JPH11101060A - 緩衝機構付きモータ装置 - Google Patents

緩衝機構付きモータ装置

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JPH11101060A
JPH11101060A JP9262443A JP26244397A JPH11101060A JP H11101060 A JPH11101060 A JP H11101060A JP 9262443 A JP9262443 A JP 9262443A JP 26244397 A JP26244397 A JP 26244397A JP H11101060 A JPH11101060 A JP H11101060A
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JP
Japan
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motor
worm wheel
rubber
output shaft
worm
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Toshihiko Ishida
田 俊 彦 石
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Aisin Seiki Co Ltd
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    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
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    • E05F15/00Power-operated mechanisms for wings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの出力軸がモータ作動中に外部負荷に
より停止した場合に、モータの回転力を十分に吸収する
と共に、ウォームとウォームホイールで噛み付きが生じ
ず、安定した性能を得る。 【解決手段】 モータ2が回転中に出力軸16の回転が
停止した場合、出力軸16とウォームホイール4との間
に相対回転が生じる緩衝機構付きモータ装置1におい
て、スプリング14a,14bとゴム14c,14dを
ウォームホイール4の回転方向に対してウォームホイー
ル4内で動力伝達系において直列または並列に設け、ス
プリング14a,14bとゴム14c,14dにより、
モータ回転中に出力軸の回転が停止した場合に緩衝機能
をもたせ、モータ2の回転力を吸収するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、緩衝機構付きモー
タ装置に関するものであり、特にモータ回転中にモータ
の出力系が停止した場合に、モータの回転力を吸収する
緩衝機構の構造に係わる。
【0002】
【従来の技術】従来、車両の挟み込み検知の分野におい
てモータの回転軸に設けられたウォームと、ウォームと
噛合するウォームホイールと、外部にモータの回転を伝
える出力軸と、出力軸と一体回転するプレート部材と、
プレート部材とウォームホイールの間に配設されたスプ
リングとを備えた挟み込み検知装置が知られている。
【0003】この装置はモータの回転軸に設けられたウ
ォームが回転すると、ウォームの回転に伴ってウォーム
ホイールが回転し、ウォームホイール内に配設されたス
プリングの付勢力によりプレート部材が押圧され、プレ
ート部材と一体回転する出力軸が回転して窓ガラス(ウ
ィンドガラス)の昇降装置、サンルーフの開閉装置とい
った外部装置を動作させるものである。
【0004】外部装置とつながる出力軸の回転が異物等
の挟み込みによりモータ作動中に停止した場合(挟み込
み発生時)、ウォームホイールと出力軸との間でスプリ
ングが撓み相対回転が生じるものが、例えば、実公平7
−18864号公報に開示されている。
【0005】また、別の挟み込み検知装置においては、
モータの回転軸に設けられたウォームと噛合するウォー
ムホイールと、サンルーフの開閉装置につながる出力軸
との間で挟み込み発生時に相対回転が生じるように、硬
度の硬いゴムをウォームホイールと出力軸との間に設け
たものが、特開平4−134723号公報に開示されて
いる。この装置はモータ作動中に出力軸が停止した場
合、ゴムはモータの回転力を緩衝する緩衝材として機能
する。このため、挟み込み発生時を含め、モータトルク
が大きな状態でモータの回転がロックするような場合に
はウォームとウォームホイールの噛み合いにおいて歯欠
けが防止される。
【0006】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、実公
平7−18864号公報に示されるように、スプリング
は線形の応力特性をもっており、挟み込み発生時には温
度変化等に関係なくウォームホイールと出力軸との相対
回転をスプリングの付勢力により作ることはできるが、
この公報に示されるスプリングではモータの回転を抑え
うるだけのエネルギー吸収能力はなく、スプリングを挟
み込み発生時の緩衝材としては使用できない。
【0007】このように、挟み込み検知装置にスプリン
グを用いれば、挟み込み発生時やモータ拘束時にはモー
タの回転力を安定して吸収することができるが、ウォー
ムとウォームホイールとの間の歯面のクリープ破壊には
対応できない。
【0008】また、特開平4−134723号公報のよ
うにゴムを用いた場合には、硬度が高いためにモータの
回転力を十分に吸収することが可能ではあるが、伸縮時
(圧縮/反発のとき)にはゴム特有のヒステリシス(非
線形特性)があり、時間がたつと特性上、ゴムの反力が
落ちてくる(ゴムのへたり)。
【0009】それは、挟み込み検知装置にゴムを用いた
場合には、ウォームとウォームホイールとの間の歯面に
継続した力が加わったときに、歯面に加わる力が低下す
ることを意味する。そこで用いるウォームホイールが樹
脂製の場合においては歯面にかかる力が低下することか
ら、歯面のクリープ破壊が防止できるが、挟み込み時等
に一度圧縮され解放された直後の反力は安定しないもの
となる。つまり、車両で閉状態となっている窓を開状態
にし、すぐに閉状態にする場合において安定しないもの
となる。
【0010】よって、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、外部装置につながる出力軸がモータ
作動中に停止した場合に、モータの出力を十分吸収する
緩衝材機能をもち、安定した緩衝部材によりウォームと
ウォームホイールとの噛み付きが生じないモータ装置を
提供することを技術的課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め講じた第1の技術的手段は、モータの回転軸に設けら
れたウォームと、該ウォームと噛合するウォームホイー
ルと、外部にモータの回転を伝える出力軸と、該出力軸
と一体回転するプレート部材と、該プレート部材と前記
ウォームホイールの間に配設された弾性部材とを備え、
前記モータが回転中に前記出力軸の回転が停止した場
合、弾性部材が撓み前記出力軸と前記ウォームホイール
との間に相対回転が生じる緩衝機構付きモータ装置にお
いて、前記弾性部材はスプリングとゴムにより成り、前
記ウォームホイールの回転方向に対して、前記スプリン
グと前記ゴムは直列または並列に設けられるものとし
た。
【0012】上記の構成により、外部装置につながる出
力軸がモータ作動中に停止した場合(挟み込み発生
時)、ウォームホイールの回転方向に対して力学的な伝
達順路(力学的伝達系)において直列または並列に設け
らたスプリングとゴムにより、出力軸とウォームホイー
ルとの間の相対回転が生じている状態で、モータの回転
力がスプリングとゴムにより吸収されるので、スプリン
グとゴムは緩衝材として機能する。また、モータの回転
力をスプリングとゴムで吸収することができるため、ウ
ォームとウォームホイールとの噛み付きが生じにくくな
る。
【0013】この場合、スプリングはウォームホイール
内に設けられたコイルスプリングであり、ゴムはコイル
スプリング内に配設されると共に、ウォームホイール内
に形成される溝にコイルスプリングとゴムが配設される
ようにすれば、ウォームホイール内でコイルスプリング
とゴムは収まるものとなり、スペース的にはウォームホ
イールの大きさですみ、省スペース化が可能になる。
【0014】また、コイルスプリングがウォームホイー
ル内に配設された長さより、ゴムの長さを短くすれば、
挟み込み発生時、軽負荷時にはコイルスプリングのみで
モータの回転力を吸収し、その後、ゴムの圧縮力を加え
てモータの回転力を吸収することが可能となる。
【0015】つまり、出力軸の回転が停止した場合に
は、コイルスプリングが撓みきる位置の近傍からゴムが
圧縮し始めるようにすれば、コイルスプリングとゴムで
効率的にモータへの負荷分担が可能となり、コイルスプ
リングのみの撓みからコイルスプリング+ゴムの圧縮に
切り変わる点で、ウォームとウォームホイール間の歯面
にかかる応力特性を変化させることが可能となる。その
結果、ウォームとウォームホイール間の歯面にかかる応
力を減らし、ウォームとウォームホイールの噛み付きを
抑えることが可能となる。つまり、モータの最大出力で
コイルスプリングとゴムが撓んでいる場合、ゴムの応力
が下がり、結果として歯面の応力を減らすことで、ウォ
ームホイールのクリープ変形を防止でき、噛み付きを抑
える。
【0016】この場合、モータの出力が最大時でも更
に、コイルスプリングとゴムが圧縮可能な状態となるよ
うに設定すれば、モータ出力が最大になっても、コイル
スプリングがセッチングしない状態で、コイルスプリン
グとゴムによりモータ出力の吸収が可能となり、緩衝材
として十分機能するものとなる。
【0017】更に、コイルスプリングは円弧状のものを
用いれば、組付け性がよくなり、撓んだときにもウォー
ムホイール内で面接触するため、安定した性能が得られ
るものとなる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図4を参照して本発
明の実施形態を図面を参照して説明する。ここでは、車
両の窓ガラス(ウィンドガラス)30を昇降させる昇降
装置20において緩衝機構付きモータ装置1を適用した
ものを示すが、これに限定されるものではなく、サンル
ーフ装置等にも適用することも可能である。
【0019】図4に示される車両等のパワーウィンド
は、モータ2の動力を用いて窓ガラス30をドアフレー
ム31のガイドレール(窓枠)32,33に沿ってX型
のアームを用いて昇降させるものである。この昇降装置
20にはワイヤー式等のものもあるが、ここではX型の
リンク機構を備えたものについて説明する。このX型の
リンク機構のものは、窓ガラス30の下端部にはX型の
リンク機構21の上端が固定されている。リンク機構の
下端の一方はドアパネル22に固定され、もう一方はモ
ータ装置1に連係されており、モータ2を作動させるこ
とにより昇降装置20を屈伸動作させて、窓ガラス30
を昇降させる。
【0020】このような装置において、近年では窓ガラ
ス30の上昇時に窓ガラス30とガイドレール32,3
3との間に手や物が挟み込まれた場合、モータの回転力
を吸収した状態で窓ガラス30の上昇動作を中止し、直
ぐに下降動作へと反転させる機構が安全性の面で付加さ
れてきている。
【0021】その緩衝機構について説明する。ハウジン
グ3にはモータ2、緩衝機構が取付けられ、モータ2は
ハーネス41を介してコネクタ40により外部より給電
がなされる。ドアパネル22には昇降装置20の駆動源
となるモータ装置1が一体で設けられ、モータ1と昇降
装置20の間には後述する緩衝機構が介在されている。
緩衝機構は図1においてモータ1の回転を昇降装置20
へと伝えるウォームホイール4内に設けられ、ウォーム
ホイール4、弾性部材14、テンションプレート(プレ
ート部材)15及び出力軸16で主に構成されている。
モータ2の回転軸にはウォーム5が圧入または一体で設
けられ、ウォーム5にはウォームホイール4が噛合して
ウォームの動きに同期してウォームホイール4が回動す
る。このウォームホイール4の材質はポリアミドPA,
ポリアセタールPOMといった樹脂により成り立ってい
る。
【0022】ウォームホイール4には径方向での断面略
U字型の溝7a,7bが2組設けられており、2つの溝
7a,7bをつなぐように、溝7a,7bの径よりも小
さい径方向断面が略四角形状となる空間8a,8bが形
成されている。また、ウォームホイール4には中心部に
設けられたボス部6と空間8bの間にはウォームホイー
ル4の回転変化を検出する図示しない端子が図2に示す
左方向に図示しない付勢部材によって突出する端子が設
けられる端子部19があり、ボス部6には出力軸16が
貫通する孔4aが設けられている。
【0023】溝7a,7bには断面略U字型のステンレ
ス等の金属または強化プラスチック等でできた2組のラ
イナー13a,13bがそれぞれ嵌め込まれ、ライナー
13a,13bの中に弾性体14が配設される。この弾
性体14はコイルスプリング14a,14bとゴム14
c,14dより成り、コイルスプリング14aの中にN
BR,SBR,NR等の材質でできたゴム14cが配設
され、同様にコイルスプリング14bの中にゴム14d
が配設された状態でそれぞれのライナー13a,13b
に収められる。ライナー13a,13bに収められた状
態でゴム14c,14dの長さはコイルスプリング14
a,14bの長さより短く設定される(図1に示すゴム
端部14c,14dから延びる矢印間の長さ)。これら
の弾性部材14に対向してテンションプレート(プレー
ト部材)15が配設されている。この場合、ライナー1
3a,13bをコイルスプリング14a,14bとウォ
ームホイール4の間に介在させることで、テンションプ
レート15とウォームホイール4の差動時、つまり、コ
イルスプリング14a,14bの圧縮/解放時、コイル
スプリング14a,14bがウォームホイール4に対し
て、ウォームホイール4での摩耗、コイルスプリング1
4a,14bの摺動不良、コイルスプリング14a,1
4bとウォームホイール4との異音等が防止されるもの
となる。
【0024】テンションプレート15は中心部には出力
軸16が挿通される内歯15cが設けられている。また
テンションプレート15には径方向に端子部19に設け
られた端子が通る円弧型の孔15dが設けられ、更に図
3に示す下側(空間8a,8b側)に2つの爪部15
a,15bが設けられている。
【0025】次に、上記した緩衝機構の組付けについて
は図3を参照して説明する。この図においてはハウジン
グ3を省略している。まず最初、ハウジング3にウォー
ムホイール4が収められる。次にライナー13a,13
bをウォームホイール4の内部に設けられたそれぞれの
溝7a,7bに嵌め込む。その後、コイルスプリング1
4aの中にゴム14cを挿入し、同様にしてコイルスプ
リング14bの中にゴム14dを挿通し、コイルスプリ
ング14a,14bを圧縮して溝7a,7bに組付け
る。このようにゴム14c,14dをコイルスプリング
14a,14bの中に配設した状態でウォームホイール
4内に組付けた状態ではコイルスプリングの両端が溝7
a,7bを仕切る壁17a〜17dにそれぞれ当接する
が、ゴム14c,14dはコイルスプリング14a,1
4b内で壁17a〜17dにより径方向の動きは規制さ
れる(ゴム14c,14dは図1に示す矢印の範囲の長
さ)が、コイルスプリング14a,14b内で動くこと
は可能である。コイルスプリング14a,14bとゴム
14c,14dはウォームホイール4の回転方向に対し
て直列または並列に設けることが可能である。ここで、
円弧状のコイルスプリング14a,14bを用いれば、
直線状のものよりは組付け性が良くなり、また取付けら
れた場合にはウォームホイール内に配設されたライナー
13a,13bに面接触し、尚、コイルスプリング14
a,14bの反力特性が線形となる。
【0026】上記の弾性体14の上には対向して熱間ま
たは冷間処理を行った金属板をプレス成形したもの、ま
たは焼結金属から成るテンションプレート15が被せら
れる。テンションプレート15をウォームホイール4に
対向させて被せた状態で、2つの爪部15a,15bは
空間8a,8b内に位置する。このように組付けられた
状態で、出力軸16の図3に示す下側の段部16aにワ
ッシャー23及びOリング24を予め嵌着させ、その
後、ウォームホイール4の孔4a、テンションプレート
15の孔15eに挿通させて、Cリング25を上側の段
部16bに嵌着させる。この場合、出力軸16には外周
にセレーション16cが設けられている。ここではセレ
ーション16cを設けているが、その部分を2面幅、四
角形状としてもよい。セレーション16cはテンション
プレート15の内歯15cと噛合し、出力軸16とテン
ションプレート15は一体回転するよう組付けられる。
尚、出力軸16は窓ガラス昇降装置20へとつながって
おり、出力軸16が回転すれば、昇降装置20も動作す
る。
【0027】次に、窓ガラス30を上昇または下降させ
る動作について説明する。窓ガラス30を上昇または下
降させるようにモータ2が一方向に回転すると、ウォー
ム5がウォームホイール4を回転させる。この場合、軽
負荷時にはウォームホイール4が回転されるとウォーム
ホイール4の中に配設されたスプリング14a,14b
の一端が壁17a,17cか、または壁17b,17d
のいずれかに係止され(回転方向によって決まる)、他
端で爪部15a,15bを押圧しテンションプレート1
5が回転する。この時、コイルスプリング14a,14
bの撓み量は少なくゴム14c,14dは圧縮されず、
テンションプレート15が回転すると、内歯15cで出
力軸16と噛合しているためにテンションプレート15
と出力軸16は一体で回転する。このため、出力軸16
につながる昇降装置20は昇降動作を行い、窓ガラス3
0を上下に昇降させる。
【0028】次に、挟み込みが発生した場合について説
明する。窓ガラス30の上昇中、窓ガラス30とドアフ
レーム31との間に人の手や物が挟まれ、モータ2の負
荷が上昇すると、出力軸16は停止した状態になるが、
モータ2はまだ回転することができる。出力軸16の回
転が停止しても、ウォームホイール4の中の弾性部材1
4の働きにより、テンションプレート15とウォームホ
イール4に差動が発生し、ウォーム5はまだ回転するも
のとなる。例えば、窓ガラス30を上昇させるときにウ
ォームホイール4は図3に示す時計方向に回動されるも
のとすれば、ウォームホイール4は時計方向に回動し、
ウォームホイール4の壁17b,17dで弾性体14を
撓ませる。つまり、挟み込みが行われた初期にはコイル
スプリング14a,14bを一端が壁17b,17d係
止された状態で、回動が停止したテンションプレート1
5の爪部15a,15bにより撓ませる。その後、モー
タ2に設けられたウォーム5及びそれに噛合するウォー
ムホイール4は回転し続け、出力軸16は停止している
状態でコイルスプリング14a,14bが撓みきる位置
の近傍からゴム14c,14dが壁17b,17dのと
ころまで移動した後に圧縮されるので、ウォームホイー
ル4と出力軸16との間に相対回転が生じる。このと
き、コイルスプリング14a,14b及びゴム14c,
14dは、最初コイルスプリング14a,14bが撓
み、その後、加えてゴム14c,14dが圧縮されるた
め、挟み込み時にはコイルスプリング14a,14b及
びゴム14c,14dは緩衝材として機能する。このた
め、コイルスプリング14a,14bとゴム14c,1
4dの両方でモータ回転力の吸収を補佐しながら行うた
めに、効率的に負荷の分担が可能となり、コイルスプリ
ング14a,14bの撓みからゴム14c,14dの圧
縮が加わる点でウォーム5とウォームホイール4と噛合
する歯面への応力特性を変え、モータ拘束トルクで放置
されるとき、ウォームホイール4が樹脂製である場合に
は、ウォームホイールのクリープ現象による変形を抑
え、ウォーム5とウォームホイール4を噛み付きにくく
なるようにすることができる。
【0029】この場合、モータ2の出力が最大時でもゴ
ム14c,14dが圧縮可能な状態とすると、ゴム14
c,14dのダンパ機能により十分な緩衝材となる。こ
の装置においては挟み込み防止の制御で用いられている
モータトルクの領域においては線形特性をもつコイルス
プリング14a,14bを用いており、ウォーム5とウ
ォームホイール4が噛合する歯面がクリープ破壊を起こ
す恐れのある領域において非線形特性をもつゴム14
c,14dを加えて用いている。
【0030】尚、上記の構成において、挟み込みが発生
したことを端子部15に設けられる端子により検出し、
直ちにモータ2を反転させる動作を行うことにより、窓
ガラス30が所定位置まで下降させることができる機能
を付加できる。
【0031】
【効果】モータの回転軸に設けられたウォームと、該ウ
ォームと噛合するウォームホイールと、外部にモータの
回転を伝える出力軸と、該出力軸と一体回転するプレー
ト部材と、該プレート部材と前記ウォームホイールの間
に配設された弾性部材とを備え、前記モータが回転中に
前記出力軸の回転が停止した場合、弾性部材が撓み前記
出力軸と前記ウォームホイールとの間に相対回転が生じ
る緩衝機構付きモータ装置において、前記弾性部材はス
プリングとゴムにより成り、前記ウォームホイールの回
転方向に対して、前記スプリングと前記ゴムは直列また
は並列に設けられるものとした。
【0032】上記の構成により、モータの出力軸がモー
タ作動中に停止した場合(挟み込み発生時またはモータ
拘束時)、ウォームホイールの回転方向に対して直列ま
たは並列に設けられたスプリングとゴムにより、出力軸
とウォームホイールとの間の相対回転が生じつつある状
態でモータの回転力がスプリングとゴムにより吸収さ
れ、十分な緩衝材としての機能をもたせたモータ装置が
提供される。
【0033】この場合、スプリングはウォームホイール
内に設けられたコイルスプリングであり、ゴムはコイル
スプリング内に配設されると共に、ウォームホイール内
に形成される溝にコイルスプリングとゴムが配設される
ようにすれば、ウォームホイール内でコイルスプリング
とゴムは収まるものとなり、スペース的にはウォームホ
イールの大きさですみ、スペース的に有利なものとな
る。
【0034】また、コイルスプリングがウォームホイー
ル内に配設された長さより、ゴムの長さを短くすれば、
挟み込み発生時のモータにおける軽負荷時にはコイルス
プリングのみでモータの回転力を吸収する。その後、負
荷が増えるにつれゴムの縮じむ力を加えてモータの回転
力が吸収される。
【0035】出力軸の回転が停止した場合、コイルスプ
リングが撓みきる位置の近傍からゴムが圧縮し始めるよ
うにすれば、コイルスプリングとゴムで効率的に負荷の
分担が可能となり、コイルスプリングの撓みからコイル
スプリング+ゴムの圧縮に切り変わる点で、歯面への応
力を変化させることが可能となる。
【0036】この場合、モータの出力が最大時でもゴム
が圧縮可能な状態とすることで、モータ出力が最大にな
っても、まだゴムによりモータ出力の吸収ができ、十分
緩衝材として機能するものとなる。
【0037】更に、コイルスプリングは円弧状のものを
用いれば、組付け性がよくなり、撓んだとき安定した性
能が得られるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態におけるモータ装置の緩衝
機構を示す要所部分断面図である。
【図2】 図1におけるモータに給電するコネクタを外
した状態でのA−A断面図である。
【図3】 図1における緩衝機構の組付け図である。
【図4】 本発明の実施形態におけるモータ装置と窓ガ
ラスの昇降装置の関係を示した平面図である。
【符号の説明】
1 モータ装置 2 モータ 3 ハウジング 4 ウォームホイール 5 ウォーム 14a,14b コイルスプリング(弾性部材) 14c,14d ゴム(弾性部材) 15 テンションプレート(プレート部材) 16 出力軸

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータの回転軸に設けられたウォーム
    と、該ウォームと噛合するウォームホイールと、外部に
    モータの回転を伝える出力軸と、該出力軸と一体回転す
    るプレート部材と、該プレート部材と前記ウォームホイ
    ールの間に配設された弾性部材とを備え、前記モータが
    回転中に前記出力軸の回転が停止した場合、弾性部材が
    撓み前記出力軸と前記ウォームホイールとの間に相対回
    転が生じる緩衝機構付きモータ装置において、 前記弾性部材はスプリングとゴムにより成り、前記ウォ
    ームホイールの回転方向に対して、前記スプリングと前
    記ゴムは直列または並列に設けられることを特徴とする
    緩衝機構付きモータ装置。
  2. 【請求項2】 前記スプリングは前記ウォームホイール
    内に設けられたコイルスプリングであり、前記ゴムは前
    記コイルスプリング内に配設されると共に、前記ウォー
    ムホイール内に形成される溝に前記コイルスプリングと
    前記ゴムは配設される請求項1に記載の緩衝機構付きモ
    ータ装置。
  3. 【請求項3】 前記コイルスプリングが前記ウォームホ
    イール内に配設された長さより、前記ゴムの長さを短く
    する請求項2に記載の緩衝機構付きモータ装置。
  4. 【請求項4】 前記出力軸の回転が停止した場合、前記
    コイルスプリングが撓みきる位置の近傍から前記ゴムが
    圧縮し始める請求項3に記載の緩衝機構付きモータ装
    置。
  5. 【請求項5】 前記モータの出力が最大時でも前記ゴム
    が圧縮可能な状態とする請求項4に記載の緩衝機構付き
    モータ装置。
  6. 【請求項6】 前記コイルスプリングは円弧状のものを
    用いる請求項5に記載の緩衝機構付きモータ装置。
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