JP2007168568A

JP2007168568A - 被駆動部材駆動方法

Info

Publication number: JP2007168568A
Application number: JP2005368016A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okumura; 博史奥村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】直流モータにより駆動される被駆動部材を他の物体に突き当てて停止させる時に高トルクがかからないように、ダンパ突き当てに至る少し前から、直流モータの駆動をパルス駆動することによりトルクを下げ、ギヤのクリープ破壊等の不具合を発生することなく、且つギヤ強度を上げる必要を無くして、直流モータの小型化、低コストを実現する被駆動部材駆動方法を提供する。
【解決手段】モータ（１１１）により駆動される被駆動部材（１２）が、モータ（１１１）により駆動されて物体（１３）に突き当たる直前の位置（A）までは前記モータ（１１１）に連続通電することにより被駆動部材（１２）を駆動し、モータ（１１１）の駆動により物体（１３）に突き当たる直前の位置（A）を過ぎると前記モータ（１１１）にパルス信号を供給することにより被駆動部材（１２）を駆動する。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータにより制御される被駆動部材の駆動方法に関し、特に車両空調装置におけるエアミックス、換気等のためのダンパを制御する直流モータの停止方法に関する。

従来の車両の空調装置においては、内外気換気用ダンパ等（以下、ダンパと称する）が空調機のケースに突き当たって閉じる位置では、ダンパを確実に閉じさせるためにダンパをケースに突き当ててダンパを停止させている。また、従来の他のモータにより制御される被駆動部材でも、その被駆動部材を物体に突き当てて被駆動部材を停止する場合がある。
特開２００２−２５６９０６

しかし、ダンパを駆動する直流モータを連続駆動した状態のままダンパを空調機のケースに突き当てたり、他のモータにより制御される被駆動部材を物体に突き当ててその被駆動部材を停止させると、直流モータのロックトルク相当の力が直流モータにかかり、そのままダンパや被駆動部材が停止していると直流モータの大きなトルクにより直流モータのギヤ強度が低い場合にギヤのクリープ破壊等が発生する。このため、直流モータのギヤ強度をアップするなどの対策をしていたので、直流モータの体格が大きくなり且つコストアップするという課題があった。

本発明が解決しようとする課題は、モータにより駆動される被駆動部材を他の物体に突き当てて停止させる時に高トルクがかからないように、マイコンのソフトによりダンパ突き当てに至る少し前から、直流モータの駆動をパルス駆動することによりトルクを下げ、この状態で突き当てて停止してもトルクが低いため、ギヤのクリープ破壊等の不具合を発生することなく、且つギヤ強度を上げる必要を無くして、直流モータの小型化、低コストを実現する被駆動部材駆動方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために請求項１記載の方法を採用することができる。この方法によれば、被駆動部材（１２）がモータ（１１１）により駆動されて物体（１３）に突き当たる直前の位置Aまではモータ（１１１）に連続通電することにより駆動し、物体（１３）に突き当たる直前の位置（A）を過ぎるとモータ（１１１）にパルス信号を供給することにより被駆動部材（１２）を駆動する。

この方法によると、被駆動部材（１２）が物体（１３）に突き当たった後はパルス駆動により駆動されるので、モータ（１１１）の内部ギヤにかかるトルクを抑えることができ、その結果、モータ（１１１）の小型化、低コスト化を実現できる。

なお、請求項２の方法を採用することで、モータ（１１１）にパルス信号を供給する時間は、被駆動部材（１２）が物体（１３）に突き当たると想定される時刻から所定時間であるようにし、それによりモータ（１１１）の内部ギヤにかかるトルクを更に確実に且つ短時間に抑えることができる。

また、請求項３の方法を採用することによっても、モータ（１１１）に供給するパルス信号は、被駆動部材（１２）の位置の変化がなくなるまで供給し続けることにより、モータ（１１１）の内部ギヤにかかるトルクを更に確実に且つ短時間に抑えることができる。

また、請求項４の方法を採用することによって、被駆動部材（１２）は車両の空調装置内のダンパであり、モータ（１１１）はダンパを駆動する直流モータであり、物体（１３）は空調装置内のケースであるようにし、それにより、車両の空調装置内のモータ（１１１）の内部ギヤにかかるトルクを抑えることができ、その結果、モータ（１１１）の小型化、低コスト化を実現できる。

また、請求項５の方法を採用することによって、突き当たる直前の位置（A）は、ダンパ（１２）の位置を検出するポテンシオメータ（１１２）の出力に基づいて算出するようにし、それにより、車両の空調装置内のモータ（１１１）の内部ギヤにかかるトルクを一層確実に抑えることができる。

また、請求項６の方法を採用することによって、突き当たる直前の位置（A）は、ダンパ（１２）の閉め代の公差、ダンパのリンクの長さの公差、モータ（１１１）の回転数公差、ポテンシオメータ（１１２）の抵抗公差を考慮して決定される、ダンパ（１２）が物体（１３）に必ず突き当たらない位置であるようにし、それにより車両の空調装置内のモータ（１１１）の内部ギヤにかかるトルクを一層確実に抑えることができる。

なお、上記各種に付した括弧内の符号は、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。

以下に本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
図１の(a)は車両の空調装置のダンパが閉状態にあるときを示す断面図であり、(b)はダンパが開状態にあるときを示す断面図である。同図において、１１はサーボモータ、１２は内外気の換気用ダンパ、１３はサーボモータ１１により駆動されてダンパ１２が閉じる際に突き当たる空調装置のケース、１４はサーボモータ１１の回転軸１５に一端が結合されておりダンパを開閉させるレバー、１６はダンパ１２に固定されておりレバー１４の他端に設けられている突起部材、１７はダンパ１２上に固定されている案内部材、１８は案内部材１７内に設けられておりサーボモータ１１の回転に応じて突起部材１６を移動させる案内溝である。

図１の（ａ)に示すようにダンパ１２が閉じた状態では、ダンパ１２がケース１３に突き当たっている。
図１の（ｂ）に示すように、ダンパ１２が開状態では、サーボモータ１１の回転軸１５の回転により突起部材１６が案内溝１８内を移動することにより、ダンパ１２がケース１１３から離れた状態になる。

図２はダンパ１２を駆動するサーボモータ１１を制御する制御回路の回路図である。同図において、エレクトロニック・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）２０はその出力端子２０１〜２０５を介してサーボモータ１１に接続されている。ＥＣＵ２０は、マイコン２１と、その出力端子２１１とＥＣＵ２０の出力端子２０２の間に接続された抵抗２２と、マイコン２１の出力端子２１２に接続されたインバータ２３と、その出力に接続されたトランジスタ回路２４と、マイコン２１の出力端子２１３に接続されたに接続されたインバータ２５と、その出力に接続されたトランジスタ回路２６とを備えている。

トランジスタ回路２４はＰＮＰトランジスタ２４１と、ダイオード２４２と、ＮＰＮトランジスタ２４３と、ダイオード２４４とを備えている。ＰＮＰトランジスタ２４１のベースとＮＰＮトランジスタ２４３のベースとはインバータ２３の出力に接続されている。ＰＮＰトランジスタ２４１のコレクタにはダイオード２４２のカソード及びダイオード２４４のアノードが接続されており、ＰＮＰトランジスタ２４１のエミッタにはダイオード２４２のアノードが接続されており、ＮＰＮトランジスタ２４３のエミッタはダイオード２４４のカソードと共に接地されており、ＰＮＰトランジスタ２４１のエミッタはダイオード２４１のアノードと共に電源＋Ｂに接続されている。

トランジスタ回路２６はＰＮＰトランジスタ２６１と、ダイオード２６２と、ＮＰＮトランジスタ２６３と、ダイオード２６４とを備えている。ＰＮＰトランジスタ２６１のベースとＮＰＮトランジスタ２６３のベースとはインバータ２５の出力に接続されている。ＰＮＰトランジスタ２６１のコレクタにはダイオード２６２のカソード及びダイオード２６４のアノードが接続されており、ＰＮＰトランジスタ２６１のエミッタにはダイオード２６２のアノードが接続されており、ＮＰＮトランジスタ２６３のコミッタはダイオード２６４のカソードと共に接地されており、ＰＮＰトランジスタ２６１のエミッタはダイオード２６２のアノードと共に電源＋Ｂに接続されている。

サーボモータ１１は直流モータ１１１とポテンシオメータ１１２とを備えている。
直流モータ１１１はＥＣＵ２０の出力端子２０４と２０５の間に接続されている。
ポテンシオメータ１１２の一端はＥＣＵ２０の出力端子２０１に接続されており、他端はＥＣＵ２０の出力子２０３に接続されており、ダンパの位置に対応して移動する接点１１３はＥＣＵ２０の出力端子２０２に接続されている。

図３はポテンシオメータ１１２の接点１１３の位置をマイコン２１の入力端子２１１へ入力して得られる、ダンパのポジションを判定する電圧レベルを示すグラフ図である。図示のように、ダンパ１２のケース１３への突き当て面からの角度は電圧に比例している。したがってポテンシオメータ１１２が示す電圧を測定することにより、上記角度が判る。

図４の（ａ）はポテンシオメータ１１２の接点１１３の位置に応じて突き当たる少し手前以前の出力端子２１２及び２１３から出力される電圧の波形図である。図示のように、この時は、ハイレベルが出力端子２１２から出力され、ローレベルが出力端子２１３から出力される。図４の（ｂ）は突き当たる少し手前になりパルス駆動した時の出力端子２１２から出力されるパルス電圧の波形を示し、この時出力端子２１３は、ローレベルを出力する。モータを逆転する場合は、出力を逆にする。たとえば、出力端子２１３からハイレベルの直流電圧を出力し、この時出力端子２１２はローレベルを出力する。パルス駆動も同様である。
動作において、概略的には、ダンパ２１が、直流モータ１１３により駆動されて空調装置のケース２２に突き当たる直前の位置Ａまでは直流モータ１１３に図４の（ａ）に示す直流電圧を連続的に印加することによりダンパ２１を駆動する。直流モータ１３の駆動によりダンパ２２がケース２１に突き当たる直前の位置Ａを過ぎると直流モータ１３の両端に図４の（ｂ）に示すパルス電圧を印加する。

マイコン２１からパルス電圧が出力されている間は、図４の（ｂ）のパルス電圧がトランジスタ回路２４に印加されて直流モータ１３は正回転する。逆回転させる場合は、出力端子２１２と２１３から出力される電圧を逆にする。

トランジスタ回路２４では図４の（ａ）に示す出力端子２１２から出力される信号がハイレベルのときはインバータ２３を介してローレベルの電圧がＰＮＰトランジスタ２４１のベースに印加されてオンになり＋Ｂ電圧がＥＣＵ２０の出力端子２０４に印可される。これにより、直流モータ１３は正回転をする。図４の（ａ）に示す出力端子２１２から出力される信号がローレベルのときはインバータ２３を介してハイレベルの電圧がＮＰＮトランジスタ２４３のベースに印加されてオンになりＧＮＤ電圧がＥＣＵ２０の出力端子２０４に印加される。この結果、図４の（ａ）に示す信号がローレベルのときは直流モータ１３には給電されない。

同様の動作がトランジスタ回路２６においても行われ、図４の（ａ）に示す出力端子２１３からの信号がハイレベルのときは直流モータ１３は逆回転をし、ローレベルのときは給電されない。

図５は本発明の一実施の形態による直流モータの停止方法を説明するフローチャートである。この動作はマイコン２１に内蔵されたプログラムにしたがってマイコン２１により行われる。

同図において、ステップＳＴ１にてダンパ１２のポジション変更によりサーボモータ１１が作動状態かどうかを判定する。作動状態であれば、ステップＳＴ２に進みサーボモータ１１を連続駆動する。この連続駆動は図２に示したマイコン２１の出力端子２１１から一定の直流電圧を出力することにより行われる。

次いでステップＳＴ３にてダンパ１２が目標ポジションの突き当て位置、具体的には空調装置のケースに突き当たる位置の近くに来ているかを判定する。この判定で否であればステップＳＴ１からＳＴ３を繰り返す。この判定でイエスであればステップＳＴ４に進み現在のダンパのポジションがＡであるかを判定する。ポジションＡとは、ダンパが空調ケースに突き当たる直前の位置である。この判定は、ダンパの閉め代の公差、リンク長さの公差、直流モータ１１１の回転数公差、ポテンシオメータ１１２の抵抗公差を考慮して決定された、ダンパがケースに必ず突き当たらない位置である。

ステップＳＴ４の判定で否であればステップＳＴ１からＳＴ４を繰り返す。この判定でイエスであればステップＳＴ５に進み、図３の（ｂ）に示したパルス信号をマイコン２１の出力端子２１２から出力して、ダンパポジション変化が無くなるまで、即ち、ダンパ１１がケース１３に突き当たるまで、直流モータ１１１をパルス駆動する。ケース１３の位置によっては直流モータ１１１を逆回転させるために図３の（ｃ）に示したパルス信号をマイコン２１の出力端子２１３から出力する場合もある。ダンパポジション変化が無くなると、ステップＳＴ６に進みサーボモータ１１の駆動をオフにして動作を終了する。

図６は本発明の他の実施の形態による直流モータの停止方法を説明するフローチャートである。同図において、ステップＳＴ１からＳＴ４までは図４と同じなのでここでは説明を省略する。

本実施の形態においては、ステップＳＴ５ａにてタイマをカウントする。タイマの設定時間は、ダンパの閉め代の公差、リンク長さの公差、直流モータ１１１の回転数公差、ポテンシオメータ１１２の抵抗公差を考慮して決定された、ダンパがケースに必ず突き当たらない時間である。タイムアップするとステップＳＴ６にてサーボモータ１１の駆動をオフにして動作を終了する。

図５及び図６の説明ではステップＳＴ３においてダンパが目標ポジション突き当て位置にあるかを判定しているが、このステップを省略してもよい。

以上の実施の形態においては、車両の空調装置の内外気換気用ダンパの駆動について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車両の空調装置における他のダンパ、例えば、デフ−ヒータ切替ダンパ、ヒータ−クーラ切替ダンパ等にも適用可能であり、また、一般にモータにより駆動される被駆動部材が、モータにより駆動されて物体に突き当たる場合のすべてに適用可能である。

以上の説明のように制御することにより、サーボモータのギヤ強度を必要以上に強化する必要がなくなり、サーボモータの小型化，低コストの実現が可能になる。

(a)は車両の空調装置のダンパが閉状態にあるときを示す断面図であり、(b)はダンパが開状態にあるときを示す断面図である。ダンパ１２を駆動するサーボモータ１１を制御する制御回路の回路図である。ポテンシオメータ１１２の接点１１３の位置をマイコン２１の入力端子２１１へ入力して得られる、ダンパのポジションを判定する電圧レベルを示すグラフ図である。（ａ）はポテンシオメータ２１の接点２６１の位置に応じて突き当たる少し手前以前の出力端子２１２及び２１３の電圧波形図であり、（ｂ）は突き当たる少し手前になりパルス駆動した時の出力端子２１２及び２１３の電圧波形図である。本発明の一実施の形態による直流モータの停止方法を説明するフローチャートである。本発明の他の実施の形態による直流モータの停止方法を説明するフローチャートである。

符号の説明

１１サーボモータ
１２ダンパ
１３ケース
２０ＥＣＵ
２１マイコン
１１１直流モータ
１１２ポテンシオメータ

Claims

モータ（１１１）により駆動される被駆動部材（１２）が、前記モータ（１１１）により駆動されて物体（１３）に突き当たる直前の位置（A）までは前記モータ（１１１）に連続通電することにより前記被駆動部材（１２）を駆動し、前記モータ（１１１）の駆動により前記物体（１３）に突き当たる直前の位置（A）を過ぎると前記モータ（１１１）にパルス信号を供給することにより前記被駆動部材（１２）を駆動することを特徴とする被駆動部材駆動方法。
前記モータ（１１１）にパルス信号を供給する時間は、前記被駆動部材（１２）が前記物体（１３）に突き当たると想定される時刻から所定時間であることを特徴とする請求項１に記載の被駆動部材駆動方法。
前記モータ（１１１）に供給するパルス信号は、前記被駆動部材（１２）の位置の変化がなくなるまで供給し続けることを特徴とする請求項１に記載の被駆動部材駆動方法。
前記被駆動部材（１２）は車両の空調装置内のダンパであり、前記モータ（１１１）は前記ダンパを駆動する直流モータであり、前記物体（１３）は前記空調装置内のケースであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の被駆動部材駆動方法。
前記突き当たる直前の位置（A）は、前記ダンパ（１２）の位置を検出するポテンシオメータ（１１２）の出力に基づいて算出することを特徴とする請求項４に記載の被駆動部材駆動方法。
前記突き当たる直前の位置（A）は、前記ダンパ（１２）の閉め代の公差、前記ダンパのリンクの長さの公差、前記モータ（１１１）の回転数公差、前記ポテンシオメータ（１１２）の抵抗公差を考慮して決定される、前記ダンパ（１２）が前記物体（１３）に必ず突き当たらない位置であることを特徴とする請求項５に記載の被駆動部材駆動方法。