JP2006115671A - パルス発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電部の表面と樹脂の表面との間の段差を小さくするパルス発生装置を提供する。
【解決手段】プレート部１６ａには、ブラシ摺接面１６ｃに、回転方向に対して、所定間隔をおいて形成された導電部１６ｄが設けられている。また、プレート部１６ａには、隣り合う該導電部１６ｄの間とブラシ摺接面１６ｃの反対側の面（溝部形成面）とには、樹脂材によって一体に形成された絶縁部１６ｆが設けられている。そして、溝部形成面には、複数の略楕円形状の溝部１６ｇが設けられている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、パルス発生装置に関するものである。

従来、車載用エアコンディショナの内外気切換ドア、吹出し口切換ドア、温度調節用のエアミックスドアなどを駆動するアクチュエータには例えば直流モータが用いられている。このアクチュエータには、直流モータの回転を検出するセンサ部に、略円板形状のパルス発生装置が備えられている。

このパルス発生装置には、導電性ブラシが摺接しており、該導電性ブラシが摺接するパルス発生装置の円板上部には、パルス発生装置の回転方向に対して、所定間隔をおいて複数の導電部が形成されており、この導電部と導電部との間には、複数の絶縁部が設けられている。パルス発生装置は、該パルス発生装置の回転に伴い導電性ブラシが導電部と絶縁部とに交互に摺接することで回転に応じたパルス信号を発生する。

このような、パルス発生装置を備えたアクチュエータとしては、例えば特許文献１に記載のものがある。このパルス発生装置を備えたアクチュエータは、組み付け性や小型高性能化を向上させるために、コネクタ端子が延出されるコネクタ部と、モータに駆動電流を供給する給電端子が延出される給電部とを一体に形成したものである。
特開２００４−１６６３２０号公報

ところで、上記特許文献１に記載のようなパルス発生装置は、図９（ａ）に示すように、例えば金属板を打ち抜いて形成した導電部１１６ｄをセットした金型Ｄに高温の樹脂を流し込むいわゆる射出成形法によって形成される。パルス発生装置は、樹脂ｒが冷却されて硬化した後、金型Ｄから取り出される。

しかし、樹脂ｒが肉厚であったり、樹脂ｒの厚さが不均一であったりすると、樹脂ｒの厚さが厚い場所に大きな樹脂収縮（ひけ）が発生したり、樹脂収縮にばらつきが生じ、図９（ｂ）に示すように、樹脂の突起部Ｐができる。このような突起部Ｐができると、樹脂ｒとブラシ１１７ａとの接触が不安定となり、センサの検出精度にばらつきが生じる。また、図１０に示すように、樹脂収縮が大きくなると、導電部１１６ｄの表面と樹脂ｒの表面との間の段差が大きくなり、摺接するブラシ１１７ａがより深く樹脂側に入り込むこととなるため、ブラシ１１７ａが磨耗し易くなる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、導電部の表面と樹脂の表面との間の段差を小さくするパルス発生装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、導電性ブラシが摺接される面に回転方向に対して所定間隔をおいて形成された複数の導電部と、隣り合う該導電部の間には射出成形された樹脂材によって形成された絶縁部と、を有するプレート部を備え、該プレート部の回転に伴い導電性ブラシが前記導電部と前記絶縁部とを交互に摺接されることで回転に応じたパルス信号を発生するためのパルス発生装置において、前記プレート部には、前記導電性ブラシが摺接する面と反対側の面であって前記絶縁部と対応する位置に溝部を設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、前記導電部と前記絶縁部と前記溝部は、回転中心に対して放射状に形成されたことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、前記プレート部には、前記導電部の間に前記ブラシが摺接される摺接面側に回転方向の原点位置を検出するための非絶縁部が設けられ、前記ブラシが摺接される摺接面と反対側の面が射出成形された樹脂によって被覆され、前記溝部は前記非絶縁部の裏側に設けられたことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、前記溝部は、略楕円形状であることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、前記溝部は、略三角形状であることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、前記溝部は、その端部に所定の曲率をもつことを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、前記プレート部は、回転軸が同軸状に連結される連結部を備え、該連結部は、前記絶縁部と一体に形成されたことを要旨とする。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、導電性ブラシが摺接する面の反対側の面に、溝部を設けたことで、プレート部の樹脂の肉厚を薄くすることができる。そして、樹脂を薄くすることで樹脂成形時の樹脂収縮（絶縁部のひけ）を小さくすることができる。樹脂収縮を小さくすることで、樹脂収縮による導電部の表面と樹脂表面との間の段差を小さくすることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、溝部が回転中心に対して放射状に形成されたことで、導電部や絶縁部の形状に合わせて、好適に樹脂の肉厚を薄くすることができるようになる。

また、請求項３に記載の発明によれば、溝部が非絶縁部の裏側の位置に設けられたことで、非絶縁部の裏側の樹脂の肉厚を薄くすることができる。このように、非絶縁部の裏側を薄くすることでも、樹脂収縮が小さくすることができるようになる。

また、請求項４に記載の発明によれば、溝部が略楕円形状であることで樹脂の肉厚を薄くすることができ、樹脂は好適に樹脂収縮される。
また、請求項５に記載の発明によれば、溝部が略三角形状であることでも樹脂の肉厚を薄くすることができ、樹脂は好適に樹脂収縮される。

また、請求項６に記載の発明によれば、例えば樹脂注入時には、隣り合う導電部と導電部との間を隙間なく樹脂注入することは困難であり、隙間ができることもある。ところが、この樹脂の形状に合わせて予め端部に所定の曲率を持たせておくことで、この端部においても樹脂の肉厚を薄くすることができ、樹脂成形後の樹脂の肉厚を他の部分と同程度の厚さ（均一）にすることができる。

また、請求項７に記載の発明によれば、連結部がプレート部の絶縁部と一体に形成されていることで、例えば射出成形法等の樹脂形成法によって、製造されることで生産性の高いパルス発生装置を提供することができるようになる。すなわち、量産に向き、コストを削減することも可能となる。

導電部の表面と樹脂の表面との間の段差を小さくするパルス発生装置を提供することができる。

以下、この発明にかかるパルス発生装置の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
この実施の形態にかかるパルス発生装置は、車載用エアコンディショナの内外気切換ドア、吹出し口切換ドア、温度調節用のエアミックスドア等のドアを開閉させるモータアクチュエータの位置センサにこの発明を適用したものである。

図１は、本発明にかかるパルス発生装置をモータアクチュエータの位置センサに適用した一例を示す正面図である。
図１に示すように、モータアクチュエータ１は、ケースとしてのハウジング２と、モータ３と、該モータ３の回転を減速して出力する減速機構４を構成する第１減速歯車５と、第２減速歯車６と、第３減速歯車７とを備えている。また、モータアクチュエータ１は、コネクタアセンブリ１０として、第３減速歯車７の回転位置を検出するセンサ部１１と、前記モータアクチュエータ１の動作を制御する導電ユニット１２とを備えている。

ハウジング２は、例えば樹脂で形成されており、互いに組付けられるケース部２ａと図示しないカバー部とから構成されている。ケース部２ａは、上記各部品を収容可能に形成され、カバー部は、ケース部２ａを被うようにケース部２ａに対して嵌め込まれる。このケース部２ａの底部には、モータ３を収容するための収容部が形成され、前記モータ３が収容されている。

そして、モータ３の回転軸と一体で且つ回転可能に取着されたウォーム３ａには、第１減速歯車５が噛合わされており、該第１減速歯車５には第２減速歯車６が噛合わされ、さらに該第２減速歯車６には第３減速歯車７が噛合わされている。詳しくは、大径歯車５ａと小径歯車５ｂと支持軸５ｃとが一体に形成された第１減速歯車５が、軸受によって回転可能に支持されている。同様に、大径歯車６ａと小径歯車６ｂと支持軸６ｃとが一体に形成された第２減速歯車６が、軸受によって回転可能に支持されている。そして、第３減速歯車７には、回転軸７ａが一体に形成されており、第３減速歯車７は、該回転軸７ａの一端を上記カバー部側の軸受に支持させ、他端をセンサ部１１の軸受孔１１ａに挿通させることによって回転可能に支持されている。尚、センサ部１１は、第３減速歯車７の回転軸７ａ方向奥側に配設されている。また、軸受孔１１ａから突出した回転軸７ａの先端部には、該回転軸７ａの空転を防ぐために、軸方向に沿って平らな面を持ち、軸線方向から見て略Ｄ字形状の出力部７ｂが形成されている。

従って、モータ３によるウォーム３ａの回転は、第１減速歯車５の大径歯車５ａに伝達され、小径歯車５ｂから第２減速歯車６の大径歯車６ａに伝達され、小径歯車６ｂから第３減速歯車７に伝達され、回転軸７ａの出力部７ｂから出力されるようになっている。

ケース部２ａに収容される導電ユニット１２は、モータアクチュエータ１の動作を制御するものである。この導電ユニット１２はコネクタ部１３と給電部１４とを備えており、コネクタ部１３と給電部１４とが電気的に接続されている。コネクタ部１３には、外部から例えば給電用のコネクタが接続され、外部からの給電が行われると、モータ３側の端子に当接する給電部１４の２つの給電端子１５を介してモータ３への給電が行われる。

第３減速歯車７は、軸受孔１１ａに面した側の回転軸７ａが上記コネクタアセンブリ１０に組付けられる。そして、第３減速歯車７の回転出力は、回転軸７ａを介してコネクタアセンブリ１０に配設されたセンサ部１１に伝達される。

次に、図２〜図４を併せ参照してコネクタアセンブリ１０の構造を説明する。
図２は、図１のコネクタアセンブリ１０の裏側を示す概略斜視図である。また、図３は、図２のＬ１−Ｌ１線に沿った分解断面図である。図４は、パルス発生装置１６のブラシ摺接面１６ｃを示す正面図である。

図２に示すように、コネクタアセンブリ１０は、モータ３の回転を検出するセンサ部１１と、前記モータアクチュエータ１の動作を制御する導電ユニット１２とを備えている。センサ部１１は、略有底筒形状に形成されており、その中心部に前記回転軸７ａを挿通させる軸受孔１１ａが形成されている。導電ユニット１２は、コネクタ部１３と給電部１４とを備えている。

また、前記センサ部１１と、コネクタ部１３と、給電部１４とは電気的に接続されており、コネクタ部１３は、前記給電端子１５を介してモータ３に給電を行うとともに、センサ部１１の出力信号を外部に出力する機能を有している。

図３に示すように、センサ部１１の内部には、パルス発生装置１６が回転可能に収容されており、このパルス発生装置１６の同図中上側には、位置検出用のブラシ（導電性ブラシ）１７ａが配設されるブラシ収容部１７を備え、このブラシ収容部１７の同図中上側には、蓋部１８を備えている。

このように構成されることで、ブラシ１７ａが上記パルス発生装置１６のブラシ摺接面１６ｃに摺接することとなる。パルス発生装置１６は、上記回転軸７ａを介して上記第３減速歯車７と接続されており、第３減速歯車７の回転出力は、回転軸７ａを介してパルス発生装置１６に伝達される。そして、第３減速歯車７の回転に伴いパルス発生装置１６が回転することで、ブラシ１７ａを介してパルス発生装置１６からパルス信号が検出されることとなる。このパルス信号は、ブラシ１７ａを介してコネクタ部１３の例えばパルス出力端子１３ａからモータアクチュエータ１の外部に出力されることとなる。

パルス発生装置１６は、略円板形状のプレート部１６ａを備えている。また、プレート部１６ａは、回転軸７ａが連結される連結部１６ｂを備え、該連結部１６ｂは、絶縁部１６ｆと一体に形成されている。連結部１６ｂは、回転軸７ａの空転を防ぐために、軸方向に沿って平らな面を持ち、軸線方向から見てその中心部には略Ｄ字形状の孔が貫通する筒型形状を成している。

また、図４に示すように、プレート部１６ａには、上記ブラシ１７ａが摺接する位置（ブラシ摺接面１６ｃ）に、パルス発生装置１６の回転方向に対して、所定間隔をおいて形成された導電部１６ｄが設けられている。本実施の形態の導電部１６ｄは、プレート部１６ａの軸中心方向に向かって延設されている。

また、プレート部１６ａには、隣り合う該導電部１６ｄの間とブラシ摺接面１６ｃの反対側の面（以下、溝部形成面）１６ｅとには、樹脂材によって一体に形成された絶縁部１６ｆが設けられている。そして、溝部形成面１６ｅには、複数の略楕円形状の溝部１６ｇが設けられている。この溝部１６ｇは、溝部形成面１６ｅに設けられ、絶縁部１６ｆの裏側の位置に設けられている。

尚、プレート部１６ａのブラシ摺接面１６ｃには、回転方向の原点位置を検出するための基準点１６ｈとなる絶縁部１６ｆが設けられており、センサ部１１は、この基準点１６ｈを位置検出の基準として上記第３減速歯車７の回転位置を検出する。また、回転方向に対して、基準点１６ｈの略１８０度反対側の位置には、導電部１６ｄが形成され、この導電部１６ｄの溝部形成面１６ｅ側には、略扇形状の溝部１６ｉが形成されている。この溝部１６ｉは、溝部形成面１６ｅに設けられ、導電部１６ｄの裏側の位置に設けられている。

導電部１６ｄと、絶縁部１６ｆとは、回転中心に対していわゆる放射状に形成されるものであって、溝部１６ｇ、１６ｉも回転中心に対していわゆる放射状に形成されたものである。

次に、図５を参照して溝部１６ｇについて更に詳述する。
図５（ａ）は、溝部形成面１６ｅの溝部１６ｇを拡大して示す正面図、図５（ｂ）は、（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図、（ｃ）は、（ａ）のＬ３−Ｌ３線に沿った断面図である。

図５（ａ）に示すように、溝部形成面１６ｅには、略楕円形状の溝部１６ｇが設けられている。また、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、溝部１６ｇは、その端部１６ｋに所定の曲率をもち、底部１６ｊには、略楕円形状の平面が設けられている。

ブラシ摺接面１６ｃには、例えば金属板で形成される導電部１６ｄと、樹脂Ｒで形成される絶縁部１６ｆが形成されている。
次に、図６を参照して本実施の形態のパルス発生装置１６の作用について説明する。

図６は、パルス発生装置１６とブラシ１７ａの摺接態様を示す概略断面図である。
図６に示すように、溝部１６ｇを形成することで、絶縁部１６ｆの樹脂Ｒの肉厚を薄くすることができる。そして、樹脂Ｒを薄くすることで樹脂成形時の樹脂収縮（絶縁部１６ｆのひけ）を小さくすることができる。樹脂収縮を小さくすることで、樹脂収縮による段差が小さくなる。尚、ここで、樹脂収縮による段差とは、樹脂収縮によって生じる絶縁部１６ｆのひけ幅のことである。

また、樹脂Ｒの肉厚を薄くして樹脂収縮を小さくすることで樹脂成形時、樹脂の冷却工程において、樹脂が均一に冷えて樹脂収縮にばらつき（むら）が発生することも少ないものとなる。これによって、樹脂成形後の樹脂Ｒの厚さを均一にすることができる。

このように、樹脂収縮にばらつきが発生しなくなることで、パルス発生装置１６とブラシ１７ａとの接触点が安定し、ブラシ１７ａが常にブラシ摺接面１６ｃに摺接することとなる。このことで、センサの検出精度も安定することとなる。

また、樹脂収縮による段差が小さくなることで、ブラシ１７ａは、ブラシ摺接面１６ｃ側に深く入り込むことなく摺接するため、ブラシ１７ａの摩擦を低減でき、ブラシ１７ａの耐久性も好適に確保することができる。

上述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）溝部形成面１６ｅに、溝部１６ｇ、１６ｉを設けたことで、プレート部１６ａの樹脂Ｒの肉厚を薄くすることができる。そして、樹脂Ｒを薄くすることで樹脂成形時の樹脂収縮（絶縁部１６ｆのひけ）を小さくすることができる。樹脂収縮を小さくすることで、樹脂収縮による導電部１６ｄの表面と樹脂Ｒ表面との間の段差を小さくすることができる。また、樹脂Ｒの厚さを薄くして樹脂収縮を小さくすることで樹脂成形時、樹脂の冷却工程において、樹脂が均一に冷えて樹脂収縮にばらつき（むら）が発生することも少ないものとなる。これによって、樹脂成形後の樹脂Ｒの厚さを均一にすることができる。

（２）溝部１６ｇ、１６ｉが回転中心に対して放射状に形成されたことで、導電部１６ｄや絶縁部１６ｆの形状に合わせて、好適に樹脂Ｒの肉厚を薄くすることができるようになる。

（３）溝部１６ｇが絶縁部１６ｆの裏側の位置に設けられたことで、絶縁部１６ｆの裏側の樹脂Ｒの肉厚を薄くすることができる。このように、絶縁部１６ｆの裏側を薄くすることで、樹脂収縮が小さくすることができるようになる。

（４）溝部１６ｉが導電部１６ｄの裏側の位置に設けられたことで、導電部１６ｄの裏側の樹脂Ｒの肉厚を薄くすることができる。このように、導電部１６ｄの裏側を薄くすることで、樹脂収縮が小さくすることができるようになる。

（５）溝部１６ｇが略楕円形状であることで樹脂Ｒの肉厚を薄くすることができ、樹脂Ｒは好適に樹脂収縮される。
（６）樹脂Ｒの形状に合わせて予め端部１６ｋに所定の曲率を持たせておくことで、この端部１６ｋにおいても樹脂Ｒの肉厚を薄くすることができ、樹脂成形後の樹脂Ｒの肉厚を他の部分と同程度の厚さ（均一）にすることができる。

（７）連結部１６ｂがプレート部１６ａの絶縁部１６ｆと一体に形成されていることで、例えば射出成形法等の樹脂形成法によって、製造されることで生産性の高いパルス発生装置１６を提供することができるようになる。すなわち、量産に向き、コストを削減することも可能である。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、溝部１６ｇの形状は、略楕円形状であるとしたが、溝部１６ｇの形状は、略楕円形状に限定されるものではない。例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、略三角形状であってもよい。また、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部１６ｇの外周方向にやや膨らみをもった略三角形状であってもよい。

・上記実施の形態では、プレート部１６ａのブラシ摺接面１６ｃには、回転方向の原点位置を検出するための基準点１６ｈとなる絶縁部１６ｆが設けられるとしたが、この原点位置を検出するための基準点１６ｈは、非絶縁部としての導電部１６ｄであってもよい。そして、ブラシ摺接面１６ｃと溝部形成面１６ｅとが、射出成形された樹脂Ｒによって被覆され、溝部が非絶縁部の裏側に設けられたものであってもよい。

本実施の形態にかかるパルス発生装置をモータアクチュエータの位置センサに適用した一例を示す正面図。 図１のコネクタアセンブリの裏側を示す概略斜視図。 図２のＬ１−Ｌ１線に沿った分解断面図。 パルス発生装置のブラシ摺接面を示す正面図。 （ａ）は、溝部形成面の溝部を拡大して示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＬ２−Ｌ２線に沿った断面図、（ｃ）は、（ａ）のＬ３−Ｌ３線に沿った断面図。 パルス発生装置とブラシとの摺接態様を示す概略断面図。 本実施の形態のパルス発生装置の変形例を示す（ａ）は、溝部形成面の溝部を示す正面図、（ｂ）はブラシ摺接面から溝部を透視して示す透視図。 本実施の形態のパルス発生装置の他の変形例を示す（ａ）は、溝部形成面の溝部を示す正面図、（ｂ）はブラシ摺接面から溝部を透視して示す透視図。 （ａ）、（ｂ）は、従来の樹脂収縮を示す概略断面図。 従来のパルス発生装置とブラシとの摺接態様を示す概略断面図。

符号の説明

１…モータアクチュエータ、２…ハウジング、３…モータ、４…減速機構、５…第１減速歯車、６…第２減速歯車、７…第３減速歯車、７ａ…回転軸、１０…コネクタアセンブリ、１１…センサ部、１２…導電ユニット、１３…コネクタ部、１４…給電部、１６…パルス発生装置、１６ａ…プレート部、１６ｂ…連結部、１６ｃ…ブラシ摺接面、１６ｄ…導電部、１６ｅ…溝部形成面、１６ｆ…絶縁部、１６ｇ、１６ｉ…溝部、１６ｈ…基準点、１６ｊ…底部、１６ｋ…端部、１７ａ…ブラシ、Ｒ…樹脂。

Claims (7)

1. 導電性ブラシが摺接される面に回転方向に対して所定間隔をおいて形成された複数の導電部と、隣り合う該導電部の間には射出成形された樹脂材によって形成された絶縁部と、を有するプレート部を備え、該プレート部の回転に伴い導電性ブラシが前記導電部と前記絶縁部とを交互に摺接されることで回転に応じたパルス信号を発生するためのパルス発生装置において、
   前記プレート部には、前記導電性ブラシが摺接する面と反対側の面であって前記絶縁部と対応する位置に溝部を設けたことを特徴とするパルス発生装置。
2. 前記導電部と前記絶縁部と前記溝部は、回転中心に対して放射状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパルス発生装置。
3. 前記プレート部には、前記導電部の間に前記ブラシが摺接される摺接面側に回転方向の原点位置を検出するための非絶縁部が設けられ、前記ブラシが摺接される摺接面と反対側の面が射出成形された樹脂によって被覆され、前記溝部は前記非絶縁部の裏側に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のパルス発生装置。
4. 前記溝部は、略楕円形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパルス発生装置。
5. 前記溝部は、略三角形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパルス発生装置。
6. 前記溝部は、その端部に所定の曲率をもつことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のパルス発生装置。
7. 前記プレート部は、回転軸が同軸状に連結される連結部を備え、該連結部は、前記絶縁部と一体に形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のパルス発生装置。

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