特許 7528825 減速機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】減速機構

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/16 20060101AFI20240730BHJP

   F16H 55/17 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

F16H1/16 Z

F16H55/17 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021040271

(22)【出願日】2021-03-12

(65)【公開番号】P2022139757

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2024-01-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】田中 真平

(72)【発明者】

【氏名】永田 俊顕

(72)【発明者】

【氏名】野口 雅生

(72)【発明者】

【氏名】渡部 正太郎

【審査官】小川 克久

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－２３１０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０１７３４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１０３８０７４０８（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１９４３８７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ １／１６

Ｆ１６Ｈ ５５／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に移動不能に支持される第１ギヤと、
軸方向に移動可能に支持される第２ギヤと、を備え、
前記第１ギヤ及び前記第２ギヤは、食い違い軸歯車を構成し、
前記第２ギヤは、前記第２ギヤの軸方向に対して圧力角が次第に変化する
減速機構。

【請求項2】

前記第２ギヤは、前記第２ギヤの軸方向において、前記圧力角が小さくなるにつれて転位係数が大きくなる
請求項１に記載の減速機構。

【請求項3】

前記第１ギヤは、ウォームであり、
前記第２ギヤは、ウォームホイールである
請求項１又は請求項２に記載の減速機構。

【請求項4】

前記第２ギヤを付勢する付勢部材を備え、
前記付勢部材の付勢方向は、前記第２ギヤの軸方向に沿う方向であって、前記第２ギヤの前記圧力角が小さくなる方向である
請求項１～請求項３の何れか一項に記載の減速機構。

【請求項5】

前記第２ギヤを付勢する付勢部材を備え、
前記付勢部材の付勢方向は、前記第２ギヤの軸方向に沿う方向であって、前記第２ギヤの前記圧力角が大きくなる方向である
請求項１～請求項３の何れか一項に記載の減速機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、減速機構に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、窓ガラスと、窓ガラスを駆動する減速機付モータと、を備えるパワーウインドウが記載されている。減速機付モータは、ウォーム及びウォームホイールを含んで構成される減速機構と、ウォームを駆動するモータと、を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１８／２３５２９２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようなパワーウインドウにおいて、窓ガラスを上昇させる場合には窓ガラスが重力方向の逆方向に移動し、窓ガラスを下降させる場合には窓ガラスが重力方向に移動する。このため、パワーウインドウは、窓ガラスを上昇させる場合には、窓ガラスを下降させる場合よりも、大きなトルクをモータに出力させる必要がある。言い換えれば、上記のようなパワーウインドウは、窓ガラスを上昇させるのに必要なトルクを出力できるモータを選定する必要がある。こうした実情は、窓ガラスを駆動する駆動装置に限らず、他の駆動対象を駆動する駆動装置においても概ね共通する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する減速機構は、軸方向に移動不能に支持される第１ギヤと、軸方向に移動可能に支持される第２ギヤと、を備え、前記第１ギヤ及び前記第２ギヤは、食い違い軸歯車を構成し、前記第２ギヤは、前記第２ギヤの軸方向に対して圧力角が次第に変化する。

【0006】

上記構成の減速機構において、例えば、第１ギヤが駆動されるとき、第２ギヤには、第２ギヤの周方向の力だけでなく、第２ギヤの軸方向の力が作用する。このため、第２ギヤは、第１ギヤの回転方向に応じて、軸方向に移動する。したがって、減速機構は、第１ギヤが一方向に回転する場合、第１ギヤと第２ギヤの圧力角の小さい部分とが噛み合う状態で動力を伝達する。一方、減速機構は、第１ギヤが他方向に回転する場合、第１ギヤと第２ギヤの圧力角が大きい部分とが噛み合う状態で動力を伝達する。このように、減速機構は、第１ギヤが一方向に回転する場合には伝達効率が高くなり、第１ギヤが他方向に回転する場合には伝達効率が低くなる。

【0007】

以上より、減速機構は、駆動対象の移動方向に起因してモータの負荷が変化する駆動装置に適用される場合、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、減速機構は、駆動対象の移動方向に起因してモータの負荷が高くなるときのモータの回転軸の回転方向を、伝達効率が高くなるときの第１ギヤの回転方向とすることができる。つまり、減速機構は、駆動対象の移動方向に起因してモータの負荷が高くなることを抑制できる。

【0008】

上記減速機構において、前記第２ギヤは、前記第２ギヤの軸方向において、前記圧力角が小さくなるにつれて転位係数が大きくなることが好ましい。
軸方向に対して、転位係数が変化しない第２ギヤを備える比較例を考えた場合、第１ギヤが第２ギヤの圧力角が大きい部分と噛み合う場合には、動力を円滑に伝達できるが、第１ギヤが第２ギヤの圧力角が小さい部分と噛み合う場合には、動力を円滑に伝達できなくなるおそれがある。この点、上記構成の減速機構は、第２ギヤの圧力角を小さくするとともに第２ギヤの転位係数を大きくする。このため、減速機構は、第１ギヤの噛み合う対象が、第２ギヤの圧力角が大きい部分であっても、第２ギヤの圧力角が小さい部分であっても、円滑に動力を伝達できる。

【0009】

上記減速機構において、前記第１ギヤは、ウォームであり、前記第２ギヤは、ウォームホイールであることが好ましい。
上記構成の減速機構によれば、第１ギヤは、第２ギヤによって駆動されにくくなる。

【0010】

上記減速機構において、前記第２ギヤを付勢する付勢部材を備え、前記付勢部材の付勢方向は、前記第２ギヤの軸方向に沿う方向であって、前記第２ギヤの前記圧力角が小さくなる方向であることが好ましい。

【0011】

上記構成の減速機構は、動力を伝達しないときに、第１ギヤが第２ギヤの圧力角が大きい部分と噛み合う状態を維持しやすくなる。
上記減速機構において、前記第２ギヤを付勢する付勢部材を備え、前記付勢部材の付勢方向は、前記第２ギヤの軸方向に沿う方向であって、前記第２ギヤの前記圧力角が大きくなる方向であることが好ましい。

【0012】

上記構成の減速機構は、第１ギヤが第２ギヤの圧力角が大きい部分と噛み合う状態から、第１ギヤが第２ギヤの圧力角が小さい部分と噛み合う状態に移行するとき、第２ギヤを軸方向に移動させやすくなる。

【発明の効果】

【0013】

上記構成の減速機構は、駆動方向に応じて伝達効率に差を設けることができる。そして、減速機構は、駆動対象の移動方向に起因してモータの負荷が大きくなることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態に係る減速機構を備える駆動装置の正面図。

【図2】上記減速機構の断面図。

【図3】ウォームホイールの歯の形状を比較する模式図。

【図4】上記減速機構の断面図。

【図5】他の実施形態に係る減速機構の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、一実施形態に係る減速機構を備える駆動装置について、図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、駆動装置１０は、ケース２０と、モータ３０と、減速機構４０と、を備える。

【0016】

ケース２０は、駆動装置１０の構成部品を収容する。図１に示すように、ケース２０は、モータ３０の回転軸３１を回転可能に支持する２つの第１軸受２１を有する。２つの第１軸受２１は、モータ３０の回転軸３１の軸方向に間隔をあけて位置している。図２に示すように、ケース２０は、後述する出力軸４３を回転可能に支持する２つの第２軸受２２と、２つの第２軸受２２をそれぞれ支持する第１支持壁２３及び第２支持壁２４と、を有する。第１支持壁２３及び第２支持壁２４は、出力軸４３の軸方向に間隔をあけて位置している。このため、２つの第２軸受２２も、出力軸４３の軸方向に間隔をあけて位置している。

【0017】

図１及び図２に示すように、減速機構４０は、ウォーム４１と、ウォームホイール４２と、出力軸４３と、台座４４と、スプリング４５と、を有する。
図１に示すように、ウォーム４１は、円筒状をなしている。ウォーム４１は、モータ３０の回転軸３１に固定されている。ウォーム４１は、ケース２０により、軸線回りの回転が許容され、軸方向への移動が制限されている。つまり、ウォーム４１は、軸方向に移動不能に支持されている。モータ３０が回転する場合には、ウォーム４１が同様に回転する。ウォーム４１の条数は、「１」であってもよいし、「２」以上であってもよい。ここで、軸方向に移動不能とは、ウォーム４１の軸方向への移動を一切許容しないことをいうのではない。例えば、ウォーム４１の支持態様及びウォーム４１が固定される回転軸３１の支持態様によっては、ウォーム４１が軸方向に僅かに移動することを許容してもよい。

【0018】

図２に示すように、ウォームホイール４２は、円板状をなしている。ウォームホイール４２は、歯筋が軸方向に対して傾いたヘリカルギヤである。ウォームホイール４２は、軸方向に対して、歯の形状が次第に変化している。詳しくは、ウォームホイール４２の軸方向における一端面を第１面Ｓ１とし、他端面を第２面Ｓ２としたとき、第１面Ｓ１から第２面Ｓ２に向かうにつれて、圧力角が次第に小さくなっている。また、第１面Ｓ１から第２面Ｓ２に向かうにつれて、転位係数が次第に大きくなっている。言い換えれば、ウォームホイール４２は、圧力角が小さくなるにつれて、転位係数が大きくなっている。なお、ウォームホイール４２の基準円直径、歯底円直径及び歯先円直径は、軸方向に対して一定である。

【0019】

図３は、第１面Ｓ１寄りのウォームホイール４２の歯４２Ａの１つと、第２面Ｓ２寄りのウォームホイール４２の歯４２Ｂの１つと、を周方向における中心位置が合うように重ねて表示した図である。詳しくは、図３は、図２の３Ａ－３Ａ線矢視断面におけるウォームホイール４２の歯４２Ａの１つと、図２の３Ｂ－３Ｂ線矢視断面におけるウォームホイール４２の歯４２Ｂの１つと、を周方向における中心位置が合うように重ねて表示した図である。図３に示すように、第１面Ｓ１寄りのウォームホイール４２の歯４２Ａの圧力角αＡは、第２面Ｓ２寄りのウォームホイール４２の歯４２Ｂの圧力角αＢよりも大きくなっている。また、第１面Ｓ１寄りのウォームホイール４２の歯４２Ａの転位係数は、第２面Ｓ２寄りのウォームホイール４２の歯４２Ｂの転位係数よりも小さくなっている。なお、図３において、歯底円及び歯先円の間に延びる円は、基準円ＰＣである。

【0020】

図１及び図２に示すように、ウォーム４１及びウォームホイール４２は、食い違い軸歯車としてのウォームギヤを構成する。つまり、駆動側となるウォーム４１にトルクが作用するとき、ウォームホイール４２は従動回転しやすいが、従動側となるウォームホイール４２にトルクが作用するとき、ウォーム４１は従動回転しにくい。以降の説明では、ウォームホイール４２にトルクが作用するときのウォーム４１の回転しにくさを「耐逆転性」という。例えば、ウォームホイール４２にトルクが作用しても、出力軸４３が回転しない場合、言い換えれば、出力軸４３がセルフロックする場合には、耐逆転性が高いといえる。なお、本実施形態において、ウォーム４１は、駆動ギヤとしての「第１ギヤ」に相当し、ウォームホイール４２は、従動ギヤとしての「第２ギヤ」に相当している。

【0021】

図２に示すように、出力軸４３は、ウォームホイール４２を支持している。出力軸４３は、ウォームホイール４２と一体回転可能であって、ウォームホイール４２に対して軸方向に相対移動可能となっている。正確には、ウォームホイール４２は、出力軸４３に対して軸方向に移動可能となっている。例えば、出力軸４３は、スプライン軸であればよい。この場合、ウォームホイール４２は、スプライン軸に対応する孔を有することが好ましい。

【0022】

台座４４は、ウォームホイール４２と第１支持壁２３との間に位置するように、出力軸４３に固定されている。このため、出力軸４３が回転する場合には、台座４４も回転する。スプリング４５は、「付勢部材」の一例に相当する。スプリング４５は、例えば、コイルスプリングである。スプリング４５は、圧縮された状態で、台座４４とウォームホイール４２との間に配置されている。こうして、スプリング４５は、ウォームホイール４２の第１面Ｓ１を軸方向に常時付勢している。言い換えれば、スプリング４５は、ウォームホイール４２の圧力角が小さくなる方向にウォームホイール４２を付勢している。

【0023】

本実施形態の作用について説明する。
まず、駆動装置１０の作用について説明する。
減速機構４０は、上述したように、ウォームギヤを構成する。このため、ウォーム４１が回転する場合、ウォームホイール４２には、ウォームホイール４２を周方向に回転させる力だけでなく、ウォームホイール４２を軸方向に移動させる力が作用する。

【0024】

図４に示すように、ウォーム４１が第１回転方向Ｒ１１に回転する場合、ウォームホイール４２には、第１回転方向Ｒ２１に力が作用する。このため、ウォームホイール４２は、第１回転方向Ｒ２１に回転する。また、ウォームホイール４２には、軸方向に沿う第１方向Ａ１に力が作用する。このため、ウォームホイール４２は、第１方向Ａ１に変位可能な場合、スプリング４５を圧縮変形させつつ、第１方向Ａ１に変位する。ウォームホイール４２は、スプリング４５が限界まで圧縮変形すると、第１方向Ａ１に変位しなくなる。このとき、ウォーム４１は、ウォームホイール４２の圧力角が小さい部分と噛み合う。このため、減速機構４０での動力の損失が小さく、伝達効率が高くなる。一方、ウォーム４１がウォームホイール４２の圧力角が小さい部分と噛み合う状態で、モータ３０の駆動が停止されると、減速機構４０の耐逆転性は低くなる。

【0025】

一方、図２に示すように、ウォーム４１が第２回転方向Ｒ１２に回転する場合、ウォームホイール４２には、第１回転方向Ｒ２１の逆方向である第２回転方向Ｒ２２に力が作用する。このため、ウォームホイール４２は、第２回転方向Ｒ２２に回転する。また、ウォームホイール４２には、第１方向Ａ１の逆方向である第２方向Ａ２に力が作用する。このため、ウォームホイール４２は、第２方向Ａ２に変位可能な場合、スプリング４５の復元力を受けつつ、第２方向Ａ２に変位する。ウォームホイール４２は、ウォームホイール４２が第２支持壁２４に接触すると、第２方向Ａ２に変位しなくなる。このとき、ウォーム４１は、ウォームホイール４２の圧力角が大きい部分と噛み合う。このため、減速機構４０での動力の損失が大きくなり、伝達効率が低くなる。一方、ウォーム４１がウォームホイール４２の圧力角の大きい部分と噛み合う状態で、モータ３０の駆動が停止されると、減速機構４０の耐逆転性は高くなる。

【0026】

こうして、減速機構４０は、ウォーム４１の回転方向に応じて、伝達効率の高低を切り替えることができる。また、減速機構４０は、ウォーム４１をウォームホイール４２の軸方向における何れの部位と噛み合わせた状態でモータ３０の駆動を停止させるかによって、耐逆転性を調整できる。

【0027】

続いて、駆動装置１０を車両のシートを昇降させるシート昇降装置として使用した場合の作用について説明する。この場合、車両のシートが駆動装置１０の駆動対象に相当する。なお、駆動装置１０は、モータ３０の回転軸３１が第１回転方向Ｒ１１に回転するときにシートが上昇し、モータ３０の回転軸３１が第２回転方向Ｒ１２に回転するときにシートが下降するように、車両に搭載される。

【0028】

駆動装置１０は、シートを上昇させる場合、モータ３０の回転軸３１を第１回転方向Ｒ１１に回転させる。シートを上昇させる場合、シート及びシートに着座する乗員を重力方向に逆らって移動させる必要がある。このため、シートを上昇させる場合には、シートを下降させる場合よりも、モータ３０の負荷が大きくなりやすい。ただし、モータ３０の回転軸３１を第１回転方向Ｒ１１に回転させる場合には、減速機構４０の伝達効率が高い。このため、モータ３０の負荷が過度に大きくなることが抑制される。

【0029】

シートが目的の位置まで上昇すると、駆動装置１０は、モータ３０の回転軸３１を少しだけ逆転させる。言い換えれば、駆動装置１０は、ウォーム４１の噛合対象を、ウォームホイール４２の圧力角が小さい部分から圧力角が大きい部分に変化させる。すると、耐逆転性が高くなり、出力軸４３がセルフロックする。こうして、シートの高さが維持される。なお、モータ３０の回転軸３１を逆転し過ぎると、シートが目的の位置から下降する。このため、モータ３０の回転軸３１の逆転量はなるべく少ないことが好ましい。もしくは、モータ３０の回転軸３１の逆転に伴うシートの下降量を見越して、シートを目的の位置よりも上昇させておいてもよい。

【0030】

駆動装置１０は、シートを下降させる場合、モータ３０の回転軸３１を第２回転方向Ｒ１２に回転させる。モータ３０の回転軸３１を第２回転方向Ｒ１２に回転させる場合には、モータ３０の回転軸３１を第１回転方向Ｒ１１に回転させる場合よりも、減速機構４０の伝達効率が低くなる。ただし、シートを下降させる場合には、シート及びシートに着座する乗員を重力方向に移動させればよい点で、モータ３０の負荷が大きくなることはない。また、シートが目的の位置まで下降すると、駆動装置１０は、モータ３０の駆動を停止する。シートを下降させる場合には、ウォーム４１がウォームホイール４２の圧力角の大きい部分と噛み合っている。このため、モータ３０の駆動を停止するだけで、出力軸４３がセルフロックする。こうして、シートの高さが維持される。

【0031】

本実施形態の効果について説明する。
（１）減速機構４０は、モータ３０の負荷が高くなるときのモータ３０の回転軸３１の回転方向を、伝達効率が高くなるときのウォーム４１の回転方向とすることができる。このため、減速機構４０は、シートなどの駆動対象の移動方向に応じてモータ３０の負荷に大きな差が生じることを抑制できる。

【0032】

（２）減速機構４０は、シートが上昇される場合には、ウォーム４１とウォームホイール４２の圧力角が低い部分とが噛み合う状態で動力を伝達する。このため、減速機構４０は、モータ３０の負荷が増大することを抑制できる。さらに、シートが上昇された後は、ウォーム４１とウォームホイール４２の圧力角が高い部分とが噛み合う状態となる。このため、減速機構４０は、出力軸４３をセルフロックできる。

【0033】

（３）軸方向に対して、転位係数が変化しないウォームホイール４２を備える比較例を考える。この比較例は、ウォーム４１がウォームホイール４２の圧力角が大きい部分と噛み合う場合には、動力を円滑に伝達できるが、ウォーム４１がウォームホイール４２の圧力角が小さい部分と噛み合う場合には、動力を円滑に伝達できなくなるおそれがある。この点、本実施形態の減速機構４０は、ウォームホイール４２の圧力角を小さくするとともに転位係数を大きくする。このため、減速機構４０は、ウォーム４１の噛み合う対象が、ウォームホイール４２の圧力角が大きい部分であっても、ウォームホイール４２の圧力角が小さい部分であっても、円滑に動力を伝達できる。

【0034】

（４）減速機構４０は、ウォームホイール４２の軸方向に沿う方向であって、ウォームホイール４２の圧力角が小さくなる方向に、ウォームホイール４２を付勢するスプリング４５を備える。このため、減速機構４０は、動力を伝達しないときに、ウォーム４１がウォームホイール４２の圧力角が大きい部分と噛み合う状態を維持しやすくなる。つまり、減速機構４０は、耐逆転性が高い状態を維持しやすくなる。

【0035】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・図５に示すように、変更例に係る駆動機構１０Ａの減速機構４０Ａにおいて、台座４４は、ウォームホイール４２と第２支持壁２４との間に位置するように出力軸４３に固定してもよい。この場合、スプリング４５は、ウォームホイール４２の第２面Ｓ２を軸方向に常時付勢する。つまり、スプリング４５の付勢方向は、ウォームホイール４２の軸方向に沿う方向であって、ウォームホイール４２の圧力角が大きくなる方向である。減速機構４０Ａは、ウォーム４１がウォームホイール４２の圧力角が大きい部分と噛み合う状態から、ウォーム４１がウォームホイール４２の圧力角が小さい部分と噛み合う状態に移行するとき、ウォームホイール４２を軸方向に速やかに移動させやすくなる。

【0036】

・減速機構４０は、ウォーム４１とウォームホイール４２の圧力角が小さい部分とが噛み合う状態において、出力軸４３がセルフロックするように構成してもよい。一方、減速機構４０は、ウォーム４１とウォームホイール４２の圧力角が大きい部分とが噛み合う状態において、出力軸４３がセルフロックしないように構成してもよい。つまり、減速機構４０は、ウォーム４１の回転方向に応じて、耐逆転性に差があればよい。

【0037】

・ウォーム４１の圧力角及び転位係数を軸方向に変化させ、ウォームホイール４２の圧力角及び転位係数を軸方向に変化させなくてもよい。この場合、ウォーム４１が「第２ギヤ」に相当し、ウォームホイール４２が「第１ギヤ」に相当する。なお、ウォーム４１は軸方向に移動可能に支持され、ウォームホイール４２は軸方向に移動不能に支持される。

【0038】

・ウォームホイール４２は、圧力角を小さくするにつれて転位係数を大きくしなくてもよい。言い換えれば、ウォームホイール４２は、圧力角だけを軸方向に変化させてもよい。

【0039】

・ウォームホイール４２は、圧力角を小さくするにつれて、例えば、歯底円直径などの歯車のパラメータを変えてもよい。
・減速機構４０は、スプリング４５を有しなくてもよい。減速機構４０は、スプリング４５に代えて、ゴムなどを有してもよい。

【0040】

・減速機構４０は、ヘリカルギヤ同士が噛み合う食い違い軸歯車であってもよい。
・駆動装置１０は、例えば、車両の窓ガラスを昇降させる窓ガラス駆動装置に適用することもできるし、サンルーフを駆動するサンルーフ駆動装置に適用することもできる。さらに、駆動装置１０は、車両以外に適用することもできる。

【符号の説明】

【0041】

１０，１０Ａ…駆動機構
３０…モータ
３１…回転軸
４０，４０Ａ…減速機構
４１…ウォーム（第１ギヤの一例）
４２…ウォームホイール（第２ギヤの一例）
４２Ａ，４２Ｂ…歯
４３…出力軸
４４…台座
４５…スプリング（付勢部材の一例）
αＡ，αＢ…圧力角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】