JP2022164254A - 減速機構付きモータ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】対象体の揺動角度を小さくすることができる減速機構付きモータ装置を提供する。【解決手段】モータと、モータの回転を減速して回転体の回転に変換する減速機構と、回転体の回転運動を対象体の揺動運動に変換する運動変換機構と、対象体に固定され、運動変換機構に連結された出力軸と、を備えた減速機構付きモータであって、回転体と運動変換機構との間に設けられた中間部材を備え、中間部材は、回転体に取り付けられた取付部と、運動変換機構に回転可能に連結された連結部と、を有し、連結部と回転体の回転軸との間の距離は、取付部と回転軸との間の距離よりも小さい。【選択図】 図2

Description

本発明は、減速機構付きモータ装置に関する。
特許文献1には、モータの回転に伴って回転するウォームホイールと、ウォームホイールの回転を揺動運動に変換する運動変換機構とを有するモータ装置が開示されている。
特許第6267895号公報
特許文献1に開示されたモータ装置では、ウォームホイールに対して運動変換機構の連結板を取り付ける位置を選択することにより、リアワイパの揺動角度を調整することができる。すなわち、ウォームホイールの回転軸の近くに連結板を取り付けることにより、リアワイパの揺動角度をある程度小さくすることができる。しかし、揺動角度をさらに小さくしたい場合には、ウォームホイールに形成されるべき取付孔がウォームホイールの回転軸に接近しすぎてしまい、取付孔を形成することができない。
本発明は、対象物の揺動角度を小さくすることができる減速機構付きモータ装置を提供することを目的とする。
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、
モータと、
前記モータの回転を減速して回転体の回転に変換する減速機構と、
前記回転体の回転運動を対象体の揺動運動に変換する運動変換機構と、
前記対象体に固定され、前記運動変換機構に連結された出力軸と、
を備えた減速機構付きモータであって、
前記回転体と前記運動変換機構との間に設けられた中間部材を備え、
前記中間部材は、前記回転体に取り付けられた取付部と、前記運動変換機構に回転可能に連結された連結部と、を有し、
前記連結部と前記回転体の回転軸との間の距離は、前記取付部と前記回転軸との間の距離よりも小さい、減速機構付きモータ装置を提供する。
本発明によれば、対象体の揺動角度を小さくすることができる。
本実施例の減速機構付きモータ装置の外観を示す斜視図である。 モータ部の構成を示す図である。 図1AのB-B線断面図である。 減速機構および運動変換機構を示す平面図である。 図2の例よりも、連結ピンをさらにウォームホイールの回転軸に接近させた例を示す平面図である。 ウォームホイールの構成を示す平面図である。 ウォームホイールの構成を示す底面図である。 アジャスタを示す平面図である。 図2のA-A線断面図である。 図2AのB-B線断面図である。
以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。
本実施例の減速機構付きモータ装置は、車両のワイパ装置、とくに、装置の小型化が要求される、車両のリアワイパ装置やバイクのワイパ装置への適用例を示している。ただし、本発明の減速機構付きモータ装置の用途は限定されない。
図1は、本実施例の減速機構付きモータ装置の外観を示す斜視図、図1Aは、モータ部の構成を示す図、図1Bは、図1AのB-B線断面図、図2は、減速機構および運動変換機構を示す平面図、図3は、ウォームホイールの構成を示す平面図、図4は、ウォームホイールの構成を示す底面図である。
図1~図1Bに示すように、本実施例の減速機構付きモータ装置10は、モータ部20(モータの一例)と、モータ部20に接続された機構部30と、を備える。モータ部20の外周部を構成するモータケース21および機構部30の外周部を構成するハウジング31は、一対の締結ねじ11により互いに一体に連結されている。
図1~図1Bに示す例では、モータ部20は、ブラシ付きの4極モータとして構成されている。モータ部20のモータケース21は、磁性体である鋼板を深絞り加工することにより有底筒状に形成される。
モータケース21の内部には、断面が略円弧形状に形成された合計4つのマグネット22が、アーマチュア軸24を中心として周方向に等間隔(90度間隔)で装着されている。各マグネット22の内周側には、所定の隙間を介してアーマチュア23が回転自在に収容されている。アーマチュア23の回転軸には、アーマチュア軸24の基端側が貫通して固定されている。アーマチュア軸24の基端側は、モータケース21の底部側に設けられたラジアル軸受27によって支持されている。
アーマチュア軸24の軸方向における中間部分には、コンミテータ25が固定されている。コンミテータ25は10個のセグメント25aを備えている。また、アーマチュア軸24の基端側には、アーマチュア23を形成するアーマチュアコア26が固定されている。アーマチュアコア26は10個のティース26aを備え、各ティース26a間には、スロットが形成されている。各ティース26aには、所定の巻き方および所定の巻数で複数のアーマチュアコイル26bが巻装されている。各アーマチュアコイル26bのコイル端は、各セグメント25aにそれぞれ電気的に接続されている。
コンミテータ25の各セグメント25aには、複数の給電ブラシ25b(図1Aでは1つのみ示す)が摺接する。各給電ブラシ25bは、ハウジング31のブラシホルダ収容部34に収容されたブラシホルダ70により支持され、各給電ブラシ25bには、コネクタユニット50からの駆動電流が供給される。このように、モータ部20とコネクタユニット50とは、各給電ブラシ25b、コンミテータ25およびアーマチュアコイル26bを介して電気的に接続され、これによりアーマチュアコイル26bに電流が供給されて、アーマチュア23(アーマチュア軸24)が回転する。なお、図1Bでは、各給電ブラシ25bおよびブラシホルダ70の図示が省略されている。
アーマチュア軸24の先端側には、ウォームギヤ24aが形成され、ハウジング31内に差し込まれている。ウォームギヤ24aは、アーマチュア軸24の回転に伴いハウジング31内で回転する。ウォームギヤ24aは、ハウジング31内において回転可能に支持されたウォームホイール80(回転体の一例)のギヤ歯80aに噛み合わされている。ここで、ウォームギヤ24aおよびギヤ歯80aは減速機構を構成している。ウォームホイール80は、ウォームギヤ24aの回転に伴い、当該ウォームギヤ24aよりも低回転数で回転され、減速して高トルク化した回転を外部に出力する。
アーマチュア軸24のアーマチュア23とウォームギヤ24aとの間には、ボールベアリング28(図1A)の内輪部材28aが圧入嵌合により固定されている。また、ボールベアリング28の外輪部材28bは、ハウジング31とストッパプレート60との間に挟持されている。これによりアーマチュア軸24は、ボールベアリング28により回転自在に支持されるとともに、ハウジング31に対する軸方向および径方向への移動が規制される。
上記のように、ハウジング31の内部には、ウォームホイール80が回転自在に収容されている。ウォームホイール80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円盤形状に形成され、ウォームホイール80の外周部分には、上記のギヤ歯80aが一体に形成され、ギヤ歯80aにウォームギヤ24aが噛み合わされる。
図3に示すように、ウォームホイール80の回転軸の部分には、ホイール軸固定孔80Aが形成され、ホイール軸固定孔80Aには、ホイール軸80b(図1、図1A参照)の軸方向一端側が固定されている。ホイール軸80bの軸方向他端側は、ハウジング31に設けられたボス部(図示せず)に回動自在に支持される。
また、ウォームホイール80には、それぞれ、ウォームホイール80の回転軸を挟んで対称の位置に配置された一対の差し込み孔81A、一対の差し込み孔81Bおよび一対の差し込み孔81Cが形成されている。図3に示すように、差し込み孔81Aは、差し込み孔81Bよりもウォームホイール80の回転軸から径方向に離れた位置に設けられる。また、差し込み孔81Cは、差し込み孔81Aおよび差し込み孔81Bよりも小径に形成されている。このように、複数の差し込み孔81A~81Cを設けることで、差し込み孔81A~81Cのいずれかを、連結ピン(後述)を挿入する差し込み孔として選択することができる。これにより、ワイパ装置に要求される種々の仕様に対応可能となる。すなわち、差し込み孔を選択することで、ワイパの揺動角度や連結ピンの種類を調整することができる。また、対を構成する差し込み孔81A~81Cの1つを選択することにより、ワイパブレードの停止位置(右向きと左向き)を設定できる。このように、ウォームホイール80は、部品の共通化が図れる形状に形成されており、ワイパ装置の製造コスト低減に寄与する。
なお、図3に示すように、ウォームホイール80には、軽量化を図るとともに肉盗みとして機能する複数の孔が形成されている。
図4に示すように、ウォームホイール80の裏面側(図3における紙面と反対側)には、導電性を有する鋼板よりなる所定形状のスイッチングプレート84が装着される。スイッチングプレート84には、周方向の一部において径が縮小する凹部84eが形成されている。スイッチングプレート84には、固定爪84c、84dが形成され、固定爪84c、84dを介してスイッチングプレート84がウォームホイール80に対して強固に固定される。
スイッチングプレート84およびウォームホイール80には、それぞれ、回転軸から異なる位置において周方向に延びる第1摺接部84h、第2摺接部84i、第3摺接部84j(図4の2点鎖線)が形成されている。第1摺接部84hおよび第2摺接部84iのそれぞれには、コネクタユニット50に設けられた第1コンタクトプレートCP1および第2コンタクトプレートCP2の先端部分がそれぞれ摺接する。各コンタクトプレートCP1、CP2の間の通電/非通電状態は、コネクタユニット50を介して車載コントローラ(図示せず)に送られる。これにより車載コントローラは、運転者によりワイパスイッチ(図示せず)がオフ操作されたことと、各コンタクトプレートCP1、CP2の間が非通電状態になったこと、つまり第2コンタクトプレートCP2が凹部84eに到達したこととを検知することで、モータ部20への駆動電流の供給を停止させる。これにより、ウォームホイール80を所定の角度で停止させることができる。すなわち、ワイパブレードを所定の停止位置で自動的に停止(オートストップ)できる。
ここで、コネクタユニット50には、コネクタ接続部51が一体に設けられ、当該コネクタ接続部51には、車両側の外部コネクタ(図示せず)が電気的に接続される。これにより、各コンタクトプレートCP1、CP2の間の通電状態や非通電状態を車載コントローラに送ることができるとともに、車載コントローラからブラシホルダ70(モータ部20)に駆動電流を供給できる。
図1に示すように、ハウジング31には、ウォームホイール80を挟んでモータ部20と対向する側には、断面が円形の鋼棒よりなる出力軸35が収容されている。この出力軸35は、ハウジング31に設けられたボス部(図示せず)に回動自在に支持されている。そして、出力軸35には、ワイパブレード(対象体の一例)の基端部が固定される。
図5は、アジャスタを示す平面図、図5Aは、図2のA-A線断面図である。
図5および図5Aに示すように、アジャスタ90は、鋼板を打ち抜き加工等することで板状に形成されたアジャストバー91(中間部材、板状部材の一例)と、ピン部材92Aおよびピン部材92Bとにより構成される。アジャスタ90は、ワイパブレードの揺動角を抑制したい場合に、図2における手前側からウォームホイール80に対して取り付けられて使用される。アジャストバー91は、ウォームホイール80の回転軸と直交する平面に沿って延びる板状部材であり、ウォームホイール80と一体で回転する。アジャストバー91を板状に形成することで、アジャストバー91におけるウォームホイール80の回転軸方向の厚みを抑制し、スペースファクタを向上させることができる。
アジャストバー91には、ピン部材92Aが挿入される貫通孔91A(取付部の一例)と、ピン部材92Bが挿入される貫通孔91B(取付部の一例)と、が形成される。さらに、アジャストバー91には、後述する連結ピン83が挿入される貫通孔91C(連結部の一例)が形成される。なお、ピン部材92Aおよびピン部材92Bは、アジャストバー91に固定されていてもよく、アジャストバー91に係合する別部材として形成されてもよい。
図2および図3に示すように、ピン部材92Aはウォームホイール80の差し込み孔81B(図3における右方の差し込み孔81B)に、ピン部材92Bはウォームホイール80の差し込み孔81A(図3における左方の差し込み孔81A)に、それぞれ差し込まれる。なお、図2および図3において、ウォームホイール80の角度は同一とされている。
このとき、アジャストバー91は、図3においてウォームホイール80の回転軸(ホイール軸固定孔80A)と重なる位置でウォームホイール80に対して取り付けられる。アジャストバー91は、軸方向においてウォームホイール80からずれた位置(図3において手前側)にあるため、アジャストバー91は、ウォームホイール80の回転軸と重なることが許容され、形状を小さくできるとともに強度を確保しやすくなる。
また、アジャストバー91の貫通孔91Cは、ピン部材92Aおよびピン部材92Bよりもウォームホイール80の回転軸に接近した位置にある。すなわち、貫通孔91Cとウォームホイール80の回転軸との間の距離は、ピン部材92Aとウォームホイール80の回転軸の間の距離、およびピン部材92Bとウォームホイール80の回転軸の間の距離よりも小さい。
さらに、図2および図3に示すように、貫通孔91Cは、ウォームホイール80の回転軸と貫通孔91Aとを通る回転軸に直交する平面、およびウォームホイール80の回転軸と貫通孔91Bとを通る回転軸に直交する平面の両者から外れた位置にある。このため、貫通孔91Cと回転軸の干渉を防ぎつつ、後述する運動変換機構40を回転軸に近づけることができ、出力軸の揺動角度を狭められる。
図5に示すように、貫通孔91Cは、貫通孔91Aと貫通孔91Bの同一直線上に位置しない。このため、貫通孔91Aおよび貫通孔91Bと干渉しない位置、あるいは貫通孔91Aおよび貫通孔91Bに接近し過ぎない位置に、貫通孔91Cを形成することができる。このため、アジャストバー91に充分な強度を与えることができる。
出力軸35の基端側とウォームホイール80との間には、ウォームホイール80の回転運動を出力軸35の揺動運動に変換する運動変換機構40が設けられている。運動変換機構40は、揺動リンク41(第2のリンク部材の一例)および連結板42(第1のリンク部材の一例)を備え、揺動リンク41および連結板42は互いに対偶を構成するピン部材44を介して連結されている。なお、連結板42に、自己潤滑性に優れた樹脂材料等により板状に形成された摺接板(不図示)を装着してもよい。これにより、運動変換機構40が出力軸35の軸方向に沿ってガタつくのを防止できる。
揺動リンク41は、鋼板を打ち抜き加工等することで板状に形成され、揺動リンク41の長手方向一端側は、出力軸35の基端側に固定されている。一方、揺動リンク41の長手方向他端側は、連結板42の長手方向一端側に、ピン部材44を介して回動自在に連結されている。連結板42は、揺動リンク41と同様に鋼板を打ち抜き加工等することで板状に形成されている。連結板42の長手方向他端側は、貫通孔91Cに差し込まれた連結ピン83を介してアジャストバー91に回動自在に連結されている。つまり、運動変換機構40の一方側は連結ピン83に連結され、運動変換機構40の他方側は出力軸35に連結されている。
このように、出力軸35とウォームホイール80との間に運動変換機構40を設けることで、ウォームホイール80の一方向への回転に伴い出力軸35を所定角度範囲で揺動できる。具体的には、ウォームギヤ24aおよびウォームホイール80の回転により、減速して高トルク化された回転力がアジャスタ90を介して連結ピン83に伝達され、連結ピン83がホイール軸80bを中心に回転する。すると、連結板42の長手方向他端側もホイール軸80bを中心に回転し、これにより連結板42の長手方向一端側が、ピン部材44を介して揺動リンク41に規制された状態で、出力軸35を中心に揺動する。
出力軸35の揺動角度、すなわち、ワイパブレードの揺動角度は、ウォームホイール80を360度回転させたときの連結ピン83(貫通孔91C)の回転軌道の半径に応じて設定される。この半径が小さいほど、ピン部材44のストローク(揺動角度)は縮小され、ワイパブレードの揺動角度も小さくなる。
図2に示す例では、ウォームホイール80と運動変換機構40との間にアジャスタ90を介装させているため、連結ピン83(貫通孔91C)の位置をウォームホイール80の回転軸に接近させることができる。このため、連結ピン83(貫通孔91C)の回転軌道の半径を極めて小さく設定することも可能となり、ワイパブレードの揺動角度を小さくすることが可能となる。例えば、連結ピン83を差し込み孔81A、81B、81Cのいずれかに差し込んだ場合と比較して、ワイパブレードの揺動角度を小さくできる。
また、ワイパブレードの揺動角度を抑制する方法として、ウォームホイール80の回動角度を360度未満とすることも可能であるが、この場合、ウォームホイール80の回転角度を調整するための制御が煩雑となる。これに対し、本実施例では、ウォームホイール80を所定の方向に連続的に(360度以上)回転させるだけで、ワイパブレードを適切な揺動角度で揺動させることができる。
図2Aは、図2の例よりも、連結ピンをさらにウォームホイールの回転軸に接近させた例を示す平面図、図5Bは、図2AのB-B線断面図である。
この例では、連結ピン83が図2および図5Aに示すよりもウォームホイールの回転軸に接近しており、ウォームホイール80の回転軸方向から視て、連結ピン83(貫通孔91C)がウォームホイール80の回転軸80x(図5A、図5B)と重なり合っている。この場合には、図2および図5Aに示す場合よりも、さらに出力軸35およびワイパブレードの揺動角度を小さくできる。また、連結ピン83とホイール軸80bは、ウォームホイールの回転軸方向に互いにずれているため、連結ピン83がホイール軸80bと干渉することが回避される。
なお、仮に、アジャスタ90を使用せず、ウォームホイール80に連結ピン83を差し込むための差し込み孔を直接、形成しようとすると、差し込み孔がホイール軸固定孔80Aに接近し、あるいはホイール軸固定孔80Aと重なり合ってしまい、要求されるウォームホイール80の強度を確保できなくなる。あるいは、連結ピン83がホイール軸80bと干渉してしまう。
これに対し、本実施例では、ウォームホイール80に形成された既存の差し込み孔(差し込み孔81A、81B)を利用してアジャストバー91をウォームホイール80に対して取り付けている。また、アジャストバー91に連結ピン83を差し込むための貫通孔91Cをアジャストバー91に形成している。このため、ウォームホイール80をそのままの形状で使用しつつ、ワイパブレードの揺動角度を自由に設定すること、とくにワイパブレードの揺動角度を小さくすることが可能となる。なお、アジャストバー91に形成される貫通孔91Cの位置(ウォームホイール80の回転軸からの距離)を変えることにより、ワイパブレードの揺動角度を任意の角度に設定することができる。また、アジャストバー91をウォームホイール80に取り付けるための差し込み孔として、任意の差し込み孔81A、81B、81Cを使用することができる。2つ以上の差し込み孔を介してアジャストバー91をウォームホイール80に取り付けることにより、他の手段を付加することなく、アジャストバー91をウォームホイール80と一体に回転させることが可能となる。
以上、実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形および変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部または複数を組み合わせることも可能である。
例えば、図2Aおよび図5Aのように、貫通孔91Cの一部を回転軸と重ねることによって、出力軸の揺動角度を狭められる。
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
[付記1]
モータ(20)と、
前記モータの回転を減速して回転体(80)の回転に変換する減速機構(24a、80a)と、
前記回転体の回転運動を対象体の揺動運動に変換する運動変換機構(40)と、
前記対象体に固定され、前記運動変換機構に連結された出力軸(35)と、
を備えた減速機構付きモータであって、
前記回転体と前記運動変換機構との間に設けられた中間部材(91)を備え、
前記中間部材は、前記回転体に取り付けられた取付部(91A、91B)と、前記運動変換機構に回転可能に連結された連結部(91C)と、を有し、
前記連結部と前記回転体の回転軸との間の距離は、前記取付部と前記回転軸との間の距離よりも小さい、減速機構付きモータ装置。
付記1の構成によれば、連結部と回転体の回転軸との間の距離は、取付部と回転軸との間の距離よりも小さいので、連結部の回転軌道の半径を小さくでき、したがって、対象体の揺動角度を小さく設定することができる。
[付記2]
前記連結部は、前記回転軸と前記取付部とを通る前記回転軸に直交する平面から外れた位置にある、付記1に記載の減速機構付きモータ装置。
付記2の構成によれば、連結部は、回転軸と取付部とを通る回転軸に直交する平面から外れた位置にあるので、連結部を取付部と干渉しない位置、あるいは取付部に接近し過ぎない位置に形成することができる。このため、中間部材に充分な強度を与えることができる。
[付記3]
前記中間部材は、2つの前記取付部を備え、
一方の前記取付部(91B)は、前記連結部と他方の前記取付部とを結ぶ直線から外れた位置にある、付記1または付記2に記載の減速機構付きモータ装置。
付記3の構成によれば、一方の取付部と連結部との間の干渉を避けることができる。
〔付記4〕
前記連結部は、前記回転軸の軸方向について前記回転軸と重なる位置にある、付記1~付記3のいずれか1項に記載の減速機構付きモータ装置。
付記4の構成によれば、回転軸の軸方向について連結部の中心を回転軸の中心に接近させることができ、揺動角度を小さくできる。
[付記5]
前記中間部材は、前記回転軸と直交する平面に沿って延びる板状部材として形成された、付記1~付記4のいずれか1項に記載の減速機構付きモータ装置。
付記5の構成によれば、中間部材における回転軸方向の厚みを抑制できる。
20 モータ部
24a ウォームギヤ
35 出力軸
40 運動変換機構
41 揺動リンク
42 連結板
80a ギヤ歯
91 アジャストバー
91A 貫通孔
91B 貫通孔
91C 貫通孔

Claims (5)

  1. モータと、
    前記モータの回転を減速して回転体の回転に変換する減速機構と、
    前記回転体の回転運動を対象体の揺動運動に変換する運動変換機構と、
    前記対象体に固定され、前記運動変換機構に連結された出力軸と、
    を備えた減速機構付きモータであって、
    前記回転体と前記運動変換機構との間に設けられた中間部材を備え、
    前記中間部材は、前記回転体に取り付けられた取付部と、前記運動変換機構に回転可能に連結された連結部と、を有し、
    前記連結部と前記回転体の回転軸との間の距離は、前記取付部と前記回転軸との間の距離よりも小さい、減速機構付きモータ装置。
  2. 前記連結部は、前記回転軸と前記取付部とを通る前記回転軸に直交する平面から外れた位置にある、請求項1に記載の減速機構付きモータ装置。
  3. 前記中間部材は、2つの前記取付部を備え、
    一方の前記取付部は、前記連結部と他方の前記取付部とを結ぶ直線から外れた位置にある、請求項1または請求項2に記載の減速機構付きモータ装置。
  4. 前記連結部は、前記回転軸の軸方向について前記回転軸と重なる位置にある、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の減速機構付きモータ装置。
  5. 前記中間部材は、前記回転軸と直交する平面に沿って延びる板状部材として形成された、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の減速機構付きモータ装置。
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