Design and Analysis of Solenoid Actuator for Vehicle Foldable Seat Structure

Taşıtlarda Katlanabilir Koltuk Sistemleri için Selonoid Aktüatör Tasarımı

Abstract

This study presents the seat latch actuators for the vehicle. There are generally two types of seat latch actuators which are electrical seat latch and mechanical seat latch. Electrical seat latch type was analyzed in this study. The structures of electrical seat latch actuator were defined as powered by electric motor and powered by solenoid. Besides, most of application for electrical seat latch uses the electric motor (brush electric motor) to actuate/open the latch. The types of electric motor and solenoid actuator were investigated. The design requirement, original equipment manufacturer specification and formal regulations show that mechanical and electrical requirements for electrical seat latch. The mechanical requirements are same for electric motor and solenoid actuator. On the other hand, electrical requirements for electrical seat latch show a lot of difference between electric motor and solenoid actuator. Therefore, using a solenoid actuator has more advantages than using electric motor to open the latch in terms of cost and design. The required actuation force and displacement to open the seat latch mechanism was defined by customer specifications. In terms of the displacement and produced force by solenoid, the mover (core) behavior of solenoid was investigated in the case of the limited duration of analysis on the Ansys Maxwell environment according to design constraints and criteria. The critical design parameters were determined by using Taguchi’s design of experiment method. Then suitable solenoid model was determined for providing the desired design criteria.

Özet

Bu çalışmada motorlu araçlar için koltuk kilidi aktüatörleri ele alınmıştır. Genel olarak koltuk kilitleri, elektrikli ve mekanikolarak tahrik edilen iki modelden oluşurlar. Bu çalışmada elektrikli koltuk kilitleri üzerine odaklanılmıştır. Elektrikli koltukkilitlerinde tahrik sistemleri için elektrik motorlu ve selonoid aktüatörlü olmak üzere iki yöntem mevcuttur. Dahası birçokuygulamada koltuk kilidini tahrik etmek için elektrik motorlarının selonoidlere göre daha fazla kullanıldığı görülmüştür. Koltukkilidini tahrik etmek için elektrik motoru ve selonoid aktüatör modelleri incelenmiştir. Elektrikli koltuk kilidi için elektrikselve mekanik tasarım gereksinimleri, otomotiv ana sanayi şartnameleri ve yasal regülasyonlar üzerinden ele alınmıştır. Elektriklikoltuk kilidi için mekanik gereksinimler, elektrik motoru ve selonoid aktüatör modellerinde benzerdir. Diğer taraftan, Elektriklikoltuk kilidi için elektriksel gereksinimler, elektrik motoru ve selonoid aktüatör arasında birçok farklılık göstermektedir.Elektrikli koltuk kilidi için sınır şartlar ve tasarım ile test kriterleri düşünüldüğünde, tahrik yönteminde selonoid aktüatörkullanımı, maliyet ve tasarım konuları açısından elektrik motoruna göre birçok avantaj sağlamaktadır. Elektrikli bir koltuk kilitmekanizmasının fonksiyonunu yerine getirebilmesi için gerekli olan tahrik kuvveti ve deplasmanı müşteri şartnameleriincelenerek tayin edilmiştir. Bu çalışmada, Ansys Maxwell ortamında, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak, selonoid’intasarım kriterlerinde belirlenen bir süre dahilinde taşıyıcı hareket kolunun deplasmanı ve uyguladığı kuvvet analiz edilmeyeçalışılmıştır. Analiz çalışmalarında Taguchi’nin deney tasarım yöntemi kullanılarak kritik tasarım parametrelerininbelirlenmesinin ardından, ihtiyaç duyulan tasarım kriterlerini sağlayabilmesi için uygun tasarım modeli seçilerek çalışmatamamlanmıştır.