JPS6328578Y2 - - 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、
種々あるが、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も種々あるが、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、この方式では、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、動作終端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、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。 本考案のドアロツク用アクチユエータは、電気
的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におけるアクチユエータ
において、軸を含む平面における縦断面端面を略
Ｅ形に形成したヨーク内に、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、ヨーク中空部には、軸方向に
着磁してなる永久磁石の両端に、該永久磁石とほ
ぼ同等の外径を有する環状部と円錐台状部からな
る磁極片を保持してなる可動子を、所定ストロー
ク軸方向可動自在に配設するとともに、前記ヨー
クの両側内周面が前記磁極片の円錐台状部と相似
形状に形成してなるドアロツク用アクチユエータ
において、ヨーク、可動子、ストロークとの寸法
関係を下記の如く定めた往復駆動手段をそなえた
ことを特徴としている。 Ｄ，Ａ＞Ｂ＞Ｃ≧lg ……(1) ０≦Ｌ／２−Ｂ−Ｃ／２≦２ ……(2) ０≦｜Ｄ−Ａ｜≦２ ……(3) 但し、 Ａ；Ｅ形ヨーク端部磁極片間軸方向長さ（mm） Ｂ；Ｅ形ヨーク中央磁極片軸方向長さ（mm） Ｃ；可動子外周における磁極片内側間軸方向長
さ（mm） Ｄ；可動子軸方向長さ（mm） Ｌ；ストローク（mm） lg；Ｅ形固定ヨーク内周面と可動子外周面との
間隙（mm） 以下、本考案の実施例を、図面に基づいて説明
する。 ここで、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正面図である。 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、中央磁極片２の両側には端部磁極
片３，３ａをそれぞれ有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の中央部には可動子８
が配置され、可動子８は、可動子８に設けられた
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り、１
６，１６ａは緩衝用のゴム材である。 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、電磁コイル７および７ａに、
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、この他に、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、固定ヨークと可動子の寸法関係を次の
ように設定する必要がある。第３図および第４図
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間の軸方向長さ、
Ｂは、固定ヨーク４の中央磁極片２の軸方向長
さ、Ｃは、可動子磁極片１２，１２ａ間の軸方向
長さ、Ｄは、可動子磁極片１２，１２ａの外側の
軸方向長さ、lgは、固定ヨーク４と可動子磁極片
１２，１２ａ間のギヤツプ寸法をそれぞれ示して
いる。 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
性を得る上で必要である。 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。 先ず(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側ヨークの磁
極片と可動子側磁極片の全体的関係を規定する条
件式である。 次に(2)式は第４図に示すl₁寸法を規定する式で
ある。ここで、l₁は第３図に示す、Ｂ，Ｃおよび
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
定側中央磁極片２と可動子側磁極片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４図に示すl₂寸法を規定する式
である。ここでl₂は第３図に示す、Ａ，Ｄおよび
Ｌを用いて表わすとl₂＝Ｌ／２＋Ａ−Ｄ／２と表記され る。ここで(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
分位置プラス、マイナス１mmの位置範囲に規定
し、固定側端部磁極片３と可動子側磁極片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て、
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、後半部には小さな推力を有す
る好適な推力特性を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
定側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。 次に、本考案の対象とするドアロツク用アクチ
ユエータに求められる機能として、小形化、軽量
化という要求がある。 これに対して上述したような構成、構造のドア
ロツク用アクチユエータにおいて、永久磁石とし
て希土類コバルト磁石を使うことにより初めて上
記の要求に答えられる。＜表−１＞に従来のソレ
ノイド式、および本考案方式のフエライト磁石を
使つた場合および希土類コバルト磁石を使つた場
合の比較を示す。尚、アルニコ磁石の場合は減磁
量が大きく使用できず除外した。

【表】 又上述した希土類コバルト磁石については、
RCO₅系統およびR₂CO₁₇系統の２種類がある。第
６図に各磁石の代表的減磁特性を示す。ここにお
いてドアロツク用アクチユエータにおいては、瞬
間的な通電により作動を行なうため、かなり大き
な電流を流すことが可能であり、又このことによ
り小形、軽量化も可能になつている。反面、この
大電流（８〜15Aに達する場合もある）のため、
永久磁石に加わる減磁界が非常に大きいという欠
点もある。この減磁界の大きさは約7000〜8000
（θe）に達する場合もある。一方、減磁界の大き
さは、永久磁石の厚み寸法Lm、およびコイル入
力NIとの間に次の関係がある。 Hex∝NI／Lm ……(4) Hex；減磁界 Ｎ；コイル巻数 Ｉ；コイル電流 Lm；永久磁石厚み寸法 又、減磁界の影響を少なくするには磁気回路の
パーミアンス係数を高くする必要がある。ここで
パーミアンス係数は、永久磁石断面積Amと永久
磁石厚み寸法Lmとの間に次の関係がある。 Ｐ∝Lm／Am ……(5) Ｐ；パーミアンス係数 Am；永久磁石断面積 Lm；永久磁石厚み寸法 又、発生推力は永久磁石の磁束量、つまり永久
磁石の磁束密度と永久磁石の断面積の積に比例す
る。 以上のことから、必要な推力を得るには、永久
磁石の断面積Amは所定の大きさが必要であり、
一方減磁界の影響を少なくするには永久磁石の厚
み寸法Lmを大きくする必要がある。 ここにおいて、第６図に示したR₂CO₁₇系統の
磁石は、保磁力が小さいため、減磁界の影響を少
なくするためにはRCO₅系統の磁石に比較して約
２倍以上の永久磁石厚み寸法Lmを必要とする。 本考案においては上述した必要推力を得、かつ
減磁界の影響を最低限におさえ、かつ最小体積の
永久磁石にてドアロツク用アクチユエータの機能
を達成しうる条件として、RCO₅系統の永久磁石
とし、その外径寸法Dmと厚み寸法Lmの比を5.⁵
≦Dm／Lm≦7.⁵とすることが有効であることを実験 確認した。 ここで、Dm／Lm＜5.⁵となつた場合は大推力を得 ること、および減磁界の影響を少なくすることに
ついては有利であるが、反面ドアロツクアクチユ
エータの体積および重量が増加してしまう。一方
Dm／Lm＞7.⁵となつた場合は、必要推力を最小体積 重量で得る方向ではあるが、減磁界の影響を大き
く受ける条件となつてしまう。 以上述べたように、RCO₅系統希土類コバルト
磁石の外径寸法Dmと厚み寸法Lmの比を、5.⁵≦
Dm／Lm≦7.⁵とすることは、ドアロツクアクチユエ ータの必要機能を確保し、かつ最小体積、重量で
効率的に製作する上で好適な条件である。 以上述べたように、本考案は、総合して次のよ
うな効果が得られるドアロツク用アクチユエータ
を所期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
す縦断正面図、第３図および第４図は、第２図の
要部拡大断面図であり、寸法関係の説明図、第５
図は本考案のドアロツク用アクチユエータの推力
特性図、第６図は希土類コバルト磁石の減磁特性
図である。 １……筒状ヨーク、２……中央磁極片、３，３
ａ……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……磁
極片。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 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に装着され、軸を
   含む平面における縦断面端面を略Ｅ形に形成し
   た軟磁性材料からなるヨーク内に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、該ヨーク中空部には、軸方向に着磁してな
   る永久磁石の両端に、該永久磁石とほぼ同等の
   外形を有する環状部と円錐台状部からなる磁極
   片を保持してなる可動子を、所定ストローク軸
   方向可動自在に配設するとともに、前記ヨーク
   の両側内周面が前記磁極片の円錐台状部と相似
   形状に形成してなるドアロツク用アクチユエー
   タにおいて、ヨーク、可動子、ストロークとの
   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。 Ｄ，Ａ＞Ｂ＞Ｃ≧lg ０≦Ｌ／２−Ｂ−Ｃ／２≦２ ０≦｜Ｄ−Ａ｜≦２ 但し、 Ａ；Ｅ形ヨーク端部磁極片間軸方向長さ（mm） Ｂ；Ｅ形ヨーク中央磁極片軸方向長さ（mm） Ｃ；可動子外周における磁極片内側間軸方向長
   さ（mm） Ｄ；可動子軸方向長さ（mm） Ｌ；ストローク（mm） lg；Ｅ形固定ヨーク内周面と可動子外周面との
   間隙（mm） ２ 永久磁石として、希土類コバルト磁石を用い
   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 希土類コバルト磁石としてR₁Co₅系統の磁石
   を用い、かつ該磁石の外径寸法Dmと厚み寸法
   Lmの寸法比を5.⁵≦Dm／Lm≦7.⁵としたことを特徴 とする実用新案登録請求の範囲第２項記載のド
   アロツク用アクチユエータ。