[実施形態1]
以下、図面を参照して本発明の実施形態1に係る接続端子をワイパモータ装置に適用した例として説明する。但し、以下に示す実施形態は本発明の技術思想を具体化するための接続端子を例示するものであって、本発明をこれらに特定するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。
本発明の実施形態1に係る接続端子46をワイパ装置の駆動に用いるモータ装置1に適用した場合を例として、図1乃至及び図9を参照して説明する。
まず、図1及び図2を用いて、本発明の実施形態に係るモータ装置1の概略構成について説明する。なお、図1は本発明の実施形態1に係る接続端子46を適用したモータ装置1の外観斜視図であり、図2は図1の分解斜視図である。
モータ装置1は、車両のワイパ装置4の駆動源として使用されている。モータ装置1は、正逆転可能に制御されるモータ本体10と、モータ本体10に接続され、ハウジング21に収納されている減速機構部20と、ハウジング21の開口側を覆い、ハウジング21との間に密閉空間を構成するカバー30と、前記密閉空間に配置される制御装置60と、前記密閉空間を減速機構部20側と制御装置60側とに仕切るセパレータ32とから構成されている。
減速機構部20のハウジング21の非開口側(図1の下側)には、出力軸27が突出している。出力軸27は、直接又はリンク機構を介して間接的に、先端に車両のウインドウガラスを払拭するワイパブレードが取り付けられたワイパアームに接続されている。ワイパ装置4は、モータ本体10により出力軸27が正逆転可能に駆動され、ワイパアームが揺動運動されることにより、ワイパブレードがウインドウガラス面の上反転位置と下反転位置との間を往復払拭されるように構成されている。
なお、実施形態1では、モータ装置1を車両のワイパ装置4の駆動源として説明するが、本発明のモータ装置1の用途はワイパ装置4の駆動源に限るものではなく、広く一般の装置の駆動源として用いることができるものであり、例えば車両に搭載されるパワーシート、スライドドア、パワーウインドウ、サンルーフ等の用途にも適用可能である。
モータ本体10は直流モータとしてのブラシ付きモータで構成されている。モータ本体10は、ステータヨーク11を含むステータと、ステータと同心状でステータの内側に回転自在に支持されたロータ(図示省略)とから構成されている。前記ステータはモータ本体10の筐体としてのステータヨーク11を含み、ステータヨーク11は鉄等の磁性材料からなり、略有底円筒状に構成され、ステータヨーク11の円筒部の内周側には4極の永久磁石(図示省略)がN極とS極が周方向に交互に配列されるように設けられている。ロータの軸線方向の中心には丸棒状の回転軸がステータヨーク11と同軸上に設けられている。ステータヨーク11の非開口側(底部側)には軸受が設けられており、回転軸の一端を回転可能に軸支している。回転軸の他端には後述するウォーム23が設けられている。ステータヨーク11の開口側には、ステータヨーク11の開口端から回転軸の軸線と直交方向外側に張り出したフランジ12が設けられており、このフランジ12はハウジング21に対してネジ等により固定されている。
前記ロータには、永久磁石の内周面と対向するようにアーマチャコアが設けられており、このアーマチャコアはコイルが巻回された複数極の磁極を有し、各磁極が前記永久磁石と対向している。また、ロータのステータヨーク11の開口側には、コイルに導通されるコミュテータが設けられており、後述するブラシホルダ41に支持された複数のブラシが摺接することにより、コイルに通電する構成となっている。
なお、実施形態1では、モータ本体1を直流モータとしてのブラシ付モータで説明しているが、本発明のモータ本体1のモータの形式は、これに限定されず、例えばブラシレスモータ等、どのような形式のモータでも適用できる。
ハウジング21は、開口側に減速機構部20を収容し、モータ本体側に一体に形成されたブラシホルダ収容部44にブラシホルダ41を収容する有底箱状の形状をしており、材料は導電性金属、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金等の材料であり、例えばダイカスト成形等により形成されている。また、ハウジング21は、開口側とは反対側から出力軸27が挿通支持される出力軸孔(不図示)、モータ本体側と連通して回転軸が挿通される回転軸挿通孔38、及び、ブラシホルダ41の給電端子42部が挿通されるブラシホルダ挿通孔43を有している。なお、ハウジング21の材質はアルミニウムに限定されず、導電性金属であればどのような材質であっても構わない。この有底箱状の側壁は、モータ本体1側でフランジ12の高さと略同等の高さまで立ち上がっており、この側壁のモータ本体1側にブラシホルダ41を収容する凹状のブラシホルダ収容部44が設けられている。この側壁にはブラシホルダ41の給電端子42に対応する位置に、給電端子42部を挿通するブラシホルダ挿通孔43が設けられている。この給電端子42は雌プラグとして構成されており、後述の接続端子46のモータ側端子49の雄プラグ94が挿入される。
また、ハウジング21の開口側には、回路基板61を載置する載置部29及び周囲の縁部には雌ネジ22が設けられている。ここで、「基板」としての回路基板61は、例えばガラス樹脂基板であり、出力軸27の軸線方向を厚み方向とする、略矩形の板状に形成されており、制御装置60の一部を構成している。後述のように、回路基板61は、表面62には電界効果トランジスタ(以下、FETという。)等のパワー素子を実装し、裏面63にはマイクロコンピュータ64や磁気センサ65(図4参照)等の制御素子を実装しており、裏面63が載置部29に向くように配置されている。また、後述のように回路基板61はカバー30に固定されている。載置部29がFET等のパワー素子に対向して設けられていることにより、FET等のパワー素子で発生した熱をハウジング21へ伝導し、放熱することができる。回路基板61には、図示しない導電パターン部が設けられている。
ハウジング21のモータ本体1側の側壁における内側には、シールド部材50の一対の第1接地部53を係合接触する一対の溝部25が、給電端子42を跨ぐように設けられている。また、この一対の溝部25の給電端子側には、それぞれ傾斜面26が設けられており、傾斜面26には後述するシールド部材50の第1接地部53が接触する。
また、ハウジング21の開口側にはウォーム収容部及びウォームホイール収容部39が設けられており、モータ本体10の回転軸の他端に設けられたウォーム23及びウォームホイール24がそれぞれ収容されている。モータ本体10の回転軸の他端は、ハウジング21の回転軸挿通孔38を貫通した先端にウォーム23が設けられており、さらにウォーム23の先端はハウジング21に設けられた軸受により軸支されている。ウォーム23はウォームホイール24と噛み合っているので、モータ本体1の回転軸の回転は、ウォーム23及びウォームホイール24の作用によりウォーム減速されて、出力軸27から出力される。
ウォームホイール24のハウジング21の開口側の中心部であり、出力軸27の非出力側の端面には、後述する磁気センサ65により出力軸27の絶対回転角度を検出するために、センサマグネット28がステンレス鋼等の磁性材料からなる固定プレート40によって取り付けられている。センサマグネット28は円盤状の形状であり、出力軸27と同心上に取り付けられており、例えば出力軸27の軸線方向から見て一方の半円をN極に他方の半円をS極に着磁されている。また、センサマグネット28と回路基板61との間には所定の間隙が設けられている。
カバー30は有底箱状で、例えば絶縁性の樹脂材料により射出成形等により形成されており、後述のように外部接続端子45、接続端子46及びシールド部材50が一体に取り付けられていると共に、周囲の縁部にはネジ孔37が設けられている。ハウジング21の開口側に、カバー30の開口側を被せることにより、両者の間で密閉空間を構成する。セパレータ32は、ハウジング21とカバー30により構成される密閉空間を、減速機構部20側と制御装置60側とに仕切るものであり、例えば樹脂材料により射出成形等を行うことにより形成されている。セパレータ32には、センサマグネット28を回路基板61上の磁気センサ65に臨ませるセンサマグネット用開孔34、ブラシホルダ41の給電端子42部を挿通する給電端子挿通孔35、及び、回路基板61を載置する載置部29を回路基板61側に露出状態で収容する載置部収容孔36が設けられている。
モータ装置1の組み付けは、まず、モータ本体10やウォーム23及びウォームホイール24等が取り付けられたハウジング21の開口側にセパレータ32を組付ける。具体的には、ハウジング21の開口側にセパレータ32を、ハウジング21の位置決め凹部70にセパレータの位置決め凸部33が挿通されるように重ねることで、センサマグネット用開孔34にセンサマグネット28を臨ませ、給電端子挿通孔35に給電端子42を挿通し、載置部収容孔36に載置部29が収容される。次に、後述のように予め開口側に回路基板61が取り付けられたカバー30を、セパレータ32を挟み込むように、かつ、カバー30のネジ孔37がハウジング21の雌ネジ22と一致するようにハウジング21に重ね、最後に、雄ネジ31をカバー30のネジ孔37から挿入して、ハウジング21の雌ネジ22に螺合する。カバー30をハウジング21に重ねる際には、カバー30に一体に取り付けられたシールド部材50の第1接地部53が溝部25の傾斜面26に接触し、位置決めガイドとしても機能する。
<カバー30の構造>
次に、図3及び図4を用いて、カバー30の構成について説明する。外部接続端子45、接続端子46及びシールド部材50は、カバー30にインサート成形することにより一体に取り付けられている。なお、図3は説明のためにインサート部品をカバー30の成形樹脂から取り出して描いたカバー30の開口側の分解斜視図であり、図4はインサート成形により図3インサート部品が一体化された状態のカバー30の開口側の斜視図である。
カバー30は、例えば絶縁性の樹脂材料により射出成形等を行うことにより形成されており、底面の周囲から開口側に向かって立ち上がった周壁を有する略箱形状を有している。カバー30の周壁におけるモータ本体10側とは略反対側の外側には、内部に外部接続端子45が配置されており、外部コネクタ(図示省略)が接続されるコネクタ部47が形成されている。
次に、インサート部品について詳しく説明する。
外部接続端子45は、導電金属板、例えば銅板に対してプレス成形等を行うことにより形成されており、一端部に車速センサや雨滴センサ等の電気信号の入出力や電源を供給するための外部コネクタ(図示省略)に接続される複数の端子45Bが設けられ、他端部に回路基板61に半田付けされる複数の端子45Aが設けられている。
接続端子46は、導電金属板、例えば銅板に対してプレス成形等を行うことにより形成されており、後述のように、一端部にブラシホルダ41の給電端子42に接続されるモータ側端子49が設けられており、他端部に回路基板61に半田付けされる基板側端子48が設けられている。また、接続端子46は、一対が相互に所定の間隔をおいて同じ向きに並列に、かつ、長手方向がモータ本体10の回転軸の軸線と略平行となるように配置されており、基板側端子48及びモータ側端子49がカバー30の開口側(図3の上方)を向くような姿勢でカバー30と一体にインサート成形されている。後述のように、基板側端子48及びモータ側端子49の一部は成形樹脂から露出している。
シールド部材50は、導電金属板、例えば銅板に対してプレス成形等を行うことにより形成されており、給電端子42やスイッチング素子であるFETから放出される電磁ノイズを遮蔽するための部材である。シールド部材50には、給電端子42に対向する略L字形状の第1平面部51と、第1平面部51とは段差を有してカバー30の開口側の近くで、FET等のパワー素子に対向する略矩形状の第2平面部52とが同一の導電金属板にて形成されている。第1平面部51及び第2平面部52を合わせた形状は、カバー30の開口側から見て略矩形状である。
第1平面部51におけるモータ本体10側への突出部の端部からは、一対の第1接地部53がカバー30の開口側に折曲して立ち上げて設けられており、また、第1接地部53の近傍で、かつ、接続端子46のブラシホルダ41の給電端子42に接続されるモータ側端子49の近傍からは、一対のコンデンサ端子54がカバー30の開口側に折曲して立ち上げて設けられている。一対の第1接地部53は、ハウジング21に設けられた溝部25に係合接触され、傾斜面26を介してハウジング21に導通されことにより接地される。なお、ハウジング21は、車両に対してボディーアースされている。
第1平面部51の第1接地部53とは反対側の端部で、外部接続端子45の近傍には、第2接地部57が、板面が階段状に屈曲してカバー30の開口側に立ち上げて設けられており、この階段状の1段目に後述する回路基板61に設けられたZ形状端子76に接続される基板接地部56が、この階段状の2段目にハウジング21に螺合する雄ネジ31に接続されるハウジング接地部55が設けられている。そして、第2接地部57は、基板接地部56により回路基板61に設けられたZ形状端子を介して回路基板61のアースパターンに導通させることにより接地されており、かつ、ハウジング接地部55により導電性の雄ネジ31を介してハウジング21に導通されることにより接地されている。
図4に示されているように、外部接続端子45、接続端子46及びシールド部材50は、カバー30と共にインサート成形されており、その一部が成形樹脂からカバー30開口側に突出するように、カバー30に一体に取り付けられている。すなわち、外部接続端子45の他端部に設けられている回路基板61に半田付けされる端子45A、接続端子46の一端部に設けられたブラシホルダ41の給電端子42に接続されるモータ側端子49、接続端子46の他端部に設けられている回路基板61に半田付けされる基板側端子48、シールド部材50の一対の第1接地部材53、及び、一対のコンデンサ端子54は、カバー30の成形樹脂から開口側に折曲して立ち上げられるように突出して設けられている。シールド部材50の第2接地部のうち、基板接地部56はカバー30の成形樹脂から露出しており、ハウジング接地部55はカバー30のネジ孔37に露出するように設けられている。また、外部接続端子45の一端部に設けられた外部コネクタに接続される複数の端子45Bは、コネクタ部47の中で、カバー30の成形樹脂から突出するように設けられている。ここで、シールド部材50と接続端子46とは所定の間隔で隔てられ、成形樹脂により相互に絶縁されている。
なお、実施形態1においては、シールド部材50、外部接続端子45及び接続端子46をカバー30と共にインサート成形した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、シールド部材50、外部接続端子45及び接続端子46の一部又は全てをインサート成形以外の方法、例えば、圧入、スナップ結合、凹凸嵌合、ネジ留め、接着、熱溶着、熱カシメ等によりカバー30に固定してもよい。また、シールド部材50、外部接続端子45及び接続端子46の一部又は全てをカバー30と別体とすることもできる。この場合、シールド部材50、外部接続端子45及び接続端子46の一部又は全てをカバー30と一体とするか否かは、組立工数との兼ね合いで適宜決定すればよい。
カバー30の開口側には回路基板61が固定されている。カバー30の開口側には、回路基板61に向かって熱かしめ突起68及び固定突起69が突設されている。一方、回路基板61の外周部位には熱かしめ突起68を挿通する熱かしめ突起挿通孔66及び固定突起69を挿通する固定突起挿通孔67が設けられている。熱かしめ突起68及び固定突起69は、カバー30の非開口側においては大径となり、カバー30の開口側では小径となるように形成されている。熱かしめ突起挿通孔66の内径寸法は熱かしめ突起68の小径部より僅かに大きく設定され、また、固定突起挿通孔67の内径寸法は固定突起69の小径部より僅かに大きく設定されている。そのため、回路基板61に設けられた熱かしめ突起挿通孔66及び固定突起挿通孔67に、それぞれカバー30の開口側に突設された熱かしめ用突起68及び固定突起69を挿通した時、回路基板61は熱かしめ突起68及び固定突起69の大径部の端面に回路基板61の表面62が当接することにより、カバー30の底面に対して、回路基板61が位置決めされる。そして、この状態で、熱かしめ突起を熱かしめすることにより、カバー30の開口側に回路基板61が位置決めされた状態で固定される。
なお、実施形態1では、回路基板61のカバー30への固着手段として熱かしめを用いる例を説明したが、本発明の回路基板61のカバー30への固着手段は熱かしめに限定されるものではなく、例えば圧入、スナップ結合、凹凸嵌合、ネジ留め、接着等、如何なる固着手段でも構わない。
<回路基板61の構造>
次に、図5を用いて、本発明の実施形態1に係るモータ装置1の回路基板61の具体的構成について説明する。なお、図5は回路基板61の表面側の斜視図である。
回路基板61の裏面63には、マイクロコンピュータ64や磁気センサ65が実装されており、これらがワイパ制御回路を構成している(図4参照)。ワイパ制御回路は、ワイパブレード3に減速機構部20等を介して接続されたモータ本体10を正逆転駆動する後述のワイパ駆動回路部71の制御を行う。磁気センサ65としては、例えばホールIC、磁気抵抗素子、ホール素子、MRセンサ等、どのような磁気検出素子を用いてもよい。磁気センサ65は、ウォームホイール24における出力軸27の非出力側の端面に取り付けられたセンサマグネット28に対向して設けられている。磁気センサ65によりセンサマグネット28の磁束の向きや強さの変化を検出し、センサマグネット28の回転角度を算出することにより、出力軸27の絶対角度位置、すなわちワイパブレード3の位置と移動方向を検出する。ワイパ制御回路では、出力軸27の絶対角度位置の信号に基づいてモータ本体10の正逆転制御を行う。
図5に示されているように、回路基板61の表面62には、ワイパ駆動回路部71を構成する複数の回路素子が実装されている。ワイパ駆動回路部71においては、後述のようにHブリッジを構成している4個のFET73を含む回路が、モータ本体10を駆動する。なお、回路基板61には、ワイパブレード3の位置と移動方向に応じて、車両のウインドウガラスに洗浄液を供給するウォッシャ装置のウォッシャポンプ(図示省略)を駆動するポンプ駆動回路部を集約して設けても良い。
また、回路基板61の表面62には回路基板61のアースパターンに電気的に導通し、弾性を有するZ形状端子76が設けられており、このZ形状端子76はシールド部材50の第2接地部57の基板接地部56に電気的に接続している。基板接地部56とZ形状端子76との接合には、Z形状端子76の弾性(回路基板61とカバー30とを組付ける方向への弾性)を利用することにより、半田付けが不要である。なお、第2接地部のハウジング接地部55にはネジ孔が設けられており、ハウジング21の雌ネジ22に対してカバー30のネジ孔37を雄ネジ31により螺合する際に、雄ネジ31によりハウジング接地部55を共締めする構成になっている。すなわち、シールド部材50の第2接地部57は、基板接地部56がZ形状端子76を介して回路基板61に接地されていると共に、ハウジング接地部55が雄ネジ31による共締めによりハウジング21に接地されており、しかも、基板接地部56のZ形状端子76への接合と、ハウジング接地部55のハウジング21への接合とのいずれの接合にも半田付けを行う必要がない。
回路基板61には、外部接続端子挿通孔58及び接続端子挿通孔59が設けられている。外部接続端子挿通孔58には外部接続端子45の端子45Aが回路基板61の表面62から挿通された状態で、裏面63において半田付けにより固定され、外部接続端子45は回路基板61の配線パターンに対して電気的に接続されている。一対の接続端子挿通孔59はHブリッジを構成する4個のFET73の近傍に設けられており、この一対の接続端子挿通孔59には後述の一対の接続端子46の基板側端子48の基板接続部81が回路基板61の表面62から挿通された状態で、裏面63において半田付けにより固定され、一対の接続端子46はそれぞれ回路基板61の配線パターンに対して電気的に接続されている。
<接続端子の構造>
次に、接続端子46の具体的構成を図6〜図9を用いて説明する。なお、図6は接続端子の正面斜視図、図7は接続端子の背面斜視図、図8Aは接続部材の背面図、図8Bは接続部材の上面図、図8Cは接続部材の正面図であり、図9は回路基板への接続端子の接続状態を示した部分斜視図である。接続端子46は、一対が相互に所定の間隔をおいて同じ向きに並列に、かつ、長手方向がモータ本体10の回転軸の軸線と略平行となるように配置されているが、図6〜8では1個の接続端子を示している。
接続端子46は、単一の導電金属板、例えば銅板に対してプレス成形等を行うことにより形成されており、基板側端子48、基板側連結部91、段差部93、モータ側連結部92及びモータ側端子49が全て一体に形成されている。基板側連結部91及びモータ側連結部92は略細長い矩形状であり、板厚方向が回路基板61の板厚方向と一致している。基板側連結部91の長手方向の一方の端部は回路基板61から離れる方向へ略垂直に折り曲げられており、段差部93の一方の端部に接続されている。段差部93の他方の端部は基板側連結部91とは反対の方向へ略垂直に折り曲げられており、モータ側連結部92の一方の端部に接続されている。基板側連結部91、段差部93及びモータ側連結部92は、上面視では長細い直線状となるように形成されている(図8B参照)。
モータ側連結部92の他方の端部側の一方の側面(出力軸27側)からはモータ側折曲部96において回路基板61に向かって略垂直に折り曲げられることにより、モータ側端子49が立設されている。モータ側端子49は、モータ側連結部92の他方の端部よりもさらにモータ本体10側に張り出しており、モータ本体10側に略矩形状の雄プラグ94を有している。また、モータ側端子49は、雄プラグ94の基板側連結部91側で、かつ、モータ側連結部92側で雄プラグ94よりも高さの低い部分には切込み溝状の接続端子側コンデンサ端子95を有している。雄プラグ94及び接続端子側コンデンサ端子95を有する部分を含め、モータ側端子49は回路基板61の表面62に略垂直な同一の平面上に形成されている。カバー30をハウジング21に組み付けた状態では、雄プラグ94は、ブラシホルダ41に設けられた給電端子42の雌プラグに挿入される。また、接続端子側コンデンサ端子95とシールド部材50のコンデンサ端子54との間にはコンデンサが接続される。すなわち、コンデンサに設けられる一対の端子のうち、一方の端子が接続端子側コンデンサ端子95に接続され、他方の端子がシールド部材50のコンデンサ端子54に接続される。
基板側連結部91のモータ本体10とは反対側の他方の側面(出力軸27と反対側)には、基板側折曲部85において回路基板61側に略垂直に折り曲げて基板側端子48が立設されている。基板側端子48の板厚さ方向は、回路基板61の板厚方向と略直交している。
基板側端子48の基板側折曲部85とは反対側に細長い角柱状の基板接続部81が、その長さ方向が回路基板61の表面62と略垂直となる姿勢で設けられている。基板接続部81の一端は、回路基板61の接続端子挿通孔59に表面62から挿通された状態で、裏面63において半田付けにより固定され、接続端子46は回路基板61の配線パターンに対して電気的に接続されている。
基板接続部81の他端には、モータ本体10とは反対側に中間部82の一端が接続されている。中間部82は細長い矩形状で、その長さ方向は基板側折曲部85と略平行である。中間部82の回路基板61側の基板接続部81との接続部近傍には、中間部凹部87が設けられている。中間部82の他端には回路基板61とは反対側に結合部83の一端が接続されている。また、結合部83の他端には細長い矩形状の基部84のモータ本体10とは反対側の回路基板61側が接続されている。基部84の長辺は、基板側折曲部85及び中間部82の長手方向と略平行であり、中間部82の基板側折曲部85側の長辺と基部84の回路基板10側の長辺との間には、結合部83の部分を除いて、モータ本体10側から連通し、その長手方向が基板側折曲部85と略平行な細長い直線状のスリット86が設けられている。
基部84の回路基板61とは反対側の長辺は基板側折曲部85に接続されている。すなわち、基板側連結部91のモータ本体10とは反対側の他方の側面(出力軸27と反対側)に、基板側折曲部85において回路基板61側に略垂直に折り曲げて基部84が立設されている。基部84の基板側折曲部85側の長辺の長さは、基板側連結部91の長手方向の長さよりも短く設定されている。また、基部84の基板側折曲部85側の長辺は全体にわたって、基板側連結部91に接続されている。なお、基部84と基板側連結部91との接続について、上述の説明は一例にすぎず、本発明は多様な接続態様を含んでいる。例えば、モータ側端子49と同様に、基板側端子48が基板側連結部91よりもモータ本体10とは反対側に張り出すように形成されていてもよい。また、基板側折曲部85に、モータ本体10側からか、モータ本体10の反対側からか、あるいは、その両方から、切り込みを有していてもよく、また、基板側折曲部85に、断続的なスリットを有していてもよい。
基板接続部81、中間部82、結合部83及び基部84を含め、基板側端子48は回路基板61の表面62に略垂直な同一の平面上に形成されており、回路基板61側から見ると、基板側端子48は略直線状である(図8Bを参照)。また、基板側連結部91からの高さ方向についても、基部84、スリット86及び中間部82はいずれも基板側折曲部85と略平行で、その長手方向が基板側折曲部85と平行な方向となるような細長い形状をしているため、基板側折曲部85から中間部82までのサイズもコンパクトである。
このような構造の基板側端子48では、回路基板61に半田付けされている基板接続部81の先端に応力が発生すると、その応力に応じて基板側端子48の各部が撓み変形することにより、基板接続部81の先端に発生する全ての方向の応力を大幅に低減することができる。まず、基板側端子48は、その板厚方向には撓み変形することが可能である。次に、中間部82の回路基板61側の基板接続部81との接続部近傍には、中間部凹部87が設けられているので、基板側端子48が中間部凹部87の近傍において撓み変形することが可能である。すなわち、中間部凹部87が存在することによって、基板接続部81が中間部82に対して中間部82の長手方向に変位するように基板側端子48が撓み変形することを許容する。さらに、中間部82と基部84との間にはスリット86が設けられると共に、中間部82は細長い矩形状の形状であるため、各部の寸法を調整することにより、基板接続部81が回路基板61の板厚方向に変位するように基板側端子48の各部が撓み変形することを許容可能である。
接続端子46は、単一の導電金属板、例えば銅板に対してプレス成形等を行うことにより形成されており、基板側端子48、基板側連結部91、段差部93、モータ側連結部92及びモータ側端子49が全て一体に形成されている。
また、基板側端子48には、スリット86、中間部凹部87等の凹凸部が複数設けられており、これらの凹凸部は「放熱促進部」として作用する。
図9では、成形樹脂やシールド部材50は省かれており、回路基板61及び一対の接続端子46だけが描かれている。実際には、接続端子46の基板側連結部91、モータ側連結部92及び段差部93の一部または全部は成形樹脂に埋まっており、また、基部84の基板側折曲部85側及びモータ側端子49のモータ側折曲部96側は、所定の部位まで成形樹脂に埋まっている。そして、基部84の回路基板61側の一部と、雄プラグ94及び接続端子側コンデンサ端子95を含むモータ側端子の回路基板61側の一部は、成形樹脂から露出している(図4を参照)。
一対の接続端子46は、相互に所定の間隔をおいて同じ向きに並列に、かつ、長手方向がモータ本体10の回転軸の軸線と略平行となるように配置されており、基板側連結部91及びモータ側連結部92の板厚方向が回路基板61の板厚方向と略一致し、基板側端子48及びモータ側端子49がそれぞれ基板側連結部91及びモータ側連結部92から回路基板61側に略垂直に折り曲げられており、基板側端子48及びモータ側端子49の板厚方向が回路基板61の板厚方向と直交するような姿勢で配置されている。
回路基板61のHブリッジを構成する4個のFET73の近傍には、一対の接続端子挿通孔59が設けられており、この一対の接続端子挿通孔59には一対の接続端子46の基板側端子48の基板接続部81が、表面62から挿通された状態で、裏面63において半田付けにより固定され、一対の接続端子46はそれぞれ回路基板61の配線パターンに対して電気的に接続されている。
<Hブリッジの構成>
次に、図10を用いてHブリッジの構成について説明する。なお、図10は、4個のFETを用いたHブリッジ部分の回路図である。
4個のFET73A,73B,74C,74Dは、直流モータ98(モータ本体10)を駆動するHブリッジを構成している。FET73Aのドレインは電源、すなわち車載バッテリのプラス電極に接続され、ソースはFET73Cのドレインに接続されている。FET73Cのソースは接地されている。一方、FET73Bのドレインは前記電源に接続され、ソースはFET73Dのドレインに接続されている。FET73Dのソースは接地されている。そして、直流モータ98の一方の端子97はFET73Aのソース及びFET73Cのドレインに接続され、直流モータ98の他方の端子97はFET73Bのソース及びFET73Dのドレインに接続されている。
直流モータ98を所定の方向に回転させる時には、FET73A及びFET73Dをオンにして直流モータ98に第1の方向の電流を供給する。直流モータ98を所定の方向と逆方向に回転させる時には、FET73B及びFET73Cをオンにして直流モータ98に第1の方向と逆方向の第2の方向の電流を供給する。また、各組のFET、すなわちFET73A及びFET73Dの組と、FET73B及びFET73Cの組とのFETのデューティー比を調整することにより、直流モータ98をパルス幅変調制御(PWM制御)して、回転速度を制御することができる。目標の回転速度に対応するデューティー比を選択することにより、直流モータ98を所望の速度で回転させることがきる。直流モータ98の回転速度を速くするときにはデューティー比を大きくし、直流モータ98の回転速度を遅くするときにはデューティー比を小さくするように制御を行う。4個のFET73A,73B,74C,74Dをオンする組の選択及び各組のFETのデューティー比の選択により、直流モータ98の回転方向及び回転速度を制御することができる。
図10に示されている一対の端子97は、直流モータ98のブラシホルダ41の給電端子42及び接続端子46に対応し、この中で最も回路基板61の配線パターンの近くに接続されているのは、接続端子挿通孔59に挿入され、回路基板61の裏面63の配線パターンと半田付けされている接続端子46の基板側端子48の基板接続部81である。基板接続部81が挿入されている接続端子挿通孔59の配置及び回路基板61の配線パターンは、例えば直流モータ98の回転方向が切り替えられても電気的にバランスが取れるように決定されることが望ましい。
<実施形態1の作用及び効果>
ワイパ制御回路は、ワイパブレード3に減速機構部20等を介して接続されたモータ本体10を正逆転駆動するワイパ駆動回路部71の制御を行い、ワイパ駆動回路部71においては、Hブリッジを構成している4個のFET73を含む回路がモータ本体10を正逆転駆動する。モータ本体10の回転軸の回転は、減速機構部20により減速されて出力軸27に出力され、出力軸27に直接又はリンク機構を介して間接的に接続されているワイパアーム2及びその先端に取り付けられたワイパブレード3を往復揺動駆動し、ワイパブレード3が車両のウインドウガラスを払拭する。
ワイパ駆動回路部71の出力電流は接続端子46を通して、ブラシホルダ41の給電端子42に導通し、ブラシホルダ41に支持されたブラシに給電される。モータ本体10ではブラシからロータのアーマチャのコイルに導通されるコミュテータに給電され、コイルの巻回されたロータの磁極と永久磁石からなるステータの磁極との吸引反発力により回転軸が回転する。なお、ブラシがコミュテータに摺接することによって、給電端子から電磁ノイズが発生するが、シールド部材50をカバー30にインサート成形し、シールド部材50を複数個所において接地していることにより、シールド部材50で捉えた電磁ノイズを接地部を介してグランドへと伝達している。
ワイパ使用時にはモータ本体へ比較的大きな電流が供給されるために発熱する。制御装置60は密閉空間に配置されているので、熱がこもりやすく、また、降雪時等にはモータ本体に過負荷電流が流れるので、使用時には制御装置60が高温の状態となる。一方で、非使用時には制御装置60は冷やされるので、制御装置60には冷熱サイクルが加わる。接続端子46に冷熱サイクルが加わると、接続端子46の線膨張係数、回路基板61の膨張係数、成形樹脂の膨張係数がそれぞれ異なるために、また、成形樹脂に歪が生じるために、回路基板61の接続端子挿入孔59に接続端子46の基板側端子48の基板接続部81を挿入して回路基板61の裏面63で半田付けしている部分に応力が加わり、半田に亀裂が生じる等の劣化を引き起こす恐れがあった。そこで、実施形態1では、接続端子46の基板側端子48の構造を改良することにより、半田付け部分にかかる応力を大幅に低減している。
基板側端子48では、回路基板61に半田付けされている基板接続部81の先端に応力が発生すると、その応力に応じて基板側端子48の各部が撓み、基板接続部81の先端に発生する全ての方向の応力を大幅に低減することができる。まず、基板側端子48は、その板厚方向には撓み変形することが可能であるから、基板接続部81に発生する板厚方向の応力を低減することができる。次に、中間部82の回路基板61側の基板接続部81との接続部近傍には、中間部凹部87が設けられているので、基板側端子48が中間部凹部87において撓み変形することにより、基板接続部81に発生する板厚方向と直交する方向の応力を低減することができる。さらに、中間部82と基部84との間にはスリット86が設けられると共に、中間部82は細長い矩形状の形状であるため、各部の寸法を調整することにより、基板接続部81が回路基板61の板厚方向に変位するように基板側端子48の各部が撓み変形することを許容可能であるため、基板接続部81に発生する回路基板61の板厚方向の応力をも低減することができる。このように実施形態1の接続端子46によれば基板接続部81の先端にかかる応力を大幅に低減することができるから、冷熱サイクルに伴う熱ストレスにより半田に亀裂が生じる等の半田付け部分の劣化を大幅に低減することができるため、モータ装置1の寿命を向上することができる。
実施形態1の接続端子46は、単一の導電金属板、例えば銅板に対してプレス成形等を行うことにより形成されているため製造が容易である上、基板側端子48、基板側連結部91、段差部93、モータ側連結部92及びモータ側端子49が全て一体に形成されているため、組み付けの作業性を向上することができる。さらに、接続端子46をカバー30にインサート成形で一体化することにより、さらに製造工程を簡略化でき、組立工数も低減することができる。
基板接続部81、中間部82、結合部83及び基部84を含め、基板側端子48は回路基板61の表面62に略垂直な同一の平面上に形成されており、基板側端子48を回路基板61側から見ると直線状である(図8Bを参照)から、基板側端子48の板厚方向のサイズは非常に小さく、配置スペースが小さくてよいという利点がある。また、基板側連結部91からの高さ方向のサイズについても、基部84、スリット86及び中間部82は、その長手方向が基板側折曲部85と平行な方向になるような細長い形状であるため、基板側折曲部85から中間部82までの寸法を小さくすることができる。このため、実施形態1の接続端子46は、配置スペースが小さく、かつ、高さ方向のサイズも小さくすることができる。
実施形態1の接続端子46は、基板側端子48には、放熱促進部として、スリット86、中間部凹部87等の凹凸部が複数設けられており、ハウジング21とカバー30との間に密閉された空間の中の雰囲気と接触する面積を大きくすることができ、放熱効果を向上することができる。
実施形態1の接続端子46は、モータ装置に適しており、モータ側端子49の雄プラグ94をブラシホルダ41の給電端子42の雌プラグに挿入することで、回路基板61に設けられた4個のFET73を用いたHブリッジの出力電流を直流モータ98(モータ本体10)に給電することができる。また、接続端子46は高さ方向のサイズも小さいため、モータ装置の薄型化のためにも有利である。さらに、実施形態1の接続端子46は、冷熱サイクルによる熱ストレスが発生し、かつ、高寿命であることが求められるワイパモータ装置にも適している。
[実施形態2]
図11を参照して本発明の実施形態2に係る接続端子46Aを説明する。なお、実施形態1と同一の構成には同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
実施形態2に係る接続端子46Aは、接続端子46の基板側端子48の中間部82の結合部83側のスリット86に面する部位に、内側凹部88を設けた点で実施形態1と相違している。内側凹部88は、スリット86に連通すると共に、中間部82の結合部83側の部分か、中間部82と結合部83との間の部分か、あるいは、その両方の部分に設けられている。
実施形態1では、各部の寸法を調整することにより、基板接続部81が回路基板61の板厚方向に変位するように基板側端子48の各部が撓み変形することを許容可能であるが、実施形態2では、内側凹部88を設けたことにより、中間部82の結合部83側の部分における回路基板61の板厚方向への撓み変形の量をより容易に大きくできるようになる。これにより、冷熱サイクルによって回路基板61の接続端子挿入孔59に接続端子46の基板側端子48の基板接続部81を挿入して回路基板61の裏面63で半田付けしている部分に加わる応力をより低減することができるので、モータ装置の寿命を向上することができる。
[実施形態3]
図12を参照して本発明の実施形態3に係る接続端子46Bを説明する。なお、実施形態1と同一の構成には同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
実施形態3に係る接続端子46Bは、接続端子46の基板側端子48の基板接続部81に、さらに第1屈曲部89及び第2屈曲部90を設けた点で実施形態1と相違している。接続端子46Bの基板側端子48の基板接続部81は、中間部82のモータ本体10側の端部から回路基板61側に屈曲した後に第1屈曲部89においてモータ本体10とは反対側へ屈曲し、さらにその後に第2屈曲部90において回路基板61側へ屈曲して、その先端側の長手方向は回路基板61の表面と略直交している。
基板接続部81にさらに第1屈曲部89及び第2屈曲部90を設けることにより、基板接続部81において全ての方向へ撓み変形しやすくなるため、冷熱サイクルによって回路基板61の接続端子挿入孔59に接続端子46の基板側端子48の基板接続部81を挿入して回路基板61の裏面63で半田付けしている部分に加わる応力が小さくても容易にその応力を低減することができるので、モータ装置の寿命を向上することができる。