(57)【要約】【課題】コストアップを招くことなく可動部の複数箇所相互間のストロークの誤差を防止することができる可動装置を提供すること。【解決手段】本発明による可動装置１は、可動部を一方の位置から他方の位置までの間において移動させる第一及び第二の移動手段と、第一の移動手段を駆動する第一の電動機２ａと、第一の電動機２ａの回転数を検出する第一の回転数検出手段４ｂと、第二の移動手段を駆動する第二の電動機２ｂと、第二の電動機２ｂの回転数を検出する第二の回転数検出手段４ｃと、第一の電動機２ａ及び第二の電動機２ｂを制御する制御手段４ａとを有する可動装置であって、一方の位置から他方の位置まで可動部を移動させるにあたって必要な第一の電動機２ａの回転数ＮＡと第二の電動機２ｂの回転数ＮＢとを一より大きい公約数を有して相互に異ならせることを特徴とする。【選択図】図２
2009011132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部を一方の位置から他方の位置までの間において移動させる第一及び第二の移動手段と、前記第一の移動手段を駆動する第一の電動機と、前記第一の電動機の回転数を検出する第一の回転数検出手段と、前記第二の移動手段を駆動する第二の電動機と、前記第二の電動機の回転数を検出する第二の回転数検出手段と、前記第一の電動機及び第二の電動機を制御する制御手段とを有する可動装置であって、前記一方の位置から前記他方の位置まで前記可動部を移動させるにあたって必要な前記第一の電動機の回転数と第二の電動機の回転数とを一より大きい公約数を有して相互に異ならせることを特徴とする可動装置。
【請求項２】
前記第一の移動手段が第一の歯車装置を有し、前記第二の移動手段が第二の歯車装置を有するとともに、第一の歯車装置のギヤ比と第二の歯車装置のギヤ比との比が、前記一方の位置から前記他方の位置まで前記可動部を移動させるにあたって必要な前記第一の電動機の回転数と第二の電動機の回転数との比に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の可動装置。
【請求項３】
前記一方の位置から前記他方の位置まで前記可動部を移動させるにあたっての前記第一の電動機の回転数と前記第二の電動機の回転数を前記一より大きい公約数で除した第一の商と第二の商に自然数を乗じた第一の回転数の値と第二の回転数の値とが検出されるタイミングが相互に一致するように、前記制御手段が前記第一の電動機及び第二の電動機を制御することを特徴とする請求項２に記載の可動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車やＯＡ装置に適用して好適な可動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、高速走行時においてタイヤと路面とのグリップ性を確保することを目的として、車両にダウンフォースを作用させるためにウイング装置が備えられる場合がある。このようなウイング装置においては、ダウンフォースを作用させる必要がない低速域においてはウイングを下死点まで下降させて格納し、ある速度以上の高速域においてウイングを下死点から上死点に上昇させる昇降装置が備えられる。このような昇降装置においては、車幅方向に延在するウイングの右側及び左側をそれぞれ昇降する左右一対の移動装置が備えられ、この左右一対の移動装置により、ウイングの昇降が行われている。
【０００３】
このような左右一対の移動装置は昇降方向のストロークを右側と左側とで一致させる必要が生じるが、このためには移動装置を駆動するそれぞれの電動機の回転数相互間の基準となる回転数を、左右一対の移動装置相互間で一致させる補正を行う必要がある。ところが、従来技術においては、左右一対の移動装置内部の電動機の回転数がそれぞれゼロとなるウイングの下死点において、電動機の回転数相互間を一致させることが行われるが、このような方式では、ストローク長が長くなるウイング装置においては、下死点と上死点との間の中間位置において補正を行うことはできなかった。
【０００４】
このような問題は可動部がウイングであるウイング装置等や可動部がサンルーフであってサンルーフを車両前後方向に移動させるサンルーフ装置等の車載装置に限られず、ＯＡ機器において紙を送出するためのローラ装置や記憶媒体収納装置等であって、可動部を備えて可動部の複数の箇所をそれぞれに対応する移動装置により回転又はストロークさせる可動装置でも発生する。
【０００５】
なお、可動装置の一方の位置から他方の位置との間の中間位置において、左右一対の電動機の回転数の補正を行う手段としては例えば特許文献１に記載された技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１１３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、このような従来技術の可動装置においては、可動部に磁石とホール素子を組み合わせた位置検出手段を設けてこの位置検出結果に基づいて左右一対の電動機の回転数の補正を行うことはできるが、補正にあたり別途部品を追加する必要が生じて、装置全体の複雑化と部品点数の増加を招きコストアップを招くという問題があった。
【０００７】
さらに下死点等の一方の位置以外の位置で補正ができないと、ストローク長が長くなる可動装置においては、中間位置における左右のストロークの誤差が生じることを防止するために、移動装置や電動機の設計公差の管理をシビアにする必要が生じて、これもコストアップを招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、コストアップを招くことなく可動部の複数箇所相互間のストロークの誤差を防止することができる可動装置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】
【０００９】
上記の問題を解決するため、本発明に係る可動装置は、
可動部を一方の位置から他方の位置までの間において移動させる第一及び第二の移動手段と、前記第一の移動手段を駆動する第一の電動機と、前記第一の電動機の回転数を検出する第一の回転数検出手段と、前記第二の移動手段を駆動する第二の電動機と、前記第二の電動機の回転数を検出する第二の回転数検出手段と、前記第一の電動機及び第二の電動機を制御する制御手段とを有する可動装置であって、
前記一方の位置から前記他方の位置まで前記可動部を移動させるにあたって必要な前記第一の電動機の回転数と第二の電動機の回転数とを一より大きい公約数を有して相互に異ならせることを特徴とする。
【００１０】
なお、前記電動機は、典型的には直流モータであって、固定子永久磁石タイプの直流モータ、直流直巻モータ、直流分巻モータ、直流ブラシレスモータ等種々の形式の直流モータとすることができる。また、前記制御手段が前記電動機を制御するにあたっては、典型的には前記電動機に印加する電圧のデューティ比を制御する。
【００１１】
また可動装置とは、可動部がウイングであるウイング装置等や可動部がサンルーフであってサンルーフを車両前後方向に移動させるサンルーフ装置等の車載装置に限られず、ＯＡ機器において紙を送出するためのローラを備えてローラを回転移動させるローラ装置や記憶媒体を格納するトレイを水平方向に移動させる記憶媒体収納装置等が該当する。
【００１２】
ここで、前記第一の移動手段が第一の歯車装置を有し、前記第二の移動手段が第二の歯車装置を有するとともに、第一の歯車装置のギヤ比と第二の歯車装置のギヤ比との比が、前記一方の位置から前記他方の位置まで前記可動部を移動させるにあたって必要な前記第一の電動機の回転数と第二の電動機の回転数との比に基づいて設定されることを特徴とすることが好ましい。
【００１３】
これによれば、前記第一の移動手段の前記可動部のストロークと、前記第二の移動手段の前記可動部のストロークとを同じにした上で、前記一方の位置から前記他方の位置まで前記可動部を移動させるにあたって必要な前記第一の電動機の回転数と第二の電動機の回転数とを一より大きい公約数を有して相互に異ならせることができる。
【００１４】
さらに、前記可動装置において、
前記一方の位置から前記他方の位置まで前記可動部を移動させるにあたっての前記第一の電動機の回転数と前記第二の電動機の回転数を前記一より大きい公約数で除した第一の商と第二の商に自然数を乗じた第一の回転数の値と第二の回転数の値とが検出されるタイミングが相互に一致するように、前記制御手段が前記第一の電動機及び第二の電動機を制御することが好ましい。
【００１５】
さらに下死点等の一方の位置から上死点等の他方の位置の中間位置において、補正を行うことができるため、ストローク長が長くなる可動装置においても、中間位置における補正を適宜行うことにより、可動部の複数箇所相互間のストロークの誤差が生じることを防止することができる。これにより、可動装置を構成する構成要素つまりは前記第一及び第二の移動手段や前記第一及び第二の電動機等の設計公差の管理をシビアにする必要を廃して、コストアップを招くことを防止することができる。
【００１６】
また、従来技術のように可動部に位置検出手段を別途設けることに比べて、部品点数の増加を招くことを防止することができるので、これによってもコストアップを招くことを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コストアップを招くことなく可動部の複数箇所相互間のストロークの誤差を防止することができる可動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明に係わるウイング装置の一実施形態を示す模式図である。図２は、本発明に係わるウイングの一実施形態の制御内容を示すタイムチャートである。
【００２０】
このウイング装置１は、モータ２ａと、モータ２ｂと、駆動回路３ａと、駆動回路３ｂと、処理回路４と、電源回路５と、入力回路６と、ホールセンサ７ａと、ホールセンサ７ｂとを備えて構成される。
【００２１】
モータ２ａは、ブラシレス直流モータであり、バイポーラコイルを二相接続して構成されるステータと、永久磁石が埋設されたロータとを備えるものである。モータ２ａは図示しないウイングの右側に配置されて、第一の電動機を構成する。
【００２２】
モータ２ｂは、ブラシレス直流モータであり、バイポーラコイルを二相接続して構成されるステータと、永久磁石が埋設されたロータとを備えるものである。モータ２ｂは図示しないウイングの左側に配置されて、第二の電動機を構成する。
【００２３】
モータ２ａのロータのモータ軸は、ウイングを上下方向に一方の位置である下死点から他方の位置である上死点の間において移動させる第一の移動手段を構成する図示しないウォームギヤと第一の歯車装置を介して、これも図示しないウイングの右側部分に駆動結合され、モータ２ａのモータ軸の回転運動は、上下方向運動に変換される。
【００２４】
モータ２ｂのロータのモータ軸は、ウイングを上下方向に一方の位置である下死点から他方の位置である上死点の間において移動させる第二の移動手段を構成する図示しないウォームギヤと第二の歯車装置を介して、これも図示しないウイングの左側部分に駆動結合され、モータ２ｂのモータ軸の回転運動は上下方向運動に変換される。
【００２５】
駆動回路３ａは、モータ２ａを駆動するものであって、図示しない複数のトランジスタを組み合わせたインバータにより構成される。各トランジスタのベースには処理回路４の対応するゲートがそれぞれ接続され、駆動回路３ａは処理回路４の指令に基づいてＰＷＭ制御される。
【００２６】
駆動回路３ｂは、モータ２ｂを駆動するものであって、図示しない複数のトランジスタを組み合わせたインバータにより構成される。各トランジスタのベースには処理回路４の対応するゲートがそれぞれ接続され、駆動回路３ｂは処理回路４の指令に基づいてＰＷＭ制御される。
【００２７】
ホールセンサ７ａ及びホールセンサ７ｂは、例えば、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる厚さ数μｍの平板状の薄膜で形成されるホール素子を備えるものである。このホール素子は、平板状の薄膜に平行な方向に電圧をかけて、その平板内における電圧をかける方向に垂直な方向の両端面から両端子を引き出されて構成されており、平板状の薄膜の厚み方向に磁界が付与されると、ホール効果に基づいて両端子間に電圧を発生するものである。
【００２８】
この、ホール素子の発生する電圧は、ホール素子を構成する平板状の半導体の薄膜の厚み方向の磁束に比例するものであって、ロータの回転に伴って磁束密度Ｂの磁界の方向に対する平板状のホール素子の角度θが変化すると、ホール素子の厚み方向の磁束成分はＢｃｏｓθであるので、角度θに対応して変化する。
【００２９】
より詳細には、ホール素子の発生する電圧Ｖは、ホール係数をＲＨ、低電流駆動させる場合の電流をＩｃ、ホール素子の厚みをｄとすると、Ｖ＝ＲＨ／ｄ×Ｉｃ×Ｂｃｏｓθで表される。角度θとモータ２ａ又はモータ２ｂのロータの回転角は対応する関係にあるため、両端子間の発生電圧を検出することにより、ロータの回転角が検出できる。
【００３０】
ホールセンサ７ａ又はホールセンサ７ｂは、モータ２ａ又は２ｂ内部のそれぞれのバイポーラコイルから周方向に９０°回転した位置に設けられ、ロータの回転角の変化に伴うロータの磁石が形成する磁界の変化に基づいた電圧を発生させて、この電圧を入力回路６に出力する。
【００３１】
処理回路４は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスから構成されるマイクロコンピュータであって、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが以下に述べる所定の処理を行う制御手段４ａと、第一の回転数検出手段４ｂと、第二の回転数検出手段４ｃを構成するものである。
【００３２】
入力回路６は、上述したホールセンサ７ａ及びホールセンサ７ｂの出力電圧を、図２に示すような回転数信号に変換して処理回路４に対して出力するＩＣであり、処理回路４の第一の回転数検出手段４ｂは、入力回路６から受信したモータ２ａの回転数信号のエッジの立ち上がりのタイミングを計測するとともに下死点からの回転数をカウントするとともに、処理回路４の第二の回転数検出手段４ｃは、入力回路６から受信したモータ２ｂの回転数信号のエッジの立ち上がりのタイミングを計測するとともに下死点からの回転数をカウントする。
【００３３】
さらに、処理回路４は、駆動回路３ａをＰＷＭ制御するにあたってのデューティ比を決定して、駆動回路３ａを制御するとともに、駆動回路３ｂをＰＷＭ制御するにあたってのデューティ比を決定して、駆動回路３ｂを制御する制御手段４ａを構成するものである。
【００３４】
電源回路５は、車両の電源系統Ｖｃｃから、上述した駆動回路３ａ、駆動回路３ｂ、処理回路４、入力回路６、ホールセンサ７ａ、ホールセンサ７ｂを動作させるための定電圧を供給する例えば３端子レギュレータ又はＤＣ／ＤＣコンバータからなるものである。
【００３５】
さらに、一方の位置つまりは下死点から他方の位置つまりは上死点までウイングを移動させるにあたって必要な第一の電動機であるモータ２ａの回転数ＮＡと第二の電動機であるモータ２ｂの回転数ＮＢとを一より大きい公約数を有して相互に異ならせる。ここでは回転数ＮＡ＝１０００、回転数ＮＢ＝９００とし、一より大きい公約数は、最大の公約数である１００としている。
【００３６】
また、第一の歯車装置のギヤ比と第二の歯車装置のギヤ比との比が、一方の位置つまりは下死点から他方の位置つまりは上死点までウイングを移動させるにあたって必要な第一の電動機であるモータ２ａの回転数ＮＡと第二の電動機であるモータ２ｂの回転数との比に基づいて設定する。つまりここでは、第一の歯車装置のギヤ比を１：１０と第二の歯車装置のギヤ比を１：９としている。
【００３７】
さらに、図２に示すように、下死点である一方の位置から上死点である他方の位置までウイングを移動させるにあたってのモータ２ａの回転数ＮＡ＝１０００とモータ２ｂの回転数ＮＢ＝９００を一より大きい公約数１００で除した第一の商１０と第二の商９に自然数５を乗じた第一の回転数の値５００と第二の回転数の値４５０とが検出されるタイミングが相互に一致するように、処理回路４の制御手段４ａがモータ２ａ及びモータ２ｂを制御するべく、駆動回路３ａ、駆動回路３ｂを制御する。
【００３８】
以下、本実施例のウイング装置１の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図３は、本発明によるウイング装置１の制御内容を示すフローチャートである。
【００３９】
Ｓ１に示すように、処理回路４の第一の回転数検出手段４ｂは、ホールセンサ７ａの出力に基づいてモータ２ａの回転数信号の立ち上がりのエッジのタイミング（図２中のエッジＡ）を検出し、モータ２ａの回転数をカウントする。また、処理回路４の第二の回転数検出手段４ｃは、ホールセンサ７ｂの出力に基づいてモータ２ｂの回転数信号の立ち上がりのエッジのタイミング（図２中のエッジＢ）を検出し、モータ２ｂの回転数をカウントする。
【００４０】
Ｓ２において、処理回路４の制御手段４ａはホールセンサ７ａの出力に基づいて検出されたモータ２ａの回転数つまりはエッジＡのカウント数が４９８であるかどうかを判定し、４９８であると判定される場合にはＳ３にすすみ、４９８であると判定されない場合にはＳ１に戻る。
【００４１】
つづいて、Ｓ３において、処理回路４の制御手段４ａは、エッジＡが検出されたタイミングからエッジＢが検出されるまでの時間Ｔを検出して、Ｓ４にすすむ。
【００４２】
Ｓ４において、処理回路４の制御手段４ａは、エッジＡの周期をＴＡ、エッジＢの周期をＴＢ、許容公差をαとした場合に、時間Ｔが２ＴＡ−ＴＢ−αより大きく、ＳＴＡ―ＴＢ＋αよりも小さい範囲内にあるかどうかを判定し、肯定と判定される場合にはＳ５にすすみ、否定と判定されない場合にはＳ７にすすむ。
【００４３】
Ｓ５において、処理回路４の制御手段４ａは、ホールセンサ７ｂの出力に基づいて検出されたモータ２ｂの回転数つまりはエッジＢのカウント数が４４９であるかどうかを判定し、４４９であると判定される場合にはＳ６にすすみ、４４９であると判定されない場合にはＳ７にすすむ。
【００４４】
Ｓ６においては、処理回路４の制御手段４ａは、補正を行うことなく、駆動回路３ａと駆動回路３ｂを継続して予め定められたデューティ比により制御する。
【００４５】
Ｓ７において、処理回路４の制御手段４ａは、現在のホールセンサ７ｂの出力に基づくモータ２ｂの回転数つまりはエッジＢのカウント数が４４９以上であるかどうかを判定し、４４９以上であると判定される場合にはＳ９にすすみ、４４９以上であると判定されない場合にはＳ８にすすむ。
【００４６】
Ｓ８においては、モータ２ａの回転数に対してモータ２ｂの回転数が遅れている場合であるので、処理回路４の制御手段４ａはモータ２ｂを加速制御するべく、駆動回路２ｂのデューティ比を増大させるように制御する。
【００４７】
Ｓ９においては、モータ２ａの回転数に対してモータ２ｂの回転数が進んでいる場合であるので、処理回路４の制御手段４ａはモータ２ｂを減速制御するべく、駆動回路２ｂのデューティ比を減少させるように制御する。
【００４８】
以上述べた本実施例のウイング装置１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、第一の移動手段によるウイングの右側部分のストロークと、第二の移動手段のウイングの左側部分のストロークとを同じにした上で、一方の位置である下死点から他方の位置である上死点までウイングを移動させるにあたって必要な第一の電動機であるモータ２ａの回転数ＮＡと第二の電動機であるモータ２ｂの回転数ＮＢとを一より大きい公約数を有して相互に異ならせることができる。
【００４９】
これにより、ウイング装置１において、一方の位置である下死点から他方の位置である上死点までウイングを移動させるにあたってのモータ２ａの回転数ＮＡ＝１０００と第二の電動機であるモータ２ｂの回転数ＮＢ＝９００を一より大きい公約数１００で除した第一の商１０と第二の商９に自然数５を乗じた第一の回転数の値５００と第二の回転数の値４５０とが検出されるタイミングが相互に一致するように、処理回路４の制御手段４ａがモータ２ａ及びモータ２ｂを制御することができる。
【００５０】
これらのことにより、下死点等の一方の位置から上死点等の他方の位置の中間位置において、ウイングの左側部分と右側部分とのストロークのずれの補正を行うことができるため、ストローク長が長くなるウイング装置１においても、中間位置における補正を適宜行うことにより、ウイングの複数箇所相互間ここでは左側部分と右側部分とのストロークの誤差が生じることを防止することができる。
【００５１】
これにより、ウイング装置を構成する構成要素つまりは第一及び第二の歯車装置やモータ２ａ及びモータ２ｂ等の設計公差の管理をシビアにする必要を廃して、これもコストアップを招くことを防止することができる。
【００５２】
また、ウイングに磁石等の位置検出手段を別途設けることに比べて、部品点数の増加を招くことを防止することができるので、これによってもコストアップを招くことを防止することができる。
【００５３】
さらに、ウイングにハイマウントストップランプを設けて、ウイングを所定のストローク以上下死点から上昇移動させた時点で、車両後端部に別途設けたストップランプからハイマウントストップランプへの点灯の切換を行う場合に、上述した実施例のような補正を行うことにより、点灯の切換制御の精度を高めることができ、ハイマウントストップランプとストップランプとが同時点灯したり、同時滅灯したりする不具合の発生を防止することができる。
【００５４】
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【００５５】
例えば上述した実施例においてはモータ２ａ及びモータ２ｂをブラシレス直流モータとしたが、固定子に永久磁石を用いた直流モータや、直巻モータ等のその他の形態のものであっても良い。また、設計公差αについては適宜変更することができる。
【００５６】
また、一方の位置つまりは下死点から他方の位置つまりは上死点までウイングを移動させるにあたって必要な第一の電動機であるモータ２ａの回転数ＮＡと第二の電動機であるモータ２ｂの回転数ＮＢとを一より大きい公約数を有して相互に異ならせるにあたり、上述した実施例においては、回転数ＮＡ＝１０００、回転数ＮＢ＝９００とし、一より大きい公約数の内最大の公約数を１００としているが、それ以外の公約数例えば５０を用いることもできる。さらに自然数についても５に限られることなく、他の数字を用いることも可能である。
【００５７】
さらに、上述した実施例においては、下死点から上死点でのちょうど中間位置において補正処理を行っているが、処理回路４の制御手段４ａが、下死点から上死点までウイングを移動させるにあたってのモータ２ａの回転数ＮＡ＝１０００とモータ２ｂの回転数ＮＢ＝９００を一より大きい公約数１００で除した第一の商１０と第二の商９に自然数を乗じた第一の回転数の値と第二の回転数の値とが検出されるタイミングが相互に一致するように、モータ２ａ及びモータ２ｂを制御すればよく、例えば自然数を６から９の数字として、中間位置から上死点までの間においても補正を行うこととしても良い。
【００５８】
加えて、上述した実施例においては、ホールセンサ７ａの出力に基づいてカウントしたモータ２ａの回転数５００に対して、２つ前の回転数４９８を補正制御開始のトリガとしているが、この回転数の差は２に限られることなく任意の自然数とすることができ、処理回路４の演算速度と、モータ２ａのエッジＡの周期ＴＡ及びモータ２ｂのエッジＢの周期ＴＢとを比較考量して適宜決定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、可動部を有する可動装置に関するものであり、コストアップを招くことなく可動部の複数箇所相互間のストロークの誤差を防止することができる可動装置を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両はもちろん、ＯＡ機器等に適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係るウイング装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係わるウイングの一実施形態の制御内容を示すタイムチャートである。
【図３】本発明に係わるウイングの一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１      ウイング装置
２ａ    モータ
２ｂ    モータ
３ａ    駆動回路
３ｂ    駆動回路
４      処理回路
４ａ    制御手段
４ｂ    第一の回転数検出手段
４ｃ    第二の回転数検出手段
５      電源回路
６      入力回路
７ａ    ホールセンサ
７ｂ    ホールセンサ
【図１】
2009011132.tif 000003
【図２】
2009011132.tif 000004
【図３】
2009011132.tif 000005