JP6891587B2 - 磁石付き歯車、並びに、磁石付き歯車を用いたモータ及びワイパモータ - Google Patents
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Description
軸方向から見て円形であり、外周に外歯が形成された歯車であって、
前記歯車の軸方向の一方の面に設けられ、磁石が挿入される磁石挿入部と、
前記磁石挿入部の前記軸方向の一方の少なくとも一部を閉塞するプレートと、
前記磁石挿入部に挿入されて前記プレートとの間に保持される前記磁石と、
前記歯車の軸方向の一方の面に設けられ前記プレートを固定する固定手段と、
前記プレートに設けられ、前記固定手段と係合して固定される被固定手段とを備え、
前記磁石挿入部は、前記磁石の外周と対向する外周対向面が形成された挿入壁を備えており、
前記固定手段は、前記挿入壁よりも前記軸方向の一方へ突出しており、
前記外周対向面には前記磁石を周方向に位置決めする第1位置決め手段が設けられるとともに、前記磁石には前記第1位置決め手段と係合する第2位置決め手段が設けられており、
前記第1位置決め手段は、前記固定手段から連続して前記磁石挿入部まで至り、前記挿入壁の前記外周対向面から内周側に突出している、
ことを特徴とする。
軸方向から見て円形であり、外周に外歯が形成された歯車であって、
前記歯車の軸方向の一方の面に設けられ、磁石が挿入される磁石挿入部と、
前記磁石挿入部に挿入された前記磁石と、
前記磁石挿入部の前記軸方向の一方の少なくとも一部を閉塞するプレートと、
前記歯車の軸方向の一方の面に設けられ前記プレートを固定する固定手段と、
前記プレートに設けられ、前記固定手段と係合して固定される被固定手段とを備え、
前記磁石は前記磁石挿入部と前記プレートとの間に保持されており、
前記プレートは少なくとも長辺が前記磁石挿入部を横断する長さを有する帯形状であることを特徴とする。
また、磁石挿入部は、磁石の外周と対向する外周対向面が形成された挿入壁を備えているので、磁石の外周を外周対向面に嵌め込むことにより、磁石を所定の位置に確実に固定することができる。
また、固定手段は、前記挿入壁よりも前記軸方向の一方へ突出しているので、固定手段を被固定手段に係合させることが容易であると共に、確実に係合させることができる。
また、外周対向面には磁石を周方向に位置決めする第1位置決め手段が設けられており、磁石には第1位置決め手段と係合する第2位置決め手段が設けられているので、磁石の周方向の位置決めが確実にできる。これにより、磁石をセンサ磁石として用いた際に、センサ磁石の磁束の向きを所定の状態に設定することが容易にできる。
また、プレートは少なくとも長辺が磁石挿入部を横断する長さを有する帯形状であるので、プレートの材料を少なくすることができる。
本発明の第1実施形態に係るワイパモータ1について、図1〜8を参照して説明する。
まず、図1及び図2を用いて、本発明の実施形態に係るワイパモータ1の概略構成について説明する。なお、図1は本発明の第1実施形態に係るワイパモータ1の断面図であり、図2は図1の分解斜視図である。
次に、図3乃至図8を参照して、ウォームホイール21の構造を説明する。ウォームホイール21は外周に外歯26が形成されたギヤ部56と出力軸27とから構成されている。出力軸27はギヤ部56のセンサ磁石23搭載面と反対側の面から、センサ磁石23搭載面とは垂直に突設されている。具体的には、出力軸27のギヤ部56形成部位には固着プレート58が圧入固定されており、固着プレート58と共に出力軸27を、合成樹脂によりインサート成形することにより、ギヤ部56が形成されている。出力軸27を固着プレート58と共にインサート成形することにより、ウォームホイール21の出力軸27に対する周方向の強度を高めることができる。ギヤ部56は、外周に外歯26が形成されたギヤ形成部68、ギヤ形成部68と出力軸27との間に形成された円板部75、ギヤ部56の中央においてセンサ磁石を収容するために開口側に立設して設けられた一対の挿入壁62、及び、挿入壁62の外周からギヤ形成部68側に向かって放射状に設けられたリブ74を有している。リブ74を設けることによってウォームホイール21の周方向の強度を高めることができる。ギヤ成形部68の軸方向の厚みは、円板部75の厚みよりも大きい。外歯26は出力軸27の先端側(図3(B)の右側)において弧状に拡径されている。すなわち、外歯26における出力軸27の先端側は、全歯たけが増加する円弧状に形成され、ウォーム22との噛み合い代を増加させていている。回路基板46との対向面側では、外歯26の全歯たけは一定となっている。外歯26における全歯たけが円弧状に増加した部分にウォーム22が噛合することにより、ウォームホイール21が回路基板46の方向へ抜け出すのを規制することができる。
図7はセンサ磁石23周囲の部分断面図である。回路基板46の裏面48におけるセンサ磁石23と対向する位置には、磁気センサ53が設けられている。磁気センサ53としては、例えばホールIC、磁気抵抗素子、ホール素子、MRセンサ等、絶対角度位置を検出できればどのような磁気検出素子を用いてもよい。センサ磁石23と磁気センサ53との間には所定の距離の間隙が設けられている。センサ磁石23の磁束を磁気センサ53によって適切に検出するためには、この間隙は小さい方が望ましく、例えば5mm以下に設定されている。また、この所定の間隙があることによって、ワイパモータ1に自動車の振動が加わった場合にも、センサ磁石23が磁気センサ53に接触することを防ぐことができる。センサ磁石23はプレート24と磁石挿入部60とにより挟持されているので、例え想定外の振動がワイパモータ1に加わったとしても、プレート24が介在しているので、センサ磁石23が磁気センサ53に直接接触することはなく、センサ磁石23の割れを防ぐことができる。
ワイパ制御回路79は、磁気センサ53により検出された出力軸27の絶対角度位置の信号に基づいて、ワイパブレード3に減速機構部20等を介して接続されたモータ本体10を正逆転駆動するワイパ駆動回路78の制御を行う。ワイパ駆動回路78においては、Hブリッジを構成している4個のFET73を含む回路がモータ本体10を正逆転駆動する。モータ本体10の回転軸の回転は、減速機構部20により減速されて出力軸27に出力され、出力軸27は直接又はリンク機構を介して間接的に接続されているワイパアーム2及びその先端に取り付けられたワイパブレード3を揺動駆動し、ワイパブレード3が車両のウインドウガラスを払拭する。ワイパ駆動回路78の出力電流は接続端子を通して、ブラシホルダ39の給電端子38に導通し、ブラシホルダ39に支持されたブラシに給電される。モータ本体10ではブラシからロータのアーマチャのコイルに導通されるコミュテータに給電され、コイルの巻回されたロータの磁極と永久磁石からなるステータの磁極との吸引反発力により回転軸が回転する。
図9を参照して本発明の第2実施形態に係るワイパモータ1を説明する。なお、図1〜図8に共通する構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。図9(A)は第2実施形態のプレート24Aの平面図であり、図9(B)は第2実施形態のウォームホイール21Aの平面図である。
図10〜図12を参照して本発明の第3実施形態に係るワイパモータ1を説明する。なお、図1〜図9に共通する構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。図10は、第3実施形態に係るプレート24Bの斜視図であり、図11は図10の部分断面図であり、図12は第3実施形態に係る磁石挿入部60の断面斜視図である。
図13(A)及び(B)を参照して本発明の第4実施形態に係るワイパモータ1を説明する。なお、図1〜図12に共通する構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。図13(A)は第4実施形態に係るプレート24Cを用いたウォームホイール21Cの分解斜視図であり、図13(B)は図13(A)の組立後の斜視図である。
図13(C)は第1変形例に係るプレート24Dを用いたウォームホイール21Dの分解斜視図であり、図13(D)は図13(C)の組立後の斜視図である。第1変形例は第4実施形態とはプレート24Dの形状が異なっており、挿入壁62、第1位置決め手段85及び固定ピン84の構造は第4実施形態と同様である。プレート24Dはセンサ磁石23の反出力軸27側に対向する略円形の円板部89、円板部から挿入壁62の外周に沿って略円筒状に延在する周壁部90、及び、周壁部90から外周側に略垂直に屈曲し、一対の固定ピン84が挿通されるピン挿入孔71Dが設けられた固定部91から形成されている。円板部89の直径は、一対の挿入壁62の外径間の距離と略等しく形成され、周壁部90の内周に挿入壁62の外周が嵌合するように構成されている。ピン挿入孔71Dの形状は、固定ピン84の位置及び形状に対応した円形又は長円形とすることが好ましい。プレート24Dは非磁性材であり、かつ、発錆性の無い材質であることが好ましく、例えば、ステンレス鋼をプレス加工することにより成形されている。プレート24Dのプレス加工時に端部にバリが生じたとしても、そのバリが直接センサ磁石23に接触することはないので、プレート24Dのバリ取り加工の工程を省略することができる。
図13(E)は第2変形例に係るプレート24Eを用いたウォームホイール21Eの分解斜視図であり、図13(F)は図13(E)の組立後の斜視図である。第2変形例は第4実施形態とはプレート24Eの形状が異なっており、挿入壁62、第1位置決め手段85及び固定ピン84の構造は第4実施形態と同様である。プレート24Eは、センサ磁石23の反出力軸27側に対向する略円形の円板部92、円板部92から一対の固定ピン84の方向へ延出する一対の屈曲部93、及び、一対の屈曲部93の先端でそれぞれ固定ピン84が挿通されるピン挿入孔71Dが設けられた一対の固定部94から形成されている。ピン挿入孔71Eの形状は、固定ピン84の位置及び形状に対応した円形又は長円形とすることが好ましい。プレート24Eは非磁性材であり、かつ、発錆性の無い材質であることが好ましく、例えば、ステンレス鋼をプレス加工することにより成形されている。円板部92の直径はセンサ磁石23の直径よりも大きく設定されている。このため、プレート24Eのプレス加工時に端部にバリが生じたとしても、そのバリが直接センサ磁石23に接触することはないので、プレート24Eのバリ取り加工の工程を省略することができる。
4…ワイパ装置 10…モータ本体 11…ハウジング
20…減速機構部 21…ウォームホイール 22…ウォーム
23…センサ磁石 24、24A、24B、24C、24D、24E…プレート
26…外歯 27…出力軸 28…雌ネジ
29…ヨーク 30…フランジ 31…ウォームホイール収容部
32…回転軸挿通孔 33…凹部 34…載置部
35…溝部 36…傾斜面 37…ブラシホルダ挿通孔
38…給電端子 39…ブラシホルダ 40…ブラシホルダ収容部
41…カバー 42…コネクタ部 43…外部接続端子
44…ネジ孔 45…制御装置 46…回路基板
47…表面 48…裏面 49…ティースワッシャ
50…出力軸支持部 51…セパレータ 52…凸部
53…磁気センサ 54…給電端子挿通孔 55…載置部収容孔
56…ギヤ部 58…固着プレート 59…センサ磁石用開孔
60…磁石挿入部 61…底面 62…挿入壁
63…固定ピン 64…外周対向面 65…第1位置決め手段
66…底面凹部 67…磁石支持部 68…ギヤ形成部
71、71A、71B、71C、71D、71E…ピン挿入孔
72…第2位置決め手段 73…中央凹部 74…リブ
75…円板部 76…プレート突出部 77、77B…頂面
78…ワイパ駆動回路 79…ワイパ制御回路 80…出力軸孔
81…ディンプル 82…凸状ディンプル 83…凹状ディンプル
84…固定ピン 85…第1位置決め手段 86…平板部
87…屈曲部 88…固定部 89…円板部
90…周壁部 91…固定部 92…円板部
93…屈曲部 94…固定部
Claims (14)
- 軸方向から見て円形であり、外周に外歯が形成された歯車であって、
前記歯車の軸方向の一方の面に設けられ、磁石が挿入される磁石挿入部と、
前記磁石挿入部の前記軸方向の一方の少なくとも一部を閉塞するプレートと、
前記磁石挿入部に挿入されて前記プレートとの間に保持される前記磁石と、
前記歯車の軸方向の一方の面に設けられ前記プレートを固定する固定手段と、
前記プレートに設けられ、前記固定手段と係合して固定される被固定手段とを備え、
前記磁石挿入部は、前記磁石の外周と対向する外周対向面が形成された挿入壁を備えており、
前記固定手段は、前記挿入壁よりも前記軸方向の一方へ突出しており、
前記外周対向面には前記磁石を周方向に位置決めする第1位置決め手段が設けられるとともに、前記磁石には前記第1位置決め手段と係合する第2位置決め手段が設けられており、
前記第1位置決め手段は、前記固定手段から連続して前記磁石挿入部まで至り、前記挿入壁の前記外周対向面から内周側に突出している、
ことを特徴とする磁石付き歯車。 - 前記磁石は磁気センサにより歯車の回転を検出するためのセンサ磁石であることを特徴とする請求項1に記載の磁石付き歯車。
- 前記磁石は略円板状であり、前記歯車の軸線に垂直な方向に着磁されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁石付き歯車。
- 前記プレートは非磁性金属製であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁石付き歯車。
- 前記プレートは前記磁石よりも大径の略円板状であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁石付き歯車。
- 軸方向から見て円形であり、外周に外歯が形成された歯車であって、
前記歯車の軸方向の一方の面に設けられ、磁石が挿入される磁石挿入部と、
前記磁石挿入部に挿入された前記磁石と、
前記磁石挿入部の前記軸方向の一方の少なくとも一部を閉塞するプレートと、
前記歯車の軸方向の一方の面に設けられ前記プレートを固定する固定手段と、
前記プレートに設けられ、前記固定手段と係合して固定される被固定手段とを備え、
前記磁石は前記磁石挿入部と前記プレートとの間に保持されており、
前記プレートは少なくとも長辺が前記磁石挿入部を横断する長さを有する帯形状であることを特徴とする磁石付き歯車。 - 前記プレートの少なくとも前記磁石に対向する面には複数のディンプルが設けられていることを特徴とする請求項6に記載の磁石付き歯車。
- 前記磁石挿入部は、前記磁石の外周と対向する外周対向面が形成された挿入壁を備えることを特徴とする請求項6又は7に記載の磁石付き歯車。
- 前記固定手段は、前記挿入壁よりも前記軸方向の一方へ突出していることを特徴とする請求項8に記載の磁石付き歯車。
- 前記外周対向面には前記磁石を周方向に位置決めする第1位置決め手段が設けられており、
前記磁石には前記第1位置決め手段と係合する第2位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項8又は9に記載の磁石付き歯車。 - 前記第2位置決め手段は前記磁石のN極とS極との境界近傍に設けられていることを特徴とする請求項1〜5、10のいずれか1項に記載の磁石付き歯車。
- 前記磁石挿入部の底面における前記固定手段又は前記第1位置決め手段の周囲には、底面凹部が設けられていることを特徴とする請求項1〜5、10〜11のいずれか1項に記載の磁石付き歯車。
- 前記磁石挿入部の底面における前記固定手段又は前記第1位置決め手段の近傍には、前記磁石側に凸となる磁石支持部が設けられていることを特徴とする請求項1〜5、10〜12のいずれか1項に記載の磁石付き歯車。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の磁石付き歯車を備え、前記磁石に対向して磁気センサを備えたことを特徴とするモータ。
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