JP2005094919A - ウォーム、ウォームの保持構造、及びアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトへのウォーム組付け時に起こるウォームの戻りを抑え、ケースへの組付け不良を防止することができるモータシャフトのウォーム保持構造、及び該モータシャフトのウォーム保持構造を備えたモータアクチュエータを提供する。
【解決手段】ウォーム１０のシャフト挿入穴１０ｂ底部側端部には収容凹部１０ｆが形成され、該収容凹部１０ｆにはスチールボール１３が収容されている。また、シャフト挿入穴１０ｂと収容凹部１０ｆとは貫通孔１０ｇによって連通されている。収容凹部１０ｆの内周面には、該内周面を掘り下げるように４つの連通溝１０ｈが形成され、該連通溝１０ｈは貫通孔１０ｇを通じてシャフト挿入穴１０ｂと連通している。この連通溝１０ｈとスチールボール１３の外周面１３ａとは、貫通孔１０ｇを通じて外部とシャフト挿入穴１０ｂとを連通する通路１５を形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明はモータのシャフトに取着されるウォームの保持構造と、そのウォームによってモータの回転をギヤに伝達して出力するアクチュエータに関するものである。

車両用空調に用いられるモータアクチュエータにおいて、合成樹脂製のウォームは、特許文献１にて開示されているようにモータのシャフトによって保持されている。このようにモータのシャフトによって保持されるウォームは、モータからの出力を減速歯車へ伝達する際にスラスト荷重を受けるためにウォーム先端が摩耗してしまい、高寿命化の妨げとなっていた。

そこで、近年ではウォームの高寿命化を図るために、ウォームの先端部にスチールボールを挿入してウォームの摩耗を低減させている。
ウォーム及びモータの組付け行程は、まず、モータのシャフトにグリースが塗布される。次に、ウォームの軸方向に沿って設けられたシャフト挿入孔にシャフトを挿入させることによって、スチールボールを先端に挿入した状態のウォームがモータに組み付けられる。そして、ウォーム組付け後のモータは、方向転換された後、合成樹脂製のケース部に組付けられる。これら一連の組付け作業は高速で行われる。
特開平８−７０５５３号公報（第１図）

ところで、ウォームのがたつきを抑えるために、シャフト挿入孔とシャフトは、それぞれの径とがほぼ等しく形成されている。このため、シャフト挿入時にシャフト挿入孔内の空気がシャフトにより圧縮される。その圧力によってシャフトからウォームが抜け出してしまう。シャフト挿入孔にシャフトを挿入した後、その状態を保持すると、時間の経過と共にシャフトとシャフト挿入孔との隙間からシャフト挿入孔内に残留していた空気は漏れ出ていくが、高速組付けでは、しばらく時間を置くことが難しく、シャフト挿入孔内に空気が残留したままモータをケース部に組付ける行程へ移ることになる。

シャフト挿入孔内に残留した空気は、ウォームを押し戻すため、モータをケースに組付ける際に、ウォームがケース部の側壁と接触して、ウォームの先端部に打痕や傷が付いたり、最悪の場合には組付けができなかったりといった組付け不良が発生するという問題があった。

これに対応するため、ウォームの先端には、その先端部をモータのシャフトの挿入方向に沿って貫通孔が形成されている。この貫通孔は、シャフト挿入孔とウォーム先端側とを連通し、ウォーム組付け時にシャフト挿入孔内部の空気がシャフトの挿入にともなって貫通孔を介して排出されることで、該ウォームの組付けを容易にしている。

しかしながら、ウォームの先端部にスチールボールが組付けられると、ウォームに形成された貫通孔がスチールボールによって塞がれてしまい、シャフト挿入時にシャフト挿入孔内の空気が抜け出ることができずにシャフト挿入孔内に残留するため、上記と同様にウォームの傷付きや組付け不良が発生するという問題があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、シャフトへのウォーム組付け時に起こる組付け不良を抑え、ケースへの組付け不良を防止することができるウォームの保持構造、及び該ウォームの保持構造を備えたアクチュエータを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、基端部から先端部に向かって軸方向に沿って延びるシャフト挿入穴を有するとともに、先端部にスラスト荷重を受けるためのスラスト受け部材が装着されるウォームであり、前記シャフト挿入穴にモータシャフトを挿入して該モータシャフトにウォームを保持する構造であって、前記シャフト挿入穴の底部側には、前記シャフト挿入穴の内部とウォームの外部とを連通する通路を形成した。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のウォームの保持構造において、前記ウォームは、前記スラスト受け部材を収容する収容凹部と、該収容凹部と前記シャフト挿入穴とを連通する連通孔とを有しており、該収容凹部の内側面には前記連通孔から前記収容凹部の開口端までを有しており、該収容凹部の内側面には軸方向に沿って延びる溝が形成され、前記通路は、前記収容凹部に収容されるスラスト受け部材の表面と前記溝により構成される。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のウォームの保持構造において、前記通路は、複数形成されている。
請求項４に記載の発明は、基端部から先端部に向かって軸方向に沿って延びるシャフト挿入穴を有するとともに、先端部にスラスト荷重を受けるためのスラスト受け部材が装着されるウォームであり、前記シャフト挿入穴にモータシャフトを挿入して該モータシャフトにウォームを保持し、モータを収容するケースに設けた当接壁に前記スラスト受け部材を当接させて駆動時のスラスト荷重を受けるように構成されたアクチュエータであって、前記シャフト挿入穴の底部と外部とを連通する通路を形成した。

請求項５に記載の発明は、基端部から先端部に向かって軸方向に沿って延びるシャフト挿入穴を有するとともに、先端部にスラスト荷重を受けるためのスラスト受け部材が装着されるウォームであって、前記シャフト挿入穴の底部側には、前記シャフト挿入穴の内部と外部とを連通する通路を形成した。

（作用）
従って、請求項１に記載の発明によれば、スラスト受け部材によりウォームの摩耗が低減される。そして、通路によって、シャフト挿入穴の内部と外部とが貫通孔を通じて連通されるため、シャフト挿入穴にシャフトが嵌挿される際に、その通路を介してシャフト挿入穴内の空気が抜け出ていく。従って、シャフト挿入穴内に空気が残留することを抑えて、残留した空気によってウォームが押し戻されることを防ぐ。

請求項２に記載の発明によれば、スラスト受け部材を収容する収容凹部とともに、該収容凹部の内側面に軸線方向に沿って延びるように溝が形成され、その溝とスラスト受け部材とにより通路が形成されるため、工程が簡単で、容易に通路が作成される。

請求項３に記載の発明によれば、連通溝が複数形成されているため、シャフト挿入穴内の空気がより抜け出やすい。従って、シャフト挿入穴内に空気が残留することをより抑えて、残留した空気によってウォームが押し戻されることをさらに防止する。また、空気がより抜け出やすいことから、高速組付けがスムーズに行われる。

請求項４に記載の発明によれば、スラスト受け部材によりウォームの摩耗が低減される。そして、通路によって、シャフト挿入穴の内部と外部とが貫通孔を通じて連通されるため、シャフト挿入穴にシャフトが嵌挿される際に、その通路を介してシャフト挿入穴内の空気が抜け出ていく。従って、シャフト挿入穴内に空気が残留することを抑えて、残留した空気によるウォームの押し戻しが防がれ、モータアクチュエータの製造がスムーズに行われる。

請求項５に記載の発明によれば、スラスト受け部材によりウォームの摩耗が低減される。そして、通路によって、シャフト挿入穴の内部と外部とが貫通孔を通じて連通されるため、シャフト挿入穴にシャフトが嵌挿される際に、その通路を介してシャフト挿入穴内の空気が抜け出ていく。従って、シャフト挿入穴内に空気が残留することを抑えて、残留した空気によるウォームの押し戻しが防がれる。

本発明によれば、シャフトへのウォーム組付け時に起こるウォームの戻りを抑え、ケースへの組付け不良を防止することができるウォームの保持構造、及び該ウォームの保持構造を備えたアクチュエータを提供することができる。

以下、本発明を車両用空調に使用するモータアクチュエータに用いた場合の実施形態を図面に従って説明する。
図３に示す本実施形態のモータアクチュエータ１は、車両用空調装置の、空気取り入れ口切り替えドア、温度調節用ドア、噴出し口切り替えドア等の各種ドアを開閉するためにそれぞれのドアに設けられるものである。

モータアクチュエータ１は、ハウジング２、モータ３、減速機構４を構成する第１減速歯車５と第２減速歯車６と第３減速歯車７、及び導電ユニット８を備えている。
ハウジング２は、合成樹脂製のケース部２ａ及びカバー部（図示しない）からなり、モータ３、第１〜第３減速歯車５〜７、導電ユニット８を収容可能に形成されている。また、ハウジング２には、第１減速歯車５と一体に形成された支持軸５ａ、及び第２減速歯車６と一体に形成された支持軸６ａをそれぞれ支持するための図示しない軸受、及び第３減速歯車７を支持するための図示しない軸受孔が一体に形成されている。

ハウジング２には、前記モータ３が収容されている。モータ３は、ケース部２ａに突出形成されたモータ保持部２ｂ，２ｃにより例えばＯリングよりなる弾性部材３ｂ、３ｃを介して保持されている。そのモータ３のシャフト９にはウォーム１０が一体回転可能に取着されている。ウォーム１０は、モータ３を保持するモータ保持部２ｂとケース部２ａの側壁２ｄとの間に配設されている。第１減速歯車５がウォーム１０と噛合うように前記図示しない軸受によって回転可能に支持され、第２減速歯車６が第１減速歯車５と噛合うように前記図示しない軸受によって回転可能に支持されている。

第３減速歯車７は、ハウジング２のケース部２ａ及びカバー部に形成された軸受孔により回転可能に支持されて第２減速歯車６と噛合うとともに、第３減速歯車７と一体に形成された出力軸７ａがハウジング２から突出している。また、出力軸７ａの先端部には、該出力軸７ａの空転を防ぐために、軸方向に沿って平らな面を持つ軸方向視Ｄ形状の出力部７ｂが形成されている。

従って、モータ３が駆動されると、モータ３の回転は、ウォーム１０から第１減速歯車５へ大幅に減速されながら伝達される。そして、その伝達された回転は、第２減速歯車６、第３減速歯車７の順に減速されながら伝達され、出力軸７ａの出力部７ｂから出力される。この駆動時において、ウォーム１０は第１減速歯車５の駆動に基づくスラスト荷重を受け、スラスト方向（図３の左右方向）に移動する。その移動は、ウォーム１０の先端が側壁２ｄに当接すること、ウォーム１０がシャフト９に当接することにより規制される。つまり、ウォーム１０に加わるスラスト荷重は、ケース部２ａの側壁２ｄとモータ３のシャフト９により受けられる。

ハウジング２に収容される導電ユニット８は、モータアクチュエータ１の動作を制御するものである。この導電ユニット８は給電部１１を備えており、給電部１１に形成される２つの給電端子１２から前記モータ３へ給電が行われる。

図１（ａ）（ｂ）に示す前記ウォーム１０は合成樹脂よりなる。このウォーム１０、及びシャフト９を含むモータ３によりモータシャフトのウォーム保持構造が構成される。ウォーム１０の軸方向から見た中央部には、ウォーム１０の軸方向に沿ってシャフト挿入穴１０ｂが形成されている。

シャフト挿入穴１０ｂは、前記モータ３のシャフト９を挿入するために形成されるもので、シャフト９と係合するようになっている。詳しくは、図２（ｂ）に示すように、シャフト９の先端部には、シャフト９の空転を防ぐために、軸方向に沿って平らな面を持つ軸方向視Ｄ形状の出力部３ａが形成されている。そして、シャフト挿入穴１０ｂの底部には、軸方向に沿って平らな係合面１０ｃが形成されており、シャフト９をシャフト挿入穴１０ｂに嵌挿した際に、出力部３ａと係合面１０ｃとが周方向において係合するようになっている。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、ウォーム１０には、シャフト挿入穴１０ｂの底部側から外方へ突出したスチールボール収容部１０ｄが形成されている。スチールボール収容部１０ｄには、開口部１０ｅを有する略半球状の収容凹部１０ｆが形成されている。収容凹部１０ｆの底部中央には、前記シャフト挿入穴１０ｂと連通する貫通孔１０ｇが形成されている。貫通孔１０ｇの直径は、収容凹部１０ｆの直径よりも小さい。

収容凹部１０ｆの内周面には、連通溝１０ｈが該内周面を掘り下げるように、周方向に等角度間隔で４つ形成されている。連通溝１０ｈは、ウォーム１０の軸線方向に沿って収容凹部１０ｆの底部から該収容凹部１０ｆの開口端まで延びるように形成され、該連通溝１０ｈは貫通孔１０ｇを通じてシャフト挿入穴１０ｂと連通している。この連通溝１０ｈは、ウォーム成型時に一体に成形される。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、収容凹部１０ｆには、スラスト荷重によるウォーム１０の摩耗を防止するために、収容凹部１０ｆと直径を同じくするスラスト受け部材としてのスチールボール１３が収容されている。収容凹部１０ｆは、スチールボール１３がスチールボール収容部１０ｄの先端から一部が突出するように形成されている。収容凹部１０ｆに収容されたスチールボール１３の外周面１３ａと連通溝１０ｈとは、貫通孔１０ｇを通じて外部とシャフト挿入穴１０ｂとを連通する通路１５を形成する。

スチールボール１３は、ウォーム１０にかかるスラスト荷重によって図３に示す側壁２ｄに当接される。従って、樹脂よりなるウォーム１０の先端が側壁２ｄに当接しないため、摩耗が防がれる。

上記のように構成されたモータ３及びウォーム１０の組付け行程では、まず、図４（ａ）に示すように、モータ３のシャフト９にグリース１４が塗布される。
次に、図４（ｂ）に示すように、スチールボール１３を収容凹部１０ｆに収容した状態で、シャフト挿入穴１０ｂがシャフト９に嵌挿されることによって、ウォーム１０はシャフト９へ組付けられる。この時、シャフト挿入穴１０ｂ内に存在していた空気は、シャフト９が挿入されるにつれて、シャフト挿入穴１０ｂから、貫通孔１０ｇを通り、スチールボール１３の外周面１３ａと連通溝１０ｈとから形成される通路１５を通って外部へ出ていく。図２（ａ）（ｂ）に空気の通る経路を矢印で示す。

そして、図４（ｃ）に示すように、ウォーム１０が組付けられたモータ３は９０°方向転換した後、図４（ｄ）に示すようにケース部２ａへ組付けられる。この組付け工程において、モータ３及びウォーム１０は、モータ３が図示しない組み付け装置のハンド部により把持され、ケース部２ａに組み付けられる。この時、シャフト挿入穴１０ｂ内の空気は、通路１５を介してウォーム１０の外部に排出されているため、そのウォーム１０はシャフト９から抜け出さない。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）連通溝１０ｈを形成したことにより、その連通溝１０ｈとスチールボール１３の外周面１３ａとが構成する通路１５と貫通孔１０ｇを介してシャフト挿入穴１０ｂ内の空気がシャフト９の挿入によって外部に排出される。従って、シャフト９をシャフト挿入穴１０ｂに挿入した際、シャフト挿入穴１０ｂ内に空気が残留しないために、シャフト挿入穴１０ｂ内に残留した空気によるウォーム１０の押し戻しを抑制することができる。その結果、ウォーム１０が押し戻された状態のままケース部２ａに組付けられることが防がれるため、ウォーム１０の先端部がケース部２ａの側壁と接触して、ウォーム１０の先端部に打痕や傷が付いたり、モータ３の組み付けができなかったりといった組付け不良を防ぐことができる。

（２）連通溝１０ｈは、貫通孔１０ｇを通じてシャフト挿入穴１０ｂと連通し、収容凹部１０ｆの内周面を掘り下げるように形成される溝であるため、ウォーム１０成型時に一体に形成することが可能である。従って、連通溝１０ｈを形成するために追加の製造行程を必要としない。その結果、製造コストの上昇を抑えることができる。

（３）連通溝１０ｈを形成したことにより、シャフト９をシャフト挿入穴１０ｂへ挿入した後しばらく時間を置かなくても、シャフト挿入穴１０ｂ内の空気は貫通孔１０ｇを通って連通溝１０ｈから外部へ抜け出るため、スムーズに高速組付けを行うことができる。

（４）収容凹部１０ｆの内周面に、連通溝１０ｈを形成しただけの構成であるため、モータ３によるウォーム１０の回転は、連通溝１０ｈを形成していないときと同様に第１減速歯車５へ伝達される。従って、連通溝１０ｈが形成されたウォーム１０は、モータ３駆動時に従来と同等の機能を果たす。

（５）スチールボール１３を収容する収容凹部１０ｆの内周面に連通溝１０ｈを形成し、該連通溝１０ｈにより外部とシャフト挿入穴１０ｂとを連通する通路１５を形成した。この通路１５を形成するための連通溝１０ｈは、ウォーム１０の成形時において形成される。ところで、シャフト挿入穴に閉じこめられた空気を逃がすために、ウォームの側面からシャフト挿入穴に到達する孔を形成することが考えられる。この孔は、スチールボールに塞がれないため、高速な自動組付けに対応する。しかし、この孔は樹脂よりなるウォームの成形時には同時に形成できないため、後加工が必要となり、手間がかかりコストアップを招くとともに、アクチュエータの外形を大きくする。しかし、本実施形態の連通溝１０ｈは、ウォーム１０の成形時に同時に形成されるため、後加工が必要なく、手間がかからずコストアップを抑えることができる。また、ウォーム１０をその軸方向のサイズが大きくなるのを防ぎ、モータアクチュエータ１の大型化を防ぐことができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、連通溝１０ｈは、収容凹部１０ｆの周方向に等角度間隔で４つ形成されているがこの限りでない。例えば、３つ以下若しくは５つ以上形成してもよい。連通溝１０ｈを３つ以下形成した場合には、上記実施形態とほぼ同等の効果を有する。また、連通溝１０ｈを５つ以上形成した場合には、シャフト挿入穴１０ｂ内の空気が、より外部へ抜け出やすくなり、高速組付けをよりスムーズに行うことができる。

○上記実施形態の連通溝１０ｈに代えて、スチールボール収容部１０ｄに、貫通孔１０ｇを通じてシャフト挿入穴１０ｂと連通する連通孔を形成してもよい。この場合、上記実施形態と比べて加工が複雑となるが、上記実施形態の効果の（１）及び（３）と同様の効果を得ることができる。

○上記実施形態では、スラスト受け部材としてスチールボール１３を用いたが、球以外の形状のスラスト受け部材を用いて実施しても良い。又、スチール以外の材質によりスラスト受け部材を形成しても良い。

（ａ）はウォームの側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。 （ａ）は組付け状態のウォームの側面図、（ｂ）は組み付け状態のウォーム及びモータを示す正面図。 モータアクチュエータの正面図。 （ａ）〜（ｄ）はウォーム及びモータの組付け行程を示す概略図。

符号の説明

１…モータアクチュエータ、２ａ…ケース部、３…モータ、９…シャフト、１０…ウォーム、１０ｂ…シャフト挿入穴、１０ｆ…収容凹部、１０ｇ…貫通孔、１０ｈ…連通溝、１３…スチールボール、１３ａ…外周面、１５…通路。

Claims (5)

1. 基端部から先端部に向かって軸線方向に沿って延びるシャフト挿入穴を有するとともに、先端部にスラスト荷重を受けるためのスラスト受け部材が装着されるウォームであり、前記シャフト挿入穴にモータシャフトを挿入して該モータシャフトにウォームを保持するウォームの保持構造であって、
   前記シャフト挿入穴の底部側には、前記シャフト挿入穴の内部とウォームの外部とを連通する通路が形成されていることを特徴とするウォームの保持構造。
2. 前記ウォームは、前記スラスト受け部材を収容する収容凹部と、該収容凹部と前記シャフト挿入穴とを連通する連通孔とを有しており、該収容凹部の内側面には前記連通孔から前記収容凹部の開口端まで軸線方向に沿って延びる溝が形成され、前記通路は、前記収容凹部に収容されるスラスト受け部材の表面と前記溝により構成されることを特徴とする請求項１に記載のウォームの保持構造。
3. 前記通路は、複数形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のウォームの保持構造。
4. 基端部から先端部に向かって軸方向に沿って延びるシャフト挿入穴を有するとともに、先端部にスラスト荷重を受けるためのスラスト受け部材が装着されるウォームであり、前記シャフト挿入穴にモータシャフトを挿入して該モータシャフトにウォームを保持し、モータを収容するケースに設けた当接壁に前記スラスト受け部材を当接させて駆動時のスラスト荷重を受けるように構成されたアクチュエータであって、
   前記シャフト挿入穴の底部と外部とを連通する通路が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
5. 基端部から先端部に向かって軸方向に沿って延びるシャフト挿入穴を有するとともに、先端部にスラスト荷重を受けるためのスラスト受け部材が装着されるウォームであって、
   前記シャフト挿入穴の底部側には、前記シャフト挿入穴の内部とウォームの外部とを連通する通路が形成されていることを特徴とするウォーム。

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