JPS6328579Y2 - - 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
環状部と円錘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
磁極片の円錘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、可動子磁極
片の円錘台状部のテーパ角度θ₁を、5゜≦θ₁≦25゜と
し、かつ固定側ヨークの両側内周面の円錘台状部
のテーパ角度θ₂との関係を、1.0≦θ₂／θ₁≦1.2と
した往復駆動手段をそなえたことを特徴としてい
る。

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ならびに円錘台状部１５，１５ａからなつ
ている。また、端部磁極片３，３ａの内周面は、
それぞれ円錘台状部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
ように設定するのが好適である。第３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１２，１
２ａ間のギヤツプ寸法を、Ｌはストロークをそれ
ぞれ示している。

これらの寸法要素間において、下記(1)式および
(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適である。

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３図ロに示すl₁寸法を規定する式
である。ここで、l₁は第３図イに示す、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。又(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は第３図イ
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。

上記のドアロツク用アクチユエータにおいて、
更に好適な推力特性を得るために、本考案者等が
種々検討した結果、次のことが見出された。

まず、第５図に示す、推力特性図において、ス
トローク後半部の推力特性は、可動子磁極片およ
び固定側ヨークの内周面の円錘台状部のテーパ角
度により決定される。このテーパ角度の大きさに
ついては、本考案者等が、実願昭56−148583号に
おいて提案したように、5゜〜25゜が最適である。
第６図は、テーパ角度の違いによる推力特性の違
いを説明するための図であり、αは、テーパ角度
が5゜の場合、βはテーパ角度が12゜の場合、δは
テーパ角度が25゜の場合の推力特性をそれぞれ示
す。

次に第４図は、可動子が右端に寄つた場合の第
３図ロの要部拡大断面図であり、θ₁は可動子磁極
片１２ａのテーパ角度を、θ₂は固定側ヨーク３ａ
内周面のテーパ角度を示している。第４図に示す
ように通常、可動子磁極片１２ａと固定側ヨーク
内周面３ａとの間には、緩衝材１６ａが配置され
るため、固定側ヨーク内周面に形成されるテーパ
部の軸方向長さは、緩衝材１６ａの長さの分だけ
余分に長くせねばならず、テーパ部で発生する推
力は、その分だけ損失となる。

これを解消するには、テーパ部間の相互の磁気
的空隙長を短かく形成してやればよいわけである
が、本考案者等が検討した結果、可動子磁極片の
テーパ角度θ₁と、固定側ヨーク内周面のテーパ角
度θ₂との比を、1.0≦θ₂／θ₁≦1.2とすれば、良好
な結果が得られるのを見出した。

θ₂／θ₁が上記範囲外であると次のような不具合
が生じてしまう。すなわち、θ₂／θ₁＜1.0では、
磁気空隙長が長く、効率が悪くなり、一方、θ₂／
θ₁＞1.2では、磁気空隙長が短かくなりすぎ、機
械的組立精度が維持できなくなる。

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図イおよびロは、第２図の要
部拡大断面図であり、寸法関係の説明図、第４図
は第３図ロの要部拡大断面図、第５図および第６
図は、本考案ドアロツクアクチユエータの推力特
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)

【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
   状部と円錘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
   極片の円錘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、可動子磁極片
   の円錘台状部のテーパ角度θ₁を5゜≦θ₁≦25゜とし、
   かつ固定側ヨークの両側内周面の円錘台状部のテ
   ーパ角度θ₂との関係を、1.0≦θ₂／θ₁≦1.2とした
   ことを特徴とするドアロツク用アクチユエータ。