KR20120080528A

KR20120080528A - 모터 장치

Info

Publication number: KR20120080528A
Application number: KR1020110143458A
Authority: KR
Inventors: 토시유키 아마가사
Original assignee: 가부시키가이샤 미쯔바
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2012-07-17
Also published as: CN102594028B; BR102012000232A2; EP2475079A2; EP2475079A3; US8659251B2; EP3480925B1; EP3480925A1; US20120176073A1; EP2475079B1; RU2566591C2; BR102012000232B1; JP2012147519A; CN102594028A; RU2011153171A

Abstract

마모 분말이나 그리스 등의 부착물로부터 제어 기판을 보호하고, 회전축을 장기간에 걸쳐서 높은 정밀도로 제어할 수 있는 모터 장치를 제공한다.
회전축(22)의 한쪽 말단에 감속기구(DS1)를 형성하는 제1 감속 기어(35)를 설치하고 회전축(22)의 다른 쪽 말단에 센서 마그넷을 고정시키며, 회전축(22)의 축 방향으로부터 회전축(22)의 다른 쪽 말단과 대향하는 제어 기판(42)을 설치하며, 제어 기판(42)의 센서 마그넷(24)과의 대향 부위에 회전축(22)의 회전 상태를 검출하는 MR 센서(42b)를 설치하며, 제어 기판(42)으로부터의 구동 전류의 공급에 의해 회전축(22)을 회전시키는 전자력을 발생하는 코일(27)의 코일 말단부(27a)를 제어 기판(42)에 전기적으로 접속시킨다. 이로써, 회전축(22)의 한쪽 말단과 다른 쪽 말단에 감속기구(DS1)와 제어 기판(42)을 각각 설치하여 멀리 떨어지게 할 수 있으며, 마모 분말이나 그리스 등의 부착물을 제어 기판(42)에 도달하기 어렵게 할 수 있다.

Description

모터 장치{Wiper Motor}

본 발명은 회전축을 갖는 모터부와 회전축의 회전을 감속시켜 출력하는 감속 기구를 갖는 기어부를 구비한 모터 장치에 관한 것이다.

종래, 차량에 탑재되는 와이퍼 장치 등의 구동원(驅動源)으로서 감속기구를 갖는 모터 장치(이하, 감속기구 부착 모터라고 한다)를 이용하고 있다. 감속기구 부착 모터는 차량에의 탑재성(搭載性)을 고려하여, 소형이면서 고출력의 구동원으로 되어 있다. 감속기구 부착 모터는 회전축을 갖는 모터부와 감속기구(웜 및 웜 호일 등)를 갖는 기어부를 구비하고, 회전축의 회전을 감속기구에 의해 감속시켜 고토크화하며, 회전력을 감속기구에 설치된 출력축으로부터 외부로 출력하도록 되어 있다.

와이퍼 장치의 구동원으로서 이용되는 감속기구 부착 모터로서는, 회전축의 회전 방향이나 회전수를 제어하는 제어 기판을 내장한 것이 있다. 이와 같이 제어 기판을 내장한 감속기구 부착 모터로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 감속기구 부착 모터가 공지되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 감속기구 부착 모터는 회전축을 갖는 모터부와 웜 및 웜 호일로 이루어진 감속기구를 갖는 감속부를 구비하고 있다. 감속부는 본체부와 커버를 갖는 기어 하우징을 구비하고, 기어 하우징의 내부에는 감속기구가 회전자재로 수용되어 있다. 또한, 기어 하우징의 내부에는 복수의 회로 소자(자기 센서 등)를 실장한 회로 기판(제어 기판)이 수용되며, 해당 회로 기판은 출력축의 축 방향에서 감속기구를 덮어서 가리도록 설치되어 있다.

그리고, 외부에 설치된 제어 회로는, 자기 센서 등으로부터의 검출 신호에 근거하여 회전축 등의 회전 상태를 인식하여 회전축의 회전 방향(정회전 또는 역회전)이나 회전 속도를 제어하도록 되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2010-093977호(도 3)

그렇지만, 위의 특허문헌 1에 기재된 감속기구 부착 모터에 의하면, 복수의 회로 소자를 실장한 회로 기판은 기어 하우징의 내부에 수용되며, 또한 감속기구를 덮어서 가리도록 감속기구에 근접하여 배치되어 있다. 따라서, 감속기구를 형성하는 웜 및 웜 호일의 맞물림 부분으로부터 발생하는 마모 분말이나 맞물림 부분에 도포된 그리스(grease) 등이 감속기구 부착 모터의 회전 구동에 수반하여 회로 기판에 쉽게 부착된다고 하는 문제가 있다.

마모 분말이나 그리스 등의 부착물이 회로 기판에 부착되면, 당해 부착물이 단열재로 되어 회로 기판의 방열성(放熱性)을 나쁘게 하며, 나아가서는 각 회로 소자의 오동작을 초래하거나 자기 센서 등의 검출 정도(精度)를 저하시키거나 한다. 그 때문에, 회전축을 고정밀도로 제어하는 것이 조기에 곤란해질 뿐더러 분해 유지보수를 빈번히 실시할 필요가 생긴다.

본 발명의 목적은 마모 분말이나 그리스 등의 부착물로부터 제어 기판을 보호하고, 회전축을 장기간에 걸쳐서 고정밀도로 제어할 수 있는 모터 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 모터 장치는, 회전축을 갖는 모터부와 당해 회전축의 회전을 감속시켜 출력하는 감속기구를 갖는 기어부를 구비한 모터 장치로서, 회전축의 한쪽 말단에 설치되어 감속기구를 형성하는 제1 감속 기어, 당해 제1 감속 기어와 서로 맞물려서 감속기구를 형성하며 회전 중심에 출력축을 갖는 제2 감속 기어, 회전축의 다른 쪽 말단에 고정되는 센서 마그넷, 회전축의 축 방향으로부터 회전축의 다른 쪽 말단과 대향하는 제어 기판, 당해 제어 기판의 센서 마그넷과의 대향 부위에 설치되어 회전축의 회전 상태를 검출하는 회전 센서, 및 한쪽 말단이 제어 기판에 전기적으로 접속되며 제어 기판으로부터의 구동 전류의 공급에 의해 회전축을 회전시키는 전자력(電磁力)을 발생하는 코일을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 모터 장치는, 회전축에 마그넷을 장착하고, 코일을 스테이터(stator)의 안쪽에 권선(捲線)하며, 마그넷과 코일이 비접촉의 상태하에서 회전축을 스테이터의 안쪽에 회전 자재로 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 모터 장치는, 제어 기판을, 외부 코넥터가 접속되는 코넥터 접속부를 갖는 기판 케이스에 수용하고, 해당 기판 케이스를, 모터부를 형성하는 모터 케이스의 말단부에 장착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 모터 장치는, 회전 센서를, 센서 마그넷의 회전에 따르는 자계(磁界)의 변화에 의해 저항값이 변화하는 MR 센서로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 모터 장치에 의하면, 회전축의 한쪽 말단에 감속기구를 형성하는 제1 감속 기어를 설치하고, 회전축의 다른 쪽 말단에 센서 마그넷을 고정시키고, 회전축의 축 방향으로부터 회전축의 다른 쪽 말단과 대향하는 제어 기판을 설치하고, 제어 기판의 센서 마그넷과의 대향 부위에 회전축의 회전 상태를 검출하는 회전 센서를 설치하고, 제어 기판으로부터의 구동 전류의 공급에 의해 회전축을 회전시키는 전자력을 발생하는 코일의 한쪽 말단을 제어 기판에 전기적으로 접속시킨다. 이로써, 회전축의 한쪽 말단과 다른 쪽 말단에 감속기구와 제어 기판을 각각 배치하여 멀리 떨어지게 할 수 있고, 마모 분말이나 그리스 등의 부착물을 제어 기판에 도달하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 제어 기판의 방열성이 저하되는 것을 억제하여 각각의 회로 소자의 오동작이나 자기 센서 등의 검출 정도(精度)의 저하를 억제하고, 종전에 비하여 분해 유지보수를 줄이면서, 장기간에 걸쳐서 회전축을 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.

본 발명의 모터 장치에 의하면, 회전축에 마그넷을 장착하고, 코일을 스테이터의 안쪽에 권선하며, 마그넷과 코일이 비접촉의 상태하에서 회전축을 스테이터의 안쪽에 회전 자재로 설치하므로, 모터 장치를 브러쉬리스 모터(brushless motor)로 형성할 수 있다. 따라서, 브러쉬 마모 분말의 발생이 없으므로, 제어 기판에 부착물이 부착되는 것을 보다 억제할 수 있다.

본 발명의 모터 장치에 의하면, 제어 기판을, 외부 코넥터가 접속되는 코넥터 접속부를 갖는 기판 케이스에 수용하고, 당해 기판 케이스를, 모터부를 형성하는 모터 케이스의 말단부에 장착하므로, 기판 케이스에 제어 기판을 미리 수용시켜 둘 수 있다. 따라서, 사양(仕樣)이 상이한 여러 가지 제어 기판을 공통의 기판 케이스에 수용해 두고, 그 중에서 필요한 사양에 따라 임의로 선정함으로써, 사양이 상이한 모터 장치를 용이하게 구축할 수 있다.

본 발명의 모터 장치에 의하면, 회전 센서를, 센서 마그넷의 회전에 따르는 자계의 변화에 의해 저항값이 변화하는 MR 센서로 했으므로, 스위칭 부품 등의 가동 부분을 없앨 수 있다. 따라서, 모터 장치의 신뢰성을 향상시키면서, 보다 장기간에 걸쳐서 회전축을 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 관한 모터 장치를 구비한 와이퍼 장치를 설명하는 설명도이다.
도 2는 도 1의 모터 장치를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 모터 장치의 회전축 및 출력축의 횡방향을 따르는 단면도이다.
도 4는 도 3의 모터부의 내부 구조를 설명하는 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 모터 케이스를 저부 쪽에서 본 사시도이다.
도 6은 도 3의 기판 케이스를 개구부 쪽에서 본 사시도이다.
도 7은 제2 실시형태에 관한 모터 장치의 도 3에 대응하는 단면도이다.

이하에서 본 발명의 제1 실시형태에 관한 모터 장치에 대하여 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 모터 장치를 구비한 와이퍼 장치를 설명하는 설명도를, 도 2는 도 1의 모터 장치를 확대하여 나타내는 사시도를, 도 3은 도 2의 모터 장치의 회전축 및 출력축의 횡방향을 따르는 단면도를, 도 4는 도 3의 모터부의 내부 구조를 설명하는 분해 사시도를, 도 5는 도 3의 모터 케이스를 저부 쪽에서 본 사시도를, 도 6은 도 3의 기판 케이스를 개구부 쪽에서 본 사시도를, 도 7은 제2 실시형태에 관한 모터 장치의 도 3에 대응하는 단면도를 각각 나타내고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 자동차 등의 차량(10)의 전방 쪽에는 윈드쉴드(windshield)로서의 프런트 글라스(front glass; 11)가 설치되며, 차량(10)에 있어서의 프런트 글라스(11)의 전단 부분에는, 프런트 글라스(11)에 부착된 빗물이나 먼지 등을 불식(拂拭)하는 와이퍼 장치(12)가 탑재되어 있다. 와이퍼 장치(12)는 운전석 쪽과 조수석 쪽에서 쌍으로 된 와이퍼 부재(13)을 구비하며, 추가로 하나의 와이퍼 모터(모터 장치; 14)를 구비하고 있다. 와이퍼 모터(14)는 링크 기구(15)를 개재하여 각각의 와이퍼 부재(13)의 기단(基端) 쪽에 연결되며, 각각의 와이퍼 부재(13)의 선단(先端) 쪽에 설치된 각각의 와이퍼 브레이드(13a)를 프런트 글래스(11)에서 요동 구동하도록 되어 있다.

와이퍼 모터(14)는, 소정의 제어 논리(control logic)에 근거하여 정회전과 역회전을 교대로 실시하는 정역회전식 와이퍼 모터(리버싱 와이퍼 모터)로 되어 있다. 따라서, 와이퍼 모터(14)가 도면의 화살표 R에 나타낸 바와 같이 정역회전을 반복함으로써, 링크 기구(15)가 도면의 화살표 S 방향으로 요동하며, 각각의 와이퍼 블레이드(13a)는, 도 l에 도시한 각각의 불식 범위(11a)를 왕복 불식동작한다. 이로써, 프런트 글라스(11)에 부착된 빗물이나 먼지 등을 없앨 수 있다.

도 2 내지 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 와이퍼 모터(14)는 감속기구(DS1)를 구비한 감속기구 부착 모터이며, 모터부(20), 기어부(30) 및 콘트롤러부(40)을 구비하고 있다. 모터부(20)와 기어부(30)는 접속부재(50)를 개재하여 복수의 체결 나사(SC)에 의해 서로 연결되며, 기어부(30)와 콘트롤러부(40)는 연결기구(CS)에 의해 서로 연결되어 있다.

모니터부(20)는 강판을 프레스 가공 등을 실시함으로써 유저통상(有底筒狀)으로 형성된 모터 케이스(21)를 구비하고 있다. 모터 케이스(21)의 저부(21a)에는, 회전축(22)의 다른 쪽 말단(도 3에서 우측)이 관통하는 관통 구멍(21b)이 설치되며, 관통 구멍(21b)의 근방에서 모터 케이스(21) 안쪽에는 축수 유지부(21c)가 일체로 설치되어 있다. 축수 유지부(21c)는 회전축(22)을 부드럽게 회전시키기 위한 제1 라디알 축수(23)를 보유하고 있다.

모터 케이스(21)의 바깥 둘레 쪽에는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 모터 케이스(21)의 둘레 방향을 따라 복수의 계합 오목부(21d)가 설치되어 있다. 계합 오목부(21d)는 모터 케이스(21)의 둘레 방향을 따라 등간격(90°간격)으로 합계 4개(2개만이 도시되어 있다)가 설치되며, 모터 케이스(21)의 지름 방향 바깥쪽으로부터 지름 방향 안쪽을 향하여 움푹 패여 들어가 있다. 각각의 계합 오목부(21d)에는, 각각의 계합 오목부(21d)에 대응시켜 기판 케이스(41)에 일체로 설치된 각각의 계합 손톱부(41a)(도 6 참조)가 계합하도록 되어 있다. 여기서, 각각의 계합 오목부(21d)와 각각의 계합 손톱부(41a)는 연결기구(CS)를 구성하며, 각각의 계합 오목부(21d)에 각각의 계합 손톱부(41a)를 계합시킴으로써, 기판 케이스(41)를 모터 케이스(21)에 원 터치로 강고하게 고정시킬 수 있도록 하고 있다.

모터 케이스(21)의 개구측(도 3에서 좌측)에는, 지름 방향 바깥쪽으로 돌출한 환상 플렌지부(21e)가 일체로 설치되어 있다. 플렌지부(21e)는 접속부재(50)에 설치된 제1 플렌지부(50a)에 서로 접하도록 되어 있으며, 각각의 체결 나사(SC)를 소정의 조임 토크(tightening torque)로 단단히 죔으로써, 양자를 엇갈리지 않게 접속시킬 수 있도록 하고 있다.

회전축(22)의 한쪽 말단(도 3에서 좌측)에는, 이의 축 방향으로 뻗는 복수의 요철로 이루어진 세레이션부(serration portion; 22a)가 일체로 설치되어 있다. 세레이션부(22a)에는, 감속기구(DS1)를 형성하는 제1 감속 기어(35)가 고정되며, 제1 감속 기어(35)를 세레이션부(22a)에 고정시킴으로써 양자를 강고하게 고정시키며, 나아가 제1 감속 기어(35)의 공전(空轉)을 방지하고 있다.

회전축(22)의 한쪽 말단은 접속부재(50)에 설치된 제2 라디알 축수(52)에 의해 회전 자재로 지지되며, 제2 라디알 축수(52)를 넘어서 기어부(30) 쪽으로 돌출하고 있다.

회전축(22)의 다른 쪽 말단은 제1 라디알 축수(23)에 의해 회전 자재로 지지되며, 제1 라디알 축수(23)와 관통 구멍(21b)을 넘어서 콘트롤러부(40) 쪽으로 돌출하고 있다. 회전축(22)의 다른 쪽 말단의 단면(端面)에는 회전축(22)의 축 방향을 따라 움푹 패여 들어간 장착 오목부(22b)가 설치되어 있다. 장착 오목부(22b)에는 대략 원반 형상으로 형성된 센서 마그넷(24)이 고정되며, 센서 마그넷(24)은 이의 둘레 방향을 따라 N극, S극 .....처럼 교호로 복수의 극성을 갖도록 착자(着磁)되며, 회전축(22)과 함께 회전하도록 되어 있다.

회전축(22)의 축 방향을 따르는 대략 중앙 부분에서 이의 바깥 둘레 부분에는 대략 원통 형상으로 형성되어 회전축(22)의 축 방향으로 뻗도록 마그넷(25)이 고정되어 있다. 마그넷(25)은 이의 바깥 둘레 쪽에 설치된 코일(27)의 전자력(電磁力)에 의해 회전하며, 마그넷(25)에 있어서도 이의 둘레 방향을 따라 N극, S극 .....처럼 교호로 복수의 극성을 갖도록 착자되며, 회전축(22)과 함께 회전하도록 되어 있다.

모터 케이스(21)의 안쪽에는 대략 원통 형상으로 형성된 스테이터(26)가 압입에 의해 고정되어 있다. 스테이터(26)의 지름 방향 안쪽에는 당해 스테이터(26)의 중심 부분을 향하여 방사상으로 뻗은 복수의 티이스(도시하지 않음)가 일체로 설치되며, 각각의 티이스에는 각각 코일(27)이 집중 감기에 의해 권선되어 있다.

각각의 코일(27) 안쪽에는 소정 간격(에어 갭)을 개재하여 마그넷(25)이 설치되며, 이로써 마그넷(25)과 각각의 코일(27)이 비접촉 상태이고, 회전축(22)은 스테이터(26)의 안쪽에서 회전 자재로 되어 있다. 여기서, 회전축(22), 마그넷(25), 스테이터(26) 및 각각의 코일(27)은 브러쉬리스 모터를 형성하고 있다. 그리고, 각각의 코일(27)은 U상, V상, W상을 구비하고, 각각의 코일(27)의 한쪽 말단에 설치된 3개의 코일 말단부(27a)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 모터 케이스(21)의 저부(21a)를 관통하여, 기판 케이스(41) 속에 수용된 제어 기판(42)에 전기적으로 접속되어 있다.

U상, V상, W상의 각각의 코일(27)에는 제어 기판(42)으로부터 소정의 타이밍에서 구동 전류가 공급되며, 각각의 코일(27) 주위에는 전자력이 발생하도록 되어 있다. 전자력의 발생에 의해 마그넷(25)에는 회전력이 발생하고, 나아가서는 회전축(22)이 소정의 회전 토크, 회전수, 회전 방향으로 회전하도록 되어 있다. 또한, 각각의 코일(27)에 대한 구동 전류의 공급 방향을 한쪽(U상 → V상 → W상)으로부터 다른 쪽(W상 → V상 → U상)으로 바꿈으로써, 회전축(22)의 회전이 정회전(正回轉)으로부터 역회전(逆回轉)으로 전환된다.

기어부(30)는 용융된 알루미늄 재료를 주조 성형 등을 실시함으로써 유저통상으로 형성된 기어 케이스(31)를 구비하고 있다. 기어 케이스(31)의 개구측(도 3에서 우측)은 모터 케이스(21)의 개구측과 대향하고 있고, 기어 케이스(31)의 개구측에는 지름 방향 바깥 쪽으로 돌출한 플렌지부(31a)가 일체로 설치되어 있다. 플렌지부(31a)에는, 접속부재(50)에 설치된 제2 플렌지부(51a)에 서로 접하도록 되어 있으며, 각각의 체결 나사(SC)를 소정의 조임 토크로 단단히 죔으로써 양자를 엇갈리지 않게 접속시킬 수 있도록 하고 있다.

기어 케이스(31)의 저부(31b)에는 대략 원통 형상으로 형성된 지지통(31c)이 일체로 설치되어 있다. 지지통(31c)에는, 회전축(22)과 평행한 출력축(32)이 관통하여 설치되며, 지지통(31c)과 출력축(32) 사이에는 제3 라디알 축수(33)가 설치되어 있다. 제3 라디알 축수(33)는 출력축(32)의 회전을 부드럽게 하는 것이다.

출력축(32)의 직경 치수는 회전축(22)의 직경 치수보다 큰 직경 치수로 설정되며, 회전축(22)에 비하여 출력축(31) 쪽이 고강성으로 되어 있다. 이로써, 감속기구(DS1)에 의해 고토크화 된 출력을 안정적으로 외부로 출력할 수 있도록 하고 있다.

출력축(32)의 한쪽 끝(도 3에서 좌측)에는, 이의 축 방향으로 뻗는 복수의 요철로 이루어진 제1 세레이션부(32a)와 당해 제1 세레이션부(32a)에 근접하는 숫나사부(32b)가 일체로 설치되어 있다. 제1 세레이션부(32a)에는, 링크 기구(15)를 형성하는 출력 플레이트(15a; 도 1 참조)의 한쪽 말단이 감합하도록 되어 있다. 또한, 숫나사부(32b)에는, 출력 플레이트(15a)를 출력축(32)에 고정시키기 위한 고정 넛트(도시하지 않음)가 나사 결합되도록 되어 있다. 이로써, 출력 플레이트(15a)는 출력축(32)에 대하여 공전(公轉)하지 않도록 강고하게 고정된다.

출력축(32)의 한쪽 끝에는 스냅링(snapring; 34)이 장착되어 있으며, 스냅링(34)은 출력축(32)의 지지통(31c)에 대한 축 방향으로의 덜컹거림을 방지하며, 나아가서는 링크 기구(15)로부터의 이음(異音)의 발생이나 링크 기구(15)의 가동 부분, 즉 조인트 볼 부분 등(도시하지 않음)의 편마모(偏磨耗)를 억제할 수 있다.

출력축(32)의 다른 쪽 말단(도 3에서 우측)에는, 이의 축 방향으로 뻗은 복수의 요철로 이루어진 제2 세레이션부(32c)가 일체로 설치되어 있다. 제2 세레이션부(32c)에는, 제1 감속 기어(35)와 맞물려서 감속기구(DS1)를 형성하는 제2 감속 기어(36)가 고정되어 있다. 제2 감속 기어(36)의 회전 중심에 제2 세레이션부(32c)를 고정시킴으로써 양자를 강고하게 고정시키며, 나아가서는 제2 감속 기어(36)의 공전을 방지하고 있다. 또한, 출력축(32)의 다른 쪽 말단은 접속부재(50)에 설치된 제4 라디알 축수(53)에 의해 회전 자재로 지지되어 있다.

기어 케이스(31)의 내부에는, 회전축(22)의 회전을 감속시켜 출력축(32)으로부터 외부로 출력하는 감속기구(DS1)가 회전 자재로 수용되어 있다. 감속기구(DS1)는 회전축(22)의 세레이션부(22a)에 고정된 제1 감속 기어(35)와 출력축(32)의 제2 세레이션부(32c)에 고정된 제2 감속 기어(36)로 구성되어 있다. 제1 감속 기어(35)의 직경 치수는 제2 감속 기어(36)의 직경 치수보다도 작은 직경 치수로 설정되며, 이로써 소정의 감속비로 회전축(22)의 회전을 감속시켜 고토크화하며, 이러한 고토크화 된 출력이 출력축(32)으로부터 외부로 출력된다.

접속부재(50)는 용융된 알루미늄 재료를 주조성형 등을 실시함으로써 유저 통상으로 형성되어 있다. 접속부재(50)의 개구측(도 3의 우측)은 모터 케이스(21)의 개구측과 대향하며, 접속부재(50)의 저부(51)측(도 3에서 좌측)은 기어 케이스(31)의 개구측과 대향하고 있다. 결국, 접속부재(50)는 모터 케이스(21)와 기어 케이스(31) 사이에 배치되어 있다.

접속부재(50)의 개구측에는 모터 게이스(21)의 플렌지부(21e)에 서로 접하는 제1 플렌지부(50a)가 일체로 형성되며, 접속부재(50)의 저부(51) 쪽에는 기어 케이스(31)의 플렌지부(31a)에 서로 접하는 제2 플렌지부(51a)가 일체로 설치되어 있다. 이로써, 접속부재(50)는 각각의 체결 나사(SC)를 개재하여 모터 케이스(21)와 기어 케이스(31) 사이에 강고하게 고정되어 있다.

접속부재(50)의 저부(51)에는 기어 케이스(31) 쪽을 향하여 움푹 패여 들어간 제1 축수 고정 오목부(51b)와 모터 케이스(21) 쪽을 향하여 움푹 패여 들어간 제2 축수 고정 오목부(51c)가 일체로 설치되어 있다. 제1 축수 고정 오목부(51b)에는 회전축(22)의 한쪽 말단을 회전 자재로 지지하는 제2 라디알 축수(52)가 고정되며, 제2 축수 고정 오목부(51c)에는 출력축(32)의 다른쪽 말단을 회전 자재로 지지하는 제4 라디알 축수(53)가 고정되어 있다. 이로써, 감속기구(DS1)를 형성하는 제1 감속 기어(35)와 제2 감속 기어(36)와의 맞물림 상태를 최적으로 유지하면서, 회전축(22)과 출력축(32)을 매끄럽게 회전 가능하게 하고 있다.

콘트롤러부(40)는 플라스틱 등의 수지 재료를 사출성형 등을 실시함으로써 유저통상으로 형성되며, 모터 케이스(21)의 말단부에 장착되는 기판 케이스(41)를 구비하고 있다. 기판 케이스(41)의 개구측(도 3의 좌측)은 모터 케이스(21)의 저부(21a)와 대향하고 있으며, 기판 케이스(41)의 개구측에는, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 복수의 계합 손톱부(41a)가 설치되어 있다. 각각의 계합 손톱부(41a)의 선단 쪽은 모터 케이스(21) 쪽으로 뻗어 있으며, 각각의 계합 손톱부(41a)의 선단부는 모터 케이스(21)의 바깥 둘레 쪽에 설치된 각각의 계합 오목부(21d)에 계합되도록 되어 있다. 각각의 계합 손톱부(41a)는 각각의 계합 오목부(21d)에 대응하여 기판 케이스(41)의 둘레 방향을 따라 등간격(90° 간격)으로 합계 4개 설치되어 있다.

기판 케이스(41)의 내부에는, 예를 들면, 페놀 수지 등의 수지 재료에 의해 대략 원반 형상으로 형성된 제어 기판(42)이 수용되며, 당해 제어 기판(42)은 기판 케이스(41)의 저부(41b)에 장착되어 있다. 제어 기판(42)은 회전축(22)의 축 방향으로부터 당해 회전축(22)의 다른 쪽 말단과 대향하도록 설치되며, 제어 기판(42)에는 각각의 코일(27)의 한쪽 말단에 설치된 각각의 코일 말단부(27a)가 전기적으로 접속되어 있다.

제어 기판(42)에는 각각의 코일(27)에 구동 전류를 공급하기 위한 6개의 구동 회로(회로 소자; 42a)와 센서 마그넷(24)의 회전상태를 검출하는 회전 센서로서의 MR 센서(자기 센서; 42b)가 실장되어 있다. 각각의 구동 회로(42a)는 제어 기판(42)의 둘레 방향을 따라 나란히 설치되며, 차량 탑재 콘트롤러(도시하지 않음)의 제어에 의해 각각의 코일(27)에 U상 → V상 → W상의 순서 또는 W상 → V상 → U상의 순서로 구동 전류를 공급하도록 되어 있다.

MR 센서(42b)는 제어 기판(42)의 센서 마그넷(24)과의 대향 부위에 설치되어 있다. MR 센서(42b)는 센서 마그넷(24)의 회전에 따르는 자계의 변화에 따라 저항값이 변화하며, 이러한 저항값의 변화를 검출 신호로서 발생하도록 되어 있다. MR 센서(42b)는 저항값의 변화로부터 회전축(22)의 회전상태(회전 속도나 회전 위치 등)를 검출하고, 당해 검출 신호(저항값)를 차량 탑재 콘트롤러로 송출하도록 되어 있다.

제어 기판(42)에는 황동 등의 도전성이 우수한 금속 재료에 의해 판상으로 형성된 복수의 접속 단자(42c)(도면에서는 2개만 도시한다)가 설치되어 있다. 각각의 접속 단자(42c)의 한쪽 말단은 제어 기판(42)의 바깥 둘레에 전기적으로 접속되며, 각각의 접속 단자(42c)의 다른쪽 말단은 기판 케이스(41)를 관통하여 회전축(22)의 축 방향과 직교하는 방향으로 뻗어 있다.

기판 케이스(41)의 각각의 접속 단자(42c)에 대응하는 곳에는 중공(中空)의 코넥터 접속부(41c)가 일체로 설치되며, 코넥터 접속부(41c)의 내부에는 각각의 접속 단자(42c)의 다른 쪽 말단이 노출되어 있다. 코넥터 접속부(41c)에는, 도 2의 실선 M으로 나타낸 바와 같이, 차량(10) 쪽에 설치된 외부 코넥터(OC)가 끼워지도록 되어 있으며, 이로써 제어 기판(42)과 차량 탑재 콘트롤러를 전기적으로 접속시킬 수 있다.

이어서, 이상과 같이 형성한 와이퍼 모터(14)의 동작에 대하여 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.

차량 실내에 설치된 와이퍼 스위치(도시하지 않음)를 온(on) 조작하면, 차량 탑재 콘트롤러로부터 제어 기판(42)의 각각의 구동 회로(42a)를 개재하여 각각의 코일(27)로 구동 전류가 공급된다. 그러면, 각각의 코일(27)에는 전자력이 발생하며, 이로써 마그넷(25)(회전축 22)이 스테이터(26)(각각의 코일 27)에 대하여 상대 회전한다. 그리고 회전축(22)의 회전이 감속기구(DS1)(제1 감속 기어 35 및 제2 감속 기어 36)에 의해 감속되어 고토크화 된다. 이러한 고토크화 된 회전력은 출력축(32)을 개재하여 링크 기구(15)로 전달되어 각각의 와이퍼 부재(13)가 요동 운동한다. 각각의 와이퍼 부재(13)의 반전 위치나 정지 위치의 검출(위치 검출)은 MR 센서(42b)의 검출 신호의 저항값의 변화를 카운트함으로써 수행된다.

여기서, 제1 감속 기어(35)와 제2 감속 기어(36)와의 맞물린 부분에는 양자의 회전을 매끄럽게 하기 위해 소정량의 그리스가 도포되어 있다. 또한, 제1 감속 기어(35)와 제2 감속 기어(36)는 와이퍼 모터(14)의 장기간 사용에 의해 마모되어 마모 분말을 발생한다. 이로써, 와이퍼 모터(14)가 작동함에 따라, 기어 케이스(31)의 내부에는 마모 분말이나 그리스 등이 비산하는데, 본 실시형태에서는 감속기구(DS1)와 제어 기판(42) 사이에 접속부재(50)의 저부(51)와 모터 케이스(21)의 저부(21a)가 배치되어 있다. 따라서, 각각의 저부(51, 21a)가 장벽(격벽)으로 되어 마모 분말이나 그리스 등이 제어 기판(42)에 도달하는 것을 억제하여 제어 기판(42)을 깨끗한 상태로 유지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 실시형태에 관한 와이퍼 모터(14)에 의하면, 회전축(22)의 한쪽 말단에 감속기구(DS1)를 형성하는 제1 감속 기어(35)를 설치하고, 회전축(22)의 다른 쪽 말단에 센서 마그넷(24)을 고정시키며, 회전축(22)의 축 방향으로부터 회전축(22)의 다른 쪽 말단과 대향하는 제어 기판(42)을 설치하고, 제어 기판(42)의 센서 마그넷(24)과의 대향 부위에 회전축(22)의 회전 상태를 검출하는 MR 센서(42b)를 설치하며, 제어 기판(42)으로부터의 구동 전류의 공급에 의해 회전축(22)을 회전시키는 전자력을 발생하는 코일(27)의 코일 말단부(27a)를 제어 기판(42)에 전기적으로 접속시킨다.

이로써, 회전축(22)의 한쪽 말단과 다른 쪽 말단에 감속기구(DS1)와 제어 기판(42)을 각각 배치하여 멀리 떨어지게 할 수 있으며, 마모 분말이나 그리스 등의 부착물을 제어 기판(42)에 도달하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 제어 기판(42)의 방열성이 저하하는 것을 억제하여 각각의 구동 회로(42a)의 오동작이나 MR 센서(42b)의 검출 정도(精度)의 저하를 억제하며, 종전에 비하여 분해 유지보수를 적게 하면서, 장기간에 걸쳐서 회전축(22)을 고정도(高精度)로 제어하는 것이 가능해진다.

또한, 제1 실시형태에 관한 와이퍼 모터(14)에 의하면, 회전축(22)에 마그넷(25)을 장착하고 코일(27)을 스테이터(26)의 안쪽에 권선하며 마그넷(25)과 코일(27)이 비접촉의 상태하에서 회전축(22)을 스테이터(26)의 안쪽에 회전 자재로 설치하므로, 와이퍼 모터(14)를 브러쉬리스 모터로 형성할 수 있다. 따라서, 브러쉬 마모 분말의 발생이 없으므로, 제어 기판(42)에 부착물이 부착하는 것을 보다 제어할 수 있다.

또한, 제1 실시형태에 관한 와이퍼 모터(14)에 의하면, 제어 기판(42)을 외부 코넥터(OC)가 접속되는 코넥터 접속부(41c)를 갖는 기판 케이스(41)에 수용하며, 당해 기판 케이스(41)를 모터부(20)를 형성하는 모터 케이스(21)의 말단부에 장착하므로, 기판 케이스(41)에 제어 기판(42)을 미리 수용시켜둘 수 있다. 따라서, 사양이 상이한 여러 가지 제어 기판(42)을 공통의 기판 케이스(41)에 수용해 두고, 그 중에서 필요한 사양에 따라 임의로 선정함으로써, 사양이 상이한 와이퍼 모터(14)를 용이하게 구축할 수 있다.

또한, 제1 실시형태에 관한 와이퍼 모터(14)에 의하면, 회전 센서로서 센서 마그넷(24)의 회전에 따르는 자계의 변화에 의해 저항값이 변화하는 MR 센서(42b)로 하므로, 스위칭 부품 등의 가동 부분을 없앨 수 있다. 따라서, 와이퍼 모터(14)의 신뢰성을 향상시키면서, 보다 장기간에 걸쳐서 회전축(22)을 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다.

이어서, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 모터 장치에 대하여 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 또한, 위에서 설명한 제1 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 이의 상세한 설명을 생략한다.

도 7은 제2 실시형태에 관한 모터 장치의 도 3에 대응하는 단면도를 나타내고 있다.

도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 실시형태에 관한 와이퍼 모터(모터 장치)(60)는 제1 실시형태에 관한 와이퍼 모터(14)(도 3 참조)에 비하여 감속기구(DS1)의 구조를 변경하고, 회전축(22)의 형상을 변경하고, 기어 케이스(31)의 형상을 변경하고, 접속부재(50)를 생략한 점이 상이하다.

와이퍼 모터(60)는 모터부(70)와 기어부(80)를 구비하고 있으며, 이들은 복수의 체결 나사(SC)에 의해 서로 연결되어 있다.

모터부(70)는 제1 실시형태의 회전축(22)(도 3 참조)에 비하여 장척(長尺)의 회전축(71)을 구비하고 있다. 회전축(71)의 한쪽 말단은 기어부(80)를 형성하는 기어 케이스(81)의 내부까지 뻗어 있으며, 회전축(71)의 한쪽 말단에는 감속기구(DS2)를 형성하는 웜(제1 감속 기어; 72)이 일체로 형성되어 있다. 웜(72)은 회전축(71)의 회전에 따라 기어 케이스(81)의 내부에서 회전하도록 되어 있다.

기어부(80)는 대략 배스터브(bathtub)상으로 형성된 기어 케이스(81)를 구비하고 있다. 기어 케이스(81)의 내부에는 웜(72)과 맞물려서 감속기구(DS2)를 형성하는 웜 호일(제2 감속기구; 82)이 회전 자재로 수용되며, 웜 호일(82)의 회전 중심에는 출력축(83)의 기단(基端) 쪽이 고정되어 있다.

출력축(83)의 선단 쪽은 기어 케이스(81)의 저부(81a)에 일체로 설치된 보스부(도시하지 않음)를 개재하여 외부로 뻗어 있으며, 출력축(83)이 선단 쪽에는 도 1에 도시한 출력 플레이트(15a)의 한쪽 끝이 고정되도록 되어 있다. 이로써, 회전축(71)의 회전은 웜(72) 및 웜 호일(82)에 의해 감속되며, 출력축(83)으로부터 외부로 출력된다.

기어 케이스(81)의 모터 케이스(21) 쪽에는 회전축(71)이 관통하는 벽부(84)가 일체로 설치되며, 당해 벽부(84)에는 회전축(71)의 대략 중앙 부분을 회전 자재로 지지하는 제2 라디알 축수(85)가 설치되어 있다. 또한, 기어 케이스(81)의 모터 케이스(21) 쪽과는 반대편에는 회전축(71)의 한쪽 말단을 회전 자재로 지지하는 제3 라디알 축수(86)가 설치되어 있다.

이와 같이, 회전축(71)은, 이의 양쪽 말단과 대략 중앙 부분이 제1 라디알 촉수(23), 제2 라디알 축수(85) 및 제3 라디알 축수(86)에 의해 회전 자재로 지지되어 있기 때문에, 와이퍼 모터(60)의 회전 구동시에 흔들리지 않고, 안정하게 회전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 회전축(71)(웜 72)에는 웜 호일(82)로부터의 반력(反力)(도면의 화살표)이 작용하는데, 기어 케이스(81)에 설치된 조정 나사(87)에 의해 이의 축 방향으로의 흔들림을 제어하고 있다. 이로써, 와이퍼 모터(60)로부터의 이음의 발생 등을 방지하고 있다.

와이퍼 모터(60)에 있어서는, 감속기구(DS2)와 제어 기판(42)과의 사이에 기어 케이스(81)의 벽부(84)와 모터 케이스(21)의 저부(21a)가 배치되어 있으며, 벽부(84)와 저부(21a)가 장벽(격벽)으로 되어 있다. 이로써, 마모 분말이나 그리스 등이 제어 기판(42)에 도달하는 것을 억제하여 제어 기판(42)을 깨끗한 상태로 유지할 수 있다.

이상과 같이 형성한 제2 실시형태에 관한 와이퍼 모터(60)에 있어서도 위에서 설명한 제1 실시형태와 동일한 작용효과를 나타낼 수 있다. 이에 더하여, 제2 실시형태에 관한 와이퍼 모터(60)에 의하면, 종전과 같은 웜(72) 및 웜 호일(82)로 이루어진 감속기구(DS2)를 구비한 것에 있어서, 기어 케이스(81)의 내부에 제어 기판을 구비하지 않으므로, 기어 케이스(81)의 출력축(83)의 축 방향을 따르는 두께 치수를 얇게 할 수 있다. 따라서, 와이퍼 모터(60)를 콤팩트화 하여 차량 탑재성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 위에서 설명한 각각의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 이의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 말할 나위도 없다. 예를 들면, 위의 각각의 실시형태에 있어서는, 회전축(22)(회전축 71)에 마그넷(25)을 설치하고, 스테이터(26)의 안쪽에 코일(27)을 설치하며, 구동원을 브러쉬리스 모터로 한 것을 나타내었는데, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 회전축에 정류자(commutator)와 코일을 설치하고 모터 케이스 쪽에 마그넷과 브러쉬를 설치한 브러쉬 부착 모터에 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 위의 각각의 실시형태에 있어서는, 각각의 코일(27)의 한쪽 말단의 각각의 코일 말단부(27a)를 제어 기판(42)에 직접 전기적으로 접속시킨 것을 나타내는데, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 각각의 코일 말단부(27a)와 제어 기판(42)을 서로 코넥터를 개재하여 전기적으로 접속시킬 수 있다. 이러한 경우, 모터 케이스(21)에 기판 케이스(41)를 장착할 때, 각각의 코일 말단부(27a)와 제어 기판(42)을 원 터치로 전기적으로 접속 가능하게 되어 조립공정의 간소화를 도모할 수 있다.

또한, 위의 각 실시형태에 있어서는, 모터 장치로서의 와이퍼 모터(14, 60)를, 차량(10)의 프런트 글라스(11)를 불식하는 와이퍼 장치의 구동원으로 한 것을 나타내는데, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 자동차 등의 차량의 리어 와이퍼 장치나 철도 차량이나 항공기 등의 와이퍼 장치의 구동원으로서도 이용할 수 있다.

10: 차량 11: 프런트 글라스 11a: 불식 범위 12: 와이퍼 장치
13: 와이퍼 부재 13a: 와이퍼 블레이드 14: 와이퍼 모터(모터 장치)
15: 링크 기구 15a: 출력 플레이트 20: 모터부 21: 모터 케이스
21a: 저부 21b: 관통 구멍 21c: 축수 유지부 21d: 계합 오목부
21e: 플렌지부 22: 회전축 22a: 세레이션부 22b: 장착 오목부
23: 제1 라디알 축수 24: 센서 마그넷 25: 마그넷 26: 스테이터
27: 코일 27a: 코일 말단부 30: 기어부 31: 기어 케이스 31a: 플렌지부
31b: 저부 31c: 지지통 32: 출력축 32a: 제1 세레이션부 32b: 숫나사부
32c: 제2 세레이션부 33: 제3 라디알 축수 34: 스냅링 35: 제1 감속 기어
36: 제2 감속 기어 40: 콘트롤러부 41: 기판 케이스 41a: 계합 손톱부
41b: 저부 41c: 코넥터 접속부 42: 제어 기판 42a: 구동 회로
42b: MR 센서(회전 센서) 42c: 접속 단자 50: 접속부재 50a: 제1 플렌지부
51: 저부 51a: 제2 플렌지부 51b: 제1 축수 고정 오목부
51c: 제2 축수 고정 오목부 52: 제2 라디알 축수 53: 제4 라디알 축수
60: 와이퍼 모터(모터 장치) 70: 모터부 71: 회전축 72: 웜(제1 감속 기어)
80: 기어부 81: 기어 케이스 81a: 저부 82: 웜 호일(제2 감속 기어)
83: 출력부 84: 벽부 85: 제2 라디알 축수 86: 제3 라디알 축수
87: 조정 나사 DS1 및 DS2: 감속기구 CS: 연결기구 SC: 체결 나사
OC: 외부 코넥터

Claims

회전축을 갖는 모터부와 회전축의 회전을 감속시켜 출력하는 감속기구를 갖는 기어부를 구비한 모터 장치로서,
회전축의 한쪽 말단에 설치되며 감속기구를 형성하는 제1 감속 기어,
제1 감속 기어와 서로 맞물려서 감속기구를 형성하며 회전 중심에 출력축을 갖는 제2 감속 기어,
회전축의 다른 쪽 말단에 고정되는 센서 마그넷,
회전축의 축 방향으로부터 회전축의 다른 쪽 말단과 대향하는 제어 기판,
제어 기판의 센서 마그넷과의 대향 부위에 설치되어 회전축의 회전 상태를 검출하는 회전 센서 및
한쪽 말단이 제어 기판에 전기적으로 접속되며 제어 기판으로부터의 구동 전류의 공급에 의해 회전축을 회전시키는 전자력(電磁力)을 발생하는 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
청구항 1항에 있어서, 회전축에 마그넷을 장착하고, 코일을 스테이터의 안쪽에 권선(捲線)하며, 마그넷과 코일이 비접촉의 상태하에서 회전축을 스테이터의 안쪽에 회전 자재로 설치하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
청구항 1항 또는 2항에 있어서, 제어 기판을, 외부 코넥터가 접속되는 코넥터 접속부를 갖는 기판 케이스에 수용하고, 당해 기판 케이스를, 모터부를 형성하는 모터 케이스의 말단부에 장착하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
청구항 1항 내지 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 회전 센서를, 센서 마그넷의 회전에 따르는 자계(磁界)의 변화에 의해 저항값이 변화하는 MR 센서로 한 것을 특징으로 하는 모터 장치.