特許 7427211 開き戸駆動ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】開き戸駆動ユニット

(51)【国際特許分類】

   E05F 15/611 20150101AFI20240129BHJP

【ＦＩ】

E05F15/611

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023183753

(22)【出願日】2023-10-26

【審査請求日】2023-12-06

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和５年８月３０日～９月１日に第７回高性能建材・住設ＥＸＰＯ大阪にて公開

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000250144

【氏名又は名称】余合ホーム＆モビリティ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】598092328

【氏名又は名称】エース産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100131048

【弁理士】

【氏名又は名称】張川 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100174377

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 健吾

(74)【代理人】

【識別番号】100215038

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 友子

(72)【発明者】

【氏名】猪股 悠資

【審査官】野尻 悠平

(56)【参考文献】

【文献】実開昭４６－２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－３１４２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６０７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－２１３９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－８０８５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０５Ｆ １５／６１１－１５／６６２

Ｅ０５Ｆ ３／００ －５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開き戸により開閉される開口を形成する開口部材に取り付けられて、前記開口の左右方向に沿って直線移動可能に設けられる可動子を有し、前記可動子を駆動するリニアモータと、
一端が前記開口部材の側において上下方向の軸回りに回転可能に支持され、他端が前記開き戸の側において前記開き戸に対して相対的に移動可能に支持される、カム溝を有したリンク部材と、
前記開き戸に取り付けられ、前記リンク部材の前記他端を前記開き戸に対して相対的に移動可能に支持する支持部と、
前記可動子に支持されて、前記カム溝に係合する係合部とを備え、
前記可動子の直線移動に伴い前記係合部を前記カム溝に沿って移動させ、前記係合部の移動に伴い、前記リンク部材を、前記他端と前記開き戸との相対的な移動を伴いつつ前記軸回りに回転させ、前記リンク部材の回転に伴い前記開き戸を回転させる、
開き戸駆動ユニット。

【請求項2】

前記カム溝は曲線部を含む形状に形成される請求項１に記載の開き戸駆動ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、上下方向の軸回りに回転する開き戸を駆動する開き戸駆動ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

開き戸を駆動する装置として下記特許文献１の提案がある。特許文献１の装置では、リニアモータがドア（開き戸）の定置部材の上に取り付けられる。リニアモータの回転子板（可動部材）がドアの上方に取り付けられたフレームないしはシャシに取り付けられている。ドア上に取り付けられているローラピンが上記回転子板に設けられているカム溝と係合されている。そして、回転子板が定置部材の左右方向に移動することで、ローラピンがカム溝内を移動し、その移動に伴い開き戸を回転させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭４６－２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、特許文献１の技術は、開き戸の回転軸と、リニアモータの駆動力が開き戸に作用する点（ローラピンの位置）との距離が短いため、リニアモータの駆動力を大きくしないと、開き戸を開閉できない。

【0005】

そこで、本発明は、リニアモータによる開き戸の駆動をしやすくできる開き戸駆動ユニットを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の開き戸駆動ユニットは、
開き戸により開閉される開口を形成する開口部材に取り付けられて、前記開口の左右方向に沿って直線移動可能に設けられる可動子を有し、前記可動子を駆動するリニアモータと、
一端が前記開口部材の側において上下方向の軸回りに回転可能に支持され、他端が前記開き戸の側において前記開き戸に対して相対的に移動可能に支持される、カム溝を有したリンク部材と、
前記開き戸に取り付けられ、前記リンク部材の前記他端を前記開き戸に対して相対的に移動可能に支持する支持部と、
前記可動子に支持されて、前記カム溝に係合する係合部とを備え、
前記可動子の直線移動に伴い前記係合部を前記カム溝に沿って移動させ、前記係合部の移動に伴い、前記リンク部材を、前記他端と前記開き戸との相対的な移動を伴いつつ前記軸回りに回転させ、前記リンク部材の回転に伴い前記開き戸を回転させる。

【0007】

これによれば、リニアモータの可動子の移動によりリンク部材を回転させ、そのリンク部材の回転モーメントを開き戸に作用させることで、開き戸を回転させる。これによって、開き戸を駆動しやすくできる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】壁部に設けられた開き戸及びそれを駆動する開き戸駆動ユニットの正面図である。

【図2】図１のＡ部の拡大図である。

【図3】開き戸、開き戸駆動ユニット及び壁部を上方から見た図であって、開き戸が閉じた状態の図である。

【図4】開き戸、開き戸駆動ユニット及び壁部を上方から見た図であって、開き戸が開閉動作する途中の状態の図である。

【図5】開き戸、開き戸駆動ユニット及び壁部を上方から見た図であって、開き戸が開いた状態の図である。

【図6】開き戸、開き戸駆動ユニット及び壁部の斜視図であって、開き戸が閉じた状態の図である。

【図7】開き戸、開き戸駆動ユニット及び壁部の斜視図であって、開き戸が開閉動作する途中の状態の図である。

【図8】開き戸、開き戸駆動ユニット及び壁部の斜視図であって、開き戸が開いた状態の図である。

【図9】実施例の開き戸駆動ユニット及び開き戸を上方から見た図であって、リニアモータの推力を求めるための各変数又は定数の定義を説明する図である。

【図10】比較例の開き戸駆動ユニット及び開き戸を上方から見た図である。

【図11】実施例及び比較例における可動子の移動量（リニア移動量）と推力の関係を示す図である。

【図12】実施例と比較例における可動子の移動量（リニア移動量）と推力変化率との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１に示す開き戸１００は、空間を仕切る開口部材としての壁部２００に、上下方向を向いた回転軸線Ｌ１回りに回転可能に取り付けられる。回転軸線Ｌ１は開き戸１００の左右方向における一方の端部１００ａの近傍に設定される。開き戸１００は、回転軸線Ｌ１回りに回転することで、壁部２００が形成する開口２０１（図３～図５、図７、図８も参照）を開閉する。開き戸１００は、回転軸線Ｌ１を規定する取付部２０２（図７参照）により、壁部２００に取り付けられる。取付部２０２は、例えば、開き戸１００の左右方向における一方の端部１００ａの上部及び下部のそれぞれに取り付けられる。また、開き戸１００は、図１の紙面の奥側に向かって開く。図３～図５の上面図を参照すれば、開き戸１００は、開く際には回転軸線Ｌ１の位置を中心Ｏとした時計回りに回転し、閉じる際には反時計回りに回転する。なお、図３～図５では、後述のリンク部材８よりも上方に位置する後述のリニアモータ２（可動子５）を想像線で図示している。また、壁部２００を、リンク部材８及び支持部１３よりも下方位置で切った断面として図示している。

【0010】

図１に示すように、開き戸１００を自動で回転させる開き戸駆動ユニット１（以下、単にユニットという場合がある）が設けられる。ユニット１は例えば既存の開き戸１００及び壁部２００に後付けされる。ユニット１は、図２に示すように、リニアモータ２を備える。リニアモータ２は、磁石の吸引及び反発を利用して直線方向に推力を得る装置である。ここで、図３に示すように、壁部２の両表面２００ａ、２００ｂのうち、開き戸１００の開き方向Ａ側に面した表面２００ａを第１表面、開き方向Ａの反対側に面した表面２００ｂを第２表面とする。リニアモータ２は、第２表面２００ｂにおける開口２０１の上方位置に、ネジ等により後付けで取り付け可能に構成される。

【0011】

図２はリニアモータ２の正面図を示すとともに、リニアモータ２の筐体３内の部分３～７を破線で示している。図２に示すように、リニアモータ２は、筐体３と固定子４と可動子５とローラ６とレール７とを含んで構成される。筐体３は、長手状に形成されて、固定子４、可動子５、ローラ６、及びレール７を収容する。筐体３は、その長手方向が開口２０１の左右方向（間口方向）を向くように、ネジ等で壁部２００に取り付けられる。

【0012】

固定子４は、可動子５に間隔をあけて対向した位置に設けられて、可動子５に対向した位置に磁極を発生させる。固定子４は例えば複数の電磁石から構成される。これら電磁石は、筐体３内において、筐体３の長手方向に沿って配置される。なお、各電磁石はコイル、鉄芯等から構成されて、コイルに流す電流の向きに応じて、可動子５の側の磁極をＮ極又はＳ極に切り替える。固定子４（各電磁石）は、リニアモータ２が壁部２００に取り付けられた状態で、開口２０１の左右方向に沿って配置される。固定子４の位置は固定されており、すなわち、可動子５の移動及び開き戸１００の開閉動作にかかわらず、固定子４は移動しない。

【0013】

可動子５は、固定子４に間隔をあけて対向した位置に設けられて、固定子４に対向した位置に磁極を発生させる。可動子５は例えば複数の永久磁石から構成される。これら永久磁石は、筐体３内において、筐体３の長手方向に沿って配置される。可動子５（永久磁石）は、筐体３の長手方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に現れるように構成される。可動子５は、リニアモータ２が壁部２００に取り付けられた状態で、開口２０１の左右方向に沿って配置される。

【0014】

可動子５は、筐体３の長手方向に沿って直線移動可能に設けられる。言い換えれば、可動子５は、壁部２００に取り付けられた状態で開口２０１の左右方向に沿って直線移動可能に設けられる。具体的には、可動子５の例えば下面にローラ６が取り付けられている。また、筐体３の長手方向に沿って、ローラ６を案内するレール７が設けられる。

【0015】

可動子５は固定子４との吸引又は反発に基づいて、開口２０１の左右方向における第１方向（具体的には図２の紙面の右方向）に移動し、又は、第１方向の反対の第２方向（具体的には図２の紙面の左方向）に移動する。第１方向は、開き戸１００を開動作させる際の可動子５の移動方向である。第２方向は、開き戸１００を閉動作させる際の可動子５の移動方向である。

【0016】

ユニット１は、リニアモータ２によって駆動されるリンク部材８を備える。リンク部材８は、開き戸１００の、開き方向Ａ（図３参照）の反対側の表面１００ｃの上部に対面した位置に設けられる。リンク部材８は、長手状の板状に形成される。リンク部材８は、壁部２００と開き戸１００との間を連結するように後付け可能に構成される。詳しくは、図２に示すように、リンク部材８の、長手方向における一端には回転軸９が取り付けられている。回転軸９はその中心軸線が上下方向を向くように設けられる。回転軸９は開き戸１００の回転軸線Ｌ１（図１参照）とは異なる位置に設けられる。回転軸９は、軸支持部１０に支持されている。軸支持部１０はリニアモータ２の筐体３に支持されている。リンク部材８は、回転軸９の軸線回りに回転可能に設けられる。このように、リンク部材８の一端は、回転軸９、軸支持部１０、筐体３を介して、壁部２００に支持される。

【0017】

リンク部材８の、長手方向における他端（回転軸９が設けられる反対側の端部）にはピン１１が取り付けられる。ピン１１はその中心軸線が上下方向を向くように設けられる。ピン１１は自身の中心軸線回りに回転自在に設けられる。ピン１１及びそれが取り付けられるリンク部材８の端部は、開き戸１００の側に支持されて、開き戸１００に対して相対的に移動可能に設けられる。

【0018】

詳しくは、ユニット１は、ピン１１を支持する支持部１３を備える。支持部１３は、開き戸１００に後付けで取り付け可能に構成される。支持部１３は、開き戸１００の、開き方向Ａ（図３参照）の反対側の表面１００ｃの上部に、ネジ等で取り付けられる。図３において、開き戸１００の左右方向における両端部１００ａ、１００ｂのうち、開き戸１００の回転中心Ｏ（回転軸線Ｌ１（図１参照））側の端部１００ａを開き戸１００の基端とし、その反対側の端部１００ｂを開き戸１００の先端とする。支持部１３は、開き戸１００の左右方向における、基端１００ａよりも先端１００ｂに近い位置に取り付けられる。

【0019】

図３～図５に示すように、支持部１３には、長手状のガイド溝１４が形成される。ガイド溝１４は、支持部１３を上下方向に貫通する形態で形成される。ガイド溝１４は、支持部１３が開き戸１００に取り付けられた状態で、開き戸１００の左右方向に平行に延びる。

【0020】

ピン１１は、ガイド溝１４に嵌入されており、ガイド溝１４に沿って移動可能に設けられる。ピン１１は、ガイド溝１４に沿った方向以外の方向には、開き戸１００に対して相対的な移動が不能に設けられる。このように、ピン１１及びそれが取り付けられるリンク部材８の端部は、開き戸１００に対して相対的に、開き戸１００の表面１００ｃに沿って開き戸１００の左右方向にスライド移動可能に設けられる。

【0021】

以下では、回転軸９をリンク部材８の基端という場合がある。また、ピン１１をリンク部材８の先端という場合がある。リンク部材８の基端９及び先端１１の位置についてさらに詳しく説明する。図３に示すように、開き戸１００が閉じた状態で、基端９は、壁部２００の左右方向Ｂ又は開き戸１００の左右方向Ｃにおける、開き戸１００の先端１００ｂよりも基端１００ａに近い位置に設けられる。基端９は、図３～図５に示すように、開き戸１００の回転中心Ｏよりも、開口２０１の左右方向Ｂにおける中心側（図３～図５の紙面の左側）に寄った位置に設けられる。また、基端９は、開き戸１００が閉じた状態（図３の状態）で、開き戸１００の表面１００ｃの法線方向Ｄにおける、先端１１よりも表面１００ｃから遠い位置に設けられる。すなわち、開き戸１００が閉じた状態で、表面１００ｃと基端９との距離は、表面１００ｃと先端１１との距離よりも大きい。

【0022】

また、基端９と先端１１とを結ぶ仮想線Ｌ２をリンク部材８の長手方向線としたとき、長手方向線Ｌ２は、開き戸１００が閉じた状態（図３の状態）で、開き戸１００の表面１００ｃに対して角度を持った方向に延びている。長手方向線Ｌ２は、開き戸１００が全開した状態（図５の状態）で、表面１００ｃに対して略平行に位置する。言い換えれば、開き戸１００が全開した状態での、長手方向線Ｌ２と表面１００ｃとの成す角度は、開き戸１００が閉じた状態でのその角度よりも小さい。

【0023】

リンク部材８の先端１１は、開き戸１００が閉じた状態（図３の状態）で、開き戸１００の先端１００ｂ付近に配置される。先端１１は、開き戸１００が全開の状態（図５の状態）においても、開き戸１００の左右方向Ｃにおける、開き戸１００の基端１００ａよりも先端１００ｂに近い位置に配置される。また、先端１１は、図３に示すように、開き戸１００が閉じた状態で、ガイド溝１４の一端１４ａに位置してよい。先端１１は、図５に示すように、開き戸１００が全開の状態で、ガイド溝１４の他端１４ｂに位置してよい。

【0024】

先端１１と基端９との距離は例えば開き戸１００の左右幅の０．５倍より大きく、好ましくは０．７倍より大きい。これによれば、リンク部材８から開き戸１００に作用させる回転モーメントを大きくできる。また、先端１１と基端９との距離は、例えば開き戸１００の左右幅より小さいとしてよい。これによれば、リンク部材８が大きくなりすぎるのを抑制でき、ユニット１を小型化できる。

【0025】

図３～図５に示すように、リンク部材８はカム溝１２を有する。カム溝１２は、リニアモータ２の直線方向の推力を、回転軸９回りの回転運動に変換するための溝である。カム溝１２は、リンク部材８の上面と下面との間を貫通する形態で形成される。カム溝１２は、リンク部材８の長手方向に沿って長手形状に形成される。カム溝１２は、リンク部材８が壁部２００及び開き戸１００に支持された状態で、水平方向（上下方向に直角な方向）に延びるように形成される。

【0026】

カム溝１２の長手方向における第１端部１２ａは、リンク部材８の先端１１よりも基端９に近い位置に設けられてよい。カム溝１２の長手方向における第２端部１２ｂは、基端９よりも先端１１に近い位置に設けられてよい。第１端部１２ａと基端９との距離は、第２端部１２ｂと先端１１との距離よりも小さいとしてよい。また、先端１１と第１端部１２ａとの距離は、先端１１と基端９との距離よりも小さいとしてよい。基端９と第２端部１２ｂとの距離は基端９と先端１１との距離よりも小さいとしてよい。カム溝１２の長手方向における長さは、リンク部材８の先端１１と基端９との距離よりも短く、基端９と第１端部１２ａとの距離よりも長く、先端１１と第２端部１２ｂとの距離よりも長くてよい。

【0027】

リンク部材８の上面内の領域を、長手方向線Ｌ２を境に開き戸１００の表面１００ｃに近い側の第１領域と、その反対の第２領域とに分ける。この場合に、第１端部１２ａは例えば上記第２領域に設けられてよい。第２端部１２ｂは長手方向線Ｌ２上、又は長手方向線Ｌ２の近傍に設けられてよい。カム溝１２の大部分が第２領域に位置してよい。

【0028】

カム溝１２は曲線状に延びている。詳しくは、カム溝１２は、第１端部１２ａから第２端部１２ｂまでの全区間で曲線部のみから構成され、直線部を含んでいない。また、カム溝１２は、一定曲率の円弧状に形成されている。すなわち、カム溝１２の曲率は、第１端部１２ａから第２端部１２ｂまでの間で変化しない。ここで、リンク部材８の長手方向に延びた縁部のうち、開き戸１００から遠い側の縁部８ａ（図４参照）を遠位縁部と定義する。カム溝１２は、第１端部１２ａと第２端部１２ｂとを結ぶ仮想直線（図示外）よりも、遠位縁部８ａ側に膨らんだ円弧状に形成される。また、カム溝１２は、第１端部１２ａから第２端部１２ｂに向かうにしたがって徐々に長手方向線Ｌ２との距離が変化するように形成される。より詳しくは、本実施形態では、第１端部１２ａと長手方向線Ｌ２との距離は、第２端部１２ｂと長手方向線Ｌ２との距離よりも大きい。そして、カム溝１２と長手方向線Ｌ２との距離は、例えば第２端部１２ｂに近づくにしたがって徐々に小さくなる。

【0029】

可動子５の移動方向と、カム溝１２の延設方向との成す角度φ（図４参照）が、後述のカムピン１５と回転軸９との距離が小さいほど大きくなるように、カム溝１２の形状が定められる。より具体的には、カムピン１５がカム溝１２の第１端部１２ａ付近に位置する時（図５の時）の角度φのほうが、第２端部１２ｂ付近に位置する時（図３の時）の角度φよりも大きい。カムピン１５がカム溝１２の第１端部１２ａ付近に位置する時（図５の時）の角度φは略９０°に定められる。角度φは、開き戸１００が開くにしたがって次第に大きくなる。また、カムピン１５と回転軸９との距離は、開き戸１００が開くにしたがって次第に小さくなる。

【0030】

なお、カム溝１２は図３～図５に示す形状以外の形状でもよい。具体的には、カム溝１２の、端部１２ａ、１２ｂ付近の部分を端付近部、端付近部以外の部分を中間部と定義する。この場合、例えば、カム溝１２の中間部は一定曲率の円弧状とし、端付近部は、中間部とは異なる形状又は曲率の曲線部又は直線部としてもよい。また、カム溝１２は曲率が異なる複数の曲線部から構成されてもよいし、傾きが異なる複数の直線部から構成されてもよい。また、カム溝１２は、曲線部と直線部の双方を含む形状でもよい。

【0031】

ユニット１は、カム溝１２に係合する係合部としてのカムピン１５（図２～図８参照）を備える。カムピン１５はカム溝１２に嵌入される。カムピン１５は上下方向の軸線回りに回転自在に設けられる。図２に示すように、カムピン１５は、支持部１６に支持される。支持部１６は、図３、図６に示すように、上下方向に延びた第１部分１６ａと、第１部分１６ａの下端から直角に屈曲して水平方向に延びた第２部分１６ｂとを含む。第１部分１６ａは、壁部２００の表面２００ａ、２００ｂに直角な方向における開口２０１の外側に位置する。第２部分１６ｂは、壁部２００の表面２００ａ、２００ｂに直角な方向において開口２０１の外側から内側に入るように設けられる。第１部分１６ａはリニアモータ２の可動子５に支持される。カムピン１５は第２部分１６ｂに取り付けられる。支持部１６及びこれに支持されるカムピン１５は、可動子５の移動に伴って開口２０１の左右方向に沿って直線移動する。

【0032】

図３に示すように、カムピン１５は、開き戸１００が閉じた状態で、カム溝１２の第２端部１２ｂに近い位置に設けられる。カムピン１５は、開き戸１００が閉じた状態で、リンク部材８の基端９よりも先端１１に近い位置に設けられる。また、図５に示すように、カムピン１５は、開き戸１００が全開の状態で、カム溝１２の第１端部１２ａに近い位置に設けられる。カムピン１５は、開き戸１００が全開の状態で、リンク部材８の先端１１よりも基端９に近い位置に設けられる。

【0033】

ユニット１は、リニアモータ２の固定子４の磁極及び磁力を制御する制御部１７（図２参照）を備える。この制御部１７は、開き戸１００を開動作させる際には、可動子５が第１方向（具体的には図２の紙面の右方向）に移動するように固定子４の磁極を制御する。制御部１７は、開き戸１００を閉動作させる際には、可動子５が第１方向の反対の第２方向（具体的には図２の紙面の左方向）に移動するよう固定子４の磁極を制御する。また、制御部１７は、固定子４に供給する電流を制御することで固定子４の磁力を制御し、ひいては可動子５の推進力を制御する。制御部１７は、リニアモータ２の筐体３内に設けられてもよいし、筐体３外に設けられてもよい。

【0034】

さらに、ユニット１は、開き戸１００の動作タイミングを検知する検知部１８を備える。検知部１８は、例えば、開き戸１００に接近する人を検知するカメラ、赤外線センサ等の人感センサとしてよい。または、検知部１８は、開き戸１００の開動作、又は閉動作を指示する信号を出力する開閉スイッチ（操作部）を含んで構成されてもよい。この場合、検知部１８は、開閉スイッチの操作に基づく信号（開動作を指示する信号又は閉動作を指示する信号）を制御部１７に出力する。開閉スイッチは、開動作又は閉動作を指示する信号を無線で制御部１７に送信する無線部（リモコン）として構成されてもよいし、制御部１７に有線で接続されてもよい。

【0035】

以下、ユニット１の作用を説明する。制御部１７は、検知部１８に基づいて開動作の実行条件が成立したことを判断すると、固定子４への電流を制御して、可動子５を図３の状態から右方向に移動させる。なお、制御部１７は、開動作の実行条件の成立として、開き戸１００に接近する人が居ることを判断してもよいし、開動作を指示する信号を受信したことを判断してもよい。図３→図４→図５に示すように、可動子５が右方向に移動するに伴い、カムピン１５はカム溝１２に沿って、カム溝１２の第１端部１２ａに接近する方向に移動する。リンク部材８は、カムピン１５の移動に伴い、先端１１をガイド溝１４に沿って開き戸１００の基端１００ａに接近する方向に移動させつつ、回転軸９を中心として図４の紙面の時計回りの方向に回転する。開き戸１００は、リンク部材８の回転に伴い、回転中心Ｏを中心として図４の紙面の時計回りの方向に回転する。制御部１７は、開き戸１００が全開の状態（図５の状態）になった時に、固定子４への通電を止めて、可動子５を停止させる。以上により、開き戸１００が自動で開く。

【0036】

制御部１７は、検知部１８に基づいて閉動作の実行条件が成立したことを判断すると、固定子４への電流を制御して、可動子５を図５の状態から左方向に移動させる。なお、制御部１７は、閉動作の実行条件の成立として、開口２０１周辺に人がいなくなったことを判断してもよいし、閉動作を指示する信号を受信したことを判断してもよいし、開き戸１００を開動作させてから所定時間が経過したことを判断してもよい。図５→図４→図３に示すように、可動子５が左方向に移動するに伴い、カムピン１５はカム溝１２に沿って、カム溝１２の第２端部１２ｂに接近する方向に移動する。リンク部材８は、カムピン１５の移動に伴い、先端１１をガイド溝１４に沿って開き戸１００の先端１００ｂに接近する方向に移動させつつ、回転軸９を中心として図４の紙面の反時計回りの方向に回転する。開き戸１００は、リンク部材８の回転に伴い、回転中心Ｏを中心として図４の紙面の反時計回りの方向に回転する。制御部１７は、開き戸１００が完全に閉じた状態（図３の状態）になった時に、固定子４への通電を止めて、可動子５を停止させる。以上により、開き戸１００が自動で閉じる。

【0037】

以下、本実施形態の効果を説明する。本実施形態ではリニアモータ２により開き戸１００を開閉させるので、回転モータで開閉させる場合に比べて、高い静寂性とスムーズな開閉を実現できる。また、リンク部材８の回転モーメントを開き戸１００に作用させるようにしたので、リニアモータ２の駆動力（推進力）を過度に大きくしなくても、開き戸１００を回転させることができる。特に、リンク部材８の先端１１は、開き戸１００の基端１００ａよりも先端１００ｂに近い位置に設けられ、リンク部材８の先端１１と基端９との距離が開き戸１００の左右幅の０．５倍より大きいので、リンク部材８から開き戸１００に作用させる回転モーメントを大きくでき、ひいては、リニアモータ２の駆動力を小さくできる。リニアモータ２の駆動力を小さくできることで、リニアモータ２が大型化するのを抑制できる。

【0038】

また、カム溝１２は曲線部を含む形状に形成されるので、曲線部の位置、曲率等を調整することで、開き戸１００の回転トルク、又は可動子５の推力を制御しやすい。また、カム溝１２は全区間で一定曲率の曲線状（円弧状）に形成されるので、カム溝１２を容易に形成できる。また、後述の実施例で示すように、開き戸１００の回転トルクが一定になるように可動子５の推力を制御する場合に、可動子５の移動量に対する推力の変化率の変動を小さくできる。

【実施例】

【0039】

カム溝の形状とリニアモータの推力との関係について以下の検証を行った。図９は、本発明の実施例における開き戸駆動ユニットの平面図を示している。図９の開き戸駆動ユニットの構造は、図１～図８で示した構造と同じであり、図９の構造における各部には、図１～図８の構造における各部と同一の符号を付している。開き戸１００の回転トルクｔ（以下、扉トルクという場合がある）が、可動子５の移動量にかかわらず一定（具体的にはｔ＝２Ｎ・ｍ）となるように、可動子５の推力Ｆを制御する場合の、可動子５の移動量と推力Ｆとの関係を求めた。具体的には、以下の式１に基づいて、可動子５の移動量（位置）に対する推力Ｆを求めた。
ｔ＝｛（ＦＬｓｉｎθ）／ｓ｝・ｃｏｓμ・ｌ ・・・（式１）

【0040】

図９中には、式１に用いられる変数又は定数を示している。具体的には、ｔは、開き戸１００の回転軸Ｏ（以下、扉回転軸という場合がある）に作用するトルク（扉トルク）である。ｌは、リンク部材８の先端１１と扉回転軸Ｏとの距離である。Ｆは可動子５の推力である。Ｌは、カムピン１５とリンク部材８の回転軸９との距離である。θは、回転軸９とカムピン１５とを結ぶ仮想直線と、回転軸９から、開口２０１の左右方向における扉回転軸Ｏが設けられる反対側の端部２０１ａの側（図９の左側）に延びた仮想直線との成す角度である。μは、リンク部材８の先端１１と回転軸９とを結ぶ仮想直線と、先端１１と扉回転軸Ｏとを結ぶ仮想直線との成す角度である。ｓは、先端１１と回転軸９との距離である。

【0041】

距離ｓは可動子５の位置にかかわらず一定の値であり、具体的にはｓ＝６１．８１ｍｍとした。角度θ、μ及び距離ｌ、Ｌは、可動子５の位置に応じて、下記表１のように変化する。扉トルクｔ＝２Ｎ・ｍとした場合の、可動子５の位置に対する推力Ｆを表１に示す。表１において、リニア移動量は、開口２０１の左右方向における、所定の原点からの可動子５の移動量を示している。リニア移動量＝０ｍｍは、開き戸１００が全閉する、可動子５の位置を示している。リニア移動量＝３８０ｍｍは、開き戸１００が全開する、可動子５の位置を示している。なお、表１には、開き戸１００の開閉角である扉開閉角も示している。

【0042】

【表1】

【0043】

表１に示すように、角度θはリニア移動量が大きくなるにしたがって次第に大きくなる。また、距離Ｌは、リニア移動量が大きくなるにしたがって次第に小さくなる。角度μは、リニア移動量が大きくなるにしたがって次第に大きくなり、途中から（リニア移動量が３３０ｍｍを超えてから）は逆に次第に小さくなる。距離ｌは、リニア移動量が大きくなるにしたがって次第に小さくなる。推力Ｆは、リニア移動量が大きくなるにしたがって次第に大きくなる。推力Ｆの最小値は約２８Ｎであり、最大値は約４６Ｎである。推力Ｆの最小値に対する最大値の比（＝最大値／最小値）は約１．６である。このように、扉トルクｔが一定になるように推力Ｆを制御する場合に、推力Ｆの最小値に対する最大値の比が２以下となるように、開き戸駆動ユニット１の構造（リンク部材８の形状、カム溝１２の形状、リンク部材８の回転軸９の位置など）が定められていると言える。

【0044】

また、比較例として、図１０に示す構造を用いた場合における可動子の位置に対する推力も求めた。図１０の構造において、図９と同様の部材には同一の符号を付している。図１０の構造は、リンク部材８のカム溝１２’が一直線状に形成される点で図９の構造と異なっており、それ以外は図９の構造と同じである。リンク部材８におけるカム溝１２’の両端の位置は、図９のカム溝１２の両端位置と同様である。

【0045】

表２及び図１１に、実施例及び比較例における可動子５の移動量（リニア移動量）と推力Ｆの関係を示す。図１１には、推力Ｆの理想線も示している。

【0046】

【表2】

【0047】

可動子５の制御を容易にするためには、図１１の理想線で示すように、可動子５の移動量に対する推力Ｆの変化率（以下、推力変化率という場合がある）が一定となるのが理想である。図１１において、実施例の推力Ｆの変化を示す線は、比較例の推力Ｆの変化を示す線よりも理想線に近い。

【0048】

さらに、表３及び図１２に、実施例と比較例における、可動子５の移動量（リニア移動量）と推力変化率との関係を示す。また、表４に、実施例と比較例における、推力変化率の最大値、最小値、及びそれらの差（＝最大値－最小値）を示す。

【0049】

【表3】

【0050】

【表4】

【0051】

表３及び図１２に示すように、実施例及び比較例共に、推力変化率は、リニア移動量が大きくなるにしたがって次第に大きくなる。一方で、リニア移動量に対する推力変化率の変動は、比較例よりも実施例のほうが小さい。具体的には、表４に示すように、実施例における推力変化率の最大値と最小値の差は、比較例のそれよりも小さく、比較例におけるその差の８７．２％の値となった。このことから、実施例の推力変化率は、比較例のそれよりも、図１１の理想線に近いと言える。

【0052】

また、比較例における推力変化率の最小値に対する最大値の比（＝最大値／最小値）は約３３である。これに対して、実施例における推力変化率の最小値に対する最大値の比（＝最大値／最小値）は約１７であり、比較例のそれの約５０％の値となった。

【0053】

このように、実施例においては、扉トルクｔが一定になるように推力Ｆを制御する場合に、推力変化率の最大値と最小値の差が０．２Ｎ／ｍｍ以下（より具体的には０．１５Ｎ／ｍｍ以下）となるように、又は、推力変化率の最小値に対する最大値の比が２０以下となるように、開き戸駆動ユニット１の構造（リンク部材８の形状、カム溝１２の形状、リンク部材８の回転軸９の位置など）が定められていると言える。

【0054】

なお、比較例のカム溝（直線状のカム溝）は形状が単純であるなどの長所があるので、本発明の範囲から直線状のカム溝を除外するものではない。

【符号の説明】

【0055】

１ 開き戸駆動ユニット
２ リニアモータ
４ 固定子
５ 可動子
８ リンク部材
１２ カム溝
１３ 支持部
１５ カムピン（係合部）
１００ 開き戸
２００ 壁部（開口部材）
２０１ 開口

【要約】

【課題】リニアモータによる開き戸の駆動をしやすくできる開き戸駆動ユニットを提供する。
【解決手段】開き戸駆動ユニットは、リニアモータと、リンク部材８とを備える。リニアモータは、開き戸１００が設けられる壁部２００の上部に、可動子５が壁部２００の左右方向に沿って直線移動するように設けられる。リンク部材８は、一端９が壁部２００の側において上下方向の軸回りに回転可能に支持され、他端１１が開き戸１００の側において開き戸１００に対して相対的に移動可能に支持される。リンク部材８はカム溝１２を有する。カム溝１２には係合部としてのカムピン１５が嵌入される。可動子５の移動に伴いカムピン１５がカム溝１２に沿って移動する。カムピン１５の移動に伴い、リンク部材８が回転する。リンク部材８の回転に伴い、開き戸１００を回転させる。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】