JP2017061309A - 特に自動車フロントガラスワイパー機構のモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ワイパーモータの冷却時に、水蒸気が脱気膜を通してケーシング内に吸引される。この水蒸気はケーシング内で凝結し、モータが再起動されて暖められると、凝結水は約１００℃で沸騰し始め、圧力の急激な上昇を引き起こす。圧力の急激な上昇は、ケーシングのシールに損傷を与えることがある。【解決手段】フロントガラスワイパー機構のモータは、内部空間を画定するケーシング１、２を備える。モータの内部空間は、ケーシングに及ぼされる圧力の影響を受けて内部空間の体積を変化させることを可能とする、好ましくは弾性膜５であるリバーシブル変形部材によって部分的に制限する。【選択図】図２

Description

本発明の主題は、特に自動車フロントガラスワイパー機構のモータである。本発明の主題であるモータは、フロントガラスウォッシャーポンプ、交流発電機、ハイブリッドドライブ、冷却ファン、その他モータ応用機器のモータとしても利用でき、主に、水気や湿気の多い環境で作動する電気モータとして利用できる。

フロントガラス（windscreen）ワイパーシステムは、変速機システム（図１）を有する電動モータで駆動される。フロントガラスワイパーシステムの機能上、これらの部品は水の作用にさらされ、結果として、モータケーシング１と、関連する変速機ケーシング２を、水や塵が内部に入り込むという事態から保護しなくてはならない。作動中、モータはケーシング１、２内の空気を暖め、ケーシング内の圧力を上昇させるため、脱気膜３が使用される。脱気膜とは、例えばＧｏｒｅ−Ｔｅｘのような、わずかな圧力下では気体は通すが水滴は通さない膜であり、この膜によってケーシング内の圧力を下げることができる（例えば特許文献１参照）。

上記の解決法を用いた時に生ずる主要な技術的問題の１つは、モータの冷却時に、水蒸気が脱気膜３を通してケーシング１、２内に吸引されるということである。この水蒸気はケーシング内で凝結し、モータが再起動されて暖められると、凝結水は約１００℃で沸騰し始め、圧力の急激な上昇を引き起こす。圧力の急激な上昇は、ケーシングのシール４に損傷を与えることがある。

気体を通す膜を有する電動モータや、シールを使用するシーリングを有する電動モータは、作動中密封されているが、これは通常、圧力が小さい場合に限られる。モータは、作動中高い温度に達し、例えばフロントガラスワイパーモータの場合は、１３０℃のオーダの温度に達する。また、例えば車両が障害水域に乗り入れた場合など、水との急な接触があった場合には、モータは急激に冷やされる。これが起こると、モータ内の圧力が急降下し、シールの欠陥箇所やＧｏｒｅ−Ｔｅｘ膜を通した水の吸引がしばしば引き起こされる。水、または水流と接触した際の密封度テストは、例えばＩＥＣ６０５２９やＤＩＮ４００５０−９などの規格に規定されているが、それらは現在のところ、モータ作動中における複数回の加熱テストや、冷水への浸漬テストを想定していない。モータや自動車のメーカーによっては、複数回の加熱テストや、モータの冷水への浸漬、モータへのあらゆる方向からの冷水の噴霧を実施するが、現在知られている解決法の大半で、ケーシング内が真空のモータも含め、該テストの間に、かなりの量の水を内部に蓄積する。

だがこの問題は、リバーシブル変形部材を使用し、ポテンシャルを加え、モータ内の圧力を調整することで解決に至った。このリバーシブル変形部材は、ケーシングに及ぼされる圧力の影響を受けて変形し、内部空間の体積を増大させることができる。

ＵＳ２０１３１８０３５７号

本発明の本質は、特に車両用フロントガラスワイパー機構のモータであって、内部空間を画定するケーシングを備え、モータの内部空間が、ケーシングに及ぼされる圧力の影響を受けてモータ内部の空間の体積を変化させることができるリバーシブル変形部材によって部分的に制限されることを特徴とする。

好ましくは、モータが、変速機ケーシングとモータケーシングとを備え、リバーシブル変形部材は、変速機ケーシング上に、及び／または、モータケーシング上に、及び／または、変速機ケーシングとモータケーシングとの間に位置する。

好ましくは、リバーシブル変形部材は、空気を通さない材料から成り、好ましくはエラストマーから成る。

リバーシブル変形部材は、好ましくは弾性膜である。

好ましくは、モータは、弾性膜がケーシングの内部に進入することを防ぐブロック部材を備える。

好ましくは、ブロック部材は、変速機ケーシング上に、及び／または、モータケーシング上に、及び／または、モータケーシングと変速機ケーシングとの間に位置する。

好ましくは、モータは、剛性ケーシング部と、リバーシブル変形部材とを備え、リバーシブル変形部材は、好ましくは弾性膜であり、モータ内部の空間を封止する。リバーシブル変形部材は、ケーシング内部の気体がケーシングに及ぼす圧力の影響によって変形することで、モータ内部の空間の体積を増大させることを可能とする。

好ましくは、モータはブロック部材を備え、このブロック部材は、ケーシングの剛性部の内面に固定されるタングの形態を成し、かつ、ケーシングの剛性部における開口部の内径内に少なくとも部分的に位置し、弾性膜の形態である前記リバーシブル変形部材によって覆われる。

好ましくは、開口部の内径内に位置する部分において、ブロック部材は複数の開口部を有する。

好ましくは、リバーシブル変形部材は、変速機ケーシングの剛性部のカバーに固定される、及び/または、底部部材に固定される弾性膜である。

好ましくは、リバーシブル変形部材はケーシングの剛性部の内部で固定される弾性膜であり、この弾性膜は、ケーシングの剛性部の内面に、及び/または、ケーシングの剛性部における開口部の周囲に均等化タンク９を形成する壁に取り付けられる。この壁は、ケーシングの剛性部の内面に取り付けられるか、または、ケーシングの剛性部の内面の一部を構成している。

好ましくは、リバーシブル変形部材は、変速機ケーシングの剛性部の蓋を形成する。

リバーシブル変形部材を用いることにより、モータ内部の圧力を制御してシール不良のリスクを低減することができる。これによって、内部空間とその周囲の環境との間の気体交換は大幅に減少する。つまり、水は水蒸気の状態で入り込まずに、（例えば使用中、または、負荷がかかった時などに起こるシールの欠陥を通して）入り込んだとしても少量である。ケーシング内の圧力の調整は、体積の増加によってなされるが、この体積の増加は、リバーシブル変形部材が、モータ内部の空間に位置する気体によって及ぼされる圧力によって変形することによってもたらされる。

そのようなモータの内部において起こる、水の沸騰による圧力の急上昇がないため、そのようなケーシングのシールは、脱気防水膜を用いる方法で使用されるシールや永久シール部材を使用するシールと比較して、内部空間における圧力またはかけられた圧力に対する抵抗を低くする（つまり低コストとなる）よう設計されてよい。

以下、添付の図面を参照して、好ましい製造例と共に本発明を詳述する。

図２は、弾性膜を含むケーシングを備えるモータを示す。 図３は、圧力急上昇時における弾性膜を備えるモータを示す。 図４は、モータケーシングとトランミッションケーシング上での弾性膜の異なる位置の例を示す。 図５は、モータケーシングとトランミッションケーシング上での弾性膜の異なる位置の例を示す。 図６は、モータケーシングとトランミッションケーシング上での弾性膜の異なる位置の例を示す。 図７は、モータケーシングとトランミッションケーシング上での弾性膜の異なる位置の例を示す。 図８は、弾性膜のケーシングへの様々な固定例を示す。 図９は、弾性膜のケーシングへの様々な固定例を示す。 図１０は、弾性膜のケーシングへの様々な固定例を示す。 図１１は、弾性膜がケーシング内部へと進入することを防ぐブロック部材を示す。 図１２は、弾性膜がケーシング内部へと進入することを防ぐブロック部材を示す。 図１３は、ケーシング内に固定された膜を有するモータを示す。 図１４は、均等化タンクであって、タンクの壁がケーシングの剛性部に取り付けられた、均等化タンク内の膜を示す。 図１５は、ケーシングの壁と剛性部から形成された均等化タンク内における膜を示す。

図２は、自動車フロントガラスワイパー機構のモータを示しており、モータは、剛性部と、ボックスケーシングの蓋に固定された弾性膜５とを含む変速機カバー２を備える。モータは作動中、シールされたケーシングシステム内、つまり、モータケーシングと変速機ケーシング内の空気を加熱する。空気圧は上昇して、ケーシングとリバーシブル変形部材５に作用し、リバーシブル変形部材５を変形させ、結果として、気体の体積が増大し、圧力は下がる（図３）。モータを停止させて冷却させると、膜は初期の位置に戻る（図２）。

図４は、２つの弾性膜５が、変速機ケーシング２の剛性部の底部部材に固定される例を示す。この膜の位置は、実装の観点から都合がよい。つまり、この領域において膜が動作すれば、トランミッションやモータシステムのために、より大きなスペースを設計する必要もない。

図５は及び図６は、トランミッションケーシング２とモータケーシング１の両方がそれぞれ弾性膜を備えるモータの例を示す。

図７は、変速機ケーシング２とモータケーシング１の間のシールが弾性膜５であるモータを示す。

図８〜図１０は、ケーシングへの膜の様々な固定例を示す。膜は、変速機ケーシング２またはモータケーシング１の剛性部の内面（図８）、外面（図９）、またはそれら両方の面（図１０）に固定されてもよい。

図１１は、弾性膜５がケーシングの内部に進入することを防ぐブロック部材６を示し、ブロック部材６は弾性膜５を覆っている。ブロック部材６は、ケーシングの剛性部１、２の内面に固定されたタング６の形態を成し、開口部の内径内に部分的に位置している。ブロック部材６は図１２に示すように複数の開口部７を有することが好ましく、これによってケーシングの内部と膜の間の空間において空気の流れを促進する。

膜は、変速機ケーシング２内、及び/または、モータケーシング１内で固定されてもよい（図１３〜１５）。その際膜は、ケーシングの剛性部の内面に取り付けられていてもよい。また、ケーシングの開口部８の周囲に均等化タンク９を設けてもよい。均等化タンクの壁は、ケーシングの剛性部の内面に取り付けられていてもよいし（図１４）、もしくはケーシングの一部であってもよい（図１５）。弾性膜５は、均等化タンク９の壁に固定される。結果として、膜５の動きは予め設定された空間内に制限される。

図示しない他の例においては、リバーシブル変形部材５は膜ではなく、剛性部材である。この剛性部材は、（モータの内部空間の方向における）凹部と凸部の少なくとも２つの部位から成ってよく、「ねじ切りクリック（twist-off click）」タイプの瓶キャップのようなものである。剛性部材には、瓶が、特に食品の入っているものが、開けられてしまったかを確認するのに用いられる部材が備え付けられている（英語でセーフティーボタン（safety button）と称される）。このような部材は、変速機ケーシング２、またはモータケーシング１に位置してもよく、もしくはこの部材が変速機ボックスケーシング２の剛性部におけるタングを構成してもよい。

上述の例は、保護請求の範囲を、自動車フロントガラスワイパー機構のモータのみに制限するものではない。本発明によるモータは、モータを湿気から保護する必要のある箇所であればどのような箇所にも適用できる。

図１は、変速機システムを有する電動モータを示す。 図２は、弾性膜を含むケーシングを備えるモータを示す。 図３は、圧力急上昇時における弾性膜を備えるモータを示す。 図４は、モータケーシングとトランミッションケーシング上での弾性膜の異なる位置の例を示す。 図５は、モータケーシングとトランミッションケーシング上での弾性膜の異なる位置の例を示す。 図６は、モータケーシングとトランミッションケーシング上での弾性膜の異なる位置の例を示す。 図７は、モータケーシングとトランミッションケーシング上での弾性膜の異なる位置の例を示す。 図８は、弾性膜のケーシングへの様々な固定例を示す。 図９は、弾性膜のケーシングへの様々な固定例を示す。 図１０は、弾性膜のケーシングへの様々な固定例を示す。 図１１は、弾性膜がケーシング内部へと進入することを防ぐブロック部材を示す。 図１２は、弾性膜がケーシング内部へと進入することを防ぐブロック部材を示す。 図１３は、ケーシング内に固定された膜を有するモータを示す。 図１４は、均等化タンクであって、タンクの壁がケーシングの剛性部に取り付けられた、均等化タンク内の膜を示す。 図１５は、ケーシングの壁と剛性部から形成された均等化タンク内における膜を示す。

Claims (12)

1. 特に車両用フロントガラスワイパー機構のモータであって、内部空間を画定するケーシング（１、２）を備え、
   前記モータの前記内部空間が、前記ケーシング（１、２）に及ぼされる圧力の影響を受けて前記内部空間の体積を変化させるリバーシブル変形部材（５）によって部分的に制限されることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータであって、
   変速機ケーシング（２）とモータケーシング（１）とを備え、
   前記リバーシブル変形部材（５）が前記変速機ケーシング（２）上に、及び／または、前記モータケーシング（１）上に、及び／または、前記変速機ケーシング（２）と前記モータケーシング（１）との間に位置することを特徴とするモータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータであって、
   前記リバーシブル変形部材（５）は空気を通さない材料、好ましくはエラストマーから成ることを特徴とするモータ。
4. 請求項１または請求項２または請求項３に記載のモータであって、
   前記リバーシブル変形部材（５）が弾性膜（５）であることを特徴とするモータ。
5. 請求項４に記載のモータであって、
   前記弾性膜（５）が前記ケーシングの内部に進入することを防ぐブロック部材（６）を備えることを特徴とするモータ。
6. 請求項５に記載のモータであって、
   前記ブロック部材（６）が前記変速機ケーシング（２）上に、及び／または、前記モータケーシング（１）上に、及び／または、前記モータケーシング（１）と前記変速機ケーシング（２）との間に位置することを特徴とするモータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータであって、
   前記ケーシングの剛性部と、リバーシブル変形部材（５）とを備え、
   前記リバーシブル変形部材（５）は、好ましくは弾性膜（５）であって、前記モータの前記内部空間をシールし、かつ、前記ケーシング内部の気体によって前記ケーシングに及ぼされる圧力の影響を受けて変形することで、前記内部空間の体積を増加させることを特徴とするモータ。
8. 請求項７に記載のモータであって、
   ブロック部材（６）を備え、
   前記ブロック部材（６）は、前記ケーシングの前記剛性部の内面に固定されるタング（６）の形態を成し、かつ、前記ケーシングの前記剛性部における開口部の内径内に少なくとも部分的に位置し、弾性膜（５）の形態である前記リバーシブル変形部材（５）によって覆われることを特徴とするモータ。
9. 請求項８に記載のモータであって、
   前記内径内に位置する前記部分において、前記ブロック部材（６）が複数の開口部（７）を有することを特徴とするモータ。
10. 請求項７または請求項８または請求項９に記載のフロントガラスワイパーモータであって、
    前記リバーシブル変形部材（５）が、前記変速機ケーシング（２）の前記剛性部のカバー、及び/または、底部部材に固定される弾性膜（５）であることを特徴とするフロントガラスワイパーモータ。
11. 請求項７または請求項８または請求項９に記載のモータであって、
    前記リバーシブル変形部材（５）が弾性膜（５）であり、
    前記弾性膜（５）は前記ケーシングの前記剛性部内で固定され、かつ、前記ケーシングの前記剛性部の内面に、及び/または、前記ケーシングの前記剛性部における前記開口部（８）の周囲に均等化タンク（９）を形成する壁に取り付けられ、前記壁は前記剛性ケーシングの前記内面に取り付けられるか、または、前記剛性ケーシングの前記内面の一部を形成する壁であることを特徴とするモータ。
12. 請求項７または請求項８または請求項９に記載のフロントガラスワイパーモータであって、
    前記リバーシブル変形部材（５）が、前記変速機ケーシング（２）の前記剛性部のカバーを形成することを特徴とするフロントガラスワイパーモータ。