JP2013005512A

JP2013005512A - モータアクチュエータ

Info

Publication number: JP2013005512A
Application number: JP2011132025A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sannomiya; 崇三宮
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】モータアクチュエータにおいて、出力軸の回転方向が異なる場合でも検出誤差の発生傾向を同じにする。
【解決手段】ロータリセンサ３は、そのセンサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄの厚さ中心を中心にしてセンサ部３ａの保持部３ｅ，３ｆを対称の形状に形成し、制御開始時における出力軸の回転方向に応じて反転設置できるようにする。出力軸の回転方向が逆になる箇所に設置される２つのモータアクチュエータは、ロータリセンサ３を互いに反転設置することで、ロータリセンサ３を同じ条件に統一して使用でき、２つのモータアクチュエータが同期制御するときの同期誤差を抑制できる。
【選択図】図２

Description

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における空気流路の開閉または切り替えを行うドアを駆動するためのモータアクチュエータに関する。

自動車用空調装置では、空気流路を開閉するドアがいくつか設けられている。たとえば車室内に外気を導入したり車室内の空気を循環したりするための内外気切換え用のドア、エバポレータによって冷やされた空気とヒータコアによって加熱された空気とを混合して車室内の空気を所定の温度にするための混合用のドアがある。また、吹き出し口における配風モードを設定するためのモード選択用のドアがある。これらのドアには、それぞれモータアクチュエータが設けられており、それらドアの開度を制御することにより、車室内への吹き出し温度や吹き出し風量が調整され、吹き出し口が選択される。

このような用途に用いられるモータアクチュエータは、一般に、モータ、減速ギヤ群を備え、上下のケースによって収容されている。モータアクチュエータは、さらに、必要に応じて、減速ギヤ群の最終段に設けられた出力ギヤの回転位置を検出して制御装置にフィードバックするようにしたロータリセンサを備えているものがある。

このロータリセンサは、基板上に円弧状の抵抗回路パターンを印刷により形成し、その表面を円周方向に可動電極が摺動するロータリポテンショメータの構成を有している。可動電極がモータアクチュエータの出力軸の回転軸に連動して移動するようにリンクさせることで、出力軸の回転位置が検出される。すなわち、ロータリセンサは、抵抗回路パターンの両端に設けた２つの固定電極に基準電圧を印加すると、可動電極に出力軸の回転位置に対応した電圧が出力されるので、その電圧を出力軸の回転位置信号として制御装置にフィードバックする。制御装置は、そのロータリセンサからフィードバックされた回転位置信号に基づいてモータアクチュエータの回転を制御し、ドアの開度を制御する。

モータアクチュエータは、出力ギヤの回転軸の一方が出力軸として使用され、ケースを貫通して外部に突出されている。出力ギヤの他方の回転軸側には、ロータリセンサが配置されていて、出力軸の回転位置を検出している。モータアクチュエータの出力軸には、ドアを開閉駆動するためのリンクに係合されるアームが設けられる。

モータアクチュエータは、これが適用される自動車用空調装置の取り付け部位によって、回転開始の基準位置が逆になることがある。たとえば、モータアクチュエータがドアの回動軸をその一端側から時計回り方向に回転駆動するとドアが開放方向に駆動される構成において、回動軸の他端側からの駆動にする場合には、回動軸を反時計回り方向に回転駆動する必要がある。このように、モータアクチュエータをドアの回動軸のどちら側に配置するかは、自動車用空調装置のレイアウトによって決められる。

また、運転席と助手席とで独立して温度調整が可能な自動車用空調装置では、温度調整用のドアが隣接して２つ設けられている。それらのドアは、回動軸が同軸上に配置されていて、それらの外側にモータアクチュエータが設置されている。この場合、当然ながら、一方のモータアクチュエータと他方のモータアクチュエータとは、互いに逆方向に各回動軸を回転駆動することになり、ロータリセンサの可動電極も、互いに逆方向に回転移動することになる。このとき、ドアが閉鎖しているときのロータリセンサの可動電極の位置は、一方のモータアクチュエータでは、２つの固定電極の一方の側に位置し、他方のモータアクチュエータでは、他方の固定電極の側に位置している。すなわち、ドアが開放開始するときのロータリセンサの可動電極の移動開始基準位置が２つのモータアクチュエータでそれぞれ異なっている。そのため、たとえば出力軸の可動範囲の中点位置を検出しようとした場合、一方のモータアクチュエータのロータリセンサは、その公差範囲のプラス側にずれて検出し、他方のモータアクチュエータのロータリセンサは、その公差範囲のマイナス側にずれて検出する。その結果、各ロータリセンサは、それぞれ公差の範囲内で検出しているものの、自動車用空調装置でみると、運転席と助手席との間の検出誤差は、これら単独での検出誤差の２倍になっていることになる。

これに対し、出力軸の軸出し方向を両側に設定可能にしたモータアクチュエータが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。運転席側のドアと助手席側のドアとで軸出し方向の異なるモータアクチュエータを用いることにより、ロータリセンサの可動電極が移動開始する基準位置を統一できるため、両者の検出誤差も同じ傾向にでき、したがって、両者間の制御誤差を小さくできる。また、別の方法として、ロータリセンサ自身の精度を向上させる方法がある。これにより、可動電極が抵抗回路パターンの両端に設置されたいずれの固定電極側から移動開始しても、ほぼ同じような特性にすることは可能である。

特開２００５−６９２９２号公報

しかしながら、出力軸の軸出し方向を両側に設定可能なモータアクチュエータでは、太い主軸の周りを囲うようにロータリセンサを設置する必要があり、ロータリセンサが大型化してコストがかかるという問題点があった。また、ロータリセンサの精度を向上させる場合でも、たとえば抵抗回路パターンのトリミングが必要になるなどの工数が増える分、コスト上昇が避けられないという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、出力軸の回転方向が異なる場合でも実質的なコスト上昇を招くことなく検出誤差の発生傾向を同じに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。

本発明では上記の課題を解決するために、モータと、減速ギヤ群と、前記減速ギヤ群の出力ギヤに同軸配置された出力軸の回転位置を検出するロータリセンサとを対向配置の第１および第２のケースに収容したモータアクチュエータにおいて、前記ロータリセンサは、前記出力ギヤの前記出力軸とは反対側に形成された回転軸によって内部の可動電極が回動駆動されるセンサ部と、前記センサ部の周囲に設けられて前記第１および第２のケースにより挟持される保持部と、前記センサ部の面に平行に延びていて前記センサ部に電気的に接続されるとともに前記第１および第２のケースにより挟持されるセンサ端子とを有し、前記保持部は、前記センサ端子の厚さ中心を中心にして対称の形状に形成され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。

このようなモータアクチュエータによれば、ロータリセンサの保持部がセンサ端子の厚さ中心を中心にして対称の形状に形成されていることにより、反転した状態でもロータリセンサを設置可能となる。これにより、出力軸の回転方向に応じてロータリセンサを反転して設置できるので、出力軸の回転方向に関係なくロータリセンサの回転開始の基準位置を統一させることができ、検出誤差の発生傾向を同じにすることができる。

上記構成のモータアクチュエータは、ロータリセンサを裏表対称形状にして内部で反転して使用できる構成にしたので、回転方向を逆にしても、ロータリセンサの可動電極が移動開始する基準位置を統一できるため、検出誤差を統一でき、しかも、複数使用したときの同期誤差を抑制できるという利点がある。また、出力軸を両方向に出す構成ではないので、ロータリセンサが大型化することはない。さらに、検出誤差を精度で押さえ込む必要がないので、単品精度を向上させるためのコストがかかることもない。

本発明の実施の形態に係るモータアクチュエータの構成例を示す分解斜視図である。ロータリセンサの詳細を示す図であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は正面図である。モータアクチュエータ内におけるロータリセンサの設置状態を示す図であって、（Ａ）はロータリセンサの第１の設置状態を示し、（Ｂ）はロータリセンサの第２の設置状態を示している。

以下、本発明の実施の形態について、自動車用空調装置にて温度調整を独立して行うことができる２つのドアをそれぞれ制御駆動するモータアクチュエータに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るモータアクチュエータの構成例を示す分解斜視図、図２はロータリセンサの詳細を示す図であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は正面図であり、図３はモータアクチュエータ内におけるロータリセンサの設置状態を示す図であって、（Ａ）はロータリセンサの第１の設置状態を示し、（Ｂ）はロータリセンサの第２の設置状態を示している。

モータアクチュエータは、図１に示したように、主として、モータ１と、減速ギヤ群２と、ロータリセンサ３と、これらを収容するための対向配置の上ケース４および下ケース５とを備えている。

モータ１は、１対の給電端子１ａ，１ｂを有し、その給電端子１ａ，１ｂには、導電片６ａ，６ｂの一端が接続される。この導電片６ａ，６ｂの他端は、コネクタハウジング４ｂ，５ａ内に収容され、アクチェータコネクタ端子を構成している。

減速ギヤ群２は、モータ１の出力軸１ｃに取り付けられるウォーム２ａと、これに順次噛み合うよう構成された中間ギヤ２ｂ，２ｃおよび出力ギヤ２ｄとを有している。出力ギヤ２ｄは、出力軸７と一体に形成されており、その出力軸７は、上ケース４の出力孔４ａを貫通して外部に露出される。

ロータリセンサ３は、出力ギヤ２ｄの直下に配置され、出力ギヤ２ｄの回転に連動して内部の可動電極が回転駆動され、出力ギヤ２ｄの回転位置、すなわち出力軸７の回転位置を検出する。ロータリセンサ３は、図２に示したように、円形の形状を有するセンサ部３ａと、そのセンサ部３ａの面に平行に延びていてセンサ部３ａに電気的に接続される３本のセンサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄとを有している。このロータリセンサ３のセンサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄの先端部は、導電片６ａ，６ｂと同様、コネクタハウジング４ｂ，５ａに収容され、アクチェータコネクタ端子を構成する。

ロータリセンサ３は、そのセンサ部３ａの外周部に２つの保持部３ｅ，３ｆが形成されている。保持部３ｅ，３ｆは、ロータリセンサ３の長手方向中心線に対してセンサ部３ａの対称となる位置に形成されており、それぞれには、センサ部３ａの面に垂直な方向に貫通したガイド孔が形成されている。ロータリセンサ３の保持部３ｅ，３ｆは、センサ部３ａの厚さ方向における高さ中心がセンサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄの高さ中心と一致するように形成されている。すなわち、図２の（Ｄ）に示したように、保持部３ｅ，３ｆは、全体の高さをＨとした場合、センサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄの中心位置からそれぞれＨ／２の高さになるよう形成している。

ロータリセンサ３は、また、そのセンサ部３ａの中心に、嵌合孔３ｇが形成されている。この嵌合孔３ｇは、出力軸７と同軸であって出力軸７とは反対側にて出力ギヤ２ｄと一体に形成された図示しない回転軸が嵌入されて、センサ部３ａに内蔵された図示しない可動電極が回転駆動される部分である。この嵌合孔３ｇは、小判型の形状になっていて、これに回転軸を嵌入するときの回転方向の位置決めおよびその回転軸との間での回転止めの作用をしている。

このロータリセンサ３は、上ケース４および下ケース５により、センサ部３ａの２つの保持部３ｅ，３ｆとセンサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄとの３箇所を挟持することによって所定位置に設置されて保持される。すなわち、下ケース５は、センサ部３ａの保持部３ｅ，３ｆを載置する円柱部５ｂが立設され、その円柱部５ｂの上端面には、保持部３ｅ，３ｆのガイド孔に通す位置決めピン５ｃが立設されている。上ケース４は、図示はしないが、下ケース５の円柱部５ｂに対応する位置に円柱部５ｂに載置されたセンサ部３ａの保持部３ｅ，３ｆを押さえる部分が垂設されている。これにより、ロータリセンサ３のセンサ部３ａは、上ケース４および下ケース５によって所定位置に位置決めされた状態で挟持されて保持される。ロータリセンサ３は、また、そのセンサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄがコネクタハウジング４ｂ，５ａの基部により挟持されることによって保持される。特に、コネクタハウジング５ａの基部に溝を形成してそこにセンサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄを設置し、そのセンサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄをコネクタハウジング４ｂの基部で押さえることにより、センサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄは、所定位置に保持される。

ロータリセンサ３は、センサ端子３ｂ，３ｃ，３ｄの厚さ中心を中心にしてセンサ部３ａの保持部３ｅ，３ｆが対称の形状に形成されていることにより、出力軸７の制御開始時の回転方向に応じて反転設置できるようになる。すなわち、図３の（Ａ）に示した場合では、ロータリセンサ３は、センサ部３ａの周囲にリブが形成されている面を上にして設置され、図３の（Ｂ）に示した場合では、センサ部３ａの周囲にリブが形成されている面を下にして設置されている。たとえば、図３の（Ａ）に示した構成のモータアクチュエータが運転席側の温度調整用のドアを制御駆動するとした場合、図３の（Ｂ）に示した構成のモータアクチュエータは、助手席側の温度調整用のドアを制御駆動することになる。

これにより、運転席側のドアおよび助手席側のドアを開放開始するときのロータリセンサ３の可動電極が移動開始する基準位置が２つのモータアクチュエータでそれぞれ同じになるので、ロータリセンサ３を同じ条件に統一して使用できるようになる。したがって、運転席側と助手席側とで同じ空気調和温度に設定した場合、各モータアクチュエータのロータリセンサ３は、互いに同じ傾向の検出誤差を以てドアの位置を検出することになる。これにより、運転席側と助手席側とで、それぞれに独立した検出誤差はあるものの、それらの検出誤差の傾向は同じであるので、運転席側と助手席側との間での同期誤差が抑制される。

なお、本実施の形態では、上ケース４および下ケース５によってロータリセンサ３を保持する部分として、ロータリセンサ３の長手方向中心線に対してセンサ部３ａの周囲の対称位置に２つの保持部３ｅ，３ｆを有しているが、これに限定されるものではない。たとえば、ロータリセンサ３の長手方向中心線上に１つの保持部を備えていてもよいし、ロータリセンサ３の長手方向中心線に対してセンサ部３ａの周囲の対称位置に複数形成してもよい。

１モータ
１ａ，１ｂ給電端子
１ｃ出力軸
２減速ギヤ群
２ａウォーム
２ｂ，２ｃ中間ギヤ
２ｄ出力ギヤ
３ロータリセンサ
３ａセンサ部
３ｂ，３ｃ，３ｄセンサ端子
３ｅ，３ｆ保持部
３ｇ嵌合孔
４上ケース
４ａ出力孔
４ｂコネクタハウジング
５下ケース
５ａコネクタハウジング
５ｂ円柱部
５ｃ位置決めピン
６ａ，６ｂ導電片
７出力軸

Claims

モータと、減速ギヤ群と、前記減速ギヤ群の出力ギヤに同軸配置された出力軸の回転位置を検出するロータリセンサとを対向配置の第１および第２のケースに収容したモータアクチュエータにおいて、
前記ロータリセンサは、前記出力ギヤの前記出力軸とは反対側に形成された回転軸によって内部の可動電極が回動駆動されるセンサ部と、前記センサ部の周囲に設けられて前記第１および第２のケースにより挟持される保持部と、前記センサ部の面に平行に延びていて前記センサ部に電気的に接続されるとともに前記第１および第２のケースにより挟持されるセンサ端子とを有し、
前記保持部は、前記センサ端子の厚さ中心を中心にして対称の形状に形成されていることを特徴とするモータアクチュエータ。
前記保持部は、前記センサ部の面に垂直な方向に貫通したガイド孔が形成され、
前記第１および第２のケースの一方には、前記保持部を挟持する部分に前記ガイド孔に通す位置決めピンが設けられていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
前記保持部は、前記ロータリセンサの長手方向中心線に対して対称となる前記センサ部の周囲の位置に２つ設けられていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
前記センサ端子は、前記第１および第２のケースと一体に形成されたコネクタハウジングによって挟持され、先端部がアクチェータコネクタ端子を構成していることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。