JP5030757B2 - 減速機構付き電動モータ - Google Patents

Description

本発明は、回転軸の回転を減速機構により減速して出力する減速機構付き電動モータに係り、特に、電気部品を収容する収容ケースをギヤケースに装着したものに関する。

従来、自動車等の車両のフロント側およびリヤ側に搭載されるワイパ装置等の駆動源としては、車両への搭載性を向上させるべく、小型でありながら大きな出力を出力することができる減速機構付き電動モータを用いている。このような減速機構付き電動モータとしては、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に記載された減速機構付き電動モータは、回転軸を有するモータ本体と、回転軸の回転を減速して出力する減速機構と、モータ本体に接続され減速機構を収容するギヤケースと、ギヤケースのモータ本体寄りに装着され、内部に電気部品が収容される収容ケースと、収容ケースを閉塞する平板状のカバー部材とを備えている。
特開２００３−３２９６５号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載された減速機構付き電動モータによれば、収容ケース（制御回路収容部）を閉塞する平板状のカバー部材（カバー）は、当該カバー部材の周囲を収容ケースに嵌め込むか、あるいはカバー部材の周囲に接着剤を塗布して収容ケースに装着するよう構成されている。したがって、カバー部材の中央部分は何にも支持されないフリーな状態となり、例えば、図８および図９の解析結果（図中一点鎖線）に示すような問題が発生する虞がある。

つまり、減速機構付き電動モータの回転駆動に伴ってブラシスプリング等の他の構成部品が振動すると、当該構成部品の振動周波数とカバー部材の固有振動周波数とが一致する。すると、図８に示すようにカバー部材の何にも支持されない中央部分が、上下方向に所定の振幅（矢印Ａ）で繰り返して撓む「共振」が発生する。これにより、カバー部材が所謂スピーカと同様の作用（共鳴作用）をして比較的大きな騒音が外部に漏洩することになり、図９に示すような騒音特性を呈するようになる。特に、図９の破線円Ｂ部分における周波数帯において音圧レベル（ｄＢ）が大きくなっている。

本発明の目的は、回転駆動時におけるカバー部材からの騒音発生を低減することが可能な減速機構付き電動モータを提供することにある。

本発明の減速機構付き電動モータは、回転軸を有するモータ本体と、前記回転軸の回転を減速して出力する減速機構と、前記モータ本体に接続され前記減速機構を収容するギヤケースと、前記ギヤケースの前記モータ本体寄りに装着され、内部に電気部品が収容される収容ケースと、前記収容ケースを閉塞する平板状のカバー部材とを備える減速機構付き電動モータであって、前記カバー部材の前記収容ケースと対向する対向面に設けられ、前記対向面の中央部分で前記モータ本体の回転駆動時において前記カバー部材の最も振幅が大きくなる部分から前記収容ケースに向けて延びる凸部と、前記収容ケースに設けられ、前記凸部が嵌合して前記凸部の両端を挟持する凹部とを有することを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記カバー部材を長方形形状に形成し、前記凸部を前記カバー部材の短手方向中央部分から長手方向に向けて延びるリブとし、前記リブの両端部を前記凹部で挟持することを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記カバー部材の周囲に複数の係合爪を形成し、前記収容ケースに前記係合爪が入り込む複数の被係合部を形成することを特徴とする。

本発明の減速機構付き電動モータは、前記凸部を挟む両側に前記電気部品を配置することを特徴とする。

本発明によれば、カバー部材の収容ケースと対向する対向面に、当該対向面の中央部分でモータ本体の回転駆動時においてカバー部材の最も振幅が大きくなる部分から収容ケースに向けて延びる凸部を設け、この凸部を収容ケースに設けられる凹部に嵌合して凸部の両端を挟持させるので、平板状のカバー部材における剛性の弱い部分、つまり、撓みやすい部分を固定することができる。したがって、モータ本体の回転駆動時において、カバー部材が他の構成部材の振動により共振することを抑制でき、当該共振に起因する騒音発生を低減することができる。

本発明によれば、カバー部材を長方形形状に形成し、凸部をカバー部材の短手方向中央部分から長手方向に向けて延びるリブとし、リブの両端部を凹部で挟持するので、カバー部材の撓みやすい部分を広い範囲で固定することができる。したがって、カバー部材の共振をより抑制することができるとともに、凹部の幅方向寸法を短くして収容ケースおよびカバー部材の小型化を図ることができる。

本発明によれば、カバー部材の周囲に複数の係合爪を形成し、収容ケースに係合爪が入り込む複数の被係合部を形成するので、カバー部材を収容ケースにより強固に固定することができる。したがって、カバー部材の共振をさらに抑制することができる。

本発明によれば、凸部を挟む両側に電気部品を配置するので、モータ本体の回転駆動時における振動等によって、電気部品同士が接触するのを抑制することができる。したがって、正極側電気部品および負極側電気部品等の短絡させることができない各電気部品を、互いに近接させて配置することができる。

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。

図１は本発明に係る減速機構付き電動モータを示す斜視図を、図２は図１の減速機構付き電動モータを分解して示す斜視図を、図３は図１の減速機構を説明する説明図を、図４は図２のブラシホルダを示す斜視図を、図５（ａ），（ｂ）は収容ケースの構造を説明する説明図を、図６（ａ），（ｂ）はカバー部材の構造を説明する説明図を、図７はカバー部材の収容ケースへの装着手順を説明する説明図をそれぞれ表している。なお、図２〜図４においては、収容ケースおよびギヤケースの内部構造を説明するため、それぞれを閉塞する各カバー部材を省略している。

図１に示すように、減速機構付き電動モータとしてのワイパモータ１０は、図示しない車両に搭載されるリヤワイパ装置の駆動源として用いられるものである。このワイパモータ１０は、モータ本体１１とギヤケース１２とを有しており、モータ本体１１とギヤケース１２とを接続することにより１つのモータユニットとして形成されている。

図２に示すように、モータ本体１１は、整流子１３が一体に設けられた回転軸１４を有するブラシ付きモータとなっており、回転軸１４におけるモータ本体１１の内部側（図中右側）には、アーマチュア（図示せず）が固定されている。アーマチュアのスロットには複数の図示しないコイルが巻装されており、これらのコイル端は、整流子１３を形成する複数のセグメントにそれぞれ電気的に接続されている。そして、図示しないコントローラを介して整流子１３に駆動電流を供給することにより、アーマチュアが回転駆動されるようになっている。

モータ本体１１は、断面が略小判形状に形成された有底状のモータヨーク１５を有しており、モータヨーク１５の底部に回転軸１４の一端側を回転自在に支持させることにより、アーマチュアはモータヨーク１５の内部で回転自在となっている。モータヨーク１５の内面には一対の永久磁石（図示せず）が互いに異なる磁極を対向させて装着されており、コイルが巻装されたアーマチュアは、各永久磁石とモータヨーク１５とで形成される磁界内に配置されている。

図３に示すように、ギヤケース１２の内部には、減速機構１６が収容されている。ギヤケース１２には、ウォームホイール１７が回転自在に収容されており、このウォームホイール１７の外周には、所定ピッチのギヤ歯１７ａ（詳細図示せず）が一体に形成されている。ギヤ歯１７ａには、回転軸１４の他端側に一体に設けられたウォーム１８（詳細図示せず）が噛み合うようになっている。減速機構１６は、ウォームホイール１７およびウォーム１８により構成され、これにより、ウォーム１８の回転が所定の速度にまで減速されて、高トルク化された出力がウォームホイール１７から出力されるようになっている。

ギヤケース１２の内部には、さらにセクタギヤ２３および出力ギヤ２４が回転自在に収容されている。セクタギヤ２３の一端側（図中右側）には第１ピン２３ａが一体に設けられており、この第１ピン２３ａは、ウォームホイール１７の回転中心から偏心した所定箇所に回転自在に装着されている。セクタギヤ２３に一体に設けられたギヤ歯２３ｂは、出力ギヤ２４に一体に設けられたギヤ歯２４ａに噛み合わされている。

出力ギヤ２４の回転中心に固定された出力軸２４ｂと、セクタギヤ２３の他端側に固定された第２ピン２３ｃとの間には、それぞれが離間しないよう両者間の距離を一定に保持する支持プレート２５（図中破線）が設けられている。これにより、セクタギヤ２３のギヤ歯２３ｂと出力ギヤ２４のギヤ歯２４ａとの噛み合いが互いにずれること無く保持される。

ウォームホイール１７を一方向（例えば図中時計方向）に回転させると、それに伴いセクタギヤ２３の第１ピン２３ａが円軌道上を回転し、セクタギヤ２３を介して出力ギヤ２４が揺動運動する。したがって、出力ギヤ２４の揺動運動に伴い出力軸２４ｂに装着されるワイパアーム（図示せず）が揺動運動し、図示しない車両のウィンドシールド上に付着した雨水等を所定の払拭範囲で払拭することができる。

図１に示すように、ワイパモータ１０を構成するギヤケース１２には、電源としてのバッテリ等に接続された車両側の外部コネクタ（図示せず）が接続されるコネクタ接続部２６が装着されている。また、ギヤケース１２のモータ本体１１寄りには、一端側がモータ本体１１内に設けられる一対のブラシ２９（図４参照）に電気的に接続され、他端側がコネクタ接続部２６内に設けられる一対の給電端子２６ａに電気的に接続される雑音防止装置２７が装着されている。

モータヨーク１５の開口側には、図４に示すブラシホルダ２８が装着されている。ブラシホルダ２８には、整流子１３に所定の弾圧力を持って摺接する一対のブラシ２９（図示では１つのみが現れている）が対向配置され、各ブラシ２９は、導電材料よりなる板状のブラシスプリング３０に装着されている。各ブラシ２９は、各ブラシスプリング３０およびブラシホルダ２８の内側形状に沿って装着された一対の導電板３１を介して、それぞれ雑音防止装置２７に電気的に接続されている。

雑音防止装置２７は、各ブラシ２９と整流子１３との摺接部分から発生する電気ノイズを、正極側，負極側の各チョークコイル２７ａおよび双方向性バリスタ２７ｂにより吸収し、モータ本体１１の外部への電気ノイズの放射を低減するものである。ワイパモータ１０においては、雑音防止装置２７をモータヨーク１５の外側に配置しており、モータヨーク１５の内部からその開口側を介して出てくる電気ノイズをまとめて除去するようになっている。したがって、他の車載用電子機器としてのカーステレオ等（図示せず）への電気ノイズの伝達を効果的に抑制することが可能となっている。

雑音防止装置２７は、電気部品としての各チョークコイル２７ａおよび双方向性バリスタ２７ｂを収容する樹脂製の収容ケース４０と、当該収容ケース４０の開口部を閉塞する樹脂製のカバー部材５０とを有している。

収容ケース４０は、図５に示すように、略直方体形状となるよう有底状に形成され、底部４１とその周囲を取り囲む壁部４２とを備えている。壁部４２は、一対の長辺側壁部４２ａと一対の短辺側壁部４２ｂとから構成されている。収容ケース４０の長手方向両端側には、第１接続片４３および第２接続片４４がそれぞれ一体に形成されており、第１接続片４３はブラシホルダ２８に接続され、第２接続片４４はコネクタ接続部２６に接続されるようになっている。

収容ケース４０の底部４１には、当該底部４１の短手方向中央部分で、かつ、底部４１の長手方向に沿って所定の長さで延びる仕切壁４５が一体に設けられている。仕切壁４５は一対の長辺側壁部４２ａとともに、図５（ａ）の上下側で各チョークコイル２７ａ（図２，４参照）をそれぞれ収容する一対の収容空間４６（図中二点鎖線）を形成している。仕切壁４５は各収容空間４６に各チョークコイル２７ａをそれぞれ配置した状態のもとで、各チョークコイル２７ａが互いに接触するのを防止している。

仕切壁４５には、その長手方向に沿うようにして凹部４７が一体に設けられており、この凹部４７は、図６に示すカバー部材５０のリブ５３を長手方向から挟持するようになっている。したがって、凹部４７にリブ５３が嵌合されて、これにより、カバー部材５０を収容ケース４０に固定できるようになっている。

仕切壁４５の図中左側には、略コ字形状の囲い壁４８が一体に設けられており、この囲い壁４８の内側には、双方向性バリスタ２７ｂ（図２，４参照）が収容されるようになっている。

壁部４２における一対の長辺側壁部４２ａには、仕切壁４５の長手方向に沿って一対の被係合部４９が２箇所ずつ（計４箇所）形成されており、各被係合部４９には、カバー部材５０の各係合爪５１ｂ（図６参照）が入り込むようになっている。これにより、カバー部材５０の収容ケース４０に対する固定強度を向上させている。

カバー部材５０は、図６に示すように、略長方形形状となるよう平板状に形成され、収容ケース４０の開口部を閉塞するようになっている。カバー部材５０の周囲を形成する一対の長辺側縁部５１には、収容ケース４０の各長辺側壁部４２ａの長手方向中央寄りの部位が入り込む凹所５１ａがそれぞれ設けられている。各凹所５１ａには、長手方向に沿って所定間隔で一対の係合爪５１ｂがそれぞれ一体に設けられており、各係合爪５１ｂは収容ケース４０の各被係合部４９に入り込むようになっている。

カバー部材５０の収容ケース４０と対向する対向面５２には、カバー部材５０（対向面５２）の短手方向中央部分で、かつ、長手方向に延びる凸部としてのリブ５３が一体に設けられている。リブ５３は対向面５２から収容ケース４０に向けて延ばされており、その両端側に設けられる一対の端壁５３ａは、それぞれ収容ケース４０の凹部４７に挟持、つまり、凹部４７に長手方向から嵌合するようになっている。ここで、凹部４７およびリブ５３の長手方向への長さの設定は、カバー部材５０の剛性に応じて適宜設定するようにする。

図６（ａ）に示すように、リブ５３を挟む上下側には各チョークコイル２７ａ（図中二点鎖線）が配置されるようになっており、リブ５３は各チョークコイル２７ａをそれぞれ仕切るよう構成されている。したがって、リブ５３においても収容ケース４０の仕切壁４５と同様に、各チョークコイル２７ａ同士の接触を防止する仕切壁としての機能を有している。

このように構成した収容ケース４０およびカバー部材５０を有する雑音防止装置２７は、図７に示すように組み立てられる。

［手順１］収容ケース４０に、図２，４に示す各チョークコイル２７ａおよび双方向性バリスタ２７ｂを所定箇所に装着するとともに、両者を電気的に接続する。

［手順２］図中実線矢印に示すようにカバー部材５０のリブ５３を収容ケース４０の凹部４７に対向させ、かつ、図中破線矢印に示すようにカバー部材５０の各係合爪５１ｂを収容ケース４０の各被係合部４９にそれぞれ対向させる。

［手順３］所定の押圧力でカバー部材５０を収容ケース４０に対して押圧することにより、リブ５３が凹部４７に嵌合するとともに、各係合爪５１ｂが各被係合部４９に入り込む。

このように、［手順１］〜［手順３］を経ることにより、収容ケース４０への各電気部品の装着およびカバー部材５０の装着が終了し、雑音防止装置２７が完成する。

次に、以上のように構成したワイパモータ１０の騒音特性について、図面に基づき説明する。図８（ａ），（ｂ）はカバー部材の振動状態をフリー構造と比較して示す解析図を、図９は音圧レベルの大きさを各周波数帯においてフリー構造と比較して示す解析グラフをそれぞれ表している。なお、図中一点鎖線に示すフリー構造とは、カバー部材５０のリブ５３を省略したものであり、カバー部材の中央部分が何にも支持されない従前の構造を示している。

ワイパモータ１０に駆動電流を供給し、回転軸１４を所定の回転数で回転駆動させると、ワイパモータ１０を構成する構成部品のうち、例えば、各ブラシスプリング３０が所定の振動周波数で振動する。その後、回転軸１４の回転数に応じて、各ブラシスプリング３０の振動周波数とカバー部材５０の固有振動周波数とが略一致した状態となる。

上述のカバー部材５０においては、図８に示すように最も振幅が大きくなる部分Ｐにリブ５３の略中央部分が配置されるため、これによりカバー部材５０の部分Ｐにおける撓み剛性が高くなっている。したがって、カバー部材５０の部分Ｐにおける振動が殆ど無くなり、カバー部材５０の共振（共鳴作用）をフリー構造に比して低減することができる。

図９に示すように、上述のワイパモータ１０においては、特に、図中破線円Ｂ部分における5000Hz〜6000Hzの間の周波数帯において、約40dB（フリー構造）から略10dB（本発明）にまで静音化できることが判明した。

以上のように構成した本発明に係るワイパモータ１０によれば、カバー部材５０の収容ケース４０と対向する対向面５２に、当該対向面５２の中央部分でモータ本体１１の回転駆動時においてカバー部材５０の最も振幅が大きくなる部分Ｐから収容ケース４０に向けて延びるリブ５３を設け、このリブ５３を収容ケース４０の凹部４７に嵌合してリブ５３の各端壁５３ａを挟持させたので、平板状のカバー部材５０における剛性の弱い部分、つまり、撓みやすい部分を固定することができる。したがって、モータ本体１１の回転駆動時において、カバー部材５０が他の構成部材の振動により共振することを抑制でき、当該共振に起因する騒音発生を低減することができる。

また、本発明に係るワイパモータ１０によれば、カバー部材５０を長方形形状に形成し、リブ５３をカバー部材５０の短手方向中央部分から長手方向に向けて延びるよう形成し、リブ５３の両端側の各端壁５３ａを凹部４７で挟持したので、カバー部材５０の撓みやすい部分を広い範囲で固定することができる。したがって、カバー部材５０の共振をより抑制することができるとともに、凹部４７の幅方向寸法を短くして収容ケース４０およびカバー部材５０の小型化を図ることができる。

さらに、本発明に係るワイパモータ１０によれば、カバー部材５０の周囲に複数の係合爪５１ｂを形成し、収容ケース４０に各係合爪５１ｂが入り込む複数の被係合部４９を形成したので、カバー部材５０を収容ケース４０により強固に固定することができる。したがって、カバー部材５０の共振をさらに抑制することができる。

また、本発明に係るワイパモータ１０によれば、リブ５３を挟む両側に各チョークコイル２７ａを配置したので、モータ本体１１の回転駆動時における振動等によって、各チョークコイル２７ａ同士が接触するのを抑制することができる。したがって、正極側および負極側の短絡させることができない各チョークコイル２７ａを、互いに近接させて配置することができ、ひいては、雑音防止装置２７の小型化を図ることが可能となる。

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、リブ５３および凹部４７を、カバー部材５０および収容ケース４０の長手方向に延びるよう一つずつ形成したものを示したが、本発明はこれに限らず、カバー部材５０の剛性に応じて、リブ５３および凹部４７を、例えば二つずつ形成しても良い。

また、上記実施の形態においては、本発明における凸部および凹部を、それぞれリブ５３および凹部４７とし、凹部４７によりリブ５３の各端壁５３ａを長手方向から挟持させたものを示したが、本発明はこれに限らず、カバー部材５０に円柱状の凸部を形成するとともに収容ケース４０に中空状の凹部を形成し、これらを嵌合させるようにしても良い。

さらに、上記実施の形態においては、本発明における減速機構付き電動モータとして、車両に搭載されるリヤワイパ装置のワイパモータとしたものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、車両用のフロントワイパ装置，パワーウィンドウ装置およびサンルーフ装置等、他の装置の駆動源としても用いることができる。

本発明に係る減速機構付き電動モータを示す斜視図である。 図１の減速機構付き電動モータを分解して示す斜視図である。 図１の減速機構を説明する説明図である。 図２のブラシホルダを示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、収容ケースの構造を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、カバー部材の構造を説明する説明図である。 カバー部材の収容ケースへの装着手順を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、カバー部材の振動状態をフリー構造と比較して示す解析図である。 音圧レベルの大きさを各周波数帯においてフリー構造と比較して示す解析グラフである。

符号の説明

１０ ワイパモータ（減速機構付き電動モータ）
１１ モータ本体
１２ ギヤケース
１３ 整流子
１４ 回転軸
１５ モータヨーク
１６ 減速機構
１７ ウォームホイール（減速機構）
１７ａ ギヤ歯
１８ ウォーム（減速機構）
２３ セクタギヤ
２３ａ 第１ピン
２３ｂ ギヤ歯
２３ｃ 第２ピン
２４ 出力ギヤ
２４ａ ギヤ歯
２４ｂ 出力軸
２５ 支持プレート
２６ コネクタ接続部
２６ａ 給電端子
２７ 雑音防止装置
２７ａ チョークコイル（電気部品）
２７ｂ 双方向性バリスタ（電気部品）
２８ ブラシホルダ
２９ ブラシ
３０ ブラシスプリング
３１ 導電板
４０ 収容ケース
４１ 底部
４２ 壁部
４２ａ 長辺側壁部
４２ｂ 短辺側壁部
４３ 第１接続片
４４ 第２接続片
４５ 仕切壁
４６ 収容空間
４７ 凹部
４８ 囲い壁
４９ 被係合部
５０ カバー部材
５１ 長辺側縁部
５１ａ 凹所
５１ｂ 係合爪
５２ 対向面
５３ リブ（凸部）
５３ａ 端壁

Claims (4)

1. 回転軸を有するモータ本体と、前記回転軸の回転を減速して出力する減速機構と、前記モータ本体に接続され前記減速機構を収容するギヤケースと、前記ギヤケースの前記モータ本体寄りに装着され、内部に電気部品が収容される収容ケースと、前記収容ケースを閉塞する平板状のカバー部材とを備える減速機構付き電動モータであって、
   前記カバー部材の前記収容ケースと対向する対向面に設けられ、前記対向面の中央部分で前記モータ本体の回転駆動時において前記カバー部材の最も振幅が大きくなる部分から前記収容ケースに向けて延びる凸部と、
   前記収容ケースに設けられ、前記凸部が嵌合して前記凸部の両端を挟持する凹部とを有することを特徴とする減速機構付き電動モータ。
2. 請求項１記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記カバー部材を長方形形状に形成し、前記凸部を前記カバー部材の短手方向中央部分から長手方向に向けて延びるリブとし、前記リブの両端部を前記凹部で挟持することを特徴とする減速機構付き電動モータ。
3. 請求項１または２記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記カバー部材の周囲に複数の係合爪を形成し、前記収容ケースに前記係合爪が入り込む複数の被係合部を形成することを特徴とする減速機構付き電動モータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の減速機構付き電動モータにおいて、前記凸部を挟む両側に前記電気部品を配置することを特徴とする減速機構付き電動モータ。
   

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