WO2016167168A1

WO2016167168A1 - ブラシレスワイパモータ

Info

Publication number: WO2016167168A1
Application number: PCT/JP2016/061295
Authority: WO
Inventors: 正秋木村; 智彦安中; 木村　俊之
Original assignee: 株式会社ミツバ
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2016-10-20
Also published as: US20180312138A1; US20180086308A1; EP3285378A1; CN107431422B; EP3285378A4; CN107431422A; US10040426B2; EP3285378B1; US10442401B2; JP2016208573A; JP6495080B2

Abstract

４極６スロット型として、ロータ４５を中心にステータ４４の形状を鏡像対称にしたので、ロータ４５の回転振れを抑制できる。ロータ４５の回転振れを抑制し得る必要最小限の極数およびスロット数として、磁気ノイズをメカノイズに近付けたので、ＤＲ側ワイパモータ２１が発生するノイズ全体を低周波数にでき、車室内の音響感度［dB］を小さくできる。ハウジング４０の内側にステータ４４を固定し、車体固定部に固定される取付脚をハウジング４０に設けたので、磁気ノイズの発生源であるステータ４４をハウジング４０のみを介して車両に固定できる。よって、さらに静粛性を追求したブラシレスワイパモータを容易に設計可能となる。

Description

ブラシレスワイパモータ

　本発明は、車両のウィンドシールド上に設けられるワイパ部材を揺動させるブラシレスワイパモータに関する。

　従来、自動車等の車両に搭載されるワイパ装置の駆動源には、小型でありながら大きな出力が得られる減速機構付きのワイパモータが採用されている。これによりワイパ装置の車体への搭載性を向上させている。また、ラジオ等の車載機器への電気ノイズの伝播を抑制するために、整流子およびブラシを備えないブラシレスワイパモータを採用することがある。このように、ブラシレスワイパモータを採用することで電気ノイズの発生を抑制することができ、かつ整流子やブラシを備えない分、より静粛性を向上させて小型軽量化を図ることができる。

　このような減速機構を備えたブラシレスワイパモータが、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたブラシレスワイパモータは、モータ部および減速機構部を有しており、モータ部はヨークを備え、減速機構部はギヤハウジングを備えている。

　ヨークの内側には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のコイルが巻かれたステータ（固定子）が固定され、ステータの内側にはロータが回転自在に設けられている。また、ロータの内部には６極の永久磁石が埋設されており、所謂IPM（Interior Permanent Magnet）構造のブラシレスワイパモータを採用している。

　一方、ギヤハウジングの内部には、ウォームおよびウォームホイールより成る減速機構が収容されている。そして、ウォームはロータにより回転されて、ウォームホイールの出力軸からは、高トルク化された回転力が出力される。

特開２０１３－２２３３１７号公報（図３）

　しかしながら、上述の特許文献１に記載されたブラシレスワイパモータにおいては、依然として磁気ノイズの発生が問題となっている。特に、電気自動車やハイブリッド車両等においては、エンジンが停止した状態のもとで、電動モータのみにより走行する場合もあるため、磁気ノイズの発生を抑えて静粛性を向上させることが必要となる。そこで、本発明の発明者は、車室内の音響感度［dB］を測定して、当該測定結果に基づいて車室内の音響感度［dB］を低くし得る構造のブラシレスワイパモータを開発した。

　ここで、図１０は、ブラシレスワイパモータの車両への固定構造およびその音響感度を説明する図であり、ブラシレスワイパモータは、図示のような搭載スペースに設置される。より具体的には、車両１に設けられるウィンドシールド２の前端部分の近傍には、ブラシレスワイパモータ（図示せず）が固定される第１ブラケット３および第２ブラケット４が設けられている。そして、第１ブラケット３の長手方向一端側は、車両１の左右方向に延びるカウルトップパネル５に固定されている。また、第１ブラケット３の長手方向他端側は、車両１の前後方向に延びるフロントサイドメンバー６に固定されている。さらに、第２ブラケット４は、カウルトップパネル５の前方側に配置され、かつ車両１の左右方向に延びるダッシュパネルアッパー７に固定されている。

　なお、車両１の車室内により近い側にある第１ブラケット３の近傍において、ブラシレスワイパモータの作動時の音響感度［dB］を測定したところ、図１０に示すような結果が得られた。つまり、ブラシレスワイパモータの固定部（Ａ）に対して、カウルトップパネル５側の（Ｂ）部においては、特に聞き取り易いオクターブ中心周波数が「1kHz」近傍で最大となった。これに対し、カウルトップパネル５の（Ｂ）部よりもフロントサイドメンバー６側の（Ｃ）部や、フロントサイドメンバー６により近い（Ｄ）部や（Ｅ）部においては、（Ｂ）部に比して「1kHz」近傍で小さくなった。

　すなわち、ブラシレスワイパモータの車体への固定箇所を、フロントサイドメンバー６により近付けるようにすることで、従前のブラシレスワイパモータであっても、車室内の音響感度［dB］をある程度小さくすることができる。しかしながら、車両側の形状を工夫してブラシレスワイパモータが発生するノイズを車室内に響き難くすることは、車両側の設計自由度（デザイン性等）を低下させる原因となって現実的ではない。

　本発明の目的は、車両側の固定構造に関わらず、軽自動車から高級車さらには電気自動車やハイブリッド車両まで幅広く適用できるように静粛性を向上させたブラシレスワイパモータを提供することにある。

　本発明の一態様によれば、車両のウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ部材を揺動させるブラシレスワイパモータであって、ハウジングの内側に固定された固定子と、前記固定子に巻かれたコイルと、前記固定子に設けられ、前記コイルが配置された６つのスロットと、前記固定子に対して回転する回転子と、前記回転子に設けられ、前記回転子の回転方向に沿って磁極が交互に配置された４極の永久磁石と、前記ハウジングに収容され、前記回転子の回転を減速する減速機構と、前記減速機構の回転を前記ワイパ部材に伝達する出力軸と、前記ハウジングに設けられた複数の固定脚と、を備え、前記複数の固定脚のうちの少なくとも１箇所が、前記車両の左右方向に延びる車体固定部に固定される。

　本発明の他の態様によれば、前記ブラシレスワイパモータの発生する周波数を500Hz以下とする。

　本発明の他の態様によれば、前記減速機構は、前記回転子により回転されるウォームと、前記出力軸が回転中心に設けられ、前記ウォームに噛み合わされる歯部を備えたウォームホイールと、を有し、前記回転子の軸方向寸法が、前記ウォームの軸方向寸法よりも小さい。

　本発明の他の態様によれば、前記複数の固定脚のうちの少なくとも１箇所が、緩衝部材を介して前記車体固定部に固定される。

　本発明の他の態様によれば、前記固定子は、前記回転子を中心に互いに対向するティースを備える。

　本発明によれば、４極６スロット型とすることで、回転子を中心として固定子の形状を鏡像対称にすることができる。よって、回転子の回転振れを抑制することができる。また、回転子の回転振れを抑制し得る必要最小限の極数およびスロット数として、回転時に生じる磁気ノイズの周波数を、減速機構のメカノイズ（約300Hz近傍の低周波数）に近付けることができる。これにより、ブラシレスワイパモータが発生する磁気ノイズおよびメカノイズの周波数を、それぞれ低周波数側で統合することができ、ひいては車室内での音響感度［dB］を小さくして、静粛性を向上させることができる。よって、軽自動車から高級車まで容易に対応することができ、さらには電気自動車やハイブリッド車両等にも適用することができる（汎用性向上）。

　また、ハウジングの内側に固定子を固定しつつ、車体固定部に固定される固定脚をハウジングに設けるので、磁気ノイズの発生源である固定子を、ハウジングのみを介して車体固定部に固定できる。よって、例えば、ハウジングの剛性計算のみにより、車室内における音響感度［dB］を容易に予測できるようになる。つまり、静粛性の向上に有利な構造のブラシレスワイパモータを、確実かつ容易に設計できるようになり、さらに静粛性を追求したブラシレスワイパモータを提供できるようになる。

ワイパ装置の車両への搭載状態を示す概要図である。図１のＤＲ側ワイパモータを出力軸側から見た斜視図である。モータ部の構造を説明する部分拡大断面図である。図３のＡ－Ａ線に沿う断面図である。ハウジング内の詳細を示す斜視図（ギヤカバー無し）である。減速機構、回転軸およびロータを示す斜視図である。ギヤカバーの内側を示す分解斜視図である。軽自動車、中級車および高級車の車室内（運転席近傍）における音響感度［dB］を比較したグラフである。実施の形態２に係るワイパ装置の斜視図である。ブラシレスワイパモータの車両への固定構造およびその音響感度を説明する図である。

　以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて詳細に説明する。

　図１はワイパ装置の車両への搭載状態を示す概要図を、図２は図１のＤＲ側ワイパモータを出力軸側から見た斜視図を、図３はモータ部の構造を説明する部分拡大断面図を、図４は図３のＡ－Ａ線に沿う断面図を、図５はハウジング内の詳細を示す斜視図（ギヤカバー無し）を、図６は減速機構、回転軸およびロータを示す斜視図を、図７はギヤカバーの内側を示す分解斜視図を、図８は軽自動車、中級車および高級車の車室内（運転席近傍）における音響感度［dB］を比較したグラフをそれぞれ示している。

　図１に示すように、自動車等の車両１０の前方側には、フロントガラス（ウィンドシールド）１１が設けられている。フロントガラス１１の前端部側（図中下側）で、かつ車両１０の車幅方向（図中左右方向）に沿う運転席側および助手席側には、それぞれＤＲ側ワイパ装置２０およびＡＳ側ワイパ装置３０が搭載されている。このように、本実施の形態に係るワイパ装置は、運転席側および助手席側にそれぞれワイパ装置を備えた対向払拭式ワイパ装置を採用している。ここで、ＤＲ側は運転席側を、ＡＳ側は助手席側をそれぞれ示している。

　ＤＲ側ワイパ装置２０およびＡＳ側ワイパ装置３０は、それぞれＤＲ側ワイパモータ２１およびＡＳ側ワイパモータ３１を備えている。各ワイパモータ２１，３１は、フロントガラス１１上に設けられたＤＲ側ワイパアーム２２およびＡＳ側ワイパアーム３２（詳細図示せず）を、それぞれ所定の揺動角度で揺動駆動する。これにより、各ワイパアーム２２，３２の先端部にそれぞれ設けた各ワイパブレード（図示せず）が、フロントガラス１１上を往復払拭動作し、ひいてはフロントガラス１１に付着した雨水等（付着物）を払拭して良好な視界が確保される。ここで、各ワイパアーム２２，３２および各ワイパブレードは、本発明におけるワイパ部材を構成している。

　車両１０の前方側で、かつフロントガラス１１の前端部分の近傍には、車両１０の車体を形成するカウルトップパネル１２が設けられている。カウルトップパネル１２は、車両１０のＤＲ側とＡＳ側との間、つまり車両１０の左右方向を横切るようにして延びており、本発明における車体固定部を構成している。また、車両１０のＤＲ側およびＡＳ側には、車両１０の前後方向（図中上下方向）に延び、かつ車体を形成するフロントサイドメンバー１３がそれぞれ設けられている。さらに、カウルトップパネル１２の前方側には、ダッシュパネルアッパー１４が設けられている。ダッシュパネルアッパー１４においても、車両１０の左右方向を横切るようにして延びており、本発明における車体固定部を構成している。

　ここで、カウルトップパネル１２およびダッシュパネルアッパー１４の長手方向両側は、ＤＲ側およびＡＳ側のフロントサイドメンバー１３にそれぞれ溶接等によって強固に固定されている。なお、カウルトップパネル１２、フロントサイドメンバー１３およびダッシュパネルアッパー１４は、いずれも高張力鋼板（高強度部材）によって所定形状に形成されている。

　ＤＲ側ワイパ装置２０は、ダッシュパネルアッパー１４に溶接等により固定されたＤＲ側差し込み固定部１４ａと、ＤＲ側のフロントサイドメンバー１３に溶接等により固定されたＤＲ側第１ねじ固定部１３ａ、ＤＲ側第２ねじ固定部１３ｂに固定されている。一方、ＡＳ側ワイパ装置３０は、ダッシュパネルアッパー１４に溶接等により固定されたＡＳ側第１ねじ固定部１４ｂと、ＡＳ側のフロントサイドメンバー１３に溶接等により固定されたＡＳ側第２ねじ固定部１３ｃと、ＡＳ側のフロントサイドメンバー１３およびカウルトップパネル１２の双方に溶接等により固定されたＡＳ側差し込み固定部１２ａに固定されている。ここで、ＡＳ側差し込み固定部１２ａは、図１０に示す第１ブラケット３と同様の形状を成している。

　このように、ＤＲ側ワイパ装置２０およびＡＳ側ワイパ装置３０は、車両１０の車体にそれぞれ３点支持で固定されている。なお、ＤＲ側ワイパモータ２１およびＡＳ側ワイパモータ３１は、図１に示すようにそれぞれ同じものを用いている。そして、各ワイパモータ２１，３１は、それぞれ３つの取付部ａ，ｂ，ｃを備えており、各取付部ａ，ｂ，ｃのうちの取付部ａは、差し込み式で車体に固定されている。これに対し、各取付部ａ，ｂ，ｃのうちの各取付部ｂ，ｃは、それぞれ固定ボルト（図示せず）を介して車体に固定されている。

　各ワイパモータ２１，３１は、それぞれ同じものであるため、以下、ＤＲ側ワイパモータ２１を代表して、その詳細構造について図面を用いて説明する。

　図２ないし図７に示すように、ＤＲ側ワイパモータ（ブラシレスワイパモータ）２１は、アルミニウム製のハウジング４０、プラスチック製のモータカバー６０およびプラスチック製のギヤカバー８０を備えている。これらのハウジング４０、モータカバー６０およびギヤカバー８０は、互いに複数の締結ねじＳ（図２において２つのみ示す）によって互いに連結されている。ここで、ハウジング４０とモータカバー６０との間、およびハウジング４０とギヤカバー８０との間には、それぞれＯリング等のシール部材（図示せず）が設けられ、これによりＤＲ側ワイパモータ２１の内部への雨水等の進入が防止される。

　ハウジング４０は、溶融したアルミ材料を鋳造成形等することで所定形状に形成され、モータ収容部４１と減速機構収容部４２とを備えている。モータ収容部４１は、図３に示すように有底筒状に形成されている。モータ収容部４１の軸方向一端側（図３中右側）は開口されており、当該開口部分には、モータカバー６０の装着部６２ａが装着される段付形状かつ環状のカバー装着部４１ａが設けられている。一方、モータ収容部４１の軸方向他端側（図３中左側）には、環状底部４１ｂが設けられ、当該環状底部４１ｂの中心部分には、回転軸４６が回転自在に貫通される貫通孔４１ｃが形成されている。

　モータ収容部４１の内側には、環状の段差部４３が設けられている。段差部４３は、環状の底壁４３ａと筒状の側壁４３ｂとから構成されている。そして、段差部４３の内側には、ステータ（固定子）４４が収容されている。ステータ４４は、磁性体よりなる複数の鋼板４４ａを積層して互いに接着することで略円筒形状に形成されている。ステータ４４の外周部の軸方向に沿う減速機構収容部４２側の略半分が、モータ収容部４１の内周部を形成する側壁４３ｂに圧入され、これにより両者は強固に固定されている。なお、ステータ４４の外周部と側壁４３ｂの内周部との間には、凹凸係合部（図示せず）が設けられている。これによりＤＲ側ワイパモータ２１の駆動時において、ステータ４４がハウジング４０に対して相対回転することが無い。

　ステータ４４の軸方向両側には、絶縁体である樹脂製のコイルボビン４４ｂが突出して設けられている。コイルボビン４４ｂには、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相（３相）のコイル４４ｃが所定の巻き数で巻かれている。これらのＵ相，Ｖ相，Ｗ相のコイル４４ｃにおける端部（図示せず）は、スター結線（Ｙ結線）の巻き方となるように電気的に接続されている。ただし、各コイル４４ｃの結線方法としては、スター結線に限らず、例えばデルタ結線（三角結線）等、他の結線方法を採用しても良い。

　また、図４に示すように、ステータ４４を形成する複数の鋼板４４ａは、環状の本体部４４ｄを備えている。本体部４４ｄの外径寸法は、モータ収容部４１の内径寸法よりも若干大きく設定されている。これにより、ステータ４４は、モータ収容部４１の内側に圧入されている。

　本体部４４ｄの径方向内側には、コイル４４ｃが巻かれた６つのティース４４ｅが一体に設けられている。これらのティース４４ｅは、本体部４４ｄの周方向に等間隔（６０度間隔）で配置されている。また、隣り合うティース４４ｅの間には、絶縁体であるコイルボビン４４ｂを介してコイル４４ｃが配置された６つのスロットＳＬ１～ＳＬ６が配置されている。

　そして、各コイル４４ｃは、ハウジング４０の内部に設けられた配線ユニット（図示せず）を介して、ギヤカバー８０の内側に固定された制御基板９０（図７参照）に電気的に接続されている。各コイル４４ｃには、制御基板９０に設けられたＦＥＴモジュール９６（図７参照）から、所定のタイミングで駆動電流が供給される。これにより、ステータ４４に電磁力が発生して、当該ステータ４４の内側にあるロータ４５が、所定の回転方向に所定の駆動トルク（駆動力）で回転駆動される。

　図３および図４に示すように、ステータ４４の径方向内側には、所定の隙間（エアギャップ）を介してロータ（回転子）４５が回転自在に設けられている。ロータ４５は、磁性体である複数の鋼板（図示せず）を積層して互いに接着することで略円柱形状に形成されている。そして、ロータ４５の径方向外側の表面には、略円筒形状に形成された永久磁石４５ａが装着されている。

　永久磁石４５ａは、ロータ４５の回転方向に沿って磁極が交互に配置（Ｎ極→Ｓ極→Ｎ極→Ｓ極）されるように４極に着磁されている。このように、ＤＲ側ワイパモータ２１は、ロータ４５の表面に永久磁石４５ａが装着されたSPM（Surface Permanent Magnet）構造のブラシレスモータを採用している。ただし、SPM構造のブラシレスモータに限らず、ロータ４５に複数の永久磁石を埋め込んだIPM構造のブラシレスモータを採用しても良い。

　また、略円筒形状の１つの永久磁石４５ａに換えて、ロータ４５の軸線と交差する方向の断面形状が略円弧形状に形成された４つの永久磁石を、ロータ４５の周方向に沿って磁極が交互に配置されるように等間隔で設けたものを採用しても良い。

　このように、本実施の形態に係るＤＲ側ワイパモータ２１は、４極６スロット型のブラシレスモータを駆動源に用いている。これにより、図４に示すように、ロータ４５を中心としてステータ４４の形状が鏡像対称となる。したがって、ロータ４５の回転時に発生するステータ４４による磁気吸引力Ｆが、図４の太線矢印に示すように、ロータ４５の回転方向に沿って相殺するように作用することになる。これにより、ロータ４５の加振が抑えられて、ロータ４５および回転軸４６の回転振れが抑制される。その結果、メカノイズの発生が効果的に抑制される。

　さらに、ロータ４５の回転時に発生する磁気ノイズの周波数が、ＤＲ側ワイパモータ２１の通常作動時（Lo作動時）において、概ね160Hz～400Hzの低周波数となる。ここで、磁気ノイズの周波数をより低周波数側にオフセットさせることで、より聞き取り難くすることができる。一般的に人間の聴覚としては、低周波数よりも高周波数の方が音を捉え易く、かつ知覚され易い。このような磁気ノイズの低減という観点に着目すると、２極３スロット型のブラシレスモータが理想型となる。しかしながら、ＤＲ側ワイパモータ２１においては、上述のようにメカノイズの発生についても抑制する必要がある。そのため、メカノイズの発生抑制および磁気ノイズの発生抑制を両立できる最小の組み合わせとして、４極６スロットル型のブラシレスモータを採用している。

　図３，図４および図６に示すように、ロータ４５の軸心には、回転軸４６の軸方向一端側（図６中右側）が固定されている。回転軸４６の軸方向他端側（図６中左側）には、転造加工等により形成された螺旋状の歯部４６ａを備えたウォーム４６ｂが一体に設けられている。ここで、回転軸４６に設けられるウォーム４６ｂは、貫通孔４１ｃよりも減速機構収容部４２側に配置され、ウォーム４６ｂに噛み合うウォームホイール５０とともに減速機構ＳＤを構成している。

　回転軸４６の軸方向に沿うロータ４５とウォーム４６ｂとの間には、第１ボールベアリング４７が設けられている。第１ボールベアリング４７は、鋼材よりなる外輪４７ａおよび内輪４７ｂと、外輪４７ａと内輪４７ｂとの間に設けられる複数の鋼球４７ｃとから形成されている。そして、内輪４７ｂは、回転軸４６に止め輪やカシメ等の固定手段（図示せず）によって固定されている。外輪４７ａは、ハウジング４０のモータ収容部４１と減速機構収容部４２との間にある第１軸受装着部４８に装着されている。

　ここで、第１ボールベアリング４７は、第１軸受装着部４８に対して、弾性を有するストッパ部材４８ａにより押圧されて固定されている。これにより、第１ボールベアリング４７を第１軸受装着部４８に固定することで、回転軸４６は軸方向へ移動不能となる。したがって、ハウジング４０の内部において、回転軸４６は軸方向にがたつくこと無くスムーズに回転可能となっている。

　図６に示すように、回転軸４６の軸方向他端側には、第２ボールベアリング４９が装着されている。第２ボールベアリング４９は、第１ボールベアリング４７と同様に、鋼材よりなる外輪４９ａおよび内輪４９ｂと、外輪４９ａと内輪４９ｂとの間に設けられる複数の鋼球（図示せず）とから形成されている。そして、第２ボールベアリング４９は、第１ボールベアリング４７よりも小型のボールベアリングを採用している。

　ここで、第１ボールベアリング４７は、回転軸４６を回転自在に支持し、かつ回転軸４６を軸方向に移動不能に支持する機能を有するため、大型として頑丈にしている。一方、第２ボールベアリング４９は、回転軸４６の軸方向他端側の回転振れを抑制する機能のみを有するため、小型で十分に対応することができる。

　本実施の形態においては、ＤＲ側ワイパモータ２１にブラシレスモータを採用し、かつ減速機構ＳＤの減速比を大きくすることで、ＤＲ側ワイパモータ２１の小型化を実現している。したがって、ウォーム４６ｂの歯部４６ａのピッチは狭く、かつウォーム４６ｂは高速回転するようになっている。そのため、本実施の形態では、回転軸４６のウォーム４６ｂ側の回転振れを抑えて静粛性を向上させつつ回転効率を上げるために、第２ボールベアリング４９を設けている。ここで、必要とされる減速機構ＳＤの減速比（ワイパモータの仕様）によっては、第２ボールベアリング４９を省略することもできる。

　図６に示すように、回転軸４６の軸方向に沿うウォーム４６ｂと第１ボールベアリング４７との間には、環状の第１センサマグネットＭＧ１が固定されている。つまり、ウォーム４６ｂおよび第１センサマグネットＭＧ１は、いずれも第１ボールベアリング４７と第２ボールベアリング４９との間に設けられている。

　ここで、ロータ４５（永久磁石４５ａ）の軸方向寸法Ｌ１は、ウォーム４６ｂの軸方向寸法Ｌ２よりも小さい寸法とされている（Ｌ１＜Ｌ２）。これにより、ＤＲ側ワイパモータ２１の回転軸４６の軸方向に沿う寸法を小さくしている。また、ＤＲ側ワイパモータ２１はブラシレスモータであるため、整流子やブラシを備えない分、この点からもＤＲ側ワイパモータ２１の回転軸４６の軸方向に沿う寸法を小さくしている。

　第１センサマグネットＭＧ１は、回転軸４６の回転方向に沿って複数の磁極（Ｓ極，Ｎ極）が着磁されている。そして、制御基板９０（図７参照）の第１センサマグネットＭＧ１との対向部分には、第１ホールＩＣ９４ａ、第２ホールＩＣ９４ｂ、第３ホールＩＣ９４ｃが配置されている。これにより、各ホールＩＣ９４ａ，９４ｂ，９４ｃによって回転軸４６の回転状態（回転数や回転方向等）が検出される。

　図２および図５に示すように、減速機構収容部４２は、有底の略バスタブ形状に形成されている。減速機構収容部４２は、底部４２ａおよび当該底部４２ａを囲うようにして側壁４２ｂが設けられている。また、側壁４２ｂの底部４２ａ側とは反対側（図５中上側）には開口部４２ｃが設けられている。底部４２ａおよび開口部４２ｃは、ウォームホイール５０の軸方向に対向しており、開口部４２ｃは、ギヤカバー８０（図７参照）によって密閉される。

　減速機構収容部４２の底部４２ａには、減速機構収容部４２の外部（図２中上側）に向けて突出されたボス部４２ｄが一体に設けられている。また、減速機構収容部４２の側壁４２ｂには、ボス部４２ｄを中心に放射状に突出された３つの取付脚（固定脚）４２ｅが一体に設けられている。これらの取付脚４２ｅのうちの２つには、固定ボルト（図示せず）が貫通するゴムブッシュＲＢがそれぞれ装着されている。また、各取付脚４２ｅのうちの１つには、ＤＲ側差し込み固定部１４ａ（図１参照）に差し込まれる差し込みゴムＩＲが装着されている。

　これにより、ＤＲ側ワイパモータ２１は、各ゴムブッシュＲＢおよび差し込みゴムＩＲを介して車両１０に固定され、各ゴムブッシュＲＢおよび差し込みゴムＩＲが緩衝部材として機能する。よって、ＤＲ側ワイパモータ２１を車両１０（図１参照）に固定した際に、ＤＲ側ワイパモータ２１の振動が車両１０に伝達され難くなって、より静粛性が向上する。また、これとは逆に、車両１０の振動もＤＲ側ワイパモータ２１に伝達され難くなって、ＤＲ側ワイパモータ２１を振動から保護することができる。

　図３および図５に示すように、減速機構収容部４２の内部には、ウォームホイール５０が回転自在に収容されている。ウォームホイール５０は、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）プラスチック等により略円板状に形成され、外周部分にはギヤ歯（歯部）５０ａが形成されている。そして、ウォームホイール５０のギヤ歯５０ａには、ウォーム４６ｂの歯部４６ａが噛み合わされている。

　ウォームホイール５０の回転中心には、出力軸５１の軸方向一端側が固定されており、当該出力軸５１は、減速機構収容部４２のボス部４２ｄにより回転自在に支持されている。出力軸５１の軸方向他端側は、減速機構収容部４２の外部に延在しており、出力軸５１の軸方向他端部には、ＤＲ側ワイパアーム２２（図１参照）の基端部が固定されている。これにより、出力軸５１はロータ４５（図３参照）によって回転される。具体的には、回転軸４６の回転速度が減速機構ＳＤによって減速され、減速されて高トルク化された回転力が、出力軸５１から外部のＤＲ側ワイパアーム２２に伝達される。このように、減速機構ＳＤは、ロータ４５の回転を減速して、減速されて高トルク化された回転力をＤＲ側ワイパアーム２２に伝達する。

　ウォームホイール５０の回転中心であって、かつ出力軸５１が設けられる側とは反対側には、図５に示すように、円盤状の第２センサマグネットＭＧ２が固定されている。第２センサマグネットＭＧ２は、出力軸５１の回転方向に沿って複数の磁極（Ｓ極，Ｎ極）が着磁されている。第２センサマグネットＭＧ２は、出力軸５１の軸方向一端側に設けられ、出力軸５１およびウォームホイール５０と一体回転するようになっている。そして、制御基板９０（図７参照）の第２センサマグネットＭＧ２との対向部分には、ＭＲセンサ９５が配置されている。これにより、ＭＲセンサ９５によって出力軸５１およびウォームホイール５０の回転状態（回転方向や回転位置等）が検出される。

　図５に示すように、減速機構収容部４２の側壁４２ｂには、第２軸受装着部５２が設けられている。第２軸受装着部５２は第１軸受装着部４８（図３参照）と同軸上に配置され、第２軸受装着部５２の内部には、第２ボールベアリング４９が収容されている。ここで、第２ボールベアリング４９の第２軸受装着部５２への装着は、第２ボールベアリング４９を回転軸４６の軸方向他端側に装着した状態のもとで、第２ボールベアリング４９を貫通孔４１ｃと第１軸受装着部４８とを通過させることにより行われる。

　なお、第２ボールベアリング４９は、第２軸受装着部５２に対して、圧入嵌合させるのでは無く、若干のクリアランスを持って遊嵌させている。これにより、例えば、ハウジング４０の製造時等において、第１軸受装着部４８と第２軸受装着部５２とが若干軸ズレを起こした場合であっても、回転軸４６の回転抵抗が増大するようなことが無い。これによっても、ＤＲ側ワイパモータ２１から発生するメカノイズの発生が抑制されて静粛性が向上する。

　図２，図３および図５に示すように、モータカバー６０は有底筒状に形成され、略円盤状に形成された底部６１と、当該底部６１を囲うようにして設けられた筒状壁部６２とを備えている。底部６１の中心部分には、筒状壁部６２側に窪んだ凹部６１ａが設けられ、当該凹部６１ａは、底部６１の強度を高めるために設けられている。つまり、底部６１に凹部６１ａを設けることで、底部６１が撓み難くなる。これにより、ＤＲ側ワイパモータ２１の作動時の振動等により、モータカバー６０が共振するのを防止して、ＤＲ側ワイパモータ２１の静粛性を向上させている。

　筒状壁部６２のモータ収容部４１側には、図３に示すように、当該モータ収容部４１のカバー装着部４１ａに装着される装着部６２ａが設けられている。この装着部６２ａは環状に形成され、カバー装着部４１ａに整合するように、カバー装着部４１ａと同様に段付き形状に形成されている。

　図７に示すように、ギヤカバー８０は、減速機構収容部４２の開口部４２ｃ（図５参照）を密閉するものであって、開口部４２ｃと同様の外郭形状を成している。ギヤカバー８０は、底壁部８１および側壁部８２を備えている。ギヤカバー８０の内側で、かつ底壁部８１には、第１固定ねじＳＣ１によって制御基板（基板）９０が固定されている。

　また、ギヤカバー８０の側壁部８２には、車両１０側の外部コネクタ（図示せず）が接続されるコネクタ接続部８２ａが一体に設けられている。コネクタ接続部８２ａの内側には、複数の導電部材ＣＭの一端側の端子（図示せず）が露出されている。一方、複数の導電部材ＣＭの他端側の端子ＴＭは、制御基板９０に電気的に接続される。なお、車両１０側の外部コネクタには、車載バッテリやワイパスイッチ（図示せず）が電気的に接続されている。

　図７に示すように、制御基板９０は、ギヤカバー８０の底壁部８１側とは反対側、つまり回転軸４６および出力軸５１がある側（図中上側）に向けられる第１面９１と、ギヤカバー８０の底壁部８１側、つまり第１面９１側とは反対側（図中下側）に向けられる第２面９２とを備えている。

　制御基板９０の第１面９１には、ＤＲ側ワイパモータ２１を統括的に制御するＣＰＵ９３と、第１センサマグネットＭＧ１（図６参照）と対向する第１ホールＩＣ９４ａ，第２ホールＩＣ９４ｂ，第３ホールＩＣ９４ｃと、第２センサマグネットＭＧ２（図５参照）と対向するＭＲセンサ９５とが設けられている。なお、３つの各ホールＩＣ９４ａ，９４ｂ，９４ｃは、第１センサマグネットＭＧ１の回転方向に沿って所定間隔で配置されている。

　一方、制御基板９０の第２面９２には、駆動系の電子部品であるＦＥＴモジュール９６と、他の電子部品であるキャパシタＣＰとが設けられている。ここで、ＦＥＴモジュール９６は、３相の各コイル４４ｃ（図４参照）への通電状態を高速で切り替える複数のスイッチング素子によって構成されている。したがって、ＦＥＴモジュール９６は発熱し易くなっている。よって、ＦＥＴモジュール９６の放熱性を向上させるために、当該ＦＥＴモジュール９６は、熱伝導部材９７ａおよび熱伝導シート９７ｂを介してハウジング４０に接続されている。

　なお、図７に示すように、ＦＥＴモジュール９６は、制御基板９０をギヤカバー８０の底壁部８１に装着する前に、一対の第２固定ねじＳＣ２によってギヤカバー８０の底壁部８１に固定される。その後、ＦＥＴモジュール９６は、はんだ付け等の接続手段によって、制御基板９０の第２面９２に実装される。

　ここで、ＣＰＵ９３およびＦＥＴモジュール９６は、ＤＲ側ワイパモータ２１に駆動電流を供給して、ロータ４５（図４参照）の回転を制御するようになっている。そして、ＣＰＵ９３は、各ホールＩＣ９４ａ，９４ｂ，９４ｃおよびＭＲセンサ９５で検出された検出値（矩形波信号）に基づいて、ＦＥＴモジュール９６を制御する。これにより、ロータ４５の回転が制御される。

　ここで、軽自動車，中級車および高級車の車室内（運転席近傍）における音響感度［dB］を比較すると、通常作動時（Lo作動時）において、図８のグラフに示すような傾向があることが分かった。つまり、軽自動車（車両重量が1t未満等）においては、例えば、軽量化重視で設計されるため、車体剛性が低い箇所が存在する。そのため、特に、1kHz前後の高周波ノイズが、高級車や中級車に比して車室内に響き易くなっている。

　一方、高級車（車両重量が2tクラス等）においては、例えば、車室内の静粛性を重視して設計されるため、高剛性の鋼板を多く採用しつつ防音シートを付加することが多い。そのため、1kHz前後の高周波ノイズは、車室内に響き難くなっている。なお、中級車（車両重量が1.5t未満等）においては、軽自動車と高級車との間の音響感度［dB］となっている。

　これに対し、減速機構ＳＤのメカノイズの周波数である、概ね150Hz～300Hz前後の低周波領域では、軽自動車から高級車まで、それほど変わらない音響感度［dB］となる。つまり、概ね150Hz～300Hz前後の低周波ノイズは、車体剛性等に関わらず、車室内に響き難くかつ聞き取り難い周波数であると言える。

　ここで、本発明のＤＲ側ワイパモータ２１は、４極６スロット型のブラシレスモータであり、かつステータ４４を車両１０に固定されるハウジング４０に固定している。したがって、ＤＲ側ワイパモータ２１の磁気ノイズを、概ね150Hz～500Hz前後の低周波数で、かつ概ね160Hz～400Hzの低周波数領域に容易に合わせ込むことができる。

　よって、ＤＲ側ワイパモータ２１が発生する磁気ノイズおよびメカノイズの双方を合わせて、概ね150Hz～500Hz、より好ましくは比較的狭い領域の概ね160Hz～400Hz前後の低周波数領域に統合して、軽自動車と高級車とで音響感度［dB］の差（図中網掛部（ａ）の面積，音響感度の最大値と最小値との差）を小さくすることができ、ひいては軽自動車から高級車まで問題無く対応することができる。つまり、本発明のＤＲ側ワイパモータ２１においては、ＤＲ側ワイパモータ２１が発生する周波数領域を低周波側で統合することで、汎用性を大幅に向上させることができる。

　またさらに、周波数のばらつき（モータ全体としての周波数領域の幅）が少なくなることで、ノイズ対策を施すための周波数領域を限定できるため、緩衝部材（差し込みゴムＩＲやゴムブッシュＲＢ等）によるさらなるノイズ対策が容易となる。ここで、一般的に緩衝部材としては高周波対策のもの、低周波対策のもの等、緩衝を狙う領域が緩衝部材に使われる材料によりある程度決まっている。そのため、対象となるモータの周波数のばらつき（モータ全体としての周波数領域の幅）が大きい場合、そのモータ全体としてノイズ対策が困難となる。

　また、参考例として記載したブラシ付きのモータは、小型軽量化に伴って磁極数が多く（例えば４極）、かつ払拭速度を「Hi」または「Lo」に可変とするために３つのブラシを備えている。このブラシ付きのモータの磁気ノイズは、高周波ノイズである、特に、1kHz前後の周波数となる。そのため、軽自動車と高級車とで音響感度［dB］の差（図中網掛部（ｂ）の面積，音響感度の最大値と最小値との差）が大きくなり、軽自動車への採用が困難となる。

　さらに、上述した従前の技術においては、本発明よりも磁極数およびスロット数が多いブラシレスモータ（６極９スロット型）を採用しつつ、かつステータがギヤハウジングとは別体のヨークに固定されている。したがって、従前の技術における磁気ノイズは、本発明よりも高周波ノイズである、特に、600Hz前後の周波数となる。そのため、軽自動車と高級車とで音響感度［dB］の差（図中網掛部（ｃ）の面積，音響感度の最大値と最小値との差）が、本発明よりも大きくなる。また、ステータは、ヨークおよびギヤハウジングの２つの部材を介して車両に固定されるため、これらのヨークとギヤハウジングとの固定強度のばらつき等に起因して、本発明よりも広い領域の概ね150Hz～775Hzの周波数領域内で、製品毎に発生するノイズにばらつきが生じることになる。

　以上詳述したように、本実施の形態によれば、４極６スロット型とすることで、ロータ４５を中心としてステータ４４の形状を鏡像対称にすることができる。よって、ロータ４５の回転振れを抑制することができる。また、ロータ４５の回転振れを抑制し得る必要最小限の極数およびスロット数として、回転時に生じる磁気ノイズの周波数を、減速機構ＳＤのメカノイズ（概ね150Hz～300Hz近傍の低周波数）に近付けることができる。これにより、ＤＲ側ワイパモータ２１が発生する磁気ノイズおよびメカノイズの周波数を、それぞれ低周波数側で統合することができ、ひいては車室内での音響感度［dB］を小さくして、静粛性を向上させることができる。よって、軽自動車から高級車まで容易に対応することができ、さらには電気自動車やハイブリッド車両等にも適用することができる（汎用性向上）。

　また、ハウジング４０の内側にステータ４４を固定しつつ、ハウジング４０には、カウルトップパネル１２，フロントサイドメンバー１３およびダッシュパネルアッパー１４に固定される取付脚４２ｅを設けたので、磁気ノイズの発生源であるステータ４４を、ハウジング４０のみを介して車両１０に固定できる。よって、例えば、ハウジング４０の剛性計算のみにより、車室内における音響感度［dB］を容易に予測できるようになる。つまり、静粛性の向上に有利な構造のブラシレスワイパモータを、確実かつ容易に設計できるようになり、さらに静粛性を追求したブラシレスワイパモータを提供できるようになる。

　さらに、本実施の形態によれば、減速機構ＳＤは、ロータ４５により回転されるウォーム４６ｂと、出力軸５１が回転中心に設けられ、ウォーム４６ｂに噛み合わされるギヤ歯５０ａを備えたウォームホイール５０と、を有し、ロータ４５の軸方向寸法Ｌ１を、ウォーム４６ｂの軸方向寸法Ｌ２よりも小さくした（Ｌ１＜Ｌ２）。これにより、ＤＲ側ワイパモータ２１の回転軸４６の軸方向に沿う寸法を小さくして、さらなる小型軽量化を図ることが可能となり、軽自動車にも容易に適用することができる。

　また、本実施の形態によれば、各取付脚４２ｅが、各ゴムブッシュＲＢおよび差し込みゴムＩＲを介して、カウルトップパネル１２，フロントサイドメンバー１３およびダッシュパネルアッパー１４に固定されている。したがって、ＤＲ側ワイパモータ２１の振動が車両１０に伝達され難くなって、車室内における音響感度［dB］をより小さくすることができる。また、車両１０の振動からＤＲ側ワイパモータ２１を保護して、当該ＤＲ側ワイパモータ２１が早期に損傷するのを防止することができる。

　さらに、本実施の形態によれば、ＤＲ側ワイパモータ２１が発生する周波数領域を、低周波側で統合することができるため、汎用性を大幅に向上させることができる。またさらに、周波数のばらつき（モータ全体としての周波数領域の幅）が少なくなることで、ノイズ対策を施すための周波数領域を限定できるため、緩衝部材（差し込みゴムＩＲやゴムブッシュＲＢ等）によるさらなるノイズ対策が容易となる。

　さらに、本実施の形態によれば、ＤＲ側ワイパモータ２１が発生する周波数を低周波側で統合することができるので、車両による作動音の影響を小さくすることができる。つまり、モータ全体としての周波数領域の幅を狭めることで、ＤＲ側ワイパモータ２１は、車両からの振動等の影響を受けにくくなる。そのため、共振や振動増幅の発生を抑制し、結果としてＤＲ側ワイパモータ２１の作動音を小さくすることができる。

　なお、本実施の形態によれば、ＤＲ側ワイパモータ２１の周波数（Hz）の算出式としては、（スロット数もしくはティース数×出力軸回転数（rpm）×減速比）／６０として算出している。これはスロットもしくはティースに起因する周波数成分に重点を置いた算出式である。

　次に、本発明の実施の形態２について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態１と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。

　図９は実施の形態２に係るワイパ装置の斜視図を示している。

　上述した実施の形態１においては、図１に示すように、車両１０の車幅方向に沿う運転席側および助手席側に、それぞれＤＲ側ワイパ装置２０およびＡＳ側ワイパ装置３０を配置し、ＤＲ側ワイパアーム２２およびＡＳ側ワイパアーム３２を所定の揺動角度でそれぞれ揺動駆動させた、所謂対向払拭式ワイパ装置であるものを示した。これに対し、実施の形態２においては、図９に示すように、ブラシレスワイパモータ１００を、モジュラー型ワイパ装置１０１に適用した場合を示している。

　モジュラー型ワイパ装置１０１は、パイプフレーム１０２を備えている。このパイプフレーム１０２の長手方向に沿う略中央部分には、ブラシレスワイパモータ１００の略重心となる部分が固定されている（詳細図示せず）。したがって、モジュラー型ワイパ装置１０１は、ワイパ装置単体で搬送し易い等、重量バランスに優れたものとなっている。ここで、モジュラー型ワイパ装置１０１に適用されるブラシレスワイパモータ１００は、固定ボルト（図示せず）によって固定される１つの取付脚４２ｅのみを備えている。この取付脚４２ｅは、ゴムブッシュＲＢを介して、車体固定部としてのダッシュパネルアッパー１４（図１参照）に固定される。また、取付脚４２ｅに備えられるゴムブッシュＲＢを、差し込みゴムＩＲに換えて車両に固定するようにしても良い。なお、ブラシレスワイパモータ１００のその他の構造は、実施の形態１のＤＲ側ワイパモータ２１と同じ構造である。

　パイプフレーム１０２の長手方向両側には、第１，第２ピボットホルダ１０３ａ，１０３ｂが固定され、これらの第１，第２ピボットホルダ１０３ａ，１０３ｂは、第１，第２ピボット軸１０４ａ，１０４ｂを回動自在に支持している。ここで、第１，第２ピボットホルダ１０３ａ，１０３ｂには、フロントサイドメンバー１３（図１参照）にそれぞれ固定される第１，第２取付部１０５ａ，１０５ｂが設けられている。

　第１，第２ピボット軸１０４ａ，１０４ｂの基端部には、出力軸５１の揺動運動を第１，第２ピボット軸１０４ａ，１０４ｂに伝達するリンク機構１０６が設けられている。第１，第２ピボット軸１０４ａ，１０４ｂの先端部には、各ワイパアーム２２，３２（図１参照）の基端部が固定されている。つまり、出力軸５１と各ワイパアーム２２，３２との間にリンク機構１０６が設けられている。

　そして、リンク機構１０６は、出力軸５１に固定されるクランクアーム１０６ａと、第１，第２ピボット軸１０４ａ，１０４ｂの基端部に固定される一対の駆動レバー１０６ｂ，１０６ｃと、各駆動レバー１０６ｂ，１０６ｃの間に設けられる連結ロッド１０６ｄと、一方の駆動レバー１０６ｃとクランクアーム１０６ａとの間に設けられる駆動ロッド１０６ｅとから構成されている。

　ここで、リンク機構１０６を構成する、クランクアーム１０６ａ，各駆動レバー１０６ｂ，１０６ｃ，連結ロッド１０６ｄ，駆動ロッド１０６ｅは、それぞれ鋼板をプレス加工することで所定形状に形成されており、この点においても軽量化が図られている。

　以上のように形成した実施の形態２においても、上述した実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。

　本発明は上記各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、上記実施の形態１においては、ＤＲ側ワイパモータ２１に３つの取付脚４２ｅを設け、３つの取付脚４２ｅのうちの１つを差し込み式とし、他の２つをボルト固定式としたが、本発明はこれに限らず、３つの取付脚４２ｅの全てをボルト固定式としても構わない。

　また、上記各実施の形態においては、ＤＲ側ワイパモータ２１およびブラシレスワイパモータ１００を、それぞれフロントガラス１１上を揺動するＤＲ側ワイパアーム２２およびＡＳ側ワイパアーム３２を駆動するものとしたが、本発明はこれに限らず、リヤガラス上を揺動するワイパアームを駆動するものにも採用することができる。

　さらに、上記各実施の形態においては、ステータ４４の内側にロータ４５を回転自在に配置したインナロータ型のブラシレスワイパモータとしたが、本発明はこれに限らず、ステータの外側にロータを配置したアウタロータ型のブラシレスワイパモータにも適用することができる。

　ブラシレスワイパモータは、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

　車両のウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ部材を揺動させるブラシレスワイパモータであって、
　ハウジングの内側に固定された固定子と、
　前記固定子に巻かれたコイルと、
　前記固定子に設けられ、前記コイルが配置された６つのスロットと、
　前記固定子に対して回転する回転子と、
　前記回転子に設けられ、前記回転子の回転方向に沿って磁極が交互に配置された４極の永久磁石と、
　前記ハウジングに収容され、前記回転子の回転を減速する減速機構と、
　前記減速機構の回転を前記ワイパ部材に伝達する出力軸と、
　前記ハウジングに設けられた複数の固定脚と、
を備え、
　前記複数の固定脚のうちの少なくとも１箇所が、前記車両の左右方向に延びる車体固定部に固定される、
ブラシレスワイパモータ。
　請求項１記載のブラシレスワイパモータにおいて、
　前記ブラシレスワイパモータの発生する周波数を500Hz以下とする、
ブラシレスワイパモータ。
　請求項１記載のブラシレスワイパモータにおいて、
　前記減速機構は、
　前記回転子により回転されるウォームと、
　前記出力軸が回転中心に設けられ、前記ウォームに噛み合わされる歯部を備えたウォームホイールと、
を有し、
　前記回転子の軸方向寸法が、前記ウォームの軸方向寸法よりも小さい、
ブラシレスワイパモータ。
　請求項１記載のブラシレスワイパモータにおいて、
　前記複数の固定脚のうちの少なくとも１箇所が、緩衝部材を介して前記車体固定部に固定される、
ブラシレスワイパモータ。
　請求項１記載のブラシレスワイパモータにおいて、
　前記固定子は、前記回転子を中心に互いに対向するティースを備える、
ブラシレスワイパモータ。