JP3595149B2 - Electric motor with rotation detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等に搭載される電装品に用いられる回転検知装置付きの電動モータの技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、この種電動モータのなかには、モータの駆動に基づいて動作する可動部材(アクチュエータ)の移動量や位置を検出すべく、電動モータの回転量を検出する回転検知装置を備えたものがある。そして回転検知装置としてホール素子(ホールIC)を用いることがあり、この場合では、出力軸にセンサマグネットを一体固着する一方、ホール素子をケーシング内のセンサマグネット対向部位に配すようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ホール素子はセンサマグネットに対して精度よく位置決めされた状態で取付ける必要があるが、ホール素子は、その端子脚先端部を基材に固定して位置決めする構成となっている。このため矩形状のホール素子を基材に対して起立状に植設されたものでは、該ホール素子が植設された基材をケーシングの狭い空間内に組込むような場合において、ホール素子がケーシング内側面や出力軸に当たったりして端子脚が曲ったりホール素子が損傷してしまう等の惧れがあって問題がある。また、面実装タイプのホール素子であって、ホール素子が倒伏状に設けられるものでは、前記のような問題はないものの、基材に対する占有面積を広く確保する必要があり、このため、基材上に他の制御素子を複数配するような場合では基材面積を大きくせざるを得ず、この結果電動モータの小型化を損なうことになって問題がある。さらには、前記何れのものにおいても、ホール素子をセンサマグネットに直接的に対向させて配した場合、ホール素子の端子脚に、コンミテータとブラシとの摩擦により飛翔するブラシ粉が付着し、ショートしてしまう惧れがあって問題となっており、これらに本発明が解決しようとする課題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、アーマチュアコア、コンミテータ、給電用ブラシ、永久磁石等の部材装置が配されたモータケースおよび減速機構部が内装されるケーシングにより回転自在に軸承の出力軸と、該出力軸に設けられた被検知部の回転検知をする回転検知装置とを備えた電動モータにおいて、回転検知装置は、主プリント基板に起立状に支持された副プリント基板に取付けられ、該プリント基板をケーシング内に組込むことで回転検知装置の取付けがなされる構成とすると共に、前記ケーシングには、前記被検知部の対向部位に位置して該被検知部を臨める開口部が切欠き形成され、該開口部には、副プリント基板の一側面が被検知部の外周面に平行状に近接対向する状態で前記主、副プリント基板が組込まれるものとし、前記回転検知装置は、ケーシング開口部内への組込み時に被検知部と直接対向しないよう、副プリント基板の他側面に取付けられている回転検知装置付きの電動モータである。
そして、このようにすることにより、回転検知装置の組込み時に、回転検知装置が被検知部に当接したりするのを防止できる。
請求項2の発明は、請求項1において、プリント基板は、基端部がハウジングに支持され、先端部に出力軸の挿通凹部が形成され、出力軸を跨ぐ状態で配される主プリント基板と、該主プリント基板に起立状に組込まれ出力軸外周に一側面が対向する副プリント基板とで構成され、回転検知装置は副プリント基板の他側面に取付けられている回転検知装置付きの電動モータである。これによって主プリント基板に占める回転検知装置用のスペースを減少させて、主プリント基板の小型化に寄与できる。
【0005】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図1〜図6の図面に基づいて説明する。
図面において、1は減速機構および回転検知機構を備えたモータ装置であって、該モータ装置1のモータ部2は、有底円筒状のモータケース3にモータ軸4を回動自在に軸支すると共に、該モータケース3内に、モータ軸(出力軸)4と一体回動するアーマチュアコア3a、コンミテータ、給電用ブラシ、永久磁石(何れも図示せず)等の部材装置が配されていること等の基本構成は何れも従来通りである。
【0006】
5は減速機構部が内装されるケーシングであって、該ケーシング5は樹脂材を型成形することにより構成されており、前記モータケース3から突出するモータ軸4を回動自在に内装支持するモータ軸用ケース体6と、該モータ軸用ケース体6の一側方に配され、モータ軸4の先端部に形成されたウオームギア4aと噛合するウオームホイール、大、小のギア、そして外部取出し用の出力軸(可動部)等の減速機構用部材(何れも図示せず)が内装されるギア用ケース体7とが一体形成されたものとなっている。
【0007】
前記モータ軸用ケース体6は、モータ軸4の突出部基端側を支持する略角筒形状の角筒状部6aと、突出部先端側を支持する円筒形状の円筒状部6bとが一体形成されており、前記角筒状部6aの開口端縁部6cを、モータケース3側の開口端部に突当て状に組付け固定することで、ケーシング5のモータケース3への一体組付けがなされる構成となっている。また、前記円筒状部6bの一側部に前記ギア用ケース体7が一体形成されるようになっており、該部位に位置するモータ軸4の外周面にウオームギア4aが刻設されている。
【0008】
さらに、モータ軸用ケース体6の角筒状部6aは、四側辺のうちの一側辺、つまり図4において上辺が切欠かれて開口部O(本発明の組込み凹部に相当する)が形成されており、該開口部Oを介して角筒状部6aの内部が臨めるように設定されている。そして開口部Oの開口周縁部には、角筒状部6a上辺を段差状に切欠くことによって、上辺の外面より筒内側に位置する突き当て面部6dが形成されている。さらに、これら突き当て面部6dのうち、モータ軸4先端側に位置する突き当て面部6dには、突き当て面部6dからモータ軸用ケース体6上辺の外面に至る傾斜面を底面とするモータ軸4先端側に長い傾斜凹部6eが形成されている。
そして、モータ軸4には、前記開口部Oの対向部位に位置してセンサマグネット8が固着されているが、センサマグネット8は、N極とS極とが周回り方向に交互に着磁された円環状のものであって、モータ軸4の回転と一体に回転するように設定されている。
【0009】
一方、9は、樹脂材等を型成形することで一体形成されたハウジングであって、該ハウジング9は、後述する回転検知装置10を支持するボックス型の支持部11と、外部接続用のリード線12を内面に配線するためのリード線配線部13とが一体形成され、支持部11は前記モータ軸用ケース体6の開口部Oに組込まれ、リード線配線部13は開口部Oに続く傾斜凹部6eに組込まれるように設定されている。
そして前記支持部11は、開口部O形状に対向する形状に形成された天蓋(底面)11aと、該天蓋11aの周縁部から立設される各側辺11bとでボックス型に形成され、これら各側辺11bが開口部Oに内嵌する設定となっており、この内嵌組込み状態で、各側辺11bの先端面は突き当て面部6dに突き当たるように設定されている。さらに、支持部天蓋11aの両側部にはモータ軸用ケース体6に固定するための取付け部11cが突出形成されていると共に、モータ軸4先端側に位置する側辺11bには、リード線12が挿通するための挿通孔11dが穿設されている。尚、11eは各側辺11bの先端部に設けられたシールラバー(パッキン)であって、突き当て面部6dとのあいだの封止をするように構成されている。
一方、リード線配線部13は、支持部11の前記モータ軸4先端側の側辺11bに隣接する状態で一体形成されており、該リード線配線部13を構成する配線側天蓋13aは、支持部天蓋11aの第一側辺11b側から面一状に続く状態で一体形成されている。そして、前記配線側天蓋13aの両側縁部からは一対の傾斜側辺13bが立設されていて、前記支持部11を開口部Oに組込んだ状態で、傾斜側辺13bが前記傾斜凹部6eに内嵌し、その先端面が傾斜凹部6eの傾斜底面に突き当たる設定となっている。
【0010】
そして、回転検知装置10はホール素子(ホールIC)で構成されプリント基板に組込まれることになるが、本実施の形態のプリント基板は、主プリント基板14と、該主プリント基板14に電気的に接続される状態で組付けられる一対の副プリント基板15とで構成され、主プリント基板14は、基端部の両側縁がハウジング支持部11両側の側辺11bにそれぞれ一体形成されたガイド部11fに支持されることで、天蓋11aからボックス内面側に起立状に配され、モータ軸4の外周回り方向からモータ軸芯に対して直交する状態で配される設定となっている。ここで、前記支持部11は、主プリント基板14が組込まれることにより、ボックス型の支持部11が主プリント基板14の一側面側(本実施の形態ではモータ軸4の先端側)の第一収容室Aと他側面側の第二収容室Bとに略二分割される設定となっている。
さらに、主プリント基板14の先端部は支持部11のボックス内から突出しており、モータ軸用ケース体6に組込まれたときにモータ軸4とオーバーラップする長さに設定され、突出先端部にはモータ軸4上半部が挿通する略半円状の凹部14aが切欠き形成されている。また主プリント基板14の基端部側には、リード線12を貫通支持するための貫通孔14bが穿設されている。
【0011】
一方、前記一対の副プリント基板15は、基端部に突設された係合片15aが主プリント基板14に穿設された組込み溝14cにそれぞれ嵌合支持されることで、主プリント基板14の他側面(支持部11の第二収容室B側)に起立状に支持され、かつ、主プリント基板14と電気的に接続されるように設定されている。ここで副プリント基板15は、主プリント基板14の凹部14aの周回り方向に所定間隔を存する状態で組込まれるようになっており、そして、各副プリント基板15の後述する他側面に、ホール素子10が電気的に接続される状態で取付けられている。
【0012】
そして前記ホール素子10と外部とを接続するリード線12(本実施の形態では四本)は、主プリント基板14に半田付け等の接続手段によって接続されている。この主プリント基板14に接続されたリード線12は、モータ軸4先端側の支持部側辺11bにリード線12外径と略同径に穿設された挿通孔11dに挿通され、支持部11に隣接して形成されたリード線配線部13側に引出されるように設定されている。このとき、リード線12は挿通孔11dに支持される状態で移動規制を受け、外部のリード線12に外力が働いたような場合に、該外力が支持部11内のリード線12に及ぶことを低減させるようになっている。さらに、リード線12と主プリント基板14との接続部は支持部天蓋11a側に位置しており、これによって主プリント基板14をハウジング支持部11に組込み、支持部11の第一収容室Aをシール材16でシールすることによりリード線12を第一収容室A内にシールでき、該シールにより、リード線12およびその接続部の保護が計れ、断線や短絡等の防止がなされるようになっている。
尚、本実施の形態では、主プリント基板14とリード線12との接続位置と、挿通孔11dの形成位置とが、天蓋11aに対して同一位置となるように設定されており、これによって、支持部11内におけるリード線12は、天蓋11aに対して平行状に維持されることになり、リード線12接続部に無理な負荷が掛かることがさらに低減されるようになっている。
【0013】
そして、前記ホール素子10を取り付けた主プリント基板14がハウジング9に支持された状態のものを一つの組込みユニットUとし、該組込みユニットUを、モータ軸用ケース体6に組込むことになるが、この場合に、ハウジング9は、天蓋11a、13aが外側に露出する状態とし、支持部11の第一収容室Aに充填されたシール材16の露出面が内側を向く状態としてモータ軸用ケース体6に対向させモータ軸芯に直交する方向から組込まれるように設定されている。そして、前述したように、支持部11を開口部Oに、リード線配線部13を傾斜凹部6eにそれぞれ内嵌させ、取付け部11cをケース体6側にビス止めすることでハウジング9のモータ軸用ケース体6への組込み固定がなされる。この組込み状態において、主プリント基板14は前述したようにモータ軸芯に対して直交する状態で組込まれ、モータ軸4側に突出する先端部両側は、突当て面部6dの両側部に形成されたガイド部6fに支持されるように設定されている。
さらに前記組込み状態において、主プリント基板14は、凹部14aにモータ軸4上半部が遊嵌されモータ軸4を跨ぐようにして組込まれ、主プリント基板14から起立する副プリント基板15は、一側面がモータ軸4に固着されたセンサマグネット8の外周面に平行状に近接対向するように設定されている。そして、前述したように副プリント基板15の他側面にはホール素子10が取付けられ、これによって、ホール素子10とセンサマグネット8とのあいだに副プリント基板15が介装され、直接センサマグネット8と対向することがないように設定されている。
また、前記組込み状態において、リード線配線部13側に引出されたリード線12は、傾斜凹部6eに収容され、そして、配線側天蓋13aの先端部13cと傾斜凹部6eの先端部(本発明のリード線挟持部)6gとのあいだを経由して外部に引出されることになるが、配線側天蓋先端部13cと傾斜凹部先端部6gとは近接対向していると共に、傾斜凹部先端部6gにリード線12を外嵌する挟持溝6hが凹設されており、リード線12が該挟持溝6hに嵌合状に引出されることによって、挟持状に支持される設定となっている。
【0014】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、モータ軸4の回転検知は、モータ軸4と一体回動するセンサマグネット8の回転をホール素子10が検出することでなされ、これによって減速機構を介して出力する出力軸に基づいて動作する可動部の移動量や位置を検出できることになる。そしてこのものにおいて、ホール素子10は、モータ軸4の軸芯に直交する状態に配される主プリント基板14に起立状に組込まれることでモータ軸4と並列状となる副プリント基板15に組込まれるため、ホール素子10をセンサマグネット8に近接して対向させることができる。しかも、ホール素子10はセンサマグネット8に対向する副プリント基板15の一側面とは逆の他側面に取付けられているため、組込みユニットUをモータ軸4の外径方向からモータ軸用ケース体6に組込む場合に、ホール素子10は組込み方向下手側に位置することになって、ホール素子10がモータ軸4やセンサマグネット8、さらには開口部Oの縁部等に直接対向して接触し、ホール素子10の端子脚が曲ったり、位置ずれしたりする等の損傷が発生することを防止できる。この結果、ホール素子10のモータ軸用ケース体6への組込み作業が容易になって作業性の改善を計ることができる。
【0015】
そしてこのものにおいて、前述したように、ホール素子10は、面実装タイプのものを直接主プリント基板14に配すのではなく、副プリント基板15に配したものを主プリント基板14に対して立体的に組込む構成となっているため、主プリント基板に直接平面的に配したもののように、主プリント基板に占めるホール素子用の専有面積を大きく確保する必要がなくなり、他の制御部品を配設するスペースを確保するために主プリント基板14を大型化するようなことが不要となって、主プリント基板14の小型化、延いてはモータ装置の小型化に寄与できる許りでなく、レイアウトの多様化が計れることになる。
しかもこの場合に、副プリント基板15が、ホール素子10とモータ軸4とのあいだに配される結果、図示しないコンミテータとの摩擦により飛翔するブラシ粉を遮ってホール素子10の端子脚に付着してしまうようなことが低減され、ホール素子の損傷を防止できる。
【0016】
さらに、このものはホール素子10がモータ軸用ケース体6の内部に配設されるものであるため、ホール素子10と外部とを接続するリード線12はモータ軸用ケース体6内から引出されることになるが、この場合に、ホール素子10は電気的に接続されている主、副プリント基板14、15を介して接続されているため、リード線12をプリント基板14に接続させることでホール素子10と外部との接続ができる。
そしてこの場合に、主プリント基板14と接続したリード線12は、ハウジング9のリード線配線部13側に誘導され、該リード線配線部13と、これに対向するケース体6側の傾斜凹部6eとで形成される空隙部に収容されるように引回され、さらに配線側天蓋13aの先端部13cと傾斜凹部6eの先端部6gとのあいだに支持される状態で外部に引出されるので、外部のリード線12に外力が働いたような場合に、該外力は配線側天蓋先端部13cと傾斜凹部先端部6gとの支持部で受け止められることになって、シール材16充填部位そしてプリント基板14との接続部にまで及ぶことが低減される。しかも、支持部11のボックス内に誘導されるリード線12は、支持部側辺11bの挿通孔11dにより移動規制され、かつ天蓋11aに対して平行な姿勢を維持してプリント基板14に接続されるため、ハウジング支持部11内のリード線12の接続部位に負荷が働いたとしてもこれを低減でき、シール材16のガタ付きを防止してシール材16の防水性を長期に亘り維持し得て、信頼性の高い製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】モータ装置の平面図である。
【図2】図2(A)、(B)はそれぞれケーシングの右側面図、左側面図である。
【図3】図2(A)におけるX−X断面図である。
【図4】ハウジング組付け状態を説明する分解斜視図である。
【図5】要部の分解斜視図である。
【図6】図6(A)、(B)、(C)はそれぞれ回転検知装置の底面図、側面図、図6(A)におけるY−Y断面図である。
【図7】図7(A)、(B)はそれぞれ主プリント基板の正面、副プリント基板の正面図である。
【図8】図8(A)、(B)はそれぞれホール素子の組込み状態を示す斜視図、断面図である。
【符号の説明】
1 モータ装置
4 モータ軸
5 ケーシング
6 モータ軸用ケース体
6d 突当て面部
6e 傾斜凹部
8 センサマグネット
9 ハウジング
10 回転検知装置(ホール素子)
11 支持部
11a 天蓋
12 リード線
13 リード線配線部
13a 配線用天蓋
14 プリント基板
15 補助基板
16 シール材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of an electric motor with a rotation detection device used for electric components mounted on a vehicle or the like.
[0002]
[Prior art]
In general, some of such electric motors include a rotation detection device that detects a rotation amount of an electric motor in order to detect a movement amount and a position of a movable member (actuator) that operates based on driving of the motor. In some cases, a hall element (Hall IC) is used as the rotation detecting device. In this case, the sensor magnet is integrally fixed to the output shaft, while the hall element is arranged at a position facing the sensor magnet in the casing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it is necessary to mount the Hall element in a state where it is accurately positioned with respect to the sensor magnet, but the Hall element has a configuration in which the tip end of the terminal leg is fixed to the base material and positioned. For this reason, in the case where the rectangular Hall element is implanted in an upright state with respect to the base material, in a case where the base material in which the Hall element is implanted is incorporated in a narrow space of the casing, the Hall element is mounted on the casing. There is a fear that the terminal leg may be bent or the Hall element may be damaged by hitting the inner surface or the output shaft, and thus there is a problem. Further, in the case of a surface-mount type Hall element, in which the Hall element is provided in a laid-down state, although there is no problem as described above, it is necessary to secure a large area occupied by the base material. In the case where a plurality of other control elements are provided above, the area of the base material must be increased, and as a result, there is a problem that the miniaturization of the electric motor is impaired. Furthermore, in any of the above, when the Hall element is arranged directly facing the sensor magnet, brush powder that flies due to friction between the commutator and the brush adheres to the terminal legs of the Hall element, causing a short circuit. There is a concern that these problems may occur, and there is a problem to be solved by the present invention.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has been made for the purpose of solving these problems. The invention of
By doing so, it is possible to prevent the rotation detection device from abutting on the detected portion when the rotation detection device is assembled.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the printed circuit board has a base end portion supported by the housing, a leading end portion formed with a recessed portion for an output shaft, and a main printed circuit board arranged so as to straddle the output shaft. An auxiliary motor mounted on the main printed circuit board, the auxiliary motor being mounted on the other side of the auxiliary printed circuit board. It is. Thereby, the space for the rotation detecting device in the main printed circuit board can be reduced, and the main printed circuit board can be reduced in size.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the drawings,
[0006]
[0007]
The motor
[0008]
Further, the rectangular
A
[0009]
On the other hand,
The
On the other hand, the lead
[0010]
The
Further, the tip of the main printed
[0011]
On the other hand, the pair of
[0012]
The lead wires 12 (four in this embodiment) for connecting the
In the present embodiment, the connection position between the main printed
[0013]
Then, one in which the main printed
Further, in the assembled state, the main printed
In the assembled state, the
[0014]
In the embodiment of the present invention configured as described above, the rotation of the motor shaft 4 is detected by the
[0015]
In this device, as described above, the surface mount type of the
Moreover, in this case, the
[0016]
Further, since the
In this case, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a motor device.
FIGS. 2A and 2B are a right side view and a left side view of a casing, respectively.
FIG. 3 is a sectional view taken along line XX in FIG.
FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating an assembled state of the housing.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a main part.
FIGS. 6A, 6B, and 6C are a bottom view, a side view, and a cross-sectional view taken along the line YY in FIG. 6A, respectively, of the rotation detecting device.
FIGS. 7A and 7B are front views of a main printed board and a sub-printed board, respectively.
FIGS. 8A and 8B are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, showing a state where a Hall element is assembled.
[Explanation of symbols]
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