JP2005307604A - Electric door opening/closing device for automobile - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は自動車の電動スライドドア、電動バックドア等の電動ドアの開閉装置に関するもので、より詳しくは、駆動側から被動側に機械的接触によって動力を伝達・遮断する機能をもつ要素であるクラッチ部分を改良したものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an open / close device for an electric door such as an electric slide door and an electric back door of an automobile, and more specifically, a clutch having a function of transmitting / cutting power from a drive side to a driven side by mechanical contact. The part is improved.
自動車の電動スライドドアの開閉装置においては、駆動モータの回転をウォームギヤで減速し、さらにクラッチを介して伝達する構造が一般的である(たとえば特開平9−144426号公報参照)。ウォームギヤの減速比は一般に大きいため、駆動モータ停止状態で、手動でのドアの開閉操作を可能にするためには、ウォームギヤ減速後と出力軸の間にクラッチを介在させ、出力軸側からの手動入力、つまり、手動によるドアの開閉操作を可能にしている。これらのクラッチには一般的に電磁クラッチが利用されることが多いが、サイズの小型化および消費電力の低減が望まれている。
上記従来例における電磁クラッチを小型化しようとした場合、クラッチ摩擦面の有効半径低下ならびに電磁コイルのスペース縮小によるアーマチュア吸引力の低下によりクラッチのトルク伝達能力が低下する。伝達能力の低下を補うためには電磁コイルへの通電電流を上げる等の対策が必要となり、結果として消費電力の増加が避けられず、消費電力を上げずに電磁クラッチを小型化することは困難となっている。 When an attempt is made to reduce the size of the electromagnetic clutch in the conventional example, the torque transmission capability of the clutch decreases due to a decrease in the effective radius of the clutch friction surface and a decrease in the armature attraction force due to a reduction in the space of the electromagnetic coil. In order to compensate for the decrease in transmission capability, measures such as increasing the energization current to the electromagnetic coil are required. As a result, an increase in power consumption is unavoidable, and it is difficult to reduce the size of the electromagnetic clutch without increasing the power consumption. It has become.
この発明は、従来のクラッチ制御方式(電磁コイルへの通電のオン/オフ切り換え)を変更することなく、小型で、かつ、消費電力を抑えることが可能な自動車用電動ドア開閉装置を提供することを目的とする。 The present invention provides an electric door opening and closing device for an automobile that is small in size and can reduce power consumption without changing a conventional clutch control system (switching on / off of energization to an electromagnetic coil). With the goal.
この発明は、機械式二方向クラッチ(two-way clutch)の係合/空転の切り換えをそれに隣接する電磁クラッチによって制御する構成としたものである。すなわち、この発明の自動車用電動ドア開閉装置は、自動車のドアを電動モータにより開閉するようにした電動ドア開閉装置において、係合子(ローラ16)を用いた機械式二方向クラッチ(12,14,16,18,20)と、前記機械式二方向クラッチの係合と空転を切り換える制御手段(22,24,26,28)とからなる動力断続装置を備えたことを特徴とする(請求項1)。主動力の伝達は機械式二方向クラッチが行うため、高いトルク伝達能力を発揮することが可能であり、また、電磁クラッチにより機械式二方向クラッチの切り換えを行うため、通電のオン/オフによる従来のクラッチ制御方式を変更することなく、そのまま適用することが可能である。周知のとおり、機械式二方向クラッチの係合子としてはローラ16に代えてスプラグを使用することもできる。
The present invention is configured to control switching of engagement / idling of a mechanical two-way clutch by an electromagnetic clutch adjacent thereto. That is, an electric door opening and closing device for an automobile according to the present invention is an electric door opening and closing device in which an automobile door is opened and closed by an electric motor. The mechanical two-way clutch (12, 14, 16, 18, 20) and a power interrupting device comprising control means (22, 24, 26, 28) for switching between engagement and idling of the mechanical two-way clutch. ). Since the main power is transmitted by a mechanical two-way clutch, it is possible to demonstrate a high torque transmission capability. In addition, since the mechanical two-way clutch is switched by an electromagnetic clutch, the conventional power supply is turned on / off. The clutch control method can be applied as it is without changing it. As is well known, a sprag can be used in place of the
前記機械式二方向クラッチを前記制御手段の内側に内蔵させることができる(請求項2)。 The mechanical two-way clutch can be built inside the control means.
前記機械式二方向クラッチは次の要素を具備するものとすることができる(請求項3)。
(イ)同軸状に配置された外輪14と内方部材(軸12)、
(ロ)前記外輪14および前記内方部材(軸12)の対向面の一方に形成された円筒面と他方に形成された複数のカム面により形成された楔空間、
(ハ)前記外輪14と前記内方部材(軸12)との間に介在させた保持器18、
(ニ)前記保持器18のポケットに収容され、前記楔空間内に位置するローラ16、
(ホ)前記保持器18と前記外輪14との間または前記保持器18と前記内方部材(軸12)との間に組み込まれ、前記保持器18を介して前記ローラ16を中立位置に保持する弾性部材(センタリングばね20)。
The mechanical two-way clutch may include the following elements (claim 3).
(A) An
(B) a wedge space formed by a cylindrical surface formed on one of opposing surfaces of the
(C) a
(D) a
(E) It is incorporated between the
前記制御手段は、前記保持器18に対して軸方向移動可能で相対回転不能なアーマチュア22と、前記外輪14または前記内方部材(軸12)に固定された摩擦部材(ロータ24)と、前記アーマチュア22を吸着するための電磁石38とを有する電磁式摩擦クラッチで構成することができる(請求項4)。
The control means includes an
また、電磁式摩擦クラッチは、前記外輪14または前記内方部材(軸12)に固定された摩擦部材としてのロータ24と、保持器18に対して軸方向移動可能で相対回転不可能なアーマチュア22とを適当なすきまを介して配置し、磁力により前記ロータ24に前記アーマチュア22を押し付けるための電磁コイル38を設け、電磁コイル38への通電をオン/オフすることによって、機械式二方向クラッチを係合または空転させるようにすることができる。
The electromagnetic friction clutch includes a
上記構成の作用を、内方部材(軸12)にカム面を形成し外輪14の内周面を円筒形とした場合を例にとって説明するならば次のとおりである。
1)電磁コイル38が非通電のとき、センタリングばね20の作用でローラ16はカム面に対して中立位置に保持されるため、クラッチは空転状態にある。
2)電磁コイル38に通電すると、それにより発生した磁力で、保持器18に対して相対回転不可能な関係にあるアーマチュア22が外輪14(または外輪14と相対回転不可能な関係にある部材、たとえばロータ24)に押し付けられる。
3)アーマチュア22と外輪14との間に摩擦抵抗が発生し、アーマチュア22と相対回転不可能な関係にある保持器18がセンタリングばね20の力に抗して回転し、カム面を有する内方部材(軸12)に対する位相がずれる。
4)保持器18のポケットに収容されたローラ16が、内方部材(軸12)のカム面と外輪14の円筒面との間に形成された楔空間の狭間隙に導かれてかみ込み、クラッチが係合状態となる。
5)電磁コイル38への通電を切ると、アーマチュア22と外輪14との間の摩擦抵抗が消滅し、保持器18がセンタリングばね20の作用で原位置に復帰してローラ16を中立位置に戻す。これにより、クラッチが再び空転状態に戻る。
The operation of the above configuration will be described as follows, taking as an example the case where a cam surface is formed on the inner member (shaft 12) and the inner peripheral surface of the
1) When the electromagnetic coil 38 is not energized, the
2) When the electromagnetic coil 38 is energized, the
3) A frictional resistance is generated between the
4) The
5) When the energization of the electromagnetic coil 38 is cut off, the frictional resistance between the
なお、電磁クラッチ38は機械式二方向クラッチを切り換えることのみに使用され、センタリングばね20の力に打ち勝つだけの摩擦トルクを発生させればよい。そのため、従来の電磁式摩擦クラッチに比べて、要求されるトルク伝達能力はごく小さいものでよく、クラッチの小型化および省電力化の両立が可能である。
The electromagnetic clutch 38 is used only for switching the mechanical two-way clutch, and it is sufficient to generate a friction torque that can overcome the force of the centering
たとえば、前記動力断続装置を外部入力の前段減速機を構成するウォームホイール10内に収納することが可能である(請求項5)。あるいは、前記動力断続装置をドア開閉装置の出力部であるワイヤ巻取りドラム4内に収納することが可能である(請求項6)。
For example, the power interrupting device can be housed in a
この発明の自動車用電動ドア開閉装置は、たとえば自動車の側面に設けたスライドドア(請求項7)や、自動車の背面に設けたバックドア(請求項8)に適用することができる。 The electric door opening and closing device for automobiles according to the present invention can be applied to, for example, a slide door provided on the side of an automobile (Claim 7) and a back door provided on the back of the automobile (Claim 8).
本発明によれば、主動力の伝達は機械式クラッチで行うため、トルク伝達能力が高く、結果として小型化が可能である。従来のクラッチ制御である通電のオン/オフを変更することなく適用可能であり、制御が容易である。電磁クラッチは機械式クラッチを制御するだけの目的であるため、大きなトルク伝達能力は必要とせず、小型かつ安価な構成とすることが可能である。同様に、大きなトルク伝達能力を必要としないため、消費電力の低減を図ることができる。 According to the present invention, since the main power is transmitted by the mechanical clutch, the torque transmission capability is high, and as a result, the size can be reduced. It can be applied without changing on / off of energization, which is conventional clutch control, and control is easy. Since the electromagnetic clutch is only intended to control the mechanical clutch, a large torque transmission capability is not required, and a small and inexpensive configuration can be achieved. Similarly, since a large torque transmission capability is not required, power consumption can be reduced.
従来の電磁クラッチによる動力伝達では、消費電力を上げることなくクラッチの小型化を実現することは困難なため、ドア開閉装置全体の大型化を招いていたのに対し、本発明のクラッチユニットは、消費電力を上げることなくクラッチの小型化が可能であり、そのため、クラッチをウォームホイールやワイヤ巻取りドラム内に収納することができ、ドア開閉装置全体を小型化することが可能となる。 In the conventional power transmission by the electromagnetic clutch, it is difficult to reduce the size of the clutch without increasing the power consumption. The clutch can be reduced in size without increasing the power consumption. Therefore, the clutch can be housed in the worm wheel or the wire take-up drum, and the entire door opening / closing device can be reduced in size.
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1に示す第一の実施の形態について説明する。なお、図2は図1の主要部拡大図である。図3は図1のIII−III断面図であって、図4は図3の主要部拡大図である。この第一の実施の形態は、ローラを係合子として用いた機械式二方向クラッチとその切り換え用の電磁クラッチとからなるクラッチユニットを、それの前段減速部にあたるウォームギヤを構成するウォームホイール10の内部に収納した例である。なお、この実施の形態では、外輪14が入力側部材、軸12が出力側部材となっていて、外輪14と軸12との間で選択的に動力の伝達または遮断を行うようになっている。
First, the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. 2 is an enlarged view of the main part of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 1, and FIG. 4 is an enlarged view of the main part of FIG. In the first embodiment, a clutch unit comprising a mechanical two-way clutch using a roller as an engagement element and an electromagnetic clutch for switching the clutch unit is arranged inside a
ウォームホイール10は静止系を構成するハウジング2に収容させてある。なお、ハウジングには鋳物部分と鋼板部分とがあるが、全体を一括して符号2で指してある。ウォームホイール10はロータ24の外周に嵌合させてあり、外部の駆動モータ(図示省略)により回転駆動されるウォーム6とかみあってウォームギヤを構成している。
The
軸12がハウジング2に対して滑り軸受を介して回転可能に支持されている。軸12は図1の上方の端部にワイヤ巻取りドラム4が取り付けてある。このワイヤ巻取りドラム4は、電動スライドドアや電動バックドアを開閉操作するためのワイヤ(図示省略)が巻き掛けてある。図4からわかるように、軸12の外周面に複数のカム面13が形成してある。このカム面13の外周側に位置する外輪14の内周面は円筒形である。軸12のカム面13と外輪14の円筒形内周面との間に形成される空間にローラ16が配置してある。軸12のカム面13と外輪14の円筒形内周面とで形成される空間は、中立位置ではローラ16が自由に回転でき、時計方向または反時計方向のどちらに移動してもローラ18がカム面にかみ込むような、楔形の横断面形状になっている。
The
ローラ16は、軸12と外輪16との間に介在している保持器18のポケット内に収容されている。保持器20は円周方向に関してはセンタリングばね20により弾性的に支持されている。図4から分かるとおり、センタリングばね20は円環部20aとほぼ半径方向に延びた一対の係合部20bとを有する。円環部20aは軸12の端部に形成された周溝に装着され、係合部20bは軸12を半径方向に貫通した穴から突出して保持器18の切欠き17と係合している。センタリングばね20は、軸12に対する保持器18の角度位置ないしは位相を常に一定に保持することにより、保持器18を介してローラ16を中立位置に保持する役割を果たす。
The
ローラ16が中立位置にあるときは、ローラ16が軸12のカム面13と外輪14の円筒形内周面とに同時に接触することがなく、軸12と外輪14は相対回転が可能である。保持器18がセンタリングばね20の力に抗して回転すると、それに伴ってローラ16も移動し、ローラ16が軸12のカム面13と外輪14の円筒形内周面との間に形成された楔空間の狭間隙にかみ込み、軸12と外輪14とを一体化させるに至る。
When the
保持器18は一端(図1の上端)に内向きのフランジ19を有し、そのフランジ19は軸12の肩部11と軸方向で向かい合っている。保持器18のフランジ19を挟んで軸12の肩部11とは反対側にアーマチュア22が位置する。アーマチュア22と保持器18は、軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能なように凹凸嵌合している。図示する実施の形態では、保持器18の端部に軸方向に延長形成したピンが、アーマチュア22に軸方向に形成した穴に進入している。アーマチュア22とロータ24との間には、たとえば圧縮コイルばねや皿ばね等の形態をしたリターンばね26が介在させてある。リターンばね26はアーマチュア22をロータ24から離れる方向に押すが、これによるアーマチュア22の移動は軸12に装着した止め輪30によって規制される。
The
外輪14はロータ24と嵌合させてある。ロータ24は磁性体でできており、図1の下部において、軸12に対しては転がり軸受を介して相対回転自在に支持され、一方、ハウジング2に対しては滑り軸受を介して相対回転自在に支持されている。ロータ24は電磁コイル28を受け入れる凹部を有し、その凹部からアーマチュア22側に向かって軸方向に貫通したスリット23が設けてある。電磁コイル28は静止系であるハウジング2に固定してある。ロータ24と電磁コイル28との間にはすきまがあり、両者は相対回転が可能である。
The
電磁コイル28が通電状態にあるとき、アーマチュア22がロータ24に吸引され、両者の間に摩擦抵抗が発生する。ここで、軸12と外輪14が相対回転すると、ローラ16がセンタリングばね20の力に抗して楔空間の狭間隙に移動してかみ込み、軸12と外輪14とが連結状態となる。
When the
電動モータによりスライドドアを開閉させる場合を例にとって第一の実施の形態の作用を説明すると次のとおりである。電動モータの動力はウォーム6からウォームホイール10へ大きく減速して伝達される。ウォームホイール10の内部にはロータ24、さらに外輪14が、それぞれ回転不可能に嵌合させてあり、したがって外輪14に動力が伝達される。電動モータ作動時は電磁クラッチへの通電をオンにし、機械式二方向クラッチ(12,14,16,18,20)を係合させる。クラッチが係合することで、外輪14に伝達された動力は軸12へ伝達され、軸12と回転不可能に嵌合したワイヤ巻取り用ドラム4が回転し、ワイヤを介してスライドドアが開閉駆動される。
The operation of the first embodiment will be described as follows, taking as an example the case where the sliding door is opened and closed by an electric motor. The power of the electric motor is greatly decelerated from the
手動でスライドドアを開閉させる場合を例にとって第一の実施の形態の作用を説明するならば次のとおりである。手動でスライドドアを開閉させると、スライドドアに連結したワイヤを介してワイヤ巻取り用ドラム4が回転する。このときの動力はドラム4から軸12に伝えられるが、手動開閉時すなわち電動モータ停止時は電磁クラッチ(22,24,26,28)への通電が遮断され、機械式二方向クラッチ(12,14,16,18,20)は空転状態であるため、軸12から外輪14へ動力は伝達されない。そのため、減速部および電動モータへは手動開閉の動力は伝わらず、減速部の前段にて動力を遮断するため、軽い力でスライドドアの開閉を行うことができる。
The operation of the first embodiment will be described as follows, taking as an example the case of manually opening and closing the sliding door. When the slide door is manually opened and closed, the wire take-
図5および図6に、クラッチユニットをワイヤ巻取りドラム4内に収納した第二の実施の形態を示す。図5および図6において、図1ないし図4に関連して既に述べた第一の実施の形態におけると実質的に同じ部品ないし部分には同一の符号を付して重複した説明を省略することとする。この第二の実施の形態は軸入力タイプで、軸12が入力側部材、外輪14が出力側部材となっている。したがって、軸12はウォームホイール10とセレーション、スプライン、キー等によってトルク伝達可能に結合されている。また、外輪14とロータ24、ロータ24とワイヤ巻取りドラム4はそれぞれ嵌合して三者が一体となって回転する関係にある。この場合、電動モータからの動力は次の順で伝達される。ウォーム6→ウォームホイール10→軸12→ローラ16→外輪14→ロータ24→ワイヤ巻取りドラム4→ワイヤ(図示省略)→スライドドア(図示省略)。
5 and 6 show a second embodiment in which the clutch unit is housed in the wire take-
図7および図8は、図5と同様にクラッチユニットをワイヤ巻取りドラム4内に収納した実施の形態を示すが、クラッチの入出力関係を逆にした場合である。図7および図8において、図1ないし図4に関連して既に述べた第一の実施の形態におけると実質的に同じ部品ないし部分には同一の符号を付して重複した説明を省略することとする。この第三の実施の形態は外輪入力タイプで、外輪14が入力側部材、軸12が出力側部材となっている。したがって、ウォームホイール10はロータ24とトルク伝達可能に結合され、ロータ24は外輪14と嵌合している。また、軸12はワイヤ巻取りドラム4とトルク伝達可能に結合されている。この場合、電動モータからの動力は次の順で伝達される。ウォーム6→ウォームホイール10→ロータ24→外輪14→ローラ16→軸12→ワイヤ巻取りドラム4→ワイヤ(図示省略)→スライドドア(図示省略)。
7 and 8 show an embodiment in which the clutch unit is housed in the wire take-
2 ハウジング
4 ワイヤ巻取りドラム
6 ウォーム
10 ウォームホイール
11 肩部
12 軸
13 カム面
14 外輪
16 ローラ
18 保持器
19 フランジ
20 センタリングばね
20a 円環部
20b 係合部
22 アーマチュア
23 スリット
24 ロータ
26 リターンばね
28 電磁コイル
30 止め輪
DESCRIPTION OF
Claims (8)
(イ)同軸状に配置された外輪と内方部材、
(ロ)前記外輪および前記内方部材の対向面の一方に形成された円筒面と他方に形成された複数のカム面により形成された楔空間、
(ハ)前記外輪と前記内方部材との間に介在させた保持器、
(ニ)前記保持器のポケットに収容され、前記楔空間内に位置するローラ、
(ホ)前記保持器と前記外輪との間または前記保持器と前記内方部材との間に組み込まれ、前記保持器を介して前記ローラを中立位置に保持する弾性部材。 2. The electric door opening and closing device for an automobile according to claim 1, wherein the mechanical two-way clutch includes the following elements.
(A) outer ring and inner member arranged coaxially,
(B) a wedge space formed by a cylindrical surface formed on one of the opposing surfaces of the outer ring and the inner member and a plurality of cam surfaces formed on the other;
(C) a cage interposed between the outer ring and the inner member;
(D) a roller housed in a pocket of the cage and located in the wedge space;
(E) An elastic member that is incorporated between the cage and the outer ring or between the cage and the inner member, and holds the roller in a neutral position via the cage.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070703 |