JP6200972B2

JP6200972B2 - 減速機構付モータ

Info

Publication number: JP6200972B2
Application number: JP2016001511A
Authority: JP
Inventors: 哲平時崎; 義親川島; 直希小島
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: JP2016042790A

Description

本発明は、アーマチュア軸に固定されるコンミテータと、コンミテータに摺接するブラシと、ブラシをコンミテータに向けて摺動自在に保持するブラシホルダとを備えた減速機構付モータに関する。

従来、アーマチュア軸に固定されるコンミテータ（整流子）と、コンミテータに摺接するブラシと、ブラシをコンミテータに向けて摺動自在に保持するブラシホルダとを備えた減速機構付モータは、例えば、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置の駆動源として用いられている。ワイパ装置に用いられる減速機構付モータは、小型でありながら大きな出力が得られるよう減速機構を備え、これによりアーマチュア軸の回転が減速機構により減速されて高トルク化され、その後、リンク機構等の動力変換機構を介して揺動運動に変換されてワイパアームに伝達される。減速機構付モータは、さらに、回転軸を回転自在に収容するヨークに装着される樹脂製のホルダステーを備え、当該ホルダステーに設けられたブラシホルダによって、ブラシがコンミテータに向けて摺動自在に保持されている。また、ブラシはスプリングによってコンミテータに向けて押圧されており、これによりブラシの先端部分はコンミテータに対して弾性接触した状態のもとで摺接するようになっている。

ワイパ装置に用いられる減速機構付モータにおいては、自動車等の車両の限られた狭いスペース（バルクヘッド等）に搭載されるため、小型化が必須となっており、さらには、高機能化のニーズにより種々の電装部品（サーキットブレーカ等）を備えるようになっている。つまり、種々の電装部品を搭載しつつ小型化し得る減速機構付モータの開発が進められている。このように、小型化を図るために工夫されたモータには、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に記載されたモータは、略直方体形状に形成された一対の給電用ブラシ（ブラシ）を備え、各給電用ブラシにはそれぞれピグテール（導電線）が電気的に接続されている。各給電用ブラシは、ブラシホルダに摺動自在に保持されており、各捩りコイルばね（スプリング）のバネ力によって整流子（コンミテータ）に向けて押圧されている。

特開２００９−１１２０９５号公報（図３，図４）

ところで、モータを小型化すると、これに伴ってモータを構成する構成部品の直径寸法が小さくなり、ひいてはコンミテータの直径寸法も小さくなる。これによりコンミテータを形成するセグメントの幅寸法も小さくなる。すると、セグメントの幅寸法によって大きさが決まるブラシにおいても、コンミテータの回転方向に沿う幅寸法が小さくなる。

したがって、上述の特許文献１に記載されたモータにおいては、略直方体形状に形成されたブラシを用いているため、ブラシの基端側においてもコンミテータの回転方向に沿う幅寸法が小さくなり、これにより小さい直径寸法の導電線を使用せざるを得なくなる。ここで、導電線の直径寸法を小さくすると、当該導電線を流れる電流の電流密度が増大し、導電線が発熱し易くなって焼損する等の問題を生じ得る。

そこで、コンミテータの回転方向に沿うブラシの基端側の幅寸法を大きくすることが考えられるが、単にこのようにしたのではブラシホルダによるブラシの保持が不安定になる。例えば、当該ブラシの適用対象を正逆回転式のモータとした場合には、コンミテータの正逆回転に伴いブラシが一側および他側に傾斜し、ひいては大きな騒音の発生原因となる。この場合、ブラシが繰り返し傾斜することにより当該ブラシには亀裂が生じ、ひいてはモータの寿命が短くなる等の問題も生じ得る。

本発明の目的は、導電線の直径寸法を小さくせずに小型化や高出力化に対応でき、かつ騒音を抑制しつつブラシの長寿命化が図れる減速機構付モータを提供することにある。

本発明の減速機構付モータは、有底筒状に形成されたヨークと、前記ヨークの内周面に固定された４極のマグネットと、前記ヨークに回転自在に収容されたアーマチュアと、を備え、前記アーマチュアは、前記ヨークに回転自在に支持されたアーマチュア軸と、前記アーマチュア軸に固定され、前記マグネットに対して所定の隙間を介して配置されたアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアに巻装されたアーマチュアコイルと、前記アーマチュア軸に固定されたコンミテータと、を有するモータ部と、前記ヨークの開口側に固定されたギヤケースと、前記ギヤケースに収容され、前記アーマチュア軸の回転を減速する減速機構と、を有する減速機構部と、略平行な一対の平坦部および前記平坦部に連なる円弧部を備えるベースと、前記ベースに一体に設けられ、天壁と一対の側壁とを備えたトンネル形状に形成された一対のブラシホルダと、前記ブラシホルダに摺動自在に保持されるとともに前記コンミテータに摺接するブラシと、前記アーマチュア軸の軸方向に延び、前記ブラシホルダに近接して前記ベースに一体に設けられた支柱と、前記支柱が挿通されるコイル本体と、前記コイル本体の一端側を形成するコイル基端部と、前記コイル本体の他端側を形成し所定の曲率半径に設定された先端曲部とを備えた捩りコイルバネと、を有する給電ユニットと、を備えた正逆回転可能な減速機構付モータであって、前記ブラシは、前記アーマチュア軸の径方向外側に配置される基端部と、前記基端部に一体に設けられ、かつ前記基端部よりも前記アーマチュア軸の径方向内側に配置される先端部と、を有し、前記アーマチュア軸の軸方向に沿い、前記天壁と対向する前記基端部の一側面には、導電線が電気的に接続され、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記先端部の両側面の間隔が、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記基端部の両側面の間隔よりも幅狭となるよう形成され、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記ブラシの両側面で、かつ前記基端部と前記先端部との間には、それぞれテーパ面が設けられ、前記ベース上における前記ブラシホルダの近傍には、前記コイル基端部が接触される支持部が設けられ、一対の前記ブラシホルダは、前記アーマチュア軸の回転方向に互いに９０度ずれて配置され、それぞれの前記ブラシホルダは、前記アーマチュア軸の径方向に沿う外側から内側に向けて前記天壁に形成され、前記導電線を案内する案内溝と、前記アーマチュア軸の径方向に沿う外側から内側に向けて前記案内溝と平行に前記側壁の一方に形成され、前記捩りコイルバネの先端曲部を案内するバネ用スリットと、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記基端部の両側を支持する一対の基端側支持部と、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記先端部の両側を支持する一対の先端側支持部と、を有し、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記先端部の長さ寸法は、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記先端側支持部の長さ寸法よりも長く形成され、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記基端部の長さ寸法は、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記基端側支持部の長さ寸法よりも短く形成されていることを特徴とする。

本発明の減速機構付モータは、前記基端部に、前記アーマチュア軸の回転方向に沿って湾曲する湾曲面部が形成され、当該湾曲面部の径方向外側に前記ブラシを前記コンミテータに向けて押圧する前記捩りコイルバネの径方向外側が略点接触され、かつ一対の前記ブラシホルダのそれぞれに対応して設けられた前記支柱が、いずれも前記アーマチュア軸の回転方向に沿う一方側に配置されていることを特徴とする。

本発明の減速機構付モータは、前記アーマチュア軸の中心と一対の前記ブラシホルダの中間部分とを通る対称軸が、前記アーマチュア軸の中心と前記円弧部の中央部分とを通る対称軸に対して、前記アーマチュア軸の回転方向に所定角度ずれるよう、一対の前記ブラシホルダが前記円弧部に配置されていることを特徴とする。

本発明の減速機構付モータは、前記先端側支持部が、前記ブラシホルダの貫通孔を形成する内壁の一部を形成するよう、前記コンミテータ寄りに設けられていることを特徴とする。

本発明の減速機構付モータは、前記給電ユニットは、樹脂材料により外郭が略小判形状に形成されたホルダステーと、前記ホルダステーに一体に形成された一対の前記ブラシホルダと、を有することを特徴とする。

本発明の減速機構付モータによれば、ブラシの先端部を幅狭としつつ、ブラシの基端部の幅寸法を確保できるので、減速機構付モータの小型化に対応できる。また、減速機構付モータを小型化しても導電線の直径寸法を小さくしなくて済むので、導電線の発熱を抑制しつつコンミテータへの給電量の減少を抑制でき、ひいては減速機構付モータの長寿命化および高出力化に対応できる。さらに、ブラシホルダは、一対の基端側支持部および一対の先端側支持部により、ブラシの先端部および基端部をアーマチュア軸の回転方向に沿う両側からそれぞれ支持するので、コンミテータの正逆回転に伴うブラシの一側および他側への傾斜を抑制して、減速機構付モータの騒音を抑制しつつブラシの長寿命化を図ることができる。

また、本発明の減速機構付モータによれば、先端側支持部が、ブラシホルダのコンミテータ寄りに設けられるので、充分なブラシストロークを確保することができる。

さらに、本発明の減速機構付モータによれば、基端部に、アーマチュア軸の回転方向に沿って湾曲する湾曲面部が形成され、当該湾曲面部にブラシをコンミテータに向けて押圧するスプリングが接触されるので、コンミテータの回転方向に依らず、ブラシホルダに対してブラシをスムーズに摺動させることができ、ひいてはガタや異音の発生を抑制することができる。

車両に搭載されるリヤワイパモータの平面図である。図１に示す給電ユニットの詳細を示す断面図である。図１の破線円Ａ部分の構造を示す斜視図である。（ａ）はブラシを先端部側から見た斜視図、（ｂ）はブラシを基端部側から見た斜視図である。（ａ）はブラシホルダをその案内溝側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に対応したブラシホルダの断面図である。（ａ），（ｂ）は、ブラシのブラシホルダに対する摺動状態を説明する説明図である。（ａ），（ｂ）は、コンミテータの正逆回転に伴うブラシの傾斜状態を説明する説明図である。

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は車両に搭載されるリヤワイパモータの平面図を、図２は図１に示す給電ユニットの詳細を示す断面図を、図３は図１の破線円Ａ部分の構造を示す斜視図を、図４（ａ）はブラシを先端部側から見た斜視図、（ｂ）はブラシを基端部側から見た斜視図を、図５（ａ）はブラシホルダをその案内溝側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）に対応したブラシホルダの断面図をそれぞれ表している。

図１に示すように、減速機構付モータとしてのリヤワイパモータ１０は、自動車等の車両のリヤハッチ等に搭載されるリヤワイパ装置（図示せず）の駆動源として用いられるもので、モータ部２０および減速機構部３０を備えている。

モータ部２０は、ブラシ付きの４極モータとして構成され、磁性体としての鋼板をプレス加工して有底筒状に形成されたヨーク２１を備えている。ヨーク２１の内周面には、合計４つのマグネット２２（図示では２つのみを示す）が固定されており、当該マグネット２２の内側には、所定の隙間（エアギャップ）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は、ヨーク２１に回転自在に支持されたアーマチュア軸２４を備えており、当該アーマチュア軸２４には、コンミテータ（整流子）２５およびアーマチュアコア２６が固定されている。コンミテータ２５は複数のセグメント２５ａ（図２参照）を備えており、アーマチュアコア２６には複数のアーマチュアコイル（図示せず）が巻装されている。そして、各アーマチュアコイルのコイル端は、各セグメント２５ａにそれぞれ電気的に接続されている。

ヨーク２１の開口側（図中左側）の内部には、給電ユニット５０が装着されており、減速機構部３０に設けたコネクタＣＮから供給される駆動電流は、給電ユニット５０を介してアーマチュア２３に供給されるようになっている。アーマチュア２３に駆動電流が供給されると、モータ部２０が作動し、アーマチュア軸２４が所定方向に所定速度で回転する。ここで、リヤワイパモータ１０を形成するモータ部２０は、アーマチュア軸２４が一方向にのみ回転する一方向回転型となっている。

減速機構部３０は、溶融したアルミ材料を鋳造成形することにより略バスタブ形状に形成されたギヤケース３１を備えている。ギヤケース３１は、２つの固定ネジＳによってヨーク２１の開口側に固定されている。

アーマチュア軸２４の先端側は、ヨーク２１の開口側から突出してギヤケース３１の内部に延在しており、アーマチュア軸２４の先端部分には、ギヤケース３１内に回転自在に収容されたウォーム軸３２の基端部分が連結されている。ギヤケース３１内には、歯部３３ａを備えたウォームホイール３３が支軸３４により支持されて回転自在に収容されており、当該ウォームホイール３３の歯部３３ａは、ウォーム軸３２に一体に設けられたウォーム３２ａに噛み合わされている。

ウォームホイール３３の回転運動を揺動運動に変換し、当該揺動運動を出力軸３５に伝達するために、ギヤケース３１内には動力変換機構３６が収容されている。動力変換機構３６は出力軸３５に固定されたピニオン３７を備え、当該ピニオン３７とウォームホイール３３との間には動力変換部材３８が設けられている。動力変換部材３８はピニオン３７に噛み合うセクタギヤ部３８ａを備え、セクタギヤ部３８ａの軸心に設けられたピン部材３９と出力軸３５とは、連結板４０によって回動自在に連結されている。また、動力変換部材３８はセクタギヤ部３８ａからウォームホイール３３に向けて延びるアーム部３８ｂを備え、当該アーム部３８ｂの先端部分はピン部材４１によってウォームホイール３３の側面に回転自在に連結されている。

出力軸３５はギヤケース３１に回転自在に支持されており、出力軸３５のギヤケース３１の外部に突出した先端部分（図示せず）には、リヤウィンドガラスを払拭するリヤワイパアーム（図示せず）が固定されている。これにより、モータ部２０が作動してアーマチュア軸２４が回転すると、その回転がウォーム３２ａおよびウォームホイール３３により減速されて高トルク化され、ウォームホイール３３に伝達される。そして、ウォームホイール３３の回転運動が動力変換機構３６により揺動運動に変換されて出力軸３５からリヤワイパアームに出力され、リヤワイパアームがリヤウィンドガラス上を往復払拭動作する。

次に、モータ部２０に装着した給電ユニット５０の詳細構造について説明する。

図２，３に示すように、給電ユニット５０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、ヨーク２１（図１参照）の断面形状に対応して外郭が略小判形状に形成されたホルダステー５１を備えている。これにより、給電ユニット５０はヨーク２１に対してがたつくこと無く、相対回転不能に装着されるようになっている。

ホルダステー５１は、互いに一体となったベース５２とガイド壁５３とを備えており、ベース５２はアーマチュア軸２４と直交する方向に広がる略小判形状の板体となっている。つまり、ベース５２は、アーマチュア軸２４と同心の一対の円弧部５２ａ，５２ｂと、各円弧部５２ａ，５２ｂに連なる一対の平坦部５２ｃ，５２ｄとを備えている。ベース５２の軸心には貫通孔５２ｅが設けられており、アーマチュア軸２４およびコンミテータ２５は貫通孔５２ｅに挿通され、これにより給電ユニット５０を貫通している。一方、ガイド壁５３は、ベース５２の外周縁に一体に設けられ、アーマチュア軸２４の軸方向に延ばされている。ガイド壁５３の外周面は、給電ユニット５０をヨーク２１に装着することで、ヨーク２１の内周面に当接するようになっている。

ベース５２の一方の円弧部５２ａには、一対のブラシホルダ５４が一体に設けられ、各ブラシホルダ５４はブラシ５５をそれぞれ摺動自在に保持するようになっている。各ブラシホルダ５４は、アーマチュア軸２４の中心、つまり貫通孔５２ｅの軸心を中心として、互いにアーマチュア軸２４の回転方向に９０度ずれて配置されている。また、各ブラシホルダ５４は、ブラシ５５の摺動方向が貫通孔５２ｅの中心に向くよう円弧部５２ａに配置されている。さらに、各ブラシホルダ５４は、アーマチュア軸２４の中心と各ブラシホルダ５４の中間部分とを通る対称軸Ａ１が、アーマチュア軸２４の中心と円弧部５２ａの中央部分とを通る対称軸Ａ２に対して、アーマチュア軸２４の回転方向に所定角度ずれるよう円弧部５２ａに配置されている。

図２，４に示すように、ブラシ５５は、炭素や黒鉛等の導体により略直方体形状に形成され、基端部５５ａと先端部５５ｂとを備えている。ここで、ブラシ５５をブラシホルダ５４に摺動自在に保持させた状態のもとで、基端部５５ａはアーマチュア軸２４の径方向外側に位置し、先端部５５ｂはアーマチュア軸２４の径方向内側（コンミテータ２５側）に位置するようになっている。

基端部５５ａのアーマチュア軸２４の軸方向に沿う一側面５５ｃには、導電線としてのピグテールＰＧの端部が電気的に接続されており、当該ピグテールＰＧは、基端部５５ａ（ブラシ５５）に対して駆動電流を供給するようになっている。ここで、本実施の形態に適用されるピグテールＰＧは、充分な直径寸法を有する大きな出力に対応した導電線であり、リヤワイパモータ１０の通常作動状態においては、ピグテールＰＧが発熱して焼損するようなことは無い。

基端部５５ａの厚み寸法、つまり基端部５５ａのアーマチュア軸２４の回転方向に沿う幅寸法は、ピグテールＰＧを接続し得る幅寸法Ｔ１に設定されている。また、先端部５５ｂの厚み寸法、つまり先端部５５ｂのアーマチュア軸２４の回転方向に沿う幅寸法は、基端部５５ａの幅寸法Ｔ１よりも小さい幅寸法Ｔ２に設定されている（Ｔ２＜Ｔ１）。先端部５５ｂは、基端部５５ａのアーマチュア軸２４の回転方向に沿う両側面から幅狭となるよう形成され、したがってブラシ５５は、アーマチュア軸２４の径方向に沿う基準線Ｂを中心として、幅方向に鏡像対象となるよう形成されている。

基端部５５ａのアーマチュア軸２４の径方向に沿う長さ寸法はＬ１に設定され、当該基端部５５ａの長さ寸法Ｌ１は、ピグテールＰＧを接続し得る長さ寸法Ｌ１に設定されている。つまり、基端部５５ａの長さ寸法Ｌ１および幅寸法Ｔ１は、略同じ寸法に設定されている（Ｌ１≒Ｔ１）。一方、先端部５５ｂのアーマチュア軸２４の径方向に沿う長さ寸法は、基端部５５ａの長さ寸法Ｌ１よりも長い長さ寸法Ｌ２に設定されている（Ｌ２＞Ｌ１）。

このように、先端部５５ｂの幅寸法Ｔ２を基端部５５ａの幅寸法Ｔ１よりも小さくすることで、ブラシ５５を、コンミテータ２５側を細くした先細り形状として、リヤワイパモータ１０の小型化を実現するようにしている。また、基端部５５ａの幅寸法Ｔ１および長さ寸法Ｌ１を、それぞれピグテールＰＧを接続し得る寸法に設定することで、リヤワイパモータ１０の小型化に対応させてピグテールの直径寸法を小さくする必要性を無くし、リヤワイパモータ１０の高出力化を実現するようにしている。

ここで、ブラシ５５のアーマチュア軸２４の回転方向に沿う両側面で、かつ基端部５５ａと先端部５５ｂとの間には、それぞれテーパ面ＴＰを設けている。各テーパ面ＴＰは、基端部５５ａと先端部５５ｂとを滑らかに接続してブラシ５５の剛性を確保するものである。具体的には、例えば、ブラシ５５にこじるような横応力が作用したとしても、基端部５５ａと先端部５５ｂとを直角で接続した場合に比して、各テーパ面ＴＰによって応力集中を分散できる。このように、各テーパ面ＴＰを設けることでブラシ５５の剛性を確保し、ひいてはブラシ５５が早期に損傷するのを抑制している。

基端部５５ａの先端部５５ｂ側とは反対側には、アーマチュア軸２４の回転方向に沿って湾曲する一対の湾曲面部ＣＳが設けられている。各湾曲面部ＣＳの曲率半径はＲ１に設定されており、各湾曲面部ＣＳのうちの一方の湾曲面部ＣＳには、捩りコイルバネ５６の先端曲部５６ｃ（図３参照）が接触するようになっている。このように、湾曲面部ＣＳに捩りコイルバネ５６の先端曲部５６ｃを接触させることで、ブラシホルダ５４に対するブラシ５５のスムーズな摺動を実現している。ただし、基端部５５ａには、一対の湾曲面部ＣＳを設けるに限らず、その曲率半径を大きくして１つの湾曲面部を設けるようにしても良い。

図３，５に示すように、ブラシホルダ５４は略直方体の箱形状に形成され、天壁５４ａと一対の側壁５４ｂとを備えたトンネル形状に形成されている。ブラシホルダ５４は若干の隙間を介してブラシ５５を保持しており、これによりブラシ５５はコンミテータ２５（図２参照）に向けてスムーズに進退移動自在、つまりコンミテータ２５に対してスムーズに接近または離間できるようになっている。

天壁５４ａには、アーマチュア軸２４の径方向に延びるようにして案内溝５４ｃが形成されており、当該案内溝５４ｃは、天壁５４ａのアーマチュア軸２４の径方向に沿う外側から内側に向けて所定の切り込み深さで切り欠いて形成されている。案内溝５４ｃの幅寸法は、ピグテールＰＧの直径寸法よりも若干大きい寸法に設定されており、これによりピグテールＰＧが案内溝５４ｃに干渉せず、ひいてはピグテールＰＧの損傷を防止しつつ、ブラシ５５のスムーズな摺動を確保している。

各側壁５４ｂのうちの一方には、捩りコイルバネ５６が入り込むバネ用スリット５４ｄが形成されており、当該バネ用スリット５４ｄにおいても、案内溝５４ｃと同様にアーマチュア軸２４の径方向に沿う外側から内側に向けて所定の切り込み深さで切り欠いて形成されている。バネ用スリット５４ｄの幅寸法は、捩りコイルバネ５６の直径寸法よりも若干大きい寸法に設定され、これにより捩りコイルバネ５６がバネ用スリット５４ｄに引っ掛かる等して、ブラシ５５のコンミテータ２５に対する押圧力がばらついたりするのを抑制するようにしている。

図５に示すように、各側壁５４ｂは、それぞれ基端側支持部５４ｅと先端側支持部５４ｆとを備えている。対向し合う各基端側支持部５４ｅは、ブラシ５５の基端部５５ａ（図４参照）を、アーマチュア軸２４の回転方向に沿う両側から支持するようになっており、対向し合う各先端側支持部５４ｆは、ブラシ５５の先端部５５ｂ（図４参照）を、アーマチュア軸２４の回転方向に沿う両側から支持するようになっている。これによりブラシホルダ５４は、先細り形状のブラシ５５を、アーマチュア軸２４の回転方向に向けて振れること無く、摺動自在に保持できるようになっている。

各先端側支持部５４ｆは、アーマチュア軸２４の径方向に沿う内側、つまりブラシホルダ５４のコンミテータ２５寄りの先端に設けられ、各先端側支持部５４ｆのアーマチュア軸２４の径方向に沿う長さ寸法はＬ３に設定されている。一方、各基端側支持部５４ｅのアーマチュア軸２４の径方向に沿う長さ寸法は、各先端側支持部５４ｆの長さ寸法Ｌ３よりも長い長さ寸法Ｌ４に設定されている（Ｌ４＞Ｌ３）。

このように、各先端側支持部５４ｆをブラシホルダ５４のコンミテータ２５寄りの先端に設け、その長さ寸法Ｌ３を短く設定（Ｌ３＜Ｌ４）することにより、ブラシ５５の基端部５５ａ（長さ寸法Ｌ１）は、各基端側支持部５４ｅ（長さ寸法Ｌ４）に支持され、ブラシ５５の先端部５５ｂ（長さ寸法Ｌ２）は、各先端側支持部５４ｆ（長さ寸法Ｌ３）に支持される。これにより、ブラシホルダ５４に対する先細り形状に形成したブラシ５５の充分なブラシストロークを確保している。また、ブラシ５５とブラシホルダ５４との摺動部分は、基端部５５ａの部分および各先端側支持部５４ｆの部分となるので、ブラシ５５のブラシホルダ５４に対する摺動面積を小さくして、ブラシ５５の摺動抵抗が増大するのを抑えている。

図２，３に示すように、ホルダステー５１には、一対の捩りコイルバネ（スプリング）５６が設けられている。捩りコイルバネ５６は、コイル本体５６ａと、コイル本体５６ａの一端側を形成するコイル基端部５６ｂと、コイル本体５６ａの他端側を形成し、曲率半径Ｒ２に設定された先端曲部５６ｃとを備えている。また、ホルダステー５１のベース５２には、各ブラシホルダ５４の各バネ用スリット５４ｄ側に近接して、一対のバネ支柱５７が一体に設けられている。バネ支柱５７は捩りコイルバネ５６のコイル本体５６ａに挿通されるようになっており、つまりバネ支柱５７は捩りコイルバネ５６を支持するようになっている。

コイル基端部５６ｂは、ホルダステー５１のガイド壁５３に近接して設けられた支持部５８に接触しており、先端曲部５６ｃは、ブラシ５５の一方の湾曲面部ＣＳに接触している。これにより、各ブラシ５５は各捩りコイルバネ５６によりコンミテータ２５に向けて押圧され、各ブラシ５５の先端部５５ｂがコンミテータ２５の外周面に弾性的に摺接するようになっている。

図２に示すように、ホルダステー５１にはコネクタＣＮ（図１参照）に接続される一対の給電端子５９が設けられている。各給電端子５９のうちの一方は、チョークコイル（図示せず）を介して一方のピグテールＰＧに電気的に接続され、各給電端子５９のうちの他方は、サーキットブレーカ６０とチョークコイル（図示せず）とを介して他方のピグテールＰＧに接続されている。各給電端子５９は、コネクタＣＮを介して車両に搭載されたバッテリ等の電源に接続され、車室内に設けられたワイパスイッチのオン操作に基づいて、電源から各給電端子５９に駆動電流が供給されるようになっている。そして、各給電端子５９に駆動電流が供給されると、ブラシ５５とコンミテータ２５とにより所定のタイミングで転流された駆動電流がアーマチュアコイルに供給され、アーマチュア２３に電磁力が発生してアーマチュア軸２４が回転するようになっている。

次に、以上のように形成したリヤワイパモータ１０の動作、特に、給電ユニット５０を形成するブラシ５５のブラシホルダ５４に対する摺動状態について、図面を用いて詳細に説明する。

図６（ａ），（ｂ）はブラシのブラシホルダに対する摺動状態を説明する説明図を、図７（ａ），（ｂ）はコンミテータの正逆回転に伴うブラシの傾斜状態を説明する説明図をそれぞれ表している。

図６（ａ）はブラシ５５が略新品の状態を示し、図６（ｂ）はブラシ５５の摩耗が進んだ状態を示している。リヤワイパモータ１０のモータ部２０（図１参照）が作動して、ブラシ５５の先端部５５ｂとコンミテータ２５とが摺接すると、先端部５５ｂは徐々に摩耗して短くなっていく。このとき、捩りコイルバネ５６の先端曲部５６ｃの径方向外側と、ブラシ５５の基端部５５ａに設けた一方の湾曲面部ＣＳの径方向外側とが互いに接触しているので、両者は略点接触となっている。したがって、捩りコイルバネ５６のバネ力Ｆは、ブラシ５５をブラシホルダ５４に対してこじること無く略真っ直ぐにコンミテータ２５に向けて作用するようになっている。

ブラシ５５の先端部５５ｂが摩耗していくと、捩りコイルバネ５６の先端曲部５６ｃ側がブラシホルダ５４のバネ用スリット５４ｄに入り込み、当該バネ用スリット５４ｄ内を移動するようになる。このとき、捩りコイルバネ５６はバネ用スリット５４ｄに干渉しないので、スムーズに移動するようになっている。また、このときピグテールＰＧ（破線）は案内溝５４ｃ（図５参照）内を移動するが、ピグテールＰＧにおいても案内溝５４ｃに干渉しないので、スムーズに移動するようになっている。さらには、ブラシ５５とブラシホルダ５４との摺動面積を小さくしているので、捩りコイルバネ５６のバネ力Ｆは、その途中で殆どロスすること無くブラシ５５の先端部５５ｂに伝達される。

ここで、コンミテータ２５の矢印Ｒ方向への回転に伴って、ブラシ５５は矢印Ｍ方向に傾斜するようになるが、モータ部２０は一方向回転型であるので、ブラシ５５はブラシホルダ５４に対して殆どがたつくことが無い。よって、モータ部２０は、ブラシ５５のがたつきに起因する騒音を殆ど発生させない静粛性に優れたものとなっている。

例えば、図７に示すように、モータ部２０を正逆回転式電動モータとした場合においては、コンミテータ２５の矢印ＦＷＤ方向（時計方向）への回転に伴いブラシ５５は矢印Ｍ１方向（反時計方向）に傾斜し、コンミテータ２５の矢印ＲＥＶ方向（反時計方向）への回転に伴いブラシ５５は矢印Ｍ２方向（時計方向）に傾斜するようになる。この場合、図４に示すように、ブラシ５５は、アーマチュア軸２４の径方向に沿う基準線Ｂを中心として幅方向に鏡像対象となるよう形成されているので、矢印Ｍ１方向および矢印Ｍ２方向への傾斜具合（傾斜角度）がバランスして略同等となり、これによりブラシ５５のがたつきに起因する騒音の発生を抑制しつつ、ブラシ５５の先端部５５ｂの偏摩耗が抑制される。

以上詳述したように、本実施の形態に係るリヤワイパモータ１０によれば、ブラシ５５を、アーマチュア軸２４の径方向外側の基端部５５ａとアーマチュア軸２４の径方向内側の先端部５５ｂとから形成し、基端部５５ａのアーマチュア軸２４の軸方向に沿う一側面５５ｃにピグテールＰＧを電気的に接続し、先端部５５ｂを基端部５５ａのアーマチュア軸２４の回転方向に沿う両側面から幅狭となるよう形成した。また、アーマチュア軸２４の径方向に沿うブラシ５５の先端部５５ｂの長さ寸法Ｌ２を、アーマチュア軸２４の径方向に沿うブラシ５５の基端部５５ａの長さ寸法Ｌ１よりも長くした。ブラシホルダ５４には、ブラシ５５の基端部５５ａをアーマチュア軸２４の回転方向に沿う両側から支持する一対の基端側支持部５４ｅと、ブラシ５５の先端部５５ｂをアーマチュア軸２４の回転方向に沿う両側から支持する一対の先端側支持部５４ｆとを設け、アーマチュア軸２４の径方向に沿う基端側支持部５４ｅの長さ寸法Ｌ４を、アーマチュア軸２４の径方向に沿う先端側支持部５４ｆの長さ寸法Ｌ３よりも長くした。

これにより、ブラシ５５の先端部５５ｂを幅狭としつつ、ブラシ５５の基端部５５ａの幅寸法Ｔ１を確保できるので、リヤワイパモータ１０の小型化に対応できる。また、リヤワイパモータ１０を小型化してもピグテールＰＧの直径寸法を小さくしなくて済むので、ピグテールＰＧの発熱を抑制しつつコンミテータ２５への給電量の減少を抑制でき、ひいてはリヤワイパモータ１０の長寿命化および高出力化に対応できる。さらに、ブラシホルダ５４は、一対の基端側支持部５４ｅおよび一対の先端側支持部５４ｆにより、ブラシ５５の先端部５５ｂおよび基端部５５ａをアーマチュア軸２５の回転方向に沿う両側からそれぞれ支持するので、コンミテータ２５の正逆回転に伴うブラシ５５の一側および他側への傾斜を抑制して、リヤワイパモータ１０の騒音を抑制しつつブラシ５５の長寿命化を図ることができる。また、ブラシ５５の一側および他側への傾斜を抑制できるので、正逆回転式電動モータおよび一方向回転式電動モータの双方に対応できる。さらに、アーマチュア軸２４の径方向に沿うブラシ５５の先端部５５ｂの長さ寸法Ｌ２は、アーマチュア軸２４の径方向に沿うブラシ５５の基端部５５ａの長さ寸法Ｌ１よりも長いので（Ｌ２＞Ｌ１）、リヤワイパモータ１０をより小型化して軽量化を図ることができる。また、アーマチュア軸２４の径方向に沿う基端側支持部５４ｅの長さ寸法Ｌ４は、アーマチュア軸２４の径方向に沿う先端側支持部５４ｆの長さ寸法Ｌ３よりも長いので（Ｌ４＞Ｌ３）、充分なブラシストロークを確保することができ、ブラシ交換等のメンテナンスを頻繁に行わなくて済む。

また、本実施の形態に係るリヤワイパモータ１０によれば、先端側支持部５４ｆを、ブラシホルダ５４のコンミテータ２５寄りの先端に設けたので、より充分なブラシストロークを確保することができる。

さらに、本実施の形態に係るリヤワイパモータ１０によれば、基端部５５ａに、アーマチュア軸２４の回転方向に沿って湾曲する湾曲面部ＣＳを形成し、当該湾曲面部ＣＳにブラシ５５をコンミテータ２５に向けて押圧する捩りコイルバネ５６を接触させたので、コンミテータ２５の回転方向に依らず、ブラシホルダ５４に対してブラシ５５をスムーズに摺動させることができ、ひいてはガタや異音の発生を抑制することができる。

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、本発明をリヤワイパモータ１０に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、自動車等の車両のフロントワイパ装置の駆動源に適用しても良いし、ワイパ装置以外の他の装置の駆動源に適用しても良い。

また、上記実施の形態においては、スプリングとして捩りコイルバネ５６を用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、ブラシ５５をコンミテータ２５に向けて真っ直ぐに押圧できるものであれば、線間に所定の隙間を有するよう螺旋状に形成されたコイルスプリング等、他のスプリングを用いても良い。

１０リヤワイパモータ（減速機構付モータ）
２０モータ部
２１ヨーク
２２マグネット
２３アーマチュア
２４アーマチュア軸
２５コンミテータ
２５ａセグメント
２６アーマチュアコア
３０減速機構部
３１ギヤケース
３２ウォーム軸
３２ａウォーム
３３ウォームホイール
３３ａ歯部
３４支軸
３５出力軸
３６動力変換機構
３７ピニオン
３８動力変換部材
３８ａセクタギヤ部
３８ｂアーム部
３９ピン部材
４０連結板
４１ピン部材
５０給電ユニット
５１ホルダステー
５２ベース
５２ａ，５２ｂ円弧部
５２ｃ，５２ｄ平坦部
５２ｅ貫通孔
５３ガイド壁
５４ブラシホルダ
５４ａ天壁
５４ｂ側壁
５４ｃ案内溝
５４ｄバネ用スリット
５４ｅ基端側支持部
５４ｆ先端側支持部
５５ブラシ
５５ａ基端部
５５ｂ先端部
５５ｃ一側面
５６捩りコイルバネ（スプリング）
５６ａコイル本体
５６ｂコイル基端部
５６ｃ先端曲部
５７バネ支柱
５８支持部
５９給電端子
６０サーキットブレーカ
ＣＮコネクタ
ＣＳ湾曲面部
ＰＧピグテール（導電線）
ＴＰテーパ面
Ｓ固定ネジ

Claims

有底筒状に形成されたヨークと、
前記ヨークの内周面に固定された４極のマグネットと、
前記ヨークに回転自在に収容されたアーマチュアと、を備え、
前記アーマチュアは、前記ヨークに回転自在に支持されたアーマチュア軸と、前記アーマチュア軸に固定され、前記マグネットに対して所定の隙間を介して配置されたアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアに巻装されたアーマチュアコイルと、前記アーマチュア軸に固定されたコンミテータと、
を有するモータ部と、
前記ヨークの開口側に固定されたギヤケースと、
前記ギヤケースに収容され、前記アーマチュア軸の回転を減速する減速機構と、
を有する減速機構部と、
略平行な一対の平坦部および前記平坦部に連なる円弧部を備えるベースと、
前記ベースに一体に設けられ、天壁と一対の側壁とを備えたトンネル形状に形成された一対のブラシホルダと、
前記ブラシホルダに摺動自在に保持されるとともに前記コンミテータに摺接するブラシと、
前記アーマチュア軸の軸方向に延び、前記ブラシホルダに近接して前記ベースに一体に設けられた支柱と、
前記支柱が挿通されるコイル本体と、前記コイル本体の一端側を形成するコイル基端部と、前記コイル本体の他端側を形成し所定の曲率半径に設定された先端曲部とを備えた捩りコイルバネと、
を有する給電ユニットと、
を備えた正逆回転可能な減速機構付モータであって、
前記ブラシは、
前記アーマチュア軸の径方向外側に配置される基端部と、
前記基端部に一体に設けられ、かつ前記基端部よりも前記アーマチュア軸の径方向内側に配置される先端部と、
を有し、
前記アーマチュア軸の軸方向に沿い、前記天壁と対向する前記基端部の一側面には、導電線が電気的に接続され、
前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記先端部の両側面の間隔が、前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記基端部の両側面の間隔よりも幅狭となるよう形成され、
前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記ブラシの両側面で、かつ前記基端部と前記先端部との間には、それぞれテーパ面が設けられ、
前記ベース上における前記ブラシホルダの近傍には、前記コイル基端部が接触される支持部が設けられ、
一対の前記ブラシホルダは、前記アーマチュア軸の回転方向に互いに９０度ずれて配置され、
それぞれの前記ブラシホルダは、
前記アーマチュア軸の径方向に沿う外側から内側に向けて前記天壁に形成され、前記導電線を案内する案内溝と、
前記アーマチュア軸の径方向に沿う外側から内側に向けて前記案内溝と平行に前記側壁の一方に形成され、前記捩りコイルバネの先端曲部を案内するバネ用スリットと、
前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記基端部の両側を支持する一対の基端側支持部と、
前記アーマチュア軸の回転方向に沿う前記先端部の両側を支持する一対の先端側支持部と、
を有し、
前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記先端部の長さ寸法は、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記先端側支持部の長さ寸法よりも長く形成され、
前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記基端部の長さ寸法は、前記アーマチュア軸の径方向に沿う前記基端側支持部の長さ寸法よりも短く形成されていることを特徴とする減速機構付モータ。
請求項１記載の減速機構付モータにおいて、前記基端部に、前記アーマチュア軸の回転方向に沿って湾曲する湾曲面部が形成され、当該湾曲面部の径方向外側に前記ブラシを前記コンミテータに向けて押圧する前記捩りコイルバネの径方向外側が略点接触され、かつ一対の前記ブラシホルダのそれぞれに対応して設けられた前記支柱が、いずれも前記アーマチュア軸の回転方向に沿う一方側に配置されていることを特徴とする減速機構付モータ。
請求項１または２記載の減速機構付モータにおいて、前記アーマチュア軸の中心と一対の前記ブラシホルダの中間部分とを通る対称軸が、前記アーマチュア軸の中心と前記円弧部の中央部分とを通る対称軸に対して、前記アーマチュア軸の回転方向に所定角度ずれるよう、一対の前記ブラシホルダが前記円弧部に配置されていることを特徴とする減速機構付モータ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の減速機構付モータにおいて、前記先端側支持部が、前記ブラシホルダの貫通孔を形成する内壁の一部を形成するよう、前記コンミテータ寄りに設けられていることを特徴とする減速機構付モータ。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の減速機構付モータにおいて、前記給電ユニットは、樹脂材料により外郭が略小判形状に形成されたホルダステーと、前記ホルダステーに一体に形成された一対の前記ブラシホルダと、を有することを特徴とする減速機構付モータ。