はすば歯車および従動側はすば歯車の歯数差を大きくする必要がある。しかしながら、小歯数はすば歯車の歯数は「2」であって既に少ない歯数となっている。したがって、従動側はすば歯車の歯数を多くすることを考えると、この場合には、従動側はすば歯車の隣り合う歯同士が近接配置され、かつ歯の噛み合い面が略垂直に立って平面状になってしまう。
すると、小歯数はすば歯車の歯と従動側はすば歯車の歯とが互いに干渉するようになり、ひいては噛み合い状態が悪くなるという問題を生じる。このように、インボリュート歯車においては、減速機構の体格を大きくすること無く、その減速比をさらに大きくしたいというニーズに対応するには限界があった。
本発明の目的は、減速比をより大きくすることが可能な噛み合い形状のギヤを備えた減速機構および減速機構付モータを提供することにある。
本発明の減速機構では、第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構であって、前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの軸方向に螺旋状に延びる1つの第1歯部と、前記第1歯部に設けられ、前記第1ギヤの軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、かつ前記第1ギヤの回転中心から偏心した位置に曲率中心が設けられた噛合凸部と、前記第2ギヤに設けられ、前記第1ギヤの軸方向に対して傾斜され、かつ前記第2ギヤの周方向に並べられた複数の第2歯部と、隣り合う前記第2歯部同士の間に設けられ、前記第1ギヤの軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、前記噛合凸部が噛み合わせられる噛合凹部と、を有する。
本発明の他の態様では、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤの減速比が、前記噛合凸部の曲率中心と前記第1ギヤの回転中心との間の第1距離と、前記噛合凹部の曲率中心と前記第2ギヤの回転中心との間の第2距離との比に等しくなっている。
本発明の他の態様では、前記第1歯部は、前記第1ギヤの径方向外側の端部において、前記噛合凸部に設けられた頂点と、前記噛合凸部の曲率中心に対して前記頂点と反対側の端部に設けられた、前記第2歯部との干渉を防ぐ逃げ部と、を備えている。
本発明の他の態様では、前記第1ギヤの軸線と前記第2ギヤの軸線とが平行になっている。
本発明の減速機構付モータでは、回転体を有するモータと、前記回転体により回転される第1ギヤと、前記第1ギヤにより回転される第2ギヤと、を備えた減速機構付モータであって、前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの軸方向に螺旋状に延びる1つの第1歯部と、前記第1歯部に設けられ、前記第1ギヤの軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、かつ前記第1ギヤの回転中心から偏心した位置に曲率中心が設けられた噛合凸部と、前記第2ギヤに設けられ、前記第1ギヤの軸方向に対して傾斜され、かつ前記第2ギヤの周方向に並べられた複数の第2歯部と、隣り合う前記第2歯部同士の間に設けられ、前記第1ギヤの軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、前記噛合凸部が噛み合わせられる噛合凹部と、前記第2ギヤの回転中心に設けられる出力軸と、を有する。
本発明の他の態様では、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤの減速比が、前記噛合凸部の曲率中心と前記第1ギヤの回転中心との間の第1距離と、前記噛合凹部の曲率中心と前記第2ギヤの回転中心との間の第2距離との比に等しくなっている。
本発明の他の態様では、前記第1歯部は、前記第1ギヤの径方向外側の端部において、前記噛合凸部に設けられた頂点と、前記噛合凸部の曲率中心に対して前記頂点と反対側の端部に設けられた、前記第2歯部との干渉を防ぐ逃げ部と、を備えている。
本発明の他の態様では、前記第1ギヤの軸線と前記第2ギヤの軸線とが平行になっている。
本発明の減速機構では、第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構であって、前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの回転方向に沿って第1曲率半径の円弧形状に形成された噛合凸部と、前記第2ギヤに設けられ、前記噛合凸部が噛み合わされる噛合凹部と、を有し、前記噛合凹部は、前記第2ギヤの回転方向に沿う前記噛合凹部の中央に設けられる底部と、前記第2ギヤの回転方向に沿う前記底部の両側に設けられる側壁部と、を備え、前記側壁部が、前記第1曲率半径よりも大きい第2曲率半径の円弧状の凹部または凸部になっている。
本発明の他の態様では、前記第2曲率半径の大きさが、前記第1曲率半径の大きさの少なくとも2倍の大きさになっている。
本発明の他の態様では、前記噛合凸部と前記底部との間に、潤滑油を保持する潤滑油保持部が設けられている。
本発明の他の態様では、前記噛合凸部と前記底部との間に、前記噛合凸部と前記底部との間に形成される隙間を狭くする肉盛部が設けられている。
本発明の他の態様では、第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構であって、前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの回転方向に沿って円弧形状に形成された噛合凸部と、前記第2ギヤに設けられ、前記噛合凸部が噛み合わされる噛合凹部と、を有し、前記噛合凹部は、前記第2ギヤの回転方向に沿う前記噛合凹部の中央に設けられる底部と、前記第2ギヤの回転方向に沿う前記底部の両側に設けられる側壁部と、を備え、前記側壁部が、前記底部から真っ直ぐに延びる平面になっている。
本発明の他の態様では、前記噛合凸部と前記底部との間に、潤滑油を保持する潤滑油保持部が設けられている。
本発明の他の態様では、前記噛合凸部と前記底部との間に、前記噛合凸部と前記底部との間に形成される隙間を狭くする肉盛部が設けられている。
本発明の減速機構付モータでは、第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構を有し、前記第1ギヤを回転駆動する回転軸を備えた減速機構付モータであって、前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの回転方向に沿って第1曲率半径の円弧形状に形成された噛合凸部と、前記第2ギヤに設けられ、前記噛合凸部が噛み合わされる噛合凹部と、を有し、前記噛合凹部は、前記第2ギヤの回転方向に沿う前記噛合凹部の中央に設けられる底部と、前記第2ギヤの回転方向に沿う前記底部の両側に設けられる側壁部と、を備え、前記側壁部が、前記第1曲率半径よりも大きい第2曲率半径の円弧状の凹部または凸部になっている。
本発明の他の態様では、前記第2曲率半径の大きさが、前記第1曲率半径の大きさの少なくとも2倍の大きさになっている。
本発明の他の態様では、前記噛合凸部と前記底部との間に、潤滑油を保持する潤滑油保持部が設けられている。
本発明の他の態様では、前記噛合凸部と前記底部との間に、前記噛合凸部と前記底部との間に形成される隙間を狭くする肉盛部が設けられている。
本発明の他の態様では、第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構を有し、前記第1ギヤを回転駆動する回転軸を備えた減速機構付モータであって、前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの回転方向に沿って円弧形状に形成された噛合凸部と、前記第2ギヤに設けられ、前記噛合凸部が噛み合わされる噛合凹部と、を有し、前記噛合凹部は、前記第2ギヤの回転方向に沿う前記噛合凹部の中央に設けられる底部と、前記第2ギヤの回転方向に沿う前記底部の両側に設けられる側壁部と、を備え、前記側壁部が、前記底部から真っ直ぐに延びる平面になっている。
本発明の他の態様では、前記噛合凸部と前記底部との間に、潤滑油を保持する潤滑油保持部が設けられている。
本発明の他の態様では、前記噛合凸部と前記底部との間に、前記噛合凸部と前記底部との間に形成される隙間を狭くする肉盛部が設けられている。
本発明によれば、第1ギヤに螺旋状の1つの噛合凸部を設け、第2ギヤに噛合凸部が噛み合わされる複数の噛合凹部を設け、これらの噛合凸部および噛合凹部を、それぞれ第1ギヤの軸方向と直交する方向に円弧状となるように形成している。
したがって、第1ギヤおよび第2ギヤを、互いに噛み合い状態を悪くすることが無い円弧状の凹凸の噛み合い構造にでき、かつ第1ギヤの歯数を1つとしつつ第2ギヤの歯数を多くして歯数差を容易に大きくすることができる。よって、減速機構の体格を大きくすること無く、減速比をより大きくすることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態1について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は減速機構付モータをコネクタ接続部側から見た斜視図を、図2は減速機構付モータを出力軸側から見た斜視図を、図3は減速機構付モータの内部構造を説明する斜視図を、図4はピニオンギヤとヘリカルギヤとの噛み合い部分を拡大した斜視図を、図5は図4のA-A線に沿う断面図を、図6はピニオンギヤおよびヘリカルギヤの詳細形状を説明する説明図を、図7はピニオンギヤとヘリカルギヤとの噛み合い動作を説明する説明図をそれぞれ示している。
図1および図2に示される減速機構付モータ10は、例えば、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置(図示せず)の駆動源に用いられるものである。より具体的には、減速機構付モータ10は、フロントガラス(図示せず)の前方側に配置され、かつフロントガラス上に揺動自在に設けられたワイパ部材(図示せず)を、所定の払拭範囲(下反転位置と上反転位置との間)で揺動させるようになっている。
減速機構付モータ10は、その外郭を形成するハウジング11を備えている。そして、このハウジング11の内部には、図3に示されるように、ブラシレスモータ20および減速機構30が回転自在に収容されている。ここで、ハウジング11は、アルミ製のケーシング12およびプラスチック製のカバー部材13から形成されている。
図1および図2に示されるように、ケーシング12は、溶融されたアルミ材料を射出成形することにより、略お椀型形状に形成されている。具体的には、ケーシング12は、底壁部12aと、その周囲に一体に設けられた側壁部12bと、ケーシング12の開口側(図中左側)に設けられたケースフランジ12cと、を備えている。
底壁部12aの略中央部分には、出力軸34を回転自在に保持する筒状のボス部12dが一体に設けられている。ボス部12dの径方向内側には、所謂メタルと呼ばれる筒状の軸受部材(図示せず)が装着されており、これにより出力軸34は、ボス部12dに対してがたつくこと無くスムーズに回転できるようになっている。
また、ボス部12dの径方向外側には、ボス部12dを中心に放射状に延びる複数の補強リブ12eが一体に設けられている。これらの補強リブ12eは、ボス部12dと底壁部12aとの間に配置され、外観が略三角形形状に形成されている。これらの補強リブ12eは、ボス部12dの底壁部12aに対する固定強度を高めるものであって、ボス部12dが底壁部12aに対して傾斜する等の不具合の発生を防止している。
さらに、底壁部12aのボス部12dから偏心した位置には、軸受部材収容部12fが一体に設けられている。軸受部材収容部12fは有底筒状に形成され、ボス部12dの突出方向と同じ方向に突出されている。そして、軸受部材収容部12fの内部には、図3に示されるように、ピニオンギヤ31の先端側を回動自在に支持するボールベアリング33が収容されるようになっている。
なお、図2に示されるように、ボス部12dと出力軸34との間には、止め輪12gが設けられており、これにより、出力軸34がボス部12dの軸方向にがたつくことが防止される。よって、減速機構付モータ10の静粛性が確保されている。
ハウジング11を形成するカバー部材13は、溶融されたプラスチック材料を射出成形することにより、略平板状に形成されている。具体的には、カバー部材13は、本体部13aと、その周囲に一体に設けられたカバーフランジ13bと、を備えている。そして、カバーフランジ13bは、Oリング等のシール部材(図示せず)を介して、ケースフランジ12cに突き当てられている。これにより、ハウジング11内への雨水等の進入が防止される。
また、カバー部材13の本体部13aには、ブラシレスモータ20(図3参照)を収容するモータ収容部13cが一体に設けられている。モータ収容部13cは有底筒状に形成され、ケーシング12側とは反対側に突出されている。モータ収容部13cは、カバー部材13をケーシング12に装着した状態で、ケーシング12の軸受部材収容部12fと対向している。そして、モータ収容部13cの内側には、ブラシレスモータ20のステータ21(図3参照)が固定されるようになっている。
さらに、カバー部材13の本体部13aには、車両側の外部コネクタ(図示せず)が接続されるコネクタ接続部13dが一体に設けられている。コネクタ接続部13dの内側には、ブラシレスモータ20に駆動電流を供給するための複数のターミナル部材13e(図1では1つのみ示す)の一端側が露出されている。そして、これらのターミナル部材13eを介して、外部コネクタからブラシレスモータ20に駆動電流が供給される。
なお、複数のターミナル部材13eの他端側とブラシレスモータ20との間には、ブラシレスモータ20の回転状態(回転数や回転方向等)を制御する制御基板(図示せず)が設けられている。これにより、出力軸34の先端側に固定されたワイパ部材が、フロントガラス上の所定の払拭範囲で揺動される。なお、制御基板は、カバー部材13における本体部13aの内側に固定されている。
ハウジング11の内部に収容されるブラシレスモータ20は、図3に示されるように、環状のステータ(固定子)21を備えている。ステータ21は、カバー部材13におけるモータ収容部13c(図1参照)の内部に、回り止めされた状態で固定されている。
ステータ21は、複数の薄い鋼板(磁性体)を積層して形成され、その径方向内側には複数のティース(図示せず)が設けられている。そして、これらのティースには、U相,V相,W相のコイル21aが、それぞれ集中巻き等により複数回巻装されている。これにより、それぞれのコイル21aに所定のタイミングで交互に駆動電流を供給することで、ステータ21の径方向内側に設けられたロータ22が、所定の回転方向に所定の駆動トルクで回転される。
ステータ21の径方向内側には、微小隙間(エアギャップ)を介してロータ(回転子)22が回転自在に設けられている。ロータ22は、本発明における回転体を構成しており、複数の薄い鋼板(磁性体)を積層して略円柱状に形成されたロータ本体22aを備えている。そして、ロータ22の外周部分には、筒状の永久磁石22bが設けられている。ここで、永久磁石22bは、その周方向にN極,S極,・・・と交互に磁極が並ぶよう着磁されている。そして、永久磁石22bはロータ本体22aに対して、接着剤等により一体回転可能に強固に固定されている。
このように、本実施の形態に係るブラシレスモータ20は、ロータ本体22aの表面に永久磁石22bを固定したSPM(Surface Permanent Magnet)構造のブラシレスモータとなっている。ただし、SPM構造のブラシレスモータに限らず、ロータ本体22aに複数の永久磁石を埋め込んだIPM(Interior Permanent Magnet)構造のブラシレスモータを採用することもできる。
また、筒状に形成された1つの永久磁石22bに換えて、ロータ本体22aの軸線と交差する方向に沿う断面が略円弧状に形成された複数の永久磁石を、ロータ本体22aの周方向に磁極が交互に並ぶよう等間隔で配置したものであっても良い。さらには、永久磁石22bの極数は、ブラシレスモータ20の仕様に応じて、2極あるいは4極以上等、任意に設定することができる。
ハウジング11の内部に収容される減速機構30は、図3に示されるように、略棒状に形成されたピニオンギヤ(第1ギヤ)31と、略円盤状に形成されたヘリカルギヤ(第2ギヤ)32とを備えている。ここで、ピニオンギヤ31の軸線およびヘリカルギヤ32の軸線は互いに平行となっている。これにより、減速機構30では、互いの軸線が交差するウォームおよびウォームホイールを備えたウォーム減速機よりも、その体格をよりコンパクトにすることができる。
また、ピニオンギヤ31は減速機構付モータ10の入力側(駆動源側)に配置され、ヘリカルギヤ32は減速機構付モータ10の出力側(駆動対象物側)に配置されている。つまり、減速機構30は、歯数が少ないピニオンギヤ31の高速回転を、歯数が多いヘリカルギヤ32の低速回転に減速するようになっている。
ここで、ピニオンギヤ31の基端側は、ロータ本体22aの回転中心に圧入等により強固に固定されており、ピニオンギヤ31はロータ本体22aと一体回転するようになっている。つまり、ピニオンギヤ31は、ロータ22によって回転されるようになっている。また、ピニオンギヤ31の先端側は、ボールベアリング33によって回動自在に支持されている。さらには、ヘリカルギヤ32の回転中心には、出力軸34の基端側が圧入等により強固に固定されており、出力軸34はヘリカルギヤ32と一体回転するようになっている。
減速機構30を形成するピニオンギヤ31は金属製であって、図3ないし図6に示されるような形状をなしている。具体的には、ピニオンギヤ31は、略円柱状に形成されたピニオン本体31aを有しており、その軸方向基端側がロータ本体22aに固定され、軸方向先端側がボールベアリング33に回動自在に支持されている。つまり、ピニオンギヤ31(ピニオン本体31a)の回転中心C1は、ロータ本体22aおよびボールベアリング33の回転中心に一致している。
ピニオン本体31aの軸方向に沿うヘリカルギヤ32との対向部分には、螺旋状歯(第1歯部)31bが一体に設けられている。具体的には、螺旋状歯31bの軸方向長さは、ヘリカルギヤ32の軸方向長さよりも若干長い長さ寸法に設定されている。これにより螺旋状歯31bは、ヘリカルギヤ32に確実に噛み合うことができる。そして、螺旋状歯31bは、ピニオンギヤ31の軸方向に螺旋状に連続して延びており、ピニオンギヤ31には、1つの螺旋状歯31bのみが設けられている。すなわち、ピニオンギヤ31の歯数は「1」に設定されている。
図5に示されるように、螺旋状歯31bは、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に沿う断面が円形となるように形成されている。そして、螺旋状歯31bの中心C2は、ピニオンギヤ31の回転中心C1に対して、所定距離Lの分だけ偏心(オフセット)されている。つまり、中心C2の回転中心C1に対する偏心量はLとなっている。これにより、螺旋状歯31bの中心C2は、ピニオンギヤ31の回転に伴って、第1回転軌跡OCを辿るようになっている。言い換えれば、第1回転軌跡OCは、螺旋状歯31bの基準円を形成している。
また、図5に示されるように、ピニオンギヤ31の回転中心C1から螺旋状歯31bの中心C2に向けて(図中下方に向けて)補助線ALを引き、この補助線ALをさらに螺旋状歯31bの表面まで延ばすと、補助線ALと螺旋状歯31bの表面とが交差する。この交差点が、噛合凸部31cの頂点BPとなっている。ここで、頂点BPは、ピニオンギヤ31の径方向外側の端部(表面)において、噛合凸部31cに設けられている。また、噛合凸部31cは、螺旋状歯31bの一部である噛み合い部を構成しており、当該噛合凸部31cにおいても螺旋状となっており、ヘリカルギヤ32の隣り合う斜歯32c同士の間の噛合凹部32dに入り込む(噛み合う)ようになっている。
このように、噛合凸部31cは、螺旋状歯31bの頂点BP寄りの部分に設けられている。そして、噛合凸部31cは、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、かつピニオンギヤ31の回転中心C1から所定距離Lの分だけ偏心した位置に曲率中心C2が設けられている。すなわち、噛合凸部31cの曲率中心C2と、螺旋状歯31bの中心C2は、互いに一致している。
ここで、噛合凸部31cの頂点BPは、ピニオンギヤ31の回転に伴って、第2回転軌跡PRを辿るようになっている。つまり、第2回転軌跡PRの直径寸法D1の方が、螺旋状歯31bの直径寸法D2よりも大きくなっている(D1>D2)。
なお、図5においては、噛合凸部31cの頂点BPが、ヘリカルギヤ32の噛合凹部32dに入り込んだ状態、すなわち、噛合凸部31cと噛合凹部32dとが互いに噛み合わされた状態を示している。
減速機構30を形成するヘリカルギヤ32はプラスチック製であって、図3ないし図6に示されるような形状をなしている。具体的には、ヘリカルギヤ32は、略円盤状に形成されたギヤ本体32aを備えており、当該ギヤ本体32aの中心部分に、出力軸34の基端側が圧入等により強固に固定されている。また、ギヤ本体32aの外周部分には、出力軸34の軸方向に延びる筒状部32bが一体に設けられている。
筒状部32bの径方向外側には、筒状部32bの周方向に並ぶようにして、複数の斜歯(第2歯部)32cが一体に設けられている。これらの斜歯32cは、ピニオンギヤ31の軸方向に対して所定角度で傾斜しており、これにより、螺旋状歯31bの回転に伴って、ヘリカルギヤ32は回転される。ここで、ヘリカルギヤ32に設けられる斜歯32cの数は「40」に設定されている。すなわち、本実施の形態では、ピニオンギヤ31およびヘリカルギヤ32からなる減速機構30の減速比は「40」となっている。なお、ピニオンギヤ31とヘリカルギヤ32との噛み合い動作については、後で詳述する。
図5および図6に示されるように、隣り合う斜歯32c同士の間には、噛合凹部32dが設けられている。よって、噛合凹部32dにおいても、斜歯32cと同様に、ピニオンギヤ31の軸方向に対して所定角度で傾斜している。そして、噛合凹部32dには、ピニオンギヤ31の噛合凸部31cが入り込んで噛み合わされるようになっている。
ここで、噛合凹部32dは、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に沿う断面が円形(略円弧状)に形成され、その曲率中心C3は、ヘリカルギヤ32の基準円TC上に配置されている。また、噛合凹部32dの直径寸法SRは、螺旋状歯31bの直径寸法D2よりも若干大きい寸法となっている(SR>D2)。
ヘリカルギヤ32の基準円TCには、螺旋状歯31bの基準円(=第1回転軌跡OC)が外接するようになっている。したがって、本来であればヘリカルギヤ32の周方向に沿う斜歯32cの中心において、ヘリカルギヤ32の直径寸法はR(ヘリカルギヤ32の回転中心C4と第1回転軌跡OCとの距離の2倍)となるが、本実施の形態では、螺旋状歯31bの断面形状が、噛合凸部31cの形状に倣って円形となっている。そのため、ピニオンギヤ31は製造し易くなっているが、螺旋状歯31bの頂点BP側とは反対側に、所定の肉厚の肉厚部Tが存在することになる。
そこで、螺旋状歯31bと斜歯32cとの干渉(接触)を防ぐために、斜歯32cの歯たけを逃げ量Eの分だけ小さくして、螺旋状歯31bと斜歯32cとを接触させない歯たけHに設定している。ここで、斜歯32cの歯たけHは、噛合凹部32dの最も深い部分を通過する歯底円BCからの高さとなっている。また、隣り合う噛合凹部32d同士のなす角度θは、ヘリカルギヤ32の歯数が「40」であって、噛合凹部32dの数も「40」になるため、本実施の形態では「9度」となっている。
以上を纏めると、ピニオンギヤ31およびヘリカルギヤ32の形状は、以下の種々の式をそれぞれ満たすように決定される。
具体的には、ピニオンギヤ31の形状は、下記式(1)に基づいて決定される。
(D2÷2+L)×2=D1・・・(1)
D2:螺旋状歯31bの直径寸法
L:偏心量
D1:第2回転軌跡PRの直径寸法
また、ヘリカルギヤ32の形状は、下記式(2)ないし(4)に基づいて決定される。
D2:螺旋状歯31bの直径寸法
L:偏心量
D1:第2回転軌跡PRの直径寸法
また、ヘリカルギヤ32の形状は、下記式(2)ないし(4)に基づいて決定される。
L×2×減速比=R・・・(2)
L:偏心量
R:斜歯32cの中心の直径寸法
減速比:本実施の形態では「40」
すなわち、上記式(2)に示されるように、ピニオンギヤ31およびヘリカルギヤ32(減速機構30)の減速比は、噛合凸部31cの曲率中心C2とピニオンギヤ31の回転中心C1との間の第1距離(=偏心量L)と、噛合凹部32dの曲率中心C3とヘリカルギヤ32の回転中心C4との間の第2距離(=R/2)との比に等しくなっている。
L:偏心量
R:斜歯32cの中心の直径寸法
減速比:本実施の形態では「40」
すなわち、上記式(2)に示されるように、ピニオンギヤ31およびヘリカルギヤ32(減速機構30)の減速比は、噛合凸部31cの曲率中心C2とピニオンギヤ31の回転中心C1との間の第1距離(=偏心量L)と、噛合凹部32dの曲率中心C3とヘリカルギヤ32の回転中心C4との間の第2距離(=R/2)との比に等しくなっている。
SR=D2+α・・・(3)
SR:噛合凹部32dの直径寸法
D2:螺旋状歯31bの直径寸法
α:微少量
D2÷2-L×2+β=E・・・(4)
D2:螺旋状歯31bの直径寸法
L:偏心量
β:微少量
E:斜歯32cの歯たけの逃げ量
ここで、上記式(3)および(4)における微少量α,βは、噛合凸部31cと噛合凹部32dとをスムーズに噛み合わせるための設定値であって、斜歯32cの歯先の詳細な形状(微小なカーブやテーパ形状等)に応じて適宜微小な最適値に設定される。
SR:噛合凹部32dの直径寸法
D2:螺旋状歯31bの直径寸法
α:微少量
D2÷2-L×2+β=E・・・(4)
D2:螺旋状歯31bの直径寸法
L:偏心量
β:微少量
E:斜歯32cの歯たけの逃げ量
ここで、上記式(3)および(4)における微少量α,βは、噛合凸部31cと噛合凹部32dとをスムーズに噛み合わせるための設定値であって、斜歯32cの歯先の詳細な形状(微小なカーブやテーパ形状等)に応じて適宜微小な最適値に設定される。
次に、以上のように形成された減速機構30の動作、つまりピニオンギヤ31とヘリカルギヤ32との噛み合い動作について、図面を用いて詳細に説明する。
図7の「0度」に示される状態は、図5に示される状態と同じ状態である。この状態では、ピニオンギヤ31における噛合凸部31cの頂点BPは、ヘリカルギヤ32の噛合凹部32dに入り込んだ状態となっている。つまり、噛合凸部31cおよび噛合凹部32dは、互いに噛み合わされた状態となっている。
そして、減速機構30の動作中においては、噛合凸部31cと噛合凹部32dとが互いに噛み合わされた状態、つまり図7の「0度」に示される状態(図5に示される状態)が、螺旋状歯31bの軸方向に徐々に移動していくことになる。すると、噛合凹部32dはピニオンギヤ31の軸方向に対して傾斜しているため、これにより、ピニオンギヤ31よりも減速された状態でヘリカルギヤ32は回転される。このように、ヘリカルギヤ32は、ピニオンギヤ31の回転に伴い回転するようになっている。
ここで、螺旋状歯31bの軸方向に沿う一部分(例えば、図4のA-A線に沿う部分)のみに着目すると、図7の「0度」に示される状態においてピニオンギヤ31が反時計回り方向に回転すると、これに伴い噛合凸部31cの頂点BPも反時計回り方向に回転される。これにより、噛合凸部31cが「75度」→「133度」→「190度」→「227度」→「266度」のように回転していき、1つの斜歯32cを乗り越える。その後、図7の「360度」に示される状態のように、1回転された噛合凸部31cは、隣の噛合凹部32dに噛み合わされる(図中白丸印の移動状態参照)。
このように、螺旋状歯31bが1回転すると、ヘリカルギヤ32は斜歯32cの1つ分(噛合凹部32dの1つ分)だけ回転される。すなわち、ピニオンギヤ31が1回転する間に、ヘリカルギヤ32は9度分だけ回転される。言い換えれば、ピニオンギヤ31が40回転すると、漸くヘリカルギヤ32が1回転するようになっている(=減速比「40」)。これにより、ヘリカルギヤ32がピニオンギヤ31の40倍の回転トルク(高トルク)で回転される。
以上詳述したように、実施の形態1によれば、ピニオンギヤ31に螺旋状の1つの噛合凸部31cを設け、ヘリカルギヤ32に噛合凸部31cが噛み合わされる複数の噛合凹部32dを設け、これらの噛合凸部31cおよび噛合凹部32dを、それぞれピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に円弧状となるように形成している。
したがって、ピニオンギヤ31およびヘリカルギヤ32を、互いに噛み合い状態を悪くすることが無い円弧状の凹凸の噛み合い構造にでき、かつピニオンギヤ31の歯数を1つとしつつヘリカルギヤ32の歯数を多くして(本実施の形態では「40」)歯数差を容易に大きくすることができる。よって、減速機構30の体格を大きくすること無く、減速比をより大きくすることが可能となる。
また、実施の形態1によれば、ピニオンギヤ31の軸線とヘリカルギヤ32の軸線とが平行になっているので、互いの軸線が交差するウォームおよびウォームホイールを備えたウォーム減速機よりも、その体格をよりコンパクトにすることができる。
次に、本発明に係る種々の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図8は実施の形態2を示す図5に対応した図を、図9は実施の形態3を示す図5に対応した図を、図10は実施の形態4を示す図5に対応した図を、図11は実施の形態5を示す図5に対応した図を、図12は実施の形態6(フェースギヤ)を説明する説明図を、図13は実施の形態7(やまば歯車)を説明する説明図をそれぞれ示している。
[実施の形態2]
図8に示されるように、実施の形態2に係る減速機構40では、ピニオンギヤ31に設けられる螺旋状歯(第1歯部)41の形状と、ヘリカルギヤ32に設けられる斜歯(第2歯部)42の形状と、が異なっている。具体的には、螺旋状歯41における噛合凸部31cの曲率中心C2に対して頂点BP側と反対側の端部(図中下側の表面)に、斜歯42との干渉(接触)を防ぐ逃げ部43が設けられている。この逃げ部43は、噛合凸部31cの曲率中心C2を中心に、頂点BP側とは反対側に設けられた平坦面によって形成されている。
図8に示されるように、実施の形態2に係る減速機構40では、ピニオンギヤ31に設けられる螺旋状歯(第1歯部)41の形状と、ヘリカルギヤ32に設けられる斜歯(第2歯部)42の形状と、が異なっている。具体的には、螺旋状歯41における噛合凸部31cの曲率中心C2に対して頂点BP側と反対側の端部(図中下側の表面)に、斜歯42との干渉(接触)を防ぐ逃げ部43が設けられている。この逃げ部43は、噛合凸部31cの曲率中心C2を中心に、頂点BP側とは反対側に設けられた平坦面によって形成されている。
また、逃げ部43を設けたことで形成される円弧状空間44(図中網掛け部)の内部にまで、斜歯42の歯先を延ばしており、これにより斜歯42の歯先を逃げ部43に近接させている。具体的には、斜歯42の歯たけH1は、実施の形態1の斜歯32cの歯たけH(図6参照)の略1.5倍の大きさになっている(H1>H)。
以上のように形成した実施の形態2においても、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態2では、螺旋状歯41に逃げ部43を設けたので、螺旋状歯41を小型軽量化することができる。また、斜歯42の歯たけH1を十分な高さに設定でき、噛合凸部31cと噛合凹部32dとの噛み合い強度を向上させることが可能となり、より高トルクの動力伝達が可能となる。
[実施の形態3]
図9に示されるように、実施の形態3に係る減速機構50では、ピニオンギヤ31に設けられる螺旋状歯(第1歯部)51の形状のみが異なっている。具体的には、螺旋状歯51は、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に沿う断面が略楕円形となるように形成されている。具体的には、噛合凸部31cの頂点BPと、ピニオンギヤ31の回転中心C1と、を結んだ補助線ALを中心に、螺旋状歯51の両側を所定量削ぎ落としている。具体的には、補助線ALを中心とした螺旋状歯51の両側の一対の円弧状空間52(網掛け部分)の部分を、それぞれ削ぎ落としている。このとき、噛合凸部31cの頂点BPを有する円弧状部分の曲率中心が、実施の形態1と同じC2となるように、削ぎ落とすようにする。
図9に示されるように、実施の形態3に係る減速機構50では、ピニオンギヤ31に設けられる螺旋状歯(第1歯部)51の形状のみが異なっている。具体的には、螺旋状歯51は、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に沿う断面が略楕円形となるように形成されている。具体的には、噛合凸部31cの頂点BPと、ピニオンギヤ31の回転中心C1と、を結んだ補助線ALを中心に、螺旋状歯51の両側を所定量削ぎ落としている。具体的には、補助線ALを中心とした螺旋状歯51の両側の一対の円弧状空間52(網掛け部分)の部分を、それぞれ削ぎ落としている。このとき、噛合凸部31cの頂点BPを有する円弧状部分の曲率中心が、実施の形態1と同じC2となるように、削ぎ落とすようにする。
以上のように形成した実施の形態3においても、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態3では、実施の形態1に係る減速機構30の螺旋状歯31bに比して、一対の円弧状空間52の部分の容積を減らすことができるので、ピニオンギヤ31の小型軽量化を図ることが可能となる。
[実施の形態4]
図10に示されるように、実施の形態4に係る減速機構60では、ピニオンギヤ31に設けられる螺旋状歯(第1歯部)61の形状のみが異なっている。具体的には、螺旋状歯61は、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に沿う断面が略扇形(略おにりぎ形)となるように形成されている。具体的には、噛合凸部31cの頂点BPと、ピニオンギヤ31の回転中心C1と、を結んだ補助線ALを中心に、螺旋状歯61の両側でかつ頂点BP寄りの部分を所定量削ぎ落としている。具体的には、補助線ALを中心とした螺旋状歯61の両側でかつ頂点BP寄りの一対の円弧状空間62(網掛け部分)の部分を、それぞれ削ぎ落としている。このとき、噛合凸部31cの頂点BPを有する円弧状部分の曲率中心が、実施の形態1と同じC2となるように、削ぎ落とすようにする。
図10に示されるように、実施の形態4に係る減速機構60では、ピニオンギヤ31に設けられる螺旋状歯(第1歯部)61の形状のみが異なっている。具体的には、螺旋状歯61は、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に沿う断面が略扇形(略おにりぎ形)となるように形成されている。具体的には、噛合凸部31cの頂点BPと、ピニオンギヤ31の回転中心C1と、を結んだ補助線ALを中心に、螺旋状歯61の両側でかつ頂点BP寄りの部分を所定量削ぎ落としている。具体的には、補助線ALを中心とした螺旋状歯61の両側でかつ頂点BP寄りの一対の円弧状空間62(網掛け部分)の部分を、それぞれ削ぎ落としている。このとき、噛合凸部31cの頂点BPを有する円弧状部分の曲率中心が、実施の形態1と同じC2となるように、削ぎ落とすようにする。
以上のように形成した実施の形態4においても、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態4では、実施の形態1に係る減速機構30の螺旋状歯31bに比して、一対の円弧状空間62の部分の容積を減らすことができるので、ピニオンギヤ31の小型軽量化を図ることが可能となる。また、実施の形態3に係る減速機構50に比して、削ぎ落とす部分が少ないので、螺旋状歯61の剛性を低下させずに済む。
なお、実施の形態3,4のように、補助線ALを中心としてその両側で対称形状とせずに、補助線ALを中心としてその両側で非対称形状にしても良い。また削ぎ落とす部分の形状については、実施の形態3,4のような円弧状に限らず、多角形状等でも良く、その形状は問わない。
[実施の形態5]
図11に示されるように、実施の形態5に係る減速機構70では、ピニオンギヤ31に設けられる螺旋状歯(第1歯部)71の形状と、ヘリカルギヤ32に設けられる斜歯(第2歯部)72の形状と、が異なっている。具体的には、螺旋状歯71は、コイルスプリング状に形成され、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に沿う螺旋状歯71の断面の範囲内に、ピニオンギヤ31の回転中心C1が配置されていない。ここで、螺旋状歯71の直径寸法D3は、実施の形態1の螺旋状歯31bの直径寸法D2よりも小さくなっている(D3<D2)。
図11に示されるように、実施の形態5に係る減速機構70では、ピニオンギヤ31に設けられる螺旋状歯(第1歯部)71の形状と、ヘリカルギヤ32に設けられる斜歯(第2歯部)72の形状と、が異なっている。具体的には、螺旋状歯71は、コイルスプリング状に形成され、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に沿う螺旋状歯71の断面の範囲内に、ピニオンギヤ31の回転中心C1が配置されていない。ここで、螺旋状歯71の直径寸法D3は、実施の形態1の螺旋状歯31bの直径寸法D2よりも小さくなっている(D3<D2)。
また、噛合凸部31cの曲率中心C5は、実施の形態1に比してピニオンギヤ31の回転中心C1から離れた位置に配置されている。具体的には、噛合凸部31cの曲率中心C5とピニオンギヤ31の回転中心C1との離間距離はL1に設定され、この偏心量L1は、実施の形態1の偏心量Lの略2倍の距離となっている。これにより、螺旋状歯71の中心C5(=噛合凸部31cの曲率中心C5)は、ピニオンギヤ31の回転に伴って、第1回転軌跡OC(図5参照)よりも大径の第1回転軌跡OC1を辿るようになっている。
さらに、螺旋状歯71の中心C5が大径の第1回転軌跡OC1を辿るため、ヘリカルギヤ32の斜歯72の歯たけをH2のように低く設定している。具体的には、斜歯72の歯たけH2は、実施の形態1の斜歯32cの歯たけH(図5参照)の略2/3の大きさになっている(H2<H)。
以上のように形成した実施の形態5においても、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態5では、螺旋状歯71の容積をより小さくすることができるので、螺旋状歯71をより小型軽量化することが可能となる。
[実施の形態6]
図12に示されるように、実施の形態6に係る減速機構80では、ピニオンギヤ31に噛み合わせられるギヤが、図3に示されるようなヘリカルギヤ32に換えて、フェースギヤ81となっている点のみが異なっている。つまり、本実施の形態では、フェースギヤ81が本発明における第2ギヤを構成している。具体的には、フェースギヤ81の軸線およびピニオンギヤ31の軸線は、互いに直交しており、所謂食い違い軸のギヤ機構を形成している。
図12に示されるように、実施の形態6に係る減速機構80では、ピニオンギヤ31に噛み合わせられるギヤが、図3に示されるようなヘリカルギヤ32に換えて、フェースギヤ81となっている点のみが異なっている。つまり、本実施の形態では、フェースギヤ81が本発明における第2ギヤを構成している。具体的には、フェースギヤ81の軸線およびピニオンギヤ31の軸線は、互いに直交しており、所謂食い違い軸のギヤ機構を形成している。
フェースギヤ81は環状に形成され、その表面には、図12にされるように、複数の斜歯(第2歯部)82と、隣り合う斜歯82同士の間に設けられる複数の噛合凹部83と、が設けられている。そして、複数の斜歯82および複数の噛合凹部83は、ピニオンギヤ31の軸方向に対して傾斜され、かつフェースギヤ81の周方向に並べられている。
ここで、詳細は図示しないが、噛合凹部83は、ピニオンギヤ31の軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、実施の形態1の噛合凹部32d(図5参照)と同様に円弧状に形成されている。これにより、実施の形態1と同様に、ピニオンギヤ31の噛合凸部31cは、フェースギヤ81の噛合凹部83に噛み合わされる。
なお、図中矢印R1の方向へのピニオンギヤ31の高速回転は、図中矢印R2の方向へのフェースギヤ81の低速回転となる。そして、高トルク化された回転力は、フェースギヤ81に設けられた出力部(図示せず)から駆動対象物(図示せず)に向けて出力される。
以上のように形成した実施の形態6においても、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。
[実施の形態7]
図13に示されるように、実施の形態7に係る減速機構90では、ピニオンギヤ31およびヘリカルギヤ32からなる一対の減速機構30を、突き合わせ部TPを境に互いに鏡像対称となるように突き合わせた構造を採用する。つまり、互いに突き合わされた一対のヘリカルギヤ32は、一体化された状態ではやまば歯車(第2ギヤ)91となる。そして、やまば歯車91の山歯(第2歯部)91aは、互いに鏡像対称となるように向き合った斜歯32cにより、その外観が略V字形状に形成されている。したがって、隣り合う山歯91a同士の間には、外観が略V字形状となるように互いに向き合った噛合凹部32dが設けられている。
図13に示されるように、実施の形態7に係る減速機構90では、ピニオンギヤ31およびヘリカルギヤ32からなる一対の減速機構30を、突き合わせ部TPを境に互いに鏡像対称となるように突き合わせた構造を採用する。つまり、互いに突き合わされた一対のヘリカルギヤ32は、一体化された状態ではやまば歯車(第2ギヤ)91となる。そして、やまば歯車91の山歯(第2歯部)91aは、互いに鏡像対称となるように向き合った斜歯32cにより、その外観が略V字形状に形成されている。したがって、隣り合う山歯91a同士の間には、外観が略V字形状となるように互いに向き合った噛合凹部32dが設けられている。
さらに、互いに突き合わされた一対のピニオンギヤ31においては、一体化された状態でダブルピニオンギヤ(第1ギヤ)92を形成している。このダブルピニオンギヤ92には、互いに鏡像対称となるように向き合った一対の螺旋状歯31bが設けられている。つまり、これらの螺旋状歯31bは、それぞれ螺旋の方向が逆向きになっている。そして、これらの螺旋状歯31bの噛合凸部31cは、隣り合う山歯91a同士の間の噛合凹部32dにそれぞれ噛み合っている。
以上のように形成した実施の形態7においても、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態7では、一対の減速機構30を互いに鏡像対称となるように突き合わせた構造、つまり、やまば歯車の構造を採用するので、図13の矢印F1,F2に示されるように、やまば歯車91やダブルピニオンギヤ92をその軸方向に移動させようとするスラスト力を、相殺する(無くす)ことができる。
すなわち、ダブルピニオンギヤ92を、図中実線矢印方向や図中破線矢印方向に回転させたとしても、当該ダブルピニオンギヤ92や、これにより回転されるやまば歯車91は、軸方向に移動することが無い。よって、ダブルピニオンギヤ92およびやまば歯車91を収容するハウジング側の構造を、より簡素化することが可能となる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態3,4では、噛合凸部31cの頂点BPを有する円弧状部分の曲率中心が、実施の形態1と同じC2となるように、噛合凸部31cの近傍を削ぎ落としたものを示したが、本発明はこれに限らない。例えば、実施の形態5(図11参照)と同じように、噛合凸部31cの頂点BPを有する円弧状部分の曲率中心を、ピニオンギヤ31の回転中心C1から大きく偏心させるように、噛合凸部31cの近傍を削ぎ落とすようにしても良い。
また、上記各実施の形態では、減速機構30,40,50,60,70,80,90(減速機構付モータ10)を、車両に搭載されるワイパ装置の駆動源に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、パワーウィンドウ装置,サンルーフ装置,シートリフター装置等の他の駆動源にも適用することができる。
さらに、上記各実施の形態では、減速機構30,40,50,60,70,80,90をブラシレスモータ20で駆動する減速機構付モータ10を示したが、本発明はこれに限らず、ブラシレスモータ20に換えてブラシ付きモータを採用して、当該ブラシ付きモータで減速機構30,40,50,60,70,80,90を駆動させることもできる。
その他、上記各実施の形態における各構成要素の材質,形状,寸法,数,設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記各実施の形態に限定されない。
以下、本発明の実施の形態8について、図面を用いて詳細に説明する。
図14は減速機構付モータをコネクタ接続部側から見た斜視図を、図15は減速機構付モータを出力軸側から見た斜視図を、図16は減速機構付モータの内部構造を説明する斜視図を、図17はピニオンギヤとヘリカルギヤとの噛み合い部分を拡大した斜視図を、図18は図17のA1-A1線に沿う断面図を、図19は実施の形態8における芯間ピッチのずれ量と圧力角およびバックラッシの変化を説明する説明図を、図20は比較例における芯間ピッチのずれ量と圧力角およびバックラッシの変化を説明する説明図を、図21は実施の形態8および比較例のバックラッシの変化を比較したグラフを、図22は実施の形態8および比較例の圧力角の変化を比較したグラフをそれぞれ示している。
図14および図15に示される減速機構付モータ110は、例えば、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置(図示せず)の駆動源に用いられるものである。より具体的には、減速機構付モータ110は、フロントガラス(図示せず)の前方側に配置され、かつフロントガラス上に揺動自在に設けられたワイパ部材(図示せず)を、所定の払拭範囲(下反転位置と上反転位置との間)で揺動させるようになっている。
減速機構付モータ110は、その外郭を形成するハウジング111を備えている。そして、このハウジング111の内部には、図16に示されるように、ブラシレスモータ120および減速機構130が回転自在に収容されている。ここで、ハウジング111は、アルミ製のケーシング112およびプラスチック製のカバー部材113から形成されている。
図14および図15に示されるように、ケーシング112は、溶融されたアルミ材料を射出成形することにより、略お椀型形状に形成されている。具体的には、ケーシング112は、底壁部112aと、その周囲に一体に設けられた側壁部112bと、ケーシング112の開口側(図中左側)に設けられたケースフランジ112cと、を備えている。
底壁部112aの略中央部分には、出力軸134を回転自在に保持する筒状のボス部112dが一体に設けられている。ボス部112dの径方向内側には、所謂メタルと呼ばれる筒状の軸受部材(図示せず)が装着されており、これにより出力軸134は、ボス部112dに対してがたつくこと無くスムーズに回転できるようになっている。
また、ボス部112dの径方向外側には、ボス部112dを中心に放射状に延びる複数の補強リブ112eが一体に設けられている。これらの補強リブ112eは、ボス部112dと底壁部112aとの間に配置され、外観が略三角形形状に形成されている。これらの補強リブ112eは、ボス部112dの底壁部112aに対する固定強度を高めるものであって、ボス部112dが底壁部112aに対して傾斜する等の不具合の発生を防止している。
さらに、底壁部112aのボス部112dから偏心した位置には、軸受部材収容部112fが一体に設けられている。軸受部材収容部112fは有底筒状に形成され、ボス部112dの突出方向と同じ方向に突出されている。そして、軸受部材収容部112fの内部には、図16に示されるように、ピニオンギヤ131の先端側を回動自在に支持するボールベアリング133が収容されるようになっている。
なお、図15に示されるように、ボス部112dと出力軸134との間には、止め輪112gが設けられており、これにより、出力軸134がボス部112dの軸方向にがたつくことが防止される。よって、減速機構付モータ110の静粛性が確保されている。
ハウジング111を形成するカバー部材113は、溶融されたプラスチック材料を射出成形することにより、略平板状に形成されている。具体的には、カバー部材113は、本体部113aと、その周囲に一体に設けられたカバーフランジ113bと、を備えている。そして、カバーフランジ113bは、Oリング等のシール部材(図示せず)を介して、ケースフランジ112cに突き当てられている。これにより、ハウジング111内への雨水等の進入が防止される。
また、カバー部材113の本体部113aには、ブラシレスモータ120(図16参照)を収容するモータ収容部113cが一体に設けられている。モータ収容部113cは有底筒状に形成され、ケーシング112側とは反対側に突出されている。モータ収容部113cは、カバー部材113をケーシング112に装着した状態で、ケーシング112の軸受部材収容部112fと対向している。そして、モータ収容部113cの内側には、ブラシレスモータ120のステータ121(図16参照)が固定されるようになっている。
さらに、カバー部材113の本体部113aには、車両側の外部コネクタ(図示せず)が接続されるコネクタ接続部113dが一体に設けられている。コネクタ接続部113dの内側には、ブラシレスモータ120に駆動電流を供給するための複数のターミナル部材113e(図14では1つのみ示す)の一端側が露出されている。そして、これらのターミナル部材113eを介して、外部コネクタからブラシレスモータ120に駆動電流が供給される。
なお、複数のターミナル部材113eの他端側とブラシレスモータ120との間には、ブラシレスモータ120の回転状態(回転数や回転方向等)を制御する制御基板(図示せず)が設けられている。これにより、出力軸134の先端側に固定されたワイパ部材が、フロントガラス上の所定の払拭範囲で揺動される。なお、制御基板は、カバー部材113における本体部113aの内側に固定されている。
ハウジング111の内部に収容されるブラシレスモータ120は、図16に示されるように、環状のステータ(固定子)121を備えている。ステータ121は、カバー部材113におけるモータ収容部113c(図14参照)の内部に、回り止めされた状態で固定されている。
ステータ121は、複数の薄い鋼板(磁性体)を積層して形成され、その径方向内側には複数のティース(図示せず)が設けられている。そして、これらのティースには、U相,V相,W相のコイル121aが、それぞれ集中巻き等により複数回巻装されている。これにより、それぞれのコイル121aに所定のタイミングで交互に駆動電流を供給することで、ステータ121の径方向内側に設けられたロータ122が、所定の回転方向に所定の駆動トルクで回転される。
ステータ121の径方向内側には、微小隙間(エアギャップ)を介してロータ(回転子)122が回転自在に設けられている。ロータ122は、複数の薄い鋼板(磁性体)を積層して略円柱状に形成されたロータ本体122aを備えており、その外周部分には、筒状の永久磁石122bが設けられている。ここで、永久磁石122bは、その周方向にN極,S極,・・・と交互に磁極が並ぶよう着磁されている。そして、永久磁石122bはロータ本体122aに対して、接着剤等により一体回転可能に強固に固定されている。
このように、本実施の形態に係るブラシレスモータ120は、ロータ本体122aの表面に永久磁石122bを固定したSPM(Surface Permanent Magnet)構造のブラシレスモータになっている。ただし、SPM構造のブラシレスモータに限らず、ロータ本体122aに複数の永久磁石を埋め込んだIPM(Interior Permanent Magnet)構造のブラシレスモータを採用することもできる。
また、筒状に形成された1つの永久磁石122bに換えて、ロータ本体122aの軸線と交差する方向に沿う断面が略円弧状に形成された複数の永久磁石を、ロータ本体122aの周方向に磁極が交互に並ぶよう等間隔で配置したものであっても良い。さらには、永久磁石122bの極数は、ブラシレスモータ120の仕様に応じて、2極あるいは4極以上等、任意に設定することができる。
ハウジング111の内部に収容される減速機構130は、図16に示されるように、略棒状に形成されたピニオンギヤ(第1ギヤ)131と、略円盤状に形成されたヘリカルギヤ(第2ギヤ)132とを備えている。
ここで、ピニオンギヤ131の軸線およびヘリカルギヤ132の軸線は互いに平行になっている。これにより、減速機構130では、互いの軸線が交差するウォームおよびウォームホイールを備えたウォーム減速機よりも、その体格をよりコンパクトにすることができる。
また、ピニオンギヤ131は減速機構付モータ110の入力側(駆動源側)に配置され、ヘリカルギヤ132は減速機構付モータ110の出力側(駆動対象物側)に配置されている。つまり、減速機構130は、歯数が少ないピニオンギヤ131の高速回転を、歯数が多いヘリカルギヤ132の低速回転に減速するようになっている。
ここで、ピニオンギヤ131の基端側は、ロータ本体122aの回転中心に圧入等により強固に固定されており、ピニオンギヤ131はロータ本体122aと一体回転するようになっている。つまり、ピニオンギヤ131は、減速機構付モータ110の駆動軸としての機能も備えており、ピニオンギヤ131自身を回転駆動するようになっている。つまり、ピニオンギヤ131は、本発明における回転軸を構成している。
また、ピニオンギヤ131の先端側は、ボールベアリング133によって回動自在に支持されている。さらには、ヘリカルギヤ132の回転中心には、出力軸134の基端側が圧入等により強固に固定されており、出力軸134はヘリカルギヤ132と一体回転するようになっている。
減速機構130を形成するピニオンギヤ131は金属製であって、図16ないし図19に示されるような形状になっている。具体的には、ピニオンギヤ131は、略円柱状に形成されたピニオン本体131aを有しており、その軸方向基端側がロータ本体122aに固定され、軸方向先端側がボールベアリング133に回動自在に支持されている。つまり、ピニオンギヤ131(ピニオン本体131a)の回転中心C11は、ロータ本体122aおよびボールベアリング133の回転中心に一致している。
ピニオン本体131aの軸方向に沿うヘリカルギヤ132との対向部分には、螺旋状歯131bが一体に設けられている。具体的には、螺旋状歯131bの軸方向長さは、ヘリカルギヤ132の軸方向長さよりも若干長い長さ寸法に設定されている。これにより螺旋状歯131bは、ヘリカルギヤ132に確実に噛み合うことができる。
そして、螺旋状歯131bは、ピニオンギヤ131の軸方向に螺旋状に連続して延びており、ピニオンギヤ131には、1つの螺旋状歯131bのみが設けられている。すなわち、ピニオンギヤ131の歯数は「1」に設定されている。
図18に示されるように、螺旋状歯131bは、ピニオンギヤ131の軸方向と直交する方向に沿う断面が円形となるように形成され、その直径寸法はφ1となっている。具体的には、本実施の形態では、φ1は5.45mmに設定されている。
そして、螺旋状歯131bの中心C21は、ピニオンギヤ131の回転中心C11に対して、所定距離L11の分だけ偏心(オフセット)されている。これにより、螺旋状歯131bの中心C21は、ピニオンギヤ131の回転に伴って、軌跡OC1を辿るようになっている。言い換えれば、軌跡OC1は螺旋状歯131bの基準円を形成している。
また、図18に示されるように、ピニオンギヤ131の回転中心C11から螺旋状歯131bの中心C21に向けて(図中下方に向けて)補助線AL1を引き、この補助線AL1をさらに螺旋状歯131bの表面まで延ばすと、補助線AL1と螺旋状歯131bの表面とが交差する。この交差点が、噛合凸部131cの頂点BP1となっている。
ここで、噛合凸部131cは、螺旋状歯131bの一部を形成する噛み合い部分であり、当該噛合凸部131cにおいてもピニオンギヤ131の軸方向に螺旋状に延びている。そして、噛合凸部131cは、ヘリカルギヤ132の隣り合う斜歯132c同士の間の噛合凹部132dに噛み合わされるようになっている。
噛合凸部131cは、螺旋状歯131bの一部を形成しており、ピニオンギヤ131の回転方向に沿って円弧形状に形成されている。これにより、噛合凸部131cの曲率半径R11は、φ1/2(≒2.72mm)となっている。
このように、噛合凸部131cは、螺旋状歯131bの頂点BP1寄りの部分に設けられ、その曲率中心は、螺旋状歯131bの中心C21と一致している。ここで、噛合凸部131cの曲率半径R11は、本発明における第1曲率半径を構成している。
そして、噛合凸部131cの頂点BP1は、ピニオンギヤ131の回転に伴って、図18に示されるピニオン本体131aの表面を形成する線上を辿るようになっている。これにより、ピニオンギヤ131の軸方向に沿う噛合凸部131cが、連続して次々と噛合凹部132dに噛み合わされていき、ひいては減速された状態でヘリカルギヤ132が回転される。
なお、図18においては、噛合凸部131cと噛合凹部132dとが互いに噛み合わされた状態を示している。
減速機構130を形成するヘリカルギヤ132はプラスチック製であって、図16ないし図19に示されるような形状になっている。具体的には、ヘリカルギヤ132は、略円盤状に形成されたギヤ本体132aを備えており、当該ギヤ本体132aの中心部分に、出力軸134の基端側が圧入等により強固に固定されている。また、ギヤ本体132aの外周部分には、出力軸134の軸方向に延びる筒状部132bが一体に設けられている。
筒状部132bの径方向外側には、筒状部132bの周方向に並ぶようにして、複数の斜歯132cが一体に設けられている。これらの斜歯132cは、ピニオンギヤ131の軸方向に対して所定角度で傾斜しており、これにより、螺旋状歯131bの回転に伴って、ヘリカルギヤ132は回転される。
ここで、ヘリカルギヤ132に設けられる斜歯132cの数は「40」に設定されている。すなわち、本実施の形態では、ピニオンギヤ131およびヘリカルギヤ132からなる減速機構130の減速比は「40」となっている。
図18に示されるように、隣り合う斜歯132c同士の間には、噛合凹部132dが設けられている。したがって、噛合凹部132dにおいても、斜歯132cと同様に、ピニオンギヤ131の軸方向に対して所定角度で傾斜している。そして、噛合凹部132dには、ピニオンギヤ131の噛合凸部131cが噛み合わされるようになっている。
噛合凹部132dは、ヘリカルギヤ132の回転方向に沿って略円弧形状に形成されている。そして、ヘリカルギヤ132の回転方向に沿う噛合凹部132dの中央には、円弧状底部(底部)132eが設けられている。円弧状底部132eは、噛合凹部132dの最も深い部分を形成しており、噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い状態において、噛合凸部131cの頂点BP1の部分と、噛合凹部132dの円弧状底部132eとの間には、所定の隙間S1が形成されている。
この隙間S1には、減速機構130の動作をスムーズにするための潤滑油G1(図中網掛け部分)が収容されている。つまり、隙間S1は、潤滑油G1を保持する潤滑油保持部として機能するようになっている。なお、潤滑油G1は、図19では図示を省略し、図18のみに図示している。
ここで、円弧状底部132eの曲率半径R21は、噛合凸部131cの曲率半径R11よりも小さい値に設定されている(R21<R11)。具体的には、本実施の形態では、曲率半径R21は2.5mmに設定されている。これにより、噛合凸部131cの頂点BP1が噛合凹部132dの円弧状底部132eに底付きするようなことが起きても、隙間S1に保持された潤滑油G1が押し出されて枯渇するようなことが無い。よって、減速機構130のスムーズな動作が長期に亘って保たれる。
また、噛合凹部132dは、一対の円弧状側壁部(側壁部)132fを備えている。これらの円弧状側壁部132fは、ヘリカルギヤ132の回転方向に沿う円弧状底部132eの両側に設けられ、円弧状底部132eの両側に滑らかに接続されている。すなわち、円弧状底部132eと一対の円弧状側壁部132fとの間には、段差等が何も形成されていない。これにより、噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い点EP1が、円弧状底部132eと円弧状側壁部132fとの間を行き来するようなことが起きても、減速機構130のスムーズな動作を阻害することが無い。
ここで、一対の円弧状側壁部132fの離間距離、つまり噛合凹部132dの溝幅は、図19の上段に示されるようにL21に設定されている。この離間距離L21は、螺旋状歯131bの直径寸法φ1よりも若干小さい寸法に設定されている(L21<φ1)。
さらに、一対の円弧状側壁部132fは、噛合凹部132dの径方向外側に向けて窪むように所定の曲率半径で形成されている。つまり、これらの円弧状側壁部132fは、円弧状の凹部になっている。そして、円弧状側壁部132fの曲率半径R31(図18参照)は、噛合凸部131cの曲率半径R11の2倍の大きさに設定されている(R31=2×R11)。具体的には、本実施の形態では、曲率半径R31は5.45mmに設定されている。ここで、円弧状側壁部132fの曲率半径R31は、本発明における第2曲率半径を構成している。
なお、本実施の形態においては、円弧状側壁部132fを、噛合凹部132dの径方向外側に向けて窪むように曲率半径R31で形成しているので、後述する実施の形態10の逆円弧状側壁部151(図24参照)に比して、噛合凸部131cを噛合凹部132dから外れ難くできるというメリットを有している。
それぞれの曲率半径R11ないしR31を纏めると、噛合凸部131cの曲率半径R11は2.72(=5.45÷2)mmになっており、円弧状底部132eの曲率半径R21は2.5mmになっており、円弧状側壁部132fの曲率半径R31は5.45mmになっている(R31>R11>R21)。
そして、本実施の形態では、上述のような寸法関係を採ることで、ピニオンギヤ131とヘリカルギヤ132との噛み合い条件が以下のように設定されている。つまり、噛合凸部131cが噛合凹部132dに対して最も深く噛み合わされた状態(図18に示される状態)において、噛合凸部131cの頂点BP1と噛合凹部132dの円弧状底部132eとの間に潤滑油G1を保持する隙間S1が形成され、かつ噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い点EP1が円弧状側壁部132f上に配置される。
ここで、図18および図19においては、円弧状底部132eと一対の円弧状側壁部132fとの境界部分を判り易くするために、当該境界部分に境界線BD1(一点鎖線)を施している。
次に、以上のように形成された減速機構130において、ピニオンギヤ131の回転中心C11とヘリカルギヤ132の回転中心C31(図16参照)との間の距離(芯間ピッチ)がばらついた場合における、噛み合い点EP1の変位に伴うバックラッシβ1および圧力角α1の変化について、図面を用いて詳細に説明する。
ここで、図20は、従前の技術と略同様の比較例を示しており、ピニオンギヤ131は本発明と同じものを採用し、ヘリカルギヤ1100については、一定の曲率半径R1の円弧形状に形成された噛合凹部1101を備えたものを採用している。なお、噛合凸部131cの曲率半径R11と、噛合凹部1101の曲率半径R1とは、略同じ大きさとなっている(R11≒R1)。
[芯間ピッチが±0の場合]
芯間ピッチのずれ量が0mmの場合には、図19の中段に示されるように、本発明における噛み合い点EP1は、円弧状側壁部132fの中央よりも少しだけ斜歯132cの歯先寄りの部分に配置されている。これに対し、図20の中段に示されるように、比較例における噛み合い点EP1においても、斜歯1102の歯先寄りの部分に配置されている。
芯間ピッチのずれ量が0mmの場合には、図19の中段に示されるように、本発明における噛み合い点EP1は、円弧状側壁部132fの中央よりも少しだけ斜歯132cの歯先寄りの部分に配置されている。これに対し、図20の中段に示されるように、比較例における噛み合い点EP1においても、斜歯1102の歯先寄りの部分に配置されている。
このときのバックラッシβ1は、図21に示されるように、本発明(実線)では中くらいよりも小さい値を示し、比較例(破線)では本発明よりも大きい(中くらいよりも大きい)値を示した。また、圧力角α1においては、図22に示されるように、本発明(実線)では中くらいの値を示し、比較例(破線)では本発明よりも小さい値を示した。
[芯間ピッチが-0.1mmの場合]
芯間ピッチのずれ量がマイナス側に0.1mmの場合には、図19の下段に示されるように、本発明における噛み合い点EP1は、円弧状側壁部132fの略中央部分に配置されている。これに対し、図20の下段に示されるように、比較例における噛み合い点EP1は、大きく変位して噛合凹部1101の最も深い部分寄りに配置されている。
芯間ピッチのずれ量がマイナス側に0.1mmの場合には、図19の下段に示されるように、本発明における噛み合い点EP1は、円弧状側壁部132fの略中央部分に配置されている。これに対し、図20の下段に示されるように、比較例における噛み合い点EP1は、大きく変位して噛合凹部1101の最も深い部分寄りに配置されている。
このときのバックラッシβ1は、図21に示されるように、本発明(実線)では小さい値を示し、比較例(破線)では本発明よりも大きい値を示した。また、圧力角α1においては、図22に示されるように、本発明(実線)では[芯間ピッチが±0の場合]と同様に中くらいの値を示し、比較例(破線)では本発明よりも大幅に大きい値(略2倍の大きさ)を示した。
[芯間ピッチが+0.1mmの場合]
芯間ピッチのずれ量がプラス側に0.1mmの場合には、図19の上段に示されるように、本発明における噛み合い点EP1は、芯間ピッチのずれ量が0mmの場合よりも、より斜歯132cの歯先に近い部分に配置されている。これに対し、図20の上段に示されるように、比較例における噛み合い点EP1は、斜歯1102の歯先部分に配置されている。
芯間ピッチのずれ量がプラス側に0.1mmの場合には、図19の上段に示されるように、本発明における噛み合い点EP1は、芯間ピッチのずれ量が0mmの場合よりも、より斜歯132cの歯先に近い部分に配置されている。これに対し、図20の上段に示されるように、比較例における噛み合い点EP1は、斜歯1102の歯先部分に配置されている。
このときのバックラッシβ1は、図21に示されるように、本発明(実線)では中くらいよりも大きい値を示し、比較例(破線)では本発明よりもさらに大きい値を示した。また、圧力角α1においては、図22に示されるように、本発明(実線)では[芯間ピッチが±0の場合]と同様に中くらいの値を示し、比較例(破線)では本発明よりも小さい値を示した。
このように、ピニオンギヤ131とヘリカルギヤ132との芯間ピッチがばらついた場合に、本発明における減速機構130では、従前の技術と略同様の比較例における減速機構に比して、バックラッシβ1が小さい値側で変化することが判った(図21参照)。
また、圧力角α1については、比較例における減速機構では、中くらいよりも小さい値から大きい値の間で大きくばらつくが、本発明における減速機構130では、中くらいの値で安定する(ばらつかない)ことが判った(図22参照)。
以上詳述したように、実施の形態8では、ピニオンギヤ131に、当該ピニオンギヤ131の回転方向に沿って曲率半径R11の円弧形状に形成された噛合凸部131cを設け、ヘリカルギヤ132に、噛合凸部131cが噛み合わされる噛合凹部132dを設け、噛合凹部132dは、ヘリカルギヤ132の回転方向に沿う噛合凹部132dの中央に設けられる円弧状底部132eと、ヘリカルギヤ132の回転方向に沿う円弧状底部132eの両側に設けられる一対の円弧状側壁部132fと、を備え、円弧状側壁部132fが、曲率半径R11よりも大きい曲率半径R31の円弧状の凹部になっている。
これにより、減速機構130を含む減速機構付モータ110の小型軽量化は勿論のこと、ピニオンギヤ131とヘリカルギヤ132との芯間ピッチがばらついても、圧力角α1のばらつきを抑えることができ、かつバックラッシβ1を小さい値側で変化させることが可能となる。
また、実施の形態8では、噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い状態で、噛合凸部131cと円弧状底部132eとの間に、潤滑油G1を保持する隙間S1が設けられているので、減速機構130(減速機構付モータ110)のスムーズな動作を長期に亘って保つことができる。
次に、本発明に係る複数の他の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態8と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
図23は実施の形態9を示す図18に対応した図を、図24は実施の形態10を示す図18に対応した図を、図25は実施の形態11を示す図18に対応した図を、図26は実施の形態8,10,11の歯径比率とバックラッシのばらつきとの関係を示すグラフを、図27は実施の形態8,10およびインボリュート歯車の歯径比率と圧力角のばらつきとの関係を示すグラフを、図28は実施の形態8,10,11およびインボリュート歯車の芯間ピッチのずれ量と圧力角の変化を示すグラフをそれぞれ示している。
[実施の形態9]
図23に示されるように、実施の形態9の減速機構140では、実施の形態8に比して、ヘリカルギヤ132に設けられる噛合凹部132dの形状のみが異なっている。実施の形態8の減速機構130(図18参照)では、噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い状態で、噛合凸部131cと円弧状底部132eとの間に、潤滑油G1を保持する隙間S1を形成していた。これに対し、実施の形態9では、噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い状態で、噛合凸部131cと円弧状底部132eとの間に形成される隙間S1を狭くする(部分的に埋める)肉盛部141を設けている。
図23に示されるように、実施の形態9の減速機構140では、実施の形態8に比して、ヘリカルギヤ132に設けられる噛合凹部132dの形状のみが異なっている。実施の形態8の減速機構130(図18参照)では、噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い状態で、噛合凸部131cと円弧状底部132eとの間に、潤滑油G1を保持する隙間S1を形成していた。これに対し、実施の形態9では、噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い状態で、噛合凸部131cと円弧状底部132eとの間に形成される隙間S1を狭くする(部分的に埋める)肉盛部141を設けている。
具体的には、肉盛部141は、図23に示されるように、円弧状底部132eの最も深い部分から厚み寸法D1の分だけ隙間S1を狭くしており、かつその表面は平坦面SF1になっている。ただし、肉盛部141の厚み寸法D1の設定は、減速機構140の作動時において、噛合凸部131cと肉盛部141の平坦面SF1とが接触しないように設定する。これにより、噛合凸部131cと平坦面SF1との間の微小な隙間S1に、潤滑油(図示せず)を保持することができる。
以上のように形成した実施の形態9においても、実施の形態8と略同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態9では、斜歯132cの歯元の強度を高めることが可能となり、ひいては斜歯132cの変形を抑えてより高トルクの伝達が可能となる。
[実施の形態10]
図24に示されるように、実施の形態10の減速機構150では、実施の形態8に比して、ヘリカルギヤ132に設けられる噛合凹部132dの形状のみが異なっている。実施の形態8の減速機構130(図18参照)では、噛合凹部132dの径方向外側に向けて窪むように、曲率半径R31の円弧状側壁部132fを設けていた。つまり、実施の形態8では、円弧状側壁部132fが円弧状の凹部になっていた。これに対し、実施の形態10では、ヘリカルギヤ132の回転方向に沿う円弧状底部132eの両側に、一対の逆円弧状側壁部(側壁部)151を設けている。
図24に示されるように、実施の形態10の減速機構150では、実施の形態8に比して、ヘリカルギヤ132に設けられる噛合凹部132dの形状のみが異なっている。実施の形態8の減速機構130(図18参照)では、噛合凹部132dの径方向外側に向けて窪むように、曲率半径R31の円弧状側壁部132fを設けていた。つまり、実施の形態8では、円弧状側壁部132fが円弧状の凹部になっていた。これに対し、実施の形態10では、ヘリカルギヤ132の回転方向に沿う円弧状底部132eの両側に、一対の逆円弧状側壁部(側壁部)151を設けている。
具体的には、逆円弧状側壁部151は、噛合凹部132dの径方向内側に向けて突出するように曲率半径R41で形成されている。つまり、これらの逆円弧状側壁部151は、円弧状の凸部になっている。なお、噛合凸部131cと円弧状底部132eとの間には、実施の形態8と同様に、潤滑油(図示せず)が設けられている。
ここで、逆円弧状側壁部151の曲率半径R41は、噛合凸部131cの曲率半径R11の2倍の大きさに設定されている(R41=2×R11)。つまり、実施の形態8における円弧状側壁部132fの曲率半径R31と等しくなっている(R41=R31)。この逆円弧状側壁部151の曲率半径R41は、本発明における第2曲率半径を構成している。
以上のように形成した実施の形態10においても、実施の形態8と略同様の作用効果を奏することができる。ここで、実施の形態10においても、図23の実施の形態9に示されるように、噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い状態で、噛合凸部131cと円弧状底部132eとの間に形成される隙間S1を狭くする肉盛部を設けることができる。
[実施の形態11]
図25に示されるように、実施の形態11の減速機構160では、実施の形態8に比して、ヘリカルギヤ132に設けられる噛合凹部132dの形状のみが異なっている。実施の形態8の減速機構130(図18参照)では、噛合凹部132dの径方向外側に向けて窪むように、曲率半径R31の円弧状側壁部132fを設けていた。これに対し、実施の形態11では、ヘリカルギヤ132の回転方向に沿う円弧状底部132eの両側に、円弧状底部132eから真っ直ぐに延びる平面からなる一対の平面状側壁部(側壁部)161を設けている。
図25に示されるように、実施の形態11の減速機構160では、実施の形態8に比して、ヘリカルギヤ132に設けられる噛合凹部132dの形状のみが異なっている。実施の形態8の減速機構130(図18参照)では、噛合凹部132dの径方向外側に向けて窪むように、曲率半径R31の円弧状側壁部132fを設けていた。これに対し、実施の形態11では、ヘリカルギヤ132の回転方向に沿う円弧状底部132eの両側に、円弧状底部132eから真っ直ぐに延びる平面からなる一対の平面状側壁部(側壁部)161を設けている。
具体的には、一対の平面状側壁部161の傾斜角度は、斜歯132cの歯先の中央部を通る線分LN1を中心に、それぞれ鏡像対称となるよう30°の傾斜角度で傾斜されている。なお、噛合凸部131cと円弧状底部132eとの間には、実施の形態8と同様に、潤滑油(図示せず)が設けられている。
以上のように形成した実施の形態11においても、実施の形態8と略同様の作用効果を奏することができる。ここで、実施の形態11においても、図23の実施の形態9に示されるように、噛合凸部131cと噛合凹部132dとの噛み合い状態で、噛合凸部131cと円弧状底部132eとの間に形成される隙間S1を狭くする肉盛部を設けることができる。
ここで、実施の形態8の減速機構130(図18参照),実施の形態10の減速機構150(図24参照)および実施の形態11の減速機構160(図25参照)のそれぞれの種々の特性について、図26ないし図28を用いて比較しつつ説明する。
図26は、歯径比率とバックラッシのばらつき[mm]との関係を示すグラフであって、ここで言う歯径比率とは、噛合凸部131cの曲率半径R11と円弧状側壁部132fの曲率半径R31との比率を示している。したがって、上述した実施の形態8および実施の形態10においては、歯径比率は「2」(2倍)となる。
図26に示されるように、一点鎖線で示した「実施の形態11」では、噛み合い点EP1(図25参照)の部分が直線状になっており、歯径比率とは関係無く、バックラッシのばらつきは、略中くらいの値で一定値を示している。実線で示した「実施の形態8」では、歯径比率が「2」以下になると、バックラッシのばらつきが大きくなることが判った。これに対し、破線で示した「実施の形態10」では、歯径比率の大きさに関わらず、バックラッシのばらつきは、略中くらいの値の近辺で安定していることが判った。すなわち、「実施の形態10」の方が、「実施の形態8」に比して、バックラッシのばらつきを抑える点において、より良い効果が得られることが判った。
以上のような「バックラッシ」の観点からは、歯径比率は小さくとも概ね「2」程度とするのが望ましいことが判った。すなわち、円弧状側壁部132fの曲率半径R31および逆円弧状側壁部151の曲率半径R41は、いずれも少なくとも噛合凸部131cの曲率半径R11の2倍の大きさに設定するのが望ましい。
図27は、歯径比率と圧力角のばらつき[°]との関係を示すグラフであって、「実施の形態11」においては、噛み合い点EP1(図25参照)の部分が直線状であるため、圧力角にばらつきは生じない。よって、図27には「実施の形態11」のグラフを記載していない。その一方で、参考のために、既存のインボリュート歯車の特性を記載している。
二点鎖線で示されるように、インボリュート歯車においては、その特性上、圧力角にばらつきが生じたとしても、極小さい角度範囲でばらつくことになる。これに対し、実線で示した「実施の形態8」では、歯径比率が「2」以下になると、圧力角のばらつきが急激に大きくなることが判った。なお、「実施の形態8」において歯径比率が「2」の場合の圧力角のばらつきは、製品として十分に許容し得るものである。一方、破線で示した「実施の形態10」では、歯径比率が「2」の場合において、「実施の形態8」の略1/2の圧力角のばらつきに抑えられていることが判った。すなわち、「実施の形態10」の方が、「実施の形態8」に比して、圧力角のばらつきを抑える点においても、より良い効果が得られることが判った。
以上のような「圧力角」の観点からも、歯径比率は小さくとも概ね「2」程度とするのが望ましいことが判った。すなわち、円弧状側壁部132fの曲率半径R31および逆円弧状側壁部151の曲率半径R41は、いずれも少なくとも噛合凸部131cの曲率半径R11の2倍の大きさに設定するのが望ましい。
ここで、図20に示される比較例を図27にプロットすると、星印の部分になる。つまり、歯径比率は略「1」であって、圧力角のばらつきは、図27に記載した範囲において、最も大きい値となった。
図28は、芯間ピッチのずれ量[mm]と圧力角[°]の関係を示すグラフであって、これを見ると、「実施の形態10」が、参考で示した既存のインボリュート歯車(二点鎖線)と同様の特性になり、これと正反対の特性になるのが「実施の形態8」であることが判った。なお、「実施の形態11」においては、噛み合い点EP1(図25参照)の部分が直線状であるため、圧力角は一定の値となる。
以上のような芯間ピッチのずれ量と圧力角との関係から、互いに正反対の特性になる「実施の形態8」と「実施の形態10」とを、必要とされる減速機構の特性や、当該減速機構の使い方等に応じて、適宜選択して適用可能となる。言い換えれば、減速機構のバリエーションを容易に増やすことが可能となる。なお、これらの略中間のような特性を示す「実施の形態11」においても、減速機構のバリエーションに加えることができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。上記各実施の形態では、減速機構130,140,150,160(減速機構付モータ110)を、車両に搭載されるワイパ装置の駆動源に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、パワーウィンドウ装置,サンルーフ装置,シートリフター装置等の他の駆動源にも適用することができる。
さらに、上記各実施の形態では、減速機構130,140,150,160をブラシレスモータ120で駆動する減速機構付モータ110を示したが、本発明はこれに限らず、ブラシレスモータ120に換えてブラシ付きモータを採用して、当該ブラシ付きモータで減速機構130,140,150,160を駆動させることもできる。
その他、上記各実施の形態における各構成要素の材質,形状,寸法,数,設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記各実施の形態に限定されない。
以下、本発明の実施の形態12について、図面を用いて詳細に説明する。
図29は減速機構付モータをコネクタ接続部側から見た斜視図を、図30は減速機構付モータを出力軸側から見た斜視図を、図31は減速機構付モータの内部構造を説明する分解斜視図を、図32は減速機構付モータの内部構造を説明する断面図を、図33(a),(b)はギヤケースを単体で示す斜視図を、図34はギヤケースの製造手順を説明する説明図を、図35はセンサ基板の詳細を説明する拡大断面図を、図36はブラシレスモータの拡大断面図を、図37は図36のA2-A2線に沿う断面図を、図38は減速機構の詳細を説明する斜視図をそれぞれ示している。
図29および図30に示される減速機構付モータ210は、例えば、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置(図示せず)の駆動源に用いられるものである。より具体的には、減速機構付モータ210は、フロントガラス(図示せず)の前方側に配置され、かつフロントガラス上に揺動自在に設けられたワイパ部材(図示せず)を、所定の払拭範囲(下反転位置と上反転位置との間)で揺動させるようになっている。
減速機構付モータ210は、その外郭を形成するハウジング211を備えている。ハウジング211の内部には、図31および図32に示されるように、ブラシレスモータ(モータ部)220および減速機構(減速機構部)230が回転自在に収容されている。また、ハウジング211の内部には、ロータ222およびヘリカルギヤ232の回転状態を検出するセンサ基板240が収容されている。ここで、ハウジング211は、アルミダイキャスト製のギヤケース212およびプラスチック製のカバー部材213を備えている。
図29ないし図33に示されるように、ギヤケース212は、溶融されたアルミニウム材料を射出成形することで、略お椀型形状に形成されている。具体的には、ギヤケース212は、底壁部212aと、その周囲に一体に設けられた側壁部212bと、ギヤケース212の開口側(図32中上側)に設けられたケースフランジ212cと、を備えている。
底壁部212aの略中央部分には、出力軸233を回転自在に支持する筒状のボス部(支持筒部)212dが一体に設けられている。ボス部212dの軸方向に沿う長さ寸法は、側壁部212bの高さ寸法よりも若干大きい寸法に設定され、ボス部212dの軸方向中央寄りの部分が、底壁部212aに固定されている。これにより、ボス部212dの長手方向一側を形成する第1筒部212d1が、底壁部212aからギヤケース212の外側に突出され、ボス部212dの長手方向他側を形成する第2筒部212d2が、底壁部212aからギヤケース212の内側に突出されている。
したがって、ボス部212dの軸方向長さが十分に確保されて、減速機構付モータ210の作動時における出力軸233の「ブレ」が効果的に抑えられるようになっている。また、ボス部212dの第2筒部212d2をギヤケース212の内側に突出させたことで、ギヤケース212の厚み寸法T2(図32参照)が厚くなるのを抑制している。
図33に示されるように、ボス部212dの軸方向一側および軸方向他側には、ボス部212dの底壁部212aに対する固定強度を高めるために、それぞれ複数の第1補強リブRB12および第2補強リブRB22が設けられている。より具体的には、第1補強リブRB12は、ボス部212dにおける第1筒部212d1側の外周に配置され、第2補強リブRB22は、ボス部212dにおける第2筒部212d2側の外周に配置されている。また、第1,第2補強リブRB12,RB22は、ボス部212dの周囲に等間隔(45°間隔)でそれぞれ8個ずつ設けられている。
このように、複数の第1補強リブRB12は、ボス部212dの第1筒部212d1と底壁部212aとの間で、かつギヤケース212の外部に設けられている。また、複数の第2補強リブRB22は、ボス部212dの第2筒部212d2と底壁部212aとの間で、かつギヤケース212の内部に設けられている。
複数の第1,第2補強リブRB12,RB22は、それぞれ略三角形形状に形成され、ボス部212dと底壁部212aとの間に突っ張るようにして、それぞれに一体に設けられている。これにより、図32に示されるように、比較的薄肉の底壁部212aに対して、十分な固定強度でボス部212dが固定され、ギヤケース212の小型軽量化を実現している。
ここで、第1補強リブRB12および第2補強リブRB22は、ボス部212dの周方向に対してそれぞれ同じ位置に配置されている(図32参照)。ただし、ギヤケース212の仕様等によっては、第1,第2補強リブRB12,RB22を、ボス部212dの周方向に対して、それぞれ異なる位置に配置することもできる。
また、減速機構付モータ210の作動時において、出力軸233に抉るような反力が掛かる場合等には、図32の揺動中心P2を中心に、出力軸233がボス部212dに対して破線矢印SW2のように揺動するようになる。このとき、揺動中心P2の近傍には底壁部212aが設けられているので、ボス部212dを傾斜させようとする反力を、第1,第2補強リブRB12,RB22のそれぞれにバランス良く逃がすことができる。したがって、ボス部212dと底壁部212aとの連結部分に応力が集中して、亀裂等が発生することが抑えられる。
ここで、ギヤケース212は、図34に示される射出成形装置250により製造される。具体的には、射出成形装置250は、下金型251および上金型252を備えている。下金型251は、射出成形装置250の基台(図示せず)に固定される固定金型であって、ギヤケース212の外側を形作るものである。一方、上金型252は、射出成形装置250の昇降機構(図示せず)により昇降される移動金型であって、ギヤケース212の内側を形作るものである。
そして、図34に示されるように、昇降機構を作動させて上金型252を下金型251に突き合わせることで、上下金型251,252の内部にキャビティCA2が形成される。また、上金型252には、溶融されたアルミニウム材料(溶融材料)をキャビティCA2に供給するディスペンサDS2が設けられている。具体的には、ディスペンサDS2は、上金型252の供給通路252aに対して溶融材料を所定圧で圧送し、これにより供給通路252aに接続されたキャビティCA2に、溶融材料が充填される。
このとき、溶融材料は、図中矢印M12およびM22に示されるように、キャビティCA2に満遍なく充填されていく。そして、特に、ギヤケース212の形状が複雑な部分、つまりボス部212dおよび複数の第1,第2補強リブRB12,RB22(図33参照)を形成する部分では、図中矢印M22に示されるように、溶融材料はキャビティCA2の上下方向に分岐される。
ここで、本実施の形態では、従前のリブに比して、第1,第2補強リブRB12,RB22のボス部212dの軸方向に沿う長さ寸法がそれぞれ短くなっている。これにより、ボス部212dおよび第1,第2補強リブRB12,RB22を形成する部分に、溶融材料が効率良くかつ満遍なく行き渡るようになっている。言い換えれば、本実施の形態におけるギヤケース212の形状は、「湯流れ」を良好にし得る形状となっている。したがって、「鋳巣」や「ショートショット」等の発生を確実に抑えることができ、ひいては歩留まりを良くして量産性を向上させることが可能となっている。
また、図32に示されるように、ボス部212dの径方向内側には、所謂「メタル」と呼ばれる筒状の軸受部材212eが装着されている。これにより出力軸233は、ボス部212dに対してがたつくこと無くスムーズに回転可能となっている。
また、底壁部212aのボス部212dから偏心した位置には、軸受部材収容部212fが一体に設けられている。軸受部材収容部212fは、有底筒状に形成され、かつ底壁部212aからギヤケース212の外側に突出されている。そして、軸受部材収容部212fの内部には、ピニオンギヤ231の先端側を回転自在に支持する第1ボールベアリングBR12が収容されている。
さらに、ボス部212dと出力軸233との間には、止め輪212gが設けられている。これにより、出力軸233がボス部212dの軸方向にがたつくことが抑えられて、減速機構付モータ210の静粛性が確保されている。
ハウジング211を形成するカバー部材213は、溶融されたプラスチック材料を射出成形して形成され、略平板状に形成された基板保持部213aと、略有底筒状に形成されたモータ収容部213bと、を備えている。また、カバー部材213の周囲にはカバーフランジ213cが一体に設けられ、当該カバーフランジ213cは、Oリング等のシール部材(図示せず)を介して、ケースフランジ212cに突き当てられている。これにより、ハウジング211内への雨水等の進入が防止される。
基板保持部213aは、カバー部材213をギヤケース212に装着した状態で、出力軸233の軸方向からギヤケース212のボス部212dと対向している。そして、基板保持部213aの内側には、複数の固定ねじ(図示せず)によりセンサ基板240が固定されている。すなわち、基板保持部213aは、複数の固定ねじを介してセンサ基板240を保持している。
また、基板保持部213aには、車両側の外部コネクタ(図示せず)が接続されるコネクタ接続部213dが一体に設けられている。コネクタ接続部213dの内側には、複数のターミナル部材213e(図32では2つのみ示す)の一端側が露出されている。そして、これらのターミナル部材213eの他端側は、センサ基板240に電気的に接続されている。
なお、複数のターミナル部材213eのうちの一部は、ブラシレスモータ220に駆動電流を供給するものであり、その他のターミナル部材213eは、減速機構付モータ210の動作状態を示す信号を、外部コネクタを介して車載コントローラ(図示せず)に送出するようになっている。これにより、減速機構付モータ210は、車載コントローラにより制御されて、出力軸233の先端部に固定されたワイパ部材が、フロントガラス上の所定の払拭範囲で揺動される。
センサ基板240には、さらに、複数のモータ用ターミナル部材213fの一端側が電気的に接続され、これらのモータ用ターミナル部材213fの他端側は、ブラシレスモータ220に電気的に接続されている。具体的には、モータ用ターミナル部材213fは、ブラシレスモータ220のU相,V相,W相コイル221bのそれぞれに対応させて3つ設けられている(図35参照)。
また、図31に示されるように、センサ基板240には、3つのホールIC241と、1つのMRセンサ242とがそれぞれ実装されている。3つのホールIC241は、センサ基板240の表面(一側面)240aに実装され、1つのMRセンサ242は、センサ基板240の裏面(他側面)240bに実装されている。
より具体的には、3つのホールIC241は、表面240aの縁部分の近傍に所定間隔で並んで設けられ、ロータ222に設けられた第1センサマグネットMG12に対して、ピニオンギヤ231の軸方向から対向している。ここで、ロータ222はピニオンギヤ231に固定されており、言い換えれば、第1センサマグネットMG12は、ロータ222を介してピニオンギヤ231に設けられている。このようにして、3つのホールIC241は、第1センサマグネットMG12に対して、それぞれ同じ離間距離t22(図35参照)となる部分に配置されている。
一方、MRセンサ242は、裏面240bの略中央部分に配置され、ヘリカルギヤ232の回転中心に設けられた第2センサマグネットMG22に対して、ピニオンギヤ231の軸方向から対向している。なお、図35に示されるように、MRセンサ242と第2センサマグネットMG22との離間距離t12は、3つのホールIC241と第1センサマグネットMG12との離間距離t22と略同じ距離となっている(t12≒t22)。つまり、センサ基板240は、減速機構付モータ210を組み立てた状態で、第1センサマグネットMG12と第2センサマグネットMG22との間に設けられている。
そして、これらのホールIC241およびMRセンサ242は、第1センサマグネットMG12および第2センサマグネットMG22の回転に伴う磁束の変化を捉えて、車載コントローラに矩形波(パルス信号)を送出するようになっている。
これにより、車載コントローラは、ホールIC241およびMRセンサ242からのパルス信号の出現回数や出現タイミングを計ることで、ブラシレスモータ220(ピニオンギヤ231)の回転状態(回転速度や回転方向等)を把握して、それに基づいてブラシレスモータ220を制御する。これに加えて、車載コントローラは、出力軸233の回転状態(ワイパ部材のフロントガラスに対する位置等)も把握して、それに基づきブラシレスモータ220を制御するようになっている。
なお、MRセンサ242が送出する信号は、階段状の信号や正弦波等でも良い。
モータ収容部213bは、カバー部材213をギヤケース212に装着した状態で、ギヤケース212側とは反対側(図32中上側)に突出されている。また、モータ収容部213bは、カバー部材213をギヤケース212に装着した状態で、ギヤケース212の軸受部材収容部212fと対向している。そして、モータ収容部213bの内側には、ブラシレスモータ220のステータコア(固定子)221が固定されている。
また、モータ収容部213bの中央部分には軸受保持筒213gが設けられ、この軸受保持筒213gは、ロータ222の径方向内側に配置されている。この軸受保持筒213gの内部には、ピニオンギヤ231の基端側を回転自在に支持する第2ボールベアリングBR22が収容されている。
モータ収容部213bに収容されるブラシレスモータ220は、図31,図32,図36および図37に示されるように、環状のステータコア221を備えている。そして、ステータコア221は、モータ収容部213bの内部に、回り止めされた状態(詳細図示せず)で固定されている。
ステータコア221は、複数の薄い鋼板(磁性体)を積層して形成され、その径方向内側には複数のティース221aが設けられている。ここで、本実施の形態においては、12個のティース221a(12個のスロット)が設けられている。そして、これらのティース221aには、U相,V相,W相のコイル221bが、それぞれ集中巻によって所定回数巻装されている。
これにより、複数のスロット間を跨ぐようにしてコイルが巻装される分布巻に比して、ステータコア221の軸方向寸法が増大することが効果的に抑えられている。すなわち、本実施の形態では、集中巻のブラシレスモータ220を採用することで、当該ブラシレスモータ220の小型化(薄型化)を実現している。
そして、U相,V相,W相のコイル221bに対して、所定のタイミングで交互に駆動電流を供給することで、ステータコア221の径方向内側に設けられたロータ222が、所定の回転方向に所定の駆動トルクで回転される。
ステータコア221の径方向内側には、微小隙間(エアギャップ)を介してロータ(回転子)222が回転自在に設けられている。ロータ222は、ピニオンギヤ231を回転させるものであり、鋼板(磁性体)をプレス加工等することで、断面が略U字形状に形成されたロータ本体222aを備えている。そして、ロータ本体222aの径方向外側には、略筒状に形成された第1センサマグネット(永久磁石)MG12が設けられている。
ここで、第1センサマグネットMG12は、上述のようにブラシレスモータ220の回転状態を検出するために用いられ、かつロータ222の回転駆動のためにも用いられている。つまり、第1センサマグネットMG12は、センサ用および回転駆動用の双方の機能を兼ね備えた永久磁石となっている。そして、第1センサマグネットMG12は、その周方向にN極,S極,・・・と交互に磁極が並ぶよう着磁されており、第1センサマグネットMG12は、ロータ本体222aに対して、接着剤等により一体回転可能に強固に固定されている。
このように、本実施の形態に係るブラシレスモータ220は、ロータ本体222aの径方向外側の表面に、永久磁石(第1センサマグネットMG12)を固定したSPM(Surface Permanent Magnet)構造のブラシレスモータを採用している。ここで、第1センサマグネットMG12の極数は、ブラシレスモータ220の仕様に応じて、2極あるいは4極以上等、任意に設定することができる。
また、ロータ222を形成するロータ本体222aの径方向内側には、ピニオンギヤ231を回転自在に支持する第2ボールベアリングBR22が設けられている。これにより、図36に示されるように、第2ボールベアリングBR22は、ロータ222の高さ寸法H2の範囲内で、かつロータ222の径方向寸法D2の範囲内に配置されている。すなわち、ロータ本体222aを径方向外側から見たときに、第2ボールベアリングBR22はロータ本体222aに隠される。
したがって、ブラシレスモータ220の軸方向寸法を詰めることができ、ひいては減速機構付モータ210の出力軸233の軸方向に沿う寸法増大が抑えられて、減速機構付モータ210の小型化を実現している。
ギヤケース212の内部に回転自在に収容される減速機構230は、図31,図32および図38に示されるように、略棒状に形成されたピニオンギヤ(第1ギヤ)231と、略円盤状に形成されたヘリカルギヤ(第2ギヤ)232とを備えている。ここで、ピニオンギヤ231の軸線およびヘリカルギヤ232の軸線は互いに平行となっている。つまり、ピニオンギヤ231と出力軸233とは、互いに平行となっている。これにより、減速機構230では、互いの軸線が交差するウォームおよびウォームホイールを備えたウォーム減速機よりも、その体格をよりコンパクトにすることができる。
また、ピニオンギヤ231は減速機構付モータ210の入力側(駆動源側)に配置され、ヘリカルギヤ232は減速機構付モータ210の出力側(駆動対象物側)に配置されている。すなわち、減速機構230は、歯数が少ないピニオンギヤ231の高速回転を、歯数が多いヘリカルギヤ232の低速回転に減速するようになっている。よって、ヘリカルギヤ232は、ピニオンギヤ231よりも低速で回転される。
ここで、ピニオンギヤ231の基端側(軸方向端部)は、ロータ本体222aおよび第2ボールベアリングBR22の中心部分に圧入等により強固に固定されており、ピニオンギヤ231はロータ222と一体回転するようになっている。つまり、ピニオンギヤ231は、減速機構付モータ210の回転軸としての機能も有している。また、ピニオンギヤ231の先端側は、第1ボールベアリングBR12の中心部分に圧入等により強固に固定されている。
減速機構230を形成するピニオンギヤ231は金属製であり、図32および図38に示されるような形状をなしている。具体的には、ピニオンギヤ231の周囲には、螺旋状歯(歯)231aが一体に設けられ、当該螺旋状歯231aの軸方向長さは、ヘリカルギヤ232の軸方向長さよりも若干長い長さ寸法に設定されている。これにより螺旋状歯231aは、ヘリカルギヤ232に確実に噛み合わせられる。
螺旋状歯231aは、ピニオンギヤ231の軸方向に螺旋状に連続して延びており、ピニオンギヤ231には、1つの螺旋状歯231aのみが設けられている。すなわち、ピニオンギヤ231の歯数は「1」に設定されている。そして、螺旋状歯231aは、ピニオンギヤ231の軸方向と直交する方向に沿う断面が円形となるように形成され、ヘリカルギヤ232の噛合凹部232cに入り込む(噛み合う)ようになっている。
減速機構230を形成するヘリカルギヤ232はプラスチック製であり、図32および図38に示されるような形状をなしている。具体的には、ヘリカルギヤ232は、略円盤状に形成されたギヤ本体232aを備えており、当該ギヤ本体232aの回転中心に、出力軸233の基端側が圧入等により強固に固定されている。これにより、出力軸233は、ヘリカルギヤ232と一体回転するようになっている。
また、ギヤ本体232aのセンサ基板240側(図32中上側)には、出力軸233の軸方向に浅く窪んだ第1凹部232a1が設けられている。第1凹部232a1の中心部分には、第2センサマグネットMG22が固定されている。そして、第1凹部232a1の深さ寸法は、第2センサマグネットMG22の厚み寸法よりも若干大きくなっており、これによりヘリカルギヤ232を径方向外側から見たときに、第2センサマグネットMG22はヘリカルギヤ232により隠される。これによっても、減速機構付モータ210の小型化を実現している。
一方、ギヤ本体232aのセンサ基板240側とは反対側、つまりギヤ本体232aの底壁部212aとの対向部分(図32中下側)には、出力軸233の軸方向に深く窪んだ第2凹部232a2が形成されている。第2凹部232a2の深さ寸法は、第1凹部232a1の深さ寸法よりも深くなっている。そして、第2凹部232a2の内部には、図32に示されるように、ボス部212dの第2筒部212d2および複数の第2補強リブRB22が入り込んでいる。これによっても、減速機構付モータ210の小型化を実現している。
また、ギヤ本体232aの外周部分には、当該ギヤ本体232aの周方向に並ぶようにして、複数の斜歯232bが一体に設けられている。これらの斜歯232bは、ピニオンギヤ231の軸方向に対して所定角度で傾斜され、これにより、螺旋状歯231aの回転に伴いヘリカルギヤ232は回転される。具体的には、隣り合う斜歯232b同士の間に噛合凹部232cが設けられ、当該噛合凹部232cに螺旋状歯231aが入り込んで噛み合わされている。なお、噛合凹部232cにおいても、出力軸233の軸方向と直交する方向に沿う断面が、円形(略円弧状)に形成されている。
ここで、ヘリカルギヤ232に設けられる斜歯232b(噛合凹部232c)の数は「40」となっている。すなわち、本実施の形態では、ピニオンギヤ231およびヘリカルギヤ232からなる減速機構230の減速比は「40」に設定されている。
以上詳述したように、本実施の形態によれば、出力軸233を回転自在に支持するボス部212dの長手方向一側および長手方向他側を、ギヤケース212の外側および内側にそれぞれ突出させ、ボス部212dの長手方向一側を形成する第1筒部212d1と底壁部212aとの間およびボス部212dの長手方向他側を形成する第2筒部212d2と底壁部212aとの間のそれぞれに、ボス部212dの底壁部212aに対する固定強度を高める第1,第2補強リブRB12,RB22をそれぞれ設けた。
したがって、ギヤケース212の強度を低下させること無く、ボス部212dがギヤケース212の底壁部212aからギヤケース212の外側に向けて大きく突出されることが抑えられる。よって、減速機構付モータ210の出力軸233の軸方向に沿う厚み寸法を詰めることが可能となり、ひいては減速機構付モータ210の汎用性を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態によれば、ピニオンギヤ231および出力軸233が互いに平行に設けられ、ヘリカルギヤ232の底壁部212aとの対向部分に、出力軸233の軸方向に窪んだ第2凹部232a2が設けられ、当該第2凹部232a2に第2補強リブRB22が入り込んでいる。
したがって、これによっても減速機構付モータ210の出力軸233の軸方向に沿う厚み寸法を詰めることが可能となり、ひいては減速機構付モータ210の汎用性を向上させることが可能となる。
さらに、本実施の形態によれば、減速機構230を形成するピニオンギヤ231は、1つの螺旋状歯231aのみを備えているので、複数の歯部を備えたものに比して、減速比を大きくすることができる。
したがって、小型のブラシレスモータ220を採用することができ、ひいては減速機構付モータ210をより小型化することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、ピニオンギヤ231の軸方向端部に、ピニオンギヤ231を回転させるロータ222が設けられ、ロータ222の径方向内側に、ピニオンギヤ231を回転自在に支持する第2ボールベアリングBR22が設けられている。
これにより、第2ボールベアリングBR22を、ロータ222の径方向内側に隠すようにして配置することができ、ブラシレスモータ220の軸方向寸法を詰めることが可能となる。
さらに、本実施の形態によれば、ピニオンギヤ231およびヘリカルギヤ232に、第1センサマグネットMG12および第2センサマグネットMG22がそれぞれ設けられ、第1センサマグネットMG12と第2センサマグネットMG22との間に、センサ基板240が設けられ、センサ基板240の表面240aに、ピニオンギヤ231の軸方向から第1センサマグネットMG12に対向する3つのホールIC241が設けられ、センサ基板240の裏面240bに、ピニオンギヤ231の軸方向から第2センサマグネットMG22に対向する1つのMRセンサ242が設けられている。
これにより、3つのホールIC241を、第1センサマグネットMG12に対して、それぞれ同じ離間距離t22となる部分に配置できる。したがって、3つのホールIC241をそれぞれ同じ条件で確実に作動させることが可能となり、ひいては車載コントローラに、ピニオンギヤ231の回転状態を精度良く検出させることが可能となる。
また、3つのホールIC241と1つのMRセンサ242とを、同じセンサ基板240の表面240aおよび裏面240bのそれぞれに実装できるので、ハウジング211の内部に複数のセンサ基板を設けずに済む。よって、部品点数の増加が抑えられて、減速機構付モータ210をさらに小型軽量化することができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態では、減速機構付モータ210を、車両に搭載されるワイパ装置の駆動源に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、パワーウィンドウ装置やサンルーフ装置等の他の駆動源にも適用することができる。
また、上記実施の形態では、ブラシレスモータ220を備えた減速機構付モータ210を示したが、本発明はこれに限らず、ブラシ付きモータをモータ部として採用しても良い。
その他、上記実施の形態における各構成要素の材質,形状,寸法,数,設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記実施の形態に限定されない。
減速機構および減速機構付モータは、例えば、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置やパワーウィンドウ装置等の駆動源に用いられる。
Claims (22)
- 第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構であって、
前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの軸方向に螺旋状に延びる1つの第1歯部と、
前記第1歯部に設けられ、前記第1ギヤの軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、かつ前記第1ギヤの回転中心から偏心した位置に曲率中心が設けられた噛合凸部と、
前記第2ギヤに設けられ、前記第1ギヤの軸方向に対して傾斜され、かつ前記第2ギヤの周方向に並べられた複数の第2歯部と、
隣り合う前記第2歯部同士の間に設けられ、前記第1ギヤの軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、前記噛合凸部が噛み合わせられる噛合凹部と、
を有する、
減速機構。 - 請求項1記載の減速機構において、
前記第1ギヤおよび前記第2ギヤの減速比が、
前記噛合凸部の曲率中心と前記第1ギヤの回転中心との間の第1距離と、前記噛合凹部の曲率中心と前記第2ギヤの回転中心との間の第2距離との比に等しくなっている、
減速機構。 - 請求項1記載の減速機構において、
前記第1歯部は、
前記第1ギヤの径方向外側の端部において、前記噛合凸部に設けられた頂点と、
前記噛合凸部の曲率中心に対して前記頂点と反対側の端部に設けられた、前記第2歯部との干渉を防ぐ逃げ部と、
を備えている、
減速機構。 - 請求項1記載の減速機構において、
前記第1ギヤの軸線と前記第2ギヤの軸線とが平行になっている、
減速機構。 - 回転体を有するモータと、
前記回転体により回転される第1ギヤと、
前記第1ギヤにより回転される第2ギヤと、
を備えた減速機構付モータであって、
前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの軸方向に螺旋状に延びる1つの第1歯部と、
前記第1歯部に設けられ、前記第1ギヤの軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、かつ前記第1ギヤの回転中心から偏心した位置に曲率中心が設けられた噛合凸部と、
前記第2ギヤに設けられ、前記第1ギヤの軸方向に対して傾斜され、かつ前記第2ギヤの周方向に並べられた複数の第2歯部と、
隣り合う前記第2歯部同士の間に設けられ、前記第1ギヤの軸方向と直交する方向に円弧状に形成され、前記噛合凸部が噛み合わせられる噛合凹部と、
前記第2ギヤの回転中心に設けられる出力軸と、
を有する、
減速機構付モータ。 - 請求項5記載の減速機構付モータにおいて、
前記第1ギヤおよび前記第2ギヤの減速比が、
前記噛合凸部の曲率中心と前記第1ギヤの回転中心との間の第1距離と、前記噛合凹部の曲率中心と前記第2ギヤの回転中心との間の第2距離との比に等しくなっている、
減速機構付モータ。 - 請求項5記載の減速機構付モータにおいて、
前記第1歯部は、
前記第1ギヤの径方向外側の端部において、前記噛合凸部に設けられた頂点と、
前記噛合凸部の曲率中心に対して前記頂点と反対側の端部に設けられた、前記第2歯部との干渉を防ぐ逃げ部と、
を備えている、
減速機構付モータ。 - 請求項5記載の減速機構付モータにおいて、
前記第1ギヤの軸線と前記第2ギヤの軸線とが平行になっている、
減速機構付モータ。 - 第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構であって、
前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの回転方向に沿って第1曲率半径の円弧形状に形成された噛合凸部と、
前記第2ギヤに設けられ、前記噛合凸部が噛み合わされる噛合凹部と、
を有し、
前記噛合凹部は、
前記第2ギヤの回転方向に沿う前記噛合凹部の中央に設けられる底部と、
前記第2ギヤの回転方向に沿う前記底部の両側に設けられる側壁部と、
を備え、
前記側壁部が、前記第1曲率半径よりも大きい第2曲率半径の円弧状の凹部または凸部になっている、
減速機構。 - 請求項9記載の減速機構において、
前記第2曲率半径の大きさが、前記第1曲率半径の大きさの少なくとも2倍の大きさになっている、
減速機構。 - 請求項9記載の減速機構において、
前記噛合凸部と前記底部との間に、潤滑油を保持する潤滑油保持部が設けられている、
減速機構。 - 請求項9記載の減速機構において、
前記噛合凸部と前記底部との間に、前記噛合凸部と前記底部との間に形成される隙間を狭くする肉盛部が設けられている、
減速機構。 - 第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構であって、
前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの回転方向に沿って円弧形状に形成された噛合凸部と、
前記第2ギヤに設けられ、前記噛合凸部が噛み合わされる噛合凹部と、
を有し、
前記噛合凹部は、
前記第2ギヤの回転方向に沿う前記噛合凹部の中央に設けられる底部と、
前記第2ギヤの回転方向に沿う前記底部の両側に設けられる側壁部と、
を備え、
前記側壁部が、前記底部から真っ直ぐに延びる平面になっている、
減速機構。 - 請求項13記載の減速機構において、
前記噛合凸部と前記底部との間に、潤滑油を保持する潤滑油保持部が設けられている、
減速機構。 - 請求項13記載の減速機構において、
前記噛合凸部と前記底部との間に、前記噛合凸部と前記底部との間に形成される隙間を狭くする肉盛部が設けられている、
減速機構。 - 第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構を有し、前記第1ギヤを回転駆動する回転軸を備えた減速機構付モータであって、
前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの回転方向に沿って第1曲率半径の円弧形状に形成された噛合凸部と、
前記第2ギヤに設けられ、前記噛合凸部が噛み合わされる噛合凹部と、
を有し、
前記噛合凹部は、
前記第2ギヤの回転方向に沿う前記噛合凹部の中央に設けられる底部と、
前記第2ギヤの回転方向に沿う前記底部の両側に設けられる側壁部と、
を備え、
前記側壁部が、前記第1曲率半径よりも大きい第2曲率半径の円弧状の凹部または凸部になっている、
減速機構付モータ。 - 請求項16記載の減速機構付モータにおいて、
前記第2曲率半径の大きさが、前記第1曲率半径の大きさの少なくとも2倍の大きさになっている、
減速機構付モータ。 - 請求項16記載の減速機構付モータにおいて、
前記噛合凸部と前記底部との間に、潤滑油を保持する潤滑油保持部が設けられている、
減速機構付モータ。 - 請求項16記載の減速機構付モータにおいて、
前記噛合凸部と前記底部との間に、前記噛合凸部と前記底部との間に形成される隙間を狭くする肉盛部が設けられている、
減速機構付モータ。 - 第1ギヤおよび第2ギヤを備えた減速機構を有し、前記第1ギヤを回転駆動する回転軸を備えた減速機構付モータであって、
前記第1ギヤに設けられ、前記第1ギヤの回転方向に沿って円弧形状に形成された噛合凸部と、
前記第2ギヤに設けられ、前記噛合凸部が噛み合わされる噛合凹部と、
を有し、
前記噛合凹部は、
前記第2ギヤの回転方向に沿う前記噛合凹部の中央に設けられる底部と、
前記第2ギヤの回転方向に沿う前記底部の両側に設けられる側壁部と、
を備え、
前記側壁部が、前記底部から真っ直ぐに延びる平面になっている、
減速機構付モータ。 - 請求項20記載の減速機構付モータにおいて、
前記噛合凸部と前記底部との間に、潤滑油を保持する潤滑油保持部が設けられている、
減速機構付モータ。 - 請求項20記載の減速機構付モータにおいて、
前記噛合凸部と前記底部との間に、前記噛合凸部と前記底部との間に形成される隙間を狭くする肉盛部が設けられている、
減速機構付モータ。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202410117977.5A CN117704039A (zh) | 2018-04-05 | 2019-04-03 | 减速机构以及带减速机构的马达 |
US16/982,052 US11894753B2 (en) | 2018-04-05 | 2019-04-03 | Deceleration mechanism and motor having deceleration mechanism installed therein |
CN201980019815.5A CN111902657B (zh) | 2018-04-05 | 2019-04-03 | 减速机构以及带减速机构的马达 |
EP23201770.7A EP4280433A3 (en) | 2018-04-05 | 2019-04-03 | Deceleration mechanism and motor having deceleration mechanism installed therein |
EP19782225.7A EP3779240B1 (en) | 2018-04-05 | 2019-04-03 | Deceleration mechanism and motor having deceleration mechanism installed therein |
US18/501,019 US12095342B2 (en) | 2018-04-05 | 2023-11-02 | Deceleration mechanism and motor having deceleration mechanism installed therein |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018072962 | 2018-04-05 | ||
JP2018-072962 | 2018-04-05 | ||
JP2018086448A JP6945488B2 (ja) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 減速機構および減速機構付モータ |
JP2018-086448 | 2018-04-27 | ||
JP2018-137747 | 2018-07-23 | ||
JP2018137747A JP7063758B2 (ja) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | 減速機構付モータ |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US16/982,052 A-371-Of-International US11894753B2 (en) | 2018-04-05 | 2019-04-03 | Deceleration mechanism and motor having deceleration mechanism installed therein |
US18/501,019 Continuation US12095342B2 (en) | 2018-04-05 | 2023-11-02 | Deceleration mechanism and motor having deceleration mechanism installed therein |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2019194222A1 true WO2019194222A1 (ja) | 2019-10-10 |
Family
ID=68100325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/014795 WO2019194222A1 (ja) | 2018-04-05 | 2019-04-03 | 減速機構および減速機構付モータ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11894753B2 (ja) |
EP (2) | EP3779240B1 (ja) |
CN (2) | CN117704039A (ja) |
WO (1) | WO2019194222A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021055726A (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 株式会社ミツバ | 減速機構および減速機構付モータ |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3779240B1 (en) * | 2018-04-05 | 2023-12-20 | Mitsuba Corporation | Deceleration mechanism and motor having deceleration mechanism installed therein |
JP2023039207A (ja) * | 2021-09-08 | 2023-03-20 | 株式会社ミツバ | 減速機構 |
DE102022121072A1 (de) * | 2022-08-19 | 2024-02-22 | Brose Schließsysteme GmbH & Co. Kommanditgesellschaft | Antriebsanordnung für die motorische Verstellung eines Funktionselements einer Kraftfahrzeugschlossanordnung im Rahmen eines Verstellvorgangs |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63198861U (ja) * | 1987-06-11 | 1988-12-21 | ||
JPH0394455U (ja) * | 1990-01-16 | 1991-09-26 | ||
JP2009126328A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Honda Motor Co Ltd | ウォームギヤ機構を備えた電動パワーステアリング装置 |
JP2009248852A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Honda Motor Co Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
JP2017133582A (ja) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | アイシン精機株式会社 | 減速装置 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US676641A (en) * | 1899-10-02 | 1901-06-18 | Otis Elevator Co | Gearing. |
JPS63198861A (ja) | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Omron Tateisi Electronics Co | 溶質濃度の電気化学的測定方法 |
JPH0394455A (ja) | 1989-09-06 | 1991-04-19 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置 |
CA2129188C (en) * | 1994-07-29 | 1999-09-07 | Boris A. Koriakov-Savoysky | Gear system |
US20050028626A1 (en) * | 2003-08-04 | 2005-02-10 | Yakov Fleytman | Gear reduction unit |
JP4088842B2 (ja) * | 2005-06-23 | 2008-05-21 | 実 平田 | 円弧歯形を使用した歯車及び内接歯車式ポンプ、歯車伝達装置、歯車製造法 |
JP4618566B2 (ja) * | 2006-11-07 | 2011-01-26 | 実 平田 | 円弧歯形を持つ歯車及びそれを使用した歯車伝達装置。 |
JP2008309251A (ja) | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Toyoda Gosei Co Ltd | ウォームギヤ装置 |
WO2009008767A1 (ru) * | 2007-07-09 | 2009-01-15 | Stanovskoy Viktor Vladimirovic | Зубчатое зацепление колес (варианты) и планетарный зубчатый механизм на его основе (варианты) |
RU2416748C1 (ru) * | 2010-02-01 | 2011-04-20 | Виктор Владимирович Становской | Эксцентриково-циклоидальное зацепление зубчатых профилей с криволинейными зубьями |
CN102072308A (zh) | 2011-01-21 | 2011-05-25 | 重庆大学 | 齿廓曲线为圆弧和渐开线相结合的斜齿轮 |
JP5953773B2 (ja) | 2012-01-30 | 2016-07-20 | アイシン精機株式会社 | フェースギヤ及びギヤ装置 |
JP2016080040A (ja) | 2014-10-15 | 2016-05-16 | 株式会社リコー | 歯車駆動伝達装置、及び画像形成装置 |
JP6650302B2 (ja) | 2015-03-19 | 2020-02-19 | 株式会社ミツバ | ブラシレスモータおよびワイパ装置 |
CN105114532B (zh) | 2015-09-08 | 2018-04-13 | 华南理工大学 | 一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构 |
JP6551147B2 (ja) | 2015-10-20 | 2019-07-31 | 株式会社デンソー | 減速装置及び減速装置の製造方法 |
JP6794764B2 (ja) | 2016-03-15 | 2020-12-02 | 株式会社デンソー | 減速装置、減速装置付きモータ、及び減速装置の製造方法 |
EP3779240B1 (en) * | 2018-04-05 | 2023-12-20 | Mitsuba Corporation | Deceleration mechanism and motor having deceleration mechanism installed therein |
-
2019
- 2019-04-03 EP EP19782225.7A patent/EP3779240B1/en active Active
- 2019-04-03 CN CN202410117977.5A patent/CN117704039A/zh active Pending
- 2019-04-03 EP EP23201770.7A patent/EP4280433A3/en active Pending
- 2019-04-03 WO PCT/JP2019/014795 patent/WO2019194222A1/ja active Application Filing
- 2019-04-03 US US16/982,052 patent/US11894753B2/en active Active
- 2019-04-03 CN CN201980019815.5A patent/CN111902657B/zh active Active
-
2023
- 2023-11-02 US US18/501,019 patent/US12095342B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63198861U (ja) * | 1987-06-11 | 1988-12-21 | ||
JPH0394455U (ja) * | 1990-01-16 | 1991-09-26 | ||
JP2009126328A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Honda Motor Co Ltd | ウォームギヤ機構を備えた電動パワーステアリング装置 |
JP2009248852A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Honda Motor Co Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
JP2017133582A (ja) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | アイシン精機株式会社 | 減速装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP3779240A4 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021055726A (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 株式会社ミツバ | 減速機構および減速機構付モータ |
WO2021065120A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 株式会社ミツバ | 減速機構および減速機構付モータ |
JP7299124B2 (ja) | 2019-09-30 | 2023-06-27 | 株式会社ミツバ | 減速機構および減速機構付モータ |
US11719310B2 (en) | 2019-09-30 | 2023-08-08 | Mitsuba Corporation | Speed reduction mechanism and speed reduction mechanism-equipped motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3779240A1 (en) | 2021-02-17 |
US20210021174A1 (en) | 2021-01-21 |
EP4280433A3 (en) | 2024-02-28 |
US12095342B2 (en) | 2024-09-17 |
US11894753B2 (en) | 2024-02-06 |
CN117704039A (zh) | 2024-03-15 |
CN111902657B (zh) | 2024-03-08 |
CN111902657A (zh) | 2020-11-06 |
EP3779240B1 (en) | 2023-12-20 |
EP4280433A2 (en) | 2023-11-22 |
EP3779240A4 (en) | 2021-10-27 |
US20240063689A1 (en) | 2024-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2019194222A1 (ja) | 減速機構および減速機構付モータ | |
EP2103843B1 (en) | Motor with reduction gear | |
EP2103842A1 (en) | Motor with reduction gear | |
JP7314318B2 (ja) | ギアボックス及びこれを使用する駆動装置 | |
JP7231459B2 (ja) | 減速機構および減速機構付モータ | |
US11719310B2 (en) | Speed reduction mechanism and speed reduction mechanism-equipped motor | |
JP6945488B2 (ja) | 減速機構および減速機構付モータ | |
JP2005030545A (ja) | 減速機構付きモータのウォーム | |
JP4434654B2 (ja) | クラウンギヤアセンブリ | |
JP7570991B2 (ja) | 減速機構 | |
US12044290B2 (en) | Speed reduction mechanism | |
JP2010091009A (ja) | 減速機構付モータ | |
JP5129726B2 (ja) | 減速機構付モータ | |
JP2023043567A (ja) | 減速機構 | |
JP7448364B2 (ja) | 減速機およびギアドモータ | |
JP2023118137A (ja) | 減速機構付モータ | |
US20230279940A1 (en) | Gear box | |
CN100359212C (zh) | 一种降噪齿轮 | |
US20230258248A1 (en) | Motor with deceleration mechanism | |
JP2000270515A (ja) | ギヤードモータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19782225 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2019782225 Country of ref document: EP |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019782225 Country of ref document: EP Effective date: 20201105 |