JPS6325695Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、自動車のドアのロツクおよびアンロ
ツクを電気操作スイツチにより自動的に行なうド
アロツク装置の駆動装置部アクチユエータに関す
る。

従来から、ドアロツク装置用のアクチユエータ
においては、その駆動手段として第１図に示すよ
うな電磁ソレノイドが用いられている。第１図に
おいて、１はヨーク、２および２′は電磁コイル、
３は可動鉄心、４はシヤフト、５は軸受をそれぞ
れ示す。この電磁ソレノイドの動作は次の通りで
ある。電磁コイル２に通電すると可動鉄心３は、
電磁吸引力により、図示矢印Ｂ方向に吸引され
る。一方電極コイル２′に通電すると可動鉄心３
は電磁吸引力により図示矢印Ａ方向に吸引され
る。このように電磁コイル２および２′に交互に
通電することによりシヤフト４に取付られたロツ
ド（図示せず）を押引作動せしめて、ドアのロツ
クおよびアンロツクを行なう。

ところで通常のドアロツク装置におけるロツク
およびアンロツクの機構および動作は次の通りで
ある。まず機構としては、アクチユエータのシヤ
フトに取付けられたロツドはフツクに固着され、
このフツクがいわゆるヒンジに固着あるいは開放
されることにより、ロツクおよびアンロツクが行
なわれる。この動作の過程で、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、そ
の動作には節度がもたせられているため、ロツク
およびアンロツクとも、この節度を乗り越えてし
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動作距離は動作開始点
から全動作距離の半分程度までであり、アクチユ
エータに必要な推力は、この全動作距離の前半分
に節度を乗り得る推力（通常ピーク値で２〜3.0
Kgｆ程度）であればよいことになる。従つて全動
作距離の後半部では、むしろ推力が小さくなるこ
とが、エネルギー効率、動作音という観点からみ
れば好ましいことになる。

ここで、第１図に示す電磁ソレノイドの推力特
性を第２図に示す。電磁ソレノイドの発生推力は
可動鉄心とヨークの軸方向に相対向する端面間の
磁気吸引力に基くため、その推力特性は、第２図
から明らかな如く動作開始時には発生推力が小さ
く、一方動作終了時には発生推力が大となる。し
たがつて電磁ソレノイドを駆動手段として用いる
ドアロツク用アクチユエータには次のような欠点
がある。

(1) 動作終了時の発生推力が大であるため終端で
の作動音が衝撃的でしかもかなり大きくなる。

(2) 終端での衝撃音を吸収するために吸音材をヨ
ーク端面もしくは可動子端面に装着すると、電
磁吸引力を発生するギヤツプ長が大となるた
め、発生推力が低下してしまう。

(3) 押、引動作の各々に別個の電磁コイルを使用
する必要があるため、寸法および重量とも大と
なる。

(4) 動作初期の必要吸引力を満足させるために形
状が大型化し、かつ高価なものとなる。

本考案の目的は、従来技術の欠点を解消し、ド
アロツクおよびアンロツクに必要かつ効率的な推
力特性を有する小型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。

以下本考案の詳細を図面により説明する。第３
図は本考案のドアロツク用アクチユエータにおけ
る駆動装置部の一実施例を示す断面図である。図
中６は縦断面端面が略Ｅ型に形成されたヨークで
あり、いずれも軟磁性材料からなる外周ヨーク７
およびセンターヨーク８およびサイドヨーク９，
９′からなる。サイドヨーク９，９′の中心にはそ
れぞれ軸受１１，１１′が固定されている。ヨー
ク６内には、コイルボビン１２，１２′にそれぞ
れ収納された２個の電磁コイル１３，１３′が配
設され、電磁コイル１３，１３′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。次にヨーク６内には可動子１４が配置
されている。この可動子１４は軸方向に着磁され
たリング状の永久磁石１５の両端に磁極片１６，
１６′を装着し、さらに磁極片１６，１６′の両端
にゴム等の吸音材１７，１７′を装着したもので、
これらは軸１８に一体的に支持固定されている。
そして軸１８は軸受１１，１１′を介してヨーク
６に移動自在に支持されている。また上記の駆動
装置においては、磁極片１６および１６′はそれ
ぞれ環状部１６ａおよび１６′ａとテーパ部１６
ｂおよび１６′ｂからなり、かつサイドヨーク９，
９′の内周面はこのテーパ部１６ｂ，１６′ｂと相
似形状となるように形成されている。

上記の構成による動作は次の通りである。まず
電磁コイル１３および１３′にセンターヨーク８
の磁極部８ａにＳ極が、そしてサイドヨーク９，
９′の磁極部９ａ，９′ａにＮ極が発生するように
通電すると、磁極片１６は磁極部９ａと磁気的に
反撥し、かつ磁極部８ａと磁気的に吸引する。一
方磁極片１６′は磁極部８ａと磁気的に反撥し、
磁気部９′ａに磁気的に吸引される。このことか
ら可動子１４は図示矢印Ａ方向への推力が付与さ
れる。また電磁コイル１３，１３′の通電方向が
逆になると、上記とは逆の磁気的関係が生じて可
動子１４は図示矢印Ｂ方向への推力が付与され
る。

ここで上記の駆動装置の発生推力の大きさは、
永久磁石の磁束量ならびに電磁コイルに入力する
電流量に比例することはもちろんであるが、この
他ストローク各位置における推力はヨーク磁極部
と可動子磁極片の相対位置関係により影響をうけ
る。すなわちストローク位置において最大推力が
得られるのは、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。そして上記の駆
動装置においては、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
特性となるように配設したため、第４図に示すよ
うに全動作距離の前半部に節度を乗り越えるに必
要な大推力を有し、かつ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を得る
ことができる。

この場合、第４図に示した推力特性を得るため
にはヨークと可動子との寸法関係を次のように設
定することが好ましい。第５図はこの寸法関係を
説明するための上記駆動装置の要部拡大図であ
る。図中、ＡはＥ型ヨーク端部磁極片間軸方向長
さ、ＢはＥ型ヨーク中央部磁極軸方向長さ、Ｃは
可動子磁極片軸方向間の長さ、Ｄは可動子磁極片
外側軸方向長さ、lgはＥ型ヨークと可動子磁極間
のギヤツプ寸法をそれぞれ示す。上記の各種寸法
要素において、(1)Ａ≧Ｄ＞Ｃ、および(2)Ｂ≧Ｃ≧
lgなるように設定することが、ドアのロツクおよ
びアンロツクに必要かつ効率的な推力特性を得る
ための条件である。ただし、この寸法関係は、あ
くまでＥ型ヨーク磁極部と可動子磁極片との磁気
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。

また、推力パターンおよび大きさは可動子磁極
片の円錐のテーパ角度の大きさによつても影響を
うける。第６図はテーパ角度θおよびギヤツプ長
lg，l′gを示しテーパ角度による推力パターンお
よび大きさの変化を説明するための一部断面図で
ある。第６図において可動子磁極片の各エツヂ部
ａ，ｂ，ｃが前述したようにヨーク磁極片のエツ
ヂ部と互に異極同志で対向する位置で発生する推
力の大きさを各々Fa，Fb，Fcと仮定する。ここ
において、本考案の目的とする推力ストローク特
性（第４図に示す如き特性）をより効率よく得る
ためにはFaFc＞Fbであることが必要である。
しかるに推力の大きさはパーミアンスの変化分の
大きさに比例するものであるので、当然ながらギ
ヤツプ長が短い箇所で得られる推力はギヤツプ長
の長い個所で得られる推力よりも大である。従つ
てlg＜l′gであるのでFa＞Fcは達成できる。一方
ｂ点においてはエツヂ部ｂがヨーク磁極片エツヂ
部と対向するときは、可動子磁極片がヨーク磁極
片とほとんどラツプしてしまうため、パーミアン
スの変化分は少ない。このため、ギヤツプ長はlg
であるが得られる推力は小さい。従つて、Fc＞
Fbは達成できる。ところがテーパ角度を大きく
とるとlg≪l′gとなりFc≪Fa、Fc≒Fbとなり、逆
にテーパ角度が小さいとFa≒Fc、Fb≒０となつ
てしまう。ここにおいてテーパ角度θを5゜〜25゜
の間に設定することによりより好適な推力分布
FaFc＞Fbと出来ることが実験により確かめら
れた。

以上記述した駆動装置において、永久磁石材質
を、希土類コバルト磁石とし、かつ該永久磁石の
外径寸法ｄと、厚み寸法ｌとの関係を、2.5≦
ｄ／ｌ≦10に設定することが、より安定した、ま
た効率的な推力特性を得るための条件であること
が実験により確かめられた。この場合(1)ドアロツ
クアクチユエータへ通電される電流値は、８〜15
(A)に達し永久磁石に加えられる減磁界がかなり大
きいこと（7000〜8000（Oe）に達する場合もあ
る。）(2)希土類コバルト磁石は、かなり高価な材
料であり、出来るだけ少量を有効に使うことが装
置の小型化、低コスト化には必要条件であるこ
と。以上(1)(2)の条件を同時に満足する希土類コバ
ルト磁石の外径寸法ｄと厚み寸法の関係が、上述
した寸法比条件である。なお、ここにおいて、磁
石の内径寸法については、記述していないが、内
径については、軸を通過させるための穴であり、
一般常識の範囲で設定され得るものである。

次に実用新案登録請求の範囲第２項に記述した
内容について記述する。

前述したように、ドアロツク装置においては、
ロツクおよびアンロツクの位置を保持するために
戻り防止用のコイルバネ等が付加されている。し
かしながら、これらのコイルバネについては、そ
の特性にバラツキが大であること、および、ゴミ
サビ等による特性の変化が大であるという欠点が
あり、かつロツク装置の構造が複雑になるという
欠点もある。本考案においては、アクチユエータ
両端部において、永久磁石の吸引力による保持力
をもたせ、かつその保持力の大きさを好適な値に
設定することにより、コイルバネを弱くして、バ
ネ特性のバラツキの影響を軽減、またはコイルバ
ネ自体を除去し、上述したアクチユエータの保持
力を、その目的に使用し得るものである。

ここにおいて、保持力の値を0.5〜1.2Kgｆとし
たのは、ロツクおよびアンロツクの位置保持に必
要な最低保持力、および手動操作に悪影響を与え
ない最大保持力を考慮した値である。また、この
保持力の値は、永久磁石の磁束量の大きさに比例
するものであり、永久磁石の外径寸法ｄを15.5mm
〜20mmとすることが、上述した保持力0.5Kgｆ〜
1.2Kgｆを得るに必要な条件である。

次に、実用新案登録請求の範囲第３項に記述し
た内容について記述する。

前述したように、ドアロツクアクチユエータに
おいては、通電電流が8A〜15Aと大きいため、
万が一通電されつぱなしの状態になつた場合、コ
イルが焼損するという事故が発生する。一般的に
は制御側にて通電時間を瞬時に限定するような構
成にはなされているが、安全性を考えた場合、本
考案の如く、ロツクあるいはアンロツク動作後ま
たはロツクおよびアンロツク動作後に通電を切る
接点機構をアクチユエータ自体に内蔵することが
好ましい。

本考案の内蔵接点機構の一例の断面図を第７図
に示す。第７図において、２０はアクチユエータ
の軸１８に固着された樹脂等よりなる電気的絶縁
材であり、２１は２０の外周に固着された銅等よ
りなる摺動接点材である。２２，２２′はベリウ
ム銅合金等よりなる薄板の接点バネ材であり、絶
縁材よりなる端子板１９に一端を固定し、他端を
所定のバネ力により、摺動接点材２１に押圧して
設置される。

ここにおいて、アクチユエータへの通電電流
は、接点バネ材２２、次に摺動接点材２１、次に
接点バネ材２２を通じてコイルに通電されるよう
に設置される。

第７図において、軸１８が矢印方向へ移動する
と所定のストロークにおいて、接点バネ２２，２
２′の接触部は、摺動接点材２１から、絶縁材２
０へと移りコイルへの通電が切れる。この状態に
おいては、アクチユエータの推力は、慣性力と、
前述した永久磁石の吸引力による保持力であり、
本考案の場合、有効な保持力を有するので、こう
した接点機構に対しても、信頼性のある作動を確
保できる。

以上に記述の如く、本考案によれば次のような
効果が得られる。

(1) ドアロツク用アクチユエータに必要かつ充分
な推力特性が得られ、小形、軽量化が達成でき
る。

(2) 終端での推力が小さく設定出来るため、作動
音が小さい。

(3) 終端での自己保持力を有するため、ロツク機
構の信頼性が向上できる。

(4) 動作後の通電を切る接点機構を内蔵すること
により、コイル焼損等が無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁ソレノイドの断面図、第２図は第
１図の推力特性図、第３図は本考案の一実施例を
示す縦断面図、第４図は第３図の推力特性図、第
５図は本考案の装置の寸法関係を説明するための
図、第６図はテーパ形状を説明するための第５図
の要部拡大断面図、第７図は接点機構の一実施例
を示す縦断面図である。 ６……ヨーク、７……外周ヨーク、８……セン
ターヨーク、９……サイドヨーク、１３，１３′
……電磁コイル、１４……可動子、１５……永久
磁石、１６，１６′……磁極片、１７，１７′……
吸音材、１８……軸、２１……摺動接点材、２
２，２２′……接点バネ材。

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型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
   5゜〜25゜のテーパ角度を有する円錐台状部とか
   らなる磁極片を保持してなる可動子を軸方向移
   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、かつ前記ヨークと可動子との寸法関
   係を下記の如く設定するとともに、前記永久磁
   石を希土類コバルト磁石とし、かつ該永久磁石
   の外径寸法ｄと、厚み寸法ｌとの関係を、2.5
   ≦ｄ／ｌ≦10としたことを特徴とするドアロツ
   ク用アクチユエータ。 Ａ≧Ｄ＞Ｃ Ｂ≧Ｃ≧lg 但しＡ：Ｅ型ヨーク端部磁極片間軸方向長さ Ｂ：Ｅ型ヨーク中央磁極片軸方向長さ Ｃ：可動子外周面における端部磁極片間軸
   方向長さ Ｄ：可動子軸方向長さ lg：Ｅ型ヨーク内周面と可動子外周面との
   間隙 ２ 永久磁石外径寸法ｄを、15.5mm≦ｄ≦20mmと
   し両端部における自己保持力を0.5Kgｆ〜1.2Kg
   ｆと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 ロツクあるいはアンロツク動作後、またはロ
   ツクおよびアンロツク動作後、電磁コイルに通
   電する電流を切る接点機構を内蔵したことを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項および
   第２項記載のドアロツク用アクチユエータ。