JP2014185663A - 回転軸およびそれを用いた減速機構付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の重量および質量増加を招くこと無く駆動系の機能低下を抑制しつつ、より小型・軽量化を図る。
【解決手段】ウォーム２４ａの直径寸法ｄ２が軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３よりも大きく設定され、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４が軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３よりも小さく設定されるので、アーマチュア軸２４の全体の重量および質量を増加させること無く、ウォーム部２４ｂの直径寸法ｄ１を変えずにウォーム２４ａの歯たけを大きくすることができる。したがって、ウォーム部２４ｂの曲げ強度、およびウォーム２４ａとウォームホイールとの噛み合い強度を十分なものにして、駆動系の機能低下を抑制した状態のもとで、ウォームホイールを小さくすることができる。よって、アーマチュア軸２４が設けられるワイパモータを、より小型・軽量化することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ギヤを回転駆動する回転軸およびそれを用いた減速機構付きモータに関する。

従来、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置等の駆動源には、小型でありながら大きな出力が得られる減速機構付きモータが採用されている。この減速機構付きモータは、駆動電流の供給により回転駆動される回転軸を有するモータ部と、回転軸の回転を減速して高トルク化する減速機構を有するギヤ部とを備えている。

回転軸は、モータ部およびギヤ部の双方に跨って延びるよう長尺に形成されている。回転軸の軸方向先端側には、減速機構を形成するウォームホイール（ギヤ）が噛み合わされるウォームが設けられ、回転軸の軸方向基端側には、回転力を発生する回転子が設けられている。また、回転軸の軸方向中央部には、回転軸を回転自在に保持する軸受部材が装着され、これにより回転軸は安定して回転されるようになっている。

このような回転軸を備えた減速機構付きモータとして、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された減速機構付きモータは、シャフト本体部およびウォーム部を有する回転軸を備えており、シャフト本体部の直径寸法は、その軸方向に沿って一定となっている。そして、シャフト本体部には、玉軸受が固定される第２軸支部や、回転子コアが固定されるコア固定部等が設けられている。また、ウォーム部はシャフト本体部よりも小径に形成され、当該ウォーム部の周囲には螺子歯状のウォームが形成されている。

特開２０１１−２５０４８５号公報

ところで、上述のような車両に搭載される減速機構付きモータにおいては、車両の燃費向上や車両デザインの自由度向上等を図るために、より小型・軽量化を図ることが望まれている。減速機構付きモータを形成する部品の中でも、比較的大型でかつ重量が嵩むウォームホイールを小さくすれば、効率良く減速機構付きモータを小型・軽量化することができる。

しかしながら、上述の特許文献１に記載された減速機構付きモータにおいて、単にウォームホイールを小さくしたのでは、ウォームとウォームホイールとの噛み合い強度が低下し、例えば、高トルク負荷時等においてウォームホイールの歯部に欠けが生じる等の不具合を生じ得る。そこで、ウォームの歯たけを大きくして、ウォームとウォームホイールとの噛み合い強度を確保することも考えられるが、この場合には、ウォームの歯底の直径寸法、つまりウォーム部の直径寸法が小さくなり、ひいてはウォーム部の曲げ強度が低下するという別の問題を生じ得る。なお、ウォーム部の直径寸法を大きくしてウォーム部の曲げ強度を確保し、これにより上述のような駆動系の機能低下（歯部の欠けやウォーム部の曲げ強度低下等）を抑制できるが、当該対策は回転軸の重量および質量増加を招くため、好ましい対策とは言えない。

本発明の目的は、回転軸の重量および質量増加を招くこと無く駆動系の機能低下を抑制しつつ、より小型・軽量化を図ることが可能な回転軸およびそれを用いた減速機構付きモータを提供することにある。

本発明の一態様では、ギヤを回転駆動する回転軸であって、前記ギヤが噛み合わされるウォームが設けられるウォーム部と、回転力を発生する回転子が装着される回転子装着部と、前記ウォーム部と前記回転子装着部との間に設けられ、軸受部材が装着される軸受部材装着部と、を備え、前記ウォームの直径寸法が前記軸受部材装着部の直径寸法よりも大きく設定され、前記回転子装着部の直径寸法が前記軸受部材装着部の直径寸法よりも小さく設定される。

本発明の他の態様では、回転軸および当該回転軸の回転を減速する減速機構を有する減速機構付きモータであって、前記回転軸は、前記減速機構を形成するギヤが噛み合わされるウォームが設けられるウォーム部と、回転力を発生する回転子が装着される回転子装着部と、前記ウォーム部と前記回転子装着部との間に設けられ、軸受部材が装着される軸受部材装着部と、を備え、前記ウォームの直径寸法が前記軸受部材装着部の直径寸法よりも大きく設定され、前記回転子装着部の直径寸法が前記軸受部材装着部の直径寸法よりも小さく設定される。

本発明の他の態様では、前記回転軸の前記ウォーム部と前記軸受部材装着部との間に、前記軸受部材および前記回転子を装着する治具が当接される治具当接部が設けられる。

本発明の他の態様では、前記治具当接部は、前記回転軸を中心として当該回転軸の軸方向と交差する方向に延びる平面状に形成される。

本発明の他の態様では、前記回転軸に、前記回転子装着部よりも小径に設定され、前記回転子装着部への前記回転子の装着を案内する案内小径部が設けられる。

本発明によれば、ウォームの直径寸法が軸受部材装着部の直径寸法よりも大きく設定され、回転子装着部の直径寸法が軸受部材装着部の直径寸法よりも小さく設定されるので、回転軸全体の重量および質量を増加させること無く、ウォーム部の直径寸法を変えずにウォームの歯たけを大きくすることができる。したがって、ウォーム部の曲げ強度、およびウォームとギヤとの噛み合い強度を十分なものにして、駆動系の機能低下を抑制した状態のもとで、ギヤを小さくすることができる。よって、本発明に係る回転軸を減速機構付きモータに用いることにより、当該減速機構付きモータを、より小型・軽量化することが可能となる。

本発明が採用されたワイパモータを示す斜視図である。 図１のワイパモータのカバー部材および制御基板を示す斜視図である。 図１の破線円Ａ部の内部構造を示す部分拡大断面図である。 図１の破線円Ｂ部に設けられるボールベアリングの詳細を示す拡大斜視図である。 図１の破線円Ｃ部の内部構造を示す部分拡大断面図である。 アーマチュア軸の詳細構造を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）は、本願構造の小型・軽量化の状態（寸法関係）を、比較構造と比較して説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、アーマチュア軸に対するボールベアリングおよびアーマチュアコアの組み付け手順を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｅ）は、治具当接部の変形例（５種類）を示す部分拡大図斜視図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明が採用されたワイパモータを示す斜視図を、図２は図１のワイパモータのカバー部材および制御基板を示す斜視図を、図３は図１の破線円Ａ部の内部構造を示す部分拡大断面図を、図４は図１の破線円Ｂ部に設けられるボールベアリングの詳細を示す拡大斜視図を、図５は図１の破線円Ｃ部の内部構造を示す部分拡大断面図をそれぞれ示している。

図１に示すように、減速機構付きモータとしてのワイパモータ１０は、図示しない自動車等の車両の前方側にあるフロントワイパ装置の駆動源として用いられるものである。そして、車室内等に設けられるワイパスイッチ（図示せず）を操作することで、ワイパモータ１０は正逆方向に回転駆動され、これによりフロントウィンドシールド上にあるワイパ部材（図示せず）が揺動運動されるようになっている。このように、ワイパモータ１０は、所定の制御ロジックに基づいて正逆方向に回転駆動される、所謂リバーシングワイパモータとなっている。

ワイパモータ１０は、モータ部２０とギヤ部３０とを備えており、モータ部２０およびギヤ部３０は、それぞれ複数の締結ネジ１１（図示では１つのみ示す）によって互いに連結されている。ここで、図１においては、ワイパモータ１０の内部構造を分かり易くするために、ギヤ部３０のギヤケース３１を閉塞するカバー部材５０（図２参照）を取り外した状態を示している。

モータ部２０は、図１および図３に示すように、有底筒状に形成されたモータケース２１を備えており、当該モータケース２１は、鋼板等の磁性材料を深絞り加工（プレス加工）することによって、底部側（図中右側）が段付形状となるよう形成されている。モータケース２１の底部２１ａには第１ラジアル軸受２２が設けられ、第１ラジアル軸受２２は、鋼板よりなる固定部材２３により底部２１ａに固定されている。第１ラジアル軸受２２は、アーマチュア軸（回転軸）２４の軸方向基端側（図中右側）に形成された案内小径部２４ｅを回転自在に保持するようになっている。

モータケース２１の内壁には、断面が略円弧形状に形成された複数の永久磁石２５（例えば４つ）が固定されており、これらの永久磁石２５は、モータケース２１の周方向に沿って等間隔（９０度間隔）で配置されている。各永久磁石２５の内側には、所定のエアギャップを介してコイル（図示せず）が巻装されたアーマチュアコア（回転子）２６が回転自在に設けられている。アーマチュアコア２６は、アーマチュア軸２４の軸方向基端側に形成された回転子装着部２４ｄに固定されている。

アーマチュア軸２４のアーマチュアコア２６よりもギヤケース３１側（図中左側）には、複数のブラシが摺接する整流子（図示せず）が設けられ、各ブラシおよび整流子を介してアーマチュアコア２６に巻装されたコイルに駆動電流が供給される。これにより、アーマチュアコア２６には電磁力、すなわち回転力が発生し、アーマチュアコア２６はアーマチュア軸２４を所定の回転方向・回転数で回転させるようになっている。

ギヤ部３０は、図１および図５に示すように、有底のギヤケース３１を備えている。ギヤケース３１は、溶融したアルミ材料等を鋳造成形することにより所定形状に形成され、内部には、樹脂材料よりなるウォームホイール（ギヤ）３２が回転自在に収容されている。ウォームホイール３２の回転中心には、出力軸３３の基端側が固定され、出力軸３３の先端側はギヤケース３１の外部に延出されている。そして、出力軸３３の先端側には、フロントワイパ装置を形成するリンク機構（図示せず）が固定されるようになっている。

ウォームホイール３２の外周部には歯部３２ａが形成されており、当該歯部３２ａには、アーマチュア軸２４の軸方向先端側（図中左側）に一体に設けられたウォーム２４ａが噛み合わされている。つまり、アーマチュア軸２４は、ウォームホイール３２を回転駆動するようになっている。ここで、ウォーム２４ａおよびウォームホイール３２は減速機構ＳＤを形成しており、当該減速機構ＳＤは、アーマチュア軸２４の回転を所定の回転速度にまで減速して高トルク化し、高トルク化した回転を出力軸３３から外部のリンク機構に出力するようになっている。

ギヤケース３１には、アーマチュア軸支持部３４およびベアリング支持部３５が一体に形成されている。アーマチュア軸支持部３４は略筒状に形成され、その内側には筒状の第２ラジアル軸受３６が嵌合して固定され、第２ラジアル軸受３６はアーマチュア軸２４の軸方向先端側を回転自在に支持している。

ベアリング支持部３５においても略筒状に形成され、ベアリング支持部３５はアーマチュア軸支持部３４よりも大径となっている。ベアリング支持部３５の内側には、軸受部材としてのボールベアリング４０（図４参照）が嵌合されている。ボールベアリング４０は、ベアリング支持部３５に嵌合された後に、鋼板よりなるストッパ部材３７をギヤケース３１に差し込むことで、ベアリング支持部３５から抜け止めされた状態となっている。

図４に示すように、ボールベアリング４０は、鋼鉄製のインナーレース４１，アウターレース４２および複数の鋼球４３を備えている。また、ボールベアリング４０の軸方向両側には、インナーレース４１，アウターレース４２および各鋼球４３間に保持される摺動グリス（図示せず）の外部への漏洩を防止するシールド４４が設けられている。ここで、ボールベアリング４０は、安価な汎用品を採用している。

ボールベアリング４０のインナーレース４１は、アーマチュア軸２４の軸方向中央部に形成された軸受部材装着部２４ｃ（図６参照）に固定されている。また、ボールベアリング４０のアウターレース４２は、ギヤケース３１のベアリング支持部３５（図１参照）に固定されている。このように、インナーレース４１をアーマチュア軸２４に固定し、アウターレース４２をギヤケース３１に固定することで、アーマチュア軸２４はモータケース２１およびギヤケース３１に対して軸方向に移動不能となっている。したがって、アーマチュア軸２４の軸方向両端側を支持するためのスラスト軸受を省略して、部品点数の削減が図れるようになっている。

ギヤケース３１の開口部分（図１の手前側）は、図２に示すカバー部材５０によって閉塞されている。カバー部材５０は、プラスチック等の樹脂材料によってギヤケース３１の開口部分と略同じ外形形状に形成され、その内側には制御基板５１が装着されるようになっている。制御基板５１には、アーマチュア軸２４の回転状態を検出する一対のアーマチュア軸用磁気センサＡＳや、ウォームホイール３２の回転状態を検出する一対のウォームホイール用磁気センサＷＳが実装されている。また、制御基板５１には、コンデンサＣＤやチョークコイルＣＣ等の他の電子部品も実装されている。

ここで、図１および図４に示すように、アーマチュア軸２４におけるウォーム２４ａの近傍には、環状の第１センサマグネットＳＭ１が配置されており、当該第１センサマグネットＳＭ１は、各アーマチュア軸用磁気センサＡＳと対向されるようになっている。また、図１に示すように、ウォームホイール３２における出力軸３３の近傍には、環状の第２センサマグネットＳＭ２が配置されており、当該第２センサマグネットＳＭ２は、各ウォームホイール用磁気センサＷＳと対向されるようになっている。なお、第２センサマグネットＳＭ２の形状は環状では無く円筒状等でも良く、その形状は問わない。

図５に示すように、ウォームホイール３２と制御基板５１との間には、プラスチック等の樹脂材料よりなる仕切部材５２が設けられている。この仕切部材５２は、ウォームホイール３２とウォーム２４ａとの間に塗布された摺動グリス（図示せず）が、制御基板５１に飛散して付着されるのを防止する役割を果たしている。

次に、アーマチュア軸２４の構造について、図６および図７を参照しつつ詳細に説明する。

図６はアーマチュア軸の詳細構造を示す平面図を、図７（ａ）（ｂ）は本願構造の小型・軽量化の状態（寸法関係）を、比較構造と比較して説明する説明図をそれぞれ示している。

図６に示すように、アーマチュア軸２４は、断面が円形の鋼棒よりなる母材を、冷間圧造することによって段付形状に形成されている。このようにアーマチュア軸２４を冷間圧造で段付形状に形成することにより、材料に無駄が生じるのを抑制することができる。さらには、冷間圧造であるため、母材を加熱等する必要が無く、加工エネルギを低減して省エネを図ることができる。

アーマチュア軸２４は、モータ部２０とギヤ部３０との双方（図１参照）に跨って配置されるようになっており、その長さ寸法はＬ１に設定されている。そして、アーマチュア軸２４には、ギヤ部３０側（軸方向先端側）からモータ部２０側（軸方向基端側）に向けて、ウォーム部２４ｂ，軸受部材装着部２４ｃおよび回転子装着部２４ｄが、その順番で設けられている。

ウォーム部２４ｂの長さ寸法は、アーマチュア軸２４の長さ寸法Ｌ１の略１／３の長さ寸法Ｌ２に設定されている（Ｌ２≒Ｌ１／３）。また、ウォーム部２４ｂの直径寸法はｄ１（例えば４．３ｍｍ）に設定されており、当該直径寸法ｄ１は、ウォーム部２４ｂに十分な曲げ強度が得られる直径寸法となっている。したがって、ワイパモータ１０の回転駆動時において、アーマチュア軸２４が撓んでブレたりするような不具合が発生することは無い。

ウォーム部２４ｂの周囲には、螺旋状のウォーム２４ａが一体に設けられており、当該ウォーム２４ａの直径寸法は、ウォーム部２４ｂの直径寸法ｄ１よりも大きい直径寸法ｄ２（例えば１１．２ｍｍ）に設定されている（ｄ２＞ｄ１）。また、ウォーム２４ａの直径寸法ｄ２は、軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３（例えば８．０ｍｍ）よりも大きい直径寸法に設定されている（ｄ２＞ｄ３）。

ここで、各直径寸法ｄ１，ｄ２，ｄ３の大小関係は、ｄ２＞ｄ３＞ｄ１に設定されており、軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３を基準としたときに、本実施の形態においては、概ね、ｄ２≒１．４・ｄ３，ｄ１≒０．５・ｄ３の関係となっている。

ここで、図７に示すように、比較構造（従前構造）のアーマチュア軸ａの長さ寸法を、本願構造のアーマチュア軸２４の長さ寸法Ｌ１と同じ長さ寸法とし、比較構造の軸受部材装着部ｂの直径寸法を、本願構造の軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３と同じ直径寸法とし、比較構造のウォーム部ｃの直径寸法を、本願構造のウォーム部２４ｂの直径寸法ｄ１と同じ直径寸法とする。そして、これらの寸法関係を比較基準として、以下、本願構造と比較構造との大きさの違いについて説明する。

本願構造においては、上述のように、ウォーム２４ａの直径寸法ｄ２を、ウォーム部２４ｂの直径寸法ｄ１および軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３よりも大きい直径寸法に設定している（ｄ２＞ｄ３＞ｄ１）。これにより、図７に示すように、本願構造のウォーム２４ａの歯たけ（＝（ｄ２−ｄ１）／２）は、比較構造に比して大きくなっている。つまり、比較構造の歯たけ（＝（ｄ３−ｄ１）／２）においては、当該比較構造のウォームｄの直径寸法が軸受部材装着部ｂの直径寸法ｄ３と略等しいため、本願構造のウォーム２４ａの歯たけよりも小さくなっている。

ただし、ウォーム２４ａの直径寸法ｄ２が大きくなるほど減速効率が悪化、つまりウォーム２４ａの回転抵抗が増加するため、これに対抗すべく、アーマチュアコア２６を大きくしてトルクアップをさせる必要が生じてしまう。そこで、アーマチュアコア２６の大型化（重量増）を避けるためにも、ウォーム２４ａの直径寸法ｄ２を、軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３の１．４倍以下（ｄ２≦１．４・ｄ３）となるようにし、かつ噛み合い強度が十分に確保され得る直径寸法となるようにする。

また、本願構造のウォーム２４ａのピッチは、比較構造のウォームｄのピッチよりも狭く設定されている。したがって、ウォームホイール３２を小さくしても、ウォーム２４ａと歯部３２ａとの噛み合い部分ＣＰにおける強度、つまり噛み合い強度を、比較構造の噛み合い部分ＣＰと同等の噛み合い強度に設定することができる。具体的には、本願構造のウォームホイール３２の直径寸法Ｄ１（例えば５７．０ｍｍ）は、比較構造のウォームホイールｅの直径寸法Ｄ２（例えば６２．５ｍｍ）の略９０％の直径寸法となっている。ただし、本願構造のウォームホイール３２の厚み寸法と、比較構造のウォームホイールｅの厚み寸法とは、略同じ厚み寸法に設定されている。

図６に示すように、軸受部材装着部２４ｃは、ウォーム部２４ｂと回転子装着部２４ｄとの間に設けられ、軸受部材装着部２４ｃには、ボールベアリング４０が装着されるようになっている。軸受部材装着部２４ｃの長さ寸法は、ウォーム部２４ｂの長さ寸法Ｌ２の略半分の長さ寸法Ｌ３に設定されている（Ｌ３≒Ｌ２／２）。また、軸受部材装着部２４ｃの直径寸法はｄ３に設定されており、当該直径寸法ｄ３は、汎用品であるボールベアリング４０（図４参照）が装着可能な直径寸法となっている。

回転子装着部２４ｄの長さ寸法は、ウォーム部２４ｂの長さ寸法Ｌ２と略同じ長さ寸法Ｌ４に設定されている（Ｌ４≒Ｌ２）。また、回転子装着部２４ｄの直径寸法は、軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３よりも小さい直径寸法ｄ４（例えば６．０ｍｍ）に設定されている（ｄ４＜ｄ３）。なお、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４、およびウォーム２４ａの直径寸法ｄ２の大小関係は、概ね、ｄ４≒０．５・ｄ２の関係となっている。

ここで、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４は、ワイパモータ１０の回転駆動時において、アーマチュアコア２６に作用する回転トルク等により、曲げられたり捻れたりすることの無い十分な強度が得られる直径寸法となっている。このように、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４を、軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３よりも小さくすることで、アーマチュア軸２４の全体の重量を増加させること無く、ウォーム部２４ｂの直径寸法ｄ１を変えずに、ウォーム２４ａの歯たけを大きくすることができる。なお、本実施の形態においては、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４の設定は、ウォーム２４ａの歯たけを大きくするためだけでは無く、アーマチュア軸２４の全体の重量および質量を低減することにも貢献している。

また、図７に示すように、本願構造における回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４を、比較構造における回転子装着部ｆの直径寸法ｄ３よりも小さい直径寸法に設定しているので、同等の出力が得られるようにアーマチュアコアを設定すると、本願構造のアーマチュアコア２６は直径寸法ｄ６となり、比較構造のアーマチュアコアｇはそれよりも大きい直径寸法ｄ７となる（ｄ７＞ｄ６）。このように、本願構造のアーマチュア軸２４においては、アーマチュアコア２６（モータ部２０）の小型・軽量化にも貢献している。

ただし、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４と、ウォーム２４ａの直径寸法ｄ２との寸法差が大き過ぎると、冷間圧造で成形し得る限界を越えてしまい、その結果、アーマチュア軸２４に十分な剛性が得られなくなる等、生産性の低下を招く虞がある。したがって、アーマチュア軸２４の製造具合を考慮すると、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４と、ウォーム２４ａの直径寸法ｄ２との寸法差は、ｄ４≧０．５・ｄ２の関係を満たすように設定するのが望ましい。

図６に示すように、アーマチュア軸２４の軸方向基端側には、回転子装着部２４ｄに隣接して案内小径部２４ｅが設けられている。この案内小径部２４ｅの長さ寸法は、回転子装着部２４ｄの長さ寸法Ｌ４の略１／３の長さ寸法Ｌ５に設定されている（Ｌ５≒Ｌ４／３）。また、案内小径部２４ｅの直径寸法は、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４よりも若干小径の直径寸法ｄ５に設定されている（ｄ５＜ｄ４）。

このように、長さ寸法Ｌ５でかつ直径寸法ｄ５の案内小径部２４ｅを設けることにより、アーマチュア軸２４の軸方向基端側から、回転子装着部２４ｄにアーマチュアコア２６を装着し易くしている。つまり、案内小径部２４ｅは、回転子装着部２４ｄへのアーマチュアコア２６の装着を案内するようになっている。さらには、アーマチュアコア２６の回転子装着部２４ｄへの装着過程において、案内小径部２４ｅには傷が付き難くなっている。したがって、案内小径部２４ｅは、回転摺動部として十分に機能することができ、ひいては第１ラジアル軸受２２（図３参照）によってスムーズに回転保持されるようになっている。

アーマチュア軸２４のウォーム部２４ｂと軸受部材装着部２４ｃとの間には、センサマグネット装着部２４ｆが設けられている。このセンサマグネット装着部２４ｆの直径寸法は、軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３と同じ直径寸法に設定されている。そして、センサマグネット装着部２４ｆの周囲には、第１センサマグネットＳＭ１が固定されるようになっている（図４参照）。

アーマチュア軸２４のウォーム部２４ｂと軸受部材装着部２４ｃとの間で、センサマグネット装着部２４ｆの軸方向に沿うウォーム部２４ｂ側には、治具当接部２４ｇが設けられている。この治具当接部２４ｇは、アーマチュア軸２４を中心として当該アーマチュア軸２４の軸方向と交差する方向に放射状に延びる平面状に形成されており、したがって治具当接部２４ｇは環状平面に形成されている。そして、治具当接部２４ｇには、軸受部材装着部２４ｃにボールベアリング４０を、回転子装着部２４ｄにアーマチュアコア２６を、それぞれ装着するために用いる治具Ｔ１，Ｔ２（図８参照）が当接されるようになっている。なお、治具Ｔ１，Ｔ２は、アーマチュア軸２４のセンサマグネット装着部２４ｆに、第１センサマグネットＳＭ１を装着するために用いても良い（図示せず）。

一方、アーマチュア軸２４のウォーム部２４ｂと軸受部材装着部２４ｃとの間で、センサマグネット装着部２４ｆの軸方向に沿う軸受部材装着部２４ｃ側には、ワッシャ装着溝２４ｈが設けられている。このワッシャ装着溝２４ｈには、軸受部材装着部２４ｃに対するボールベアリング４０の位置決めを行うスナップリングＳＲ（図４参照）が装着されるようになっている。このスナップリングＳＲとしては、例えば、汎用品のＣ型スナップリングが用いられる。ここで、スナップリングＳＲは、アーマチュア軸２４にボールベアリング４０やアーマチュアコア２６を組み付ける前の準備工程において、アーマチュア軸２４に予め装着されるようになっている。

次に、アーマチュア軸２４に対するボールベアリング４０およびアーマチュアコア２６の組み付け手順について、図８を参照しつつ詳細に説明する。

図８（ａ），（ｂ）はアーマチュア軸に対するボールベアリングおよびアーマチュアコアの組み付け手順を説明する説明図を示している。

［準備工程］
まず、図８（ａ）に示すように、別の製造工程（冷間圧造工程）で製造されたアーマチュア軸２４を準備するとともに、当該アーマチュア軸２４のワッシャ装着溝２４ｈ（図６参照）に、スナップリングＳＲを装着しておく。また、ボールベアリング４０を準備するとともに、図８（ｂ）に示すように、別の製造工程で製造されたアーマチュアコア２６を準備する。これにより準備工程が完了する。

［ボールベアリング組み付け工程］
次に、図８（ａ）に示すように、ボールベアリング４０を組み付け装置ＡＤの第１基台ＢＳ１に横にするようにしてセットする。そして、図中矢印（１）に示すように、スナップリングＳＲが装着されたアーマチュア軸２４の案内小径部２４ｅ側をボールベアリング４０に臨ませて、当該ボールベアリング４０のインナーレース４１（図４参照）に挿通する。その後、図中矢印（２）に示すように、組み付け装置ＡＤの各治具Ｔ１，Ｔ２を互いに近接するよう駆動させて、各治具Ｔ１，Ｔ２の先端部Ｐを、アーマチュア軸２４の治具当接部２４ｇに当接させる。

ここで、各治具Ｔ１，Ｔ２は、互いに近接させた状態のもとで略円筒形状になるよう構成されている。したがって、各治具Ｔ１，Ｔ２の先端部Ｐを、アーマチュア軸２４の治具当接部２４ｇに当接させることにより、各治具Ｔ１，Ｔ２の内側には、アーマチュア軸２４のウォーム２４ａが配置されるようになっている。これにより、各治具Ｔ１，Ｔ２を用いてアーマチュア軸２４を移動させる場合等において、ウォーム２４ａを保護して、当該ウォーム２４ａに傷が付くのを防止できる。

次いで、各治具Ｔ１，Ｔ２を、図中矢印（３）に示すように下降駆動させて、各治具Ｔ１，Ｔ２を第１基台ＢＳ１に近付けていく。これによりボールベアリング４０が、アーマチュア軸２４の軸方向基端側から軸受部材装着部２４ｃに圧入されていく。その後、さらに各治具Ｔ１，Ｔ２を下降駆動させることで、ボールベアリング４０がスナップリングＳＲに当接して、軸受部材装着部２４ｃの所定位置に位置決めされる。これにより、ボールベアリング４０のアーマチュア軸２４への組み付けが終了し、ボールベアリング組み付け工程が完了する。

［アーマチュアコア組み付け工程］
ボールベアリング組み付け工程の後は、ボールベアリング４０が装着されたアーマチュア軸２４を第１基台ＢＳ１から取り外し、次のアーマチュアコア組み付け工程に移行する。そして、アーマチュアコア２６を組み付け装置ＡＤの第２基台ＢＳ２に立てるようにしてセットする。つまり、アーマチュアコア２６を、アーマチュアコア２６にアーマチュア軸２４を挿通するためのアーマチュアコア２６に形成される孔の向きと、アーマチュア軸２４の組み付け方向とが一致する向きに、第２基台ＢＳ２にセットする。

次に、図中矢印（４）に示すように、ボールベアリング４０が装着されたアーマチュア軸２４の案内小径部２４ｅ側をアーマチュアコア２６に臨ませて、当該アーマチュアコア２６に挿通する。その後、図中矢印（５）に示すように、組み付け装置ＡＤの各治具Ｔ１，Ｔ２を互いに近接するよう駆動させて、各治具Ｔ１，Ｔ２の先端部Ｐを、アーマチュア軸２４の治具当接部２４ｇに当接させる。

次いで、各治具Ｔ１，Ｔ２を、図中矢印（６）に示すように下降駆動させて、各治具Ｔ１，Ｔ２を第２基台ＢＳ２に近付けていく。これによりアーマチュアコア２６が、アーマチュア軸２４の軸方向基端側から回転子装着部２４ｄに圧入されていく。その後、さらに各治具Ｔ１，Ｔ２を下降駆動させることで、アーマチュアコア２６が軸受部材装着部２４ｃと回転子装着部２４ｄとの間の段差Ｓに当接して、回転子装着部２４ｄの所定位置に位置決めされる。これにより、アーマチュアコア２６のアーマチュア軸２４への組み付けが終了し、アーマチュアコア組み付け工程が完了する。

ここで、各治具Ｔ１，Ｔ２の押圧力は、治具当接部２４ｇを介してアーマチュア軸２４の最も剛性が高い部位、つまり直径寸法がｄ３（最大径）となったセンサマグネット装着部２４ｆ（図６参照）に伝達されるようになっている。したがって、［ボールベアリング組み付け工程］および［アーマチュアコア組み付け工程］において、アーマチュア軸２４に歪みが生じるようなことが無い。

なお、各治具Ｔ１，Ｔ２の形状や動作を簡素化するために、アーマチュア軸２４の軸方向先端部（図中上端部）を単に押圧する構成とすると、ウォーム部２４ｂ（直径寸法ｄ１）に歪みが生じる虞がある。当該ウォーム部２４ｂの歪みは、アーマチュア軸２４の回転時におけるモータノイズ（メカノイズ）の発生原因となるため、確実に排除すべき設計事項となっている。

また、各治具Ｔ１，Ｔ２の先端部Ｐを、アーマチュア軸２４の治具当接部２４ｇに当接させるが、当該治具当接部２４ｇは、ウォーム２４ａが形成されたりボールベアリング４０が装着されたりしない部分に設けられている。したがって、各治具Ｔ１，Ｔ２の先端部Ｐによって、治具当接部２４ｇの表面に多少の傷が付いたとしても、アーマチュア軸２４の回転状態に悪影響を与えることは無い。

さらに、治具当接部２４ｇを、アーマチュア軸２４を中心として当該アーマチュア軸２４の軸方向と交差する方向に放射状に延びる環状平面により形成しているため、各治具Ｔ１，Ｔ２によって、アーマチュア軸２４を略真っ直ぐ押圧できるようになっている。したがって、アーマチュア軸２４が、ボールベアリング４０やアーマチュアコア２６をこじるようなことは無く、スムーズな組み付け作業が可能となっている。

次に、治具当接部２４ｇの種々の変形例について、図９を参照しつつ詳細に説明する。なお、各変形例の治具当接部は、上述した治具当接部２４ｇと同様の機能を有しているため、各変形例の治具当接部には同一の符号を付している。

図９（ａ）〜（ｅ）は治具当接部の変形例（５種類）を示す部分拡大図斜視図を示している。

図９（ａ）に示す治具当接部２４ｇは、センサマグネット装着部２４ｆの軸方向に沿うウォーム部２４ｂ寄りに、センサマグネット装着部２４ｆの周方向に延在する環状溝６０を形成することにより設けられている。

図９（ｂ）に示す治具当接部２４ｇは、センサマグネット装着部２４ｆの軸方向に沿うウォーム部２４ｂ側の端部に、アーマチュア軸２４の軸心を挟んで対向するよう、アーマチュア軸２４の軸方向基端側に向けて窪む２つの凹部６１を形成することにより設けられている。

図９（ｃ）に示す治具当接部２４ｇは、センサマグネット装着部２４ｆの軸方向に沿うウォーム部２４ｂ寄りに、センサマグネット装着部２４ｆの周方向に等間隔（９０度間隔）で並ぶ４つの扇状溝６２（図示では３つのみ示す）を形成することにより設けられている。

図９（ｄ）に示す治具当接部２４ｇは、センサマグネット装着部２４ｆの軸方向に沿うウォーム部２４ｂ側の端部に、アーマチュア軸２４の軸心を挟んで対向するよう、アーマチュア軸２４の径方向内側に向けて窪む２つの半円状凹部６３（図示では１つのみ示す）を形成することにより設けられている。この場合における治具当接部２４ｇは、曲面状に形成される。

図９（ｅ）に示す治具当接部２４ｇは、センサマグネット装着部２４ｆの軸方向に沿うウォーム部２４ｂ側の端部に、アーマチュア軸２４の軸心を挟んで対向するよう、アーマチュア軸２４の径方向内側に向けて窪む２つの三角状凹部６４（図示では１つのみ示す）を形成することにより設けられている。この場合における治具当接部２４ｇは、三角形の頂部に形成される。

図９（ａ）〜（ｅ）に記載された治具当接部２４ｇは、いずれもウォーム２４ａから各治具Ｔ１，Ｔ２を遠ざけることができる。したがって、各治具Ｔ１，Ｔ２によってウォーム２４ａに傷が付くことを確実に防止することができる。

以上詳述したように、本実施の形態に係るアーマチュア軸２４およびワイパモータ１０によれば、ウォーム２４ａの直径寸法ｄ２が軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３よりも大きく設定され、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４が軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３よりも小さく設定されるので、アーマチュア軸２４の全体の重量および質量を増加させること無く、ウォーム部２４ｂの直径寸法ｄ１を変えずにウォーム２４ａの歯たけを大きくすることができる。したがって、ウォーム部２４ｂの曲げ強度、およびウォーム２４ａとウォームホイール３２との噛み合い強度を十分なものにして、駆動系の機能低下を抑制した状態のもとで、ウォームホイール３２を小さくすることができる。よって、アーマチュア軸２４が設けられるワイパモータ１０を、より小型・軽量化することができる。

また、アーマチュア軸２４は段付形状に形成されているが、アーマチュア軸２４への組み付け部品の挿入方向側には、その段付形状の端部に面取り加工がされている。したがって、各組み付け部品のアーマチュア軸２４への挿入性を向上させている。

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、上記実施の形態においては、ワイパモータ１０のモータ部２０に、ブラシ付きのモータを採用したものを示したが、本発明はこれに限らず、モータ部にブラシレスモータを採用することもできる。この場合、回転軸としてのロータシャフトに、回転子としてのロータコア（永久磁石）が装着されることになる。

このようにブラシレスモータを採用することで、ロータコアにはコイルを巻装する必要が無くなる。そのため、コイルの巻きムラに起因する回転振動が発生せず、ロータシャフトおよびロータコアよりなる回転体の慣性質量を低減することができる。したがって、回転子装着部に作用する負荷が小さくなり、ひいては回転子装着部の直径寸法をより小さくすることが可能となる。

また、上記実施の形態においては、軸受部材としてボールベアリング４０を採用したものを示したが、本発明はこれに限らず、円筒ころ軸受（ローラベアリング）等の他の形式の軸受部材を用いることもできる。

さらに、上記実施の形態においては、アーマチュア軸２４を段付形状に形成するため、冷間圧造加工によるものを示したが、本発明はこれに限らず、切削加工によるものでも良い。

また、上記実施の形態においては、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４が、軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３よりも小さく設定されたものを示したが、本発明はこれに限らず、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４と軸受部材装着部２４ｃの直径寸法ｄ３とは同じ寸法であっても良い（ｄ４≦ｄ３）。さらに、同様に、案内小径部２４ｅの直径寸法ｄ５は、回転子装着部２４ｄの直径寸法ｄ４と同寸法であっても良い（ｄ５≦ｄ４）。

また、上記実施の形態においては、各治具Ｔ１，Ｔ２は、互いに近接させた状態のもとで略円筒形状になるよう構成されているものを示したが、本発明はこれに限らず、先端部Ｐをアーマチュア軸２４の治具当接部２４ｇに当接させることができるものであったり、アーマチュア軸２４を移動させる場合に用いることのできる形状であれば、その形状は問わない。

さらに、上記実施の形態においては、減速機構付きモータとして、ワイパモータ１０であるものを示したが、本発明はこれに限らず、パワーウィンド装置やパワースライドドア装置等の駆動源として用いられる減速機構付きモータにも適用することができる。また、正逆方向に回転駆動されるものに限らず、一方向のみに回転駆動されるものでも良い。

１０ ワイパモータ（減速機構付きモータ）
１１ 締結ネジ
２０ モータ部
２１ モータケース
２１ａ 底部
２２ 第１ラジアル軸受
２３ 固定部材
２４ アーマチュア軸（回転軸）
２４ａ ウォーム
２４ｂ ウォーム部
２４ｃ 軸受部材装着部
２４ｄ 回転子装着部
２４ｅ 案内小径部
２４ｆ センサマグネット装着部
２４ｇ 治具当接部
２４ｈ ワッシャ装着溝
２５ 永久磁石
２６ アーマチュアコア（回転子）
３０ ギヤ部
３１ ギヤケース
３２ ウォームホイール（ギヤ）
３２ａ 歯部
３３ 出力軸
３４ アーマチュア軸支持部
３５ ベアリング支持部
３６ 第２ラジアル軸受
３７ ストッパ部材
４０ ボールベアリング（軸受部材）
４１ インナーレース
４２ アウターレース
４３ 鋼球
４４ シールド
５０ カバー部材
５１ 制御基板
５２ 仕切部材
６０ 環状溝
６１ 凹部
６２ 扇状溝
６３ 半円状凹部
６４ 三角状凹部
ＣＣ チョークコイル
ＣＤ コンデンサ
ＡＳ アーマチュア軸用磁気センサ
ＷＳ ウォームホイール用磁気センサ
ＳＭ１ 第１センサマグネット
ＳＭ２ 第２センサマグネット
ＳＤ 減速機構
ＣＰ 噛み合い部分
Ｓ 段差
ＳＲ スナップリング
ＡＤ 組み付け装置
ＢＳ１ 第１基台
ＢＳ２ 第２基台
Ｔ１，Ｔ２ 治具
Ｐ 先端部
ａ アーマチュア軸（比較構造）
ｂ 軸受部材装着部（比較構造）
ｃ ウォーム部（比較構造）
ｄ ウォーム（比較構造）
ｅ ウォームホイール（比較構造）
ｆ 回転子装着部（比較構造）
ｇ アーマチュアコア（比較構造）

Claims (8)

1. ギヤを回転駆動する回転軸であって、
   前記ギヤが噛み合わされるウォームが設けられるウォーム部と、
   回転力を発生する回転子が装着される回転子装着部と、
   前記ウォーム部と前記回転子装着部との間に設けられ、軸受部材が装着される軸受部材装着部と、
   を備え、
   前記ウォームの直径寸法が前記軸受部材装着部の直径寸法よりも大きく設定され、前記回転子装着部の直径寸法が前記軸受部材装着部の直径寸法よりも小さく設定される、回転軸。
2. 請求項１記載の回転軸において、
   前記回転軸の前記ウォーム部と前記軸受部材装着部との間に、前記軸受部材および前記回転子を装着する治具が当接される治具当接部が設けられる、回転軸。
3. 請求項２記載の回転軸において、
   前記治具当接部は、前記回転軸を中心として当該回転軸の軸方向と交差する方向に延びる平面状に形成される、回転軸。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転軸において、
   前記回転軸に、前記回転子装着部よりも小径に設定され、前記回転子装着部への前記回転子の装着を案内する案内小径部が設けられる、回転軸。
5. 回転軸および当該回転軸の回転を減速する減速機構を有する減速機構付きモータであって、
   前記回転軸は、
   前記減速機構を形成するギヤが噛み合わされるウォームが設けられるウォーム部と、
   回転力を発生する回転子が装着される回転子装着部と、
   前記ウォーム部と前記回転子装着部との間に設けられ、軸受部材が装着される軸受部材装着部と、
   を備え、
   前記ウォームの直径寸法が前記軸受部材装着部の直径寸法よりも大きく設定され、前記回転子装着部の直径寸法が前記軸受部材装着部の直径寸法よりも小さく設定される、減速機構付きモータ。
6. 請求項５記載の減速機構付きモータにおいて、
   前記回転軸の前記ウォーム部と前記軸受部材装着部との間に、前記軸受部材および前記回転子を装着する治具が当接される治具当接部が設けられる、減速機構付きモータ。
7. 請求項６記載の減速機構付きモータにおいて、
   前記治具当接部は、前記回転軸を中心として当該回転軸の軸方向と交差する方向に延びる平面状に形成される、減速機構付きモータ。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の減速機構付きモータにおいて、
   前記回転軸に、前記回転子装着部よりも小径に設定され、前記回転子装着部への前記回転子の装着を案内する案内小径部が設けられる、減速機構付きモータ。

Images