旋转型的位置传感器、旋转装置以及交通工具

本申请是申请号为201710441911.1、申请日为2017年06月13日、发明名称为“旋转装置以及具备具有该旋转装置的空调系统的交通工具”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种旋转型的位置传感器、旋转装置以及具备具有该旋转装置的空调系统的交通工具。

背景技术

例如在专利文献1中公开了一种电机致动器(旋转装置)，用于对设于车辆用空调系统的使空气流通的空气通路的中途的多个门(风门)进行驱动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-220969号公报

发明内容

而且，在专利文献1的电机致动器(旋转装置)中，中继端子直接连接于电机端子，看图4所示的内容可知，夹持固定该中继端子的固定部形成于构成外壳(壳体)的下侧壳，通过将中继端子固定于该固定部，能够抑制中继端子在振动的作用下剧烈振动，从而抑制电机端子和中继端子之间的连接部分处发生连接不良。

但是，当在外壳(壳体)上形成有用来夹持中继端子那样的较细的构件的细微构造时，用于成形该外壳(壳体)的模具等会变得复杂，存在制造成本提高的问题。

本发明以上述情况为一例课题，其目的在于，提供一种抑制了壳体制造成本提高的旋转装置以及提供具备具有该旋转装置的空调系统的车辆等。

为了实现上述目的，本发明通过以下结构来把握。

(1)本发明的旋转装置包括：电机；多个齿轮；以及传感器，其检测所述多个齿轮中的一个齿轮的旋转角；所述传感器包括：第1连接端子，其与外部电连接；以及基部，其用来配置所述第1连接端子；在所述基部配置有所述电机用的第2连接端子。

(2)在上述(1)的结构中，所述电机为DC电机，所述多个齿轮中包括将所述电机的旋转传递给输出齿轮的传递齿轮。

(3)在上述(1)或(2)的结构中，所述基部具有用来配置所述第1连接端子和所述第2连接端子的端子配置部。

(4)在上述(1)～(3)中任一项的结构中，该旋转装置具有将所述电机和所述第2连接端子电连接起来的挠性印刷电路板，所述第2连接端子具有向远离所述基部的方向延伸的连接部，所述挠性印刷电路板具有电连接部，该电连接部具有与所述连接部卡合的孔部。

(5)在上述(4)的结构中，所述连接部是使所述第2连接端子的一端侧向远离所述基部的方向弯折的弯折部。

(6)在上述(4)或(5)的结构中，所述挠性印刷电路板包括：一端面，其与所述第2连接端子的所述连接部连接；另一端面，其与所述电机连接；以及中间面，其将所述一端面和所述另一端面之间连接起来；所述中间面具有折曲部。

(7)在上述(6)的结构中，所述折曲部设有折回构造。

(8)在上述(1)～(7)中任一项所述的结构中，所述传感器包括：电阻基板，其形成有与所述第1连接端子电连接的电阻；导电性刷，其与所述电阻接触；旋转体，其与所述齿轮一体旋转，所述导电性刷设于该旋转体上；以及覆盖部，其设于与所述旋转体相对的位置，与所述基部一起形成传感器壳体。

(9)在上述(3)的结构中，所述齿轮为所述输出齿轮，所述输出齿轮和所述传感器配置在所述电机的主体部的、与所述电机的旋转轴方向大致正交的方向上的旁边侧(横侧)，在所述端子配置部的远离所述电机的一侧配置所述第1连接端子，并在靠近所述电机的一侧配置所述第2连接端子。

(10)在上述(1)～(9)中任一项所述的结构中，所述多个齿轮包括传递齿轮和输出齿轮，所述旋转装置具有容纳所述电机、所述传递齿轮、所述输出齿轮和所述传感器的壳体。

(11)本发明的交通工具包括空调系统，该空调系统包括：具有上述(1)～(10)中任一项所述的结构的旋转装置；以及风门，其受所述旋转装置控制。

根据本发明，能够提供抑制了壳体的制造成本提高的旋转装置，以及提供具备具有该旋转装置的空调系统的交通工具。

附图说明

图1是本发明的实施方式的旋转装置的立体图。

图2是本发明的实施方式的旋转装置的拆下了第1壳体的立体图。

图3是本发明的实施方式的旋转装置的分解立体图。

图4是本发明的实施方式的旋转装置的能看到第2壳体的第2面部侧的立体图。

图5是表示利用挠性印刷电路板将本发明的实施方式的电机的电机端子和设于传感器的电机用的第2连接端子之间连接起来的状态的立体图。

图6是用于说明具有本发明的实施方式的旋转装置的空调系统的概略图。

图7是表示具有图6的空调系统的车辆的图。

附图标记说明

10：旋转装置；20：壳体；21：第1面部；22：第1侧壁部；22a：卡合孔；22b：卡合部；23：第1壳体；25：第2面部；25a：开口部；26：第2侧壁部；26a：卡合突起；27：第2壳体；30：DC电机；31：主体部；31a：第1端面；31b：第2端面；32：旋转轴；33：电机端子；35：第2连接端子；35a：连接部；40：传递齿轮；41：蜗轮；42：第1二级齿轮；42a：直径大的齿轮；42b：直径小的齿轮；43：第2二级齿轮；43a：直径大的齿轮；43b：直径小的齿轮；50：输出齿轮；51：卡合部；60：齿轮；70：传感器；71：第1连接端子；72：电阻基板；73：基部；74：覆盖部；75：端子配置部；80：挠性印刷电路板；81：另一端面；81a：孔部；82：一端面；82a：孔部；83：折曲部；100：空调系统；101：风机；102：蒸发器；103：加热器；104：风门；104a：旋转轴；A、B、C、D：安装部；FR：车头部分。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明用于实施本发明的方式(下称“实施方式”)。

另外，在实施方式的整个说明过程中，对于相同的要素标注了相同的附图标记。

将卡合的孔部称为卡合孔部，将卡合的突起称为卡合突起。

图1是本发明的实施方式的旋转装置10的立体图，图2是安装了第1壳体23的旋转装置10的立体图，图3是旋转装置10的分解立体图。

如图1所示，旋转装置10具有壳体20，壳体20通过组合第1壳体23和第2壳体27而构成，第1壳体23包括作为面部的第1面部21和设于第1面部21的外周部的第1侧壁部22；第2壳体27包括作为面部的第2面部25和设于第2面部25的外周部的第2侧壁部26。

此外，壳体20由聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、ABS等树脂材料形成。

此外，旋转轴方向是指旋转轴的纵长方向。

如图3所示，在第1壳体23的第1侧壁部22上一体形成有多个卡合部22b，多个卡合部22b设于第1侧壁部22的外周，向第2壳体27侧伸出，在该卡合部22b上设有卡合孔22a。

此外，如图3所示，在第2壳体27的第2侧壁部26上一体形成有多个卡合突起26a，多个卡合突起26a设于第2侧壁部26的外周的与第1壳体23的多个卡合部22b分别对应的位置，用来与卡合部22b的卡合孔22a卡合。

于是，通过使第1壳体23的卡合部22b的卡合孔22a与第2壳体27的卡合突起26a卡合而组合第1壳体23和第2壳体27，使第1壳体23和第2壳体27一体化，从而构成用于容纳图2和图3所示的各种零部件的壳体20(参照图1)。

另外，在本实施方式中，在第1壳体23上设置了具有卡合孔22a的卡合部22b，在第2壳体27上设置了卡合突起26a，但是，也可以在第2壳体27上设置卡合部，在第1壳体23上设置卡合突起。

此外，如图3所示，在第1壳体23的外周设有用于将旋转装置10安装于空调系统的安装部A、B、C、D。

如图2和图3所示，旋转装置10包括作为容纳于壳体20(参照图1)内的各种零部件的电机30、多个齿轮60和传感器70，多个齿轮60中包括将电机30的旋转轴32(参照图3)的旋转向外部机械输出的输出齿轮50，传感器70检测输出齿轮50的旋转角。

此外，如图3所示，在第2壳体27的与输出齿轮50的中央侧对应的部分设有开口部25a。

图4是旋转装置10的能够看到第2壳体27的第2面部25侧的立体图。

如图4所示，通过设于第2壳体27的第2面部25的开口部25a，能够从外部到达输出齿轮50的卡合部51，例如，能够将设于未图示的汽车等车辆中的空调系统的风门的驱动轴卡合于输出齿轮50的卡合部51。

因此，通过使输出齿轮50旋转，能控制设于空调系统的空气通路(以下，也称空气流路)中的未图示的风门，例如，能将空调系统的空气通路控制为规定的开度。

(电机)

电机30是用于使输出齿轮50旋转的驱动装置，在本实施方式中使用了DC电机。

如图3所示，电机30包括：主体部31，其具有角部弯曲的四棱柱状的外形；旋转轴32，其自主体部31的第1端面31a引出；位于主体部31的第1端面31a的相对侧的一对电机端子33，其自与第1端面31a相对的第2端面31b向外侧突出地设置。

另外，旋转轴32固定于容纳在电机30的主体部31内的转子。

(传递齿轮)

如图2和图3所示，多个齿轮60中包括传递齿轮40，该传递齿轮40是用于以规定的齿数比将电机30的旋转轴32的旋转传递给输出齿轮50的齿轮，在本实施方式中，传递齿轮40使用了3个齿轮(蜗轮41、第1二级齿轮42和第2二级齿轮43)。

具体而言，如图2所示，传递齿轮40包括：蜗轮41，其固定于电机30的旋转轴32(参照图3)；第1二级齿轮42，其具有与蜗轮41连接的直径大的齿轮42a和直径小的齿轮42b；以及第2二级齿轮43，其具有与第1二级齿轮42中的直径小的齿轮42b连接的直径大的齿轮43a和与输出齿轮50连接的直径小的齿轮43b(参照图3)。

另外，在本实施方式中，为了利用较小的空间调节齿数比地将电机30的旋转轴32的旋转传递给输出齿轮50，采用了第1二级齿轮42和第2二级齿轮43，但是，例如，也可以采用省略第2二级齿轮43，而将输出齿轮50连接于第1二级齿轮42的直径小的齿轮42b的设计，还可以采用省略第1二级齿轮42和第2二级齿轮43，而将输出齿轮50直接连接于蜗轮41的设计。

(输出齿轮)

如上所述，输出齿轮50是与未图示的空调系统的风门的驱动轴相连接，用于输出电机30的旋转轴32的旋转来作为控制风门的驱动轴的驱动力的齿轮。

另外，并不限定于将未图示的风门的驱动轴直接连结于输出齿轮50的方案，也可以设置夹设于旋转装置10和未图示的风门的驱动轴之间的齿轮，在该情况下，将该夹设的齿轮的旋转轴连接于输出齿轮50。

(传感器)

例如搭载于汽车的空调等具有风门。

为了将该未图示的风门驱动控制为规定的状态，特别是需要控制输出齿轮50的旋转角，传感器70即是为了控制该输出齿轮50的旋转角而检测该输出齿轮50的旋转角的传感器。

而且，通过基于该检测出的输出齿轮50的旋转角对电机30的旋转进行控制，而使输出齿轮50进行旋转，以使未图示的风门成为规定的状态。

在本实施方式中，传感器70使用了旋转型的电阻式位置传感器，如图2和图3所示，传感器70包括：输入输出用的3个第1连接端子71，其用于获取与输出齿轮50的旋转角对应的旋转角信号；电阻基板72，其通过在树脂基板上印刷与第1连接端子71电连接的电阻而形成；旋转体(未图示)，其具有与电阻接触的未图示的导电性刷，与要被检测旋转角的输出齿轮50一体旋转；基部73，其用于配置上述构件；以及覆盖部74，其设置在与未图示的旋转体对应的位置，和基部73一起形成传感器所具有的壳体(下称传感器壳体)。

电阻基板72的树脂基板例如由环氧系树脂形成。

而且，该树脂基板的厚度例如为大约300μm～大约1600μm。

此外，该树脂基板比挠性印刷电路板80硬。

另外，在本实施方式中，采用了电阻式位置传感器，该电阻式位置传感器在基部73上能够旋转地设有与输出齿轮50的旋转轴卡合而与输出齿轮50一体旋转的未图示的旋转体，在该旋转体之上与它分开地配置有电阻基板72，旋转体的设于电阻基板72侧的未图示的导电性刷伴随旋转体的旋转一边与电阻基板72的电阻接触一边改变位置，由此使输出的电阻值发生变化，但是，检测旋转角的传感器也可以使用如下类型的传感器，该传感器使用形成有伴随旋转体的旋转而利用导电性刷反复ON－OFF的导电部的传感器基板，根据该ON－OFF的次数来检测旋转角。

而且，如虚线框圈出所示，在基部73设有用来配置端子的端子配置部75，但该端子配置部75不仅用来配置传感器70的输入输出用的3个第1连接端子71，也用来配置电机30用的2个第2连接端子35。

具体而言，如图2所示，输出齿轮50和传感器70并排地配置在与电机30的旋转轴32的方向(Z轴方向)大致正交且与第2壳体27的第2面部25大致平行的方向(X轴方向)上，为了能够将电机30用的第2连接端子35配置于端子配置部75，传感器70的基部73形成为端子配置部75的部分自传感器70向电机30侧伸出。

而且，在端子配置部75的远离电机30的一侧配置第1连接端子71，并在靠近电机30的一侧配置第2连接端子35，从而能够以较短的距离将电机30的电机端子33和电机30用的第2连接端子35之间电连接。

另外，电连接是指将2个构件直接电连接或借助其他构件电连接。

这样，在传感器70的基部73不仅固定有传感器70的输入输出用的3个第1连接端子71，而且还能够固定电机30用的2个第2连接端子35，由此，无需在壳体20(参照图1)上设置用于固定电机30用的2个第2连接端子35的细微构造，抑制了用于形成壳体20的模具等变得复杂，能够降低壳体20的制造成本。

另一方面，取而代之的是，需要使传感器70的基部73的端子配置部75能够配置电机30用的2个第2连接端子35。

但是，观察图2和图3即可知，为了能够配置2个第2连接端子35，只要采用使端子配置部75向电机30侧扩张的设计即可，因此，用于成形基部73的模具等不会变得复杂化，因此制造成本不会升高，从整个产品所需的总成本方面考虑，能够抑制制造成本。

在本实施方式中，第1连接端子71和第2连接端子35通过粘接固定等手段固定于传感器70的基部73的端子配置部75，但是，例如也可以在端子配置部75上形成与各端子(第1连接端子71和第2连接端子35)对应的突起，在各端子(第1连接端子71和第2连接端子35)上设置与该突起对应的孔部。

在该情况下，通过将端子配置部75的突起压入各端子(第1连接端子71和第2连接端子35)的孔部，而将各端子固定于端子配置部75。

在进行这样的固定时，也只是在平面状的端子配置部75上形成突起，因此，用来形成基部73的模具等不会变得复杂，制造成本不会升高。

另外，通过在基部73配置第2连接端子35，还能够避免第2连接端子35与被容纳在壳体20(参照图1)内的零部件类接触，从而能够提高可靠性。

此外，通过这样在基部73集成配置传感器70的输入输出用的3个第1连接端子71和电机30用的2个第2连接端子35，能够抑制端子收纳变得复杂，因此，能够实现使旋转装置10整体小型化的设计。

而且，这样配置并固定于基部73的端子配置部75的电机30用的2个第2连接端子35利用挠性印刷电路板80分别与电机30的各电机端子33电连接。

挠性印刷电路板80具有这样的构造，在例如厚度为大约12μm～50μm的薄膜(树脂基板)上形成粘接层，在粘接层上印刷或粘贴例如厚度为大约12μm～大约50μm的导体。

薄膜由聚酰亚胺、聚酯等具有绝缘性的树脂材料形成。

而且，导体由铜等金属材料形成。

此外，粘接层由环氧系树脂、丙烯酸系树脂形成。

这样的挠性印刷电路板80是以90度以上的角度弯折也能恢复弯折前的形态的基板。

电机30用的第2连接端子35和电机端子33之间的电连接也可以是使用引线的连接。

在使用引线的情况下，由于引线自身较细而不好操作，因此，从操作性好的方面考虑，优选像本实施方式这样使用挠性印刷电路板80。

因此，通过利用挠性印刷电路板80进行电机30用的第2连接端子35和电机端子33之间的电连接，能够使旋转装置10的组装作业容易进行，因此能够降低制造成本。

另一方面，在本实施方式中，通过设计挠性印刷电路板80的形状等，提高了电机30用的第2连接端子35和挠性印刷电路板80的连接以及电机端子33和挠性印刷电路板80的连接的可靠性，以下，参照图3和图5进行说明。

图5是表示利用挠性印刷电路板80将电机30的电机端子33和设于传感器70的电机30用的第2连接端子35之间连接起来的状态的立体图。

如图3和图5所示，电机30用的第2连接端子35具有向远离基部73的方向延伸的连接部35a，连接部35a形成为使第2连接端子35的一端侧向远离基部73的方向弯折的弯折部。

在图示的例子中，连接部35a自基部73朝向壳体20的第1面部21延伸。

而且，挠性印刷电路板80具有与电机30用的第2连接端子35的连接部35a连接的一端面82，在该一端面82上设有电连接部，该电连接部具有与连接部35a卡合的孔部82a。

因此，通过使连接部35a与孔部82a卡合并进行锡焊，能够进行稳固的电连接，因此，能够抑制接触不良。

此外，挠性印刷电路板80具有与电机30的电机端子33连接的另一端面81，该另一端面81也设有电连接部，该电连接部具有与电机端子33卡合的孔部81a。

因此，通过使电机端子33和孔部81a卡合并进行锡焊，能够进行稳固的电连接，因此，能够抑制接触不良。

除此之外，挠性印刷电路板80具有中间面，该中间面将与电机30的第2连接端子35的连接部35a连接的一端面82和与电机30的电机端子33连接的另一端面81之间连接起来，该中间面设有使一端面82和另一端面81大致正交地配置的折曲部83，如图3所示，该折曲部83形成为设有折回构造的折曲部。

该折曲部83也可以替代设置折回构造，而设置弯曲构造。

另外，在图示的例子中，由于折曲部83的存在，一端面82的延伸方向和另一端面81的延伸方向交叉。

该折曲部83设置在从第2连接端子35到电机30的电机端子33的中途，与振动等相应地改变另一端面81和一端面82所成的角度(折曲角度)，并表现出弹性。

例如，当利用挠性印刷电路板80呈直线状地连接电机30的第2连接端子35和电机30的电机端子33时，若电机30、传感器70在车辆的振动等的作用下振动，则电机30用的第2连接端子35和挠性印刷电路板80的连接部分、电机端子33和挠性印刷电路板80的连接部分容易受到拉伸应力等的作用，从而发生连接不良，挠性印刷电路板80容易发生断线等。

另一方面，在本实施方式中，在借助设有折回构造的折曲部83的情况下利用挠性印刷电路板80来连接电机30的第2连接端子35和电机30的电机端子33。

通过采用这种结构，设有折回构造的折曲部83以与振动等相应地改变折曲角度的方式变形，并表现出弹性。

因此，利用折曲部83，能够避免电机30用的第2连接端子35和挠性印刷电路板80的连接部分、电机端子33和挠性印刷电路板80的连接部分受到拉伸应力等的作用，从而能够抑制连接不良的发生，并抑制挠性印刷电路板80自身的断线等的发生。

另外，即使将折曲部83a构造成没有折回构造的只折曲一次的结构，与呈直线状布线的情况相比，也能形成成为余长的部分，从而能够减小拉伸应力等的影响，因此，也可以采用这样的折曲部。但是，采用像本实施方式这样设有折回构造的折曲部83a的话，能够更加不易受到拉伸应力等的影响，在这一点上，优选使用具有折回构造的折曲部。

因此，通过像本实施方式这样在挠性印刷电路板80上设置设有折回构造的折曲部83a，能够提高旋转装置10的可靠性。

以上那样的旋转装置10例如用于汽车等车辆的空调系统，以下，简单说明用于车辆的空调系统的情况。

图6是用于说明具有实施方式的旋转装置10的空调系统100的概略图，图7是表示具有图6的空调系统100的车辆的图。

如图6所示，空调系统100包括配置于车辆的车头部分FR(参照图7)的风机101、蒸发器102、加热器103和风门104。

更具体而言，在空调系统100的吸引口100a侧配置有风机101，用来冷却从风机101送出的空气的蒸发器102配置于空气的流动方向的下游侧。

此外，在蒸发器102的空气的流动方向的下游侧配置有加热器103，在蒸发器102和加热器103之间配置有风门104，风门104通过控制从蒸发器102侧流向加热器103侧的空气的供给量而将空气的温度调节为适当温度。

而且，被调整为适当温度后的空气再经由管道等从设于车室内的吹出口被供给到车室内，在上述的空调系统100中，例如，风门104的旋转轴104a连接于上述旋转装置10的输出齿轮50的卡合部51(参照图4)。

因此，如上所述，通过旋转装置10对风门104的转动进行控制(参照图6的双向箭头)，从而使风门104成为规定的状态。

另外，上面只是示出了空调系统100中的旋转装置10的一个例子，例如，空调系统100有时还要在使车室内的空气循环的情况和向车室内引入车外空气的情况之间进行空气流路(管道路径)的切换，在该切换部分也设有风门。

因此，旋转装置10也可以很好地应用于用来控制设于该切换部分的风门的情况。

以上，基于实施方式说明了本发明，但本发明不限定于实施方式。

在上述实施方式中，示出了传感器70以检测输出齿轮50的旋转角的方式配置的情况，但旋转角的检测不限定于检测输出齿轮50的旋转角。

例如，只要求出多个传递齿轮40中的1个传递齿轮的旋转角和未图示的风门的驱动状态之间的关系，就可以通过传感器70检测该传递齿轮的旋转角，再基于该旋转角对电机30的旋转进行控制，由此对未图示的风门的驱动进行控制。

因此，用来检测旋转角的传感器70也可以以检测传递齿轮40的旋转角的方式配置。

此外，在上述实施方式中，传感器70使用了旋转型的电阻式位置传感器，但传感器70无需一定是旋转型的电阻式位置传感器，也可以是非接触式的旋转型的位置传感器。

但是，电阻式位置传感器的构造是能够使导电性刷与电阻稳固地物理接触的构造，所以不易受到车辆振动等的影响而引起检测不良等，因此，传感器70优选使用旋转型的电阻式位置传感器。

在上述的实施方式中，使用传感器检测了输出齿轮50的旋转角，但不限定于此，只要能够控制输出齿轮50的旋转角，也可以不检测输出齿轮50的旋转角，而使用传感器检测其他齿轮的旋转角。

此外，在上述实施方式中，电机30用的第2连接端子35的一端侧形成为弯折部，但是，也可以在第2连接端子35的与基部73相对的一部分和连接部35a之间设置弯折部。

在该情况下，连接部35a成为第2连接端子35的端部。

此外，在上述实施方式中，在中间面设置了使一端面82和另一端面81大致正交地配置的折曲部83，但不限定于此，也可以在中间面设置使一端面82的延伸方向和另一端面81的延伸方向交叉的折曲部83。

此外，在上述内容中，示出了旋转装置10用于汽车等车辆的空调的情况，但旋转装置10不限定于用于车辆的空调，例如也可以很好地用于飞机等交通工具。

如上，本发明能够在不脱离主旨的范围内进行各种变更，这也是不言自明的，这种在不脱离主旨的范围内进行各种变更而获得的方案也包含在本发明的保护范围内，对于本领域技术人员来说，根据权利要求书的记载，这些方案是显而易见的。