JP2013247702A - Motor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸を有するモータ部と、回転軸の回転が伝達され、回転中心に出力軸が設けられたウォームホイールを有するギヤ部とを備えたモータ装置に係り、特に、ウォームホイールの回転位置を検出するためのセンサマグネットおよび磁気センサを備えたモータ装置に関する。 The present invention relates to a motor device including a motor unit having a rotation shaft and a gear unit having a worm wheel having a rotation shaft transmitted to the rotation shaft and provided with an output shaft at the center of rotation. The present invention relates to a motor device including a sensor magnet and a magnetic sensor for detecting a position.
従来、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置やパワーウィンド装置等の駆動源として、小型でありながら大きな出力が可能な減速機構付きの電動モータ(モータ装置)が用いられている。このようなモータ装置としては、例えば、特許文献1に記載された技術が知られており、以下、図8を参照しつつ特許文献1に記載されたモータ装置(従来技術)について説明する。図8は従来のモータ装置の概要を説明する説明図を表している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a drive source for a wiper device, a power window device, or the like mounted on a vehicle such as an automobile, an electric motor (motor device) with a speed reduction mechanism that can output large power while being small is used. As such a motor device, for example, a technique described in
図8に示すように、特許文献1に記載された電動モータ(モータ装置)aは、モータ部bと減速機構部(ギヤ部)cとを備えている。モータ部bの内部には、アーマチュア軸(回転軸)dが回転自在に設けられ、減速機構部cの内部には、アーマチュア軸dに一体に設けたウォームeと、回転中心に出力軸fが設けられたウォームホイールgとが回転自在に収容されている。これによりアーマチュア軸dの回転がウォームeおよびウォームホイールgを介して出力軸fに伝達されるようになっている。ウォームeおよびウォームホイールgは減速機構hを形成し、アーマチュア軸dの回転数を所定の速度にまで減速し、減速して高トルク化された回転を出力軸fから外部に出力するようになっている。
As shown in FIG. 8, the electric motor (motor apparatus) a described in
ウォームホイールgの表面でかつ回転中心には、略円盤状のセンサマグネットiが固定され、当該センサマグネットiの径方向一方側はN極に、径方向他方側はS極に着磁、つまりセンサマグネットiの周方向に沿って180°間隔でN極およびS極に着磁されている。減速機構部cの内部には、モータ部bを回転制御するための制御基板jが設けられ、当該制御基板jのセンサマグネットiの回転中心と対向する部分には、磁気センサkが設けられている。 A substantially disc-shaped sensor magnet i is fixed to the surface of the worm wheel g and at the center of rotation, and one side of the sensor magnet i in the radial direction is magnetized to the N pole, and the other side in the radial direction is magnetized to the S pole. It is magnetized by the north and south poles at 180 ° intervals along the circumferential direction of the magnet i. A control board j for controlling the rotation of the motor part b is provided inside the speed reduction mechanism part c, and a magnetic sensor k is provided at a part of the control board j facing the rotation center of the sensor magnet i. Yes.
磁気センサkは、ウォームホイールgの回転位置、つまり出力軸fの回転位置を検出するようになっている。これにより、例えば電動モータaをワイパ装置の駆動源として用いた場合には、制御基板jに設けた制御部lにより、ウィンドシールドに対するワイパブレードの位置を制御することができる。また、制御基板jのアーマチュア軸dと対向する部分には、他の磁気センサmが設けられ、当該磁気センサmはアーマチュア軸dに固定されたリング状マグネットnと対向し、これにより制御部lは、アーマチュア軸dの回転数等を検出して電動モータaの回転速度(ワイパ装置の作動速度)を制御することができる。 The magnetic sensor k detects the rotational position of the worm wheel g, that is, the rotational position of the output shaft f. Thereby, for example, when the electric motor a is used as the drive source of the wiper device, the position of the wiper blade relative to the windshield can be controlled by the control unit l provided on the control board j. Further, another magnetic sensor m is provided at a portion of the control board j facing the armature shaft d, and the magnetic sensor m faces the ring-shaped magnet n fixed to the armature shaft d, thereby controlling the control unit l. Can detect the number of rotations of the armature shaft d and the like to control the rotation speed of the electric motor a (the operation speed of the wiper device).
しかしながら、上述の特許文献1に記載された電動モータa(図8参照)によれば、以下に示すような問題を生じ得る。なお、図9は従来のモータ装置の出力軸,センサマグネットおよび磁気センサの位置関係および磁束線の状態を説明する説明図を、図10(a),(b)は従来の磁気センサの検出特性を示すグラフをそれぞれ表している。
However, according to the electric motor a (see FIG. 8) described in
図9に示すように、電動モータaにおいては、出力軸f,センサマグネットiおよび磁気センサkの中心位置が、出力軸fの軸方向に沿って同軸上にそれぞれ配置されている。したがって、出力軸fを中心に、センサマグネットiが磁気センサkに対して相対回転し、センサマグネットiが磁気センサkに対して180°回転したところで、磁気センサkを横切る磁束線(N極からS極に向く図中二点鎖線矢印)の向きが逆向きになる。具体的には、磁束線がN極からS極に略真っ直ぐに向く位置に磁気センサkを配置しているため、センサマグネットiが磁気センサkに対して180°回転すると、図9に示す右方から左方への磁束線の向きが逆方向の左方から右方へと変化するようになっている。 As shown in FIG. 9, in the electric motor a, the center positions of the output shaft f, the sensor magnet i, and the magnetic sensor k are coaxially arranged along the axial direction of the output shaft f. Therefore, when the sensor magnet i rotates relative to the magnetic sensor k around the output shaft f and the sensor magnet i rotates 180 ° relative to the magnetic sensor k, the magnetic flux lines (from the N pole) cross the magnetic sensor k. The direction of the two-dot chain line arrow in the figure facing the S pole is reversed. Specifically, since the magnetic sensor k is arranged at a position where the magnetic flux lines are substantially straight from the N pole to the S pole, when the sensor magnet i rotates 180 ° with respect to the magnetic sensor k, the right side shown in FIG. The direction of the magnetic flux lines from one side to the left changes from the left side to the right side in the reverse direction.
これにより、図10(a)に示すように、磁気センサkを通過する磁束密度は、ウォームホイールg(出力軸f)の角度(回転位置)が、0°,180°,360°で最小となり、90°,270°で最大となるよう変化する。ここで、磁気センサkとしては、例えばMRセンサが用いられ、磁束線の向きに応じて抵抗値が変化するようになっており、よってMRセンサからは、図10(a)に比例した電気信号(抵抗値の変化)が出力される。つまり、電動モータaにおいては、図10(b)に示すように、ウォームホイールgの角度と磁気センサkの認識角度とが1:1の関係で変化するよう構成されている。 Accordingly, as shown in FIG. 10A, the magnetic flux density passing through the magnetic sensor k is minimized when the angle (rotational position) of the worm wheel g (output shaft f) is 0 °, 180 °, and 360 °. , 90 °, and 270 ° to change to a maximum. Here, as the magnetic sensor k, for example, an MR sensor is used, and the resistance value changes in accordance with the direction of the magnetic flux lines. Therefore, an electrical signal proportional to FIG. (Change in resistance value) is output. In other words, as shown in FIG. 10B, the electric motor a is configured such that the angle of the worm wheel g and the recognition angle of the magnetic sensor k change in a 1: 1 relationship.
したがって、従前の電動モータaを、特に、ワイパブレードをダイレクトに揺動駆動するワイパ装置(ダイレクトドライブワイパ装置)の駆動源として用いる場合には、ワイパブレードを例えば90°の狭い範囲内(狭角範囲内)で往復払拭動作させる必要があるため、図10(a)に示すように、ワイパブレードの下反転位置に対応する0°から上反転位置に対応する90°の範囲で、磁束密度を精度良く検出できるようにする必要がある。ところが、図10(a)に示すように90°近傍においては磁束密度が略変化しなくなるため、安価な磁気センサkでは分解能が低く、90°の位置を精度良く検出することが困難となる。そこで、分解能の高い高精度かつ高価な磁気センサを用いることも考えられるが、単に磁気センサの分解能を上げて電動モータaを精度良く回転制御するのでは、製造コストが大幅に上昇して現実的ではない。よって、モータ装置の構造を根本的に見直しして、可能な限り安価な構成部品を用いて上述のようなダイレクトドライブワイパ装置に対応できるようにするのが望ましい。 Therefore, when the conventional electric motor a is used as a drive source of a wiper device (direct drive wiper device) that directly swings and drives the wiper blade, the wiper blade is within a narrow range of 90 ° (narrow angle, for example). Since it is necessary to perform a reciprocating wiping operation within the range, as shown in FIG. 10A, the magnetic flux density is set within a range from 0 ° corresponding to the lower reversal position of the wiper blade to 90 ° corresponding to the upper reversal position. It is necessary to be able to detect with high accuracy. However, as shown in FIG. 10 (a), the magnetic flux density does not substantially change in the vicinity of 90 °. Therefore, the inexpensive magnetic sensor k has a low resolution, and it is difficult to detect the 90 ° position with high accuracy. Therefore, it is conceivable to use a high-precision and expensive magnetic sensor with high resolution. However, simply increasing the resolution of the magnetic sensor and controlling the electric motor a with high precision is practical because it greatly increases the manufacturing cost. is not. Therefore, it is desirable to fundamentally review the structure of the motor device so that it can handle the direct drive wiper device as described above by using as low-cost components as possible.
本発明の目的は、製造コストの上昇を抑えつつ、ウォームホイールを狭角範囲内で精度良く反転動作させることが可能なモータ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a motor device capable of accurately reversing a worm wheel within a narrow angle range while suppressing an increase in manufacturing cost.
本発明のモータ装置は、回転軸を有するモータ部と、前記回転軸の回転が伝達され、回転中心に出力軸が設けられたウォームホイールを有するギヤ部と、前記ウォームホイール上に設けられ、前記ウォームホイールとともに回転するセンサマグネットと、前記センサマグネットと対向するよう設けられ、前記ウォームホイールの相対回転に伴い電気信号を出力する磁気センサと、を備えたモータ装置であって、前記センサマグネットを、前記ウォームホイールの前記回転中心から偏心させた位置に設け、前記磁気センサを、前記出力軸の軸方向に沿う前記ウォームホイールの投影範囲内で、かつ前記ウォームホイールの相対回転に伴い前記センサマグネットと対向する位置に設けることを特徴とする。 The motor device of the present invention is provided on the worm wheel, the motor unit having a rotating shaft, the gear unit having the worm wheel having the output shaft provided at the rotation center to which the rotation of the rotating shaft is transmitted, A motor device comprising: a sensor magnet that rotates together with a worm wheel; and a magnetic sensor that is provided to face the sensor magnet and outputs an electrical signal in accordance with relative rotation of the worm wheel, wherein the sensor magnet is The magnetic sensor is provided at a position eccentric from the rotation center of the worm wheel, the magnetic sensor is within a projection range of the worm wheel along the axial direction of the output shaft, and with the relative rotation of the worm wheel, It is provided in the position which opposes.
本発明のモータ装置は、前記磁気センサは、前記ギヤ部の内部に収容されて前記モータ部を回転制御するための制御基板上に設けられることを特徴とする。 The motor device according to the present invention is characterized in that the magnetic sensor is housed inside the gear portion and provided on a control board for controlling the rotation of the motor portion.
本発明のモータ装置は、前記センサマグネットを、前記ウォームホイールの周方向に沿ってN極とS極とが対峙するよう前記ウォームホイールに設けることを特徴とする。 The motor device according to the present invention is characterized in that the sensor magnet is provided on the worm wheel so that the N pole and the S pole face each other along a circumferential direction of the worm wheel.
本発明のモータ装置によれば、センサマグネットを、ウォームホイールの回転中心から偏心させた位置に設け、磁気センサを、出力軸の軸方向に沿うウォームホイールの投影範囲内で、かつウォームホイールの相対回転に伴いセンサマグネットと対向する位置に設けるので、ウォームホイールの相対回転に応じて、センサマグネットの磁束線が円弧状に形成される位置に、磁気センサが配置されるよう構成できる。これにより、ウォームホイールの回転が180°未満の狭角範囲内で、磁気センサを横切る磁束線の向きを正方向から逆方向(180°反転)に変化させることが可能となる。したがって、ウォームホイールの回転が180°未満の狭角範囲内で、磁気センサを通過する磁束密度を大きく変化させることができ、ひいては分解能を高めること無く安価な磁気センサを用いつつ、出力軸の回転位置を精度良く検出できるようになる。よって、製造コストの上昇を抑えつつ、ウォームホイールを狭角範囲内で精度良く反転動作させることができる。 According to the motor device of the present invention, the sensor magnet is provided at a position decentered from the rotation center of the worm wheel, and the magnetic sensor is within the projection range of the worm wheel along the axial direction of the output shaft, and relative to the worm wheel. Since it is provided at a position facing the sensor magnet as it rotates, the magnetic sensor can be arranged at a position where the magnetic flux lines of the sensor magnet are formed in an arc shape according to the relative rotation of the worm wheel. This makes it possible to change the direction of the magnetic flux lines crossing the magnetic sensor from the normal direction to the reverse direction (180 ° inversion) within a narrow angle range where the rotation of the worm wheel is less than 180 °. Therefore, the rotation of the output shaft can be performed while using an inexpensive magnetic sensor without increasing the resolution, and the magnetic flux density passing through the magnetic sensor can be greatly changed within a narrow angle range where the rotation of the worm wheel is less than 180 °. The position can be detected with high accuracy. Therefore, the worm wheel can be accurately reversed within a narrow angle range while suppressing an increase in manufacturing cost.
本発明のモータ装置によれば、磁気センサを、ギヤ部の内部に収容されてモータ部を回転制御するための制御基板上に設けることができる。また、センサマグネットを、ウォームホイールの周方向に沿ってN極とS極とが対峙するようウォームホイールに設けることもできる。 According to the motor device of the present invention, the magnetic sensor can be provided on the control board that is housed in the gear portion and controls the rotation of the motor portion. In addition, the sensor magnet can be provided on the worm wheel so that the N pole and the S pole face each other along the circumferential direction of the worm wheel.
以下、本発明の第1実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明に係るモータ装置のダイレクトドライブワイパ装置への適用例を説明する説明図を、図2は図1のモータ装置の構造を説明する説明図を、図3(a),(b)は図2のウォームホイールの動作を説明する動作説明図を、図4は図1のモータ装置の出力軸,センサマグネットおよび磁気センサの位置関係および磁束線の状態を説明する説明図を、図5は磁気センサを通過する磁束線の向きを説明する説明図を、図6(a),(b)は磁気センサの検出特性を従来と比較して示すグラフをそれぞれ表している。 FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an application example of a motor device according to the present invention to a direct drive wiper device, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the structure of the motor device of FIG. 1, and FIGS. ) Is an operation explanatory diagram for explaining the operation of the worm wheel of FIG. 2, FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the positional relationship of the output shaft, sensor magnet and magnetic sensor of the motor device of FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the direction of magnetic flux lines passing through the magnetic sensor, and FIGS. 6A and 6B are graphs showing the detection characteristics of the magnetic sensor in comparison with the conventional one.
図1に示すように、自動車等の車両10の前方側には、ウィンドシールドとしてのフロントガラス11が装着され、フロントガラス11の下端側には、当該フロントガラス11に付着した雨水等の付着物を払拭して、運転者の視界を確保するためにワイパ装置12が搭載されている。ワイパ装置12は、車両10の運転席側(DR側)に配置されるDR側ワイパモータ(モータ装置)20と、車両10の助手席側(AS側)に配置されるAS側ワイパモータ(モータ装置)30とを備えており、各ワイパモータ20,30は同様に構成され、車両10の左右側に相互に対向配置されている。
As shown in FIG. 1, a
各ワイパモータ20,30は、DR側ワイパ部材21およびAS側ワイパ部材31を有している。DR側ワイパ部材21は、DR側ワイパアーム21aおよびDR側ワイパブレード21bを備え、AS側ワイパ部材31は、AS側ワイパアーム31aおよびAS側ワイパブレード31bを備えている。各ワイパアーム21a,31aの基端部は、各ワイパモータ20,30の各出力軸22,32に固定されており、各ワイパモータ20,30は、各ワイパ部材21,31をリンク機構等を介さずに直接揺動駆動するようになっている。このようにワイパ装置12は、対向払拭型のダイレクトドライブワイパ装置となっている。
Each
各ワイパブレード21b,31bは、図1に示すように、下反転位置LRPと上反転位置URPとの間の90°の範囲内(狭角範囲内)で揺動駆動、つまり往復払拭動作されるようになっている。各ワイパモータ20,30は、各出力軸22,32の回転位置を検出することで、各ワイパブレード21b,31bを下反転位置LRPおよび上反転位置URPで反転動作させるようにしている。
As shown in FIG. 1, each
各ワイパモータ20,30の内部には、DR側制御基板23およびAS側制御基板33が収容されており、各制御基板23,33間には通信線13が設けられている。つまり、各ワイパモータ20,30は、通信線13を介して互いに通信するようになっており、このように通信線13を介して各出力軸22,32の回転位置情報(各ワイパブレード21b,31bの位置情報)を相互に通信することで、各ワイパブレード21b,31bを、フロントガラス11上で衝突することなく往復払拭動作させることができるようにしている。
In each
AS側制御基板33には、車室内(図示せず)に設けられたワイパスイッチ14が接続されており、操作者によりワイパスイッチ14を操作することで、各ワイパモータ20,30は、高速(High),低速(Low)または間欠(Int)で回転制御されるようになっている。このように、通信線13には、上述の回転位置情報に加えて、各ワイパモータ20,30の回転速度情報等も行き来するようになっている。
A
次に、各ワイパモータ20,30の構造について、図面を用いて詳細に説明する。なお、DR側ワイパモータ20およびAS側ワイパモータ30は、何れも同様に構成されるため、以下、AS側ワイパモータ30の説明は省略し、DR側ワイパモータ20を代表してその詳細構造を説明する。
Next, the structure of each
図2に示すように、DR側ワイパモータ20は、モータ部40とこれに接続されるギヤ部50とを有している。モータ部40は、磁性材料よりなる鋼板をプレス加工することにより有底筒状に形成されたヨーク41を備え、当該ヨーク41の内側には一対の永久磁石42が装着されている。各永久磁石42の内側には、所定の隙間(エアギャップ)を介してアーマチュア43が回動自在に設けられ、当該アーマチュア43にはコイル(図示せず)が所定の巻き方および巻数で巻装されている。
As shown in FIG. 2, the DR-
アーマチュア43の回転中心には、回転軸としてのアーマチュア軸44が貫通して固定され、当該アーマチュア軸44の基端側(図中右側)は、図示しないラジアル軸受を介してヨーク41の底部に回動自在に支持されている。また、アーマチュア軸44の先端側(図中左側)は、ギヤ部50のケース51内に延出されている。
An
アーマチュア軸44の先端側にはウォーム45が一体に形成されており、当該ウォーム45はウォームホイール52の歯部52aに噛み合わされている。ここで、ウォーム45およびウォームホイール52は減速機構SDを構成しており、当該減速機構SDは、アーマチュア軸44の回転を減速して高トルク化するとともに、高トルク化された回転をウォームホイール52に固定された出力軸22を介してDR側ワイパアーム21a(図1参照)に向けて出力するようになっている。
A
アーマチュア軸44のアーマチュア43に近接する位置には、整流子46が一体に設けられている。整流子46にはコイルの端部が電気的に接続されるとともに、一対のブラシ47が摺接するようになっている。これにより、各ブラシ47に駆動電流を供給することで、整流子46を介してコイルに駆動電流が流れて、アーマチュア43には電磁力が発生し、ひいてはアーマチュア軸44が正方向または逆方向に所定の回転数で回転するようになっている。
A
ギヤ部50のケース51には、ウォームホイール52が回転自在に収容され、当該ウォームホイール52にはウォーム45からの回転が伝達されるようになっている。ウォームホイール52の回転中心C1には、出力軸22の基端側が一体回転可能に固定され、当該出力軸22の先端側は、ケース51のボス部(図示せず)を介して外部に延出され、DR側ワイパアーム21aに連結されている(図1参照)。
A
ウォームホイール52上の表側面52b、つまり出力軸22が固定される側とは反対側の面には、略円盤状に形成されたセンサマグネット53(図中網掛け部分)が装着されている。センサマグネット53は、従前のものと同様の汎用のセンサマグネットを用いており、ウォームホイール52とともに回転するようになっている。センサマグネット53の径方向に沿う一方側はN極に着磁され、センサマグネット53の径方向に沿う他方側はS極に着磁されている。つまり、センサマグネット53は、その周方向に沿うよう180°間隔でN極およびS極(2極)に着磁されている。
A sensor magnet 53 (shaded portion in the figure) formed in a substantially disk shape is mounted on the
センサマグネット53の直径寸法は、ウォームホイール52の半径寸法と略等しい寸法に設定され、センサマグネット53は、ウォームホイール52の回転中心C1、つまり出力軸22の回転中心C1から偏心(オフセット)した位置に設けられている。具体的には、図2,3に示すように、センサマグネット53の中心に形成されるN極とS極とを分ける境界線53aの一端部Pが、ウォームホイール52の回転中心C1に位置するよう、センサマグネット53はウォームホイール52の半径範囲内に配置されている。これにより、センサマグネット53の境界線53aは、ウォームホイール52の回転中心C1を中心にウォームホイール52の径方向に延在し、センサマグネット53は、ウォームホイール52の周方向に沿ってN極とS極とが対峙するようウォームホイール52に設けられている。
The diameter dimension of the
ギヤ部50は、ケース51の開口部分(図中手前側)を閉塞するカバー部材(図示せず)を備えている。カバー部材の内側には、ウォームホイール52と対向するようにしてDR側制御基板23(図中二点鎖線,以下、単に制御基板23と言う)が装着され、これにより制御基板23は、ギヤ部50の内部に収容されている。制御基板23はモータ部40を回転制御するもので、制御基板23上にはトランジスタや抵抗等の複数の電子部品(図示せず)に加えて、RAMやROM等を備えたCPUよりなる制御部23aが実装されている。また、制御基板23上のセンサマグネット53と対向する部位には1つのMRセンサ(磁気抵抗素子)23bが実装されている。
The
本実施の形態では、MRセンサ23bを、ギヤ部50の内部に収容される制御基板23上の所定位置に実装するようにしている。したがって、制御基板23をギヤ部50の内部に収容してDR側ワイパモータ20を組み付けるだけで、MRセンサ23bを、センサマグネット53に対する正規位置に位置決めできるようにし、組み立て手順の簡素化を図っている。ただし、MRセンサ23bは、制御基板23上に実装するに限らず、例えば、カバー部材の内側に直接設置するようにしても良い。
In the present embodiment, the
MRセンサ23bは、図2,3に示すように、出力軸22の軸方向に沿うウォームホイール52の投影範囲内で、かつウォームホイール52の相対回転に伴いセンサマグネット53と対向する位置に設けられている。具体的には、MRセンサ23bは、ウォームホイール52の回転中心C1とセンサマグネット53の中心C2との間に配置されるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
このようにMRセンサ23bを、ウォームホイール52の回転中心C1とセンサマグネット53の中心C2との間に配置するとともに、センサマグネット53をウォームホイール52の周方向に沿ってN極とS極とが対峙するようウォームホイール52に設けることにより、図4に示すように、センサマグネット53の磁束線(図中二点鎖線矢印)が円弧状に形成される位置に、MRセンサ23bが配置されるよう構成される。ここで、MRセンサ23bは、本発明における磁気センサを構成している。
In this manner, the
MRセンサ23bは、従前のものと同様の安価なMRセンサを用いており、自身を横切る磁束の向きにより電気信号の大きさ(抵抗値の変化量)が変化するようになっている(従前の図10を参照)。センサマグネット53の相対回転に伴って発生するMRセンサ23bからの電気信号は、制御部23aに送出されるようになっており、制御部23aは、MRセンサ23bからの電気信号の大きさに応じて、ウォームホイール52のケース51に対する回転位置、つまりフロントガラス11に対するDR側ワイパブレード21bの位置を把握し、これに基づいてモータ部40を回転制御して、DR側ワイパ部材21を反転動作させるようになっている(図1参照)。
The
次に、以上のように形成したDR側ワイパモータ20の動作について、図面を用いて詳細に説明する。
Next, the operation of the DR-
ワイパスイッチ14を操作してDR側ワイパモータ20を回転駆動すると、図3(a),(b)に示すように、狭角範囲である回転角度90°の範囲で、出力軸22が、破線矢印FWD方向(正方向)への回転と、破線矢印REV方向(逆方向)への回転とを繰り返し行う。これにより、フロントガラス11上を90°の範囲でDR側ワイパブレード21bが往復払拭動作し、フロントガラス11に付着した雨水等が払拭される(図1参照)。
When the
出力軸22の回転方向の切り替え制御、つまりフロントガラス11上でのDR側ワイパブレード21bの払拭方向の切り替え制御は、MRセンサ23bからの電気信号に基づき制御部23aが行うようになっている。例えば、図3(a)に示すように、DR側ワイパブレード21bが上反転位置URP(90°)にある場合は、モータ部40を逆回転(復路駆動)させる切り替えタイミングとなっており、このときのセンサマグネット53に対するMRセンサ23bの相対位置は、センサマグネット53のN極上となっている。そして、N極上にあるMRセンサ23bには、図5の右半分に示すように、図中右下側から図中左上側に向けて、略45°の角度で磁束線が出力軸22の回転中心C1に向けて横切るようになっている。
The
一方、図3(b)に示すように、DR側ワイパブレード21bが下反転位置LRP(0°)にある場合は、モータ部40を正回転(往路駆動)させる切り替えタイミングとなっており、このときのセンサマグネット53に対するMRセンサ23bの相対位置は、センサマグネット53のS極上となっている。そして、S極上にあるMRセンサ23bには、図5の左半分に示すように、図中右上側から図中左下側に向けて、略45°の角度で磁束線が出力軸22の回転中心C1から横切るようになっている。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the DR-
このように、DR側ワイパモータ20は、ウォームホイール52が90°回転したところで、MRセンサ23bを横切る磁束線の向きが180°反転するようになっている。したがって、図6(a)の実線(本発明)で示すように、MRセンサ23bを通過する磁束密度は、ウォームホイール52の角度(回転位置)が0°(下反転位置LRP)および90°(上反転位置URP)で最小となり、中間位置である45°で最大となるよう変化するようになっている。なお、図6(a)破線は、図10(a)の実線と同じ特性を示し、従来技術を表している。
Thus, in the DR-
つまり、ウォームホイール52の回転位置が0°および90°となる位置の近傍で磁束密度の変化量が大きくなり、これに比例してMRセンサ23bからの電気信号の変化量も大きくなる。これは、安価なMRセンサ23bであっても、ウォームホイール52の回転位置が0°および90°となる位置(下反転位置LRP/上反転位置URP)を、制御部23aにより精度良く検出できることを意味している。このように、DR側ワイパモータ20においては、図6(b)の実線(本発明)に示すように、ウォームホイール52の角度とMRセンサ23bの認識角度とが1:2の関係で変化するようになっている。なお、図6(b)破線は、図10(b)の実線と同じ特性を示し、従来技術を表している。
That is, the amount of change in the magnetic flux density increases in the vicinity of the position where the rotational position of the
以上詳述したように、本実施の形態に係るDR側ワイパモータ20によれば、センサマグネット53を、ウォームホイール52の回転中心C1から偏心させた位置に設け、MRセンサ23bを、出力軸22の軸方向に沿うウォームホイール52の投影範囲内で、かつウォームホイール52の相対回転に伴いセンサマグネット53と対向する位置に設けたので、ウォームホイール52の相対回転に応じて、センサマグネット53の磁束線が円弧状に形成される位置に、MRセンサ23bが配置されるよう構成できる。
As described above in detail, according to the DR-
これにより、ウォームホイール52の回転が180°未満の狭角範囲内(本実施の形態では90°の範囲内)で、MRセンサ23bを横切る磁束線の向きを正方向から逆方向(180°反転)に変化させることが可能となる。したがって、ウォームホイール52の回転が180°未満の狭角範囲内(本実施の形態では90°の範囲内)で、MRセンサ23bを通過する磁束密度を大きく変化させることができ、ひいては分解能を高めた高価な磁気センサを用いること無く安価なMRセンサ23bを用いつつ、出力軸22の回転位置を精度良く検出できるようになる。よって、製造コストの上昇を抑えつつ、ウォームホイール52を狭角範囲内で精度良く反転動作させることができる。
Thus, the rotation of the
次に、本発明の第2実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第1実施の形態と同様の機能を有する部分には同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that parts having the same functions as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図7は第2実施の形態に係るモータ装置の構造を説明する説明図を表している。 FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the structure of the motor device according to the second embodiment.
図7に示すように、アーマチュア軸44のウォーム45と整流子46との間には、リング状の多極マグネット48(図中網掛け部分)が固定されており、当該多極マグネット48は、その周方向に等間隔でN極,S極・・・と交互に着磁(例えば6極)することにより形成されている。この多極マグネット48は、制御基板23に実装された一対のホールセンサ23c,23dとともに、アーマチュア軸44の回転数,回転方向等を検出するために用いられる。各ホールセンサ23c,23dは、制御基板23上の多極マグネット48と対向する部位に、互いに所定間隔を持って実装されている。
As shown in FIG. 7, a ring-shaped multipolar magnet 48 (shaded portion in the figure) is fixed between the
第2実施の形態では、各ホールセンサ23c,23dおよびMRセンサ23bを、ギヤ部50の内部に収容される制御基板23上の所定位置に実装するようにしている。したがって、制御基板23をギヤ部50の内部に収容してDR側ワイパモータ20を組み付けるだけで、各ホールセンサ23c,23dおよびMRセンサ23bを、多極マグネット48およびセンサマグネット53に対する正規位置に位置決めできるようにし、組み立て手順の簡素化を図っている。ただし、各ホールセンサ23c,23dおよびMRセンサ23bは、制御基板23上に実装するに限らず、例えば、カバー部材の内側に直接設置するようにしても良い。
In the second embodiment, the
各ホールセンサ23c,23dは、多極マグネット48の回転に伴い矩形波状の電気信号(パルス信号)をそれぞれ発生し、これらのパルス信号は制御部23aに送出されるようになっている。そして、制御部23aは各パルス信号の出現タイミングや出現数をカウントすることで、アーマチュア軸44の回転数や回転方向等の回転状態を把握し、これに基づいてモータ部40を回転制御するようになっている。
Each
以上のように形成した第2実施の形態においても、上述した第1実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第2実施の形態においては、制御部23aによりアーマチュア軸44の回転数や回転方向等の回転状態を把握するようにしたので、モータ部40をより精度良く回転制御することができる。
Also in the second embodiment formed as described above, the same effects as those in the first embodiment described above can be achieved. In addition to this, in the second embodiment, the
本発明は上記各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、上記各実施の形態においては、本発明における磁気センサとして、MRセンサ23bを用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、センサマグネット53の回転(移動)を連続的に検出することが可能なリニアホールセンサやホールセンサ等の他の磁気センサを用いることもでき、要は、磁気により回転角度を検出し得る回転角度センサであれば良い。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態においては、MRセンサ23bを、ウォームホイール52の回転中心C1とセンサマグネット53の中心C2との間に配置し(図2,7参照)、90°の狭角範囲でDR側ワイパブレード21bを往復払拭動作させるようにしたものを示したが、本発明はこれに限らず、ワイパ装置12の仕様に応じて、MRセンサ23bの位置を、例えば、ウォームホイール52の回転中心C1に近接配置したり、センサマグネット53の中心C2に近接配置したりしても良く、これにより任意の大きさの挟角範囲(180°未満)を設定することができる。さらに、MRセンサ23bの配置箇所は、ウォームホイール52の回転中心C1とセンサマグネット53の中心C2との間でなくても良い。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態においては、センサマグネット53の境界線53aの一端部Pが、ウォームホイール52の回転中心C1に位置するよう、センサマグネット53をウォームホイール52の半径範囲内に配置したもの(図2,7参照)を示したが、本発明はこれに限らず、ワイパ装置12の仕様に応じて、センサマグネット53を、図2,7に示す状態からその中心C2を中心として所定角度(例えば正方向に15°または逆方向に15°)回転させた状態で、ウォームホイール52に設けるようにしても良い。この場合においても、任意の大きさの挟角範囲(180°未満)を設定することができる。さらに、センサマグネット53の直径寸法を、ウォームホイール52の半径寸法と略等しい寸法に設定したものを示したが、本発明はこれに限らず、センサマグネット53の直径寸法は任意の大きさに設定しても良い。
Further, in each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態においては、車両10のフロントガラス11を払拭するワイパ装置12のDR側ワイパモータ20に、本発明を適用したものを示したが、これに限らず、車両10のリヤウィンドガラスや、鉄道車両や航空機等のウィンドシールドを払拭するのに用いるワイパモータにも適用することができる。
Further, in each of the above-described embodiments, the DR-
10 車両
11 フロントガラス
12 ワイパ装置
13 通信線
14 ワイパスイッチ
20 DR側ワイパモータ(モータ装置)
21 DR側ワイパ部材
21a DR側ワイパアーム
21b DR側ワイパブレード
22 出力軸
23 DR側制御基板(制御基板)
23a 制御部
23b MRセンサ(磁気センサ)
23c,23d ホールセンサ
30 AS側ワイパモータ(モータ装置)
31 AS側ワイパ部材
31a AS側ワイパアーム
31b AS側ワイパブレード
32 出力軸
33 AS側制御基板(制御基板)
40 モータ部
41 ヨーク
42 永久磁石
43 アーマチュア
44 アーマチュア軸(回転軸)
45 ウォーム
46 整流子
47 ブラシ
48 多極マグネット
50 ギヤ部
51 ケース
52 ウォームホイール
52a 歯部
52b 表側面
53 センサマグネット
53a 境界線
P 一端部
C1 回転中心
C2 中心
SD 減速機構
LRP 下反転位置
URP 上反転位置
a 電動モータ
b モータ部
c 減速機構部
d アーマチュア軸
e ウォーム
f 出力軸
g ウォームホイール
h 減速機構
i センサマグネット
j 制御基板
k 磁気センサ
l 制御部
m 磁気センサ
n リング状マグネット
DESCRIPTION OF
21 DR
23c,
31 AS-
40
45
Claims (3)
前記センサマグネットを、前記ウォームホイールの前記回転中心から偏心させた位置に設け、
前記磁気センサを、前記出力軸の軸方向に沿う前記ウォームホイールの投影範囲内で、かつ前記ウォームホイールの相対回転に伴い前記センサマグネットと対向する位置に設けることを特徴とするモータ装置。 A motor unit having a rotating shaft, a gear unit having a worm wheel that transmits rotation of the rotating shaft and having an output shaft at the center of rotation, and a sensor magnet that is provided on the worm wheel and rotates together with the worm wheel And a magnetic sensor that is provided to face the sensor magnet and outputs an electrical signal in accordance with relative rotation of the worm wheel,
The sensor magnet is provided at a position eccentric from the rotation center of the worm wheel,
The motor device according to claim 1, wherein the magnetic sensor is provided within a projection range of the worm wheel along the axial direction of the output shaft and at a position facing the sensor magnet as the worm wheel rotates relative thereto.
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