(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子磁極を取り付けた有底中空筒状の金属ケースの開口を閉じるように嵌着されるエンドベル、前記金属ケースの底部と前記エンドベルとにそれぞれ設けられた軸受によって回転可能に支持されるシャフト上に、回転子磁極及び整流子を一体に組み付けて構成した回転子、及び該整流子上に当接する２つのブラシを有する小型モータを備えて、該小型モータのシャフトに圧入固定されたウォームとウォームホイールを備えるウォーム減速機を介して、小型モータからの駆動トルクを出力するウォーム減速機付小型モータの回転を検出する回転検出装置において、
前記エンドベルは、モータシャフト軸方向とは直角方向に伸びる側壁によって構成される開口部を設け、このエンドベル開口部にシャフト軸方向とは直角方向に挿入されて、挿入されたとき前記２つのブラシが前記整流子上に当接するよう構成すると共に、該２つのブラシに給電するための一対の第一のターミナルを取り付けたブラシ組立体を備え、
前記シャフト上には、前記整流子に隣接して又は近傍に回転検出用磁石を設け、
該回転検出用磁石に相対する静止位置にあって、該回転検出用磁石が回転するにつれて変化する磁束を検出して回転検出信号を出力するホール素子を、前記ブラシ組立体に設け、
該ブラシ組立体には、さらに、前記ホール素子に電流を供給しかつそこから信号を取り出すための配線をしたプリント基板と、該プリント基板上の配線をモータ外部と接続するための複数の第二のターミナルとを備えた、
ことから成るウォーム減速機付小型モータの回転検出装置。
【請求項２】
前記ブラシ組立体の第一のターミナルと第二のターミナルを隣接して配置し、これらターミナルに単一のコネクターによって外部接続を可能にした請求項１に記載のウォーム減速機付小型モータの回転検出装置。
【請求項３】
前記ウォーム減速機は、前記ウォームホイールを含む第１減速ギア部に噛み合わせる第２減速ギア部を備え、かつ、この第２減速ギア部の中心に結合した出力軸から外部にトルクを取り出すように構成した請求項１又は２に記載のウォーム減速機付小型モータの回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のウインドーガラスの昇降用等に使用されるウォーム減速機付小型モータにおける回転検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のウインドーガラスの昇降用にはウォーム減速機付小型モータが使用されている。モータシャフトの回転動力がウォーム及びウォームホイールを介して、さらには、その出力軸に結合されているガラス昇降機構を介してウインドーガラスを昇降させる。このウインドーガラスの位置および速度の検出のためには、ウォーム減速機付小型モータに回転検出装置を一体に組み込むことによって行われていた。このような回転検出装置は、回転部に取り付けられた磁極と、静止部に取り付けられたホール素子とによって構成し、モータ回転に対応する両者の相対的移動に基づいて磁極からの磁束が、変化するのをホール素子で検出してパルス信号として発生するものであるから、このような回転検出装置の取り付けのためのスペースと共に、ホール素子に電流を供給しかつ信号を取り出すための配線が必要となる。
【０００３】
従来、このようなウォーム減速機付小型モータのモータ部側に、回転検出装置を取り付けるための十分なスペースは無く、そのため、回転検出装置はウォーム減速機側に取り付けられていた。特開平６−２１７４９７号公報は、このような技術を開示するが、これは、円周上に交互に着磁した磁極を有する磁気プレートを、ウォーム減速機側のウォームホイール出力軸に取り付けることを要する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
回転検出装置を、ウォーム減速機側に取り付けた場合には、ホール素子に電流を供給しかつ信号を取り出すための配線構成が、モータ給電のための構成とは別に必要になるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決して、回転検出装置を取り付けるための十分なスペースをモータ側に確保して、そこに取り付けることを目的としている。
【０００６】
これによって、本発明は、モータ給電構成と回転検出のための配線構成を一体化して、全体構成をコンパクトにしたウォーム減速機付小型モータを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のウォーム減速機付小型モータの回転検出装置は、固定子磁極を取り付けた有底中空筒状の金属ケースの開口を閉じるように嵌着されるエンドベルと、金属ケースの底部とエンドベルとにそれぞれ設けられた軸受によって回転可能に支持されるシャフト上に、回転子磁極及び整流子を一体に組み付けて構成した回転子と、該整流子上に当接する２つのブラシとを有する小型モータを備える。そして、この小型モータのシャフトに圧入固定されたウォームとウォームホイールを備えるウォーム減速機を介して、小型モータからの駆動トルクを出力する。エンドベルは、モータシャフト軸方向とは直角方向に伸びる側壁によって構成される開口部を設け、このエンドベル開口部にシャフト軸方向とは直角方向に挿入されて、挿入されたとき２つのブラシが前記整流子上に当接するよう構成すると共に、該２つのブラシに給電するための一対の第一のターミナルを取り付けたブラシ組立体を備える。シャフト上には、整流子に隣接して又は近傍に回転検出用磁石を設ける。該回転検出用磁石に相対する静止位置にあって、該回転検出用磁石が回転するにつれて変化する磁束を検出して回転検出信号を出力するホール素子を、ブラシ組立体に設ける。該ブラシ組立体には、さらに、ホール素子に電流を供給しかつそこから信号を取り出すための配線をしたプリント基板と、該プリント基板上の配線をモータ外部と接続するための複数の第二のターミナルとを備える。
【０００８】
また、ブラシ組立体の第一のターミナルと第二のターミナルを隣接して配置し、これらターミナルに単一のコネクターによって外部接続を可能にする。
【０００９】
また、ウォーム減速機は、ウォームホイールを含む第１減速ギア部に噛み合わせる第２減速ギア部を備え、かつ、この第２減速ギア部の中心に結合した出力軸から外部にトルクを取り出すように構成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明を適用する減速機付小型モータ全体の外観を例示する図であり、図２は、図１と同じ小型モータの図であるが、整流子部及びそれに摺動接触するブラシ部を断面で示す図である。図示のように、減速機付小型モータは、ネジなどにより一体に結合されたモータ部と減速機部とから構成される。減速機部は、第１減速ギア部２７と第２減速ギア部２８の二段減速構成を有している。まず、この減速機部の構成について、さらに図３及び図４を参照して説明する。
【００１１】
図３は、本発明を適用する減速機付小型モータを部分的断面で示す図であり、（Ａ）は、モータシャフトを横方向にして見た一部断面で示す全体構成図であり、（Ｂ）は、その減速機部で切断した断面側面図である。図４は、図３に示す減速機付小型モータの全体斜視図であるが、動作の理解を容易にするために一部の構成の図示を省略している。
【００１２】
これら図において，モータ部はネジを介して減速機部に取付けられ，そのモータシャフト１の先端部は、減速機部ハウジング２６に設けた軸受部８で軸止されている。ウォーム７は、モータシャフト１に嵌合するウォーム嵌合孔を備え，当該ウォーム嵌合孔において上記モータシャフト１に圧入固定される。ウォーム７には第１減速ギア部２７が噛み合わされる。第１減速ギア部２７は、ウォームホイールを構成する単一のヘリカルギア２９によって構成することができ、このヘリカルギア２９に、直接二段目のヘリカルギア３５を噛み合わせることも可能であるが、例示の構成は、所定の減速比を達成するために、ウォームホイールを構成するヘリカルギア２９には、より少ない歯数のより小径のヘリカルギア３０を一体に結合して、このヘリカルギア３０に二段目のヘリカルギア３５を噛み合わせている。このようにヘリカルギア３０を一体に結合することにより、より大きな減速比が容易に達成できる。
【００１３】
二段目のヘリカルギア３５には、その中心に出力軸３２が結合される。モータ部から出力された駆動トルクは，モータシャフト１からウォーム７に伝達され、減速機部においてウォーム７からヘリカルギア２９に、そしてそれと一体のヘリカルギア３０から二段目のヘリカルギア３５に駆動トルクが伝わり，出力軸３２から外部にトルクが取り出される。
【００１４】
このような二段減速構成は、一段減速構成と対比すれば、同一減速比でウォーム７に噛み合うウォームホイールを構成するヘリカルギア径を小さく構成できるから、出力軸３２に接続された負荷（用途）によって要求される減速比を満足しつつ、減速機付小型モータの軸方向長さを十分短くすることが可能となる。要するに、用途によっては実装すべきスペース上の制約から、軸方向長さの短い減速機付小型モータが要求されるが、例示した減速機付小型モータは、このような要求に応えることができる。但し、二段減速構成は、軸と直角方向の寸法が長くなることはやむを得ないが、このことはまた、ブラシ組立体などの実装スペースとして、軸と直角方向に十分な余裕があることを意味している。
【００１５】
なお、例示の構成は、第１減速ギア部２７の軸受部として、合成樹脂製の減速機部ハウジング２６と一体に形成される一段目の軸３４に直接軸支させるのではなく、軸３４と一段目ギア構成との間に軸受スリーブ３３を介在させている。軸受スリーブ３３は、一段目の軸３４に対して回り止めのされる内周面と、第１減速ギア部２７を摺動軸支して、それを軸受する外周面とを有する中空の円筒体構成にされる。この軸受スリーブ３３が最終的に組み立てられた際には、その内側の一段目の軸３４に対して摺動して移動することがないように、回り止めの係止部が設けられると共に、軸３４の対応した位置に設けられる溝部に嵌合させられる。要するに、軸受スリーブ３３が組み立てられた際には、その外周面が、軸３４に代わって、回転する第１減速ギア部の軸受として機能する。
【００１６】
次に、モータ部の、特にブラシ組立体に取り付けられる本発明の特徴とする回転検出装置について、例示に基づき説明する。図５は、ターミナル部カバー１９を取り付けたブラシ組立体とエンドベル６との関係を説明するための図である。図６は、回転子の整流子部とブラシ部との関係を示すために、それ以外の構成を取り去って示す図であり、図７は、図６と同様な図であるが、それにターミナル部カバー１９を取り付けた図である。図８は、ブラシ組立体を例示する図であり、図９は、ブラシ組立体に用いられるターミナル（回転検出用）１３の１本を例示する図である。
【００１７】
本発明の小型モータは、回転検出装置を取り付けるブラシ組立体とそれに関係した構成を除いて、従来構成と同一にすることができる。即ち、ケース２５は（図１参照）、金属材料により有底中空筒状に形成すると共に固定子磁極としてのマグネットが取り付けられる。また、金属ケース２５の外周にはヨークが取り付けられる。回転子５は（図６参照）、シャフト１上に積層コア２と巻線（図示省略）によって構成される回転子磁極及び整流子３を一体に組み付けて構成される。この回転子５は、金属ケース底部とエンドベル６とにそれぞれ設けられた軸受によって回転可能に支持される。外部電源からブラシ及び整流子を介して供給された電流は、回転子磁極に巻かれた巻線に流れ、これによって、モータは回転することができる。以上の構成及び動作は通常のものであり、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００１８】
有底中空筒状の金属ケース２５の開口から、シャフト１上に一体に組み立てられた回転子５を挿入した後、金属ケース２５の開口を閉じるように、樹脂製のエンドベル６が嵌着される。この状態で、ウォームが取り付けられることになるシャフト１の延長部を金属ケース底部から突出させて、回転子５は、回転可能に支持されるが、整流子３上にはまだブラシが当接していない。
【００１９】
特に図５に見られるように、エンドベル６には、シャフト軸方向とは直角方向に伸びる一体成形の樹脂製側壁によって構成される開口部が設けられる。このエンドベル開口部に、カーボンブラシ１６を取り付けたブラシアーム１５を支持するブラシホルダ１８等を含むブラシ組立体１１が嵌合されて取り付けられる。このように、シャフト軸方向とは直角方向にブラシ組立体１１が嵌合されて取り付けられるとき、カーボンブラシ１６が整流子３上に当接するよう配置される。
【００２０】
特に図８に見られるように、合成樹脂により一体成形して構成することのできるブラシホルダ１８には、一対のブラシアーム１５が貫通して、外部接続のための一対のターミナル（給電用）１４に電気的及び機械的に接続される。このように構成したので、ブラシ組立体１１を、エンドベル開口部に挿入して取り付けた際に、防水機能が必要とされる場合はケース２５とエンドベル６の嵌合部及びエンドベル６とターミナル部の間に、シールパッキンの様なシール部材を装着するだけで、容易に防水機能を得ることができる。また、ブラシホルダ１８には、ターミナルに接続されるコネクターのガイドとしても機能するターミナル部カバー１９を嵌合させることができる（図５或いは図７参照）。
【００２１】
上述したように、ブラシ組立体１１は、基本的には外部電源から一対のカーボンブラシを通して、さらには整流子を通してモータ部に給電するための構成であるが、本発明は、このブラシ組立体１１上に、回転検出装置の主要構成を取り付けることを特徴としている。
【００２２】
まず、図６に見られるように、シャフト１上に嵌合するリング状或いは円筒状の回転検出用磁石４が、整流子３に対して回転子磁極（積層コア２）とはシャフト軸方向反対側で、かつ整流子３に隣接して又は近傍に設けられる。この回転検出用磁石４は、その外周面が、周方向に２極、或いは４極以上の偶数極に着磁されている。
【００２３】
モータの回転につれて回転検出用磁石４が回転するとき、それに相対するように静止位置に設けたホール素子１７が、磁束の変化として検出して、回転速度に応じたパルス信号を出力する。これを行うために、特に、図８に見られるように、ブラシ組立体１１には、一対のホール素子１７と、プリント基板１２と、４つのターミナル（回転検出用）１３とが設けられる。図９は、このブラシホルダ１８に設けた凹所内に嵌合固定されるターミナル１３の１つを示している。このようなターミナルは、上下を逆にすることにより左右両側に同じものを使用して、４つのターミナルに共通のものが使用可能になる。これによって、部品の管理が容易になる。
【００２４】
図１０は、プリント基板１２の詳細を示す図であり、（Ａ）は、印刷パターン図を、そして、（Ｂ）は回転検出回路の回路図をそれぞれ示している。このプリント基板１２は、２つのホール素子に電流を供給しかつそこから信号を取り出すための配線のためのものであるが、例示した回路は、電気ノイズ対策用の回路が付加されている。１つのみのホール素子によって、回転検出は可能であるが、シャフト軸に対して、２つのホール素子を互いの間に、例えば９０°のような相対角度間隔をあけて配置することにより、回転速度だけでなく回転方向を検出することが可能になる。また、ホール素子を２つ設けることにより、１つ故障しても、少なくとも回転検出は可能であるから、モータ動作中にも関わらずモータ自体が動作していないとモータ制御回路が判断するおそれは無くなる。
【００２５】
２つのホール素子１７は、シャフト１上に設けられている回転検出用磁石４に相対する位置で、それにわずかの間隔をあけて対峙するように、合成樹脂製のブラシホルダ１８と一体に形成することのできるホール素子支持部２０に取り付けられている（図８参照）。また、この２つのホール素子１７は、シャフト軸方向（図８の上下方向）には、カーボンブラシ１６に隣接する位置に設けられる。そして、さらに、シャフト軸方向でホール素子１７のカーボンブラシ１６と反対側に、ホール素子１７に隣接して、プリント基板１２が、上記のホール素子支持部２０に複数の支柱２１を介して取り付けられている。
【００２６】
ホール素子１７のそれぞれの３つの端子からのリード線はプリント基板１２上の回転検出回路に半田付けされる。さらに、２つのホール素子１７のそれぞれからの検出信号端子（OUT1、OUT2）、及び電源端子（Vcc）とグラウンド端子（GND）から成るプリント基板１２上の４つの端子は、それぞれターミナル（回転検出用）１３の端部に半田付けされる。
【００２７】
このように、ホール素子１７及びプリント基板１２を含む回転検出のための構成を、カーボンブラシ１６を含む給電構成に隣接して配置することにより、機構的に１つのユニット（ブラシ組立体）として構成することができるだけでなく、それぞれのターミナル１３，１４をまた隣接して配置することができるため、これらターミナルに接続するコネクターをまた１つのユニットに構成することが可能となる。防水シールを施す際にも、共通の１カ所のみとなる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、エンドベル開口部にシャフト軸方向とは直角方向に挿入するようブラシ組立体を構成したことによりブラシ組立体に十分なスペースを確保すると共に、このスペースに回転検出装置の主要構成を配置したことにより、回転検出装置をウォーム減速機側ではなく、モータ側に取り付けることが可能になった。
【００２９】
これによって、本発明は、モータ給電構成と回転検出のための配線構成を一体化して、全体構成をコンパクトにしたウォーム減速機付小型モータを提供することが可能になった。
【００３０】
また、本発明は、回転検出装置の主要構成をブラシ組立体に配置したものであるから、ブラシ組立体以外の大部分の部品については、回転検出装置を必要としないウォーム減速機付小型モータとも部品の共通化を図ることができ、部品の管理が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する減速機付小型モータ全体の外観を例示する図である。
【図２】図１と同じ小型モータの図であるが、整流子部及びそれに摺動接触するブラシ部を断面で示す図である。
【図３】本発明を適用する減速機付小型モータを部分的断面で示す図であり、（Ａ）は、モータシャフトを横方向にして見た一部断面で示す全体構成図であり、（Ｂ）は、その減速機部で切断した断面側面図である。
【図４】図３に示す減速機付小型モータの全体斜視図であるが、動作の理解を容易にするために一部の構成の図示を省略している。
【図５】ターミナル部カバーを取り付けたブラシ組立体とエンドベルトの関係を説明するための図である。
【図６】回転子の整流子部とブラシ部との関係を示すために、それ以外の構成を取り去って示す図である。
【図７】図６と同様な図であるが、それにターミナル部カバー１９を取り付けた図である。
【図８】ブラシ組立体を例示する図である。
【図９】ブラシ組立体に用いられるターミナル（回転検出用）１３の１本を例示する図である。
【図１０】プリント基板１２の詳細を示す図であり、（Ａ）は、印刷パターン図を、そして、（Ｂ）は回転検出回路の回路図をそれぞれ示している。
【符号の説明】
１  シャフト
２  積層コア
３  整流子
４  回転検出用磁石
５  回転子
６  エンドベル
７  ウォーム
８  軸受部
１１  ブラシ組立体
１２  プリント基板
１３  ターミナル（回転検出用）
１４  ターミナル（給電用）
１５  ブラシアーム
１６  カーボンブラシ
１７  ホール素子
１８  ブラシホルダ
１９  ターミナル部カバー
２０  ホール素子支持部
２１  支柱
２５  ケース
２６  減速機部ハウジング
２７  第１減速ギア部
２８  第２減速ギア部
２９  ヘリカルギア
３０  ヘリカルギア
３２  出力軸
３３  軸受スリーブ
３４  一段目の軸
３５  ヘリカルギア
【図１】
0003798683.tif 000002
【図２】
0003798683.tif 000003
【図３】
0003798683.tif 000004
【図４】
0003798683.tif 000005
【図５】
0003798683.tif 000006
【図６】
0003798683.tif 000007
【図７】
0003798683.tif 000008
【図８】
0003798683.tif 000009
【図９】
0003798683.tif 000010
【図１０】
0003798683.tif 000011