JP2019098960A - ワイパモータ及び車両用ワイパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイパの反転時の異音を低減することができるワイパモータを提供すること。
【解決手段】ワイパモータは、回転軸１５ａを回転駆動するモータ本体１１と、回転軸１５ａの回転を減速して出力軸１７に伝達する減速部１２とを備え、出力軸１７に駆動連結されるワイパ３を下反転位置から上反転位置まで揺動させる。減速部１２は、非円形歯車３３を有し、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置もしくはその近傍位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度が最も遅くなるように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイパモータ及び車両用ワイパ装置に関するものである。

従来から車両には車両用ワイパ装置が設けられ、車両用ワイパ装置には、ワイパにてウインドシールド等の払拭面を払拭するための動力としてのワイパモータが備えられている。このワイパモータは、一般的に回転軸を回転駆動するモータ本体と、回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速部とを備え、出力軸に駆動連結されるワイパを下反転位置から上反転位置までの範囲で往復揺動させる。そして、このようなワイパモータとしては、下反転位置から上反転位置までのワイパの払拭域の中央付近において、出力軸のトルクが大きくなるように減速部（ギヤ）を構成し、払拭域の中央付近におけるワイパのストールを防止するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１９３６５０号公報

ところで、上記のようにワイパの払拭域の中央付近において、出力軸のトルクが大きくなるように減速部を構成したワイパモータでは、ワイパが払拭域の中央付近にあるとき出力軸の回転速度が遅くなり、逆にワイパが下反転位置及び上反転位置と対応した位置の近傍にあるとき出力軸の回転速度が速くなることになる。この場合、ワイパが下反転位置及び上反転位置に到達する直前の速度と下反転位置及び上反転位置から離間する速度が速くなり、ワイパの反転時の異音が大きくなるという問題がある。なお、ワイパの位置に関わらず回転軸の回転を一定の減速比で減速して出力軸に伝達するワイパモータを用いた場合においても、ワイパの反転時の異音の低減が望まれている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ワイパの反転時の異音を低減することができるワイパモータ及び車両用ワイパ装置を提供することにある。

上記課題を解決するワイパモータは、回転軸を回転駆動するモータ本体と、前記回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速部とを備え、前記出力軸に駆動連結されるワイパを下反転位置から上反転位置まで往復揺動させるためのワイパモータであって、前記減速部は、前記ワイパが下反転位置及び上反転位置もしくはその近傍位置と対応した位置で前記出力軸の回転速度が最も遅くなるように構成される。

同構成によれば、減速部は、ワイパが下反転位置及び上反転位置もしくはその近傍位置と対応した位置で出力軸の回転速度が最も遅くなるように構成されるため、ワイパの反転時の異音を低減することができる。

上記ワイパモータであって、前記減速部は、非円形歯車を有することが好ましい。
同構成によれば、前記減速部は、非円形歯車を有するため、簡単な構成で、ワイパが下反転位置及び上反転位置もしくはその近傍位置と対応した位置で出力軸の回転速度が最も遅くなるようにすることができる。

上記課題を解決する車両用ワイパ装置は、上記ワイパモータと、前記出力軸と前記ワイパとを駆動連結するリンク機構とを備える。
同構成によれば、車両用ワイパ装置においてワイパの反転時の異音を低減することができる。

上記車両用ワイパ装置であって、前記リンク機構は、前記出力軸の一方向の回転を揺動運動に変換する揺動変換機構を兼ねることが好ましい。
同構成によれば、リンク機構は、出力軸の一方向の回転を揺動運動に変換する揺動変換機構を兼ねるため、ワイパモータの出力軸（回転軸）を一方向に回転駆動させればよく、その制御が容易となる。よって、マイコン等を不要としながらも、機械的にワイパの反転時の異音を低減することができる。

上記車両用ワイパ装置であって、前記リンク機構は、前記ワイパが下反転位置及び上反転位置もしくはその近傍位置と対応した位置で前記出力軸の回転速度に対する前記ワイパの揺動速度の比が最も小さくなるように前記ワイパモータに駆動連結されることが好ましい。

同構成によれば、前記リンク機構は、前記ワイパが下反転位置及び上反転位置もしくはその近傍位置と対応した位置で前記出力軸の回転速度に対する前記ワイパの揺動速度の比が最も小さくなるように前記ワイパモータに駆動連結されるため、ワイパの反転時の異音をより低減することができる。

本発明のワイパモータでは、ワイパの反転時の異音を低減することができる。

一実施形態における車両用ワイパ装置の構成図。 一実施形態における減速機構の側面図。 一実施形態における出力軸の回転速度の特性図。

以下、車両用ワイパ装置の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、車両用ワイパ装置は、ワイパモータ１と、リンク機構２と、ワイパ３とを備える。

ワイパモータ１は、モータ本体１１と、減速部１２とを備える。モータ本体１１は、略有底筒状のモータケース（ヨーク）１３と、モータケース１３の内周面に固着された永久磁石１４と、モータケース１３内に回転可能に配置されたロータ（電機子）１５とを有し、外部電源からの駆動電流が供給されることによりロータ１５を回転駆動する。減速部１２は、前記モータケース１３に固定されたギヤハウジング１６と、ギヤハウジング１６の内部に収容され前記ロータ１５の回転軸１５ａの回転を減速して出力軸１７に伝達する減速機構１８とを有する。出力軸１７は、リンク機構２を介してワイパ３と駆動連結される。

リンク機構２は、出力軸１７に基端部が固定されたクランクアーム２１と、ワイパ３が固定されるピボット軸Ｌに基端部が固定された揺動レバー２２と、前記クランクアーム２１の先端部と前記揺動レバー２２の先端部とを連結するリンクロッド２３とを有する。本実施形態のリンク機構２は、出力軸１７の一方向の回転を揺動運動に変換する揺動変換機構を兼ねており、出力軸１７が一方向に回転すると揺動レバー２２がピボット軸Ｌ周りに往復揺動するように構成されている。

ここで、図１及び図２に示すように、前記減速機構１８は、前記ロータ１５の回転軸１５ａと一体回転するウォーム３１と、該ウォーム３１に噛合された円形のウォームホイール３２と、該ウォームホイール３２と前記出力軸１７とを駆動連結する非円形歯車３３とを備える。

非円形歯車３３は、ウォームホイール３２の軸方向（図２中、上方向）に積層されてウォームホイール３２と同軸的に一体回転する略楕円形状の非円形第１歯車３４と、ギヤハウジング１６に回転可能に支持されて前記非円形第１歯車３４と噛合される略楕円形状の非円形第２歯車３５とを有し、非円形第２歯車３５の軸中心に前記出力軸１７が設けられている。非円形第１歯車３４と非円形第２歯車３５とは同じ形状に形成されている。そして、図１に示すように、非円形第１歯車３４の短軸方向（非円形第１歯車３４の軸中心から歯までの径寸法が最も短い方向）の歯に非円形第２歯車３５の長軸方向（非円形第２歯車３５の軸中心から歯までの径寸法が最も長い方向）の歯が噛み合っている状態で、前記ワイパ３が下反転位置（停止位置）又は上反転位置にあるように設定されている。これにより、減速部１２（減速機構１８）は、回転軸１５ａが一定の速度で回転した際に、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度が最も遅くなるように（機械的に）構成されている。言い換えると、減速部１２（減速機構１８）は、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置で回転軸１５ａの回転速度に対する出力軸１７の回転速度の比が最も小さくなるように（機械的に）構成されている。

具体的には、図３に示すように、回転軸１５ａが一定の速度で回転した際の非円形第１歯車３４の１回転における出力軸１７の回転速度Ｖは、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置（タイミングＴ１，Ｔ２）で最も遅くなるようになっている。

また、リンク機構２は、図１に示すように、非円形第１歯車３４の短軸方向の歯に非円形第２歯車３５の長軸方向の歯が噛み合っている状態（言い換えると、ワイパ３が下反転位置又は上反転位置にある状態）で、クランクアーム２１とリンクロッド２３とが一直線状に並ぶように設定されている。これにより、リンク機構２は、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度Ｖに対する揺動レバー２２及びワイパ３の揺動（回動）速度の比が最も小さくなるように構成されている。

次に上記のように構成された車両用ワイパ装置の作用について説明する。
例えば、運転席に設けられたワイパスイッチが操作されると、モータ本体１１に駆動電流が供給され、ロータ１５（回転軸１５ａ）が一方向に一定の回転速度で回転駆動される。すると、回転軸１５ａの回転は、ウォーム３１及びウォームホイール３２によって減速されつつ非円形歯車３３にて（ワイパ３の位置に応じて）速度が可変されて出力軸１７及びクランクアーム２１が回転駆動される。すると、その動力がリンクロッド２３を介して揺動レバー２２に伝達され、揺動レバー２２の往復揺動と共にピボット軸Ｌが往復回動され、ピボット軸Ｌに固定されたワイパ３が下反転位置から上反転位置までの範囲で往復揺動し、往復払拭動作が行われる。

次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。
（１）減速部１２は、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度が機械的に最も遅くなるように構成されるため、ワイパ３の反転前後での速度が遅くなり、ワイパ３の反転時の異音を低減することができる。また、ワイパ３が予め定めた下反転位置や上反転位置を大きく越えてしまうオーバーランをも低減することができる。

（２）減速部１２は、非円形歯車３３（非円形第１歯車３４及び非円形第２歯車３５）を有するため、簡単な構成で、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度が機械的に最も遅くなるようにすることができる。具体的には、非円形歯車３３の１回転において、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度が機械的に最も遅くなるようにできる。

（３）リンク機構２は、出力軸１７の一方向の回転を揺動運動に変換する揺動変換機構を兼ねるため、ワイパモータ１の出力軸１７（回転軸１５ａ）を一方向に回転駆動させればよく、その制御が容易となる。よって、マイコン等を不要としながらも、機械的にワイパ３の反転時の異音を低減することができる。

（４）リンク機構２は、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度に対する揺動レバー２２及びワイパ３の揺動（回動）速度の比が最も小さくなるように前記ワイパモータに駆動連結されるため、機械的にワイパ３の反転時の異音をより低減することができる。また、ワイパ３が予め定めた下反転位置や上反転位置を大きく越えてしまうオーバーランもより低減することができる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、減速部１２は、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度が機械的に最も遅くなるように構成したが、出力軸１７の回転速度が機械的に最も遅くなる位置は、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置の近傍位置であっても良い。その場合でもワイパ３の反転前後での速度が遅くなりワイパ３の反転時の異音を機械的に低減することができる。また、ワイパ３が予め定めた下反転位置や上反転位置を大きく越えてしまうオーバーランをも低減することができる。

・上記実施形態では、減速部１２は、非円形歯車３３（非円形第１歯車３４及び非円形第２歯車３５）を有するとしたが、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置もしくは近傍位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度が最も遅くなる構成を有していればよく、非円形歯車以外の構成に変更してもよい。

・上記実施形態では、リンク機構２は、出力軸１７の一方向の回転を揺動運動に変換する揺動変換機構を兼ねるとしたが、これに限定されず、例えば、ワイパモータ１の出力軸１７（回転軸１５ａ）を反転駆動させて、それと同期してワイパ３を揺動させるリンク機構としてもよいし、リンク機構を省略して出力軸にワイパを固定した構成としてもよい。また、リンク機構２は、ワイパ３が下反転位置及び上反転位置と対応した位置で出力軸１７の回転速度に対する揺動レバー２２及びワイパ３の揺動（回動）速度の比が最も小さくなるように構成されるとしたが、これに限定されず、他の比となるように構成してもよい。

１…ワイパモータ、２…揺動変換機構を構成するリンク機構、３…ワイパ、１１…モータ本体、１２…減速部、１５ａ…回転軸、１７…出力軸、３３…非円形歯車、Ｖ…出力軸の回転速度。

Claims (5)

1. 回転軸を回転駆動するモータ本体と、
   前記回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速部と
   を備え、前記出力軸に駆動連結されるワイパを下反転位置から上反転位置まで往復揺動させるためのワイパモータであって、
   前記減速部は、前記ワイパが下反転位置及び上反転位置もしくはその近傍位置と対応した位置で前記出力軸の回転速度が最も遅くなるように構成されたことを特徴とするワイパモータ。
2. 請求項１に記載のワイパモータであって、
   前記減速部は、非円形歯車を有することを特徴とするワイパモータ。
3. 請求項１又は２に記載のワイパモータと、
   前記出力軸と前記ワイパとを駆動連結するリンク機構と
   を備えたことを特徴とする車両用ワイパ装置。
4. 請求項３に記載の車両用ワイパ装置であって、
   前記リンク機構は、
   前記出力軸の一方向の回転を揺動運動に変換する揺動変換機構を兼ねることを特徴とする車両用ワイパ装置。
5. 請求項３又は４に記載の車両用ワイパ装置であって、
   前記リンク機構は、
   前記ワイパが下反転位置及び上反転位置と対応した位置もしくはその近傍位置で前記出力軸の回転速度に対する前記ワイパの揺動速度の比が最も小さくなるように前記ワイパモータに駆動連結されたことを特徴とする車両用ワイパ装置。