JP2539061B2 - 超音波モ―タの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は超音波モータの駆動装置に関する。

B.従来の技術 従来モータを用いて移動体を移動させる装置として、
例えば実開昭56−21217号公報などで知られている天井
収納式サンバイザ駆動装置がある。この装置では、車室
のフロント側天井部のルーフパネルとルーフヘッドライ
ニング間に形成した収納部内にサンバイザをガイド部材
によって出し入れ可能に設けている。さらに収納部内に
は直流モータが配置され、このモータを回転制御するこ
とにより収納部内のサンバイザをフロントウィンドガラ
ス側へ自動的に引き出し、また、不用時は自動的に収納
部へ収納できるようになっている。

C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述のような従来のサンバイザ駆動装
置では、ルーフパネルとルーフヘッドライニング間のス
ペースが非常に小さいため、このスペース内に収納でき
る直流モータも小形、小出力のものとなってしまう。こ
れに伴いサンバイザの出し入れ操作に必要な駆動トルク
を小出力の直流モータから得ようとするとギヤ減速機を
組込まなければならない。このため、サンルーフ付きの
自動車のように設置スペースがさらに狭くなると、ギヤ
減速機を含むモータの組込みが不可能になる場合がある
ほか、組込が可能であってもギヤ噛合いによる音などが
搭乗者の頭上で発生し、搭乗者に不快感を与える問題が
ある。

そこで、サンバイザ等の移動体を移動させるモータと
して小型・薄型・高トルクの超音波モータを用いる方式
が提案されている（特願平１−28976号）。

この超音波モータは、ステータに発生させた進行波に
のってロータが回転する摩擦駆動であるため、サンバイ
ザの格納完了などに際し、サンバイザが終端位置に達す
ることでロータがロックされると、ステータとロータの
接触面から高調波の“キュッ”という不快音が発生し、
搭乗者に不快感を与える問題がある。

なお、高周波の不快音を発生させる原因は、ステータ
とロータの接触面すべりと、ステータに発生する進行波
がロック状態のロータをたたくことに起因していると考
えられる。

本発明の技術的課題は、移動体の移動完了などに伴う
モータロック時の不快音の発生を防止することにある。

D.課題を解決するための手段 一実施例の構成を示す第５図に対応づけて本発明を説
明すると、本発明は、移動体を移動可能に駆動する超音
波モータ11と、超音波モータ11の駆動周波数を検出する
駆動周波数検出手段37と、駆動周波数検出手段37で検出
された駆動周波数に基づいて、超音波モータ11が共振点
で駆動されるような周波数の駆動信号を発生する駆動信
号発生手段361〜364と、駆動周波数検出手段37で検出さ
れた駆動周波数の降下率を算出する降下率算出手段33
と、移動体の操作指令に応答して超音波モータ11に駆動
信号を供給し、降下率算出手段33で算出された降下率が
所定値を越えると駆動信号の供給を遮断する制御手段3
3,365,366とを備える。

このような各構成要件を具備することで、上記技術的
課題が解決される。

E.作用 移動体の操作指令に応答して、超音波モータ11の駆動
周波数に基づいて超音波モータ11が共振点で駆動される
ような周波数の駆動信号を発生し、その駆動信号を超音
波モータ11に供給する。これにより超音波モータ11は移
動体を駆動する。このように駆動制御される超音波モー
タ11は、第８図に示すように、負荷トルクが増大すると
駆動周波数が低下するという固有の特性を有しており、
移動体が終端位置に達して超音波モータ11の負荷が増加
すると駆動周波数が低下する。そこで、駆動周波数の降
下率を算出し、降下率が所定値を越えたら超音波モータ
11への駆動信号の供給を遮断する。これにより、移動体
が終端位置に達して超音波モータがロックされる前に超
音波モータを停止させ、超音波モータのロックとロック
時の不快音の発生を防止する。

F.実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図〜第５図は、本発明による超音波モータ駆動装
置の一実施例を示すもので、第２図は車両用サンバイザ
駆動機構の斜視図、第３図は第２図のIII−III線に沿う
断面図、第４図は駆動レールの断面図、第５図は第１図
に対応するサンバイザ駆動制御部の構成図である。

まず、第２図および第３図において、20はルーフパネ
ル、21はルーフパネル20の前端部下面に配設したフロン
トルーフフレーム、22はルーフパネル20の内側に内張り
されたルーフヘッドライニング、23はフロントウィンド
ガラスであり、ルーフヘッドライニング22とルーフパネ
ル20間には、サンバイザ（移動体）12を出し入れ可能に
収納できるチャンバ24が形成されている。

チャンバ24内には、その前後方向に伸びる一対のガイ
ドレール25がサンバイザ12の左右に位置して平行に配設
されいる。サンバイザ12の後端には、クランク状リンク
26の両端部が左右方向に貫通して固着され、そして、サ
ンバイザ12の左右両側から突出するリンク26の突出端は
左右のガイドレール25にスライド可能に係合されてい
る。これによりサンバイザ12をガイドレール25に沿って
フロントウィンドガラス23側へ移動できるようにする。

27はサンバイザ12の中央部上方に位置して前後方向に
配設したサンバイザ駆動レールで、この駆動レール27の
前端部は第４図に示すように上方へ湾曲しており、駆動
レール27内には、その全長にわたって摺動するスライダ
28が設けられている。スライダ28にはリンク26が連結さ
れ、さらにスライダ28を駆動レール27に沿って動作する
ためのワイヤ29の両端がエンドレスに接続されている。
また、駆動レール27内の前端部および後端部には、スラ
イダ28の前進端位値および後退端位置を検知するリミッ
トスイッチ31および32がそれぞれ設置されている。この
リミットスイッチ31,32は、超音波モータの状態、すな
わち超音波モータ11に過大な負荷がかかる手前のスライ
ダ位置を検出する第１図の検出手段14を構成するもので
ある。

サンバイザ駆動用の超音波モータ11はチャンバ24内に
設置され、その回転軸111に取り付けた駆動プーリ112に
はワイヤ29が巻掛けられており、このワイヤ29を押えロ
ーラ113により駆動プーリ112に押し付けることでスリッ
プなくワイヤ29を走行できるようにする。

次に、超音波モータの駆動制御回路の構成を第５図に
ついて説明する。

第５図において、第１図の制御手段15に相当する制御
回路33は、マイクロコンピュータ等から構成されるもの
で、前進端位置検知用リミットスイッチ31および後退端
位置検知用リミットスイッチ32と、サンバイザ12をチャ
ンバ24外へスライドアウトさせるためのアウト操作スイ
ッチ34およびサンバイザ12をチャンバ24内にスライドイ
ンさせるためのイン操作スイッチ35がそれぞれ接続され
ている。制御回路33は操作スイッチ34または35のオン信
号を取り込むことによってサンバイザをスライドアウト
またはスライドインのための制御指令を超音波モータ11
の駆動回路36に出力し、また、リミットスイッチ31また
は32のオン信号を取り込むことによって、超音波モータ
11を過大負荷となる手前で停止する制御指令を駆動回路
36に出力する。

超音波モータ駆動回路36は、第１図の駆動信号発生手
段13に相当するもので、制御回路33から制御指令信号33
aにより制御される高周波の可変周波数発振器361と、こ
の発振器361からの発振出力を増幅して超音波モータ11
のステータ11aに供給する増幅器362と、発振器361から
の発振出力を増幅器362側への発振出力に対し90゜の進
みまたは遅れに位相をずらす90゜移送器363と、移送器3
63から出力される発振出力を増幅して超音波モータ11ス
テータ11aに供給する増幅器364から構成されている。ま
た、365,366は増幅器362および364とステータ11a間に接
続した電力遮断用のリレー接点で、この各リレー接点36
5,366は制御回路33からの超音波モータ停止指令信号33b
によってオフ動作される。

第５図において、37は超音波モータ11のステータ11a
の振動数を検出する振動数検出回路であり、この振動数
検出回路37で検出した信号を制御回路33に入力すること
により、制御回路33から可変周波数発振器361に出力さ
れる制御指令信号をコントロールし、可変周波数発振器
361の発振周波数を超音波モータ11が共振点にて駆動さ
れるように制御する。

次に、このように構成された本実施例の動作を第６図
に示すフローチャートを参照して説明する。

制御回路33が動作を開始すると、まず、ステップS1に
おいて、アウト操作スイッチ34がONされているかを判定
する。ここで、アウト操作スイッチ34がONであると判定
されると、ステップS2に進み、リミットスイッチ31がON
かを判定する。また、アウト操作スイッチ364がOFFと判
定された時は、イン操作スイッチ35がONされているかを
判定するステップS8へ移行する。

アウト操作スイッチ34がON操作される場合は、第２図
の実線および第７図（ｂ）に示すようにサンバイザ12が
チャンバ24内に完全に収納されている状態、またはサン
バイザ12が途中までスライドアウトされている状態から
さらにスライドアウトする時である。したがって、ステ
ップS2において、前進端位置検知用リミットスイッチ31
がOFFであることが判定されると、ステップS3に進み、
超音波モータ11を正転方向に起動する。すなわち、アウ
ト操作スイッチ34のONとリミットスイッチ31のOFFの条
件が制御回路33で判定されると、制御回路33から駆動回
路36に正転のための制御指令信号33aが出力され、発振
器361をスタートさせる。この発振出力は直接増幅器362
を介して超音波モータ11のステータ11aに加えられると
ともに、90゜移相器363により移相のずれた発振出力も
増幅器364を介してステータ11aに加えられる。これによ
りステータ11aにたわみ振動（進行波）が発生し、ロー
タ11bを正回転させる。ロータ11bが正回転すると、その
回転軸111に取り付けたプーリ112が回転するため、ワイ
ヤ29が走行し、スライダ28も駆動レール27内を前端方向
へ移動する。これに伴いリンク26を介して連結したサン
バイザ12がガイドレール25に沿って前方へ移動し、第７
図（ｂ）および第２図の１点鎖線に示すようにフロント
ウィンドガラス23に沿って突出されることになる。さら
にスライダ28が駆動レール27の先端湾曲部27aに沿って
前方へ移動すると、サンバイザ12は、第７図（ｃ）およ
び第２図の２点鎖線に示すように運転者側へスイングダ
ウンされる。

上述した第７図の（ａ）から（ｃ）へのサンバイザ12
のスライドアウト動作時において、アウト操作スイッチ
34がONしているかをステップS4で再度判定する。ここ
で、アウト操作スイッチ34がOFFであることが判定され
たときはステップS5に進み、超音波モータ11をストップ
させる。これによりサンバイザ12を運転者の希望する任
意のスライドアウト位置に止めることができる。また、
アウト操作スイッチ34のON状態が維持されている時はス
テップS6に進み、リミットスイッチ31がONかを判定す
る。すなわち、スライダ28がリミットスイッチ31に当接
して、リミットスイッチ31がONすると、このON信号を取
り込んだ制御回路33はモータ停止指令信号33bを駆動回
路36に出力して、図示しないリレーを消勢し、そのリレ
ー接点365,366を開成して超音波モータ11を停止する
（ステップS7）。ここで、増幅器362,364の増幅率をゼ
ロにしたり、あるいは、超音波モータ11の駆動周波数を
共振点からずらすことで停止させることができる。

このように、スライダ28が駆動レール27の湾曲部終端
に達してロックされる時のように超音波モータ11に過大
な負荷トルクがかかる以前に超音波モータ11が停止する
から、従来のように超音波モータに高周波数電圧を加え
たままロックされることによる高調波の音が発生するこ
とがなくなり、乗員に不快感を与えることなく、サンバ
イザを静粛にスライドアウトし停止し得る。

また、ステップS1およびS8において、アウト操作スイ
ッチ34のOFFおよびイン操作スイッチ35のON条件が制御
回路33で判定されると、ステップS9に進み、後退端検知
用リミットスイッチ32がONかを判定する。ここで、リミ
ットスイッチ32がONの時はステップS1に戻り、またOFF
と判定された時はステップS10に移行して超音波モータ1
1を逆転方向に起動する。すなわち、イン操作スイッチ3
5のONとリミットスイッチ32のOFF条件が成立した時は、
制御回路33から駆動回路36に制御指令信号を出力して、
超音波モータ11が逆転するように駆動回路36を制御す
る。これにより、スライダ28が駆動レール27内を後退方
向に移動するとともにリンク26を介して連結されたサン
バイザ12も第７図の（ａ）状態から同図（ａ）の状態へ
と移動され、チャンバ24内に収納されることになる。

上述した第７図（ｃ）から（ａ）へのサンバイザ12の
スライドイン動作時において、イン操作スイッチ35がON
しているかをステップS11で再度判定する。ここで、イ
ン操作スイッチ35がOFFであることが判定されたときは
ステップS12に進み、超音波モータ11をストップさせ
る。これによりサンバイザ12を運転者の希望する任意の
スライドイン位置、例えば第７図（ｂ）の位置に止め得
る。また、イン操作スイッチ35のON状態が継続している
時はステップS13に進み、後退動作するスライダ28がリ
ミットスイッチ32に当接して、リミットスイッチ32がON
したかを判定する。ここで、リミットスイッチ32がOFF
の時はステップS11に戻る。また、リミットスイッチ32
がONの時はステップS7に移行して、制御回路33からモー
タ停止指令信号33bを駆動回路36に出力し、図示しない
リレーを消勢して、そのリレー接点365,366を開成し、
超音波モータ11を停止させる。上述のように、増幅器36
2,364の増幅率をゼロにしたり、駆動周波数を共振点か
らずらすことで停止させることもできる。

このようなサンバイザ12のスライドイン操作において
も、上述のスライドアウト操作時と同様な効果が得られ
る。

−他の実施例− 上記第２図に示す実施例では、超音波モータ11に高調
波音が発生するような過大な負荷トルクがかかる手前の
状態を検出する手段として、スライダ28の動作範囲を規
定するリミットスイッチ31,32を利用した場合について
述べたが、超音波モータ11の駆動周波数降下率を利用し
て超音波モータ11の停止制御を行うようにしても良い。

第８図は、超音波モータの負荷トルクと駆動周波数と
の関係を示す特性図で、負荷トルクが増大すると、駆動
周波数が低下することを表わしている。

そこで、超音波モータ11がロックされる時間より十分
短い周期で、第５図の振動数検出回路37により検出した
振動数（駆動周波数）の降下率を演算する回路と、この
演算結果を予め設定した値とを比較し、設定値より大き
くなった時ロック寸前であると判定する比較判定回路と
を第５図の制御回路33内にソフト構成またはハード構成
により付加する。

このように構成すれば、第５図に示すリミットスイッ
チを用いなくても超音波モータ11はロックする手前で停
止され、不快音の発生を防止できる。

なお、駆動周波数の降下率を利用して超音波モータの
停止制御を行う場合、ワイヤ方式あるいはアーム方式で
サンバイザを駆動するとサンバイザが第７図の（ａ）お
よび（ｂ）に示す停止位置に達しても超音波モータが直
ちにロックされるわけではなく、サンバイザの駆動機構
を構成する各構造物の弾性変形、遊び等により、サンバ
イザの物理的停止から超音波モータのロックまでに時間
があり、その遅れ時間は数十〜数百m secである。した
がって、この時間の間に超音波モータの駆動周波数の降
下率を計算すればよく、その演算もマイクロコンピュー
タ等を利用することで容易に実現し得る。

また、上記第２の実施例において、サンバイザの物理
的停止位置から超音波モータがロックされるまでの時間
が短いために、超音波モータの駆動周波数降下率の計測
が困難な場合は、第９図に示すように駆動レール27内の
両端にゴム，スポンジ等からなるプリロード部材38,39
を設ける。

このようにすれば、超音波モータの駆動周波数降下率
の計測が確実になり、モータ停止制御の信頼性も向上で
きるほか、スライダが駆動レールに衝合するときの衝撃
音を減少できる効果がある。

なお、サンバイザを一例に説明したが、本発明はこれ
に限定されず、直線運動，または回転運動する各種移動
体に適用できる。

G.発明の効果 超音波モータの駆動周波数に基づいて超音波モータが
共振点で駆動されるような周波数の駆動信号を発生し、
その駆動信号を超音波モータに供給して駆動している時
に、駆動周波数の降下率が所定値を越えたら超音波モー
タへの駆動信号の供給を遮断するようにしたので、移動
体の終端検出用リミットスイッチなどを設置せずに、超
音波モータがロックされる前に超音波モータを停止させ
ることができ、超音波モータのロックとロック時の不快
音の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の原理ブロック図、第２図は本発明を
適用したサンバイザの駆動機構部の斜視図、第３図は第
２図のIII−III線に沿う断面図、第４図は駆動レールの
断面図、第５図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第６図は本実施例の動作手順を示すフローチャート、第
７図（ａ）〜（ｃ）はサンバイザの動作説明図、第８図
は他の実施例における超音波モータの負荷トルクと駆動
周波数の関係を示す特性図、第９図は本発明の駆動レー
ルの他の実施例を示す断面図である。 11:超音波モータ、12:サンバイザ 13:駆動信号発生手段、14:検出手段 15:制御手段、20:ルーフパネル 22:ルーフヘッドライニング 23:フロントウィンドガラス 24:チャンバ、25:ガイドレール 26:リンク、27:駆動レール 28:スライダ、29:ワイヤ 31,32:リミットスイッチ 33:制御回路、34:アウト操作スイッチ 35:イン操作スイッチ、36:駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 任田 正之 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−47281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−72381（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体を移動可能に駆動する超音波モータ
   と、 前記超音波モータの駆動周波数を検出する駆動周波数検
   出手段と、 前記駆動周波数検出手段で検出された駆動周波数に基づ
   いて、前記超音波モータが共振点で駆動されるような周
   波数の駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、 前記駆動周波数検出手段で検出された駆動周波数の降下
   率を算出する降下率算出手段と、 前記移動体の操作指令に応答して前記超音波モータに前
   記駆動信号を供給し、前記降下率算出手段で算出された
   降下率が所定値を越えると前記駆動信号の供給を遮断す
   る制御手段とを備えたことを特徴とする超音波モータの
   駆動装置。