(57)【要約】【課題】軸受体１１における部品点数を削減してコスト的に有利とし、駆動軸８に沿う全体の厚みを小さくして、軽量化および薄型化を可能とし、車両搭載用として好適となるロータリーアクチュエータ１を提供する。【解決手段】軸受体１１は、受け辺部１０ａをブッシュ５に一体的に延出形成した単一品となっているため、ブッシュとラジアル軸受を個別に設ける従来に比較し、部品点数が減少してコスト的にも有利となる。ディスクプレート７の回転支持は、転動ボール１０ｂと受け辺部１０ａとの構成により行われるため、厚みの小さい簡素な構造となり、駆動軸８に沿う方向の短尺化が可能となり、軽量化および薄型化が図られて、車両への搭載性が向上する。【選択図】図１
2011250662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のヨーク内に同芯的に配されて外周部にコイル体を装着し、先端部にブッシュを設けたステータコアと、
前記ステータコアの先端部から径方向外方に延出され、所定の円周角で周方向に区画された複数のコア辺部を有するコアプレートと、
前記コアプレートに近接対面するように配置されたディスクプレートと、
一端部が前記ディスクプレートの中心部に取り付けられ、他端部が前記ブッシュに回転可能に支持された駆動軸と、
前記ブッシュと同軸的で前記ディスクプレートと前記コアプレートとの間に配置され、前記ディスクプレートが前記駆動軸を中心にして前記コアプレートに対して回転可能となるように設けられた軸受部と、
磁極が厚み方向に指向し、前記ディスクプレートの外周縁部に周方向に沿って交互に異極となるように配列され、前記コア辺部に対応する複数の磁石辺から成り、前記コアプレートと微小空隙を介して対面するプレート磁石とを備え、
前記コイル体への通電時、前記コイル体から前記コアプレートに流れる磁束による磁気力と前記プレート磁石の磁束による磁気力との相互作用により、前記プレート磁石を前記ディスクプレートと一緒に前記コアプレートに対して初期位置から作動位置に所定の円周角だけ回動させるロータリーアクチュエータであって、
前記軸受部は、
前記ブッシュの先端から径方向外方に一体的に延出形成され、前記コアプレートと前記ディスクプレートとの間に位置するフランジ状の受け辺部と、
前記受け辺部と前記ディスクプレートと前記コアプレートとの間に設けられ、前記受け辺部に対して前記ディスクプレートを回動する転がり形の回転体とから成る軸受体を構成していることを特徴とするロータリーアクチュエータ。
【請求項２】
前記ステータコアの先端部は筒状部を成しており、前記筒状部に前記ブッシュが嵌め込み固定されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーアクチュエータ。
【請求項３】
前記受け辺部および前記コアプレートのうち一方には複数の穴部が形成され、他方には前記穴部に係合して前記受け辺部の回り止めをなす突子を設けていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーアクチュエータ。
【請求項４】
前記回転体は転動ボールであり、前記受け辺部の表面部には、前記転動ボールが前記ディスクプレートの内面部に摺接しながら、滑動可能に嵌まる滑動穴を所定の基円に沿って複数形成していることを特徴とする請求項１に記載のロータリーアクチュエータ。
【請求項５】
前記転動ボールは非磁性材により形成されていることを特徴とする請求項４に記載のロータリーアクチュエータ。
【請求項６】
前記回転体は円錐台状のローラーであり、前記受け辺部の表面部には、前記ローラーが滑動可能に嵌まるように、外方部を底辺とする断面台形状の滑動穴を所定の基円に沿って複数形成し、前記ディスクプレートの内面部には前記基円に沿って形成され、前記ローラーが周方向に転がるように、外方部を底辺とする断面台形状の環状溝を設けていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電装部品などの駆動用に装備されるロータリーアクチュエータに係り、コイル体の磁気力と磁石の磁気力との相互作用によりディスクプレートを回動するロータリーアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーアクチュエータとしての回転機構は、各種のバルブ開閉機構をはじめ、ディスチャージ形前照灯のロー・ハイを配光制御するシェード、照射方向を上下調節するレベライザー、照射方向を左右に調整するＡＦＳ、および自動変速機を搭載した車両（ＡＴ車）のシフトレバーロック装置等に適用されている。
【０００３】
回転機構の一例として、内燃機関のバルブ開閉機構に適用されるロータリーソレノイドがあり、プレート磁石の磁気力とコイル体の磁気力との相互作用でディスクプレートを初期位置から停止位置まで回動させるようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。
この種のロータリーソレノイドを具体化すると、図５に示す構造を有していると考えられる。すなわち、ロータリーソレノイド５０Ｐにおいては、ステータコア５３の上端部にブッシュ５２が嵌め込みにより取り付けられている。駆動軸５０の上端部５０ａは、ディスクプレート５１に取り付けられ、下端部５０ｂはブッシュ５２に回転可能に支持されている。
【０００４】
ディスクプレート５１は、外周縁部に環状磁石５１ａを取り付け、ステータコア５３のコア辺部５３ａと対面させている。ディスクプレート５１とコア辺部５３ａとの間には、駆動軸５０に取り付けたラジアル軸受５４が配置されている。ラジアル軸受５４は市販のものであり、内輪５４ａ、外輪５４ｂ、ボール５４ｃおよびリテーナー５４ｄから成っている。ラジアル軸受５４はスペーサとしても働き、環状磁石５１ａとコア辺部５３ａとの間に微小空隙Ｇｐを保つようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７０８３１号公報
【特許文献２】特開２００９−２９６７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２では、軸受体としてブッシュ５２とラジアル軸受５４とを別々に備えているため、部品点数が増加してコスト的に不利となる。また、ラジアル軸受５４は高価である上に、内部にボール５４ｃを配置した内輪５４ａ、外輪５４ｂを有するため、所定の高さ寸法が必要となる。これに伴い、駆動軸５０に沿うロータリーソレノイド５０Ｐ全体の厚みが大きくなり、車種によっては車両への搭載が難しくなる場合がある。
【０００７】
本願発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、軸受体における部品点数を削減してコスト的に有利とし、駆動軸に沿う全体の厚みを小さくして、軽量化および薄型化を可能とし、車両搭載用として好適となるロータリーアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（請求項１について）
本発明に係るロータリーアクチュエータにおいて、ステータコアは、筒状のヨーク内に同芯的に配されて外周部にコイル体を装着し、先端部にブッシュを設けている。コアプレートは、ステータコアの先端部から径方向外方に延出され、所定の円周度で周方向に区画された複数のコア辺部を有する。ディスクプレートは、コアプレートに近接対面するように配置されている。駆動軸は、一端部をディスクプレートの中心部に取り付け、他端部をブッシュに回転可能に支持させている。軸受部は、ブッシュと同軸的でディスクプレートとコアプレートとの間に配置され、ディスクプレートが駆動軸を中心にしてコアプレートに対して回転可能となるように設けられている。プレート磁石は、磁極が厚み方向に指向し、ディスクプレートの外周縁部に周方向に沿って交互に異極となるように配列された複数の磁石辺から成る。複数の磁石辺は、コア辺部に対応してコアプレートと微小空隙を介して対面する。
コイル体への通電時、コイル体からコアプレートに流れる磁束による磁気力とプレート磁石の磁束による磁気力との相互作用により、プレート磁石をディスクプレートと一緒にコアプレートに対して初期位置から作動位置に所定の円周角だけ回動させる。
軸受部は、フランジ状の受け辺部と転がり形の回転体から成る軸受体を構成する。
受け辺部は、ブッシュの先端から径方向外方に一体的に延出形成され、コアプレートとディスクプレートとの間に位置する。転がり形の回転体は、受け辺部とディスクプレートとコアプレートとの間に設けられ、受け辺部に対してディスクプレートを回動する。
【０００９】
この場合、軸受体は、受け辺部をブッシュに一体的に延出形成した単一品となっているため、ブッシュとラジアル軸受を個別に設ける従来に比較し、部品点数を削減することができてコスト的にも有利となる。
ディスクプレートの回転支持は、回転体と受け辺部との構成により行われるため、厚みの小さい簡素な構造となり、駆動軸に沿う方向の短尺化が可能となる。これにより、駆動軸に沿う全体の厚みを小さくして、軽量化および薄型化が図られるため、車両への搭載性が向上して車両搭載用のロータリーアクチュエータとして好適となる。
【００１０】
（請求項２について）
ステータコアの先端部は筒状部を成しており、筒状部にブッシュが嵌め込み固定されている。これにより、ステータコアに対するブッシュの取付構造が簡素になり、全体のコンパクト化に寄与することができる。
【００１１】
（請求項３について）
受け辺部およびコアプレートのうち一方には複数の穴部が形成され、他方には穴部に係合して受け辺部の回り止めをなす突子を設けている。
これにより、穴部と突子とを設ける比較的簡素な構造で、受け辺部の回り止め機能を実現することができる。
【００１２】
（請求項４について）
回転体は転動ボールであり、受け辺部の表面部には、転動ボールがディスクプレートの内面部に摺接しながら、滑動可能に嵌まる滑動穴を所定の基円に沿って複数形成している。
この場合、転動ボールが滑動穴を回転滑動しながら、ディスクプレートを転がるため、コイル体への通電時、ディスクプレートの円滑な回動動作を確保することができる。
【００１３】
（請求項５について）
転動ボールは非磁性材により形成されているため、コイル体からの磁気力やプレート磁石からの磁気力が転動ボールに働かなくなり、ディスクプレートの円滑な回動を妨げることがない。このため、ディスクプレートに大きな回動トルクを設定する場合には有利である。
【００１４】
（請求項６について）
回転体は円錐台状のローラーであり、受け辺部の表面部には、ローラーが滑動可能に嵌まるように、外方部を底辺とする断面台形状の滑動穴を所定の基円に沿って複数形成している。ディスクプレートの内面部には同一の基円に沿って形成され、ローラーが周方向に転がるように、外方部を底辺とする断面台形状の環状溝を設けている。
転動ボールの代わりにローラーを設けても、ローラーが滑動穴を回転摺動するとともに、環状溝に沿って転がるため、請求項４と同様に、コイル体への通電時、ディスクプレートの円滑な回動動作を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）はロータリーアクチュエータの上面図であり、（ｂ）はロータリーアクチュエータの縦断面図である（実施例１）。
【図２】ロータリーアクチュエータの分解斜視図である（実施例１）。
【図３】（ａ）は軸受体の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である（実施例１）。
【図４】（ａ）は軸受体の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である（実施例２）。
【図５】従来におけるロータリーアクチュエータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のロータリーアクチュエータにおける軸受体では、受け辺部をブッシュに一体的に延出形成した単一品となっているので、軸受体に関する部品点数を削減してコスト的に有利とし、駆動軸に沿う全体の厚みを小さくして、軽量化および薄型化を達成することにより、車両への搭載性が向上し、車両搭載用のロータリーアクチュエータとして好適となる。
【実施例】
【００１７】
〔実施例１の構成〕
図１ないし図３は本発明の実施例１を示す。図１におけるロータリーアクチュエータ１は例えば車両に搭載されており、被駆動部としてスロットル、可変化吸気、油圧制御装置あるいは空調装置などのバルブを開閉するアクチュエータをはじめ、ディスチャージ形前照灯のロー・ハイを配光制御するシェード、照射方向を上下調節するレベライザー、照射方向を左右に調整するＡＦＳ、および自動変速機を搭載した車両（ＡＴ車）のシフトレバーロック装置に使用される。
【００１８】
ロータリーアクチュエータ１のステータコア２は、図１（ｂ）および図２に示すように、柱状に形成されており、筒状のヨーク３内に同芯的に配されている。ステータコア２の外周部には、スプール４ａに設けられたコイル体４を装着している。ヨーク３は磁性材から成るもので、その先端部は、互いを径方向に対向させた突辺部３ａ、３ｂを一体的に形成している。ステータコア２の先端部に形成された筒状部２ａには、短筒状のブッシュ５を嵌め込みにより装着している。
【００１９】
筒状部２ａの外周部には、リング盤状のコアプレート６を中心部に設けた中心穴６Ａから嵌込み固定することにより、コアプレート６がステータコア２の先端部から径方向外方Ｒに延出している。
コアプレート６の中心穴６Ａを挟む両側には、外周側に拡開するＷ字状のスリット６ａ、６ｂが中心穴６Ａに対して点対称となるように切込み形成されている。これらスリット６ａ、６ｂにより、コアプレート６には、所定の円周角θで周方向に区画された４個のコア辺部６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆを形成する。
【００２０】
ディスクプレート７は中心部に嵌着穴７ａを有し、コアプレート６に近接対面するように配置されている。駆動軸８は、一端部８ａをディスクプレート７の嵌着穴７ａに止め輪７ｓにより抜止め状態に嵌合し、他端部８ｂをブッシュ５に嵌め込むことにより回転可能に支持している。止め輪７ｓは、例えばＣ−リングであり、駆動軸８に形成された周溝８ｃに押し込むことにより装着される。駆動軸８は、ディスクプレート７の嵌着穴７ａに圧入することにより強固に固定してもよい。
【００２１】
ディスクプレート７における外周縁部の内面には、コアプレート６と微小空隙Ｇを介して対面するリング状のプレート磁石９が設けられている。
プレート磁石９の一例として、ネオジウム磁石が用いられており、コア辺部６ｃ〜６ｆに対応する４個の磁石辺９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄから成っている。磁石辺９ａ〜９ｄはそれぞれ円弧状を成し、磁極が厚みｔ方向に指向し、９０度の角度間隔で周方向に沿って交互に異極（Ｓ、Ｎ）となるように配列されている｛図２参照｝。
【００２２】
軸受部１０は、ブッシュ５と同軸的でディスクプレート７とコアプレート６との間に配置されており、ディスクプレート７をコアプレート６に対して回転可能に設けている。
軸受部１０は、ポリエチレン（ＰＥ）などの合成樹脂により形成された軸受体１１を成すもので、フランジ状の受け辺部１０ａと転動ボール１０ｂから構成されている。
【００２３】
受け辺部１０ａは、ブッシュ５の先端から径方向外方Ｒに一体的に延出形成され、コアプレート６とディスクプレート７との間に位置する。転動ボール１０ｂは、転がり形の回転体として受け辺部１０ａとディスクプレート７とコアプレート６との間に設けられ、受け辺部１０ａに対してディスクプレート７を回動する。
【００２４】
転動ボール１０ｂは、非磁性の強化プラスチックあるいはＳＵＳ３０４といった弱磁性の金属等により形成され、コイル体４の磁気力やプレート磁石９の磁気力が働かないようにしている。
【００２５】
受け辺部１０ａの表面部には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、転動ボール１０ｂがディスクプレート７の内面部に摺接しながら、滑動可能に嵌まる滑動穴１０ｃを基円Ｅｐに沿って４個形成している。滑動穴１０ｃは、受け辺部１０ａを表裏に貫通しており、転動ボール１０ｂの一点をディスクプレート７との内面に当接させ、他点をコアプレート６の上面に当接させている。
受け辺部１０ａの内面には、複数の突子１２を設け、穴部として働くコアプレート６のスリット６ａ、６ｂに係合して受け辺部１０ａの回り止めをなしている。図２では、突子１２を２個だけ示すが、同図の背面側にも２個あり、併せて４個設けている。
【００２６】
コイル体４への通電時、図１（ｂ）に示すように、コイル体４からコアプレート６に流れる磁束φ１による磁気力とプレート磁石９の磁束φ２による磁気力が生じる。図１（ｂ）には、コイル体４からの磁束φ１を太めの矢印で示し、プレート磁石９からの磁束φ２を細めの矢印で示すが、コイル体４の磁気力とプレート磁石９の磁気力とが相互に作用し合うため、図１（ａ）に矢印Ｓで示す方向の回転力をプレート磁石９に働かせる。
【００２７】
これにより、ディスクプレート７が転動ボール１０ｂに摺動しながら、転動ボール１０ｂを滑動穴１０ｃ内で回転滑動させるようになり、ディスクプレート７が駆動軸８と一緒にコアプレート６に対して初期位置Ｈ１から作動位置Ｈ２に円周角ωだけ回動させて被駆動部を駆動する。
【００２８】
コイル体４への無通電時には、コイル体４の磁気力が消失するため、戻りスプリングなどの復帰部材（図示せず）により、図１（ａ）の矢印Ｓとは反対方向の回転力が生じる。これにより、ディスクプレート７が転動ボール１０ｂに摺動しながら、転動ボール１０ｂを滑動穴１０ｃ内で回転滑動させるようになり、ディスクプレート７が駆動軸８と一緒に作動位置Ｈ２から元の初期位置Ｈ１に回動復帰する。
なお、ディスクプレート７が回動可能な円周角ωは、９０度を上限とする作動角度範囲で所望に設定することができる。
【００２９】
〔実施例１の効果〕
上記構成では、軸受体１１は、受け辺部１０ａをブッシュ５に一体的に延出形成した単一品となっているため、ブッシュとラジアル軸受を個別に設ける従来に比較し、部品点数を削減することができてコスト的にも有利となる。
【００３０】
ディスクプレート７の回転支持は、転動ボール１０ｂと受け辺部１０ａとの構成により行われるため、厚みの小さい簡素な構造となり、駆動軸８に沿う方向の短尺化が可能となる。これにより、駆動軸８に沿う全体の厚みを小さくして、軽量化および薄型化が図られるため、車両への搭載性が向上して車両搭載用のロータリーアクチュエータ１として好適となる。
【００３１】
ステータコア２の先端部を筒状部２ａとし、筒状部２ａにブッシュ５を嵌込み固定しているため、ステータコア２に対するブッシュ５の取付構造が簡素になり、全体のコンパクト化に寄与することができる。
【００３２】
受け辺部１０ａに設けた突子１２をコアプレート６のスリット６ａ、６ｂに係合させたので、比較的簡素な構造で、受け辺部１０ａの回り止め機能を実現することができる。
【００３３】
受け辺部１０ａの表面部に形成した滑動穴１０ｃ内で転動ボール１０ｂが回転滑動しながら、ディスクプレート７に摺動するので、コイル体４への通電時、ディスクプレート７の円滑な回動動作を確保することができる。
【００３４】
転動ボール１０ｂを非磁性の強化プラスチックや弱磁性の金属等により形成したので、コイル体４からの磁気力やプレート磁石９からの磁気力が転動ボール１０ｂに働かなくなり、ディスクプレート７の円滑な回動を妨げることがない。このため、ディスクプレート７に大きな回動トルクを設定する場合には有利である。
【００３５】
〔実施例２〕
図４は本発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、実施例１の転動ボール１０ｂに代わって、円錐台状のローラー１３を設けたことである。
受け辺部１０ａの表面部には、ローラー１３が滑動可能に嵌まるように、外方部を底辺とする断面台形状の滑動穴１０ｅを形成している｛図４（ａ）、（ｂ）参照｝。
【００３６】
ディスクプレート７の内面部には、外方部を底辺とする断面台形状の環状溝７ｅを基円Ｅｐに沿って形成し、ローラー１３が滑動穴１０ｅ内で回転滑動しながら、環状溝７ｅに沿って周方向に転がるようにしている｛図４（ｂ）参照｝。
実施例２では、ローラー１３が滑動穴１０ｅを回転滑動しながら、環状溝７ｅに沿って転がるため、実施例１と同様に、コイル体４への通電時、ディスクプレート７の円滑な回動動作を確保することができる。
【００３７】
〔変形例〕
（ａ）実施例１では、コアプレート６は４個のコア辺部６ｃ〜６ｆに区画したが、コア辺部は４個に限らず、必要に応じて２個、５個あるいは６個など複数に変更してもよい。
（ｂ）回り止め機能を得るため、受け辺部１０ａに突子１２を設け、コアプレート６のスリット６ａ、６ｂ（穴部）に係合させたが、逆にコアプレート６に突子を設け、受け辺部１０ａに穴部を形成して両者を係合させてもよい。また、突子１２を４個設けたが、突子１２は４個に限らず、２個、３個あるいは６個であってもよい。
【００３８】
（ｃ）軸受体１１に用いる合成樹脂は、ポリエチレン（ＰＥ）に限らず、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴＦ）あるいはポリプロエチレン（ＰＰＥ）などのエンジニアリングプラスチックであってもよい。
（ｄ）プレート磁石９としては、ネオジウム磁石に代わって、ＫＳ鋼、ＭＫ鋼、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ゴムをバインダーとしてフェライト粉末を配合分散させたゴム磁石、あるいは磁石と磁性体とを組み合わせた複合磁石体を用いてもよい。
【００３９】
（ｅ）転動ボール１０ｂの特性が非磁性あるいは弱磁性のため、強化セラミック製のボールやステンレス鋼製のスチールボールとしてもよい。ディスクプレート７に大きなトルクが必要とされない場合には、転動ボールは磁性体から成る金属ボールであってもよい。
（ｆ）転動ボール１０ｂの滑動穴は、受け辺部１０ａを表裏に貫通しない断面半円弧状の窪みとしての底付き穴であってもよく、要は転動ボールが滑動可能に嵌まる穴部であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のロータリーアクチュエータでは、軸受体が受け辺部をブッシュに一体的に延出形成した単一品であるため、部品点数を削減してコスト的に有利とし、駆動軸に沿う全体の厚みを小さくして、軽量化および薄型化を達成し、車両への搭載性が向上する。このため、車両に搭載するロータリーアクチュエータとして好適となり、車両関連事業の需要を喚起して部品の流通を介して機械産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１              ロータリーアクチュエータ
２              ステータコア
２ａ            筒状部（ステータコアの先端部）
３              ヨーク
４              コイル体
５              ブッシュ
６              コアプレート
６ａ、６ｂ      スリット（穴部）
６ｃ〜６ｆ      コア辺部
７              ディスクプレート
８              駆動軸
９              プレート磁石
９ａ〜９ｄ      磁石辺
１０            軸受部
１０ａ          受け辺部
１０ｂ          転動ボール（転がり形の回転体）
１０ｃ、１０ｅ  滑動穴
１１            軸受体
１２            突子
１３            ローラー（転がり形の回転体）
ｔ              磁石辺の厚み
ω              ディスクプレートの回動円周角
Ｇ              微小空隙
Ｅｐ            基円
Ｈ１            初期位置
Ｈ２            作動位置
φ１            プレート磁石からの磁束
φ２            コイル体からの磁束
Ｒ              ステータコアの径方向外方
【図１】
2011250662.tif 000003
【図２】
2011250662.tif 000004
【図３】
2011250662.tif 000005
【図４】
2011250662.tif 000006
【図５】
2011250662.tif 000007