JP2010148300A - 減速機構付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸に過大な外力が加わった場合で所期の位置検出を確保する。
【解決手段】先端にウオーム３２ａが形成されたモータ軸と、ウオーム３２ａに噛合したウオームホイール３２ｂと、ウオームホイール３２ｂに設けられてモータ軸の回転を減速して出力する出力軸１７と、を有するワイパモータにおいて、ＭＲセンサ３８と共に位置検出手段を構成するマグネット３７を出力軸１７の端面に固定し、出力軸１７とウオームホイール３２ｂとの間にクラッチ機構４２を設ける。クラッチ機構４２は出力軸１７に所定以上の外力が加わった時に、出力軸１７とウオームホイール３２ｂとの間の回動を許容するように設定する。出力軸に加わった外力が回動許容値に達すると、クラッチ機構の連結が解除してウオームホイールは出力軸に対して空転するため、マグネットはＭＲセンサとの位置関係を維持する。よって所期の払拭作動を維持できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、減速機構付きモータに関する。
例えば、車両に搭載されるワイパ装置を駆動するワイパモータに利用して有効なものに関する。

車両に搭載されるワイパ装置を駆動する駆動源としてのワイパモータには、ウオーム歯車減速機構付きモータが使用されている。
従来のこの種のワイパモータとしては、ワイパアームに連係される出力軸がウオーム歯車減速機構のウオームホイールにインボリュート部によって結合されており、ウオームホイールにマグネットが固定され、ウオームホイールに対向して配置された回路基板にマグネットを検出する磁気センサが設けられているものがある。例えば、特許文献１参照。

特開２００７−１２４７９２号公報

しかしながら、前述したワイパモータにおいては、ワイパアームに落雪のような外力が加わった場合に、ワイパシャフトのインボリュート部が空転すると、ワイパアームとマグネットとの認識位置がずれてしまうために、所期の払拭作動を維持することができなくなる危惧がある。

本発明の目的は、出力軸に過大な外力が加わった場合であっても、所期の位置検出を確保することができる減速機構付きモータを提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）モータ軸を有するモータ部と、
前記モータ軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、
を有する減速機構付きモータであって、
前記出力軸の一端に所定以上の外力が加わった時に、前記出力軸と前記減速機構との間の回動を許容するクラッチ機構を備えており、
前記出力軸の他端には位置検出手段が設けられている、
ことを特徴とする減速機構付きモータ。
（２）前記位置検出手段は、前記出力軸の端面に設けられていることを特徴とする前記（１）に記載の減速機構付きモータ。
（３）前記出力軸が、ワイパ装置に連係されていることを特徴とする前記（１）（２）に記載の減速機構付き電動モータ。

この減速機構付きモータによれば、出力軸に過大な外力が加わった場合であっても、所期の位置検出を確保することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

図１に示されているように、車両１２のフロントガラス１３の下方には、フロントガラス１３に付着した雨水等を拭き取って運転者の視界を確保するためのワイパ装置１１が設けられている。

ワイパ装置１１は車両１２に回転自在に支持された２つのワイパ軸１４，１７を備えている。ワイパ軸１７には運転席側のワイパアーム１５ａが固定されており、ワイパ軸１４には助手席側のワイパアーム１５ｂが固定されている。それぞれのワイパアーム１５ａ，１５ｂの先端部にはワイパブレード１６ａ，１６ｂが装着されており、ワイパアーム１５ａ，１５ｂの基端部には図示しないスプリングが装着されている。このスプリングのばね力により、ワイパブレード１６ａ，１６ｂをフロントガラス１３に対して弾圧的に接触させることが可能となっている。

ワイパ装置１１にはワイパモータ１０が組み付けられている。ワイパモータ１０はウオーム歯車減速機構付きモータによって構成され、正逆回転を行うことで所定の角度で揺動を行うことができる。ワイパ軸１７にはリンク機構１９が回動自在に取付けられ、ワイパ軸１７を回転させることによって、ワイパアーム１５ａ，１５ｂを所定の角度範囲で揺動させることが可能となる。このワイパアーム１５ａ，１５ｂの揺動運動により、ワイパブレード１６ａ，１６ｂを上反転位置と下反転位置との間の払拭範囲２０ａ，２０ｂで作動させることができ、フロントガラス１３に付着した雨水等を払拭することが可能となる。

図２に示されているように、ワイパモータ１０はモータ軸２１を有する電動モータ２２と、モータ軸２１の正逆回転を減速して出力する減速機構部２３とを備えている。電動モータ２２にはブラシ付き直流モータが使用されている。モータハウジング２４の内部には図示しない界磁マグネットが固定され、アマチュア２５およびコンミテータ２６が回転自在に収容されている。
なお、電動モータ２２としてブラシ付き直流モータを用いるようにしているが、これに限られることはなく、ブラシレス直流モータ等の他の形式の電動モータを用いるようにしてもよい。

一方、減速機構部２３は、モータハウジング２４に組み付けられるギヤハウジング３０を備えており、ギヤハウジング３０には減速機構としてのウオーム歯車減速機構３２が収容されている。ギヤハウジング３０内に延びる電動モータ２２のモータ軸２１は、軸受３３を介して回転自在に支持されており、出力軸１７はギヤハウジング３０のボス部３０ａに回転自在に支持されている。
モータ軸２１にはウオーム３２ａが固定されており、出力軸１７にはウオーム３２ａに噛み合うウオームホイール３２ｂが固定されている。ウオーム３２ａとウオームホイール３２ｂとによってウオーム歯車減速機構３２が形成されている。
ギヤハウジング３０の開口部にはカバー部材としてのハウジングカバー３１が組み付けられている。ハウジングカバー３１は鉄、鋼、ステンレス等の磁性材料を用いて、プレス等の加工によって形成される。

図２に示されているように、ギヤハウジング３０には回路基板３４を備えた駆動制御部３５が収容されている。回路基板３４はウオーム歯車減速機構３２を覆うように配置されている。回路基板３４の下面３４ａには、電動モータ２２に駆動電力を供給するパワー系部品としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ) ３６が実装されているとともに、図示しないリレー、ダイオード、コンデンサ等が実装されている。
ウオームホイール３２ｂの出力軸１７には、Ｎ極とＳ極が周方向に着磁された回転検出用のマグネット３７が固定されており、回路基板３４の下面３４ａには磁気センサとしてのＭＲセンサ（磁気抵抗センサ) ３８がマグネット３７に対向するように実装されている。マグネット３７とＭＲセンサ３８とは、出力軸１７の回転数および軸角度を検出する位置検出手段を構成している。
つまり、ワイパモータ１０を駆動した際には、ＭＲセンサ３８に対してマグネット３７が相対的に回転することになるため、このときのＮ極とＳ極の磁極の切替りに伴う磁界変化をＭＲセンサ３８によって検出することにより、ワイパモータ１０の回転状態を検出することが可能となる。そして、ＭＲセンサ３８からの検出信号によって把握されるワイパブレード１６ａ，１６ｂの作動位置に基づいて、電動モータ２２に対する駆動電力が制御されるようになっている。

回路基板３４の上面３４ｂには伝熱材としてのシリコーン３９が塗布されており、回路基板３４はシリコーン３９を介してハウジングカバー３１に接するようになっている。つまり、ＦＥＴ３６に駆動電流を供給することによって熱が生じることになるが、発生する熱がＦＥＴ３６に蓄えられることはなく、シリコーン３９からハウジングカバー３１を介して外気に放出されることになる。

図３に示されているように、出力軸１７の回路基板３４側端部には非磁性体によって形成されたキャップ４０が被せられてローレット部４１によって固定されている。キャップ４０のＭＲセンサ３８との対向面にはマグネット３７が固定されている。
出力軸１７とウオームホイール３２ｂとの間には、出力軸１７から所定以上の外力が加わった時に、出力軸１７とウオームホイール３２ｂとの間の回動を許容するクラッチ機構４２が設けられている。
すなわち、出力軸１７にはクラッチ機構取付部４３がキャップ４０近傍に配置されて、円形リング形状に突設されており、クラッチ機構取付部４３の外周面には係合部としての係合穴４４が複数個（図示例では４個）、周方向に等間隔に配置されて没設されている。各係合穴４４は略半球面形状に形成されている。クラッチ機構取付部４３の外周にはクラッチリング４５が周方向に摺動自在に嵌合されており、クラッチリング４５はウオームホイール３２ｂに同心円に配置されて、キー部４６によって固定されている。クラッチリング４５には保持孔４７が複数個（図示例では４個）が、周方向に等間隔に配置されて、径方向に貫通するように開設されている。各保持孔４７には係合部としてのボール４８およびスプリング４９が保持されており、スプリング４９はウオームホイール３２ｂに反力をとってボール４８を径方向内向きに常時付勢するようになっている。
つまり、各ボール４８がスプリング４９の付勢力によって各係合穴４４にそれぞれ係合することにより、出力軸１７とウオームホイール３２ｂとは連結した状態になっており、出力軸１７から所定以上の外力が加わった時に、各ボール４８がスプリング４９の付勢力に抗して各係合穴４４から抜け出ることにより、出力軸１７とウオームホイール３２ｂとの間の連結を解除する。したがって、クラッチ機構４２が出力軸１７とウオームホイール３２ｂとの間の回動を許容する外力の所定値は、スプリング４９の弾発力によって予め設定することができる。

次に、ワイパ装置に落雪の外力が加わった場合における作用および効果を説明する。
ワイパ装置１１の払拭作動中に、落雪のような外力がワイパアーム１５ａ，１５ｂまたは／およびワイパブレード１６ａ，１６ｂに加わると、出力軸１７は停止した状態になるが、電動モータ２２がモータ軸２１を回転させ続けるので、ウオームホイール３２ｂは回転しようとする。
電動モータ２２によるウオームホイール３２ｂの回転力が予め設定されたクラッチ機構４２の回動許容値に達すると、クラッチ機構４２の係合穴４４とボール４８との連結が解除されるために、ウオームホイール３２ｂは出力軸１７に対して空転する。
したがって、出力軸１７には電動モータ２２の駆動力が伝達されないので、ワイパ装置１１のワイパ軸１４ａ，１４ｂ、ワイパアーム１５ａ，１５ｂ、ワイパブレード１６ａ，１６ｂ等の破損を未然に防止することができる。
他方、ウオームホイール３２ｂは出力軸１７に対して空転するが、マグネット３７は出力軸１７に固定されているので、マグネット３７はＭＲセンサ３８との位置関係を維持することができる。

例えば、落雪のようなの外力がワイパアーム１５ａ，１５ｂまたは／およびワイパブレード１６ａ，１６ｂから除かれた後に、電動モータ２２が運転されると、電動モータ２２のモータ軸２１によってウオームホイール３２ｂが回転されるので、クラッチ機構４２のボール４８が係合穴４４に移動して係合し、クラッチ機構４２が自動的に連結する。
また、電動モータ２２が停止した状態で、ワイパアーム１５ａ，１５ｂをクラッチ機構４２のボール４８が係合穴４４と係合する位置に手作業で移動させてもよい。
このとき、マグネット３７はＭＲセンサ３８との位置関係を維持した状態、すなわち、ＭＲセンサ３８によるワイパアーム１５ａ，１５ｂの認識位置はずれていない状態であるので、ウオームホイール３２ｂが出力軸１７に対して空転した後であっても、ワイパ装置１１は所期の払拭作動を維持することができる。

なお、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に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、クラッチ機構は前記実施形態の構造に構成するに限らず、リング形状に形成したワイヤスプリングまたはリーフスプリング等を使用して構成してもよい。

減速機構はウオーム歯車機構を使用するに限らず、複数の平歯車からなる減速歯車列等の他の形式の減速機構を使用してもよい。

ＭＲセンサ３８およびマグネット３７は、ウオームホイール３２ｂの回転中心上に配置するに限らず、ウオームホイール３２ｂの回転中心からずれた位置に配置するようにしてもよい。

また、出力軸１７の回転数および軸角度を検出する磁気センサとしてＭＲセンサ３８が採用されているが、これに限られることはなく、磁気センサとしてホール素子を用いるようにしてもよい。

前記実施形態においては、減速機構付き電動モータをワイパモータに使用した場合について説明しているが、本発明はこれに限らず、パワーウインド装置やドア開閉装置等々に使用される減速機構付き電動モータ全般に適用することができる。

本発明の一実施の形態であるワイパモータが使用されたワイパ装置を示す正面図である。 本発明の一実施の形態であるワイパモータを示す縦断面図である。 クラッチ機構を示しており、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１０ ワイパモータ（減速機構付き電動モータ）
１１ ワイパ装置
１２ 車両
１３ フロントガラス
１４ ワイパ軸
１５ａ ワイパアーム
１５ｂ ワイパアーム
１６ａ ワイパブレード
１６ｂ ワイパブレード
１７ ワイパ軸（出力軸）
１９ リンク機構
２０ａ，２０ｂ 払拭範囲
２１ モータ軸
２２ 電動モータ
２３ 減速機構部
２４ モータハウジング
２５ アマチュア
２６ コンミテータ
３０ ギヤハウジング（ハウジング）
３１ ハウジングカバー（カバー部材）
３２ ウオーム歯車減速機構
３２ａ ウオーム
３２ｂ ウオームホイール
３３ 軸受
３４ 回路基板
３５ 駆動制御部
３６ ＦＥＴ（パワー系部品)
３７ マグネット（位置検出手段）
３８ ＭＲセンサ（磁気センサ、位置検出手段）
４０ キャップ
４１ ローレット部
４２ クラッチ機構
４３ クラッチ機構取付部
４４ 係合穴
４５ クラッチリング
４６ キー部
４７ 保持孔
４８ ボール
４９ スプリング

Claims (3)

1. モータ軸を有するモータ部と、
   前記モータ軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、
   を有する減速機構付きモータであって、
   前記出力軸の一端に所定以上の外力が加わった時に、前記出力軸と前記減速機構との間の回動を許容するクラッチ機構を備えており、
   前記出力軸の他端には位置検出手段が設けられている、
   ことを特徴とする減速機構付きモータ。
2. 前記位置検出手段は、前記出力軸の端面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の減速機構付きモータ。
3. 前記出力軸が、ワイパ装置に連係されていることを特徴とする請求項１または２に記載の減速機構付き電動モータ。

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