JP2004266946A

JP2004266946A - モータアクチュエータ

Info

Publication number: JP2004266946A
Application number: JP2003055377A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Hirota; 久寿広田; Hirotaka Nakatsuka; 博孝中司
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】トータルコストを低減した小型のモータアクチュエータを提供すること。
【解決手段】直流モータ７の給電端子８に、コネクタハウジング４が一体に形成された配線基板３を取り付け、その配線基板３には、直流モータ７の制御駆動用の集積回路６が実装されるとともにコネクタ端子５を一体的に構成する導電片２が埋設された要部アセンブリ１を一体に構成した。この要部アセンブリ１をギヤボックスに組み込むことにより、全体的にコンパクトかつ低コストのモータアクチュエータが構成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータアクチュエータに関し、特に自動車用空調装置内に設けられたエアミックスドアなどのドアを開閉制御するようにしたモータアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調装置のドアの開閉を制御駆動するモータアクチュエータは、一般にモータと、ギヤボックスと、出力軸の回転位置を検出するセンサとを備えている。センサとしては、このモータアクチュエータの出力軸に設けられた摺動子が抵抗膜を摺動することによって変化する抵抗比で出力軸の回転位置を検出するようにしたポテンショメータが知られており、それ以外に、出力軸がどの回転範囲の位置にあるかをスイッチパターンにて検出するもの（たとえば、特許文献１参照。）、あるいは出力軸の回転位置を直接検出するロータリエンコーダ（たとえば、特許文献２参照。）が知られている。
【０００３】
このようなセンサは、検出した出力軸の回転位置を制御装置にフィードバックさせることによって出力軸が目標の回転位置にて停止させるようにしている。そのため、モータアクチュエータは、モータに給電するための２本の電源端子とセンサの検出信号を制御装置にフィードバックするための出力端子が少なくとも２〜３本必要になる。自動車用空調装置には多くのドアが設けられており、それぞれにモータアクチュエータが付いている。そのため、ドアの数が多くなると、モータアクチュエータとその制御装置とを個々に配線するハーネスも、多くの本数が必要になってくる。
【０００４】
そこで、モータにステッピングモータを使用してオープンループ制御することにより、ハーネスの本数を減らすことができる。しかし、ステッピングモータは、回転位置を高精度に制御できる反面、駆動トルクが直流モータに比べて小さいことから、大型のステッピングモータを使用しなければならず、そのため、小型化および低コストが要求される自動車用のモータアクチュエータには向いていない。
【０００５】
また、ハーネスの本数を減らすには、制御装置と複数のモータアクチュエータとをＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）で結ぶことが有効である（たとえば、特許文献３参照。）。制御装置とモータアクチュエータとの間をＬＡＮ化したものは、モータアクチュエータを増やしたことによるハーネス本数の増加はないため、ハーネスの引き回しを簡素化することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２８４２９０７号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００１−９５２９２号公報（段落番号〔０００２〕，図３）
【特許文献３】
特開平１０−２３０７３６号公報（段落番号〔００２６〕〜〔００２７〕，図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータアクチュエータのいずれにおいても、回転位置を検出するセンサ、制御回路、モータ、モータ駆動回路、コネクタなどの構成要素をそれぞれ別体で構成し、それらを組み合わせて構成されているため、小型化および低コスト化に限界があるという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、トータルコストを低減した小型のモータアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、出力軸が外部より与えられた目標停止位置まで回転されるモータアクチュエータにおいて、直流モータと、内部の電気的な配線およびコネクタ端子を構成し前記直流モータの給電端子が直接接続される導電片と、前記導電片に実装されて前記直流モータを制御駆動する集積回路と、前記導電片を挿入してインサート成形によりコネクタハウジングが一体に形成された配線基板と、を一体にしたアセンブリを備えていることを特徴とするモータアクチュエータが提供される。
【００１０】
このようなモータアクチュエータによれば、直流モータの給電端子に、コネクタハウジングが一体に形成された配線基板を取り付け、配線基板には、直流モータの制御駆動用の集積回路が実装されるとともにコネクタ端子を一体的に構成する導電片が埋設されたアセンブリを一体に構成したことにより、全体的にコンパクトかつ低コストのモータアクチュエータを構成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明によるモータアクチュエータの要部アセンブリを示す図、図２は要部アセンブリを示す部分断面分解図、図３は導電板を示す図である。
【００１２】
このモータアクチュエータの要部アセンブリ１は、図１に示したように、導電片２を挿入してインサート成形により形成された配線基板３を有している。この配線基板３は、コネクタハウジング４が一体に形成されており、導電片２の一部は、コネクタハウジング４まで延びていて、それらの終端部がコネクタ端子５を構成している。このコネクタ端子５は、電源用の２本（Ｖｃｃ，ＧＮＤ）と通信用の１本（ＣＯＭ）の計３本からなっている。導電片２は、その一部が露出していて、そこには、このモータアクチュエータを制御駆動するための集積回路６が実装されている。
【００１３】
この集積回路６は、通信線を介してマスタ機との通信を行うトランシーバ回路と、モータドライバ回路と、出力軸の位置検出回路と、出力軸を目標停止位置まで回転制御する制御回路とを一体に備えている。トランシーバ回路を備えていることにより、複数のモータアクチュエータを３本のハーネスで結んでＬＡＮ化することができ、出力軸の位置検出回路を集積回路６に内蔵して、ロータリエンコーダなどの位置検出用のセンサを不要にしたため、この要部アセンブリ１を小型化できる。
【００１４】
配線基板３の裏面には、図２に示すように直流モータ７が配置され、その直流モータ７の給電端子８が導電片２のランド９にはんだ付けされて、要部アセンブリ１を構成している。導電片２は、また、集積回路６内の位置検出回路の一部である微分回路の抵抗１０およびコンデンサ１１が外付けではんだ付けされている。これら抵抗１０およびコンデンサ１１は、直流モータ７に流れる電流の変化を検出し、集積回路６内の位置検出回路に供給する。直流モータ７に流れる電流の変化は、直流モータ７がブラシと整流子とによる転流または整流の終了時に発生するパルスであり、三相直流モータの場合、モータ１回転につき６個のパルスが発生している。そのパルスを抵抗１０およびコンデンサ１１からなる微分回路で検出し、集積回路６内の位置検出回路がそのパルス数を計数することによってこのモータアクチュエータの出力軸の回転位置を算出するようにしている。微分回路の抵抗１０およびコンデンサ１１を外付けにしたことにより、直流モータ７などの特性に応じて微分定数を変えたい場合に容易に変更することが可能になるので、本発明によるモータアクチュエータは、自動車用空調装置で用いられているあらゆるドアの駆動用アクチュエータに容易に適用できる汎用性の高いものにすることを可能にしている。
【００１５】
導電片２は、配線基板３のインサート成形時には、図３に示したように、導電板１２の形態を有している。この導電板１２は、一枚の金属板を配線パターンの形状になるようプレスにより打ち抜くことによって形成される。金属板としては、たとえば黄銅板が用いられる。このとき、導電板１２は、すべての導電片２が図中丸印を付した連結部１３によって互いにつながった状態で形成され、これによってインサート成形時に個々の導電片２がばらばらになることがないようにしている。
【００１６】
その後、導電板１２は、コネクタ端子５の根元に対応する位置１４にて直角方向に折り曲げられる。この加工は、コネクタの挿入方向に合わせ必要に応じて行われるもので、コネクタ端子５が導電板と同一平面上に配置される場合は、この曲げ加工は不要である。
【００１７】
配線基板３のインサート成形後、導電板１２は、図中丸印を付した連結部１３をプレスで切除することによって電気的に互いに独立した導電片２に分離されることになる。
【００１８】
図４は集積回路の第１の実装例を示す図であって、（Ａ）は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、（Ｂ）はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。図５は集積回路の第２の実装例を示す図であって、（Ａ）は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、（Ｂ）はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。図６は集積回路の第３の実装例を示す図であって、（Ａ）は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、（Ｂ）はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。
【００１９】
集積回路６の導電片２への実装方法としては、図４に示した表面実装方法がある。この表面実装方法では、集積回路６は、表面実装タイプのパッケージ外形を有し、パッケージから出ているリードをスルーホールを使うことなく導電片２の表面にはんだ付けするようにしている。集積回路６を導電片２の表面に実装した後は、集積回路６を樹脂１５で被覆するとよい。
【００２０】
集積回路６の導電片２への別の実装方法としては、図５に示したワイヤボンディングによる方法がある。集積回路６は、樹脂でモールドされていないベアチップを用い、チップ上のボンディングパッドと導電片２とをワイヤで接続し、チップ表面を樹脂１５で封止する。
【００２１】
集積回路６の導電片２へのさらに別の実装方法としては、図６に示したフリップチップ実装方法がある。集積回路６は、下面にはんだバンプが端子として設けられた半導体チップが用いられ、そのはんだバンプを介して導電片２に接続し、チップ表面を樹脂１５で封止する。
【００２２】
図７はモータアクチュエータを示す分解図である。なお、この図では、図が複雑になるのを避けるため、要部アセンブリ１は、配線基板３を省略して直流モータ７のみを示している。
【００２３】
モータアクチュエータは、要部アセンブリ１をギヤボックスに組み込んで構成される。そのギヤボックスは、樹脂成形された外装ケース１６と蓋体１７とを有し、その中に、３つの中間ギヤ１８，１９，２０と出力ギヤ２１とが収容され、蓋体１７の外側には、出力ギヤ２１の出力軸２２に連結されて揺動するレバー２３が配置される。外装ケース１６には、中間ギヤ１８，１９，２０を回動自在に支持する軸２４、出力ギヤ２１を回動自在に支持する図示しない軸孔、要部アセンブリ１を収容する収容部などが形成されている。
【００２４】
ギヤボックスに要部アセンブリ１、中間ギヤ１８，１９，２０、出力ギヤ２１が収容されると、直流モータ７の出力軸に取着されたウオームギヤ２５（図２参照）が第１の中間ギヤ１８と噛合され、この第１の中間ギヤ１８が第２の中間ギヤ１９および第３の中間ギヤ２０を介して大径の出力ギヤ２１に噛合するように配置される。出力ギヤ２１に一体に形成された出力軸の端部は、レバー２３が一体に回動するよう取着されている。
【００２５】
図８はモータアクチュエータの外観を示す側面図、図９はモータアクチュエータの外観を示す平面図である。
ギヤボックスに要部アセンブリ１を組み込むことにより、外装ケース１６および蓋体１７の外側には、要部アセンブリ１の配線基板３と一体に形成されたコネクタハウジング４が突出するように配置されたモータアクチュエータが構成される。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、直流モータの給電端子に、コネクタハウジングが一体に形成された配線基板を取り付け、配線基板には、直流モータの制御駆動用の集積回路が実装されるとともにコネクタ端子を一体的に構成する導電片が埋設されたアセンブリを一体に構成した。これにより、全体的にコンパクトかつ低コストのモータアクチュエータを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモータアクチュエータの要部アセンブリを示す図である。
【図２】要部アセンブリを示す部分断面分解図である。
【図３】導電板を示す図である。
【図４】集積回路の第１の実装例を示す図であって、（Ａ）は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、（Ｂ）はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。
【図５】集積回路の第２の実装例を示す図であって、（Ａ）は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、（Ｂ）はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。
【図６】集積回路の第３の実装例を示す図であって、（Ａ）は直流モータの給電端子を通る面で見た断面図、（Ｂ）はコネクタハウジングを通る面で見た断面図である。
【図７】モータアクチュエータを示す分解図である。
【図８】モータアクチュエータの外観を示す側面図である。
【図９】モータアクチュエータの外観を示す平面図である。
【符号の説明】
１要部アセンブリ
２導電片
３配線基板
４コネクタハウジング
５コネクタ端子
６集積回路
７直流モータ
８給電端子
９ランド
１０抵抗
１１コンデンサ
１２導電板
１３連結部
１４折り曲げる位置
１５樹脂
１６外装ケース
１７蓋体
１８，１９，２０中間ギヤ
２１出力ギヤ
２２出力軸
２３レバー
２４軸
２５ウオームギヤ

Claims

出力軸が外部より与えられた目標停止位置まで回転されるモータアクチュエータにおいて、
直流モータと、
内部の電気的な配線およびコネクタ端子を構成し前記直流モータの給電端子が直接接続される導電片と、
前記導電片に実装されて前記直流モータを制御駆動する集積回路と、
前記導電片を挿入してインサート成形によりコネクタハウジングが一体に形成された配線基板と、
を一体にして構成したアセンブリを備えていることを特徴とするモータアクチュエータ。
前記アセンブリをギヤボックスに実装して構成されていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
前記コネクタ端子は、前記導電片を前記配線基板の前記コネクタハウジング内まで延長することによって構成されていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
前記コネクタ端子は、２本の電源線および１本の通信線の端子からなっていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
前記導電片は、すべての前記導電片が連結部によって互いにつながった状態で形成された導電板を前記配線基板のインサート成形後に前記連結部を切除することにより構成されていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
前記アセンブリは、前記直流モータに流れる電流の変化を検出するための微分回路を構成する抵抗およびコンデンサを前記集積回路の外の前記導電片に実装されていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
前記集積回路は、前記微分回路から得られた微分信号に基づいて前記出力軸の回転位置を算出する位置検出回路を備えていることを特徴とする請求項６記載のモータアクチュエータ。
前記集積回路は、通信線を介してマスタ機との通信を行うトランシーバ回路と、前記直流モータを駆動するモータドライバ回路と、前記位置検出回路によって得られた出力軸の位置を比較しながら前記目標停止位置まで前記直流モータを回転制御する制御回路とを備えていることを特徴とする請求項７記載のモータアクチュエータ。
前記集積回路は、前記導電片に表面実装されていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
前記集積回路は、ワイヤボンディングによって前記導電片に配線されていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。
前記集積回路は、前記導電片にフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項１記載のモータアクチュエータ。