JP2004266946A - Motor actuator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータアクチュエータに関し、特に自動車用空調装置内に設けられたエアミックスドアなどのドアを開閉制御するようにしたモータアクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用空調装置のドアの開閉を制御駆動するモータアクチュエータは、一般にモータと、ギヤボックスと、出力軸の回転位置を検出するセンサとを備えている。センサとしては、このモータアクチュエータの出力軸に設けられた摺動子が抵抗膜を摺動することによって変化する抵抗比で出力軸の回転位置を検出するようにしたポテンショメータが知られており、それ以外に、出力軸がどの回転範囲の位置にあるかをスイッチパターンにて検出するもの(たとえば、特許文献1参照。)、あるいは出力軸の回転位置を直接検出するロータリエンコーダ(たとえば、特許文献2参照。)が知られている。
【0003】
このようなセンサは、検出した出力軸の回転位置を制御装置にフィードバックさせることによって出力軸が目標の回転位置にて停止させるようにしている。そのため、モータアクチュエータは、モータに給電するための2本の電源端子とセンサの検出信号を制御装置にフィードバックするための出力端子が少なくとも2〜3本必要になる。自動車用空調装置には多くのドアが設けられており、それぞれにモータアクチュエータが付いている。そのため、ドアの数が多くなると、モータアクチュエータとその制御装置とを個々に配線するハーネスも、多くの本数が必要になってくる。
【0004】
そこで、モータにステッピングモータを使用してオープンループ制御することにより、ハーネスの本数を減らすことができる。しかし、ステッピングモータは、回転位置を高精度に制御できる反面、駆動トルクが直流モータに比べて小さいことから、大型のステッピングモータを使用しなければならず、そのため、小型化および低コストが要求される自動車用のモータアクチュエータには向いていない。
【0005】
また、ハーネスの本数を減らすには、制御装置と複数のモータアクチュエータとをLAN(Local Area Network)で結ぶことが有効である(たとえば、特許文献3参照。)。制御装置とモータアクチュエータとの間をLAN化したものは、モータアクチュエータを増やしたことによるハーネス本数の増加はないため、ハーネスの引き回しを簡素化することができる。
【0006】
【特許文献1】
特許第2842907号公報(図1)
【特許文献2】
特開2001−95292号公報(段落番号〔0002〕,図3)
【特許文献3】
特開平10−230736号公報(段落番号〔0026〕〜〔0027〕,図3)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータアクチュエータのいずれにおいても、回転位置を検出するセンサ、制御回路、モータ、モータ駆動回路、コネクタなどの構成要素をそれぞれ別体で構成し、それらを組み合わせて構成されているため、小型化および低コスト化に限界があるという問題点があった。
【0008】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、トータルコストを低減した小型のモータアクチュエータを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、出力軸が外部より与えられた目標停止位置まで回転されるモータアクチュエータにおいて、直流モータと、内部の電気的な配線およびコネクタ端子を構成し前記直流モータの給電端子が直接接続される導電片と、前記導電片に実装されて前記直流モータを制御駆動する集積回路と、前記導電片を挿入してインサート成形によりコネクタハウジングが一体に形成された配線基板と、を一体にしたアセンブリを備えていることを特徴とするモータアクチュエータが提供される。
【0010】
このようなモータアクチュエータによれば、直流モータの給電端子に、コネクタハウジングが一体に形成された配線基板を取り付け、配線基板には、直流モータの制御駆動用の集積回路が実装されるとともにコネクタ端子を一体的に構成する導電片が埋設されたアセンブリを一体に構成したことにより、全体的にコンパクトかつ低コストのモータアクチュエータを構成することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明によるモータアクチュエータの要部アセンブリを示す図、図2は要部アセンブリを示す部分断面分解図、図3は導電板を示す図である。
【0012】
このモータアクチュエータの要部アセンブリ1は、図1に示したように、導電片2を挿入してインサート成形により形成された配線基板3を有している。この配線基板3は、コネクタハウジング4が一体に形成されており、導電片2の一部は、コネクタハウジング4まで延びていて、それらの終端部がコネクタ端子5を構成している。このコネクタ端子5は、電源用の2本(Vcc,GND)と通信用の1本(COM)の計3本からなっている。導電片2は、その一部が露出していて、そこには、このモータアクチュエータを制御駆動するための集積回路6が実装されている。
【0013】
この集積回路6は、通信線を介してマスタ機との通信を行うトランシーバ回路と、モータドライバ回路と、出力軸の位置検出回路と、出力軸を目標停止位置まで回転制御する制御回路とを一体に備えている。トランシーバ回路を備えていることにより、複数のモータアクチュエータを3本のハーネスで結んでLAN化することができ、出力軸の位置検出回路を集積回路6に内蔵して、ロータリエンコーダなどの位置検出用のセンサを不要にしたため、この要部アセンブリ1を小型化できる。
【0014】
配線基板3の裏面には、図2に示すように直流モータ7が配置され、その直流モータ7の給電端子8が導電片2のランド9にはんだ付けされて、要部アセンブリ1を構成している。導電片2は、また、集積回路6内の位置検出回路の一部である微分回路の抵抗10およびコンデンサ11が外付けではんだ付けされている。これら抵抗10およびコンデンサ11は、直流モータ7に流れる電流の変化を検出し、集積回路6内の位置検出回路に供給する。直流モータ7に流れる電流の変化は、直流モータ7がブラシと整流子とによる転流または整流の終了時に発生するパルスであり、三相直流モータの場合、モータ1回転につき6個のパルスが発生している。そのパルスを抵抗10およびコンデンサ11からなる微分回路で検出し、集積回路6内の位置検出回路がそのパルス数を計数することによってこのモータアクチュエータの出力軸の回転位置を算出するようにしている。微分回路の抵抗10およびコンデンサ11を外付けにしたことにより、直流モータ7などの特性に応じて微分定数を変えたい場合に容易に変更することが可能になるので、本発明によるモータアクチュエータは、自動車用空調装置で用いられているあらゆるドアの駆動用アクチュエータに容易に適用できる汎用性の高いものにすることを可能にしている。
【0015】
導電片2は、配線基板3のインサート成形時には、図3に示したように、導電板12の形態を有している。この導電板12は、一枚の金属板を配線パターンの形状になるようプレスにより打ち抜くことによって形成される。金属板としては、たとえば黄銅板が用いられる。このとき、導電板12は、すべての導電片2が図中丸印を付した連結部13によって互いにつながった状態で形成され、これによってインサート成形時に個々の導電片2がばらばらになることがないようにしている。
【0016】
その後、導電板12は、コネクタ端子5の根元に対応する位置14にて直角方向に折り曲げられる。この加工は、コネクタの挿入方向に合わせ必要に応じて行われるもので、コネクタ端子5が導電板と同一平面上に配置される場合は、この曲げ加工は不要である。
【0017】
配線基板3のインサート成形後、導電板12は、図中丸印を付した連結部13をプレスで切除することによって電気的に互いに独立した導電片2に分離されることになる。
【0018】
図4は集積回路の第1の実装例を示す図であって、(A)は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、(B)はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。図5は集積回路の第2の実装例を示す図であって、(A)は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、(B)はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。図6は集積回路の第3の実装例を示す図であって、(A)は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、(B)はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。
【0019】
集積回路6の導電片2への実装方法としては、図4に示した表面実装方法がある。この表面実装方法では、集積回路6は、表面実装タイプのパッケージ外形を有し、パッケージから出ているリードをスルーホールを使うことなく導電片2の表面にはんだ付けするようにしている。集積回路6を導電片2の表面に実装した後は、集積回路6を樹脂15で被覆するとよい。
【0020】
集積回路6の導電片2への別の実装方法としては、図5に示したワイヤボンディングによる方法がある。集積回路6は、樹脂でモールドされていないベアチップを用い、チップ上のボンディングパッドと導電片2とをワイヤで接続し、チップ表面を樹脂15で封止する。
【0021】
集積回路6の導電片2へのさらに別の実装方法としては、図6に示したフリップチップ実装方法がある。集積回路6は、下面にはんだバンプが端子として設けられた半導体チップが用いられ、そのはんだバンプを介して導電片2に接続し、チップ表面を樹脂15で封止する。
【0022】
図7はモータアクチュエータを示す分解図である。なお、この図では、図が複雑になるのを避けるため、要部アセンブリ1は、配線基板3を省略して直流モータ7のみを示している。
【0023】
モータアクチュエータは、要部アセンブリ1をギヤボックスに組み込んで構成される。そのギヤボックスは、樹脂成形された外装ケース16と蓋体17とを有し、その中に、3つの中間ギヤ18,19,20と出力ギヤ21とが収容され、蓋体17の外側には、出力ギヤ21の出力軸22に連結されて揺動するレバー23が配置される。外装ケース16には、中間ギヤ18,19,20を回動自在に支持する軸24、出力ギヤ21を回動自在に支持する図示しない軸孔、要部アセンブリ1を収容する収容部などが形成されている。
【0024】
ギヤボックスに要部アセンブリ1、中間ギヤ18,19,20、出力ギヤ21が収容されると、直流モータ7の出力軸に取着されたウオームギヤ25(図2参照)が第1の中間ギヤ18と噛合され、この第1の中間ギヤ18が第2の中間ギヤ19および第3の中間ギヤ20を介して大径の出力ギヤ21に噛合するように配置される。出力ギヤ21に一体に形成された出力軸の端部は、レバー23が一体に回動するよう取着されている。
【0025】
図8はモータアクチュエータの外観を示す側面図、図9はモータアクチュエータの外観を示す平面図である。
ギヤボックスに要部アセンブリ1を組み込むことにより、外装ケース16および蓋体17の外側には、要部アセンブリ1の配線基板3と一体に形成されたコネクタハウジング4が突出するように配置されたモータアクチュエータが構成される。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、直流モータの給電端子に、コネクタハウジングが一体に形成された配線基板を取り付け、配線基板には、直流モータの制御駆動用の集積回路が実装されるとともにコネクタ端子を一体的に構成する導電片が埋設されたアセンブリを一体に構成した。これにより、全体的にコンパクトかつ低コストのモータアクチュエータを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるモータアクチュエータの要部アセンブリを示す図である。
【図2】要部アセンブリを示す部分断面分解図である。
【図3】導電板を示す図である。
【図4】集積回路の第1の実装例を示す図であって、(A)は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、(B)はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。
【図5】集積回路の第2の実装例を示す図であって、(A)は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、(B)はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。
【図6】集積回路の第3の実装例を示す図であって、(A)は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、(B)はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。
【図7】モータアクチュエータを示す分解図である。
【図8】モータアクチュエータの外観を示す側面図である。
【図9】モータアクチュエータの外観を示す平面図である。
【符号の説明】
1 要部アセンブリ
2 導電片
3 配線基板
4 コネクタハウジング
5 コネクタ端子
6 集積回路
7 直流モータ
8 給電端子
9 ランド
10 抵抗
11 コンデンサ
12 導電板
13 連結部
14 折り曲げる位置
15 樹脂
16 外装ケース
17 蓋体
18,19,20 中間ギヤ
21 出力ギヤ
22 出力軸
23 レバー
24 軸
25 ウオームギヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor actuator, and more particularly, to a motor actuator that controls opening and closing of a door such as an air mix door provided in an air conditioner for a vehicle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A motor actuator that controls the opening and closing of a door of a vehicle air conditioner generally includes a motor, a gear box, and a sensor that detects a rotational position of an output shaft. As a sensor, a potentiometer that detects the rotational position of the output shaft based on a resistance ratio that changes when a slider provided on the output shaft of the motor actuator slides on a resistive film is known. In addition to the above, a switch pattern detects which position of the output shaft is in a rotation range (for example, see Patent Document 1), or a rotary encoder that directly detects the rotation position of the output shaft (for example, Patent Document 2). Cf.) is known.
[0003]
Such a sensor stops the output shaft at a target rotation position by feeding back the detected rotation position of the output shaft to the control device. Therefore, the motor actuator needs at least two power supply terminals for supplying power to the motor and at least two to three output terminals for feeding back a detection signal of the sensor to the control device. An automotive air conditioner is provided with many doors, each with a motor actuator. For this reason, when the number of doors increases, the number of harnesses for individually wiring the motor actuator and the control device for the motor actuator also increases.
[0004]
Therefore, by performing open loop control using a stepping motor as the motor, the number of harnesses can be reduced. However, while a stepping motor can control the rotational position with high precision, the driving torque is smaller than that of a DC motor, so a large stepping motor must be used, and therefore, downsizing and low cost are required. It is not suitable for motor actuators for automobiles.
[0005]
In order to reduce the number of harnesses, it is effective to connect the control device and a plurality of motor actuators via a LAN (Local Area Network) (for example, see Patent Document 3). In the case where a LAN is provided between the control device and the motor actuator, the number of harnesses does not increase due to the increase in the number of motor actuators, so that the wiring of the harness can be simplified.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2842907 (FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-95292 A (paragraph number [0002], FIG. 3)
[Patent Document 3]
JP-A-10-230736 (paragraph numbers [0026] to [0027], FIG. 3)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in any of the conventional motor actuators, components such as a sensor for detecting a rotational position, a control circuit, a motor, a motor drive circuit, and a connector are separately configured and configured by combining them. There is a problem that miniaturization and cost reduction are limited.
[0008]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a small-sized motor actuator with reduced total cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in a motor actuator in which an output shaft is rotated to a target stop position given from the outside, a DC motor, and internal electric wiring and connector terminals are configured to constitute the DC motor. A conductive piece to which a power supply terminal is directly connected; an integrated circuit mounted on the conductive piece to control and drive the DC motor; and a wiring board in which the conductive piece is inserted and a connector housing is integrally formed by insert molding. , And a motor actuator characterized by comprising an assembly integrating the same.
[0010]
According to such a motor actuator, a wiring board in which a connector housing is integrally formed is attached to a power supply terminal of the DC motor, and an integrated circuit for controlling and driving the DC motor is mounted on the wiring board, and the connector terminal is mounted on the wiring board. By integrally configuring the assembly in which the conductive pieces are integrally formed, a compact and low-cost motor actuator can be configured as a whole.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a main part assembly of a motor actuator according to the present invention, FIG. 2 is an exploded partial sectional view showing the main part assembly, and FIG. 3 is a view showing a conductive plate.
[0012]
As shown in FIG. 1, a
[0013]
The
[0014]
As shown in FIG. 2, a
[0015]
The
[0016]
Thereafter, the
[0017]
After the insert molding of the
[0018]
4A and 4B are diagrams illustrating a first example of mounting the integrated circuit, in which FIG. 4A is a cross-sectional view as viewed through a power supply terminal of a DC motor, and FIG. 4B is a cross-sectional view as viewed through a connector housing. It is. 5A and 5B are diagrams showing a second example of mounting the integrated circuit, in which FIG. 5A is a cross-sectional view as seen through a power supply terminal of a DC motor, and FIG. 5B is a cross-sectional view as seen through a connector housing. It is. 6A and 6B are diagrams illustrating a third example of mounting the integrated circuit, in which FIG. 6A is a cross-sectional view as viewed through a power supply terminal of a DC motor, and FIG. 6B is a cross-sectional view as viewed through a connector housing. It is.
[0019]
As a method for mounting the
[0020]
As another mounting method of the
[0021]
As still another mounting method of the
[0022]
FIG. 7 is an exploded view showing the motor actuator. In addition, in this figure, in order to avoid complicating the figure, the
[0023]
The motor actuator is configured by incorporating the
[0024]
When the
[0025]
FIG. 8 is a side view showing the appearance of the motor actuator, and FIG. 9 is a plan view showing the appearance of the motor actuator.
A motor in which a
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a wiring board in which a connector housing is integrally formed is attached to a power supply terminal of a DC motor, and an integrated circuit for controlling and driving the DC motor is mounted on the wiring board. An assembly in which a conductive piece that integrally forms a terminal is embedded was integrally formed. Thereby, a compact and low-cost motor actuator can be configured as a whole.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a main part assembly of a motor actuator according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded partial sectional view showing a main part assembly.
FIG. 3 is a view showing a conductive plate.
4A and 4B are diagrams showing a first mounting example of an integrated circuit, in which FIG. 4A is a cross-sectional view as viewed through a power supply terminal of a DC motor, and FIG. 4B is a cross-sectional view as viewed through a connector housing. FIG.
5A and 5B are diagrams illustrating a second example of mounting the integrated circuit, in which FIG. 5A is a cross-sectional view as viewed through a power supply terminal of a DC motor, and FIG. 5B is a cross-sectional view as viewed through a connector housing. FIG.
6A and 6B are diagrams illustrating a third example of mounting the integrated circuit, in which FIG. 6A is a cross-sectional view as viewed through a power supply terminal of the DC motor, and FIG. 6B is a cross-sectional view as viewed through a connector housing. FIG.
FIG. 7 is an exploded view showing a motor actuator.
FIG. 8 is a side view showing the appearance of the motor actuator.
FIG. 9 is a plan view showing the appearance of the motor actuator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (11)
直流モータと、
内部の電気的な配線およびコネクタ端子を構成し前記直流モータの給電端子が直接接続される導電片と、
前記導電片に実装されて前記直流モータを制御駆動する集積回路と、
前記導電片を挿入してインサート成形によりコネクタハウジングが一体に形成された配線基板と、
を一体にして構成したアセンブリを備えていることを特徴とするモータアクチュエータ。In a motor actuator whose output shaft is rotated to a target stop position given from the outside,
A DC motor,
A conductive piece that constitutes an internal electrical wiring and connector terminal and is directly connected to a power supply terminal of the DC motor;
An integrated circuit mounted on the conductive piece to control and drive the DC motor;
A wiring board in which the connector housing is integrally formed by insert molding by inserting the conductive piece,
A motor actuator, comprising: an assembly configured integrally with the motor actuator.
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