JP2008148394A - 減速機構付き電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】取り付けスペースの増大化を防止しつつグリース等の潤滑剤の制御基板への付着を防止する。
【解決手段】モータ本体１２の回転を減速して出力軸１８から出力する減速機構１５を有するワイパモータ１１において、減速機構１５を収容したギヤボックス１４内にモータ本体１２の作動を制御する電気部品４１、４３が実装された制御基板２２を設け、ギヤカバー１７と協働してギヤボックス１４を構成するギヤカバー１７には溝部３１を設け、溝部３１内に充填したシール部材３５によって、制御基板２２をギヤカバー１７と共にギヤケース１６に封止する。溝部３１にはシール部材３５をギヤケース１７の内側に逃がす傾斜部３４を設ける。制御基板がギヤカバーと共にシール部材によって封止されているので、取り付けスペースの増大化を防止しつつグリースの制御基板への付着を防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ本体に減速機構を取り付けてユニット化した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ギヤボックスの内部にモータ本体の作動を制御する制御基板を設けたものに係り、例えば、車両用のワイパ装置やパワーウインド装置およびサンルーフ装置に利用して有効なものに関する。

車両用のワイパ装置やパワーウインド装置およびサンルーフ装置等の駆動源としては、モータ本体に減速機構を取り付けて１つのユニットとした減速機構付き電動モータが多く用いられている。
このような減速機構付き電動モータでは、例えば、小型で大きな減速比を得られるウォームギヤ機構等が減速機構として用いられ、この減速機構はモータ本体のモータヨークに固定されるギヤボックス内に収容されるようになっている。
ギヤボックスはバスタブ状に形成されるギヤケースとギヤケースを閉塞するギヤカバーとを有しており、ギヤケースとギヤカバーとの組み合わせ部分には所定の間隔を空けて複数の固定部が設けられている。これらの固定部にはそれぞれクリップあるいはボルト・ナット等の締結部材が装着され、これら締結部材から加えられる締結力によりギヤカバーはギヤケースに固定されるようになっている。
一般に、このような減速機構付き電動モータにおいては、減速機構に潤滑剤としてのグリースが塗布されている。

一方、従来のこの種の減速機構付き電動モータとしては、モータ本体の作動を制御するための制御基板をギヤボックスの内部に収容するようにした機電一体型のものが知られている。
この機電一体型の減速機構付き電動モータにおいては、モータ本体が作動すると、ギヤボックス内にグリースが飛散したり、モータ本体や制御基板が発生する熱によって溶融したグリースがギヤボックスの内壁を伝って制御基板側に流れ込んだりする危惧があり、制御基板に搭載された電子部品やセンサ等にグリースが付着して制御基板が誤作動を発生する場合がある。

そこで、ギヤボックス内の制御基板と減速機構との間に保護カバーを配置し、減速機構に塗布されたグリースが制御基板に付着するのを保護カバーによって防止するようにした減速機構付き電動モータが、提案されている。例えば、特許文献１参照。

特開２００５−９４８２２号公報

しかしながら、ギヤボックス内の制御基板と減速機構との間に保護カバーを配置することにより、減速機構に塗布されたグリースが制御基板に付着するのを防止するようにした減速機構付き電動モータにおいては、保護カバーの分だけ、ギヤボックスの厚みが増加してしまうために、取り付けスペースが増大してしまうという問題点がある。

本発明の目的は、取り付けスペースの増大化を防止しつつグリース等の潤滑剤の制御基板への付着を防止することができる減速機構付き電動モータを提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）回転軸を有するモータ本体と、前記回転軸の回転を減速して出力軸から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、前記モータ本体に固定されて前記減速機構を収容するギヤケースと、前記ギヤケースを覆い、該ギヤケース側の内面に前記モータ本体の作動を制御する制御基板が固定されるギヤカバーとを備えており、前記ギヤケースと前記ギヤカバーとの間をシールするシール部材によって、前記制御基板と前記ギヤカバーとの間をシールすることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
（２）前記ギヤカバーには前記ギヤケースと嵌合する溝部が設けられており、この溝部内に前記シール部材が敷設されている前記（１）の減速機構付き電動モータ。
（３）前記溝部には、前記シール部材を前記ギヤケースの内側に逃がす傾斜部が形成されている前記（２）の減速機構付き電動モータ。
（４）前記シール部材は液状シール剤によって形成される前記（１）（２）（３）の減速機構付き電動モータ。
（５）前記制御基板の前記減速機構に対向する側の主面には、防湿剤がコーティングされている前記（１）（２）（３）（４）の減速機構付き電動モータ。
（６）前記制御基板の前記減速機構に対向する側の主面には、センサ系の電気部品が実装されている前記（１）（２）（３）（４）（５）の減速機構付き電動モータ。
（７）前記制御基板の前記減速機構に対向する側と反対側の主面には、パワー系の電気部品が実装されている前記（１）（２）（３）（４）（５）（６）の減速機構付き電動モータ。

本発明によれば、制御基板がギヤカバーと共にシール部材によって封止されているので、取り付けスペースの増大化を防止しつつグリース等の潤滑剤の制御基板への付着を防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る減速機構付き電動モータは、車両のワイパ装置に使用されるワイパモータとして構成されている。

図１に示されているように、ワイパモータ１１はモータ本体１２に減速機１３が固定されて１つのユニットとされた減速機構付き電動モータとなっており、図示しない車両に設けられるワイパ装置の駆動源として用いられる。

モータ本体１２は所謂ブラシ付き直流モータとして構成されており、図２に示されているように、モータ本体１２は鋼板により底付き円筒状に形成されるモータヨーク１２ａと、モータヨーク１２ａに回転自在に支持される回転軸１２ｂとを備えおり、図示しないバッテリ（電源）から供給される直流電流により作動して回転軸１２ｂが回転するようになっている。
なお、本実施の形態においては、モータ本体１２としてブラシ付き直流モータが用いられているが、これに限らず、ブラシレス直流モータ等のような他の形式の電動モータを用いるようにしてもよい。

一方、減速機１３はギヤボックス１４を備えており、このギヤボックス１４の内部には減速機構１５が収容されている。
ギヤボックス１４はボックス本体としてのギヤケース１６と、ギヤケース１６を閉塞する蓋体としてのギヤカバー１７とを備えており、これらを組み合わせることによりギヤボックス１４が構成されている。
図２および図４に示されているように、ギヤケース１６はアルミニウム合金によりバスタブ状に形成されており、その一側部においてモータヨーク１２ａに固定されている。
モータ本体１２の回転軸１２ｂは、モータヨーク１２ａから突出してギヤケース１６つまりギヤボックス１４に回転自在に収容されており、回転軸１２ｂのギヤボックス１４に収容される部分における外周面にはウォーム１５ａが一体的に形成されている。
モータ本体１２が作動すると、ウォーム１５ａは回転軸１２ｂと共に、回転するようになっている。
また、ギヤケース１６には出力軸１８に固定されたウォームホイル１５ｂが回転自在に収容されており、このウォームホイル１５ｂとウォーム１５ａとが噛み合わされてギヤケース１６の内部にはウォームギヤ機構つまり減速機構１５が構成されている。
これにより、モータ本体１２が作動して回転軸１２ｂが回転すると、その回転は減速機構１５により所定の回転数にまで減速されて出力軸１８から出力される。

図２に示されているように、ギヤカバー１７は樹脂材料が使用されて蓋状に形成されており、ギヤケース１６の開口部に組み合わされてギヤケース１６を閉塞するようになっている。
図１に示されているように、ギヤカバー１７には複数のフィンを備えたアルミニウム合金製のヒートシンク２１が設けられており、ギヤカバー１７の外面部分の略半分はヒートシンク２１により占められている。

また、図２に示されているように、ギヤカバー１７の裏面にはヒートシンク２１と対向するように制御基板２２が固定されている。制御基板２２はプリント配線基板上にＣＰＵやメモリ、ＦＥＴ等の複数の電子部品が搭載されており、マイクロコンピュータとしての機能を有する所謂マザーボードとなっている。
制御基板２２は、ギヤカバー１７がギヤケース１６に固定されることにより、ギヤボックス１４に収容されるとともに、固定されるようになっている。
制御基板２２は図示しない給電線によりモータ本体１２に接続されるとともに、図示しない給電線によりギヤカバー１７に設けられたコネクタ２３（図１および図５参照）を介して図示しないワイパスイッチや図示しないバッテリ（電源）に接続されており、ワイパスイッチからの指令信号に応じてモータ本体１２に直流電流を供給して作動制御を行うようになっている。

図３に示されているように、ギヤカバー１７の縁部には断面凹形状の係合溝１７ａが形成されている。一方、ギヤケース１６の縁部には断面凸形状の係合縁部１６ａが形成されている。
ギヤカバー１７はその係合溝１７ａにギヤケース１６の係合縁部１６ａが入り込むようにギヤケース１６に組み合わされるようになっている。
図１に示されているように、ギヤケース１６とギヤカバー１７との組み合わせ部分には、所定の間隔を空けて３つの固定部２４が設けられている。これらの固定部２４にはそれぞれ締結部材としてのクリップ２５が装着されており、これらのクリップ２５から固定部２４に締結力が加えられて、ギヤケース１６とギヤカバー１７とが互いに固定されるようになっている。

図３に示されているように、クリップ２５は平板形状に形成された基部２５ａと、基部２５ａの両側に設けられた一対の断面Ｓ字状の弾性変形部２５ｂ，２５ｃとを有しており、これらの弾性変形部２５ｂ，２５ｃにはそれぞれ係合孔２５ｄ，２５ｅが形成されている。
一方、固定部２４には係合溝１７ａに対して反対側に突出する係合突起２４ａがギヤカバー１７側に設けられており、係合縁部１６ａとは反対側に突出する係合突起２４ｂがギヤケース１６側に設けられている。弾性変形部２５ｂの係合孔２５ｄはギヤカバー１７側の係合突起２４ａに係合し、弾性変形部２５ｃの係合孔２５ｅはギヤケース１６側の係合突起２４ｂに係合するようになっている。
これにより、クリップ２５は、各弾性変形部２５ｂ，２５ｃが互いに離れる方向に弾性変形した状態で、各係合孔２５ｄ，２５ｅにおいて各係合突起２４ａ，２４ｂに係合するので、各弾性変形部２５ｂ，２５ｃの弾性力により、各係合突起２４ａ，２４ｂは互いに近づく方向に付勢され、ギヤケース１６とギヤカバー１７とはクリップ２５により組み合わせ方向に弾性力を付与された状態で固定される。

図２および図３に示されているように、ギヤカバー１７にはギヤケース１６の縁部３０と嵌合する溝部３１が全周にわたって形成されており、溝部３１の溝幅はギヤケース１６の縁部３０の厚さよりも充分に大きく設定されている。
ギヤカバー１７がギヤケース１６に固定された状態において、溝部３１の一方の側壁でである内側壁３２の端面３３は、ギヤケース１６とギヤカバー１７とに固定された制御基板２２のギヤカバー１７側の主面における外周縁部に接した状態になっている。
溝部３１の内側壁３２の外周面には傾斜部３４が、溝開口側に行くに従って溝幅が広くなるように形成されている。つまり、傾斜部３４は溝部３１に敷設されたシール部材３５を径方向内側に逃がすように形成されている。

シール部材３５はギヤケース１６とギヤカバー１７との組み合わせ部分からギヤボックス１４の内部に雨水等が侵入するのを防止するためのものである。
本実施の形態において、シール部材３５は熱可塑性を有する弾性体、つまり、所定温度（約６０℃〜８０℃）にまで加熱されると軟化し、常温では弾性を備えた固体状となるホットメルト系シール剤で形成されている。
その組成成分割合は、例えば、合成ゴム７％、プロセスオイル５２％、粘着性付与樹脂２５％、耐熱性付与樹脂４％、充填材８％、老化防止剤４％とされている。
本実施の形態に係るシール部材３５は組成材料成分により密着性を有するが、再度組付け等によりギヤケース１６やギヤカバー１７を剥がしたいときには、材料が残ることなく剥がすことができる。

図６に示されているように、シール部材３５は加熱されて軟化した状態で塗布機のノズル４０により、ギヤカバー１７の溝部３１に全周に亘って連続して塗布される。
そして、溝部３１にシール部材３５が塗布されたギヤカバー１７がギヤケース１６に組み合わされ、固定部２４にクリップ２５が装着されることにより、図２および図３に示されているように、シール部材３５は溝部３１とギヤケース１６の縁部３０との間にクリップ２５の締結力つまり弾性力により加圧された状態で挟み込まれる。
この際に、シール部材３５が溝部３１に挿入されたギヤケース１６の縁部３０によって押されると、シール部材３５は傾斜部３４に沿って内側方向に逃げるように流動する。流動したシール部材３５の一部は制御基板２２のギヤカバー１７側の主面における外周部に広がるとともに、制御基板２２の外周面とギヤケース１６の内周面との隙間３６に浸透して充填する。
この隙間３６に充填したシール部材３５により、制御基板２２はギヤカバー１７と共にギヤケース１６に封止された状態になる。
シール部材３５がギヤケース１６の縁部３０によって押されて内側に逃げるように流動する際に、溝部３１の内側壁３２の端面３３が制御基板２２のギヤカバー１７側の主面における外周部に密着していることにより、広がろうとするシール部材３５は内側壁３２によって遮断されるために、内側壁３２よりも内側に濡れ広がることはない。
また、シール部材３５がギヤケース１６の縁部３０によって押されて内側に逃げるように流動することにより、ギヤカバー１７とギヤケース１６との組み付けに際して、クリップ２５に加える操作力を低く抑制することができるので、組み付け作業性を向上させることができる。

図２に示されているように、制御基板２２のウォームホイル１５ｂに対向する側の主面にはセンサ系の電気部品４１が実装されており、図３および図５に示されているように、これらの電気部品４１および電気配線（図示せず）の上には防湿剤によって形成されたコーティング膜４２が被覆されている。
制御基板２２のウォームホイル１５ｂ側と反対側の主面には、パワー系の電気部品４３が実装されている。

次に、前記構成に係るワイパモータの作用および効果を説明する。

ワイパモータ１１において、モータ本体１２が作動すると、減速機構１５に塗布されたグリース（図示せず）が減速機構１５の作動により飛散する危惧がある。また、モータ本体１２や制御基板２２が発生する熱によって、グリースが溶融する危惧がある。
そして、飛散したグリースや溶融したグリースが、ギヤボックス１４の内壁を伝って制御基板２２のパワー系の電気部品４３が実装された側に流れ込む危惧がある。
しかし、本実施の形態においては、制御基板２２の外周面とギヤケース１６の内周面との隙間３６に浸透して充填したシール部材３５により、制御基板２２はギヤカバー１７と共にギヤケース１６に封止された状態になっているので、減速機構１５側において飛散したり溶融したグリースがギヤボックス１４の内壁を伝って制御基板２２のパワー系の電気部品４３が実装された側に流れ込むのを阻止されることになる。
したがって、制御基板２２のパワー系の電気部品４３にグリースが付着することによる影響を未然に回避することができる。

また、制御基板２２の外周面とギヤケース１６の内周面との隙間３６に浸透して充填したシール部材３５により、制御基板２２をギヤカバー１７と共にギヤケース１６に封止することにより、グリースの侵入防止のための保護カバーを省略することができるので、保護カバーの分だけギヤボックス１４の厚みを減少させることができ、その結果、ワイパモータ１１の取り付けスペースを減少させることができる。

制御基板２２の減速機構１５側の主面に防湿剤をコーティングすることにより、減速機構１５側において飛散したグリースや溶融グリースが電気部品４１や電気配線に付着するのを防止することができるので、付着による影響を防止することができる。

なお、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に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、ギヤカバーをギヤケースに固定する手段としては、クリップを使用するに限らず、ねじ結合やリベット等の締結手段を使用してもよい。

シール部材は熱可塑性を有する弾性体を使用して形成するに限らず、他の液状シール剤を使用して形成してもよいし、固形状や半固形状の弾性体のシール剤を使用して形成してもよい。

前記実施の形態においては、ワイパモータに適用した場合について述べてが、本発明はこれに限らず、車両用のパワーウインド装置やサンルーフ装置等に使用される減速機構付き電動モータ全般に適用することができる。

本発明の一実施の形態であるワイパモータを示す斜視図である。 その側面断面図である。 図１のIII −III 線に沿う断面図である。 ギヤケースの内部を示す正面図である。 ギヤカバーを内面側から見た背面図である。 シール部材の溝部への塗布ステップを示す斜視図である。

符号の説明

１１ ワイパモータ（減速機構付き電動モータ）
１２ モータ本体
１２ａ モータヨーク
１２ｂ 回転軸
１３ 減速機
１４ ギヤボックス
１５ 減速機構
１５ａ ウォーム
１５ｂ ウォームホイル
１６ ギヤケース
１６ａ 係合縁部
１７ ギヤカバー
１７ａ 係合溝
１８ 出力軸
２１ ヒートシンク
２２ 制御基板
２３ コネクタ
２４ 固定部
２４ａ，２４ｂ 係合突起
２５ クリップ（締結部材）
２５ａ 基部
２５ｂ，２５ｃ 弾性変形部
２５ｄ，２５ｅ 係合孔
３０ ギヤケースの縁部
３１ 溝部
３２ 内側壁
３３ 端面
３４ 傾斜部
３５ シール部材
３６ 隙間
４０ 塗布機のノズル
４１ センサ系の電気部品
４２ コーティング膜
４２ パワー系の電気部品

Claims (7)

1. 回転軸を有するモータ本体と、前記回転軸の回転を減速して出力軸から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、
   前記モータ本体に固定されて前記減速機構を収容するギヤケースと、前記ギヤケースを覆い、該ギヤケース側の内面に前記モータ本体の作動を制御する制御基板が固定されるギヤカバーとを備えており、
   前記ギヤケースと前記ギヤカバーとの間をシールするシール部材によって、前記制御基板と前記ギヤカバーとの間をシールすることを特徴とする減速機構付き電動モータ。
2. 前記ギヤカバーには前記ギヤケースと嵌合する溝部が設けられており、この溝部内に前記シール部材が敷設されている請求項１の減速機構付き電動モータ。
3. 前記溝部には、前記シール部材を前記ギヤケースの内側に逃がす傾斜部が形成されている請求項２の減速機構付き電動モータ。
4. 前記シール部材は液状シール剤によって形成される請求項１、２または３の減速機構付き電動モータ。
5. 前記制御基板の前記減速機構に対向する側の主面には、防湿剤がコーティングされている請求項１、２、３または４の減速機構付き電動モータ。
6. 前記制御基板の前記減速機構に対向する側の主面には、センサ系の電気部品が実装されている請求項１、２、３、４または５の減速機構付き電動モータ。
7. 前記制御基板の前記減速機構に対向する側と反対側の主面には、パワー系の電気部品が実装されている請求項１、２、３、４、５または６の減速機構付き電動モータ。

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