JPH0833397A - 回転角度切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目標回転位置でのオーバシュート量を減少
し、停止までの時間を短縮することが可能な回転切換装
置を提供することを目的とする。 【構成】 回転可能な出力軸６、この回転軸に取り付け
られた永久磁石４、この永久磁石４の極対数の三倍の個
数で三相星形に結線されたコイル９〜１４を有する固定
子８、上記出力軸６の目標回転位置を指示する目標回転
位置指示回路１０１ｂ、この目標回転位置指示回路１０
１ｂの切り換え指示出力に基づいて上記固定子８のコイ
ル９〜１４のうち、上記出力軸６の目標回転位置に対応
する二相に通電し、通電開始から第１の所定期間経過
後、回転開始位置に対応する二相に通電し、さらに第２
の所定期間経過後、再度目標回転位置に対応する二相に
通電する通電切換手段１０１を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば減衰力可変サス
ペンションシステムにおけるショックアブソーバ内のオ
イル通路面積を出力軸の回転により切り換える回転角度
切換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０および図１１は例えば特開平５−
１１６５２０号公報に示された従来のアクチュエータを
示す動作説明用構成図である。この図１０および図１１
において、４は２極対（４極）に着磁されたアクチュエ
ータの永久磁石、６は永久磁石４に連結された出力軸、
８は永久磁石４の外周から径方向に離間して配置された
固定子全体を示す。この固定子８には、周方向に相互に
離間した６個の突極部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、
８ｆと、その離間部である開口部８ｇ、８ｈ、８ｉ、８
ｊ、８ｋ、８ｌが形成されており、それぞれの突極部８
ａ〜８ｆには図１２に示すような三相星形結線された第
１〜第６のコイル９、１０、１１、１２、１３、１４が
巻装されており、これによって６個の電磁石が構成され
ている。

【０００３】１６はこれらのコイルへの通電を制御する
通電切換手段であり、第１〜第３の可動接点１５ａ、１
５ｂ、１５ｃを有する選択スイッチ１５を備えている。
この選択スイッチ１５はショックアブソーバの減衰力を
ハードモード（Ｈ）、ミディアムモード（Ｍ）およびソ
フトモード（Ｓ）に切り換えるための選択を行うもので
あって、第１の可動接点１５ａは３個の固定接点１５
ｄ、１５ｅ、１５ｆに、第２の可動接点１５ｂは別の３
個の固定接点１５ｇ、１５ｈ、１５ｉに、第３の可動接
点１５ｃはさらに別の３個の固定接点１５ｊ、１５ｋ、
１５ｌにそれぞれ切換可能で、これら３個の可動接点１
５ａ〜１５ｃが連動して切り換わるように構成されてい
る。なお、通電切換手段１６はヒューズ１７とイグニシ
ョンスイッチ１８を介してバッテリ１９の正極に接続さ
れている。

【０００４】次に動作について説明する。選択スイッチ
１５をソフトモード（Ｓ）からハードモード（Ｈ）に切
り換えるとき、図１０のように通電切換手段１６の選択
スイッチ１５をハードモード（Ｈ）に切り換えると、第
１の可動接点１５ａはプラス電源に、第２の可動接点１
５ｂはマイナス電源に接続される。このとき第３の可動
接点は開放されており、電流は第１の可動接点１５ａ、
第１のコイル９、第４のコイル１２、第５のコイル１
３、第２のコイル１０、第２の可動接点１５ｂの順に流
れ、固定子８の第１の突極部８ａおよび第４の突極部８
ｄはＮ極となり、第２の突極部８ｂおよび第５の突極部
８ｅはＳ極となる。第１の突極部８ａおよび第４の突極
部８ｄのＮ極と永久磁石４のＮ極が反発し、また第２の
突極部８ｂおよび第５の突極部８ｅのＳ極と永久磁石４
のＮ極が吸引し、Ｓ極が反発することにより、永久磁石
４に右回りの回転トルクが発生し、これによって、永久
磁石４およびこれと一体に出力軸６が右回転する。

【０００５】この後、図１１に示すように、永久磁石４
のＳ極と第１の突極部８ａおよび第４の突極部８ｄのＮ
極が対向し、永久磁石４のＮ極と第２の突極部８ｂおよ
び第５の突極部８ｅのＳ極が対向する位置で吸引によ
り、永久磁石４が停止する。このとき、永久磁石４が慣
性によって、右に過回転すると、永久磁石４のＳ極と第
２の突極部８ｂおよび第５の突極部８ｅのＳ極が対向す
る部分が反発し、永久磁石４に左回りの回転トルクが発
生し、永久磁石４は左回転する。さらに、左回りに過回
転すると、永久磁石４のＮ極は第１の突極部８ａおよび
第４の突極部８ｄの反発磁界を受けて右回転する。この
ようにして、永久磁石４の磁極反転部が固定子８の第１
の突極部８ａと第２の突極部８ｂを離間する開口部８ｇ
と、第４の突極部８ｄと第５の突極部８ｅを離間する開
口部８ｊに対向する位置にくるように修正力が働く。

【０００６】また、ハードモード（Ｈ）からミディアム
モード（Ｍ）への切り換え、ミディアムモード（Ｍ）か
らハードモード（Ｈ）への切り換えなども、第１〜第３
の可動接点１５ａ〜１５ｃに印加する電圧を図１３に示
すように通電切換手段１６で切り換えることにより、同
様の動作による減衰力可変ショックアブソーバの３段切
り換えが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のアクチュエータ
は以上のように構成されているので、例えばソフトモー
ド（Ｓ）からハードモード（Ｈ）へ切り換えるときの動
作特性は、図１４に示すように目標回転位置をオーバシ
ュートし目標回転位置を中心とした減衰振動を経て目標
回転位置に停止し、このため停止までの時間が長くなる
という問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、目標回転位置でのオーバシュー
ト量を減少させ、停止までの時間の短い回転角度切換装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわる回転
角度切換装置は、回転可能な出力軸、この出力軸に取り
付けられた永久磁石、この永久磁石の極対数の三倍の個
数で三相星形に結線されたコイルを有する固定子、上記
出力軸の目標回転位置を指示する目標回転位置指示手
段、この目標回転位置指示手段の出力に基づいて上記コ
イルのうち、上記出力軸の目標回転位置に対応する二相
に通電し、通電開始から第１の所定期間経過後、回転開
始位置に対応する二相に通電し、さらに第２の所定期間
経過後、再度目標回転位置に対応する二相に通電する通
電切換手段を備えたものである。

【００１０】また、所定時間を計時するタイマ手段を設
け、第１の所定期間および第２の所定期間の少なくとも
一方はタイマ手段が計時する時間に基づいて決定される
ようにしたものである。

【００１１】さらに、出力軸の回転を検出する回転角度
検出手段を設け、第１の所定期間および第２の所定期間
の少なくとも一方は出力軸が所定回転角度回転するに要
する期間によって決定されるようにしたものである。

【００１２】

【作用】この発明における回転角度切換装置は、目標回
転位置の切換指令に基づき、まず出力軸の目標回転位置
に対応する二相のコイルに通電し、出力軸を目標回転位
置方向に起動回転させ、通電開始から第１の所定期間経
過後、出力軸の回転開始位置に対応する二相のコイルに
通電し、回転している出力軸に反対方向の回転力を作用
させ、出力軸を制動し、さらに第２の所定期間経過後、
再度出力軸の目標回転位置に対応する二相のコイルに通
電し、少ないオーバシュート量で目標回転位置に到達す
る。

【００１３】また、第１の所定期間および第２の所定期
間の少なくとも一方をタイマ手段が計時する時間に基づ
いて決定することにより簡単な期間決定を可能にする。

【００１４】さらに、第１の所定期間および第２の所定
期間の少なくとも一方を出力軸が所定回転角度回転する
に要する期間によって決定することにより、所定の回転
角位置（所定の回転トルク位置）で通電相の切り換えが
出来る。

【００１５】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例について説明す
る。図１において、図１０および図１１と同一符号は、
同一部分を示し、その説明を省略する。１０１は第１〜
第３のコイル端子２２ａ〜２２ｃへの通電を切り換える
通電切換制御回路であり、タイマ回路１０１ａおよび目
標回転位置指示回路１０１ｂを内蔵している。この目標
回転位置指示回路１０１ｂにはハードモード（Ｈ）、ミ
ディアムモード（Ｍ）およびソフトモード（Ｓ）を切り
換える切換スイッチ２０が接続されており、この切換ス
イッチ２０はハードモード（Ｈ）に対応する第１のスイ
ッチング素子２０ａ、ミディアムモード（Ｍ）に対応す
る第２のスイッチング素子２０ｂ、ソフトモード（Ｓ）
に対応する第３のスイッチング素子２０ｃからなってい
る。

【００１６】次に、通電切換制御回路１０１の処理につ
いて図４に示すフローチャートに従って説明する。ま
ず、図４（ａ）のステップＳ１おいて、切換スイッチ２
０がどのモードになっているかを検出し、ステップＳ２
で前回のモードと比較し、同一であるか否か判定する。
ここで同一モードであればステップＳ５に進み、前回と
は別のモードであればステップＳ３に進んで第１信号出
力処理を行う。第１信号出力処理は図４（ｂ）に示すフ
ローチャートに従って行う。まず、ステップＳ１１で目
標回転位置に永久磁石４を回転させるため、目標回転位
置に対応する電磁石を励磁する信号（第１信号）を出力
し、ステップＳ１２で所定時間経過したか否か判断し、
経過していれば第１信号出力処理を終了し、図４（ａ）
のステップＳ４に進み、経過していなければステップＳ
１１に戻る。ステップＳ４では図４（ｃ）に従って第２
信号出力処理を行う。まず、ステップＳ２１で回転して
いる永久磁石４に制動力を与えるため、回転開始位置に
対応する電磁石を励磁する信号（第２信号）を出力し、
ステップＳ２２で所定時間経過したか否か判定し、経過
していれば第２信号出力処理を終了し、図４（ａ）のス
テップＳ５に進み、経過していなければＳ２１に戻る。
ステップＳ５では目標回転位置に永久磁石４を回転させ
るため、目標回転位置に対応する電磁石を励磁する信号
（第３信号）を出力して、ステップＳ１に戻り、同様の
処理を繰り返す。ここで、ステップＳ１２およびステッ
プＳ２２において所定時間経過したか否かを判定してい
るが、これはマイクロコンピュータが有するクロック信
号計数によるタイマ機能を用いて行う。

【００１７】次にこの制御を具体的な動作に従って説明
する。ショックアブソーバをソフトモード（Ｓ）からハ
ードモード（Ｈ）に切り換えるとき、図１に示すように
切換スイッチ２０をハードモード（Ｈ）に、すなわち第
１のスイッチング素子２０ａに切り換えると、通電切換
制御回路１０１は切換スイッチ２０のモードが切り換わ
ったことを検出し、目標回転位置指示回路１０１ｂの指
示に従って、第１のコイル端子２２ａをプラス電源に、
第２のコイル端子２２ｂをマイナス電源に切り換え、通
電を開始する。この信号を第１信号とする。このとき、
電流は第１のコイル端子２２ａ、第１のコイル９、第４
のコイル１２、第５のコイル１３、第２のコイル１０、
第２のコイル端子２２ｂの順に流れ、固定子８の第１の
突極部８ａおよび第４の突極部８ｄはＮ極となり、第２
の突極部８ｂおよび第５の突極部８ｅはＳ極となる。第
１の突極部８ａおよび第４の突極部８ｄのＮ極と永久磁
石４のＮ極が反発し、また第２の突極部８ｂおよび第５
の突極部８ｅのＳ極と永久磁石４のＮ極が吸引し、Ｓ極
が反発することにより、永久磁石４に右回りの回転トル
クが発生し、永久磁石４およびこれと一体に出力軸６が
右回転する。

【００１８】次に、タイマ回路１０１ａは通電開始から
第１の所定時間を計時し、この第１の所定時間経過後、
通電切換制御回路１０１は、第３のコイル端子２２ｃを
プラス電源に、第１のコイル端子２２ａをマイナス電源
に切り換える。これを第２信号とする。ここで第１の所
定時間は出力軸６が目標回転位置でオーバシュートを始
めるまでの期間以下で設定される。第２信号を通電して
いる状態を図２により説明する（この状態は回転開始前
の通電状態と同じ通電状態である）。電流は第３のコイ
ル端子２２ｃ、第３のコイル１１、第６のコイル１４、
第４のコイル１２、第１のコイル９、第１のコイル端子
２２ａの順に流れ、固定子８の第３の突極部８ｃおよび
第６の突極部８ｆはＮ極、第１の突極部８ａおよび第４
の突極部８ｄはＳ極となる。第３の突極部８ｃおよび第
６の突極部８ｆのＮ極と永久磁石４のＮ極が反発し、ま
た第１の突極部８ａおよび第４の突極部８ｄのＳ極と永
久磁石４のＮ極が吸引し、Ｓ極が反発することにより、
永久磁石４に左回りの回転トルクが発生し、永久磁石４
に出力軸６に制動力が作用する。

【００１９】さらに、タイマ回路１０１ａは第２の所定
時間を計時し、この第２の所定時間経過後、通電切換制
御回路は図３に示すように、第１のコイル端子２２ａを
プラス電源に、第２のコイル端子２２ｂをマイナス電源
に切り換える。この信号を第３信号とする。ここで第２
の所定時間は出力軸６が逆回転を始めるまでの期間以下
で設定される。これにより第１の突極部８ａおよび第４
の突極部８ｄはＮ極、第２の突極部８ｂおよび第５の突
極部８ｅはＳ極となり、永久磁石４は、第１の突極部８
ａおよび第４の突極部８ｂのＮ極と永久磁石４のＳ極が
対向し、第２の突極部８ｂおよび第５の突極部８ｅのＳ
極と永久磁石４のＮ極が対向する位置で吸引力により停
止する。このような制御を行うことにより例えば、ソフ
トモード（Ｓ）からハードモード（Ｈ）へ切り換えると
き、動作特性は図５に示すようになり、目標回転位置で
のオーバシュート量を減少することが可能で、停止まで
の時間を短縮することができる。

【００２０】また、ハードモード（Ｈ）からミディアム
モード（Ｍ）への切り換え、ミディアムモード（Ｍ）か
らハードモード（Ｈ）への切り換えなども、通電切換制
御回路１０１により第１〜第３のコイル端子２２ａ〜２
２ｃに印可する電圧を図６のように切り換えることによ
って同様の動作で行われる。

【００２１】実施例２．また、上記実施例１では第１お
よび第２の所定期間をそれぞれタイマによって決まる所
定時間としたが、このタイマによれば所定期間の決定は
特別な付加装置を必要とすることなく簡単に行える利点
がある。しかるに、図７に示すように、永久磁石４に連
結された出力軸６の回転角度を検出する回転角度検出装
置２１を設け、所定の回転角度毎にパルス信号を出力す
るようにし、このパルス信号の個数により出力軸６の回
転角度を検出し、第１の所定期間は出力軸６が所定回転
角度回転するに要する期間としても本発明のオーバシュ
ートを防止して早く目標回転位置に停止させるという効
果が得られ、また、回転駆動時の速度変動にかかわらず
所定の回転位置、すなわち所定のトルク位置で制動を開
始することができ、オーバシュートをより適正に抑制で
きるという効果が得られる。この場合には、図４（ｂ）
の代わりに図８（ａ）に示すフローチャートに従って第
１信号出力処理を行うようにすれば良い。まず、ステッ
プＳ３１においてカウンタＣ１を初期化（Ｃ１＝Ｎ１）
し、ステップＳ３２で目標回転位置に対応する信号（第
１信号）を出力し、ステップＳ３３に進む。ステップＳ
３３では出力軸６が所定角度回転したことを示すパルス
信号が回転角度検出装置２１から出力されたか否か判定
し、出力があればステップＳ３４に進み、出力がなけれ
ばステップＳ３２に戻る。ステップＳ３４ではカウンタ
Ｃ１をカウントダウン（Ｃ１＝Ｃ１−１）する。次に、
ステップＳ３５でカウンタＣ１がＣ１＝０か否か判定
し、Ｃ１＝０であれば第１信号出力処理を終了して、図
４（ａ）のステップＳ４に進み、Ｃ１＝０でなければス
テップＳ３２に戻り、処理を繰り返す。ここで、このサ
ブルーチンの処理周期は、回転角度処理装置がパルス信
号を出力する周期よりも短いものとする。

【００２２】実施例３．また、第１および第２の所定期
間のうち制動力を作用させる第２の所定期間は、図７に
示す上記実施例２と同様に出力軸６の回転角度を検出す
る回転角度検出装置２１を設け、これにより出力軸６の
回転角度を検出し、所定角度回転するに要する期間とし
ても本発明の所期の効果が得られる。この場合も実施例
２と同様に図４（ｃ）の代わりに図８（ｂ）に従って処
理を行うようにすれば良い。まず、ステップＳ４１にお
いてカウンタ２１を初期化（Ｃ２＝Ｎ２）し、ステップ
Ｓ４２で回転開始位置に対応する信号（第２信号）を出
力し、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では出力
軸６が所定角度回転したことを示すパルス信号が回転角
度検出装置２１から出力されたか否か判定し、出力があ
ればステップＳ４４に進み、出力がなければステップＳ
４２に戻る。ステップＳ４４ではカウンタＣ２をカウン
トダウン（Ｃ２＝Ｃ２−１）する。次に、ステップＳ４
５でカウンタＣ２がＣ２＝０か否か判定し、Ｃ２＝０で
あれば第２信号出力処理を終了して、図４（ａ）のステ
ップＳ５に進み、Ｃ２＝０でなければステップＳ４２に
戻り、処理を繰り返す。ここで、このサブルーチンの処
理周期は、回転角度処理装置がパルス信号を出力する周
期よりも短いものとする。

【００２３】実施例４．さらに、図９のようにタイマ回
路１０１ａを省き、出力軸６の回転角度を検出する回転
角度検出装置２１を設け、これにより出力軸６の回転角
度を検出して、第１の所定期間は出力軸６が所定の回転
角度回転するに要する期間とし、制動力が作用する第２
の所定期間も所定角度回転するに要する期間としても本
発明の所期の効果が得られる。この場合も実施例２およ
び３と同様に図４（ａ）のフローチャートにおいてステ
ップＳ３の第１信号出力処理を図８（ａ）に、ステップ
Ｓ４の第２信号出力処理を図８（ｂ）に従って処理する
ようにすれば良い。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかわる回転角
度切換装置は、通電切換手段により出力軸の目標回転位
置に対応する二相のコイルに通電し、通電開始から第１
の所定期間経過後、上記出力軸の回転開始位置に対応す
る二相のコイルに通電し制動力を作用させ、さらに第２
の所定期間経過後、再度目標回転位置に対応する二相の
コイルに通電するように構成したもので、目標回転位置
でのオーバシュート量を減少させることが可能となり、
停止までの時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の回転角度切換装置の実施例１の動
作説明用構成図である。

【図２】 この発明の回転角度切換装置の実施例１の動
作説明用構成図である。

【図３】 この発明の回転角度切換装置の実施例１の動
作説明用構成図である。

【図４】 この発明の回転角度切換装置の実施例１を説
明するフローチャートである。

【図５】 この発明の回転角度切換装置の動作特性を示
す図である。

【図６】 この発明の回転角度切換装置の実施例１の通
電パターンを示す図である。

【図７】 この発明の回転角度切換装置の実施例２およ
び３の構成を示す図である。

【図８】 この発明の回転角度切換装置の実施例２、３
および４を説明するフローチャートである。

【図９】 この発明の回転角度切換装置の実施例４の構
成を示す図である。

【図１０】 従来のアクチュエータの動作説明用構成図
である。

【図１１】 従来のアクチュエータの動作説明用構成図
である。

【図１２】 従来のアクチュエータのコイルの接続図で
ある。

【図１３】 従来のアクチュエータの通電パターンを示
す図である。

【図１４】 従来のアクチュエータの動作特性を示す図
である。

【符号の説明】

４ 永久磁石、 ６ 出力軸、 ８ 固定子、 ９ コ
イル、１０ コイル、 １１ コイル、 １２ コイ
ル、 １３ コイル、１４ コイル、 ２０ 切換スイ
ッチ、 １０１ 通電切換制御回路、１０１ａ タイマ
回路、 １０１ｂ 回転方向指示回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な出力軸、この出力軸に取り付
   けられた永久磁石、この永久磁石の極対数の三倍の個数
   で三相星形に結線されたコイルを有する固定子、上記出
   力軸の目標回転位置を指示する目標回転位置指示手段、
   この目標回転位置指示手段の出力に基づいて上記コイル
   のうち、上記出力軸の目標回転位置に対応する二相に通
   電し、通電開始から第１の所定期間経過後、回転開始位
   置に対応する二相に通電し、さらに第２の所定期間経過
   後、再度目標回転位置に対応する二相に通電する通電切
   換手段を備えたことを特徴とする回転角度切換装置。
2. 【請求項２】 所定時間を計時するタイマ手段を設け、
   第１の所定期間および第２の所定期間の少なくとも一方
   は上記タイマ手段が計時する時間に基づいて決定される
   ことを特徴とする請求項１記載の回転角度切換装置。
3. 【請求項３】 出力軸の回転を検出する回転角度検出手
   段を設け、第１の所定期間および第２の所定期間の少な
   くとも一方は出力軸が所定回転角度回転するに要する期
   間によって決定されることを特徴とする請求項１記載の
   回転角度切換装置。