JPWO2013076815A1

JPWO2013076815A1 - ワイパモータ

Info

Publication number: JPWO2013076815A1
Application number: JP2013545691A
Authority: JP
Inventors: 岡部　浩司; 浩司岡部; 公司土屋; 天笠　俊之; 俊之天笠; 八大渡邊; 正秋木村; 猛金井
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2015-04-27

Abstract

ヨークに配置された少なくとも４極からなるマグネットと、マグネットの内側に回転自在に配置されるアーマチュアと、アーマチュアの回転を伝達する出力軸を有する減速機構部と、ヨークに結合されたギヤハウジングと、ギヤハウジングの開口を覆うギヤハウジングカバーと、減速機構部の出力軸に取付けられたマグネットと、マグネットに対向して配置された絶対位置検出用センサと、絶対位置検出用センサが取り付けられてギヤハウジングとギヤハウジングカバーとの間に配置され、アーマチュアの回転を制御する制御基板と、
を有するワイパモータである。

Description

この発明は、減速機構付きモータに関するものである。

一般に、車両に搭載されるワイパ装置には、ワイパアームを揺動させるための駆動源としての減速機構付きモータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。この減速機構付きモータは、ブラシおよびアーマチュアを有するモータ部と、モータ部のアーマチュアの回転を減速する減速機構部とを有している。減速機構部には、アーマチュアの回転を制御する制御装置が設けられ、制御装置によりワイパアームの払拭位置や払拭速度が制御されている。２極のマグネットと、２つのブラシを用いた正転逆転できるワイパモータでは、モータ部の磁束を考慮して肉厚のヨークとしなければならないため重量が増加してしまうおそれがあった。これにより、イナーシャが大きくなってしまい、ワイパモータのロスが増えてしまう。これにより、ワイパの払拭制御の精度が悪くなってしまうというおそれがあった。

特開２００９−１８９０９３号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型軽量を図れるだけでなく、払拭精度を向上することができるワイパモータを提供するものである。

上記の問題を解決するために、ヨークと、前記ヨークの内周面上に配置されて異なる磁極が交互に配置された少なくとも４極からなるマグネットと、一端が前記ヨークの底部に回転自在に支承されたアーマチュアシャフトと、前記アーマチュアシャフトに固定されたコンミテータと、前記アーマチュアシャフトに固定され、巻き線が巻装されるコアとを有し、前記マグネットの内側に回転自在に配置されるアーマチュアと、前記コンミテータに摺接し、前記アーマチュアの回転方向に９０度離れて配置された２本のブラシと、前記アーマチュアシャフトに形成されたウォームと噛合して前記アーマチュアの回転を伝達する出力軸を有する減速機構部と、前記ヨークに結合され、前記減速機構部が収容される減速機構収容部を有するとともに、有底開口形状に形成されたギヤハウジングと、前記ギヤハウジングの開口を覆うギヤハウジングカバーと、前記出力軸に取付けられたマグネットと、前記マグネットに対向して配置された絶対位置検出用センサと、前記絶対位置検出用センサが取り付けられて前記ギヤハウジングと前記ギヤハウジングカバーとの間に配置され、前記アーマチュアの回転を制御する制御基板と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、ケースと、前記ケースの内周面上に配置されて異なる磁極が交互に配置された少なくとも４極からなるマグネットと、一端が前記ケースに回転自在に支承されたアーマチュアシャフトと、前記アーマチュアシャフトに固定されたコンミテータと、前記アーマチュアシャフトに固定され、巻き線が巻装されるコアとを有し、前記マグネットの内側に回転自在に配置されるアーマチュアと、前記コンミテータに摺接し、前記アーマチュアの回転方向に９０度離れて配置された２本のブラシと、前記ケースに収容され、前記アーマチュアシャフトに形成されたウォームと噛合して前記アーマチュアの回転を伝達する出力軸を有する減速機構部と、前記出力軸に取付けられたマグネットと、前記マグネットに対向して配置された絶対位置検出用センサと、前記絶対位置検出用センサが取り付けられて前記ケースに収容されるとともに、前記アーマチュアの回転を制御する制御基板と、を有することを特徴とする。前記出力軸には、揺動部材が直接固定される固定部が形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明は、前記出力軸には、揺動部材が直接固定される固定部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、４極のマグネットと、２ブラシを用いた正逆回転できるワイパモータに、角度センサが適用されているため、小型軽量化を図れるだけでなく、ワイパの払拭精度も向上させることができる。

本発明の実施形態における減速機構付きモータのギヤハウジングカバー側から見た図である。図１からギヤハウジングカバーを除いた図である。図２Ａのヨーク部のＡ−Ａ断面図である。図１の減速機構付きモータの一部断面展開図である。ギヤハウジングカバーの斜視図である。アーマチュアの巻き線展開図である。減速機構付きモータのモータ部を除いた図である。図４Ａからブラシホルダユニットを除いた図である。ブラシホルダユニットのブラシターミナル接続部側から見た斜視図である。ブラシホルダユニットのブラシホルダ側から見た斜視図である。本発明の実施形態における減速機構付きモータの出力軸側から見た図である。本発明の実施形態における減速機付きモータのモータ部を除いた出力軸側から見た斜視図である。図２Ａに制御基板を取り付けた図である。図１の減速機構付きモータにおける減速機構部の断面図である。

本発明に適用される減速機構付きモータとしてのワイパモータ１は、図１および図２Ａに示されるように、通電により回転動作を行うモータ部１０と、モータ部１０の回転動作を減速して出力軸２４に伝達する減速機構部２５からなる。

図１、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、モータ部１０は、有底状の円筒形状に形成され、その内周面上に少なくとも4極からなるマグネット１１が固定され、一方の端面にギヤハウジング２６が固定され、他方に軸受部１２が固定されるヨーク（第一のケース）１３を備えている。

また、図２Ａおよび図３Ａに示されるように、モータ部１０は、一端が軸受部１２によって回転自在に支承され、先端にウォーム部１４ａが形成されるアーマチュアシャフト１４と、アーマチュアシャフト１４に固定されるコンミテータ１５と、コンミテータ１５に隣接してアーマチュアシャフト１４に固定されるアーマチュアコア１６と、アーマチュアコア１６に巻回された巻線部１７とからなり、複数のマグネット１１の内側に回転自在に配置されるアーマチュア１８を備えている。さらに、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、モータ部１０は、アーマチュア１８の回転により、コンミテータ１５に摺動する複数のブラシ２０，２０と、それぞれのブラシ２０，２０を保持するブラシホルダ２１，２１とからなるブラシホルダユニット１９とを備えている。

減速機構部２５は、モータ部１０の回転を減速するウォームホイール部２５ａと、ウォームホイール部２５ａを収容する有底形状の減速機構収容部２６ｆを有するギヤハウジング（第二のケース）２６とを備えている。また、減速機構収容部２６ｆの開口を覆うギヤハウジングカバー２９と、ブラシホルダユニット１９を収容するブラシホルダ収容部２６ｄとを備えている。そして、ウォームホイール部２５ａは、モータ部１０のアーマチュア１８の回転を減速して伝達する出力軸２４を備えており、ブラシホルダ収容部２６ｄは、筒状に形成され、ギヤハウジング２６と一体に成形されている。ギヤハウジング２６とギヤハウジングカバー（第三のケース）２９とは、複数本のネジ４０によって互いに固定されている。ヨーク（第一のケース）１３とギヤハウジング（第二のケース）２６とギヤハウジングカバー（第三のケース）２９とが機械的に結合されることによって、一体的なケースを有するワイパモータとすることができる。

減速機構部２５に備わるウォームホイール部２５ａは、ポリアセタール等の樹脂によって円盤状に形成され、外周面上にアーマチュアシャフト１４のウォーム部１４ａと噛合する噛合部２５ｂが形成されている。ウォームホイール部２５ａの回転中心には出力軸２４が一体的に取り付けられている。これにより、アーマチュア１８が回転を行うと、ウォーム部１４ａの回転により、ウォーム部１４ａと噛合するウォームホイール部２５ａが減速された回転数で回転し、アーマチュア１８の回転が減速されて出力軸２４に伝達される。

ウォームホイール部２５ａの出力軸２４の基端には、円柱形状（ボタン形状）を有するマグネット２５ｃが、出力軸２４の回転軸心とその回転軸心とが一致するように取付けられている。また、マグネット２５ｃは、その回転軸心を中心として周方向に１８０度の範囲にＮ極、その他の周方向に１８０度の範囲にＳ極となるように着磁されている。マグネット２５ｃに近接して、後述する制御基板２９ｃ上に絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄが設けられている。

図９に示されるように、絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄは、出力軸２４の回転によってマグネット２５ｃから発生する磁界の変化を検出し、角度データに変換する。そして、絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄが発生するマグネット２５ｃから発生する磁界の変化に対応する信号に基づき、減速機構付きモータの出力軸２４の先端に取付けられたワイパ装置の下反転位置や停止位置などの特定の位置から図示しないウィンドシールド上のワイパアームの現在位置が角度で算出される。出力軸の基端には、マグネット２５ｃが一体的に固定され、出力軸の一端には、ワイパアームまたはモータクランクのような揺動部材４３がナットなどの固定部材４４によって、直接かつ回動不能に固定されており、さらに、出力軸２４の中間部分がギヤハウジング（第二のケース）２６に形成された軸方向に延びる出力軸支承部２６ｇによって支承される。

これにより、出力軸２４が軸方向に振れにくくなるので、ワイパアームまたはモータクランクの動作を絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄによって精度よく検出することができる。また、４極ワイパモータとすることで、ワイパモータ１を小型化することができるので、ワイパモータ１のイナーシャを小さくすることができる。これにより、アーマチュア１８の回転バランスなど、ワイパモータ１としてのロスを少なくすることができるので、ワイパモータ１の制御応答性や、払拭制御の精度を向上させることができる。さらに、アーマチュアシャフト１４の回転を検出するマグネット及びマグネットの磁極を検出するセンサを設ける必要がないため、アーマチュアシャフト１４の軸長を短くでき、ワイパモータ１の小型化を図ることができる。

次に、本発明の特徴となるギヤハウジング２６の放熱構造を図２Ａ、図３Ａ、図６および図７に基づき説明する。

ヨーク１３は、プレス加工によって板材から有底状の円筒形状に一体成形されており、ヨーク１３には、その内周面上に複数のマグネット１１が固定されているマグネット固定部１３ａと、マグネット固定部１３ａに一体に連結し、一対の湾曲部１３ｂと一対の平面部１３ｃとが交互に連結され、軸方向から見た端面の形状は小判形状になっているヨーク連結部１３ｄとが形成されている。そして、ヨーク１３の端面には、フランジ状の固定部１３ｅが形成されており、後述するギヤハウジング２６がフランジ状の固定部１３ｅに固定されている。ヨーク連結部１３ｄは、マグネット固定部１３ａからヨーク端面に向かうに従って、円弧径が漸次広がるように形成されている。マグネット固定部１３ａの内周面上には、４個のマグネット１１が接着剤などにより固定されており、異なる磁極であるＮ極とＳ極とが交互に２個ずつ、つまり同極が対向するように配置されている。

アーマチュアシャフト１４は、その一端がヨーク１３の軸受部１２に回転自在に支承されており、４個のマグネット１１の内側に配置されている。そして、アーマチュアシャフト１４の他端には、転造加工によって螺旋状に形成されたウォーム部１４ａが形成されている。

図３Ａおよび図４Ａに示されるように、コンミテータ１５は、熱硬化性樹脂などの絶縁材料によって円筒状に形成された絶縁円筒部１５ａと、絶縁円筒部１５ａの外周面上に周方向に所定間隔を空けて配置され、銅などの導電部材から形成される複数のセグメント部１５ｂとから構成されている。コンミテータ１５は、絶縁円筒部１５ａの内周面とアーマチュアシャフト１４の外周面とを嵌合させてアーマチュアシャフト１４に固定されている。各セグメント部１５ｂの外周面上の一端には、コイル接続部１５ｃが形成されており、各コイル接続部１５ｃにコイル１７ａが接続されている。

アーマチュアコア１６は、プレス加工によって打抜かれたコア基板を所定枚数積層することによって円筒状に形成されており、アーマチュアシャフト１４が固定されるシャフト固定部と、シャフト固定部から放射状に延びる１８本のティース部と、を備えている。

図３Ａおよび図３Ｃに示されるように、アーマチュアコア１６には銅線からなるコイル１７ａが巻回されている。コイル１７ａの一端が、セグメント部１５ｂのコイル接続部１５ｃに固定され、コイル１７ａが所定のティース部の間に、重ね巻きにより複数回巻回される。さらに、コイル１７ａが、所定のティース部の間に、重ね巻きにより複数回巻回された後、コイル１７ａの他端が異なるセグメント部１５ｂのコイル接続部１５ｃに固定される。続いて、セグメント部１５ｂと対向したセグメント部１５ｂに、接続線（電流供給線）１７ｂが接続される。このように、コイル１７ａを各ティース部に巻回する工程を繰り返して、コイル１７ａがアーマチュアコア１６に巻回される。これにより、ブラシ２０，２０に電力が供給されると、コイル１７ａに電流が流れ、アーマチュア１８が回転することで、ワイパモータ１が駆動される。

本発明のように、４極のマグネットを用いた場合、通常４つのブラシが必要になるが、対向するセグメント同士を接続線（電流供給線）１７ｂで繋ぐことにより、ブラシ２０からセグメント部に流れる電流が、接続線１７ｂを介して対向したセグメント部にも流れる。これにより、ブラシの数を４本から２本に減らすことができる。

図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、ブラシホルダユニット１９は、一対の湾曲部１９ａと、一対の平面部１９ｂとが交互に連結された小判形状に形成されたベース部１９ｃを備えている。

ベース部１９ｃには、アーマチュアシャフト１４が貫通する開口部１９ｃ１と、ネジ４１が貫通し、ブラシホルダユニット１９とギヤハウジング２６との固定を行う固定用開口部１９ｃ２とが形成されている。そして、ベース部１９ｃには、真鍮などの金属材料からなるブラシホルダ２１，２１が固定されており、ブラシホルダ２１，２１内には、２本のブラシ２０，２０が、コンミテータ１５に対して接近離反できるように配置されている。図４Ａおよび図５Ｂに示されるように、本発明では、２本のブラシ２０，２０がアーマチュア１８の回転軸心Ｏを中心として略９０度ずれて配置されている。

ブラシホルダ２１は、ベース部１９ｃの一対の平面部１９ｂのうちの一方の平面部１９ｂに近接して配置されている。そして、ブラシホルダ２１の固定爪２１ａがベース部１９ｃに形成されたブラシホルダ固定部１９ｃ３に差し込まれ、固定爪２１ａがベース部１９ｃの裏面に折り曲げられることで、ブラシホルダ２１がベース部１９ｃに固定される。

さらに、ブラシホルダユニット１９は、ブラシホルダ案内壁１９ｄとブラシターミナル接続部１９ｅとを備え、ブラシホルダ案内壁１９ｄは、ベース部１９ｃの外形（小判形状）とほぼ同形状に形成されてベース部１９ｃから直角に延出して配置されている。また、ブラシターミナル接続部１９ｅは、ベース部１９ｃからブラシホルダ案内壁１９ｄとは反対方向に、かつベース部１９ｃに対し直角に突出している。そして、ブラシターミナル接続部１９ｅは、ブラシ２０と対向した位置、つまり、ブラシ２０，２０が配置される一方の平面部１９ｂと離れた他方の平面部１９ｂに配置されている。これにより、ブラシ２０から発生した熱がブラシターミナル接続部１９ｅおよびブラシターミナル接続部１９ｅに電気的に接続された制御基板２９ｃに伝達されにくくなる。

ベース部１９ｃには、雑音防止素子としてのチョークコイル２２，２２が取付けられ、チョークコイル２２，２２の一端とブラシ２０，２０とが、ピグテール２０ａ，２０ａを介して電気的に接続されている。チョークコイル２２の他端には、雌形ブラシターミナル２３が電気的に接続されており、雌形ブラシターミナル２３はギヤハウジングカバー２９に設けられた雄型ターミナル２９ｇと電気的に接続される。雌形ブラシターミナル２３の先端は、ブラシターミナル接続部１９ｅの内部に収容されており、ギヤハウジングカバー２９の雄型ターミナル２９ｇと電気的に接続できるようにブラシターミナル接続部１９ｅから露出している。ブラシホルダユニット１９をブラシホルダ収容部２６ｄに組付ける際、ブラシホルダ案内壁１９ｄは、ブラシホルダ収容部２６ｄの内壁２６ｄ１に当接して、ブラシホルダユニット１９は、ブラシホルダ収容部２６ｄの底部２６ｄ２に案内される。そして、ブラシホルダユニット１９とギヤハウジング２６とが、ベース部１９ｃに形成された固定用開口部１９ｃ２に貫通されたネジ４１によって固定される。

図２Ａ、図３Ａおよび図４Ｂに示されるように、ギヤハウジング２６は、アルミ等の金属材料を用いてダイカスト成形によって形成されている。そして、ギヤハウジング２６には、ヨーク固定部２６ａが形成され、ヨーク固定部２６ａとヨーク１３のフランジ状の固定部１３ｅとが互いに当接されて、複数のネジ４２によりギヤハウジング２６にヨーク１３が取り付けられる。

ヨーク固定部２６ａは、フランジ状の固定部１３ｅの形状に合わせて一対の湾曲部２６ｂと、一対の平面部２６ｃとが交互に連結された小判形状に形成されている。そして、ギヤハウジング２６には、ブラシホルダ収容部２６ｄがヨーク固定部２６ａと一体に形成されており、ブラシホルダ収容部２６ｄにブラシホルダユニット１９が収容されている。ブラシホルダ収容部２６ｄの底部２６ｄ２には、ブラシホルダ２１の固定爪２１ａと当接するブラシホルダ当接部２６ｅが、底部２６ｄ２から突出して形成されており、ブラシ２０，２０から発生した熱が、ブラシホルダ２１の固定爪２１ａからブラシホルダ当接部２６ｅを介してギヤハウジング２６に伝達され、ギヤハウジング２６から外部に放熱される。

さらに、ギヤハウジング２６には、ウォームホイール部２５ａを収容する減速機構収容部２６ｆが、ブラシホルダ収容部２６ｄに隣接して形成される。そして、ギヤハウジング２６には、出力軸２４を直接的または間接的に支承する出力軸支承部２６ｇが、減速機構収容部２６ｆの開口と反対方向に形成されている。

さらに、減速機構収容部２６ｆには、カバー接続部２６ｈが開口しており、前述したブラシホルダユニット１９がブラシホルダ収容部２６ｄに収容された後、ギヤハウジングカバー２９の底面から減速機構収容部２６ｆに向けて突出して設けられた２本の雄型ターミナル２９ｇが、カバー接続部２６ｈを貫通して減速機構収容部２６ｆに配置されたブラシホルダユニット１９の雌形ブラシターミナル２３に電気的に接続される。

出力軸支承部２６ｇから突出した出力軸２４は、出力軸固定部（ティースワッシャ）２７によって固定される。そして、出力軸２４の先端には、ワイパアームまたはモータクランクのような揺動部材４３がナットなどの固定部材４４によって直接かつ回動不能に固定されるワイパ装置固定部２４ａが形成され、ワイパ装置（図示せず）を構成する部品が機械的に結合される。

図６および図７に示されるように、減速機構収容部２６ｆの裏面に位置するギヤハウジング２６の外周面上には、電気的な要因であるブラシ２０，２０とコンミテータ１５の間の接触抵抗により発生したジュール熱、および機械的な要因であるブラシ２０，２０とコンミテータ１５との摺動により発生した摩擦熱を放出する第１の放熱部材としての第１のヒートシンク２６ｉと、後述する制御基板上に取付けられたＦＥＴ２９ｅから発生する熱を放出する第２の放熱部材としての第２のヒートシンク２６ｊおよび第３の放熱部材としての第３のヒートシンク２６ｋとが形成されている。

第１のヒートシンク２６ｉは、ブラシホルダ収容部２６ｄの一対の平面部２６ｃのうち、ブラシ２０，２０が近接して配置される一方の平面部２６ｃの外周面から突出しており、所定間隔を空けて平行に複数形成される。第１のヒートシンク２６ｉは、アーマチュアシャフト１４の長手方向に平行になるように形成される。

図７に示されるように、本発明では、互いに略９０度の角度を隔てて配置された２本のブラシ２０，２０が、第１のヒートシンク２６ｉに近接した位置に配置されているため、ブラシ２０，２０から発生した熱は、第１のヒートシンク２６ｉに伝達されて外部に放熱される。また、ブラシ２０，２０は、第１のヒートシンク２６ｉに対し、制御基板２９ｃから離間した位置に配置されているため、ブラシから発生した熱は、第１のヒートシンク２６ｉに伝達されやすく、制御基板２９ｃには伝達され難い。

さらに、図５Ａに示されるようにベース部１９ｃとギヤハウジング２６のブラシホルダ当接部２６ｅとの間には、ゲル状の熱伝導部材２８が配置され、ブラシ２０，２０から発生した熱が、熱伝導部材２８を介して第１のヒートシンク２６ｉに容易に伝達される。

ギヤハウジング２６の開口には、絶縁材料によって形成された有底状のギヤハウジングカバー２９が設けられており、ギヤハウジング２６の開口した端面とギヤハウジングカバー２９とが当接され、複数本のネジ４０によりギヤハウジングカバー２９はギヤハウジング２６に固定されている。

図３Ａ、図３Ｂおよび図４Ａに示されるように、ギヤハウジングカバー２９は、カプラ部２９ａを備えており、カプラ部２９ａには複数のターミナル２９ｆが設けられている。複数のターミナル２９ｆの一端は、車両に設けられたコネクタ部（図示せず）に電気的に接続されており、複数のターミナル２９ｆの他端は、制御基板２９ｃに電気的に接続されている。そして、ターミナル２９ｆの中間部はギヤハウジングカバー２９に埋設される。

さらに、ギヤハウジングカバー２９の底部２９ｈから２本の雄型ターミナル２９ｇが突出しており、ブラシホルダユニット１９に配置された雌形ブラシターミナル２３と電気的に接続されている。この構成により、車両の電源から供給された電力は、複数のターミナル２９ｆ、制御基板２９ｃ、雄型ターミナル２９ｇ、雌形ブラシターミナル２３、ピグテール２０ａ、ブラシ２０，２０を通って、モータ部１０に電流が供給される。

図８に示されるように、制御基板２９ｃは、ギヤハウジングカバー２９の底部２９ｈに複数本のネジによって取り付けられ、ギヤハウジング２６の減速機構収容部２６ｆの内部に収容されている。

ギヤハウジングカバーの底部２９ｈに対向する制御基板２９ｃの面上には、絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄが設けられている。絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄは、ウォームホイール部２５ａの出力軸の基端に設けられたマグネット２５ｃに対向して配置され、ワイパモータ１の出力軸２４の回転状態を検出する。

そして、制御基板２９ｃは、ワイパモータ１の出力軸２４の回転状態に基づき、モータ部１０のアーマチュア１８の回転を制御する。

制御基板２９ｃには、ＦＥＴ２９ｅが複数設けられ、ＦＥＴ２９ｅのオンオフ動作により、モータ部１０に供給される電流が制御され、モータ部１０のアーマチュア１８の正方向および逆方向の回転が制御される。さらに、制御基板２９ｃ上には、図示しない温度検出部が配置され、制御基板２９ｃの温度が検出される。

ワイパモータ１に負荷が加わり、温度検出部により、制御基板２９ｃの温度が、予め定められた温度以上になったと検出された場合には、温度検出部からの予め定められた温度以上になった旨の信号に基づき、制御基板２９ｃは、アーマチュア１８の回転数を低くし、さらには、アーマチュア１８の回転を停止させて、温度検出部により、ワイパモータ１の制御基板２９ｃの保護が図られる。

また、減速機構収容部２６ｆのＦＥＴ２９ｅに近接した面上には、ＦＥＴ放熱部２６ｍが形成されている。ＦＥＴ放熱部２６ｍは、減速機構収容部２６ｆの底面から開口方向に向けて突出し、ＦＥＴ２９ｅが固定された制御基板２９ｃの裏面に近接して形成される。ＦＥＴ放熱部２６ｍには、ゲル状であって、熱伝導性の高い材料によって形成されたＦＥＴ放熱部材３０が制御基板２９ｃとＦＥＴ放熱部２６ｍとの隙間を埋めるように取付けられており、ＦＥＴ２９ｅから発生した熱が、制御基板２９ｃおよびＦＥＴ放熱部材３０を介してＦＥＴ放熱部２６ｍに伝達され、ギヤハウジング２６の外周面上に形成された第２のヒートシンク２６ｊおよび第３のヒートシンク２６ｋからギヤハウジングの外部に放熱される。これにより、ＦＥＴ２９ｅの発熱による制御基板２９ｃの温度上昇を抑えることができる。このため、ワイパモータ１をより長く作動させることができる。

さらに、減速機構収容部２６ｆに収容されたウォームホイール部２５ａと制御基板２９ｃとの間には、絶縁性材料からなる制御基板カバー３１が、ギヤハウジングカバー２９に取り付けられている。制御基板カバー３１は、ウォームホイール部２５ａと制御基板２９ｃとの間に配置されており、減速機構部２５に塗布されたグリスが制御基板２９ｃに付着しないように固定されている。

ワイパ装置を長時間作動させた場合、ブラシ２０，２０、モータ部１０およびＦＥＴ２９ｅが熱を発生し、ワイパ装置の連続作動ができなくなるおそれがある。このため、本発明では、さらに、第１のヒートシンク２６ｉに近接して、ギヤハウジング２６の外周面上に、第２のヒートシンク２６ｊおよび第３のヒートシンク２６ｋが外部（ギヤハウジングカバー２９と反対側）に延出して形成されている。複数のＦＥＴ２９ｅが、制御基板２９ｃを挟んで第２のヒートシンク２６ｊおよび第３のヒートシンク２６ｋに近接して配置されている。これにより、ＦＥＴ２９ｅから発生した熱が、制御基板２９ｃを介して第２のヒートシンク２６ｊおよび第３のヒートシンク２６ｋからギヤハウジング２６の外部に放熱される。

以上のように、実施するための形態では、接続線を有するワイパモータに適用した場合につき説明したが、本発明はこれに限らず、小判形状を有するギヤハウジングに収容されるブラシと、ブラシに近接したギヤハウジングの外周面上にヒートシンクを配置する構造を有する減速機構付きモータ全般に適用することができる。

なお、本発明は、４つのマグネットを用いた４極のワイパモータの実施例で説明したが、４極以上のマグネットを用いてもよいし、円筒形状のマグネット（リングマグネット）を４極に着磁したり、４極以上に着磁してもよい。

また、本発明は、ヨークと、ヨークに結合されたギヤハウジングにアーマチュアや減速機構部などのワイパ構成部品が収容されたワイパモータの実施例を開示したが、アーマチュアや減速機構部などのワイパ構成部品を収容する収容ケースを鉄板であらかじめ一体成形しておき、一対の収容ケースのうち、一方の収容ケースにワイパ構成部品を組み込んだ後、他方の収容ケースを一方の収容ケースに重ね合わせてもよい。

ワイパモータは、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、ワイパアームを揺動駆動してウィンドシールドに付着した雨水等を払拭するために用いられる。

【０００１】
技術分野
［０００１］
この発明は、減速機構付きモータに関するものである。
背景技術
［０００２］
一般に、車両に搭載されるワイパ装置には、ワイパアームを揺動させるための駆動源としての減速機構付きモータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。この減速機構付きモータは、ブラシおよびアーマチュアを有するモータ部と、モータ部のアーマチュアの回転を減速する減速機構部とを有している。減速機構部には、アーマチュアの回転を制御する制御装置が設けられ、制御装置によりワイパアームの払拭位置や払拭速度が制御されている。２極のマグネットと、２つのブラシを用いた正転逆転できるワイパモータでは、モータ部の磁束を考慮して肉厚のヨークとしなければならないため重量が増加してしまうおそれがあった。これにより、イナーシャが大きくなってしまい、ワイパモータのロスが増えてしまう。これにより、ワイパの払拭制御の精度が悪くなってしまうというおそれがあった。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特開２００９−１８９０９３号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型軽量を図れるだけでなく、払拭精度を向上することができるワイパモータを提供するものである。
課題を解決するための手段
［０００５］
上記の問題を解決するために、ヨークと、前記ヨークの内周面上に配置されて異なる磁極が交互に配置された４極からなるマグネットと、一端が前記

【０００２】
ヨークの底部に回転自在に支承されたアーマチュアシャフトと、前記アーマチュアシャフトに固定されたコンミテータと、前記アーマチュアシャフトに固定され、巻き線が巻装されるコアとを有し、前記マグネットの内側に回転自在に配置されるアーマチュアと、前記コンミテータに摺接し、前記アーマチュアの回転方向に９０度離れて配置された２本のブラシと、前記アーマチュアシャフトに形成されたウォームと噛合して前記アーマチュアの回転を伝達する出力軸を有する減速機構部と、前記ヨークに結合され、前記減速機構部が収容される減速機構収容部を有するとともに、有底開口形状に形成されたギヤハウジングと、前記ギヤハウジングの開口を覆うギヤハウジングカバーと、前記出力軸に取付けられた単一のセンサマグネットと、前記単一のセンサマグネットに対向して配置された単一の絶対位置検出用センサと、前記単一の絶対位置検出用センサが取り付けられて前記ギヤハウジングと前記ギヤハウジングカバーとの間に配置され、前記単一の絶対位置検出用センサによって検出された前記単一のセンサマグネットから発生する磁界の変化に対応する信号を用いて前記アーマチュアの回転を制御する制御基板と、を有することを特徴とする。
［０００６］
また、本発明は、ケースと、前記ケースの内側に配置され、異なる磁極が交互に配置された４極からなるマグネットと、一端が前記ケースに回転自在に支承されたアーマチュアシャフトと、前記アーマチュアシャフトに固定されたコンミテータと、前記アーマチュアシャフトに固定され、巻き線が巻装されるコアとを有し、前記マグネットの内側に回転自在に配置されるアーマチュアと、前記コンミテータに摺接し、前記アーマチュアの回転方向に９０度離れて配置された２本のブラシと、前記ケースに収容され、前記アーマチュアシャフトに形成されたウォームと噛合して前記アーマチュアの回転を伝達する出力軸を有する減速機構部と、前記出力軸に取付けられた単一のセンサマグネットと、前記単一のセンサマグネットに対向して配置された単一の絶対位置検出用センサと、前記単一の絶対位置検出用センサが取り付けられて前記ケースに収容されるとともに、前記単一の絶対位置検出用センサによって検出された前記単一のセンサマグネットから発生する磁界の変化に対応する信号を用いて前記アーマチュアの回転を制御する制御基板と、を有することを特徴とする。

【０００４】
、モータ部１０の回転動作を減速して出力軸２４に伝達する減速機構部２５からなる。
［００１１］
図１、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、モータ部１０は、有底状の円筒形状に形成され、その内周面上に４極からなるマグネット１１が固定され、一方の端面にギヤハウジング２６が固定され、他方に軸受部１２が固定されるヨーク（第一のケース）１３を備えている。
［００１２］
また、図２Ａおよび図３Ａに示されるように、モータ部１０は、一端が軸受部１２によって回転自在に支承され、先端にウォーム部１４ａが形成されるアーマチュアシャフト１４と、アーマチュアシャフト１４に固定されるコンミテータ１５と、コンミテータ１５に隣接してアーマチュアシャフト１４に固定されるアーマチュアコア１６と、アーマチュアコア１６に巻回された巻線部１７とからなり、複数のマグネット１１の内側に回転自在に配置されるアーマチュア１８を備えている。さらに、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、モータ部１０は、アーマチュア１８の回転により、コンミテータ１５に摺動する複数のブラシ２０，２０と、それぞれのブラシ２０，２０を保持するブラシホルダ２１，２１とからなるブラシホルダユニット１９とを備えている。
［００１３］
減速機構部２５は、モータ部１０の回転を減速するウォームホイール部２５ａと、ウォームホイール部２５ａを収容する有底形状の減速機構収容部２６ｆを有するギヤハウジング（第二のケース）２６とを備えている。また、減速機構収容部２６ｆの開口を覆うギヤハウジングカバー２９と、ブラシホルダユニット１９を収容するブラシホルダ収容部２６ｄとを備えている。そして、ウォームホイール部２５ａは、モータ部１０のアーマチュア１８の回転を減速して伝達する出力軸２４を備えており、ブラシホルダ収容部２６ｄは、筒状に形成され、ギヤハウジング２６と一体に成形されている。ギヤハウジング２６とギヤハウジングカバー（第三のケース）２９とは、複数本のネジ４０によって互いに固定されている。ヨーク（第一のケース）１３とギヤハウジング（第二のケース）２６とギヤハウジングカバー（第三のケース

【０００５】
）２９とが機械的に結合されることによって、一体的なケースを有するワイパモータとすることができる。
［００１４］
減速機構部２５に備わるウォームホイール部２５ａは、ポリアセタール等の樹脂によって円盤状に形成され、外周面上にアーマチュアシャフト１４のウォーム部１４ａと噛合する噛合部２５ｂが形成されている。ウォームホイール部２５ａの回転中心には出力軸２４が一体的に取り付けられている。これにより、アーマチュア１８が回転を行うと、ウォーム部１４ａの回転により、ウォーム部１４ａと噛合するウォームホイール部２５ａが減速された回転数で回転し、アーマチュア１８の回転が減速されて出力軸２４に伝達される。
［００１５］
ウォームホイール部２５ａの出力軸２４の基端には、円柱形状（ボタン形状）を有する単一のセンサマグネット２５ｃが、出力軸２４の回転軸心とその回転軸心とが一致するように取付けられている。また、センサマグネット２５ｃは、その回転軸心を中心として周方向に１８０度の範囲にＮ極、その他の周方向に１８０度の範囲にＳ極となるように着磁されている。センサマグネット２５ｃに近接して、後述する制御基板２９ｃ上に絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄが設けられている。
［００１６］
図９に示されるように、絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄは、出力軸２４の回転によってセンサマグネット２５ｃから発生する磁界の変化を検出し、角度データに変換する。そして、絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄが発生するセンサマグネット２５ｃから発生する磁界の変化に対応する信号に基づき、減速機構付きモータの出力軸２４の先端に取付けられたワイパ装置の下反転位置や停止位置などの特定の位置から図示しないウィンドシールド上のワイパアームの現在位置が角度で算出される。出力軸の基端には、センサマグネット２５ｃが一体的に固定され、出力軸の一端には、ワイパアームまたはモータクランクのような揺動部材４３がナットなどの固定部材４４によって、直接かつ回動不能に固定されており、さらに、出力軸２４の中間部分がギヤハウジング（第二のケース）２６に形成された軸方向に延びる出力軸支

【０００６】
承部２６ｇによって支承される。
［００１７］
これにより、出力軸２４が軸方向に振れにくくなるので、ワイパアームまたはモータクランクの動作を絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄによって精度よく検出することができる。また、４極ワイパモータとすることで、ワイパモータ１を小型化することができるので、ワイパモータ１のイナーシャを小さくすることができる。これにより、アーマチュア１８の回転バランスなど、ワイパモータ１としてのロスを少なくすることができるので、ワイパモータ１の制御応答性や、払拭制御の精度を向上させることができる。さらに、アーマチュアシャフト１４の回転を検出するマグネット及びマグネットの磁極を検出するセンサを設ける必要がないため、アーマチュアシャフト１４の軸長を短くでき、ワイパモータ１の小型化を図ることができる。
［００１８］
次に、本発明の特徴となるギヤハウジング２６の放熱構造を図２Ａ、図３Ａ、図６および図７に基づき説明する。
［００１９］
ヨーク１３は、プレス加工によって板材から有底状の円筒形状に一体成形されており、ヨーク１３には、その内周面上に複数のマグネット１１が固定されているマグネット固定部１３ａと、マグネット固定部１３ａに一体に連結し、一対の湾曲部１３ｂと一対の平面部１３ｃとが交互に連結され、軸方向から見た端面の形状は小判形状になっているヨーク連結部１３ｄとが形成されている。そして、ヨーク１３の端面には、フランジ状の固定部１３ｅが形成されており、後述するギヤハウジング２６がフランジ状の固定部１３ｅに固定されている。ヨーク連結部１３ｄは、マグネット固定部１３ａからヨーク端面に向かうに従って、円弧径が漸次広がるように形成されている。マグネット固定部１３ａの内周面上には、４個のマグネット１１が接着剤などにより固定されており、異なる磁極であるＮ極とＳ極とが交互に２個ずつ、つまり同極が対向するように配置されている。
［００２０］
アーマチュアシャフト１４は、その一端がヨーク１３の軸受部１２に回転自在に支承されており、４個のマグネット１１の内側に配置されている。そして、アーマチュアシャフト１４の他端には、転造加工によって螺旋状に形

【００１２】
ーミナル２９ｇ、雌形ブラシターミナル２３、ピグテール２０ａ、ブラシ２０，２０を通って、モータ部１０に電流が供給される。
［００４２］
図８に示されるように、制御基板２９ｃは、ギヤハウジングカバー２９の底部２９ｈに複数本のネジによって取り付けられ、ギヤハウジング２６の減速機構収容部２６ｆの内部に収容されている。
［００４３］
ギヤハウジングカバーの底部２９ｈに対向する制御基板２９ｃの面上には、単一の絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄが設けられている。絶対位置検出用のホールＩＣ２９ｄは、ウォームホイール部２５ａの出力軸の基端に設けられたセンサマグネット２５ｃに対向して配置され、ワイパモータ１の出力軸２４の回転状態を検出する。
［００４４］
そして、制御基板２９ｃは、ワイパモータ１の出力軸２４の回転状態に基づき、モータ部１０のアーマチュア１８の回転を制御する。
［００４５］
制御基板２９ｃには、ＦＥＴ２９ｅが複数設けられ、ＦＥＴ２９ｅのオンオフ動作により、モータ部１０に供給される電流が制御され、モータ部１０のアーマチュア１８の正方向および逆方向の回転が制御される。さらに、制御基板２９ｃ上には、図示しない温度検出部が配置され、制御基板２９ｃの温度が検出される。
［００４６］
ワイパモータ１に負荷が加わり、温度検出部により、制御基板２９ｃの温度が、予め定められた温度以上になったと検出された場合には、温度検出部からの予め定められた温度以上になった旨の信号に基づき、制御基板２９ｃは、アーマチュア１８の回転数を低くし、さらには、アーマチュア１８の回転を停止させて、温度検出部により、ワイパモータ１の制御基板２９ｃの保護が図られる。
［００４７］
また、減速機構収容部２６ｆのＦＥＴ２９ｅに近接した面上には、ＦＥＴ放熱部２６ｍが形成されている。ＦＥＴ放熱部２６ｍは、減速機構収容部２６ｆの底面から開口方向に向けて突出し、ＦＥＴ２９ｅが固定された制御基板２９ｃの裏面に近接して形成される。ＦＥＴ放熱部２６ｍには、ゲル状であって、熱伝導性の高い材料によって形成されたＦＥＴ放熱部材３０が制御

【００１４】
［００５１］
なお、本発明は、４つのマグネットを用いた４極のワイパモータの実施例で説明したが、円筒形状のマグネット（リングマグネット）を４極に着磁してもよい。
［００５２］
また、本発明は、ヨークと、ヨークに結合されたギヤハウジングにアーマチュアや減速機構部などのワイパ構成部品が収容されたワイパモータの実施例を開示したが、アーマチュアや減速機構部などのワイパ構成部品を収容する収容ケースを鉄板であらかじめ一体成形しておき、一対の収容ケースのうち、一方の収容ケースにワイパ構成部品を組み込んだ後、他方の収容ケースを一方の収容ケースに重ね合わせてもよい。
産業上の利用可能性
［００５３］
ワイパモータは、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、ワイパアームを揺動駆動してウィンドシールドに付着した雨水等を払拭するために用いられる。

Claims

ヨークと、
前記ヨークの内周面上に配置されて異なる磁極が交互に配置された少なくとも４極からなるマグネットと、
一端が前記ヨークの底部に回転自在に支承されたアーマチュアシャフトと、前記アーマチュアシャフトに固定されたコンミテータと、前記アーマチュアシャフトに固定され、巻き線が巻装されるコアとを有し、前記マグネットの内側に回転自在に配置されるアーマチュアと、
前記コンミテータに摺接し、前記アーマチュアの回転方向に９０度離れて配置された２本のブラシと、
前記アーマチュアシャフトに形成されたウォームと噛合して前記アーマチュアの回転を伝達する出力軸を有する減速機構部と、
前記ヨークに結合され、前記減速機構部が収容される減速機構収容部を有するとともに、有底開口形状に形成されたギヤハウジングと、
前記ギヤハウジングの開口を覆うギヤハウジングカバーと、
前記出力軸に取付けられたマグネットと、
前記マグネットに対向して配置された絶対位置検出用センサと、
前記絶対位置検出用センサが取り付けられて前記ギヤハウジングと前記ギヤハウジングカバーとの間に配置され、前記アーマチュアの回転を制御する制御基板と、
を有することを特徴とするワイパモータ。
請求項１に記載されたワイパモータにおいて、前記出力軸には、揺動部材が直接固定される固定部が形成されていることを特徴とするワイパモータ。
ケースと、
前記ケースの内側に配置され、異なる磁極が交互に配置された少なくとも４極からなるマグネットと、
一端が前記ケースに回転自在に支承されたアーマチュアシャフトと、前記アーマチュアシャフトに固定されたコンミテータと、前記アーマチュアシャフトに固定され、巻き線が巻装されるコアとを有し、前記マグネットの内側に回転自在に配置されるアーマチュアと、
前記コンミテータに摺接し、前記アーマチュアの回転方向に９０度離れて配置された２本のブラシと、
前記ケースに収容され、前記アーマチュアシャフトに形成されたウォームと噛合して前記アーマチュアの回転を伝達する出力軸を有する減速機構部と、
前記出力軸に取付けられたマグネットと、
前記マグネットに対向して配置された絶対位置検出用センサと、
前記絶対位置検出用センサが取り付けられて前記ケースに収容されるとともに、前記アーマチュアの回転を制御する制御基板と、
を有することを特徴とするワイパモータ。
請求項３に記載されたワイパモータにおいて、前記出力軸には、揺動部材が直接固定される固定部が形成されていることを特徴とするワイパモータ。