JP3521799B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

電動アクチュエータ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、減速機構を備える
電動アクチュエータに関するもので、車両用空調装置の
エアミックスドアやモード切替ドア等の可動部材を駆動
する電動アクチュエータに適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】車両用空調装置のエアミックスドアは、
その位置(回転角)が所定の位置(回転角)となるよう
に作動を制御する必要があるため、一般的に、ポテンシ
ョメータ等の回転角検出手段によりエアミックスドアの
開度(回転角)を検出しながらフィードバック制御して
いる。
【0003】そして、ポテンショメータは、例えば実開
平2−136496号公報に記載のごとく、減速機構の
最終段歯車と一体的に回転するブラシと、ケーシングに
固定された基盤上に塗布又は焼き付けられた円弧状の抵
抗パターン(カムパターン)とから構成されたものが一
般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の電動アクチュエータでは、回転角度検出手段である
ポテンショメータが減速機構の最終段歯車に設けられて
いるため、最終段歯車の実際の回転角度が小さい。
【0005】一方、出力側の回転角度(回転位置)を正
確に検出するには、最終段歯車の回転角度が微少に変化
しても、その微少変化を検出することができるようにす
る(回転角度の分解能力を向上させる)必要がある。
【0006】しかし、例えばポテンショメータにおいて
回転角度の分解能力を向上させるには、微少な抵抗の変
化を検出する必要があるので、ポテンショメータ(回転
角度検出手段)のコストが上昇し、電動アクチュエータ
の製造原価上昇を招いてしまう。
【0007】本発明は、上記点に鑑み、電動アクチュエ
ータの製造原価上昇を抑制しつつ、出力側の回転角度
(回転位置)を正確に検出することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項1に記載の発明では、電動モータ
(110)、及び複数個の歯車を有して構成されて電動
モータ(110)から入力された回転力を減速して出力
する減速機構(120)を備える駆動部(130)と、
駆動部(130)のうち、出力側に位置する減速機構
(120)の最終段歯車(124)より入力側の歯車
(122)にて回転角度を検出するためのパルス信号を
発生させるとともに、互いに位相が約90°ずれたパル
スを発生する第1パルス発生手段(151、153)、
および第2パルス発生手段(152、154)と、第1
パルス発生手段(151、153)によって発生する第
1パルス信号(Va)及び前記第2パルス発生手段(1
52、154)によって発生する第2パルス信号(V
b)のうちいずれの信号が先に入力されるかによって、
前記電動モータ(110)の回転方向を検出する電子制
御装置(21)とを具備することを特徴とする。
【0009】これにより、たとえ最終段歯車の回転角度
が微少であっても、その微少回転角度を増幅(増大)し
た状態で回転角度を検出することができる。したがっ
て、回転角度検出手段のコストを上昇させることなく、
回転角度の分解能力を向上させることができるので、電
動アクチュエータの製造原価上昇を抑制しつつ、出力側
の回転角度を正確に検出することができる。
【0010】請求項2に記載の発明では、電動モータ
(110)、及び複数個の歯車を有して構成されて、前
記電動モータ(110)から入力された回転力を減速し
て出力する減速機構(120)を備える駆動部(13
0)と、記駆動部(130)を収納するケーシング(1
40)と、記駆動部(130)のうち、出力側に位置す
る前記減速機構(120)の最終段歯車(124)より
入力側に位置する歯車(122)に設けられた導電材料
からなる導電部(151、152)と、導電部(15
1、152)と接触する導電材料製のブラシ(153、
154)とを具備し、導電部(151、152)は、電
動モータ(110)の正極側と共通のラインに接続され
ていることを特徴とする。
【0011】これにより、たとえ最終段歯車の回転角度
が微少であっても、その微少回転角度を増幅(増大)し
た状態で回転角度を検出することができる。したがっ
て、回転角度検出手段のコストを上昇させることなく、
回転角度の分解能力を向上させることができるので、電
動アクチュエータの製造原価上昇を抑制しつつ、出力側
の回転角度を正確に検出することができる。また、導電
部(151、152)は、電動モータ(110)の正極
側と共通のラインに接続されているので、電気配線の取
り回しを簡素化することができる。
【0012】請求項3に記載の発明では、導電部(15
1、152)は、互いに位相がずれた第1導電部(15
1)および第2導電部(152)を有して構成されてい
ることを特徴とする。これにより、電動モータ(10
0)側から見ると、正極側が常にバッテリに対して繋が
った状態となる得るので、歯車(122)に対して常に
電力を供給することができる。
【0013】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、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。
【0014】
【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る電動
アクチュエータ(以下、アクチュエータと略す。)を水
冷エンジン搭載車両の車両用空調装置1のエアミックド
アに適用したものであり、図1は車両用空調装置1の模
式図である。
【0015】そして、空気流路をなす空調ケーシング2
の空気上流側部位には、車室内気を吸入するための内気
吸入口3と外気を吸入するための外気吸入口4とが形成
されるとともに、これらの吸入口3、4を選択的に開閉
する吸入口切換ドア5が設けられている。また、この吸
入口切換ドア5は、サーボモータ等の駆動手段または手
動操作によって開閉される。
【0016】この吸入口切換ドア5の下流側部位には、
本実施形態に係る送風機7が配設されており、この送風
機7により両吸入口3、4から吸入された空気が、後述
する各吹出口14、15、17に向けて送風されてい
る。送風機7の空気下流側には、空気冷却手段をなす蒸
発器9が配設されており、送風機7により送風された空
気は全てこの蒸発器9を通過する。蒸発器9の空気下流
側には、空気加熱手段をなすヒータコア10が配設され
ており、このヒータコア10は、エンジン11の冷却水
を熱源として空気を加熱している。
【0017】また、空調ケーシング2には、ヒータコア
10をバイパスするバイパス通路12が形成されてお
り、ヒータコア10の空気上流側には、ヒータコア10
を通る風量とバイパス通路12を通る風量との風量割合
を調節するエアミックスドア13が配設されている。そ
して、風量割合の調節は、本実施形態に係るアクチュエ
ータ100(詳細は、後述する)このエアミックスドア
13の開度を調節することにより調節される。
【0018】また、空調ケーシング2の最下流側部位に
は、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフ
ェイス吹出口14と、車室内乗員の足元に空気を吹き出
すためのフット吹出口15と、フロントガラス16の内
面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口1
7とが形成されている。
【0019】そして、上記各吹出口14、15、17の
空気上流側部位には、それぞれ吹出モード切換ドア1
8、19、20が配設されているとともに、これらの吹
出モード切換ドア18、19、20は、サーボモータ等
の駆動手段によって開閉される。
【0020】また、21はアクチュエータ100、上記
駆動手段及び送風機7を制御する電子制御装置(EC
U)であり、ECU21は中央演算装置(CPU)、随
時読み込み書き込み可能記憶装置(RAM)及び読み込
み専用記憶装置(ROM)等かなる周知のマイクロコン
ピュータである。
【0021】次に、図2に基づいてアクチュエータ10
0について述べる。
【0022】110は車両に搭載されたバッテリ(図示
せず)から電力を得て回転する電動モータ(以下、モー
タと略す。)であり、120はモータ110から入力さ
れた回転力を減速してエアミックスドア13に向けて出
力する減速機構である。なお、以下、モータ110及び
減速機構120等の回転駆動する機構部を駆動部130
と呼ぶ。
【0023】因みに、減速機構120は、モータ110
の出力軸111に圧入されたウォーム121、このウォ
ーム121と噛み合うウォームホィール122、及び複
数枚の平歯車123、124からなる歯車列であり、出
力側に位置する最終段歯車(出力側歯車)124には、
出力軸125が設けられている。
【0024】なお、140は駆動部130を収納すると
とともに、後述するブラシが固定されたケーシングであ
る。
【0025】ところで、駆動部130のうち減速機構1
20の最終段歯車(本実施形態では、平歯車124)よ
り入力側に位置する歯車(本実施形態では、ウォームホ
ィール122)側面は、図3(a)に示すように、導電
材料を同心円弧状に塗布又は焼き付けられて、バッテリ
の負極側に接続された第1、2導電部(通電カムパター
ン)151、152が形成されている。
【0026】一方、ケーシング140側には、プリント
基板(図示せず)を介してバッテリの正極側に接続され
た炭素系導電材料製の第1、2ブラシ153、154が
固定されており、ウォームホィール122が回転するこ
とにより、第1、2ブラシ153、154と第1、2導
電部151、152とが接触する通電状態、及び第1、
2ブラシ153、154と第1、2導電部151、15
2とが接触しない非通電状態が相互に周期的に発生す
る。
【0027】したがって、第1、2導電部151、15
2には、図3(b)に示すように、モータ110が所定
角度回転する毎にパルス信号が発生するので、このパル
ス信号をECU21にて数えることによりモータ110
の回転角度、すなわち出力軸125の回転角度を検出す
ることができる。
【0028】なお、上述の説明から明らかなように、第
1、2ブラシ153、154と第1、2導電部151、
152とによりモータ110が所定角度回転する毎にパ
ルス信号を発するパルス発生手段を構成しており、この
パルス発生手段(第1、2ブラシ153、154と第
1、2導電部151、152)及びECU21により、
回転角度を検出する回転角度検出手段を構成している。
【0029】因みに、本実施形態では、第1、2導電部
151、152は、中心角に換算して約270°の範囲
に形成されているとともに、両者151、152は中心
角にして約90°ずれている。このため、第1導電部1
51及び第1ブラシ153からなるパルス発生手段(以
下、このパルス発生手段を第1パルス発生手段と呼
ぶ。)によって発生する第1パルス信号Vaと、第2導
電部152及び第2ブラシ154からなるパルス発生手
段(以下、このパルス発生手段を第2パルス発生手段と
呼ぶ。)によって発生する第2パルス信号Vbとは、図
3(b)に示すように、ウォームホィール122の回転
角度に換算して約90°の位相差が発生する。
【0030】そこで、本実施形態では、第1パルス信号
Va及び第2パルス信号Vbのうちいずれの信号が先に
ECU21に入力されるかによって、モータ110の回
転方向を検出し、第1パルス信号Va及び第2パルス信
号Vbのいずれか一方のパルス数を数えることにより回
転角を検出している。
【0031】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【0032】本実施形態によれば、最終段歯車124よ
り入力側の歯車(ウォームホィール122)にて回転角
度を検出するので、たとえ最終段歯車124の回転角度
が微少であっても、その微少回転角度を増幅(増大)し
た状態で検出することができる。
【0033】したがって、回転角度検出手段のコストを
上昇させることなく、回転角度の分解能力を向上させる
ことができるので、アクチュエータ100の製造原価上
昇を抑制しつつ、出力側の回転角度(回転位置)を正確
に検出することができる。
【0034】また、パルス発生手段が発するパルス数を
数えることにより、回転角度を検出するので、たとえウ
ォームホィール122が360°以上回転したときであ
っても、回転角度を検出することができる。したがっ
て、最終段歯車124より入力側の歯車(ウォームホィ
ール122)であっても、確実に回転角度を検出するこ
とができる。
【0035】また、モータ110の正極側が第1、2ブ
ラシ153、154と共通のラインに接続されているの
で、アクチュエータ100の電気配線の取り回しを簡素
化することができる。このとき、第1、2導電部15
1、152の位相がずれているので、モータ100側か
ら見ると、正極側が常にバッテリに対して繋がった状態
となるので、ウォームホィール122に対して常に電力
を供給することができる。
【0036】ところで、上述の実施形態では、エアミッ
クスドア13に本発明に係る電動アクチュエータを適用
したが、本発明は吹出モード切換ドア18、19、20
等のその他の可動部材に対しても適用することができ
る。
【0037】また、上述の実施形態では、終段歯車12
4より入力側の歯車(ウォームホィール122)側に第
1、2導電部151、152に設け、ケーシング140
側に第1、2ブラシ153、154を設けてパルス発生
手段を構成したが、逆に、終段歯車124より入力側の
歯車(ウォームホィール122)側に第1、2ブラシ1
53、154に設け、ケーシング140側に第1、2導
電部151、152を設けてパルス発生手段を構成して
もよい。
【0038】また、上述の実施形態では、第1、2ブラ
シ153、154と第1、2導電部151、152とが
接触する状態と非接触となる状態を交互に発生すること
により、パルス信号を発生させたが、フォトセンサやホ
ール素子などを用いた非接触方式にてパルス信号を発生
させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両用空調装置の模式図である。
【図2】本発明の実施形態に係る電動アクチュエータの
模式図である。
【図3】(a)本発明の実施形態に係る電動アクチュエ
ータの回転角度検出手段の説明図であり、(b)はパル
ス信号チャートである。
【符号の説明】
122…ウォームホィール(歯車)、151…第1導電
部、152…第2導電部、153…第1ブラシ、154
…第2ブラシ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−61976(JP,A) 特開 平4−156284(JP,A) 実開 平1−70609(JP,U) 実開 昭61−42309(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動モータ(110)、及び複数個の歯
    車を有して構成されて、前記電動モータ(110)から
    入力された回転力を減速して出力する減速機構(12
    0)を備える駆動部(130)と、 前記駆動部(130)を収納するケーシング(140)
    と、 前記駆動部(130)のうち、出力側に位置する前記減
    速機構(120)の最終段歯車(124)より入力側
    歯車(122)にて回転角度を検出するためのパルス信
    号を発生させるとともに、互いに位相が約90°ずれた
    パルスを発生する第1パルス発生手段(151、15
    3)、および第2パルス発生手段(152、154)
    と、 前記第1パルス発生手段(151、153)によって発
    生する第1パルス信号(Va)及び前記第2パルス発生
    手段(152、154)によって発生する第2パルス信
    号(Vb)のうちいずれの信号が先に入力されるかによ
    って、前記電動モータ(110)の回転方向を検出する
    電子制御装置(21)と を具備することを特徴とする電
    動アクチュエータ。
  2. 【請求項2】 電動モータ(110)、及び複数個の歯
    車を有して構成されて、前記電動モータ(110)から
    入力された回転力を減速して出力する減速機構(12
    0)を備える駆動部(130)と、 前記駆動部(130)を収納するケーシング(140)
    と、 前記駆動部(130)のうち、出力側に位置する前記減
    速機構(120)の最終段歯車(124)より入力側に
    位置する歯車(122)に設けられた導電材料からなる
    導電部(151、152)と、 前記導電部(151、152)と接触する導電材料製の
    ブラシ(153、154)とを具備し、 前記導電部(151、152)は、前記電動モータ(1
    10)の正極側と共通のラインに接続されていることを
    特徴とする電動アクチュエータ。
  3. 【請求項3】 前記導電部(151、152)は、互い
    に位相がずれた第1導電部(151)および第2導電部
    (152)を有して構成されていることを特徴とする請
    求項2に記載の電動アクチュエータ。
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