JP2003161639A - 回転角度検出装置 - Google Patents

回転角度検出装置

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JP2003161639A
JP2003161639A JP2001363024A JP2001363024A JP2003161639A JP 2003161639 A JP2003161639 A JP 2003161639A JP 2001363024 A JP2001363024 A JP 2001363024A JP 2001363024 A JP2001363024 A JP 2001363024A JP 2003161639 A JP2003161639 A JP 2003161639A
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pulse
peripheral side
region
rotation angle
outer peripheral
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JP2001363024A
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Masafumi Kurata
雅文 倉田
Norihisa Takeuchi
徳久 竹内
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接点の摩耗により誤検出を防止して十分な耐
久性を確保しながら回転角度検出装置の大型化を招くこ
となく、検出回転角度の精度を向上させる。 【解決手段】 第1の領域Iに設けられた第1、2パル
スパターン141、142により位相の異なるA相、B
相のパルス信号を発生させ、第2の領域IIに設けられ
た第3、4パルスパターン143、144により位相の
異なるC相、D相のパルス信号を発生させるとともに、
パターンプレート140を円周方向に2分割することに
より2つの領域I、IIを構成する。これにより、4種
類の位相の異なるパルス信号を導電部の円周角及び非導
電部の円周角を小さくすることなく発生させることがで
きる。したがって、第1〜4ブラシ146〜149の摩
耗による誤検出を防止して十分な耐久性を確保しつつ、
回転角度検出装置の大型化を招くことなく、検出回転角
度の精度を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の回転角を
検出する回転角度検出装置に関するもので、サーボモー
タ等のアクチュエータの回転角を検出する位置検出装置
に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アクチ
ュエータの回転角を検出する位置検出装置として、出願
人は既に特願2001−147032号を出願している
が、この出願では、アクチュエータの出力軸と同期して
回転するプリント板の外周側全周及び内周側全周それぞ
れに、導電部及び非導電部からなるパルスパターンを設
け、かつ、各パルスパターンに接触する電気接点を設け
るとともに、内周側のパルスパターンと外周側のパルス
パターンとの間に位相差を設けることにより、位相差を
有する2種類のパルス信号を発生させて検出回転角度の
精度の向上を図っている。
【0003】ところで、検出回転角度の精度、つまり検
出可能な最小回転角度を向上させるには、プリント板の
回転中心に対する導電部の円周角及び非導電部の円周角
を小さくして、導電部及び非導電部の個数を増大させれ
ばよいが、プリント板の直径寸法を拡大することなく、
導電部及び非導電部の個数を増大させると、隣り合う導
電部及び非導電部の面積が小さくなってしまうため、パ
ルスパターンと接触する電気接点が、非導電部を挟んで
両側の導電部に同時に接触してしまうおそれがある。
【0004】これに対しては、電気接点の接点面積を十
分に小さくすればよいが、電気接点が摩耗すると、接点
面積が大きくなってしまうので、この手段では、十分な
耐久性を得ることができない。
【0005】また、プリント板の直径寸法を拡大すれ
ば、十分な耐久性を確保しつつ、検出回転角度の精度を
向上させることができるものの、プリント板、すなわち
位置検出装置の大型化を招いてしまう。
【0006】なお、この問題は、上記した摺動接点方式
の位置検出装置、固有の問題ではなく、光学式のエンコ
ーダ等の位置検出装置でも同様の問題が発生する。すな
わち、光学式のエンコーダでは、発光素子と受光素子と
の間に回転軸と同期して回転する円板にスリットを設け
てパルス信号を発生させているが、検出回転角度の精度
を向上させるべくスリットの個数を増大させると、隣り
合うスリットが近接してしまうため、2つ以上のスリッ
トを同時に光が通過してしまい、摺動接点方式の位置検
出装置と同様な問題が発生する。
【0007】本発明は、上記点に鑑み、十分な耐久性を
確保しながら回転角度検出装置の大型化を招くことな
く、検出回転角度の精度を向上させることを目的とす
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に記載の発明では、回転体(1
26)の回転角を検出する回転角度検出装置であって、
回転体(126)と同期して回転する円盤状の回転板
(140)を有し、回転体(126)の回転角度に応じ
て位相の異なる少なくとも4種類のパルス信号を発生す
るパルス発生手段(151)を備え、さらに、回転板
(140)を少なくとも円周方向に2分割した2つの領
域(I、II)を設け、第1の領域(I)の外周側と内
周側とで位相の異なる2種類のパルス信号を発生させ、
第2の領域(II)の外周側と内周側とで位相の異なる
2種類のパルス信号を発生させることを特徴とする。
【0009】これにより、少なくとも4種類の位相の異
なるパルス信号により検出回転角度の精度を向上させる
ことができ、2つの領域(I、II)を回転板(14
0)を円周方向に2分割することにより回転板(14
0)の直径を拡大することなく4種類の位相の異なるパ
ルス信号を発生させることができる。
【0010】したがって、十分な耐久性を確保しつつ、
回転角度検出装置の大型化を招くことなく、検出回転角
度の精度を向上させることができる。
【0011】なお、請求項2に記載の発明のごとく、第
1の領域(I)の外周側及び内周側、並びに第2の領域
(II)の外周側及び内周側それぞれに、導電部(14
1a、142a、143a、144a)及び非導電部
(141b、142b、143b、144b)からなる
パルスパターン(141〜144)を設け、パルスパタ
ーン(141〜144)それぞれに、ぞれぞれのパルス
パターン(141〜144)に接触する電気接点(14
6〜149)を設け、パルスパターン(141〜14
4)の位相を回転方向にずらすことにより位相の異なる
4種類のパルス信号を発生させてもよい。
【0012】また、請求項3に記載の発明のごとく、回
転板(140)の回転中心に対する導電部(141a、
142a、143a、144a)の円周角(α1〜α
4)及び非導電部(141b、142b、143b、1
44b)の円周角(β1〜β2)は互いに等しく、第1
の領域(I)の外周側に設けられたパルスパターン(1
41)と第1の領域(I)の内周側に設けられたパルス
パターン(142)との位相差を、導電部(141a、
142a、143a、144a)の円周角(α1〜α
4)の略1/2とし、第2の領域(II)の外周側に設
けられたパルスパターン(143)と第2の領域(I
I)の内周側に設けられたパルスパターン(144)と
の位相差を、導電部(141a、142a、143a、
144a)の円周角(α1〜α4)の略1/2とし、さ
らに、第1の領域(I)の外周側に設けられたパルスパ
ターン(141)と第2の領域(II)の外周側に設け
られたパルスパターン(143)との位相差を、導電部
(141a、142a、143a、144a)の円周角
(α1〜α4)の略1/4としてもよい。
【0013】請求項4に記載の発明では、回転体(12
6)の回転角を検出する回転角度検出装置であって、回
転体(126)と同期して回転する円盤状の回転板(1
40)を有し、回転体(126)の回転角度に応じて位
相の異なる少なくとも3種類のパルス信号を発生するパ
ルス発生手段(151)を備え、さらに、回転板(14
0)を少なくとも円周方向に2分割した2つの領域
(I、II)を設け、第1の領域(I)の外周側と内周
側とで位相の異なる2種類のパルス信号を発生させ、第
2の領域(II)で第1の領域(I)で発生させたパル
ス信号と位相の異なるパルス信号を発生させることを特
徴とする。
【0014】これにより、少なくとも3種類の位相の異
なるパルス信号により検出回転角度の精度を向上させる
ことができ、2つの領域(I、II)を回転板(14
0)を円周方向に2分割することにより回転板(14
0)の直径を拡大することなく3種類の位相の異なるパ
ルス信号を発生させることができる。
【0015】したがって、十分な耐久性を確保しつつ、
回転角度検出装置の大型化を招くことなく、検出回転角
度の精度を向上させることができる。
【0016】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。
【0017】
【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る回転
角度検出装置を車両用空調装置1のエアミックスドアの
回転角度を検出する位置検出装置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。
【0018】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。
【0019】この吸入口切換ドア5の下流側部位には送
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。
【0020】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)により、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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】サーボモータ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機であ
り、減速機構120はサーボモータ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
する変速機である。
【0025】因みに、減速機構120は、サーボモータ
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等からなる歯車列で
あり、出力側に位置する最終段歯車126には、出力軸
127が設けられている。
【0026】なお、サーボモータ110及び減速機構1
20はケーシング130内に収納されており、このケー
シング130には、後述するブラシが固定されている。
【0027】ところで、減速機構120のうち、サーボ
モータ110により直接駆動されるウォーム121より
出力軸127側である最終段歯車126には、最終段歯
車126と一体的に回転する円盤状のパターンプレート
140が設けられており、このパターンプレート140
は、図3に示すように、円周方向に交互に並んだ導電部
141a、142a、143a、144a及び非導電部
141b、142b、143b、144bからなるパル
スパターン141〜144が設けられている。
【0028】ここで、パターンプレート140を円周方
向に180°毎に二等分した2の領域I、IIを考えた
とき、以下、第1の領域Iの外周側に位置するパルスパ
ターン141を第1パルスパターン141と呼び、第1
の領域Iの内周側に位置するパルスパターン142を第
2パルスパターン142と呼び、第2の領域IIの外周
側に位置するパルスパターン143を第3パルスパター
ン143と呼び、第2の領域IIの内周側に位置するパ
ルスパターン144を第4パルスパターン144と呼
ぶ。
【0029】そして、パターンプレート140の回転中
心に対する導電部141a、142a、143a、14
4aの円周角α1〜α4、及び非導電部141b、14
2b、143b、144b)の円周角β1〜β2は互い
に等しく、かつ、第1パルスパターン141と第2パル
スパターン142との位相差は、導電部141a、14
2a、143a、144aの円周角α1〜α4の1/2
であり、第3パルスパターン143と第4パルスパター
ン144との位相差も、導電部141a、142a、1
43a、144aの円周角α1〜α4の1/2であり、
第1パルスパターン141と第3パルスパターン143
との位相差が導電部141a、142a、143a、1
44aの円周角α1〜α4の1/4となるように設定さ
れている。
【0030】なお、第1〜4パルスパターン141〜1
44は電気的に繋がっており、これらパルスパターン1
41〜144は、パルスパターン141〜144より内
周側に設けられた共通導電部パターンをなすコモンパタ
ーン145と電気的に繋がって、後述するブラシ150
を介してバッテリ(図示せず。)の負極側に電気的に繋
がっている。
【0031】一方、ケーシング130側には、図2に示
すように、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銅系導電材料製の電気接点をなす
第1〜4ブラシ146〜149が固定されており、第1
ブラシ146は第1パルスパターン141に接触し、第
2ブラシ147は第2パルスパターン142に接触し、
第3ブラシ148は第3パルスパターン143に接触
し、第4ブラシ149は第4パルスパターン144に接
触し、負極側に接続された第5ブラシ150はコモンパ
ターン145に接触するように構成されている。
【0032】なお、本実施形態では、第1〜5ブラシ1
46〜150とパターンプレート140との接点を2点
以上(本実施形態では、4点)とすることにより、第1
〜5ブラシ146〜150と導電部141a、142
a、143a、144a(コモンパターン145を含
む。)との電気接続を確実なものとしている。
【0033】次に、本実施形態に係る回転角度検出装置
の作動を述べる。
【0034】サーボモータ110が回転して出力軸12
7と同期してパターンプレート140が回転すると、第
1〜4ブラシ146〜149と導電部141a、142
a、143a、144aとが接触する通電状態、すなわ
ちON状態と、第1〜4ブラシ146〜149と非導電
部141b、142b、143b、144bとが接触す
る非通電状態、つまりOFF状態とが相互に周期的に発
生する。
【0035】したがって、第1〜4ブラシ146〜14
9には、図4に示すように、サーボモータ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
ス信号を数えることにより出力軸127の回転角度を検
出することができる。
【0036】因みに、図4中、A相は第1パルスパター
ン141により発生するパルス信号を示し、B相は第2
パルスパターン142により発生するパルス信号を示
し、C相は第3パルスパターン143により発生するパ
ルス信号を示し、D相は第4パルスパターン144によ
り発生するパルス信号を示す。
【0037】なお、上述の説明から明らかなように、本
実施形態では、第1〜4ブラシ146〜149とパター
ンプレート140とにより出力軸127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なすパル
ス発生器151(図2参照)を構成し、このパルス発生
器151にて発生したパルス信号を数えることにより出
力軸127の回転角度を検出する回転角度検出装置を構
成している。
【0038】次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0039】本実施形態によれば、第1の領域Iに設け
られた第1、2パルスパターン141、142により位
相の異なるA相、B相のパルス信号を発生させ、第2の
領域IIに設けられた第3、4パルスパターン143、
144により位相の異なるC相、D相のパルス信号を発
生させるとともに、2つの領域I、IIは、パターンプ
レート140を円周方向に2分割することにより構成し
ているので、4種類の位相の異なるパルス信号を導電部
141a、142a、143a、144aの円周角α1
〜α4及び非導電部141b、142b、143b、1
44bの円周角β1〜β4を小さくすることなく発生さ
せることができる。
【0040】つまり、4種類の位相の異なるパルス信号
により検出回転角度の精度を向上させることができ、2
つの領域I、IIをパターンプレート140を円周方向
に2分割することにより、パターンプレート140の直
径を拡大することなく、すなわち導電部141a、14
2a、143a、144aの円周角α1〜α4及び非導
電部141b、142b、143b、144bの円周角
β1〜β4を小さくすることなく4種類の位相の異なる
パルス信号を発生させることができる。
【0041】したがって、第1〜4ブラシ146〜14
9の摩耗による誤検出を防止して十分な耐久性を確保し
つつ、回転角度検出装置の大型化を招くことなく、検出
回転角度の精度を向上させることができる。
【0042】(その他の実施形態)上述の実施形態で
は、第1〜4パルスパターン141〜144の位相を互
いにずらすことにより位相の異なるパルス信号を生成し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
第1〜4パルスパターン141〜144を同位相でパル
スプレート140に設けるとともに、各ブラシ146〜
149とパルスパターン141〜144を円周方向及び
径方向にずらすことにより位相の異なる4種類のパルス
信号を発生させるようにしてもよい。
【0043】また、上述の実施形態では、第1〜5ブラ
シ146〜150がケーシング130に対して固定さ
れ、パルスプレート140が出力軸127と共に回転す
るものであったが、これとは逆に、第1〜5ブラシ14
6〜150を出力軸127と共に回転させ、パルスプレ
ート140をケーシング130に対して固定してもよ
い。
【0044】また、上述の実施形態では、第1の領域I
に設けられた第1、2パルスパターン141、142に
より位相の異なるA相、B相のパルス信号を発生させ、
第2の領域IIに設けられた第3、4パルスパターン1
43、144により位相の異なるC相、D相のパルス信
号を発生させたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば第1の領域Iの外周側と内周側とで位相の
異なる2種類のパルス信号を発生させ、第2の領域II
で第1の領域Iで発生させたパルス信号と位相の異なる
パルス信号を発生させる、つまり位相の異なる3のパル
ス信号を第1、2の領域I、IIを用いて発生させても
よい。勿論、領域を3つ以上として、位相の異なる3種
類以上のパルス信号を発生させるように構成してもよ
い。
【0045】また、上述の実施形態では、プリント板に
よりパルスプレート140を構成したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば減速機120を構成
する歯車に直接導電部材をメッキする、又は金属板をプ
レス成形する等してパターンプレート140を構成して
もよい。
【0046】また、上述の実施形態では、パルスパター
ン141〜144より内周側に設けられたコモンパター
ン150を設けたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、パルスパターン141〜144より外周側にコ
モンパターン150を設ける、又はパルスパターン14
1〜144間にコモンパターン150を設ける等しても
よい。
【0047】また、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。
【0048】また、上述の実施形態では、摺動接点方式
の位置検出装置を例に本発明を説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、光学式のエンコーダ等の
その他の位置検出装置にも適用することができる。
【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】本発明の実施形態に係るパルスパターンの正面
図である。
【図4】本発明の実施形態に係る電動アクチュエータの
パルス信号チャートである。
【符号の説明】
140…パルスプレート、141〜144…パルスパタ
ーン、146〜150…ブラシ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転体(126)の回転角を検出する回
    転角度検出装置であって、 前記回転体(126)と同期して回転する円盤状の回転
    板(140)を有し、前記回転体(126)の回転角度
    に応じて位相の異なる少なくとも4種類のパルス信号を
    発生するパルス発生手段(151)を備え、 さらに、前記回転板(140)を少なくとも円周方向に
    2分割した2つの領域(I、II)を設け、第1の領域
    (I)の外周側と内周側とで位相の異なる2種類のパル
    ス信号を発生させ、第2の領域(II)の外周側と内周
    側とで位相の異なる2種類のパルス信号を発生させるこ
    とを特徴とする回転角度検出装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の領域(I)の外周側及び内周
    側、並びに前記第2の領域(II)の外周側及び内周側
    それぞれには、導電部(141a、142a、143
    a、144a)及び非導電部(141b、142b、1
    43b、144b)からなるパルスパターン(141〜
    144)が設けられ、 前記パルスパターン(141〜144)それぞれには、
    ぞれぞれの前記パルスパターン(141〜144)に接
    触する電気接点(146〜149)が設けられており、 前記パルスパターン(141〜144)の位相を回転方
    向にずらすことにより位相の異なる4種類のパルス信号
    を発生させることを特徴とする請求項1に記載の回転角
    度検出装置。
  3. 【請求項3】 前記回転板(140)の回転中心に対す
    る前記導電部(141a、142a、143a、144
    a)の円周角(α1〜α4)及び前記非導電部(141
    b、142b、143b、144b)の円周角(β1〜
    β2)は互いに等しく、 前記第1の領域(I)の外周側に設けられた前記パルス
    パターン(141)と前記第1の領域(I)の内周側に
    設けられた前記パルスパターン(142)との位相差
    は、前記導電部(141a、142a、143a、14
    4a)の円周角(α1〜α4)の略1/2であり、 前記第2の領域(II)の外周側に設けられた前記パル
    スパターン(143)と前記第2の領域(II)の内周
    側に設けられた前記パルスパターン(144)との位相
    差は、前記導電部(141a、142a、143a、1
    44a)の円周角(α1〜α4)の略1/2であり、 さらに、前記第1の領域(I)の外周側に設けられた前
    記パルスパターン(141)と前記第2の領域(II)
    の外周側に設けられた前記パルスパターン(143)と
    の位相差は、前記導電部(141a、142a、143
    a、144a)の円周角(α1〜α4)の略1/4であ
    ることを特徴とする請求項2に記載の回転角度検出装
    置。
  4. 【請求項4】 回転体(126)の回転角を検出する回
    転角度検出装置であって、 前記回転体(126)と同期して回転する円盤状の回転
    板(140)を有し、前記回転体(126)の回転角度
    に応じて位相の異なる少なくとも3種類のパルス信号を
    発生するパルス発生手段(151)を備え、 さらに、前記回転板(140)を少なくとも円周方向に
    2分割した2つの領域(I、II)を設け、第1の領域
    (I)の外周側と内周側とで位相の異なる2種類のパル
    ス信号を発生させ、第2の領域(II)で前記第1の領
    域(I)で発生させたパルス信号と位相の異なるパルス
    信号を発生させることを特徴とする回転角度検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008164561A (ja) * 2007-01-04 2008-07-17 Toyota Motor Corp 位置検出装置
WO2014098246A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Olympus Corporation Position detection sensor and manipulator

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