JP5984472B2 - モータアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、回転角検出器を備えたモータアクチュエータに関するものである。

例えば特許文献１には、図５に示すように、車両用空調装置の気流調整弁を回動させるモータアクチュエータ１０１が記載されている。このモータアクチュエータ１０１は、ハウジングを構成する上下ケース１０２と、ハウジング内に配置されているモータ１０３と、モータ１０３の回転軸に連結される減速ギヤ１０４と、減速ギヤ１０４と連結されて回転する出力軸１０５と、出力軸１０５の挿通部位１０５Ａが挿嵌された回転角検出器１０６を備えており、出力軸１０５の嵌合孔１０５Ｂには、出力軸１０５の回転力を気流調整弁に伝達する不図示の操作レバー（操作体）が挿嵌されている。

特開２０１１−２０００２５号公報

しかしながら、図５のモータアクチュエータでは、操作体は出力軸に挿嵌されていると共に出力軸１０５と一体の挿通部位１０５Ａが回転角検出器１０６の回転体１０６Ａに挿嵌されているため、回転方向の組付誤差が大きくなり、操作体の停止精度の低下が危惧される。

そこで本発明は、操作体の停止精度を向上できるモータアクチュエータを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成すべく成された本発明のモータアクチュエータは、
ハウジングを構成する上下ケースと、前記ハウジング内に配置されるモータと、前記モータの回転軸の回転力が伝達される出力軸と、前記出力軸と一体に回転して前記出力軸の回転力を外部に伝達する操作体と、前記操作体の回転角を検出する回転角検出器と、を備えたモータアクチュエータであって、
前記回転角検出器は、回転体と、前記回転体の回転により回転角を検出する検出手段を備え、前記ハウジング内に配置されており、
前記操作体と前記回転体が、前記ハウジング内で直結されているものである。

また、本発明のモータアクチュエータは、さらなる特徴として、
「前記操作体と前記回転体は、一方が非円形断面の挿嵌部を有し、他方が非円形断面の被挿嵌部を有し、
前記挿嵌部と前記被挿嵌部が嵌合していること」、
「前記挿嵌部は、前記操作体に形成されており、
前記挿嵌部の先端は、前記ハウジング内に設けられた軸受に回転自在に軸支されていること」、
を含むものである。

本発明のモータアクチュエータによれば、操作体と回転体が直結されているため、従来例のような操作体（操作レバー）が出力軸に挿嵌されていると共に出力軸の挿通部位が回転角検出器の回転体に挿嵌されているものに比べて、操作体の回転角が直接回転角検出器で検知できるため、操作体の回転角が精度良く検知でき操作体の停止精度が向上できる。

本発明の第１の実施形態例に係るモータアクチュエータに操作レバーが嵌合された状態で上ケースを除いた完成品の上面図（ａ）であり、（ａ）の切断線Ａ−Ａの断面図（ｂ）である。 本発明の第２の実施形態例に係るモータアクチュエータの断面図を示す。 本発明の第１の実施形態例に係るモータアクチュエータの変形例である。 本発明のモータアクチュエータを車両用空調装置へ組み込んだ例について説明する構成図である。 従来のモータアクチュエータの上ケースを除いた完成品の上面図（ａ）であり、（ａ）の切断線Ｂ−Ｂの断面図（ｂ）である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態例を説明する。
（第１の実施形態例）
図１に示すように、本発明のモータアクチュエータ１は、例えば、車両用空調装置の気流調整用のドアを作動させるものであり、ハウジングを構成する上下ケース１０、１１と、モータ１２と、モータ１２の回転軸の回転力が伝達される出力軸３０Ａと、出力軸３０Ａの回転力を外部に伝達する操作体４１Ａと、操作体４１Ａの回転角を検出する回転角検出器５０Ａを備えている。

ハウジングは、上ケース１０と下ケース１１の開口端部が互いに嵌合して所定の内部空間を有する箱状に形成されている。ハウジング（本例では下ケース１１）の内底面には、同じ高さの立上リブからなる３つの立上部１１Ａが形成されている。この立上部１１Ａの先端には突部１１Ａ１が形成されており、この突部１１Ａ１は出力軸３０Ａの下面に近接して配されている。

モータ１２は、ハウジング内に配置されている。モータ１２の回転軸１２Ａにはウオームギヤ１３が固着されており、ウオームギヤ１３には減速ギヤ２０が連結される。
本例の減速ギヤ２０は、第１中間ギヤ２１と第２中間ギヤ２２を有し、第１中間ギヤ２１は、ウオームギヤ１３と連結され、第２中間ギヤ２２は、第１中間ギヤ２１と連結される。

出力軸３０Ａは、フランジ状の出力ギヤ３１Ａを有し、出力ギヤ３１Ａは第２中間ギヤ２２と連結される。

出力軸３０Ａの上部には筒状部３２が形成されており、筒状部３２はハウジング（本例では上ケース１０）の底板に設けられたガイド孔１０Ａから突出して支持される。この筒状部３２の内周は、断面が非円形の孔形状に形成されており、本例では断面Ｔ形状に形成されている。また出力軸３０Ａの中央には、後述の挿嵌部４３が挿通される貫通孔３３が形成されている。また筒状部３２の内周は、後述の操作レバー４１Ａに設けられた突部４２Ａと嵌合する嵌合孔３２Ａを有している。

操作体４１Ａは、車両用空調装置の気流調整用のドアと連結され、ドアの開閉を行うものであり、本例では操作レバーとして形成されている。この操作レバー４１Ａは、硬質樹脂で形成され、本体部４２と挿嵌部４３を有する。

本体部４２は、出力軸３０Ａの筒状部３２内と嵌合される断面が非円形の突状に形成されており、本例では断面Ｔ形状に形成されている。そして、本体部４２が筒状部３２内に装着されると、操作レバー４１Ａと出力軸３０Ａは一体に回転する。

本体部４２の側面には、筒状部３２内の嵌合孔３２Ａと嵌合する突部４２Ａが設けられている。この突部４２Ａが嵌合孔３２Ａに嵌合されると、操作レバー４１Ａは、軸方向の移動が規制される。なお、操作レバー４１Ａの先端には、突起部４４が設けられている。

挿嵌部４３は、本体部４２下部から突出して一体成形されており、軸方向に垂直な断面が非円形に形成されている。本例の挿嵌部４３の断面はＤ形状になっている。この挿嵌部４３は、出力軸３０Ａの貫通孔３３に挿通されて出力軸の回転中心と同軸上に配された状態で、その先端がハウジング（本例では下ケース１１）の内底面に一体に設けられた軸受１１Ｂに回転自在に軸支される。

回転角検出器５０Ａは、操作レバー４１Ａの回転角を検出するものである。本例の回転角検出器５０Ａは、ポテンショメータから構成され、回転体５１Ａと、非回転体５２と、検出手段５３を備えている。
この回転角検出器５０Ａは、出力軸３０Ａの下方に配され、非回転体５２が立上部１１Ａに固定されている。

回転体５１Ａは、硬質樹脂で形成されており、操作レバー４１Ａの挿嵌部４３が嵌合される非円形断面の貫通孔からなる被挿嵌部５１Ａ１を有し、本例の被挿嵌部５１Ａ１の断面はＤ形状になっている。この回転体５１Ａには、一体に回転するブラシ５１Ａ２が設けられている。そして挿嵌部４３は被挿嵌部５１Ａ１に嵌合され、操作レバー４１Ａと回転体５１Ａが直結されており、挿嵌部４３が回転すると回転体５１Ａとブラシ５１Ａ２が一体に回転する。

非回転体５２は、回転体５１Ａを軸支している。この非回転体５２には、ブラシ５１Ａ２に摺接される図示しない抵抗体基板が設けられている。また非回転体５２の外周には、立上部１１Ａと係止される係止孔５２Ａが形成されている。そしてこの係止孔５２Ａと立上部１１Ａの突部１１Ａ１が嵌合されることにより非回転体５２はハウジング（下ケース１１）に固定される。

検出手段５３は、ブラシ５１Ａ２と抵抗体基板により、回転体５１Ａの回転角を検出するものであり、回転体５１Ａの回転角に応じた電圧信号を検出できるようになっている。

上記の構成により、モータ１２の回転軸１２Ａの回転が、ウオームギヤ１３、減速ギヤ２０、出力軸３０Ａ、操作レバー４１Ａを介して、車両用空調装置の気流調整用のドアを開閉する。

以上のように、本例のモータアクチュエータ１では、回転角検出器５０Ａの回転体５１Ａと操作レバー４１Ａが直結されており、操作レバーの回転角が直接回転角検出器で検知することができる。

そのため、従来例のような操作レバーが出力軸に挿嵌されていると共に出力軸の挿通部位が回転角検出器の回転体に挿嵌されているものに比べて、操作レバーの回転角を精度良く検知でき操作レバーの停止精度が向上できる。すなわち、操作レバーと出力軸との組付誤差があっても、操作レバーが回転角検出器の回転体に直結されているため、操作レバーの回転角が精度良く検知でき操作レバーの停止精度が向上できる。
また、本例では、操作レバーの回転角がそのまま回転角検出器で検知できるため、検知速度の速いモータアクチュエータができる。

また、本例の操作体４１Ａは非円形断面の挿嵌部４３を有し、回転体５１Ａは同じく非円形断面の被挿嵌部５１Ａ１を有し、挿嵌部４３と被挿嵌部５１Ａ１が嵌合することにより操作体４１Ａと回転体５１Ａが直結されている。そのため、操作体４１Ａの回転が確実に回転体５１Ａに伝達でき、より操作レバーの回転角が精度良く検知でき操作レバーの停止精度が向上できる。

また、本例の挿嵌部４３は、操作レバー４１Ａに形成されており、この挿嵌部４３の先端は、ハウジング内に設けられた軸受１１Ｂに回転自在に軸支される。そのため、操作レバーの軸ブレを効果的に防止することができると共に、操作レバーの回転時の異音の発生が低減できる。

また、本例の挿嵌部４３は、操作レバー４１Ａと一体成形されているため、操作レバーの回転中心と挿嵌部の回転中心との同軸度が高められ、より操作レバーの回転角が精度良く検知でき操作レバーの停止精度が向上できる。

（第２の実施形態例）
図２は、本発明の第２の実施形態例に係るモータアクチュエータの断面図を示す。図２において、図１中の符号と同一の符号は同等の部材を指しており、詳細な説明は省略する。
第１の実施形態例では、操作レバー４１Ａの挿嵌部４３が、出力軸３０Ａに貫通した状態で回転角検出器５０Ａの回転体５１Ａに直結されていたが、本例の回転角検出器５０Ｂでは、回転体５１Ｂから一体に突出する挿嵌部５１Ｃが、出力軸３０Ａの貫通孔３３に貫通した状態で操作レバー４１Ｂの下面に形成された凹部からなる被挿嵌部４２Ｂに直結されているものである。

本例のモータアクチュエータおいても、回転角検出器５０Ｂの回転体５１Ｂと操作レバー４１Ｂが直結されており、操作レバーの回転角が直接回転角検出器で検知することができる。
そのため、操作レバーと出力軸との組付誤差があっても、操作レバーの回転角が精度良く検知でき操作レバーの停止精度が向上できる。
また、本例は、第１の実施形態例に比べ、軸受１１Ｂを設けずにすむため、モータアクチュエータの薄型化ができる。

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明はかかる実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜の変更等ができることは言うまでもない。

具体的には例えば、第１の実施形態例では、操作レバー４１Ａの挿嵌部４３は、下ケース１１の軸受１１Ｂに軸支されるが、操作レバーの回転角が検知できる構成であればよく、操作レバー４１Ａの挿嵌部４３が軸受１１Ｂに軸支しない構成にしてもよい。

また、第１の実施形態例では、操作レバー４１Ａと出力軸３０Ａは別体に構成され、操作レバー４１Ａの本体部４２が出力軸３０Ａの筒状部３２内に挿嵌されているが、図３に示すように、操作レバー４１Ｃと出力軸３０Ｃが一体成形された構成でもよい。具体的には、出力軸３０Ｃと一体化された操作レバー４１Ｃがハウジング外からガイド孔１０Ａに挿入され、出力ギヤ３１Ｃの上部外周に設けられた係止突起４５がガイド孔１０Ａ周縁により係止され、操作レバー４１Ｃがハウジングから外れないように構成されたものでもよい。

また、第１および第２の実施形態例では、操作レバーと回転角検出器との間に出力軸が配されるが、操作レバーと出力軸との間に回転角検出器が配される構成のものでもよい。具体的には、例えば、ハウジング内（上ケース１０）に回転角検出器を固定する立上部が形成され、ハウジング（上ケース１０）のガイド孔１０Ａに操作レバーの本体部が支持され、本体部下部から突出した挿嵌部が立上部に固定された回転角検出器の回転体と直結され、回転体の装着孔に挿嵌された挿嵌部がハウジング内（下ケース１１）に回転自在に支持された出力軸の筒状部内に挿嵌されるように構成されたものでもよい。

また、第１の実施形態例では、回転角検出器５０Ａは、ポテンショメータから構成されているが、回転角を検出できるものであればよく、例えば、パルスセンサでもよい。このパルスセンサは、例えば、導電部と絶縁部が所定の間隔をおいて配置された図示しないプレート部が設けられ出力軸と一体に回転する回転体と、このプレート部と対向するブラシが設けられ回転体を軸支する非回転体と、回転体の回転により出力軸の回転角を検出する検出手段を備えているものである。また、回転角を検出できるものとして磁気センサーでもよい。この磁気センサーは、回転方向に異極着磁された磁石を有する回転体と、回転体の回転により回転角を検出するホール素子からなる検出手段を備えているものである。

次に、前記モータアクチュエータ１の組み込み例について説明する。図４は、前記モータアクチュエータ１を備えた車両用空調装置６０を示す。この車両用空調装置６０は、車両用空調装置６０内で通風路を形成している筒部６１内にあって、この通風路の冷風と温風との混合割合を調整するヒータコア６１Ａの開閉ドア６２と、ドア６２に設けられて筒部６１に回動自在に設けられた回動軸６３と、回動軸６３と連結されるリンク機構６４と、リンク機構６４と連結されて回動軸６３に回転力を加えてドア６２の回動角を制御する前記モータアクチユエータ１を備えている。

このモータアクチュエータ１は筒部６１の外周に螺子止めされた状態で操作レバー４１の突起部４４がリンク機構６４と連結されており、操作レバー４１が回動軸６３と連結される。そして、操作レバー４１が回転すると、この回転力がリンク機構６４を介して回動軸６３に加わり、ドア６２が開閉される。そのため、前記アクチュエータ１を備えた車両用空調装置６０は、ドアの回動角が精度良く検知でき、筒部内に流れる風量を精度よく制御できる。

また、前記モータアクチュエータ１の組み込み例では、回動軸６３が出力軸３０に直結されたものでもよい。具体的には、リンク機構６４と操作レバー４１を介さず出力軸３０の筒状部３２内に前記操作レバーの挿嵌部に相当する回動軸６３が直結されて出力軸３０と回動軸６３が一体に回転すると共に、回動軸６３が出力軸３０の貫通孔３３に貫通した状態で回動軸６３が回転体の装着孔に装着されて回転体５１と直結されているものである。この場合、ドアの回動角が回転角検出器で直接検知できることにより、ドアの回動角が極めて精度良く検知でき通風路の筒部内に流れる風量が精度よく制御されると共に、部品点数と取付スペースを少なくできる特有の効果を有する。

なお、本例の空調装置は、車両用として説明したが住宅用の空調装置でも使用できるものである。

１ モータアクチュエータ
１０ 上ケース（ハウジング）
１０Ａ ガイド孔
１１ 下ケース（ハウジング）
１１Ａ 立上部
１１Ａ１ 突部
１１Ｂ 軸受
１２ モータ
１２Ａ 回転軸
１３ ウオームギヤ
２０ 減速ギヤ
２１ 第１中間ギヤ
２２ 第２中間ギヤ
３０Ａ 出力軸
３０Ｃ 出力軸
３１Ａ 出力ギヤ
３１Ｃ 出力ギヤ
３２ 筒状部
３２Ａ 嵌合孔
３３ 貫通孔
４１Ａ 操作レバー（操作体）
４１Ｂ 操作レバー（操作体）
４１Ｃ 操作レバー（操作体）
４２ 本体部
４２Ａ 突部
４２Ｂ 被挿嵌部
４３ 挿嵌部
４４ 突起部
４５ 係止突起
５０Ａ 回転角検出器
５０Ｂ 回転角検出器
５１Ａ 回転体
５１Ａ１ 被挿嵌部
５１Ａ２ ブラシ
５１Ｂ 回転体
５１Ｃ 挿嵌部
５２ 非回転体
５２Ａ 係止孔
５３ 検出手段
６０ 車両用空調装置
６１ 筒部
６１Ａ ヒータコア
６２ ドア
６３ 回動軸
６４ リンク機構

Claims (3)

1. ハウジングを構成する上下ケースと、前記ハウジング内に配置されるモータと、前記モータの回転軸の回転力が伝達される出力軸と、前記出力軸と一体に回転して前記出力軸の回転力を外部に伝達する操作体と、前記操作体の回転角を検出する回転角検出器と、を備えたモータアクチュエータであって、
   前記回転角検出器は、回転体と、前記回転体の回転により回転角を検出する検出手段を備え、前記ハウジング内に配置されており、
   前記操作体と前記回転体が、前記ハウジング内で直結されていることを特徴とするモータアクチュエータ。
2. 前記操作体と前記回転体は、一方が非円形断面の挿嵌部を有し、他方が非円形断面の被挿嵌部を有し、
   前記挿嵌部と前記被挿嵌部が嵌合していることを特徴とする請求項１に記載のモータアクチュエータ。
3. 前記挿嵌部は、前記操作体に形成されており、
   前記挿嵌部の先端は、前記ハウジング内に設けられた軸受に回転自在に軸支されていることを特徴とする請求項２に記載のモータアクチュエータ。

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