JP2020115745A - Motor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸を有するモータ装置に関する。 The present invention relates to a motor device having a rotary shaft.
従来、自動車等の車両に搭載されるパワーウィンド装置やサンルーフ装置等の駆動源には、小型でありながら大きな出力が得られる減速機構を備えたモータ装置が用いられている。そして、操作者により車室内等に設けられた操作スイッチを操作することでモータ装置は回転駆動され、これによりウィンドガラスやサンルーフ等の開閉体が開閉駆動されるようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a drive source such as a power window device and a sunroof device mounted on a vehicle such as an automobile, a motor device having a reduction gear mechanism that is small but provides a large output has been used. Then, the motor device is rotationally driven by the operation of an operation switch provided in the passenger compartment or the like by the operator, whereby the opening/closing body such as a window glass or a sunroof is opened/closed.
このような減速機構を備えたモータ装置として、例えば、特許文献1に記載された技術が知られている。特許文献1に記載されたモータ(モータ装置)は、モータ本体と減速部とを備えており、モータ本体を形成するヨーク内には、回転軸が回転自在に収容され、減速部を形成するギヤハウジング内には、減速機構を形成するウォームおよびウォームホイールが回転自在に収容されている。また、ギヤハウジング内には、複数の電気回路部品を実装した制御回路基板が設けられており、電気回路部品を構成するホール素子は、回転軸に固定されたセンサマグネットと対向して、回転軸の回転状態を検出するようになっている。
As a motor device provided with such a reduction mechanism, for example, the technique described in
ギヤハウジングには、基板取付口とコネクタ取付口とが形成されており、基板取付口は回転軸を挟む一方側に配置され、コネクタ取付口は回転軸を挟む他方側に配置されている。そして、基板取付口(一方側)から制御回路基板を装着して、当該制御回路基板をギヤハウジングにネジ止めするとともに、コネクタ取付口(他方側)からコネクタハウジングを装着して、当該コネクタハウジングをギヤハウジングにネジ止めしている。 A board mounting port and a connector mounting port are formed in the gear housing. The substrate mounting port is arranged on one side of the rotary shaft and the connector mounting port is arranged on the other side of the rotary shaft. Then, the control circuit board is mounted from the board mounting port (one side), the control circuit board is screwed to the gear housing, and the connector housing is mounted from the connector mounting port (other side) to mount the connector housing. It is screwed to the gear housing.
ところで、上述のような自動車等の車両に搭載されるモータ装置は、幅狭のドア内やルーフ内に設置されるため、厚み寸法を薄くする等してより小型軽量化を図ることが望ましい。 By the way, a motor device mounted on a vehicle such as an automobile as described above is installed in a narrow door or a roof, and therefore, it is desirable to reduce the thickness dimension and to reduce the size and weight.
しかしながら、上述の特許文献1に記載されたモータ装置によれば、回転軸を挟む一方側から回転軸を挟む他方側に向けて、制御回路基板が回転軸を跨ぐようにして設けられる。したがって、モータ装置の制御回路基板が延びる方向に沿う厚み寸法が大きいばかりか、モータ装置の制御回路基板と回転軸とが重なる方向に沿う厚み寸法も大きく、ひいてはモータ装置をより小型軽量化するというニーズに応えるのが難しかった。
However, according to the motor device described in
また、ギヤハウジングに対する制御回路基板の占める割合が大きいため、モータ装置を取り付け対象物に固定するための固定部をギヤハウジングに設ける際に、その設定自由度が低く、ひいてはモータ装置の取り付け対象物へのレイアウト性の低下を招いていた。 Moreover, since the control circuit board occupies a large proportion of the gear housing, the degree of freedom in setting is low when the fixing portion for fixing the motor device to the mounting object is provided in the gear housing, and thus the mounting target object of the motor device. The layout property is deteriorated.
本発明の目的は、取り付け対象物へのレイアウト性を低下させること無く、モータ装置をより小型軽量化することができる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 that can be made smaller and lighter without deteriorating the layout property on an object to be attached.
本発明の一態様では、モータ部と、外部コネクタが接続されるコネクタ部材を有するギヤ部と、を備えたモータ装置であって、前記モータ部は、筒状に形成されたモータケースと、前記モータケースの内壁に固定された複数のマグネットと、前記モータケースに収容されるとともにコイルが巻装されたアーマチュアと、前記アーマチュアの回転中心に固定された回転軸と、前記回転軸に固定され、前記回転軸の回転方向に沿ってN極とS極の複数の磁極が交互に設けられたセンサマグネットと、前記回転軸に固定されたコンミテータと、前記コンミテータに摺接される複数のブラシと、前記複数のブラシを保持し、前記複数のブラシのそれぞれに電気的に接続された駆動用導電部材を有し、前記モータケースの開口部分に装着されたブラシホルダと、を備え、前記ギヤ部は、前記回転軸に固定されたウォームギヤと、前記ウォームギヤに噛み合わされるウォームホイールと、前記回転軸の軸方向に沿って形成され、前記ウォームギヤが回転自在に収容されたウォームギヤ収容部、および前記ウォームギヤ収容部に連続して設けられ、前記ウォームホイールが回転自在に収容されたウォームホイール収容部、および前記コネクタ部材が差し込み固定されたコネクタ部材装着孔、ならびに前記コネクタ部材装着孔の内部に引き続く、前記駆動用導電部材が突出されている導電部材接続孔を有し、前記モータケースに結合されたギヤケースと、を備え、前記コネクタ部材は、樹脂材料によって略L字形状に形成されており、電源ターミナルと、信号ターミナルと、前記センサマグネットに対向して配置された磁気センサを有して前記信号ターミナルが電気的に接続され固定されるセンサ基板と、を備え、前記コネクタ部材は、前記コネクタ部材装着孔に差し込み固定され、前記電源ターミナルおよび前記信号ターミナルは、略L字形状に形成されており、前記電源ターミナルは、その先端部に前記駆動用導電部材が挿入されるスリットが形成されており、前記駆動用導電部材が前記スリットに差し込まれて、前記電源ターミナルと前記駆動用導電部材とが電気的に接続され、前記駆動用導電部材は、前記回転軸の軸方向に延在されており、前記コネクタ部材の差し込み方向に沿う前記駆動用導電部材の厚み寸法の方が、前記ウォームホイールの軸方向に沿う前記駆動用導電部材の厚み寸法よりも大きくなっており、前記ウォームホイールの軸方向において、前記センサ基板の少なくとも一部が、前記駆動用導電部材と重なっている。 In one aspect of the present invention, there is provided a motor device including a motor portion and a gear portion having a connector member to which an external connector is connected, wherein the motor portion includes a motor case formed in a tubular shape, A plurality of magnets fixed to the inner wall of the motor case, an armature housed in the motor case and wound with a coil, a rotary shaft fixed to the rotation center of the armature, and fixed to the rotary shaft, A sensor magnet in which a plurality of magnetic poles of N poles and S poles are alternately provided along the rotation direction of the rotating shaft, a commutator fixed to the rotating shaft, and a plurality of brushes slidably contacting the commutator, A plurality of brushes, a drive conductive member electrically connected to each of the plurality of brushes, and a brush holder attached to the opening of the motor case; A worm gear fixed to the rotary shaft, a worm wheel meshing with the worm gear, a worm gear housing formed along the axial direction of the rotary shaft, the worm gear being rotatably housed, and the worm gear housing. Portion, a worm wheel accommodating portion in which the worm wheel is rotatably accommodated, a connector member mounting hole in which the connector member is inserted and fixed, and the drive continuing to the inside of the connector member mounting hole. And a gear case coupled to the motor case, wherein the connector member is formed of a resin material in a substantially L shape, and has a power supply terminal. A signal terminal, and a sensor substrate having a magnetic sensor arranged to face the sensor magnet and electrically connected and fixed to the signal terminal, wherein the connector member has the connector member mounting hole. The power supply terminal and the signal terminal are formed into a substantially L-shape, and the power supply terminal has a slit formed at the tip thereof into which the drive conductive member is inserted. A driving conductive member is inserted into the slit, the power supply terminal and the driving conductive member are electrically connected, and the driving conductive member extends in the axial direction of the rotating shaft, The thickness dimension of the drive conductive member along the inserting direction of the connector member is larger than the thickness dimension of the drive conductive member along the axial direction of the worm wheel. At least a part of the sensor substrate overlaps the drive conductive member in the axial direction of the wheel.
本発明の他の態様では、前記導電部材接続孔に差し込まれている前記電源ターミナルの部分および前記信号ターミナルの部分は、前記回転軸の軸方向において、前記信号ターミナルが前記電源ターミナルよりも前記ブラシに近接して配置されている。 In another aspect of the present invention, a portion of the power supply terminal and a portion of the signal terminal which are inserted into the conductive member connection hole are arranged such that, in the axial direction of the rotating shaft, the signal terminal is the brush more than the power supply terminal. Is located close to.
本発明の他の態様では、前記導電部材接続孔に差し込まれている前記電源ターミナルの部分および前記信号ターミナルの部分は、前記駆動用導電部材の延在方向に対して交差する方向に延在されている。 In another aspect of the present invention, a portion of the power supply terminal and a portion of the signal terminal which are inserted into the conductive member connection hole extend in a direction intersecting an extending direction of the driving conductive member. ing.
本発明の他の態様では、前記センサ基板は、一対の長辺部と一対の短辺部とを備え、略長方形形状に形成されており、前記センサ基板の一方の短辺部には、前記信号ターミナルの一端が接続されており、前記センサ基板の他方の短辺部には、前記磁気センサが設けられている。 In another aspect of the present invention, the sensor substrate includes a pair of long side portions and a pair of short side portions and is formed in a substantially rectangular shape, and one short side portion of the sensor substrate is One end of the signal terminal is connected, and the magnetic sensor is provided on the other short side portion of the sensor substrate.
本発明の他の態様では、前記センサ基板には、前記センサマグネットの回転に伴う磁極の磁束成分の変化を捉えて前記回転軸の回転状態を検出する回転センサが実装され、前記センサ基板は、前記回転軸を中心に当該回転軸の径方向外側に向けて延在され、前記回転センサは、前記センサ基板の延在方向に沿う磁極の磁束成分の大きさに応じて電気抵抗値が変化する第1の磁気抵抗素子と、前記センサ基板の延在方向と直交する方向に沿う磁極の磁束成分の大きさに応じて電気抵抗値が変化する第2の磁気抵抗素子と、を有する1つの部品で構成され、前記回転センサを形成する複数の面のうちの最も大きい面が、前記センサ基板に対向して設けられ、前記回転センサを、前記センサマグネットを挟んで反対側から見た際に、前記回転センサが、前記センサマグネットの軸方向寸法および直径寸法の範囲内に収められており、前記第1の磁気抵抗素子の電気抵抗値および前記第2の磁気抵抗素子の電気抵抗値が、前記回転軸の回転に伴い、前記センサマグネットの径方向外側で前記センサマグネットの周方向に向かう磁極の磁束成分の変化によりそれぞれ変化される。 In another aspect of the present invention, a rotation sensor that detects a rotation state of the rotation shaft by capturing a change in a magnetic flux component of a magnetic pole due to rotation of the sensor magnet is mounted on the sensor substrate, and the sensor substrate includes: The rotation sensor extends around the rotation axis toward the outside in the radial direction of the rotation axis, and the rotation sensor has an electric resistance value that changes in accordance with the magnitude of the magnetic flux component of the magnetic pole along the extension direction of the sensor substrate. One component including a first magnetoresistive element and a second magnetoresistive element whose electric resistance value changes according to the magnitude of a magnetic flux component of a magnetic pole along a direction orthogonal to the extending direction of the sensor substrate. The largest surface of the plurality of surfaces forming the rotation sensor is provided to face the sensor substrate, and the rotation sensor is viewed from the opposite side across the sensor magnet. The rotation sensor is housed within a range of an axial dimension and a diameter dimension of the sensor magnet, and an electric resistance value of the first magnetoresistive element and an electric resistance value of the second magnetoresistive element are With the rotation of the rotating shaft, the magnetic flux components of the magnetic poles are radially changed on the outer side of the sensor magnet in the circumferential direction of the sensor magnet.
本発明によれば、取り付け対象物へのレイアウト性を低下させること無く、モータ装置をより小型軽量化することができる。 According to the present invention, it is possible to further reduce the size and weight of a motor device without deteriorating the layout of the object to be attached.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態に係るモータ装置を示す部分断面図を、図2は図1の破線円A部を拡大して示す部分拡大断面図を、図3は図1のモータ装置のコネクタ部材を示す斜視図をそれぞれ示している。 1 is a partial cross-sectional view showing a motor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view showing a broken line circle A portion of FIG. 1 in an enlarged manner, and FIG. 3 is a motor device of FIG. 3 is a perspective view showing the connector member of FIG.
図1に示すモータ装置10は、自動車等の車両に搭載されるパワーウィンド装置(図示せず)の駆動源として用いられ、ウィンドガラスを昇降させるウィンドレギュレータ(図示せず)を駆動するものである。モータ装置10は、小型でありながら大きな出力が可能な減速機構付モータとして形成され、車両のドア内に形成される幅狭のスペース(図示せず)に設置されるようになっている。モータ装置10は、モータ部20とギヤ部40とを備えており、これらのモータ部20およびギヤ部40は、複数の締結ネジ11(図示では2つ)により互いに連結され、ユニット化されている。
A
モータ部20は、磁性材料よりなる鋼板をプレス加工(深絞り加工)することで有底筒状に形成されたモータケース21を備えている。モータケース21の内壁には、断面が略円弧形状に形成された複数のマグネット22(図示では2つ)が固定され、各マグネット22の内側には、コイル23が巻装されたアーマチュア24が、所定の隙間を介して回転自在に収容されている。そして、モータケース21の開口側(図中左側)にはブラシホルダ25が装着されており、当該ブラシホルダ25によってモータケース21の開口側は閉塞されている。
The
アーマチュア24の回転中心C1には、回転軸としてのアーマチュア軸26が貫通して固定されている。アーマチュア軸26は、モータ部20およびギヤ部40の双方を横切るようにして設けられ、アーマチュア軸26の軸方向一端側(図中右側)はモータケース21の内部に配置され、アーマチュア軸26の軸方向他端側(図中左側)はギヤケース41の内部に配置されている。
An
アーマチュア軸26の軸方向に沿う略中間部分で、かつアーマチュア24に近接する部位には、コンミテータ27が固定されている。このコンミテータ27には、アーマチュア24に巻装されたコイル23の端部が電気的に接続されている。
A
コンミテータ27の外周には、ブラシホルダ25に保持された複数のブラシ28(図示では2つ)が摺接するようになっており、各ブラシ28は、バネ部材29によりそれぞれコンミテータ27に向けて所定圧で弾性接触されている。これにより、図示しないコントローラから各ブラシ28に駆動電流を供給することでアーマチュア24には回転力(電磁力)が発生し、ひいてはアーマチュア軸26が所定の回転数および回転トルクで回転するようになっている。
A plurality of brushes 28 (two in the figure) held by the
アーマチュア軸26の軸方向に沿う略中間部分で、かつコンミテータ27のアーマチュア24側とは反対側には、センサマグネット30が固定されている。センサマグネット30は、アーマチュア軸26の回転方向に沿って4つの磁極(図4参照)を交互に並べることにより環状に形成されている。センサマグネット30は、アーマチュア軸26と共に一体回転するようになっており、したがって、アーマチュア軸26の回転に伴い、センサマグネット30の径方向外側に配置された回転センサ70に対する磁束線の状態が変化するようになっている(図6参照)。
A
アーマチュア軸26のセンサマグネット30よりも軸方向他端側には、ウォームギヤ31が設けられている。ウォームギヤ31は略筒状に形成され、アーマチュア軸26に圧入によって固定されている。ウォームギヤ31には、ギヤケース41内に回転自在に設けられたウォームホイール42の歯部42aが噛み合わされている。これにより、ウォームギヤ31はギヤケース41内でアーマチュア軸26の回転に伴って回転し、その回転がウォームホイール42に伝達されるようになっている。ここで、ウォームギヤ31およびウォームホイール42は減速機構SDを形成している。
A
モータケース21の底部側(図中右側)は段付形状に形成されており、当該部位にはモータケース21の本体部よりも小径となった小径部21aが設けられている。小径部21aには第1ラジアル軸受32と第1スラスト軸受33とが装着されており、これらの軸受32,33は、アーマチュア軸26の軸方向一端側を回転自在に支持している。
The bottom side (right side in the drawing) of the
図2に示すように、ブラシホルダ25は、プラスチック等の樹脂材料を射出成形することで所定形状に形成され、ホルダ本体25aと軸受保持筒25bとを備えている。ホルダ本体25aは、複数のブラシ28を移動自在に保持するとともに、モータケース21の開口部分に装着されるようになっている(図1参照)。一方、軸受保持筒25bは筒状に形成され、ホルダ本体25aからギヤケース41側(図中左側)に向けて突出されている。
As shown in FIG. 2, the
軸受保持筒25bの先端部分には、アーマチュア軸26の軸方向に沿う略中間部分を回転自在に支持する第2ラジアル軸受34が装着されている。つまり、軸受保持筒25bの内側には、アーマチュア軸26が貫通するようになっている。また、アーマチュア軸26に固定されたセンサマグネット30は、軸受保持筒25bの内側に配置され、当該軸受保持筒25bの内側でアーマチュア軸26と共に回転するようになっている。
A second
ここで、軸受保持筒25bは本発明における仕切壁を構成しており、当該軸受保持筒25bは、センサマグネット30と回転センサ70との間に設けられている。このように、センサマグネット30と回転センサ70との間に仕切壁として機能する軸受保持筒25bを設けることで、センサマグネット30側にある各ブラシ28の摩耗粉が、回転センサ70や当該回転センサ70を実装するセンサ基板60に付着しないようにしている。これにより、回転センサ70の検出性能が低下するのを長期に亘り抑制することができる。
Here, the
図1に示すように、ギヤ部40は、ギヤケース(ハウジング)41およびコネクタ部材50を備えている。なお、ギヤケース41の開口側(図中手前側)は、図示しないギヤカバーによって密閉されている。ギヤ部40を形成するギヤケース41は、樹脂材料により所定形状に形成され、モータケース21の開口側にブラシホルダ25を介して連結されている。
As shown in FIG. 1, the
ギヤケース41の内部には、アーマチュア軸26の軸方向に沿って延びるウォームギヤ収容部41aと、当該ウォームギヤ収容部41aに近接して配置されたウォームホイール収容部41bとが形成されている。これらの各収容部41a,41bの内部には、ウォームギヤ31と、外周部分にウォームギヤ31と噛み合う歯部42aを有するウォームホイール42とが、それぞれ回転自在に収容されている。ここで、ウォームギヤ31は螺旋状に形成され、歯部42aはウォームホイール42の軸方向に向けて緩やかな傾斜角度で傾斜されている。これにより、ウォームギヤ31からウォームホイール42に対して滑らかな動力伝達が可能となっている。
Inside the
ウォームホイール42の回転中心C2には、出力軸42bが配置されており、当該出力軸42bは、ウィンドレギュレータ(図示せず)に動力伝達可能に接続されるようになっている。つまり、アーマチュア軸26の回転は、減速機構SDにより減速されて高トルク化され、出力軸42bからウィンドレギュレータに出力されるようになっている。
An
ウォームギヤ収容部41aのアーマチュア軸26の軸方向に沿うモータケース21側とは反対側(図中左側)には、第3ラジアル軸受43と第2スラスト軸受44とが設けられている。これらの第3ラジアル軸受43および第2スラスト軸受44は、アーマチュア軸26の軸方向他端側を回転自在に支持している。
A third
また、第2スラスト軸受44のアーマチュア軸26側とは反対側には、ゴムブッシュ45が設けられ、当該ゴムブッシュ45は、第2スラスト軸受44をアーマチュア軸26に向けて比較的弱い力で押し付けるようになっている。これにより、アーマチュア軸26の回転抵抗が増加するのを抑制しつつ、アーマチュア軸26が軸方向にがたつくのを抑制している。
Further, a
このように、アーマチュア軸26の軸方向一端側を第1ラジアル軸受32と第1スラスト軸受33とで回転自在に支持し、アーマチュア軸26の軸方向に沿う略中間部分を第2ラジアル軸受34で回転自在に支持し、アーマチュア軸26の軸方向他端側を第3ラジアル軸受43と第2スラスト軸受44とで回転自在に支持している。これにより、アーマチュア軸26はスムーズに回転できるようになっている。
In this way, the one end in the axial direction of the
ギヤケース41には、さらに、段付形状のコネクタ部材装着孔41cが設けられている。コネクタ部材装着孔41cは、ブラシホルダ25の近傍で、かつアーマチュア軸26を挟んで、ウォームホイール収容部41b側とは反対側に配置されている。コネクタ部材装着孔41cは、アーマチュア軸26の径方向に向けて延在され、当該コネクタ部材装着孔41cには、ギヤケース41とは別体となったコネクタ部材50が差し込み固定されるようになっている。
The
ここで、コネクタ部材装着孔41cの延在方向についてより詳細に述べると、アーマチュア軸26の軸方向をX軸方向、出力軸42bの軸方向をZ軸方向(図面奥行き方向)とした場合に、コネクタ部材装着孔41cの延在方向は、X軸方向およびZ軸方向の双方に直角となるY軸方向となっている。なお、X軸方向およびY軸方向はモータ装置10の縦横の幅方向を示し、Z軸方向はモータ装置10の厚み方向を示している。
Here, to describe in more detail the extending direction of the connector
図2に示すように、コネクタ部材装着孔41cの内部に引き続く、導電部材接続孔41eには、ブラシホルダ25から突出された一対の駆動用導電部材25c(図示では1つ)が露出されている。各駆動用導電部材25cは、導電性に優れた黄銅等によって棒状に形成され、各駆動用導電部材25cの一端側は、各ブラシ28にそれぞれ電気的に接続されている。また、各駆動用導電部材25cの他端側は、コネクタ部材50に設けられた一対の電源ターミナル53の一端側に電気的に接続されるようになっている。
As shown in FIG. 2, a pair of drive
ここで、コネクタ部材50をコネクタ部材装着孔41cに差し込むだけで、各電源ターミナル53の一端側は、各駆動用導電部材25cの他端側に自動的に電気的に接続されるようになっている。
Here, only by inserting the
ギヤケース41には、図1に示すように、3つの固定部41dが設けられている。各固定部41dは、出力軸42bを囲うようにしてギヤケース41の周囲にそれぞれ所定間隔(略120度間隔)で配置されている。そして、各固定部41dには、モータ装置10を車両のドア内に固定するための固定ボルト(図示せず)がそれぞれ装着されるようになっている。このように、各固定部41dを、出力軸42bを囲うようにして所定間隔で設けることにより、幅狭のドア内においてモータ装置10をバランス良く支持することができ、ひいてはモータ装置10に高負荷が掛かったとしても、モータ装置10がドア内でふらつくのを効果的に防止することができる。
As shown in FIG. 1, the
図1および図3に示すように、コネクタ部材50は、プラスチック等の樹脂材料を射出成形することにより略L字形状に形成され、コネクタ接続部51と差し込み部52とを備えている。コネクタ接続部51には、車両側の外部コネクタCN(図1参照)が接続されるようになっており、差し込み部52は、ギヤケース41のコネクタ部材装着孔41cに差し込まれるようになっている。ここで、外部コネクタCNは、車両に搭載されるバッテリやコントローラ等(何れも図示せず)に電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
コネクタ接続部51および差し込み部52の内部には、一対の電源ターミナル53と、4本の信号ターミナル54とがインサート(埋設)されている。各電源ターミナル53および各信号ターミナル54は、いずれも導電性に優れた黄銅等により、コネクタ部材50の形状に沿わせて略L字形状に形成されている。また、各電源ターミナル53の方が各信号ターミナル54よりも太くなっており、これは、各電源ターミナル53の方に各信号ターミナル54よりも大電流が流れるためである。
Inside the
各電源ターミナル53の一端側は、差し込み部52からそれぞれ突出して外部に露出されており、この露出された部分には、各駆動用導電部材25c(図2参照)の他端側が挿入されるスリットSLが形成されている。ここで、図3においては、一方の電源ターミナル53のスリットSLのみを示している。また、各電源ターミナル53の他端側は、コネクタ接続部51の内部に露出されており、これにより、外部コネクタCN側の各電源ターミナル(図示せず)に電気的に接続されるようになっている。
One end side of each
各信号ターミナル54の一端側は、差し込み部52に設けられたセンサ基板60にそれぞれ電気的に接続されている。一方、各信号ターミナル54の他端側は、各電源ターミナル53の他端側と同様に、コネクタ接続部51の内部に露出されている。これにより、各信号ターミナル54の他端側は、外部コネクタCN側の各信号ターミナル(図示せず)に電気的に接続されるようになっている。
One end side of each
差し込み部52のコネクタ接続部51側には、ゴム等の弾性部材よりなるシール部材55が設けられ、当該シール部材55は差し込み部52の周囲を取り囲むようにして装着されている。シール部材55は、コネクタ部材50をギヤケース41に装着した状態のもとで、差し込み部52とコネクタ部材装着孔41cとの間に配置されるようになっている(図1参照)。これにより、ギヤケース41の外部からコネクタ部材装着孔41cの内部に向けて、雨水や埃等が進入するのを防止している。
A
差し込み部52には、センサ基板60が一体に設けられている。センサ基板60は略長方形形状に形成され、一対の長辺61と一対の短辺62とを備えている。センサ基板60の一方の短辺62側は、差し込み部52に固定されており、これにより各短辺62がY軸方向に沿って対向し、各長辺61がZ軸方向に沿って対向している。
A
そして、センサ基板60の一方の短辺62側には、4本の信号ターミナル54の一端側が電気的に接続されており、センサ基板60の他方の短辺62側には、回転センサ70が実装されている。つまり、センサ基板60は、図1および図2に示すように、コネクタ部材50をギヤケース41に装着した状態のもとで、アーマチュア軸26を中心に、当該アーマチュア軸26の径方向外側に向けて延在されている。
One end side of the four
ここで、アーマチュア軸26に固定されたセンサマグネット30と、回転センサ70が実装されたセンサ基板60との配置関係について、図面を用いてより詳細に説明する。
Here, the positional relationship between the
図4(a),(b)はセンサマグネットとセンサ基板との配置関係を説明する説明図を示している。 FIGS. 4A and 4B are explanatory views illustrating the positional relationship between the sensor magnet and the sensor substrate.
図4に示すように、センサ基板60の他方の短辺62側は、センサマグネット30の径方向外側に隙間SPを介して配置されており、この隙間SPには、仕切壁として機能する軸受保持筒25bが配置されている。ここで、隙間SPの寸法は、次の3つの条件を満たす寸法に設定されている。つまり、回転センサ70をセンサマグネット30に可能な限り近付けて十分な検出性能が得られ、センサマグネット30の回転時に当該センサマグネット30が軸受保持筒25bに接触せず、差し込み部52をコネクタ部材装着孔41cに差し込んだ際にセンサ基板60と軸受保持筒25bとが接触しない寸法となっている。
As shown in FIG. 4, the other
図4(a)に示すように、回転センサ70を含むセンサ基板60のアーマチュア軸26の軸方向に沿う厚み寸法t1は、センサマグネット30のアーマチュア軸26の軸方向(X軸方向)に沿う厚み寸法t2以下に設定されている。つまり、回転センサ70を含むセンサ基板60は、センサマグネット30を挟んで反対側にある目視ポイントLPから見た際に、センサマグネット30の軸方向寸法(=t2)の範囲内(図中網掛け範囲内)に収められることが可能になっていて、回転センサ70は、目視ポイントLPから見た際に、センサマグネット30の軸方向寸法(=t2)の範囲内(図中網掛け範囲内)に配置される。
As shown in FIG. 4A, the thickness dimension t1 of the
これにより、アーマチュア軸26の軸方向(X軸方向)に沿うモータ装置10の寸法、つまりモータ装置10の幅寸法が増大するのを抑制することができ、モータ装置10の小型化を実現している。
As a result, it is possible to suppress an increase in the dimension of the
また、図4(b)に示すように、回転センサ70を含むセンサ基板60の短辺62が延びる方向に沿う幅寸法w1は、センサマグネット30のアーマチュア軸26の径方向(Y軸方向/Z軸方向)に沿う厚み寸法w2以下に設定されている。つまり、回転センサ70を含むセンサ基板60は、センサマグネット30を挟んで反対側にある目視ポイントLPから見た際に、センサマグネット30の直径寸法(=w2)の範囲内(図中網掛け範囲内)に収められることが可能になっていて、回転センサ70は、目視ポイントLPから見た際に、センサマグネット30の直径寸法(=w2)の範囲内(図中網掛け範囲内)に配置される。
Further, as shown in FIG. 4B, the width dimension w1 along the direction in which the
これにより、出力軸42b(図1参照)の軸方向(Z軸方向)に沿うモータ装置10の寸法、つまりモータ装置10の厚み寸法が増大するのを抑制することができ、モータ装置10の薄型化を実現している。
As a result, it is possible to prevent the dimension of the
次に、回転センサ70の構造および動作について、図面を用いて詳細に説明する。
Next, the structure and operation of the
図5は回転センサの内部構造を説明する説明図を、図6は回転センサに対するセンサマグネットの相対位置を模式的に複数示し、各々の位置での回転センサによる磁束成分の検出状態を説明する説明図を、図7は回転センサによる磁束成分の検出信号と回転センサの出力信号とを説明する説明図をそれぞれ示している。 FIG. 5 is an explanatory view for explaining the internal structure of the rotation sensor, and FIG. 6 schematically shows a plurality of relative positions of the sensor magnet with respect to the rotation sensor, and for explaining the detection state of the magnetic flux component by the rotation sensor at each position. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the detection signal of the magnetic flux component by the rotation sensor and the output signal of the rotation sensor.
図5に示すように、回転センサ70は、当該回転センサ70と対向するセンサマグネット30の磁極(S極/N極)の変化、つまり磁束線の向きやその変化を捉える磁気センサとなっている。これにより回転センサ70は、アーマチュア軸26(図4参照)の回転状態、つまりアーマチュア軸26の回転方向や回転速度を検出可能となっている。具体的には、回転センサ70は、センサ素子としての磁気抵抗素子(MR素子)備えており、さらには巨大磁気抵抗効果現象(Giant Magneto Resistance Effect)を応用したGMRセンサとなっている。
As shown in FIG. 5, the
回転センサ70は、Y軸方向に沿う磁束成分の大きさに応じてその電気抵抗値が変化するY軸方向素子(第1MR素子)71と、Z軸方向に沿う磁束成分の大きさに応じてその電気抵抗値が変化するZ軸方向素子(第2MR素子)72とを備えている。回転センサ70は、さらに波形変換回路73を備えており、当該波形変換回路73には、Y軸方向素子71およびZ軸方向素子72からの正弦波信号(図7参照)がそれぞれ入力されるようになっている。そして、波形変換回路73は、入力された各正弦波信号(Y軸方向磁束成分/Z軸方向磁束成分)を、それぞれ矩形波信号に変換して出力するようになっている。
The
図6および図7に示すように、回転センサ70に対してセンサマグネット30が「0°」の基準位置にある場合(図4(b)に示す位置関係)には、回転センサ70には、略Z軸方向のみに沿って磁束線が通過する。したがって、当該状態においては、Z軸方向磁束成分、つまりZ軸方向に沿う磁界の強さHが最大となり、Z軸方向素子72の出力が最大となる。一方、Y軸方向磁束成分、つまりY軸方向に沿う磁界の強さHは最小となり、Y軸方向素子71の出力は最小となる。ここで、図6の破線矢印に示す「磁束ベクトル量」を分解すると、それぞれ黒塗り矢印の「Y軸方向磁束成分」および白抜き矢印の「Z軸方向磁束成分」となる。
As shown in FIGS. 6 and 7, when the
回転センサ70に対してセンサマグネット30が「90°」の位置にある場合には、上記とは逆に、回転センサ70には、略Y軸方向のみに沿って磁束線が通過するようになり、さらには磁束線の向きはセンサマグネット30のS極に向けられる。したがって、当該状態においては、Y軸方向磁束成分、つまりY軸方向に沿う磁界の強さHが負側で最大となり、Y軸方向素子71の出力が負側で最大となる。一方、Z軸方向磁束成分、つまりZ軸方向に沿う磁界の強さHは最小となり、Z軸方向素子72の出力は最小となる。
When the
回転センサ70に対してセンサマグネット30が「−90°」の位置にある場合には、回転センサ70には、略Y軸方向のみに沿って磁束線が通過するようになり、さらには磁束線の向きは上記「90°」の場合とは逆になる。したがって、当該状態においては、Y軸方向磁束成分、つまりY軸方向に沿う磁界の強さHが正側で最大となり、Y軸方向素子71の出力が正側で最大となる。一方、Z軸方向磁束成分、つまりZ軸方向に沿う磁界の強さHは最小となり、Z軸方向素子72の出力は最小となる。
When the
このように、回転センサ70のY軸方向素子71およびZ軸方向素子72は、図6の上段に示すように、位相差が90°となった2種類の正弦波信号(実線/一点鎖線)をそれぞれ出力するようになっている。その後、これらの正弦波信号は波形変換回路73に入力されて、波形変換回路73は、図6の下段に示すように、位相差が90°となった2種類の矩形波信号(OUT1/OUT2)を生成し、生成した2種類の矩形波信号をそれぞれ出力するようになっている。
As described above, the Y-
ここで、波形変換回路73は、正側の第1閾値th1と負側の第2閾値th2とを備えており、2種類の正弦波信号と各閾値th1,th2とを比較することにより、各矩形波信号(OUT1/OUT2)の立ち上がりポイントと立ち下がりポイントとを決定している。
Here, the
このように、回転センサ70は、位相差が90°の2種類の矩形波信号を出力し、これらの矩形波信号は、車両に搭載されるコントローラ(図示せず)に入力されるようになっている。そして、コントローラは、各矩形波信号の立ち上がりタイミングや立ち下がりタイミングを監視することにより、センサマグネット30、つまりアーマチュア軸26の回転方向や回転速度を把握し、これに基づいてモータ装置10を回転制御するようになっている。
Thus, the
次に、以上のように形成したモータ装置10の組み立て手順について、図面を用いて詳細に説明する。
Next, a procedure for assembling the
図8は図1のモータ装置の組み立て手順を説明する説明図を示している。 FIG. 8 shows an explanatory view for explaining the assembly procedure of the motor device shown in FIG.
まず、モータケース21に、アーマチュア24やブラシホルダ25等を組み付けたモータ部20を準備するとともに、ギヤケース41を準備する。そして、図中矢印(1)に示すように、モータ部20を形成するウォームギヤ31を、ギヤケース41のウォームギヤ収容部41aに臨ませて、ウォームギヤ31をウォームギヤ収容部41aの内部に挿入していく。その後、ブラシホルダ25をギヤケース41に突き当てる。次いで、図中矢印(2)に示すように、図示しない締結工具を用いて締結ネジ11をギヤケース41にネジ結合することにで、モータケース21とギヤケース41と連結して一体化させる。
First, the
その後、図中矢印(3)に示すように、コネクタ部材50の差し込み部52側、つまりセンサ基板60側を、コネクタ部材装着孔41cに臨ませる。そして、差し込み部52をコネクタ部材装着孔41cに差し込んでいき、これにより各電源ターミナル53の一端側のスリットSL(図3参照)に各駆動用導電部材25cの他端側が差し込まれて、両者が電気的に接続される。このようにして、コネクタ部材50は、アーマチュア軸26の径方向外側からギヤケース41に組み込まれて、コネクタ部材50のギヤケース41への装着が完了する。
After that, as shown by the arrow (3) in the figure, the
ここで、シール部材55がコネクタ部材装着孔41cに嵌合されるので、コネクタ部材50とギヤケース41との連結強度は十分であるが、コネクタ部材50とギヤケース41との連結強度をより強固なものとすべく、両者を締結ネジ(図示せず)により固定しても良い。
Here, since the
次いで、ギヤケース41の開口側から、ギヤケース41のウォームホイール収容部41bの内部にウォームホイール42を収容し、さらに、ギヤケース41の開口側をギヤカバー(図示せず)によって密閉する。これによりモータ装置10が完成する。ただし、コネクタ部材50をギヤケース41に差し込み固定する前の段階において、ウォームホイール42をウォームホイール収容部41bの内部に収容しても良い。
Next, from the opening side of the
以上詳述したように、本実施の形態に係るモータ装置10によれば、センサマグネット30の径方向外側に隙間SPを介して配置され、アーマチュア軸26の回転状態を検出する回転センサ70が設けられるセンサ基板60を、アーマチュア軸26を中心に当該アーマチュア軸26の径方向外側に向けて延在するように設けている。したがって、従前のようにアーマチュア軸26を跨ぐようにしてセンサ基板60を設けなくて済む。
As described above in detail, according to the
よって、センサ基板60が延在する方向と交差する方向(Z軸方向)に沿うモータ装置10の厚み寸法を小さくして、モータ装置10をより小型軽量化することが可能となる。
Therefore, it is possible to reduce the thickness dimension of the
また、センサ基板60を従前に比してコンパクトに纏めることができるので、ギヤケース41に対するセンサ基板60の占める割合を減らして、ギヤケース41に対する固定部41dの配置自由度を向上させることができる。したがって、モータ装置10の取り付け対象物へのレイアウト性を向上させることが可能となる。
Further, since the
本発明は上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変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、回転センサとして、センサマグネット30が形成する磁束線に反応する2つのMR素子を有する1つのGMRセンサを採用したものを示したが、本発明はこれに限らず、1つのMR素子を有する安価なMRセンサを2つ採用しても良い。さらには、他の磁気センサ(ホールIC等)を採用することもできる。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, in the above-described embodiment, the one that employs one GMR sensor having two MR elements that react to the magnetic flux lines formed by the
また、上記実施の形態においては、モータ装置10を、車両に搭載されるパワーウィンド装置の駆動源として用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、サンルーフ装置等の他の駆動源としても用いることができる。
Further, in the above embodiment, the
10 モータ装置
11 締結ネジ
20 モータ部
21 モータケース
21a 小径部
22 マグネット
23 コイル
24 アーマチュア
25 ブラシホルダ
25a ホルダ本体
25b 軸受保持筒(仕切壁)
25c 駆動用導電部材
26 アーマチュア軸(回転軸)
27 コンミテータ
28 ブラシ
29 バネ部材
30 センサマグネット
31 ウォームギヤ
32 第1ラジアル軸受
33 第1スラスト軸受
34 第2ラジアル軸受
40 ギヤ部
41 ギヤケース(ハウジング)
41a ウォームギヤ収容部
41b ウォームホイール収容部
41c コネクタ部材装着孔
41d 固定部
41e 導電部材接続孔
42 ウォームホイール
42a 歯部
42b 出力軸
43 第3ラジアル軸受
44 第2スラスト軸受
45 ゴムブッシュ
50 コネクタ部材
51 コネクタ接続部
52 差し込み部
53 電源ターミナル
54 信号ターミナル
55 シール部材
60 センサ基板
61 長辺
62 短辺
70 回転センサ
71 Y軸方向素子
72 Z軸方向素子
73 波形変換回路
CN 外部コネクタ
LP 目視ポイント
SD 減速機構
SL スリット
SP 隙間
10
25c Driving
27
41a Worm
Claims (5)
外部コネクタが接続されるコネクタ部材を有するギヤ部と、
を備えたモータ装置であって、
前記モータ部は、
筒状に形成されたモータケースと、
前記モータケースの内壁に固定された複数のマグネットと、
前記モータケースに収容されるとともにコイルが巻装されたアーマチュアと、
前記アーマチュアの回転中心に固定された回転軸と、
前記回転軸に固定され、前記回転軸の回転方向に沿ってN極とS極の複数の磁極が交互に設けられたセンサマグネットと、
前記回転軸に固定されたコンミテータと、
前記コンミテータに摺接される複数のブラシと、
前記複数のブラシを保持し、前記複数のブラシのそれぞれに電気的に接続された駆動用導電部材を有し、前記モータケースの開口部分に装着されたブラシホルダと、
を備え、
前記ギヤ部は、
前記回転軸に固定されたウォームギヤと、
前記ウォームギヤに噛み合わされるウォームホイールと、
前記回転軸の軸方向に沿って形成され、前記ウォームギヤが回転自在に収容されたウォームギヤ収容部、および前記ウォームギヤ収容部に連続して設けられ、前記ウォームホイールが回転自在に収容されたウォームホイール収容部、および前記コネクタ部材が差し込み固定されたコネクタ部材装着孔、ならびに前記コネクタ部材装着孔の内部に引き続く、前記駆動用導電部材が突出されている導電部材接続孔を有し、前記モータケースに結合されたギヤケースと、
を備え、
前記コネクタ部材は、
樹脂材料によって略L字形状に形成されており、
電源ターミナルと、
信号ターミナルと、
前記センサマグネットに対向して配置された磁気センサを有して前記信号ターミナルが電気的に接続され固定されるセンサ基板と、
を備え、
前記コネクタ部材は、前記コネクタ部材装着孔に差し込み固定され、
前記電源ターミナルおよび前記信号ターミナルは、略L字形状に形成されており、
前記電源ターミナルは、その先端部に前記駆動用導電部材が挿入されるスリットが形成されており、前記駆動用導電部材が前記スリットに差し込まれて、前記電源ターミナルと前記駆動用導電部材とが電気的に接続され、
前記駆動用導電部材は、前記回転軸の軸方向に延在されており、
前記コネクタ部材の差し込み方向に沿う前記駆動用導電部材の厚み寸法の方が、前記ウォームホイールの軸方向に沿う前記駆動用導電部材の厚み寸法よりも大きくなっており、
前記ウォームホイールの軸方向において、前記センサ基板の少なくとも一部が、前記駆動用導電部材と重なっている、
モータ装置。 The motor part,
A gear portion having a connector member to which the external connector is connected,
A motor device comprising:
The motor unit is
A motor case formed in a tubular shape,
A plurality of magnets fixed to the inner wall of the motor case,
An armature housed in the motor case and having a coil wound around it,
A rotating shaft fixed to the center of rotation of the armature,
A sensor magnet fixed to the rotating shaft, wherein a plurality of magnetic poles of N poles and S poles are alternately provided along the rotating direction of the rotating shaft;
A commutator fixed to the rotating shaft,
A plurality of brushes slidably contacting the commutator,
A brush holder that holds the plurality of brushes, has a drive conductive member electrically connected to each of the plurality of brushes, and is attached to an opening portion of the motor case,
Equipped with
The gear portion is
A worm gear fixed to the rotating shaft,
A worm wheel meshed with the worm gear,
A worm gear accommodating portion that is formed along the axial direction of the rotation shaft and that rotatably accommodates the worm gear, and a worm wheel accommodating portion that is provided continuously to the worm gear accommodating portion and rotatably accommodates the worm wheel. And a connector member mounting hole into which the connector member is inserted and fixed, and a conductive member connecting hole from which the driving conductive member projects, which continues to the inside of the connector member mounting hole, and is coupled to the motor case. Gear case,
Equipped with
The connector member is
It is made of resin material and has a substantially L shape.
Power supply terminal,
Signal terminal,
A sensor substrate to which the signal terminal is electrically connected and fixed, having a magnetic sensor arranged to face the sensor magnet;
Equipped with
The connector member is inserted and fixed in the connector member mounting hole,
The power supply terminal and the signal terminal are formed in a substantially L shape,
The power supply terminal is formed with a slit into which the drive conductive member is inserted, and the drive conductive member is inserted into the slit to electrically connect the power supply terminal and the drive conductive member. Connected,
The drive conductive member is extended in the axial direction of the rotating shaft,
The thickness dimension of the drive conductive member along the insertion direction of the connector member is larger than the thickness dimension of the drive conductive member along the axial direction of the worm wheel,
In the axial direction of the worm wheel, at least a part of the sensor substrate overlaps the drive conductive member,
Motor device.
前記導電部材接続孔に差し込まれている前記電源ターミナルの部分および前記信号ターミナルの部分は、前記回転軸の軸方向において、前記信号ターミナルが前記電源ターミナルよりも前記ブラシに近接して配置されている、
モータ装置。 The motor device according to claim 1,
The portion of the power supply terminal and the portion of the signal terminal which are inserted into the conductive member connection hole are arranged such that the signal terminal is closer to the brush than the power supply terminal in the axial direction of the rotating shaft. ,
Motor device.
前記導電部材接続孔に差し込まれている前記電源ターミナルの部分および前記信号ターミナルの部分は、前記駆動用導電部材の延在方向に対して交差する方向に延在されている、
モータ装置。 The motor device according to claim 1 or 2,
The power supply terminal portion and the signal terminal portion inserted into the conductive member connection hole extend in a direction intersecting with the extending direction of the driving conductive member.
Motor device.
前記センサ基板は、一対の長辺部と一対の短辺部とを備え、略長方形形状に形成されており、
前記センサ基板の一方の短辺部には、前記信号ターミナルの一端が接続されており、
前記センサ基板の他方の短辺部には、前記磁気センサが設けられている、
モータ装置。 The motor device according to any one of claims 1 to 3,
The sensor substrate includes a pair of long side portions and a pair of short side portions, and is formed in a substantially rectangular shape,
One end of the signal terminal is connected to one short side of the sensor substrate,
The magnetic sensor is provided on the other short side portion of the sensor substrate,
Motor device.
前記センサ基板には、前記センサマグネットの回転に伴う磁極の磁束成分の変化を捉えて前記回転軸の回転状態を検出する回転センサが実装され、
前記センサ基板は、前記回転軸を中心に当該回転軸の径方向外側に向けて延在され、
前記回転センサは、前記センサ基板の延在方向に沿う磁極の磁束成分の大きさに応じて電気抵抗値が変化する第1の磁気抵抗素子と、前記センサ基板の延在方向と直交する方向に沿う磁極の磁束成分の大きさに応じて電気抵抗値が変化する第2の磁気抵抗素子と、を有する1つの部品で構成され、
前記回転センサを形成する複数の面のうちの最も大きい面が、前記センサ基板に対向して設けられ、
前記回転センサを、前記センサマグネットを挟んで反対側から見た際に、前記回転センサが、前記センサマグネットの軸方向寸法および直径寸法の範囲内に収められており、
前記第1の磁気抵抗素子の電気抵抗値および前記第2の磁気抵抗素子の電気抵抗値が、前記回転軸の回転に伴い、前記センサマグネットの径方向外側で前記センサマグネットの周方向に向かう磁極の磁束成分の変化によりそれぞれ変化される、
モータ装置。 The motor device according to any one of claims 1 to 4,
A rotation sensor that detects a rotation state of the rotation shaft by capturing a change in a magnetic flux component of a magnetic pole due to rotation of the sensor magnet is mounted on the sensor substrate,
The sensor substrate extends around the rotation axis toward the outer side in the radial direction of the rotation axis,
The rotation sensor includes a first magnetoresistive element whose electric resistance value changes according to the magnitude of a magnetic flux component of a magnetic pole along the extending direction of the sensor substrate, and a direction perpendicular to the extending direction of the sensor substrate. A second magnetoresistive element whose electric resistance value changes according to the magnitude of the magnetic flux component of the magnetic poles along the line, and
The largest surface of the plurality of surfaces forming the rotation sensor is provided facing the sensor substrate,
When the rotation sensor is viewed from the opposite side across the sensor magnet, the rotation sensor is contained within a range of an axial dimension and a diameter dimension of the sensor magnet,
A magnetic pole in which an electric resistance value of the first magnetoresistive element and an electric resistance value of the second magnetoresistive element are directed toward the circumferential direction of the sensor magnet on the outer side in the radial direction of the sensor magnet as the rotation shaft rotates. Is changed by the change of the magnetic flux component of
Motor device.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210330 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20211019 |