JP2004320879A - 減速機構付きモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】減速機構付きモータにおけるギヤハウジングの放熱性を向上させ、ギヤハウジング内の温度上昇を抑制する。
【解決手段】モータ2と減速装置3とを備えるワイパモータ装置1において、減速装置3のハウジング4内に吸熱壁16を設ける。吸熱壁16は回転軸5のウォーム噛合部13に臨んで設けられる。ハウジング4内には吸熱壁16に連続して曲面壁17と吸熱面18が設けられ、それらには吸熱フィン19が形成される。ハウジング4の外面には吸熱壁16等に対応する部位に放熱フィン23が形成される。回転軸5と回路基板11との間には断熱カバー14と断熱室15が配される。ウォーム噛合部13から放散された熱は、断熱カバー14と断熱室15に阻まれ回路基板11側には伝わりにくい一方、近傍にある吸熱壁16等に速やかに吸収され、放熱フィン23から外部へと放散される。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの放熱構造に関し、特に、減速機構付きモータの放熱構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、車載用モータの多機能化に伴い、ギヤハウジング内に制御用基板を内蔵して減速機構と共にユニット化したモータが増加している。図5は、このようなモータユニットの一例であるワイパモータ装置の分解斜視図である。図5のワイパモータ装置51は、直流モータ52と、ギヤを組み合わせてなる減速装置53とから構成されている。モータ52の回転軸54側には、減速装置53を収容するハウジング55が取り付けられている。ハウジング55はモータ52のケース56と一体に形成されている。
【0003】
回転軸54にはウォームギヤ57が形成されており、ウォームホイール58aと噛み合っている。回転軸54のウォームギヤ57より先端側には、ウォームギヤ57と歯のねじれ方向を異にする図示しないウォームギヤが形成されており、ウォームホイール58bと噛み合っている。ウォームホイール58a,58bの同軸上にはそれぞれ小ギヤ59a,59bが形成されており、出力軸61に取り付けられた大ギヤ62と噛み合っている。出力軸61は、図示しないクランクアームを介してワイパ装置と接続される。
【0004】
ハウジング55にはカバー63が取り付けられる。カバー63内には、モータ52の駆動制御回路を搭載した回路基板64が収容される。回路基板64は合成樹脂にてモールドされており、水滴や樹脂等からの保護が図られている。
【0005】
【特許文献1】特開昭63−15650号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなモータユニットでは、ハウジング55内に回転軸54やギヤ57など熱伝導性の良い部品が収容されているため、モータ52で発生した熱をハウジング55内に引き込み、ハウジング内の温度が上昇し易いという問題がある。モータ52ではアーマチュアコイルやブラシ部にて熱が発生し、それが回転軸54を伝わりハウジング55内に至る。回転軸54の熱はウォーム噛合部分から輻射熱として放散され、これによりハウジング55内の温度が上昇する。
【0007】
ハウジング55内には、ウォームギヤ57等と共に回路基板64が同一室内に配置されており、回路基板64上の電子部品もこの輻射熱の影響を受ける。制御用の電子部品には熱に弱い部品も多く、ハウジング内の温度上昇に対しては温度特性の良い部品を使用するという対策を採らざるを得ず、結果として高価なシステムとなってしまうという問題があった。
【0008】
そこで、特開昭63−15650号公報のように、回路基板64を合成樹脂にてモールドして耐熱対策を施すことも行われている。しかしながら、合成樹脂は一旦温度が上昇すると放熱しにくい性質も併せ持っており、決定的な対策とは言い難い面もある。このため、根本的な解決策として、ハウジング内の熱を効率良く外部に逃がす方策が求められていた。
【0009】
また、ハウジング55内の温度が高くなると回転軸54からの放熱が抑えられ、モータ52自体の温度が上昇する。モータ温度が上昇すると、アーマチュアコイルの温度変化等により、モータ特性が低下する。従って、モータ効率改善の観点からもモータの熱を効率良く放散させることが求められていた。
【0010】
本発明の目的は、減速機構付きモータにおけるギヤハウジングの放熱性を向上させ、ギヤハウジング内の温度上昇を抑制することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の減速機構付きモータは、回転軸を有するモータと、前記回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記減速機構を収容するハウジングとを有する減速機構付きモータであって、前記ハウジング内の前記回転軸近傍に設けられ、前記回転軸から輻射される熱を吸収する吸熱手段を有することを特徴とする。
【0012】
本発明にあっては、回転軸近傍に吸熱手段を設けたので、モータで発生し回転軸を伝わりハウジング内で放散される熱を、放散源の近くで効率良く吸収することができる。従って、ハウジング内に制御回路を設けた場合、電子部品の雰囲気温度の上昇を抑えることができる。このため、使用温度範囲の低い一般的な温度特性の部品を使用することが可能となり、装置コストの削減が図られる。また、モータの熱を効率良く逃がすことができるため、モータ効率も向上する。
【0013】
前記減速機構付きモータにおいて、前記吸熱手段として、前記回転軸側方に前記ハウジングと一体に形成された吸熱壁を設けても良い。この吸熱壁により、回転軸から輻射された熱がハウジングに効率良く吸収される。なお、前記吸熱手段として、さらに、吸熱壁と連続して形成され回転軸の周方向に沿って延びる曲面壁や、曲面壁と連続して形成され、回転軸の近傍を通って延びる吸熱面などを設けても良い。
【0014】
前記減速機構付きモータにおいて、前記吸熱手段に、前記回転軸に対向して凹凸部を形成しても良い。この凹凸部により、吸熱手段の表面積が拡大し、吸熱効率が向上する。この場合、前記凹凸部として、前記ハウジング内に吸熱フィンを形成しても良く、また、前記凹凸部として、前記ハウジング内壁面に梨地面を形成しても良い。
【0015】
前記減速機構付きモータにおいて、前記減速機構に前記回転軸に形成されたウォームギヤと噛合するウォームホイールを設け、前記吸熱手段を前記ウォームギヤと前記ウォームホイールの噛合部に臨んで配設しても良い。モータで発生した熱は回転軸をウォーム噛合部分から輻射熱として放散されるため、噛合部に臨んで吸熱手段を設けることにより、効率良く輻射熱を吸収できる。
【0016】
前記減速機構付きモータにおいて、前記ハウジングの外面に凹凸形状の放熱フィンを設けても良い。ハウジング外面に放熱フィンを設けることにより、吸熱手段にて吸収された熱をハウジングから効率良く放散することができる。この場合、前記放熱フィンを、前記吸熱手段が内側に設けられた部位の外面に形成しても良い。これにより、吸収された熱が効率良く吸熱フィンに伝わり、放熱効率の向上が図られる。
【0017】
前記減速機構付きモータにおいて、前記減速機構付きモータに前記モータの制御回路をさらに設け、前記制御回路を合成樹脂製の断熱カバーを介して前記回転軸と隔離するようにしても良い。これにより、回転軸からの輻射熱が制御回路に伝わるのを防止でき、制御回路の雰囲気温度が抑制される。この場合、前記断熱カバーと前記制御回路を実装した回路基板との間に空気層を設けても良い。この空気層により、断熱カバーを伝わって回路基板側に至った熱が空気層によって阻まれて回路基板側に伝達されにくくなり、回転軸と制御回路との間の熱遮断効果が更に高められ、制御回路の雰囲気温度がさらに抑制される。
【0018】
また、減速機構付きモータにおいて、前記回転軸を、前記吸熱手段と前記断熱カバーによって規制された放熱空間内に配置するようにしても良い。これにより、回転軸は狭い空間内に囲まれ、回転軸からの輻射熱が放熱空間に臨んで設けられている吸熱手段に吸収され易くなり、吸熱効率が向上する。
【0019】
さらに、前記断熱カバーの前記回転軸側の面に、金属系の表面処理が施された表面処理部を設けても良い。これにより、表面処理部にて回転軸からの輻射熱が反射され、断熱カバーにおける反射熱の量を増加させることができる。反射熱が増加すると、それに伴って断熱カバー内を伝わる熱が減少し、断熱カバーによる熱遮蔽効果が向上する。
【0020】
一方、前記減速機構付きモータにおいて、前記ハウジングの内面又は外面の少なくとも何れか一方に、黒色系の表面処理が施された表面処理部を設けても良い。これにより、ハウジング内面の吸熱性や外面の放熱性が向上し、ハウジング内の温度上昇をより効果的に抑制することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態1であるワイパモータ装置の要部の構成を示す斜視図、図2は図1の装置を図1よりもやや下方から見た状態を示す斜視図である。図1,2のワイパモータ装置1もまた、図5のワイパモータ装置51と同様に、自動車用ワイパ装置の駆動源として使用される。
【0022】
ワイパモータ装置1は減速機構付きモータユニットとなっており、直流モータ2とギヤを組み合わせてなる減速装置3とから構成される。減速装置3はアルミダイカスト製のハウジング4内に収容され、ハウジング4は図示しないモータ2のケースと一体となっている。なお、図1,2においては、ハウジング4の一部のみが記載されている。
【0023】
モータ2の回転軸5はハウジング4内に延びており、その先端側にはウォームギヤ6が形成されている。ウォームギヤ6はウォームホイール7と噛み合っている。ウォームホイール7は、ハウジング4に回転自在に支持された出力軸8に固定されている。出力軸8は、図示しないクランクアームを介してワイパ装置と接続されている。
【0024】
なお、当該減速装置3は、ウォームギヤ6とウォームホイール7による1段減速となっているが、図5のワイパモータ装置51と同様の2段減速構造としても良い。すなわち、ウォームギヤとウォームホイールの組み合わせをもう1組設けると共に、各ウォームホイール7等の同軸上にそれぞれ小ギヤを形成し、出力軸に取り付けた大ギヤと噛み合わせる構成としても良い。
【0025】
ハウジング4内には、モータ2の駆動制御回路を搭載した回路基板11が収容される。回路基板11にはIC等の電子部品12が実装される。回路基板11は、図1,2に示すように、減速装置3のウォーム噛合部13の上方に配されるが、回路基板11とウォーム噛合部13との間には合成樹脂製の断熱カバー14が取り付けられている。また、断熱カバー14と回路基板11との間には断熱室15が形成されている。
【0026】
前述のように、ウォーム噛合部13からはモータ2で発生した熱が輻射され、その上方に回路基板11を配するとその輻射熱の影響を受ける。これに対し、本発明のワイパモータ装置1では、断熱カバー14によりウォーム噛合部13からの輻射熱が回路基板11に直接伝わらないようになっている。また、断熱カバー14を裏面側に伝わった熱も断熱室15の空気層に阻まれ、回路基板11まで到達しにくいようになっている。
【0027】
このようにウォーム噛合部13からの輻射熱は、断熱カバー14と断熱室15からなる熱遮蔽手段によって阻まれ、回路基板11は輻射熱から保護される。従って、電子部品12として、使用温度範囲の低い一般的な温度特性の部品を使用でき、システムを安く構成することが可能となる。また、回路基板11を合成樹脂にて封止しなくとも輻射熱の影響を十分に抑えることができ、電子部品12自身の放熱性も向上する。
【0028】
一方、ハウジング4にはさらに、ウォーム噛合部13から放散される熱をハウジング外に効率良く逃がす工夫が凝らされている。まず、ハウジング4内には、放熱促進手段として、回転軸5の側方近傍に吸熱壁(吸熱手段)16が形成されている。図1,2に示すように、吸熱壁16はウォーム噛合部13に臨んで、その直ぐ横にハウジング4と一体に形成される。そして、回転軸5から輻射される熱は、この吸熱壁16によって効率良く吸収される。
【0029】
吸熱壁16の下部には、回転軸5の周方向に沿って延びる曲面壁(吸熱手段)17が形成されている。曲面壁17は回転軸5の図中下方に回り込み、その後、水平方向に延び吸熱面(吸熱手段)18を形成している。すなわち、回転軸5は吸熱壁16や曲面壁17,吸熱面18によって、図中右側方と下方が取り囲まれた形となっている。このため、回転軸5から輻射される熱は、吸熱壁16,曲面壁17,吸熱面18によって効率良く吸収される。
【0030】
吸熱壁16と吸熱面18には、さらに凹凸形状の吸熱フィン19が形成されている。これにより、吸熱壁16と吸熱面18は表面積が拡大し、さらに効率良く熱吸収を行うことができる。なお、吸熱フィン19に代えて、細かな凹凸形状の梨地面(シボ)を形成しても良い。また、吸熱フィン19の延伸方向は図1,2のような回転軸5と直角方向には限られず、回転軸5に沿った方向でも良い。
【0031】
吸熱壁16の上端には、断熱カバー14が載置される台部21が形成されている。そして、台部21に取り付けられた断熱カバー14の下面14aは、吸熱壁16と同様に、回転軸5の近傍に配される。従って、回転軸5は側方と下方が吸熱壁16と吸熱面18によって囲まれた上に、その上方を断熱カバー14によって塞がれた形となる。つまり、吸熱壁16を形成しにくい回転軸5の上方は断熱カバー14により覆われ、回転軸5の周囲には狭い放熱空間22しか形成されない。従って、放熱空間22に輻射された熱は、回転軸5の上方には逃げずに吸熱壁16と吸熱面18から吸収されることになる。
【0032】
次に、ハウジング4の外面には、放熱促進手段として、凹凸形状の放熱フィン23が設けられている。放熱フィン23は、吸熱壁16や曲面壁17,吸熱面18が内側に設けられた部位の外面に形成されている。従って、吸熱壁16等によって吸収された熱は、速やかに放熱フィン23から外気へと放散される。これにより、吸熱壁16等における吸熱効率も向上し、ハウジング4内に熱がこもるのをさらに効果的に防止できる。
【0033】
このように、ワイパモータ装置1では、熱遮蔽手段と吸熱手段及び放熱促進手段により、回転軸5からの輻射熱が回路基板11に伝わるのを防止すると共に、ハウジング4内の熱を速やかにハウジング外へと排出し、ハウジング4内の温度上昇を抑制している。従って、電子部品12の雰囲気温度の上昇が抑えられ、使用温度範囲の低い一般的な温度特性の部品を使用することが可能となり、装置コストの削減が図られる。また、モータ2の熱を効率良く逃がすことができるため、モータ効率も向上する。
【0034】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2であるワイパモータ装置について説明する。図3は、その要部の構成を示す斜視図である。なお、以下の実施の形態では、実施の形態1と同様の部分、部材には同一の符号を使用し、その説明は省略する。
【0035】
図3のワイパモータ装置31では、断熱カバー14の回転軸側の面(下面14a)に金属系の表面処理が施されている。それ以外の基本構成は、実施の形態1のワイパモータ装置1と同様である。断熱カバー14の下面14aには、アルミ蒸着による表面処理部32が形成されている。表面処理部32は、回転軸5から回路基板11側に向かって輻射された熱を反射する。反射された熱は吸熱壁16等にて吸収される。
【0036】
断熱カバー14では、表面処理部32がない場合でも下面14aにて輻射熱が反射されるが、鏡面状の表面処理部32を設けることにより反射熱の量を増加させることができる。反射熱が増加すると、それに伴って断熱カバー14内を伝わって回路基板11側に至る熱が減少する。従って、断熱カバー14による熱遮蔽効果が向上し、電子部品12の雰囲気温度がさらに抑えられる。
【0037】
なお、金属系の表面処理としては、アルミ蒸着以外にも、クロムメッキ等のメッキ処理や、金属色塗料の塗布、金属テープの貼付など種々の処理を採用し得る。また、金属系表面処理を断熱カバー14の脚部14bにも施し、表面処理部32とハウジング4とを接触させても良い。これにより、表面処理部32内に蓄積された熱が速やかにハウジング4に放熱され、断熱カバー14に伝わる熱をより低減させ熱遮蔽効果をより向上させることが可能となる。
【0038】
(実施の形態3)
さらに、本発明の実施の形態3であるワイパモータ装置について説明する。図4は、その要部の構成を示す斜視図である。図4のワイパモータ装置35では、ハウジング4の内外に黒色系の表面処理が施されている。それ以外の基本構成は、実施の形態1のワイパモータ装置1と同様である。ハウジング4内では、吸熱壁16や曲面壁17,吸熱面18の表面に、黒アルマイト処理が施された表面処理部36が設けられている。また、ハウジング4外では、放熱フィン23の表面に、黒アルマイト処理が施された表面処理部37が設けられている。
【0039】
ハウジング4は、ダイカスト面のままよりも表面を黒色にアルマイト処理した方が吸熱・放熱性が向上する。従って、表面処理部36,37を設けることにより、吸熱壁16等の吸熱効率や放熱フィン23の放熱効率が向上する。このため、ハウジング4内の温度上昇をより効果的に抑制することができ、更なる電子部品12の雰囲気温度の抑制やモータ効率の向上を図ることが可能となる。
【0040】
なお、黒色系の表面処理としては、黒アルマイト処理以外にも、黒色系塗料の塗布や、黒色系金属テープの貼付なども可能である。また、黒色系には、全ての入射光を吸収し反射の全くない完全黒体の黒色のみならず、濃紫色や濃褐色,鈍色等の濃色も含まれる。
【0041】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態では、本発明をワイパモータ装置に適用した場合について説明したが、これに限らず、パワーウインドなどの他の車両電装品や、家電製品等に用いることも可能である。
【0042】
【発明の効果】
本発明の減速機構付きモータによれば、回転軸近傍に吸熱手段を設けたので、モータで発生し回転軸を伝わりハウジング内で放散される熱を、放散源の近くで効率良く吸収することができる。従って、ハウジング内に制御回路が設けられている場合であっても、電子部品の雰囲気温度の上昇が抑えられる。このため、使用温度範囲の低い一般的な温度特性の部品を使用することが可能となり、装置コストの削減が図られる。また、モータの熱を効率良く逃がすことができるため、モータ効率を向上させることも可能となる。
【0043】
また、吸熱手段に吸熱フィンや梨地面などの凹凸部を形成することにより、吸熱手段の表面積が拡大し、吸熱効率を向上させることが可能となる。さらに、吸熱手段をウォーム噛合部に臨んで配設することにより、輻射熱の主たる放散源であるウォーム噛合部分から熱を吸収することができ、吸熱効率を向上させることが可能となる。加えて、ハウジングの外面に凹凸形状の放熱フィンを設けることにより、放熱面積が拡大し、放熱効率を向上させることが可能となる。この場合、放熱フィンをハウジング内の吸熱手段に対応して形成することにより、吸収された熱が効率良く吸熱フィンに伝わり、放熱効率の向上が図ることが可能となる。
【0044】
一方、モータの制御回路を合成樹脂製の断熱カバーを介して回転軸と隔離することにより、回転軸からの輻射熱が制御回路に伝わるのを防止でき、制御回路の雰囲気温度が抑制される。また、断熱カバーと制御回路を実装した回路基板との間に空気層を設けることにより、回転軸と制御回路との間の熱遮断効果を更に高めることが可能となる。
【0045】
さらに、吸熱手段と断熱カバーによって規制された放熱空間内に回転軸を配置することにより、回転軸が狭い空間内に囲まれ、回転軸からの輻射熱が放熱空間に臨んで設けられている吸熱手段に吸収され易くなり、吸熱効率を向上させることが可能となる。
【0046】
加えて、断熱カバーの回転軸側の面に金属系の表面処理が施された表面処理部を設けることにより、表面処理部にて回転軸からの輻射熱が反射され、断熱カバーによる熱遮蔽効果を向上させることが可能となる。
【0047】
また、ハウジングの内面又は外面の少なくとも何れか一方に、黒色系の表面処理が施された表面処理部を設けることにより、ハウジング内面の吸熱性や外面の放熱性が向上し、ハウジング内の温度上昇をより効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1であるワイパモータ装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図2】図1のワイパモータ装置を図1よりもやや下方から見た状態を示す斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態2であるワイパモータ装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態3であるワイパモータ装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図5】従来のワイパモータ装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
1 ワイパモータ装置
2 モータ
3 減速装置
4 ハウジング
5 回転軸
6 ウォームギヤ
7 ウォームホイール
8 出力軸
11 回路基板
12 電子部品
13 ウォーム噛合部
14 断熱カバー
14a 下面
14b 脚部
15 断熱室
16 吸熱壁
17 曲面壁
18 吸熱面
19 吸熱フィン
21 台部
22 放熱空間
23 放熱フィン
31 ワイパモータ装置
32 表面処理部
35 ワイパモータ装置
36 表面処理部
37 表面処理部
51 ワイパモータ装置
52 モータ
52 直流モータ
53 減速装置
54 回転軸
55 ハウジング
56 ケース
57 ウォームギヤ
58a,58b ウォームホイール
59a,59b 小ギヤ
61 出力軸
62 大ギヤ
63 カバー
64 回路基板

Claims (13)

  1. 回転軸を有するモータと、前記回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記減速機構を収容するハウジングとを有する減速機構付きモータであって、
    前記ハウジング内の前記回転軸近傍に設けられ、前記回転軸から輻射される熱を吸収する吸熱手段を有することを特徴とする減速機構付きモータ。
  2. 請求項1記載の減速機構付きモータにおいて、前記吸熱手段は、前記回転軸側方に前記ハウジングと一体に形成された吸熱壁を有することを特徴とする減速機構付きモータ。
  3. 請求項1又は2記載の減速機構付きモータにおいて、前記吸熱手段は、前記回転軸に対向して形成された凹凸部を有することを特徴とする減速機構付きモータ。
  4. 請求項3記載の減速機構付きモータにおいて、前記凹凸部は、前記ハウジング内に形成された吸熱フィンであることを特徴とする減速機構付きモータ。
  5. 請求項3記載の減速機構付きモータにおいて、前記凹凸部は、前記ハウジング内壁面に形成された梨地面であることを特徴とする減速機構付きモータ。
  6. 請求項1〜5の何れか1項に記載の減速機構付きモータにおいて、前記減速機構は前記回転軸に形成されたウォームギヤと噛合するウォームホイールを有し、前記吸熱手段は前記ウォームギヤと前記ウォームホイールの噛合部に臨んで設けられることを特徴とする減速機構付きモータ。
  7. 請求項1〜6の何れか1項に記載の減速機構付きモータにおいて、前記ハウジングの外面に凹凸形状の放熱フィンを設けることを特徴とする減速機構付きモータ。
  8. 請求項7記載の減速機構付きモータにおいて、前記放熱フィンは、前記吸熱手段が内側に設けられた部位の外面に形成されることを特徴とする減速機構付きモータ。
  9. 請求項1〜8の何れか1項に記載の減速機構付きモータにおいて、前記減速機構付きモータはさらに前記モータの制御回路を有し、前記制御回路は、合成樹脂製の断熱カバーを介して前記回転軸と隔離されることを特徴とする減速機構付きモータ。
  10. 請求項9記載の減速機構付きモータにおいて、前記断熱カバーと前記制御回路を実装した回路基板との間に空気層を設けたことを特徴とする減速機構付きモータ。
  11. 請求項9記載の減速機構付きモータにおいて、前記回転軸は、前記吸熱手段と前記断熱カバーによって規制された放熱空間内に配置されることを特徴とする減速機構付きモータ。
  12. 請求項9〜11の何れか1項に記載の減速機構付きモータにおいて、前記断熱カバーの前記回転軸側の面に、金属系の表面処理が施された表面処理部を設けることを特徴とする減速機構付きモータ。
  13. 請求項1〜12の何れか1項に記載の減速機構付きモータにおいて、前記ハウジングの内面又は外面の少なくとも何れか一方に、黒色系の表面処理が施された表面処理部を設けることを特徴とする減速機構付きモータ。
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