(57)【要約】【課題】コンミテータとブラシとの接触箇所で生じた摩耗粉が、軸受に付着することを防止できる電動モータ装置を提供する。【解決手段】電流が供給されて回転軸２３が回転する電動モータ１３を備えた電動モータ装置であって、回転軸２３に設けられたアマチュア２４と、回転軸２３の軸線Ａ１方向でアマチュア２４とは異なる位置に配置されて回転軸２３を回転可能に支持する軸受２６と、回転軸２３に取り付けられ、かつ、軸線Ａ１方向でアマチュア２４と軸受２６との間に設けられたコンミテータ２７と、コンミテータ２７に電流を流すブラシ３６と、軸線Ａ１方向で軸受２６とコンミテータ２７との間に配置され、かつ、回転軸２３と共に回転するファン５６と、を有する。【選択図】図２
2016154413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が供給されて回転軸が回転する電動モータを備えた電動モータ装置であって、
前記回転軸に設けられたアマチュアと、
前記回転軸の軸線方向で前記アマチュアとは異なる位置に配置されて前記回転軸を回転可能に支持する軸受と、
前記回転軸に取り付けられ、かつ、前記軸線方向で前記アマチュアと前記軸受との間に設けられたコンミテータと、
前記コンミテータに電流を流すブラシと、
前記軸線方向で前記軸受とコンミテータとの間に配置され、かつ、前記回転軸と共に回転するファンと、
を有する、電動モータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動モータ装置において、
前記ファンは、前記軸線方向で前記軸受から前記コンミテータに向かう空気の流れを形成する、電動モータ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動モータ装置において、
前記ブラシに電流を供給する端子を保持する端子ホルダが設けられ、
前記端子ホルダは、前記回転軸が回転可能に配置される軸孔を備え、
前記軸受及び前記ファンの外径は、前記軸孔の内径よりも小さい、電動モータ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動モータ装置において、
前記ファンは、前記軸孔に配置されている、電動モータ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電動モータ装置において、
前記ブラシを支持するブラシホルダが、前記軸線方向で前記端子ホルダと前記アマチュアとの間に配置されている、電動モータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの回転軸にコンミテータが設けられている電動モータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両には、ワイパ装置、パワーウィンド装置、パワースライドドア装置等の車載用電装機器が搭載されている。この車載用電装機器は、動力源としての電動モータ装置を有する。車載用電装機器に用いられる電動モータ装置の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された電動モータ装置は、円筒形状のヨークと、ヨークの内周面に固定されたマグネットと、ヨークの開口部に固定されたギヤケースと、ヨーク内からギヤケース内に亘って設けたロータアッセンブリと、を備えている。
【０００３】
ロータアッセンブリは、ヨーク内からギヤケース内に亘って設けられた回転軸と、回転軸の外周面に取り付けられ、かつ、ヨーク内に配置されたアマチュアと、ギヤケース内に配置され、かつ、回転軸に取り付けられたコンミテータと、を備えている。コンミテータはアマチュアのコイルに接続されている。また、ギヤケース内に第１軸受が設けられ、ヨーク内に第２軸受が設けられており、回転軸は、２個の軸受により回転可能に支持されている。コンミテータは、回転軸の軸線方向で第１軸受とアマチュアとの間に配置されている。
【０００４】
さらに、ギヤケース内にブラシホルダが設けられており、ブラシホルダは一対のブラシを支持している。一対のブラシの先端は、コンミテータに接触している。また、回転軸の軸線方向で、第２軸受とアマチュアとの間にファンが設けられている。ファンは回転軸に取り付けられている。さらにヨークを貫通する吸入口及び排気口が設けられている。
【０００５】
そして、一対のブラシ及びコンミテータを介してアマチュアに電流が流れて回転磁界が形成され、ロータアッセンブリが回転する。回転軸と共にファンが回転すると、ヨークの外部の空気が吸気口を通りヨーク内に導入され、かつ、その空気は排気口を通りヨークの外部へ排出される。したがって、ヨーク内が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１０２１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された電動モータ装置は、ファンの回転によってヨーク内に導入された空気の一部がギヤケース内へ流れ込み、一対のブラシとコンミテータとの接触箇所で生じた摩耗粉が、第１軸受に付着する問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、コンミテータとブラシとの接触箇所で生じた摩耗粉が、軸受に付着することを防止できる電動モータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動モータ装置は、電流が供給されて回転軸が回転する電動モータを備えた電動モータ装置であって、前記回転軸に設けられたアマチュアと、前記回転軸の軸線方向で前記アマチュアとは異なる位置に配置されて前記回転軸を回転可能に支持する軸受と、前記回転軸に取り付けられ、かつ、前記軸線方向で前記アマチュアと前記軸受との間に設けられたコンミテータと、前記コンミテータに電流を流すブラシと、前記軸線方向で前記軸受とコンミテータとの間に配置され、かつ、前記回転軸と共に回転するファンと、を有する。
【００１０】
本発明の電動モータ装置は、前記ファンは、前記軸線方向で前記軸受から前記コンミテータに向かう空気の流れを形成する。
【００１１】
本発明の電動モータ装置は、前記ブラシに電流を供給する端子を保持する端子ホルダが設けられ、前記端子ホルダは、前記回転軸が回転可能に配置される軸孔を備え、前記軸受及び前記ファンの外径は、前記軸孔の内径よりも小さい。
【００１２】
本発明の電動モータ装置において、前記ファンは、前記軸孔に配置されている。
【００１３】
本発明の電動モータ装置において、前記ブラシを支持するブラシホルダが、前記軸線方向で前記端子ホルダと前記アマチュアとの間に配置されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、軸受からコンミテータへ向かう空気の流れが形成される。したがって、ブラシとコンミテータとの接触箇所で生じた摩耗粉が、軸受に付着することを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は本発明の電動モータ装置の側面図、（Ｂ）は本発明の電動モータ装置の底面図である。
【図２】本発明の電動モータ装置のブラケットを取り外した底面図である。
【図３】図２に示すギヤケースの断面図である。
【図４】電動モータ装置のケーシング内における温度変化を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明における電動モータ装置は、車両用のワイパ装置、パワーウィンド装置、パワースライドドア装置などのように、動作部材を有する装置の動力源として用いることが可能である。以下、本発明における電動モータ装置を、ワイパ装置の動作部材であるワイパアームを動作させる動力源として用いる実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１及び図２に示す電動モータ装置１０は、ワイパアーム１１を取り付けるピボット軸１２を有する。電動モータ装置１０は、電力が供給されて動力を発生する電動モータ１３と、電動モータ１３の動力を、ピボット軸１２に伝達する経路に設けられた減速機構１４と、減速機構１４を収容したケーシング１５と、を有する。また、電動モータ装置１０を車体に固定するブラケット１６が設けられている。
【００１８】
減速機構１４は、中空に構成されたケーシング１５の内部に収容されており、電動モータ１３は、主としてケーシング１５の外部に配置されている。まず、電動モータ１３は、界磁としてのステータアッセンブリ１７と、電機子としてのロータアッセンブリ１８とを備えている。ステータアッセンブリ１７は、円筒形状に構成されたヨーク１９と、ヨーク１９の内周に固定された複数の永久磁石２０とを有している。
【００１９】
ヨーク１９は金属材料、例えば、鉄などにより構成されている。このヨーク１９における軸線Ａ１に沿った方向の一端には支持筒２１が形成されており、ヨーク１９の他端には開口部が形成されている。そして、支持筒２１により軸受２２の外輪が支持されている。ロータアッセンブリ１８は、軸線Ａ１を中心として回転可能である。
【００２０】
一方、ロータアッセンブリ１８は、回転軸２３と、回転軸２３と共に一体回転するアマチュア２４と、を有する。アマチュア２４は、アマチュアコアにコイルを巻き付けたものである。回転軸２３は、軸線Ａ１方向の半分程度がヨーク１９の内部に配置され、長手方向における残りの半分程度がケーシング１５の内部に配置されている。また、アマチュア２４は、複数の永久磁石２０の内側に配置されている。つまり、ケーシング１５にヨーク１９が固定され、アマチュア２４は、ヨーク１９内に配置されている。
【００２１】
さらに、回転軸２３においてケーシング１５内に配置された箇所には、ウォーム２５が形成されている。また、回転軸２３の軸線Ａ１方向で、アマチュア２４とウォーム２５との間に相当する箇所が、軸受２６により支持されている。軸受２６は、軸線Ａ１方向でアマチュア２４とは異なる位置に配置されている。軸受２６の内輪は回転軸２３の外周に嵌合固定されている。
【００２２】
さらに、回転軸２３における軸受２６とアマチュア２４との間には、コンミテータ２７が取り付けられている。コンミテータ２７は、樹脂製の本体に導電性の鋼板を固定したものである。コンミテータ２７は回転軸２３と共に回転する。コンミテータ２７の鋼板は、多数のフックを備え、各フックに、アマチュア２４のコイルが掛けられている。
【００２３】
次に、ケーシング１５の構成を説明する。ケーシング１５は導電性を有する金属材料、例えばアルミニウム合金等により形成されている。なお、ケーシング１５は、導電性を有する樹脂により一体成形されていてもよい。ケーシング１５は、アースとしての車体に対して、図示しない電線より接続されている。このケーシング１５は、減速機構１４の全部、回転軸２３の一部を収容している。ケーシング１５は、底部２８と、底部２８の外周に沿って設けた側壁２９と、底部２８及び側壁２９に連続した保持部３０と、を備えている。保持部３０は筒形状であり、底部２８及び側壁２９により収容室３１が形成されている。減速機構１４は、収容室３１に配置されている。
【００２４】
また、底部２８には支持軸３２が設けられている。この支持軸３２は、後述するウォームホイールを回転可能に支持するために設けられている。さらに、底部２８からケーシング１５の外に向けて突出した支持筒３３が設けられており、ピボット軸１２は支持筒３３で回転可能に支持されている。ピボット軸１２は、ケーシング１５の内外に亘って配置されている。
【００２５】
保持部３０は保持穴３４を備え、保持穴３４内にブラシホルダ３５が設けられている。ブラシホルダ３５は、保持部３０に対して軸線Ａ１を中心として回転しないように取り付けられている。ブラシホルダ３５は、回転軸２３を囲む環状に形成されており、かつ、カーボン製のブラシ３６を２個保持している。２個のブラシ３６は、回転軸２３の回転方向に間隔をおいて配置されている。ブラシ３６は、図２で便宜上、１個だけ図示されている。ブラシホルダ３５に弾性体が設けられており、２個のブラシ３６は、弾性体の力でコンミテータ２７へ押し付けられている。弾性体は、金属製のばねである。また、ヨーク１９が保持部３０に接触した状態でネジ部材３７を締め付けて、ヨーク１９とケーシング１５とが固定されている。
【００２６】
さらに、ケーシング１５における保持部３０と収容室３１との間には、支持壁３８が設けられており、その支持壁３８に軸孔３９が形成されている。この軸孔３９は、軸線Ａ１に沿った方向に貫通されている。また、軸孔３９に軸受２６が配置されており、その軸受２６の外輪が支持壁３８により支持されている。この軸受２６と軸受２２とは同心状に配置されており、軸受２２により回転軸２３がヨーク１９内で支持されている。また、軸受２６により回転軸２３がケーシング１５内で支持されている。このように、回転軸２３は、２個の軸受２２，２６により軸線Ａ１を中心として回転可能に支持されている。
【００２７】
さらに、支持壁３８に取付溝４０が設けられており、取付溝４０にストッパ４１が差し込まれている。このストッパ４１は、金属製の板ばねである。ストッパ４１と支持壁３８とにより軸受２６を挟み付け、回転軸２３が軸線Ａ１に沿った方向に位置決め固定されている。
【００２８】
次に、減速機構１４の構成を説明する。収容室３１に、支持軸３２を中心として回転可能なウォームホイール４２が設けられている。ウォームホイール４２の外周面にギヤ４３が設けられている。ギヤ４３はウォーム２５と噛み合っている。減速機構１４は、ギヤ４３及びウォーム２５により構成されている。減速機構１４は、回転軸２３からウォームホイール４２に動力を伝達するときに、回転軸２３の回転数よりもウォームホイール４２の回転数の方が低回転数となる減速機構である。このように、電動モータ１３のトルクがウォームホイール４２に伝達される際に、トルクが増幅される。
【００２９】
ウォーム２５は、回転軸２３のうち、収容室３１内に位置する部分に形成されている。ウォームホイール４２における底部２８側の部位には、導電性を有する鋼板よりなるスイッチングプレートが取り付けられている。
【００３０】
次に、ウォームホイール４２とピボット軸１２との間の動力伝達経路の構成を説明する。ピボット軸１２の端部には、リンク４４が固定されている。ピボット軸１２とリンク４４とは、所定の角度範囲内で一体に動作可能である。また、リンク４４にはコンロッド４５が、相対回転可能に連結されている。このコンロッド４５には、ピン４６が取り付けられており、ピン４６が、ウォームホイール４２の孔に回転可能に挿入されている。
【００３１】
コンロッド４５は、ピン４６が孔に挿入された状態で、ウォームホイール４２と相対回転可能である。これらのウォームホイール４２、コンロッド４５、リンク４４、ピボット軸１２は、回転軸２３の回転力を、ワイパアーム１１の動作力に変換する動力変換機構である。
【００３２】
ケーシング１５における支持壁３８と保持部３０との間に、凹部６１が設けられている。凹部６１に端子ホルダ４７が配置されている。端子ホルダ４７は、凹部６１に配置された状態で、ケーシング１５に対して軸線Ａ１方向に位置決めされている。端子ホルダ４７は、電動モータ１３に電気的に接続される部品を支持する要素である。端子ホルダ４７は、ボックス部４８と、ボックス部４８に連続して形成されたプレート部４９と、を有している。
【００３３】
端子ホルダ４７は、樹脂材料で一体成形されている。プレート部４９に軸孔５０が設けられている。プレート部４９は、軸線Ａ１方向で軸受２６とコンミテータ２７との間に配置されている。軸孔５０は、プレート部４９を軸線Ａ１方向に貫通し、軸孔５０は、収容室３１と保持穴３４とをつないでいる。軸孔５０の内径は、軸受２６の外径よりも大きい。
【００３４】
ボックス部４８に３本の端子５１，５２，５３が取り付けられている。端子５２，５３は、２個のブラシ３６へ接続されている。さらに、プレート部４９には、２本のコンタクトプレート５４，５５が取り付けられている。コンタクトプレート５４は、端子５１へ接続されている。コンタクトプレート５５はアースされている。
【００３５】
回転軸２３における軸受２６とコンミテータ２７との間にファン５６が取り付けられている。ファン５６は、コンミテータ２７の本体を成形した樹脂と同材料で形成されている。ファン５６は、軸線Ａ１方向で軸孔５０に配置されている。ファン５６の外径は、軸受２６の外径以下である。ファン５６は、回転軸２３と共に一体回転して空気の流れを形成する。ファン５６は、軸流ファンであり、収容室３１内の空気を保持穴３４内へ向けて軸線Ａ１方向に輸送する。つまり、軸受２６からコンミテータ２７に向かう空気の流れが形成される。
【００３６】
次に、ケーシング１５の構成を説明する。ケーシング１５の側壁２９にはネジ孔５７が複数設けられている。ブラケット１６は金属材料をプレス加工して成形したものであり、ブラケット１６が側壁２９に接触した状態で、ネジ部材５８を締め付けて、ブラケット１６がケーシング１５に固定されている。つまり、ブラケット１６はケーシング１５の開口部を塞ぐカバーの役割りをもつ。さらに、ブラケット１６の外周縁に、複数の固定部５９が設けられており、固定部５９の孔６０にネジ部材を挿入して締め付けると、ブラケット１６が車体に固定される。
【００３７】
電動モータ１３は、端子５１，５２，５３、ブラシ３６、コンミテータ２７を介してアマチュア２４に電流が供給され、回転磁界が形成されてロータアッセンブリ１８が回転する。ロータアッセンブリ１８の回転方向は一方向であり、ロータアッセンブリ１８は逆回転しない。ロータアッセンブリ１８が回転すると、回転軸２３のトルクがウォームホイール４２に伝達され、ウォームホイール４２のトルクは、コンロッド４５及びリンク４４を介してピボット軸１２に伝達される。ピボット軸１２及びワイパアーム１１は、所定角度の範囲内で回動する。
【００３８】
回転軸２３が一方向に回転している間、ファン５６により空気の流れが形成される。空気の流れは、収容室３１内から軸孔３９，５０を通り、保持穴３４内へ流れる向きである。このため、コンミテータ２７とブラシ３６との接触箇所で生じる摩耗粉が、軸受２６に付着することを回避できる。
【００３９】
また、ファン５６により輸送された空気は、コンミテータ２７、ブラシ３６の熱を奪うため、コンミテータ２７、ブラシ３６の温度上昇を抑制できる。ファン５６によるブラシ３６付近、つまり、保持穴３４内の温度測定結果の例を、図４の線図により説明する。実施の形態の電動モータ装置１０では、実線で示す温度変化となった。これに対して、ファンが無い電動モータでは、破線で示す温度変化となった。比較例では、時刻ｔ１で所定温度ＴＨ１以上になるが、本実施の形態では、時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２で所定温度ＴＨ１以上になることが確認された。
【００４０】
このように、ファン５６は、ブラシ３６の摩耗粉が軸受２６に付着することを防止する役割と、ブラシ３６を冷却する役割とを兼ねている。したがって、ブラシ３６の冷却性、耐久性を向上できるとともに、複雑な構造や部品を設ける必要がなく、電動モータ装置１０の小型化、軽量化が可能である。さらに、ファン５６は、軸線Ａ１方向における配置範囲が、端子ホルダ４７の配置範囲と重なっている。したがって、軸線Ａ１方向におけるファン５６の配置スペースを、専用で設けずに済む。
【００４１】
また、電動モータ装置１０の組み立て工程では、ケーシング１５に端子ホルダ４７を取り付けた後、回転軸２３を保持穴３４及び軸孔５０へ挿入する。ここで、軸受２６の外径、及びファン５６の外径は、軸孔５０の内径未満であるため、電動モータ装置１０の組み付け作業を容易に行うことができる。
【００４２】
さらに、ファン５６が回転した場合に空気の流れを形成するため、図２に示すケーシング１５に、ケーシング１５の外部と収容室３１内とをつなぐ通気口６２を設けてもよい。通気口６２は、溝または切り欠きである。また、ケーシング１５とブラケット１６との間から、ケーシング１５内に空気を吸い込み、かつ、ケーシング１５内の空気を外に排出する構成でもよい。
【００４３】
ここで、本実施形態において説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、回転軸２３が、本発明の回転軸に相当し、電動モータ１３が、本発明の電動モータに相当し、アマチュア２４が、本発明のアマチュアに相当し、軸受２６が、本発明の軸受に相当し、コンミテータ２７が、本発明のコンミテータに相当し、ブラシ３６が、本発明のブラシに相当し、ファン５６が、本発明のファンに相当し、端子ホルダ４７が、本発明の端子ホルダに相当し、端子５１，５２，５３が、本発明の端子に相当し、軸孔５０が、本発明の軸孔に相当する。
【００４４】
また、本発明は上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、ワイパ装置は、フロントガラスを払拭するフロントワイパ装置、リヤガラスを払拭するリヤワイパ装置の何れでもよい。
【００４５】
本発明の電動モータ装置は、動作部材を動作させる動力源として使用することができ、例えば、本発明の電動モータ装置をパワーウィンド装置に用いることもできる。パワーウィンド装置は、ドア内部に設けた電動モータの回転運動を、動作部材としてのドアガラスの昇降運動、つまり、直線運動に変換する機構である。このパワーウィンド装置は、特開２０１１−１３２６８５号公報、特開２０１１−１４０７８７号公報などに記載されているように公知であるため、具体的な構成の説明を省略する。
【００４６】
また、本発明の電動モータ装置を、パワースライドドア装置の動力源として用いることもできる。このパワースライドドア装置は、ドアに取り付けた電動モータの回転運動を、動作部材としてのドアの開閉動作、つまり、直線運動に変換する機構である。このパワースライドドア装置は、特開２００６−３３３６９１号公報、特開２００９−２４３８７号公報などに記載されているように公知であるため、具体的な構成の説明を省略する。さらに、本発明の電動モータ装置において、電動モータの動力が伝達される動作部材の動作は、回転運動、揺動運動、直線運動、往復運動などのいずれでもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０  電動モータ装置
１１  ワイパアーム
１２  ピボット軸
１３  電動モータ
１４  減速機構
１５  ケーシング
１６  ブラケット
１７  ステータアッセンブリ
１８  ロータアッセンブリ
１９  ヨーク
２０  永久磁石
２１，３３  支持筒
２２，２６  軸受
２３  回転軸
２４  アマチュア
２５  ウォーム
２７  コンミテータ
２８  底部
２９  側壁
３０  保持部
３１  収容室
３２  支持軸
３４  保持穴
３５  ブラシホルダ
３６  ブラシ
３７，５８  ネジ部材
３８  支持壁
３９，５０  軸孔
４０  取付溝
４１  ストッパ
４２  ウォームホイール
４３  ギヤ
４４  リンク
４５  コンロッド
４６  ピン
４７  端子ホルダ
４８  ボックス部
４９  プレート部
５１，５２，５３  端子
５４，５５  コンタクトプレート
５６  ファン
５７  ネジ孔
５９  固定部
６０  孔
６１  凹部
６２  通気口
Ａ１  軸線
【図１】
2016154413.tif 000003
【図２】
2016154413.tif 000004
【図３】
2016154413.tif 000005
【図４】
2016154413.tif 000006