(57)【要約】【課題】装置の小型化を図ると共に、音響劣化及び振動増大を防止することができ、さらには、耐久性の向上を図ることができるウォームギヤ付きモータ装置を提供する。【解決手段】出力軸１０１を有する電動モータ１０２と、出力軸１０２を回動自在に支持する転がり軸受と、出力軸１０２に設けられるウォーム１０３と、を備え、ウォーム１０３と噛合するウォームホイール１０４を介して出力を伝達するウォームギヤ付きモータ装置１００であって、転がり軸受として、少なくとも内輪１０９にセラミックス被膜Ｃを施した単列深溝玉軸受１０６を用いる。【選択図】図２
2007129798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を有する電動モータと、前記出力軸を回動自在に支持する転がり軸受と、前記出力軸に設けられるウォームと、を備え、前記ウォームと噛合するウォームホイールを介して出力を伝達するウォームギヤ付きモータ装置であって、
前記転がり軸受として、少なくとも内輪にセラミックス被膜を施した単列深溝玉軸受を用いることを特徴とするウォームギヤ付きモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車用パワーステアリング装置、ウィンドウ昇降装置、電動シートアジャスト装置、ワイパー駆動装置等に用いられ、低騒音、高耐久性が要求されるウォームギヤ付きモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のウォームギヤ付きモータ装置は、例えば、図７に示すように、電動モータ１の出力軸２にウォーム３が設けられ、該ウォーム３と噛合するウォームホイール４を介して出力を伝達する機構となっている。また、一般的に、ウォーム３とウォームホイール４との噛み合いによって生じる荷重は、出力軸２の半径方向よりも軸方向が大きく、この軸方向荷重の方向はウォーム３の正転逆転により反転することから、出力軸２の中央にラジアル滑り軸受５を配置し、出力軸２の両端にスラスト滑り軸受６を配置することで、ウォーム３とウォームホイール４との噛み合いによって生じる荷重を支持するようしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の軸受配置例としては、図８に示すように、出力軸２の中央に玉軸受７を２列組み合わせて配置し、出力軸２の両端にそれぞれラジアル滑り軸受５を配置したウォームギヤ付きモータ装置（例えば、特許文献２参照）や、図９に示すように、出力軸２の中央に単列の深溝玉軸受８を配置し、出力軸２の両端にそれぞれラジアル滑り軸受５を配置したウォームギヤ付きモータ装置（例えば、特許文献１参照）や、図１０に示すように、出力軸２の中央に単列の深溝玉軸受８を配置し、出力軸２の電動モータ１の深溝玉軸受８から離間する側の端部のみにラジアル滑り軸受５を配置したウォームギヤ付きモータ装置（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。
【０００４】
【特許文献ｌ】実公平６−１５４９１号公報（第１図、第３図）
【特許文献２】特開平９−１３２１５４号公報（第２図）
【特許文献３】実公昭６１−３２４８号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図７に示すウォームギヤ付きモータ装置では、出力軸２の両端にそれぞれスラスト滑り軸受６を配置するため、装置の軸方向寸法が大きくなって、大型化を招いてしまい、また、図８に示すウォームギヤ付きモータ装置についても、出力軸２の中央に玉軸受７を２列組合せて配置するため、同様に、装置の軸方向寸法が大きくなって、大型化を招いてしまう。このような装置の大型化は、スペース的に余裕のない車両にとっては大きな問題となる。
【０００６】
一方、図９に示すウォームギヤ付きモータ装置では、出力軸２の中央に単列の深溝玉軸受８を配置するため、装置の大型化は招かないものと考えられ、また、図１０に示すウォームギヤ付きモータ装置についても、出力軸２の中央に単列の深溝玉軸受８を配置すると共に、ウォーム３側の出力軸２に軸受を配置しないため、同様に、装置の大型化は招かないものと考えられる。
【０００７】
しかしながら、単列の深溝玉軸受８では、特に、振動等の要因によって衝撃荷重が加わった場合に、ウォーム３とウォームホイール４との噛み合いによる軸方向の大きな荷重を負荷することになるため、玉の転動面と内輪軌道面及び外輪軌道面との転がり接触部の接触楕円が各軌道面の幅方向の縁部に達する、いわゆる玉の乗り上げが生じる虞がある。
【０００８】
そして、この玉の乗り上げの際に、玉の転動面や内輪軌道面及び外輪軌道面にエッジロードに基づく過大面圧（局部的な応力集中）が生じることによって、玉の転動面にキズが付く可能性がある。玉の転動面にこのような傷が生じると、モータ装置の音響劣化及び振動増大に結びつくという問題がある。
【０００９】
また、上述したような玉の乗り上げが生じない場合でも、これらの各ウォームギヤ付きモータ装置は、ロータ９及びステータ１０を内蔵したビルトインタイプのモータ装置であるため、電動モータ１の発熱が出力軸２及びハウジング１１に伝達されて、軸受の内輪と外輪との温度差（内輪温度が外輪温度よりも高くなる状態）が発生しやすく、この温度差によりモータ運転時の軸受すきまが小さくなるか、あるいは負のすきまになる。このため、玉の転動面と内輪軌道面及び外輪軌道面との転がり接触部の圧力が大きくなり、軸受寿命が低下して装置自体の耐久性を損なうという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、装置の小型化を図ると共に、音響劣化及び振動増大を防止することができ、さらには、耐久性の向上を図ることができるウォームギヤ付きモータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  出力軸を有する電動モータと、出力軸を回動自在に支持する転がり軸受と、出力軸に設けられるウォームと、を備え、ウォームと噛合するウォームホイールを介して出力を伝達するウォームギヤ付きモータ装置であって、
転がり軸受として、少なくとも内輪にセラミックス被膜を施した単列深溝玉軸受を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のウォームギヤ付きモータ装置によれば、電動モータの出力軸を回動自在に支持する転がり軸受として、単列深溝玉軸受を用いるため、従来のようにスラスト滑り軸受や２列組合せの玉軸受を用いる場合と比較して、装置の軸方向寸法を短くすることができ、装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明のウォームギヤ付きモータ装置によれば、単列深溝玉軸受の少なくとも内輪に、通常の軸受材料より熱伝導率が低いセラミックス被膜を施すため、電動モータの発熱が内輪に伝達されにくくなるので、軸受の内輪と外輪との温度差（内輪温度が外輪温度よりも高くなる状態）を小さくすることができる。これにより、モータ運転時の軸受すきまの減少が抑制されて、玉の転動面と内輪軌道面及び外輪軌道面との転がり接触部の圧力が大きくなるのを回避することができる。この結果、軸受寿命の延長が図られて、ウォームギヤ付きモータ装置自体の耐久性を向上することができる。
【００１４】
さらに、本発明のウォームギヤ付きモータ装置によれば、単列深溝玉軸受の少なくとも内輪に、通常の軸受材料よりも弾性係数が高いセラミックス被膜を施すため、振動時等にウォームとウォームホイールとの噛み合いによって生じる軸方向の大きな荷重が負荷されて玉の転動面と内輪軌道面及び外輪軌道面との接触点が各軌道面の幅方向の縁部に変位した場合においても、この接触点に形成される接触楕円を小さくすることができる。これにより、接触楕円が各軌道面から外れにくくなるので、接触楕円が各軌道面から外れた場合（乗り上げた場合）に生じるエッジロードに基づく過大面圧（局部的な応力集中）によって、玉の転動面にキズが付くのを回避できる。この結果、ウォームギヤ付きモータ装置の音響劣化及び振動増大を防止することができ、装置の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るウォームギヤ付きモータ装置の第１実施形態を説明するための断面図、図２は単列深溝玉軸受の要部拡大断面図、図３は第１実施形態の第１変形例を示す断面図、図４は第１実施形態の第２変形例を示す断面図、図５は本発明に係るウォームギヤ付きモータ装置の第２実施形態を説明するための断面図、図６は第２実施形態の第１変形例を示す断面図である。
【００１６】
（第１実施形態）
まず、図１〜４を参照して、本発明の第１実施形態であるウォームギヤ付きモータ装置１００について説明する。
【００１７】
本実施形態のウォームギヤ付きモータ装置１００は、図１に示すように、出力軸１０１を有する電動モータ１０２と、出力軸１０１に設けられるウォーム１０３と、ウォーム１０３及びウォームホイール１０４を収容するハウジング１０５と、単列深溝玉軸受１０６と、ラジアル滑り軸受１０７，１０７と、を備え、ウォーム１０３と噛合するウォームホイール１０４を介して出力を伝達するもので、電動モータ１０２には、出力軸１０１に同心に設けられるロータ１０２ａとハウジング１０５の内径部に設けられるステータ１０２ｂとが内蔵される。
【００１８】
そして、ウォームホイール１０４からの荷重は、径方向の荷重Ａについては、出力軸１０１の中央に配置される単列深溝玉軸受１０６と出力軸１０１の両端にそれぞれ配置されるラジアル滑り軸受１０７，１０７とにより支持され、出力軸１０１の回転方向によって方向が反転する軸方向の荷重Ｂについては、単列深溝玉軸受１０６により支持される。
【００１９】
単列深溝玉軸受１０６は、図２に示すように、外周面に深溝型の内輪軌道面１０８を有する内輪１０９と、内周面に深溝型の外輪軌道面１１０を有する外輪１１１と、内輪軌道面１０８と外輪軌道１１０との間に転動自在に設けられる複数の玉（転動体）１１２と、この複数の玉１１２を転動自在に保持する保持器１１３と、内輪１０９の外周面と外輪１１１の内周面との間に形成される環状の軸受空間１１４を閉塞する密封装置１１５，１１５と、を備えるもので、出力軸１０１のロータ１０２ａとウォーム１０３との間に配置され、出力軸１０１を軸支している。
【００２０】
内輪１０９、外輪１１１及び玉１１２は、軸受材料として通常使用されるＳＵＪ２、ＳＵＪ３等の金属材料（熱伝導率５０［Ｗ／ｍＫ］、弾性係数２０８[ＧＰａ]）で形成する。
【００２１】
また、内輪１０９には、上記の軸受材料と比較して低い熱伝導率及び高い弾性係数を有するセラミックス被覆Ｃが施される。セラミックス被膜Ｃの具体例としては、上記軸受材料と比較して低い熱伝導率を有するＳｉ３Ｎ４（熱伝導率１２〜５０［Ｗ／ｍＫ］、弾性係数２５０〜３３０[ＧＰａ]）、ＳｉＣ（熱伝導率４６〜７５［Ｗ／ｍＫ］、弾性係数３１０〜４５０[ＧＰａ]）、Ａｌ２Ｏ３（熱伝導率１７〜３３［Ｗ／ｍＫ］、弾性係数３００〜３９０[ＧＰａ]）、ＺｒＯ２（熱伝導率２〜３［Ｗ／ｍＫ］、弾性係数１５０〜２１０[ＧＰａ]）等を挙げることができる。なお、Ｓｉ３Ｎ４（熱伝導率１２〜５０［Ｗ／ｍＫ］）及びＳｉＣ（熱伝導率４６〜７５［Ｗ／ｍＫ］）は、その熱伝導率の範囲に、通常使用される軸受材料のＳＵＪ２等（熱伝導率５０［Ｗ／ｍＫ］）の熱伝導率が一部重なるが、セラミックス材料及びバインダの配合割合を適宜調整することによって、熱伝導率をＳＵＪ２等よりも低くすることが可能で、セラミックス被覆Ｃとして好適に用いることができる。
【００２２】
従って、本実施形態のウォームギヤ付きモータ装置１００によれば、電動モータ１０２の出力軸１０１を回動自在に支持する転がり軸受として、単列深溝玉軸受１０６を用いるため、従来のようにスラスト滑り軸受や２列組合せの玉軸受を用いる場合と比較して、装置の軸方向寸法を短くすることができ、装置の小型化を図ることができる。
【００２３】
また、本実施形態のウォームギヤ付きモータ装置１００によれば、単列深溝玉軸受１０６の内輪１０９に、通常の軸受材料より熱伝導率が低いセラミックス被膜Ｃを施すため、電動モータ１０２の発熱が内輪１０９に伝達されにくくなるので、軸受１０６の内輪１０９と外輪１１１との温度差（内輪温度が外輪温度よりも高くなる状態）を小さくすることができる。これにより、モータ運転時の軸受すきまの減少が抑制されて、玉１１２の転動面と内輪軌道面１０８及び外輪軌道面１１０との転がり接触部の圧力が大きくなるのを回避することができる。この結果、軸受寿命の延長が図られて、ウォームギヤ付きモータ装置１００自体の耐久性を向上することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態のウォームギヤ付きモータ装置１００によれば、単列深溝玉軸受１０６の内輪１０９に、通常の軸受材料よりも弾性係数が高いセラミックス被膜Ｃを施すため、振動時等にウォーム１０３とウォームホイール１０４との噛み合いによって生じる軸方向の大きな荷重が負荷されて玉１１２の転動面と内輪軌道面１０８及び外輪軌道面１１０との接触点が各軌道面１０８，１１０の幅方向の縁部に変位した場合においても、この接触点に形成される接触楕円を小さくすることができる。これにより、接触楕円が各軌道面１０８，１１０から外れにくくなるので、接触楕円が各軌道面１０８，１１０から外れた場合（乗り上げた場合）に生じるエッジロードに基づく過大面圧（局部的な応力集中）によって、玉１１２の転動面にキズが付くのを回避できる。この結果、ウォームギヤ付きモータ装置１００の音響劣化及び振動増大を防止することができ、装置の信頼性を向上することができる。
【００２５】
なお、本実施形態の第１変形例として、ウォームギヤ付きモータ装置１００は、図３に示すように、単列深溝玉軸受１０６をウォーム１０３の電動モータ１０２から離間する側の出力軸１０１の端部に配置し、ラジアル滑り軸受１０７を出力軸１０１のロータ１０２ａとウォーム１０３との間、及び、電動モータ１０２のウォーム１０３から離間する側の出力軸１０１の端部にそれぞれ配置してもよい。
【００２６】
また、本実施形態の第２変形例として、ウォームギヤ付きモータ装置１００は、図４に示すように、単列深溝玉軸受１０６を電動モータ１０２のウォーム１０３から離間する側の出力軸１０１の端部に配置し、ラジアル滑り軸受１０７を出力軸１０１のロータ１０２ａとウォーム１０３との間、及び、ウォーム１０３の電動モータ１０２から離間する側の出力軸１０１の端部にそれぞれ配置してもよい。
【００２７】
さらに、本実施形態の第３変形例として、ウォームギヤ付きモータ装置１００は、セラミックス被膜Ｃを内輪１０９だけでなく、外輪１１１及び１１２にも施すようにしてもよい。この場合、ウォームギヤ付きモータ装置１００の音響劣化及び振動増大を防止する効果がさらに向上する。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態であるウォームギヤ付きモータ装置１２０について説明する。なお、第１実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。
【００２９】
図５に示すように、本実施形態のウォームギヤ付きモータ装置１２０は、第１実施形態のウォーム１０３の電動モータ１０２から離間する側の端部に設けられる出力軸１０１及び軸受（単列深溝玉軸受１０６又はラジアル滑り軸受１０７）を省略した構造、即ち、ウォーム１０３を片持ち支持構造としたもので、単列深溝玉軸受１０６を出力軸１０１のロータ１０２ａとウォーム１０３との間に配置し、ラジアル滑り軸受１０７を電動モータ１０２のウォーム１０３から離間する側の出力軸１０１の端部に配置する。
【００３０】
従って、本実施形態のウォームギヤ付きモータ装置１２０によれば、ウォーム１０３の電動モータ１０２から離間する側の端部に出力軸１０１及び軸受を設けないので、装置の軸方向寸法を更に短くすることができ、装置の小型化をより一層図ることができる。
その他の構成及び作用効果については、上記した第１実施形態と同様である。
【００３１】
なお、本実施形態の第１変形例として、ウォームギヤ付きモータ装置１２０は、図６に示すように、単列深溝玉軸受１０６を電動モータ１０２のウォーム１０３から離間する側の出力軸１０１の端部に配置し、ラジアル滑り軸受１０７を出力軸１０１のロータ１０２ａとウォーム１０３との間に配置してもよい。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、出力軸１０１に作用するラジアル方向の荷重を単列深溝玉軸受１０６とラジアル滑り軸受１０７で支持した場合を例示したが、ラジアル滑り軸受１０７の代わりに、軸方向荷重を支持しない自由側として、通常設計の深溝玉軸受や円筒ころ軸受を用いてもよい。
【００３３】
その他、本実施形態において例示した出力軸、電動モータ、ウォーム、ウォームホイール、ハウジング、内輪、セラミックス被膜、外輪、玉（転動体）、保持器、ポケット、密封装置等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るウォームギヤ付きモータ装置の第１実施形態を説明するための断面図である。
【図２】単列深溝玉軸受の要部拡大断面図である。
【図３】第１実施形態の第１変形例を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の第２変形例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るウォームギヤ付きモータ装置の第２実施形態を説明するための断面図である。
【図６】第２実施形態の第１変形例を示す断面図である。
【図７】従来のウォームギヤ付きモータ装置を説明するための断面図である。
【図８】従来の他のウォームギヤ付きモータ装置を説明するための一部切欠断面図である。
【図９】従来の他のウォームギヤ付きモータ装置を説明するための断面図である。
【図１０】従来の他のウォームギヤ付きモータ装置を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００，１２０    ウォームギヤ付きモータ装置
１０１            出力軸
１０２            電動モータ
１０３            ウォーム
１０４            ウォームホイール
１０６            単列深溝玉軸受
１０７            ラジアル滑り軸受
１０９            内輪
１１１            外輪
１１２            玉（転動体）
Ｃ            セラミックス被膜
【図１】
2007129798.tif 000003
【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】
2007129798.tif 000008
【図７】
2007129798.tif 000009
【図８】
2007129798.tif 000010
【図９】
2007129798.tif 000011
【図１０】
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