(57)【要約】【課題】ロータとステータコイルとで構成されるブラシレスモータの部品点数を削減するとともに組立の容易化を図り、低コスト化、軽量化を実現する。【解決手段】固定支持されるステータコイル４２４と、ステータコイルの周囲に配設されたロータマグネット４２８を支持して回転シャフト４２３に連結されるヨーク４２７を含むロータ４２６と、回転シャフト４２３に連結されて歯車機構に噛合される歯車４４１とを備えるブラシレスモータにおいて、ヨーク４２７は樹脂成形により円筒容器状に形成され、外端面の中心位置に歯車４４１が一体に形成される。ヨーク４２７の内周面にロータマグネット４２８が取着され、歯車４４１には回転シャフト４２３が嵌合される。ヨーク４２７と歯車４４１とを樹脂で一体に形成して回転シャフト４２３に嵌合支持しているので、ロータ４２６の構成部品点数を削減し、組立工数を削減する。【選択図】  図９
2004222464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定支持されるステータコイルと、前記ステータコイルの周囲に配設されたロータマグネットを支持して回転シャフトに連結されるヨークを含むロータと、前記回転シャフトに連結されて歯車機構に噛合される歯車とを備えるブラシレスモータにおいて、前記ヨークと前記歯車とが樹脂で一体に形成されていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記ヨークは円筒容器状に形成されており、その内周面に円環状をした前記ロータマグネットが取着され、その外端面の中心位置に前記歯車が一体に形成され、前記歯車の中心位置には前記回転シャフトが嵌合状態に挿通される軸穴が開口されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシレスモータに関し、特に部品点数を削減するとともに組立の容易化を図って、低コスト化、軽量化を実現したブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータは、ブラシと可動接点とで構成されるいわゆる整流器を備えておらず、小型、軽量に構成できる点で有利であり、例えば特許文献１に記載の車両用灯具の光軸を偏向するための回動用駆動装置の駆動源として用いられている。すなわち、図１２に従来のアウターロータ式のブラシレスモータの断面図を示す。なお、同図における符号は後述する本発明の実施形態の対応する部分の符号と同じ符号を付してある。機器ハウジング４１に設けた中空ボス４１４にスラスト軸受４２１及びスリーブ軸受４２２が嵌入され、このスリーブ軸受４２２内に回転シャフト４２３が回転可能に挿入支持される。また、前記ハウジング４１内に内装されたプリント基板４５上において前記中空ボス４１４にステータコイル４２４が固定的に配設される。さらに、このステータコイル４２４の周囲において回転可能に円筒容器状のロータ４２６が前記回転シャフト４２３に取着されている。ステータコイル４２４は円周方向に複数の磁極を発生させるように花弁型をしたコア４２４１に複数のコイル４２４３が円周方向に配置された状態で巻回されており、その中心穴４２４４を前記中空ボス４１４の外周に嵌合して支持を行うとともに、前記各コイル４２４３の各端子４２４３ａはプリント基板４５に電気接続され、このプリント基板４５を通して交流、例えば三相交流が供給されるように構成される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６０５８１号公報
【０００４】
また、ロータ４２６は、図１３に部分分解断面図を示すように、金属で形成された円筒容器状のヨーク４２７内に円環状のロータマグネット４２８が取着されており、当該ロータマグネット４２８は円周方向に沿って複数のＳ極、Ｎ極が交互に着磁されている。そして、前記ヨーク４２７の中心穴４２７１においてブッシュ４２７２を介して前記回転シャフト４２３が一体的に連結されており、また回転シャフト４２３の先端部には回転力を外部に伝達するための歯車４４１が一体的に嵌合されている。
【０００５】
このブラシレスモータでは、ステータコイル４２４に三相交流を供給すると、ステータコイル４２４のコア４２４１には円周方向に沿った複数箇所においてＳ極とＮ極が交番的に発生される。そのため、ステータコイル４２４の周囲に配置されているロータマグネット４２８の円周方向のＳ極とＮ極との間に生じる磁力が三相交流の位相に伴って変化され、この磁力によってロータマグネット４２８及びこれを一体のヨーク４２７が回転されることになる。そして、このヨーク４２７の回転により回転シャフト４２３が一体的に回転され、先端部に固定されている歯車４４１が回転される。このように、ブラシレスモータは電力を供給するステータコイル４２４が固定されているため、コイルに通流する電流の方向を変化させるための整流器が不要であり、モータの小型化、軽量化を図る上で有利である。
【０００６】
この従来のブラシレスモータの組み立てに際しては、コイル４２４３をコア４２４１に巻回したステータコイル４２４をプリント基板４５の所定位置に載置した上でコイル４２４３の端子４２４３ａをプリント基板４５の電極に半田等により接続し、ステータコイル４２４をプリント基板４５上に浮いた状態に支持する。次いで、当該プリント基板４５をハウジング４１内に内装する。このとき、ステータコイル４２４はハウジング４１に設けた中空ボス４１４の外周に嵌合される。一方、ロータ４２６では、ロータマグネット４２８を内部に取着したヨーク４２７の中心穴４２７１にブッシュ４２７２を嵌合し、さらにこのブッシュ４２７２を介して回転シャフト４２３に圧入して固定し、さらに回転シャフト４２３の先端部に歯車４４１を圧入して取着する。そして、プリント基板４５の上方から中空ボス４１４内にスラスト軸受４２１及びスリーブ軸受４２２を嵌入するとともに、スリーブ軸受４２２内に回転シャフト４２３の基端部を挿入してその軸支を行うことにより、ロータ４２６はステータコイル４２４を覆うように配設され、ブラシレスモータの組み立てが完了される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のブラシレスモータは、ロータ４２６がヨーク４２７、ロータマグネット４２８、ブッシュ４２７２、歯車４４１で構成されているため、その部品点数が比較的に多くなる。また、ロータ４２６を組み立てる際に、ヨーク４２７にブッシュ４２７２を圧入して一体化した上で、回転シャフト４２３をブッシュ４２７２に圧入状態に挿通し、さらに回転シャフト４２３に歯車４４１を圧入固定しているため、圧入装置での作業が必要であり、組立工数が多くなり、部品コスト及びモータの組立作業を含めたコストがかかり、モータの低コスト化を実現することが難しい。また、各部品を圧入するために回転シャフト４２３の軸方向に圧入代を確保しておく必要があり、当該軸方向の寸法を縮小することが難しい。さらに、ブッシュ４２７２、ヨーク４２７、歯車４４１がそれぞれ金属材料で製造されているため、軽量化を図る上での障害にもなっている。特に、ヨーク４２７が金属製で重量が嵩むため、ロータ４２６の慣性モーメントが大きくなり易く、高速回転では振動が発生する要因なる。また、回転シャフト４２３に対してブッシュ４２７２、ヨーク４２７、歯車４４１の組立精度が悪いと、ヨーク４２７及び歯車４４１が回転シャフト４２３に対して同一平面内で回転されなくなり、回転バランスが崩れて回転特性が低下されるという問題が生じ易くなる。
【０００８】
本発明の目的は、部品点数を削減するとともに組立の容易化を図り、低コスト化、軽量化を実現したブラシレスモータを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定支持されるステータコイルと、ステータコイルの周囲に配設されたロータマグネットを支持して回転シャフトに連結されるヨークを含むロータと、回転シャフトに連結されて歯車機構に噛合される歯車とを備えるブラシレスモータにおいて、ヨークと歯車とが樹脂で一体に形成されていることを特徴とする。また、本発明のブラシレスモータは、ヨークは円筒容器状に形成されており、その内周面に円環状をしたロータマグネットが取着され、その外端面の中心位置に歯車が一体に形成され、歯車の中心位置には回転シャフトが嵌合状態に挿通される軸穴が開口されている構成とすることが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、ブラシレスモータのロータのヨークと歯車とを樹脂で一体に形成して回転シャフトに嵌合支持する構成としているので、ロータの構成部品点数を削減するとともに、ロータの組立工数を削減することができる。これにより、部品コスト及び組立コストを低減し、モータの低コスト化を実現することが可能になる。また、各部品を圧入するための圧入代を回転シャフトに確保しておく必要がなく、当該軸方向の寸法を縮小し、小型化に有利になる。さらに、ヨーク及び歯車を樹脂で形成することでモータの軽量化を図るとともに、高速回転での振動の発生を防止し、回転バランスを改善して回転特性を向上することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のブラシレスモータを自動車の適応型照明システム（ＡＦＳ：Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｆｒｏｎｔ−ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）に適用した実施形態について説明する。ＡＦＳは、図１に概念図を示すように、自動車ＣＡＲの走行状況を示す情報をセンサ１により検出してその検出出力を電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ    Ｕｎｉｔ）２に出力する。この、センサ１としては例えば自動車ＣＡＲのステアリングホイールＳＷの操舵角を検出するステアリングセンサ１Ａと、自動車ＣＡＲの車速を検出する車速センサ１Ｂと、自動車ＣＡＲの水平状態（レベリング）を検出するために前後の車軸のそれぞれの高さを検出する車高センサ１Ｃ（後部車軸のセンサのみ図示）が設けられており、これらのセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃが前記ＥＣＵ２に接続される。前記ＥＣＵ２は入力されたセンサ１の各出力に基づいて自動車の前部の左右にそれぞれ装備されたスイブルランプ３Ｒ，３Ｌ、すなわち照射方向を左右方向に偏向制御してその配光特性を変化することが可能な前照灯３を制御する。このようなスイブルランプ３Ｒ，３Ｌとしては、例えば前照灯内に設けられているリフレクタやプロジェクタランプを水平方向に回動可能な構成として駆動モータ等の駆動力源によって回転駆動する回転駆動手段を備えたものがあり、この回転駆動手段を含む機構をここではアクチュエータと称している。この種のＡＦＳによれば、自動車がカーブした道路を走行する際には、当該自動車の走行速度に対応してカーブ先の道路を照明することが可能になり、走行安全性を高める上で有効である。
【００１２】
図２は図１に示した本発明のランプ偏向角度制御手段としてのＡＦＳの構成要素のうち、照射方向を左右に偏向可能なスイブルランプ３Ｒ，３Ｌで構成した前照灯３の内部構造の縦断面図、図３はその主要部の部分分解斜視図である。灯具ボディ１１の前部開口にはレンズ１２が、後部開口には後カバー１３がそれぞれ取着されて灯室１４が形成されており、当該灯室１４内にはプロジェクタランプ３０が配設されている。前記プロジェクタランプ３０はスリーブ３０１、リフレクタ３０２、レンズ３０３及び光源３０４が一体化されており、既に広く使用されているものであるのでここでは詳細な説明は省略するが、ここでは光源３０４には放電バルブを用いたもの使用している。前記プロジェクタランプ３０は概ねコ字状をしたブラケット３１に支持されている。また、前記灯具ボディ１１内のプロジェクタランプ３０の周囲にはレンズ１２を通して内部が露呈しないようにエクステンション１５が配設されている。さらに、この実施形態では、前記灯具ボディ１１の底面開口に取着される下カバー１６を利用してプロジェクタランプ３０の放電バルブ３０４を点灯させるための点灯回路７が内装されている。
【００１３】
前記プロジェクタランプ３０は、前記ブラケット３１の垂直板３１１からほぼ直角に曲げ形成された下板３１２と上板３１３との間に挟さまれた状態で支持されている。前記下板３１２の下側には後述するアクチュエータ４がネジ３１４により固定されており、当該アクチュエータ４の回転出力軸４４８は下板３１２に開口された軸穴３１５を通して上側に突出されている。ネジ３１４は下板３１２の下面に突出されたボス３１８にネジ止めされる。そして、前記プロジェクタランプ３０の上面に設けられた軸部３０５が上板３１３に設けられた軸受３１６に嵌合され、プロジェクタランプ３０の下面に設けられた連結部３０６が前記アクチュエータ４の回転出力軸４４８に嵌合して連結されており、これによりプロジェクタランプ３０はブラケット３１に対して左右方向に回動可能とされ、かつ後述するようにアクチュエータ４の動作によって回転出力軸４４８と一体に水平方向に回動動作されるようになっている。
【００１４】
ここで、前記ブラケット３１は正面から見て左右の各上部にエイミングナット３２１，３２２が一体的に取着されており、右側の下部にレベリング軸受３２３が一体的に取着されている。前記各エイミングナット３２１，３２２にはそれぞれ灯具ボディ１１に軸転可能に支持された水平エイミングスクリュ３３１、垂直エイミングスクリュ３３２が螺合される。また、前記レベリング軸受３２３には灯具ボディ１１に支持されたレベリング機構５のレベリングボール５１が嵌合される。この構成により、水平エイミングスクリュ３３１を軸転操作することでブラケット３１は右側のエイミングナット３２２とレベリング軸受３２３を結ぶ線を支点にして水平方向に回動することが可能である。また、水平エイミングスクリュ３３１と垂直エイミングスクリュ３３２を同時に軸転操作することでブラケット３１をレベリング軸受３２３を支点にして上下方向に回動することが可能である。さらに、レベリング機構５を動作させることで、レベリングポール５１が軸方向に前後移動され、ブラケット３１を左右の各エイミングナット３２１，３２２を結ぶ線を支点として上下方向に回動することが可能である。これにより、プロジェクタランプ３０の光軸を左右方向及び上下方向に調整するためのエイミング調整、及び自動車の車高変化に伴うレベリング状態に対応してプロジェクタランプの光軸を上下方向に調整するレベリング調整が可能になる。なお、プロジェクタランプ３０のリフレクタ３０２の下面には突起３０７が突出されており、またこれに対向するブラケット３１の下板３１２には左右位置にそれぞれ一対のストッパ３１７が切り起こし形成されており、プロジェクタランプ３０の回動に伴って突起３０７がいずれか一方のストッパ３１７に衝接することで、当該プロジェクタ３０の回動範囲が規制されるようになっている。
【００１５】
図４は前記スイブルランプ３Ｒ，３Ｌをスイブル動作するための前記アクチュエータ４の要部の分解斜視図、図５はその組み立て状態の平面構成図、図６は縦断面図である。ケース４１はそれぞれ五角形に近い皿状をした下ハーフ４１Ｄと上ハーフ４１Ｕとで構成され、下ハーフ４１Ｄの周面に突設された複数の突起４１０と上ハーフ４１Ｕの周面から下方に垂下された複数嵌合片４１１とが互いに嵌合されて内部にケース室が形成される。また、前記上ハーフ４１Ｕと下ハーフ４１Ｄの両側面にはそれぞれ支持片４１２，４１３が両側に向けて突出形成されており、ケース４１を前記したようにブラケット３１のボス３１８にネジ３１４により固定するために利用される。そして、前記ケース４１の上面にはスプライン構成をした回転出力軸４４８が突出されて前記プロジェクタランプ３０の底面の連結部３０６に結合される。また、前記ケース４１の背面にはコネクタ４５１が配設され、前記ＥＣＵ２に接続された外部コネクタ２１（図２，図３参照）が嵌合されるようになっている。
【００１６】
前記ケース４１の下ハーフ４１Ｄの内底面には所要位置にそれぞれ４本の中空ボス４１４，４１５，４１６，４１７が立設されており、第１中空ボス４１４には駆動モータとしての後述するブラシレスモータ４２が組み立てられる。また、第２ないし第４中空ボス４１５，４１６，４１７には後述するように歯車機構４４の各シャフトが挿入支持されている。また、前記下ハーフ４１Ｄの内底面の周縁に沿って段状リブ４１８が一体に形成されており、この段状リブ４１８上にプリント基板４５がその周縁部において当接された状態で載置され、上ハーフ４１Ｕに設けられた図には表れない下方に向けられたリブと前記段状リブ４１８との間に挟持された状態でケース４１内に内装支持されている。このプリント基板４５は前記第１中空ボス４１４が貫通されるとともに、当該プリント基板４５上には組み立てられるブラシレスモータ４２が電気接続され、かつ後述する制御回路４３としての図には表れない各種電子部品と前記コネクタ４５１が搭載されている。
【００１７】
前記ブラシレスモータ４２は、図４に示したように、前記下ハーフ４１Ｄの第１中空ボス４１４にスラスト軸受４２１及びスリーブ軸受４２２によって回転シャフト４２３が軸転可能に支持されている。また、第１中空ボス４１４を貫通して下ハーフ４１Ｄに支持されたプリント基板４３には円周方向に等配された３対のコイルを含むステータコイル４２４が固定的に支持されており、かつプリント基板４５に電気接続されて給電されるようになっている。ここではステータコイル４２４はコアベース４２５と一体的に組み立てられており、このコアベース４２５に設けられたターミナル４２５ａを利用して前記プリント基板４３に対して電気接続する構成がとられている。そして、前記回転シャフト４２３の上端部には前記ステータコイル４２４を覆うように円筒容器状のロータ４２６が固定的に取着されている。前記ロータ４２６は樹脂成形された円筒容器型のヨーク４２７と、このヨーク４２７の内周面に取着されて円周方向にＳ極、Ｎ極が交互に着磁された円環状のロータマグネット４２８とで構成されている。前記ヨーク４２７はフェノール樹脂で構成されているが、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を用いてもよい。
【００１８】
図７は前記ステータコイル４２４及びコアベース４２５の部分分解斜視図、図８は前記ロータ４２６の一部を破断した部分分解斜視図である。また、図９はこのステータコイル４２４を組み立てたブラシレスモータ４２の断面図である。前記ステータコイル４２４は６個の放射状腕４２４２を有する花弁状に形成されたコア４２４１を有しており、各放射状腕４２４２にコイル４２４３が巻回されるとともに互いに直径位置にあるコイル４２４３が直列に接続されることで３対のコイルが形成される。また、コア４２４１の中心穴４２４４の内周面には円周方向の三箇所に外径方向に向けて凹設された嵌合溝４２４５が軸方向にわたって形成されている。３対の各コイル４２４３にはそれぞれ端子４２４３ａが引き出されている。
【００１９】
前記コアベース４２５は円環状をした円環部４２５１の円周方向３箇所に軸方向の一方に向けて３本の細い嵌合支持片４２５２が一体に突出形成され、またこれら嵌合支持片４２５２の円周方向の間の円環部４２５１の一方の面には軸方向に短い支持座４２５３が一体に形成されている。前記各嵌合支持片４２５２は先端部にフック４２５４が形成されており、前記ステータコイル４２４のコア４２４１の中心穴４２４４に挿通されたときにはそれぞれ前記嵌合溝４２４５内に挿通され、当該フック４２５４がコア４２４１の一方側の縁部に係合したときに当該フック４２５４と支持座４２５３との間にコア４２４１を挟持してコアベース４２５とステータコイル４２４とを一体化させる。また、前記コアベース４２５の円環部４２５１の他方の面には円周方向に６等分した各位置の２箇所に反対方向に向けて２本の脚部４２５５が一体に突出形成されるとともに、他の４箇所には円環部４２５１を貫通するようにそれぞれ導電性線材（金属線）を曲げ加工したターミナル４２５ａが挿通支持されており、各ターミナル４２５ａの先端部がそれぞれ円環部４２５１から突出されている。また、これらターミナル４２５ａが貫通された箇所では前記ベースの内周面に凹部４２５６が形成され、これら凹部４２５６の箇所において円環部４２５１が径方向に薄肉に形成されている。前記各ターミナル４２５ａのうち円周方向に隣接した３本のターミナル４２５ａ１〜４２５ａ３は個別ターミナルとして構成されており、各基端部には前記コイル４２４３の３対の各一方の端子４２４３ａがそれぞれ半田付けにより電気接続されている。また、残りの１本のターミナル３２５ａ４は共通ターミナルとして構成されており、その基端部には前記コイル４２４３の３対の各他方の端子４２４３ａが共通に半田付けにより電気接続されている。
【００２０】
このように、ステータコイル４２４とは別体に形成されているコアベース４２５の嵌合支持片４２５４をコア４２４１の嵌合溝４２４５を通して挿通して行くことで、嵌合支持片４２５４のフック４２５４がコア４２４１の一方の縁部に嵌合され、コアベース４２５に設けた支持座４２５３とフック４２５４との間でコア４２４１を挟持し一体化する。このとき、各支持座４２５３がコア４２４１の他方の端部に当接されることで、コアベース４２５に対するコア４２４１の位置決めが行われる。また、コイル４２４３の３対の各端子４２４３ａをコアベース４２５の３本の個別ターミナル４２５ａ１〜４２５ａ３と１本の共通ターミナル４２５ａ４にそれぞれ電気接続した上で、２つの脚部４２５５がプリント基板４５の表面に当接されるまで各ターミナル４２５ａ１〜４２５ａ４の先端部をプリント基板４５に設けた穴４５２に挿通し、かつプリント基板４５の裏面側において回路電極に対して半田付けを行うことでコアベース４２５をプリント基板４５に搭載し、かつ各コイル４２４３への電気接続を行うことになる。これにより、コアベース４２５は脚部４２５５によってプリント基板４５に対する位置決めがなされた状態で固定支持され、さらにステータコイル４２４もプリント基板４５に対して位置決めされた状態で安定に支持され、同時にプリント基板４５を介して給電が可能な状態とされる。
【００２１】
なお、この実施形態では３本の個別ターミナル４２５ａ１〜４２５ａ３は先端部においてプリント基板４５に半田付けを行っているが、これらはその各基端部に各コイルの端子が半田付けされているため、これら端子の半田が溶融されてしまうようなことはない。また、各コイルの端子が共通に電気接続されている１本の共通ターミナル４２５ａ４については外部接続を行う必要がないため、プリント基板４５に対して半田付けは行っておらず、したがってここでは先端部に３つのコイルの端子を共通に半田付けしても溶融の問題はない。また、半田付け後にプリント基板４５から各ターミナル４２５ａ１〜４２５ａ４に応力が伝えられても、各ターミナルが挿通される箇所におけるコアベース４２５の円環部４２５１は凹部４２５６によって薄肉に形成されているため、当該応力が円環部４２５１を伝わってステータコイル４２４に悪影響を及ぼすことはない。
【００２２】
一方、前記回転シャフト４２３の上端部に固定的に取着されているロータ４２６は、図８に示したように、前記ステータコイル４２４の周囲及び上部を覆うように配置される。前記したように、前記ロータ４２６は樹脂成形された円筒容器状のヨーク４２７と、このヨーク４２７の内周面に取着されて円周方向にＳ極、Ｎ極が交互に着磁された円環状のロータマグネット４２８とで構成されているが、前記ヨーク４２７の円形をした外底面の中央には後述する歯車機構４４の第１歯車４４１が一体に突出形成されるとともに、この第１歯車４４１を貫通する軸穴４２７０に前記回転シャフト４２３が嵌合されて一体化されている。
【００２３】
ここで、図７に示したように、前記プリント基板４５には前記ロータ４２６の円周方向に沿って所要の間隔で並んだ複数個、ここでは３個のホールＩＣ或いはホール素子（以下、ホールＩＣと称する）Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が配列支持されており、前記ロータ４２６と共にロータマグネット２８７が回転されたときに各ホールＩＣＨ１，Ｈ２，Ｈ３における磁界が変化され、各ホールＩＣＨ１，Ｈ２，Ｈ３のオン、オフ状態が変化されてロータ４２６の回転周期に対応したパルス信号を出力するように構成されている。
【００２４】
前記ロータ４２６のヨーク４２７に一体に樹脂成形された前記第１歯車４４１は歯車機構４４の一部として構成され、前記回転出力軸４４８を減速回転駆動するように構成されている。すなわち、前記歯車機構４４は、前記第１歯車４４１に加えて、前記第２中空ボス４１５に支持された第１固定シャフト４４２に回転可能に支持された第２歯車４４３と、前記第３中空ボス４１６に支持された第２固定シャフト４４４に回転可能に支持された第３歯車４４５と、前記第４中空ボス４１７に支持された第３固定シャフト４４６に回転可能に支持されて前記回転出力軸４４８に一体に形成されたセクタ歯車４４７とを含んで構成され、それぞれ樹脂により成形されている。図５及び図６に示すように、前記第２歯車４４３は第２大径歯車４４３ａと第２小径歯車４４３ｂが軸方向に一体化されており、第２大径歯車４４３ａは前記第１歯車４４１に噛合される。また、前記第３歯車４４５は第３大径歯車４４５ａと第３小径歯車４４５ｂが軸方向に一体化されており、第３大径歯車４４５ａは前記第２小径歯車４４３ｂに噛合される。さらに、第３小径歯車４４５ｂは前記セクタ歯車４４７に噛合される。これにより、ブラシレスモータ４２のロータ４２７と一体に回転される第１歯車４４１の回転力は第２歯車４４３、第３歯車４４５及びセクタ歯車４４７を介して減速されて回転出力軸４４８に伝達されることになる。また、前記セクタ歯車４４７の回転方向の両側の前記下ハーフ４１Ｄの内面には、それぞれ当該セクタ歯車４４７の各端部に衝接されるストッパ４１９が突出形成されており、これらのストッパ４１９により前記セクタ歯車４４７の全回動角度範囲、換言すれば回転出力軸４４８の全回動角度範囲を規制するようになっている。
【００２５】
図１０は前記ＥＣＵ２及びアクチュエータ４を含む照明装置の電気回路構成を示すブロック回路図である。なお、アクチュエータ４は自動車の左右のスイブルランプ３Ｒ，３Ｌに装備されたものであり、ＥＣＵ２との間で双方向通信が可能とされている。前記ＥＣＵ２内には前記センサ１からの情報により所定のアルゴリズムでの処理を行なって所要の制御信号Ｃ０を出力するメインＣＰＵ２０１と、当該メインＣＰＵ２０１と前記アクチュエータ４との間で前記制御信号Ｃ０を入出力するためのインターフェース（以下、Ｉ／Ｆと称する）回路２０２とを備えている。また、前記ＥＣＵ２には自動車に設けられた照明スイッチＳ１のオン、オフ信号が入力可能とされ、この照明スイッチＳ１のオン・オフに基づいて制御信号Ｎにより図外の車載電源に接続されてプロジェクタランプ３０の放電バルブ３０４に電力を供給するための点灯回路７を制御して前記両スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの点灯、消灯が切替可能とされている。また、ＥＣＵ２は、プロジェクタランプ３０を支持しているブラケット３１の光軸を上下方向に調整するためのレベリング機構５を制御するためのレベリング制御回路６をレベリング信号ＤＫによって制御し、自動車の車高変化に伴なうプロジェクタランプ３０の光軸調整を行うようになっている。なお、これらの電気回路は自動車に設けられた電気系統をオン、オフするためのイグニッションスイッチＳ２により電源との接続状態がオン、オフされるものであることは言うまでもない。
【００２６】
また、自動車の左右の各スイブルランプ３Ｒ，３Ｌにそれぞれ設けられた前記アクチュエータ４内に内装されているプリント基板４５上に構成される制御回路４３は、前記ＥＣＵ２との間の信号を入出力するためのＩ／Ｆ回路４３２と、前記Ｉ／Ｆ回路４３２から入力される信号及び前記ホールＩＣＨ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐに基づいて所定のアルゴリズムでの処理を行うサブＣＰＵ４３１と、回転駆動手段としての前記ブラシレスモータ４２を回転駆動するためのモータドライブ回路４３４とを備えている。ここで、前記ＥＣＵ２からは前記制御信号Ｃ０の一部としてスイブルランプ３Ｒ，３Ｌの左右偏向角度信号ＤＳが出力され前記アクチュエータ４に入力される。
【００２７】
図１１は前記アクチュエータ４内の前記制御回路４３のモータドライブ回路４３４及びブラシレスモータ４２を模式的に示す回路図である。前記モータドライブ回路４３４は、前記制御回路４３のサブＣＰＵ４３１から制御信号として速度制御信号Ｖ、スタート・ストップ信号Ｓ、正転・逆転信号Ｒがそれぞれ入力され、かつ前記３つのホールＩＣＨ１，Ｈ２，Ｈ３からのパルス信号が入力されるスイッチングマトリクス回路４３５と、このスイッチングマトリクス回路４３５の出力を受けて前記ブラシレスモータ４２のステータコイル４２４の３対のコイルに供給する三相の電力（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の位相を調整する出力回路４３６とを備えている。このモータドライブ回路４３４では、ステータコイル４２４に対しＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電力を供給することによりマグネットロータ４２８が回転し、これと一体のヨーク４２７、すなわちロータ４２６及び回転シャフト４２３が回転する。マグネットロータ４２８が回転すると磁界の変化を各ホールＩＣＨ１，Ｈ２，Ｈ３が検出しパルス信号Ｐを出力し、このパルス信号Ｐはスイッチングマトリクス回路４３５に入力され、スイッチングマトリクス回路４３５においてパルス信号のタイミングにあわせて出力回路４３６でのスイッチング動作を行うことによりロータ４２６の回転が継続されることになる。
【００２８】
前記スイッチングマトリクス回路４３５はサブＣＰＵ４３１からの速度制御信号Ｖ、スタート・ストップ信号Ｓ、正転・逆転信号Ｒに基づいて所要の制御信号Ｃ１を出力回路４３６に出力し、出力回路４３６はこの制御信号Ｃ１を受けてステータコイル４２４に供給する三相の電力の位相を調整し、ブラシレスモータ４２の回転動作の開始と停止、回転方向、回転速度を制御する。また、サブＣＰＵ４３１には前記各ホールＩＣＨ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐの各一部がそれぞれ入力され、ブラシレスモータ４２の回転状態を認識する。ここでは、サブＣＰＵ４３１内にはアップ・ダウンカウンタ４３７が内蔵されており、ホールＩＣＨ１，Ｈ２，Ｈ３からのパルス信号をカウントすることで、そのカウント値をブラシレスモータ４２の回転位置に対応させている。
【００２９】
以上の構成によれば、イグニッションスイッチＳ２をオンし、かつ照明スイッチＳ１をオンした状態では、図１に示したように自動車に配設されたセンサ１から、当該自動車のステアリングホイールＳＷの操舵角、自動車の速度、自動車の車高等の情報がＥＣＵ２に入力されると、ＥＣＵ２は入力されたセンサ出力に基づいてメインＣＰＵ２０１で演算を行い、自動車のスイブルランプ３Ｒ，３Ｌにおけるプロジェクタランプ３０の左右偏向角度信号ＤＳを算出し両スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの各アクチュエータ４に入力する。アクチュエータ４では入力された左右偏向角度信号ＤＳによりサブＣＰＵ４３１が演算を行い、当該左右偏向角度信号ＤＳに対応した信号を算出してモータドライブ回路４３４に出力し、ブラシレスモータ４２を回転駆動する。ブラシレスモータ４２の回転駆動力は減速歯車機構４４により減速して回転出力軸４４８に伝達されるため、回転出力軸４４８に連結されているプロジェクタランプ３０が水平方向に回動し、スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの光軸方向が左右に偏向される。このプロジェタクランプ３０の回動動作に際しては、ブラシレスモータ４２の回転角からプロジェタクランプ３０の偏向角を検出する。すなわち、図１０に示したように、ブラシレスモータ４２に設けられた３つのホールＩＣＨ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されるパルス信号Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に基づいてサブＣＰＵ４３１が検出する。さらに、サブＣＰＵ４３１は検出した偏向角の検出信号をＥＣＵ２から入力される左右偏向角度信号ＤＳと比較し、両者が一致するようにブラシレスモータ４２の回転角度をフィードバック制御してプロジェクタランプ３０の光軸方向、すなわちスイブルランプ３Ｒ，３Ｌの光軸方向を左右偏向角度信号ＤＳにより設定される偏向位置に高精度に制御することが可能になる。
【００３０】
このようなプロジェクタランプ３０の偏向動作により、両スイブルランプ３Ｒ，３Ｌでは出射される偏向された光が自動車の直進方向から偏向された左右方向に向いた領域を照明し、自動車の走行中において自動車の直進方向のみならず操舵された方向の前方を照明することが可能になり、安全運転性を高めることが可能になる。
【００３１】
そして、前記スイブルランプ３Ｒ，３Ｌの偏向動作の駆動源となるブラシレスモータ４２においては、前述したように、ロータ４２６のヨーク４２７は、樹脂成形された円筒容器状に形成されてその内周面に円環状のロータマグネット４２８を取着するとともに、当該ヨーク４２７の円形をした外端面の中央には歯車機構４４の第１歯車４４１が一体に突出形成され、さらにこの第１歯車４４１を貫通するように開口された軸穴４２７０に回転シャフト４２３が嵌合されて一体化された構成となっている。そのため、図１２に示した従来のブラシレスモータと比較すると、従来において個別部品とされていたヨーク４２７、ブッシュ４２７２、歯車４４１を一つの樹脂成形部品で構成することが可能となる。そして、ロータ４２６の組立に際しては、ヨーク４２７の内周面にロータマグネット４２８を取着する工程は同じであるが、その後では単純にヨーク４２７の軸穴に回転シャフト４２３を嵌合させるだけでよく、従来のようにブッシュ４２７２、ヨーク４２７、歯車４２３を組み立てる際にそれぞれを圧入するという作業は不要となる。
【００３２】
ここで、ヨーク４２７の軸穴４２７０と回転シャフト４２３の嵌合部分をスプライン構造とすることで、ヨーク４２７に対する回転シャフト４２３の嵌合作業をより容易に行うことが可能になり、また、ヨーク４２７に回転シャフト４２３を直接インサート成形することで、嵌合作業をなくすことも可能である。これにより、部品コスト及びブラシレスモータの組立作業を含めたコストを低減し、ブラシレスモータの低コスト化を実現することが可能になる。また、各部品を圧入するための圧入代を回転シャフトに確保しておく必要がなく、当該軸方向の寸法を縮小し、小型化に有利になる。さらに、ヨーク４２７及び第１歯車４４１が樹脂で形成されているため軽量化を図ることができ、高速回転での振動の発生を防止する。また、単一のヨーク４２７を回転シャフト４２３に圧入して嵌合支持させるのみでよいため、組立精度を高めることができ、ロータの回転バランスを改善し回転特性を向上することが可能になる。
【００３３】
また、ヨーク４２７を樹脂で形成してもロータマグネット４２８に磁界強度の高いものを採用することで、金属製のヨークを用いた従来のブラシレスモータのロータと同程度以上の回転特性を得ることは容易である。
【００３４】
なお、前記実施形態では、本発明のブラシレスモータをＡＦＳにおけるスイブルランプの駆動用アクチュエータに適用した例を示しているが、他の用途に用いるブラシレスモータとして適用できることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ロータのヨークと歯車とを樹脂で一体に形成して回転シャフトに嵌合支持する構成としているので、ロータの構成部品点数を削減するとともに、ロータの組立工数を削減することができる。これにより、部品コスト及び組立コストを低減し、モータの低コスト化を実現することが可能になる。また、各部品を圧入するための圧入代を回転シャフトに確保しておく必要がなく、当該軸方向の寸法を縮小し、小型化に有利になる。さらに、ヨーク及び歯車を樹脂で形成することでモータの軽量化を図るとともに、高速回転での振動の発生を防止し、回転バランスを改善して回転特性を向上したブラシレスモータを得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＦＳの概念構成を示す図である。
【図２】スイブルランプの縦断面図である。
【図３】スイブルランプの内部構造の分解斜視図である。
【図４】アクチュエータの部分分解斜視図である。
【図５】アクチュエータの平面図である。
【図６】アクチュエータの縦断面図である。
【図７】ステータコイルの部分分解斜視図である。
【図８】ロータの一部を破断した部分分解斜視図である。
【図９】ブラシレスモータの要部の断面図である。
【図１０】ＡＦＳの回路構成を示すブロック回路図である。
【図１１】アクチュエータの回路構成を示す回路図である。
【図１２】従来のブラシレスモータの一部の断面図である。
【図１３】従来のブラシレスモータのロータの部分分解断面図である。
【符号の説明】
１  センサ
２  ＥＣＵ
３  前照灯
３Ｌ，３Ｒ  スイブルランプ
４  アクチュエータ
５  レベリング機構
７  点灯回路
４２  ブラシレスモータ
４４  歯車機構
４２３  回転シャフト
４２４  ステータコイル
４２５  コアベース
４２６  ロータ
４２７  ヨーク
４２８  ロータマグネット
４４１  第１歯車
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３  ホールＩＣ
Ｓ１  イグニッションスイッチ
Ｓ２  照明スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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