(57)【要約】【課題】  耐久性を損なうことなく、初期位置信号や角度検出パルス信号を出力するアクチュエータを提供する。【解決手段】  アクチュエータ１００ａは、電動モータ１１０と、歯車１２４、１２６と、歯車１２６からの回転力を内外気切換ドア１１ａに伝える出力軸１２７と、歯車１２４の回転に伴って回転するように設けられる多極マグネット１３０と、多極マグネット１３０から発生する磁界を非接触で検出し、印加される磁界の向きの変化に基づいて、角度検出パルス信号を発生する磁気センサ１４０ａ、１４０ｂと、を備えている。出力軸１２７が初期位置に位置するときだけ、初期位置側マグネット１６０は、初期位置側マグネット１６０からの磁界と多極マグネット１３０からの磁界の合成磁界に応じて、角度検出パルス信号と異なる初期位置パルス信号を発生する。【選択図】        図１０
2006129552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータ（１１０）と、
前記電動モータ側の歯車（１２３）に噛み合って回転する前段側歯車（１２４）と、
前記前段側歯車に対して回転軸方向に間隔を開けて、かつ前記前段側歯車と径方向に重なるように配置されて、前記前段側歯車から回転力伝達経路（１２５）を介して伝達される回転力に基づいて回転する後段側歯車（１２６）と、
前記後段側歯車からの回転力を可動部（１１ａ、１１ｂ…１１ｅ）に伝える出力軸（１２７）と、
前記前段側歯車および前記後段側歯車のうち一方の歯車（１２４）に設けられ、Ｎ極とＳ極が円周方向に交互に並べられる多極マグネット（１３０）と、
前記第１、第２の歯車の間で前記径方向に重なる位置に配置され、前記多極マグネットから発生する磁界を非接触で検出する磁気センサ（１４０ａ）と、
前記前段側歯車および前記後段側歯車のうち他方の歯車（１２６）に配置され、前記出力軸が初期位置に到達したときだけは前記磁気センサに非接触で磁界を印加するように配置される初期位置側マグネット（１６０）と、を備えており
前記磁気センサには、前記多極マグネットの回転に伴って、互いに異なる向きの磁界が交互に印加されて、前記磁気センサが、前記印加される磁界の向きの変化に基づいてレベル変化する角度検出パルス信号を発生するようになっており、
さらに、前記出力軸が前記初期位置に到達したときだけは、前記磁気センサが、前記初期位置側マグネットからの磁界と前記多極マグネットからの磁界の合成磁界に応じて、前記角度検出パルス信号と異なるパルスパターンの初期位置パルス信号を発生するようになっていることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記出力軸が初期位置に到達したときだけは、前記多極マグネットから前記磁気センサに印加される磁界が、前記初期位置側マグネットからの磁界によって打ち消されるようになっ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。
【請求項３】
前記磁気センサ（１４０ａ）以外に、前記多極マグネットから発生する磁界を非接触で検出して、前記多極マグネットからの磁界に基づいて角度検出パルス信号を発生する他の磁気センサ（１４０ｂ）が設けられており、
当該他の磁気センサ（１４０ｂ）および前記磁気センサ（１４０ａ）は、互いに異なる位相の前記角度検出パルス信号を発生するように配置さ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。
【請求項４】
前記他の磁気センサは、前記出力軸が初期位置に到達したときでも、前記多極マグネットからの磁界だけが印加されるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記回転力伝達経路は、前記前段側歯車に対して同軸的に回転し、かつその回転力を前記後段側歯車に伝える中間歯車（１２５）を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動アクチュエータ。
【請求項６】
前記中間歯車（１２５）は、前記後段側歯車に噛み合って回転力を前記後段側歯車に伝えるものであることを特徴とする請求項５に記載の電動アクチュエータ。
【請求項７】
前記多極マグネットは、一対の前記Ｎ極とＳ極が円周方向に一定角度毎に並べられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの駆動により出力軸を回転させるとともに、この出力軸回転に基づいてパルス信号を発生する電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、車両用空調装置の電動アクチュエータにおいて、図１２に示すように、電動モータ１、この電動モータ１から入力された回転力を減速して出力軸２ａからドアに向けて出力する減速機構２と備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、減速機構２は、出力軸２ａと一体的に回転するパルスパターンプレート３を備えており、パルスパターンプレート３には、導電部および非導電部を円周方向に交互に並べてなる二つのパルスパターン３ａ、３ｂが設けられている。さらに、バッテリの正極端子に接続されて、かつ、二つのパルスパターン３ａ、３ｂにそれぞれ接触するブラシ４ａ、４ｂが設けられている。
【０００４】
このものにおいて、電動モータ１が回転してパターンプレート３が回転すると、ブラシ４ａとパルスパターン３ａの導電部とが接触する通電（ＯＮ）状態、及びブラシ４ａとパルスパターン３ａの非導電部とが接触する非通電（ＯＦＦ）状態が相互に周期的に発生する。
【０００５】
また、ブラシ４ｂとパルスパターン３ｂとの間においても、ブラシ４ｂとパルスパターン３ｂの導電部とが接触する通電（ＯＮ）状態、及びブラシ４ｂとパルスパターン３ｂの非導電部とが接触する非通電（ＯＦＦ）状態が相互に周期的に発生する。
【０００６】
したがって、ブラシ４ａ、４ｂには、電動モータ１が所定角度回転する毎にＡ相、Ｂ相の角度検出パルス信号が発生することになり、Ａ相、Ｂ相の角度検出パルス信号のレベル変化をカウントすることにより出力軸２ａの回転角度を検出することができる。
【０００７】
また、Ａ相、Ｂ相の角度検出パルス信号は、互いに位相が異なる信号であり、Ａ相、Ｂ相の角度検出パルス信号のうち何れのパルス信号が先にレベル変化するかを検出することによって出力軸２ａの回転方向を検出できる。そして、以上のように検出される出力軸２ａの回転角度、回転方向は、ドア作動角の制御に際して、用いられる。
【０００８】
また、ドアの作動角の制御にあたり、初期化処理として、出力軸２ａを初期位置まで戻す処理が必要であり、さらに出力軸２ａが実際に初期位置に位置しているか否かを判定可能にしておくことも必要になる。
【０００９】
これに対して、本出願人は、パターンプレート３に初期化領域を設け、出力軸２ａが初期位置に到達するとブラシ４ａ、４ｂが初期化領域に接触して、通常の角度検出パルス信号に代えて、初期位置パルス信号を発生する電動アクチュエータについて特許出願した（特願２００２−３６３９２号明細書）。
【００１０】
このものにおいて、初期化領域には、上述のパルスパターン３ａ、３ｂと異なるパターンの導電部および非導電部が設けられ、初期位置パルス信号のパルスパターンは、通常の角度検出パルス信号のパルスパターンと異なるものになっている。
【００１１】
このため、パルス信号のパルスパターンの識別により、出力軸２ａが初期位置に到達しているか否かを判定することが可能になるので、出力軸２ａを初期位置まで戻す初期化処理が実施可能になる。
【特許文献１】特開２００２−３５４８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上述の特許文献１に記載の電動アクチュエータにおいて、角度検出パルス信号をブラシ４ａ、４ｂから発生させるためには、ブラシ４ａ、４ｂをパルスパターンプレート３に接触させることが必要になる。
【００１３】
また、本出願人が特許出願した先願に記載の電動アクチュエータでも、初期位置パルス信号をブラシ４ａ、４ｂから発生させるためには、ブラシ４ａ、４ｂをパルスパターンプレート３の初期化領域に接触させることが必要になる。
【００１４】
このように上述の二つの電動アクチュエータでは、それぞれブラシ４ａ、４ｂをパルスパターンプレート３に接触させることが必要になるため、機械的摩耗が生じ、耐久性が乏しくなる。
【００１５】
本発明は、上記に鑑みて、ブラシによる機械的摩耗を解消して、耐久性を向上した電動アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、出力軸の回転に伴って回転するマグネットを設け、このマグネットから発生する磁界変化を利用すれば、機械的に非接触の構造でパルス信号を発生することが可能であることに着目して成されたものである。
【００１７】
具体的には、請求項１に記載の発明では、電動モータ（１１０）と、
図３、図４に示すように、前記電動モータ側の歯車（１２３）に噛み合って回転する前段側歯車（１２４）と、
前記前段側歯車に対して回転軸方向（図４参照）に間隔を開けて、かつ前記前段側歯車と径方向（図５参照）に重なるように配置されて、前記前段側歯車から回転力伝達経路（１２５）を介して伝達される回転力に基づいて回転する後段側歯車（１２６）と、
前記後段側歯車からの回転力を可動部（１１ａ、１１ｂ…１１ｅ）に伝える出力軸（１２７）と、
前記前段側歯車および前記後段側歯車のうち一方の歯車（１２４）に設けられ、Ｎ極とＳ極が円周方向に交互に並べられる多極マグネット（１３０：図５参照）と、
図４に示すように、前記第１、第２の歯車の間で前記径方向に重なる位置に配置され、前記多極マグネットから発生する磁界を非接触で検出する磁気センサ（１４０ａ）と、
前記前段側歯車および前記後段側歯車のうち他方の歯車（１２６）に配置され、前記出力軸が初期位置に到達したときだけは前記磁気センサに非接触で磁界を印加するように配置される初期位置側マグネット（１６０）と、を備えており
前記磁気センサには、前記多極マグネットの回転に伴って、互いに異なる向きの磁界が交互に印加されて、前記磁気センサが、前記印加される磁界の向きの変化に基づいてレベル変化する角度検出パルス信号を発生するようになっており、
さらに、図１０に示すように、前記出力軸が前記初期位置に到達したときだけは、前記磁気センサが、前記初期位置側マグネットからの磁界と前記多極マグネットからの磁界の合成磁界に応じて、前記角度検出パルス信号と異なるパルスパターンの初期位置パルス信号を発生するようになっていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、磁気センサは、多極マグネットと非接触で、角度検出パルス信号を発生することができる。これに加えて、磁気センサは、多極マグネットおよび初期位置側マグネットの双方と非接触で、初期位置パルス信号を発生することができる。
【００１９】
以上のように磁気センサは、多極マグネットおよび初期位置側マグネットの間で非接触の構造で角度検出パルス信号、初期位置パルス信号を発生することができる。すなわち、機械的摩耗が生じることなく、角度検出パルス信号、および初期位置パルス信号を発生することができるため、ブラシによる機械的摩耗を解消して、耐久性を向上することができる。
【００２０】
また、従来の電動アクチュエータでは、回転角度に対するパルス数（すなわち、角度検出パルス信号のパルス数）は、パルスパターンプレートの導電部、非導電部の大きさによって決まる。
【００２１】
すなわち、導電部、非導電部を小さくすれば、パルスパターンプレートを構成する導電部、非導電部の数を増加させることができるため、回転角度に対するパルス数が増加し、回転角検出精度を高くすることができる。
【００２２】
しかし、導電部、非導電部には、ブラシとの間で機械的摩耗が生じる。このため、一定期間以上の寿命を保持するためには、導電部、非導電部の小型化には限界が生じるため、回転角検出精度にも限界が生じる。
【００２３】
これに対して、請求項１に記載の発明によれば、上述の如く、磁気センサ（或いは、他の磁気センサ）および多極マグネットの間に機械的摩耗が生じないため、多極マグネットを構成するＳ極、Ｎ極の大きさを小型化してＳ極、Ｎ極の個数の増加（すなわち、多極化）を容易に行うことができる。したがって、従来に比べて、回転角度に対するパルス数を増加させて、回転角検出精度を向上することが可能になる。
【００２４】
なお、多極マグネットとしては、請求項７に記載の発明のように、一対の前記Ｎ極とＳ極が円周方向に一定角度毎に並べられていることが必要である。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明のように、前記出力軸が初期位置に到達したときだけは、前記多極マグネットから前記磁気センサに印加される磁界が、前記初期位置側マグネットからの磁界によって打ち消されるようにしてもよい。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電動アクチュエータにおいて、前記磁気センサ（１４０ａ）以外に、前記多極マグネットから発生する磁界を非接触で検出して、前記多極マグネットからの磁界に基づいて角度検出パルス信号を発生する他の磁気センサ（１４０ｂ）が設けられており、
当該他の磁気センサ（１４０ｂ）および前記磁気センサ（１４０ａ）は、互いに異なる位相の前記角度検出パルス信号を発生するように配置されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、他の磁気センサからの角度検出パルス信号と、
磁気センサからの角度検出パルス信号とのうち、いずれの角度検出パルス信号が先にレベル変化（例えば、ハイレベル→ローレベルに変化）するかを検出することにより、出力軸の回転方向を検出することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の電動アクチュエータでは、前記他の磁気センサは、前記出力軸が初期位置に到達したときでも、前記多極マグネットからの磁界だけが印加されるようになっていてもよい。
【００２９】
ここで、請求項５に記載の発明では、前記回転力伝達経路は、前記前段側歯車に対して同軸的に回転し、かつその回転力を前記後段側歯車に伝える中間歯車（１２５）を備えるようにしてもよい。特に、請求項６に記載の発明としては、中間歯車（１２５）は、前記後段側歯車に噛み合って回転力を前記後段側歯車に伝えるものであってもよい。
【００３０】
なお、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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係る電動アクチュエータシステムを、車室内の空気調和を行う車両用空調装置に適用したものである。以下に、車両用空調装置の概略について図１を用いて説明する。
【００３２】
車両用空調装置は、計器盤内に収納された空調ケース１０を備えており、空調ケース１０内において、内外気切換ドア１１ａが、空調ケース１０に回転可能に支持されて、サーボモータ１００ａによる駆動のもとに、第１切換位置（図に実線で示す位置）および、第２切換位置（図に破線で示す位置）の一方から他方に切り替えられる。
【００３３】
ここで、内外気切換ドア１１ａが、第１切換位置に切り替えられた場合には、外気導入モードとして、空調ケース１０内にその外気導入口１５ａから外気が流入させる一方、第２切換位置（図に破線で示す位置）に切り替えられた場合には、内気導入モードとして、空調ケース１０内にその内気導入口１５ｂから車室内の空気（内気）が流入させる。
【００３４】
ブロワ１２は、ブロワモータ１２ａ（直流モータ）の回転速度に応じて、外気導入口１５ａからの外気または内気導入口１５ｂからの内気を空気流としてエバポレータ１３に送風し、エバポレータ１３は、そのブロワ１２から吹き出される空気流を、公知の冷凍サイクルの作動によって循環する冷媒により冷却する。
【００３５】
エアミックスドア（Ａ／Ｍドア）１１ｂは、サーボモータ１００ｂにより駆動されて、エバポレータ１３から吹き出される冷却空気流をヒータコア１５に流入される気流とヒータコア１５をバイパスする気流（以下、バイパス冷却気流という）とに分ける。
【００３６】
ヒータコア１５に流入される気流は、ヒータコア１５内のエンジン冷却水（温水）により加熱されるので、ヒータコア１５から温風が吹き出されることになる。これに伴い、ヒータコア１５から吹き出される温風とバイパス冷却気流とは混合されて吹出口ドア１５ｃ、１５ｄ、１５ｅに向けて流動されることになる。ここで、温風とバイパス冷却気流との混合比ＳＷ（％）は、エアミックスドア１１ｂの開度により決められることになる。
【００３７】
吹出口ドア１１ｃは、サーボモータ１００ｃによる駆動のもとに、デフモード時にて第１切換位置（図に実線で示す位置）から第２切換位置（図に破線で示す位置）に切り換えられて、開口部１５ｃを開けて開口部１５ｃから主にフロントウインドシールドに向けて空気を吹き出させる。
【００３８】
吹出口ドア１１ｅは、サーボモータ１００ａによる駆動のもとに、フェイスモード時に第１切換位置（図に実線で示す位置）から第２切換位置（図に破線で示す位置）に切り換えられて、開口部１５ｅを開けてこの開口部１５ｅから車室の乗員上半身に向けて空気を吹き出させる。
【００３９】
吹出口ドア１１ｄは、サーボモータ１００ａによる駆動のもとに、フットモード時にて第１切換位置（図に実線で示す位置）から第２切換位置（図に破線で示す位置）に切り換えられて、開口部１５ｄを開けてこの開口部１５ｄから車室の乗員下半身に向けて空気を吹き出させる。
【００４０】
なお、ドア１１ａ〜１１ｅは、それぞれ、樹脂等で板状にそれぞれ成形されたものである。また、以下、吹出口ドア１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを区別するために、それぞれ、デフ吹出口ドア１１ｃ、フット吹出口ドア１１ｄ、フェイス吹出口ドア１１ｅともいう。
【００４１】
エアコン用電子制御装置４００は、メモリおよびマイクロコンピュータ等から構成されている周知の装置であり、このエアコン用電子制御装置４００は、内気温センサＳ１により検出される車室内温度と、日射センサＳ２により検出される車室内の日射強度と、外気温センサＳ３により検出される車室外の温度と、乗員により設定された温度設定器Ｒｅから出力される設定温度等とに基づいて、周知の目標吹出温度ＴＡＯを演算する。
【００４２】
ここで、目標吹出温度ＴＡＯは環境条件（車両熱負荷条件）の変化にかかわらず車室内を設定温度に維持するために必要な吹出空気温度である。
【００４３】
エアコン用電子制御装置４００は、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、ブロワ１２の目標風量（すなわち、ブロワモータ１２ａへの印加電圧）、内外気切換ドア１１１ｂの目標位置の決定（すなわち、第１、第２の切換位置のうちいずれか一方を決定する）、エアミックスドア１１ｂの目標位置（目標開度）、吹出口ドア１１ｃ、１ｅ、１ｄの目標位置の決定などを行う。
【００４４】
そして、エアコン用電子制御装置４００は、サーボモータ１００ａ〜１００ｃとの間で通信ラインを通して通信して、目標位置（目標角度）を個別に送信し、サーボモータ１００ａ〜１００ｃに対してそれぞれの目標位置までドア１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅをそれぞれ独立して回転させる。さらに、エアコン用電子制御装置４００は、ブロワ１２から送風される風量が目標風量になるようにブロアモータ９ａを制御する。
【００４５】
ここで、サーボモータ１００ａ〜１００ｃはそれぞれ実質的に同様な構造を備えており、以下、サーボモータ１００ａ〜１００ｃの一例としてサーボモータ１００ａについて説明する。
【００４６】
図２はサーボモータ１００ａの外観図であり、図３はサーボモータ１００ａの構成図である。そして、図４中、サーボモータ１００ａは、直流モータ１１０および減速機構１２０を収納するケーシング１５０を備えている。直流モータ１１０は車両に搭載されたバッテリから電力を得て回転するものであり、減速機構１２０はモータ１１０から入力された回転力を減速して内外気切換ドア１１ａに向けて出力する変速機構である。
【００４７】
ここで、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、複数枚の中間平歯車１２３、１２４、１２５、および、出力歯車１２６からなる歯車列であり、この出力歯車１２６には、出力軸１２７が設けられている。なお、各種の歯車１２１〜１２６は、例えば、樹脂材料により成型されている。
【００４８】
ここで、中間平歯車１２４は回転軸１２５を軸として回転し、中間平歯車１２５は、中間平歯車１２４に対して同軸的で、かつ、出力歯車１２６に噛み合って回転する。そして、中間平歯車１２４および出力歯車１２６は、互いの回転軸１２４ａ、１２７が平行であって、かつ、図４、図５に示すように、回転軸方向で間隔を開けて、かつ径方向に重なるように配置されている。
【００４９】
中間平歯車１２４の裏側（図４中図示下側）には、多極マグネット１３０が例えば、接着剤等で固定されており、多極マグネット１３０は、中間平歯車１２４の回転に伴って回転運動する。
【００５０】
多極マグネット１３０は、図５、図６に示すように、Ｎ極とＳ極が円周方向に一定角度θ（例えば、２２．５度）毎にて交互に並べられ、かつ一対のＮ極とＳ極が一定角度２θ（例えば、４５度）毎に配置されるリング状の磁石である。
【００５１】
なお、図５は、図４中矢印Ａの方向に視た拡大図であり、図６は、中間平歯車１２４および多極マグネット１３０の拡大図である。
【００５２】
また、出力歯車１２６の表側（図４中図示上側）には、初期位置側マグネット１６０が固定されており、初期位置側マグネット１６０は、多極マグネット１３０との間に隙間をあけて配置されている。そして、初期位置側マグネット１６０は、多極マグネット１３０のＳ極（或いは、Ｎ極）とほぼ同等（或いは、若干小さい）の面積を有する板状マグネットであり、初期位置側マグネット１６０は、出力歯車１２６の回転に伴って回転する。
【００５３】
ここで、初期位置側マグネット１６０のＮ極が径方向外側に配置されて、多極マグネット１３０の一部に対向し、初期位置側マグネット１６０のＳ極が径方向内側に配置される。そして、初期位置側マグネット１６０のＮ極は、出力軸１２７が初期位置に位置するときに、後述する磁気センサ１４０ａに対向するように配置されている。
【００５４】
また、中間平歯車１２４の裏側（図４中図示下側）には、磁気センサ１４０ａ、１４０ｂが設けられており、磁気センサ１４０ａ、１４０ｂは、プリント基板１８０を介してケーシング１５０によってそれぞれ固定されている。
【００５５】
ここで、磁気センサ１４０ａ、１４０ｂは、多極マグネット１３０の回転軌跡上に配置されており、磁気センサ１４０ａ、１４０ｂは、一定角度（０．５±２ｎ）×θ度ずれて配置されている。このため、磁気センサ１４０ａ、１４０ｂのうち一方は、多極マグネット１３０のＳ極、Ｎ極のいずれか一方に対向し、他方の磁気センサは、Ｓ極、Ｎ極の中間位置に対向する。
【００５６】
ここで、磁気センサ１４０ａは、出力歯車１２６および中間歯車１２４の間にて径方向の重なる部分にて配置されており、多極マグネット１３０から発生する磁界を非接触で検出して、後述する如く、角度検出パルス信号を発生する。また、磁気センサ１４０ａは、後述するように、初期位置側マグネット１６０から発生する磁界および多極マグネット１３０から発生する磁界に応じて、出力軸１２７の初期位置を示す初期位置パルス信号を出力する。
【００５７】
磁気センサ１４０ｂは、中間平歯車１２４の裏側（図４中図示下側）に配置され、多極マグネット１３０の一部に対向し、かつ、初期位置側マグネット１６０の回転軌跡から外れて位置する。磁気センサ１４０ｂは、多極マグネット１３０から発生する磁界だけを非接触で検出して、後述する如く、パルス信号を発生する。
【００５８】
ここで、磁気センサ１４０ａ（１４０ｂ）としては、磁界の向きの変化に応じてレベル変化するパルス信号を発生するホール素子が採用される。具体的には、磁気センサ１４０ａ（１４０ｂ）では、検出対象となる磁極（すなわち、磁気センサに対向する磁極）がＳ極→Ｎ極に切り替わると、パルス信号の振幅がローレベルからハイレベルに変化する。一方、検出対象となる磁極がＮ極→Ｓ極に切り替わると、パルス信号の振幅がハイレベルからローレベルに変化する。
【００５９】
なお、以下、磁気センサ１４０ａから発生するパルス信号をＡ相パルス信号と呼び、磁気センサ１４０ｂから発生するパルス信号をＢ相パルス信号と呼ぶ。
【００６０】
また、図２に示すように、出力軸１２７には、エアミックスドア１１ｂを揺動させるリンクレバー１７０が圧入固定されているとともに、空調ケーシング１０には、ストッパ１１ｇ、１１ｈが設けられている。このため、エアミックスドア１１ｂ（すなわち、出力軸１２７）は、ストッパ１１ｇ、１１ｈの間の作動範囲内において、揺動することになる。なお、ストッパ１１ｇ、１１ｈは、直流モータ１１０の回転の電気的な規制に失敗したときに、リンクレバー１７０を衝突させてモータの回転を停止させるのに用いられる。
【００６１】
次に、サーボモータ１００ａの電気回路構成について、図７を参照して説明する。図７は、サーボモータ１００ａの電気回路構成を示すブロック図である。
【００６２】
サーボモータ１００ａは、制御回路２００を備えており、制御回路２００は、モータ駆動回路２１０、定電圧回路２１１、ＣＰＵ２１２、パルス検出回路２２０、および、記憶回路２３０を備えている。
【００６３】
モータ駆動回路２１０は、ＣＰＵ２１２によって制御されて、直流モータ１１０を駆動する回路であり、定電圧回路２１１は、車載バッテリから電源線を通して印加されるバッテリ電圧を一定電圧に変換して回路２１２、２２０、２３０に出力する。
【００６４】
ＣＰＵ２１２は、エアコン用電子制御装置４００との間で通信線を介して通信して、パルス検出回路２２０により検出されるパルス信号に応じてモータ駆動回路２１０を制御する。記憶回路２３０は、ＣＰＵ２１２で実行されるコンピュータプログラムなどを記憶する。パルス検出回路２２０は、Ａ相パルス信号、Ｂ相パルス信号を波形整形してＣＰＵ２１２に出力する。
【００６５】
次に、サーボモータ１００ｂの作動について説明する。先ず、電動モータ１１０の出力軸１１１が回転すると、その回転力がウォーム１２１、ウォームホィール１２２、及び、中間平歯車１２３〜１２５を通して出力歯車１２６に伝えられる。
【００６６】
このとき、中間平歯車１２４は、時計回りに回転し、出力歯車１２６が時計回りに回転する。これに伴い、多極マグネット１３０が時計回りに回転し、初期位置側マグネット１６０が時計回りに回転する。
【００６７】
ここで、出力軸１２７が初期位置に到達する前では、磁気センサ１４０ａは、多極マグネット１３０からの磁界だけを検出する。すなわち、磁気センサ１４０ａには、多極マグネット１３０の回転に伴い、互いに向きの異なる磁界が交互に印加される。そして、磁気センサ１４０ａは、図８（ａ）に示すように、前記印加される磁界の向きの変化に基づいて、規則的にレベル変化するＡ相パルス信号を発生する。
【００６８】
一方、磁気センサ１４０ｂにおいても、互いに向きの異なる磁界が交互に印加され、図８（ｂ）に示すように、前記印加される磁界の向きの変化に基づいて、規則的にレベル変化するＢ相パルス信号を発生する。
【００６９】
以上のようにレベル変化するＡ相、Ｂ相パルス信号は、その立ち上がり時期（或いは、立ち下がり時期）がＣＰＵ２１２でカウントされて、ＣＰＵ２１２により出力軸１２７の回転角度が検出される。
【００７０】
ここで、上述の如く、磁気センサ１４０ａ、１４０ｂは、（０．５±２ｎ）×θ度、ずれて配置されているため、Ａ相、Ｂ相パルス信号は、パルス期間Ｔｐ（ハイレベルの期間）の半分の期間Ｔｈ（＝Ｔｐ／２）分の位相が相互にずれている。このため、ＣＰＵ２１２は、一定角度θ（＝２２．５度）の１／２の角度（θ／２）を最小角度とする分解能で、回転角度の検出を行うことになる。
【００７１】
また、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号うち、いずれのパルス信号が先に立ち上がるかをＣＰＵ２１２で検出することにより、出力軸１２７の回転角度方向が検出される（図８参照）。
【００７２】
次に、出力軸１２７が初期位置に到達すると、磁気センサ１４０ａは、多極マグネット１３０からの磁界以外に、初期位置側マグネット１６０からの磁界を検出する。
【００７３】
すなわち、磁気センサ１４０ａには、多極マグネット１３０のＮ極からの磁界と、初期位置側マグネット１６０のＮ極からの磁界とが印加されて、図１０に示すように、双方の磁界は、打ち消される。したがって、磁気センサ１４０ａから出力されるＡ相パルス信号には、そのレベル変化に不規則性が生じる。すなわち、このときのＡ相パルス信号のパルスパターンは、出力軸１２７が初期位置に到達する以前のパルスパターンと異なるものになる。
【００７４】
先ず、出力軸１２７が初期位置に到達する以前では、磁気センサ１４０ａ（１４０ｂ）の検出対象となる磁極がＳ極→Ｎ極に変化すると、Ａ相パルス信号（Ｂ相パルス信号）が立ち下がり、Ｎ極→Ｓ極に変化すると、Ａ相パルス信号（Ｂ相パルス信号）が立ち上がる。
【００７５】
なお、図９（ａ）では、鎖線で、Ａ相パルス信号の立ち上がり時期、および立ち下がり時期を示している。また、以下、出力軸１２７が初期位置に到達する以前にて、磁気センサ１４０ａ（１４０ｂ）から出力されるパルス信号を角度検出パルス信号とも呼ぶ。
【００７６】
一方、出力軸１２７が初期位置に到達すると、磁気センサ１４０ａには、初期位置側マグネット１６０からの磁界（図１０中矢印Ｇ２）が印加されるため、この磁界により、多極マグネット１３０からの磁界（図１０中矢印Ｇ３）が打ち消される。このため、磁気センサ１４０ａの検出対象となる多極マグネット１３０の磁極がＳ極→Ｎ極に変化しても、またＮ極→Ｓ極に変化しても、Ａ相パルス信号の振幅は変化しなく、図９に示すように、所定期間Ｔｓの間にて、ハイレベルを保つ。
【００７７】
ここで、所定期間Ｔｓは、多極マグネット１３０が一定角度θ×２／３（６７．５度）回転するのに要する時間であり、この所定期間Ｔｓの間において、Ｂ相パルス信号では、タイミングｔ１で立ち上がり、タイミングｔ２で立ち下がり、タイミングｔ３で立ち上がる。
【００７８】
このようなＡ相、Ｂ相パルス信号がＣＰＵ２１２で検出されるときには、ＣＰＵ２１２は、出力軸１２７が初期位置に位置していると判定する。そして、以下、出力軸１２７の初期位置に位置しているときに磁気センサ１４０ａから出力されるパルス信号を初期位置パルス信号とも呼ぶ。
【００７９】
そして、出力軸１２７が初期位置に位置していると判定されると、ＣＰＵ２１２は、モータ駆動回路２１０により直流モータ１１０への給電を停止することにより直流モータ１１０の回転を電気的に規制するとともに、この２相の初期位置パルス信号を検出した位置を回転開始位置として記憶回路２３０に記憶する。
【００８０】
そして、その後は、バッテリが外れた場合及びパルス信号に異常が発生した場合を除き、ＣＰＵ２１２は、回転開始位置から所定数のパルスずれた位置を作動基準として直流モータ１１０を制御する。
【００８１】
すなわち、ＣＰＵ２１２は、エアコン用電子制御装置４００から目標位置を指定されると、この目標位置に相当するパルス数（具体的には、立ち上がり時期）をＡ相、Ｂ相パルス信号でカウントする迄、直流モータ１１０を駆動する。このため、出力軸１２７、ひいては、内外気切換ドア１１ａの目標位置まで回転させることができる。
【００８２】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。すなわち、本実施形態のアクチュエータ１００ａは、電動モータ１１０と、電動モータ側の中間歯車１２３に噛み合って回転する中間歯車１２４と、中間歯車１２４に対して回転軸方向（図４参照）に間隔を開けて、かつ中間歯車１２４と径方向（図５参照）に重なるように配置されて、中間歯車１２４から中間歯車１２５を介して伝達される回転力に基づいて回転する出力歯車１２６と、出力歯車１２６からの回転力を内外気切換ドア１１ａに伝える出力軸１２７と、中間歯車１２４に設けられ、Ｎ極とＳ極が円周方向に交互に並べられる多極マグネット（１３０：図５参照）と、歯車１２４、１２６の間で径方向に重なる位置に配置され、多極マグネット１３０から発生する磁界を非接触で検出する磁気センサ１４０ａと、出力歯車１２６に配置され、出力軸１２４が初期位置に到達したときだけは磁気センサ１４０ａに非接触で磁界を印加するように配置される初期位置側マグネット１６０と、を備えており、磁気センサ１４０ａには、多極マグネット１３０の回転に伴って、互いに異なる向きの磁界が交互に印加されて、磁気センサ１４０ａが、前記印加される磁界の向きの変化に基づいてレベル変化する角度検出パルス信号を発生するようになっており、さらに、図１０に示すように、出力軸１２７が初期位置（規定位置）に到達したときだけは、磁気センサ１４０ａが、初期位置側マグネット１６０からの磁界と多極マグネット１３０からの磁界の合成磁界に応じて、角度検出パルス信号と異なるパルスパターンの初期位置パルス信号を発生するようになっていることを特徴とする。
【００８３】
本実施形態によれば、磁気センサ１４０ａ、１４０ｂは、多極マグネット１３０と非接触で、角度検出パルス信号を発生することができる。これに加えて、磁気センサ１４０ａは、多極マグネット１３０および初期位置側マグネット１６０の双方と非接触で、初期位置パルス信号を発生することができる。このため、耐久性を損なうことなく、初期位置信号や角度検出パルス信号を出力することができる。
【００８４】
また、従来の電動アクチュエータでは、回転角度に対するパルス数（すなわち、角度検出パルス信号のパルス数）は、パルスパターンプレートの導電部、非導電部の大きさによって決まる。
【００８５】
すなわち、導電部、非導電部を小さくすれば、パルスパターンプレートを構成する導電部、非導電部の数を増加させることができる。このため、回転角度に対するパルス数が増加するので、回転角検出精度を高くすることができる。
【００８６】
しかし、導電部、非導電部には、ブラシとの間で機械的摩耗が生じる。このため、一定期間以上の寿命を保持するためには、導電部、非導電部の小型化には限界が生じるため、回転角検出精度にも限界が生じる。
【００８７】
これに対して、本実施形態によれば、上述の如く、磁気センサ１４０ａ、１４０ｂおよび多極マグネット１３０の間に機械的摩耗が生じないため、多極マグネット１３０のＳ極、Ｎ極の数の増加を容易に行うことができる。したがって、従来に比べて、回転角度に対するパルス数を増加させて、回転角検出精度を向上することが可能になる。
【００８８】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、磁気センサとして２つのセンサを用いた例について説明したが、これに限らず、図１１に示すように、１つだけの磁気センサ１４０ａを採用してもよい。
【００８９】
この場合、出力軸１２７が初期位置に到達すると、上述の実施形態と同様、磁気センサ１４０ａには、初期位置側マグネット１６０からの磁界（図１０中矢印Ｇ２）が印加されるため、Ａ相パルス信号の振幅は変化しなく、所定期間Ｔｓの間にて、ハイレベルを保つ。そこで、ＣＰＵ２１２は、Ａ相パルス信号のレベルが一定期間以上、ハイレベルになると、出力軸１２７が初期位置に位置すると判定する。
【００９０】
上述の実施形態では、アクチュエータを車両用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、家庭用空調機器、業務用空調機器など各種の産業機器に適用してもよい。
【００９１】
上述の実施形態では、多極マグネット１３０として、一対のＳ極とＮ極が３６０度に亘り並べられるマグネットを用いた例について説明したが、これに限らず、Ｎ極とＳ極が円周方向にて交互に並べられるものであれば、一対のＳ極とＮ極が並べられる角度は、３６０度未満であってもよい。
【００９２】
上述の実施形態では、磁気センサとして２つのセンサ１４０ａ、１４０ｂを設けるようにした例について説明したが、これに限らず、３つ以上の磁気センサを設けるようにしてもよい。
【００９３】
上述の実施形態では、多極マグネット１３０を中間歯車１２４に設け、かつ、初期位置側マグネット１６０を出力歯車１２６に設けるようにした例について説明したが、これに限らず、多極マグネット１３０を出力歯車１２６に設け、かつ、初期位置側マグネット１６０を中間歯車１２４に設けるようにしてもよい。
【００９４】
上述の実施形態では、回転力伝達経路として中間歯車１２５を採用した例について説明したが、これに限らず、中間歯車１２４からの回転力出力歯車１２６に伝える構成ならば、どのような構成をとってもよい。
【００９５】
例えば、上述の実施形態では、中間平歯車１２５が出力歯車１２６に噛み合うように配置される例を示したが、これに限らず、出力歯車１２６に対して同軸的に回転する他の中間平歯車を用いて、他の中間平歯車を介して中間平歯車１２５が出力歯車１２６に回転力を伝えるようにしてもよい。
【００９６】
上述の実施形態では、出力歯車１２６の出力軸１２７がリンクレバー１７０を揺動して内外気切換ドア１１ａ（可動部）を回動するように構成した例について説明したが、これに限らず、出力歯車１２６およびリンクレバー１７０の間に中間歯車を介在させるように構成してもよい。
【００９７】
上述の実施形態では、前段側歯車として、ウォーム１２１から歯車１２２、１２３、１２４を介して回転力が伝達される中間平歯車１２５を用いた例について説明したが、これに限らず、前段側歯車として、ウォーム１２１に直接噛み合う歯車を用いるようにしてもよい。
【００９８】
以下、上記実施形態と特許請求項の範囲の構成との対応関係について説明すると、中間歯車１２３が電動モータ側の歯車に相当し、磁気センサ１４０ａが請求項１に記載の磁気センサに相当し、磁気センサ１４０ｂが請求項３に記載の他の磁気センサに相当し、中間平歯車１２４、出力歯車１２６がそれぞれ前段側歯車、後段側歯車に相当し、ドア１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅがそれぞれ可動部に相当し、出力軸１２７が出力軸に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明のアクチュエータが適用される車両用空調装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１のアクチュエータの外観を示す図である。
【図３】図１のアクチュエータの内部構造を示す図である。
【図４】図１のアクチュエータの内部構造を示す側面図である。
【図５】図４中のアクチュエータのＡ矢視図である。
【図６】図５中の多極マグネットを示す図である。
【図７】図１のアクチュエータの電気的構成を示す模式図である。
【図８】図７中の２つの磁気センサから出力されるパルス信号を示すタイミングチャートである。
【図９】図７中の２つの磁気センサから出力されるパルス信号を示すタイミングチャートである。
【図１０】図４中の磁気センサ、多極マグネットおよび初期位置側マグネットの位置関係を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１２】従来のアクチュエータの内部構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１００ａ〜１００ｃ…アクチュエータ、１１０…電動モータ、１２４…歯車、
１１ａ…内外気切換ドア、１２７…出力軸、１３０…多極マグネット、
１４０ａ、１４０ｂ…磁気センサ、１６０…初期位置側マグネット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006129552.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006129552.tif 000008
【図７】
2006129552.tif 000009
【図８】
2006129552.tif 000010
【図９】
2006129552.tif 000011
【図１０】
2006129552.tif 000012
【図１１】
2006129552.tif 000013
【図１２】
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