JP2000358396A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動アクチュエータの製造原価上昇を抑制し
つつ、出力側の回転角度（回転位置）を正確に検出す
る。 【解決手段】 最終段歯車１２４より入力側の歯車（ウ
ォームホィール１２２）にて回転角度を検出する。これ
により、たとえ最終段歯車１２４の回転角度が微少であ
っても、その微少回転角度を増幅（増大）した状態で検
出することができるので、回転角度検出手段のコストを
上昇させることなく、回転角度の分解能力を向上させる
ことができる。延いては、電動アクチュエータ１００の
製造原価上昇を抑制しつつ、出力側の回転角度を正確に
検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、減速機構を備える
電動アクチュエータに関するもので、車両用空調装置の
エアミックスドアやモード切替ドア等の可動部材を駆動
する電動アクチュエータに適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】車両用空調装置のエアミックスドアは、
その位置（回転角）が所定の位置（回転角）となるよう
に作動を制御する必要があるため、一般的に、ポテンシ
ョメータ等の回転角検出手段によりエアミックスドアの
開度（回転角）を検出しながらフィードバック制御して
いる。

【０００３】そして、ポテンショメータは、例えば実開
平２−１３６４９６号公報に記載のごとく、減速機構の
最終段歯車と一体的に回転するブラシと、ケーシングに
固定された基盤上に塗布又は焼き付けられた円弧状の抵
抗パターン（カムパターン）とから構成されたものが一
般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の電動アクチュエータでは、回転角度検出手段である
ポテンショメータが減速機構の最終段歯車に設けられて
いるため、最終段歯車の実際の回転角度が小さい。

【０００５】一方、出力側の回転角度（回転位置）を正
確に検出するには、最終段歯車の回転角度が微少に変化
しても、その微少変化を検出することができるようにす
る（回転角度の分解能力を向上させる）必要がある。

【０００６】しかし、例えばポテンショメータにおいて
回転角度の分解能力を向上させるには、微少な抵抗の変
化を検出する必要があるので、ポテンショメータ（回転
角度検出手段）のコストが上昇し、電動アクチュエータ
の製造原価上昇を招いてしまう。

【０００７】本発明は、上記点に鑑み、電動アクチュエ
ータの製造原価上昇を抑制しつつ、出力側の回転角度
（回転位置）を正確に検出することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１〜３に記載の発明では、電動モ
ータ（１１０）、及び複数個の歯車を有して構成されて
電動モータ（１１０）から入力された回転力を減速して
出力する減速機構（１２０）を備える駆動部（１３０）
と、駆動部（１３０）のうち、出力側に位置する減速機
構（１２０）の最終段歯車（１２４）より入力側にて回
転角度を検出する回転角度検出手段（１５３、１５４、
１５１、１５２、２１）とを具備することを特徴とす
る。

【０００９】これにより、たとえ最終段歯車の回転角度
が微少であっても、その微少回転角度を増幅（増大）し
た状態で回転角度を検出することができる。したがっ
て、回転角度検出手段のコストを上昇させることなく、
回転角度の分解能力を向上させることができるので、電
動アクチュエータの製造原価上昇を抑制しつつ、出力側
の回転角度を正確に検出することができる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、回転角検出手
段は、電動モータ（１１０）が所定角度回転する毎にパ
ルス信号を発するパルス発生手段（１５３、１５４、１
５１、１５２）を有するとともに、そのパルス発生手段
（１５３、１５４、１５１、１５２）が発するパルス信
号を数えることにより回転角度を検出することを特徴と
する。

【００１１】これにより、たとえ出力側に位置する減速
機構（１２０）の最終段歯車（１２４）より入力側の回
転角度が３６０°以上であっても、回転角度を検出する
ことができるので、確実に回転角度を検出することがで
きる。

【００１２】なお、パルス発生手段は、請求項３に記載
のごとく、減速機構（１２０）の歯車（１２２）の側面
部に設けられた導電材料からなる円弧状の導電部（１５
１、１５２）、及びケーシング（１４０）側に固定され
た導電材料製のブラシ（１５３、１５４）を有して構成
してもよい。

【００１３】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る電動
アクチュエータ（以下、アクチュエータと略す。）を水
冷エンジン搭載車両の車両用空調装置１のエアミックド
アに適用したものであり、図１は車両用空調装置１の模
式図である。

【００１５】そして、空気流路をなす空調ケーシング２
の空気上流側部位には、車室内気を吸入するための内気
吸入口３と外気を吸入するための外気吸入口４とが形成
されるとともに、これらの吸入口３、４を選択的に開閉
する吸入口切換ドア５が設けられている。また、この吸
入口切換ドア５は、サーボモータ等の駆動手段または手
動操作によって開閉される。

【００１６】この吸入口切換ドア５の下流側部位には、
本実施形態に係る送風機７が配設されており、この送風
機７により両吸入口３、４から吸入された空気が、後述
する各吹出口１４、１５、１７に向けて送風されてい
る。送風機７の空気下流側には、空気冷却手段をなす蒸
発器９が配設されており、送風機７により送風された空
気は全てこの蒸発器９を通過する。蒸発器９の空気下流
側には、空気加熱手段をなすヒータコア１０が配設され
ており、このヒータコア１０は、エンジン１１の冷却水
を熱源として空気を加熱している。

【００１７】また、空調ケーシング２には、ヒータコア
１０をバイパスするバイパス通路１２が形成されてお
り、ヒータコア１０の空気上流側には、ヒータコア１０
を通る風量とバイパス通路１２を通る風量との風量割合
を調節するエアミックスドア１３が配設されている。そ
して、風量割合の調節は、本実施形態に係るアクチュエ
ータ１００（詳細は、後述する）このエアミックスドア
１３の開度を調節することにより調節される。

【００１８】また、空調ケーシング２の最下流側部位に
は、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフ
ェイス吹出口１４と、車室内乗員の足元に空気を吹き出
すためのフット吹出口１５と、フロントガラス１６の内
面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口１
７とが形成されている。

【００１９】そして、上記各吹出口１４、１５、１７の
空気上流側部位には、それぞれ吹出モード切換ドア１
８、１９、２０が配設されているとともに、これらの吹
出モード切換ドア１８、１９、２０は、サーボモータ等
の駆動手段によって開閉される。

【００２０】また、２１はアクチュエータ１００、上記
駆動手段及び送風機７を制御する電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）であり、ＥＣＵ２１は中央演算装置（ＣＰＵ）、随
時読み込み書き込み可能記憶装置（ＲＡＭ）及び読み込
み専用記憶装置（ＲＯＭ）等かなる周知のマイクロコン
ピュータである。

【００２１】次に、図２に基づいてアクチュエータ１０
０について述べる。

【００２２】１１０は車両に搭載されたバッテリ（図示
せず）から電力を得て回転する電動モータ（以下、モー
タと略す。）であり、１２０はモータ１１０から入力さ
れた回転力を減速してエアミックスドア１３に向けて出
力する減速機構である。なお、以下、モータ１１０及び
減速機構１２０等の回転駆動する機構部を駆動部１３０
と呼ぶ。

【００２３】因みに、減速機構１２０は、モータ１１０
の出力軸１１１に圧入されたウォーム１２１、このウォ
ーム１２１と噛み合うウォームホィール１２２、及び複
数枚の平歯車１２３、１２４からなる歯車列であり、出
力側に位置する最終段歯車（出力側歯車）１２４には、
出力軸１２５が設けられている。

【００２４】なお、１４０は駆動部１３０を収納すると
とともに、後述するブラシが固定されたケーシングであ
る。

【００２５】ところで、駆動部１３０のうち減速機構１
２０の最終段歯車（本実施形態では、平歯車１２４）よ
り入力側に位置する歯車（本実施形態では、ウォームホ
ィール１２２）側面は、図３（ａ）に示すように、導電
材料を同心円弧状に塗布又は焼き付けられて、バッテリ
の負極側に接続された第１、２導電部（通電カムパター
ン）１５１、１５２が形成されている。

【００２６】一方、ケーシング１４０側には、プリント
基板（図示せず）を介してバッテリの正極側に接続され
た炭素系導電材料製の第１、２ブラシ１５３、１５４が
固定されており、ウォームホィール１２２が回転するこ
とにより、第１、２ブラシ１５３、１５４と第１、２導
電部１５１、１５２とが接触する通電状態、及び第１、
２ブラシ１５３、１５４と第１、２導電部１５１、１５
２とが接触しない非通電状態が相互に周期的に発生す
る。

【００２７】したがって、第１、２導電部１５１、１５
２には、図３（ｂ）に示すように、モータ１１０が所定
角度回転する毎にパルス信号が発生するので、このパル
ス信号をＥＣＵ２１にて数えることによりモータ１１０
の回転角度、すなわち出力軸１２５の回転角度を検出す
ることができる。

【００２８】なお、上述の説明から明らかなように、第
１、２ブラシ１５３、１５４と第１、２導電部１５１、
１５２とによりモータ１１０が所定角度回転する毎にパ
ルス信号を発するパルス発生手段を構成しており、この
パルス発生手段（第１、２ブラシ１５３、１５４と第
１、２導電部１５１、１５２）及びＥＣＵ２１により、
回転角度を検出する回転角度検出手段を構成している。

【００２９】因みに、本実施形態では、第１、２導電部
１５１、１５２は、中心角に換算して約２７０°の範囲
に形成されているとともに、両者１５１、１５２は中心
角にして約９０°ずれている。このため、第１導電部１
５１及び第１ブラシ１５３からなるパルス発生手段（以
下、このパルス発生手段を第１パルス発生手段と呼
ぶ。）によって発生する第１パルス信号Ｖａと、第２導
電部１５２及び第２ブラシ１５４からなるパルス発生手
段（以下、このパルス発生手段を第２パルス発生手段と
呼ぶ。）によって発生する第２パルス信号Ｖｂとは、図
３（ｂ）に示すように、ウォームホィール１２２の回転
角度に換算して約９０°の位相差が発生する。

【００３０】そこで、本実施形態では、第１パルス信号
Ｖａ及び第２パルス信号Ｖｂのうちいずれの信号が先に
ＥＣＵ２１に入力されるかによって、モータ１１０の回
転方向を検出し、第１パルス信号Ｖａ及び第２パルス信
号Ｖｂのいずれか一方のパルス数を数えることにより回
転角を検出している。

【００３１】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【００３２】本実施形態によれば、最終段歯車１２４よ
り入力側の歯車（ウォームホィール１２２）にて回転角
度を検出するので、たとえ最終段歯車１２４の回転角度
が微少であっても、その微少回転角度を増幅（増大）し
た状態で検出することができる。

【００３３】したがって、回転角度検出手段のコストを
上昇させることなく、回転角度の分解能力を向上させる
ことができるので、アクチュエータ１００の製造原価上
昇を抑制しつつ、出力側の回転角度（回転位置）を正確
に検出することができる。

【００３４】また、パルス発生手段が発するパルス数を
数えることにより、回転角度を検出するので、たとえウ
ォームホィール１２２が３６０°以上回転したときであ
っても、回転角度を検出することができる。したがっ
て、最終段歯車１２４より入力側の歯車（ウォームホィ
ール１２２）であっても、確実に回転角度を検出するこ
とができる。

【００３５】また、モータ１１０の正極側が第１、２ブ
ラシ１５３、１５４と共通のラインに接続されているの
で、アクチュエータ１００の電気配線の取り回しを簡素
化することができる。このとき、第１、２導電部１５
１、１５２の位相がずれているので、モータ１００側か
ら見ると、正極側が常にバッテリに対して繋がった状態
となるので、ウォームホィール１２２に対して常に電力
を供給することができる。

【００３６】ところで、上述の実施形態では、エアミッ
クスドア１３に本発明に係る電動アクチュエータを適用
したが、本発明は吹出モード切換ドア１８、１９、２０
等のその他の可動部材に対しても適用することができ
る。

【００３７】また、上述の実施形態では、終段歯車１２
４より入力側の歯車（ウォームホィール１２２）側に第
１、２導電部１５１、１５２に設け、ケーシング１４０
側に第１、２ブラシ１５３、１５４を設けてパルス発生
手段を構成したが、逆に、終段歯車１２４より入力側の
歯車（ウォームホィール１２２）側に第１、２ブラシ１
５３、１５４に設け、ケーシング１４０側に第１、２導
電部１５１、１５２を設けてパルス発生手段を構成して
もよい。

【００３８】また、上述の実施形態では、第１、２ブラ
シ１５３、１５４と第１、２導電部１５１、１５２とが
接触する状態と非接触となる状態を交互に発生すること
により、パルス信号を発生させたが、フォトセンサやホ
ール素子などを用いた非接触方式にてパルス信号を発生
させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用空調装置の模式図である。

【図２】本発明の実施形態に係る電動アクチュエータの
模式図である。

【図３】（ａ）本発明の実施形態に係る電動アクチュエ
ータの回転角度検出手段の説明図であり、（ｂ）はパル
ス信号チャートである。

【符号の説明】

１２２…ウォームホィール（歯車）、１５１…第１導電
部、１５２…第２導電部、１５３…第１ブラシ、１５４
…第２ブラシ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 雅巳 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式会 社内 Ｆターム(参考） 5H571 AA03 AA20 BB10 CC02 EE02 EE09 JJ03 KK06 LL07 LL32 LL50

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータ（１１０）、及び複数個の歯
   車を有して構成されて、前記電動モータ（１１０）から
   入力された回転力を減速して出力する減速機構（１２
   ０）を備える駆動部（１３０）と、 前記駆動部（１３０）を収納するケーシング（１４０）
   と、 前記駆動部（１３０）のうち、出力側に位置する前記減
   速機構（１２０）の最終段歯車（１２４）より入力側に
   て回転角度を検出する回転角度検出手段（１５３、１５
   ４、１５１、１５２、２１）とを具備することを特徴と
   する電動アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記回転角検出手段は、前記電動モータ
   （１１０）が所定角度回転する毎にパルス信号を発する
   パルス発生手段（１５３、１５４、１５１、１５２）を
   有するとともに、そのパルス発生手段（１５３、１５
   ４、１５１、１５２）が発するパルス信号を数えること
   により回転角度を検出することを特徴とする請求項１に
   記載の電動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記パルス発生手段は、前記減速機構
   （１２０）の歯車（１２２）の側面部に設けられた導電
   材料からなる円弧状の導電部（１５１、１５２）、及び
   前記ケーシング（１４０）側に固定された導電材料製の
   ブラシ（１５３、１５４）を有して構成されていること
   を特徴とする請求項２に記載の電動アクチュエータ。