JP2022542604A - 自動車のワイパーシステム用のブラシレス直流電気モータ - Google Patents

Abstract

本発明は、ステータ（５）とロータ（４）と駆動シャフト（８）とを有する第１ブラシレス電気モータ部材（２）と、出力シャフト（１１）と減速ギヤ機構（Ｍ）とを有する第２部材（３）と、電子部材（１６）と、を備えるギヤモータ（１）に関する。減速ギヤ機構（Ｍ）は、出力シャフト（１１）と、スクリュー（９）と、スクリュー（９）に係合するとともに出力シャフト（１１）を回転駆動させるように設計された歯付きホイール（１０）と、を備えている。ギヤモータ（１）は、駆動シャフト（８）上に配置された少なくとも１つの転がりガイド軸受（１２）と、ロータ（４）の位置を測定するための多極磁石（１５）と、を備えている。転がり軸受（１２）が測定磁石（１５）とスクリュー（９）との間に配置されることにより、電気モータ（２）は、ロータ（４）の位置の測定に応じて制御され得る。

Description

本発明の主題は、自動車のワイパーシステム用の電気モータ、好適にはブラシレス電気モータである。

このような電気モータは、主としてロータおよびステータを有することが知られている。一般に、ステータはロータを電磁的に励磁するための複数のコイルを備え、ロータは多極磁石を備えている。電気モータは、コイルに電流を供給すると磁界が発生して多極磁石が回転することにより、駆動シャフトが回転するように構成されている。駆動シャフトは、出力シャフトに固定されたギヤホイールと噛み合うウォームスクリューを有している。

電気モータを電気自動車のワイパーシステムに導入するために、電気モータをできるだけコンパクトかつ軽量にする必要がある。

本開示は、この状況を改善しようとするものである。

この目的のために、ブラシレス電気モータ、特に自動車のワイパー装置用のブラシレス電気モータが提案される。電気モータは、電気部材と称される第１部材を備える、特に自動車のワイパー装置用のブラシレス電気モータであって、前記第１部材は、ステータとロータとを有し、前記ステータは、複数の電磁励磁コイルを備え、前記ロータは、回転軸を中心として駆動シャフトを回転させるように装着され、前記モータは、電子部材と称される第２部材であって、出力シャフトと減速ギヤ機構とを有する第２部材をも備え、前記減速ギヤ機構は、前記駆動シャフト上のウォームスクリューと、前記ウォームスクリューに係合するとともに前記出力シャフトを回転させるように設計されたギヤホイールと、を備え、前記電気モータは、前記駆動シャフトの回転をガイドするための少なくとも１つの転がり軸受と、前記ロータの位置を測定するための多極磁石と、を備え、前記転がり軸受が、前記駆動シャフト上において、前記ロータの位置を測定するための前記磁石と前記ウォームスクリューとの間に配置されることにより、前記電気部材は、前記ロータの位置を測定するための前記磁石を有する。

このように、ロータの位置を測定するための磁石の配置により、モータは、一方の電気部材と他方の電子部材とに区画される。これにより、組み立てが簡単になるとともに、駆動シャフトのより良好な曲げ強度が確保される。

他の態様によれば、前記電気モータは、主部材と称される第１部材と、横部材と称される第２部材であって、前記主部材から前記電気部材に向かって突出する第２部材とが設けられた回路基板を備え、前記横部材は、前記多極磁石と協働するように構成された磁気センサを有する。

他の態様によれば、前記横部材は、前記多極磁石の隣に配置されている。

他の態様によれば、前記電気モータは、中間部品と称される部品を備え、前記中間部品は、前記駆動シャフトの周囲に装着されるように構成された環状体と、コネクタと、を有する。

他の態様によれば、前記コネクタは、前記ステータへの電力信号を送信するとともに、前記ロータの位置に関する信号を送信するように構成されている。

他の態様によれば、前記モータは、前記ロータの位置を判定するための専用の補助回路基板を備える。

他の態様によれば、前記補助回路基板は、前記主部材に対して平行または垂直な配向で配置される。

他の態様によれば、前記補助回路基板は、前記多極磁石の隣に配置され、前記補助回路基板に、前記多極磁石と協働するように構成された磁気センサが設けられている。

他の態様によれば、前記補助回路基板は、前記中間部品の少なくとも前記環状体および／または前記コネクタにより支持されている。

また、上述のような電気モータを備える、自動車用のワイパーシステムが提案される。

さらなる特徴、詳細、および利点は、以下の詳細な説明を読み添付図面を精査することで明らかになるであろう。

図１は、本発明の第１実施形態による電気モータを示す斜視図である。 図２は、図１のモータを、カバーを示さずに示す底面図である。 図３は、図１のモータを、ケースなしで示す斜視側面図である。 図４は、本発明の第２実施形態による電気モータを示す斜視図である。 図５は、図４のモータを、ケースなしで示す斜視側面図である。 図６は、図４のモータを、ケースなしで示す別の斜視側面図である。 図７は、図４の電気モータの中間部品を示す斜視側面図である。 図８は、図４の電気モータのケースの一部を示す斜視図である。

図面および以下の説明には、大部分において、一定の符号を含む要素が含まれている。これにより、それらは、本開示のより良い理解に資するのみならず、必要に応じてその定義にも貢献し得る。

本発明の主題は、図面において符号１が付された、自動車のワイパーシステム用のブラシレス電気モータ、好適にはブラシレスＤＣ電気モータである。

本発明を図１～図４の第１実施形態を参照して説明する。

図面に見られるように、モータ１は、電気部材２と電子部材３とを備えている。

電気部材２は、ロータ４とステータ５とを有している。ステータ５は、ロータ４を電磁的に励磁するための複数のコイル６を備えている。ロータ４は、符号Ｌが付された回転軸Ｌを中心として回転するように装着された多極磁石を備えている。

電気モータ１は、ロータ４がステータ５の内部で回動することで、ロータ４に固定された駆動シャフト８と称されるシャフト８を回転させるように構成されている。駆動シャフト８は、回転軸Ｌに沿って延びている。

電子部材３は、駆動シャフト８のウォームスクリュー９と、ウォームスクリュー９に係合するように装着されたギヤホイール１０と、を備えている。また、電子部材３は、ギヤホイール１０により回転するように設計された出力シャフト１１を備えている。

したがって、ねじ部９とギヤホイール１０とで減速ギヤ機構Ｍが形成されている。出力シャフト１１の回転速度は、駆動シャフト８の回転速度よりも低い。

有利には、出力シャフト１１は、駆動シャフト８に対して実質的に垂直である。

図３に見られるように、転がり軸受１２が、駆動シャフト８をガイドしている。当業者に知られているように、転がり軸受は、転動体が設けられたケージによって離間した内輪と外輪とを備えている。内輪と外輪とは、互いに分離している。

同じく図３に見られるように、電気モータ１は、電気部材２に配置された多極磁石１５を備えており、転がり軸受１２は、多極磁石１５とウォームスクリュー９との間に装着されている。

したがって、磁石１５は電気部材２と一体の部材であるため、電気モータ１は、一方の電気部材２と他方の電子部材３とに区画されている。電気部材２と電子部材３との間で機能がはっきりと別れているため、電気モータ１の信頼性を高めるとともに、よりコンパクトにすることができる。転がり軸受１２をホイール１０にできるだけ近く配置することにより、曲げ強度を向上させることができ、駆動シャフト８は、より高い曲げ荷重を受けると変形または破損する。

図３に見られるように、多極磁石１５は、駆動シャフト８に装着された平坦な円柱体である。

図２および図３に示すように、電気モータ１は、回路基板１６をも備えている。回路基板１６は、主部材と称される第１部材１７と、横部材と称される第２部材１８であって、主部材１７から電気部材２に向かって突出する第２部材１８と、を備えている。回路基板１６は、ステータに電力を供給したりこれらを切り替えたりするために、およびモータを制御するために必要な回路や電子部品を備えている。

主部材は、駆動シャフト８のウォームスクリュー９に対面配置されている。

横部材１８は、多極磁石１５に対面配置されるとともに、多極磁石１５の極における変化を検出するためのホール効果センサ等の磁気センサ１９を有している。これにより、多極磁石１５と磁気センサ１９とで形成されるアセンブリが、ロータ４の位置を測定するためのセンサを構成する。

図２により具体的に見られるように、主部材１７および横部材１８の各々は、平行六面体の全体形状を有している。横部材１８は、主部材１７の長さより短い幅を有している。したがって、横部材１８は幅狭の突出部であるため、主部材１７と横部材１８との間のスペースに、モータ１の他の要素を設置することができる。これにより、電気モータのコンパクト性が向上する。

また、回路基板１６は、コイル６に電力を供給するためのピン２０を備えている。

図１に見られるように、電気モータ１は、キャップ２２とカバー２３とを有するケース２１を備えている。キャップ２２およびカバー２３は、一体的に固定されて機構Ｍおよび回路基板１６のためのハウジングを形成している。ケース２１は、ロータ４とステータ５とからなるアセンブリのためのハウジング２４をも備えている。

カバー２３は、特にギヤホイール１０および回路基板１６を覆うように設計されるとともに、部材１７に対して横部材１８が形成する細い凸部により可能とされる狭窄部２５を備えている。これにより、上述のように、モータ１のコンパクト性が確保される。

次に、図４～図７の第２実施形態を参照して本発明を説明する。第１実施形態に関して既に説明した要素には、同じ参照符号が付されている。

図４～図７に見られるように、モータ１は、電気部材２と電子部材３とを備えている。

電気部材２は、ロータ４とステータ５とを有している。ステータ５は、複数の電磁励磁コイル６を備えている。ロータ４は、符号Ｌが付された回転軸Ｌを中心として回転するように装着された多極磁石を備えている。

電気モータ１は、ロータ４がステータ５の内部で回動することで、ロータ４に固定された駆動シャフト８と称されるシャフト８を回転させるように構成されている。駆動シャフト８は、回転軸Ｌに沿って延びている。

電子部材３は、駆動シャフト８のウォームスクリュー９と、ウォームスクリュー９に係合するように装着されたギヤホイール１０と、を備えている。また、電子部材３は、ギヤホイール１０により回転するように設計された出力シャフト１１を備えている。

したがって、ねじ部９とギヤホイール１０とで減速ギヤ機構Ｍが形成されている。出力シャフト１１の回転速度は、駆動シャフト８の回転速度よりも低い。

有利には、出力シャフト１１は、駆動シャフト８に対して実質的に垂直である。

図５に見られるように、転がり軸受１２が、駆動シャフト８をガイドしている。当業者に知られているように、転がり軸受は、転動体が設けられたケージによって離間した内輪と外輪とを備えている。内輪と外輪とは、互いに分離している。

同じく図５に見られるように、電気モータ１は、電気部材２に配置された多極磁石１５を備えており、転がり軸受１２は、多極磁石１５とウォームスクリュー９との間に装着されている。

したがって、磁石１５は電気部材２と一体の部材であるため、電気モータ１は、一方の電気部材２と他方の電子部材３とに区画されている。電気部材２と電子部材３との間で機能がはっきりと別れているため、電気モータ１の信頼性を高めるとともに、よりコンパクトにすることができる。転がり軸受１２をホイール１０にできるだけ近く配置することにより、曲げ強度を向上させることができ、駆動シャフト８は、より高い曲げ荷重を受けると変形または破損する。

図５に見られるように、多極磁石１５は、駆動シャフト８に装着された環状体である。

また、電気モータ１は、コイル６に電力を供給するためのピン２０を有する回路基板１６を備えている。回路基板１６は、平行六面体の全体形状を有している。

また、電気モータ１は、多極磁石１５とガイド転がり軸受１２との間に配置された中間部品２６を備えている。

図７により具体的に見られるように、中間部品２６は環状体２７を備えている。環状体２７は、駆動シャフト８の周囲に装着されるとともに、環状体２７に固定された電気コネクタ２８に載置されるように設計されている。

環状体２７は、配置について、機械的位置合わせを確保する。以下で説明するように、電気コネクタ２８は、電力信号（すなわちコイルに電力を供給するための電流）の送信、およびロータの位置に関する信号の送信を確保する。

したがって、中間部品２６により、３つの機能、すなわち、機械的位置合わせ、電力伝達（ステータのコイルへの電力の供給）、およびコマンド（ロータの位置）の伝達という３つの機能の組み合わせが可能とされている。

コネクタ２８は、環状体２７から磁石１５に向かって延びるハウジング部２９と、環状体２７から回路基板１６に向かって延びるハウジング部３０とを備えている。コイルに電力を供給するためのスロット２０はハウジング２９および３０を貫通している。

図６に見られるように、コネクタ２８は、多極磁石１５に対面配置された補助回路基板３１をも備えている。回路基板３１は、多極磁石１５の極における変化を検出するためのホール効果センサ等の磁気センサ１９を有している。これにより、多極磁石１５と磁気センサ１９とで形成されるアセンブリが、ロータ４の角度位置を判断するためのセンサを構成する。したがって、センサ１９により出力された信号は、コネクタ２８によって送信され得る。補助回路基板３１は、有利には、センサ１９専用であることにより、あまりスペースを取らないようになっている。

本実施形態において、補助回路基板は、回路基板１６に対して平行な配向で配置されている。しかしながら、他の構成において他の配向も可能であり得る。例えば、補助回路基板３１は、回路基板１６に対して垂直な配向で配置され得る。補助回路基板３１は、好適には、環状体２７またはコネクタ２８により支持されるが、他の配向においてケースに自由に装着されるとともに、可撓性を有する導体等により回路基板に電気的に接続されてもよい。

図４に見られるように、電気モータ１は、キャップ２２とカバー２３とを有するケース２１を備えている。キャップ２２およびカバー２３は、一体的に固定されて機構Ｍおよび回路基板１６のためのハウジングを形成している。ケース２１は、ロータ４とステータ５とからなるアセンブリのためのハウジング２４をも備えている。

図８に見られるように、キャップ２２は、環状体２７を受容するためのハウジング３２と、コネクタ２８を収容するためのオリフィス３３と、を備えている。

中間部品２６により先行技術に対してケースを変更しないままにできるため、既知の電気モータの生産ラインを変更する必要がないことに留意されたい。

Claims (10)

1. 電気部材と称される第１部材（２）を備える、特に自動車のワイパー装置用のブラシレス電気モータであって、
   前記第１部材（２）は、ステータ（５）とロータ（４）とを有し、前記ステータ（５）は、前記ロータ（４）を電磁的に励磁するための複数のコイル（６）を備え、前記ロータ（４）は、回転軸（Ｌ）を中心として駆動シャフト（８）を回転させるように装着され、
   前記モータ（１）は、電子部材と称される第２部材（３）であって、出力シャフト（１１）と減速ギヤ機構（Ｍ）とを有する第２部材（３）をも備え、前記減速ギヤ機構（Ｍ）は、前記駆動シャフト上のウォームスクリュー（９）と、前記ウォームスクリュー（９）に係合するとともに前記出力シャフト（１１）を回転させるように設計されたギヤホイール（１０）と、を備え、
   前記電気モータ（１）は、前記駆動シャフト（８）の回転をガイドするための少なくとも１つの転がり軸受（１２）と、前記ロータの位置を測定するための多極磁石（１５）と、を備え、
   前記転がり軸受が、前記駆動シャフト（８）上において、前記ロータの位置を測定するための前記磁石（１５）と前記ウォームスクリュー（９）との間に配置されることにより、前記電気部材（２）は、前記ロータ（４）の位置を測定するための前記磁石を有する、電気モータ。
2. 前記電気モータは、主部材（１７）と称される第１部材と、横部材（１８）と称される第２部材であって、前記主部材（１７）から前記電気部材（２）に向かって突出する第２部材とが設けられた回路基板（１６）を備え、
   前記横部材（１８）は、前記多極磁石（１５）と協働するように構成された磁気センサ（１９）を有する、請求項１に記載の電気モータ。
3. 前記横部材（１８）は、前記多極磁石（１５）の隣に配置されている、請求項２に記載の電気モータ。
4. 前記電気モータは、中間部品（２６）と称される部品を備え、
   前記中間部品（２６）は、前記駆動シャフト（８）の周囲に装着されるように構成された環状体（２７）と、回路基板（１６）と協働するように構成されたコネクタ（２８）と、を有する、請求項１に記載の電気モータ。
5. 前記コネクタ（２８）は、前記ステータ（５）への電力信号を送信するとともに、前記ロータ（４）の位置に関する信号を送信するように構成されている、請求項４に記載の電気モータ。
6. 前記ロータ（４）の位置を判定するための専用の補助回路基板（３１）を備える、請求項４または５に記載の電気モータ。
7. 前記補助回路基板（３１）は、前記回路基板（１６）に対して平行または垂直な配向で配置されている、請求項６に記載の電気モータ。
8. 前記補助回路基板（３１）は、前記多極磁石（１５）の隣に配置され、前記補助回路基板（３１）に、前記多極磁石（１５）と協働するように構成された磁気センサが設けられている、請求項６および７のいずれかに記載の電気モータ。
9. 前記補助回路基板（３１）は、前記中間部品（２６）の少なくとも前記環状体（２７）および／または前記コネクタ（２８）により支持されている、請求項６～８のいずれか一項に記載の電気モータ。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の電気モータ（１）を備える、自動車用のワイパーシステム。

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