JP3861755B2

JP3861755B2 - 電動アクチュエータ

Info

Publication number: JP3861755B2
Application number: JP2002171563A
Authority: JP
Inventors: 徳久竹内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP2004017683A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
特開平１１−３４２７２４号公報に記載の発明では、ストッパ等の機械的な規制手段に拘束される作動限界まで電動アクチュエータを作動させ、この作動限界点を原点位置として電動アクチュエータの作動角を制御している。
【０００３】
しかし、このような発明において、例えば図９に示すように、ストッパが１本であると、レバー部材１６０がストッパ５ａに衝突した際にストッパ５ａが撓んでしまい、原点位置が狂ってしまう可能性が高い。
【０００４】
しかも、ストッパの撓み量は、電動アクチュエータ、つまり電動モータに印加する電圧のバラツキや出力トルクのバラツキ等の電動アクチュエータ自体のバラツキによって大きく変化するので、これに呼応して、原点位置も大きく狂ってしまう可能性が高い。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な電動アクチュエータを提供し、第２には、ストッパの撓みに起因する原点位置の狂いを縮小することを目的とする。
【０００６】
【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）と、電動モータ（１１０）により回転駆動される出力軸（１２７）の回転角度を検出する回転角度検出手段（２２０）と、電動モータ（１１０）により回転駆動されるレバー部材（１６０）が衝突することにより、電動モータ（１１０）の回転を機械的に規制して原点位置を決定する複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）とを備え、複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）のうち一方側のストッパ（５ａ）は、出力軸（１２７）からの距離が他方側のストッパ（５ｂ）より大きく、さらに、レバー部材（１６０）のうち一方側のストッパ（５ａ）が衝突する部位（１６０ａ）は、他方側のストッパ（５ｂ）が衝突する部位（１６０ｂ）より出力軸（１２７）の軸方向と平行な方向にずれている電動アクチュエータを特徴とする。
【０００７】
これにより、レバー部材（１６０）を複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）に衝突させたときにストッパに作用する衝突力を複数本のストッパ（５ａ、５ｂ）に分散させることができる。
【０００８】
したがって、ストッパを１本としたときに比べてストッパ（５ａ、５ｂ）の撓み量を小さくすることができるので、従来と異なる新規な電動アクチュエータを得つつ、ストッパ（５ａ、５ｂ）の撓みに起因する原点位置の狂いを縮小させることができる。
また、複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）のうち一方側のストッパ（５ａ）は、出力軸（１２７）からの距離が他方側のストッパ（５ｂ）より大きく、さらに、レバー部材（１６０）のうち一方側のストッパ（５ａ）が衝突する部位（１６０ａ）は、他方側のストッパ（５ｂ）が衝突する部位（１６０ｂ）より出力軸（１２７）の軸方向と平行な方向にずれている。これにより、レバー部材（１６０）のうち一方側のストッパ（５ａ）に衝突する部位（１６０ａ）が他方側のストッパ（５ｂ）と干渉することを防止できるので、レバー部材（１６０）の可動範囲を拡大することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）のうち一方側のストッパ（５ａ）は、出力軸（１２７）を挟んで他方側のストッパ（５ｂ）と反対側に位置していることを特徴とする。
【００１０】
これにより、レバー部材（１６０）をストッパ（５ａ、５ｂ）に衝突させたときにレバー部材（１４０）に作用する反力を相殺することができるので、電動アクチュエータの取り付け位置が反力によりずれてしまうことを防止でき、原点位置の狂いをより一層縮小させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）は、電動モータ（１１０）が収納されたケーシング（１４０）が組み付け固定される部材（５）に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、レバー部材（１６０）をストッパ（５ａ、５ｂ）に衝突させて原点位置を設定したときに、電動アクチュエータ（１００）の組み付け位置バラツキ及びストッパ位置のバラツキ等を吸収することができ、原点位置の狂いを縮小させることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
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。）１００を車両用空調装置のエアミックスドアの駆動装置に適用したものである。
【００１７】
ここで、エアミックスドア１とは、図１は車両用空調装置において、エンジン２の冷却水を熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータコア３を迂回して流れる風量を調節することにより室内に吹き出す空気の温度を調節するものである。
【００１８】
なお、ヒータコア３及び蒸発器４等の熱交換器やエアミックスドア１等は樹脂製の空調ケーシング５内に収納されており、アクチュエータ１００は、空調ケーシング５にネジ等の締結手段により固定されている。
【００１９】
次に、アクチュエータ１００について述べる。
【００２０】
図２はアクチュエータ１００の外観図であり、図３はアクチュエータ１００の構成図である。そして、図３中、直流モータ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ものであり、減速機構１２０は直流モータ１１０から入力された回転力を減速してエアミックスドア１に向けて出力する変速機構である。なお、以下、直流モータ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。
【００２１】
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）１２６には、出力軸１２７が設けられている。
【００２２】
なお、ケーシング１４０は駆動部１３０を収納するととともに、後述するブラシ（電気接点）１５５〜１５７が固定されたケーシングである。
【００２３】
ところで、減速機構１２０のうち、直流モータ１１０により直接駆動される入力歯車（ウォーム１２１）より出力側（出力軸１２７）には、図３〜６（特に、図６参照）に示すように、パルスパターンプレート（以下、パターンプレートと呼ぶ。）１５３が設けられており、このパターンプレート１５３は、円周方向に交互に並んだ導電部１５１ａ、１５２ａ及び非導電部１５１ｂ、１５２ｂからなる第１、２パルスパターン１５１、１５２が設けられたもので、出力軸１２７と一体的に回転する。
【００２４】
このとき、導電部１５１ａ、１５２ａの円周角α１、α２及び非導電部１５１ｂ、１５２ｂの円周角β１、β２を互いに等しくするとともに、第１パルスパターン１５１の位相を第２パルスパターン１５２の位相に対して円周角α１、α２（＝円周角β１、β２）の略１／２ずらしている。
【００２５】
なお、第１、２パルスパターン１５１、１５２は電気的に繋がっており、第１、２パルスパターン１５１、１５２は、両パルスパターン１５１、１５２より内周側に設けられたコモンパターン（共通導電部パターン）１５４と電気的に繋がって、後述する第３ブラシ１５７を介してバッテリの負極側に電気的に繋がっている。
【００２６】
一方、ケーシング１４０側には、樹脂一体成形により、銅系導電材料製の第１〜３ブラシ（電気接点）１５５〜１５７が固定されており、第１、２ブラシ１５５、１５６は、バッテリの正極側に接続されている。さらに、第１ブラシ１５５は第１パルスパターン１５１に接触し、第２ブラシ１５６は第２パルスパターン１５２に接触し、第３ブラシ１５７はコモンパターン１５４に接触するように構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、第１〜３ブラシ１５５〜１５７とパターンプレート１５３との接点を２点以上（本実施形態では、４点）とすることにより、第１〜３ブラシ１５５〜１５７と導電部１５１ａ、１５２ａ（コモンパターン１５４を含む。）との電気接続を確実なものとしている。
【００２８】
また、図２に示すように、出力軸１２７には、エアミックスドア１を揺動させるリンクレバー１６０が圧入固定されているとともに、空調ケーシング５には、リンクレバー１６０を衝突させるための第１、２ストッパ５ａ、５ｂが一体形成されている。
【００２９】
このとき、複数本のストッパ５ａ、５ｂのうち一方側のストッパ（例えば、第１ストッパ５ａ）は、図２（ａ）に示すように、他方側のストッパ（例えば、第２ストッパ５ｂ）から位相が約１８０°ずれて出力軸１２７挟んで他方側のストッパと反対側に位置している。
【００３０】
さらに、図２（ｂ）に示すように、第１ストッパ５ａから出力軸１２７まで距離Ｒ１を第２ストッパ５ｂから出力軸１２７まで距離Ｒ２より大きくし（Ｒ１＞Ｒ２）、かつ、リンクレバー１６０のうち第１ストッパ５ａが衝突する部位１６０ａと、第２ストッパ５ｂが衝突する部位１６０ｂとを、出力軸１２７の軸方向と平行な方向にずらしている（ｈ１＞ｈ２）。
【００３１】
つまり第１ストッパ５ａが衝突する部位１６０ａを第２ストッパ５ｂが衝突する部位１６０ｂより外径側に位置させるとともに、部位１６０ａが第２ストッパ５ｂと干渉することを防止して、リンクレバー１６０の可動範囲を約３６０°としている。
【００３２】
次に、アクチュエータ１００の概略作動を述べる。
【００３３】
図７はモータ制御手段をなすアクチュエータ１００の電気制御回路２００を示す模式図であり、この電気制御回路２００は直流モータ１１０を駆動するモータ駆動回路２１０、並びにパターンプレート１５３で発生するパルス信号に基づいて出力軸１２７の回転角及び回転の向きを検出する回転角度検出器（回転角度検出手段）２２０、各種制御情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ等の記憶回路２３０等から構成されている。
【００３４】
そして、直流モータ１１０が回転して出力軸１２７（パターンプレート１５３）が回転すると、第１、２ブラシ１５５、１５６と導電部１５１ａ、１５２ａとが接触する通電（ＯＮ）状態、及び第１、２ブラシ１５５、１５６と非導電部１５１ｂ、１５２ｂとが接触する非通電（ＯＦＦ）状態が相互に周期的に発生する。
【００３５】
したがって、第１、２ブラシ１５５、１５６には、図８に示すように、直流モータ１１０が所定角度回転する毎にパルス信号が発生するので、このパルス信号を回転角度検出器２２０にて数えることにより出力軸１２７の回転角度を検出することができる。
【００３６】
なお、上述の説明から明らかなように、本実施形態では、第１、２ブラシ１５５、１５６とパターンプレート１５３とにより出力軸１２７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器（パルス発生手段）１５８（図７参照）を構成している。
【００３７】
また、第１パルスパターン１５１の位相と第２パルスパターン１５２の位相とがずれているため、パルス発生器１５８では、第１パルスパターン１５１と第１ブラシ１５５とにより発生するパルス信号（以下、このパルス信号をＡ相パルスと呼ぶ。）と、第２パルスパターン１５２と第２ブラシ１５６とにより発生するＡ相パルスに対して位相のずれたパルス信号（以下、このパルス信号をＢ相パルスと呼ぶ。）とが発生する。
【００３８】
このため、本実施形態では、Ａ相パルス及びＢ相パルスのうちいずれの信号が先に回転角度検出器２２０に入力されるかによって、直流モータ１１０（出力軸１２７）の回転方向を検出している。
【００３９】
また、直流モータ１１０の回転量、つまり出力軸１２７の回転量を制御するに当たっては、リンクレバー１６０をストッパ５ａ、５ｂに衝突させて直流モータ１１０の回転を機械的に停止させた位置をして原点位置、つまり作動基準として直流モータ１１０を制御する。
【００４０】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４１】
本実施形態では、ストッパ５ａ、５ｂを複数本としているので、リンクレバー１６０をストッパ５ａ、５ｂに衝突させたときにストッパ５ａ、５ｂに作用する衝突力を複数本のストッパ５ａ、５ｂに分散させることができる。
【００４２】
したがって、ストッパを１本としたときに比べてストッパ５ａ、５ｂの撓み量を小さくすることができるので、ストッパ５ａ、５ｂの撓みに起因する原点位置の狂いを縮小させることができる。
【００４３】
なお、リンクレバー１６０は両ストッパ５ａ、５ｂに同時に衝突することが望ましいが、リンクレバー１６０及びストッパの撓み量が大きくならない範囲で僅かにずれてリンクレバー１６０が第１ストッパ５ａと第２ストッパ５ｂに衝突してもよい。
【００４４】
また、第１ストッパ５ａは、出力軸１２７挟んで第２ストッパ５ｂと反対側に位置しているので、リンクレバー１６０をストッパ５ａ、５ｂに衝突させたときにストッパ５ａ、５ｂを介して空調ケーシング５に作用する力が１カ所に集中することを防止できる。
【００４５】
しかも、リンクレバー１６０をストッパ５ａ、５ｂに衝突させたときにリンクレバー１６０に作用する空調ケーシング５からの反力を相殺することができるので、アクチュエータ１００の取り付け位置が反力によりずれてしまうことを防止でき、原点位置の狂いをより一層縮小させることができる。
【００４６】
また、第１ストッパ５ａが衝突する部位１６０ａを第２ストッパ５ｂが衝突する部位１６０ｂより外径側に位置させるとともに、部位１６０ａが第２ストッパ５ｂと干渉することを防止して、リンクレバー１６０の可動範囲を約３６０°としているので、温度制御をより精度良く行うことができる。
【００４７】
また、ストッパ５ａ、５ｂを空調ケーシング５に設けているので、リンクレバー１６０をストッパ５ａ、５ｂに衝突させて原点位置を設定したときに、アクチュエータ１００の組み付け位置バラツキ及びストッパ位置のバラツキ等を吸収することができ、原点位置の狂いを縮小させることができる。
【００４８】
（その他の実施形態）
上述の実施形態ではストッパ５ａ、５ｂを２本としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば３本以上としてもよい。
【００４９】
また、リンクレバー１６０の形状は図２（ｂ）に示すような直線状の形状に限定されるものではなく、例えば部位１６０ａを段差形状としてもよい。
【００５０】
また、上述の実施形態ではストッパ５ａ、５ｂを空調ケーシング５に一体形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばブラケットを介して空調ケーシング５に設ける、又はケーシング１４０内に設ける等してもよい。
【００５１】
また、上述の実施形態では、リンクレバー１６０をストッパ５ａ、５ｂに衝突させて直流モータ１１０の回転を機械的に停止させた位置を作動基準として直流モータ１１０を制御したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばリンクレバー１６０をストッパ５ａ、５ｂに衝突させて直流モータ１１０の回転を機械的に停止させた位置を原点位置として記憶し、その後は、原点位置からずれた位置を作動基準として直流モータ１１０を制御してもよい。
【００５２】
また、上述の実施形態では、第１ストッパ５ａは出力軸１２７挟んで第２ストッパ５ｂと反対側に位置していたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５３】
また、上述の実施形態では、車両用空調装置に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【００５４】
また、上述の実施形態では、摺動接点方式の位置検出装置を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光学式のエンコーダ等のその他の位置検出装置にも適用することができる。
【００５５】
上述の実施形態では、出力軸１２７にパルス発生器１５８を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばパルス発生器１５８（パターンプレート１５３）用にさらに減速した回転部を設けパルス信号を発生させてもよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では、プリント基板にてパターンプレート１５３を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば減速機構１２０を構成する歯車に直接導電部材をメッキする、又は金属板をプレス成形する等してパターンプレート１５３を構成してもよい。
【００５７】
また、上述の実施形態では、両パルスパターン１５１、１５２より内周側に設けられたコモンパターン（共通導電部パターン）１５４を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、両パルスパターン１５１、１５２より外周側にコモンパターン１５４を設ける、又は両パルスパターン１５１、１５２間にコモンパターン１５４を設ける等してもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態では、車両用空調装置に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【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】（ａ）は本発明の実施形態に係る電動アクチュエータの正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図３】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４】（ａ）は本発明の実施形態に係るパターンプレートの正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るパターンプレートの拡大図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電動アクチュエータの制御回路を示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電動アクチュエータのパルス信号チャートである。
【図９】従来の技術に係る電動アクチュエータの外観図である。
【符号の説明】
１００…アクチュエータ、１６０…リンクレバー、５ａ、５ｂ…ストッパ。

Claims

電動モータ（１１０）と、
前記電動モータ（１１０）により回転駆動される出力軸（１２７）の回転角度を検出する回転角度検出手段（２２０）と、
前記電動モータ（１１０）により回転駆動されるレバー部材（１６０）が衝突することにより、前記電動モータ（１１０）の回転を機械的に規制して原点位置を決定する複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）とを備え、
前記複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）のうち一方側のストッパ（５ａ）は、前記出力軸（１２７）からの距離が他方側のストッパ（５ｂ）より大きく、
さらに、前記レバー部材（１６０）のうち前記一方側のストッパ（５ａ）が衝突する部位（１６０ａ）は、前記他方側のストッパ（５ｂ）が衝突する部位（１６０ｂ）より前記出力軸（１２７）の軸方向と平行な方向にずれていることを特徴とする電動アクチュエータ。
前記複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）のうち一方側のストッパ（５ａ）は、前記出力軸（１２７）を挟んで他方側のストッパ（５ｂ）と反対側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の電動アクチュエータ。
前記複数個のストッパ（５ａ、５ｂ）は、前記電動モータ（１１０）が収納されたケーシング（１４０）が組み付け固定される部材（５）に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動アクチュエータ。