JP2004036254A

JP2004036254A - 電動スライドドアの開閉駆動装置

Info

Publication number: JP2004036254A
Application number: JP2002195547A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kawashima; 川嶋　英二; Masaru Yano; 矢野　賢; Shinji Naruse; 成瀬　信治; Takuma Fuji; 藤　琢磨
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】減速電動機構のギヤの噛み合い効率を改善してクラッチ機構を廃止しても容易にスライドドア側からの手動開閉操作ができ、かつクロージャアクチュエータも廃止してコスト低減を図ることができる電動スライドドアの開閉駆動装置を提供すること。
【解決手段】車両に設けたスライドドア８と、該スライドドア８の開閉動作を電動モータ２又は手動により行う場合に正回転又は逆回転に駆動する巻取ドラム体５と、該ドラム体５と前記スライドドア８とに各々端部が結束されたベルト又はワイヤ９等の索引手段とを有する電動スライドドアの開閉駆動装置において、駆動側モータ２と従動側ドラム体５とを直結して両者間の係合離脱を制御するクラッチ手段を廃止すると共に、動力伝達機構の動力伝達効率を７０パーセント以上とし、かつギヤの噛み合い諸元におけるすすみ角をセルフロック限界特性線図の下方になる様設定した。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に設けたスライドドアを手動又は電動モータの回転により、巻取りドラム体を回転させて索引手段を巻き取ることによって、開閉させる電動スライドドアの開閉駆動装置に関するものであって、特に電動モータと巻取りドラム体間のクラッチ機構及びスライドドアの全閉錠止動作の為の専用アクチュエータを有さないものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車両の電動スライドドアの開閉装置には電動モータに結合された減速ギヤ機構と、この減速ギヤ機構の回転力を受ける巻取りドラム等からなる従動部材との間に、両者の必要な時に駆動伝達と非伝達とを制御する電磁クラッチを介しているのが一般的である（特開平１１−２４５６６６号の６頁右欄（００５１）参照）。これは、クラッチを介さない場合に、手動により電動スライドドアを軽く開閉動作させるのが困難なため、現在市販されている電動スライドドア形式の車両は何らかの形でクラッチ機構を設けて対策しているのである。
【０００３】
また、電磁クラッチに替えて、本出願人がコスト低減等を目的として開発した所謂メカクラッチ機構を介しているものもある（特願２００１−３９８２６２等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記クラッチ機構を介する理由の一つは、スライドドアを手動で開閉する場合に、これに連動する巻取りドラム等からなる従動部材側から逆に電動モータを回転させた場合には逆起電力が発生して、負荷が大きくなり、これに相当する手動操作力を余分に必要とすることから、これを避ける目的である。
【０００５】
そして、電動スライドドアの場合、上記逆起電力を小さくすることができても、電動モータを有する以上、スライドドアを動かして従動部材側から電動モータを回転させる際にモータの磁石の磁力負荷を除去することはクラッチなしではできないが、磁力負荷は許容できる程度に小さい。
【０００６】
また、クラッチ機構を必要とする理由は、モータの減速電動機構部の噛み合いギヤの逆効率が悪いことから、このギヤ負荷からの解放を図る必要があるためである。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、減速電動機構のギヤの噛み合い効率を改善してクラッチ機構を廃止しても容易にスライドドア側からの手動開閉操作ができ、かつクロージャアクチュエータも廃止してコスト低減を図ることができる電動スライドドアの開閉駆動装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、車両に設けたスライドドアと、該スライドドアの開閉動作を電動モータ又は手動により行う場合に正回転又は逆回転に駆動する巻取ドラム体と、該ドラム体と前記スライドドアとに各々端部が結束されたベルト又はワイヤ等の索引手段とを有し、前記電動モータの正回転又は逆回転制御による上記索引手段の巻取り及び巻戻し又は手動により前記スライドドアを開閉動作可能にした電動スライドドアにおいて、
前記モータによる巻取ドラム駆動によりスライドドアの全閉錠止動作可能に構成する一方、電動モータの出力軸に取付けられたウォームギヤからなる減速機構と、該ウォームギヤに歯合し前記巻取りドラム体と一体となって正逆回転するホイールギヤを介して駆動側モータと従動側ドラム体とを直結して両者間の係合離脱を制御するクラッチ手段を廃止すると共に、
前記電動モータと前記巻取りドラム体との間のウォームとホイールとによる動力伝達機構は前記スライドドアの手動による開閉動作時に前記電動モータを従動側から正回転又は逆回転可とすべく駆動側からの動力伝達効率を７０パーセント以上とし、かつ動力伝達機構のギヤの噛み合い諸元におけるすすみ角をセルフロック限界特性線図の下方になる様設定したことに特徴を有する。
【０００９】
請求項２の発明は、前記スライドドアの手動による開閉操作時における操作力が、２〜６ｋｇとなる様、ギヤの噛み合い諸元における摩擦係数を設定したことに特徴を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る電動スライドドアの開閉駆動装置の全体を示す平面図であり、図２は正面図である。図３は駆動側電動モータと従動側巻取ドラム間のギヤ伝動機構を示す平面断面図であり、図４はギヤ伝動機構を示す正面図である。
【００１１】
ギヤ伝動機構１は、モータ２と、モータ２の回転軸に取付けられたウォーム３からなる減速ギヤ装置と、ウォーム３と歯合するウォームホイール４と、このウォームホイール４と一体的に回転する巻取りドラム体５とを有するものである。また、ウォームホイール４と巻取りドラム体５との内部にはポテンショメータ６が設置されていて、このポテンショメータ６の電圧変動信号はＥＣＵ（電子制御ユニット）６に送られるようになっている。
【００１２】
先ず、図１に示すように車両の側面にはスライドドア８が取付けられている。また、車体にはレールが取付けられており、このレールの両端部にリターンプーリが取付けられている（図示せず）。これらリターンプーリ間にレールに沿って、開ドア用と閉ドア用のベルト又はワイヤ等の索引手段（本実施例の場合はワイヤの事例）９が配設されている。スライドドアの連結具１０には索引手段としてのワイヤ９の一端が連結され、スライドドアはレール用のガイドローラー付き連結具１０及び前方レール用のガイドローラー付き連結具１１等により支持され、レールに沿って開閉される。
【００１３】
そして、巻取ドラム体５には、上記ワイヤ９の他端が固着されており、モータ２により減速装置であるウォーム３を介して正逆回転される。この巻取ドラム体５は、モータ２が一方向の正回転したときに開ドア用ワイヤ９を巻き取ってスライドドア８を開動作し、モータ２が他方向の逆回転をしたときに閉ドア用ワイヤ９を巻き取ってスライドドア８を閉動作するのである。
【００１４】
次に、本発明の駆動機構を使用する電動スライドドアの開閉作動の制御方法について説明する。
【００１５】
先ず、運転席等からの遠隔的な開閉作動については、開閉ボタンの操作によりドアを閉から開の状態とする場合は、開ボタンを押すことで、ＥＣＵ７に指令信号が入力され、ＥＣＵ７からの指令でドア内部に取付けられたオープナ２０により自動的にドアラッチが解錠される。
【００１６】
そして、ギアド軸に取付けられたポテンショメータ６の電圧変動をＥＣＵ７で検出し、モータ２を駆動させてウォーム３及びウォームホイール４を介して巻取りドラム体５を所定の方向に回転させ、ドア８を開方向に移動させるのである。最後にポテンショメータ６の電圧変動チェック及び電流変化のチェックにより終端を検出し、モータ２の駆動を停止させるのである。
【００１７】
同様に、運転席等からの遠隔的な開閉作動であって、開閉ボタンの操作によりドア８を開から閉の状態とする場合は、閉ボタンを押すことでＥＣＵ７に指令信号が入力される。そして、モータ２を駆動させ、ウォーム３及びウォームホイール４を介して巻取りドラム体５を所定の方向に回転させ、ギアド軸に取付けられたポテンショメータ６の電圧変動をＥＣＵ７で検出し、ドア８を閉方向に移動させるのである。
【００１８】
この時、安全性を考慮して挟まれ極限位置でドア８の作動を一旦停止させ、数秒後、全閉のための警報としてブザーを警鳴させ全閉作動に移るのである。そして、ポテンショメータ６の電圧変動チェック及び電流変化のチェックにより終端を検出し、モータ２の駆動を停止させるのである。
【００１９】
この時、モータ２はクロージャアクチュエータとしても機能し、モータ２の駆動力のみによりスライドドア８の全閉位置におけるドアラッチの錠止動作も行い通常設けられているクロージャアクチュエータを廃止できる。
【００２０】
また、ドアの自動開閉作動は、上記運転席、キーレス等のリモコン操作の他、ドアノブ部に開閉信号ＳＷを設けて、このドアノブ部の開閉信号により上記遠隔操作時と同様にスライドドア８の自動開閉作動を行うことができる。
【００２１】
次に、電源バッテリーの不具合や選択的に自動開閉を解除した場合等の手動によるスライドドア操作の場合の開閉動作について説明する。ドアノブ操作による閉から開の場合には、ドアノブ操作によりドアラッチを解錠し、開方向にスライドドア８を操作することで、巻取りドラム体５を所定の方向に回転させ、ウォームホイール４及びウォーム３を介してモータ２を従動側から逆に回転させるのである。この時ワイヤー９は巻取ドラム体５に夫々繰り出され巻取られる。
【００２２】
また、手動にてドアを閉方向に動作させる場合には、ドアノブ又はスライドドア８を閉方向に押すことによりワイヤー９を介して巻取りドラム体５を所定の方向に回転させ、ウォーム３及びウォームホイール４を介しててモータ２を逆に回転させ、スライドドア８を閉方向に移動させるのである。この時、モータ２と巻取りドラム体５とは直結状態にあるも、モータの磁力負荷は許容範囲で小さく設定してある。
【００２３】
更に、本発明の場合、モータ２と巻き取りドラム体５間に設けたウォーム３やウォームホイール４からなる減速伝達機構におけるギヤの噛み合い諸元について、特に以下の様に設定してある。
【００２４】
即ち、ウォームホイール４から駆動される場合のウォーム３の伝動効率ηは一般に以下の式で表すことができる。
【００２５】

【００２６】
ここで、γは進み角、μは摩擦係数、αは圧力角である。
また、ウォーム３の特徴として、セルフロックという現象がある。これは、ウォームホイール４からウォーム３を回すことができない状態のことをいう。このセルフロック限界を図５に示した。この図からわかるように、進み角が小さいほど、セルフロック限界に達しやすいため、できるだけ進み角を大きくする必要がある。また、セルフロック限界に達しなくてもドアを子供の力ぐらいで容易にスライドできるものでなければ汎用性に乏しいため、この点も考慮して、できるだけ摩擦係数も低く抑えなければならない。
【００２７】
したがって、これらの式及び図を参照して本発明に係る伝動スライドドアの開閉装置における駆動機構の最適値を探すことになる。
【００２８】
下の表１は、本発明に係る電動スライドドアの開閉装置における駆動機構のベストモード（最適値）を示すウォームとウォームホイールとの噛み合いの諸元である。
【００２９】

【００３０】
上記諸元により、動力伝達機構を製作することによって、モータ回転数８９０ｒｐｍにおいて動力伝達効率を９０パーセント以上を達成することができた。
【００３１】
これにより、モータによる騒音の低減と、電磁クラッチ或いはメカクラッチを廃止してもモータが直結されていながらでも手動で容易にスライドドアを動かすことができるという目的を達成することができ、電動スライドドア全体のコスト低減を図ることができるのである。
【００３２】
尚、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々なる実施形態をとることができることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態では、動力伝達効率を９０パーセント以上にする構成としている。しかし、費用対効果を考慮すれば、ある程度のモータの大きさ（回転数）で騒音が気にならないものを使用し、ウォームギアの諸元に幅を持たせても動力伝達効率が７０パーセント以上に納まるようにすれば、本願発明の目的を達成することができるものである。逆に言えば、動力伝達効率が７０パーセント未満では、従動側から駆動側モータを逆回転操作できない、即ち、手動でスライドドアを開閉できない程度に摩擦抵抗が大きすぎ、例えば通常の子供や女性の腕力では容易に開閉できないので、車両のスライドドアに適用するのは困難であると言えるのである。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、車両に設けたスライドドアと、該スライドドアの開閉動作を電動モータ又は手動により行う場合に正回転又は逆回転に駆動する巻取ドラム体と、該ドラム体と前記スライドドアとに各々端部が結束されたベルト又はワイヤ等の索引手段とを有し、前記電動モータの正回転又は逆回転制御による上記索引手段の巻取り及び巻戻し又は手動により前記スライドドアを開閉動作可能にした電動スライドドアにおいて、
前記モータによる巻取ドラム駆動によりスライドドアの全閉錠止動作可能に構成する一方、電動モータの出力軸に取付けられたウォームギヤからなる減速機構と、該ウォームギヤに歯合し前記巻取りドラム体と一体となって正逆回転するホイールギヤを介して駆動側モータと従動側ドラム体とを直結して両者間の係合離脱を制御するクラッチ手段を廃止すると共に、
前記電動モータと前記巻取りドラム体との間のウォームとホイールとによる動力伝達機構は前記スライドドアの手動による開閉動作時に前記電動モータを従動側から正回転又は逆回転可とすべく駆動側からの動力伝達効率を７０パーセント以上とし、かつ動力伝達機構のギヤの噛み合い諸元におけるすすみ角をセルフロック限界特性線図の下方になる様設定したことに特徴を有するので、従来駆動側電動モータと従動側部材としての巻取りドラム体との間に介在させていたクラッチ機構がない場合においても、選択的に又は電源のトラブル時であっても手動でスライドドアを容易に開閉することができ安全である。また、クラッチ機構及び、クロージャアクチュエータを廃止することによって大幅にコストを低減させることができる。
【００３４】
請求項２の発明は、スライドドアの手動による開閉操作時における操作力が、２〜６ｋｇとなる様、ギヤの噛み合い諸元における摩擦係数を設定したことに特徴を有するので、スライドドアの手動操作力を、モータの磁力負荷及びドア部品等の全ての摩擦負荷等を含めて２〜６ｋｇに収まるよう設定したので、腕力の小さい婦女子であっても容易に操作することができると共に、クラッチ機構を廃止した場合においても新たに特別高価な装置を必要とせず、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動スライドドアの開閉装置の全体を示す平面図である。
【図２】本発明に係る電動スライドドアの開閉装置の全体を示す正面図である。
【図３】本発明に係る電動スライドドアの開閉装置の駆動機構を示す平面断面図である。
【図４】本発明に係る電動スライドドアの開閉装置の駆動機構を示す正面図である。
【図５】進み角と摩擦係数のセルフロック限界を示す図である。
【符号の説明】
１　駆動機構
２　モータ
３　ウォーム
４　ウォームホイール
５　巻取りドラム体
６　ポテンショメータ
７　ＥＣＵ
８　スライドドア
９　ワイヤ
１０，１１　連結具

Claims

車両に設けたスライドドアと、該スライドドアの開閉動作を電動モータ又は手動により行う場合に正回転又は逆回転に駆動する巻取ドラム体と、該ドラム体と前記スライドドアとに各々端部が結束されたベルト又はワイヤ等の索引手段とを有し、前記電動モータの正回転又は逆回転制御による上記索引手段の巻取り及び巻戻し又は手動により前記スライドドアを開閉動作可能にした電動スライドドアにおいて、
前記モータによる巻取ドラム駆動によりスライドドアの全閉錠止動作可能に構成する一方、電動モータの出力軸に取付けられたウォームギヤからなる減速機構と、該ウォームギヤに歯合し前記巻取りドラム体と一体となって正逆回転するホイールギヤを介して駆動側モータと従動側ドラム体とを直結して両者間の係合離脱を制御するクラッチ手段を廃止すると共に、
前記電動モータと前記巻取りドラム体との間のウォームとホイールとによる動力伝達機構は前記スライドドアの手動による開閉動作時に前記電動モータを従動側から正回転又は逆回転可とすべく駆動側からの動力伝達効率を７０パーセント以上とし、かつ動力伝達機構のギヤの噛み合い諸元におけるすすみ角をセルフロック限界特性線図の下方になる様設定したことを特徴とする電動スライドドアの開閉駆動装置。
前記スライドドアの手動による開閉操作時における操作力が、２〜６ｋｇとなる様、ギヤの噛み合い諸元における摩擦係数を設定したことを特徴とする請求項１記載の電動スライドドアの開閉駆動装置。