JP2004153943A

JP2004153943A - ワイパモータ駆動装置

Info

Publication number: JP2004153943A
Application number: JP2002317220A
Authority: JP
Inventors: Asami Hayashi; 朝美林; Nobuo Yoshioka; 信夫吉岡; Yasuo Ohashi; 弥寿夫大橋
Original assignee: Jidosha Denki Kogyo KK
Current assignee: Jidosha Denki Kogyo KK
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP4104954B2

Abstract

【課題】低速駆動時に有効コイルを短絡することがなく、騒音や振動の低減が図れるワイパモータを提供する。
【解決手段】ワイパモータは、ロータの巻線に電流を供給する第１、第２のブラシ２３、２４を有し、第１のブラシ２３は固定ブラシホルダ２１に支持され、第２のブラシ２４は低速駆動用の第１のブラシ位置と高速駆動用の第２のブラシ位置との間で移動可能な可動ブラシホルダ２２に支持されている。ロータはＡ方向に回転したとき、可動ブラシホルダ２２を低速駆動用のブラシ位置に移動させ、反対にＢ方向に回転したとき、可動ブラシホルダ２２を高速駆動用のブラシ位置に移動させる。モータ駆動回路は、ロータをＡ方向へ回転させる電流とＢ方向へ回転させる電流とを選択的に切り替えて第１、第２のブラシに供給する電流切換手段としてのリレーを備える。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主に自動車のウインドウガラスを払拭するワイパモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ワイパブレードの作動速度は、高低（ハイ・ロー）２段の切替えができるようになっている。高低２段の切替えを行うため、図１１に示すように、ワイパモータ１００には、低速駆動用ブラシ１０１とコモンブラシ１０２の他に、第３のブラシとして高速駆動用ブラシ１０３が装備されている。そして、ロータに対する通電回路を、低速駆動用ブラシ１０１を使用するものから高速駆動用ブラシ１０３を使用するものに切替えることにより、モータの回転を低速から高速に変更できるようになっている。この場合、低速駆動用ブラシ１０１とコモンブラシ１０２は通常１８０度対向する位置に配置され、高速駆動用ブラシ１０３は、低速駆動用ブラシ１０１に対して所定角度ずれた位置に配置されている。
【０００３】
ところで、このように第３のブラシとして高速駆動用ブラシを設けた構造のワイパモータの場合、低速駆動時にも高速駆動用ブラシが常時整流子に接触しているため、悪い影響が出ることが指摘されている。具体的には、低速駆動時に高速駆動用ブラシが整流子の複数の整流子片（セグメント）に同時接触することにより有効コイルが短絡されるため、ブレーキ力が発生して出力が落ちたり、電磁ノイズや振動が発生したりするという問題である。
【０００４】
そこで、これらの影響を軽減するため、特開２００１−２３１２１９号公報等の技術では、高速駆動用ブラシの比抵抗を大きくする等の対策を講じている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３１２１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、それでも高速駆動用ブラシを設けている限り、ある程度の出力の低下は避けられず、所期の効果を十分には得ることができないという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記事情を考慮し、低速駆動時に有効コイルを短絡することがなくなり、騒音や振動の低減が図れるようにしたワイパモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、自動車のワイパ装置を駆動するワイパモータと、このワイパモータを駆動するモータ駆動回路とからなり、前記ワイパモータは、このワイパモータの整流子に摺接して前記ワイパモータのロータの巻線に電流を供給する一対の第１、第２のブラシを有し、前記第１のブラシは予め定められた位置に固定された第１のブラシホルダに支持され、前記第２のブラシは低速駆動用の第１のブラシ位置と、高速駆動用の第２のブラシ位置との間で移動可能な第２のブラシホルダに支持され、前記ロータは第１の回転方向に回転すると、前記第２のブラシホルダを第１のブラシ位置に移動させ、前記ロータは第１の回転方向と逆の第２の回転方向に回転すると、前記第２のブラシホルダを第２のブラシ位置に移動させ、前記モータ駆動回路は、前記ロータを第１の回転方向へ回転させる電流と前記ロータを第２の回転方向へ回転させる電流とを選択的に切り替えて前記第１、第２のブラシに供給する電流切換手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のワイパモータ駆動装置においては、第１の回転方向にロータを回転させると、第２のブラシホルダが低速駆動用の第１のブラシ位置まで回動する。従って、第１の回転方向にロータを回転させるように電流切換手段を操作することによって、ロータを低速で回転駆動することができる。また、第２の回転方向にロータを回転させると、第２のブラシホルダが高速駆動用の第２のブラシ位置まで回動する。従って、第２の回転方向にロータを回転させるように電流切換手段を操作することによって、ロータを高速で回転駆動することができる。つまり、低速作動時と高速作動時とで、ワイパモータの回転方向を変えるだけで、ロータの回転速度を切り替えることができる。しかも、ブラシは、駆動に必要な一対を設けているだけで、第３のブラシは設けていないから、低速駆動時に第３のブラシによって有効コイルが短絡され、それによって出力が落ちたり、騒音や振動が発生したりすることがなくなる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記第２のブラシホルダを、前記ロータのアーマチュア軸上に回転自在に装備したことを特徴とする。
【００１１】
本発明のワイパモータ駆動装置では、第２のブラシホルダをアーマチュア軸上に設けているので、モータの回転方向が変更されたとき、ブラシと整流子の間の摩擦、及び第２のブラシホルダとアーマチュア軸の間の摩擦によって、第２のブラシホルダがモータの回転方向に追従回転し、所定の位置である低速駆動用の第１のブラシ位置または高速駆動用の第２のブラシ位置にセットされる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記第２のブラシホルダに、前記第２のブラシに接続するピッグテールの、前記第２のブラシホルダの回動に伴う伸縮を吸収するためのピッグテール収容部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のワイパモータ駆動装置では、第２のブラシホルダにピッグテール収容部を設けたので、第２のブラシからのピッグテールの安定引き出しが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
実施形態のワイパモータ駆動装置は、自動車のワイパ装置を駆動するワイパモータと、このワイパモータを駆動するモータ駆動回路とからなるものであり、図１はワイパモータ１の全体構成を示す断面図である。このワイパモータ１は、モータ部２とギヤ部３とからなる。モータ部２は、ヨークの機能を発揮するモータケース１１と、モータケース１１の内周に固定された複数のマグネット１２と、マグネット１２の内周側に配されたロータ１３とを有する。ロータ１３は、ロータ１３の中心に配したアーマチュア軸１４の両端を、モータケース１１の後端部及びモータ部前壁を兼ねるギヤケースフランジ４にそれぞれ嵌合固定した２つの軸受５、６によって支持することにより、マグネット１２の内周側において回転自在に支持されている。
【００１６】
モータ部２は、更にロータ１３の巻線１３ａへの通電機構として、ブラシ装置２０と整流子１６とを有している。このワイパモータ１のモータ部２は、１個の固定ブラシ（コモンブラシと呼ばれる第１のブラシ）と１個の可動ブラシ（ローブラシとハイブラシを兼用する第２のブラシ）を備えた２スピードの直流モータとして構成されており、前記ブラシ装置２０は、ギヤケースフランジ４の予め定められた位置に固定された固定ブラシホルダ（第１のブラシホルダ）２１と、アーマチュア軸１４の外周に回動自在に装備された可動ブラシホルダ（第２のブラシホルダ）２２とを有している。
【００１７】
図２は図１のＸ−Ｘ矢視方向から見たブラシ装置２０の正面図、図３は同じ方向から見たブラシ装置の斜視図、図４は図３の反対側から見たブラシ装置の斜視図である。
【００１８】
図２及び図３に示すように、固定ブラシホルダ２１及び可動ブラシホルダ２２の各保持筒２１ａ、２２ａ内には、それぞれ整流子１６（図１参照）に摺接するブラシ２３、２４が、整流子１６に対する押圧方向（ロータ１３の半径方向）にスライド自在に保持されており、モータ部２は、これら一対のブラシ２３、２４を用いてロータ１３に駆動電流を供給するようになっている。なお、各ブラシ２３、２４は、ブラシホルダ２１、２２に装備したスプリング２８によって常時整流子１６に圧接している。
【００１９】
固定ブラシホルダ２１に保持されたブラシ２３はコモンブラシ、可動ブラシホルダ２２に保持されたブラシ２４は、ローブラシ（低速駆動用ブラシ）とハイブラシ（高速駆動用ブラシ）を兼用する可動ブラシであり、可動ブラシ２４は、図２（ａ）に示す低速駆動用の第１のブラシ位置と、図２（ｂ）に示す高速駆動用の第２のブラシ位置との間で移動できるようになっている。即ち、可動ブラシ２４を保持する可動ブラシホルダ２２は、ロータ１３が第１の回転方向（図中矢印Ａ方向）に回転したとき、ロータ１３の回転に引きづられて低速駆動用の第１のブラシ位置まで回動し、ロータ１３が第１の回転方向と逆の第１の回転方向（図中矢印Ｂ方向）に回転したとき、ロータ１３の回転に引きづられて高速駆動用の第２のブラシ位置まで回動するようになっている。そのため、可動ブラシホルダ２２のボス部２２ｂが、アーマチュア軸１４の外周に直接嵌合し、ボス部２２ｂとアーマチュア軸１４との摩擦により、アーマチュア軸１４の回転力が可動ブラシホルダ２２に直接伝わるようになっている。
【００２０】
低速駆動用の第１のブラシ位置は、コモンブラシ２３に対して１８０度対向する位置であり、高速駆動用の第２のブラシ位置は、低速駆動用の第１のブラシ位置に対して所定角度（例えば７０度）だけずれた位置である。これらの位置に確実に可動ブラシホルダ２２を選択的に位置決め固定することができるように、図２に示すように、モータケース１１またはギヤケースフランジ４には、可動ブラシホルダ２２の回動限を定めるストッパ３１、３２が設けられている。
【００２１】
各ブラシ２３、２４にはピッグテール２５、２６が接続されており、特に可動ブラシ２４に接続されたピッグテール２６は、可動ブラシホルダ２２の回動に伴う伸縮を吸収するために同ブラシホルダ２２上に設けられたリール状のピッグテール収容部２７に一旦巻き付けられた上で固定側に安定的に引き出されている。これにより、可動ブラシホルダ２２が回動した際にも、ピッグテール２６に無理な応力が作用しなくなる。
【００２２】
このように構成されたモータ部２では、図５に示すように、ロータ１３が回転するときに、可動ブラシホルダ２２とアーマチュア軸１４との接触部、及び、可動ブラシ２４と整流子１６との圧接部に摩擦力（図中小さい矢印で示す）が生じる。従って、それらの摩擦力の作用で、ロータ１３の回転が可動ブラシホルダ２２に伝わる。その結果、図２（ａ）に示すように、ロータ１３及びアーマチュア軸１４が図中左回転すると、可動ブラシホルダ２２が低速駆動用の第１のブラシ位置にセットされ、反対に、図２（ｂ）に示すように、ロータ１３及びアーマチュア軸１４が図中右回転すると、可動ブラシホルダ２２及び可動ブラシ２４が高速駆動用の第２のブラシ位置にセットされる。
【００２３】
次に図６を用いて、ワイパモータ１を駆動するためのモータ駆動回路８０について説明する。このモータ駆動回路８０には、ＯＦＦ（オフ）−ＬＯＷ（低速）−ＨＩＧＨ（高速）の３つの操作位置を有するワイパスイッチ５０と、ワイパブレードを定位置に停止させるためのオートストップ機構６０とが含まれている。オートストップ機構６０は、通常はワイパモータ１に組み込まれている。また、このモータ駆動回路８０には、Ｂ端子、Ｈ端子、Ｅ端子、Ｌ端子、Ｐ端子、及びワイパモータ１の回転方向を切り替えるための電流切換手段としての第１リレー７１、第２リレー７２が設けられている。Ｂ端子はバッテリのプラス極に固定接続され、Ｅ端子はアースに固定接続される。
【００２４】
オートストップ機構６０は、周方向の一部に切欠部６１ａを有する固定ターミナルプレート６１と、ワイパモータ１の出力軸に同期回転することで固定ターミナルプレート６１上を摺動する可動端子６２とを有し、固定ターミナルプレート６１はアースに接続され、可動端子６２はＰ端子に接続されている。
【００２５】
ワイパスイッチ５０は、ＯＦＦ位置でＬ端子とＰ端子を接続し、ＬＯＷ位置でＬ端子とＥ端子を接続し、ＨＩＧＨ位置でＨ端子とＥ端子を接続する機能を持っている。第１リレー７１は、励磁コイル７１ａ、可動接点７１ｂ、常閉固定接点７１ｃ、常開固定接点７１ｄを有し、励磁コイル７１ａが非励磁のとき可動接点７１ｂが常閉固定接点７１ｃに接触導通し、励磁コイル７１ａが励磁されたとき可動接点７１ｂが常閉固定接点７１ｃに接触導通する構造になっている。同様に第２リレー７２は、励磁コイル７２ａ、可動接点７２ｂ、常閉固定接点７２ｃ、常開固定接点７２ｄを有し、励磁コイル７２ａが非励磁のとき可動接点７２ｂが常閉固定接点７２ｃに接触導通し、励磁コイル７２ａが励磁されたとき可動接点７２ｂが常閉固定接点７２ｄに接触導通する構造になっている。
【００２６】
第１リレー７１の励磁コイル７１ａはＢ端子とＬ端子に接続され、第２リレー７２の励磁コイル７２ａはＢ端子とＨ端子に接続されている。また、第１リレー７１の常閉固定接点７１ｃと第２リレー７２の常閉固定接点７２ｃはＢ端子に接続され、第１リレー７１の常開固定接点７１ｄと第２リレー７２の常開固定接点７２ｄはＥ端子に接続されている。また、第１リレー７１の可動接点７１ｂはコモンブラシ２３に接続され、第２リレー７２の可動接点７２ｂは可動ブラシ２４に接続されている。
【００２７】
次に動作を説明する。図６においては、ワイパスイッチ５０がＯＦＦの位置にあり、ワイパモータ１が所定の停止位置で停止している状態を示している。
【００２８】
（１）この状態で、ワイパスイッチ５０をＯＦＦからＬＯＷに操作すると、図７に太線で示す経路で電流が流れる。即ち、Ｌ端子がＥ（アース）端子に接続されるので、第１リレー７１の励磁コイル７１ａが励磁され、可動接点７１ｂが常閉固定接点７１ｃから常開固定接点７１ｄに切替接触する。従って、ワイパモータ１の通電回路が閉成されて、Ｂ端子、可動ブラシ２４、整流子及びロータ、コモンブラシ２３、Ｅ端子の順番に電流が流れて、ワイパモータ１が正回転（図中左回転）する。このとき、可動ブラシ２４はロータの回転に引きづられて低速駆動用のブラシ位置にセットされるので、ワイパモータ１は低速で正回転する。
【００２９】
（２）また、ワイパスイッチ５０をＯＦＦからＨＩＧＨに操作すると、図８に太線で示す経路で電流が流れる。即ち、Ｈ端子がＥ（アース）端子に接続されるので、第２リレー７２の励磁コイル７２ａが励磁され、可動接点７２ｂが常閉固定接点７２ｃから常開固定接点７２ｄに切替接触する。従って、ワイパモータ１の通電回路が閉成されて、Ｂ端子、コモンブラシ２３、整流子及びロータ、可動ブラシ２４、Ｅ端子の順番に電流が流れて、ワイパモータ１が逆回転（図中右回転）する。このとき、可動ブラシ２４はロータの回転に引きづられて高速駆動用のブラシ位置にセットされるので、ワイパモータ１は高速で逆回転する。
【００３０】
（３）また、ＬＯＷ作動中にワイパスイッチ５０をＯＦＦに操作すると、ワイパブレードが所定の停止位置にない段階（つまり、オートストップ機構６０の可動端子６２が固定ターミナルプレート６１上にある段階）は、図９に太線で示す経路で電流が流れる。即ち、Ｌ端子が、オートストップ機構６０によりアースされたＰ端子に接続されるので、第１リレー７１の励磁コイル７１ａの励磁が保持される。従って、ＬＯＷ時の回路が維持されて、Ｂ端子、可動ブラシ２４、整流子及びロータ、コモンブラシ２３、Ｅ端子の順番に電流が流れて、ワイパモータ１が低速の正回転を維持する。
【００３１】
（４）やがて、ワイパブレードが所定の停止位置にくると、図１０に太線で示すアーマチュアショートの経路が形成される。即ち、オートストップ機構６０の可動端子６２が固定ターミナルプレート６１の切欠部６１ａに位置し、可動端子６２と固定ターミナルプレート６１の導通が解除されて、Ｐ端子がアースから離れ、その結果、第１リレー７１の励磁コイル７１ａが非励磁となる。従って、可動接点７１ｂが常開固定接点７１ｄから常閉固定接点７１ｃ側に復帰し、コモンブラシ２３と可動ブラシ２４を短絡させるアーマチュアショートが形成されて、ワイパモータ１が急停止する。
【００３２】
（５）また、ＨＩＧＨ作動中にワイパスイッチ５０をＯＦＦに操作すると、第２リレー７２の励磁コイル７２ａが非励磁となり、可動接点７２ｂが常開固定接点７２ｄから常閉固定接点７２ｃ側に復帰する。しかし、ワイパブレードが所定の停止位置にない段階では、オートストップ機構６０によりアースされた状態にあるＰ端子とＬ端子が接続されているので、第１リレー７１の励磁コイル７１ａが励磁され、ワイパモータ１は低速で正回転する。その後の作動は、（４）と同じである。即ち、やがてワイパブレードが所定の停止位置にくると、Ｐ端子はアースから離れるので、第１リレー７１の励磁コイル７１ａが非励磁となり、可動接点７１ｂが常開固定接点７１ｃ側に復帰し、アーマチュアショートが形成されて、ワイパモータ１が急停止する。
【００３３】
このようにワイパスイッチ５０をＬＯＷにすると、ワイパモータ１を低速で正回転させることができ、ＨＩＧＨにすると、ワイパモータ１を高速で逆回転させることができる。つまり、回転方向を切り替えるだけで、ワイパモータ１の速度を切り替えることができる。しかも、ブラシ２３、２４は、駆動に必要な一対を設けているだけで、第３のブラシは設けていないから、低速駆動時に第３のブラシによって有効コイルが短絡され、それによって出力が落ちたり、騒音や振動が発生したりすることがなくなる。
【００３４】
なお、ワイパモータ１が正逆回転しても、その運動はワイパ装置のリンク機構によってピボットシャフトの往復回動運動に変換されるだけであるから、ワイパブレードの払拭動作にワイパモータ１の回転方向による影響は出ない。例えば、ワイパモータ１が正回転した場合は、リンク機構の働きにより、ピボットシャフトが正逆往復回動し、それによりワイパブレードが上下反転位置間で低速で往復する。また、ワイパモータ１が逆回転した場合は、リンク機構の働きにより、ピボットシャフトが正逆往復回動し、それによりワイパブレードが上下反転位置間で高速で往復する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のワイパモータ駆動装置によれば、低速作動時と高速作動時とでロータの回転方向を変えるだけで、ロータの回転速度を切り替えることができる。しかも、ロータに通電するブラシは、駆動に必要な一対を設けているだけで、第３のブラシは設けていないから、低速駆動時に第３のブラシによって有効コイルが短絡され、それによって出力が落ちたり、騒音や振動が発生したりすることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のワイパモータ駆動装置を構成するワイパモータの全体構成を示す断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視方向から見たブラシ装置の正面図である。
【図３】図２と同じ方向から見たブラシ装置の斜視図である。
【図４】図３と反対方向から見たブラシ装置の斜視図である。
【図５】前記ブラシ装置の可動ブラシホルダの回転に寄与する摩擦力についての説明図である。
【図６】本発明の実施形態のワイパモータ駆動装置を構成するモータ駆動回路を示す図である。
【図７】ワイパスイッチをＬＯＷに操作したときに電流が流れる経路を太線で示す図である。
【図８】ワイパスイッチをＨＩＧＨに操作したときに電流が流れる経路を太線で示す図である。
【図９】ワイパスイッチをＯＦＦに操作したときに、ワイパブレードが所定の停止位置にない段階で電流が流れる経路を太線で示す図である。
【図１０】図９の次の段階でブレーキ力が発生する際のアーマチュアショートの経路を太線で示す図である。
【図１１】従来のワイパモータの駆動回路を示す図である。
【符号の説明】
１ワイパモータ
１３ロータ
１３ａ巻線
１４アーマチュア軸
１６整流子
２１固定ブラシホルダ（第１のブラシホルダ）
２２可動ブラシホルダ（第２のブラシホルダ）
２３コモンブラシ（第１のブラシ）
２４可動ブラシ（第２のブラシ）
２６ピッグテール
２７ピッグテール収容部
７１第１リレー（電流切換手段）
７２第２リレー（電流切換手段）
８０モータ駆動回路

Claims

自動車のワイパ装置を駆動するワイパモータと、このワイパモータを駆動するモータ駆動回路とからなり、
前記ワイパモータは、このワイパモータの整流子に摺接して前記ワイパモータのロータの巻線に電流を供給する一対の第１、第２のブラシを有し、
前記第１のブラシは予め定められた位置に固定された第１のブラシホルダに支持され、
前記第２のブラシは低速駆動用の第１のブラシ位置と、高速駆動用の第２のブラシ位置との間で移動可能な第２のブラシホルダに支持され、
前記ロータは第１の回転方向に回転すると、前記第２のブラシホルダを第１のブラシ位置に移動させ、
前記ロータは第１の回転方向と逆の第２の回転方向に回転すると、前記第２のブラシホルダを第２のブラシ位置に移動させ、
前記モータ駆動回路は、前記ロータを第１の回転方向へ回転させる電流と前記ロータを第２の回転方向へ回転させる電流とを選択的に切り替えて前記第１、第２のブラシに供給する電流切換手段を備えている
ことを特徴とするワイパモータ駆動装置。
前記第２のブラシホルダを、前記ロータのアーマチュア軸上に回転自在に装備したことを特徴とする請求項１記載のワイパモータ駆動装置。
前記第２のブラシホルダに、前記第２のブラシに接続するピッグテールの、前記第２のブラシホルダの回動に伴う伸縮を吸収するためのピッグテール収容部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のワイパモータ駆動装置。