JP2005176420A - 減速機構付き電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数や組付け工数を削減して、減速機構付き電動モータのコストを低減させることである。
【解決手段】 減速機構付き電動モータ１７はモータ本体とモータ本体の回転軸の回転を減速して出力する減速機構とを有している。減速機構は導体により形成されるケース体２４の内部に収容されており、このケース体２４の内部にはさらにモータ本体の作動を制御する制御基板が収容されている。ケース体２４の開口部は不導体により形成されたカバー３２で閉塞されており、このカバー３２には制御基板の熱を放出するヒートシンク３５が設けられている。カバー３２はクリップ３３によりケース体２４に固定されており、また、ヒートシンク３５とケース体２４はクリップ３３により電気的に接続されてノイズ遮蔽効果が向上されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、回転軸を備えたモータ本体と回転軸の回転を減速して出力する減速機構とを有する減速機構付き電動モータに関し、特に、減速機構を収容するケース体の内部にモータ本体の作動を制御する制御基板が収容されるものに関する。

車両に設けられるワイパ装置やパワーウインド装置、サンルーフ装置等の駆動源としては、通常、車両に搭載されたバッテリなどの電源により作動する電動モータが用いられている。これらの装置に電動モータを適応させるためには、モータの回転を所要の回転数にまで減速することが必要となる。そのため、このような電動モータは、たとえば特許文献１に示されるように、歯車式の減速機構が取り付けられて減速機構付き電動モータとして１つのユニットとされている。

減速機構は、通常、モータ本体のヨークに固定されるケース体に収容されており、このケース体の開口部はカバーにより閉塞されるようになっている。また、ケース体の内部にモータ本体の作動を制御する制御基板を収容したものが知られており、この場合、カバーにはアルミ等の導体により形成されるヒートシンクが設けられて制御基板に搭載されるＦＥＴ等が発生する熱を外部に積極的に放出するようになっている。

このような減速機構付き電動モータでは、外部からのノイズが制御基板に達すると、制御基板が誤作動を生じる恐れがある。また、モータ本体にブラシ付き電動モータが用いられた場合等には、ブラシと整流子との摺接により発生するノイズが外部に漏れて他の電子機器等に誤作動を生じさせる恐れがある。そのため、従来の減速機構付き電動モータでは、モータ本体のヨークをケース体に電気的に接続することによりヨークとケース体のインピーダンスを低下させ、ヨークやケース体によるノイズ遮蔽効果を向上させるようにしている。

一方、カバーは樹脂で形成される場合が多く、この場合、カバーによるノイズ遮蔽効果はあまり期待できない。そこで、従来の減速機構付き電動モータでは、カバー側からのノイズを防止するために、カバーに設けられるヒートシンクをケース体に電気的に接続して、ヒートシンクによりカバー側のノイズを遮蔽するようにしている。これにより、ヨークやケース体、ヒートシンクにより所謂シールドルームが形成され、制御基板はこれらによりノイズから保護されるようになっている。
特開２００３−８８０３８号公報

しかしながら、前述の減速機構付き電動モータでは、カバーは不導体である樹脂により形成されており、ヒートシンクは直接ケース体には接触していないので、ケース体とヒートシンクとの間に接続構造を設けてヒートシンクをケース体に電気的に接続する必要がある。たとえば、ケース体にヒートシンク側に向けて突出する凸部を設けるとともにヒートシンクに導電性の板ばねを組付け、カバーをケース体に取り付けたときに板ばねが凸部に係合してケース体とヒートシンクを接続させるなどの構造が必要となる。

そのため、この減速機構付き電動モータの部品点数が増加し、また、その組付けも複雑となり、この減速機構付き電動モータのコストを高めていた。

本発明の目的は、部品点数や組付け工数を削減して、減速機構付き電動モータのコストを低減させることにある。

本発明の減速機構付き電動モータは、回転軸を備えたモータ本体と前記回転軸の回転を減速して出力する減速機構とを有する減速機構付き電動モータであって、導体により形成され、前記減速機構を収容するケース体と、不導体により形成され、前記ケース体を閉塞するカバーと、前記ケース体の内部に収容され、前記モータ本体の作動を制御する制御基板と、前記カバーに設けられ、導体により形成されて前記制御基板の熱を外部に放出するヒートシンクと、導体により形成され、前記カバーを前記ケース体に固定するとともに前記ケース体と前記ヒートシンクとを電気的に接続する固定部材とを有することを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記ケース体と前記カバーとに係合して前記カバーを前記ケース体に固定するクリップ部と、前記クリップ部から突出して前記ヒートシンクに接触する接触部とを前記固定部材に設けたことを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記接触部を前記ヒートシンクに設けられた圧入部に圧入して固定することを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、圧入方向に向けて相互の間隔を狭める方向に傾斜するとともに前記圧入部に圧入されたときに弾性変形する一対の傾斜部を前記接触部に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、カバーに設けられるヒートシンクとケース体とはカバーをケース体に固定する固定部材により電気的に接続されるので、別途接続構造を設ける必要がない。したがって、この減速機構付き電動モータの部品点数や組付け工数を削減して、この減速機構付き電動モータのコストを低減させることができる。

また、本発明によれば、カバーに設けられるヒートシンクとケース体とは固定部材により電気的に接続されるので、ケース体やヒートシンクによるノイズ遮蔽効果が高められる。したがって、ケース体に収容される制御基板がノイズの影響を受けて誤作動することを防止して、この減速機構付き電動モータの作動の確実性を向上させることができる。

さらに、本発明によれば、固定部材に設けられた接触部はヒートシンクに設けられた圧入部に圧入されるので、接触部はヒートシンクに確実に固定される。したがって、振動等による接触部の離脱を防止して、この減速機構付き電動モータの作動を確実にすることができる。

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は本発明の一実施の形態である減速機構付き電動モータが用いられたワイパ装置の概略を示す説明図であり、図１に示す車両１１にはフロントガラス１２に付着した雨や前車の飛沫等を拭き取って運転者の視界を確保するためにワイパ装置１３が設けられている。

ワイパ装置１３は車両１１に回転自在に支持された２つのワイパ軸１４ａ，１４ｂを有しており、ワイパ軸１４ａには運転席側つまりＤＲ側のワイパアーム１５ａが固定され、ワイパ軸１４ｂには助手席側つまりＡＳ側のワイパアーム１５ｂが固定されている。また、ＤＲ側のワイパアーム１５ａの先端部には運転席側つまりＤＲ側のワイパブレード１６ａが装着され、ＡＳ側のワイパアーム１５ｂの先端部には助手席側つまりＡＳ側のワイパブレード１６ｂが装着されており、それぞれのワイパブレード１６ａ，１６ｂはワイパアーム１５ａ，１５ｂに内装された図示しないスプリングにより押え力が加えられてフロントガラス１２に弾圧的に接触するようになっている。

各ワイパ軸１４ａ，１４ｂを駆動するために、このワイパ装置１３にはワイパモータとも呼ばれる減速機構付き電動モータ１７が設けられている。減速機構付き電動モータ１７はリンク機構１８を介して各ワイパ軸１４ａ，１４ｂに接続されており、リンク機構１８のクランクアーム１８ａを回転駆動することによりワイパ軸１４ａ，１４ｂを所定の角度範囲で揺動するようになっている。そして、ワイパ軸１４ａ，１４ｂが揺動することによりワイパブレード１６ａ，１６ｂがフロントガラス１２上の上反転位置と下反転位置との間の払拭範囲１２ａ，１２ｂを揺動して、フロントガラス１２が払拭されるようになっている。

図２は図１に示す減速機構付き電動モータの詳細を示す斜視図であり、図３は図２に示す減速機構付き電動モータのａ−ａ線に沿う一部切り欠き断面図である。図２に示すように、減速機構付き電動モータ１７はモータ本体２１と減速機２２とを有している。減速機２２はモータ本体２１に固定されて１つのユニットとされている。

モータ本体２１は所謂ブラシ付き電動モータとなっており、図３に示すように、鋼板等の導体をプレス加工することにより底付き円筒状に形成されるヨーク２１ａとヨーク２１ａから突出する回転軸２１ｂとを備えている。そして、車両１１に搭載される図示しないバッテリ（電源）からの直流電流により作動して、回転軸２１ｂを回転させるようになっている。

なお、図示する場合にはモータ本体２１はブラシ付き電動モータとなっているが、これに限らず、ブラシレス直流モータなど他の形式の電動モータを用いてもよい。

一方、減速機２２は締結部材２３によりヨーク２１ａに固定されるケース体２４を有している。このケース体２４は導体であるアルミニウム合金を鋳造することによりバスタブ状に形成されており、図３に示すように、その内部に減速機構２５を収容するようになっている。図示する場合には、減速機構２５としてウォーム２６とウォーム２６に噛み合うウォームホイル２７とを有するウォームギヤ機構が用いられている。ウォーム２６はケース体２４の内部に突出する回転軸２１ｂの外周に一体的に形成されており、回転軸２１ｂとともに回転するようになっている。また、ウォームホイル２７はケース体２４に形成されたボス部２４ａに回転自在に支持される出力軸３１の基端部に固定されており、この出力軸３１とともにケース体２４の内部で回転自在となっている。これにより、回転軸２１ｂが回転すると、その回転は減速機構２５により所定の回転数にまで減速されて出力軸３１から出力される。

出力軸３１の先端部はケース体２４から外部に突出しており、その先端部には前述のクランクアーム１８ａが固定されるようになっている。したがって、モータ本体２１が作動すると、その回転が減速機構２５と出力軸３１を介してクランクアーム１８ａに伝達されてワイパ軸１４ａ，１４ｂが揺動される。

ケース体２４の開口部にはカバー３２が取り付けられており、ケース体２４の開口部はこのカバー３２により閉塞されるようになっている。カバー３２は不導体である樹脂により蓋状に形成されており、その樹脂部分においてケース体２４の開口部外縁に接触するようになっている。そして、図２に示すように、カバー３２はケース体２４の開口部に取り付けられた後に、クリップ３３，３４によりケース体２４に固定されるようになっている。

また、カバー３２には複数のフィン３５ａを備えた導電部としてのヒートシンク３５が設けられており、カバー３２外面部分のケース体２４の開口部と略平行となる略半分はヒートシンク３５により占められている。この場合、ヒートシンク３５は導体であるアルミニウム合金により形成されており、インサート成形によりカバー３２と一体化されている。また、ヒートシンク３５の外面はカバー３２の裏側と表側とに露出しており、その外縁はカバー３２の樹脂部分と接している。

カバー３２の裏面にはヒートシンク３５と対向するように給電部としての制御基板４１が固定されている。この制御基板４１は基板４１ａ上にＣＰＵやメモリ、ＦＥＴ等の複数の電子部品４１ｂが搭載された所謂マイクロコンピュータとしての機能を有するものとなっており、図３に示すように、カバー３２がケース体２４に固定されたときにケース体２４の内部に収容されるようになっている。

ケース体２４の内部にはモータ本体２１への給電を行う図示しないブラシ装置が収容されており、制御基板４１は図示しない給電線によりブラシ装置に電気的に接続されている。また、制御基板４１は図示しない給電線によりカバー３２に設けられたカプラ３２ａを介して図示しないワイパスイッチや車載されたバッテリ（電源）に接続されている。

そして、制御基板４１はワイパスイッチからの指令信号に応じてブラシ装置に直流電流を供給してモータ本体２１の作動制御つまりモータ本体２１への給電の制御を行うようになっている。

また、ヒートシンク３５には制御基板４１に向けて突出する接続部３５ｂが一体的に設けられ、制御基板４１の図示しないグランド線の一部は接続部３５ｂに対向する図示しないスルーホールの周囲に設けられており、制御基板４１はスルーホールに挿通されるねじ部材４２により接続部３５ｂに固定されている。これにより、接続部３５ｂとグランド線つまりヒートシンク３５と制御基板４１とが電気的に接続されるようになっている。

さらに、制御基板４１を構成するＦＥＴ等の電子部品４１ｂはヒートシンク３５の裏面にねじ止め等により固定されており、これらの電子部品４１ｂが発生する熱はヒートシンク３５により外部に放出されるようになっている。なお、符号４３は減速機構２５と制御基板４１とを隔離するための隔離板である。

図４は図２に示すクリップの詳細を示す斜視図であり、図５は図４に示すクリップによるケース体とカバーとの固定状態を示す断面図である。

前述のように、カバー３２はクリップ３３，３４によりケース体２４に固定されているが、一方のクリップ３３はカバー３２をケース体２４に固定するとともにヒートシンク３５をケース体２４に電気的に接続する機能をも有している。以下に、クリップ３３の詳細について説明する。

図４に示すように、固定手段としてのクリップ３３は導体である鋼板により形成されており、カバー３２をケース体２４に固定する機能を有するクリップ部４４と、クリップ部４４から突出してヒートシンク３５に接触する接触部４５とを有している。

クリップ部４４は平板状に形成された基部４６と基部４６の両側に設けられる一対の断面Ｓ字状の弾性変形部４７，４８とを有しており、これらの弾性変形部４７，４８にはそれぞれ係合孔４７ａ，４８ａが設けられている。また、一方つまりカバー３２の側となる弾性変形部４７には幅方向に延びる一対の係合爪５１ａ，５１ｂが設けられている。

このクリップ部４４をカバー３２に係合させる際には、図２に示すように、まず、係合爪５１ａ，５１ｂをカバー３２に設けられた引っかけ部５２ａ，５２ｂに引っかける。このとき、図５に示すように、弾性変形部４７の係合孔４７ａはカバー３２に設けられたカバー側係合突起５３に係合される。次いで、弾性変形部４８をケース体２４に設けられたケース側係合突起５４に向けて押し付けて、両方の弾性変形部４７，４８を互いに離れる方向に弾性変形させながら、弾性変形部４８の係合孔４８ａをケース側係合突起５４に係合させる。これにより、クリップ部４４は、各弾性変形部４７，４８が互いに離れる方向に弾性変形した状態で各係合孔４７ａ，４８ａにおいて各係合突起５３，５４に係合する。したがって、各弾性変形部４７，４８の弾性力により各係合突起５３，５４は互いに近づく方向に付勢され、これにより、ケース体２４とカバー３２とはクリップ部４４により固定される。このとき、クリップ部４４は弾性変形部４８においてケース体２４に接触しており、クリップ３３はケース体２４に対して電気的に接続された状態となっている。

一方、接触部４５は一方つまりカバー３２の側の弾性変形部４７からカバー３２の側に突出して延びるとともにカバー３２に沿って折り曲げられてヒートシンク３５の外面にまで達するようになっており、その先端部４５ａにおいてヒートシンク３５に接触するようになっている。

接触部４５の先端部４５ａには一対の傾斜部５５ａ，５５ｂが設けられており、これらの傾斜部５５ａ，５５ｂはヒートシンク３５に設けられた圧入部５６に圧入されて固定されるようになっている。

図６（ａ），（ｂ）はそれぞれ図４に示す傾斜部を圧入部に固定する過程を示す断面図であり、この場合、圧入部５６はヒートシンク３５上に一体に設けられた所定の間隔を空けて対向する一対の壁部５６ａ，５６ｂからなっている。これに対して、接触部４５に設けられる傾斜部５５ａ，５５ｂはヒートシンク３５の外面に対してヒートシンク３５の側に向けて徐々に相互の間隔を狭める方向に傾斜するとともに、図６（ａ）に示すように、圧入前における傾斜部５５ａ，５５ｂの最大の間隔Ｗ１が壁部５６ａ，５６ｂの間隔Ｗ２より大きく設定されている。そして、図６（ｂ）に示すように、接触部４５はこれらの傾斜部５５ａ，５５ｂがそれぞれ壁部５６ａ，５６ｂに接触するように、ヒートシンク３５の外面に垂直な方向から圧入部５６に圧入されてヒートシンク３５に固定されるようになっている。

また、各傾斜部５５ａ，５５ｂはそれぞれ圧入部５６に圧入されたときには互いの間隔を狭める方向に弾性変形することになり、この弾性変形による弾性力で壁部５６ａ，５６ｂに強く接することになる。したがって、接触部４５の先端部４５ａは圧入部５６に確実に固定されることになり、振動等により圧入部５６から容易に離脱することがない。

接触部４５が圧入部５６に固定されると、ヒートシンク３５は接触部４５とクリップ部４４を介してケース体２４に電気的に接続されることになる。つまり、ヒートシンク３５はカバー３２をケース体２４に固定するクリップ３３によりケース体２４と電気的に接続されることになる。そして、ヒートシンク３５がケース体２４に電気的に接続されると、ケース体２４とヒートシンク３５のインピーダンスは低下されることになり、これによりケース体２４やヒートシンク３５によるノイズ遮蔽効果が高められることになる。つまり、ケース体２４とヒートシンク３５は所謂シールドルームを形成することになり、ケース体２４の内部に収容されてケース体２４とヒートシンク３５により囲まれる制御基板４１に対する外部からのノイズを遮蔽することができる。

このように、この減速機構付き電動モータ１７では、ケース体２４とヒートシンク３５とをクリップ３３により電気的に接続するようにしたので、ケース体２４やヒートシンク３５によるノイズの遮蔽効果を高めることができる。したがって、ケース体２４の内部に収容される制御基板４１をノイズから保護することができ、制御基板４１の誤作動を低減させて減速機構付き電動モータ１７の作動を確実に行わせることができる。

また、この減速機構付き電動モータ１７では、ケース体２４とヒートシンク３５とは、カバー３２をケース体２４に固定するクリップ３３により電気的に接続されるので、別途ケース体２４とヒートシンク３５とを接続するための接続構造を設ける必要がない。したがって、部品点数や組付け工数が削減されて、この減速機構付き電動モータ１７のコストを低減することができる。

さらに、この減速機構付き電動モータ１７では、クリップ３３に設けられた接触部４５はヒートシンク３５に設けられた圧入部５６に圧入されて固定されるので、接触部４５をヒートシンク３５に確実に固定することができる。また、接触部４５には圧入方向に対して徐々に幅を狭める一対の傾斜部５５ａ，５５ｂが設けられており、これらの傾斜部５５ａ，５５ｂが弾性変形した状態で圧入部５６に圧入されるので、接触部４５をさらに確実にヒートシンク３５に接続することができる。したがって、たとえば車両１１の振動等が加えられた場合であっても、この振動により接触部４５が圧入部５６から離脱することを防止して、この減速機構付き電動モータ１７の作動を確実にすることができる。

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いうまでもない。たとえば、前記実施の形態においては、固定部材はクリップ３３とされているが、これに限らず、カバー３２をケース体２４に固定するとともにケース体２４とヒートシンク３５とを電気的に接続することができるものであれば、他の部材としてもよい。

また、前記実施の形態においては、減速機構２５としてウォームギヤ機構が用いられているが、これに限らず、複数の平歯車からなる減速歯車列や遊星歯車機構を用いたものなど、他の形式の減速機構を用いるようにしてもよい。

さらに、前記実施の形態においては、ケース体２４とヒートシンク３５とによりシールドルームを形成しているが、これに限らず、たとえば、ヨーク２１ａをケース体２４に電気的に接続してヨーク２１ａによるノイズ遮蔽効果をも高めるようにしてもよい。また、ケース体２４、ヨーク２１ａ、ヒートシンク３５のいずれかを車両１１に接地して、これらのノイズ遮蔽効果をさらに向上させるようにしてもよい。

さらに、前記実施の形態においては、ケース体２４の内部に収容される給電部として制御基板４１とブラシ装置とが設けられているが、これに限らず、いずれか一方のみが設けられていてもよい。

本発明の一実施の形態である減速機構付き電動モータが用いられたワイパ装置の概略を示す説明図である。 図１に示す減速機構付き電動モータの詳細を示す斜視図である。 図２に示す減速機構付き電動モータのａ−ａ線に沿う一部切り欠き断面図である。 図２に示すクリップの詳細を示す斜視図である。 図４に示すクリップによるケース体とカバーとの固定状態を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ図４に示す傾斜部を圧入部に固定する過程を示す断面図である。

符号の説明

１１ 車両
１２ フロントガラス
１２ａ，１２ｂ 払拭範囲
１３ ワイパ装置
１４ａ，１４ｂ ワイパ軸
１５ａ ＤＲ側のワイパアーム
１５ｂ ＡＳ側のワイパアーム
１６ａ ＤＲ側のワイパブレード
１６ｂ ＡＳ側のワイパブレード
１７ 減速機構付き電動モータ
１８ リンク機構
１８ａ クランクアーム
２１ モータ本体
２１ａ ヨーク
２１ｂ 回転軸
２２ 減速機
２３ 締結部材
２４ ケース体
２４ａ ボス部
２５ 減速機構
２６ ウォーム
２７ ウォームホイル
３１ 出力軸
３２ カバー
３２ａ カプラ
３３ クリップ（固定部材）
３４ クリップ
３５ ヒートシンク（導電部）
３５ａ フィン
３５ｂ 接続部
４１ 制御基板（給電部）
４１ａ 基板
４１ｂ 電子部品
４２ ねじ部材
４３ 隔離板
４４ クリップ部
４５ 接触部
４５ａ 先端部
４６ 基部
４７，４８ 弾性変形部
４７ａ，４８ａ 係合孔
５１ａ，５１ｂ 係合爪
５２ａ，５２ｂ 引っかけ部
５３ カバー側係合突起
５４ ケース側係合突起
５５ａ，５５ｂ 傾斜部
５６ 圧入部
５６ａ，５６ｂ 壁部
Ｗ１，Ｗ２ 間隔

Claims (6)

1. 回転軸を備えたモータ本体と前記回転軸の回転を減速して出力する減速機構とを有する減速機構付き電動モータであって、
   導体により形成され、前記減速機構を収容するケース体と、
   不導体により形成され、前記ケース体を閉塞するカバーと、
   前記ケース体の内部に収容され、前記モータ本体への給電を制御する給電部と、
   導体により形成され、前記カバーに設けられる導電部と、
   前記給電部と前記導電部とを電気的に接続する接続部と、
   導体により形成され、前記カバーを前記ケース体に固定するとともに前記ケース体と前記導電部とを電気的に接続する固定部材とを有することを特徴とする減速機構付き電動モータ。
2. 請求項１記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記給電部は前記モータ本体への給電を行うブラシ装置からなることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
3. 請求項１または２記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記給電部は前記電動モータ本体の作動を制御する制御基板からなることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記導電部は前記給電部の熱を外部に放出するヒートシンクからなることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記ケース体と前記カバーとに係合して前記カバーを前記ケース体に固定するクリップ部と、前記クリップ部から突出して前記導電部に接触する接触部とを前記固定部材に設けたことを特徴とする減速機構付き電動モータ。
6. 請求項５記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記接触部を前記導電部に設けられた圧入部に圧入して固定することを特徴とする減速機構付き電動モータ。
   
   

Images