JPH09201003A - 変速機構付電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの回転軸にウォームギヤを嵌合支持し
た構成では、ウォームギヤに噛合するウォームホイール
に負荷が加えられたときに、ウォームギヤが回転軸上で
軸方向に移動されてしまう。 【解決手段】 ウォームギヤ３１の軸方向の両端面にそ
れぞれ当接されるストッパ１３３をモータケース１の内
壁１３１に支持し、両ストッパ１３３でウォームギヤ３
１を軸方向に挟持し、ウォームギヤ３１が回転軸２３上
で移動されることを防止する。ウォームホイール３２か
ら伝えられる外力がウォームギヤ３１の軸方向に加えら
れた場合でも回転軸２３上におけるウォームギヤ３１の
軸方向位置を固定することが可能となり、回転軸２３の
回転角とウォームホイール３２との間の相対回転角度位
置関係を保持し、モータ駆動を高精度に行うことが可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車のパワーウイ
ンド装置用の電動機等のように高負荷が加えられる電動
機に関し、特にモータ回転軸に変速機構を構成するウォ
ームギアを一体的に設けた電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動機（以下、モータと称す
る）として、本願出願人は先に自動車のパワーウインド
装置の駆動源として使用される小型モータを提案してい
る。この種のモータは、モータの回転軸にウォームギヤ
を一体に設け、かつモータケースの一部を円筒容器状に
形成したこれをウォームホイールケースとして構成し、
このウォームホイールケース内に前記ウォームギヤに噛
合されるウォームホイールを内装して減速機構を構成す
る。そして、このウォームホイールの回転軸にプーリを
結合し、パワーウインドを駆動するためのワイヤを巻き
掛けた構成が取られている。したがって、このモータで
は、モータの回転軸が回転駆動されると、これに一体の
ウォームギヤが軸転され、これに噛合されているウォー
ムホイールを減速回動させる。これにより、ウォームホ
イールと回転方向に一体化されているプーリが回動さ
れ、ワイヤを移動してウインドガラスを上下に移動させ
ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のモータについ
て、本発明者が検討を加えてきたところ、ウインドガラ
スを移動する際における種々の原因により、ウインドガ
ラスの駆動開始時に極めて大きな負荷がモータに加えら
れていることが確認されている。この負荷はワイヤから
プーリに、さらにウォームホイールに伝えられるため、
駆動開始時にウォームホイールに生じた負荷がウォーム
ギヤに対してはその軸方向に加えられることになる。ま
た、その一方でウォームギヤにはモータ回転軸を介して
軸回り方向の負荷が加えられることになる。通常、パワ
ーウインド装置では、ウインドガラスの位置を高精度に
制御するためにモータの回転角度で制御しているため、
これらの負荷によってウォームギヤが回転軸に対して軸
方向及び軸回り方向に相対移動されると反転音がでる。
また、ウォームホイールの回転角度にずれが生じること
になり、このずれがブーリを介してワイヤに伝えられる
ため、ウインドガラスの位置を高精度に制御することが
できなくなることもある。

【０００４】ところで、ウォームギヤはモータ回転軸に
対して圧入により一体化しているために前記した負荷に
よってもウォームと回転軸との間に相対移動が生じない
ようにする必要がある。この場合、軸回り方向に両者を
一体化するためには、回転軸とウォームギヤとの嵌合面
にセレーションやキー溝を形成することでこれに対処す
ることができる。しかしながら、軸方向に対しては適切
な手法がなく、したがって、両者の嵌合力を高めるよう
な圧入を行う必要がある。しかしながら、このような嵌
合力の高い圧入は技術的に難しく、特殊な技術と熟練が
要求されるために、その製造コストが極めて高いものに
なるという問題が生じる。

【０００５】また、一方でウォームギヤがモータ回転軸
上で相対移動されないとしても、ウォームギヤに加えら
れた荷重はそのままモータの回転軸に伝えられることに
なる。通常、モータ回転軸は軸方向の両端部において軸
方向の荷重を受けるスラスト部材を設けているため、こ
のスラスト部材を支承しているモータケースにその荷重
がそのまま伝えられる。近年、モータの軽量化を図るた
めにモータケースを樹脂で形成していることが多いが、
このスラスト方向の荷重によって回転軸の軸端部でモー
タケースがダメージを受け、破損、或いは割れが生じ、
これらの破損箇所や割れの箇所において防水性が劣化さ
れるという問題がある。

【０００６】また、このような問題に対処するために、
モータ機構部のケースを金属材で形成する場合、従来で
は硬金属のプレス加工等によって形成しているために、
高重量で、かつ製造、組み立て工程が複雑であるという
問題が生じる。また、モータケースをベースとカバーと
のように分割された構成とした場合、両者の衝き合わせ
部にシール材を介挿する必要があり、このシール材を支
持するための溝をベースやカバーの少なくとも一方に形
成し、かつ組立時にシール材を溝内に内装しなければな
らず、製造や組立が困難になるという問題もある。

【０００７】本発明の目的は、ウォームギヤに加えられ
る荷重に対してもウォームギヤの軸位置を保持し、パワ
ーウインド装置に用いた際のウインドの位置制御を高精
度に行うことを可能にした変速機構付のモータを提供す
ることにある。また、本発明の他の目的は、モータケー
スの軽量化、製造及び組み立ての容易化を図る一方で防
水性を確保したモータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の変速機構付モー
タは、モータケースに内装されるモータ回転軸に嵌合取
着されたウォームギヤの軸方向の両端面に対向する前記
モータケースの対向内壁箇所には、ウォームギヤの軸方
向両端面に接してウォームの軸方向の移動を規制するた
めのストッパがそれぞれ配設支持されたことを特徴とす
る。また、モータケースは、回転軸の軸線を含む平面と
平行な平面で２分割されたベースとケースカバーとを含
んで構成され、ベースはアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金のダイキャスト法により形成され、ケースカバー
は樹脂成形により形成され、ストッパはベースに配設支
持される。さらに、ケースカバーは硬質樹脂により形成
され、ベースとの接触面には軟質樹脂からなるシール部
が形成されることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。この実施形態では自動車に用いられ
るパワーウインド装置の駆動源としての小型モータに本
発明を適用した例を示している。図１はその外観図、図
２はその部分分解斜視図、図３は図１のＡＡ線水平断面
図、図４はＢＢ線縦断面図であり、浅皿状のベース１１
と、このベース１１上に被せられたケースカバー１２と
でモータケース１が形成される。このモータケース１は
その一部が後述する減速機構のケース部２として設けら
れており、特にこの減速機構ケース部１３の上側には、
さらにプーリカバー１４が一体的に取着されるように構
成される。

【００１０】前記ベース１１は、比較的に強度の高い素
材で形成されており、本実施形態では、アルミニウムま
たはアルミニウム合金（以下、アルミニウム等）のダイ
キャストにより形成されている。また、ケースカバー１
２は硬質樹脂を主体に形成されているが、図５（ａ）に
斜線で示すように、前記ベース１１に当接される開口部
分にはその全周囲にわたって軟質樹脂からなるシール部
１５が形成され、ベース１１との当接面のシールを行っ
ている。このシール部は図５（ｂ）のように、ケースカ
バー１２の内面に形成した溝１２ａ内にエラストマ等が
充填されることで形成される。また、ケースカバー１２
は前記ベース１１に対してその周辺部に設けた複数のフ
ック（図示せず）により嵌合され、さらに周辺複数箇所
に設けた埋込ボルト１６により固定され、一体化され
る。また、前記プーリカバー１４も硬質樹脂で構成され
ており、前記ケースカバー１２に嵌合取着される。

【００１１】前記ベース１１内には、その両側に沿って
断面が円弧状をした一対のマグネット２１ａを対向配置
した筒状をした固定磁極２１が固定支持される。そし
て、これら固定磁極２１間にモータの回転磁極２２が内
装され、モータのアマチュア２が構成される。前記回転
磁極２２は、ベース１１から減速機構ケース部１３まで
の領域にわたって延長される回転軸２３に固定支持され
ており、この回転磁極２２は、図示は省略するが、例え
ば金属性のロータと、このロータに巻回されたコイルと
で構成され、このコイルの端部は前記回転磁極の一端部
において回転軸の軸回り方向に配列支持された複数の摺
動電極２４に接続される。

【００１２】また、前記回転軸２３は前記回転磁極の他
端部近傍位置と、回転軸２３の両端部においてそれぞれ
軸受け２５ａ，２５ｂ，２５ｃにより前記ベース１１に
軸支持される。軸受け２５ａ，２５ｂは外形が球状で、
その中心方向に貫通穴が開けられており、この貫通穴に
回転軸２３が挿通される。また、軸受け２５ｃは円柱状
で上部が切欠かれており、この切欠き内に回転軸２３が
内装される。そして、前記ベース１１のそれぞれ対応す
る箇所に設けられた半球状の凹部１１１ａ，１１１ｂ，
１１１ｃに各軸受け２５ａ，２５ｂ，２５ｃが嵌入さ
れ、かつベース１１上にケースカバー１２が被着された
ときに各軸受け２５ａ，２５ｂ，２５ｃがこれらの間に
挟持されることで、回転軸２３はモータケース１内に回
転可能に軸支持される。なお、軸受け２５ｃには回り止
め２５ｃ’が設けられ、凹部１１１ｃに設けた溝１１１
ｃ’に嵌合される。

【００１３】そして、前記各軸受け２５ａ〜２５ｃに対
しては、前記ケースカバー１２に設けたシール部１５の
一部で構成される当接部１５ａ，１５ｂ，１５ｃがそれ
ぞれ配置されており（図５（ａ）参照）、これらの当接
部１５ａ，１５ｂ，１５ｃは図７に示されるようにその
先端面が凹面状に形成されており、この先端面が球面状
をした前記各軸受け２５ａ，２５ｂ，２５ｃを弾性的に
押圧してベース１１での支持を確実なものとしている。
更に、また、前記ベース１１内には前記摺動電極２４に
対応する摺動ユニット２６が配置されており、前記摺動
電極２４に接触されて整流子構体が構成される。

【００１４】また、前記回転軸２３が前記減速機構ケー
ス部１３に延在されている部分には、減速機構３の一部
を構成するウォームギヤ３１が固定される。このウォー
ムギヤ３１は前記回転軸２３に圧入されて一体化されて
いる。また、前記減速機構ケース部１３は、回転軸２３
の軸方向の両側の内壁１３１が前記ウォームギヤ３１の
両端部に近接配置されている。そして、図６に要部の部
分分解斜視図を示すように、これら内壁１３１の内壁面
にはその深さ方向に前記軸方向と直交した浅い溝１３２
が形成され、この溝１３２とウォームギヤ３１の両端面
との間にストッパ１３３を嵌入させている。このストッ
パ１３３は、ポリイミド樹脂のように高いＰＶ値におい
て低摩耗性であり、低摩擦係数の安定性のある素材で形
成され、その外形が前記溝１３２に対応して矩形とさ
れ、その先端部から逆Ｕ字型の凹溝１３３ａが形成され
ている。そして、この凹溝１３３ａが回転軸２３の径方
向の外側に嵌合されるように、ケース部１３の開口側か
ら底側に向けて前記溝１３２内に挿入される。そして、
この挿入された状態では、図３に示したように、各スト
ッパ１３３によりウォームギヤ３１の両端面を軸方向に
挟み込み、ウォームギヤ３１の軸方向の位置を保持する
ことが可能とされる。

【００１５】また、図１及び図５において、円筒状とさ
れた前記変速機構ケース部１３の内底面の中心位置に
は、固定軸１３４が立設され、この固定軸１３４には軸
穴を有する短円筒状をしたウォームホイール３２が固定
軸１３４に嵌挿された状態で回転可能に軸支持されてい
る。このウォームホイール３２は円周複数箇所に半径方
向のリブ３２ａが形成され、かつその外周面にギヤ３２
ｂが形成されて前記ウォームギヤ３１に噛合される。ま
た、このウォームホイール３２の筒内にはゴム等の弾性
体で形成されたダンパ３５が内装され、このダンパ３５
にはスプライン回転体３６が接続されている。このダン
パ３５は円周複数箇所に設けられた半径方向の複数の凹
溝３５ａが前記ウォームホイール３２のリブ３２ａに嵌
合され、かつ各凹溝３５ａ間に形成された凹部３５ｂに
スプライン回転体３６に設けた突起３６ｃが嵌合され
る。また、前記スプライン回転体３６は円板部３６ａの
一方の面に前記ダンパ３６の凹部３５ｂに嵌合される突
起３６ｃが一体形成され、また、円板部３６ａの中心位
置にスプライン軸３６ｂが突出形成されている。このス
プライン軸３６ｂは前記ケースカバー１２に設けた穴１
２１からモータケース１外に突出される。

【００１６】前記ケースカバー１２は前記変速機構ケー
ス部１３の上面の領域に、一部が欠損された円周壁１２
２が一体的に立設形成され、ここに後述するプーリを収
納することができる。この円周壁１２２は、その円周２
箇所に切欠部１２２ａ，１２２ｂが形成され、その一方
の切欠部１２２ａには細筒状をした下側ワイヤガイド筒
１２３が前記円周壁１２２の接線方向に延長形成されて
いる。なお、このワイヤガイド筒１２３は、その上側の
周面一部が開口された円形樋状に形成される。

【００１７】また、前記円周壁１２２の内部には、有底
円筒状をしたプーリ３４が内装される。このプーリ３４
には、前記したような負荷であるウインドを上下駆動す
るためのワイヤ３７が巻き掛けられており、その一端部
は前記ワイヤガイド筒１２３に内挿される。このプーリ
３４の軸穴はスプライン軸穴として形成され、このスプ
ライン軸穴には前記スプライン回転体３６のスプライン
軸３６ｂが嵌合され、回転方向に一体化されている。

【００１８】前記ワイヤカバー１４は前記変速機構ケー
ス部１３上の円周壁１２２に略等しい直径の円板状に形
成され、その一部には接線方向に向けて上側ワイヤガイ
ド筒１４１が形成されるこの上側ワイヤガイド筒１４１
はその下側の円周一部が開口されて、下向きの円形樋状
に形成される。そして、ワイヤカバー１４の円周縁の複
数箇所に設けた係合片１４２を、前記円周壁１２２の対
応する箇所に設けた凹部１２４にその弾性変形力をもっ
て嵌合させることで、ワイヤカバー１４をケースカバー
１２の上面に一体化させる。このとき、前記プーリ３４
に巻き掛けられたワイヤ３７のうち、前記切欠部１２２
ｂを挿通された部分はこの上側ワイヤガイド筒１４１内
に収納される。

【００１９】なお、図７に図１のＣＣ線の拡大縦断面図
を示すように、前記ケースカバー１２の一部は前記アマ
チュア２を内装する部分が上方に半円筒状に突出した構
成とされていおり、この部分には、前記整流子ユニット
２６に対応する位置に内外に連通される透孔１２５が開
設され、この透孔１２５には電極端子２７が挿通され
る。そして、この電極端子２７はケースカバー１２をベ
ース１１に締結したときに、その内側端部が前記整流子
ユニット２６に電気接続されるように構成される。ま
た、電極端子２７の外側端は、これらを包囲するように
ケースカバー１２に一体形成された筒部１２６とでコネ
クタとして構成され、図外の外部コネクタを筒部１２６
内に挿入することで、電極端子２７が外部コネクタに電
気接続されるように構成される。

【００２０】このように構成された本実施形態のモータ
では、固定磁極２１、回転磁極２２、及び整流子構体２
４，２６で構成されるモータに通電されてその回転軸２
３が回転駆動されると、これと一体のウォームギヤ３１
が回転され、この回転力はウォームホイール３２に伝達
される。このウォームホイール３２の回転力はさらにダ
ンパ３５とスプライン回転体３６を介してプーリ３４に
伝達され、プーリ３４が回転される。これにより、プー
リ３４に巻き掛けられたワイヤ３７がその長さ方向に移
動され、これにより図外のウインドガラスをモータの回
転方向に応じて上方、または下方に移動させることにな
る。

【００２１】そして、モータの回転始動時等のように、
ウインドガラスの移動を開始する際の負荷（静荷重）が
ワイヤ３７を介してモータに衝撃として加えられると、
この衝撃はプーリ３４とウォームホイール３２との間に
存在するダンパ３５の作用により緩和される。このダン
パ３５によっても緩和されない衝撃はウォームホイール
３２を介してウォームギヤ３１に伝達され、ウォームギ
ヤ３１にモータの回転軸２３の軸方向に対する力が加え
られる。このため、ウォームギヤ３１は回転軸２３に対
して軸方向に移動されようとするが、ウォームギヤ３１
は両端面においてストッパ１３３に当接された状態でベ
ース１１（変速機構ケース部１３）の内壁１３１間に支
承されているため、ウォームギヤ３１に加えられた力は
これらストッパ１３３及び内壁１３１で支承され、その
軸移動が防止される。これにより、ウォームギヤ３１が
回転軸２３に対して軸移動されることが防止でき、ウォ
ームギヤ３１と回転軸２３との間の相対軸位置が確保さ
れ、ウインドガラスの正確な位置移動を得ることができ
る。

【００２２】また、この実施形態では、ベース１１は、
アルミニウム等のダイキャストにより形成されているた
め、ウォームギヤ３１に加えられる軸方向の力をストッ
パ１３３を介してその内壁１３１において受けた場合で
も、ベース１１が変形され、或いは損傷されることは殆
どない。したがって、ウォームギヤ３１に加えられた軸
方向の力が回転軸２３に伝達されることもなく、回転軸
２３を軸支持する両端の軸受け２５ａ，２５ｃに過大な
力が加わって損傷されることもない。これにより、回転
軸２３の円滑な軸転が確保される。また、ベース１１が
金属で形成されるため、モータの心臓部とも言えるアマ
チュア２における位置精度や寸法精度を、樹脂性のベー
スや金属板をプレス加工したベースに比較して極めて高
いものにでき、モータ特性、特にモータノイズを改善す
る上で有効なものとなる。

【００２３】一方、ベース１１に被せられるケースカバ
ー１２は硬質樹脂により形成されているが、そのベース
１１と当接される部位に軟質樹脂で形成されたシール部
１５が存在しているため、ケースカバー１２をベース１
１に取着してボルト１７で締結したときには、シール部
１５がベース１１の開口部に当接され、ケースカバー１
２とベース１１との当接面を密接状態とし、モータケー
ス１の防水性を確保することが可能となる。このケース
カバー１２は硬質樹脂と軟質樹脂とを用いた、いわゆる
二色成形による製造が可能であるため、従来のようにケ
ースカバーとは別体に形成したシール材をケースカバー
とベースとの間に介挿支持して防水を図る構成に比較し
て、ベースやケースカバーの製造が容易にでき、かつそ
の組立も容易なものにできる。

【００２４】また、軟質樹脂からなるシール部１５の一
部に当接部１５ａ〜１５ｃを設け、この当接部を前記軸
受け２５ａ〜２５ｃに対応して形成することで、軸受け
２５ａ〜２５ｃをベース１１とケースカバー１２との間
で挟持する際に、軟質樹脂の弾性力を利用して軸受け２
５ａ〜２５ｃをベース１１側に押圧し、軸受け２５ａ〜
２５ｃにおけるガタの発生を防止して安定に保持し、回
転軸２３の軸芯位置を高精度に保持することも可能とな
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、モータ回
転軸に嵌合取着されたウォームギヤの軸方向の両端面に
接してウォームの軸方向の移動を規制するためのストッ
パがモータケースに配設支持されるので、外部の負荷が
ウォームホイールを介してウォームギヤに加えられ、ウ
ォームギヤに軸方向の力が加えられた場合でも、ウォー
ムギヤが回転軸に対して軸方向に移動されることが防止
される。これにより、ウォームギヤの回転軸上での位置
が変動されることが防止でき、変速機構を含むモータ駆
動装置におけるモータ回転位置と負荷側の駆動位置との
相対位置ずれが防止でき、位置制御精度の高いモータ駆
動装置を構成することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータの一実施形態の外観斜視図であ
る。

【図２】図１の部分分解斜視図である。

【図３】図１のＡＡ線に沿う水平断面図である。

【図４】図１のＢＢ線に沿う縦断面図である。

【図５】ケースカバーの裏面の平面図とそのＤＤ線に沿
う拡大断面図である。

【図６】ウォームギヤの支持構造の部分分解斜視図であ
る。

【図７】図１のＣＣ線に沿う縦断面図である。

【符号の説明】

１ モータケース ２ アマチュア ３ 変速機構 １１ ベース １２ ケースカバー １３ 変速機構ケース部 １４ プーリカバー １５ シール部（軟質樹脂） ２３ 回転軸 ２５ 軸受け ３１ ウォームギヤ ３２ ウォームホイール ３４ プーリ ３５ ダンバ ３６ スプライン回転体 ３７ ワイヤ １３１ 内壁 １３２ 溝 １３３ ストッパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深沢 房夫 静岡県清水市北脇500番地 株式会社小糸 製作所静岡工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータケースに内装される電動機の回転
   軸に、変速機構を構成するためのウォームホイールに噛
   合されたウォームギヤが嵌合取着され、このウォームギ
   ヤが前記モータケース内に内装されてなる変速機構付電
   動機において、前記ウォームギヤの軸方向の両端面に対
   向する前記モータケースの対向内壁箇所には、前記ウォ
   ームギヤの軸方向両端面に接してウォームの軸方向の移
   動を規制するためのストッパがそれぞれ配設支持された
   ことを特徴とする変速機構付電動機。
2. 【請求項２】 モータケースは、前記電動機の回転軸の
   軸線を含む平面と平行な平面で２分割されたベースとケ
   ースカバーとを含んで構成され、前記ベースはアルミニ
   ウムまたはアルミニウム合金のダイキャスト法により形
   成され、前記ケースカバーは樹脂成形により形成され、
   前記ストッパは前記ベースに配設支持される請求項１の
   変速機構付電動機。
3. 【請求項３】 ケースカバーは硬質樹脂により形成さ
   れ、ベースとの接触面には軟質樹脂からなるシール部が
   形成される請求項２の変速機構付電動機。
4. 【請求項４】 シール部の一部は回転軸の軸受部に当接
   される当接部として形成される請求項３の変速機構付電
   動機。
5. 【請求項５】 回転軸はその両軸端部と、その軸方向の
   略中央部の３箇所に配置されてなる請求項１ないし４の
   いずれかの変速機構付電動機。