JP2017114479A - ウインドスクリーンワイパー用の歯車付きモータユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車両ワイパーシステム用の歯車付きモータユニットの振動及びノイズを低減する。【解決手段】歯車付きモータユニットは、ケーシング4内に収容される電気モータ3と、電気モータ3に接続される減速歯車機構5と、減速歯車機構を受け入れるマウント9と、一方ではマウントに固定され、他方では車両の構造要素に固定されるようになっている固定プレート11及び/又は閉鎖プレートと、を備え、固定プレート、閉鎖プレート、マウント及びケーシングのうちの少なくとも1つが少なくとも2つの材料層を備える積層複合材料から形成され、前記層のうちの少なくとも1つが粘弾性材料から形成される。【選択図】図2
Description
本発明は、ウインドスクリーンワイパーの分野に関し、特に、ウインドスクリーンワイパーを駆動させるようになっているウインドスクリーンワイパー歯車付きモータユニットに関する。
歯車付きモータユニットは、ケーシング内に収容されるモータ、一般的には電気モータと、モータの回転シャフトをウインドスクリーンワイパーアームが固定される歯車付きモータユニットの出力シャフトに接続する歯車機構を備える減速歯車装置とを備える。歯車機構は、モータが固定されるマウントのハウジング内に装着される。マウントは、金属及び/又はプラスチックから形成され、減速歯車の機構に対する保護を与えるとともに、歯車付きモータユニットを形成する2つのシャフト間で負荷を伝えることができるようにし、また、場合により、回転動作を往復動作へ変換するためのロッド−クランク機構を収容できてもよい。マウントは、一般的にはマウント固定プレート又は閉鎖プレートを介して保持ネジによって車両の構造要素に固定される。
歯車付きモータユニットと関連付けられる1つの問題は、それらのユニットがもたらす場合がある振動及びノイズに対処しなければない。確かに、音響効果は、今日の自動車両における快適さにおいて必須の因子であり、このことは、歯車付きモータユニットによりもたらされる振動及び音が車両の他の要素、特に車両内部へ伝えられることを防止することが必要になってきたことを意味する。そのため、歯車付きモータユニットを車両の残りの部分から機械的に且つ音響的に分離して、歯車付きモータユニットの振動及びノイズを隔離する必要がある。この問題を克服するための既知の解決策のうちの1つは、歯車付きモータユニットと車両の構造体との間の界面に位置される制振パッドを使用することである。
しかしながら、制振パッドによって成される振動低減が所望の低減レベルと比べて不十分であることが起こり得る。加えて、制振パッドは、歯車付きモータユニットにより発せられるノイズを減少させることができない。
これらの不都合を少なくとも部分的に解消するために、本発明は、自動車両ワイパーシステム用の歯車付きモータユニットに関し、歯車付きモータユニットは、ケーシング内に収容される電気モータと、電気モータに接続される減速歯車機構と、減速歯車機構を受け入れるマウントと、一方ではマウントに固定され、他方では車両の構造要素に固定されるようになっている固定プレート及び/又は閉鎖プレートと、を備え、以下の要素、
−固定プレート、
−閉鎖プレート、
−マウント、及び、
−ケーシング、
のうちの少なくとも1つが少なくとも2つの材料層を備える積層複合材料から形成され、これらの層のうちの少なくとも1つが粘弾性材料、すなわち、特定の周波数範囲にわたって高い減衰係数を有する材料から形成される。
−固定プレート、
−閉鎖プレート、
−マウント、及び、
−ケーシング、
のうちの少なくとも1つが少なくとも2つの材料層を備える積層複合材料から形成され、これらの層のうちの少なくとも1つが粘弾性材料、すなわち、特定の周波数範囲にわたって高い減衰係数を有する材料から形成される。
積層複合材料の1つの例がフランス特許出願公開第2951991号明細書の文献に記載される。
好ましくは、積層複合材料は少なくとも3つの材料層を備える。
粘弾性材料から形成される層を備える固定プレート及び/又は閉鎖プレート及び/又はマウント及び/又はケーシングの使用は、歯車付きモータユニットと車両の残りの部分との間の振動分離を達成できるようになる。
本発明の他の態様によれば、積層複合材料は、第1及び第2の外層と、粘弾性材料から形成される少なくとも1つの中間層とを備える。
外層は、粘弾性材料の層を所定位置に保持するとともに、固定及び/又は閉鎖プレートに対して静剛性及び動剛性をもたらす。
更なる態様によれば、粘弾性材料は、歯車付きモータユニットタイプの取り込みのために、20〜80℃の温度範囲内で200Hzにおいて0.1よりも大きい減衰係数tanδを有し、2つの外層は、同じ測定条件において0.1未満の減衰係数tanδを有する。
他の態様によれば、中間層の厚さと外層の最小厚との間の比率は0.03〜0.6である。
更なる態様によれば、第1及び第2の外層が異なる厚さを有する。
異なる厚さの層の使用は、より広い周波数範囲の振動のフィルタリングを最適化できるようになる。
更なる態様によれば、外層のうちの一方は、他方の厚さの少なくとも2倍である。
他の態様によれば、層のうちの少なくとも1つが金属製である。
また、金属層の使用は、電磁波をフィルタ除去して、歯車付きモータユニットと車両の残りの部分との間の電磁的適合性を改善させることもできるようになる。
更なる態様によれば、層のうちの少なくとも1つがスチール又はスチール/アルミニウム合金から形成される。
更なる態様によれば、固定プレート又は閉鎖プレートは、前記固定プレート又は前記閉鎖プレートを自動車両の構造要素に固定できるようにするための少なくとも1つの開口を備える。
開口は、例えば、穴、スロット、半円等のタイプを成す。
更なる態様によれば、閉鎖プレートは、マウントに固定されるとともに、減速歯車機構が内部に配置されるマウントにおけるハウジングを閉じる。また、閉鎖プレートは、例えばマウントと閉鎖プレートとの間に配置されるシールを介して、音響シールをもたらしてもよい。
更なる態様によれば、歯車付きモータユニットは、減速歯車機構が内部に配置されるマウントにおけるハウジングを閉じるためにマウントに固定されるカバーも備え、また、固定プレートがマウント又はカバーに固定され、前記カバーが積層複合材料を備え、該積層複合材料の層のうちの少なくとも1つが粘弾性材料から形成される。
本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面に関連して非限定的な一例として与えられる以下の説明から明らかになる。
全ての図において、同一の機能を有する要素は、同じ参照数字を伴う。
説明の残りの部分において、特にプレートと関連付けられる用語「開口」は、例えばプレートに形成される穴或いはプレートの縁部に形成されるスロット、特に半円スロットなど、材料の欠如によって得られる機械的なインタフェースを示す。
以下の実施形態は例である。説明は1つ以上の実施形態に言及するが、それは、それぞれの言及が同じ実施形態に関係すること、或いは、特徴がその単一の実施形態にのみ適用されることを必ずしも意味しない。様々な異なる実施形態の単純な特徴は、他の実施形態を形成するために組み合わされてもよい。
図1は、歯車付きモータユニット1と、ウインドスクリーンワイパーブレード32がその端部に関節結合されるウインドスクリーンワイパーアーム30と、ウインドスクリーンワイパーアーム30を回動させるために歯車付きモータユニット1の出力シャフト15の動きをウインドスクリーンワイパーアーム30に伝えることができるようにするリンク機構34とを備えるウインドスクリーンワイパーシステム100の分解図を示す。リンク機構34は、例えば、ドライバー側及び助手席側でワイパーブレード32の前後拭掃をもたらすために、車両の前方のウインドスクリーン上に位置される2つのウインドスクリーンワイパーアーム30を歯車付きモータユニット1に接続する。それを行なうために、リンク機構34は、要素として、支持チューブ36と、駆動クランク38と、一方がドライバー側の「マスター」リンクロッドであり他方が助手席側の「スレーブ」リンクロッドである2つのリンクロッド40,42と、支持チューブ36の端部に回転できるように装着される2つのレバー44,46とを備える。
駆動クランク38の第1の端部は、例えば「きつい」嵌合として、歯車付きモータユニット1の出力シャフト15に固定される。駆動クランク38の第2の端部は、例えば2つの「ボール−カップ」取付具によって、リンクロッド40,42の第1の端部40a,42aに関節結合される。リンクロッド40,42の2つの端部40b,42bは、例えば「ボール−カップ」取付具を使用して、それぞれのレバー44,46の第1の端部に関節結合される。レバー44,46の第2の端部は、例えばネジ締結により、ワイパーアーム3のそれぞれの頭部30aに固定される。
動作時、歯車付きモータユニット1の出力シャフト15の回転は、出力シャフト15の軸周りで駆動クランク38を回動させる。駆動クランク38はリンクロッド40,42の動作をもたらし、リンクロッド40,42の動作は、レバー44,46の回動をそれらのそれぞれの第2の端部の周りでもたらして、ワイパーブレード32の回動をもたらす。
また、歯車付きモータユニット1は、歯車付きモータユニット1及び場合により支持チューブ36を保持するように構成される固定プレート11も備える。固定プレート11は、車両の構造要素に固定されるようになっている。また、支持チューブ36は、その端部取付具36a,36bで構造要素に固定されてもよい。或いは、固定プレート11が支持チューブ36に固定されてもよく、その後、固定プレート11に歯車付きモータユニット1が固定される。その場合、支持チューブ36は、例えばその端部取付具36a,36bにより、車両の構造要素に固定される。
図2は、図1に示される歯車付きモータユニット1と同様の第1のタイプに係る歯車付きモータユニット1の図であり、この歯車付きモータユニット1は、例えば円筒形状のケーシング4内に収容される電気モータ3と、電気モータ3に接続される減速歯車機構5とを備える。また、歯車付きモータユニット1はマウント9も備え、該マウント9には、減速歯車機構5を受け入れるためのハウジングが形成される。マウント9及び電気モータ3のケーシング4は、例えばネジ又は溶接又は当業者に知られる任意の固定手段を使用して互いに機械的に固定される。
特定のタイプの歯車付きモータユニット1においては、例えばリアウインドスクリーンワイパーシステムの場合、マウント9が内蔵ロッド−クランクシステムを受け入れてもよい。
また、歯車付きモータユニット1は、一方ではマウント9に固定され且つ他方では車両の構造要素又は車両の構造体に対して固定される要素に固定されるようになっている固定プレート11も備える。固定プレート11は、例えば、ネジ14、図2の場合には3つのネジによってマウント9に固定される。固定プレート11は、歯車付きモータユニット1のモデルとそれが固定される車両構造要素の形状とにしたがって変化する形状、特にこの特定の場合には平坦な長方形形状を有してもよい。また、固定プレート11は、歯車付きモータユニット1の出力シャフト15が貫通して延びる中央オリフィス13を備えてもよい。
また、固定プレート11は、それを車両の構造要素に固定できるようにするための開口16、この場合には3つの開口も備える。固定プレート11を車両の構造要素に固定する手段は、例えば、固定プレート11の開口16内に挿入されるネジ、この場合には3つのネジを備える。開口16は、例えば固定プレート11の外周に位置され、また、例えば半円形状の穴又はスロットの形態を成して形成されてもよい。
しかしながら、これらの開口16の位置及び数は、固定プレート11の形状と、固定プレート11が固定される車両の構造要素の形状とにしたがって変化してもよい。
また、固定プレート11を車両の構造要素に固定する手段は、振動をフィルタリングするために、固定プレート11と車両の構造要素との間の界面に位置される制振パッド18を備えてもよい。
歯車付きモータユニット1の内面と車両の構造体との間の分離を改善して、減速歯車機構5と車両の構造体との間のノイズ及び振動の広がりを低減するために、電気モータ3と車両の構造要素との間の介在要素のうちの少なくとも1つ、すなわち、電気モータ3のケーシング4、マウント9、及び、固定プレート11である要素のうちの少なくとも1つは、積層複合材料39を備える或いは積層複合材料39から形成され、積層複合材料39は少なくとも2つの層を備え、それらの層のうちの少なくとも1つは、粘弾性材料、すなわち、高い損失係数を有する材料から形成される。
図3は、3つの層を備える一実施形態に係る積層複合材料39の様々な層を示し、2つの外層がC1及びC3で示され、中間層がC2で示される。中間層C2は、粘弾性材料、すなわち、20〜80℃の範囲内にある温度に関してワイパーモータタイプの振動応力状態下で200Hzにおいて0.1よりも大きい損失係数tanδを有する材料から形成される。減衰係数とも称される損失係数は、保存される弾性エネルギーに対する制振により散逸されるエネルギーの比率の指標である。この粘弾性材料は例えばエラストマーであり、また、中間層の厚さと最小厚外層の厚さとの間の比率は、例えば、0.03〜0.6である。
外層C1,C3は、その動剛性及び静剛性が粘弾性材料のそれよりもかなり高い材料、すなわち、例えばスチール又はスチール/アルミニウム合金などの金属或いは硬質プラスチックなど、前述した条件下で0.1未満の減衰係数を有する材料から形成される。外層C1,C3の役割は、外層C1,C3間には挟まれる粘弾性材料から形成される中間層C2によりインピーダンス又は動剛性を断ち切り、それにより、伝達される振動及びノイズをフィルタリングできるようにすることである。2つの外層C1,C3は、同じ材料から又は異なる材料から形成されてもよい。
好ましくは、積層複合材料39の層のうちの少なくとも1つは、電磁波に対するバリアを形成して電気モータ3及び/又は減速歯車機構5と車両の他の要素との間の電磁的適合性を改善させるために金属製である。
この場合も好ましくは、積層複合材料39の幾つかの層が同じ材料から形成される場合には、それらの厚さが異なり、例えば、外層C1,C3のうちの一方が他方の少なくとも2倍の厚さを有し、それにより、歯車付きモータユニット1と車両の構造体との間の分離のための目標周波数範囲にわたって分離を最適化し、したがって、積層複合材料39を構成する1又は複数の要素の低い音響透過性を所定の周波数範囲内で得る。分離のこの最適化は、これらの要素を通じたノイズの伝達を減らすことができるようになる。例えば、2つの外層C1,C3がスチールから形成される場合には、それらの厚さが異なり、例えば層C1に関しては1mmであり、また、層C3に関しては2mmである。
積層複合材料39を形成する様々な材料及びその厚さは、高い度合の分離が望まれる周波数、例えば歯車付きモータユニット1の1又は複数の共振周波数にしたがって選択されてもよい。
歯車付きモータユニット1の要素のうちの1つで使用される積層複合材料39の組成は、図3に示される積層複合材料39に限定されず、粘弾性材料から形成される少なくとも1つの層と使用時に剛性を歯車付きモータユニット1に与える少なくとも1つの硬質層とを備える任意の積層複合材料39を覆うべく広がる。積層複合材料39が例えば5つの層を備えてもよく、それらの層のうちの3つは、粘弾性材料から形成される2つの層を備える中間層であり、これらの2つの層は更に硬質の材料から形成される第3の層によって分離され、また、2つの外層も同様に更に硬質の材料から形成される。
具体的には、また、好ましくは、粘弾性材料の幾つかの層が使用される場合には、それらの層が更に硬質の中間層によって分離される。
図4は、図1及び図2に示される歯車付きモータユニット1と同じタイプの歯車付きモータユニット1の図であるが、この場合、固定プレート11が異なり、また、開口16が穴の形態を成して形成される。加えて、歯車付きモータユニット1は、減速歯車機構5を収容するマウント9におけるハウジングを閉じるために、例えばこの場合には3つの固定ネジ29を使用してマウント9に固定されるカバー27(図1には見えない)を備える。したがって、マウント9及びカバー27は、減速歯車機構5のためのボックスを形成する。この場合、カバー27は、前述したような積層複合材料39を備えてもよい。他の特徴は、図1及び図2の歯車付きモータユニット1と同一である。
固定プレート11を車両の構造要素に固定する手段も、この場合には3つ存在する穴の形態を成す開口16が固定ネジ及び場合により制振パッド18を受け入れるようになっているため、前述したのと同じままである。
加えて、図4は、マウント9を固定プレート11に固定できるようにする固定オリフィス31、この場合には3つの固定オリフィス31を示す。これらの固定オリフィス31は、歯車付きモータユニット1の出力シャフト15を受け入れるようになっている中央オリフィス13の周囲に配置され、図2に示される固定ネジ14を受け入れるようになっている。
図5及び図6は、閉鎖プレート110を備える第2のタイプに係る歯車付きモータユニット1を示し、閉鎖プレート110は、一方では、減速歯車機構5が内部に位置されるハウジングを閉じるためにマウント9に固定されるようになっており、他方では、車両の構造要素に固定されるようになっている。したがって、閉鎖プレート110は、固定プレート11及び場合により先に紹介された第1のタイプの歯車付きモータユニット1のカバー27に取って代わる。
図5は、外面に対応する閉鎖プレート110の第1の面、すなわち、減速歯車機構5とは反対側の面を示す。閉鎖プレート110は、歯車付きモータユニット1のモデルにしたがって、及び、それが固定される車両の構造要素にしたがって、形状が異なってもよい。
図5において、閉鎖プレートは、減速歯車機構5のための位置に対応する第1の凹陥部17と、電気モータ3を固定するための位置に対応する第2の凹陥部21とを備える。
電気モータ3のケーシング4及び減速歯車機構を収容するマウント9は、内面に対応する閉鎖プレート110の第2の面、すなわち、マウント9が固定される面を示す図6において更に良く見え、このように、閉鎖プレート110は、減速歯車機構5が位置されるハウジングを閉鎖する。
閉鎖プレート110は、例えばネジ14、この場合には4つのネジを使用してマウント9に固定される。また、歯車付きモータユニット1は、歯車付きモータユニット1と車両の電源との間の電気的な接続を形成するためのコネクタ23も備える(コネクタは、第1のタイプの歯車付きモータユニットにも存在するが、図1,2,4には示されなかった)。
歯車付きモータユニット1を車両の構造要素に固定できるようにするために、閉鎖プレート110は、場合により制振パッドの取り付けを可能にしてもよい固定器具も備える。この特定の場合において、この固定器具は、前述した固定プレートのそれに類似しており、閉鎖プレート110の端部にスロットにより形成される3つの開口16を使用して達成される。これらの開口16の位置、形状、及び、数は、閉鎖プレート110の形状と、閉鎖プレートが固定される車両の構造要素の形状とにしたがって変化してもよい。また、開口16は、ネジを使用して固定を達成することもできるため、穴の形態を成して形成されてもよい。
加えて、歯車付きモータユニット1と車両の構造体との間の分離を改善して、減速歯車機構5と車両の構造体との間のノイズ及び振動の広がりを低減するために、閉鎖プレート110は、前述したような積層複合材料39を備えてもよい。
したがって、電気モータ3と車両の構造体との間の介在要素のうちの少なくとも1つのため、特に歯車付きモータユニット1と車両の構造体との間の接続を行なう固定プレート11又は閉鎖プレート110のための積層複合材料39の使用は、歯車付きモータユニット1と車両の構造体との間の振動分離を改善できるようになる。積層複合材料39の使用は、制振パッド18の使用を伴ってもよい。
或いは、積層複合材料39によって与えられる分離が十分であって所望のレベルの振動分離に相当すれば、固定プレート11又は閉鎖プレート110は、歯車付きモータユニット1のタイプに応じて、制振パッド18の使用を伴うことなく車両の構造要素に直接に固定されてもよい。その場合には、固定プレート11又は閉鎖プレート110だけで機械的分離を与えるとともに振動の減衰をもたらす。このように制振パッド18を省くことにより、組み立てを簡略化できるとともに、歯車付きモータユニット1のために必要とされる構成要素の数を減らすことができ、それにより、構成要素に関連付けられるロジスティックスを簡略化できる。電気モータ3のケーシング4又はマウント9などの歯車付きモータユニット1の他の要素のための積層複合材料の使用は、振動分離を更に改善できるようになるだけでなく、電気モータ3又は減速歯車機構5によって発せられるノイズの伝達を減衰させることもできるようになる。
したがって、歯車付きモータユニット1の構成要素のうちの少なくとも1つに関して、その層のうちの少なくとも1つが粘弾性材料から形成される積層複合材料39を使用することは、歯車付きモータユニット1と車両の構造体との間で伝えられる振動の減衰を可能にする機械的な分離をもたらすことができるようにし、それにより、制振パッド18によって果たされる振動のフィルタリングを改善することができ、或いは、場合により制振パッド18を省くことさえできる。加えて、そのような材料の使用は、歯車付きモータユニット1の取り付けの複雑さを増大させず、したがって、量産工程に容易に導入できる。また、積層複合材料39の使用は、歯車付きモータユニット1の音響透過性を減らす、すなわち、防音を高めるとともに、積層複合材料の層のうちの1つが金属製であるときに電磁的適合性を改善することもできるようになる。
Claims (11)
- 自動車両ワイパーシステム用の歯車付きモータユニット(1)であって、
−ケーシング(4)内に収容される電気モータ(3)と、
−前記電気モータ(3)に接続される減速歯車機構(5)と、
−前記減速歯車機構(5)を受け入れるマウント(9)と、
−一方では前記マウント(9)に固定され、他方では前記車両の構造要素に固定されるようになっている固定プレート(11)及び/又は閉鎖プレート(110)と、
を備える歯車付きモータユニット(1)において、以下の要素、
−前記固定プレート(11)、
−前記閉鎖プレート(110)、
−前記マウント(9)、及び、
−前記ケーシング(4)、
のうちの少なくとも1つが少なくとも2つの材料層(C1,C2,C3)を備える積層複合材料(39)から形成され、前記層のうちの少なくとも1つ(C2)が粘弾性材料から形成されることを特徴とする歯車付きモータユニット(1)。 - 前記積層複合材料(39)は、第1及び第2の外層(C1,C3)と、粘弾性材料から形成される少なくとも1つの中間層(C2)とを備える請求項1に記載の歯車付きモータユニット(1)。
- 前記粘弾性材料は、20〜80℃の温度範囲内で200Hzにおいて0.1よりも大きい減衰係数tanδを有し、前記第1及び第2の外層は、20〜80℃の温度範囲内で200Hzにおいて0.1未満の減衰係数tanδを有する請求項2に記載の歯車付きモータユニット(1)。
- 前記中間層(C2)の厚さと前記外層(C1,C3)の最小厚との間の比率が0.03〜0.6である請求項2又は請求項3に記載の歯車付きモータユニット(1)。
- 前記第1の外層(C1)及び第2の外層(C3)が異なる厚さを有する請求項2から4のいずれか一項に記載の歯車付きモータユニット(1)。
- 前記外層(C1,C3)のうちの一方が他方の少なくとも2倍の厚さを有する請求項5に記載の歯車付きモータユニット(1)。
- 前記層(C1,C2,C3)のうちの少なくとも1つが金属製である請求項1から6のいずれか一項に記載の歯車付きモータユニット(1)。
- 前記層(C1,C2,C3)のうちの少なくとも1つがスチール又はスチール/アルミニウム合金から形成される請求項7に記載の歯車付きモータユニット(1)。
- 前記固定プレート(11)又は前記閉鎖プレート(110)は、前記固定プレート(11)又は前記閉鎖プレート(110)を自動車両の構造要素に固定できるようにするための少なくとも1つの開口(16)を備える請求項1から8のいずれか一項に記載の歯車付きモータユニット(1)。
- 前記閉鎖プレート(110)は、前記マウント(9)に固定されるとともに、前記減速歯車機構(5)が内部に配置される前記マウント(9)におけるハウジングを閉じる請求項1から9のいずれか一項に記載の歯車付きモータユニット(1)。
- 前記減速歯車機構(5)が内部に配置される前記マウント(9)におけるハウジングを閉じるために前記マウント(9)に固定されるカバー(27)も備え、前記固定プレート(11)が前記マウント(9)又は前記カバー(27)に固定され、前記カバー(27)が積層複合材料(39)を備え、該積層複合材料の層のうちの少なくとも1つが粘弾性材料から形成される請求項1から9のいずれか一項に記載の歯車付きモータユニット(1)。
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