JP4702017B2 - 車載空調装置の送風機用モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載空調装置の送風機用モータ駆動装置に関する。

従来の車両用シート空調装置用の電動送風機の概略構造について図５を参照して説明する。

電動送風機は、ブラシレスモータ１と、ブラシレスモータ１の出力軸１ａに固定される羽根車５とから構成されている。ブラシレスモータ１は、出力軸１ａに固定される回転子３と、この回転子３の内側に配置される固定子２と、出力軸１ａを回転自在に支持する軸受け４とを備えている。軸受け４は、出力軸１ａに固定される内輪４ａ、固定子２のヨーク２ａに固定される外輪４ｂと、内輪４ａおよび外輪４ｂの間に介在する球４ｃとから構成されている。

また、電動送風機は、シートのシートバック、シートクッションに内蔵されており、電動送風機は、砂利道等の悪路走行時に振動を受ける。したがって、電動送風機が振動する毎に、軸受け４の内輪４ａ、外輪４ｂ、および球４ｃがそれぞれ振動する。

ここで、電動送風機が停止状態であるときには、外輪４ｂ、球４ｃおよび内輪４ａのそれぞれの接触面が変化しないため、電動送風機が停止中に何度も振動すると、それぞれ、同一の接触面に傷が生じるため、軸受け４としては、異音が発生する等の機能が損なわれる。

これに対して、電動送風機が受ける振動を緩和するために、ウレタン材料などからなる振動緩和材を電動送風機およびシートの間に配置して、軸受けに傷は生じ難くするようにしている。

しかし、上述の車両用シート空調装置では、電動送風機が振動をするのを緩和するために振動緩和材を用いているため、コストの増加を招いていた。

本発明は、上記点に鑑み、振動緩和材を用いなくても、軸受けの機能を損なうことを抑制するようにした車載空調装置の送風機用モータ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、電動モータを駆動すれば、軸受けのうち傷が生じる箇所を変えることができることに着目して成されたものである。

具体的に、本発明では、信号入力部の電圧レベルが制御信号に応じて閾値（ｘＶ）以上になるときに電動モータを駆動する制御回路（３０）と、
信号入力部（Ｔａ）および電源スイッチ（ＩＧ）の間に接続され、電源スイッチを介してバッテリ（Ｂａ）からの電圧が与えられるコンデンサ（Ｃ１）と、
コンデンサおよびグランドの間に接続される抵抗素子（Ｒ３、Ｒ２）と、備えており、
電源スイッチのオンに伴って電源スイッチのコンデンサ側電圧（Ｖｒ）が立ち上がりのとき電源スイッチ側からコンデンサおよび抵抗素子を通過する電流が流れ、この電流により信号入力部（Ｔａ）の電圧レベルが、所定期間（Ｔｏｎ１）、閾値以上になるようになっていることを第１の特徴とする。

したがって、電源スイッチがオンされたとき、制御回路（３０）は、電動モータを駆動するので、軸受けにおいて傷が生じる箇所が変えることができる。このため、軸受けにおいて同一箇所に重なって傷が生じることを抑制することができるので、振動緩和材を用いることなく、軸受けの機能を損なうことを抑制することができる。

更に本発明では、信号入力部の電圧レベルが制御信号に応じて閾値以上になるときに電動モータを駆動する制御回路（３０）と、
電源スイッチ（ＩＧ）を介してバッテリ（Ｂａ）から与えられる電圧によって充電されるコンデンサ（Ｃ２）と、
電源スイッチがオンされているときにはコンデンサおよび信号入力部の間を開放し、電源スイッチがオフしているときにはコンデンサおよび信号入力部の間を接続するトランジスタ（ＴＲ２）と、
信号入力部およびグランドの間に接続される抵抗素子（Ｒ３、Ｒ２）と、を備え、
電源スイッチのオフに伴ってコンデンサからの放電電流がトランジスタおよび抵抗素子を通して流れ、当該放電電流により信号入力部の電圧レベルが、所定期間（Ｔｏｎ２）、閾値以上になるようになっていることを第２の特徴とする。

したがって、電源スイッチがオフされたとき、制御回路（３０）は、電動モータを駆動するので、軸受けにおいて傷が生じる箇所が変えることができる。このため、軸受けにおいて同一箇所に重なって傷が生じることを抑制することができるので、振動緩和材を用いることなく、軸受けの機能を損なうことを抑制することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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ものである。

（第１実施形態）
図１に、本発明に係るシート空調装置の送風機用モータ駆動装置１０の電気回路の構成を示す。当該モータ駆動装置１０により駆動されるブラシレスモータ１は、図５に示すように、その出力軸１ａには羽根車５が固定されて、かつ出力軸１ａを回転自在に支持する軸受け４を有する従来のモータである。

本実施形態のモータ駆動装置１０は、ドライブ回路３０、レギュレータ回路３１、３１ａ、トランジスタＴｒ１、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびコンデンサＣ１から構成されている。

レギュレータ回路３１は、車載バッテリＢａからイグニッションスイッチＩＧを介して電力供給されて、一定電圧（例えば、５Ｖ）を出力する。レギュレータ回路３１ａは、車載バッテリＢａから直接電力供給されて、一定電圧（例えば、５Ｖ）を出力する。

ドライブ回路３０は、信号入力部としての制御端子Ｔａを備え、電子制御装置２０からのパルス信号Ｐａ（制御信号）に応じて制御端子Ｔａの電圧レベルが閾値ｘＶ以上になると、ブラシレスモータ１を駆動する。

なお、ドライブ回路３０のうちモータ駆動系の回路には、車載バッテリＢａから電源供給され、ドライブ回路３０のうちロジック系の回路には、レギュレータ回路３１には、レギュレータ回路３１から電源供給される。

トランジスタＴｒ１は、電子制御装置２０からのパルス信号Ｐａに基づいて、ドライブ回路３０の制御端子Ｔａおよびグランドの間を接続、或いは開放する。

コンデンサＣ１は、レギュレータ回路３１の出力端子およびドライブ回路３０の制御端子Ｔａの間に接続されている。

抵抗素子Ｒ４は、レギュレータ回路３１の出力端子およびドライブ回路３０の制御端子Ｔａの間に接続されている。抵抗素子Ｒ３は、ドライブ回路３０の制御端子Ｔａおよびグランドの間に接続されている。抵抗素子Ｒ２は、コンデンサＣ１およびトランジスタＴｒ１の間に接続されている。抵抗素子Ｒ１は、トランジスタＴｒ１のベース端子およびレギュレータ回路３１ａの出力端子の間に接続されている。

次に、本実施形態のモータ駆動装置１０の作動について説明する。イグニッションスイッチＩＧがオフされているとき、電子制御装置２０は、ハイレベル信号を出力する。このとき、トランジスタＴｒ１は、オンしている。その後、操作者がイグニッションスイッチＩＧをオンすると、バッテリＢａからイグニッションスイッチＩＧを通してバッテリ電圧がレギュレータ回路３１に与えられる。

ここで、レギュレータ回路３１に与えられるバッテリ電圧のレベルが、図２（ａ）に示すように、一定レベル（例えば、１２Ｖ）を越えると、レギュレータ回路３１の出力電圧Ｖｒが、図２（ｂ）に示すように、急上昇し、レギュレータ回路３１が一定電圧（５Ｖ）の出力を開始する。これに伴い、コンデンサＣ１は、レギュレータ回路３１の出力電圧に基づいて充電される。

ここで、イグニッションスイッチＩＧのオンに伴って、レギュレータ回路３１の出力電圧Ｖｒが立ち上がる時（すなわち、出力電圧が急上昇する時）には、矢印Ｙの如く、イグニッションスイッチＩＧ側からレギュレータ回路３１およびコンデンサＣ１を通して抵抗素子Ｒ３に電流（すなわち、交流電流）が流れ、またレギュレータ回路３１からコンデンサＣ１を通して抵抗素子Ｒ２およびトランジスタＴｒ１に電流（すなわち、交流電流）が流れる。その後、コンデンサＣ１の充電が停止され、またコンデンサＣ１を通過する電流が流れなくなる。

このようにコンデンサＣ１を通過する電流によって、ドライブ回路３０の制御端子Ｔａの電圧は、図２（ｃ）に示すように、急上昇する。その後、制御端子Ｔａの電圧は、徐々に低下して、閾値ｘＶ未満になり、一定電圧に近づくことになる。一定電圧は、レギュレータ回路３１の出力電圧Ｖｒが、抵抗素子Ｒ４、Ｒ３、Ｒ２により分圧された電圧である。

したがって、制御端子Ｔａの電圧レベルは、期間Ｔｏｎ１に亘って、閾値ｘＶ以上となる。ここで、制御端子Ｔａの電圧レベルが閾値ｘＶ以上であるときには、ドライブ回路３０がブラシレスモータ１を駆動するため、ブラシレスモータ１が期間Ｔｏｎ１に亘って、出力軸を回転することになる。このため、軸受けを構成する内輪、外輪、および球のそれぞれ接触面が変わる。

その後、電動送風機の運転を開始させる状態になると、電子制御装置２０がパルス信号Ｐａを出力すると、トランジスタＴｒ１がパルス信号Ｐａに基づいてスイッチングする。

ここで、パルス信号Ｐａがローレベルのときには、トランジスタＴｒ１がオフするので、レギュレータ回路３１の出力端子から抵抗素子Ｒ４、Ｒ３に電流が流れる。このため、レギュレータ回路３１の出力電圧が抵抗素子Ｒ４、Ｒ３により分圧されて、ドライブ回路３０の制御端子Ｔａに与えられる。このとき、制御端子Ｔａの電圧ＳＶは、閾値ｘＶ以上のレベルになる。

また、パルス信号Ｐａがハイレベルのときには、トランジスタＴｒ１がオンするので、レギュレータ回路３１の出力端子から抵抗素子Ｒ４および抵抗素子Ｒ３を通して電流が流れるとともに、レギュレータ回路３１の出力端子から抵抗素子Ｒ４および抵抗素子Ｒ２を通してトランジスタＴｒ１に電流が流れる。

このため、レギュレータ回路３１の出力電圧が抵抗素子Ｒ４、Ｒ３、Ｒ２により分圧されて、ドライブ回路３０の制御端子Ｔａに与えられる。このとき、制御端子Ｔａの電圧ＳＶは、閾値ｘＶ未満のレベルになる。

ここで、電圧ＳＶが閾値ｘＶ以上であるときの期間をＴＨとし、電圧ＳＶが閾値ｘＶ未満であるときの期間をＴＬとすると、ドライブ回路３０は、ＴＨ、ＴＬから決まるデューテイ比ｄｙに基づいて、ブラシレスモータ１に与える電圧レベルを変える。デューテイ比ｄｙは、〈ｄｙ＝｛ＴＨ／（ＴＨ＋ＴＬ）｝〉の如く示される。具体的には、ドライブ回路３０は、デューテイ比ｄｙが大きくなるほどブラシレスモータ１に与える電圧レベルを大きくする。したがって、デューテイ比ｄｙが大きくなるほど、ブラシレスモータ１の回転数が高くなり、電動送風機としての送風量が増えることになる。

以上説明した本実施形態によれば、イグニッションスイッチＩＧのオンに伴うレギュレータ回路３１の出力電圧Ｖｒの立ち上がり時には、イグニッションスイッチＩＧ側からレギュレータ回路３１およびコンデンサＣ１を通して抵抗素子Ｒ３に電流が流れ、またイグニッションスイッチＩＧ側からレギュレータ回路３１およびコンデンサＣ１を通して抵抗素子Ｒ２、トランジスタＴｒ１に電流が流れる。

この電流によりドライブ回路３０の制御端子Ｔａの電圧の電圧レベルは、期間Ｔｎｏ１に亘り、閾値ｘＶ以上になる。このため、ドライブ回路３０は、所定期間Ｔｎｏ１に亘り、ブラシレスモータ１を駆動する。したがって、電子制御装置２０がパルス信号Ｐａを出力していないときでも、イグニッションスイッチＩＧのオンに伴ってブラシレスモータ１が回転することになるので、軸受けにおいて、傷が生じる面が代わるので、一箇所に傷が重なって生じることを抑制することができる。したがって、振動緩和材を用いることなく、軸受けの機能を損なうことを抑制することができる。

なお、本実施形態の期間Ｔｏｎ１としては、ブラシレスモータ１が回転するものの、羽根車５の回転による送風によって乗員に違和感を与えないレベルに設定されている。期間Ｔｏｎ１は、コンデンサＣ１の容量、抵抗素子Ｒ３、Ｒ２の抵抗値によって決まる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、イグニッションスイッチＩＧのオンに伴ってブラシレスモータ１を回転させるようにした例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、イグニッションスイッチＩＧのオフに伴ってブラシレスモータ１を回転させるようにする。

本実施形態のモータ駆動装置１０の電気回路構成を図３に示す。本実施形態では、図１のコンデンサＣ１に代えて、トランジスタＴｒ２、抵抗素子Ｒ５、コンデンサＣ２、逆流防止用ダイオードＤが用いられている。逆流防止用ダイオードＤおよびコンデンサＣ２は、レギュレータ回路３１の出力端子およびグランドの間に直列接続される。

トランジスタＴｒ２および抵抗素子Ｒ５は、コンデンサＣ２の正極端子（＋）およびドライブ回路３０の制御端子Ｔａの間に直列接続されている。トランジスタＴｒ２は、レギュレータ回路３１の出力電圧に応じてスイッチングする。

レギュレータ回路３１ａは、車載バッテリＢａから直接電力供給されて、一定電圧（例えば、５Ｖ）をドライブ回路３０に出力する。ドライブ回路３０は、車載バッテリＢａからも直接、電力供給される。このことにより、ドライブ回路３０は、イグニッションスイッチＩＧのオフ時に、ブラシレスモータ１を駆動することができる。

次に、本実施形態のモータ駆動装置１０の作動について説明する。イグニッションスイッチＩＧがオンされ、電子制御装置２０がパルス信号Ｐａを出力したとき、ドライブ回路３０は、パルス信号Ｐａに基づいて、上述の第１実施形態と同様にブラシレスモータ１を駆動する。

このとき、トランジスタＴｒ２のベース端子には、レギュレータ回路３１の出力電圧が与えられるので、トランジスタＴｒ２はオフする。このため、トランジスタＴｒ２は、コンデンサＣ２の正極端子およびドライブ回路３０の制御端子Ｔａの間を開放する。このため、レギュレータ回路３１から電流が逆流防止用ダイオードＤを通してコンデンサＣ２に流れ、コンデンサＣ２が充電されている。

その後、電子制御装置２０がパルス信号Ｐａの出力を停止して、ハイレベル信号をトランジスタＴｒ１に出力すると、トランジスタＴｒ１がオンする。

このとき、レギュレータ回路３１の出力端子から抵抗素子Ｒ４および抵抗素子Ｒ３を通して電流が流れるとともに、レギュレータ回路３１の出力端子から抵抗素子Ｒ４および抵抗素子Ｒ２を通してトランジスタＴｒ１に電流が流れる。これに伴い、レギュレータ回路３１の出力電圧が抵抗素子Ｒ４、Ｒ３、Ｒ２により分圧されて、ドライブ回路３０の制御端子Ｔａに与えられる。このとき、制御端子Ｔａの電圧ＳＶは、閾値ｘＶ未満のレベルになる。

その後、操作者がイグニッションスイッチＩＧをオフする。これに伴い、レギュレータ回路３１の出力電圧が、図４（ａ）に示すように、低下して電圧ｙＶ未満になると、トランジスタＴｒ２がオンする。このため、トランジスタＴｒ２がコンデンサＣ２の正極端子およびドライブ回路３０の制御端子Ｔａの間を接続する。

これに伴い、コンデンサＣ２の正極端子から、放電電流が抵抗素子Ｒ５およびトランジスタＴｒ２を通して抵抗素子Ｒ３に流れる。また、コンデンサＣ２の正極端子から、放電電流が抵抗素子Ｒ５およびトランジスタＴｒ２を通して抵抗素子Ｒ２に流れる。その後、コンデンサＣ２から放電電流が流れなくなる。

このようなコンデンサＣ２の放電電流によって、ドライブ回路３０の制御端子Ｔａは、図４（ｂ）に示すように、急上昇した後、徐々に低下して、零ボルトに近づくことになる。このため、制御端子Ｔａの電圧レベルは、期間Ｔｏｎ２に亘って、閾値ｘＶ以上になる。したがって、ドライブ回路３０がブラシレスモータ１を期間Ｔｏｎ２に亘り駆動するため、軸受けを構成する内輪、ボール、および外輪のそれぞれ接触面を変えることができる。このため、上述の第１実施形態と同様、軸受けにおいて、一箇所に傷が重なって生じることを抑制することができる。したがって、振動緩和材を用いることなく、軸受けの機能を損なうことを抑制することができる。

なお、本実施形態の期間Ｔｏｎ２としては、ブラシレスモータ１が回転するものの、羽根車５の回転による送風によって乗員に違和感を与えないレベルに設定されている。期間Ｔｏｎ２は、コンデンサＣ２の容量、抵抗素子Ｒ５、Ｒ３、Ｒ２の抵抗値によって決まる。

上述の第１、第２実施形態では、本発明に係るモータ駆動装置１０をシート空調装置に適用した例について説明したが、これに限らず、衝撃を受ける装置であるならば、各種の装置に適用してもよい。

上述の第１、第２実施形態では、電動モータとしてブラシレスモータを用いた例について説明したが、これ限らず、三相モータ、直流モータなど各種の電動モータを用いても良い。

上述の第１、第２実施形態では、軸受けとして、内輪、球、外輪から構成される軸受け（すなわち、ボールベアリング）を用いた例について説明したが、これ限らず、ニードルベアリングなどの各種の軸受けを用いても良い。

本発明のモータ駆動装置の第１実施形態の電気回路構成を示す回路図である。 図１中のレギュレータの入力電圧、出力電圧、および制御回路の制御端子の電圧の変化を示す図である。 本発明のモータ駆動装置の第２実施形態の電気回路構成を示す回路図である。 図３中のレギュレータの出力電圧、および制御回路の制御端子の電圧の変化を示す図である。 電動送風機の概略構造を示す断面図である。

符号の説明

１…ブラシレスモータ、１０…モータ駆動装置、
３０…ドライブ回路、３１…レギュレータ回路、
Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５…抵抗素子、
ＩＧ…イグニッションスイッチ、Ｔａ…制御端子。

Claims (3)

1. 出力軸を回転自在に支持する軸受けを有する電動モータ（１）を駆動する車載空調装置の送風機用モータ駆動装置であって、
   信号入力部（Ｔａ）を有し、電子制御装置（２０）から出力される制御信号に応じて前記信号入力部の電圧レベルが閾値（ｘＶ）以上になるときに前記電動モータを駆動する制御回路（３０）と、
   前記信号入力部（Ｔａ）および電源スイッチ（ＩＧ）の間に接続され、前記電源スイッチを介してバッテリ（Ｂａ）からの電圧が与えられるコンデンサ（Ｃ１）と、
   前記コンデンサおよびグランドの間に接続される抵抗素子（Ｒ３、Ｒ２）と、を備えており、
   前記電源スイッチのオンに伴って前記電源スイッチの前記コンデンサ側電圧（Ｖｒ）が立ち上がりのとき前記電源スイッチ側から前記コンデンサおよび前記抵抗素子を通過する電流が流れ、この電流により前記信号入力部（Ｔａ）の電圧レベルが、所定期間（Ｔｏｎ１）、前記閾値以上になるようになっていることを特徴とする車載空調装置の送風機用モータ駆動装置。
2. 出力軸を回転自在に支持する軸受けを有する電動モータ（１）を駆動する車載空調装置の送風機用モータ駆動装置であって、
   信号入力部（Ｔａ）を有し、電子制御装置（２０）から出力される制御信号に応じて前記信号入力部の電圧レベルが閾値（ｘＶ）以上になるときに前記電動モータを駆動する制御回路（３０）と、
   電源スイッチ（ＩＧ）を介してバッテリ（Ｂａ）から与えられる電圧によって充電されるコンデンサ（Ｃ２）と、
   前記電源スイッチがオンされているときには前記コンデンサおよび前記信号入力部の間を開放し、前記電源スイッチがオフしているときには前記コンデンサおよび前記信号入力部の間を接続するトランジスタ（ＴＲ２）と、
   前記信号入力部およびグランドの間に接続される抵抗素子（Ｒ３、Ｒ２）と、を備え、
   前記電源スイッチのオフに伴って前記コンデンサからの放電電流が前記トランジスタおよび前記抵抗素子を通して流れ、当該放電電流により前記信号入力部の電圧レベルが、所定期間（Ｔｏｎ２）、前記閾値以上になるようになっていることを特徴とする車載空調装置の送風機用モータ駆動装置。
3. 前記信号入力部およびグランドの間に接続されるトランジスタ（Ｔｒ１）を備えており、
   前記トランジスタは、前記電子制御装置から制御信号に基づいてオン、オフして、前記信号入力部（Ｔａ）の電圧レベルを変化させるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の車載空調装置の送風機用モータ駆動装置。

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