(57)【要約】【課題】  追加の加工工程を必要とすることなく、追加の機構或いは部品を必要とすることなく、ウォームホイールには強度は低くても安価な素材を用いて、十分な耐逆転性を確保する。【解決手段】  本発明は、モータ部のモータシャフトに接続した金属製ウォーム及びこれに噛み合うウォームホイールをギヤケース内に収容して構成した減速機部を一体に組み立て、モータシャフトが回転するとき、この回転を金属製ウォームを介してウォームホイールを減速回転させ、それに連結される外部出力軸を駆動する。この金属製ウォームは、転造のみの仕上げとし、ウォームホイールは、その材質としてポリアセタールを用いて、これを成形して構成し、そして、ウォームギヤの進み角を３度〜３度３０分の範囲にした。【選択図】図２
2006177426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部と、該モータ部のモータシャフトに接続した金属製ウォーム及びこれに噛み合うウォームホイールをギヤケース内に収容して構成した減速機部とを一体に組み立て、モータシャフトが回転するとき、この回転を金属製ウォームを介してウォームホイールを減速回転させ、それに連結される出力軸を駆動する減速機付小型モータにおいて、
前記金属製ウォームは、転造のみの仕上げとし、
前記ウォームホイールは、その材質としてポリアセタールを用いて、これを成形して構成し、
ウォームギヤの進み角を３度〜３度３０分の範囲にした、
ことから成る減速機付小型モータ。
【請求項２】
前記金属製ウォームは、モータシャフトとは別体に構成した後、一体に嵌合固定した請求項１に記載の減速機付小型モータ。
【請求項３】
前記金属製ウォームは歩き転造を用いて製造される請求項１に記載の減速機付小型モータ。
【請求項４】
ギヤモジュールは0.5〜0.7とした請求項１に記載の減速機付小型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータシャフトが回転するとき、この回転をウォームを介してウォームホイールを減速回転させ、それに連結される出力軸を駆動する減速機付小型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車電装パワーウィンド用等に使用する減速機付小型モータについては、特に、耐逆転性が求められている。耐逆転性とは、要するに、モータ側からウインドを効率良く駆動可能にする一方、ウインド側で、窓の自重及び窓を開くような外力を加えても、モータが逆転せず、窓も開かない能力を意味している。
【０００３】
従来、減速機付小型モータに耐逆転性を確保するために、クラッチ機構やブレーキ部品を設けることが知られている（特許文献１、或いは特許文献２参照）。例えば、特許文献２は、ウォームを一体に形成したモータシャフト先端に、特殊な材質の樹脂部品（ポリイミド）を取り付け、ウォームホイール側から回転させようとした場合、モータシャフトに伝わるスラスト力により樹脂部品と接する制動プレートとの間に発生する摩擦力によりブレーキがかかり回転を防止する。しかし、これらの機構や部品を設けることは、減速機ユニットの小型化、信頼性確保、及びコストダウンの阻害要因となっていた。また、シャフトとウォームが一体であるため、ウォーム外径を大きくできず、ギヤ仕様の選択の幅が狭いという制約がある。
【０００４】
また、従来より、耐逆転性を確保する為にウォームに表面処理を行い、歯面の表面を粗くし、摩擦係数を大きくする技術が知られている（特許文献３、或いは特許文献４参照）。しかし、当然ながら、表面処理のための加工工程が必要となり、そのための加工コストも高いものであった。
【０００５】
また、ウォームに噛み合って駆動されるウォームホイールについては、その強度を保つ為、材料にガラス繊維入りナイロンを用いていた。しかし、この材料費は高く、コストが掛かっていた。また、形状の精度が悪いために、騒音が発生し、さらにガラス繊維がウォーム表面を傷つける事によりウォーム側の磨耗も問題となっていた。
【特許文献１】特開２００１−３４６３５５号公報
【特許文献２】特開２００２−３６９４４７号公報
【特許文献３】特許第２６３６９５８号公報
【特許文献４】特開２００３−９７６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、係る問題を解決して、ウォームの表面処理のような追加の加工工程を必要とすることなく、また、クラッチ機構やブレーキ部品のような追加の機構或いは部品を必要とすることなく、さらに、ウォームホイールには強度は低くても安価な素材を用いて、十分な耐逆転性を確保することを目的としている。
【０００７】
また、本発明は、ウォームホイールに強度の低い素材を用いて低コストにするだけでなく、それによって、騒音を低下させ、かつ、ウォーム側の磨耗を低減させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の減速機付小型モータは、モータ部と、該モータ部のモータシャフトに接続した金属製ウォーム及びこれに噛み合うウォームホイールをギヤケース内に収容して構成した減速機部とを一体に組み立て、モータシャフトが回転するとき、この回転を金属製ウォームを介してウォームホイールを減速回転させ、それに連結される外部出力軸を駆動する。この金属製ウォームは、転造のみの仕上げとし、ウォームホイールは、その材質としてポリアセタールを用いて、これを成形して構成し、そして、ウォームギヤの進み角を３度〜３度３０分の範囲にしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、クラッチ機構やブレーキ部品を使わない簡単な構成のために、耐逆転性の環境条件による変化はほとんど無く、また、ウォームに表面処理を行わないため耐逆転性の経時変化もほとんど低下しない。また、クラッチ機構やブレーキ部品を使わないことにより部品コストを削減し、ウォームホイール材質をガラス繊維入りナイロンに比べ安価な樹脂（ポリアセタール）にすることにより原材料コストの低減が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、モータシャフトに固定されるウォーム、及びこれに噛み合うウォームホイールの構成に特徴を有しているが、その説明をする前に、それが組み込まれる減速機付小型モータ全体を概略的に、図１を参照して説明する。図１は、本発明の特徴とするウォーム及びウォームホイールが組み込まれる減速機付小型モータの分解斜視図である。
【００１１】
図示の減速機付小型モータは、モータ部と、減速機部が一体に組み立てられたものである。モータ部は、通常の直流小型モータにより構成できる。減速機部は、モータシャフトに接続したウォーム、及びこれに噛み合うウォームホイール等をギヤケース内に収容している。そして、ウォームホイール内には緩衝部材が収められ、ウォームホイールにより緩衝部材を介して出力軸を接続する。これらは、固定軸のまわりに、回転可能に支持されている。なお、図中のコネクタケースに覆われるコネクタ部は、モータに電源を供給し、また、モータ回転信号を取り出すための電気的接続部である。
【００１２】
このような構成により、モータを駆動したときに、モータシャフトが回転し、この回転はウォームを介してウォームホイールを減速回転させ、これは次に、緩衝部材及び出力軸を回転させる。そして、この出力軸の回転により、例えば、図示しない駆動手段を介して自動車の窓ガラスを開閉することができる。
【００１３】
図２は、本発明の特徴とするウォーム、及びこれに噛み合うウォームホイールの構成を説明するための図である。図示のように、金属製（例えば、鉄製）のウォームは、モータシャフトに嵌合固定される。この固定は、通常のように、モータシャフトにナール加工を施す一方、ウォームに嵌合孔を備えて、このナール加工部にウォームを嵌合することにより固定することができる。このように、ウォームをモータシャフトと別体に構成することにより、ウォームの外径がシャフト外径との関係に依存せず、小径シャフトのモータにおいても大径のウォームを組み合わせる事が可能になる。
【００１４】
本発明が用いるウォームは、転造のみの仕上げとしている。従来行われていたような表面処理をしないことによって、加工費用を低減することが可能となるだけでなく、品質が安定する。特に、歩き転造製法によりウォームを製作すると、さらに大幅なコストダウンとなる。歩き転造製法自体はウォームの製造方法として周知のものであるが、鉄の長い丸棒を用意し、これを２つの転造ダイスがまわっている中を通すと、丸棒が自転しながらウォームの形に形成されつつ出てくる製法である。これを所定の長さに切断し、孔開け加工をして、シャフトに嵌合する。
【００１５】
ウォームに噛み合うウォームホイール材質としては、従来のようなガラス繊維入りナイロンではなく、安価なポリアセタールを成形して用いる。このように、ウォームホイール材質にガラス繊維を使わないので金型の耐久性が向上し、かつ、その精度が上がり、騒音低減、性能安定、耐久性向上に効果が生じる。
【００１６】
そして、本発明は、ウォームギヤの進み（ねじれ）角を３度〜３度３０分の範囲とすることにより、耐逆転性を確保するものである。ウォームの進み角とウォームホイールのねじれ角は同じ角度で形成される。
【００１７】
このように、ウォームを転造のみの仕上げとし、ウォームホイール材質にポリアセタールを用い、そして、ウォームギヤの進み角を３度〜３度３０分の範囲とする組合せによって、耐逆転性が確保できることについて以下説明する。ウォームギヤの効率計算式は、以下のような式で表せることが知られている。正転効率とは、ウォーム側からウォームホイール側への伝達効率であり、逆転効率とは、ウォームホイール側からウォーム側への逆方向の伝達効率である。
正転効率  η1：
【００１８】
【数１】
2006177426.tif 000003
【００１９】
逆転効率  η2：
【００２０】
【数２】
2006177426.tif 000004
【００２１】
である。ここで、α：圧力角、γ：進み角、μ：摩擦係数である。
【００２２】
図３は、上記の式に基づき、進み角γを所定の一定値にして、摩擦係数μを横軸に、かつ効率ηを縦軸に表したグラフを示している。例としてこのグラフにおいて、圧力角α＝２０°とした。また、圧力角14.5°でも殆ど同じ傾向を示した。
【００２３】
このグラフに見られるように、正転効率と逆転効率の間には差がある。正転効率は、高いほど望ましいのに対して、逆転効率は、０％以下のマイナスの領域になることにより、耐逆転性（セルフロック）が確保できる。転造ウォームと成形ポリアセタールの組合せによる摩擦係数μは、０．０６付近にある。グラフから見られるように、進み角（ねじれ角）が、３°００′から３°３０′の間では、効率η２は０％以下のマイナスの領域になることがわかる。即ち、上記の組合せにより、耐逆転性が確保できる。このとき、また、グラフから見られるように、正転効率は、十分満足の得られる値が達成できる。
【００２４】
ウォームホイール材質を強度的に弱いポリアセタールとした場合、ウォーム外径を大きくし，噛み合い面積を増やすことにより、ウォームホイール強度を確保することができる。このため、本発明は、別体構成のシャフトとウォームを用いる。これによって、ギヤ仕様の選択の幅が広くなり、ウォーム外径を大きくすることが可能となる。かみ合い歯数及びかみ合い面積が増えることにより、磨耗や変形が少なくなるので耐久性が向上する。
【００２５】
通常、製品には低価格及び小型化が求められ、これらを満たそうとすればモータ及び減速機ユニットいずれも小型なものを選択する必要がある。一般的にモータは小型になればそれだけトルクは低くなる。その為、減速比の大きな減速機ユニットとの組合せで必要なトルクにする必要がある。減速機ユニットは、減速比を大きくするとウォームホイールの外径が大きくなるため大型化する。ウォームホイールの外径を抑えたまま減速比を大きくしようとすると（例えば、減速比83〜99）、ギヤモジュールを小さくする必要が生じる。よって、出来るだけ安価に小型化しようとすると、安価な低トルクの小型モータを高回転で使用し、減速機ユニットのギヤモジュールを0.8〜0.7、或いはそれ以下と小さくすることで、対処可能となる。これによって、減速機付小型モータユニット全体を小型化する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の特徴とするウォーム及びウォームホイールが組み込まれる減速機付小型モータの分解斜視図である。
【図２】本発明の特徴とするウォーム、及びこれに噛み合うウォームホイールの構成を説明するための図である。
【図３】進み角γを所定の一定値にして、摩擦係数μを横軸に、かつ効率ηを縦軸に表したグラフである。
【図１】
2006177426.tif 000005
【図２】
2006177426.tif 000006
【図３】
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