JP5129496B2 - ヨーク及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、周壁内面に断面円弧状のマグネットを装着する有底筒状のヨーク及びその製造方法に関する。

ワイパ装置やパワーウィンド装置などの車載用機器では、アクチュエータとして電動モータと減速機構を組み合わせたモータ装置が使用されている。電動モータは有底筒状のヨークに収容され、その開口端には、減速機構を収容するギヤハウジングが連結されている。ヨークの内周面にはマグネットが装着されているので、磁気特性を良くするためには、ヨークの肉厚を大きくする必要がある。しかし、ヨーク全体の肉厚を大きくすると、重量が嵩むばかりでなく、成形が困難になる。そこで、ヨークのマグネット装着部分の肉厚だけを大きくする成形方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２−１８６２２５号公報

ところで、マグネットの背面側における磁力線の密度は、相隣接するマグネット間の中央と対応する箇所で最大になり、そこから離れるほど徐々に小さくなり、マグネットの周方向中央に対応する箇所で最小になる。このため、ヨークの肉厚は、相隣接するマグネット間の中央と対応する箇所の付近を大きくする必要があるが、マグネットの周方向中央に対応する箇所の付近の肉厚は然程大きくしなくてもよい。しかし、上記従来の成形方法によれば、マグネット装着部分の肉厚が均一になり、磁力線の密度が疎な部分も肉厚が大きくなるため、ヨークの重量が必要以上に増加してしまう。

本発明の目的は、磁気特性を損なうことなく、ヨークの軽量化を図ることにある。

本発明のヨークは、有底筒状のヨークハウジングと、このヨークハウジングの内周面に固着されたマグネット装着部材と、このマグネット装着部材の内周面に装着された断面円弧状の複数のマグネットとを備えたヨークであって、上記マグネット装着部材の肉厚を、上記複数のマグネットにより形成される磁力線の密度に応じて変化させる一方、上記ヨークハウジングは、上記マグネット装着部材よりも比重の小さい材料で成形してあることを特徴とする。

本発明のヨークは、上記マグネット装着部材は、その肉厚が相隣接するマグネット間の中央と対応する箇所で最大になり、上記マグネット間の中央から上記マグネットの周方向に離れるほど徐々に小さくなり、上記マグネットの周方向中央と対応する箇所で最小になることを特徴とする。

本発明のヨークは、有底筒状のヨークハウジングと、このヨークハウジングの内周面に固着されたマグネット装着部材と、このマグネット装着部材の内周面に装着された断面円弧状の複数のマグネットとを備えたヨークであって、上記マグネット装着部材は筒状であり、上記マグネット装着部材は、その肉厚が相隣接する上記マグネット間の中央と対応する箇所で最大になり、上記マグネット間の中央から上記マグネットの周方向に離れるほど徐々に小さくなり、上記マグネットの周方向中央と対応する箇所で最小になる一方、上記ヨークハウジングは、上記マグネット装着部材よりも比重の小さい材料で成形してあることを特徴とする。

本発明のヨークは、上記マグネット装着部材は複数の板材を積み重ねてなることを特徴とする。

本発明のヨークは、有底筒状のヨークハウジングと、このヨークハウジングの内周面に固着されたマグネット装着部材と、このマグネット装着部材の内周面に装着された断面円弧状の複数のマグネットとを備えたヨークであって、上記マグネット装着部材は、その肉厚が相隣接する上記マグネット間の中央と対応する箇所で最大になり、かつ、上記マグネット間の中央から、上記マグネットの周方向に離れるほど徐々に小さくなり、上記マグネット装着部材は、上記マグネットの周方向中央と対応する箇所で分割されている複数のセグメントにより構成されている一方、上記ヨークハウジングは上記マグネット装着部材よりも比重の小さい材料で成形してあることを特徴とする。

本発明のヨークは、上記マグネット装着部材は複数の板材を積み重ねてなることを特徴とする。

本発明のヨークの製造方法は、有底筒状のヨークハウジングの内周面にマグネット装着部材を成形固着し、上記マグネット装着部材の内周面に、断面円弧状のマグネットを複数装着するヨークの製造方法であって、リング状または三日月状の板材を作成する工程と、上記板材を積み重ね、かつ、複数のセグメントに分割された上記マグネット装着部材を形成する工程と、上記マグネット装着部材よりも比重の小さい材料で上記ヨークハウジングを成形するとともに、該ヨークハウジングの内周面に上記マグネット装着部材を成形固着する工程とを有し、上記マグネット装着部材の肉厚が相隣接する上記マグネット間の中央と対応する箇所で最大になり、かつ、上記マグネット間の中央から、上記マグネットの周方向に離れるほど徐々に小さくなり、かつ、上記マグネットの周方向中央と対応する箇所で上記複数のセグメントに分割されるように、上記マグネット装着部材の内周面に上記マグネットを装着することを特徴とする。

本発明によれば、磁力線密度の高い部分の肉厚が大きくなるが、磁力線密度の低い部分の肉厚は大きくならないので、磁気特性を損なうことなく、ヨークの軽量化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１はワイパ装置を備えた車両の概略を示している。

この車両１１には、フロントウィンドガラス１２を払拭するために運転席側のワイパブレード１３ａと助手席側のワイパブレード１３ｂとが設けられている。運転席側のワイパブレード１３ａはワイパアーム１４ａの先端に取り付けられ、助手席側のワイパブレード１３ｂはワイパアーム１４ｂの先端に取り付けられており、それぞれのワイパブレード１３ａ，１３ｂは、ワイパアーム１４ａ，１４ｂに内装された図示しないばね部材等によりフロントウィンドガラス１２に弾圧的に接触するようになっている。ワイパアーム１４ａ,１４ｂはリンク機構を介してワイパモータと連結され、フロントウィンドガラス１２上の上反転位置とフロントウィンドガラス１２の下端に位置する下反転位置との間の払拭範囲１２ａ，１２ｂを同一方向に向けて揺動運動して払拭動作を行うようになっている。すなわち、これらのワイパブレード１３ａ，１３ｂの払拭パターンはタンデム式となっている。

図２は、図１のワイパ装置を駆動するワイパモータの断面図である。

このワイパモータ１５はモータ本体１６と減速機構１７とからなり、モータ本体１６はヨーク２１に収容されている。ヨーク２１は有底筒状に形成されており、その内周面には２つのマグネット２２が装着されている。ヨーク２１の内部にはアマチュア（電機子）２３が設けられており、このアマチュア２３はシャフト２４を有し、シャフト２４は軸受２５を介してヨーク２１に回転自在に支持されている。なお、符号２６はシャフト２４を軸方向に支持する支持球であり、この支持球２６によって、シャフト２４の軸方向への移動が規制されている。

シャフト２４にはアマチュアコア２７が固定されており、このアマチュアコア２７はヨーク２１の内部に位置し、微小隙間（エアギャップ）を介してマグネット２２と対向している。アマチュアコア２７には複数のスロット２７ａが長手方向に形成されており、これらのスロット２７ａにはアマチュアコイル（図示せず）が重ね巻きで装着されている。アマチュアシャフト２４には、アマチュアコア２７に隣接して整流子（コンミテータ）３１が固定されている。この整流子３１は複数の整流子片３１ａを備えており、これらの整流子片３１ａにはアマチュアコイルが接続されている。整流子３１にはブラシ３２が摺接されている。このブラシ３２はブラシホルダ３４に支持され、スプリング３５により付勢されて整流子３１に押し付けられている。

ヨーク２１の開口端には、減速機構１７を収容しているギヤハウジング５１が連結されている。シャフト２４の先端はギヤハウジング５１の内部に突出し、このギヤハウジング５１内に突出する部分にはウォーム５３が形成されている。このウォーム５３をウォームホイール５４に噛み合わせることで、シャフト２４の回転を減速してウォームホイール５４の軸５４ａから出力するようになっている。軸５４ａに出力されたシャフト２４からの回転力は図示しない伝達機構により各々のワイパブレードをウインドガラス面上を往復揺動させる。

次に、本発明の要部であるヨーク２１の構造について説明する。

図３はヨーク２１の正面図、図４はヨーク２１の平面図、図５は図３のＡ−Ａ線断面図、図６は図４のＢ−Ｂ線断面図、図７は図４のＣ−Ｃ線断面図、図８はヨーク２１を構成するマグネット装着部材の斜視図、図９は磁力線の分布を説明する図、図１０は図８の変形例を示す図、図１１は図５の変形例を示す図である。

このヨーク２１は、比重の小さい材料（アルミニウム、マグネシウム、樹脂など）で成形した有底筒状のヨークハウジング２１ａと、ヨークハウジング２１ａの内周面に成形固着した鋼製のマグネット装着部材２１ｂとからなり、マグネット装着部材２１ｂの内周面にはマグネット２２が装着される。

マグネット装着部材２１ｂは一対の三日月状セグメント２１ｃからなり、各セグメント２１ｃは鋼板を積み重ねて構成してある（図８参照）。マグネット装着部材２１ｂは、セグメント２１ｃの肉厚が相隣接するマグネット２２,２２間の中央と対応する箇所、つまりマグネット装着部材２１ｂの内周面でマグネット２２の外周面と接触していない部分（マグネット非接触部）で最大になり、上記中央と対応する箇所からマグネット２２の周方向に離れるほど徐々に小さくなり、マグネット２２の周方向中央と対応する箇所、つまりマグネット２２の外周の周線の中間位置で分割されるようにしてヨークハウジング２１ａ内に配置してある。なお、ヨークハウジング２１ａの開口端には、ギヤハウジング５１を締結固定するためのフランジ２１ｄが設けてある。

ヨーク２１の製造に際しては、まず、鋼板を打ち抜いて三日月状のセグメント２１ｃを作成し、これを積み重ねて成形金型内にセットし、成形金型に成形材料を射出してヨークハウジング２１ａを成形する。すると、ヨークハウジング２１ａの内周面にマグネット装着部材２１ｂが成形固着された製品が得られる。

ところで、図９に示すように、マグネット２２の背面側における磁力線の密度は、相隣接するマグネット２２,２２間の中央と対応する箇所ｂｂ´で最大になり、そこから離れるほど徐々に小さくなり、マグネット２２の周方向中央に対応する箇所ａａ´で最小になるため、ヨークの肉厚は、相隣接するマグネット２２,２２間の中央と対応する箇所ｂｂ´の付近を大きくする必要があるが、マグネット２２の周方向中央に対応する箇所ａａ´の付近の肉厚は然程大きくしなくてもよい。そこで、磁力線の密度に応じて肉厚が変化するマグネット装着部材２１ｂを用いることで、磁力線の密度が疎な部分の肉厚を小さくしてヨーク２１の軽量化を図っている。また、磁気特性に影響のない他の部分は低比重の材料で成形することで、ヨーク２１の一層の軽量化を図っている。

本発明は以上の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いうまでもない。例えば、以上の実施の形態おいては、鋼板の歩留まりを良くするため、マグネット装着部材２１ｂを三日月状のセグメント２１ｃに分割してあるが、図１０に示すようなリング状のマグネット装着部材２１ｂを用いてもよい。このようにすると、鋼板の歩留は悪くなるが、成形金型へのマグネット装着部材２１ｂのセットが容易になる。

また、マグネット装着部材は、パイプ材を用いてもよい。この場合、相隣接するマグネット間の中央と対応する箇所で最大とし、そこから離れるほど徐々に小さくなるように成形した後に、成形品を成形金型内にセットし、成形金型に成形材料（低比重材）を射出してヨークハウジングを成形してもよい。さらに焼結により成形されたマグネット装着部材を用いてもよい。つまり、マグネット装着部材は一体に成形されたものでもよい。

図１１に示す４極機の場合は、マグネット装着部材２１の肉厚は、相隣接するマグネット２２間の中央と対応する４箇所で最大なり、マグネット２２の周方向中央と対応する４箇所で最小になるようにすればよい。

ところで、以上の実施の形態では、ヨークハウジング２１ａを低比重の材料で成形してあるので、ヨーク２１の大幅な軽量化が可能になるが、ヨーク２１全体を鋼で成形し、マグネット装着部の肉厚を磁力線の密度に応じて変化させるようにしてもよい。このようにしても、ヨーク２１のある程度の軽量化が可能になる。

ワイパ装置を備えた車両の概略を示す図である。 同ワイパ装置を駆動するワイパモータの断面図である。 本発明のヨークを示す正面図である。 同ヨークの平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 図４のＣ−Ｃ線断面図である。 同ヨークを構成するマグネット装着部材の斜視図である。 磁力線の分布を説明する図である。 図８の変形例を示す図である。 図５の変形例を示す図である。

符号の説明

１１ 車両
１２ フロントウィンドガラス
１２ａ 払拭範囲
１３ａ ワイパブレード
１３ｂ ワイパブレード
１４ａ ワイパアーム
１４ｂ ワイパアーム
１５ ワイパモータ
１６ モータ本体
１７ 減速機構
２１ ヨーク
２１ａ ヨークハウジング
２１ｂ マグネット装着部材
２１ｃ セグメント
２１ｄ フランジ
２２ マグネット
２３ アマチュア
２４ シャフト
２５ 軸受
２６ 支持球
２７ アマチュアコア
２７ａ スロット
３１ 整流子
３１ａ 整流子片
３２ ブラシ
３４ ブラシホルダ
３５ スプリング
５１ ギヤハウジング
５３ ウォーム
５４ ウォームホイール
５４ａ 軸

Claims (7)

1. 有底筒状のヨークハウジングと、このヨークハウジングの内周面に固着されたマグネット装着部材と、このマグネット装着部材の内周面に装着された断面円弧状の複数のマグネットとを備えたヨークであって、
   上記マグネット装着部材の肉厚を、上記複数のマグネットにより形成される磁力線の密度に応じて変化させる一方、
   上記ヨークハウジングは、上記マグネット装着部材よりも比重の小さい材料で成形してあることを特徴とするヨーク。
2. 請求項１記載のヨークにおいて、上記マグネット装着部材は、その肉厚が相隣接するマグネット間の中央と対応する箇所で最大になり、上記マグネット間の中央から上記マグネットの周方向に離れるほど徐々に小さくなり、上記マグネットの周方向中央と対応する箇所で最小になることを特徴とするヨーク。
3. 有底筒状のヨークハウジングと、このヨークハウジングの内周面に固着されたマグネット装着部材と、このマグネット装着部材の内周面に装着された断面円弧状の複数のマグネットとを備えたヨークであって、
   上記マグネット装着部材は筒状であり、上記マグネット装着部材は、その肉厚が相隣接する上記マグネット間の中央と対応する箇所で最大になり、上記マグネット間の中央から上記マグネットの周方向に離れるほど徐々に小さくなり、上記マグネットの周方向中央と対応する箇所で最小になる一方、
   上記ヨークハウジングは、上記マグネット装着部材よりも比重の小さい材料で成形してあることを特徴とするヨーク。
4. 請求項３記載のヨークにおいて、上記マグネット装着部材は複数の板材を積み重ねてなることを特徴とするヨーク。
5. 有底筒状のヨークハウジングと、このヨークハウジングの内周面に固着されたマグネット装着部材と、このマグネット装着部材の内周面に装着された断面円弧状の複数のマグネットとを備えたヨークであって、
   上記マグネット装着部材は、その肉厚が相隣接する上記マグネット間の中央と対応する箇所で最大になり、かつ、上記マグネット間の中央から、上記マグネットの周方向に離れるほど徐々に小さくなり、
   上記マグネット装着部材は、上記マグネットの周方向中央と対応する箇所で分割されている複数のセグメントにより構成されている一方、
   上記ヨークハウジングは上記マグネット装着部材よりも比重の小さい材料で成形してあることを特徴とするヨーク。
6. 請求項５記載のヨークにおいて、上記マグネット装着部材は複数の板材を積み重ねてなることを特徴とするヨーク。
7. 有底筒状のヨークハウジングの内周面にマグネット装着部材を成形固着し、上記マグネット装着部材の内周面に、断面円弧状のマグネットを複数装着するヨークの製造方法であって、
   リング状または三日月状の板材を作成する工程と、
   上記板材を積み重ね、かつ、複数のセグメントに分割された上記マグネット装着部材を形成する工程と、
   上記マグネット装着部材よりも比重の小さい材料で上記ヨークハウジングを成形するとともに、該ヨークハウジングの内周面に上記マグネット装着部材を成形固着する工程とを有し、
   上記マグネット装着部材の肉厚が相隣接する上記マグネット間の中央と対応する箇所で最大になり、かつ、上記マグネット間の中央から、上記マグネットの周方向に離れるほど徐々に小さくなり、かつ、上記マグネットの周方向中央と対応する箇所で上記複数のセグメントに分割されるように、上記マグネット装着部材の内周面に上記マグネットを装着することを特徴とするヨークの製造方法。
   

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