JP2004304951A - モータアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】ブラシのパターン導体に対する接触状態の安定性を保持しながら耐久性を向上させることができ、且つ、低コスト化を図ることができるモータアクチュエータを提供する。
【解決手段】モータアクチュエータ１は、モータにより回転する歯車機構３０と、歯車機構３０とともに回動するパターン基板４０と、パターン基板４０に摺接するブラシ５５，５６，５７とを備える。ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０側部に、ブラシ５５，５６，５７の反パターン基板４０側部よりも熱膨張係数の小さい板部材６１，６２，６３をそれぞれ設けた。
【選択図】 図１
【解決手段】モータアクチュエータ１は、モータにより回転する歯車機構３０と、歯車機構３０とともに回動するパターン基板４０と、パターン基板４０に摺接するブラシ５５，５６，５７とを備える。ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０側部に、ブラシ５５，５６，５７の反パターン基板４０側部よりも熱膨張係数の小さい板部材６１，６２，６３をそれぞれ設けた。
【選択図】 図１
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するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータアクチュエータとして、モータにより回転する歯車に、歯車とともに回動するパターン導体が設けられており、このパターン導体に複数のブラシが摺接される構成のものがある。この構成により、ブラシがパターン導体に摺接することで回路が導通してモータが駆動され、パターン導体とともにパターン基板に設けられた絶縁部にて回路が遮断されてモータが所定位置で停止される（特許文献１参照）。例えば、上記のモータアクチュエータが自動車エアコン用に用いられる場合、当該アクチュエータの出力軸とダンパとが連結され、モータの駆動及び停止に対応してダンパが開閉される。
【０００３】
上記のモータアクチュエータにおいて、ブラシが回動するパターン導体に対して摺接するため、その接点部が摩耗するという問題があった。そこで、パターン導体とブラシとの間に発生する摩擦力を軽減させるために、ブラシの前記接点部の接触圧をできるだけ低下させたモータアクチュエータが提案されている。しかし、そうすると、高温多湿雰囲気下において、ブラシのパターン導体に対する接触状態が不安定となるという問題があった。そこで、ブラシのパターン導体に対する接触圧をできるだけ低下させるとともに、ブラシのパターン導体に対する接点部に接触安定性のある金を用いていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９―２１９９５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高温時にブラシの接触圧が安定するようにブラシのパターン導体に対する接触圧を設定すると、常温時においてはこの接触圧は必要以上の大きさとなり、ブラシはそれにともない摩耗するため、寿命が短いという問題があった。また、各ブラシのパターン導体に接触する部分に金を用いると、金が高価であるためコストアップを招くという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ブラシのパターン導体に対する接触状態の安定性を保持しながら耐久性を向上させることができ、且つ、低コスト化を図ることができるモータアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、モータにより回転する歯車と、前記歯車とともに回動するパターン導体と、前記パターン導体に摺接するブラシとを備えたモータアクチュエータにおいて、前記ブラシの前記パターン導体側部を、該ブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ブラシのパターン導体側部をブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたため、ブラシが熱膨張するとパターン導体側部よりも反パターン導体側部の方が大きく膨張し、低膨張部が設けられた部分において、ブラシは両端側がパターン導体側に向かって湾曲変形する（バイメタル効果）。このため、ブラシのパターン導体に対する接触圧は、ブラシが熱膨張したときのみ上昇される。従って、ブラシが熱膨張していないときは、ブラシとパターン導体との間に発生する摩擦力を抑制して摩耗を軽減し、耐久性を向上させることができる。そして、ブラシが熱膨張したときは、ブラシのパターン導体に対する接触圧の上昇により、ブラシとパターン導体との接触状態の安定性を確保することができる。また、ブラシにおいてパターン導体側部を低膨張部とした構成であるため金等の高価な材料を用いる必要はなく、低コスト化を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、モータにより回転する歯車と、表面に円周方向に延びる抵抗部が形成された、前記歯車とともに回動するパターン導体と、前記パターン導体に摺接するブラシとを備えたモータアクチュエータにおいて、前記ブラシの前記パターン導体側部を、該ブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、ブラシのパターン導体側部をブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたため、ブラシが熱膨張するとパターン導体側部よりも反パターン導体側部の方が大きく膨張し、この部分においてブラシは両端側がパターン導体側に向かって湾曲変形する（バイメタル効果）。このため、ブラシのパターン導体に対する接触圧をブラシが熱膨張したときのみ上昇させることができる。従って、ブラシが熱膨張していないときは、ブラシとパターン導体との間に発生する摩擦力を抑制して摩耗を軽減し、耐久性を向上させることができる。そして、ブラシが熱膨張したときは、ブラシのパターン導体に対する接触圧の上昇により、ブラシとパターン導体との接触状態の安定性を確保することができる。また、ブラシにおいてパターン導体側部を低膨張部とした構成であるため金等の高価な材料を用いる必要はなく、低コスト化を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記パターン導体側部を前記ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したことを特徴とする。
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、ブラシのパターン導体側部を、ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したため、ブラシにおいてパターン導体側部にブラシよりも熱膨張係数の小さい低膨張部が設けられる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記反パターン導体側部を前記ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したことを特徴とする。
請求項４の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、ブラシの反パターン導体側部を、ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したため、ブラシにおいて反パターン導体側部にブラシよりも熱膨張係数の大きい部分が設けられる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記パターン導体側部と反パターン導体側部のうちいずれか一方をブラシ本体部の一部分とし、他方を板部材として、該板部材を前記ブラシ本体部に接続して前記ブラシを構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、ブラシ本体部に板部材を接続することで、ブラシを構成することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項において、前記ブラシは、先端側に前記パターン導体に摺接する接点部が設けられ、前記パターン導体側部及び反パターン導体側部は、前記ブラシが固定された基端側に形成され、該パターン導体側部及び反パターン導体側部よりも先端側に、先端側を前記パターン導体側に屈曲させる屈曲部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載のモータアクチュエータ。
【００１６】
請求項６の発明によれば、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、ブラシが熱膨張すると、ブラシの熱膨張による湾曲変形は基端側に規制されて先端側のみが変形されるため、ブラシのパターン導体に対する接触圧を効率よく上昇させることができる。また、ブラシの屈曲部よりも基端側は、ブラシが固定される基端側に支持されているため、屈曲部よりも先端側と比較して可撓性が低い。このため、ブラシが熱膨張していない状態において、屈曲部よりも基端側に板部材を設けてもブラシのパターン導体に対する接触圧に影響が出にくく、ブラシのパターン導体に対する接触圧を変化させずに低膨張部を任意の大きさとすることができる。つまり、ブラシが熱膨張したときのブラシのパターン導体に対する接触圧を、ブラシが熱膨張していないときのブラシのパターン導体に対する接触圧を変動させることなく調整することが可能であり、ブラシの構造設計を容易にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、例えば、車両用エアコンのダンパ制御を行うモータアクチュエータ１に具体化した実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。図１は本実施形態のモータアクチュエータ１の分解斜視図であり、図２は図１の部分拡大図である。また、図３はモータアクチュエータの部分断面図、図４は作用を説明するモータアクチュエータの部分断面図である。また、図５はパターン導体を説明する平面図である。
【００１８】
図１に示すように、モータアクチュエータ１は、ハウジング１０に、モータ２０と、歯車としての歯車機構３０と、パターン導体としてのパターン基板４０と、ブラシ５５，５６，５７が設けられた導電ユニット５０とが収容されて構成されている。
【００１９】
ハウジング１０は、モータ２０、歯車機構３０、パターン基板４０及び導電ユニット５０が取り付けられるケース部１１と、ケース部１１を覆うカバー部１２とを備える。
【００２０】
ケース部１１は、モータ２０が固定されるモータ取付部１１ａと、歯車機構３０が固定される２つの取付部１１ｂ及びボス１１ｄと、導電ユニット５０が固定される取付突起１１ｃとが形成されている。また、ケース部１１に導電ユニット５０が固定された状態において、導電ユニット５０に設けられた複数のコネクタピン５４が配設されるコネクタ部１５ａが設けられている。そして、ケース部１１の外周側面には、カバー部１２と係合するための複数の係合突起１３ａと、モータアクチュエータ１を車両本体に取り付けるための４つの取付部１４ａとが設けられている。
【００２１】
カバー部１２は、ケース部１１のボス１１ｄと対向する位置に、出力穴１２ａが形成されている。また、ケース部１１のコネクタ部１５ａに対向する位置に、コネクタ部１５ｂが設けられている。コネクタ部１５ｂは、ケース部１１のコネクタ部１５ａとともに、ハウジング１０内部と外部とを連通させる矩形状の開口部を形成する。この開口部は、外部との電気的接続を行うプラグを差し込むジャックとされる。そして、カバー部１２の外周側面の、ケース部１１の係合突起１３ａと対向する位置には、係合突起１３ａと係合する係合片１３ｂが設けられている。それぞれの係合突起１３ａと係合片１３ｂとが係合されて、ケース部１１とカバー部１２とが一体とされ、ハウジング１０が形成される。また、カバー部１２の、ケース部１１に設けられた取付部１４ａと対向する位置には、取付部１４ｂが設けられている。取付部１４ｂは、ケース部１１の取付部１４ａと重ねられた状態で、ネジが貫通されて車両本体に固定される。
【００２２】
モータ２０は、一端側にはモータ２０の回転を出力する出力軸２３が設けられ、他端側には電源と接続される端子２１，２２が突出されている。モータ２０は、ケース部１１のモータ取付部１１ａに固定される。
【００２３】
歯車機構３０は、ウォーム３１と、減速歯車３２，３３と、出力歯車３４とが連結されて構成されている。ウォーム３１は、モータ２０の出力軸２３に取り付けられており、モータ２０とともに回転する。減速歯車３２は、大径歯車３２ａと小径歯車３２ｂとが一体的に形成されており、回転中心には貫通孔３２ｃが形成されている。減速歯車３２は、貫通孔３２ｃがケース部１１の取付部１１ｂに挿通されて固定される。また、減速歯車３３は、大径歯車３３ａと小径歯車３３ｂとが一体的に形成されており、回転中心には貫通孔３３ｃが形成されている。減速歯車３３は、貫通孔３３ｃがケース部１１の取付部１１ｂに挿通されて固定される。出力歯車３４は、回転軸３５が一体的に構成されており、回転軸３５の一端側はケース部１１のボス１１ｄに固定され、他端側はカバー部１２の出力穴１２ａからハウジング１０の外部に突出される。
【００２４】
歯車機構３０は、ハウジング１０に固定された状態において、ウォーム３１と小径歯車３２ｂとが噛合され、大径歯車３２ａと小径歯車３３ｂとが噛合され、更に、大径歯車３３ａと出力歯車３４とが噛合される。これにより、モータ２０の回転は、ウォーム３１を介して減速歯車３２に伝達され、減速歯車３２から減速歯車３３に伝達され、更に、減速歯車３３から出力歯車３４に伝達される。このように、モータ２０により出力歯車３４が回転し、出力歯車３４の回転はハウジング１０の出力穴１２ａから突出された回転軸３５により外部に出力される。なお、図示は省略するが、ハウジング１０から突出された回転軸３５の端部にはダンパが連結される。
【００２５】
パターン基板４０は、出力歯車３４の一方の面に固定されており、出力歯車３４とともに回動する。図５に示すように、パターン基板４０は、外周縁付近にリング状に形成された導体部４１と、導体部４１の内周側にリング状に形成された導体部４３と、導体部４１と導体部４３との間に形成された抵抗部４２とを備える。抵抗部４２は、導体部４１，４３と比較して抵抗値が高く抵抗器となるものであり、パターン基板４０の円周方向に延びるように形成されている。抵抗部４２は、導体部４１の内周方向に突出して形成された突出部４１ａと、導体部４３の外周方向に突出して形成された突出部４３ａとの間に設けられており、長手方向の両端にて突出部４１ａと突出部４３ａとに電気的に接続されている。このパターン基板４０には、導電ユニット５０に設けられたブラシ５５，５６，５７に摺接される。ブラシ５５，５６，５７がパターン基板４０に摺接されて、制御部７０に接続される。
【００２６】
図１に示すように、導電ユニット５０は、ブラシ５５，５６，５７及び複数のコネクタピン５４が設けられた保持部５１が、取付部５２に固定されて形成されている。また、取付部５２には、２つの給電端子５３が設けられている。取付部５２には取付穴５２ａが形成されており、取付穴５２ａがケース部１１の取付突起１１ｃを挿通させた状態で固定され、導電ユニット５０はケース部１１に取り付けられる。導電ユニット５０がケース部１１に固定されると、ブラシ５５，５６，５７はそれぞれパターン基板４０に摺接する。また、複数のコネクタピン５４は、ハウジング１０のコネクタ部１５ａ，１５ｂにより形成された開口部に配設され、外部から接続可能とされる。これにより、ブラシ５５，５６，５７は、コネクタピン５４を介して外部電源（図示せず）と接続される。また、２つの給電端子５３は、モータ２０の端子２１，２２に接続される。
【００２７】
図３に示すように、保持部５１は、ブラシ５５（５６，５７）を貫通させて保持する第１保持部５１ａと、複数のコネクタピン５４を保持する第２保持部５１ｂとを備える。そして、コネクタピン５４は、ブラシ５５（５６，５７）と電気的に接続されている。なお、保持部５１は、絶縁樹脂により形成されている。
【００２８】
ここで、ブラシ５５，５６，５７について詳述する。
図２に示すように、ブラシ５５，５６，５７は、それぞれブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘと、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに固着された低膨張部としての板部材６１，６２，６３とを備える。板部材６１，６２，６３は、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘを形成する材料よりも低い熱膨張係数を有する材料で形成されている。この板部材６１，６２，６３は、ブラシ５５，５６，５７が固定されている基端側（第１保持部５１ａ側）に設けられている。また、各ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘの先端部には、パターン基板４０に摺接する接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃがそれぞれ形成されている。ブラシ５５の接点部５５ｃは導体部４１に、ブラシ５６の接点部５６ｃは抵抗部４２に、ブラシ５７の接点部５７ｃは導体部４３に摺接する（図５参照）。
【００２９】
図３に示すように、ブラシ５５のブラシ本体部５５Ｘは、第１保持部５１ａ内部にて固定された基端部５５ａから水平方向に突出され、屈曲部５５ｂにてパターン基板４０側に屈曲されている。ブラシ本体部５５Ｘにおいて、基端部５５ａと屈曲部５５ｂとの間を固定部５５Ｙとし、屈曲部５５ｂよりも先端側（接点部５５ｃ側）を先端部５５Ｚとする。ブラシ５５を構成する板部材６１は、固定部５５Ｙのパターン基板４０側に固着されている。また、ブラシ本体部５５Ｘの基端部５５ａよりも反接点部５５ｃ側が第１保持部５１ａから突出されて、コネクタピン５４と電気的に接続される。
【００３０】
ここで、ブラシ本体部５５Ｘにおいて、板部材６１は屈曲部５５ｂよりも基端側の固定部５５Ｙに固着されている。固定部５５Ｙは、基端側が基端部５５ａに固定されて支持されるため、先端部５５Ｚと比較して可撓性が低い。つまり、先端部５５Ｚは、基端部が固定部５５Ｙの先端部とされるため、その可撓性は固定部５５Ｙと比較して高くなる。従って、ブラシ本体部５５Ｘ及び板部材６１が熱膨張していない状態において固定部５５Ｙに板部材６１を設けても、固定部５５Ｙ（ブラシ本体部５５Ｘ）はあまり撓んで変形することがなく、板部材６１を設けていないときと比較して接点部５５ｃにおけるパターン基板４０への接触圧はあまり変化しない。なお、ブラシ５６及びブラシ５７も、上記ブラシ５５と同様の構成とされている。
【００３１】
〔実施形態の作用〕
次に、上記のモータアクチュエータ１の作用について説明する。
上記のモータアクチュエータ１において、回転軸３５の当該モータアクチュエータ１から突出する部分は出力軸とされ、ダンパ（図示せず）が連結されている。そして、回転軸３５によりダンパを駆動し、デフロスタ用ダクト、又は冷暖房用ダクトに切換え、且つ、この冷暖房ダクトを、上方の吹出口又は下方の吹出口のいずれかに切換えられるように構成されている。なお、モータアクチュエータ１によりダンパを駆動させるには、モータアクチュエータ１の回転の運動を揺動運動に変える必要があるが、そのための機構は公知であるためその説明を省略する。
【００３２】
上記の構成のモータアクチュエータ１において、パターン基板４０にブラシ５５，５６，５７が摺接される。すると、図５に示すように、ブラシ５５の接点部５５ｃは導体部４１に摺接して制御部７０の端子７１に接続され、ブラシ５６の接点部５６ｃは抵抗部４２に摺接して制御部７０の端子７２に接続され、ブラシ５７の接点部５７ｃは導体部４３に摺接して制御部７０の端子７３に接続される。制御部７０では、端子７１と端子７２と端子７３との間に一定の電圧が印加するとともに、端子７１と端子７２との間の電圧を検出して記憶する。この構成により、接点部５６ｃの位置によって、接点部５５ｃと接点部５６ｃとの間の抵抗値が変わり、この間に現れる電圧が変化する。即ち、接点部５５ｃと接点部５６ｃとの間の抵抗値は、接点部５６ｃが突出部４１ａに近づくほど小さくなり、接点部５６ｃが突出部４３ａに近づくほど大きくなる。こうして、制御部７０は、検出された電圧によって、パターン基板４０が設けられた出力歯車３４、即ち回転軸３５の回動位置を検出する。そして、こうして検出された回転軸３５の回動位置に対応して、ダンパの開閉状態が判定される。
【００３３】
制御部７０は、コントローラ部（図示せず）にて設定された温度に対応するダンパの開閉状態を判断し、これに対応する回転軸３５の回転位置を判断する。そして、これに対応する接点部５６ｃの位置を判断し、これに対応して接点部５５ｃと接点部５６ｃとの間に現れるべき電圧を演算設定する。そして、制御部７０は、この電圧が現れる方向にパターン基板４０を回動させるために、端子７４と端子７５との間に所定の電圧を印加してモータ２０を駆動する。その後、接点部５５ｃと接点部５６ｃとの間に実際に現れた電圧と、ダンパの開閉状態に対応して設定された電圧とが一致すれば、制御部７０は電源の供給を停止してモータ２０を停止させる。このように、モータアクチュエータ１を自動車のエアコン用に適用すれば、温度設定をすることで、回転軸３５を任意の回転位置で停止させ、ダンパを所定の開閉状態とするようにモータ２０を駆動させることができる。
【００３４】
ブラシ５５，５６，５７の温度変化に対応する動作について説明する。
ブラシ５５，５６，５７が熱膨張していない状態においてはブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃの接触圧は、図５に示す導体部４１、抵抗部４２及び導体部４３に対して摺接可能な範囲で、できるだけ低く設定されている。なお、以降の説明においては、この状態を「低温状態」という。
【００３５】
そして、モータアクチュエータ１が高温雰囲気下におかれると、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張する。なお、以降の説明においては、この状態を「高温状態」という。このとき、板部材６１，６２，６３はブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘよりも低い熱膨張係数を有する材料で形成されているため、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘは板部材６１，６２，６３が設けられた部分において、両端部がパターン基板４０側に湾曲しようとする。
【００３６】
このとき、図３に示すように、ブラシ５５において、板部材６１はブラシ本体部５５Ｘの固定部５５Ｙに設けられているため、固定部５５Ｙの基端部５５ａは固定されて動作を拘束され、屈曲部５５ｂ側のみが変形する。そして、図４に示すように、高温状態においては、ブラシ５５の先端部５５Ｚは、低温状態の位置（図中二点鎖線で示す位置）からパターン基板４０側に回動される。これにより、高温状態においては、ブラシ５５の接点部５５ｃはパターン基板４０に押し付けられ、低温状態のときよりも大きな接触圧でパターン基板４０を押圧することとなる。このように、ブラシ本体部５５Ｘに板部材６１が設けられることで、高温状態となったときのみ、ブラシ５５のパターン基板４０に対する接触圧を低温状態のときよりも大きくすることができる。なお、ブラシ５６，５７も上記ブラシ５５と同様の動作をする。
【００３７】
ところで、高温多湿雰囲気下においては、接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃのモータ２０の表面に対する接触状態が不安定となる。仮に、接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃのモータ２０表面に対する接触状態が不安定となると、ノイズが発生して接点部５６ｃと接点部５５ｃとの間の接触抵抗が変動しやすく、接点部５６ｃの位置に対応する正しい接触抵抗が検出されない。すると、接点部５６ｃの位置が誤った位置で検出されてしまう。この接触抵抗は、ノイズにより僅かでも誤差が生じると、接点部５６ｃのパターン基板４０に接触する位置が誤った位置として検出されてしまうため、常に安定することが望ましい。そして、本実施形態においては、高温状態において、ブラシ５５，５６，５７の接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃにおけるパターン基板４０への接触圧を大きくしているので、接点部５６ｃが摺接することにより検出される接触抵抗は安定し、パターン基板４０の回転位置の検出は適正に行われる。
【００３８】
〔実施形態の効果〕
従って、第１実施形態のモータアクチュエータ１によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３９】
（１） 本実施形態では、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘのパターン基板４０側部に、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘよりも熱膨張係数の小さい板部材６１，６２，６３を設けた。この構成により、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張すると、板部材６１，６２，６３（パターン基板４０側部）よりもブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘ（反パターン基板４０側部）の方が大きく膨張し、この部分においてブラシ５５，５６，５７は両端側がパターン基板４０側に向かって湾曲変形する。このため、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧をブラシ５５，５６，５７が熱膨張したときのみ上昇させることができる。従って、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張していないときは、ブラシ５５，５６，５７とパターン基板４０との間に発生する摩擦力を抑制して摩耗を軽減し、耐久性を向上させることができる。そして、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張したときは、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧の上昇により、ブラシ５５，５６，５７とパターン基板４０との接触状態の安定性を確保することができる。また、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに板部材６１，６２，６３をそれぞれ固着した構成であるため、金等の高価な材料を用いる必要がなく、低コスト化を図ることができる。
【００４０】
（２） 本実施形態においては、ブラシ５５，５６，５７において、パターン基板４０側部に設ける板部材６１，６２，６３を、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘを形成する材料と異なる材料で形成した。このため、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘよりも熱膨張係数の小さい板部材６１，６２，６３が固着される。
【００４１】
（３） 本実施形態においては、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘの一部分を反パターン基板４０側部とし、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘと別部材である板部材６１，６２，６３をパターン基板４０側部とした。このため、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに板部材６１，６２，６３をそれぞれ接続することで、ブラシ５５，５６，５７を構成することができる。
【００４２】
（４） 本実施形態においては、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘは、先端側にパターン基板４０に摺接する接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃがそれぞれ設けられている。また、板部材６１，６２，６３はブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘが固定された基端側に接続されており、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘは板部材６１，６２，６３が固着された部分よりも先端側に、先端側をパターン基板４０側に屈曲させる屈曲部５５ｂ，５６ｂ，５７ｂを有する。このため、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張すると、ブラシ５５，５６，５７の熱膨張による湾曲変形は基端側に規制されるため、先端側のみが変形され、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧を効率よく上昇させることができる。また、ブラシ５５，５６，５７の屈曲部５５ｂ，５６ｂ，５７ｂよりも基端側は、ブラシ５５，５６，５７が固定される第１保持部５１ａに支持されているため、屈曲部５５ｂ，５６ｂ，５７ｂよりも先端側と比較して可撓性が低い。このため、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張していない状態において、屈曲部５５ｂ，５６ｂ，５７ｂよりも基端側に板部材６１，６２，６３を設けてもブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧に影響が出にくい。故に、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧を変化させずに板部材６１，６２，６３を任意の大きさとすることができる。つまり、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張したときのブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧を、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張していないときのブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧を変動させることなく調整することが可能である。従って、ブラシ５５，５６，５７の構造設計を容易にすることができる。
【００４３】
〔別例〕
なお、上記実施形態は以下のような別例に変更して具体化してもよい。
・ 本実施形態では、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘのパターン基板４０側部に、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘよりも熱膨張係数の小さい板部材６１，６２，６３を固着した。しかし、図６に示すように、ブラシ本体部５５Ｘよりも熱膨張係数の大きい板部材８１を固定部５５Ｙの反パターン基板４０側に固着して、ブラシ５８を構成してもよい。これにより、ブラシ５８が熱膨張すると、ブラシ本体部５５Ｘの板部材８１を設けた部分がバイメタル効果により変形し、ブラシ本体部５５Ｘの先端部５５Ｚは図中二点鎖線に示す位置からパターン基板４０側に回動する。従って、ブラシ５５の接点部５５ｃはパターン基板４０を押圧することとなり、ブラシ５８が熱膨張したときのみ、ブラシ５８のパターン基板４０に対する接触圧を上昇させることができる。
【００４４】
・ 本実施形態では、ブラシ５５，５６，５７は、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘとは別部材である板部材６１，６２，６３がブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに接続されて構成されるものとしたが、図７に示すように、パターン導体側部に低膨張部９１が形成されたブラシ５９としてもよい。低膨張部９１はブラシ５９と一体的に構成されているため、ブラシ５９の厚みを肥大化を防止することができ、低膨張部９１を設けることによるブラシ５９のパターン導体に対する接触圧への影響を抑えることができる。また、ブラシの反パターン導体側部に、ブラシを形成する材料よりも高い熱膨張係数を有する高膨張部を設けてもよい。
【００４５】
・ 本実施形態では、パターン基板４０に設けられた抵抗部４２により、回転軸３５の位置検出を行うとともに、ダンパが設定温度に対応する開閉状態となるようにモータ２０が駆動制御されるものとしたが、パターン導体としてのパターン基板は、この形態に限定されるものではない。例えば、パターン導体として、円盤状に形成された導体部に、円周方向に絶縁部を形成したものとし、このパターン導体にブラシ５５，５６，５７を摺動させることで回転軸３５を絶縁部に対応する位置で停止させるように構成してもよい。この場合、ブラシ５５，５６，５７がパターン基板に摺接されることで、モータ２０がオンオフ制御されるが、高温多湿雰囲気下においては、ブラシ５５，５６，５７が導体部の絶縁部以外の部分に接触する位置において接触状態が不安定となり、接触していないと認識される事態が起こり得る。しかし、ブラシ５５，５６，５７及び板部材６１，６２，６３が熱膨張すると、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板に対する接触圧が上昇されるため、高温多湿雰囲気下においても、ブラシ５５，５６，５７はパターン基板に確実に摺接されパターン基板の絶縁部の位置が誤認識されるのを防止することができる。
【００４６】
・ 本実施形態では、モータアクチュエータ１に設けられたブラシ５５，５６，５７のブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに、それぞれ板部材（低膨張部）６１，６２，６３を固着したが、板部材を全てのブラシに設けなくてもよい。即ち、ブラシ５５，５６，５７のうち少なくとも１つのブラシに、板部材（低膨張部）を設けてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項６に記載の発明によれば、ブラシのパターン導体に対する接触状態の安定性を保持しながら耐久性を向上させることができ、且つ、低コスト化を図ることができるモータアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のモータアクチュエータの分解斜視図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】モータアクチュエータの部分断面図。
【図４】作用を説明するモータアクチュエータの部分断面図。
【図５】パターン導体を説明する平面図。
【図６】別例のモータアクチュエータの作用を説明する部分断面図。
【図７】別例のモータアクチュエータを説明する部分断面図。
【符号の説明】
１…モータアクチュエータ，２０…モータ，４０…パターン基板（パターン導体）、４２…抵抗部、５５…ブラシ、５５ａ…基端部、５５ｂ…屈曲部、５５ｃ…接点部、５５Ｘ…ブラシ本体部、５５Ｙ…固定部、５５Ｚ…先端部、５６…ブラシ、５６ｂ…屈曲部、５６ｃ…接点部、５６Ｘ…ブラシ本体部、５７…ブラシ、５７ｂ…屈曲部、５７ｃ…接点部、５７Ｘ…ブラシ本体部、５８…ブラシ、５９…ブラシ、６１…板部材（低膨張部）、６２…板部材（低膨張部）、６３…板部材（低膨張部）、８１…板部材（低膨張部）、９１…低膨張部。
【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するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータアクチュエータとして、モータにより回転する歯車に、歯車とともに回動するパターン導体が設けられており、このパターン導体に複数のブラシが摺接される構成のものがある。この構成により、ブラシがパターン導体に摺接することで回路が導通してモータが駆動され、パターン導体とともにパターン基板に設けられた絶縁部にて回路が遮断されてモータが所定位置で停止される（特許文献１参照）。例えば、上記のモータアクチュエータが自動車エアコン用に用いられる場合、当該アクチュエータの出力軸とダンパとが連結され、モータの駆動及び停止に対応してダンパが開閉される。
【０００３】
上記のモータアクチュエータにおいて、ブラシが回動するパターン導体に対して摺接するため、その接点部が摩耗するという問題があった。そこで、パターン導体とブラシとの間に発生する摩擦力を軽減させるために、ブラシの前記接点部の接触圧をできるだけ低下させたモータアクチュエータが提案されている。しかし、そうすると、高温多湿雰囲気下において、ブラシのパターン導体に対する接触状態が不安定となるという問題があった。そこで、ブラシのパターン導体に対する接触圧をできるだけ低下させるとともに、ブラシのパターン導体に対する接点部に接触安定性のある金を用いていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９―２１９９５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高温時にブラシの接触圧が安定するようにブラシのパターン導体に対する接触圧を設定すると、常温時においてはこの接触圧は必要以上の大きさとなり、ブラシはそれにともない摩耗するため、寿命が短いという問題があった。また、各ブラシのパターン導体に接触する部分に金を用いると、金が高価であるためコストアップを招くという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ブラシのパターン導体に対する接触状態の安定性を保持しながら耐久性を向上させることができ、且つ、低コスト化を図ることができるモータアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、モータにより回転する歯車と、前記歯車とともに回動するパターン導体と、前記パターン導体に摺接するブラシとを備えたモータアクチュエータにおいて、前記ブラシの前記パターン導体側部を、該ブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ブラシのパターン導体側部をブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたため、ブラシが熱膨張するとパターン導体側部よりも反パターン導体側部の方が大きく膨張し、低膨張部が設けられた部分において、ブラシは両端側がパターン導体側に向かって湾曲変形する（バイメタル効果）。このため、ブラシのパターン導体に対する接触圧は、ブラシが熱膨張したときのみ上昇される。従って、ブラシが熱膨張していないときは、ブラシとパターン導体との間に発生する摩擦力を抑制して摩耗を軽減し、耐久性を向上させることができる。そして、ブラシが熱膨張したときは、ブラシのパターン導体に対する接触圧の上昇により、ブラシとパターン導体との接触状態の安定性を確保することができる。また、ブラシにおいてパターン導体側部を低膨張部とした構成であるため金等の高価な材料を用いる必要はなく、低コスト化を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、モータにより回転する歯車と、表面に円周方向に延びる抵抗部が形成された、前記歯車とともに回動するパターン導体と、前記パターン導体に摺接するブラシとを備えたモータアクチュエータにおいて、前記ブラシの前記パターン導体側部を、該ブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、ブラシのパターン導体側部をブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたため、ブラシが熱膨張するとパターン導体側部よりも反パターン導体側部の方が大きく膨張し、この部分においてブラシは両端側がパターン導体側に向かって湾曲変形する（バイメタル効果）。このため、ブラシのパターン導体に対する接触圧をブラシが熱膨張したときのみ上昇させることができる。従って、ブラシが熱膨張していないときは、ブラシとパターン導体との間に発生する摩擦力を抑制して摩耗を軽減し、耐久性を向上させることができる。そして、ブラシが熱膨張したときは、ブラシのパターン導体に対する接触圧の上昇により、ブラシとパターン導体との接触状態の安定性を確保することができる。また、ブラシにおいてパターン導体側部を低膨張部とした構成であるため金等の高価な材料を用いる必要はなく、低コスト化を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記パターン導体側部を前記ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したことを特徴とする。
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、ブラシのパターン導体側部を、ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したため、ブラシにおいてパターン導体側部にブラシよりも熱膨張係数の小さい低膨張部が設けられる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記反パターン導体側部を前記ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したことを特徴とする。
請求項４の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、ブラシの反パターン導体側部を、ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したため、ブラシにおいて反パターン導体側部にブラシよりも熱膨張係数の大きい部分が設けられる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記パターン導体側部と反パターン導体側部のうちいずれか一方をブラシ本体部の一部分とし、他方を板部材として、該板部材を前記ブラシ本体部に接続して前記ブラシを構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、ブラシ本体部に板部材を接続することで、ブラシを構成することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項において、前記ブラシは、先端側に前記パターン導体に摺接する接点部が設けられ、前記パターン導体側部及び反パターン導体側部は、前記ブラシが固定された基端側に形成され、該パターン導体側部及び反パターン導体側部よりも先端側に、先端側を前記パターン導体側に屈曲させる屈曲部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載のモータアクチュエータ。
【００１６】
請求項６の発明によれば、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、ブラシが熱膨張すると、ブラシの熱膨張による湾曲変形は基端側に規制されて先端側のみが変形されるため、ブラシのパターン導体に対する接触圧を効率よく上昇させることができる。また、ブラシの屈曲部よりも基端側は、ブラシが固定される基端側に支持されているため、屈曲部よりも先端側と比較して可撓性が低い。このため、ブラシが熱膨張していない状態において、屈曲部よりも基端側に板部材を設けてもブラシのパターン導体に対する接触圧に影響が出にくく、ブラシのパターン導体に対する接触圧を変化させずに低膨張部を任意の大きさとすることができる。つまり、ブラシが熱膨張したときのブラシのパターン導体に対する接触圧を、ブラシが熱膨張していないときのブラシのパターン導体に対する接触圧を変動させることなく調整することが可能であり、ブラシの構造設計を容易にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、例えば、車両用エアコンのダンパ制御を行うモータアクチュエータ１に具体化した実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。図１は本実施形態のモータアクチュエータ１の分解斜視図であり、図２は図１の部分拡大図である。また、図３はモータアクチュエータの部分断面図、図４は作用を説明するモータアクチュエータの部分断面図である。また、図５はパターン導体を説明する平面図である。
【００１８】
図１に示すように、モータアクチュエータ１は、ハウジング１０に、モータ２０と、歯車としての歯車機構３０と、パターン導体としてのパターン基板４０と、ブラシ５５，５６，５７が設けられた導電ユニット５０とが収容されて構成されている。
【００１９】
ハウジング１０は、モータ２０、歯車機構３０、パターン基板４０及び導電ユニット５０が取り付けられるケース部１１と、ケース部１１を覆うカバー部１２とを備える。
【００２０】
ケース部１１は、モータ２０が固定されるモータ取付部１１ａと、歯車機構３０が固定される２つの取付部１１ｂ及びボス１１ｄと、導電ユニット５０が固定される取付突起１１ｃとが形成されている。また、ケース部１１に導電ユニット５０が固定された状態において、導電ユニット５０に設けられた複数のコネクタピン５４が配設されるコネクタ部１５ａが設けられている。そして、ケース部１１の外周側面には、カバー部１２と係合するための複数の係合突起１３ａと、モータアクチュエータ１を車両本体に取り付けるための４つの取付部１４ａとが設けられている。
【００２１】
カバー部１２は、ケース部１１のボス１１ｄと対向する位置に、出力穴１２ａが形成されている。また、ケース部１１のコネクタ部１５ａに対向する位置に、コネクタ部１５ｂが設けられている。コネクタ部１５ｂは、ケース部１１のコネクタ部１５ａとともに、ハウジング１０内部と外部とを連通させる矩形状の開口部を形成する。この開口部は、外部との電気的接続を行うプラグを差し込むジャックとされる。そして、カバー部１２の外周側面の、ケース部１１の係合突起１３ａと対向する位置には、係合突起１３ａと係合する係合片１３ｂが設けられている。それぞれの係合突起１３ａと係合片１３ｂとが係合されて、ケース部１１とカバー部１２とが一体とされ、ハウジング１０が形成される。また、カバー部１２の、ケース部１１に設けられた取付部１４ａと対向する位置には、取付部１４ｂが設けられている。取付部１４ｂは、ケース部１１の取付部１４ａと重ねられた状態で、ネジが貫通されて車両本体に固定される。
【００２２】
モータ２０は、一端側にはモータ２０の回転を出力する出力軸２３が設けられ、他端側には電源と接続される端子２１，２２が突出されている。モータ２０は、ケース部１１のモータ取付部１１ａに固定される。
【００２３】
歯車機構３０は、ウォーム３１と、減速歯車３２，３３と、出力歯車３４とが連結されて構成されている。ウォーム３１は、モータ２０の出力軸２３に取り付けられており、モータ２０とともに回転する。減速歯車３２は、大径歯車３２ａと小径歯車３２ｂとが一体的に形成されており、回転中心には貫通孔３２ｃが形成されている。減速歯車３２は、貫通孔３２ｃがケース部１１の取付部１１ｂに挿通されて固定される。また、減速歯車３３は、大径歯車３３ａと小径歯車３３ｂとが一体的に形成されており、回転中心には貫通孔３３ｃが形成されている。減速歯車３３は、貫通孔３３ｃがケース部１１の取付部１１ｂに挿通されて固定される。出力歯車３４は、回転軸３５が一体的に構成されており、回転軸３５の一端側はケース部１１のボス１１ｄに固定され、他端側はカバー部１２の出力穴１２ａからハウジング１０の外部に突出される。
【００２４】
歯車機構３０は、ハウジング１０に固定された状態において、ウォーム３１と小径歯車３２ｂとが噛合され、大径歯車３２ａと小径歯車３３ｂとが噛合され、更に、大径歯車３３ａと出力歯車３４とが噛合される。これにより、モータ２０の回転は、ウォーム３１を介して減速歯車３２に伝達され、減速歯車３２から減速歯車３３に伝達され、更に、減速歯車３３から出力歯車３４に伝達される。このように、モータ２０により出力歯車３４が回転し、出力歯車３４の回転はハウジング１０の出力穴１２ａから突出された回転軸３５により外部に出力される。なお、図示は省略するが、ハウジング１０から突出された回転軸３５の端部にはダンパが連結される。
【００２５】
パターン基板４０は、出力歯車３４の一方の面に固定されており、出力歯車３４とともに回動する。図５に示すように、パターン基板４０は、外周縁付近にリング状に形成された導体部４１と、導体部４１の内周側にリング状に形成された導体部４３と、導体部４１と導体部４３との間に形成された抵抗部４２とを備える。抵抗部４２は、導体部４１，４３と比較して抵抗値が高く抵抗器となるものであり、パターン基板４０の円周方向に延びるように形成されている。抵抗部４２は、導体部４１の内周方向に突出して形成された突出部４１ａと、導体部４３の外周方向に突出して形成された突出部４３ａとの間に設けられており、長手方向の両端にて突出部４１ａと突出部４３ａとに電気的に接続されている。このパターン基板４０には、導電ユニット５０に設けられたブラシ５５，５６，５７に摺接される。ブラシ５５，５６，５７がパターン基板４０に摺接されて、制御部７０に接続される。
【００２６】
図１に示すように、導電ユニット５０は、ブラシ５５，５６，５７及び複数のコネクタピン５４が設けられた保持部５１が、取付部５２に固定されて形成されている。また、取付部５２には、２つの給電端子５３が設けられている。取付部５２には取付穴５２ａが形成されており、取付穴５２ａがケース部１１の取付突起１１ｃを挿通させた状態で固定され、導電ユニット５０はケース部１１に取り付けられる。導電ユニット５０がケース部１１に固定されると、ブラシ５５，５６，５７はそれぞれパターン基板４０に摺接する。また、複数のコネクタピン５４は、ハウジング１０のコネクタ部１５ａ，１５ｂにより形成された開口部に配設され、外部から接続可能とされる。これにより、ブラシ５５，５６，５７は、コネクタピン５４を介して外部電源（図示せず）と接続される。また、２つの給電端子５３は、モータ２０の端子２１，２２に接続される。
【００２７】
図３に示すように、保持部５１は、ブラシ５５（５６，５７）を貫通させて保持する第１保持部５１ａと、複数のコネクタピン５４を保持する第２保持部５１ｂとを備える。そして、コネクタピン５４は、ブラシ５５（５６，５７）と電気的に接続されている。なお、保持部５１は、絶縁樹脂により形成されている。
【００２８】
ここで、ブラシ５５，５６，５７について詳述する。
図２に示すように、ブラシ５５，５６，５７は、それぞれブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘと、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに固着された低膨張部としての板部材６１，６２，６３とを備える。板部材６１，６２，６３は、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘを形成する材料よりも低い熱膨張係数を有する材料で形成されている。この板部材６１，６２，６３は、ブラシ５５，５６，５７が固定されている基端側（第１保持部５１ａ側）に設けられている。また、各ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘの先端部には、パターン基板４０に摺接する接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃがそれぞれ形成されている。ブラシ５５の接点部５５ｃは導体部４１に、ブラシ５６の接点部５６ｃは抵抗部４２に、ブラシ５７の接点部５７ｃは導体部４３に摺接する（図５参照）。
【００２９】
図３に示すように、ブラシ５５のブラシ本体部５５Ｘは、第１保持部５１ａ内部にて固定された基端部５５ａから水平方向に突出され、屈曲部５５ｂにてパターン基板４０側に屈曲されている。ブラシ本体部５５Ｘにおいて、基端部５５ａと屈曲部５５ｂとの間を固定部５５Ｙとし、屈曲部５５ｂよりも先端側（接点部５５ｃ側）を先端部５５Ｚとする。ブラシ５５を構成する板部材６１は、固定部５５Ｙのパターン基板４０側に固着されている。また、ブラシ本体部５５Ｘの基端部５５ａよりも反接点部５５ｃ側が第１保持部５１ａから突出されて、コネクタピン５４と電気的に接続される。
【００３０】
ここで、ブラシ本体部５５Ｘにおいて、板部材６１は屈曲部５５ｂよりも基端側の固定部５５Ｙに固着されている。固定部５５Ｙは、基端側が基端部５５ａに固定されて支持されるため、先端部５５Ｚと比較して可撓性が低い。つまり、先端部５５Ｚは、基端部が固定部５５Ｙの先端部とされるため、その可撓性は固定部５５Ｙと比較して高くなる。従って、ブラシ本体部５５Ｘ及び板部材６１が熱膨張していない状態において固定部５５Ｙに板部材６１を設けても、固定部５５Ｙ（ブラシ本体部５５Ｘ）はあまり撓んで変形することがなく、板部材６１を設けていないときと比較して接点部５５ｃにおけるパターン基板４０への接触圧はあまり変化しない。なお、ブラシ５６及びブラシ５７も、上記ブラシ５５と同様の構成とされている。
【００３１】
〔実施形態の作用〕
次に、上記のモータアクチュエータ１の作用について説明する。
上記のモータアクチュエータ１において、回転軸３５の当該モータアクチュエータ１から突出する部分は出力軸とされ、ダンパ（図示せず）が連結されている。そして、回転軸３５によりダンパを駆動し、デフロスタ用ダクト、又は冷暖房用ダクトに切換え、且つ、この冷暖房ダクトを、上方の吹出口又は下方の吹出口のいずれかに切換えられるように構成されている。なお、モータアクチュエータ１によりダンパを駆動させるには、モータアクチュエータ１の回転の運動を揺動運動に変える必要があるが、そのための機構は公知であるためその説明を省略する。
【００３２】
上記の構成のモータアクチュエータ１において、パターン基板４０にブラシ５５，５６，５７が摺接される。すると、図５に示すように、ブラシ５５の接点部５５ｃは導体部４１に摺接して制御部７０の端子７１に接続され、ブラシ５６の接点部５６ｃは抵抗部４２に摺接して制御部７０の端子７２に接続され、ブラシ５７の接点部５７ｃは導体部４３に摺接して制御部７０の端子７３に接続される。制御部７０では、端子７１と端子７２と端子７３との間に一定の電圧が印加するとともに、端子７１と端子７２との間の電圧を検出して記憶する。この構成により、接点部５６ｃの位置によって、接点部５５ｃと接点部５６ｃとの間の抵抗値が変わり、この間に現れる電圧が変化する。即ち、接点部５５ｃと接点部５６ｃとの間の抵抗値は、接点部５６ｃが突出部４１ａに近づくほど小さくなり、接点部５６ｃが突出部４３ａに近づくほど大きくなる。こうして、制御部７０は、検出された電圧によって、パターン基板４０が設けられた出力歯車３４、即ち回転軸３５の回動位置を検出する。そして、こうして検出された回転軸３５の回動位置に対応して、ダンパの開閉状態が判定される。
【００３３】
制御部７０は、コントローラ部（図示せず）にて設定された温度に対応するダンパの開閉状態を判断し、これに対応する回転軸３５の回転位置を判断する。そして、これに対応する接点部５６ｃの位置を判断し、これに対応して接点部５５ｃと接点部５６ｃとの間に現れるべき電圧を演算設定する。そして、制御部７０は、この電圧が現れる方向にパターン基板４０を回動させるために、端子７４と端子７５との間に所定の電圧を印加してモータ２０を駆動する。その後、接点部５５ｃと接点部５６ｃとの間に実際に現れた電圧と、ダンパの開閉状態に対応して設定された電圧とが一致すれば、制御部７０は電源の供給を停止してモータ２０を停止させる。このように、モータアクチュエータ１を自動車のエアコン用に適用すれば、温度設定をすることで、回転軸３５を任意の回転位置で停止させ、ダンパを所定の開閉状態とするようにモータ２０を駆動させることができる。
【００３４】
ブラシ５５，５６，５７の温度変化に対応する動作について説明する。
ブラシ５５，５６，５７が熱膨張していない状態においてはブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃの接触圧は、図５に示す導体部４１、抵抗部４２及び導体部４３に対して摺接可能な範囲で、できるだけ低く設定されている。なお、以降の説明においては、この状態を「低温状態」という。
【００３５】
そして、モータアクチュエータ１が高温雰囲気下におかれると、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張する。なお、以降の説明においては、この状態を「高温状態」という。このとき、板部材６１，６２，６３はブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘよりも低い熱膨張係数を有する材料で形成されているため、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘは板部材６１，６２，６３が設けられた部分において、両端部がパターン基板４０側に湾曲しようとする。
【００３６】
このとき、図３に示すように、ブラシ５５において、板部材６１はブラシ本体部５５Ｘの固定部５５Ｙに設けられているため、固定部５５Ｙの基端部５５ａは固定されて動作を拘束され、屈曲部５５ｂ側のみが変形する。そして、図４に示すように、高温状態においては、ブラシ５５の先端部５５Ｚは、低温状態の位置（図中二点鎖線で示す位置）からパターン基板４０側に回動される。これにより、高温状態においては、ブラシ５５の接点部５５ｃはパターン基板４０に押し付けられ、低温状態のときよりも大きな接触圧でパターン基板４０を押圧することとなる。このように、ブラシ本体部５５Ｘに板部材６１が設けられることで、高温状態となったときのみ、ブラシ５５のパターン基板４０に対する接触圧を低温状態のときよりも大きくすることができる。なお、ブラシ５６，５７も上記ブラシ５５と同様の動作をする。
【００３７】
ところで、高温多湿雰囲気下においては、接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃのモータ２０の表面に対する接触状態が不安定となる。仮に、接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃのモータ２０表面に対する接触状態が不安定となると、ノイズが発生して接点部５６ｃと接点部５５ｃとの間の接触抵抗が変動しやすく、接点部５６ｃの位置に対応する正しい接触抵抗が検出されない。すると、接点部５６ｃの位置が誤った位置で検出されてしまう。この接触抵抗は、ノイズにより僅かでも誤差が生じると、接点部５６ｃのパターン基板４０に接触する位置が誤った位置として検出されてしまうため、常に安定することが望ましい。そして、本実施形態においては、高温状態において、ブラシ５５，５６，５７の接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃにおけるパターン基板４０への接触圧を大きくしているので、接点部５６ｃが摺接することにより検出される接触抵抗は安定し、パターン基板４０の回転位置の検出は適正に行われる。
【００３８】
〔実施形態の効果〕
従って、第１実施形態のモータアクチュエータ１によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３９】
（１） 本実施形態では、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘのパターン基板４０側部に、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘよりも熱膨張係数の小さい板部材６１，６２，６３を設けた。この構成により、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張すると、板部材６１，６２，６３（パターン基板４０側部）よりもブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘ（反パターン基板４０側部）の方が大きく膨張し、この部分においてブラシ５５，５６，５７は両端側がパターン基板４０側に向かって湾曲変形する。このため、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧をブラシ５５，５６，５７が熱膨張したときのみ上昇させることができる。従って、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張していないときは、ブラシ５５，５６，５７とパターン基板４０との間に発生する摩擦力を抑制して摩耗を軽減し、耐久性を向上させることができる。そして、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張したときは、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧の上昇により、ブラシ５５，５６，５７とパターン基板４０との接触状態の安定性を確保することができる。また、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに板部材６１，６２，６３をそれぞれ固着した構成であるため、金等の高価な材料を用いる必要がなく、低コスト化を図ることができる。
【００４０】
（２） 本実施形態においては、ブラシ５５，５６，５７において、パターン基板４０側部に設ける板部材６１，６２，６３を、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘを形成する材料と異なる材料で形成した。このため、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘよりも熱膨張係数の小さい板部材６１，６２，６３が固着される。
【００４１】
（３） 本実施形態においては、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘの一部分を反パターン基板４０側部とし、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘと別部材である板部材６１，６２，６３をパターン基板４０側部とした。このため、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに板部材６１，６２，６３をそれぞれ接続することで、ブラシ５５，５６，５７を構成することができる。
【００４２】
（４） 本実施形態においては、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘは、先端側にパターン基板４０に摺接する接点部５５ｃ，５６ｃ，５７ｃがそれぞれ設けられている。また、板部材６１，６２，６３はブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘが固定された基端側に接続されており、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘは板部材６１，６２，６３が固着された部分よりも先端側に、先端側をパターン基板４０側に屈曲させる屈曲部５５ｂ，５６ｂ，５７ｂを有する。このため、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張すると、ブラシ５５，５６，５７の熱膨張による湾曲変形は基端側に規制されるため、先端側のみが変形され、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧を効率よく上昇させることができる。また、ブラシ５５，５６，５７の屈曲部５５ｂ，５６ｂ，５７ｂよりも基端側は、ブラシ５５，５６，５７が固定される第１保持部５１ａに支持されているため、屈曲部５５ｂ，５６ｂ，５７ｂよりも先端側と比較して可撓性が低い。このため、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張していない状態において、屈曲部５５ｂ，５６ｂ，５７ｂよりも基端側に板部材６１，６２，６３を設けてもブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧に影響が出にくい。故に、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧を変化させずに板部材６１，６２，６３を任意の大きさとすることができる。つまり、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張したときのブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧を、ブラシ５５，５６，５７が熱膨張していないときのブラシ５５，５６，５７のパターン基板４０に対する接触圧を変動させることなく調整することが可能である。従って、ブラシ５５，５６，５７の構造設計を容易にすることができる。
【００４３】
〔別例〕
なお、上記実施形態は以下のような別例に変更して具体化してもよい。
・ 本実施形態では、ブラシ５５，５６，５７において、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘのパターン基板４０側部に、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘよりも熱膨張係数の小さい板部材６１，６２，６３を固着した。しかし、図６に示すように、ブラシ本体部５５Ｘよりも熱膨張係数の大きい板部材８１を固定部５５Ｙの反パターン基板４０側に固着して、ブラシ５８を構成してもよい。これにより、ブラシ５８が熱膨張すると、ブラシ本体部５５Ｘの板部材８１を設けた部分がバイメタル効果により変形し、ブラシ本体部５５Ｘの先端部５５Ｚは図中二点鎖線に示す位置からパターン基板４０側に回動する。従って、ブラシ５５の接点部５５ｃはパターン基板４０を押圧することとなり、ブラシ５８が熱膨張したときのみ、ブラシ５８のパターン基板４０に対する接触圧を上昇させることができる。
【００４４】
・ 本実施形態では、ブラシ５５，５６，５７は、ブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘとは別部材である板部材６１，６２，６３がブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに接続されて構成されるものとしたが、図７に示すように、パターン導体側部に低膨張部９１が形成されたブラシ５９としてもよい。低膨張部９１はブラシ５９と一体的に構成されているため、ブラシ５９の厚みを肥大化を防止することができ、低膨張部９１を設けることによるブラシ５９のパターン導体に対する接触圧への影響を抑えることができる。また、ブラシの反パターン導体側部に、ブラシを形成する材料よりも高い熱膨張係数を有する高膨張部を設けてもよい。
【００４５】
・ 本実施形態では、パターン基板４０に設けられた抵抗部４２により、回転軸３５の位置検出を行うとともに、ダンパが設定温度に対応する開閉状態となるようにモータ２０が駆動制御されるものとしたが、パターン導体としてのパターン基板は、この形態に限定されるものではない。例えば、パターン導体として、円盤状に形成された導体部に、円周方向に絶縁部を形成したものとし、このパターン導体にブラシ５５，５６，５７を摺動させることで回転軸３５を絶縁部に対応する位置で停止させるように構成してもよい。この場合、ブラシ５５，５６，５７がパターン基板に摺接されることで、モータ２０がオンオフ制御されるが、高温多湿雰囲気下においては、ブラシ５５，５６，５７が導体部の絶縁部以外の部分に接触する位置において接触状態が不安定となり、接触していないと認識される事態が起こり得る。しかし、ブラシ５５，５６，５７及び板部材６１，６２，６３が熱膨張すると、ブラシ５５，５６，５７のパターン基板に対する接触圧が上昇されるため、高温多湿雰囲気下においても、ブラシ５５，５６，５７はパターン基板に確実に摺接されパターン基板の絶縁部の位置が誤認識されるのを防止することができる。
【００４６】
・ 本実施形態では、モータアクチュエータ１に設けられたブラシ５５，５６，５７のブラシ本体部５５Ｘ，５６Ｘ，５７Ｘに、それぞれ板部材（低膨張部）６１，６２，６３を固着したが、板部材を全てのブラシに設けなくてもよい。即ち、ブラシ５５，５６，５７のうち少なくとも１つのブラシに、板部材（低膨張部）を設けてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項６に記載の発明によれば、ブラシのパターン導体に対する接触状態の安定性を保持しながら耐久性を向上させることができ、且つ、低コスト化を図ることができるモータアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のモータアクチュエータの分解斜視図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】モータアクチュエータの部分断面図。
【図４】作用を説明するモータアクチュエータの部分断面図。
【図５】パターン導体を説明する平面図。
【図６】別例のモータアクチュエータの作用を説明する部分断面図。
【図７】別例のモータアクチュエータを説明する部分断面図。
【符号の説明】
１…モータアクチュエータ，２０…モータ，４０…パターン基板（パターン導体）、４２…抵抗部、５５…ブラシ、５５ａ…基端部、５５ｂ…屈曲部、５５ｃ…接点部、５５Ｘ…ブラシ本体部、５５Ｙ…固定部、５５Ｚ…先端部、５６…ブラシ、５６ｂ…屈曲部、５６ｃ…接点部、５６Ｘ…ブラシ本体部、５７…ブラシ、５７ｂ…屈曲部、５７ｃ…接点部、５７Ｘ…ブラシ本体部、５８…ブラシ、５９…ブラシ、６１…板部材（低膨張部）、６２…板部材（低膨張部）、６３…板部材（低膨張部）、８１…板部材（低膨張部）、９１…低膨張部。
Claims (6)
- モータにより回転する歯車と、前記歯車とともに回動するパターン導体と、前記パターン導体に摺接するブラシとを備えたモータアクチュエータにおいて、
前記ブラシの前記パターン導体側部を、該ブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたことを特徴とするモータアクチュエータ。 - モータにより回転する歯車と、表面に円周方向に延びる抵抗部が形成された、前記歯車とともに回動するパターン導体と、前記パターン導体に摺接するブラシとを備えたモータアクチュエータにおいて、
前記ブラシの前記パターン導体側部を、該ブラシの反パターン導体側部に対して熱膨張係数の小さい低膨張部としたことを特徴とするモータアクチュエータ。 - 前記パターン導体側部を前記ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したことを特徴とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータアクチュエータ。
- 前記反パターン導体側部を前記ブラシを形成する材料と異なる材料で形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータアクチュエータ。
- 前記パターン導体側部と反パターン導体側部のうちいずれか一方をブラシ本体部の一部分とし、他方を板部材として、該板部材を前記ブラシ本体部に接続して前記ブラシを構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のモータアクチュエータ。
- 前記ブラシは、先端側に前記パターン導体に摺接する接点部が設けられ、前記パターン導体側部及び反パターン導体側部は、前記ブラシが固定された基端側に形成され、該パターン導体側部及び反パターン導体側部よりも先端側に、先端側を前記パターン導体側に屈曲させる屈曲部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載のモータアクチュエータ。
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