(57)【要約】【課題】グリスの飛散を抑えて潤滑性を確保しつつ、モータ部の小型化を図ることのできる減速機付モータを提供する。【解決手段】ワイパモータ１は、回転軸２７を回転駆動させるモータ部２０と、回転軸２７に連結されたウォーム軸３１、及びウォーム軸３１に噛合し、回転軸２７の回転を減速して出力するウォームホイール３２を有する減速機部３０と、モータ部２０及び減速機部３０を収容するハウジング１０と、を備え、減速機部３０の減速比及びウォーム軸３１の回転数の少なくとも一方と、ウォーム軸３１のウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇとが、ウォームギヤ部３１ｇに塗布されたグリスがウォーム軸３１の回転にともなって飛散しない範囲内で設定されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を回転駆動させるモータ部と、
前記回転軸に連結されたウォーム軸、及び前記ウォーム軸に噛合し、前記回転軸の回転を減速して出力するウォームホイールを有する減速機部と、
前記モータ部及び前記減速機部を収容するハウジングと、を備え、
前記減速機部の減速比及び前記ウォーム軸の回転数の少なくとも一方と、前記ウォーム軸のウォームギヤ部の外径とが、前記ウォームギヤ部に塗布された潤滑剤が前記ウォーム軸の回転にともなって飛散しない範囲内で設定されていることを特徴とする減速機付モータ。
【請求項２】
前記ウォームギヤ部の外径は、前記ウォーム軸の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の減速機付モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ワイパモータとして用いられる減速機付モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等の車両のフロントガラス等に付着した埃や雨滴等を払拭するために、ワイパブレードが装着されたワイパアームをフロントガラス上における所定の範囲内で揺動動作させるワイパモータが知られている。
【０００３】
この種のワイパモータは、駆動源としてのモータ部と、モータ部の回転駆動力を減速して出力するウォーム軸及びウォームホイールからなる減速機部と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなワイパモータにおいて、ウォーム軸とウォームホイールとの噛合部には、潤滑剤としてグリスが用いられている。
グリスは、その用途に適した硬さ（混和ちょう度）のものが選定されて使用される。潤滑性能を高めるには、混和ちょう度が低い方が好ましい。これに対し、ウォーム軸やウォームホイールの回転にともなって作用する遠心力によってグリスが飛散せずに保持される保持性能面からすると、グリスの混和ちょう度は高い方が好ましい。したがって、グリスは、保持性能を確保しつつ、所要の潤滑性能が得られるように選定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２５０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、減速機付モータの小型軽量化を図るため、モータ部の小型化が望まれている。モータ部を小型化しつつ、ワイパアームの動作トルクを確保するには、減速機部における減速比を高める必要がある。
しかしながら、減速機部の減速比を高めると、モータ部によって駆動されるウォーム軸の回転数が高くなり、グリスが飛散しやすくなる。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、グリスの飛散を抑えて潤滑性を確保しつつ、モータ部の小型化を図ることのできる減速機付モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の減速機付モータは、回転軸を回転駆動させるモータ部と、前記回転軸に連結されたウォーム軸、及び前記ウォーム軸に噛合し、前記回転軸の回転を減速して出力するウォームホイールを有する減速機部と、前記モータ部及び前記減速機部を収容するハウジングと、を備え、前記減速機部の減速比及び前記ウォーム軸の回転数の少なくとも一方と、前記ウォーム軸のウォームギヤ部の外径とが、前記ウォームギヤ部に塗布された潤滑剤が前記ウォーム軸の回転にともなって飛散しない範囲内で設定されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、減速機付モータの作動時に、ウォーム軸の回転にともなって潤滑剤が飛散するのを抑えることができる。したがって、減速機付モータの信頼性を高めることができる。
また、グリスの飛散を確実に抑えることができる範囲内で、減速比を大きくすることで、モータ部の小型化を図ることができる。
さらに、グリスの飛散を確実に抑えることができる範囲内で、減速機付モータの作動時におけるウォーム軸の回転数に対し、ウォーム軸のウォームギヤ部の外径を最大限に大きく設定することができる。これにより、ウォーム軸やウォームホイールのギヤ部の歯厚を大きくし、ギヤ強度を高めることができるので、減速機付モータの信頼性を高めることができる。
とりわけ、転造加工によりウォームギヤ部を形成する際に好適である。転造加工を行うことにより、ウォーム軸の加工精度を低コストで向上させることができる。
【００１０】
また、本発明は、前記ウォームギヤ部の外径は、前記ウォーム軸の外径よりも大きくしてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、ウォームギヤ部の外径がウォーム軸の外径よりも小さい場合に比較すると、ウォーム軸やウォームホイールのギヤ部の歯厚を大きくし、ギヤ強度を高めることができる。したがって、減速機付モータの信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、グリスの飛散を抑えて潤滑性を確保しつつ、モータ部の小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態におけるワイパモータの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるワイパモータを、図１とは異なる側から見た斜視図である。
【図３】本発明の実施形態におけるモータ部と減速機部の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態におけるワイパモータのカバーを取り外した状態の斜視図である。
【図５】図３の平面図である。
【図６】本発明の実施形態におけるグリスが飛散しない条件を満足するウォーム軸の回転数とウォームギヤ部の外径との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態におけるウォーム軸の回転数を６０（ｒｐｍ）とした場合のグリスが飛散しない条件を満足する減速機部の減速比とウォームギヤ部の外径との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態に係る減速機付モータについて、図面を参照して説明をする。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態におけるワイパモータ１の外観を示す斜視図である。図２は、ワイパモータ１を、図１とは異なる側から見た斜視図である。図３は、ワイパモータ１に備えたモータ部２０と減速機部３０の構成を示す斜視図である。図４は、ワイパモータ１のカバー１２を取り外した状態の斜視図である。図５は、図３の平面図である。
【００１６】
（ワイパモータ）
本実施形態のワイパモータ（減速機付モータ）１は、例えば図示しない車両のフロントウィンドウを払拭する図示しないフロントワイパ（ワイパ装置）を駆動させるものである。具体的に、図１から図４に示すように、ワイパモータ１は、ワイパモータ１の外殻をなすハウジング１０と、ハウジング１０に設けられたモータ部２０と、ハウジング１０内に設けられ、モータ部２０の回転を減速して出力する減速機部３０と、モータ部２０の駆動制御を行うコントローラ基板４０と、を備えている。
【００１７】
図１、図２に示すように、ハウジング１０は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料に形成されている。ハウジング１０は、モータ部２０、減速機部３０を保持するハウジング本体１１と、カバー１２と、から構成されている。
【００１８】
図３に示すように、ハウジング本体１１は、その一面側に、減速機部３０を収容する減速機収容部１３が形成されている。減速機収容部１３は、ハウジング本体１１の天面部１１ｔから天面部１１ｔに対向する背面部１１ｂに向かって窪んだ有底状で、背面部１１ｂ側に形成された底部１３ｂと、底部１３ｂの外周部から天面部１１ｔ側に立ち上がる周壁部１３ｗとに囲まれて形成されている。
減速機収容部１３には、後述するウォーム軸３１を収容する軸収容溝１４と、ウォームホイール３２を収容するホイール収容凹部１５と、が形成されている。
【００１９】
減速機収容部１３内には、軸収容溝１４の軸線方向の両端部に、ウォーム軸３１（回転軸２７）を回転自在に支持する軸受部１６Ａ，１６Ｂが形成されている。
【００２０】
ハウジング本体１１の外周部には、周壁部１３ｗから外方に向かってウォーム軸３１の軸線方向に沿って筒状に延び、モータ部２０の一部を収容するモータ収容部１７が一体に形成されている。モータ収容部１７の内側には、周壁部１３ｗを貫通し、前記の軸受部１６Ａに連通する軸挿通孔（図示無し）が形成されている。
【００２１】
また、図２に示すように、ハウジング本体１１には、背面部１１ｂから、天面部１１ｔとは反対側に突出するボス部１９が一体に形成されている。ボス部１９には、ホイール収容凹部１５に連通する貫通孔（図示無し）が貫通形成されている。
【００２２】
図１に示すように、カバー１２は、ハウジング本体１１の天面部１１ｔ側において、減速機収容部１３を塞ぐように設けられる。カバー１２は、その外周部の複数個所において、ボルト１２ｂによってハウジング本体１１に締結されている。
また、カバー１２には、このカバー１２をハウジング本体１１に取り付けた状態で、モータ収容部１７に隣接してコネクタ受容部１２Ｃが形成されている。このコネクタ受容部１２Ｃは、筒状をなし、外部の電源供給コネクタが接続可能とされている。
【００２３】
（モータ部）
図３に示すように、モータ部２０は、モータカバー２１（図１参照）と、略円筒状のステータ２２と、ステータ２２の径方向内側に設けられ、ステータ２２に対して回転可能設けられたロータ２３と、を備えている。
【００２４】
図１に示すように、モータカバー２１は、鉄等の金属からなる部材であって、例えば深絞りによるプレス加工等により有底円筒状に成形されている。モータカバー２１の開口端には、径方向外側に張り出すフランジ２１ａが形成され、フランジ２１ａに挿通されたボルト２１ｂにより、モータカバー２１がモータ収容部１７に連結されている。
【００２５】
図３に示すように、ステータ２２は、モータカバー２１の内周面に沿って配置される。ステータ２２は、略円筒状に形成されたステータコア２４と、ステータコア２４から径方向内側に向かって突出する複数のティース２５と、巻線２６と、を備える。
【００２６】
ステータコア２４は、複数の鋼板２４ｐを積層して形成される。なお、ステータコア２４は、複数の金属板を積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。このように形成されたステータコア２４の外周面が、モータカバー２１に内嵌される。
【００２７】
ティース２５は、ステータコア２４の径方向内側に沿って周方向に等間隔に形成されている。
【００２８】
巻線２６は、各ティース２５に巻装され、コントローラ基板４０から供給される電流によって、ロータ２３を回転させるための磁束を発生する。
【００２９】
ロータ２３は、ステータ２２の径方向内側の中心部に配されている。ロータ２３は、回転軸２７と、回転軸２７に外嵌固定されている円柱状のロータコア２８と、ロータコア２８の外周面に嵌合されるリング状の永久磁石２９と、を備えている。
【００３０】
回転軸２７は、棒状で、軸受部１６Ａ，１６Ｂに回転自在に支持されている。回転軸２７は、その一端部２７ａが、減速機収容部１３内の軸収容溝１４に収容されて軸受部１６Ｂに回転自在に支持され、他端部２７ｂが軸挿通孔（図示無し）を通してモータ収容部１７内に突出するようにして設けられている。
【００３１】
ロータコア２８は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ロータコア２８は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
ロータコア２８の径方向略中央には、軸方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔に、回転軸２７が圧入されている。なお、貫通孔に対して回転軸２７を挿入し、接着剤等を用いて回転軸２７にロータコア２８を外嵌固定してもよい。
【００３２】
ロータコア２８の外周面に嵌合される永久磁石２９には、複数の磁極が周方向に順番に形成されるように着磁されている。
このようなロータ２３は、ロータ２３の永久磁石２９と、ステータ２２の巻線２６で発生する磁束との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって、その中心軸回りに回転する。
【００３３】
（減速部）
減速機部３０は、ウォーム軸３１と、ウォーム軸３１に噛合されるウォームホイール３２と、により構成されている。
【００３４】
ウォーム軸３１は、軸受部１６Ａ，１６Ｂの中間部において、モータ部２０の回転軸２７の外周面に、螺旋状に連続するウォームギヤ部３１ｇが形成されることで、回転軸２７の一部として形成されている。
図５に示すように、この実施形態において、ウォームギヤ部３１ｇは、その外径Ｄｇが、ウォーム軸３１（回転軸２７）の外径Ｄｓよりも大きくなるよう形成されている。このようなウォームギヤ部３１ｇは、転造により形成されている。
なお、ウォーム軸３１は、モータ部２０の回転軸２７とは別体として構成し、ウォーム軸３１と回転軸２７とを連結することで一体化してもよい。
【００３５】
ウォームホイール３２は、円盤状で、その外周面にウォーム軸３１のウォームギヤ部３１ｇに噛み合う外周ギヤ部３２ｇを有している。ウォームホイール３２は、ハウジング本体１１の減速機収容部１３のホイール収容凹部１５に収容されている。
【００３６】
ウォームホイール３２において、減速機収容部１３の底部１３ｂに対向する側には、このウォームホイール３２の径方向中央から突出する出力軸３３が設けられている。出力軸３３はウォームホイール３２の回転中心と同軸上に配置されている。図２に示すように、出力軸３３の先端部は、ハウジング本体１１に形成されたボス部１９の貫通孔を介してハウジング本体１１の外部に突出している。出力軸３３の先端部には、不図示の電装品と接続可能なスプライン３３ａが形成されている。
【００３７】
（コントローラ部）
図４に示すように、モータ部２０の駆動制御を行うコントローラ基板４０は、基板本体４１と、モータ部２０の巻線２６に電流を供給する給電端子４３と、外部のコネクタに電気的に接続される外部接続端子４４と、を少なくとも備えている。
【００３８】
基板本体４１は、いわゆるエポキシ基板上に、給電端子４３、外部接続端子４４、その他の各種電気素子部品を電気的に接続する所定の導電性のパターン（不図示）が形成されたものである。この基板本体４１は、減速機収容部１３を覆うように配置される。
【００３９】
（ワイパモータの動作）
次にワイパモータ１の動作について説明する。
ワイパモータ１は、外部接続端子４４を介して外部からコントローラ基板４０に供給された電力が、給電端子４３を介してモータ部２０の各巻線２６に選択的に供給される。すると、ステータ２２に所定の磁界が形成され、この磁界とロータ２３の永久磁石２９との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータ２３が継続的に回転する。
ロータ２３が回転すると、回転軸２７と一体に形成されているウォーム軸３１が回転し、さらにウォーム軸３１に噛合されているウォームホイール３２が回転する。そして、ウォームホイール３２に連結されている出力軸３３が回転し、所望の電装品が駆動する。
【００４０】
（減速機部の潤滑）
上記したようなワイパモータ１において、減速機部３０のウォーム軸３１のウォームギヤ部３１ｇとウォームホイール３２の外周ギヤ部３２ｇとの噛合部には、潤滑剤としてグリスが塗布されている。この実施形態において、グリスとして、例えば、混和ちょう度が２５０〜３１０、ＪＩＳ規格による混和ちょう度規格Ｎｏ．２のものを用いる。
【００４１】
ここで、ウォーム軸３１（回転軸２７）の回転によって生じる遠心力によってグリスが飛散しないよう、減速機部３０におけるウォーム軸３１とウォームホイール３２との減速比と、ウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇとが、以下のようにして設定されている。
ウォーム軸３１の回転時、ウォーム軸３１のウォームギヤ部３１ｇに塗布されたグリスに発生する遠心力ＲＣＦ（ｘｇ）は、下式（１）で表すことができる。
ＲＣＦ＝１．１２×Ｄｇ×（Ｎ／１０００）２    ・・・（１）
ここで、Ｒはウォームギヤ部３１ｇの外径（ｍｍ）、Ｎはウォーム軸３１の回転数（ｒｐｍ）。
【００４２】
グリスにおける発生遠心力の許容上限は１２０（ｘｇ） であるので、安全率を１割程度見込み、この実施形態におけるグリスにおける発生遠心力の上限値ＲＣＦｍａｘを、例えば１０５（ｘｇ）に設定する。
上式（１）に、発生遠心力の上限値ＲＣＦｍａｘを代入すると、ウォーム軸３１の回転数Ｎとウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇとの関係を求めることができる。図６ は、得られたウォーム軸３１の回転数Ｎとウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇとの関係を示す図である。この図６において、曲線Ａ１は、ウォーム軸３１の回転数Ｎに対する、グリスが飛散しないウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇの上限閾値を示している。この曲線Ａ１以下領域（グリス保持可能領域）にウォーム軸３１の回転数Ｎ、ウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇを設定することで、グリスの飛散を抑えることができる。
【００４３】
また、図６に示した関係に基づき、ウォーム軸３１の回転数Ｎを設定すれば、ウォーム軸３１とウォームホイール３２との減速比を得ることができる。
図７は、例えば、ウォーム軸３１の回転数Ｎを６０（ｒｐｍ）とする場合の、減速機部３０の減速比とウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇとの関係を示す図である。この図７において、曲線Ａ２は、減速比に対する、グリスが飛散しないウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇの上限閾値を示している。この曲線Ａ２よりも下側の領域（グリス保持可能領域）に減速機部３０の減速比、ウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇを設定することで、グリスの飛散を抑えることができる。
【００４４】
また、図６、図７の曲線Ａ１、Ａ２上に、ウォーム軸３１の回転数Ｎ、減速比、ウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇを設定することで、グリスが飛散しない範囲内で、減速機部３０の減速比、及びウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇを最大限に大きくすることができる。減速機部３０の減速比を大きくすることで、モータ部２０の小型化を図ることができる。また、ウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇを大きくすることで、ウォームギヤ部３１ｇ、ウォームホイール３２の外周ギヤ部３２ｇの歯厚を大きくすることができ、ウォーム軸３１、ウォームホイール３２のギヤ強度を高めることができる。
【００４５】
（効果）
本実施形態によれば、ワイパモータ１は、回転軸２７を回転駆動させるモータ部２０と、回転軸２７に連結されたウォーム軸３１、及びウォーム軸３１に噛合し、回転軸２７の回転を減速して出力するウォームホイール３２を有する減速機部３０と、モータ部２０及び減速機部３０を収容するハウジング１０と、を備え、減速機部３０の減速比及びウォーム軸３１の回転数の少なくとも一方と、ウォーム軸３１のウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇとが、ウォームギヤ部３１ｇに塗布されたグリスがウォーム軸３１の回転にともなって飛散しない範囲内で設定されている。このような構成によれば、ワイパモータ１の作動時に、ウォーム軸３１の回転にともなってグリスが飛散するのを抑えることができる。したがって、ワイパモータ１の信頼性を高めることができる。
また、グリスの飛散を確実に抑えることができる範囲内で、減速比を大きくすることで、モータ部２０の小型化を図ることができる。
さらに、グリスの飛散を確実に抑えることができる範囲内で、ワイパモータ１の作動時におけるウォーム軸３１の回転数に対し、ウォーム軸３１のウォームギヤ部３１ｇの外径を最大限に大きく設定することができる。これにより、ウォーム軸３１やウォームホイール３２のギヤ部の歯厚を大きくし、ギヤ強度を高めることができるので、ワイパモータ１の信頼性を高めることができる。
【００４６】
また、ウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇは、ウォーム軸３１の外径Ｄｓよりも大きいので、ウォームギヤ部３１ｇの外径Ｄｇがウォーム軸３１の外径Ｄｓよりも小さい場合に比較すると、ウォーム軸３１やウォームホイール３２のギヤ部の歯厚を大きくし、ギヤ強度を高めることができる。したがって、ワイパモータ１の信頼性を高めることができる。
【００４７】
また、ウォームギヤ部３１ｇは、転造加工により形成されている。このような構成によれば、ウォーム軸３１の加工精度を低コストで向上させることができる。
【００４８】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上述の各実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
【００４９】
例えば、上記実施形態において、ワイパモータ１は、ブラシレスモータとして例示したが、ブラシ付モータにおいても、上記と同様の構成を適用することが可能である。
【００５０】
また、上記実施形態では、本発明の減速機付モータの一例として、ワイパ駆動用のワイパモータを示したが、これに限らず、他の各種電装部品を駆動する用途として用いても構わない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…ワイパモータ（減速機付モータ）
１０…ハウジング
２０…モータ部
２７…回転軸
３０…減速機部
３１…ウォーム軸
３１ｇ…ウォームギヤ部
３２…ウォームホイール
３２ｇ…外周ギヤ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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