JP2533217B2 - 電動伸縮形アンテナ駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば自動車などに装備される電動伸縮形
アンテナにとって極めて好適な電動伸縮形アンテナ駆動
制御装置に関する。

［従来の技術］ 自動車などに装備される電動伸縮形アンテナは、一般
にモータを正回転または逆回転させると、テレスコープ
式のアンテナ素子が伸長または縮小するように構成され
ている。アンテナ素子が伸長動作または縮小動作の限界
に達すると、アンテナ素子はそれ以上は動作し得ない。
このためモータには急激に過大な負荷が加わることにな
る。したがってこの状態を放置すると、モータ巻線には
過大な電流が流れつづけ、巻線の焼損などを招く。この
ような事態に陥ることを防止するために、通常はモータ
側とアンテナ側との中間にクラッチを介在させている。
このクラッチは、駆動側クラッチ板と従動側クラッチ板
とを摺動可能に圧接させ、アンテナ素子が伸長動作また
は縮小動作の限界に達したとき、駆動側と従動側のクラ
ッチ板どうしをスリップ動作させて、モータ側とアンテ
ナ側との結合を一時的に解除するものとなっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記構成のクラッチは、クラッチ板のスリップ動作時
における騒音が大きい上、クラッチ板の磨耗が激しく、
比較的短い期間内にクラッチ圧力が低下してしまう。こ
のため、駆動側から従動側への回転力伝達を、長期に亙
って安定に行なうことができず、信頼性に欠ける欠点が
あった。

本発明の目的は、アンテナ素子の伸縮動作完了時にお
ける機械的な衝撃を緩和して装置の損傷を防止できる共
に急激な負荷増大を緩和してモータ巻線の焼損等を回避
できるのは勿論、駆動側から従動側への駆動力伝達を長
期に亙って安定に行なうことができ、しかも従来のよう
なクラッチ板のスリップ騒音等が全くなく、加えてアン
テナ素子の手動操作性にも優れ、構成が簡単でコンパク
トに形成可能な電動伸縮形アンテナ駆動装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電
動式伸縮形アンテナ駆動制御装置は次のように構成され
ている。

電源に接続された制御回路と、この制御回路により正
回転制御または逆回転制御されるモータと、このモータ
の出力軸に設けられた多条ネジ構成のネジ部を有するウ
ォームと、このウォームに噛み合う如く設けられたウォ
ームホイールと、このウォームホイールの回転力を伝達
されて回転するドライブギヤと、このドライブギヤに噛
み合うラック部を有し、上記ドライブギヤの回転に伴っ
て当該部材の長手方向に移送されるドライブロープと、
このドライブロープにより伸長駆動または縮小駆動され
る伸縮形アンテナ素子と、この伸縮形アンテナ素子が伸
長限界または縮小限界に達したとき、上記アンテナ素子
の伸長動作または縮小動作を機械的に停止させる如く設
けられた停止部と、この停止部に前記アンテナ素子が衝
突して停止するときの衝撃を緩和するように、前記ウォ
ームホイールから前記停止部に衝突する衝突部に至る可
動系の途中に介在させた弾性部材を主体として構成され
たショックアブソーバと、このショックアブソーバの弾
性変形が停止したとき、前記モータへの電源供給を断つ
如く前記制御回路に設けられたスイッチング手段とを具
備し、 前記スイッチング手段は、前記モータの正回転制御ま
たは逆回転制御を行なう切換えスイッチを備えたモータ
駆動回路に介在し、前記モータに流れる電流値が設定値
を越えたとき、前記モータへの電流を遮断すると共に、
前記モータの両端が開放状態となるように回路を開放さ
せるスイッチング素子を備えたものとなっている。

［作用］ 上記手段を講じた結果、次のような作用が生じる。

駆動側の回転力が、主動側基体と従動側基体と間に介
在させた弾性部材を主体としてなるショックアブソーバ
を介して、従動側へ伝達される如く構成されている。し
たがって、アンテナ素子の伸縮動作時においては、弾性
部材が若干圧縮された状態でモータ側からアンテナ側へ
駆動力が伝達される。その結果、アンテナ素子の伸縮動
作が実行される。かくして従来のようなクラッチ要素を
用いた場合とは異なり、モータ側の駆動力がアンテナ側
へ長期に亙って安定に伝達される。一方、アンテナ素子
の伸長完了時または縮小完了時においては、アンテナ素
子に結合している従動側の機構は直ちに動作を停止す
る。しかし、モータに直結している駆動側の機構は、慣
性モーメントによりショックアブソーバの弾性部材を更
に圧縮させて若干動作したのち停止する。この動作によ
り、モータを含む駆動側の慣性モーメントが吸収され、
動作停止時の衝撃が緩和される。またモータにとっては
急激な負荷増大を緩和される事になる。そしてショック
アブソーバにおける弾性部材の弾性変形が停止したとこ
ろでモータ電源の遮断動作が行なわれる。したがって、
モータ負荷電流が最終的に急峻な立ち上がりを示す部分
を動作停止情報として検知し、これを電源しゃ断指令と
して用い得る。したがってモータ電源遮断が安定かつ適
確に行なわれる。しかも従来のようなクラッチ板のスリ
ップ動作が行なわれないので、スリップによる騒音が全
く発生しない。

ところで本発明においては、ウォームが多条ネジ構成
のネジ部を有していると共に、スイッチング手段がモー
タの正回転制御または逆回転制御を行なう切換えスイッ
チを備えたモータ駆動回路に介在し、モータに流れる電
流値が設定値を越えたときに、前記モータへの電流を遮
断すると共にモータ両端が開放状態となるように回路を
開放させるスイッチング素子を備えているため、アンテ
ナ素子を手動により容易に伸縮操作することが可能とな
る。

すなわち、ウォームが多条ネジ構成となっていること
から、リード（勾配の高さ）を容易に増大させる事がで
き、ウォームホィール側からウォームを介してモータに
回転力を効率よく伝達する事が可能となる。またスイッ
チング手段によってモータへの電流遮断時においてモー
タ両端が開放状態に保たれるため、モータ回転子の負荷
が小さく軽いものとなる。したがってウォームホィール
側からウォームを介して伝達される回転力によって、モ
ータは極めて容易に回転するものとなる。かくしてモー
タの停止時において、手動操作でアンテナ素子を押し下
げたり、引き上げたりすることにより、アンテナ素子の
伸縮操作を外部から行なうことができ、電動式の装置で
ありながら、手動操作性にも優れた装置を得ることが可
能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の全体的構成を示す正面図
である。第２図は本実施例におけるショックアブソーバ
の構成を示す側断面図、第３図は同じくショッックアブ
ソーバの構成を示す図中下半面を破断して示す正面図で
ある。第４図は上記ショックアブソーバの分解斜視図、
第５図は上記ショックアブソーバにおける手動側基体と
従動側基体の断面図、第６図は上記ショックアブソーバ
のフリーストッパを示す上面図、第７図は第６図の７−
７線矢視断面図である。第８図および第９図はショック
アブソーバの手動側基体の突起と、従動側基体の突起
と、コイルスプリングと、フリーストッパとの関係を示
す図で、第８図はアンテナ素子伸縮動作中の状態を示す
図、第９図はアンテナ素子伸縮動作終了時の状態を示す
図である。第10図は制御回路の構成を示す図である。第
11図および第12図はショックアブソーバの変形例を示す
図である。

第１図に示すように、本実施例の電動伸縮形アンテナ
駆動制御装置は、装置本体１のケース内に収納され電源
（不図示）に接続された制御回路３と、この制御回路３
により正逆回転制御されるモータ４と、このモータ４の
出力軸に設けられた多条ネジ構成のウォーム５と、この
ウォーム５に噛み合うウォームホイール６と、このウォ
ームホイール６の回転力を中継ギヤ７を介して伝達され
て回転するドライブギヤ８と、このドライブギヤ８に噛
み合うラック部を有し上記ドライブギヤ８の回転に伴っ
て長手方向に移送されるドライブロープ９と、このドラ
イブロープ９により伸長駆動または縮小駆動されるアン
テナ素子10と、を備えている。またアンテナ素子が伸長
限界または縮小限界に達したとき、上記アンテナ素子10
の伸長動作または縮小動作を物理的に停止させる如く、
前記ケースに連設されているアンテナ収納筒11内に設け
た第１の停止部12Aと、上記収納筒11の基端部が挿着さ
れている前記ケース内に設けた第２の停止部12Bと、こ
れら停止部12A、12Bに前記アンテナ素子10が衝突して停
止するときの衝撃を緩和するように前記ウォームホイー
ル６から前記停止部12A、12Bに至る可動系の途中に介在
させた弾性部材を主体としてなるショックアブソーバ13
と、このショックアブソーバ13の弾性変形が停止したと
き、前記モータ４への電源供給を断つ如く、前記制御回
路３に設けられたスイッチング手段14（第１図には不図
示）と、を備えている。

本実施例のショックアブソーバ13は、弾性部材の弾性
変形量が設定値に達したとき、上記変形を物理的に阻止
する如く設けられた変形量規制ストッパ50を備えたこと
を一つの特徴としている。

第２図〜第４図に示すように、上記ショックアブソー
バ13は、回転機構部の一つであるドライブギヤ８に適用
されたものとなっている。すなわちモータ側から駆動力
を与えられて回転する円盤状の主動側基体20と、この手
動側基体20と同心的に配置され受取った回転力をアンテ
ナ側へ伝える円盤状の従動側基体30と、前記主動側基体
20と従動側基体30との間に介在し、一端が主動側基体20
の突起と係合し、他端が従動側基体30の突起と係合し、
上記主動側基体20の回転力を従動側基体30へ伝える如く
設けられたコイルスプリング40と、このコイルスプリン
グ40の弾性変形量を設定値以下に制限する如く、前記主
動側基体20と従動側基体30との間に存在する環状のスプ
リング挿着領域内に、回動可能な状態に装填されたフリ
ーストッパ50と、を備えている。主動側基体20は硬質合
成樹脂等の材料にて一体成形され、中心部位に軸筒部21
を有し、外周部位に中継ギヤ７と噛合するギヤ部22を有
している。また主動側基体20の従動側基体30との対向面
には、回転力伝達要素としての突起23が突設されてい
る。

この突起23は第３図に示すように扇形をなす中空体か
らなっている。上記突起23は、次に述べるコイルスプリ
ング40の両端部と係合している。

従動側基体30は、同じく硬質合成樹脂等の材料にて一
体成形され、中心部位に軸筒部31を有し、外周部位にア
ンテナ素子移送用のラック付きロープ９のラック部と噛
合するギヤ部32を有している。また従動側基体30の主動
側基体20と対向する面には、回転力伝達要素としての突
起33が設けられている。

突起33は第３図に示すように、円周方向に沿って円弧
状に形成されている。この突起33もコイルスプリング40
の両端部と係合している。

コイルスプリング40は、主動側基体20と従動側基体30
との間に介在しており、たとえばピアノ線等を数ターン
渦巻き状に巻回し、その両端を中心方向へ折曲したもの
となっている。上記折曲された両端は、前記主動側基体
20の突起23と前記従動側基体30の突起33とを挟み込むよ
うな状態に装着されている。かくしてコイルスプリング
40はアンテナ伸縮動作時においては、両基体20,30の各
突起23,33の相対的な回転に伴い、その一端41が突起23
または33と圧接し、他端42が突起33または23と圧接し、
主動側基体20の回転力を従動側基体30へ伝えるものとな
っている。

フリーストッパ50は、例えば硬質合成樹脂にて一体成
形されたものであり、第６図に示すように扇形をなして
いる。すなわち環状体の一部に120°程度の角度範囲に
亘る切欠部Ｇを有しており、その切欠部端面がストッパ
面51、52となっている。

なお61は前記基体20の軸筒21と前記基体30の軸筒31と
の接合面に介挿されるワッシャ、62は前記基体20の外周
面と前記基体30の内周面との対向部間に介挿されるリン
グであり、共に潤滑機能を有している。

第８図はアンテナ素子10の伸長動作中または縮小動作
中の状態を示す図であり、コイルスプリング40の折曲し
た一端41の内側面に主動側突起23の一側面（図中左側
面）が圧接し、折曲した他端42の内側面に従動側突起33
の一端面（図中右端面）が圧接している。なお各部相互
間の角度は例えば図示のような角度に設定される。なお
第８図が仮に正転中のものとすれば、逆転中の場合は突
起23、33とコイルスプリング40の折曲端部41、42との圧
接状態の関係は図の上で左右逆になる。

第９図はアンテナ素子10が伸長動作または縮小動作を
終了した状態であって、かつモータ電源がしゃ断されて
いない状態を示す図である。この場合、モータ４が回転
をつづけるため、主動側突起23が従動側突起33から離反
する方向（図中左回転方向）へ回転しようとしている。
このためコイルスプリング40を圧縮している。しかしス
プリング両端部41、42がフリーストッパ50の停止面51,5
2に当接しているため、その弾性変形は制御されてい
る。

第10図に示すように、制御回路３は、モータ駆動回路
に介在させた抵抗体77と、この抵抗体77を流れるもーた
駆動電流の積分値を算定する如く設けられた積分回路78
と、この積分回路78で求められた過去の積分電流値が規
定値を越えたか否かを比較判定する比較回路とを備えて
いる。そして、上記比較回路の出力結果に応じて、モー
タ駆動回路を遮断するように構成されている点に特徴が
ある。またこの制御回路３はモータ駆動回路の電流を遮
断したのち、モータ両端を開放操作し、駆動機構系に蓄
積されたエネルギーにより、モータ４が逆転して蓄積エ
ネルギーが放出される如く構成されている点にも特徴が
ある。

第10図において、70は車載バッテリー、71はキースイ
ッチである。キースイッチ71のキーポジションがOFFで
あれば＋Ｂ出力が送出される。同じくキーポジションが
Accであれば＋Ｂ出力とAcc出力が送出される。同じくON
であれば＋Ｂ出力,Acc出力,Ig出力がすべて送出され、S
Tであれば＋Ｂ出力とIg出力とが送出される。72はラジ
オ等のON,OFFに連動するスイッチ、73は上昇トリガ回
路、74は下降トリガ回路、75はタイマー、76はリレー、
76A、76Bは切換えスイッチとしてのリレー接点、77は電
流検出用の抵抗体、78は積分回路、79は比較回路であ
る。また14A、14Bはスイッチング手段におけるスイッチ
ング素子としてのNPN形トランジスタである。

次に第10図に示す制御回路の動作を中心として装置全
体の動作を説明する。

（１）ラジオ連動スイッチ72がオン状態になると、ハイ
レベル信号が上昇トリガ回路73に入力される。このため
トリガ信号が出力され、OR回路を介してタイマー75のセ
ット入力となる。したがってタイマー75がセット状態と
なる。

（２）タイマー75からのオン信号はAND回路の一方のゲ
ート入力となる。このAND回路のもう一方のゲート入力
は、キースイッチ71がスタータST位置にある時のみロウ
レベルとなる信号である。したがってAND回路の出力
は、ハイレベル出力となってトランジスタ14Bをオンに
する。

（３）同時に前記ラジオ連動スイッチ72がオンであるこ
とから、トランジスタ14Aがオンとなる。このためリレ
ー76が付勢され、リレー接点76A、76Bが破線で示すUP側
に切換わる。

（４）この結果、＋Ｂ→Ｄ→リレー接点76BのUP側→モ
ータ４→リレー接点76AのUP側→トランジスタ14B→抵抗
体77→GNDの閉回路が構成され、モータ４は上昇側へ回
転し、アンテナ素子10は伸長していく。

（５）アンテナ素子10が上死点に達すると、モータ４の
回転エネルギーは、まず、ショックアブソーバ13のコイ
ルスプリング40により一旦吸収される。次にロープ９に
エネルギーが蓄積される。ロープ９にある一定のエネル
ギーが蓄積されると、モータ４の回転は遅くなり、モー
タ４に流れる電流は増加する。この電流は、抵抗体77に
よって電圧に変換されて積分回路78に入り、ある一定時
間積分される。積分されることによって、電流の急激な
変化は平均化される。このため例えば電流の変化のよる
回路の誤作動がなくなる。積分回路78の出力電圧は、比
較回路79にてモータ４の電流とアンテナ押上げ力との相
関がとれている設定値と比較判定される。積分値が設定
値をオーバーすると、タイマー75がリセットされる。

（６）タイマー75がリセットされると、AND回路の一致
出力が断たれるため、トランジスタ14Bがオフとなる。
これに伴ってトランジスタ14Aもオフとなる。

（７）何らかの理由でアンテナ素子10が上死点に達して
いない場合は、積分値が設定値を上回らないため、一定
時間後タイマー75がオフし、モータ４を停止させる。

（８）ラジオ連動スイッチ72がオンの状態から、オフの
状態に切換わると、インバータ回路IVを通じてハイレベ
ル信号が下降トリガ回路74に入力される。このため上昇
動作と同様にタイマー75をオンさせる。

（９）上昇動作と同様にトランジスタ14Bがオンする。
ただしこの時、トランジスタ14Aはオフであるので、リ
レー76は付勢されず、リレー接点76A、76Bは切換わらな
い。したがって＋Ｂ→Ｄ→リレー接点76AのDOWN側→モ
ータ４→リレー接点76BのDOWN側→トランジスタ14B→抵
抗体77→GND、の閉回路が構成される。したがってモー
タ４は下降方向へ回転し、アンテナ素子10は下降する。

以後の動作は上昇動作と同様である。

（10）上昇動作中、下降動作中にエンジンキーがスター
タST位置になると、Acc信号はオフ、Ig信号はオンとな
る。このため論理回路Ｌによって、AND回路がオフさ
れ、トランジスタ14Bをオフさせる。したがってモータ
駆動回路がしゃ断され、モータ４が停止する。これはア
ンテナ素子10の動作中にスタータSTを作動させた場合に
は、アンテナ端子10の昇降動作を停止させ、車載バッテ
リ70のアンテナ側でのエネルギー消耗を極力少なくする
ためである。

上記した制御回路３は、モータ駆動回路が半導体から
なるスイッチング手段にて構成されているため、小形化
される。またモータ電源しゃ断時において、モータ両端
が開放される構成であるため、ウォームホイール６側か
らモータ４を回転させることが容易に行なえる。

なおショックアブソーバとしては、第11図に示すよう
に、ケースの停止部12とアンテナ素子10の基端部10aと
の間に、コイルスプリング81を介在させるもの、或いは
第12図に示すようにロープ９と最小径アンテナ素子10b
との間に、ジョイント82、83を介してコイルスプリング
84を介在させるもの等々であってもよい。

また、実施例ではコイルスプリング40の変形量規制ス
トッパとしてフリーストッパ50を例示したが、従動側基
体30に予め一体的に形成した固定ストッパであってもよ
い。

［発明の効果］ 本発明によれば、アンテナ素子の伸縮動作完了時にお
ける機械的な衝撃を緩和して装置の破傷を防止できると
共に、急激な負荷増大を緩和してモータ巻線の焼損等を
回避できるのは勿論、主動側から駆動側への機動力伝達
を長期に亘って安定に行なうことができ、しかも従来の
ようなクラッチ板のスリップ騒音等が全くなく、加えて
手動操作性にも優れ、構成が簡単でコンパクトに形成可
能な電動伸縮形アンテナ駆動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体的構成を示す正面図で
ある。第２図は本実施例におけるショックアブソーバの
構成を示す側断面図、第３図は同じくショックアブソー
バの構成を示す図中下半面を破断して示す正面図であ
る。第４図は上記ショックアブソーバの分解斜視図、第
５図は上記ショックアブソーバにおける主動側基体と従
動側基体の断面図、第６図は上記ショックアブソーバの
フリーストッパを示す上面図、第７図は第６図の７−７
線矢視断面図である。第８図および第９図は上記ショッ
クアブソーバの主動側基体の突起と、従動側基体の突起
と、コイルスプリングと、フリーストッパとの関係を示
す図で、第８図はアンテナ素子伸縮動作中の状態を示す
図、第９図はアンテナ素子伸縮動作終了時の状態を示す
図である。第10図は同実施例の制御回路の構成を示す図
である。第11図および第12図は上記ショックアブソーバ
の変形例を示す図である。 １……装置本体、３……制御回路、４……モータ、５…
…ウォーム、６……ウォームホイール、７……中継ギ
ヤ、８……ドライブギヤ、９……ロープ、10……アンテ
ナ素子、11……アンテナ収納筒、12A,12B……第1,第２
の停止部、13……ショックアブソーバ、20……主動側基
体、23……主動側突起、30……従動側基体、33……従動
側突起、40……コイルスプリング、50……フリーストッ
パ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 操 東京都品川区南大井４丁目17番13号 原 田工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−206902（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−11003（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源に接続された制御回路と、この制御回
   路により正回転制御または逆回転制御されるモータと、
   このモータの出力軸に設けられた多条ネジ構成のネジ部
   を有するウォームと、このウォームに噛み合う如く設け
   られたウォームホイールと、このウォームホイールの回
   転力を伝達されて回転するドライブギヤと、このドライ
   ブギヤに噛み合うラック部を有し、上記ドライブギヤの
   回転に伴って当該部材の長手方向に移送されるドライブ
   ロープと、このドライブロープにより伸長駆動または縮
   小駆動される伸縮形アンテナ素子と、この伸縮形アンテ
   ナ素子が伸長限界または縮小限界に達したとき、上記ア
   ンテナ素子の伸長動作または縮小動作を機械的に停止さ
   せる如く設けられた停止部と、この停止部に前記アンテ
   ナ素子が衝突して停止するときの衝撃を緩和するよう
   に、前記ウォームホイールから前記停止部に衝突する衝
   突部に至る可動系の途中に介在させた弾性部材を主体と
   して構成されたショックアブソーバと、このショックア
   ブソーバの弾性変形が停止したとき、前記モータへの電
   源供給を断つ如く前記制御回路に設けられたスイッチン
   グ手段とを具備し、 前記スイッチング手段は、前記モータの正回転制御また
   は逆回転制御を行なう切換えスイッチを備えたモータ駆
   動回路に介在し、前記モータに流れる電流値が設定値を
   越えたとき、前記モータへの電流を遮断すると共に、前
   記モータの両端が開放状態となるように回路を開放させ
   るスイッチング素子を備えたものであることを特徴とす
   る電動式伸縮形アンテナ駆動制御装置。