JP7258015B2 - ワイパーモータおよびその組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のブラシレス電気モータに関する。また、本発明は、本発明による電気モータの組立方法に関する。

この種のブラシレス電気モータは、実際には既に知られている。ブラシレス電気モータは、回転可能に取り付けられ、磁気要素を支持する回転子を含み、回転子は、電気モータのハウジング内に固定されて配置された固定子と相互作用する。固定子は、回転子を駆動するために、回転子の回転角度位置に応じて作動する、または励起される幾つかの巻線を含んでいる。また、このような電気モータは、通常、回転子のシャフトの一部にギア装置を有しており、ギア装置は、電気モータの被駆動要素を駆動するために、ギアホイールと噛み合うようになっている。この被駆動要素は、例えば風防ガラスのワイパーモータにおいて、風防ガラスワイパーまたはワイピングロッドの少なくとも間接的な移動に役立つ。電気モータのハウジング内に回転子を取り付けるために、被駆動要素がハウジング内で軸線方向、すなわち回転子の回転軸線の方向に位置付けられ、または固定されることが提供される。この目的のために、従来技術では、弓形の固定要素が知られている。固定要素はハウジングの凹部内に挿入されることができ、同時に、例えば、回転子の軸受装置と相互作用することができる。その結果、軸受装置、このため回転子も、ハウジング内で軸線方向に位置付けられる。また、組み立て中に固定子をハウジング内に固定するか、あるいは固定子を軸線方向位置に位置付けることが要求される。従来技術では、これは、回転子の位置付け工程または固定工程とは別の組立工程によって行われる。

請求項１の特徴を含むブラシレス電気モータは、その設計の構成により、回転子および固定子の両方の軸線方向への固定および位置付けが、同一の固定要素を使用した単一の一般的な組立工程で行われるという利点を有する。このため、回転子を位置付けて固定するように設計された固定要素が、固定子を、ハウジング内で、回転子の回転軸線の方向である軸線方向に更に位置付けるように構成されることが提供される。

本発明によるブラシレス電気モータの有利な改良は、従属請求項に明記されている。特許請求の範囲、明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの特徴の組み合わせの全ては、本発明の範囲内に含まれる。

固定子の軸線方向への位置決めのための、固定要素の固定子との相互作用は、固定要素と相互作用する位置決め部分によって生じることが好ましい。特に、位置決め部分が、形状嵌合連結部（form fit connection）によって、固定要素と協働することが提供される。そのような構成は、特に、固定要素を位置決め部分に連結するための追加の要素または構成要素を省くことを可能にする。

通常、回転子の軸線方向への位置決め、または固定のための固定要素の配置は、設計によって決定される。この点に関して、固定要素の取付位置を変更することを回避するとともに、回転子に対する固定子の配置を変更することを回避するために、好ましい実施形態では、位置決め部分は、固定子の長手方向軸線の方向において固定子のコイル領域を越えるように、軸線方向に突出し、コイル領域は、コイル巻線を含んでいる、ということが更に提供される。

組立処理に関して最適化された電気モータの別の好ましい実施形態では、固定子は、モータハウジング内に配置され、モータハウジングは、第１側面上でギアハウジングの第２側面に連結されることができ、モータハウジングは、ギアハウジングと共に電気モータのハウジングを形成し、ギアハウジングは、位置決め部分が回転子の回転軸線の方向である軸線方向に挿入されることができる切り欠きを含み、切り欠きは、固定要素を受け入れるための凹部の領域内にまで延びている、ということが提案される。このような構成は、電気モータの構成要素を結合するときに、位置決め部分が固定要素と軸線方向に重なるまで、位置決め部分によって固定子をギアハウジングの切り欠きに案内することを可能にする。

特に手動で容易に実施され得る固定要素の組み立ては、固定要素は、回転子の回転軸線に対して垂直に延びる方向において、凹部内に挿入されることができる、ということを提供する。このような構成は、例えば、固定要素のための凹部の領域でギアハウジングに跨がるカバーが、固定要素のカバーをその位置に保持または固定するので、別の構成要素の形態である追加の締結要素が必要とされないという利点を更に有している。

位置決め部分、および位置決め部分と相互作用する固定要素の好ましい実施形態では、固定子の位置決め部分は、固定要素の突起が係合する溝を含む、ということが提供される。

回転子および固定子の両方の位置決めと固定とに関する固定要素の二重機能を果たすために、固定要素の幾何学的に有利な構成では、回転子の回転軸線に対して垂直に延びる平面において、固定要素は、回転子のシャフトを受け入れるための切り欠きを含むＵ字形に設計されるとともに、位置決め部分と協働するための停止部を含む、ということが提供される。

位置決め部分は、特に固定子の延長部に形成され、延長部は、固定子の長手方向軸線に対して平行に延び、固定要素は、停止部を支持する突起を含んでいる。

固定子および延長部は、射出成型により一体に形成されていることが特に好ましい。これは、追加の組み立て費用を必要とすることなく、固定子および延長部の両方を製造する特に経済的な方法を提供する。

固定要素は、従来技術で知られているように、電気モータのハウジング内の回転子の軸線方向の位置決めに役立つ。固定要素によって、軸線方向の力が、軸線方向において回転子のシャフトにしっかりと連結された、回転子の軸受装置に及ぼされ、軸受装置に対して、このため回転子に対して、ハウジングの決められた方向に力が加えられる。このような軸線方向の力または付勢力を軸受要素に加えるために、固定要素は、ばね鋼のシートからなるとともに、打抜部品または曲げ部品として形成されていることが有利である。ばね金属シート（spring metal sheet）として形成されることにより、その構成は湾曲され得て、例えば、形状およびハウジングのシートへの固定要素の案内により、固定要素が軸受装置に軸線方向の付勢力を作用させることができる。

知られているように、固定子は、回転子を駆動するために励起される必要がある巻線を有している。巻線の起こり得る接触を目的とした別の好ましい実施形態は、延長部は、固定子内に設置された電気コイル（巻線）と電気的に接続するためのポートを含んでいる、ということを提供する。さらに、このような実施形態は、実際の固定子または巻線から離れた領域の延長部により、コイルまたは巻線の電気的接触の位置を定めることを可能にする。

好ましい用途において、本発明による電気モータは、少なくとも間接的に風防ガラスワイパーを駆動するワイパーモータの一部である。

さらに、本発明は、本発明による電気モータを取り付けるための方法を含んでいる。取り付けは、まず、モータハウジング内に、固定子と回転子とを取り付ける工程を少なくとも含んでいる。次に、モータハウジングとギアハウジングとを軸線方向に結合する工程であって、回転子の一部分と固定子の位置決め部分とが、ギアハウジング内に突出する、工程を含んでいる。最後に、固定要素を取り付ける工程であって、回転子と位置決め部分とが、モータハウジングおよびギアハウジングに対して軸線方向に位置付けられる、工程を含んでいる。

本発明の更なる利点、特徴および詳細は、以下の好ましい例示的な実施形態の説明および図面によって明らかになるであろう。

図１は、本発明によるブラシレス電気モータの主要な構成要素を示す部分断面分解図である。 図２は、図１に示す電気モータであって、取り付けられた電気モータを示す部分断面図である。 図３は、固定要素の領域における図２の詳細を示す平面図である。 図４は、図３の領域を示す斜視図である。 図５は、図１および２の電気モータを示す斜視図であり、固定要素のための組立処理を説明するための斜視図である。 図６は、電気モータの固定要素の領域を示す部分断面図である。 図７は、主要な構成要素を含む固定要素の領域における電気モータを示す断面図である。

図面において、同一の要素または同一の機能を含む要素には、同一の参照符号が与えられている。

図は、図示しない車両の少なくとも１つの風防ガラスワイパーの少なくとも間接的な移動または駆動のためのワイパーモータ１００として役立つブラシレス電気モータ１０を示している。電気モータ１０は、特にプラスチック製であって通常は複数部品であるギアハウジング１４と、特にカップ形状であり、ギアハウジング１４にフランジで固定され得るとともに図では断面図で示されるモータハウジング１６とからなるハウジング１２を含んでいる。ギアハウジング１４とモータハウジング１６との間の連結は、例えば締結ねじなどの締結要素（図示せず）によって、またはロック連結によって、ギアハウジング１４の側面、およびモータハウジング１６のフランジのような部分の領域における側面である、２つの対向する側面１７、１８の周辺で生じる。

ギアハウジング１４の内側には、ギアホイール２１を含む、例示的な実施形態では単段のギアであるギア２０が配置されている。ギアハウジング１４の１つの軸に回転可能に取り付けられたギアホイール２１は、例えば風防ガラスワイパーまたはワイパーロッドと直接相互作用する、被駆動シャフトの形態である被駆動要素２２（図７）に影響を与える。ギアホイール２１は、外周にはすば歯車装置の形態であるギア装置２３を有し、ギア装置２３は、回転子２５のシャフト２４の一部に形成されたウォームギア２６と噛み合うようになっている。

回転子２５は、例えば２つの軸受装置２８、３０によってハウジング１２の内側に回転可能に取り付けられており、２つの軸受装置２８、３０は、回転子２５の回転軸線３１の方向において、回転子２５のシャフト２４上の固定位置に配置されている。また、従来技術でも知られているように、回転子２５は、固定子４０と相互作用するための第１磁気要素３２（図５）を外周に有するとともに、回転子２５の回転角度位置を検出するためのホールセンサの一部としての第２磁気要素３４を有する。磁気要素３２、３４は、回転子２５の回転軸線３１に関して、互いに軸線方向に間隔をあけて配置されるか、または互いに隣接する（図５）。

回転子２５は、回転軸線３１と同軸に、ハウジング１２内の適所に固定された固定子４０によって囲まれている。固定子４０は、射出成形処理によりプラスチックで作られた支持要素４２を有している。支持要素４２は、支持要素４２の長手方向軸線４３の周りに、円周方向にコイルを形成するように、幾つかの巻線４４を受け入れる。支持要素４２の長手方向軸線４３は、回転軸線３１と位置合わせされている。また、支持要素４２は、強磁性材料で作られたバックヨークリング４６によって中央領域において囲まれている。

ハウジング１２に取り付けられた状態の固定子４０では、巻線４４は、回転子２５の第１磁気要素３２と相互作用し、第１磁気要素３２は、長手方向軸線４３の方向において、巻線４４の軸線方向の延長部に対して特に中央に配置されている。また、支持要素４２は、巻線４４の領域を越えるように、ギアハウジング１４に向かう方向のうち軸線方向に突出する延長部４８を含み、延長部４８は、支持要素４２上に一体成形される。延長部４８は、支持要素４２の長手方向軸線４３に実質的に平行に延び、長手方向軸線４３に面する側に、長手方向軸線４３に垂直に配置された溝５２を含む位置決め部分５０を有している（図４）。さらに、図３および図４から最もよく分かるように、延長部４８の領域には、例えば、巻線４４に電気的に接続される、ばね金属シートから作られた接触要素５３～５５の形態の３つの電気コネクタが配置されている。接触要素５３～５５によって、例えば接触要素５３～５５と相互作用するプラグの形態の図示しない嵌合要素により、巻線４４の励磁または接触が生じ得る。例えば、この場合、嵌合接触子を支持し、ギアハウジング１４に連結されたときに自動的に作動して接触要素５３～５５に連結する、ギアハウジング１４の追加のカバー要素によって、接触要素５３～５５の接触が生じる、といったことが提供され得る。

図２から最もよく分かるように、延長部４８は、ギアハウジング１４内に軸線方向に突出している。このため、ギアハウジング１４は、凹部５８（図６および図７）を有し、凹部５８は、軸線方向の結合が作り出されたときに、固定子４０または固定子４０を含むモータハウジング１６とギアハウジング１４との間に隙間を含むように、延長部４８を取り囲む。固定子４０とギアハウジング１４とが結合された図２に示す状態では、延長部４８は、ギアハウジング１４の追加の凹部６０の領域において、溝５２および接触要素５３～５５の領域に配置されている。

位置決め部分５０または溝５２は、ばねシートメタル（spring sheet metal）で作られた固定要素６２と相互作用する。図１とともに図６を参照することにより特に認識できるように、固定要素６２は、シャフト２４を受け入れるためのＵ字形の切り欠き６４を有している。固定要素６２は、一方の側面６５によって、側面６５に面する一方の軸受装置２８の端面と相互作用するとともに、他方の側面６６によって、壁部６８と相互作用し、ギアハウジング１４の他の凹部６０の領域に形成された軸線方向の端部ストッパを形成する（図３および図５）。打抜部品または曲げ部品として形成された固定要素６２は、好ましくは幾分湾曲され、または曲げられるので、固定要素６２が回転子２５の回転軸線３１に対して垂直に延びる取付方向７０（図６）の方向および軸線方向に案内されると、固定要素６２の２つの側面６５、６６は、軸受装置２８に対して、このため回転子２５に対して、回転軸線３１の方向に軸線方向の力を及ぼし、回転子２５をハウジング１２に対して軸線方向の公称位置に位置付ける。また、固定要素６２は、図６によって特に見ることができるように、延長部４８の方向に停止部７４を含む突起７２を有する。停止部７４は、固定要素６２が回転子２５に組み立てられると同時に、位置決め部分５０の溝５２と共に形状嵌合連結部７６を作り出すようになっている。

図６から分かるように、溝５２が延長部４８の全範囲に沿って延びておらず、代わりに肩部７８を有する場合、停止部７４が肩部７８に対して配置されるとき、延長部４８と他の凹部６０の底部領域８２との間に、第２端部ストッパ８０と共に第１端部ストッパ７９が形成され、矢印８３、８４のように、延長部４８、このため固定子４０が、回転軸線３１の方向へロックされるだけでなく、ハウジング１２に対する固定子４０の固定された回転角度配置がロックされる。

電気モータ１０の組み立てのために、固定子４０および回転子２５は、モータハウジング１６に取り付けられ、固定子４０は少なくともその延長部４８がモータハウジング１６から突出し、回転子２５は一部分がモータハウジング１６から突出する。この後、モータハウジング１６およびギアハウジング１４の軸線方向の結合が行われ、モータハウジング１６から突出している固定子４０および回転子２５の構成要素がギアハウジング１４の領域内に入る。ギアハウジング１４とモータハウジング１６との間の軸線方向の結合が完了したとき（任意に、モータハウジング１６のギアハウジング１４への固定の後）、固定要素６２は、取付方向７０の方向において、更なる凹部６０の領域内に案内され、同時に、回転子２５および固定子４０の両方が、長手方向、すなわち、回転軸線３１またはハウジング１２に対する長手方向軸線４３の方向に位置付けられる。この後、電気モータ１０またはワイパーモータ１００を仕上げるために、または完成させるために、更なる組立工程が行われる。

このように記載された電気モータ１０は、本発明の概念から逸脱することなく、多くの方法で変更または修正されてもよい。

１０ 電気モータ
１２ ハウジング
１４ ギアハウジング
１６ モータハウジング
１７ 側面
１８ 側面
２０ ギア
２１ ギアホイール
２２ 被駆動要素
２３ ギア装置
２４ シャフト
２５ 回転子
２６ ウォームギア
２８ 軸受装置
３０ 軸受装置
３１ 回転軸線
３２ 第１磁気要素
３４ 第２磁気要素
４０ 固定子
４２ 支持要素
４３ 長手方向軸線
４４ 巻線
４６ バックヨークリング
４８ 延長部
５０ 位置決め部分
５２ 溝
５３ 接触要素
５４ 接触要素
５５ 接触要素
５８ 凹部
６０ 凹部
６２ 固定要素
６４ 切り欠き
６５ 側面
６６ 側面
６８ 壁部
７０ 取付方向
７２ 突起
７４ 停止部
７６ 形状嵌合連結部
７８ 肩部
７９ 第１端部ストッパ
８０ 第２端部ストッパ
８２ 底部領域
８３ 矢印
８４ 矢印
１００ ワイパーモータ

Claims (13)

1. ブラシレス電気モータ（１０）であって、
   複数の軸受手段（２８，３０）によって回転軸線（３１）に対して回転可能に支持された回転子（２５）を受け入れるためのハウジング（１２）を有し、
   磁気要素（３２）が前記回転子（２５）上に配置され、磁気要素（３２）は、前記ハウジング（１２）内に固定されて配置された固定子（４０）と相互作用し、
   前記回転子（２５）は、前記ハウジング（１２）に連結可能な固定要素（６２）によって、前記ハウジング（１２）内で、前記回転軸線（３１）の方向である軸線方向に位置付けられ、
   前記固定要素（６２）は、前記固定子（４０）を、前記ハウジング（１２）内で、前記回転軸線（３１）の方向である軸線方向に更に位置付けるように構成されており、
   前記固定子（４０）は、前記固定要素（６２）と協働する位置決め部分（５０）を含み、
   前記位置決め部分（５０）は、前記固定子（４０）の長手方向軸線（４３）の方向において前記固定子（４０）の支持要素（４２）を越えるように、軸線方向に突出し、支持要素は、コイル巻線（４４）を支持する、電気モータ。
2. 前記位置決め部分（５０）は、形状嵌合連結部（７６）によって、前記固定要素（６２）と協働する、請求項１に記載の電気モータ。
3. 前記固定子（４０）は、モータハウジング（１６）内に配置され、
   前記モータハウジング（１６）は、第１側面（１８）上でギアハウジング（１４）の第２側面（１７）に連結されることができ、
   前記モータハウジング（１６）は、前記ギアハウジング（１４）と共に前記ハウジング（１２）を形成し、
   前記ギアハウジング（１４）は、前記位置決め部分（５０）が前記回転軸線（３１）の方向である軸線方向に挿入されることができる凹部（５８）を含み、
   前記凹部（５８）は、前記固定要素（６２）を受け入れるための更なる凹部（６０）の領域内にまで延びている、請求項１または２に記載の電気モータ。
4. 前記固定要素（６２）は、前記回転子（２５）の前記回転軸線（３１）に対して垂直に延びる方向（７０）において、前記更なる凹部（６０）内に挿入されることができる、請求項３に記載の電気モータ。
5. 前記位置決め部分（５０）は、前記固定要素（６２）の突起（７２）が係合する溝（５２）を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気モータ。
6. 前記回転子（２５）の前記回転軸線（３１）に対して垂直に延びる平面において、前記固定要素（６２）は、前記回転子（２５）のシャフト（２４）を受け入れるための切り欠き（６４）を含むＵ字形に設計されるとともに、前記位置決め部分（５０）と協働するための停止部（７４）を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電気モータ。
7. 前記位置決め部分（５０）は、前記固定子（４０）の延長部（４８）に形成され、
   前記延長部（４８）は、前記固定子（４０）の長手方向軸線（４３）に対して平行に延び、
   前記固定要素（６２）は、前記停止部（７４）を支持する突起（７２）を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気モータ。
8. 前記固定子（４０）および前記延長部（４８）は、射出成型により一体に形成されている、請求項７に記載の電気モータ。
9. 前記固定要素（６２）は、ばね鋼のシートからなるとともに、打抜部品または曲げ部品として形成されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電気モータ。
10. 前記固定要素（６２）は、軸受手段（２８）に対して第１側面（６５）で作用するとともに、前記ギアハウジング（１４）の壁部（６８）に、反対側の第２側面（６６）で作用する、請求項４乃至９のいずれか一項に記載の電気モータ。
11. 前記延長部（４８）は、前記固定子（４０）内に設置された電気コイルと電気的に接続するためのポート（５３乃至５５）を含む、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の電気モータ。
12. 前記電気モータ（１０）は、ワイパーモータ（１００）の一部である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電気モータ。
13. 請求項３乃至１２のいずれか一項に従って構成される電気モータ（１０）を取り付けるための方法であって、
    前記取り付けは、
    前記モータハウジング（１６）内に、前記固定子（４０）と前記回転子（２５）とを取り付ける工程と、
    前記モータハウジング（１６）と前記ギアハウジング（１４）とを軸線方向に結合する工程であって、前記回転子（２５）の一部分と前記固定子（４０）の前記位置決め部分（５０）とが、前記ギアハウジング（１４）内に突出する、工程と、
    前記固定要素（６２）を取り付ける工程であって、前記回転子（２５）と前記位置決め部分（５０）とが、前記モータハウジング（１６）および前記ギアハウジング（１４）に対して軸線方向に位置付けられる、工程とを少なくとも含む、方法。

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