JP2000240346A

JP2000240346A - ドア開閉構造

Info

Publication number: JP2000240346A
Application number: JP4352099A
Authority: JP
Inventors: Keijiro Iwao; 桂二郎巌
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ドアからの踏み出しの容易性と開閉のスムー
ズさを確保しつつレイアウト設計自由度の制約を与えな
いドア開閉構造を提供する。【解決手段】ドア３２は、ドアノブ３４に加わる力に
よってドア３２の重心３２ａがほぼ等速直線運動を行い
且つドア３２の重心回りにほぼ等速回転運動を行う軌道
を移動すると共に、ドア３２の質量をＭ、ドア３２ａの
重心を通る前記一の平面に垂直な軸まわりの慣性モーメ
ントＩ、ドア３２の重心３２ａとドアノブ３４の水平面
内における距離をａ、水平面をｘ−ｙ平面とし、ドアが
閉鎖されている状態においてドア３２がｙ軸上にあり、
且つドア３２の重心の座標（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）とし
たときに、ドア３２移動中の任意の時間に、ドア３２の
重心３２ａのｘ座標Ｘと、ドア３２のｘ軸からの回転角
度θとが、θ＝（ａＭ／Ｉ）・Ｘを満足する軌道を移動
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ドア等の
ドア開閉構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の自動車のドア開閉構造と
しては、例えば特開平１０−８８８９６号公報に記載さ
れたものがある。

【０００３】この公報に記載されたドア開閉構造では、
開き始めの段階で平行４節リンク機構によりドアの前部
を含めた全体が外側に移動し、ドアが車外方向へ平行移
動し、次いで、ドアがドア側に設置したガイドに沿って
全開位置まで前方にスライドする。通常の乗用車の回転
ドアのようにドア前端部のヒンジを支点にして後部ほど
外側へ大きく開口する、といった構造と異なり、ドアが
開き始めに平行移動するため、ドア前部で大きく開口
し、狭い場所でも乗員が足元を自然に踏み出せ乗降が容
易になっている。また、ドアが前方にスライド移動する
ことで、ドアの開口量が大きくなる、という利点を有し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のドア開閉構造にあっては、平行移動からスラ
イド移動の動作の移行段階で、ドア開閉軌道の変化によ
りドアの代表慣性の速度変化が大きくなり、不連続なギ
クシャクした運動になり、高級感を損ないがちになると
いう課題がある。ドアの代表慣性とは、図７に示すよう
に、ドア３２が質量をＭ、開閉軌道面内での慣性モーメ
ントをＩとすると、質量がＭ／２でドアの重心３２ａか
ら前後方向に距離（Ｉ／Ｍ）^０．５ずつ離れた２質点３
２ｂをいい、ドアの運動はこの代表慣性の運動に置換す
ることができる。ドアがスムーズに開閉するためには、
この２質点の速度変化が急激でないようにする必要があ
る。

【０００５】上記公報のドア開閉構造において、代表慣
性の速度変化が急激にならない条件は、ドアの平行移動
からスライド移動へと動作が切り替わる直前の、平行４
節リンク機構を構成するリンクの先端の速度ベクトル方
向がドアのスライド方向に一致することである。つま
り、上記公報においてドアのスムーズな開閉をも得るた
めには、動作切り替わり時に、上記リンクの長手方向が
車両側面に対して垂直になる必要があり、レイアウト設
計自由度が極めて狭くなってしまうという課題がある。

【０００６】本発明はこのような従来の課題に鑑みなさ
れたもので、請求項１ないし請求項４記載の発明は、ド
アからの踏み出しの容易性と開閉のスムーズさを確保し
つつレイアウト設計自由度の制約を与えないドア開閉構
造を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、ドアの重心が一の平面内を
移動することにより開閉するドア開閉構造において、ド
アは、ドアノブに加わる力によってドアの重心がほぼ等
速直線運動を行い且つドアの重心回りにほぼ等速回転運
動を行う軌道を移動すると共に、ドアの質量をＭ、ドア
の重心を通る前記一の平面に垂直な軸まわりの慣性モー
メントＩ、ドアの重心とドアノブの前記一の平面内にお
ける距離をａ、前記一の平面をｘ−ｙ平面とし、ドアが
閉鎖されている状態においてドアがｙ軸上にあり、且つ
ドアの重心の座標（Ｘ，Ｙ）が原点（０，０）にあると
したときに、ドア移動中の任意の時間に、ドアの重心の
ｘ座標Ｘと、前記ドアのｘ軸からの回転角度θとが、

【０００８】

【数３】θ＝（ａＭ／Ｉ）・Ｘを満足する軌道を移動することを特徴とする。

【０００９】ドア軌道の動力学的な不連続性を解決し、
且つ所望のドア軌道を得るために、本発明では発想を転
換し、無重力状態にドア単体を置いたと仮定し、ドアノ
ブに力を与えた場合にほぼ等しい運動軌道をドア軌道と
するドア開閉構造としたものである。図１に示したよう
に、重心から距離ａの位置にあるドアノブ３４に角度φ
の力を加え、力積Ｆiを与えた場合に、力解除直後のド
ア３２の速度（Ｖｘ、Ｖｙ）は、

【００１０】

【数４】ＭＶｘ＝Ｆi・ｃｏｓφ （１）ＭＶｙ＝Ｆi・ｓｉｎφ となり、角速度ωは、

【００１１】

【数５】Ｉω＝ａＦi・ｃｏｓφ （２）となる。ドア３２が拘束されておらず、その後は何等の
外力もドア３２に作用しない場合、ドア３２は、その重
心３２ａが等速直線運動をし、重心３２ａ回りに等速回
転運動をする。この等速直線運動及び等速回転運動の運
動中、任意の経過時間ｔにおける重心３２ａの座標
（Ｘ，Ｙ）とｘ軸からのドア３２の回転角度θは、上記
（１）、（２）より、

【００１２】

【数６】Ｘ＝（Ｆi／Ｍ）・ｃｏｓφ・ｔＹ＝（Ｆi／Ｍ）・ｓｉｎφ・ｔ（３） θ＝（ａＦi／Ｉ）・ｃｏｓφ・ｔで表され、従って、重心３２ａのＸ座標とドア３２のｘ
軸からの回転角度θは、（３）式から、

【００１３】

【数７】 θ＝（ａＭ／Ｉ）Ｘ（４）の関係を満足することがわかる。

【００１４】ドアが、ドアノブに加わる力によってドア
の重心がほぼ等速直線運動で且つドアの重心回りにほぼ
等速回転運動を行う軌道を移動すると共に、前記（４）
式を満足する軌道をドアが移動するものとすると、これ
はドアが拘束されていない無重力状態におけるドアの軌
道とほぼ一致するから、代表慣性３２ｂの運動も滑らか
であり、スムーズに開閉を行うことになる。

【００１５】ドアが、ドアの重心がほぼ等速直線運動で
且つドアの重心回りにほぼ等速回転運動を行うと共に、
（４）式を満足する軌道を移動する機構であれば、任意
の運動機構を用いることができるが、例えば、スコット
ーラッセル直線運動機構を使用することができる。

【００１６】請求項２記載の発明は、ドアの重心が一の
平面内を移動することにより開閉するドア開閉構造にお
いて、前記ドアは、スコットーラッセル直線運動機構に
よって固定体に取り付けられており、該スコットーラッ
セル直線運動機構は、固定体に対してスライド自在とな
ったスライダーと、一端側に該スライダーに回動自在に
軸着された第１軸着点を有し、他端側がドアに固定的に
取り付けられた第１リンクと、一端側に第１リンクの中
間部に回動自在に軸着された第２軸着点を有し、他端側
に固定体に回動自在に軸着された第３軸着点を有する第
２リンクと、を具備しており、第１軸着点と第２軸着点
とを結ぶ直線延長線上に存在する直線軌道点とドアの重
心とが前記一の平面内において一致するように設定さ
れ、ドアは、ドアノブに加わる力によってドアの重心が
ほぼ直線運動を行い且つドアの重心回りに回転運動を行
う軌道を移動することを特徴とする。

【００１７】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の発明において、第２軸着点と第３軸着点の距離と、
第１軸着点と第２軸着点の距離と、第２軸着点と直線軌
道点の距離はすべて同じ距離Ｌに設定されており、ドア
の質量をＭ、ドアの重心を通る前記一の平面に垂直な軸
まわりの慣性モーメントＩ、ドアの重心とドアノブの前
記一の平面内における距離をａ、ドアの重心の固定体に
対する直線運動方向をφ（ドアが閉鎖されている状態に
おけるドアに垂直な軸からの角度）としたときに、

【００１８】

【数８】（ａ／Ｉ）・ｃｏｓφ＝１／（２ＭＬ）を満足するように、ａ、Ｉ、φ、Ｍ及びＬが設定される
ことを特徴とする。

【００１９】図２にスコットーラッセル直線運動機構１
０を示す。図において、符号１２はスライダー、１４は
第１リンク、１６は第２リンク、１８は第１軸着点、２
０は第２軸着点、２２は第３軸着点、２４は直線軌道点
を表している。第２軸着点２０と第３軸着点２２の距離
と、第１軸着点１８と第２軸着点２０の距離と、第２軸
着点２０と直線軌道点２４の距離は、すべて同じＬとな
っている。直線軌道点２４の速度をＶとすると、時刻ｔ
における直線軌道点２４の回転角度θは、θが小さいう
ちは（Ｖｔ≪Ｌ）、

【００２０】

【数９】と表される。速度Ｖは、前記（１）式から、

【００２１】

【数１０】である。（３）式に、（５）式を代入し、さらに（６）
式からＶを消去すると、

【００２２】

【数１１】（ａＦｉ／Ｉ）・ｃｏｓφ・ｔ＝Ｖｔ／（２Ｌ）＝Ｆｉ・ｔ／（２ＭＬ） ∴ （ａ／Ｉ）・ｃｏｓφ＝１／（２ＭＬ）（７）従って、（７）式を満足するようにａ、Ｉ、φ、Ｍ及び
Ｌを設定することにより、無重力状態におけるドアの軌
道と一致させることができ、ギクシャクせずに最もスム
ーズなドアの開閉を行うことができる。

【００２３】また、請求項４記載の発明は、請求項２ま
たは３記載の前記第１リンクが屈曲しており、第１リン
クの前記他端側が、スコットーラッセル直線運動機構の
直線軌道点よりもドアノブから離れた位置において、ド
アに取り付けられることを特徴とする。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ドア慣性
の動的な運動に着目し、ドアが移動する軌道を、ドアが
拘束されていない無重力状態におけるドアの軌道とほぼ
一致させることとしたので、ドアが不要または無理な力
を受け、ドアの代表慣性の速度変化が急激となってギク
シャクとした動きをすることが少なく、スムーズに且つ
小さな力でドアの開閉を行うことができる。

【００２５】このドアの重心がほぼ等速直線運動を行い
且つドアの重心回りにほぼ等速回転運動を行う運動は、
初期段階で、前記一の平面においてドアノブから遠い方
にあるドア端部が従来の一端ヒンジ式より外側に移動す
ることになるので、ドアノブから遠い方にあるドア端部
付近において足先を踏み出す空間を十分確保することが
できるようになる。

【００２６】以上の効果を具備しつつ、ドアノブの位置
や、ドアの重心の移動方向を比較的自由に設定すること
ができるので、レイアウト設計自由度も大きくすること
ができる。

【００２７】請求項２記載の発明によれば、ドアの重心
がほぼ直線運動を行い且つドアの重心回りに回転運動を
行う運動は、初期段階で、前記一の平面においてドアノ
ブから遠い方にあるドア端部が、従来の一端ヒンジ式よ
り外側に移動することになるので、ドアノブから遠い方
にあるドア端部付近において足先を踏み出す空間を十分
確保することができるようになる。

【００２８】また、スコットーラッセル直線運動機構を
用いて、直線軌道点とドアの重心とが一の平面内におい
て一致するように設定することにより、簡素な構造であ
りながらドアに直線運動に近い運動及び重心回りの回転
運動をさせることができ、レイアウト設計自由度を保ち
ながらギクシャクとした動きの少ない運動をドアに行わ
せしめることができる。

【００２９】請求項３記載の発明によれば、請求項２に
係る効果に加えて、ドアに真正直線運動及び重心回りの
回転運動をさせることにより、ドアが移動する軌道を、
ドアが拘束されていない無重力状態におけるドアの軌道
に更に近づけることができるので、ドアが不要または無
理な力を受けてギクシャクとした動きをすることが少な
く、よりスムーズに且つ小さな力でドアの開閉を行うこ
とができる。

【００３０】請求項４記載の発明によれば、請求項２ま
たは３に係る効果に加えて、第１リンクがドアノブから
の離れた位置においてドアに取り付けられることから、
ドアが開いたときに、固定体との間にできる空間におい
て、第１リンクが占有する領域をドアノブからより遠い
位置にして、足元を踏み出す空間を十分確保することが
できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図３ないし５は、本発明を自動車用
のドア開閉構造に適用した例である。

【００３２】図において、符号３０は固定体である車体
であり、３２は、車体３０の側部に配設されるサイドド
アである自動車用ドアであり、３４は、このドア３２の
ドアノブである。

【００３３】自動車ドア３２は、スコットーラッセル直
線運動機構１０によって車体３０に対して開閉可能に取
り付けられている。

【００３４】スコットーラッセル直線運動機構１０は、
１組のスライド対偶と、３組の回転対偶を有する公知の
直線運動機構の１つである。具体的には、スコットーラ
ッセル直線運動機構１０は、車体３０のフロア下部に設
定され、車体３０の前後方向よりφだけ角度をなす方向
に往復スライド可能なスライダー１２と、一端側に該ス
ライダー１２に回動自在に軸着された第１軸着点１８を
有すると共に他端側がドア３２に固定的に取り付けられ
た第１リンク１４と、一端側に第１リンク１４に回動自
在に軸着された第２軸着点２０を有すると共に他端側に
車体３０に回動自在に軸着された第３軸着点２２を有す
る第２リンク１６と、を具備している。

【００３５】符号２４を第１リンク１４の他端側にある
ドアとの取付点とし、第２軸着点２０と第３軸着点２２
の距離をＬ１、第１軸着点１８と第２軸着点２０の距離
をＬ２、第２軸着点２０と取付点２４の距離をＬ３とす
ると、Ｌ１：Ｌ２＝Ｌ２：Ｌ３を満足するときに、スラ
イダー１２のスライドに伴い、取付点２４は疑似直線運
動を行うと共にドア３２は第１軸着点１８の回りに回転
運動を行い、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌのときに、取付点２
４はスライダー１２のスライド方向に垂直に真正直線運
動を行うと共にドア３２は第１軸着点１８の回りに回転
運動を行う。

【００３６】従って、この実施の形態では、Ｌ１＝Ｌ２
＝Ｌ３＝Ｌとすることで、取付点２４を直線軌道点にし
ている。そして、水平面において、取付点２４をドア３
２の重心３２ａ位置と一致させることにより、ドア３２
の重心が車幅方向に対しφだけ角度をなす方向へ直線運
動を行うように設定している。また、取付点２４で第１
リンク１４と固定されているドア３２は、第１軸着点１
８回りの回動に伴い、重心３２ａの回りに回転運動を行
う。従って、ドア３２は、従来の前端ヒンジ式よりもド
ア３２前側が外側に移動するため、足元空間を大きくと
ることができる。

【００３７】特に、上記（７）式を満足するようにａ、
Ｉ、φ、Ｍ及びＬを設定することで、（４）式を満足す
るようなドアの軌道とすることができ、ドアが不要また
は無理な力を受けてギクシャクとした動きをすることな
く、最もスムーズに且つ最小の力でドアの開閉を行うこ
とができる。

【００３８】上記（７）式を満足する範囲で、ａ、φを
自由に設定することができるので、レイアウト設計の自
由度も大きくすることができる。

【００３９】図６は、本発明の第２の実施の形態を表す
図である。第１の実施の形態と同一の部材は同一の符号
を付し、その詳細説明を省略する。

【００４０】この実施の形態では、第１リンク２６が直
線状をなす代わりに、屈曲しており、第１軸着点１８と
第２軸着点２０とを結ぶ直線延長線上に存在する直線軌
道点２８が第１リンク２６上にはない仮想点となってい
る点で異なっている。第１リンク２６の他端側は、直線
軌道点２８よりもドアノブ３４から離れる方向、言い換
えれば、ドア３２の前端方向に屈曲してドア３２に取り
付いている。同時に第１リンク２６は、第１軸着点１８
からドア３２の前端に伸びる分岐部２６ａを有してお
り、より確実にドア３２を支持することができるように
なっている。

【００４１】この実施の形態においても、第１の実施の
形態と同様の作用・効果を得られると共に、このよう
に、第１リンク２６が前側へと屈曲していることから、
ドア３２が開いたときに、車体３０との間にできる空間
において、第１リンク２６が占有する領域を第１の実施
の形態に比べドアノブ３４からより遠い位置にして、足
元を踏み出す空間を十分確保することができる。

【００４２】以上の各実施の形態において、スライダー
１２にピストンシリンダ機構によるショックアブソーバ
機構を取り付けて、ドア３２を閉めたときに発生する衝
撃をこのショックアブソーバで吸収するようにすること
もできる。

【００４３】また、以上の実施の形態では、自動車用の
ドアを例にとって説明したが、これに限るものではな
い。例えば、商業用のガラスショーウインドウの扉な
ど、重量が大きいにも拘わらず脆弱な構造物がドアであ
る場合に、本発明のドア開閉構造を適用することによっ
て、ドアに無理な力が作用せず、大きい開口が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための一の平面におけ
るドアの移動軌道を表す図である。

【図２】スコットーラッセル直線運動機構を表す説明図
である。

【図３】車体とドアを表す側面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態を表す平面図であ
る。

【図５】本発明の第１の実施の形態を表す斜視図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施の形態を表す斜視図であ
る。

【図７】ドアの代表慣性を説明する一の平面におけるド
アの平面図である。

【符号の説明】

１０スコットーラッセル直線運動機構１２スライダー１４第１リンク１６第２リンク１８第１軸着点２０第２軸着点２２第３軸着点２４直線軌道点（取付点）２６第１リンク２８直線軌道点３０車体（固定体）３２自動車用ドア３２ａ重心３４ドアノブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ドアの重心が一の平面内を移動すること
により開閉するドア開閉構造において、ドアは、ドアノ
ブに加わる力によってドアの重心がほぼ等速直線運動を
行い且つドアの重心回りにほぼ等速回転運動を行う軌道
を移動すると共に、ドアの質量をＭ、ドアの重心を通る
前記一の平面に垂直な軸まわりの慣性モーメントＩ、ド
アの重心とドアノブの前記一の平面内における距離を
ａ、前記一の平面をｘ−ｙ平面とし、ドアが閉鎖されて
いる状態においてドアがｙ軸上にあり、且つドアの重心
の座標（Ｘ，Ｙ）が原点（０，０）にあるとしたとき
に、ドア移動中の任意の時間に、ドアの重心のｘ座標Ｘ
と、前記ドアのｘ軸からの回転角度θとが、【数１】θ＝（ａＭ／Ｉ）・Ｘを満足する軌道を移動することを特徴とするドア開閉構
造。
【請求項２】ドアの重心が一の平面内を移動すること
により開閉するドア開閉構造において、前記ドアは、ス
コットーラッセル直線運動機構によって固定体に取り付
けられており、該スコットーラッセル直線運動機構は、固定体に対してスライド自在となったスライダーと、一端側に該スライダーに回動自在に軸着された第１軸着
点を有し、他端側がドアに固定的に取り付けられた第１
リンクと、一端側に第１リンクの中間部に回動自在に軸着された第
２軸着点を有し、他端側に固定体に回動自在に軸着され
た第３軸着点を有する第２リンクと、を具備しており、
第１軸着点と第２軸着点とを結ぶ直線延長線上に直線軌
道点が存在し、該直線軌道点とドアの重心とが前記一の
平面内において一致するように設定され、ドアは、ドアノブに加わる力によってドアの重心がほぼ
直線運動を行い且つドアの重心回りに回転運動を行う軌
道を移動することを特徴とするドア開閉構造。
【請求項３】第２軸着点と第３軸着点の距離と、第１
軸着点と第２軸着点の距離と、第２軸着点と直線軌道点
の距離はすべて同じ距離Ｌに設定されており、ドアの質量をＭ、ドアの重心を通る前記一の平面に垂直
な軸まわりの慣性モーメントＩ、ドアの重心とドアノブ
の前記一の平面内における距離をａ、ドアの重心の固定
体に対する直線運動方向をφ（ドアが閉鎖されている状
態におけるドアに垂直な軸からの角度）としたときに、【数２】（ａ／Ｉ）・ｃｏｓφ＝１／（２ＭＬ）を満足するように、ａ、Ｉ、φ、Ｍ及びＬが設定される
ことを特徴とする請求項２記載のドア開閉構造。
【請求項４】前記第１リンクは屈曲しており、第１リ
ンクの前記他端側は、スコットーラッセル直線運動機構
の直線軌道点よりもドアノブから離れた位置において、
ドアに取り付けられることを特徴とする請求項２または
３記載のドア開閉構造。