JP2014126048A - ギア及び該ギアを用いた電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】ギア及び該ギアを用いた電動機において、駆動軸に対して組み付ける際の歯部の変形を抑制する。
【解決手段】電動機１０において、ローター１８の中心に圧入されたシャフト１６の一端部には、変速装置２４の従動ギア６８に噛合される駆動ギア２２が設けられ、前記駆動ギア２２は、一端部側の外周面にギア歯６２を有した歯部６４が設けられ、他端部側には前記シャフト１６の段付部４８に圧入される圧入部６６が設けられる。この歯部６４及び圧入部６６は、駆動ギア２２の軸方向において重複することなくオフセットして設けられると共に、前記歯部６４の内部にはハウジング１４に装着される第１軸受２６が設けられ、前記駆動ギア２２を回転自在に支持している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ギアと、該ギアの装着された駆動軸がローターと共に回転することで駆動力を出力する電動機に関する。

従来から、モータで発生した回転駆動力をギアの噛合を利用して他の装置へと伝達することが行われている。例えば、特許文献１に開示される電動ポンプでは、モータハウジングに収納されたモータと、該モータハウジングの端部に連結された軸支部材と、ロータを収納したロータハウジングとを備え、前記モータの駆動軸である第１回転軸には第１ギアが装着され、前記第１回転軸と平行に設けられた第２回転軸には第２ギアが装着される。そして、第１及び第２ギアは互いに噛合されると共に、第１及び第２回転軸は、軸支部材及びロータハウジングにそれぞれ設けられた軸受によって回転自在に支持される。

特開２００８−１１５７４８号公報

一般的に、上述したような第１及び第２ギアを第１及び第２回転軸に装着する場合には、該第１及び第２ギアの中心に形成された孔部に前記第１及び第２回転軸を圧入することで一体的に装着している。しかしながら、圧入時には、第１及び第２回転軸の外周面によって孔部が半径外方向に押圧されるため、第１及び第２ギアの外周面に形成された歯部に対して荷重（押圧力）が付与されることとなる。その結果、歯部に変形が生じ、第１ギアと第２ギアとを噛合させた際に騒音や異常摩耗の発生が懸念される。

また、上述した圧入ではなく、第１及び第２回転軸の外周面と、第１及び第２ギアの孔部にそれぞれ噛合溝を形成して噛み合わせることで互いに装着する方法も考えられるが、この場合には、前記噛合溝の加工にコストがかかるため、製造コストの増加を招くと共に、前記孔部と前記外周面との間にクリアランスが生じた場合に前記第１及び第２回転軸に対して前記第１及び第２ギアに傾きが生じ、噛合時に騒音や異常摩耗が生じてしまうこととなる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、駆動軸に対して組み付ける際の歯部の変形を抑制することが可能なギア及び該ギアを用いた電動機を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ハウジング内において回転自在に支持された駆動軸に装着され、被駆動部材に噛合されることで駆動力を伝達するギアであって、
前記ギアは、前記駆動軸に対して圧入される圧入部と、前記被駆動部材に噛合される歯部とが前記駆動軸の軸方向にオフセットして設けられることを特徴とする。

本発明によれば、駆動軸に装着されるギアにおいて、該ギアは前記駆動軸に対して圧入される圧入部と、被駆動部材に噛合される歯部とを前記駆動軸の軸方向にオフセットして設けることで、前記圧入部に前記駆動軸を圧入した際に生じる荷重（応力）が駆動軸から半径外方向に付与されるため、前記圧入部のみに付与され歯部に付与されることがない。そのため、圧入時に生じる荷重に起因した歯部の変形が防止され、該歯部が変形した場合に懸念される被駆動部材との噛合状態における騒音や異常摩耗の発生を確実に防止することができる。

また、歯部の内周側に、駆動軸を回転自在に支持する軸受を設け、ハウジングに、前記駆動軸の端部に対向し該駆動軸側に突出した支持部を設け、前記軸受を前記支持部と前記歯部との間に保持させるとよい。これにより、圧入部を介して駆動軸にギアを圧入した際に変形することのない歯部の内周側に軸受を配置することで、該軸受の取付精度を確保できると共に、前記歯部と前記軸受とを軸方向に沿った同一位置に配置できるため軸方向に小型化を図ることが可能となる。

さらに、本発明は、ローターと、該ローターの外周側に設けられコイルの巻回されたステータと、前記ローター及び前記ステータが収納されるハウジングとを有する電動機において、
前記ローターを支持する駆動軸の端部にギアが装着され、前記ギアは、前記駆動軸に対して圧入される圧入部と、前記被駆動部材に噛合される歯部とが前記駆動軸の軸方向にオフセットして設けられることを特徴とする。

本発明によれば、電動機を構成するローターの駆動軸にギアが設けられ、前記ギアは被駆動部材に噛合される歯部と、前記駆動軸に対して圧入される圧入部とが前記駆動軸の軸方向にオフセットするように設けられているため、前記圧入部に前記駆動軸を圧入した際に生じる荷重（応力）が駆動軸から半径外方向に付与されるため、前記圧入部のみに付与され歯部に付与されることがない。そのため、圧入時に生じる荷重に起因した歯部の変形が防止され、電動機で発生させた駆動力を駆動軸及びギアを介して被駆動部材へと伝達する際、歯部の変形に起因した騒音や異常摩耗の発生を確実に防止することが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、駆動軸に装着されるギアにおいて、該ギアは前記駆動軸に対して圧入される圧入部と、被駆動部材に噛合される歯部とが前記駆動軸の軸方向にオフセットして設けることで、前記圧入部に前記駆動軸を圧入した際に生じる荷重（応力）が前記圧入部のみに付与され歯部に付与されることがない。その結果、圧入時に生じる荷重に起因した歯部の変形が防止され、被駆動部材との噛合状態における騒音や異常摩耗の発生を確実に防止することができる。

本発明の実施の形態に係るギアが適用された電動機の全体断面図である。

本発明に係るギア及び該ギアを用いた電動機について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る電動機を示す。

この電動機１０は、例えば、ブラシレスモータであり、図１に示されるように、内部に空間１２を有したハウジング１４と、該ハウジング１４の内部に回転自在に設けられるシャフト（駆動軸）１６と、該シャフト１６の外周側に設けられるローター１８と、前記ローター１８の外周側に配置されハウジング１４に固定されるステータ２０と、前記シャフト１６の一端部に装着される駆動ギア（ギア）２２とを含む。

ハウジング１４は、例えば、車両に搭載される変速装置２４に連結され、該ハウジング１４の一端部には、第１軸受２６及び駆動ギア２２を支持する第１支持部（支持部）２８が形成される。第１支持部２８は、円筒状に形成され、その内部にはシャフト１６の一端部を支持する支持孔３０が形成される。また、第１支持部２８の外周側には、例えば、ボールベアリングからなる第１軸受２６が保持され、該第１軸受２６の外周側には駆動ギア２２が回転自在に設けられる。なお、第１支持部２８及び第１軸受２６は、ハウジング１４の中心となる軸線上に設けられる。

一方、ハウジング１４の他端部は、第１支持部２８に対して拡径した略一定径で形成され開口し、カバー部材３２が装着され閉塞された状態で、図示しない複数のボルトを介して前記カバー部材３２と連結される。

カバー部材３２は、円盤状に形成されたベース部３４と、前記ベース部３４の外縁部に形成された周壁部３６と、前記ベース部３４の中央に形成された第２支持部３８とを備え、前記第２支持部３８は、ハウジング１４の第１支持部２８と同軸上に形成され、該第１支持部２８側（矢印Ａ方向）に向かって突出した円筒状に形成される。そして、第２支持部３８の内部には、例えば、ボールベアリングからなる第２軸受４０が装着され、シャフト１６の他端部が回転自在に支持される。

シャフト１６は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有し、ローター１８の圧入される本体部４２と、一端部側（矢印Ａ方向）に形成され該本体部４２より縮径した第１先端部４４と、他端部側（矢印Ｂ方向）に形成され該本体部４２より縮径した第２先端部４６と、前記本体部４２と前記第１先端部４４との間に形成される段付部４８と、前記本体部４２と前記第２先端部４６との間に形成される係止部５０とを含む。段付部４８は、第１先端部４４より大きく、本体部４２より小さな直径で形成され、前記第１先端部４４、段付部４８及び本体部４２の外周面が、徐々に大きくなる段付状に形成される。

この第１先端部４４は、第１支持部２８の支持孔３０に挿入され、第２先端部４６が第２軸受４０に挿入されることで回転自在に支持されると共に、段付部４８の外周側には後述する駆動ギア２２が圧入される。なお、上述した第１及び第２軸受２６、４０は、ボールベアリングではなく、すべり軸受けを用いるようにしてもよい。

ローター１８は、その中心部に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通したシャフト孔５２が形成され、該シャフト孔５２にシャフト１６の本体部４２が圧入されることで一体的に固定されると共に、前記シャフト１６の係止部５０に前記ローター１８の他端面が当接することで他端部側（矢印Ｂ方向）への移動が規制される。

また、ローター１８の外周面近傍には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通した複数のスロット５４が設けられ、前記スロット５４にはそれぞれ永久磁石５６が挿入され収納される。このスロット５４は、例えば、断面長方形状に形成され、互いに周方向に沿って等間隔離間して形成される。

ステータ２０は、環状に形成され、ローター１８の外周側となる位置でハウジング１４の内周面に固定される。このステータ２０の一端面及び他端面には、コイル５８の巻回されるインシュレータ６０が設けられ、前記コイル５８が図示しない導線を介して駆動回路（図示せず）に接続されている。

駆動ギア２２は、例えば、金属製材料から形成され、その一端部側（矢印Ａ方向）に形成されギア歯６２を有した歯部６４と、他端部側（矢印Ｂ方向）に形成されシャフト１６の段付部４８に圧入される圧入部６６とを有する。この歯部６４は、駆動ギア２２の一端部から軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定幅で形成され、その外周面には周方向に沿って複数のギア歯６２が形成される。そして、歯部６４は、変速装置２４を構成する従動ギア（被駆動部材）６８のギア歯に噛合され、駆動ギア２２の駆動力が従動ギア６８を介して変速装置２４へと伝達される。

また、歯部６４の内部には、断面円形状に開口した軸受装着穴７０が形成され、駆動ギア２２の一端部側に開口した該軸受装着穴７０の内周面には、内側に第１支持部２８の支持された第１軸受２６が回転自在に設けられる。すなわち、第１軸受２６は、その外輪２６ａが駆動ギア２２の軸受装着穴７０に保持され、内輪２６ｂが第１支持部２８の外周面に保持されることで、駆動ギア２２が第１支持部２８に対して回転自在に支持されることとなる。

圧入部６６は、歯部６４に対して縮径した円筒状に形成され、前記歯部６４に対して駆動ギア２２の軸方向（矢印Ｂ方向）に隣接して設けられる。換言すれば、圧入部６６と歯部６４とは駆動ギア２２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に重複することなくオフセットして形成される。

この圧入部６６の内部には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って圧入孔７２が形成され、前記圧入孔７２は、シャフト１６の段付部４８の外周径より若干だけ小さな内周径で形成されており、前記段付部４８を前記圧入孔７２へと挿入することで圧入され嵌合される。これにより、駆動ギア２２がシャフト１６の段付部４８に固定され一体的に回転可能に保持された状態となる。なお、圧入孔７２は、圧入部６６と歯部６４との境界部位まで延在し、軸受装着穴７０と連通しているため、該圧入孔７２が前記歯部６４と軸方向（矢印Ａ方向）に重複する位置まで延在することはない。

このように構成される駆動ギア２２を含む電動機１０は、図示しない駆動回路からコイル５８に対して通電されることによって生じる磁界によって、複数の永久磁石５６の設けられたローター１８が回転し、その回転駆動力が第１及び第２軸受２６、４０によって回転自在に支持されたシャフト１６及び該シャフト１６に装着された駆動ギア２２へと伝達される。そして、駆動ギア２２に噛合された従動ギア６８を介して回転駆動力が変速装置２４へと伝達される。

次に、上述した駆動ギア２２をシャフト１６に対して圧入して組み付ける場合について簡単に接続する。

先ず、シャフト１６の本体部４２に予めローター１８が圧入された状態で、該シャフト１６の第１先端部４４側から駆動ギア２２の圧入部６６を挿入していく。圧入部６６の圧入孔７２に第１先端部４４を挿入し、さらに駆動ギア２２をシャフト１６側（矢印Ｂ方向）に向かって所定の押圧力で押圧することにより、前記圧入孔７２の内部に段付部４８が圧入されていく。そして、圧入部６６の端部がローター１８の端面に当接することで、段付部４８の端部が圧入孔７２の端部まで圧入された組み付け状態となる。このシャフト１６の圧入時において、駆動ギア２２の圧入孔７２には該シャフト１６から半径外方向への荷重が付与されることとなるが、圧入部６６（圧入孔７２）が歯部６４とは軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）にオフセットして重複することがない位置に形成されているため、前記荷重が歯部６４に付与されてしまうことが回避される。

その結果、圧入時における荷重（応力）が付与されることによるギア歯６２の変形が確実に防止され、駆動ギア２２を従動ギア６８と噛合させ回転させた際に、変形に起因した騒音等が発生することがなく、噛合不良による異常摩耗等も防止することができる。

以上のように、本実施の形態では、駆動ギア２２を有した電動機１０において、該駆動ギア２２を圧入孔７２を介してシャフト１６に圧入する際、前記駆動ギア２２では、前記シャフト１６の圧入される圧入部６６と、ギア歯６２を有した歯部６４とが軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）にオフセットして設けられている。そのため、シャフト１６を圧入部６６に圧入した際に生じる荷重が、該圧入部６６のみに付与され歯部６４に付与されることが防止される。その結果、圧入時に生じる荷重によって歯部６４（ギア歯６２）が変形してしまうことがなく、該変形に起因した従動ギア６８との噛合時における騒音の発生や異常摩耗の発生を確実に防止することが可能となる。

また、駆動ギア２２では、変形することのない歯部６４の内周側に第１軸受２６を配置する構成としているため、前記第１軸受２６を保持する第１支持部２８の精度を高めることが可能となり、該第１軸受２６をより高精度に配置することができると共に、歯部６４と第１軸受２６とを駆動ギア２２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に重複させて配置できるため、該駆動ギア２２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った長手寸法を短縮することができる。

さらに、上述したように駆動ギア２２の長手寸法を短縮できることで、該駆動ギア２２の適用される電動機１０の長手寸法も小型化することができる。

なお、本発明に係るギア及び該ギアを用いた電動機は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…電動機 １４…ハウジング
１６…シャフト １８…ローター
２０…ステータ ２２…駆動ギア
２６…第１軸受 ２８…第１支持部
３２…カバー部材 ３８…第２支持部
４０…第２軸受 ４４…第１先端部
４６…第２先端部 ４８…段付部
６２…ギア歯 ６４…歯部
６６…圧入部 ６８…従動ギア
７０…軸受装着穴 ７２…圧入孔

Claims (3)

1. ハウジング内において回転自在に支持された駆動軸に装着され、被駆動部材に噛合されることで駆動力を伝達するギアであって、
   前記ギアは、前記駆動軸に対して圧入される圧入部と、前記被駆動部材に噛合される歯部とが前記駆動軸の軸方向にオフセットして設けられることを特徴とするギア。
2. 請求項１記載のギアにおいて、
   前記歯部の内周側には、前記駆動軸を回転自在に支持する軸受が設けられ、前記ハウジングには、前記駆動軸の端部に対向し該駆動軸側に突出した支持部が設けられ、前記軸受が前記支持部と前記歯部との間に保持されることを特徴とするギア。
3. ローターと、該ローターの外周側に設けられコイルの巻回されたステータと、前記ローター及び前記ステータが収納されるハウジングとを有する電動機において、
   前記ローターを支持する駆動軸の端部にギアが装着され、前記ギアは、前記駆動軸に対して圧入される圧入部と、被駆動部材に噛合される歯部とが前記駆動軸の軸方向にオフセットして設けられることを特徴とするギアを用いた電動機。

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