(57)【要約】【課題】用途別に用意する必要がなく、ハーネスの引き回しを少なくして軽量化を可能にする汎用性の高いモータアクチュエータを提供すること。【解決手段】マイクロコントローラ１３に格納された自己認識処理プログラムによって実現される自己認識機能１３ａを備えている。この自己認識機能１３ａは、ドアをフルストロークさせたときに出力軸回転角検出部１１にて検出された出力軸回転角データからドアの回転可能な動作角を求め、用途別に異なる動作角を認識することによって、どの用途のモータアクチュエータ１かを認識し、トランシーバ１７によりハーネス３の信号線を介してマスタ機である空調制御装置２に通知できる。これにより、用途ごとに識別コードの異なるモータアクチュエータ１を用意する必要がないので、汎用化できる。ドアの近傍に設置されたセンサ５の出力も入力でき、同様に空調制御装置２に通知できるようにした。【選択図】        図１
2005008030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤードモータと出力軸が外部より与えられた目標停止位置まで回転駆動する制御装置とを備えたモータアクチュエータにおいて、
前記制御装置は、前記出力軸の回転可能な動作角から用途を認識する自己認識手段を備えていることを特徴とするモータアクチュエータ。
【請求項２】
前記制御装置は、外部のマスタ機との間で１本の信号線によって通信を行うトランシーバ手段を備え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。
【請求項３】
前記制御装置は、前記出力軸の回転角を検出する出力軸回転角検出手段と、前記出力軸回転角検出手段で検出された前記回転角を表すアナログ値を前記トランシーバ手段が受けた目標停止位置を表すディジタル値と比較するようディジタル値に変換するアナログ・ディジタル変換手段を備えていることを特徴とする請求項２記載のモータアクチュエータ。
【請求項４】
外部に設けられたセンサの出力を受けて前記アナログ・ディジタル変換手段に入力するセンサ入力端子を備えていることを特徴とする請求項３記載のモータアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータアクチュエータに関し、特に自動車用空調装置における通風路の切り替えを行うドアを駆動させるためのモータアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調装置では、一般に、内外気の切り替えを行う内外気切替用ドア、吹出し口の切り替えを行う吹出し口切替用ドア、および冷風と温風との混合割合を調節するエアミックスドアを備えており、それぞれのドアには、モータアクチュエータが設けられている。吹出し口切替用ドアについては、各吹出し口に対応して複数のドアを有し、各ドアをリンクで連結して１つのモータアクチュエータで駆動したり、あるいは個々のドアを１つのモータアクチュエータで駆動することもある。
【０００３】
各モータアクチュエータは、ハーネスによって空調制御装置に接続され、空調制御装置からドアを制御駆動する信号を受けて、ドアを目標停止位置まで回転駆動する。モータアクチュエータの出力軸などには、ポテンショメータやエンコーダなどによる回転位置検出センサが設けられ、ドアの回転位置を検出して空調制御装置にフィードバックし、空調制御装置は、ドアの回転位置が目標停止位置に達したところで回転駆動を停止させるようにしている。
【０００４】
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本の電源端子とドアの回転位置の検出信号を空調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。
【０００５】
そこで、空調制御装置と複数のモータアクチュエータとをＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）で結ぶことにより、ハーネスの本数を減らすことが行われている（たとえば、特許文献１参照。）。空調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。この場合、モータアクチュエータは、空調制御装置から目標停止位置を表すディジタル制御信号を受けてドアを目標停止位置に停止させるよう動作する。したがって、モータアクチュエータは、ポテンショメータによって検出したドアの回転位置信号を空調制御装置にフィードバックすることなく内部で処理することになる。つまり、モータアクチュエータは、空調制御装置から受けたディジタル制御信号を目標停止位置とし、検出したドアのアナログ回転位置信号をディジタルに変換し、目標停止位置と回転位置とをディジタルにて比較して、それらが一致するまでモータを駆動制御するようにしている。
【０００６】
また、通風路内には、空調制御に必要なセンサが設けられることがある。たとえば、外気温度、エバポレータ出口温度などを検出する温度センサがあり、よりきめ細かな空調制御を行うために、湿度センサを必要とすることもある。これらのセンサは、それらの取り付け場所から個々に空調制御装置まで直接配線されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２３０７３６号公報（段落番号〔００２６〕〜〔００２７〕，図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
自動車用空調装置では、車両の高級化に伴い、通風路を切り替えるドアの数も増加しており、それらを駆動するモータアクチュエータの数も増加している。空調制御装置とモータアクチュエータとの間をＬＡＮ化した場合、空調制御装置は、ドアに対応して設けられたモータアクチュエータがどのドアを制御しているかを認識する必要があるので、それぞれのモータアクチュエータには、用途を認識できる識別コードが設定されている。しかしながら、多くのモータアクチュエータにこれらを識別するコードを個々に設定することは、モータアクチュエータを用途別に別個に作る必要があり、モータアクチュエータの汎用化が阻害されているという問題点があった。
【０００９】
また、通風路内に設けられているセンサは、それらの取り付け場所から個々に空調制御装置まで直接配線されているため、配線が複雑化し、重量およびコストが増加するという問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、用途別に用意する必要がなく、ハーネスの引き回しを少なくして軽量化を可能にする汎用性の高いモータアクチュエータを提供することを目的とする。
【００１１】
【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、ギヤードモータと出力軸が外部より与えられた目標停止位置まで回転駆動する制御装置とを備えたモータアクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記出力軸の回転可能な動作角から用途を認識する自己認識手段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。
【００１２】
このようなモータアクチュエータによれば、モータアクチュエータが取り付けられているドアをモータアクチュエータ自身が認識することができるので、用途ごとに異なる識別コードを設定する必要がない。これにより、多種多様のモータアクチュエータを用途別に作る必要がないので、汎用化でき、取り付けに際しても、同じ仕様のモータアクチュエータを取り付けるので、取り付けミスが発生することもない。
【００１３】
【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はモータアクチュエータの構成を示すブロック図である。
【００１４】
モータアクチュエータ１は、空調制御装置２とハーネス３によって電気的に接続されている。このハーネス３は、電源線と信号線とグランド線の３本の配線から構成され、コネクタ４によってモータアクチュエータ１に接続されている。
【００１５】
モータアクチュエータ１は、出力軸の回転角を検出する出力軸回転角検出部１１を備えている。この出力軸回転角検出部１１は、たとえばポテンショメータとすることができる。出力軸回転角検出部１１の出力には、アナログ・ディジタル変換部１２が設けられ、このアナログ・ディジタル変換部１２の出力は、このモータアクチュエータ１の全体の制御を司るマイクロコントローラ（ＣＰＵ）１３に接続されている。マイクロコントローラ１３は、パルス幅変調回路（ＰＷＭ）１４およびモータドライバ１５に接続され、このモータドライバ１５の出力にはモータ１６が接続されている。マイクロコントローラ１３は、また、スレーブとするモータアクチュエータ１がそのマスタ機である空調制御装置２と通信を行うためのトランシーバ１７に接続されている。モータアクチュエータ１は、また、アナログ・ディジタル変換部１２と、マイクロコントローラ１３と、パルス幅変調回路１４と、モータドライバ１５と、トランシーバ１７とに電源を供給する定電圧電源部１８を備えている。なお、アナログ・ディジタル変換部１２、マイクロコントローラ１３、パルス幅変調回路１４、モータドライバ１５、トランシーバ１７および定電圧電源部１８は、集積回路化されている。モータアクチュエータ１は、さらに、センサ５の入力端子であるコネクタ６を備えており、このコネクタ６は、アナログ・ディジタル変換部１２の入力に接続されている。
【００１６】
マイクロコントローラ１３は、モータアクチュエータ１の用途を自分で認識することができる自己認識機能１３ａを備えている。この自己認識機能１３ａは、出力軸回転角検出部１１にて検出された出力軸回転角データから得られた可動回転範囲を基に用途を認識するもので、詳細は後述する。
【００１７】
空調制御装置２からハーネス３の信号線を介してドアの動作角を表す制御信号が出力されると、その制御信号は、モータアクチュエータ１のトランシーバ１７が受け、マイクロコントローラ１３に伝えられる。マイクロコントローラ１３は、出力軸回転角検出部１１によって検出された出力軸回転角をアナログ・ディジタル変換部１２を介して受けており、出力軸回転角を監視しながら出力軸回転角が制御信号の動作角と一致するようモータドライバ１５を制御し、モータ１６を回転駆動する。
【００１８】
このモータアクチュエータ１は、ドアを回転駆動していって、回転しなくなったときをドアの最大開度または初期閉止位置としている。そのため、ドアが回転可能範囲に達してロックしたとき、モータ１６に拘束電流が流れる。この拘束電流は、モータ１６の過負荷によるものなので、過電流による昇温によって内部回路が持つモータ電流に対する温度プロテクタが作動することがある。そこで、モータ１６に拘束電流が流れたとき、マイクロコントローラ１３がパルス幅変調回路１４により電力制御をし、温度プロテクタが作動しないようにしている。
【００１９】
また、モータアクチュエータ１は、コネクタ６を介してドア近傍に設置されて温度または湿度などを検出するセンサ５の出力を入力することができる。このセンサ５の出力信号は、アナログ・ディジタル変換部１２によりディジタル信号に変換され、さらにトランシーバ１７により空調制御装置２に送信することができる。このように、センサ５の出力信号をハーネス３を利用して空調制御装置２に送ることができるので、センサ５の取り付け場所から空調制御装置２までの配線が不要になる。
【００２０】
図２はモータアクチュエータの構成を示す分解図である。なお、図１に示した構成要素と同じまたは同等の構成要素については、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２１】
モータアクチュエータ１は、ギヤードモータと電気的な制御を行う制御基板とから構成される。ギヤードモータは、樹脂成形された外装ケース３１と蓋体３２とを有し、その中に、モータ１６と、そのモータ１６の出力軸に設けられたウォーム３３と、中間ギヤ３４，３５と、出力ギヤ３６と、出力軸回転角検出部１１を構成するポテンショメータ３７と、ハーネス３を接続するコネクタ４と、センサ５を接続するコネクタ６と、プリント基板３８とが収容されている。
【００２２】
ウォーム３３、中間ギヤ３４，３５、および出力ギヤ３６は、減速ギヤを構成し、出力ギヤ３６には、図示しないレバーが連結されていて、モータ１６の回転運動を減速してドアに連結されたレバーに伝達する。
【００２３】
ポテンショメータ３７は、可動接点（ブラシ）を保持するギヤが出力ギヤ３６と噛合されており、出力ギヤ３６の回転角に応じた電圧信号を出力する。プリント基板３８には、集積回路３９が実装されている。この集積回路３９は、図１に示したモータアクチュエータ１のアナログ・ディジタル変換部１２、マイクロコントローラ１３、パルス幅変調回路１４、モータドライバ１５、トランシーバ１７および定電圧電源部１８の機能を有したものである。
【００２４】
このモータアクチュエータ１は、どの用途のドアを駆動しているかを判断する自己認識機能１３ａを有しているが、以下、この自己認識機能１３ａについて説明する。自己認識機能１３ａは、用途別にモータアクチュエータ１の動作角が違うことを利用したものであり、この動作角の違いを認識することによって、どの用途のモータアクチュエータ１かを認識するようにしている。自己認識機能１３ａは、マイクロコントローラ１３に格納された自己認識処理プログラムによって実現されるもので、次に、その自己認識処理の流れについて説明する。
【００２５】
図３は自己認識処理の流れを示すフローチャートである。
この自己認識処理は、自動車用空調装置の電源が投入されたときに開始される。電源が投入されると、まず、自己認識処理プログラムは、モータ１６をドアの閉位置の方向へ回転させ（ステップＳ１）、モータ１６がロックしたかどうかを判断する（ステップＳ２）。ドアがその閉位置に達してモータ１６が回転できなくなると、モータ１６には拘束電流が流れるので、その拘束電流を検出することによってモータ１６がロックしたと判断する。モータ１６がロックした場合、ドアの閉位置を表す変数Ｃｌｏｓｅ＿Ｐに、ポテンショメータ３７からドアのストローク原点として得られた現在位置データを代入する（ステップＳ３）。
【００２６】
次に、モータ１６をドアの開位置の方向へ回転させ（ステップＳ４）、モータ１６がロックしたかどうかを判断する（ステップＳ５）。ここで、モータ１６がロックしたと判断された場合、ドアがフルストロークしたときの開位置を表す変数Ｏｐｅｎ＿Ｐに、ポテンショメータ３７から得られた現在位置データを代入する（ステップＳ６）。
【００２７】
このようにして得られた閉位置を表す変数Ｃｌｏｓｅ＿Ｐおよび開位置を表す変数Ｏｐｅｎ＿Ｐの差から、ドアの動作角を求める（ステップＳ７）。
次に、求められた動作角がエアミックスドアの動作角の許容範囲に入っているかどうかが判断される（ステップＳ８）。エアミックスドアの動作角の許容範囲に入っていれば、用途を認識する識別コードＩＤに「ＭＩＸ」を設定し、トランシーバ１７を介して空調制御装置に通知できるようになる（ステップＳ９）。求められた動作角がエアミックスドアの動作角の許容範囲に入っていなければ、ステップＳ９をパスし、求められた動作角が吹出し口切替用ドアの動作角の許容範囲に入っているかどうかが判断される（ステップＳ１０）。吹出し口切替用ドアの動作角の許容範囲に入っていれば、用途を認識する識別コードＩＤに「ＭＯＤＥ」を設定し、トランシーバ１７を介して空調制御装置に通知できるようになる（ステップＳ１１）。求められた動作角が吹出し口切替用ドアの動作角の許容範囲に入っていなければ、ステップＳ１１をパスし、求められた動作角が内外気切替用ドアの動作角の許容範囲に入っているかどうかが判断される（ステップＳ１２）。内外気切替用ドアの動作角の許容範囲に入っていれば、用途を認識する識別コードＩＤに「ＩＮＴ」を設定し、トランシーバ１７を介して空調制御装置に通知できるようになる（ステップＳ１３）。求められた動作角が内外気切替用ドアの動作角の許容範囲に入っていない場合あるいはステップＳ１３の処理が終了すると、既に用途の認識は済んでいるので、この自己認識処理は終了する。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、モータアクチュエータの出力軸、すなわちドアの可動回転範囲から用途を認識する自己認識手段を備える構成にした。これにより、モータアクチュエータは、どの用途のドアを駆動しているかを認識できるので、モータアクチュエータを用途別に別個に作る必要がなく、汎用性の高いモータアクチュエータにすることができる。しかも、空調ダクトへの取り付けは汎用化されたどのモータアクチュエータを取り付けてもよいので、取り付けの作業性が向上し、用途別に違ったモータアクチュエータを取り付ける必要がないので、取り付けミスを防止することができる。
【００２９】
また、出力軸の回転角を検出する出力軸回転角検出手段とアナログ・ディジタル変換手段とを備え、検出した出力軸の回転位置をディジタル比較する構成にしたことで、外部ノイズの影響が受けにくくなる。
【００３０】
さらに、センサの出力を受けるセンサ入力端子を備え、アナログ・ディジタル変換手段に入力する構成にしたことにより、ドア近傍の通風路内に設けられるセンサの出力信号をモータアクチュエータのハーネスを利用して空調制御装置に送ることができるので、センサの長い配線の引き回しが不要になり、その分、軽量化、コスト低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータアクチュエータの構成を示すブロック図である。
【図２】モータアクチュエータの構成を示す分解図である。
【図３】自己認識処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  モータアクチュエータ
２  空調制御装置
３  ハーネス
４  コネクタ
５  センサ
６  コネクタ
１１  出力軸回転角検出部
１２  アナログ・ディジタル変換部
１３  マイクロコントローラ
１３ａ  自己認識機能
１４  パルス幅変調回路
１５  モータドライバ
１６  モータ
１７  トランシーバ
１８  定電圧電源部
３１  外装ケース
３２  蓋体
３３  ウォーム
３４，３５  中間ギヤ
３６  出力ギヤ
３７  ポテンショメータ
３８  プリント基板
３９  集積回路
【図１】
2005008030.tif 000003
【図２】
2005008030.tif 000004
【図３】
2005008030.tif 000005