JP2005020882A

JP2005020882A - モータアクチュエータ装置

Info

Publication number: JP2005020882A
Application number: JP2003181810A
Authority: JP
Inventors: Yoshikuni Izumisaka; 佳邦泉阪; Motohiro Higuchi; 素弘樋口
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】モータアクチュエータ装置において、安価な回転位置検出用ブラシを備えたものを実現する。
【解決手段】モータアクチュエータ装置１は、ハウジング２内に配置されたモータ６、このモータの駆動力を受けて回転する出力軸１０、この出力軸１０と共に回転するパターン導体８、及びこのパターン導体８に対し所定の接点圧で接触しながら摺動して当パターン導体８との導通・非導通の状態変化によって出力軸１０の回転位置を検出するブラシ部７を備える。前記ブラシ部７は、コイルバネにて構成されている。コイルバネによるブラシ部の製造には、特別な金型が不要であり、設計変更への対応も容易である。捻りコイルバネ形状のブラシ部により、大きなストロークでもバネ限界値を小さくでき、接点フォローが大きくなり、接点圧が安定し、耐振動性の高いモータアクチュエータ装置１が実現される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転力で空調装置の切替部材を変動させる空調装置用モータアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の回動や停止の動作を風量調節ダンパに行わせるモータ回転駆動によるアクチュエータが知られている。例えば、カーエアコンの風量調節ダンパを回動させるのに用いられているモータアクチュエータでは、ハウジングケース内にモータ及び複数の減速ギヤが配置され、モータが駆動回転すると減速ギヤによって回転が減速されると共に回転力が出力軸に伝達される。これにより、出力軸に連結された風量調節ダンパの回動用アームに前記所定の動作を行わせることができる。
【０００３】
上記の如き構成のモータアクチュエータでは、モータを所定のタイミングで正確に作動させることが肝要である。そこで、この種のモータアクチュエータには、摺動接点構造の電気回路部が組み込まれている。この電気回路部は、導電性材料を用いて薄肉円板形状に形成されかつ出力軸と一体に回転するパターン導体と、このパターン導体側へ延出されると共に弾性的に圧接されて当該パターン導体上を相対的に摺動する複数のブラシとを含んで構成されている。出力軸が回転すると、ブラシがパターン導体上を相対的に摺動する。ブラシの位置変動と共に、電気的接続関係が変動し、導通状態から非導通状態に、又は、その逆になる。ブラシとパターン導体との電気的接続関係から出力軸の回転位置が検出されるので、アクチュエータに作動・停止といった所定の動作を所定のタイミングで正確に行わせることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−７０５５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるようなモータアクチュエータ装置においては、パターン導体に摺動する複数のブラシが、一枚の導電板から連結された状態で複数同時に製造され、絶縁樹脂によって固められて一体的にユニット化された後、電気的導通に不要な連結部分が切断されて用いられている。このようなブラシの製造及び組立を行うには大がかりな設備と多くの投資金額が必要であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであって、安価な回転位置検出用ブラシを備えたモータアクチュエータ装置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及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、ハウジング内に配置されたモータと、このモータの駆動力を受けて回転する出力軸と、この出力軸の回転に伴って回転するパターン導体と、このパターン導体に対し所定の接点圧で接触すると共に当該パターン導体上を相対的に摺動して当パターン導体との導通・非導通の状態変化によって出力軸の回転位置を検出するブラシ部と、を備えたモータアクチュエータ装置において、前記ブラシ部をコイルバネにて構成しているモータアクチュエータ装置である。
【０００８】
上記構成においては、特別な金型が不要なコイルバネを用いてブラシ部を構成しているので、製造装置用の投資金額を少なくすることができる。従来、ブラシを複数同時に製造する為のプレス金型、絶縁樹脂によって固める為の同時成形金型及び、連結部分を切断する切断設備が必要であったが、上記構成においては、このような金型や切断設備が不要であり、従って、これらの保守・点検作業も不要となる。また、曲げ加工と切断加工によってコイルバネを製造することができるので、設計変更への対応も容易に行うことができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のモータアクチュエータ装置において、前記コイルバネが、捻りコイルバネ形状をしているものである。
【００１０】
上記構成においては、ブラシ部を構成するコイルバネが捻りコイルバネ形状をしているので、ストロークを大きくしてもバネ限界値を小さくでき、接点フオローが大きくなり接点圧が安定するので振動に対して強い構造になる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載のモータアクチュエータ装置において、前記ブラシ部の前記パターン導体との接触部分が、捻りコイルバネ形状をしているものである。
【００１２】
上記構成においては、また、導体パターンとの接触部分が捻りコイルバネ形状をしているので、並列した複数のコイル巻線をパターン導体に接触させることができ、多点接触となり、接触信頼性を高くすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るモータアクチュエータ装置について、図面を参照して説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、モータアクチュエータ装置１の断面を示す。このモータアクチュエータ装置１は、モータの回転を減速して出力し、その回転力で、例えば車両用の空調装置の切替部材を変動させる空調装置用モータアクチュエータとして用いられる。モータアクチュエータ装置１は、ハウジング２内に配置されたモータ６と、このモータの駆動力を受けて回転する出力軸１０と、この出力軸１０の回転に伴って回転するパターン導体８と、このパターン導体８に対し所定の接点圧で接触すると共に当該パターン導体８上を相対的に摺動して当パターン導体８との導通・非導通の状態変化によって出力軸１０の回転位置を検出するブラシ部７ａ、７ｂ、７ｃとを備えている。このモータアクチュエータ装置１において、前記ブラシ部７ａ、７ｂ、７ｃは、コイルバネにて構成されている。以下の説明において、コイルバネとブラシ部は同一物を表すものとする。
【００１４】
モータ６の回転は、モータ軸に取り付けられたウォーム歯車３より、ウォームホイール４に滅速されて伝達され、さらにウォームホイール４の軸部の歯車３１から出力歯車５の外周歯車５１に減速されて伝達される。このようにモータアクチュエータ装置１は、モータ６の回転を減速し、その出力を出力歯車５に所定の回転数とトルクで伝達するギヤードモータを備えている。ここで出力歯車５は、回転軸１０に一体的に形成されるものであり、回転軸１０の端部には、図示しないクランクが取り付けるられるため、切り欠き１０ａが形成されている。
【００１５】
出力軸１０の回転に伴って一体的に回転するパターン導体８は、例えばプリント基板により形成され、出力歯車５の一方の面に固着されている。ハウジング２の一部に固定されたコイルバネ７（７ａ、７ｂ、７ｃ）の一端は、パターン導体８に対し、所定の接点圧で接触すると共に当該パターン上を摺動する。パターン導体８は、全周に亘って導体部が存在する導体部８ｃと、周上に扇形状の非導体部８ａ，８ｂによる欠落部を有する導体部とからなる。コイルバネ７の摺動端でない他の一端は、ハウジング２内に固定されたプリント基板９に半田付部９７において固定及び電気接続されている。また、プリント基板９には、モータ６とコネクタ１１がそれぞれ半田付部９６，９１において固定及び電気接続されている。コネクタ１１は、図示しない車両用エアコンの制御回路に電気接続される。
【００１６】
次に、ブラシ部７を形成するコイルバネについて説明する。図２はモータアクチュエータ装置１に用いられるコイルバネ７を示し、図３はコイルバネ７の他の例を示す。コイルバネ７は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、捻り部７１を有している。このように、ブラシ部を捻りコイルバネ形状にすることにより、ストローク（摺動部の上下移動量）を大きくしてもバネ変形量をバネ限界値よりも小さくできるので、接点フォロー（摺動部における接触面追従性）が大きくなり、回転方向Ｒに沿って移動するパターン導体８とコイルバネ７の摺動部７２との接点圧Ｆが安定する。コイルバネによるブラシ部がこのような特性を有するので、モータアクチュエータ装置１全体が振動する場合であっても、摺動部における安定した導通接触が可能な、耐振動性の高い装置が実現される。また、コイルバネ７は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、パターン導体８との接触部分である摺動部７２を捻りコイルバネ形状にすることにより多点接触とすることができるので、接触面積を増加でき、接触信頼性を高くできる。また、このような構造は、１種類のバネ線材を用いて１部品として形成できる利点がある。
【００１７】
次に、モータアクチュエータ装置１による車両用エアコンの制御について説明する。図４（ａ）（ｂ）はパターン導体８の及びコイルバネ７の電気接続内容を示す。パターン導体８は、全周に亘って導体部が存在する導体部８ｃと、周上に扇形状の非導体部８ａ，８ｂによる欠落部を有する導体部とからなる。従って、パターン導体８が回転方向Ｒに沿って回転することにより、コイルバネ７ａ、７ｂは、略半回転毎に、交互にパターン導体８との導通・非導通を繰り返し、コイルバネ７ｃはパターン導体８の回転に関わりなく常にパターン導体８と導通している。
【００１８】
図４（ａ）の状態では、コイルバネ７ｂは、非導体部８ｂに接触しているのでコイルバネ７ａ、７ｂとは非導通状態にある。図４（ａ）に示すように、エアコンの制御回路スイッチによって、接地端子ＧＮＤとコイルバネ７ｂの電気端子ＰＯＳ２が接続されており、またコイルバネ７ｂ、７ｃが非導通なので、モータ６に通電されず、モータ６（及び関連する回転体）は停止状態となっている。ここでエアコンの制御回路スイッチが切り替えられ、接地端子ＧＮＤへの接続が電気端子ＰＯＳ２から電位端子ＰＯＳ１に切り替えられると、コイルバネ７ａ、７ｃが導通状態にあるので、モータ６に通電され、モータ６が回転する。モータ６の回転は、上述のようにギヤ群によって減速され、回転力が出力歯車５に伝達され、出力歯車５と共にパターン導体８が一体となって回転する。
【００１９】
続いて、パターン導体８が、図４（ｂ）に示す状態まで回転すると、コイルバネ７ａ、７ｃが非導通状態になり、モータ６に通電が停止して回転が停止する。図４（ｂ）の状態でエアコンの制御回路スイッチによって、接地端子ＧＮＤへの接続が、電気端子ＰＯＳ１から電気端子ＰＯＳ２に切り替えられると、上記と同様の動作によって、パターン導体８（及びモータ６、出力軸１０）が図４（ａ）に示す状態まで回転し、再び出力歯車５が停止される。ここで車両用エアコンスイッチにおいて、例えば電気端子ＰＯＳ１は内気循環、電気端子ＰＯＳ２は外気取り入れのスイッチであり、このような車両内のスイッチ切り替えによって、モータアクチュエータ装置を操作し、内気循環と外気取り入れの切り替えを行うことができる。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るモータアクチュエータ装置の平面断面図、（ｂ）は同装置の側面断面図、（ｃ）同装置の他の側面断面図。
【図２】（ａ）は同上装置に用いられるブラシ部のコイルバネ平面図、（ｂ）は同バネの側面図。
【図３】（ａ）は同上装置に用いられるブラシ部の他の例を示すコイルバネ平面図、（ｂ）は同バネの側面図。
【図４】（ａ）（ｂ）は本発明の一実施形態に係るモータアクチュエータ装置の制御動作を説明する概念図。
【符号の説明】
１モータアクチュエータ装置
２ハウジング
６モータ
７コイルバネ
８パターン導体
１０出力軸

Claims

ハウジング内に配置されたモータと、このモータの駆動力を受けて回転する出力軸と、この出力軸の回転に伴って回転するパターン導体と、このパターン導体に対し所定の接点圧で接触すると共に当該パターン導体上を相対的に摺動して当パターン導体との導通・非導通の状態変化によって出力軸の回転位置を検出するブラシ部と、を備えたモータアクチュエータ装置において、
前記ブラシ部をコイルバネにて構成していることを特徴とするモータアクチュエータ装置。
前記コイルバネが、捻りコイルバネ形状をしている請求項１に記載のモータアクチュエータ装置。
前記ブラシ部の前記パターン導体との接触部分が、捻りコイルバネ形状をしている請求項２に記載のモータアクチュエータ装置。