JP2007302038A - ワイパモータおよびワイパ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウインドウガラス3を往復払拭するためのワイパモータ90において、出力軸12と、モータ本体92の回転軸110に連結されモータ本体92の回転出力を伝達する揺動機構94と、の間には、外力によって出力軸12回りに所定値以上の解除トルクが掛かったときに、揺動機構94に対して出力軸12を空転させて、モータ本体92側への外力の伝達を遮断する遮断状態に変位可能なクラッチ装置10が設けられ、クラッチ装置10は、解除トルク値が、往復払拭動作時にワイパブレード202に掛かる最大払拭負荷に相当する外力が出力軸12に作用したときの最大払拭負荷トルク値よりも大きな値に設定された。
【選択図】図3
Description
また、本発明では、クラッチ機構の頻繁な作動を防止することができる範囲において、解除トルクを小さな値にすることが可能である。これにより、本発明では、ワイパモータ内の伝達機構やモータ本体の強度を低く設定することが可能となり、ワイパモータの小型軽量化を図ることができる。
このように本発明では、解除トルク値がモータ破損トルク値よりも小さな値に設定されるので、外力によってワイパモータの内部機構が破損してしまうことを確実に防止することができる。
このように本発明では、クラッチ機構を作動させるための最小トルク値を、モータ本体の最大出力時に出力軸を拘束するのに必要な出力軸回りのトルク値よりも大きな値に設定することで、出力軸が拘束されているときに、モータ本体が最大出力で駆動してもクラッチ機構は作動せず、特別な外力が作用したときにのみクラッチ機構が作動し、頻繁にクラッチ切れが生じるのを防止することができる。
図1〜図15は本発明の一実施形態に係るものであり、図1はワイパ装置の説明図、図2はワイパモータの斜視図、図3はワイパモータの一部を透視した斜視図、図4はワイパモータの分解斜視図、図5,図7はワイパモータの平断面図、図6は図5の5−5線に沿ったワイパモータの断面図、図8は図7の7−7線に沿ったワイパモータの断面図、図9はワイパモータのクラッチ結合状態における主要部分の説明図である。図10,図11はクラッチ装置の分解斜視図、図12はクラッチ装置の係合状態を示す説明図、図13はワイパ装置においてワイパモータの出力軸に作用する払拭負荷トルクの時間変動を示すグラフ、図14は図8に対応するクラッチ解除状態におけるワイパモータの断面図、図15は図9に対応するクラッチ解除状態における主要部分の説明図である。また、図16は本発明の他の実施形態に係るワイパモータの平断面図、図17は図16のワイパモータのクラッチ装置の分解斜視図である。
ワイパモータ90は、車両ボディ1に形成された通孔2から出力軸12を外部へ突出させた状態で車両ボディ1内に配設されている。
本例では、ワイパ200は、ワイパアーム201と、ワイパブレード202を有している。ワイパアーム201は、その基端部が出力軸12に固定されており、また、その先端部にはワイパブレード202が回動可能に取付けられている。
本例のクラッチ装置10は、出力軸12を有して構成されており、後述するように、出力軸12に作用する外力によって出力軸12回りに所定値以上の解除トルクが掛かったときに、揺動機構94に対して出力軸12を空転させて、モータ本体92側への外力の伝達を遮断する遮断状態に変位可能となっている。
アーマチャ108は、その回転軸110が軸受102,106によって回転自在に支承された状態でヨークハウジング98内に収容されている。また、ヨークハウジング98の内周壁には、アーマチャ108に対向するようにマグネット112が固着されている。
揺動機構94は、ウォームギヤ122と、樹脂製のウォームホイール128と、セクタギヤ132と、保持レバー138等を備えて構成されている。ウォームギヤ122とウォームホイール128は減速機構を構成し、さらにウォームホイール128,セクタギヤ132,保持レバー138は、揺動機構を構成する。
ハウジング96には、ウォームギヤ122(回転軸110)の軸線と略垂直であって、出力軸12の軸線と略平行に、回転軸130が設けられている。ウォームホイール128は、ウォームギヤ122と噛合した状態で、回転軸130に回動可能に取付けられている。
また、セクタギヤ132の他端側裏面には支軸140が突設されており、セクタギヤ132には、この支軸140を略中心として扇型状に歯部136が形成されている。この歯部136は、後述するクラッチ装置10の入力ディスク28と噛合している。
なお、本例のように出力軸12にワイパ200を直接的に連結する場合に限らず、リンクやロッド等を介して間接的に連結する構成としても良い。
出力軸12の径方向に大径とされた大径部としての係合ベース20は、支持孔22に出力軸12が挿入され、出力軸12に対して同軸的に固着されている。これにより、係合ベース20は、出力軸12に対して軸線方向に移動不能な状態で、出力軸12と一体回転するようになっている。
このように、係合ベース20の回動範囲がストッパ突起142によって規制されており、これによりワイパ200の揺動範囲も所定角度範囲に規制されている。
クラッチディスク38は、軸孔40に出力軸12(相対回転規制部14)が挿入され、出力軸12に対して軸線回りに回転不能で常に出力軸12と一体的に回転すると共に、出力軸12の軸線方向に沿って移動可能となっている。
本例では、係合凹部42は、クラッチディスク38に対して同心状に形成されると共に、クラッチディスク38の周方向に沿って互いに等間隔にならないように(周方向に沿って隣接する間隔がそれぞれ異なるように)形成されている。
係合凹部42は、開口側(裏面側)が周方向に拡開するように断面略台形状に形成されている。したがって、係合凹部42の側壁53は、所定角度傾斜するように形成されている。
入力ディスク28は、軸孔30に出力軸12が同軸的に挿通されており、出力軸12によって回転自在に支承されている。また、入力ディスク28は、後述するギヤ歯34よりも大径で出力軸12と同心である円周面36が、ハウジング96に固定された軸受部材52によって回転可能に保持(支持)されている(図6等参照)。
これら4つの係合凸部37は、入力ディスク28に対して同心状に形成されると共に、入力ディスク28の周方向に沿って互いに等間隔にならないように(周方向に沿って隣接する間隔がそれぞれ異なるように)配置されている。これらの係合凸部37は、上述のようにクラッチディスク38の係合凹部42に対応して形成されたものであり、入力ディスク28とクラッチディスク38が所定の相対回転位置にあるときのみ、これらの係合凸部37が係合凹部42に嵌入可能となっている。
係合凸部37は、先端側ほど周方向に幅狭となるように断面略台形に形成されている。したがって、係合凸部37の側壁51は、所定角度傾斜するように形成されている。
本例では、係合凸部37と係合凹部42は、それぞれ周方向に対称に形成されており、それぞれ側壁51,53が出力軸12の軸線方向(図12ではZ方向)に対して角度θ度傾斜して形成されている。
しかし、この分力Feは、コイルスプリング44によってクラッチディスク38へ作用する下向きの力以下の大きさであるので、クラッチディスク38は斜面方向にスライドすることなく、入力ディスク28と連動して回動する。
本例では出力軸12回りに解除トルク以上のトルクが掛かった場合に、係合凸部37と係合凹部42との係合が解除されるように設定されている。
クラッチ解除状態では、クラッチディスク38,出力軸12は、入力ディスク28に対して空転する。
なお、クラッチディスク38をクラッチ解除方向へ押し上げる分力Fiは、側壁51,53の傾斜角度θの大きさによって設定できることが分かる。
本例では、ウォームホイール128が樹脂製であるので、ウォームギヤ122と噛合するウォームホイール128の歯が最も破損し易い。このため、本例では、解除トルクは、ウォームホイール128が破損してしまうトルク値(本例では約20(N・m))よりも小さな値となるように設定されている。つまり、解除トルク値の最大値は、モータ破損トルク値未満である。これにより、本例では、出力軸12に外力が掛かったときに、内部機構が破損する前に確実にクラッチ装置10を作動させて内部機構を保護することができる。
すなわち、積雪や凍結等によってワイパ200がウインドウガラス3表面に拘束された状態でワイパ装置Wを作動させた場合、解除トルク値が、最大モータ出力軸発生トルク値以下であると、ワイパ200が拘束されたまま、ワイパモータ90内部の揺動機構94およびモータ本体92が作動音を発生させながら作動を継続することになり、乗員に不快感を与えるおそれがある。なお、モータ破損防止の観点から言うまでもないが、最大モータ出力軸発生トルク値は上記モータ破損トルク値よりも小さく設定されている。
すなわち、クラッチディスク38の軸線方向移動に要する力は、入力ディスク28の係合凸部37およびクラッチディスク38の係合凹部42の側壁の傾斜角度θ、係合凸部37および係合凹部42の配設数、表面粗さや潤滑油等に起因する摩擦係数、コイルスプリング44のバネ係数等を適宜に調整することにより容易に設定することができる。
本例のワイパモータ90では、通常の使用状態では、図6、図8,図9等に示すように、クラッチ装置10が「クラッチ結合状態」となっている。すなわち、クラッチディスク38はコイルスプリング44によって入力ディスク28側へ付勢されており、入力ディスク28の係合凸部37と、クラッチディスク38の係合凹部42とが係合した状態に維持される。
これにより、出力軸12に連結されたワイパ200が、出力軸12の往復回動に伴ってウインドウガラス3表面を往復払拭動作する。
図16に示すワイパモータ150は、モータ本体92と、伝達機構152と、クラッチ装置210とを主要構成要素としている。
上記実施形態では、ワイパモータ90は、モータ本体92(アーマチャ108)を同一方向に連続回転させ、揺動機構94によって出力軸12を揺動運動させていたが、本例のワイパモータ150は、モータ本体92(アーマチャ108)自体を所定回転角度毎に正逆回転させて、出力軸12を揺動運動させるものである。
図17に示すように、本例では、ウォームホイール328と入力ディスク228とが同心的に一体に結合されている。この入力ディスク228と一体化されたウォームホイール328に、ウォームギヤ122が噛合している。
本例の入力ディスク228は、入力ディスク28と同様、上面には側壁251を有する4つの係合凸部237が突設されているが、入力ディスク28と異なり、下面側にはギヤ歯34は設けられていない。そして、本例では、円周面236の下縁部に連続するようにして、ギヤ歯34に相当する位置に、ウォームホイール328が設けられている。
通常の使用状態では係合凸部237が係合凹部53に係合しているから、ウォームホイール328および入力ディスク228が回動すると、クラッチディスク38は、これらと共に一体に回動する。これにより、クラッチディスク38および出力軸12に固定されたワイパ200が往復払拭動作を行う。
12‥出力軸、13‥円柱部、14‥相対回転規制部、16‥回止部、
18‥抜止部、20‥係合ベース、22‥支持孔、26‥ストッパ部、
28‥入力ディスク、30‥軸孔、32‥クリップ、4‥ギヤ歯、
35‥連結壁、36‥円周面、37‥係合凸部、38‥クラッチディスク、
40‥軸孔、42‥係合凹部、44‥コイルスプリング、50‥軸受部材、
51,53‥側壁、52‥軸受部材、90‥ワイパモータ、92‥モータ本体、
94‥揺動機構、96‥ハウジング、98‥ヨークハウジング、100‥底壁、
102,106‥軸受、104‥エンドハウジング、108‥アーマチャ、
110‥回転軸、112‥マグネット、114‥ブラシ、116‥コンミテータ、
118‥ピッグテール、120‥カップリング、122‥ウォームギヤ、
124,126‥軸受、128‥ウォームホイール、130‥回転軸、
132‥セクタギヤ、134‥支軸、136‥歯部、138‥保持レバー、
140‥支軸、142‥ストッパ突起、144,146‥回転制限部、
147‥摺動部材、148‥カバープレート、150‥ワイパモータ、
152‥伝達機構、200‥ワイパ、201‥ワイパアーム、
202‥ワイパブレード、210‥クラッチ装置、228‥入力ディスク、
236‥円周面、237‥係合凸部、251‥側壁、328‥ウォームホイール、
W‥ワイパ装置
Claims (4)
- ワイパアームが連結される出力軸をモータ本体の駆動力によって往復回動させて、ワイパアームの先端に取付けられるワイパブレードで払拭面を往復払拭するためのワイパモータにおいて、
前記出力軸と、前記モータ本体の回転軸に連結され前記モータ本体の回転出力を伝達する伝達機構と、の間には、外力によって前記出力軸回りに所定値以上の解除トルクが掛かったときに、前記伝達機構に対して前記出力軸を空転させて、前記モータ本体側への外力の伝達を遮断する遮断状態に変位可能なクラッチ機構が設けられ、
該クラッチ機構は、往復払拭動作時にワイパブレードに掛かる最大払拭負荷として設定した外力が前記出力軸に作用したときの該出力軸周りのトルク値を最大払拭負荷トルク値とするとき、前記解除トルク値が、前記最大払拭負荷トルク値よりも大きな値に設定されたことを特徴とするワイパモータ。 - 前記クラッチ機構は、前記解除トルク値が、前記モータ本体の回転軸を拘束状態として前記出力軸を回転させたときに前記伝達機構が破損するモータ破損トルク値よりも小さな値に設定されたことを特徴とする請求項1に記載のワイパモータ。
- 前記クラッチ機構は、前記解除トルク値が、前記モータ本体を最大出力で作動させたときに前記出力軸に掛かる最大モータ出力軸発生トルク値よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のワイパモータ。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のワイパモータと、該ワイパモータの出力軸に連結されたワイパアームと、該ワイパアームの先端に取付けられたワイパブレードと、を備えたことを特徴とするワイパ装置。
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