JPS6328576Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ドアロツク用アクチユエータに係
り、特に自動車のドアを電気的操作スイツチによ
り自動的にロツクおよびアンロツクする装置のア
クチユエータに関するものである。

電気操作スイツチにより自動的にドアをロツク
およびアンロツクする装置は、高級車を中心に実
用化されている。このドアロツク装置の機種は種
種あるが、一般的なものとしては例えば自動車工
学便覧（自動車技術会編）に記載されているもの
が知られている。

すなわち、アクチユエータのシヤフトに取り付
けられたロツドは、ドア側のフツクに固定され、
このフツクがボデイ側に取り付けられた、いわゆ
るヒンジと係合することによりロツクおよびアン
ロツクの状態となる。フツクにはトーシヨンバー
やコイルバネが取り付けられており、ロツクおよ
びアンロツクの過程においてその動作には節度が
持たされている。

従つて、ロツクおよびアンロツクとも、この節
度を乗り越してしまえば逆戻りしないようになつ
ている。通常、この節度を乗り越えるまでのアク
チユエータのシヤフトの動作距離は、全ストロー
クの半分以下に設定されており、アクチユエータ
には、上記距離の間に節度を乗り越えうる推力が
必要とされている。

上記アクチユエータには種々のものがあるが、
前記自動車工学便覧図２−398に記載されている
電磁ソレノイド方式のものが多く使用されてい
る。この電磁ソレノイド方式のアクチユエータ
は、応答性において優れているが、次のような欠
点がある。すなわち、この方式のものは、可動鉄
心とこれと軸方向において相対向するヨーク端面
間の電気吸引力に基づいて推力が発生する。

第１図はこの発生推力と可動鉄心の動作ストロ
ークとの関係を示すもので、同図に示すように押
動作、引動作とも図中矢印のように動作開始点
（〇印）から動作終端（◎印）に行くに従い発生
推力が増加し、よつて動作終端での作動音が大き
く、しかも衝撃的である。

そこで、この作動音を吸収するために、吸音材
をヨーク端面もしくは可動鉄心の端面に装着する
と、電磁吸引力を発生するギヤツプ長が長くなつ
て発生推力が低下してしまう。さらに、ロツクお
よびアンロツクの動作にそれぞれ別個の電磁コイ
ルを必要とするため、容量および重量が共に大と
なつてしまう欠点がある。

ところで、電磁式のアクチユエータとしては、
例えば米国特許第3149255号明細書に記載されて
いるような可動磁石式のものも知られている。し
かるに、この電磁モータは商用交流電源を入力と
してポンプや振動機器に用いられるものであり、
ドアロツク用アクチユエータのように直流電源を
入力とするものではない。また、この電磁モータ
は永久磁石の磁束を有効に利用するためにエアギ
ヤツプを磁極片とオーバーラツプさせることを特
徴としており、推力−ストローク特性については
特に考慮がなされていない。

本考案の目的は、上記の従来技術の欠点を解消
し、所望の推力−ストローク特性が得られ、小型
でかつ軽量なドアロツク用アクチユエータを提供
することである。

本考案の特徴は、軸を含む平面における縦断端
面を略Ｅ形に形成してなる固定ヨーク内に、コイ
ルボビンを介して２個の電磁コイルを相隣る部分
に同極が発生するように配設し、上記固定ヨーク
の中央部に軸方向に着磁した永久磁石とその両端
に設けられた一対の磁極片を有する可動子を、軸
方向移動自在に装着してなる往復駆動手段を備え
たドアロツク用アクチユエータにおいて、上記可
動子の永久磁石の両端に設けられた一対の磁極片
の上記永久磁石に当接する端面側外周部に該磁極
片の外径よりも小となる外径の段部を形成すると
ともに、該段部の寸法関係を下記の如く定めたド
アロツク用アクチユエータにある。

1.02≦D₁／D₂≦1.07 0.08×Ｌ≦L₁≦0.2×Ｌ ただし、 D₁：可動子磁極片の外径寸法（mm） D₂：可動子磁極片の段部外径寸法（mm） L₁：可動子磁極片のD₂寸法部の軸方向長さ（mm） Ｌ：ストローク（mm） 以下、本考案の実施例を、図面に基づいて説明
する。

第２図は本考案のドアロツク用アクチユエータ
の一実施例を示す縦断面図である。

第２図において、軟磁性体からなる筒状ヨーク
１内には、中央部に軟磁性体よりなる中央磁極片
２が固定され、該中央磁極片２の両側には端部磁
極片３，３ａをそれぞれ内側に向けて穿設する軟
磁性体からなるサイドプレート５，５ａが固定さ
れており、これら部材により軸を含む平面におけ
る縦断端面を略Ｅ形に形成した固定ヨーク４が形
成される。

固定ヨーク４内には、コイルボビン６，６ａに
それぞれ収納された２個の電磁コイル７，７ａが
配設され、これらコイル７，７ａは相隣る部分に
同極が発生するように直列もしくは並列に結線さ
れている。固定ヨーク４の中央部には軸９に装着
した可動子８が配置され、軸９によりそれぞれ軸
受１０，１０ａを介してサイドプレート５，５ａ
に軸方向移動自在に支持されている。可動子８は
軸方向に着磁されたリング状の永久磁石１１の両
端に磁極片１２，１２ａをそれぞれ装着して形成
されている。ここで、１３，１３ａは磁極片固定
用のストツプリングである。

磁極片１２，１２ａは、それぞれ環状部１４，
１４ａならびに円錐台状部１５，１５ａからなつ
ている。また、端部磁極片３，３ａの内周面はそ
れぞれ円錐台状部１５，１５ａと略相似形状に形
成されている。

上記構成によるアクチユエータの動作は次の通
りである。まず、中央磁極片２の磁極部にＳ極
が、そして端部磁極片３，３ａの磁極部にそれぞ
れＮ極が発生するように電磁コイル７および７ａ
に通電すると、磁極片１２は端部磁極片３の磁極
部と磁気的に反発し、一方磁極片１２ａは端部磁
極片３ａの磁極部に磁気的に吸引される。このこ
とから、可動子８には図示矢印Ｘ方向への推力が
与えられる。また、電磁コイル７，７ａへの通電
方向を切換えると、上記とは逆の磁気的関係が生
じて可動子８には図示矢印Ｙ方向への推力が与え
られる。

ここで、上記推力の大きさは固定ヨークの磁極
部と可動子磁極片の相対位置関係によつて変化す
る。すなわち、発生推力は永久磁石の磁束量なら
びに電磁コイルに流れる電流の大きさに比例する
ことはもちろんであるが、この外にストローク各
位置における推力は、上記の相対位置関係の影響
を受ける。

すなわち、最大推力が得られるストローク位置
は、磁気回路のパーミアンスの変化分が最大の位
置になるところである。その位置は可動子の磁極
片と固定ヨーク磁極部のエツヂ部が互いに異極同
志で対向する位置である。そして上記のアクチユ
エータにおいては、この位置関係をドアのロツク
およびアンロツクに必要かつ効率的な最適推力特
性となるように設定したため、第５図に示すよう
な全動作距離の前半部に節度を乗り越えるのに必
要な大推力を有し、かつ大推力の不要な後半部に
おいては、発生推力が小さいという推力特性とな
つている。

この場合、第５図に示すような推力特性を得る
ためには、固定ヨーク４と可動子８の寸法関係を
次のように設定することが好ましい。第３図イ，
ロはこの寸法関係を説明するための第２図の要部
拡大断面図である。第３図イにおいて、Ａは固定
ヨーク４の端部磁極片３，３ａ間の軸方向の距
離、Ｂは固定ヨーク４の中央磁極片２の軸方向の
長さ、Ｃは可動子磁極片１２，１２ａ間の軸方向
の間隔、Ｄは可動子磁極片１２，１２ａの外側端
間の軸方向の距離すなわち可動子８の軸方向の長
さ、lgは固定ヨーク４の内周面と可動子磁極片１
２，１２ａの外周面とのギヤツプ寸法をそれぞれ
示している（単位：mm）。

これらの寸法要素間において、下記(1)式、(2)式
および(3)式の寸法関係を設定することが、ドアの
ロツクおよびアンロツクに必要かつ効率的推力特
性を得る上で好ましい。

Ｄ，Ａ＞Ｂ＞Ｃ≧lg ……(1) ０≦Ｌ／２−Ｂ−Ｃ／２≦２ ……(2) ０≦｜Ｄ−Ａ｜≦２ ……(3) ここで、上記(1)，(2)，(3)式の意味を説明する。

まず、(1)式は全動作距離（ストローク）の前半
部に大推力を得、かつ後半部においては推力が小
さいという推力特性を得るための固定ヨーク４の
磁極片２，３，３ａと可動子磁極片１２，１２ａ
の全体的関係を規定する条件式である。

次に(2)式は第３図ロに示すl₁寸法を規定する式
である。ここでl₁を第３図イに示すＢ，Ｃおよび
第３図ロに示すＬを用いて表わすとl₁＝Ｌ／２− Ｂ−Ｃ／２と表記される。(2)式はこのl₁を０〜２mm の範囲に規定し、固定ヨーク４の中央磁極片２と
可動子磁極片１２ａとの間でのストローク位置に
おけるパーミアンスの最大変化位置、すなわち最
大推力の発生位置を規定するものである。

また(3)式は、第３図ロに示すl₂寸法を規定する
式である。ここでl₂を第３図イに示すＡ，Ｄおよ
び第３図ロに示すＬを用いて表すとl₂＝Ｌ／２＋ Ａ−Ｄ／２と表記される。(3)式は０≦｜Ｄ−Ａ｜≦ ２としたものであるから、l₂を全動作距離（スト
ローク）Ｌの半分位置±１mmの位置範囲に規定
し、固定ヨーク４の端部磁極片３と可動子磁極片
１２との間でのストローク位置におけるパーミア
ンスの最大変化位置、すなわち最大推力の発生位
置を規定するものである。

以上の(1)，(2)，(3)式の条件が全て満足されるこ
とにより初めて、全動作距離（ストローク）の前
半部に必要とされる大推力を有し、また後半部に
は、小さな推力を有する好適な推力特性が効率的
に得られるものである。ただし上記各式の寸法関
係は、あくまで固定ヨークの磁極部と可動子の磁
極片との磁気的関係を構成する上で、必要な磁極
片に対して設定されたものである。なお第３図ロ
の１６，１６ａは可動子８の両端に取り付けた吸
音材である。

また、より好適な推力パターンおよび大きさを
得るためには、可動子８について、次のような考
慮をすることが好ましい。

ここで、第４図イは段部を設けない可動子磁極
片と固定ヨークの磁極片の位置関係を、第４図ロ
は、段部を設けた可動子磁極片と固定ヨークの磁
極片との位置関係を説明するための第２図の要部
拡大断面図である。

可動子８の永久磁石１１の両端に設けられた磁
極片１２，１２ａに関して、第４図イで示すよう
な段部なしの形状とした場合、第６図のＥ曲線の
ような急峻なピークを有する推力−ストローク特
性しか得られないが、第４図ロで示すような可動
子８の永久磁石１１の両端に設けられた磁極片１
２，１２ａの永久磁石１１に当接する端面側の外
径を他の部分の外径よりも小さくして段部を形成
することにより、第６図のＦ曲線のような滑らか
な推力−ストローク特性が得られる。ここで、図
面に基づき上述の推力−ストローク特性を詳述す
る。

第４図イにおいて、可動子８が右端によつたと
きの可動子８の磁極片１２ａのエツヂ部ｕと中央
磁極片２のエツヂ部ｙとの軸方向の距離をａと
し、第４図ロにおいて、可動子８が右端によつた
ときの可動子８の磁極片１２ａのエツヂ部ｚと中
央磁極片２のエツヂ部ｙとの軸方向の距離をｂ、
また磁極片１２ａのエツヂ部ｗと中央磁極片２の
エツヂ部ｙとの軸方向距離をｃとする。まず、第
４図イにおいて、可動子８が図示矢印方向に移動
して、可動子８のエツヂ部ｕと中央磁極片２のエ
ツヂ部ｙが異極同志で対向したときの推力をFa
とすると、他の位置で可動子８のエツヂ部ｕが中
央磁極片２のエツヂ部ｙと互いに異極同志で対向
したときよりもギヤツプ長が短いことから、推力
Faは最大の値を示し、第６図のＥ曲線のように
ストロークａ点で急峻なピーク推力Faは得られ
るが、他の部分の推力が極端に落ちるという推力
−ストローク特性となり、ストローク前半部全体
に必要な推力を得るためには推力Faをかなり大
きく設計せねばならず、非効率であると共に装置
が大形化するという欠点をもつ。

次に、可動子８の磁極片１２，１２ａに段部を
設けた第４図ロにおいては、可動子８のエツヂ部
ｚと中央磁極片２のエツヂ部ｙが対向するときの
推力をFb、可動子８のエツヂ部ｗと中央磁極片
２のエツヂ部ｙが対向するときの推力をFcとす
ると、第６図のＦ曲線に示すようにストロークｃ
点およびストロークｂ点に各々推力FcおよびFb
のピーク値が得られ、全ストロークの前半部に必
要とされる推力を有する好適な推力−ストローク
特性が得られる。

本考案は上述した可動子８の磁極片１２，１２
ａの段部寸法をストローク量Ｌとの関係も含めて
検討し、ドアロツク用アクチユエータに必要とさ
れる好適な推力−ストローク特性が最も効率的に
得られる上記段部寸法の関係を提案するものであ
る。

第７図イは段部の寸法を説明するための図であ
り、D₁は可動子磁極片１２，１２ａの外径寸法、
D₂は可動子磁極片１２，１２ａの段部の外径法、
L₁は可動子磁極片１２，１２ａのD₂寸法部（段
部）の軸方向長さである。また第７図ロは段部を
テーパ形状にした場合であり、寸法は同様に設定
される。ここにおいて本考案で提案する寸法関係
は、先に第６図をもとに説明した推力−ストロー
ク特性において、第６図のＦ特性を出すための条
件であり、推力Fc，Fbの好適な配分、ストロー
クＬに対して、ストロークｃ点、ｂ点の好適な配
分を与えるものである。

先ず 1.02≦D₁／D₂≦1.07 ……(4) の関係式について説明する。第４図ロに基づき説
明したように、D₁，D₂部のエツヂ部ｚ，ｗと中
央磁極片２のエツヂ部ｙが一致対向するとき、
各々Fb，Fcなる推力が発生するわけであるが、
本関係式はFcFbなるように設定するものであ
る。

一方 0.08×Ｌ≦L₁≦0.2×Ｌ ……(5) の関係式は、ストローク位置においてFb，Fcの
発生位置を規定するものであり、Fbの発生位置
とFcの発生位置の間隔をストローク量の８〜20
％に設定し、かつ推力の必要なストローク前半分
に該発生位置を位置させるものである。

(4)の関係式において、D₁／D₂＜1.02となつた場合 は段部の効果が減少し第６図のＥ特性と同様にな
つてしまう。一方D₁／D₂＞1.07の場合は段部の効果 が出過ぎて第６図のＦ特性におけるストロークｃ
点付近の推力が極端に減少してしまう。

(5)の関係式においては、L₁＜0.08×Ｌとなつた
場合は段部の効果が減少し第６図のＥ特性と同様
になつてしまう。一方L₁＞0.2×Ｌの場合は第６
図のＦ特性におけるストロークｃ点とｂ点の間隔
が広がり過ぎるため、その間の推力が極端に減少
してしまう。

なお、第７図ロに示すように段部をテーパ形状
に形成しても第７図イの場合と同様な効果を示
す。

以上述べたように、本考案は総合して次のよう
な効果を奏するドアロツク用アクチユエータを得
ることができるものであつて、実用的効果に優れ
た考案ということができる。

(1) ドアロツク用アクチユエータに必要かつ十分
な推力特性が得られ、しかも小型、軽量化を達
成することができる。

(2) 動作終端での推力が小さく設定できるため作
動音が小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁ソレノイド式ドアロツク用
アクチユエータの推力特性図、第２図は本考案の
ドアロツク用アクチユエータの一実施例を示す縦
断面図、第３図イ，ロは第２図の要部拡大断面
図、第４図イは段部を設けない可動子磁極片と固
定ヨークの磁極片との位置関係を、第４図ロは段
部を設けた可動子磁極片と固定ヨークの磁極片と
の位置関係をそれぞれ説明するための第２図の要
部拡大断面図、第５図はドアのロツクに必要な推
力特性を示す図、第６図は可動子磁極片に段部を
設けた本考案の一実施例によるドアロツク用アク
チユエータの推力特性を示す図、第７図イ，ロは
可動子磁極片の段部寸法を説明するための要部断
面図である。 １：筒状ヨーク、２：中央磁極片、３，３ａ：
端部磁極片、４：固定ヨーク、５，５ａ：サイド
プレート、６，６ａ：コイルボビン、７，７ａ：
電磁コイル、８：可動子、９：軸、１１：永久磁
石、１２，１２ａ：可動子磁極片。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 軸を含む平面における縦断端面を略Ｅ形に形
   成してなる固定ヨーク内に、コイルボビンを介
   して２個の電磁コイルを相隣る部分に同極が発
   生するように配設し、上記固定ヨークの中央部
   に軸方向に着磁した永久磁石とその両端に設け
   られた一対の磁極片を有する可動子を、軸方向
   移動自在に装着してなる往復駆動手段を備える
   と共に、上記可動子の永久磁石の両端に設けら
   れた一対の磁極片の上記永久磁石に当接する端
   面側外周部に、該磁極片の外径よりも小なる外
   径の段部を形成したドアロツク用アクチユエー
   タにおいて、上記段部の寸法関係を下記の如く
   定めたことを特徴とするドアロツク用アクチユ
   エータ。 1.02≦D₁/D₂≦1.07 0.08×Ｌ≦L₁≦0.2×Ｌ ただし D₁：可動子磁極片の外径寸法（mm） D₂：可動子磁極片の段部外径寸法（mm） L₁：可動子磁極片のD₂寸法部の軸方向長さ（mm） Ｌ：ストローク（mm） ２ 段部をテーパで形成したことを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載のドアロツク
   用アクチユエータ。 ３ 固定ヨークと可動子との寸法関係を下記の如
   く定めたことを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項または第２項記載のドアロツク用ア
   クチユエータ。 Ｄ，Ａ＞Ｂ＞Ｃ≧lg ０≦Ｌ／２−Ｂ−Ｃ／２≦２ ０≦｜Ｄ−Ａ｜≦２ ただし Ａ：固定ヨークの端部磁極片間の軸方向の距離
   （mm） Ｂ：固定ヨークの中央磁極片の軸方向の長さ
   （mm） Ｃ：可動子磁極片の内側端の軸方向の間隔（mm） Ｄ：可動子の軸方向の長さ（mm） Ｌ：ストローク（mm） lg：固定ヨークの内周面と可動子の外周面との間
   隙（mm）