WO2024014011A1 - 減速機付きモータユニット - Google Patents

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和幸 山本
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マブチモーター株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a motor unit with a reduction gear that transmits the driving force of a motor to an opening/closing mechanism through a worm gear and a worm wheel.
  • Reversal resistance means the ability of the motor of the motor unit with a reduction gear to not reverse even if an external force is applied from the output side, that is, from the opening/closing mechanism side.
  • Patent Document 1 discloses that a metal worm finished only by rolling and a polyacetal worm wheel are used, and the lead angle of the worm and the worm wheel is set within a predetermined range, thereby reducing the cost increase and the worm.
  • a motor unit with a speed reducer that secures reversal resistance while suppressing wear of the motor is disclosed.
  • the high reversal resistance of a motor unit with a speed reducer can lead to an increase in the starting voltage of the motor. Therefore, the motor unit with a speed reducer is required to have appropriate reversal resistance that does not excessively increase the starting voltage.
  • the disclosed motor unit with a speed reducer can be realized as the embodiments or application examples disclosed below, and solves at least part of the above problems. Note that (2) to (5) are preferred embodiments and are not essential.
  • the motor unit with a reducer disclosed herein is a motor unit with a reducer that includes a motor driven by electric power supplied from a battery and transmits the driving force of the motor to the opening/closing mechanism through a worm gear and a worm wheel.
  • the worm gear includes grease for lubricating the worm gear and the worm wheel.
  • the grease includes a base oil that is a base material of the grease, a thickener that is dispersed in the base oil and forms a three-dimensional structure, and a thickener that is dispersed in the base oil.
  • the first threshold value is the value of the addition amount that achieves the friction coefficient at which the transmission efficiency from the worm wheel to the worm gear is 0 [%]
  • the second threshold value is the value of the addition amount that achieves the friction coefficient such that the transmission efficiency from the worm wheel to the worm gear is 0 [%].
  • the starting voltage of the motor required to move the opening/closing mechanism in the opening direction after the opening/closing mechanism is fully closed is the value of the additive amount that achieves the friction coefficient that is the minimum guaranteed voltage of the battery. .
  • the specific environment is an environment where the output voltage of the battery is higher than the rated voltage of the battery.
  • the solid additive is acrylic resin powder.
  • the minimum guaranteed voltage is a voltage that is 60% of the rated voltage of the battery.
  • the opening/closing mechanism is a power window.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a motor unit with a speed reducer according to an embodiment.
  • 2 is a graph showing the relationship between transmission efficiency and friction coefficient of the motor unit with a reduction gear of FIG. 1.
  • FIG. It is a graph showing the relationship between the amount of solid additive added and the coefficient of friction. It is a graph showing the relationship between the amount of solid additive added and the starting voltage.
  • the vertical and horizontal axes of the graphs in FIGS. 3 and 4 are interchanged to form one graph.
  • a motor unit with a speed reducer as an embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the embodiments shown below are merely illustrative, and there is no intention to exclude the application of various modifications and techniques not specified in the embodiments below.
  • Each structure of this embodiment can be modified and implemented in various ways without departing from the spirit thereof. Further, they can be selected or combined as necessary.
  • the motor unit with a speed reducer of the embodiment transmits the driving force of the motor to the opening/closing mechanism through a worm gear and a worm wheel, and is resistant to reverse rotation so that the motor does not reverse even if an external force is applied from the output side of the opening/closing mechanism. It requires gender.
  • the motor unit with a reduction gear is provided with grease that lubricates the worm gear and the worm wheel. Further, a solid additive is added to the grease, which increases the coefficient of friction between the worm gear and the worm wheel as the amount added increases.
  • the motor unit with a speed reducer of the embodiment achieves an appropriate coefficient of friction between the worm gear and the worm wheel, and is able to maintain the motor while ensuring reverse rotation resistance. This is characterized by suppressing excessive rise in starting voltage.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the external appearance and partial internal structure of a motor unit with a speed reducer (hereinafter referred to as "motor unit 1") according to the present embodiment.
  • the motor unit 1 includes a motor 2 as a drive source, a worm gear 3, and a worm wheel 4. Grease is applied to the sliding portion between the worm gear 3 and the worm wheel 4.
  • the motor unit 1 transmits the driving force of the motor 2 to an opening/closing mechanism (not shown) through the worm gear 3 and the worm wheel 4.
  • An example of the opening/closing mechanism is a vehicle power window (window regulator).
  • the motor 2 is a drive device that is driven by electric power supplied from a battery (not shown), and is, for example, a brushed DC motor.
  • the motor 2 includes a rotor 2B and a stator 2C built into a housing 2D, and a shaft 2A that rotates integrally with the rotor 2B.
  • the motor 2 is integrated with the gear box 5 by connecting the housing 2D to the gear box 5 that accommodates the worm gear 3 and the worm wheel 4. In this state, one end of the shaft 2A is rotatably supported by the housing 2D, and the other end extends from the housing 2D and is disposed inside the gear box 5.
  • the gear box 5 is also provided with a connector section 7 for connecting to a battery, and the motor 2 is connected to the battery by inserting a battery connector into the connector section 7.
  • the worm gear 3 is a gear driven by the motor 2, and is, for example, a screw gear made of rolled steel (eg, low carbon steel).
  • the worm gear 3 is fitted onto and connected to the shaft 2A of the motor 2.
  • the outer diameter of the worm gear 3 does not depend on the outer diameter of the shaft 2A, and even a small-diameter motor unit 1 can be combined with a large-diameter worm gear 3. becomes possible.
  • the worm wheel 4 is a gear that meshes with the worm gear 3 and transmits the driving force input from the worm gear 3 to the opening/closing mechanism (power window), and is, for example, a resin gear formed by injection molding of polyacetal resin (POM). Ru.
  • the worm wheel 4 is connected to an output gear 6 that meshes with a gear (not shown) provided in an opening/closing mechanism (power window).
  • the driving force input from the worm gear 3 is transmitted to the opening/closing mechanism (power window) via the worm wheel 4 and the output gear 6.
  • a window (not shown) of the vehicle is opened/closed.
  • Grease mainly consists of a base oil that serves as a base material, a thickener that is dispersed in the base oil and forms a three-dimensional structure, and a thickener that is dispersed in the base oil.
  • a solid additive that increases the friction coefficient ⁇ between the worm wheel 4 and the worm wheel 4 is provided.
  • the following materials are used for the base oil, thickener, and solid additive of the grease. Further, in this embodiment, the consistency of the grease is adjusted to No. 1 to No. 3.
  • Base oil Polyalphaolefin oil (PAO) Thickener: Alicyclic urea
  • Solid additive Acrylic resin powder (polyacrylic acid ester)
  • the base oil of the grease is not limited to polyalphaolefin oil, and chemically synthesized oils such as ester oil, ether oil, silicone oil, alkylbenzene oil, and fluorine oil may be applied. Moreover, not only chemically synthesized oil but also mineral oil and vegetable oil may be applied.
  • the thickener for grease is not limited to alicyclic urea, and urea compounds such as aliphatic urea and aromatic urea may be applied.
  • urea-based compounds we also use soaps such as lithium soap, lithium complex soap, calcium soap, calcium complex soap, aluminum soap, aluminum complex soap, sodium soap, barium soap, fluororesin, bentonite, silica, and sodium terephthalate. Taramate may be applied.
  • the thickener has good compatibility with the acrylic resin powder, which is a solid additive, is easy to adjust to increase the friction coefficient ⁇ between the worm gear 3 and the worm wheel 4, and has excellent high-temperature characteristics. Therefore, urea compounds are preferred.
  • the solid additive is not limited to polyacrylic ester as long as it can adjust the friction coefficient ⁇ between the worm gear 3 and the worm wheel 4.
  • acrylic resin powder such as polymethacrylic acid ester, sodium polyacrylate, polyacrylonitrile, polyacrylamide, etc. may be applied.
  • solid additives include not only acrylic resin powder but also nylon resin, melamine cyanurate (MCA), polytetrafluoroethylene (PTFE), graphite, graphite fluoride, molybdenum disulfide, antimony sulfide, boron nitride, alkali ( Earth) metal borates, etc. may be applied.
  • solid additives can be easily adjusted to increase the coefficient of friction ⁇ between the worm gear 3 and the worm wheel 4, are easily available, and are less harmful to the human body, so acrylic resin powder is used as the solid additive. It is preferable that there be. Note that extreme pressure agents, antioxidants, rust preventives, corrosion inhibitors, and the like may be appropriately added to the grease within a range that does not impair its performance (function).
  • the motor unit 1 of this embodiment achieves an appropriate friction coefficient ⁇ between the worm gear 3 and the worm wheel 4 by adjusting the amount N of the solid additive added, thereby improving reverse rotation resistance. This is to suppress an excessive increase in the starting voltage V of the motor 2 while ensuring the same.
  • the motor unit 1 is configured such that the amount N of the solid additive (the mass ratio of the solid additive to the total mass of the grease) is within the range of the first threshold NA or more and the second threshold NB or less.
  • the above performance is achieved by adding additives to the grease.
  • the first threshold value NA is a threshold value related to ensuring reversal resistance
  • the second threshold value NB is a threshold value related to suppressing an excessive increase in the starting voltage V of the motor 2.
  • the first threshold value NA is the value of the addition amount N of the solid additive that achieves the friction coefficient ⁇ at which the transmission efficiency from the worm wheel 4 to the worm gear 3 (hereinafter referred to as "reversal efficiency ⁇ rev”) is 0 [%]. .
  • reversal efficiency ⁇ rev is 0% or less, reversal movement due to the transmission of driving force from the worm wheel 4 to the worm gear 3 is prevented, and reversal resistance is guaranteed.
  • the efficiency calculation formula for the motor unit 1 is such that the transmission efficiency (normal rotation efficiency) related to the input from the worm gear 3 to the worm wheel 4 is expressed as ⁇ pos, the pressure angle of the worm gear 3 and the worm wheel 4 is ⁇ , and the lead angle is Letting ⁇ and the friction coefficient be ⁇ , it can be expressed by the following formula.
  • the friction coefficient ⁇ (hereinafter referred to as "boundary friction coefficient ⁇ 0") at which the reversal efficiency ⁇ rev from the worm wheel 4 to the worm gear 3 is 0 [%] can be obtained by the following formula. . As shown in Fig.
  • the reversal efficiency ⁇ rev becomes smaller as the friction coefficient ⁇ becomes larger, and becomes a negative value after the boundary friction coefficient ⁇ 0, and as it becomes larger than the boundary friction coefficient ⁇ 0, the reversal resistance becomes higher (self-locking resistance). ) is ensured.
  • the first threshold NA that realizes the boundary friction coefficient ⁇ 0 is set, for example, using the experimentally obtained relationship between the addition amount N of the solid additive and the friction coefficient ⁇ .
  • FIG. 3 is a plot of experimental values of the friction coefficient ⁇ obtained when a plurality of grease samples having different amounts N of solid additives added were applied to the motor unit 1.
  • the graph in Figure 3 shows the friction obtained from six types of grease samples with solid additive addition amounts N of 1n, 2n, 3n, 4n, 5n, and 6n [wt%] (n > 0 [wt%]).
  • the experimental values of the coefficient ⁇ are plotted.
  • there is a positive correlation between the addition amount N of the solid additive and the friction coefficient ⁇ such that the friction coefficient ⁇ increases as the addition amount N increases.
  • the first threshold NA is set using this correlation.
  • the second threshold value NB is the value of the addition amount N of the solid additive that achieves the friction coefficient ⁇ such that the starting voltage V of the motor 2 becomes the minimum guaranteed voltage Vx of the battery.
  • the starting voltage V means the voltage required to move the opening/closing mechanism in the opening direction after the opening/closing mechanism is fully closed in a specific environment. Such a voltage is also called a reverse starting voltage.
  • the opening/closing mechanism is a power window
  • the voltage required to move the window glass in the downward direction (to open the window) after the window glass is fully closed and the top edge of the window glass is restrained in a specific environment is It is defined as the starting voltage V.
  • the specific environment means an environment where the output voltage of the battery is higher than the rated voltage of the battery, such as an environment where an alternator (not shown) is rotating and the battery is fully charged.
  • a larger driving force than normal [a condition (environment) in which the output voltage of the battery matches the rated voltage of the battery or can be equated with it] is applied to the opening/closing mechanism (power window).
  • the window glass is subjected to a stronger restraining force than usual when fully closed.
  • the minimum guaranteed voltage Vx is determined under conditions where the rated voltage of the battery is not applied to the motor 2 due to a voltage drop in the battery due to temperature changes or deterioration of the battery, or a voltage drop in the battery due to wiring resistance from the battery to the motor 2. means the lowest voltage at which the opening/closing mechanism is driven. In this embodiment, the minimum guaranteed voltage Vx is set to a voltage that is 60% of the rated voltage of the battery.
  • the second threshold value NB is set using, for example, the relationship between the addition amount N of the solid additive and the starting voltage V obtained experimentally.
  • FIG. 4 is a plot of experimental values of the starting voltage V obtained when a plurality of grease samples with different addition amounts N of solid additives were applied to the motor unit 1.
  • the graph in Figure 4 shows experimental starting voltages V obtained from four types of grease samples with solid additive addition amounts N of 1n, 2n, 3n, and 4n [wt%] (n>0 [wt%]). values are plotted.
  • there is a positive correlation between the addition amount N of the solid additive and the starting voltage V such that the starting voltage V increases as the addition amount N increases.
  • the second threshold value NB is set using this correlation.
  • an approximate expression for example, a quadratic function of the starting voltage V
  • an approximate formula for example, a quadratic function of the starting voltage V
  • the value is set as the second threshold NB.
  • the second threshold value NB is set to 3n [wt%].
  • FIG. 5 is a graph in which the vertical and horizontal axes of the graphs in FIGS. 3 and 4 are interchanged to form one graph.
  • the optimum range (1n to 3n [wt%]) of the addition amount N of the solid additive is determined as shown by the white arrow in FIG. It is determined.
  • the amount N of the solid additive added is set within this range. This ensures that the motor unit 1 has reverse rotation resistance and suppresses an excessive increase in the starting voltage V.
  • the friction coefficient ⁇ becomes a value equal to or greater than the boundary friction coefficient ⁇ 0, as shown by the broken line in FIG.
  • the reversal efficiency ⁇ rev becomes 0% or less, so that the reversal resistance of the motor unit 1 is ensured.
  • the amount N of the solid additive added to a value equal to or less than the second threshold value NB the starting voltage V is suppressed to a value equal to or less than the minimum guaranteed voltage Vx, as shown by the dashed line in FIG.
  • the starting voltage V does not exceed the minimum guaranteed voltage Vx, an excessive increase in the starting voltage V is suppressed, and starting of the motor 2 is guaranteed under various conditions.
  • the amount N of the solid additive added to the grease is determined by experiments to a value that ultimately improves other performances of the grease (for example, the ability to lubricate the worm gear 3 and the worm wheel 4) within the above range. It may be set as required.
  • the amount N of the solid additive added to the grease is set to be within the range of the first threshold NA or more and the second threshold NB or less.
  • the first threshold NA is a value that realizes a friction coefficient ⁇ such that the reversal efficiency ⁇ rev is 0 [%]
  • the second threshold NA is a value that realizes a friction coefficient ⁇ such that the starting voltage V of the motor 2 becomes the minimum guaranteed voltage Vx. It is considered to be a value that realizes the following.
  • the friction coefficient ⁇ can be appropriately adjusted to a value that can ensure reversal resistance and suppress an excessive increase in the starting voltage V. Therefore, the motor unit 1 can suppress an excessive increase in the starting voltage V of the motor 2 while ensuring reverse rotation resistance.
  • the specific environment related to the definition of the starting voltage V is an environment in which the output voltage of the battery is higher than the rated voltage of the battery.
  • the minimum guaranteed voltage Vx is set to a voltage that is 60% of the rated voltage of the battery. This allows the motor 2 to start even under conditions where the rated voltage of the battery is not applied to the motor 2 due to a voltage drop in the battery due to temperature changes or deterioration, or a voltage drop in the battery due to wiring resistance from the battery to the motor 2. can be guaranteed.
  • the configuration of the motor unit 1 described in the above-mentioned embodiment is an example, and is not limited to the above-mentioned configuration.
  • the worm gear 3 does not need to be directly connected to the shaft 2A of the motor 2 as long as it is driven by the motor 2.
  • the worm wheel 4 only needs to mesh with the worm gear 3, and the output gear 6 does not need to be directly connected to the worm wheel 4.
  • the materials of the worm gear 3 and the worm wheel 4 are also not limited to those described above.
  • the opening/closing mechanism to which the motor unit 1 is applied is not limited to power windows.
  • the motor unit 1 may drive an opening/closing mechanism such as a back door and a sliding door of a vehicle.
  • the consistency of the grease may be set as appropriate depending on the application of the opening/closing mechanism to which the motor unit 1 is applied.
  • the method of setting the first threshold NA and the second threshold NB is not limited to the above method.
  • the approximate expressions derived when setting the first threshold NA and the second threshold NB may be derived as a linear function, or may be derived as a polynomial function of higher order than quadratic.
  • the first threshold NA and the second threshold NB may be set without using an approximation formula.

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Abstract

バッテリから供給される電力により駆動するモータの駆動力をウォームギヤとウォームホイールとを通じて開閉機構に伝達する減速機付きモータユニットは、ウォームギヤとウォームホイールとを潤滑するグリスを備える。グリスは、基油と、増ちょう剤と、添加量（Ｎ）が増加するほどウォームギヤとウォームホイールとの間の摩擦係数を上昇させる固体添加剤と、を含み、固体添加剤は、添加量（Ｎ）が第一閾値（ＮＡ）以上かつ第二閾値（ＮＢ）以下となるように添加される。第一閾値（ＮＡ）は、ウォームホイールからウォームギヤへの伝達効率が０［％］となる摩擦係数（μ）を実現する添加量（Ｎ）の値であり、第二閾値（ＮＢ）は、開閉機構が特定の環境で全閉に拘束されたあと、開閉機構を開方向に移動させるのに必要となるモータの起動電圧（Ｖ）がバッテリの最低保証電圧（Ｖｘ）となる摩擦係数（μ）を実現する添加量（Ｎ）の値である。

Description

減速機付きモータユニット
　本発明は、モータの駆動力をウォームギヤとウォームホイールとを通じて開閉機構に伝達する減速機付きモータユニットに関する。
　従来、開閉機構に適用される減速機付きモータユニットには、耐逆転性（セルフロック機能）を持つものが知られている。耐逆転性とは、出力側すなわち開閉機構側から外力が加えられても、減速機付きモータユニットのモータが逆転しない能力を意味する。例えば、特許文献１には、転造のみを仕上げとした金属製ウォームとポリアセタール製のウォームホイールとを用いて、ウォーム及びウォームホイールの進み角を所定の範囲に設定することで、コスト上昇及びウォームの摩耗を抑制しながら耐逆転性を確保した減速機付きモータユニットが開示されている。
特開２００６－１７７４２６号公報
　ところで、減速機付きモータユニットの高い耐逆転性は、モータの起動電圧の上昇を招き得る。このため、減速機付きモータユニットには、起動電圧を過度に上昇させない程度の適度な耐逆転性が確保されることが求められる。
　本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、耐逆転性を確保しつつ起動電圧の過度な上昇を抑えることが可能な減速機付きモータユニットを提供することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
　開示の減速機付きモータユニットは、以下に開示する態様または適用例として実現でき、上記の課題の少なくとも一部を解決する。なお、（２）～（５）は好ましい態様であり、必須ではない。
　（１）ここで開示する減速機付きモータユニットは、バッテリから供給される電力により駆動するモータを備え、前記モータの駆動力をウォームギヤとウォームホイールとを通じて開閉機構に伝達する減速機付きモータユニットであって、前記ウォームギヤと前記ウォームホイールとを潤滑するグリスを備える。前記グリスは、前記グリスの基材となる基油と、前記基油中に分散され、三次元構造を形成する増ちょう剤と、前記基油中に分散され、添加量が増加するほど前記ウォームギヤと前記ウォームホイールとの間の摩擦係数を上昇させる固体添加剤と、を含み、前記固体添加剤は、前記添加量が第一閾値以上かつ第二閾値以下となるように添加される。前記第一閾値は、前記ウォームホイールから前記ウォームギヤへの伝達効率が０［％］となる前記摩擦係数を実現する前記添加量の値であり、前記第二閾値は、前記開閉機構が特定の環境で全閉に拘束されたあと、前記開閉機構を開方向に移動させるのに必要となる前記モータの起動電圧が前記バッテリの最低保証電圧となる前記摩擦係数を実現する前記添加量の値である。
　（２）上記（１）の場合において、前記特定の環境は、前記バッテリの出力電圧が前記バッテリの定格電圧よりも高くなる環境である。
　（３）上記（１）又は（２）の場合において、前記固体添加剤は、アクリル樹脂粉末である。
　（４）上記（１）～（３）のいずれか一つの場合において、前記最低保証電圧は、前記バッテリの定格電圧の６０［％］の電圧である。
　（５）上記（１）～（４）のいずれか一つの場合において、前記開閉機構は、パワーウィンドウである。
　開示の減速機付きモータユニットによれば、耐逆転性を確保しつつ起動電圧の過度な上昇を抑えることができる。
実施形態に係る減速機付きモータユニットの部分断面図である。 図１の減速機付きモータユニットの伝達効率と摩擦係数との関係を示すグラフである。 固体添加剤の添加量と摩擦係数との関係を示すグラフである。 固体添加剤の添加量と起動電圧との関係を示すグラフである。 図３及び図４のグラフの縦軸と横軸とを入れ替えて一つのグラフとしたものである。
　図面を参照して、実施形態としての減速機付きモータユニットについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
　実施形態の減速機付きモータユニットは、モータの駆動力をウォームギヤとウォームホイールとを通じて開閉機構に伝達するものであり、出力側である開閉機構側から外力が加えられてもモータが逆転しない耐逆転性が要求されるものである。当該減速機付きモータユニットには、ウォームギヤ及びウォームホイールを潤滑するグリスが設けられる。また、当該グリスには、添加量が増加するほどウォームギヤとウォームホイールとの間の摩擦係数を上昇させる固体添加剤が添加される。実施形態の減速機付きモータユニットは、このような固体添加剤の添加量を調整することで、ウォームギヤとウォームホイールとの間の適度な摩擦係数を実現して、耐逆転性を確保しつつモータの起動電圧の過度な上昇を抑えることを特徴としたものである。
［１．構成］
　図１は、本実施形態に係る減速機付きモータユニット（以下「モータユニット１」という）の外観と部分的な内部構造とを示す部分断面図である。図１に示すように、モータユニット１は、駆動源としてのモータ２とウォームギヤ３とウォームホイール４とを備える。グリスは、ウォームギヤ３とウォームホイール４との摺動部分に塗布される。モータユニット１は、上述の通り、モータ２の駆動力をウォームギヤ３とウォームホイール４とを通じて図示しない開閉機構に伝達するものである。開閉機構としては、例えば、車両のパワーウィンドウ（ウィンドウレギュレータ）が挙げられる。
　モータ２は、図示しないバッテリから供給される電力により駆動する駆動装置であり、例えばブラシ付きＤＣモータである。モータ２は、ハウジング２Ｄに内蔵されたロータ２Ｂ及びステータ２Ｃ、並びに、ロータ２Ｂと一体回転するシャフト２Ａを有する。モータ２は、ウォームギヤ３及びウォームホイール４を収容するギヤボックス５にハウジング２Ｄが結合されることで、ギヤボックス５と一体化される。この状態で、シャフト２Ａは、その一端がハウジング２Ｄに回転可能に支持され、その他端がハウジング２Ｄから延出してギヤボックス５の内部に配置される。また、ギヤボックス５には、バッテリに接続するためのコネクタ部７が設けられており、モータ２は、当該コネクタ部７にバッテリのコネクタが挿入されることで、バッテリと接続される。
　ウォームギヤ３は、モータ２に駆動される歯車であり、例えば、転造した鋼材（例えば、低炭素鋼）により形成されるねじ歯車とされる。本実施形態において、ウォームギヤ３は、モータ２のシャフト２Ａに嵌合され、連結される。このように、シャフト２Ａとウォームギヤ３とを別体に構成することで、ウォームギヤ３の外径がシャフト２Ａの外径に依存せず、小径のモータユニット１においても大径のウォームギヤ３を組み合わせる事が可能になる。
　ウォームホイール４は、ウォームギヤ３に噛み合い、ウォームギヤ３から入力された駆動力を開閉機構（パワーウィンドウ）へ伝達する歯車であり、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）の射出成型により形成された樹脂歯車とされる。ウォームホイール４には、開閉機構（パワーウィンドウ）に設けられた図示しないギヤに噛合する出力ギヤ６が連結される。このような構成により、ウォームギヤ３から入力された駆動力は、ウォームホイール４及び出力ギヤ６を介して開閉機構（パワーウィンドウ）に伝達される。これにより、車両の図示しない窓が開閉される。
　グリスは、主として、基材となる基油と、基油の中に分散され、三次元構造を形成する増ちょう剤と、基油の中に分散され、添加量Ｎが増加するほどウォームギヤ３とウォームホイール４との間の摩擦係数μを上昇させる固体添加剤とを備える。本実施形態において、グリスの基油，増ちょう剤及び固体添加剤には、以下の材料が用いられるものとする。また、本実施形態において、グリスは、そのちょう度が１～３号に調整されるものとする。
　　基油　　　　　　　：ポリアルファオレフィン油（ＰＡＯ）
　　増ちょう剤　　　　：脂環族ウレア
　　固体添加剤　　　　：アクリル樹脂粉末（ポリアクリル酸エステル）
　なお、グリスの基油は、ポリアルファオレフィン油に限らず、エステル油、エーテル油、シリコーン油、アルキルベンゼン油、フッ素系油などの化学合成油が適用されてよい。また、化学合成油に限らず、鉱物油や植物油が適用されてよい。
　グリスの増ちょう剤は、脂環族ウレアに限らず、脂肪族ウレア、芳香族ウレアなどのウレア系化合物が適用されてよい。また、ウレア系化合物に限らず、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん、ナトリウム石けん、バリウム石けんなどの石けん類や、フッ素樹脂、ベントナイト、シリカ、Ｎａテレフタラメートが適用されてよい。ただし、増ちょう剤は、固体添加剤であるアクリル樹脂粉末との相性がよく、ウォームギヤ３とウォームホイール４との間の摩擦係数μを高める方向に調節がしやすく、高温特性に優れるなどの理由から、ウレア系化合物であることが好ましい。
　固体添加剤（固体潤滑剤）は、ウォームギヤ３とウォームホイール４との間の摩擦係数μを調整可能なものであれば、ポリアクリル酸エステルに限らない。固体添加剤は、例えば、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミドなどのアクリル樹脂粉末が適用されてよい。また、固体添加剤は、アクリル樹脂粉末に限らず、ナイロン樹脂，メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、黒鉛、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、硫化アンチモン、窒化ホウ素、アルカリ（土類）金属ホウ酸塩などが適用されてよい。ただし、固体添加剤は、ウォームギヤ３とウォームホイール４との間の摩擦係数μを高める方向に調節がしやすく、入手が容易であり、人体への害が少ないなどの理由から、アクリル樹脂粉末であることが好ましい。
　なお、グリスには、その性能（機能）を損なわない範囲で、極圧剤、酸化防止剤、防錆剤、腐食防止剤などが適宜添加されてよい。
　本実施形態のモータユニット１は、上述の通り、固体添加剤の添加量Ｎを調整することで、ウォームギヤ３とウォームホイール４との間の適度な摩擦係数μを実現して、耐逆転性を確保しつつモータ２の起動電圧Ｖの過度な上昇を抑えるものである。具体的には、モータユニット１は、固体添加剤の添加量Ｎ（グリスの全質量に対する固体添加剤の質量比）が第一閾値ＮＡ以上かつ第二閾値ＮＢ以下の範囲内になるように固体添加剤がグリスに添加されることで、上記の性能を実現する。第一閾値ＮＡは、耐逆転性の確保に係る閾値であり、第二閾値ＮＢは、モータ２の起動電圧Ｖの過度な上昇の抑制に係る閾値である。
　第一閾値ＮＡは、ウォームホイール４からウォームギヤ３への伝達効率（以下、「逆転効率ηｒｅｖ」という）が０［％］となる摩擦係数μを実現する固体添加剤の添加量Ｎの値である。逆転効率ηｒｅｖが０［％］以下となることで、ウォームホイール４からウォームギヤ３への駆動力伝達による逆転運動が防止されて、耐逆転性が保証される。
　ここで、モータユニット１の効率計算式は、ウォームギヤ３からウォームホイール４への入力に係る伝達効率（正転効率）をηｐｏｓと表し、ウォームギヤ３及びウォームホイール４の圧力角をα、進み角をγ、摩擦係数をμとすると、以下の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　モータ仕様に基づきウォームギヤ３及びウォームホイール４の圧力角α及び進み角γが設定されると、正転効率ηｐｏｓ及び逆転効率ηｒｅｖの値は、図２のグラフに示すように、摩擦係数μに応じて決定される。また、上記の式を整理すると、ウォームホイール４からウォームギヤ３への逆転効率ηｒｅｖが０［％］となる摩擦係数μ（以下、「境界摩擦係数μ０」とよぶ）は、以下の式で求められる。逆転効率ηｒｅｖは、図２に示すように、摩擦係数μが大きくなるほどに小さくなり、境界摩擦係数μ０を境に負の値となり、境界摩擦係数μ０よりも大きくなるほどに高い耐逆転性（セルフロック）が確保される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　境界摩擦係数μ０を実現する第一閾値ＮＡは、例えば、実験的に得られた固体添加剤の添加量Ｎと摩擦係数μとの関係を用いて設定される。図３は、固体添加剤の添加量Ｎが異なる複数のグリスのサンプルをモータユニット１に適用した場合に得られた摩擦係数μの実験値をプロットしたものである。図３のグラフでは、固体添加剤の添加量Ｎが１ｎ，２ｎ，３ｎ，４ｎ，５ｎ及び６ｎ［ｗｔ％］（ｎ＞０［ｗｔ％］）の６種類のグリスのサンプルから得られた摩擦係数μの実験値がプロットされている。図３に示すように、固体添加剤の添加量Ｎと摩擦係数μとの間には、添加量Ｎが増加するほど、摩擦係数μが大きくなる正の相関関係がある。第一閾値ＮＡは、この相関関係を利用して設定される。
　具体的には、各サンプルから得られた摩擦係数μの実験値から、図３に破線で示すように、近似式（例えば、摩擦係数μの二次関数）が導出される。そして、導出された近似式から境界摩擦係数μ０を実現する固体添加剤の添加量Ｎ〔Ｎ＝Ａ（μ０）２＋Ｂ（μ０）＋Ｃ〕が算出され、この値が第一閾値ＮＡとして設定される。この場合、第一閾値ＮＡには、１ｎ［ｗｔ％］が設定される。
　第二閾値ＮＢは、モータ２の起動電圧Ｖがバッテリの最低保証電圧Ｖｘとなる摩擦係数μを実現する固体添加剤の添加量Ｎの値である。ここで、起動電圧Ｖとは、開閉機構が特定の環境で全閉に拘束されたあと、開閉機構を開方向に移動させるのに必要となる電圧を意味する。このような電圧は、逆転起動電圧ともよばれる。開閉機構がパワーウィンドウの場合では、特定の環境で窓ガラスが全閉され、窓ガラスの上端が拘束されたあと、窓ガラスを下降方向（窓を開放する方向）に移動させる際に要する電圧が起動電圧Ｖとして定義される。
　本実施形態において、特定の環境とは、バッテリの出力電圧がバッテリの定格電圧よりも高くなる環境を意味し、例えば、図示しないオルタネーターが回ってバッテリがフル充電とされている環境が挙げられる。このような特定の環境でモータ２が駆動されると、通常〔バッテリの出力電圧がバッテリの定格電圧と一致するか、それと同視し得る状態（環境）〕よりも大きい駆動力が開閉機構（パワーウィンドウ）に伝達される。これにより、全閉時に窓ガラスが通常よりも強い拘束力を受ける。
　また、最低保証電圧Ｖｘは、バッテリの温度変化や劣化に起因するバッテリの電圧降下や、バッテリからモータ２までの配線抵抗によるバッテリの電圧降下によりバッテリの定格電圧がモータ２にかからない条件下であっても、開閉機構が駆動される最低の電圧を意味する。本実施形態において、最低保証電圧Ｖｘは、バッテリの定格電圧の６０［％］の電圧に設定される。
　第二閾値ＮＢは、第一閾値ＮＡと同様に、例えば、実験的に得られた固体添加剤の添加量Ｎと起動電圧Ｖとの関係を用いて設定される。図４は、固体添加剤の添加量Ｎの異なる複数のグリスのサンプルをモータユニット１に適用した場合に得られた起動電圧Ｖの実験値をプロットしたものである。図４のグラフでは、固体添加剤の添加量Ｎが１ｎ，２ｎ，３ｎ及び４ｎ［ｗｔ％］（ｎ＞０［ｗｔ％］）の４種類のグリスのサンプルから得られた起動電圧Ｖの実験値がプロットされている。図４に示すように、固体添加剤の添加量Ｎと起動電圧Ｖとの間には、添加量Ｎが増加するほど、起動電圧Ｖが大きくなる正の相関関係がある。第二閾値ＮＢは、この相関関係を利用して設定される。
　具体的には、各サンプルから得られた起動電圧Ｖの実験値から、図４に一点鎖線で示すように、近似式（例えば、起動電圧Ｖの二次関数）が導出される。そして、導出された近似式から起動電圧Ｖが最低保証電圧Ｖｘとなる摩擦係数μを実現する固体添加剤の添加量Ｎ〔Ｎ＝Ｄ（Ｖｘ）２＋Ｅ（Ｖｘ）＋Ｆ〕が算出され、この値が第二閾値ＮＢとして設定される。この場合、第二閾値ＮＢには、３ｎ［ｗｔ％］が設定される。
　図５は、図３及び図４のグラフの縦軸と横軸とを入れ替えて、一つのグラフとしたものである。上述の手順で第一閾値ＮＡ及び第二閾値ＮＢが設定されると、図５の白抜き矢印に示すように、固体添加剤の添加量Ｎの最適範囲（１ｎ～３ｎ［ｗｔ％］）が決定される。固体添加剤の添加量Ｎは、この範囲内となるように設定される。これにより、モータユニット１には、耐逆転性が確保されるとともに起動電圧Ｖの過度な上昇が抑制される。
　詳述すると、固体添加剤の添加量Ｎが第一閾値ＮＡ以上の値に調節されることで、図５に破線で示すように、摩擦係数μは境界摩擦係数μ０以上の値となる。これにより、逆転効率ηｒｅｖが０［％］以下となるため、モータユニット１の耐逆転性が確保される。また、固体添加剤の添加量Ｎが第二閾値ＮＢ以下の値に調節されることで、図５の一点鎖線に示すように、起動電圧Ｖが最低保証電圧Ｖｘ以下の値に抑えられる。よって、起動電圧Ｖが最低保証電圧Ｖｘを超えることがなく、起動電圧Ｖの過度な上昇が抑制され、多様な条件下でのモータ２の起動が保証される。なお、グリスに添加される固体添加剤の添加量Ｎは、最終的に、上記の範囲内でグリスの他の性能（例えば、ウォームギヤ３及びウォームホイール４を潤滑する性能）も高められる値が実験的に求められて設定されてよい。
［２．効果］
　（１）上述したモータユニット１では、グリスに添加される固体添加剤の添加量Ｎが第一閾値ＮＡ以上かつ第二閾値ＮＢ以下の範囲内になるように設定される。また、第一閾値ＮＡは、逆転効率ηｒｅｖが０［％］となる摩擦係数μを実現する値とされ、第二閾値ＮＡは、モータ２の起動電圧Ｖが最低保証電圧Ｖｘとなる摩擦係数μを実現する値とされる。これにより、耐逆転性を確保できかつ起動電圧Ｖの過度な上昇を抑制できる値に摩擦係数μを適切に調節できる。よって、モータユニット１は、耐逆転性を確保しつつモータ２の起動電圧Ｖの過度な上昇を抑制できる。
　（２）上述したモータユニット１において、起動電圧Ｖの定義に係る特定の環境は、バッテリの出力電圧がバッテリの定格電圧よりも高くなる環境とされる。これにより、例えば、全閉時に窓ガラスが通常よりも強い拘束力を受けて拘束された場合であっても、その後のモータ２の起動を保証できる。特に、パワーウィンドウでは、上端が拘束された状態の窓ガラスの移動が保証されるため、窓が開放されなくなる不具合の発生を抑制できる。
　（３）上述したモータユニット１では、固体添加剤としてアクリル樹脂粉末が用いられるため、摩擦係数μを高める方向へのグリス諸元の調節を容易に行うことができる。さらに、アクリル樹脂粉末は、変質しにくく扱いが容易であり、入手しやすいため、上述の性能を満たすグリスを容易に製造できる。
　（４）上述したモータユニット１において、最低保証電圧Ｖｘは、バッテリの定格電圧の６０［％］の電圧に設定される。これにより、温度変化や劣化に起因するバッテリの電圧降下や、バッテリからモータ２までの配線抵抗によるバッテリの電圧降下によりバッテリの定格電圧がモータ２にかからない条件下であっても、モータ２の起動を保証できる。
［３．その他］
　上述の実施形態で説明したモータユニット１の構成は一例であって、上述したものに限られない。ウォームギヤ３は、モータ２に駆動されるものであれば、モータ２のシャフト２Ａに直接連結されていなくてもよい。また、ウォームホイール４は、ウォームギヤ３に噛み合うものであればよく、ウォームホイール４には、出力ギヤ６が直接連結されていなくてもよい。ウォームギヤ３及びウォームホイール４の材質も上述したものに限らない。
　モータユニット１が適用される開閉機構は、パワーウィンドウに限らない。例えば、モータユニット１は、車両のバックドア及びスライドドアなどの開閉機構を駆動するものであってもよい。グリスのちょう度は、モータユニット１が適用される開閉機構の用途に応じて適宜設定されてよい。
　第一閾値ＮＡ及び第二閾値ＮＢの設定方法は、上述の方法に限らない。例えば、第一閾値ＮＡ及び第二閾値ＮＢの設定に際し導出される近似式は、線形関数として導出されてもよく、二次よりも高次の多項式関数として導出されてもよい。第一閾値ＮＡ及び第二閾値ＮＢは、近似式を用いずに設定されてもよい。
　１　モータユニット（減速機付きモータユニット）
　２　モータ
　３　ウォームギヤ
　４　ウォームホイール
　Ｎ　添加量
　ＮＡ　第一閾値
　ＮＢ　第二閾値
　Ｖ　起動電圧
　Ｖｘ　最低保証電圧
　ηｒｅｖ　逆転効率（ウォームホイールからウォームギヤへの伝達効率）
　μ　摩擦係数

Claims (6)

  1. 　バッテリから供給される電力により駆動するモータを備え、前記モータの駆動力をウォームギヤとウォームホイールとを通じて開閉機構に伝達する減速機付きモータユニットであって、
    　前記ウォームギヤと前記ウォームホイールとを潤滑するグリスを備え、
    　前記グリスは、前記グリスの基材となる基油と、前記基油中に分散され、三次元構造を形成する増ちょう剤と、前記基油中に分散され、添加量が増加するほど前記ウォームギヤと前記ウォームホイールとの間の摩擦係数を上昇させる固体添加剤と、を含み、
    　前記固体添加剤は、前記添加量が第一閾値以上かつ第二閾値以下となるように添加され、
    　前記第一閾値は、前記ウォームホイールから前記ウォームギヤへの伝達効率が０［％］となる前記摩擦係数を実現する前記添加量の値であり、
    　前記第二閾値は、前記開閉機構が特定の環境で全閉に拘束されたあと、前記開閉機構を開方向に移動させるのに必要となる前記モータの起動電圧が前記バッテリの最低保証電圧となる前記摩擦係数を実現する前記添加量の値である
    ことを特徴とする減速機付きモータユニット。
  2. 　前記特定の環境は、前記バッテリの出力電圧が前記バッテリの定格電圧よりも高くなる環境である
    ことを特徴とする、請求項１記載の減速機付きモータユニット。
  3. 　前記固体添加剤は、アクリル樹脂粉末である
    ことを特徴とする、請求項１記載の減速機付きモータユニット。
  4. 　前記固体添加剤は、アクリル樹脂粉末である
    ことを特徴とする、請求項２記載の減速機付きモータユニット。
  5. 　前記最低保証電圧は、前記バッテリの定格電圧の６０［％］の電圧である
    ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の減速機付きモータユニット。
  6. 前記開閉機構は、パワーウィンドウである
    ことを特徴とする、請求項１記載の減速機付きモータユニット。
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