JP2006519465A - 電気制御式のラッチ機構 - Google Patents

Abstract

ハウジング（１１）と、ハウジング内で往復運動するように設置されたプランジャ（１２）と、ハウジングに設置され、プランジャ（１２）と嵌合状態になったり同状態から外れたりする形で移動する、というツメ（１７）と、そして、ツメを移動させる手段と、を有するラッチ機構であって、ツメを移動させる手段は、プランジャの内部に設置された電気制御の圧電セラミックアクチュエータ（３０）を有し、ツメは、プランジャ（１２）内部に突き出るとともに、アクチュエータによって接触されることで機構の動作を制御するように配置された部分（２４）を備えている、というラッチ機構。

Description

本発明は電気制御式のラッチ機構に関する。

ラッチ機構は公知の構成であって、ハウジングの形を取り、そのハウジングに出入りする方向で往復運動が可能なラッチ部材を保持する、という形を取ることが多い。こうした機構には多くの用途があり、しばしば機械的に制御される。こうした機構の電気制御もまた公知であるが、電気制御式の構成は、ひどく嵩張ったり非常に高価であったりする場合が多い。

例えば、特許公報：ＥＰ−Ａ−０６８２３５４号では、回路遮断器機構について述べられているが、そこでは、バネプランジャ（ベルクランク機構に連結されたもの）がソレノイドによって解放され、それによって、アクチュエータがコンタクトブレーク機構と相互作用することになる。

本発明の目的は、安価に製造でき、占有スペースが小さく、しかも動作に信頼性がある、という電気制御式ラッチ機構を提供することである。

そこで、本発明は、ハウジングと、プランジャであって、往復運動するようにハウジング内に設置され、当該プランジャ内のある位置に、ハウジングから突き出るように配置された部分を有する、という前記プランジャと、ハウジングの内部に設置され、プランジャと嵌合状態になったり同状態から外れたりする形で移動するというツメと、そして、ツメを移動させる手段と、を有するラッチ機構であって、ツメを移動させる手段は、プランジャの内部に設置された電気制御アクチュエータを有し、ツメは、プランジャ内部に突き出るとともに、アクチュエータに接触されることでプランジャの運動を制御するように配置された部分を備えており、そして、アクチュエータが、プランジャ内部に突き出た部分と接触していない場合、プランジャはハウジング内で往復運動することが可能である、という前記ラッチ機構、を提供する。

また、好ましい構成として、ツメはベルクランクレバーの形を取っており、当該レバーについては、一方のアームが、プランジャの内部に突出した部分を形成しており、もう一方のアームが、プランジャの表面に接してプランジャの移動を禁止する、という形で配置されていること、とする。
また、好ましい実施の形態では、ツメは、前記もう一方のアームがプランジャ表面に接しないようにされる位置へと向かうように力を受けること、とする。

また、別の形として、アクチュエータがエネルギーを与えられない状態にある場合、ツメは、前記もう一方のアームがプランジャの表面に接する位置へと向きを変えられる、としてもよい。

本発明がよりよく理解されるように、以下、その実施の形態について、添付図面を参照しながら説明していく。
好ましい構成のラッチ機構を添付の図面に示し、参照番号１０で示してある。当該機構は、ハウジング部分１１ａ、１１ｂによって形成されたハウジング１１を有する。ハウジングにはラッチ部材１２が収容されるが、その様態は、ハウジング１１から出入りする形で部材１２がチャネル１３内を往復運動することができる、というものになっている。可動部材１２は延長部１４を備えており、当該延長部は、動作時はハウジングの外に突き出ると共に、機構の活動部分を形成している。

この例では、可動部材１２は、コイルバネ１５の形を取る弾性部材からの力が加わり、部分１４がハウジングの外に突き出た状態となる延長位置へと向かう力を受ける。バネ１５については、一方の端が可動部材１２上に設けられたバネシート１６に保持されており、もう一方の端がハウジング１１に作用する。
ここまでに述べたように、可動部材１２はプランジャとして働き、バネ１５からの力を受けて自由に往復運動する。しかし、実際に使用できるようにするためには、部材１２の運動を制御することが必要であり、この場合の制御とは、例えば、可動部材１２がバネ１５の力に逆らう形でハウジング内部に押し込まれる、という事態を防止することである。これは、ツメ１７の形を取る制御部材を用いて、非常に簡単なやり方で実現される。ツメ１７については、図１に最もはっきりした形で見られる。制御部材は、一部が可動部材１２内の成形リセス２０内部まで突き出る形に配置される。

ツメ１７の構造は重要である。図１、２、３に図示されたツメ１７を比較すると分かるが、留意すべきは、ツメが角度付きアーム２１を備えており、当該アームはハウジングの角度付き内表面２２に接するように配置されている、という点である。さらに、ツメ１７は脚部２３、２４を備える形に形成されている。そして、これら脚部はピボット２５から遠ざかる形で延びており、互いに対して角度を成す方向に延びることでベルクランクレバーを形成している。脚部２４については、成形リセス２０の細長い貫通穴２６の中に延びるように成形され、長さが決められており、その一方で、脚部２３は、実質的にリセス２０の幅にわたって延びている。それによって、脚部２３の末端２３ａは、リセス２０の端壁２０ａと嵌合状態に入ったり、嵌合から外れたりする形で回転することができる。ツメ１７は、角度付きアーム２１に作用するバネ１５によって、脚部２３の末端２３ａがリセス２０の端壁２０ａとの嵌合状態から外れる位置の方に向けられる。

ここまでに述べた機械組立物では、ツメ１７の脚部２４に加わる力が全く存在しない場合、部材１２はなお、部材１２の延長部１４に作用する力が存在していれば、バネの１５作用を受けて、ハウジング１１から出入りする方向に自由に移動する。しかし、バネ１５のバネ力を克服するのに充分な力が脚部２４に加われば、脚部２３はピボット２２を基準に回転してハウジング１１の角度付き表面２２に接する状態となり、脚部２３の末端２３ａをリセス２０の端壁２０ａと嵌合する状態に持ってくる。この状態になると、部材１７はリセス２０の端部２０ａとハウジングの傾斜面２２との間に捕らえられるため、部材１２はブロックされて、ハウジング１１の内部に向かう方向には移動できない。

脚部２４に加えられていた力が解放されれば、バネ１５からのバネ力でベルクランクレバーが回転し、脚部２３はそのブロッキング位置から移動するので、部材１２は解放されて、再び自由な往復運動ができるようになる。
本実施の形態では、脚部２４に力を加えるのに圧電セラミックアクチュエータを用いる。好ましい構成として、部材１２は、図１において部分１２ａ、１２ｂとして示す２つの部分から成る中空の部材であり、この中空の部材１２の内部に、図１で全体が参照番号３０によって示されている圧電セラミックアクチュエータが収容される。図を単純にするために、圧電セラミックアクチュエータへの電気接続は図示しておらず、アクチュエータの構造についても、単に、使用可能の適当な構造が数多くあるうちの、任意の１つの典型例に過ぎない。いずれにしても、アクチュエータには、脚２４の端部と嵌合状態に入ったり、そこから外れたりする形で移動させられる駆動部材３１が設けられている。本実施の形態では、圧電式アクチュエータにエネルギーが与えられると、部分３１は脚部２４にかみ合う形に移動させられる。そして、部材１２はハウジング内部へ移動する傾向があるため、脚部２４は、バネ１５の作用に逆らう形で、ピボット２２を基準に回転することになる。それによって、脚部２３は、可動部材１２のリセス２０の端面２０ａとブロック嵌合状態に持ってこられる。逆にエネルギーが与えられなくなると、部分３１は、端部２４との嵌合から外れる形に移動し、ベルクランクレバーがバネ１５の作用を受けて回転することができるようにする。

上記の構造が多くの効果を発揮することは言うまでもないであろう。その中の１つに、ハウジング１１に部材１２を力で押し込むために部分１４に強い力を加えても、それだけで機構が裂けてしまう可能性はない、ということがある。これは、部材１２の移動が、圧電セラミックアクチュエータ自体ではなく、ツメ１７によって防止されているという事実による。アクチュエータは単に制御要素として働くだけである。その上、本構成は機械的な自己調整を行う。これは、ツメ１７がハウジングの内表面２２に固定されておらず、そのため、たとえ摩耗が生じるとしても、傾斜を下方向にスライドして部材１２との接触を維持することができるからである。

上記の構造には多くの用途がある。その１つは、機械駆動機構における電気的制御可能なクラッチ部材の部品としての用途である。この用途を図４に例示する。ここで、組立物１０は、回転可能部材４０に固定されており、拡張部１４によって部材４０を別の回転可能部材４１に選択的に接続できるようにしている。拡張部１４は、部材４０が回転させられると、スロット４２内に嵌合して部材４１にドライブを送る（そして、その逆も同じ）。また、図には、組立物１０への電力入力手段３０ａが示してある。電力入力手段は、電気的制御アクチュエータ３０にエネルギーを与えるために必要な電力を受け取る。こうしたドライブ構成は、電気制御のドアロック機構に使用できる点が便利である。そして、これは電力消費量が低く、そのことは、電池による動作に適していることを意味する。

本発明の実施の形態を示す分解斜視図である。 図１に示した実施の形態の断面図である。 異なる断面において図１の実施の形態を示す別の断面図である。 実施の形態の用例を示す図である。

Claims (8)

1. ハウジング（１１）と、
   プランジャ（１２）であって、往復運動するようにハウジング内に設置され、当該プランジャ内のある位置に、ハウジングから突き出るように配置された部分（１４）を有する、という前記プランジャ（１２）と、
   ハウジングの内部に設置され、プランジャと嵌合状態になったり同状態から外れたりする形で移動するというツメ（１７）と、そして、
   ツメを移動させる手段と、
   を有するラッチ機構であって、
   ツメを移動させる手段は、プランジャの内部に設置された電気制御アクチュエータ（３０）を有し、ツメは、プランジャ内部に突き出るとともに、アクチュエータに接触されることでプランジャの運動を制御するように配置された部分（２４）を備えており、そして、
   アクチュエータ（３０）が、プランジャ内部に突き出た部分（２４）と接触していない場合、プランジャはハウジング内で往復運動することが可能である、
   という前記ラッチ機構。
2. ツメはベルクランクレバーの形を取っており、当該レバーについては、一方のアームが、プランジャの内部に突出した部分を形成しており、もう一方のアーム（２３）が、プランジャの表面に接してプランジャの移動を禁止する、という形で配置されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の機構。
3. ツメは、前記もう一方のアーム（２３）がプランジャ表面に接しないようにされる位置へと向かうように力を受けること、
   を特徴とする請求項２に記載の機構。
4. アクチュエータがエネルギーを与えられない状態にある時、アクチュエータはツメと接触しており、
   アクチュエータがエネルギーを与えられる状態になると、アクチュエータはツメとの接触状態から脱すること、
   を特徴とする請求項２に記載の機構。
5. ツメは、ハウジング内で、ハウジングの傾斜した内表面上に位置づけられ、傾斜した内表面上で回転と直線的な移動との両方を自由に行う、ということ、
   を特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の機構。
6. プランジャは、部分（１４）がハウジングから突き出た状態となる延長位置へと向かうように力を受けること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の機構。
7. アクチュエータは圧電セラミック装置の形となっていること、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の機構。
8. 添付図面を参照しながら記述されたのと実質的に同じラッチ機構。

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