WO2004042898A1 - モータユニット - Google Patents

Abstract

制御回路部のスペースを縮小し、モータユニットを小型化する。モータと駆動制御部４を一体化したモータユニットにおいて、駆動制御部４を、２つの回路部品収容部３３，３４を立体的に配置した積層構造とし、両収容部３３，３４の間にバスバー３７を配設する。回路部品収容部３３には、回転センサ４０や位置センサ４１等の信号系回路部品を実装したプリント基板３８を配置する。回路部品収容部３４にはＦＥＴ４４やリレー４５等のパワー系回路部品を配置する。パワー系回路部品はバスバー３７に直接実装され、バスバー３７を挟んでプリント基板３８と略平行に配置される。回路部品収容部３４は回路部品収容部３３に対してユニット外面側に配置され、その外側にはヒートシンク３２が取り付けられる。

Description

モータュニッ卜 技術分野

本発明は、 モータと減速機構や制御回路を一体化させたモータュニットに関し 特に、 ワイパゃスライドドア等の駆動源として使用される自動車用のモータュニ 明

ットに関する。 背景技術 書

従来より、 自動車のフロントガラス払拭用のワイパ装置では、 モータを駆動源 とし、 リンクによってワイパアームを作動させる方式が広く用いられている。 一 方、 近年では、 ワイパシステムの高機能化に伴い、 このようなリンク駆動方式に 代えて、 モータを電気的に制御してワイパ動作をコントロールする方式も多く見 受けられる。 このモータ制御駆動方式では、 製品モジュール化等の観点から、 制 御回路をモータと一体化させた構成が採られている。 例えば、 特表 2002- 511038 号公報のように、 モータは減速機構をも含めたひとつのュニットとして実車に搭 載されている。

ところが、 このようなモータユニットにおいては、 制御回路部をハウジング内 に平面的に配置し、 この制御回路部に回路部品を平面的に載置するため、 回路部 品の実装面積が広くなるという問題があった。 また、 制御回路部では、 パワー M0SFETゃリレー等のパワー系素子も全てプリント基板上に配置される。 このため 基板上では電流量に合わせて銅箔パターン幅を広く取る必要があり、 その分、 基 板面積が拡大する。 パワー系素子は、 その放熱性を考盧すると基板面積は広い方 が望ましく、 この点からも基板面積は拡大傾向にある。 従って、 これらの要因に より制御回路部が大きくなりがちであり、 ュニットが大型化するという問題があ つた。 ユニットが大型化すると、 車体側にそれに合わせた取付スペースを確保し なければならず、 その改善が求められていた。 本発明の目的は、 モータュニットにおける制御回路部の占めるスペースを縮小 し、 ユニットの小型化を図ることにある。 発明の開示

本発明のモータユニットは、 モータと、 前記モータを駆動するための制御回路 を備えた駆動制御部とを一体的に設けたモータュニットであって、 前記駆動制御 部は、 第 1の回路部品収容部と、 前記第 1の回路部品収容部に対し立体的に配置 された第 2の回路部品収容部と、 前記第 1の回路部品収容部と前記第 2の回路部 品収容部との間に配設された連絡線とを有することを特徴とする。

本発明にあっては、 駆動制御部を第 1及び第 2の回路部品収容部を備えた立体 的な構造としたことにより、 回路部品を立体的に配置することができ、 平面的な 広がりを抑えて小さなスペース内にモータ駆動制御用の回路部品を収容すること が可能となる。 このため、 従来のモータユニットに比してユニットを小型化する ことができ、 車体側の取付スペースも削減することができる。 また、 両収容部の 回路部品から発生するノイズを連絡線が吸収するため、 応答性等の精度の良い モータを得ることができる。

前記モータュニッ トにおいて、 前記第 1の回路部品収容部にプリント基板を配 置し、 前記第 2の回路部品収容部に前記プリント基板と前記連絡線を介して電気 的に接続された回路部品が配置するようにしても良い。 また、 前記モータュニッ トにおいて、 前記プリント基板と前記第 2の回路部品収容部に配置された回路部 品を、 前記連絡線を挾んで互いに略平行に配置するようにしても良く、 これによ り、 スペース効率良く回路部品を配置できる。

さらに、 前記モータユニットにおいて、 前記第 1の回路部品収容部に信号系の 回路部品を配置し、 前記第 2の回路部品収容部にパヮ一系の回路部品を配置する ようにしても良い。 これにより.、 第 1の回路部品収容部に配置されるプリント基 板上を流れる電流量が小さくなり、 銅箔パターン面積を小さくでき、 基板を小型 化することが可能となる。 この場合、 前記パワー系回路部品を前記連絡線に直接 実装するようにしても良い。 加えて、 前記モータユニットにおいて、 前記第 2の回路部品収容部を前記第 1 の回路部品収容部に対してユニット外面側に配置しても良く、 これにより、 ノ ヮ一系回路部品を外気側に配置でき、 そこから発生する熱を効率良く外気に放散 させることが可能となる。 この場合、 前記第 2の回路部品収容部の外側にヒート シンクを設け、 さらに放熱性を向上させるようにしても良い。

一方、 前記モータユニットにおいて、 前記モータユニットを、 前記モータと、 前記モータの減速機構が収容されるケースフレームと、 前記ケースフレームに取 り付けられ前記駆動制御部が収容されるカバ一アッセンプリとを有する構成とし ても良い。

この場合、 前記カバーアッセンプリを、 上下に前記第 1及び第 2の回路部品収 容部を立体的に配した 2室構造としたり、 前記力パーアッセンプリに前記第 1の 回路部品収容部と第 2の回路部品収容部とを区画する隔壁を設けたりしても良い。 また、 前記隔壁に前記第 1の回路部品収容部と第 2の回路部品収容部との間を連 通する連絡孔を設けて設けても良い。

さらに、 前記カバーアッセンプリを、 前記隔壁を備え該隔壁と前記ケースフ レームとの間に前記第 1の回路部品収容部が形成されるボトムケースと、 前記ボ トムケースに取り付けられ前記隔壁との間に前記第 2の回路部品収容部が形成さ れるケースカバーとを有する構成としても良い。

加えて、 前記ケースカバーの内面にパワー系回路部品を固定したり、 ケース力 パ一の外面側に複数のフィンを設けたりしても良い。 また、 前記ケースカバーを アルミニウムにて形成し、 その外面側に黒アルマイト処理を施しても良い。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の一実施の形態であるモータュニットの構成を示す説明図であ る。

図 2は、 カバーァッセンプリの内部構成を示す説明図である。

図 3は、 ボトムケースの平面図であり、 ヒートシンクを外した状態のボトム ケースを図 2において上方から見た様子を示している。 図 4は、 ボトムケースの底面図であり、 図 2においてボトムケースを下方から 見た様子を示している。

図 5は、 ボトムケースの斜視図であり、 ボトムケースの図 2において上面側の 様子を示している。

図 6は、 ボトムケ一スの斜視図であり、 ボトムケースの図 2において下面側の 様子を示している。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 図 1は本発明の 一実施の形態であるモータユニットの構成を示す説明図である。 図 1のモータュ ニット 1は、 自動車用ワイパ装置の駆動源として用いられ、 電動モータ 2と減速 機構部 3及び駆動制御部 4が一体化された構成となっている。 電動モータ 2の回 転出力は、 減速機構部 3にて減$されて図示しないワイパ機構を駆動する。

電動モータ 2は、 ステータ 1 0とロータ 1 1とからなる。 ステータ 1 0には、 有底筒状のヨーク 1 2と、 ヨーク 1 2の内周面に固定された永久磁石 1 3と、 ブ ラシ 1 4及びブラシ 1 4を保持するブラシホルダ 1 5とが設けられている。 ロー タ 1 1側には、 ステ一タ 1 0内に回動自在に支持されたモータ軸 1 6と、 モータ 軸 1 6に固定されたァーマチュアコア 1 7と、 ァーマチュアコア 1 7に巻装され たコイル 1 8と、 ァーマチュアコア 1 7の側方にてモータ軸 1 6に固定されたコ ンミテータ 1 9とが設けられている。

ヨーク 1 2の開口側端縁部には、 ケースフレーム 2 1がー体的に組付けられて いる。 ケースフレーム 2 1の側端部には、 プラシホルダ 1 5がねじ 2 2にて固定 されている。 ブラシホルダ 1 5にはブラシ 1 4が内外径方向に移動自在に支持さ れている。 ブラシ 1 4は、 スプリング 2 3によってコンミテータ 1 9側に向けて 付勢されつつコンミテータ 1 9の外周面に摺接しており、 これらの基本的構成は 従来の一般的なモータと同様である。

ケースフレーム 2 1内には、 モータ軸 1 6の回転を減速して出力するための減 速機構部 3が配設されている。 減速機構部 3は歯車減速機構からなり、 モータ軸 1 6の回転をウォーム 2 4， ウォーム歯車 2 5 , 第 1ギア 2 6 , 第 2ギア 2 7に よって減速して駆動軸 2 8から出力させる。 モータ軸 1 6の先端部はヨーク 1 2 からケースフレーム 2 1内に突出しており、 そこには互いに逆捻れのねじ溝が刻 設された一対のウォーム 2 4 a , 2 4 bが形成されている。 ウォーム 2 4 aは、 ケース'フレーム 2 1の底面部に回動自在に支持されたウォーム歯車 2 5と嚙合し ている。 ウォーム 2 4 bは、 ウォーム歯車 2 5と一対に設けられた図示しないも うひとつのウォーム歯車と嚙合している。

ウォーム歯車 2 5には、 同軸上に小径の第 1ギア 2 6がー体的に設けられてい る。 第 1ギア 2 6は大径の第 2ギア 2 7と嚙合している。 第 2ギア 2 7は、 ケー スフレーム 2 1の底面部に回動自在に支持された駆動軸 2 8に固定されている。 図示しないもうひとつのウォーム歯車にも小径の第 1ギアが一体的に設けられて おり、 第 2ギア 2 7と嚙合している。 駆動軸 2 8はケースフレーム 2 1の底部か ら突出し、 図示しないワイパ機構と連結されている。 なお、 ケースフレーム 2 1 の底部には、 駆動軸 2 8を覆うようにシールラバー 2 9が取り付けられている。 モータ軸 1 6の回転は、 ウォーム 2 4 a , 2 4 b、 ウォーム歯車 2 5及び図示し ないウォーム歯車、 第 1ギア 2 6及ぴ図示しない第 1ギア、 第 2ギア 2 7を経て 減速されつつ駆動軸 2 8に至りワイパ装置を作動させる。

ケースフレーム 2 1の図 1において上側には、 駆動制御部 4が収容された力 バーアッセンブリ 3 0が配設されている。 図 2はカバーアッセンプリ 3 0の内部 構成を示す説明図である。 カバーアッセンプリ 3 0は、 合成樹脂製のボトムケー ス 3 1と、 アルミニウムダイキャスト製のヒートシンク (ケースカバー) 3 2か ら構成されている。 図 3はボトムケース 3 1の平面図であり、 ヒートシンク 3 2 を外した状態のボトムケース 3 1を図 2において上方から見た様子を示している, また、 図 4はボトムケース 3 1の底面図であり、 図 2においてボトムケース 3 1 を下方から見た様子を示している。 図 5 , 6はボトムケース 3 1の斜視図であり 図 5はボトムケース 3 1の図 2において上面側、 図 6は図 2において下面側の様 子を示している。

ボトムケース 3 1の内部は、 上下に回路部品収容部 3 3， 3 4を立体的に配し た 2室構造となっている。 上下の回路部品収容部 3 3 , 3 4の間は、 ボトムケー ス 3 1内に形成された隔壁 3 5にて区画されている。 隔壁 3 5には両収容部 3 3 , 3 4内を違通する連絡孔 3 6が適宜形成されている。 連絡孔 3 6には金属製のパ スバー （連絡線） 3 7が配線されており、 両収容部 3 3， 3 4間を電気的に接続 している。

下側の回路部品収容部 3 3 (第 1の回路部品収容部） には、 信号系のチップ部 品が実装されたプリント基板 3 8やコンデンサ 3 9等が収容されている。 プリン ト基板 3 8上には、 モータ軸 1 6の回転検出を行う回転センサ 4 0や、 駆動軸 2 8の回転角度を検出してワイパブレードの位置を検出する位置センサ 4 1などが 取り付けられている。 回転センサ 4 0に対応してモータ軸 1 6には回転検出用セ ンサマグネット 4 2が取り付けられており、 回転センサ 4 0からはモータ軸 1 6 の回転に伴ってパルス信号が出力される。 また、 位置センサ 4 1に対応して第 2 ギア 2 7には位置検出用センサマグネット 4 3が取り付けられており、 位置セン サ 4 1によってワイパブレードの絶対位置 （例えば、 下反転位置） が検出される。 位置センサ 4 1にてワイパブレードの絶対位置を検出すると共に、 回転センサ 4 0からのパルス信号をカウントすることにより、 ワイパプレードの絶対位置から の移動量が把握される。 これにより、 ワイパブレードの現在位置が正確に検出さ れる。

上側の回路部品収容部 3 4 (第 2の回路部品収容部） には、 パワー系の回路部 品である F E T 4 4やリ レー 4 5、 ダイオード 4 6、 コンデンサ 4 7等が収容さ れる。 回路部品収容部 3 4内には、 プリント基板 3 8と電気的に接続されたパス パー 3 7が配線されており、 F E T 4 4等のディスクリート部品はバスバー 3 7 上に直接実装される。 バスバー 3 7にはパワー系回路部品に流れる電流量に合わ せて幅広の金属板が使用される。 パスバー 3 7はエポキシ系の樹脂にて固定され、 互いに絶縁される。

ボトムケース 3 1の上面には、 カバーを兼ねたヒートシンク 3 2が取り付けら れている。 ヒートシンク 3 2の内面側には、 F E T 4 4がねじ 4 8にて固定され る。 F E T 4 4は、 その上面 4 4 aがヒートシンク 3 2の内面 3 2 aに直接接触 した状態で取り付けられる。 ヒートシンク 3 2の外面側には、 複数のフィン 4 9 が形成されている。 F E T 4 4にて発生した熱は、 ヒートシンク 3 2に直接伝導 し、 フィン 4 9等を介してヒートシンク 3 2の外面から速やかに放熱される。 な お、 ヒートシンク 3 2には放熱性向上のため黒アルマイト処理が施されている。 このように駆動制御部 4では、 ポトムケース 3 1の内部を立体的な 2室構造と して回路部品を積層配置したことにより、 平面的な広がりを抑えて小さなスぺー ス内にモータ駆動制御用の回路部品を収容することができる。 このため、 従来の モータュニットに比してュニットを小型化することができ、 車体側の取付スぺー スも削減することができる。 また、 ボトムケース 3 1内は、 パスパー 3 7を挾ん で、 プリント基板 3 8と F E T 4 4等のディスクリート部品が略平行に配置され ており、 ボトムケース 3 1内にスペース効率良く回路部品が配置される。

さらに、 両収容部 3 3 , 3 4間をパスバー 3 7にて連絡し、 パワー系の回路部 品をパスパー 3 7に実装し、 プリント基板 3 8には信号系の回路部品のみを実装 すると、 基板上を流れる電流量が小さく抑えることができる。 このため、 基板上 の銅箔パターン面積を小さくすることができ、 その分、 基板サイズを小型化する ことが可能となる。 従って、 2室構造と相俟って、 モータユニッ トの更なる小型 化を図ることが可能となる。 また、 両収容部 3 3 , 3 4の回路部品から発生する ノイズをバスバー 3 7が吸収するため、 応答性等が改善されモータの制御精度の 向上も図られる。

一方、 駆動制御部 4では、 モータ軸 1 6側の回路部品収容部 3 3に信号系のセ ンサ部品を配置し、 ボトムケース 3 1の外面側に位置する回路部品収容部 3 4に パワー系の回路部品を配置している。 すなわち、 パワー系回路部品は外気側に配 置されており、 そこから発生する熱を効率良く外気に放散させることができる。 また、 パワー系回路部品の背面側に、 ボトムケース 3 1のカバーを兼ねてヒート シンク 3 2を設けたので、 放熱性をさらに向上させることができる。

このように本発明のモータュニットによれば、 モータと駆動制御部を一体的に 設けたモータュニットにおいて、 駆動制御部を第 1及び第 2の回路部品収容部を 備えた立体的な構造とし、 両収容部の間を連絡線にて接続する構成としたので、 回路部品を立体的に配置することができ、 平面的な広がりを抑えて小さなスぺー ス内にモータ,駆動制御用の回路部品を収容することが可能となる。 このため、 従 来のモータュニットに比してュニットを小型化することができ、 車体側の取付ス ペースも削減することができる。 また、 両収容部の回路部品から発生するノイズ を連絡線が吸収するため、 応答性等の精度の良いモータを得ることが可能となる。 また、 本発明のモータユニットによれば、 第 1の回路部品収容部に配置したプ リント基板と第 2の回路部品収容部に配置した回路部品を連絡線を挟んで互いに 略平行に配置することにより、 スペース効率良く回路部品を配置できる、 ュニッ トの小型化を図ることが可能となる。

さらに、 本発明のモータユニットによれば、 第 1の回路部品収容部に信号系の 回路部品を配置し、 第 2の回路部品収容部にパワー系の回路部品を配置すること により、 第 1の回路部品収容部に配置されるプリント基板上を流れる電流量を小 さく抑えることができる。 このため、 基板上の銅箔パターン面積を電流量に合わ せて小さくでき、 基板を小型化してュニットの小型化を図ることが可能となる。 力!]えて、 本発明のモータユニットによれば、 第 2の回路部品収容部を第 1の回 路部品収容部に対してュニット外面側に配置することにより、 パワー系回路部品 を外気側に配置でき、 そこから発生する熱を効率良く外気に放散させるごとが可 能となる。 また、 第 2の回路部品収容部の外側にヒートシンクを設けることによ り、 さらに放熱性を向上させることも可能となる。

本発明は前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ことは言うまでもない。

例えば、 プリント基板 3 8には、 信号系回路部品のみならず適宜パワー系回路 部品を実装することも可能である。 また、 前述の実施の形態ではボトムケース 3 1の内部を立体的な 2室構造としたが、 3室以上の立体的多室構造としたり、 中 二階のような部屋を設けることも可能である。

さらに、 前述の実施の形態では、 本発明のモータユニットをワイパ装置の駆動 源として使用した例を示したが、 その用途はワイパ装置には限定されず、 自動車 のテールゲートやスライドドア、 パワーウィンド、 サンルーフなどの駆動源とし ても適用可能である。 加えて、 本発明のモータユニットは、 自動車用のみならず、 モータを駆動源とする各種電動機器にも適用可能である。 なお、 前述の実施の形 態では、 減速機構部 3を備えたモータユニットについて述べたが、 減速機構部 3 を有さないモータュニットに本発明を適用することも可能である。 産業上の利用の可能性

以上のように、 本発明のモータユニットは、 ワイパゃスライドドア等の駆動源 として使用される自動車用のモータユニットとして、 また、 各種電動機器の駆動 源として有用であり、 特に、 小型化が求められる部位に使用されるモータュニッ トに適している。

Claims

請 求 の 範 囲 . モータと、 前記モータを駆動するための制御回路を備えた駆動制御部とを一 体的に設けたモータュニットであって、

前記駆動制御部は、 第 1の回路部品収容部と、 前記第 1の回路部品収容部に 対し立体的に配置された第 2の回路部品収容部と、 前記第 1の回路部品収容部 と前記第 2の回路部品収容部との間に配設された連絡線とを有することを特徴 とするモータュエツト。

. 請求項 1記載のモータユニットにおいて、 前記第 1の回路部品収容部はプリ ント基板を備え、 前記第 2の回路部品収容部は前記プリント基板と前記連絡線 を介して電気的に接続された回路部品が配置されることを特徴とするモータュ ニット。

. 請求項 2記載のモータユニットにおいて、 前記プリント基板と前記第 2の回 路部品収容部に配置された回路部品は、 前記連絡線を挟んで互いに略平行に配 置されることを特徴とするモータユニット。

. 請求項 1〜3の何れか 1項に記載のモータユニットにおいて、 前記第 1の回 路部品収容部には信号系の回路部品が配置され、 前記第 2の回路部品収容部に はパワー系の回路部品が配置されることを特: I とするモータュニット。

. 請求項 4記載のモータュュットにおいて、 前記パワー系回路部品は、 前記連 絡線に直接実装されることを特徴とするモータュニット。

. 請求項 1〜5の何れか 1項に記載のモータユニットにおいて、 前記第 2の回 路部品収容部は、 前記第 1の回路部品収容部に対してュニット外面側に配置さ れることを特徴とするモータュニット。

. 請求項 1〜6の何れか 1項に記載のモータユニットにおいて、 前記第 2の回 路部品収容部の外側にヒートシンクを設けたことを特徴とするモータュ-ット,. 請求項 1〜 7の何れか 1項に記載のモータユニットにおいて、 前記モータュ ニットは、 前記モータと、 前記モータの減速機構が収容されるケースフレーム と、 前記ケースフレームに取り付けられ前記駆動制御部が収容されるカバーァ ッセンプリとを有することを特徴とするモータュニット。

9 . 請求項 8記載のモータユニットにおいて、 前記カバーアッセンプリは、 上下 に前記第 1及び第 2の回路部品収容部を立体的に配した 2室構造を有すること を特徴とするモータュニット。

10. 請求項 8又は 9記載のモータユニットにおいて、 前記カバーアッセンプリは、 前記第 1の回路部品収容部と第 2の回路部品収容部とを区画する隔壁を有する ことを特^ [とするモータュニット。

11. 請求項 10記載のモータユニットにおいて、 前記隔壁は、 前記第 1の回路部品 収容部と第 2の回路部品収容部との間を連通する連絡孔を有することを特 ί敷と するモータュニット。

12. 請求項 10又は 11記載のモータユニットにおいて、 前記力パーアッセンプリは、 前記隔壁を備え該隔壁と前記ケースフレームとの間に前記第 1の回路部品収容 部が形成されるボトムケースと、 前記ボトムケースに取り付けられ前記隔壁と の間に前記第 2の回路部品収容部が形成されるケースカバーとを有することを 特徴とするモータユニット。

13. 請求項 12記載のモータユニットにおいて、 前記ケースカバーは、 その内面に パワー系回路部品が固定されることを特徴とするモータユニット。

14. 請求項 12又は 13記載のモータユニットにおいて、 前記ケースカバーは、 その 外面側に複数のフィンを有することを特徴とするモータュニット。 '

15. 請求項 12〜14の何れか 1項に記載のモータユニットにおいて、 前記ケース力 バーはアルミニウムにて形成され、 その外面側には黒アルマイ ト処理が施され てなることを特徴とするモータュニット。