(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底状のヨークと該ヨークの内部に一端が回動自在に支持されたモータ軸とを備えたモータと、前記モータ軸に設けられたウォームと噛合し、前記モータ軸の回転を減速して駆動軸に伝達する減速機構部と、前記ヨークと連結され、前記減速機構部を収容すると共に前記駆動軸の先端部が外部に向かって突出したケースフレームと、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、前記ケースフレームに取り付けられ前記駆動制御部を収容するカバーアッセンブリと、を有するモータユニットであって、
前記カバーアッセンブリは、
前記モータ軸を挟んで前記駆動軸の前記先端部とは反対側の位置に配置された第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、前記出力軸に対して前記第１の回路部品収容部よりも離間した位置に設けられた第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の回路部品収容部の間に配置された隔壁とを備え、前記第１の回路部品収容部が前記減速機構部に面して取付けられたボトムケースと、
前記ボトムケースに取付けられ、前記第２の回路部品収容部をカバーするカバーと、
前記第１の回路部品収容部に収容され、少なくとも前記駆動軸の回転角度を検出する位置センサを含む信号系の回路部品と、
前記第２の回路部品収容部に収容されたパワー系の回路部品と、
前記第１の回路部品収容部に収容された前記信号系回路部品と前記第２の回路部品収容部に収容された前記パワー系回路部品とを電気的に接続すると共に、前記第１及び第２の回路部品収容部から発生するノイズを吸収する連絡線と、を有することを特徴とするモータユニット。
【請求項２】
請求項１記載のモータユニットにおいて、前記カバーアッセンブリは、前記駆動軸の延長線上に配置され、前記駆動軸と前記第１及び第２の回路部品収容部が前記駆動軸の中心軸延伸方向に立体的に積層配置されることを特徴とするモータユニット。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモータユニットにおいて、前記モータは、前記ヨークの内周面に固定された永久磁石と、前記モータ軸に固定されたアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアに巻装されたコイルと、前記アーマチュアコアに隣接して配置され、前記モータ軸に固定され前記コイルと電気的に接続されたコンミテータと、前記コンミテータに摺接するブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダと、を備えることを特徴とするモータユニット。
【請求項４】
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収容される前記信号系回路部品は、前記モータ軸の回転検出を行う回転センサをさらに含むことを特徴とするモータユニット。
【請求項５】
請求項１〜４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の回路部品収容部に収容される前記パワー系回路部品は、複数のＦＥＴを含むことを特徴とするモータユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ユニットに関し、特に、ワイパや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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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おり、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ユニットとして実車に搭載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特表2002-511038号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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、さらにそこに回路部品を平面的に載置するため、部品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MOSFETや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、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、その放熱性を考慮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、ユニットが大型化するという問題があった。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。
【０００５】
本発明の目的は、モータユ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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータユニットは、有底状のヨークと該ヨークの内部に一端が回動自在に支持されたモータ軸とを備えたモータと、前記モータ軸に設けられたウォームと噛合し、前記モータ軸の回転を減速して駆動軸に伝達する減速機構部と、前記ヨークと連結され、前記減速機構部を収容すると共に前記駆動軸の先端部が外部に向かって突出したケースフレームと、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、前記ケースフレームに取り付けられ前記駆動制御部を収容するカバーアッセンブリと、を有するモータユニットであって、前記カバーアッセンブリは、前記モータ軸を挟んで前記駆動軸の前記先端部とは反対側の位置に配置された第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、前記出力軸に対して前記第１の回路部品収容部よりも離間した位置に設けられた第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の回路部品収容部の間に配置された隔壁とを備え、前記第１の回路部品収容部が前記減速機構部に面して取付けられたボトムケースと、前記ボトムケースに取付けられ、前記第２の回路部品収容部をカバーするカバーと、前記第１の回路部品収容部に収容され、少なくとも前記駆動軸の回転角度を検出する位置センサを含む信号系の回路部品と、前記第２の回路部品収容部に収容されたパワー系の回路部品と、前記第１の回路部品収容部に収容された前記信号系回路部品と前記第２の回路部品収容部に収容された前記パワー系回路部品とを電気的に接続すると共に、前記第１及び第２の回路部品収容部から発生するノイズを吸収する連絡線と、を有することを特徴とする。
【０００７】
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。
【０００８】
前記モータユニットにおいて、前記カバーアッセンブリを前記駆動軸の延長線上に配置し、前記駆動軸と前記第１及び第２の回路部品収容部を前記駆動軸の中心軸方向に立体的に配置しても良い。
【０００９】
また、前記モータを、前記ヨークの内周面に固定された永久磁石と、前記モータ軸に固定されたアーマチュアコアと、前記アーマチュアコアに巻装されたコイルと、前記アーマチュアコアに隣接して配置され、前記モータ軸に固定され前記コイルと電気的に接続されたコンミテータと、前記コンミテータに摺接するブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダと、を備える構成としても良い。
【００１０】
さらに、前記第１の回路部品収容部に収容される前記信号系回路部品は、前記モータ軸の回転検出を行う回転センサをさらに含んでも良く、前記第２の回路部品収容部に収容される前記パワー系回路部品は、複数のＦＥＴを含んでも良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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のモータユニット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にて減速されて図示しないワイパ機構を駆動する。
【００１２】
電動モータ２は、ステータ１０とロータ１１とからなる。ステータ１０には、有底筒状のヨーク１２と、ヨーク１２の内周面に固定された永久磁石１３と、ブラシ１４及びブラシ１４を保持するブラシホルダ１５とが設けられている。ロータ１１側には、ステータ１０内に回動自在に支持されたモータ軸１６と、モータ軸１６に固定されたアーマチュアコア１７と、アーマチュアコア１７に巻装されたコイル１８と、アーマチュアコア１７の側方にてモータ軸１６に固定されたコンミテータ１９とが設けられている。
【００１３】
ヨーク１２の開口側端縁部には、ケースフレーム２１が一体的に組付けられている。ケースフレーム２１側端部には、ブラシホルダ１５がねじ２２にて固定されている。ブラシホルダ１５にはブラシ１４が内外径方向に移動自在に支持されている。ブラシ１４は、スプリング２３によってコンミテータ１９側に向けて付勢されつつコンミテータ１９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。
【００１４】
ケースフレーム２１内には、モータ軸１６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１６の回転をウォーム２４，ウォーム歯車２５，第１ギア２６，第２ギア２７によって減速して駆動軸２８から出力させる。モータ軸１６の先端部はヨーク１２からケースフレーム２１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２４ａ,２４ｂが形成されている。ウォーム２４ａは、ケースフレーム２１の底面部に回動自在に支持されたウォーム歯車２５と噛合している。ウォーム２４ｂは、ウォーム歯車２５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噛合している。
【００１５】
ウォーム歯車２５には、同軸上に小径の第１ギア２６が一体的に設けられている。第１ギア２６は大径の第２ギア２７と噛合している。第２ギア２７は、ケースフレーム２１の底面部に回動自在に支持された駆動軸２８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２７と噛合している。駆動軸２８はケースフレーム２１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２１の底部には、駆動軸２８を覆うようにシールラバー２９が取り付けられている。モータ軸１６の回転は、ウォーム２４ａ,２４ｂ、ウォーム歯車２５及び図示しないウォーム歯車、第１ギア２６及び図示しない第１ギア、第２ギア２７を経て減速されつつ駆動軸２８に至りワイパ装置を作動させる。
【００１６】
ケースフレーム２１の図１において上側には、駆動制御部４が収容されたカバーアッセンブリ３０が配設されている。図２はカバーアッセンブリ３０の内部構成を示す説明図である。カバーアッセンブリ３０は、合成樹脂製のボトムケース３１と、アルミニウムダイキャスト製のヒートシンク３２から構成されている。図３はボトムケース３１の平面図であり、ヒートシンク３２を外した状態のボトムケース３１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３１の底面図であり、図２においてボトムケース３１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３１の斜視図であり、図５はボトムケース３１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。
【００１７】
ボトムケース３１の内部は、上下に回路部品収容部３３，３４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３３，３４の間は、ボトムケース３１内に形成された隔壁３５にて区画されている。隔壁３５には両収容部３３，３４内を連通する連絡孔３６が適宜形成されている。連絡孔３６には金属製のバスバー（連絡線）３７が配線されており、両収容部３３，３４間を電気的に接続している。
【００１８】
下側の回路部品収容部３３（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３８やコンデンサ３９等が収容されている。プリント基板３８上には、モータ軸１６の回転検出を行う回転センサ４０や、駆動軸２８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４１などが取り付けられている。回転センサ４０に対応してモータ軸１６には回転検出用センサマグネット４２が取り付けられており、回転センサ４０からはモータ軸１６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４１に対応して第２ギア２７には位置検出用センサマグネット４３が取り付けられており、位置センサ４１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４１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４０からのパルス信号をカウントすることにより、ワイパブ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。
【００１９】
上側の回路部品収容部３４（第２の回路部品収容部）には、パワー系の回路部品であるＦＥＴ４４やリレー４５、ダイオード４６、コンデンサ４７等が収容される。回路部品収容部３４内には、プリント基板３８と電気的に接続されたバスバー３７が配線されており、ＦＥＴ４４等のディスクリート部品はバスバー３７上に直接実装される。バスバー３７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。バスバー３７はエポキシ系の樹脂にて固定され、互いに絶縁される。
【００２０】
ボトムケース３１の上面には、カバーを兼ねたヒートシンク３２が取り付けられている。ヒートシンク３２の内面側には、ＦＥＴ４４がねじ４８にて固定される。ＦＥＴ４４は、その上面４４ａがヒートシンク３２の内面３２ａに直接接触した状態で取り付けられる。ヒートシンク３２の外面側には、複数のフィン４９が形成されている。ＦＥＴ４４にて発生した熱は、ヒートシンク３２に直接伝導し、フィン４９等を介してヒートシンク３２の外面から速やかに放熱される。なお、ヒートシンク３２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。
【００２１】
このように駆動制御部４では、ボトムケース３１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できる。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、ボトムケース３１内は、バスバー３７を挟んで、プリント基板３８とＦＥＴ４４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３１内にスペース効率良く回路部品が配置される。
【００２２】
さらに、両収容部３３，３４間をバスバー３７にて連絡し、パワー系の回路部品をバスバー３７に実装し、プリント基板３８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３３，３４の回路部品から発生するノイズをバスバー３７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。
【００２３】
一方、駆動制御部４では、モータ軸１６側の回路部品収容部３３に信号系のセンサ部品を配置し、ボトムケース３１の外面側に位置する回路部品収容部３４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３１のカバーを兼ねてヒートシンク３２を設けたので、放熱性をさらに向上させることができる。
【００２４】
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３８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３１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。
【００２５】
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、パワーウインド、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を有さないモータユニットに本発明を適用することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のモータユニットによれば、モータと駆動制御部を一体的に設けたモータユニットにおいて、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可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】カバーアッセンブリの内部構成を示す説明図である。
【図３】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】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】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】ボトムケースの斜視図であり、ボトムケースの図２において下面側の様子を示している。
【符号の説明】
１    モータユニット
２    電動モータ
３    減速機構部
４    駆動制御部
１０    ステータ
１１    ロータ
１２    ヨーク
１３    永久磁石
１４    ブラシ
１５    ブラシホルダ
１６    モータ軸
１７    アーマチュアコア
１８    コイル
１９    コンミテータ
２１    ケースフレーム
２２    ねじ
２３    スプリング
２４ａ,２４ｂ    ウォーム
２５    ウォーム歯車
２６    第１ギア
２７    第２ギア
２８    駆動軸
２９    シールラバー
３０    カバーアッセンブリ
３１    ボトムケース
３２    ヒートシンク
３２ａ  ヒートシンク内面
３３    回路部品収容部（第１の回路部品収容部）
３４    回路部品収容部（第２の回路部品収容部）
３５    隔壁
３６    連絡孔
３７    バスバー（連絡線）
３８    プリント基板
３９    コンデンサ
４０    回転センサ
４１    位置センサ
４２    回転検出用センサマグネット
４３    位置検出用センサマグネット
４４    ＦＥＴ
４４ａ  ＦＥＴ上面
４５    リレー
４６    ダイオード
４７    コンデンサ
４８    ねじ
４９    フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004265902.tif 000007