JP7239328B2 - ウォーム、および回転機器 - Google Patents

Description

本発明は、ウォーム、および回転機器に関する。

従来、挿入孔にシャフトが挿入された場合に、挿入孔内で圧縮された空気によってシャフトが挿入孔から抜けることを抑制するために、挿入孔と外部とを連通させ、挿入孔内の空気を逃がす孔を有するウォームが知られている。

特開２００５－９４９１９号公報

しかしながら、樹脂の射出成形により上記ウォームを製造する場合には、シャフトの挿入孔を形成する金型のピンの先端をシャフトの径方向から支持することができない場合がある。すなわち、金型のピンが片持ち支持となり、樹脂の射出圧によって金型のピンが傾いた状態で成形が行われる場合がある。このような金型のピンが傾いた状態で成形されたウォームを用いれば、上記ウォームがウォームホイール又はヘリカルギアと噛み合った場合に、振動又は異音が発生するおそれがある。

本発明は、上記を課題の一例とするものであり、振動又は異音の発生を抑止可能なウォームを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るウォームは、射出成形によって形成される樹脂製のウォームである。ウォームは、ウォームの長軸を軸とする空洞と、当該長軸の方向において開口した一方の端部および他方の端部を有する歯車部と、を備える。長軸の方向において、歯車部の他方の端部には頂部が形成される。頂部には、径方向において、空洞よりも歯車部の外周部側であり、かつ空洞に連通する孔部を有する凹部が複数形成される。複数の凹部は、それぞれ複数の壁部を備える。複数の壁部は、径方向に延在する壁部と、長軸の方向に延在する壁部とを備える。長軸の方向に延在する壁部には孔部が形成される。長軸の方向において、空洞に対向する頂部の面と、径方向に延在する壁部との間に孔部がある。長軸の方向において、径方向に延在する壁部は、空洞に対向する頂部の面に対して歯車部の一方の端部側にある。径方向において、孔部は空洞から歯車部の外周部に向かう方向に開口している。

図１は、実施形態に係る回転機器の平面図である。 図２は、実施形態に係る回転機器の底面図である。 図３は、実施形態に係る回転機器の第１筐体を取り外した斜視図である。 図４は、実施形態に係る回転機器の第１筐体を取り外した平面図である。 図５は、ウォームの斜視図である。 図６は、ウォームを先端側から見た正面図である。 図７は、図４のVII-VII断面図である。 図８は、ウォームの断面の一部を示す斜視図である。 図９Ａは、ウォームの成形方法を説明する図（その１）である。 図９Ｂは、ウォームの成形方法を説明する図（その２）である。 図９Ｃは、ウォームの成形方法を説明する図（その３）である。 図９Ｄは、ウォームの成形方法を説明する図（その４）である。 図１０は、比較例に係るウォームの成形方法を示す図である。 図１１は、ウォームの他の成形方法を示す図である。 図１２は、図１１のXII-XII断面図である。

以下、実施形態に係るウォーム、およびモータについて図面を参照して説明する。実施形態に係るウォームは、モータに設けられる。また、モータは、回転機器に設けられる。

なお、以下に説明する実施形態によりウォーム、およびモータの用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

実施形態に係る回転機器１について図１～図４を参照し説明する。図１は、実施形態に係る回転機器１の平面図である。図２は、実施形態に係る回転機器１の底面図である。図３は、実施形態に係る回転機器１の第１筐体２Ａを取り外した斜視図である。図４は、実施形態に係る回転機器１の第１筐体２Ａを取り外した平面図である。

回転機器１は、例えば、車両用の空調システムなどに用いられるアクチュエータとして好適に用いることができ、風量等を制御するためのルーバーの回動動作を制御することができる。

回転機器１は、筐体２と、モータ３と、ギア群４（ギア機構）と、回転角度検出センサ５とを備える。

筐体２は、第１筐体２Ａと、第２筐体２Ｂとを備える。筐体２は、モータ３と、ギア群４と、回転角度検出センサ５とを収容する。

第１筐体２Ａは、筐体２の天面部となる第１面部２０と、第１面部２０の外周部に設けられた第１側壁部２１とを備える。第１筐体２Ａには、第１側壁部２１によって囲まれた開口部（不図示）が第１面部２０と対向するように形成される。また、第１筐体２Ａの第１側壁部２１には、外部コネクタ（不図示）が差し込まれる第１差し込み部２２が形成される。

第２筐体２Ｂは、筐体２の底面部となる第２面部２３と、第２面部２３の外周部に設けられた第２側壁部２４とを備える。第２筐体２Ｂには、第２側壁部２４によって囲まれた開口部２５が第２面部２３と対向するように形成される。また、第２筐体２Ｂの第２側壁部２４には、外部コネクタ（不図示）が差し込まれる第２差し込み部２６が形成される。

筐体２は、第１筐体２Ａの開口部と、第２筐体２Ｂの開口部２５とを付き合わせた状態で、第１筐体２Ａと第２筐体２Ｂとを連結して構成される。第１差し込み部２２と第２差し込み部２６とが連結して、外部コネクタを収容するコネクタが構成される。なお、筐体２は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ＡＢＳ等の樹脂材料で形成される。

また、第１筐体２Ａには、第２筐体２Ｂ側に延出する複数の係合部２００が、第１側壁部２１の外周部に一体に形成されている。そして、係合部２００には係合凹部２０１が設けられている。一方、第２筐体２Ｂには、第１筐体２Ａの複数の係合部２００にそれぞれに対応する複数の突起２０２（以下、係合突起２０２と呼称する。）が第２側壁部２４に一体に形成されている。係合突起２０２は係合部２００の係合凹部２０１に係合する。

なお、本実施形態では、第１筐体２Ａに係合部２００を設け、第２筐体２Ｂに係合突起２０２を設けるようにしているが、第２筐体２Ｂに係合部を設け、第１筐体２Ａに係合突起を設けるようにしてもよい。

また、第１筐体２Ａ、および第２筐体２Ｂにおける一側辺の両端部には、それぞれ外方へ突出する片２１０（以下、接合片２１０と称する。）が形成される。接合片２１０には、所定の緊締具（不図示）が挿通される連結孔２１１が設けられており、第１筐体２Ａと第２筐体２Ｂとは、４つの連結孔２１１を介して所定の緊締具により強固に連結される。

また、第１筐体２Ａには、例えば、ボルトやビスなどの締結具（不図示）を挿通可能な第１貫通孔２２０を有する円筒状の突出部２２１が第１面部２０から突出して形成されている。そして、第２筐体２Ｂには、突出部２２１が嵌合する第２貫通孔２２２が設けられる。

モータ３は、ステッピングモータ、ブラシレスモータなど公知のモータで構わないが、図示の例ではＤＣモータであり、モータ３の回転軸３１１には、ギア群４に含まれるウォーム４０が装着される。モータ３には、第１筐体２Ａの第１差し込み部２２と第２筐体２Ｂの第２差し込み部２６とによって構成される差し込み口２７に設けられた接続端子８、およびフレキシブル基板７を介して外部コネクタから電力が供給される。

ギア群４は、ウォーム４０と、第１伝達ギア４１と、第２伝達ギア４２と、出力ギア４３（回転体）とを備える。ウォーム４０は、モータ３の回転軸３１１とともに回転する。ウォーム４０は、モータ３とは反対側の頂部４０ｂが第２筐体２Ｂによって回転自在に支持される。

ウォーム４０の回転は、第１伝達ギア４１のヘリカルギア４１ａに伝達されるとともに、ヘリカルギア４１ａと同軸上に設けられた、ヘリカルギア４１ａよりも相対的に小径の小径ギア４１ｂを介して第２伝達ギア４２に伝達される。そして、第２伝達ギア４２の回転は、出力ギア４３に伝達される。また、出力ギア４３には、出力軸４４が連接されている。モータ３の回転は、所定の減速比で減速されて、出力軸４４から外部へ出力される。

回転角度検出センサ５は、出力ギア４３の回転角を制御するために、出力ギア４３の回転角を検出する。

次に、ウォーム４０について図５～図８を参照し説明する。図５は、ウォーム４０の斜視図である。図６は、ウォーム４０を先端側から見た正面図である。図７は、図４のVII-VII断面図である。図８は、ウォーム４０の断面の一部を示す斜視図である。

ウォーム４０は、長軸４０ｄを有する空洞（以降の段落では孔と呼称する。）４０ｃを形成する内周部４０ｈと、歯４０ｋが螺旋状に形成された外周部４０ｉと、を有する樹脂部材を備える。樹脂部材は筒状である。

長軸４０ｄはモータ３の出力軸４４がウォーム４０に装着された際には、回転軸３１１となる。長軸４０ｄの方向において、樹脂部材又は孔４０ｃは開口した一方の端部４０ｃ１と閉じた他方の端部（以降の段落では、モータ３とは反対側の歯車部４０ａの端部と呼称する。）４０ｃ２を備える。外周部４０ｉの軸は長軸４０ｄである。長軸４０ｄの方向において、樹脂部材のモータ３とは反対側の歯車部４０ａの端部４０ｃ２の外面には３以上の凹部４０ｅが形成されている。これら３以上の凹部４０ｅはそれぞれ孔４０ｃにつながる孔部（以降の段落では連通孔と呼称する。）４０ｇを備えている。

ウォーム４０は、樹脂製であり、例えば射出成形によって形成される。ウォーム４０は、内周部４０ｈと螺旋状の歯４０ｋが形成された外周部４０ｉとを有する歯車部４０ａと、他方の端部（以下、頂部と呼称する。）４０ｂとを備える。

歯車部４０ａは、筒状である。歯車部４０ａには、モータ３の回転軸３１１が装着される孔４０ｃが形成される。孔４０ｃは、ウォーム４０の長軸４０ｄと同軸に形成される。すなわち、孔４０ｃは、開口した一方の端部４０ｃ１とモータ３とは反対側の歯車部４０ａの端部４０ｃ２とを備えている。なお、孔４０ｃは、頂部４０ｂの一部まで形成されるが、モータ３とは反対側のウォーム４０の先端（他方の端部４０ｃ２側における先端）までは形成されていない。すなわち、孔４０ｃは、ウォーム４０を貫通しない。

頂部４０ｂは、モータ３とは反対側において歯車部４０ａに連続して形成される。長軸４０ｄにおいて、頂部４０ｂの先端、すなわち、モータ３とは反対側の先端は、長軸４０ｄに沿った断面の形状が湾曲した形状（例：円弧状）となるように形成される。具体的には、頂部４０ｂの先端側は、半球状に形成される。頂部４０ｂは、周方向を回転方向として、他の部材である第２筐体２Ｂによって回転可能に支持される外面を備える。すなわち、ウォーム４０は、外面が第２筐体２Ｂと接触した状態で、周方向を回転方向として回転する。

頂部４０ｂには、歯車部４０ａの孔４０ｃよりも孔４０ｃの径方向において外側（樹脂部材の外周部４０ｉ側）、すなわちモータ３の回転軸３１１の径方向において外側に設けられ、かつ歯車部４０ａの孔４０ｃに連通する凹部４０ｅが３つ形成される。なお、凹部４０ｅは、複数であればよい。

凹部４０ｅは、ウォーム４０の長軸４０ｄ、すなわちモータ３の回転軸３１１の軸方向に沿って延びるように形成される。凹部４０ｅを構成する４つの壁部４０ｆ１、４０ｆ２、４０ｆ３、４０ｆ４のうち壁部４０ｆ１、４０ｆ２には、歯車部４０ａの孔４０ｃに連通する連通孔４０ｇが形成される。連通孔４０ｇは、径方向において、孔４０ｃに対向する位置に形成される。

凹部４０ｅは、頂部４０ｂの周方向、すなわちウォーム４０の回転方向である周方向に沿って等間隔に形成される。

次に、ウォーム４０の成形方法について図９Ａ～図９Ｄを参照し説明する。図９Ａ～図９Ｄは、ウォーム４０の成形方法を説明する図（その１～その４）である。

ウォーム４０は、固定金型５０、第１可動金型５１、および第２可動金型５２を用いた射出成形によって形成される。

固定金型５０には、歯車部４０ａ、および頂部４０ｂの一部に孔４０ｃを形成するピン５０ａが形成される。

第１可動金型５１には、歯車部４０ａの外形状を形成する成形面５１ａが形成される。また、第１可動金型５１には、第２可動金型５２が挿入される孔５１ｂが形成される。

第２可動金型５２には、頂部４０ｂの外形状（外周部４０ｉ）を形成する成形面５２ａが形成される。なお、第２可動金型５２は、頂部４０ｂに、連通孔４０ｇを有する凹部４０ｅを形成する突出部５２ｂを３つ備える。突出部５２ｂは、凹部４０ｅの数に応じて設けられる。

ウォーム４０を成形する場合には、図９Ａに示すように、第２可動金型５２を第１可動金型５１の孔５１ｂに挿入した状態で、第１可動金型５１、および第２可動金型５２を所定の成形位置に移動させる。これにより、固定金型５０、第１可動金型５１、および第２可動金型５２によってウォーム４０を成形する隙間であるキャビティ５５が形成される。

３つの突出部５２ｂは、固定金型５０のピン５０ａに接触する。これにより、突出部５２ｂによって第２可動金型５２側の先端が支持された状態となる。

そして、加熱して溶融させた樹脂をキャビティ５５内に高圧で射出する。これにより、図９Ｂに示すように、キャビティ５５に樹脂が充填され、ウォーム４０が成形される。なお、固定金型５０のピン５０ａは、突出部５２ｂによって支持されているため、樹脂が高圧で射出された場合でも、固定金型５０のピン５０ａの先端が撓むことが抑制される。

そして、樹脂を冷却させた後に、図９Ｃに示すように、第１可動金型５１、および第２可動金型５２を移動させて、固定金型５０からウォーム４０を離間させる。

さらに、例えば、第２可動金型５２を固定した状態で、第１可動金型５１を回転させることで、図９Ｄに示すように、ウォーム４０が第２可動金型５２から取り出される。ウォーム４０には、孔４０ｃ、および孔４０ｃに連通する連通孔４０ｇが形成される。

ウォーム４０は、ウォーム４０の長軸４０ｄと同軸の孔４０ｃが形成された歯車部４０ａと、長軸４０ｄにおいて、歯車部４０ａの一方の端部に形成される頂部４０ｂとを備える。頂部４０ｂには、径方向において、孔４０ｃよりも歯車部４０ａの外周部４０ｉ側であり、かつ孔４０ｃに連通する連通孔４０ｇを有する凹部４０ｅが形成される。

これにより、ウォーム４０を射出成形する場合に、凹部４０ｅを形成する第２可動金型５２の突出部５２ｂによって固定金型５０のピン５０ａを支持することができる。そのため、モータ３の回転軸３１１が装着されるウォーム４０の孔４０ｃを形成する固定金型５０のピン５０ａが射出成形時に撓むことを抑制することができる。従って、ウォーム４０は、ウォーム４０の孔４０ｃの精度を向上させることができ、ウォーム４０の長軸４０ｄとモータ３の回転軸３１１との位置精度を向上させることができる。このようなウォーム４０は、第１伝達ギア４１のヘリカルギア４１ａと噛み合った場合に、振動又は騒音が発生することを抑制することができる。また、ウォーム４０は、第１伝達ギア４１のヘリカルギア４１ａと噛み合った場合に、動力の伝達効率を向上させることができる。

なお、図１０に示すように、固定金型５００のピン５００ａを第２可動金型５０１に形成した凹部５０１ａに挿入させて、固定金型５００のピン５００ａの撓みを抑制することも考えられる。図１０は、比較例に係るウォーム４００の成形方法を示す図である。

しかし、この場合、ウォーム４００に頂部を形成することができず、モータとは反対側のウォーム４００の先端を、例えば、筐体によって支持することができない。そのため、ウォーム４００は、モータとは反対側のウォーム４００の先端が撓み、振動又は騒音が発生し、また動力の伝達効率が低下するおそれがある。

これに対し、実施形態に係るウォーム４０は、モータ３とは反対側に頂部４０ｂを形成することができ、ウォーム４０の頂部４０ｂの外面が第２筐体２Ｂと接触した状態で、頂部４０ｂの周方向を回転方向として回転することができる。そのため、ウォーム４０は、モータ３とは反対側のウォーム４０の先端が撓むことを抑制し、振動又は騒音の発生を抑制することができ、また動力の伝達効率を向上させることができる。

また、ウォーム４０の孔４０ｃと外部とが凹部４０ｅの連通孔４０ｇによって連通することで、モータ３の回転軸３１１をウォーム４０の孔４０ｃに装着する場合に、ウォーム４０の孔４０ｃ内の空気を連通孔４０ｇから逃がすことができる。そのため、モータ３の回転軸３１１をウォーム４０に容易に装着することができる。

また、凹部４０ｅは、周方向において、頂部４０ｂに等間隔に形成される。

これにより、固定金型５０のピン５０ａをピン５０ａの周方向に沿って均一に支持することができ、固定金型５０のピン５０ａが射出成形時に撓むことを抑制することができる。そのため、ウォーム４０の孔４０ｃの精度を向上させることができ、ウォーム４０の長軸４０ｄとモータ３の回転軸３１１との位置精度を向上させることができる。従って、ウォーム４０は、第１伝達ギア４１のヘリカルギア４１ａと噛み合った場合に、振動又は騒音が発生することを抑制することができ、また動力の伝達効率を向上させることができる。

なお、ウォーム４０は、図１１および図１２に示すように、固定金型６０、第１可動金型６１、第２可動金型６２およびコマ６３を用いて形成されてもよい。図１１は、ウォームの他の成形方法を示す図である。図１２は、図１１のXII-XII断面図である。

固定金型６０には、ピン６０ａの先端に２つの凹部６０ｂが形成される。２つの凹部６０ｂは、向かい合うようにピン６０ａの先端に形成される。すなわち、２つの凹部６０ｂは、周方向において、１８０度異なる位置に形成される。

第２可動金型６２には、第１可動金型６１に挿入された場合に、固定金型６０の凹部６０ｂと連通する２つの凹部６２ａが形成される。すなわち、２つの凹部６２ａは、周方向において、１８０度異なる位置に形成される。

第１可動金型６１には、２つの貫通孔６１ａが形成される。貫通孔６１ａは、固定金型６０の凹部６０ｂ、および第２可動金型６２の凹部６２ａに対応する位置に形成される。２つの貫通孔６１ａは、向かい合うように形成される。

固定金型６０、第１可動金型６１、および第２可動金型６２には、第１可動金型６１、および第２可動金型６２を所定の成形位置に移動させた場合に、外部からコマ６３を挿入可能となるように、凹部６０ｂ、６２ａ、および貫通孔６１ａが形成される。

コマ６３は、貫通孔６１ａに挿入され、凹部６０ｂ、６２ａに係合する。すなわち、固定金型６０のピン６０ａは、２つのコマ６３が凹部６０ｂに係合することで固定される。このような状態で、加熱して溶融させた樹脂が高圧で射出され、ウォーム４０が形成される。この場合、ウォーム４０には、２つの凹部４０ｅが形成される。ウォーム４０には、孔４０ｃに連通する連通孔４０ｇを有する２つの凹部４０ｅが、周方向において１８０度異なる位置に形成される。連通孔４０ｇは、径方向において、孔４０ｃに対向する位置に形成される。

このような、金型を用い成形されたウォーム４０は、上記実施形態と同様に、動力の伝達効率を向上させ、振動又は騒音が発生することを抑制することができる。

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ 回転機器、２ 筐体、２Ａ 第１筐体、２Ｂ 第２筐体、３ モータ、４ ギア群（ギア機構）、４０ ウォーム、４０ａ 歯車部、４０ｂ 頂部、４０ｃ 孔（空洞）、４０ｃ１ 開口した一方の端部、４０ｃ２ 閉じた他方の端部、４０ｄ 長軸、４０ｅ 凹部、４０ｇ 連通孔（孔部）、４０ｈ 内周部、４０ｉ 外周部、４１ａ ヘリカルギア、５０ 固定金型、５１ 第１可動金型、５２ 第２可動金型、６０ 固定金型、６１ 第１可動金型、６２ 第２可動金型、６３ コマ

Claims (8)

1. 射出成形によって形成される樹脂製のウォームであって、
   前記ウォームの長軸を軸とする空洞と、
   当該長軸の方向において開口した一方の端部および他方の端部を有する歯車部と、
   を備え、
   前記長軸の方向において、前記歯車部の他方の端部には頂部が形成され、
   前記頂部には、
   径方向において、前記空洞よりも前記歯車部の外周部側であり、かつ前記空洞に連通する孔部を有する凹部が複数形成され、
   複数の前記凹部は、それぞれ複数の壁部を備え、
   前記複数の壁部は、径方向に延在する壁部と、前記長軸の方向に延在する壁部とを備え、
   前記長軸の方向に延在する壁部には前記孔部が形成され、
   前記長軸の方向において、前記空洞に対向する前記頂部の面と、前記径方向に延在する壁部との間に前記孔部があり、
   前記長軸の方向において、前記径方向に延在する壁部は、前記空洞に対向する前記頂部の面に対して前記歯車部の前記一方の端部側にあり、
   径方向において、前記孔部は前記空洞から前記歯車部の外周部に向かう方向に開口している、
   ウォーム。
2. 前記頂部は、
   他の部材により支持される外面を備え、
   前記外面が前記他の部材と接触した状態で、前記頂部の周方向を回転方向として回転する
   請求項１に記載のウォーム。
3. 複数の前記凹部は、
   周方向において、前記頂部に等間隔に形成される
   請求項１又は２に記載のウォーム。
4. 長軸を有する空洞を形成する内周部と、
   歯が螺旋状に形成された外周部と、
   を有する樹脂部材を備え、
   前記長軸の方向において、前記樹脂部材は開口した一方の端部と他方の端部とを備え、
   前記外周部の軸は前記長軸であり、
   前記長軸の方向において、前記樹脂部材の他方の端部の外面には３以上の凹部が形成されており、
   前記３以上の凹部は、前記空洞につながる孔部を備え、
   前記３以上の凹部は、それぞれ複数の壁部を備え、
   前記複数の壁部は、径方向に延在する壁部と、前記長軸の方向に延在する壁部とを備え、
   前記長軸の方向に延在する壁部には前記孔部が形成され、
   前記長軸の方向において、前記空洞に対向する前記他方の端部の面と、前記径方向に延在する壁部との間に前記孔部があり、
   前記長軸の方向において、前記径方向に延在する壁部は、前記空洞に対向する前記他方の端部の面に対して前記樹脂部材の前記一方の端部側にあり、
   径方向において、前記孔部は前記空洞から前記樹脂部材の外周部に向かう方向に開口している、
   ウォーム。
5. 前記樹脂部材は、
   他の部材により支持される前記外面を備え、
   前記外面が前記他の部材と接触した状態で、前記樹脂部材の周方向を回転方向として回転する
   請求項４に記載のウォーム。
6. 前記３以上の凹部はそれぞれ、
   周方向において等間隔に形成される
   請求項４又は５に記載のウォーム。
7. 請求項１乃至６のいずれか一つに記載のウォームと、前記ウォームに噛み合うギアとを有し、
   前記空洞に配置される出力軸を有するモータと、
   前記モータ、前記ギア、および前記ウォームを収容する筐体と
   を備え、
   前記ウォームは、前記ウォームの他方の端部が前記筐体と接触した状態で、前記ウォームの周方向を回転方向として回転する
   回転機器。
8. 径方向において、前記孔部は前記モータの出力軸に対向する位置にある
   請求項７に記載の回転機器。

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