JP6949685B2 - モータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータと、モータの回転を減速させる減速機構と、モータを制御する制御回路と、を含むモータ装置に関する。

自動車等の車両に搭載される各種装置の駆動源には、小型かつ高出力であることが求められる。車両に搭載される各種装置の一例としてワイパ装置があり、このワイパ装置の駆動源にも小型かつ高出力であることが求められる。そこで、多くのワイパ装置の駆動源にはモータ装置が用いられている。ワイパ装置の駆動源として用いられるモータ装置の一例として、モータと、モータの回転を減速させる減速機構と、を有するモータ装置が知られている。この種のモータ装置では、減速機構によって減速されて高トルク化された回転力が出力軸を介して外部に出力される。

さらに、ワイパ装置の駆動源として用いられるモータ装置の他の一例として、モータおよび減速機構に加えて、モータを制御する制御回路を有するモータ装置がある。通常、制御回路は回路基板に搭載されており、例えば、モータの回転数や回転方向などを制御する。制御回路が搭載された回路基板は、減速機構を構成するギヤ等と一緒にハウジング内に収容される。この場合、ギヤ等に塗布されているグリスが飛散して回路基板に付着することを防止するために、回路基板を覆うカバー（基板カバー）がハウジング内に配置されることがある。

特開２０１１−２３４４５３号公報

減速機構や回路基板が収容されるハウジングが、互いに突き合わされた状態で固定されるギヤカバーとギヤケースとから構成されることがある。このような場合、ギヤカバーとギヤケースとの間に配置される基板カバーを固定するために、ギヤカバーおよびギヤケースのそれぞれに、基板カバーと当接する複数の突起部や支持部が設けられていた。

しかし、上記のような基板カバーの固定構造では、部品寸法のバラツキや、ギヤカバーとギヤケースとの間に介在するシール材の反発力の影響などにより、基板カバーが正確に位置決めされず、がたつきが生じる虞があった。一方、基板カバーのがたつきを防止するために、当該基板カバーを強く挟持すると、当該基板カバーが破損する虞があった。

本発明の目的は、基板カバーががたつくことなく正確に位置決めされており、かつ、基板カバーが破損する虞がないモータ装置を提供することである。

本発明のモータ装置は、アーマチュア軸を含むモータ部と、ウォームおよびウォームホイールを含み、前記アーマチュア軸の回転を減速して出力する減速機構と、底部および開口部を備え、前記ウォームおよびウォームホイールを回転自在に収容するギヤケースと、前記ギヤケースの前記開口部を閉塞するギヤカバーと、前記減速機構と前記ギヤカバーとの間に配置される回路基板と、前記回路基板と前記減速機構との間に配置される基板カバーと、を有する。前記基板カバーには、前記ギヤケースに向かって突出する位置決め凸部が設けられ、前記ギヤケースには、前記位置決め凸部が圧入される位置決め凹部が設けられ、前記位置決め凹部の底面と、前記位置決め凹部に圧入された前記位置決め凸部の先端面とは、隙間を介して対向する。

本発明の一態様では、前記位置決め凸部は、円柱形状の本体部と、前記本体部の側面から突出する複数の潰れ部と、を有する。そして、前記複数の潰れ部の少なくとも一部は、前記位置決め凸部が前記位置決め凹部に圧入される際に、前記位置決め凹部の内周面との干渉によって潰される。

本発明の他の一態様では、前記位置決め凸部は、前記位置決め凹部への圧入方向に沿って次第に先細りに形成され、前記位置決め凸部の最大外径は、前記位置決め凹部の内径よりも大きい。

本発明の他の一態様では、前記基板カバーは、前記ウォームと前記回路基板との間に介在するウォームカバー部と、前記ウォームホイールと前記回路基板との間に介在するホイールカバー部と、を有し、前記位置決め凸部は、前記ウォームカバー部の近傍に設けられる。

本発明の他の一態様では、前記ギヤケースには、前記位置決め凸部が設けられている前記基板カバーの第１主面に当接する複数のケース側当接部が設けられ、前記ギヤカバーには、前記基板カバーの前記第１主面とは反対側の第２主面に当接する複数のカバー側当接部が設けられる。そして、前記複数のカバー側当接部の少なくとも１つは、前記位置決め凸部に対応する位置に配置される。

本発明の他の一態様では、前記ギヤケースには、前記第１主面の周縁にそれぞれ当接する２つの前記ケース側当接部が設けられ、前記ギヤカバーには、前記第２主面の周縁にそれぞれ当接する４つの前記カバー側当接部が設けられる。そして、前記２つのケース側当接部は、前記４つのカバー側当接部を結ぶ直線によって囲まれた四角形の外側に配置される。

本発明の他の一態様では、前記基板カバーの剛性が前記ギヤケースの剛性よりも低い。

本発明の他の一態様では、前記位置決め凸部を含む前記基板カバーがポリアセタールによって形成される。

本発明によれば、基板カバーががたつくことなく正確に位置決めされており、かつ、基板カバーが破損する虞がないモータ装置が実現される。

モータ装置の外観を示す図である。 モータ装置の外観を示す他の図である。 モータ装置の内部構造を示す図である。 減速機構を示す図である。 基板カバーの配置状態を示す図である。 位置決め凸部および位置決め凹部を示す図である。 （ａ）は位置決め凸部の斜視図、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は同断面図である。 当接部と基板カバーとの当接箇所を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係るモータ装置は、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るものである。

図１，図２に示されるように、本実施形態に係るモータ装置１は、モータ部１０およびギヤ部３０を備えている。これらモータ部１０とギヤ部３０とは、複数のネジによって連結されて一体化されている。

モータ部１０は、円筒形のヨーク１１を備えている。ヨーク１１は、磁性材料からなる板材（鋼板等）をプレス加工によって所定形状に成形したものである。ヨーク１１の内側には断面が略円弧形状の複数の永久磁石が固定されており、これら永久磁石の内側には、所定の隙間を隔ててコイルが巻かれたアーマチュアが回転自在に設けられている。さらに、アーマチュアの内側にはアーマチュア軸１２（図４）が設けられている。アーマチュア軸１２は、アーマチュアの回転中心を貫通するとともにアーマチュアに固定されている。アーマチュア軸１２の周囲には複数のブラシが摺接する整流子が設けられており、ブラシおよび整流子を介してアーマチュアのコイルに駆動電流が供給される。すると、アーマチュアを回転させる回転力が発生し、アーマチュアおよびアーマチュアに固定されているアーマチュア軸１２が回転する。

図１に示されるように、ギヤ部３０は、ギヤケース４０およびギヤカバー５０を有する。本実施形態におけるギヤケース４０はアルミによって鍛造成形されたものであり、ギヤカバー５０は合成樹脂によって射出成形されたものである。もっとも、ギヤケース４０やギヤカバー５０の材料や製造方法に特段の制限はない。

図１，図３に示されるように、ギヤケース４０は底部４１（図１）および開口部４２（図３）を有し、ギヤカバー５０は、ギヤケース４０の開口部４２を閉塞するようにギヤケース４０に突き合わされ、複数のネジ４３（図２）によってギヤケース４０に固定されている。図４に示されるように、ギヤケース４０（図１，図３）の内部には、減速機構６０を構成するウォーム６１およびウォームホイール６２が収容されている。ウォーム６１はモータ部１０のアーマチュア軸１２と一体であって、アーマチュア軸１２の回転に伴って回転する。ウォームホイール６２はプラスチック等の合成樹脂によって形成されており、ギヤケース４０（図１，図３）の内部に回転自在に収容されている。ウォームホイール６２の回転中心には、先端側がギヤケース４０の外に突出している出力軸６３（図１）の基端側が固定されている。なお、出力軸６３は、固定ワッシャにより、軸方向に関してギヤケース４０に固定されている。また、出力軸６３の先端側は、ワイパ装置のリンク機構に結合されている。

図４に示されるように、ウォームホイール６２の外周部には複数のギヤ歯６２ａが形成されており、これらギヤ歯６２ａにウォーム６１が噛み合わされている。このようなウォーム６１およびウォームホイール６２が減速機構６０の構成要素であることは既述のとおりであり、この減速機構６０は、アーマチュア軸１２の回転速度を所定の回転速度まで減速させて高出力化する。高出力化された回転力は、図１に示される出力軸６３を介して外部（ワイパ装置のリンク機構）に入力される。

図３，図５に示されるように、減速機構６０（図４）とギヤカバー５０との間には回路基板７０が配置されており、回路基板７０と減速機構６０との間には基板カバー８０が配置されている。言い換えれば、ギヤカバー５０，回路基板７０，基板カバー８０，減速機構６０およびギヤケース４０がこの順で配置されている。つまり、減速機構６０と回路基板７０との間に基板カバー８０が介在している。以下の説明では、基板カバー８０の２つの主面のうち、減速機構側の主面を「第１主面８１」と呼び、第１主面８１とは反対側の主面を「第２主面８２」と呼んで区別する。言い換えれば、基板カバー８０の第２主面８２は、回路基板側の主面である。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。

図３に示されるように、回路基板７０は全体として略長方形の形状を有し、制御回路やセンサ等が搭載されている。例えば、回路基板７０には、コンデンサ，チュークコイル，ＣＰＵ等の各種電子部品によって形成される制御回路が搭載されている。また、回路基板７０には、ウォームホイール６２やアーマチュア軸１２に装着されている磁石の通過に伴う磁極変化を検出するホールＩＣなどの磁気センサが搭載されている。制御回路は、磁気センサの検出結果に基づいてブラシに駆動電流を供給し、アーマチュア軸１２（図４）の回転方向や回転速度などを制御する。本実施形態では、基板カバー８０と対向する回路基板７０の一面（表面）に磁気センサが搭載され、ギヤカバー５０と対向する回路基板７０の他の一面（裏面）に各種電子部品が搭載されている。つまり、磁気センサが搭載されている回路基板７０の表面と基板カバー８０の第２主面８２とが対向している。なお、ギヤカバー５０には、外部コネクタが接続されるコネクタ接続部５２（図２）が設けられている。制御回路には、上記磁気センサから出力される検知信号の他に、コネクタ接続部５２に接続されたコネクタを介して入力される信号も入力される。

図３，図５に示されるように、基板カバー８０は、プラスチック等の合成樹脂（本実施形態ではポリアセタール）によって形成されており、その剛性はギヤケース４０の剛性よりも低い。基板カバー８０は、断面形状が略平坦なホイールカバー部８３と、断面形状が略半円弧状のウォームカバー部８４と、を有する。ホイールカバー部８３は主にウォームホイール６２（図４）と回路基板７０との間に介在し、ウォームカバー部８４は主にウォーム６１（図４）と回路基板７０との間に介在する。言い換えれば、減速機構６０（図４）と回路基板７０との間に介在している基板カバー８０のうち、専らウォームホイール６２と回路基板７０との間に位置している部分（領域）がホイールカバー部８３であり、専らウォーム６１と回路基板７０との間に位置している部分（領域）がウォームカバー部８４である。もっとも、ホイールカバー部８３およびウォームカバー部８４は、合成樹脂（本実施形態ではポリアセタール）によって一体成形されている。

基板カバー８０のホイールカバー部８３には、ウォームホイール６２（図４）に装着されている磁石を露出させる円形開口部８３ａが形成されている。よって、回路基板７０とウォームホイール６２との間に基板カバー８０が介在していても、ウォームホイール６２に装着されている磁石の通過に伴う磁極変化が回路基板７０に搭載されている磁気センサによって確実に検出される。

上記のように、回路基板７０は、当該回路基板７０と減速機構６０との間に介在する基板カバー８０によって覆われている。よって、減速機構６０（特にウォーム６１とウォームホイール６２との噛み合い部分）に塗布されているグリスがウォーム６１やウォームホイール６２の回転に伴って飛散したとしても、そのグリスが回路基板７０に付着することはなく、回路基板７０に搭載されている制御回路の誤作動や磁気センサの検知不良等の不具合が発生する虞がない。

図３に示されるように、基板カバー８０の第１主面８１の一隅には、ギヤケース４０に向かって突出する位置決め凸部８５が設けられている。一方、図６に示されるように、ギヤケース４０には位置決め凹部４４が設けられている。図３に示されるように、位置決め凸部８５は、基板カバー８０のウォームカバー部８４の近傍に位置している。図３，図５に示されるように、ウォームカバー部８４の一側には、当該ウォームカバー部８４に沿って側壁８６が一体成形されており、この側壁８６の外側近傍に位置決め凸部８５が一体成形されている。また、位置決め凸部８５は、ウォームカバー部８４を挟んでウォームホイール６２が配置される側と反対側に設けられている。これにより、位置決め凸部８５をウォームホイール６２が配置される狭い空間に設ける場合に比べ、位置決め凸部８５や減速機構６０のレイアウトの自由度が向上する。さらに、位置決め凹部４４にグリスが入り込むことを防止できる。

図６に示されるように、基板カバー８０に設けられている位置決め凸部８５は、ギヤケース４０に設けられている位置決め凹部４４に圧入されている。言い換えれば、基板カバー８０に設けられている位置決め凸部８５は、減速機構６０（図４）が組み込まれているギヤケース４０に設けられている位置決め凹部４４に圧入されている。つまり、位置決め凸部８５が位置決め凹部４４に圧入されることにより、基板カバー８０は、ギヤケース４０に組み込まれている減速機構６０に対して正確に位置決めされる。よって、減速機構６０との干渉を回避しつつ、減速機構６０と基板カバー８０との間のクリアランスをなるべく小さくすることができ、グリスの飛散を効果的に防止しつつ、モータ装置１の小型化が可能となる。また、位置決め凸部８５がウォームカバー部８４の近傍に設けられている本実施形態では、基板カバー８０が減速機構６０の構成要素の中でも動作が激しいウォーム６１に対して正確に位置決めされるので、ウォーム６１が激しく動作しても基板カバー８０のがたつきが抑制される。

図７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、位置決め凸部８５は、円柱形状の本体部８５ａと、本体部８５ａの側面から突出する３つの潰れ部８５ｂと、を有する。図７（ｂ）に示されるように、３つの潰れ部８５ｂは、本体部８５ａの外周面上に等間隔（１２０度間隔）で設けられている。それぞれの潰れ部８５ｂは、本体部８５ａの軸線と直交する断面内において略二等辺三角形の形状を呈する。また、図７（ａ）に示されるように、それぞれの潰れ部８５ｂは、その基端から先端に向かって本体部８５ａに対する突出量が次第に減少するテーパ形状を有する。図７（ａ）に示されている潰れ部８５ｂの幅（Ｗ）は、当該潰れ部８５ｂの最大幅であり、その値は０．７ｍｍである。また、同図に示されている頂角（θ１）は４５度である。図７（ｃ）に示されている潰れ部８５ｂのテーパ角度（θ２）は８度である。

図７（ａ）〜（ｃ）より理解できるように、本体部８５ａに対する潰れ部８５ｂの突出量は、潰れ部８５ｂの基端において最大、先端において最小である。この結果、潰れ部８５ｂを含む位置決め凸部８５は、位置決め凹部４４（図６）への圧入方向に沿って次第に先細りとなっており、位置決め凸部８５の外径はその基端において最大、先端において最小となっている。位置決め凸部８５の最大外径（位置決め凸部８５の基端の外径）は、位置決め凹部４４の内径よりも大きい。よって、位置決め凸部８５は、位置決め凹部４４に完全には圧入されない。具体的には、図６に示されるように、位置決め凹部４４に圧入されている位置決め凸部８５の先端面８５ｃは、位置決め凹部４４の底面４４ａに到達しておらず、位置決め凸部８５の先端面８５ｃと位置決め凹部４４の底面４４ａとは隙間（Ｓ）を介して対向している。このように位置決め凸部８５が位置決め凹部４４に突き当たる（底付きする）ことを防止することで、ギヤケース４０とギヤカバー５０との間のシール性が確保される。

また、位置決め凸部８５を含む基板カバー８０は、プラスチック等の合成樹脂によって形成されており、その剛性はギヤケース４０の剛性よりも低い。よって、位置決め凸部８５に設けられている３つの潰れ部８５ｂの少なくとも一部は、位置決め凸部８５が位置決め凹部４４に圧入される際に、位置決め凹部４４の内周面との干渉によって押し潰される。この結果、潰れ部８５ｂと位置決め凹部４４とが、ギヤケース４０とギヤカバー５０との対向方向で当接する当接面を形成し、ギヤケース４０とギヤカバー５０との対向方向における位置決めがより一層確実となる。また、潰れ部８５ｂと位置決め凹部４４とが密着し、位置決め凸部８５を軸中心とした回転を規制する力がより一層強固となる。さらに、潰れ部８５ｂの潰れる量は、ギヤケース４０とギヤカバー５０とが組付く位置によって調節可能なため、基板カバー８０、ギヤケース４０及びギヤカバー５０等の寸法誤差を吸収することで、無理な圧入による基板カバー８０、ギヤケース４０及びギヤカバー５０等の破損を防ぐことができる。

図３に示されるように、ギヤケース４０には、基板カバー８０の第１主面８１の周縁に当接する複数のケース側当接部が設けられており、ギヤカバー５０には、基板カバー８０の第２主面８２の周縁に当接する複数のカバー側当接部が設けられている。本実施形態では、ギヤケース４０に２つのケース側当接部４５ａ，４５ｂが設けられ、ギヤカバー５０に４つのカバー側当接部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄが設けられている。さらに、カバー側当接部５１ａは、基板カバー８０の位置決め凸部８５に対応する位置に配置されている。具体的には、カバー側当接部５１ａは、基板カバー８０を挟んでギヤケース４０とギヤカバー５０とを突き合わせた際に、位置決め凸部８５を挟んで位置決め凹部４４と対向する位置又はその近傍に配置される位置に設けられている（図６参照）。よって、位置決め凸部８５の潰れ部８５ｂが、ギヤケース４０及びギヤカバー５０の双方に突き当てとなり、ギヤケース４０とギヤカバー５０との対向方向の位置決めができる。また、ギヤカバー５０には２本の回転抑制ピン５３が設けられている。これら回転抑制ピン５３が基板カバー８０に設けられている２つの貫通孔８７にそれぞれ挿入されることにより、基板カバー８０のギヤカバー５０に対する回転が抑制される。

図８に、カバー側当接部５１ａを含む各当接部と回路基板７０との当接箇所を模式的に示す。破線で描かれている２つの丸印は、ケース側当接部４５ａ，４５ｂと回路基板７０との当接箇所を示している。また、実線で描かれている４つの丸印は、カバー側当接部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと回路基板７０との当接箇所を示している。図８より、各当接部（ケース側当接部４５ａ，４５ｂ、カバー側当接部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）は、回路基板７０の周縁の異なる位置にそれぞれ当接していることがわかる。さらに、ケース側当接部４５ａ，４５ｂは、カバー側当接部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを結ぶ直線によって囲まれた四角形の外側に配置されていることがわかる。ギヤケース４０およびギヤカバー５０の双方に、基板カバー８０に当接する複数の当接部を設けることにより、基板カバー８０にバランス良く圧力が加えられ、基板カバー８０が傾くことなく保持される。

以上のように、本実施形態における基板カバー８０は、ギヤケース４０とギヤカバー５０とによって挟持されることによって位置決めされ、固定されるとともに、自らに設けられている位置決め凸部がギヤケース４０に設けられている位置決め凹部４４に圧入されることによっても位置決めされ、固定される。よって、基板カバー８０に過剰な圧力や不均衡な圧力を加えることなく、基板カバー８０を高精度で位置決めして固定することができる。

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。また、本明細書に記載されている寸法，個数，数値等は全て一例に過ぎない。特に、図７（ａ）〜（ｃ）に示されている位置決め凸部８５に関する寸法や形状等は全て一例に過ぎない。位置決め凸部８５の寸法，形状，個数，配置等は必要に応じて適宜変更することができる。また、位置決め凸部８５を含む基板カバー８０の材料はポリアセタールに限られない。もっとも、位置決め凸部８５が位置決め凹部４４に圧入された際に、位置決め凸部８５に設けられている潰れ部８５ｂが延びるように広がりながら潰され、バリなどが発生しないことが好ましい。かかる観点からは、粘性が高いポリアセタールが基板カバー８０の材料として好適である。

本発明はワイパ装置の駆動源としてのモータ装置のみでなく、各種装置の駆動源として用いられるモータ装置に広く適用することができる。

１ モータ装置
１０ モータ部
１１ ヨーク
１２ アーマチュア軸
３０ ギヤ部
４０ ギヤケース
４１ 底部
４２ 開口部
４３ ネジ
４４ 位置決め凹部
４４ａ 底面
４５ａ，４５ｂ ケース側当接部
５０ ギヤカバー
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ カバー側当接部
５２ コネクタ接続部
５３ 回転抑制ピン
６０ 減速機構
６１ ウォーム
６２ ウォームホイール
６２ａ ギヤ歯
６３ 出力軸
７０ 回路基板
８０ 基板カバー
８１ 第１主面
８２ 第２主面
８３ ホイールカバー部
８３ａ 円形開口部
８４ ウォームカバー部
８５ 位置決め凸部
８５ａ 本体部
８５ｂ 潰れ部
８５ｃ 先端面
８６ 側壁
８７ 貫通孔

Claims (7)

1. アーマチュア軸を含むモータ部と、
   ウォームおよびウォームホイールを含み、前記アーマチュア軸の回転を減速して出力する減速機構と、
   底部および開口部を備え、前記ウォームおよびウォームホイールを回転自在に収容するギヤケースと、
   前記ギヤケースの前記開口部を閉塞するギヤカバーと、
   前記減速機構と前記ギヤカバーとの間に配置される回路基板と、
   前記回路基板と前記減速機構との間に配置される基板カバーと、を有し、
   前記基板カバーには、前記ギヤケースに向かって突出する位置決め凸部が設けられ、
   前記ギヤケースには、前記位置決め凸部が圧入される位置決め凹部が設けられ、
   前記位置決め凹部の底面と、前記位置決め凹部に圧入された前記位置決め凸部の先端面とは、隙間を介して対向しており、
   前記ギヤケースには、前記位置決め凸部が設けられている前記基板カバーの第１主面に当接する複数のケース側当接部が設けられ、
   前記ギヤカバーには、前記基板カバーの前記第１主面とは反対側の第２主面に当接する複数のカバー側当接部が設けられ、
   前記複数のカバー側当接部の少なくとも１つは、前記位置決め凸部に対応する位置に配置されている、
   モータ装置。
2. 請求項１に記載のモータ装置において、
   前記位置決め凸部は、円柱形状の本体部と、前記本体部の側面から突出する複数の潰れ部と、を有し、
   前記複数の潰れ部の少なくとも一部は、前記位置決め凸部が前記位置決め凹部に圧入される際に、前記位置決め凹部の内周面との干渉によって潰される、
   モータ装置。
3. 請求項２に記載のモータ装置において、
   前記位置決め凸部は、前記位置決め凹部への圧入方向に沿って次第に先細りに形成されており、前記位置決め凸部の最大外径は、前記位置決め凹部の内径よりも大きい、
   モータ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ装置において、
   前記基板カバーは、前記ウォームと前記回路基板との間に介在するウォームカバー部と、前記ウォームホイールと前記回路基板との間に介在するホイールカバー部と、を有し、
   前記位置決め凸部は、前記ウォームカバー部の近傍に設けられている、
   モータ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ装置において、
   前記ギヤケースには、前記第１主面の周縁にそれぞれ当接する２つの前記ケース側当接部が設けられ、
   前記ギヤカバーには、前記第２主面の周縁にそれぞれ当接する４つの前記カバー側当接部が設けられ、
   前記２つのケース側当接部は、前記４つのカバー側当接部を結ぶ直線によって囲まれた四角形の外側に配置されている、
   モータ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータ装置において、
   前記基板カバーの剛性が前記ギヤケースの剛性よりも低い、
   モータ装置。
7. 請求項６に記載のモータ装置において、
   前記位置決め凸部を含む前記基板カバーがポリアセタールによって形成されている、
   モータ装置。

Images