JP4377422B2 - ワイパモータ - Google Patents

Description

本発明は、正逆転駆動されるモータ部と該モータ部に駆動連結されたリンク機構とが一体に組み付けられて構成されるワイパモータに関するものである。

従来、車両用ワイパ装置において、正逆転駆動するワイパモータを用い、そのモータの正逆転駆動に基づいてワイパを往復揺動させるものがある。このような車両用ワイパ装置において、ワイパモータでダイレクトにワイパを往復揺動させるように構成すると、作動速度及びトルクが一定となるモータの出力特性上、ワイパの揺動両端（停止・下反転位置及び上反転位置）の位置精度が悪化したり、揺動端付近でトルクが不足するという問題がある。

そこで、例えば特許文献１に示されるように、正逆転駆動されるモータ部と該モータ部に駆動連結されたリンク機構とを一体に組み付けて構成し、その出力に基づいてワイパを往復揺動させるワイパモータが提案されている。このワイパモータでは、ワイパの揺動端付近で低速・高トルクとなるリンク機構の特性上、揺動両端の位置精度が向上するとともに揺動端付近のトルクが向上し、モータ部の出力特性を補完するようになっている。
特開平１１−３４８０５号公報

ところで、車両搭載のワイパ装置は、配置スペースが益々限定されつつあり、小型化が要求されている。そのため、ワイパ装置の駆動源として用いられる特許文献１のようなワイパモータにおいても、各構成部品の小型のみならず各構成部品の配置の適正化を図り、小型に構成することが要求されている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、小型化を図ることができるワイパモータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、正逆転駆動されるモータ部と該モータ部に駆動連結されたリンク機構とが一体に組み付けられて構成され、そのリンク機構にワイパを固定する出力軸を有してなるワイパモータであって、前記モータ部と前記リンク機構との間に設けられ、前記モータ部の正逆転に基づいて所定角度で往復回動する減速ギヤを有し、該減速ギヤがその往復回動に対応した扇状に形成されるとともに、前記減速ギヤの外周円内側で且つその減速ギヤの非作動範囲に、軸方向視で前記出力軸の一部又は全体が納まるように配置されていることをその要旨とする。

この発明では、モータ部とリンク機構との間に介在される減速ギヤは、モータ部の正逆転に基づく所定角度の往復回動に対応した扇状（噛み合いに支障を来さない扇状）に形成される。つまり、減速ギヤの噛み合いに不要な部分を省略でき、これに対応してモータハウジングを小型化することが可能となる。また、扇状の減速ギヤが所定角度で往復回動することから、減速ギヤの外周円内側に非作動範囲が生じる。そのため、減速ギヤの外周円内側で且つ非作動範囲に、軸方向視で出力軸の一部及び全体が納まるように配置することで、出力軸の配置に要するスペースを省スペースとすることが可能となる。これにより、ワイパモータの小型化が図られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のワイパモータにおいて、前記リンク機構は、前記モータ部の駆動により往復揺動するクランクと前記出力軸が固定されるレバーとがロッドを介して回転可能に連結された両てこ機構で構成されるものであることをその要旨とする。

この発明では、リンク機構は、モータ部側のクランクと出力軸側のレバーとがロッドにて連結された両てこ機構で構成される。つまり、両てこ機構はロッドが短く小型に構成できることから、ワイパモータの小型化に貢献できる。また、両てこ機構は、出力軸側のレバーを揺動端位置で機械的に規制できることから、例えばワイパの停止位置等、外力が作用するワイパモータに用いる意義は大きい。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のワイパモータにおいて、前記リンク機構は、前記クランクの回転軸と前記出力軸との軸間ピッチよりも前記ロッドの両端連結点間長さを短く構成したことをその要旨とする。

この発明では、リンク機構は、クランクの回転軸と出力軸との軸間ピッチよりもロッドの両端連結点間長さが短い両てこ機構で構成され、この両てこ機構により、出力軸側のレバーを揺動端位置で機械的に規制できる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のワイパモータにおいて、前記減速ギヤは、前記リンク機構のクランクと一体的に連結するとともに、前記モータ部の回転軸に設けられるウォームと噛合するギヤであることをその要旨とする。

この発明では、減速ギヤは、リンク機構のクランクと一体的に連結し、モータ部の回転軸に設けられるウォームと噛合する。つまり、減速機構を１つの減速ギヤを用いて構成することから、ワイパモータの小型化に貢献できる。

本発明によれば、小型化を図ることができるワイパモータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のワイパ装置を示す。車両フロントガラス１のガラス面１ａ上の雨水等を払拭する一対のワイパ２は、ワイパアーム２ａと、該ワイパアーム２ａの先端部に対しガラス面１ａの湾曲形状に追従して回動可能に連結されるワイパブレード２ｂとを備えてなる。各ワイパアーム２ａの基端部はそれぞれに用意されるワイパモータ１０の出力軸１０ａに固定され、同期制御される各ワイパモータ１０の出力軸１０ａの往復回動に基づき、各ワイパ２がガラス面１ａを払拭する。

図２〜図４に示すように、ワイパモータ１０は、モータ部１１と、該モータ部１１に駆動連結されるリンク機構１２とが一体に組み付けられて構成されている。モータ部１１は、給電ブラシ（図示略）を有する直流モータにて構成され、ワイパ制御回路Ｘによる制御に基づいて回転軸１３が正逆転駆動される。回転軸１３にはウォーム１３ａが一体に形成されており、ウォーム１３ａには、ウォームホイールを扇状とした減速ギヤ１４が噛合されている。この減速ギヤ１４及び回転軸１３のウォーム１３ａにて減速機構が構成されている。減速ギヤ１４は、ワイパモータ１０のモータハウジング１５のギヤ収容部１５ａ内に収容され、該ギヤ収容部１５ａの開口部にはカバー１６が装着される。

減速ギヤ１４は、円筒状をなす軸部１４ａと、該軸部１４ａから径方向外側に約１２０°範囲の扇状に延出し外周面に歯が形成されるギヤ部１４ｂとを有し、該ギヤ部１４ｂと回転軸１３のウォーム１３ａとが噛合されている。減速ギヤ１４の軸部１４ａには支軸１７が嵌入されている。減速ギヤ１４は、その支軸１７がモータハウジング１５に設けられる軸受１８に挿通されて回転可能に支持され、支軸１７の先端部がギヤ収容部１５ａとは反対側に設けられるリンク収容部１５ｂに突出されている。そして、この減速ギヤ１４は、回転軸１３の正逆転に基づいて所定角度（後述のクランク２０と同様、約１１０°）で往復回動する。

リンク機構１２は、リンク収容部１５ｂに収容され、クランク２０、ロッド２１及びレバー２２で構成されている。クランク２０は、その基端部が減速ギヤ１４の支軸１７の先端部に連結ピン２３にて一体回転するように連結され、モータ部１１からの駆動力が減速ギヤ１４を介して伝達される。クランク２０の先端部はロッド２１の一端と連結ピン２４にて回転可能に連結され、該ロッド２１の他端はレバー２２の先端部と連結ピン２５にて回転可能に連結されている。レバー２２の基端部には、前記出力軸１０ａが固定されている。このとき、レバー２２は出力軸１０ａの軸方向略中央部に固定されており、その出力軸１０ａの基端部はモータハウジング１５に設けられる軸受２６に挿通され、前記減速ギヤ１４の支軸１７と平行に回転可能に支持されている。出力軸１０ａの先端部は、リンク収容部１５ｂの開口部に装着されるカバー１９から外部に突出し、前記ワイパ２のワイパアーム２ａが固定される。

ここで、本実施形態のリンク機構１２は、クランク２０がレバー２２より若干短く形成されるとともにロッド２１がそのクランク２０の半分程度の長さに形成され、前記出力軸１０ａを１／２回転未満の範囲で往復回動する両てこ機構で構成されている。即ち、クランク２０の回転中心からロッド２１との連結点までの長さａ、ロッド２１の両端連結点間長さｂ、レバー２２の回転中心からロッド２１との連結点までの長さｃ、及び、クランク２０の回転軸（支軸１７）とレバー２２の回転軸（出力軸１０ａ）との軸間ピッチｄとすると、クランク２０における長さａがレバー２２における長さｃより若干短く、これら各長さａ，ｃよりも軸間ピッチｄが短く設定され、更にロッド２１における長さｂが最も短く設定されている。これにより本実施形態では、レバー２２の回動角度は約９０°、クランク２０の回動角度は約１１０°に設定されている。

またこれに基づき、クランク２０と一体回動する減速ギヤ１４は、上記したように噛み合いに支障のない約１２０°範囲の扇状に形成される。つまり、減速ギヤ１４の回動角度はクランク２０と同様、約１１０°であることから、減速ギヤ１４の作動範囲Ａ１は、約１２０°の扇形状から約２３０°となっている（非作動範囲Ａ２は約１３０°）。また本実施形態では、扇状の減速ギヤ１４を用い所定角度で往復回動させることで、レバー２２に固定される出力軸１０ａは、その軸方向から見て、減速ギヤ１４の外周円Ｃ内側で且つその減速ギヤ１４の非作動範囲Ａ２に略全体が納まるように配置され、省スペース化が図られている。因みに、出力軸１０ａは、後述する図２のレバー２２が揺動一端位置に配置された時（ワイパ２が停止・下反転位置Ｐ１に位置する時）に減速ギヤ１４に近接する位置に配置されている。

このリンク機構１２において、図２に示すように、クランク２０とロッド２１とが直線Ｌ１上に並び、クランク２０、ロッド２１及びレバー２２が三角形を形成するそのレバー２２の位置が揺動一端位置（第１位置）であり、本実施形態ではこの揺動一端位置がワイパ２の停止・下反転位置Ｐ１（図１参照）に設定されている。つまり、クランク２０とロッド２１とが直線Ｌ１上に並ぶ状態では、外力が入力されてもレバー２２（出力軸１０ａ）からの回転がリンク機構１２の姿勢により機械的に規制されるため、このクランク２０とロッド２１との状態をワイパ２に荷重のかかる機会の多いワイパ２の停止・下反転位置Ｐ１に設定している。また、レバー２２の移動が機械的に規制されることから、ワイパ２の停止・下反転位置Ｐ１が適正位置に維持され、次にワイパモータ１０を駆動させた場合にワイパ２の払拭動作が適切に実行可能となっている。

これに対し、クランク２０とロッド２１とがその第１位置とは反対側で一直線上に並ぶ第２位置（本実施形態ではクランク２０とロッド２１とが互いに重なって一直線上に並ぶ位置）に先立ってレバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並び、クランク２０、ロッド２１及びレバー２２が三角形を形成するそのレバー２２の位置が揺動他端位置であるが、本実施形態では、レバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並ぶ位置の直前の図３に示す所定位置（レバー２２とロッド２１の連結点Ｏ１が直線Ｌ２より内側となる所定位置）がワイパ２の上反転位置Ｐ２に設定されている（図１参照）。これにより、例えば本実施形態の構成を採用しない場合、上反転位置Ｐ２においてレバー２２（出力軸１０ａ）側から外力が入力されてレバー２２とロッド２１との姿勢が直線Ｌ２を越えて外側に回動してしまうと、次にモータ部１１を逆転させてクランク２０を逆方向に揺動させても、レバー２２はそのリンク機構１２の姿勢からわかるようにますます外側に回動するバックリングが発生してしまう。しかし、本実施形態のように、上反転位置Ｐ２におけるレバー２２とロッド２１との姿勢を上記のように設定しているので、次にモータ部１１を逆転させてクランク２０を逆方向に揺動させれば確実にレバー２２も上反転位置Ｐ２から逆方向に揺動させることが可能である。

そして、本実施形態のワイパ制御回路Ｘは、図２に示すレバー２２の揺動一端位置を停止・下反転位置Ｐ１としてモータ部１１の停止又は反転制御を行うとともに、図３に示すレバー２２の揺動他端位置の直前位置を上反転位置Ｐ２としてモータ部１１の反転制御を行い、レバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並ぶことにより発生し得るバックリングを防止する構成としている。そして、このようなワイパ制御回路Ｘの制御に基づいて、ワイパ２の往復払拭動作が行われるようになっている。

また本実施形態では、レバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並ぶことにより発生し得るバックリングを機械的に確実に防止する構成として、モータハウジング１５にストッパ１５ｃが設けられている。ストッパ１５ｃは、ワイパ２の上反転位置Ｐ２におけるレバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並ぶ直前の図３に示す所定位置と、上反転位置Ｐ２よりも外側でそれらが並ぶ位置との間に、つまり上反転位置Ｐ２でクランク２０と干渉せず、しかもレバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並ぶ前にクランク２０に当接し、レバー２２の更なる外側への移動を機械的に規制している。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）減速ギヤ１４は、モータ部１１の正逆転に基づく所定角度の往復回動に対応した扇状（噛み合いに支障を来さない扇状）に形成されている。つまり、減速ギヤ１４の噛み合いに不要な部分を省略できるので、減速ギヤ１４の小型軽量化及び材料費の低減を行うことができ、更にこれに対応してモータハウジング１５を小型化することができる。また、扇状の減速ギヤ１４が所定角度で往復回動することから、減速ギヤ１４の外周円Ｃ内側に非作動範囲Ａ２が生じる。そのため、本実施形態のように減速ギヤ１４の外周円Ｃ内側で且つ非作動範囲Ａ２に、軸方向視で出力軸１０ａの略全体が納まるように配置することで、出力軸１０ａの配置に要するスペースを省スペースとすることができる。これにより、ワイパモータ１０の小型軽量化を図ることができる。

（２）また、減速ギヤ１４は、リンク機構１２のクランク２０と一体的に連結し、モータ部１１の回転軸１３に設けられるウォーム１３ａと噛合するギヤである。つまり、減速機構を１つの減速ギヤ１４を用いて構成することから、これによってもワイパモータ１０の小型化に貢献することができる。

（３）リンク機構１２は、モータ部１１側のクランク２０と出力軸１０ａ側のレバー２２とがロッド２１にて連結された両てこ機構で構成されている。つまり、両てこ機構はロッド２１が短く小型に構成できることから、ワイパモータ１０の小型化に貢献することができる。また、両てこ機構は、出力軸１０ａ側のレバー２２を揺動端位置で機械的に規制できることから、ワイパ２の停止・下反転位置Ｐ１等、作動範囲外に向けた荷重がかかる本実施形態のようなワイパモータ１０に用いる意義は大きい。

（４）また、このリンク機構１２において、クランク２０とロッド２１とが直線Ｌ１上に並ぶ揺動一端位置（第１位置）がワイパ２の停止・下反転位置Ｐ１に設定され、クランク２０とロッド２１とが第１位置とは反対側で一直線上に並ぶ第２位置に先立ってレバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並ぶ直前の位置がワイパ２の上反転位置Ｐ２に設定されている。つまり、クランク２０とロッド２１とが直線Ｌ１上に並ぶ側の揺動端位置では機械的に規制できるため、その揺動端位置が降雪等、ワイパ２に作動範囲外方向の荷重がかかり易いワイパ２の停止・下反転位置Ｐ１に設定される。一方、バックリングが発生し得るレバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並ぶ側の揺動端位置がワイパ２の単なる反転位置である上反転位置Ｐ２に設定される。これにより、バックリングを発生し難い状況とすることができ、バックリングの発生を未然に防止することができる。

（５）ワイパ制御回路Ｘは、ワイパ２の上反転位置Ｐ２において、レバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並ぶ直前の位置でモータ部１１を反転制御している。つまり、レバー２２とロッド２１とが直線Ｌ２上に並ぶとバックリングが発生し得るが、その直前位置でモータ部１１の反転制御がなされることで、バックリングの発生を未然に防止することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、軸方向視で出力軸１０ａを、減速ギヤ１４の外周円Ｃ内側で且つその減速ギヤ１４の非作動範囲Ａ２に略全体が納まるように配置したが、一部のみならず全体が完全に納まるように配置してもよい。また、出力軸１０ａの位置を上記実施形態の位置から適宜変更してもよい。

・上記実施形態では、リンク機構１２のクランク２０とロッド２１とが直線Ｌ１上に並ぶ側の揺動端位置をワイパ２の停止・下反転位置Ｐ１に設定し、逆側の揺動端位置を上反転位置Ｐ２に設定したが、各揺動端位置と、停止・下反転位置Ｐ１及び上反転位置Ｐ２との関係を逆としてもよい。

・上記実施形態のワイパモータ１０の構成を適宜変更してもよい。例えば、モータ部１１を給電ブラシ付き直流モータ以外のモータとしてもよい。また、減速ギヤ１４を１つ用いた減速機構であったが、複数の減速ギヤで減速機構を構成してもよい。また、リンク機構１２の各部材の形状や配置等を適宜変更してもよい。

・上記実施形態では、車両フロントガラス１を払拭する一対のワイパ２のそれぞれを作動させるワイパモータ１０であったが、リヤガラスを払拭するワイパモータや、１対のワイパを１つで駆動するそのワイパモータで実施してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ） 請求項２〜４のいずれか１項に記載のワイパモータにおいて、
前記リンク機構は、前記ワイパの停止位置又は下反転位置を前記クランクと前記ロッドとが一直線上に並ぶ第１位置に設定し、かつ、前記ワイパの上反転位置を前記クランクと前記ロッドとが前記第１位置とは反対側で一直線上に並ぶ第２位置に先立って前記レバーと前記ロッドとが一直線上に並ぶ直前の位置に設定しており、
前記モータ部は、前記ワイパの停止位置又は下反転位置と上反転位置との間で正逆転駆動されることを特徴とするワイパモータ。

この構成では、ワイパモータに備えられるリンク機構は、モータ部側のクランクと出力軸側のレバーとがロッドにて連結された両てこ機構で構成され、ワイパの停止位置又は下反転位置がクランクとロッドとが一直線上に並ぶ第１位置に設定、ワイパの上反転位置がクランクとロッドとが第１位置とは反対側で一直線上に並ぶ第２位置に先立ってレバーとロッドとが一直線上に並ぶ直前の位置に設定される。モータ部は、このように設定されるワイパの停止位置又は下反転位置と上反転位置との間で正逆転駆動される。つまり、このようなリンク機構では、上反転位置において、出力軸（ワイパ）を駆動するレバーとロッドとが一直線上に並ぶとバックリング（外力によりレバーが作動範囲外に移動してしまい、クランクの揺動でレバーが逆方向に作動してしまう現象）が発生し得るが、その直前位置でモータ部が反転駆動されることで、バックリングの発生を未然に防止することができる。

（ロ） 上記（イ）に記載のワイパモータと、
前記モータ部を前記ワイパの停止位置又は下反転位置と上反転位置との間で正逆転制御し、その駆動力を前記リンク機構を介して前記出力軸に伝達して前記ワイパを往復揺動させるワイパ制御回路と
を備えたことを特徴とするワイパ装置。

この構成では、上記（イ）と同様の作用効果を得るワイパ装置を提供することができる。

ワイパ装置の概略構成図である。 本実施形態におけるワイパモータの平面図である。 本実施形態におけるワイパモータの平面図である。 本実施形態におけるワイパモータの分解斜視図である。

符号の説明

２…ワイパ、１０…ワイパモータ、１０ａ…出力軸、１１…モータ部、１２…リンク機構、１３…回転軸、１３ａ…ウォーム、１４…減速ギヤ、２０…クランク、２１…ロッド、２２…レバー、Ｃ…外周円、Ａ２…非作動範囲、ｂ…連結点間長さ、ｄ…軸間ピッチ。

Claims (4)

1. 正逆転駆動されるモータ部と該モータ部に駆動連結されたリンク機構とが一体に組み付けられて構成され、そのリンク機構にワイパを固定する出力軸を有してなるワイパモータであって、
   前記モータ部と前記リンク機構との間に設けられ、前記モータ部の正逆転に基づいて所定角度で往復回動する減速ギヤを有し、該減速ギヤがその往復回動に対応した扇状に形成されるとともに、
   前記減速ギヤの外周円内側で且つその減速ギヤの非作動範囲に、軸方向視で前記出力軸の一部又は全体が納まるように配置されていることを特徴とするワイパモータ。
2. 請求項１に記載のワイパモータにおいて、
   前記リンク機構は、前記モータ部の駆動により往復揺動するクランクと前記出力軸が固定されるレバーとがロッドを介して回転可能に連結された両てこ機構で構成されるものであることを特徴とするワイパモータ。
3. 請求項２に記載のワイパモータにおいて、
   前記リンク機構は、前記クランクの回転軸と前記出力軸との軸間ピッチよりも前記ロッドの両端連結点間長さを短く構成したことを特徴とするワイパモータ。
4. 請求項２又は３に記載のワイパモータにおいて、
   前記減速ギヤは、前記リンク機構のクランクと一体的に連結するとともに、前記モータ部の回転軸に設けられるウォームと噛合するギヤであることを特徴とするワイパモータ。

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