特開 2022-177729 電磁アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022177729

(43)【公開日】2022-12-01

(54)【発明の名称】電磁アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/02 20060101AFI20221124BHJP

   H01F 7/16 20060101ALI20221124BHJP

   H01F 7/121 20060101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

H02K33/02 A

H01F7/16 Z

H01F7/121

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021084165

(22)【出願日】2021-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】原 昌之

【テーマコード（参考）】

5E048

5H633

【Ｆターム（参考）】

5E048AC06

5E048AD02

5H633BB07

5H633GG02

5H633GG05

5H633GG06

5H633GG09

5H633GG16

5H633HH14

5H633HH23

5H633JA02

5H633JA08

(57)【要約】

【課題】双方向に能動的にシャフトを移動させつつ、更なる小型化を図ることで車両における装置搭載スペースの確保に寄与することが可能な電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】本発明にかかる電磁アクチュエータの構成は、シャフトを巻回するコイルと、プランジャと、第１テーパリングと、第１転動体と、第２テーパリングと、第２転動体と、第１テーパリングにおける第１転動体の係合を解除する第１リテーナと、第２テーパリングにおける第２転動体の係合を解除する第２リテーナとを備え、コイルに対して所定範囲内の電流が流れた場合には、プランジャが移動してシャフトを送った後に第１リテーナが移動して第１テーパリングにおける第１転動体の係合を解除し、コイルに対して所定範囲よりも大きい電流が流れた場合には、第２リテーナが移動して第２テーパリングにおける第２転動体の係合を解除することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトの送り出しを行う電磁アクチュエータであって、
前記シャフトを巻回するコイルと、
前記コイルの内側に配置されたプランジャと、
前記プランジャの内周に配置された第１テーパリングと、
前記第１テーパリングと前記シャフトの間に配置された第１転動体と、
ハウジングに取り付けられた第２テーパリングと、
前記第２テーパリングと前記シャフトとの間に配置された第２転動体と、
前記シャフトを挿通し、前記第１テーパリングにおける前記第１転動体の係合を解除する第１リテーナと、
前記シャフトを挿通し、前記第２テーパリングにおける前記第２転動体の係合を解除する第２リテーナとを備え、
前記コイルに対して所定範囲内の電流が流れた場合には、前記プランジャが移動して前記シャフトを送った後に前記第１リテーナが移動して前記第１テーパリングにおける前記第１転動体の係合を解除し、
前記コイルに対して前記所定範囲よりも大きい電流が流れた場合には、前記第２リテーナが移動して前記第２テーパリングにおける前記第２転動体の係合を解除することを特徴とする電磁アクチュエータ。

【請求項2】

前記コイルと前記第２リテーナとの間に配置された固定鉄心を備え、
前記固定鉄心は、前記第２リテーナと対向する面に該固定鉄心を流れる磁路の断面を縮小する絞り部を備え、
前記コイルに前記所定範囲内の電流が流れた場合には、主に前記固定鉄心を磁束が流れ、
前記コイルに前記所定範囲よりも大きい電流が流れた場合には、前記固定鉄心および前記第２リテーナを磁束が流れることを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シャフトの送り出しを行う電磁アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

車両では、パーキングロック機構等に電磁アクチュエータが用いられている。例えば特許文献１に開示されているアクチュエータは、従動部材と、駆動機構と、ロック装置と、解除機構とを備えている。そして、従動部材が往復移動することにより、変速機の出力軸をロックするパーキングロック状態と、出力軸がロックされていないロック解除状態とを切り換えるように構成される。特許文献１によれば、装置を大型化することなく、従動部材の移動距離を長くすることができるアクチュエータを提供可能であるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６６１０８４３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

既知のとおり、車両には電磁アクチュエータの他にも多くの装置が搭載される。このため、それらの装置に限らず電磁アクチュエータにも更なる小型化が要請されている。そこで発明者は、特許文献１の電磁アクチュエータをより小型化可能な構造について検討した。

【0005】

また特許文献１の構成においては、シャフトを送り出すための駆動機構と、ロックを解除してシャフトを戻すための解除用駆動部が必要であり、それぞれに異なる印加電流が必要である。すると駆動用と解除用で電気回路を分ける必要があり、配線の取り回しが多くなるという問題がある。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑み、双方向に能動的にシャフトを移動させつつ、更なる小型化を図ると共に、駆動用と解除用の電気回路を分ける必要をなくしたことで車両における装置搭載スペースの確保に寄与することが可能な電磁アクチュエータを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明にかかる電磁アクチュエータの代表的な構成は、シャフトの送り出しを行う電磁アクチュエータであって、シャフトを巻回するコイルと、コイルの内側に配置されたプランジャと、プランジャの内周に配置された第１テーパリングと、第１テーパリングとシャフトの間に配置された第１転動体と、ハウジングに取り付けられた第２テーパリングと、第２テーパリングとシャフトとの間に配置された第２転動体と、シャフトを挿通し、第１テーパリングにおける第１転動体の係合を解除する第１リテーナと、シャフトを挿通し、第２テーパリングにおける第２転動体の係合を解除する第２リテーナとを備え、コイルに対して所定範囲内の電流が流れた場合には、プランジャが移動してシャフトを送った後に第１リテーナが移動して第１テーパリングにおける第１転動体の係合を解除し、コイルに対して所定範囲よりも大きい電流が流れた場合には、第２リテーナが移動して第２テーパリングにおける第２転動体の係合を解除することを特徴とする。

【0008】

上記コイルと第２リテーナとの間に配置された固定鉄心を備え、固定鉄心は、第２リテーナと対向する面に固定鉄心を流れる磁路の断面を縮小する絞り部を備え、コイルに所定範囲内の電流が流れた場合には、主に固定鉄心を磁束が流れ、コイルに所定範囲よりも大きい電流が流れた場合には、固定鉄心および第２リテーナを磁束が流れやすくするとよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、双方向に能動的にシャフトを移動させつつ、更なる小型化を図ると共に、駆動用と解除用の電気回路を分ける必要をなくしたことで車両における装置搭載スペースの確保に寄与することが可能な電磁アクチュエータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態の電磁アクチュエータの全体構成を説明する図である。

【図2】本実施形態における電磁アクチュエータの動作を説明する図である。

【図3】本実施形態における電磁アクチュエータの動作を説明する図である。

【図4】本実施形態の電磁アクチュエータのコイルに流れる電流について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0012】

図１は、本実施形態の電磁アクチュエータ１００の全体構成を説明する図である。図１に示す本実施形態の１００は、シャフト１０の送り出しを行う。図１に示すように、電磁アクチュエータ１００は、筒状のハウジング１０２、およびハウジング１０２の両側に取り付けられたハウジングカバー１０４ａ・ハウジングカバー１０４ｂを有する。ハウジング１０２の内部にはシャフト１０が挿通されていて、シャフト１０にはコイル１１０が巻き回されている。またハウジングカバー１０４ａの内部には、リターンスプリング１０６が収容されている。

【0013】

ハウジング１０２内において、コイル１１０の内側にはプランジャ１２０（可動鉄心とも称される）が配置されている。プランジャ１２０の内周には、シャフト送り側向かって径が広がるテーパ形状の第１テーパリング１３２が配置されている。第１テーパリング１３２とシャフト１０の間には、第１テーパリング１３２と係合する第１転動体１３４が配置されている。第１転動体１３４はシャフト１０の軸と直行する方向に配置されたローラないし玉である。これらの第１テーパリング１３２および第１転動体１３４の係合による楔作用によって、送り側にシャフト１０を送り出す送り機構が構成される。

【0014】

またハウジング１０２に取り付けられたハウジングカバー１０４ｂには、シャフト送り側向かって径が広がるテーパ形状の第２テーパリング１４２が取り付けられている。第２テーパリング１４２とシャフト１０の間には、第２テーパリング１４２を係合する第２転動体１４４が配置されている。第２転動体１４４はシャフト１０の軸と直行する方向に配置されたローラないし玉である。これらの第２テーパリング１４２および第２転動体１４４の係合による楔作用によって、送り側に送り出されたシャフト１０の戻りを防止する戻り防止機構が構成される。

【0015】

シャフト１０には、第１転動体１３４を保持する第１リテーナ１５０が挿通されている。この第１リテーナ１５０によって、第１テーパリング１３２における第１転動体１３４の係合が解除される。またシャフト１０には、第２転動体１４４を保持する第２リテーナ１６０が挿通されている。この第２リテーナ１６０によって、第２テーパリング１４２における第２転動体１４４の係合が解除される。これにより、上述した戻り防止機構を解除する解除機構が構成される。

【0016】

上述した第１リテーナ１５０とハウジングカバー１０４ａとの間には、第１固定鉄心１７０が配置されている。またコイル１１０と第２リテーナ１６０との間には、第２固定鉄心１８０が配置されている。第１固定鉄心１７０および第２固定鉄心１８０はともに円筒状の磁性体である。

【0017】

図２および図３は、本実施形態における電磁アクチュエータ１００の動作を説明する図である。図２（ａ）は、コイル１１０が非励磁状態の電磁アクチュエータ１００を例示している。コイル１１０に電流が流れていない非励磁状態では、図２（ａ）に示すようにシャフト１０はリターンスプリング１０６（図１参照）の付勢力によってシャフト送り方向と反対側に付勢されている。第１リテーナ１５０は、シャフト１０に挿通されて第１固定鉄心１７０内に配置されたスプリング１０８によってシャフト送り方向と反対側に付勢されている。

【0018】

図２（ａ）に示す位置がシャフト１０および第１リテーナ１５０の初期位置となる。このとき、第１転動体１３４は第１テーパリング１３２に係合していて、第２転動体１４４は第２テーパリング１４２に係合している。

【0019】

シャフト１０を送り出す際には、コイル１１０に対して所定範囲I１内の電流を流す。これにより、図２（ｂ）に示すように、コイル１１０において第１の磁路Ｍ１が形成される（第１の磁路Ｍ１については後述する）。そしてプランジャ１２０が第１固定鉄心１７０に吸着され、プランジャ１２０がシャフト送り方向に向かって移動する。すると、プランジャ１２０によって押されることで第１リテーナ１５０が移動し、シャフト１０が送り方向に送り出される。

【0020】

プランジャ１２０が移動してシャフト１０を送りだすと、図３（ａ）に示すように第１リテーナ１５０が移動する。この第１リテーナ１５０の移動と、第１リテーナ１５０に挿通されたスプリング１５２による付勢力によって、第１テーパリング１３２と第１転動体１３４との係合が解除される（送り出し機構）。これにより、シャフト１０は１ステップ送り出される。このとき、第２転動体１４４は第２テーパリング１４２に係合しているため、送り側に送り出されたシャフト１０の戻りを防止する戻り防止機構が機能する。

【0021】

図４は、本実施形態の電磁アクチュエータ１００のコイル１１０に流れる電流について説明する図であり、時間に対する電流の波形を示している。上述したようにシャフト１０を送り出す際には、コイル１１０に対して所定範囲I１の電流を流す。これにより、電磁アクチュエータ１００は、図２（ａ）－図３（ａ）において説明したように動作し、シャフト１０が送り出される。

【0022】

コイルに対して所定範囲I１の電流を流した際に形成される第１の磁場Ｍ１は、図２（ｂ）に示すように第１リテーナ１５０、第１固定鉄心１７０、ハウジング１０２（図１参照）、第２固定鉄心１８０、プランジャ１２０を通過する。すなわち第１の磁場Ｍ１は、第２リテーナ１６０を通過しない。したがって、第１の磁場Ｍ１が形成された際には、かかる磁場は第２リテーナ１６０には影響を及ぼさない。

【0023】

図４に示すように所定範囲I１の電流を流すのを止めると、プランジャ１２０および第１リテーナ１５０は図３（ａ）－図２（ａ）とは逆の動作を行い、第１リテーナ１５０は初期位置に戻る。このとき、シャフト１０に対しては第２転動体１４４と第２テーパリング１４２による戻り防止機構が機能しているため、シャフト１０の位置は戻らない。したがって、コイル１１０に対して所定範囲I１の電流を断続的に流すことにより（パルス電流）、電磁アクチュエータ１００は図２（ａ）－図３（ａ）の動作を繰り返し、シャフト１０が任意のステップ分送り出される。

【0024】

シャフト１０を戻すときには、図４に示す所定範囲よりも大きい電流I２をコイル１１０に流す。これにより、図３（ｂ）に示すように、第２の磁路Ｍ２が形成される。この第２の磁路Ｍ２は、第１リテーナ１５０、第１固定鉄心１７０、ハウジング１０２（図１参照）、第２リテーナ１６０、第２固定鉄心１８０、プランジャ１２０を通過する。

【0025】

上述したように第２の磁路が第２リテーナ１６０を通過することにより、第２リテーナ１６０がシャフト送り方向に移動する。これにより、図３（ｂ）に示すように第２テーパリング１４２における第２転動体１４４の係合が解除され、戻り防止機構を解除する解除機構が機能する。そして、シャフト１０がシャフト送り側とは逆側に向かって移動して初期位置に戻る。

【0026】

ここで、磁路Ｍ２が第２固定鉄心１８０だけでなく第２リテーナ１６０も通るのは、大きい電流Ｉ２によって生じる磁束が多いため、第２固定鉄心１８０だけでは磁束密度が過密になるためである。

【0027】

また特に本実施形態の電磁アクチュエータ１００では、図１に示すように第２固定鉄心１８０において、第２リテーナ１６０と対向する面に第２固定鉄心１８０を流れる磁路の断面を縮小する絞り部１８２を設けている。

【0028】

すなわち、コイル１１０に所定範囲内の電流I１が流れた場合には、絞り部１８２が磁気飽和しないため、第１の磁路Ｍ１では主に第２固定鉄心１８０を磁束が流れる。一方、コイルに所定範囲よりも大きい電流I２が流れた場合には、絞り部１８２が磁気飽和するため、第２の磁路Ｍ２では、第２固定鉄心１８０および第２リテーナ１６０を磁束が流れやすくなる。このように第２固定鉄心１８０の第２リテーナ１６０と対向する面に絞り部１８２を設けることにより、第２リテーナ１６０に確実に磁束を流すことができ、解除機構を確実に機能させることが可能となる。

【0029】

上記説明したように本実施形態の電磁アクチュエータ１００によれば、コイル１１０に対して所定範囲内の電流I１が流れた場合には、プランジャ１２０が動作してシャフト１０は送り出し側に向かって移動する。一方、コイル１１０に対して所定範囲内の電流I２が流れた場合には、第２リテーナ１６０が移動して戻り防止機構が解除され、シャフト１０はシャフト送り側とは逆側に向かって移動して初期位置に戻る。

【0030】

このように本実施形態の電磁アクチュエータ１００では、コイル１１０に流す電流を、所定範囲内の電流Ｉ１またはそれより大きい電流Ｉ２を選択することにより、コイル１１０の磁場を切り替え、双方向にシャフト１０を移動させることが可能となる。このとき、従来のアクチュエータではロック機構を解除するための解除用コイル（解除用ソレノイド）やそれに付随する部品が必要であったのに対し、本実施形態では１つのコイル１１０および１つの電気回路によって駆動機構と解除機構を両方とも機能させることができる。したがって、電磁アクチュエータ１００の更なる小型化およびコストダウンを図ることが可能となる。

【0031】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明は、双方向に能動的にシャフトを移動させつつ、更なる小型化を図ると共に、駆動用と解除用の電気回路を分ける必要をなくしたことで車両における装置搭載スペースの確保に寄与することが可能な電磁アクチュエータとして利用することができる。

【符号の説明】

【0033】

１０…シャフト、１００…電磁アクチュエータ、１０２…ハウジング、１０４ａ…ハウジングカバー、１０４ｂ…ハウジングカバー、１０６…リターンスプリング、１０８…スプリング、１１０…コイル、１２０…プランジャ、１３２…第１テーパリング、１３４…第１転動体、１４２…第２テーパリング、１４４…第２転動体、１５０…第１リテーナ、１５２…スプリング、１６０…第２リテーナ、１７０…第１固定鉄心、１８０…第２固定鉄心、１８２…絞り部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】