JP2007070883A - 車両用電動開閉装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 車載レイアウト性が良く、剛性の高い取り付け部が設けられる車両用電動開閉装置を提供する。
【解決手段】 車両用電動開閉装置10は、電動モータ11のモータ軸12に設けられるウォーム12aに噛み合うウォームホイール20と、ウォームホイール20と同軸上に配置されウォームホイール20の回転を減速して出力ギヤ32に伝達する遊星歯車機構21と、ウォームホイール20等が収容されるとともに電動モータ11が組み付けられるギヤケース14と、バックドアに連結される出力端と出力ギヤ32に連結される入力端との間がギヤケース14に回転自在に支持される揺動アーム33とを有する。ギヤケース14を形成する第1のケース体15と第2のケース体16との間には、車両用電動開閉装置10を車両に搭載するための取り付け板36が挟み込まれている。
【選択図】 図3

Description

本発明は車体に装着されて車両の開口部を開閉する開閉体に、電動モータの回転を減速して伝達することにより前記開口部を開閉する車両用電動開閉装置に関し、特に電動モータの回転を減速するウォームホイールと遊星歯車機構とを有する車両用電動開閉装置に関する。
車体に装着されて車両の開口部を開閉する開閉体としては、サイドドア、バックドア、サンルーフ等がある。例えば、ワゴン車やワンボックス車等の車両においては、車体のルーフ部に設けられたヒンジに回転自在に支持されて上下方向に移動する、上ヒンジ下開き式いわゆる跳ね上げ式のバックドアが装着されており、車両後方からの荷物の搬入搬出作業や人員の乗り降りを容易に行い得るようにしている。
これらの開閉体の開閉移動作業つまり開方向及び閉方向への移動の労力を軽減するために、乗用自動車等の車両には電動モータの回転を減速して開閉体に伝達することにより開口部を開閉するようにした車両用電動開閉装置が搭載されることがある。一例として、特許文献1に開示される車両においては、電動モータの回転を電動モータのモータ軸に設けられるウォームギヤで減速した後、ラックアンドピニオン機構を作動させてロッドを押し引きすることにより開閉体としてのトランクリッドを開閉移動させるものとしている。他の一例として、特許文献2に開示される車両においては、電動モータの回転を電動モータのモータ軸に設けられるウォームギヤで減速した後、更に平行軸式に配設された歯車列を通じて減速し、出力ギヤの側面に突設されたピンでアームを突き動かすことにより開閉体としてのバックドアを開閉移動させるものとしている。
特開2001−253241号公報 特開2003−221970号公報
特許文献1に開示される技術のように、ラックを往復移動させることにより開閉体を開閉移動させ得るラックアンドピニオン機構を用いた開閉装置を搭載するためには、ラックの移動スペースつまりラックの移動量だけのクリアランスを確保する必要があり、車載レイアウト性を考慮すると小型化する上で課題となっていた。特許文献2に開示されるように、平行軸式に配設された歯車列を備えた開閉装置においては、相互に平行に配置される複数の回転軸のそれぞれに歯車が装着されることになり、装置全体が回転軸の径方向に大型化してしまうため、上記技術と同様に、車載レイアウト性を考慮すると小型化する上で課題となっていた。
一方、これらの開閉体を開閉移動させる開閉装置には開閉体からの反力が作用することから、剛性の高い取り付け部を設けて車体に強固に固定する必要がある。
本発明の目的は、車載レイアウト性の良い車両用電動開閉装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、車載レイアウト性を損なうことなく剛性の高い取り付け部が設けられ、車体に強固に固定される車両用電動開閉装置を提供することにある。
本発明の車両用電動開閉装置は、車体に装着され車両の開口部を開閉する開閉体に、電動モータの回転を減速して伝達することにより前記開口部を開閉する車両用電動開閉装置であって、前記電動モータのモータ軸に設けられるウォームに噛み合うウォームホイールと、前記ウォームホイールと同軸上に配置され、前記ウォームホイールの回転を減速して回転体に伝達する遊星歯車機構と、前記ウォームホイール、前記遊星歯車機構、及び前記回転体が収容されるとともに前記電動モータが組み付けられるギヤケースと、前記回転体に連結される入力端と前記開閉体に連結される出力端との間が前記ギヤケースに回転自在に支持され、前記回転体に連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる揺動アームとを有することを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、前記回転体にはギヤ部が設けられ、前記揺動アームの前記入力端には前記ギヤ部に噛み合うセクターギヤが設けられることを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、前記遊星歯車機構は動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換わる動力断続機構を介して前記ウォームホイールに連結されることを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、前記揺動アームの前記出力端と前記開閉体とに連結され、前記揺動アームに連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる連結ロッドを有することを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、前記車体の後方のピラー内に装着され、前記車体の後部で上下方向に開閉移動自在に装着される前記開閉体を開閉移動させることを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、車体に装着され車両の開口部を開閉する開閉体に、電動モータの回転を減速して伝達することにより前記開口部を開閉する車両用電動開閉装置であって、前記電動モータのモータ軸に設けられるウォームに噛み合うウォームホイールと、前記ウォームホイールと同軸上に配置され、前記ウォームホイールの回転を減速して回転体に伝達する遊星歯車機構と、前記ウォームホイールを収容する第1のケース体と、前記回転体及び前記遊星歯車機構を収容する第2のケース体とを相互に組み付けることにより形成され、前記電動モータが組み付けられるギヤケースと、前記第1のケース体と前記第2のケース体との間に挟み込まれる取り付け板とを有し、前記取り付け板を前記車体に固定することにより前記車両用電動開閉装置が前記車体に搭載されることを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、前記回転体に連結される入力端と前記開閉体に連結される出力端との間が前記ギヤケースに回転自在に支持され、前記回転体に連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる揺動アームを有することを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、前記回転体にはギヤ部が設けられ、前記揺動アームの前記入力端には前記ギヤ部に噛み合うセクターギヤが設けられることを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、前記遊星歯車機構は動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換わる動力断続機構を介して前記ウォームホイールに連結されることを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、前記揺動アームの前記出力端と前記開閉体とに連結され、前記揺動アームに連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる連結ロッドを有することを特徴とする。
本発明の車両用電動開閉装置は、前記車体の後方のピラー内に装着され、前記車体の後部で上下方向に開閉移動自在に装着される前記開閉体を開閉移動させることを特徴とする。
本発明によれば、それぞれに減速機構を構成するウォームホイールと遊星歯車機構とを同軸上に配置することにより、複数の平歯車を用いた平行軸式の減速機構に比して、径方向の寸法を小さくすることができ車両用電動開閉装置全体の小型化を図ることができ、車載レイアウト性を良くすることができる。
本発明によれば、車両用電動開閉装置を車体に搭載するための取り付け部は、ギヤケースを形成する第1のケース体と第2のケース体との間に挟み込むことにより設けられ、いわゆるサンドイッチ構造により挟持され剛性を高くすることができるため、車体に対して車両用電動開閉装置を強固に固定することができる。
本発明によれば、回転体にギヤ部を設け、揺動アームの入力端に回転体のギヤ部に噛み合うセクターギヤを設けることにより、歯の噛み合いを利用した効率的な動力伝達が可能となる。
本発明によれば、開閉体を人力つまり手動により開閉移動させる際には、動力断続機構を動力伝達遮断状態に切り換えることにより、手動開閉作業に要する労力を軽減することができる。
本発明によれば、揺動アームと開閉体とを連結ロッドを用いて連結し、揺動アームと連結ロッドとによりリンク機構を構成し、連結ロッドを介して開閉体を開閉移動させることにより、車両用電動開閉装置の車載レイアウト性を良くすることができる。
本発明によれば、車体の後方のピラー内にレイアウト性良く配置することができ、車体の後部で上下方向に開閉移動自在に装着される開閉体、例えばバックドアを開閉移動させるために適用して好適な車両用電動開閉装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置が搭載された車両の後部を示す側面図であり、図2は図1に示す車両においてバックドアを全開位置に移動させた状態を示す側面図である。
車両1の後部には車両1の内外に連通する開口部2が設けられており、車体3のルーフ部3aにはヒンジ4を介して開閉体としてのバックドア5が装着されている。このバックドア5は上ヒンジ下開き式いわゆる跳ね上げ式であり、図1に示すように略垂直となる全閉位置と、図2に示すように略水平となる全開位置との間でヒンジ4を回転中心として回転自在つまり上下方向に開閉移動自在となっており、車両1の後方からの荷物の搬入搬出作業や人員の乗り降りを容易に行い得るようになっている。
バックドア5の開閉作業つまり開方向及び閉方向への開閉移動の労力を軽減するために、車体3の後方のピラー3b内には電動モータの回転を減速してバックドア5に伝達することにより開口部2を開閉するようにした本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置10(以下、適宜、開閉装置10と称する。)が装着されている。
バックドア5と車体3との間には開放補助力発生手段としてのガスステー6が装着されており、このガスステー6はバックドア5が所定開度以上に開いたときに内部ガス圧で伸長してバックドア5を開方向に付勢し、その付勢力で開閉作業の労力を軽減させるとともにバックドア5を全開位置で保持するようになっている。反対に、バックドア5を所定開度以下に閉じた場合には、ガスステー6の付勢力はバックドア5の自重を下回り、バックドア5は閉方向に移動する。なお、開放補助力発生手段としては、ガスステー6に代えてトーションバーを用いるようにしても良い。
図3は本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置の内部構造を示す断面図であり、図4は図3に示す車両用電動開閉装置の分解斜視図であり、図5は図4に示す車両用電動開閉装置の組立て状態を示す斜視図である。開閉装置10の駆動源である電動モータ11のモータ軸12の外周にはウォーム12aが一体的に設けられており、モータ軸12は電動モータ11に対する通電制御により正逆自在に回転するようになっている。
開閉装置10は複数のネジ部材13を用いて相互に組み付けられることによりギヤケース14を形成する第1のケース体15と第2のケース体16とを有しており、電動モータ11はモータ軸12の先端つまりウォーム12aがギヤケース14の内部に入り込んだ状態でギヤケース14に組み付けられている。ギヤケース14の内部には軸受15bを介して回転自在に支持される回転シャフト18と、この回転シャフト18と同軸上に配置されギヤケース14に対して固定される支持軸19とが組み込まれている。
回転シャフト18にはウォーム12aに噛み合うウォームホイール20が回転シャフト18に対して相対回転自在に装着されており、ウォーム12aとウォームホイール20とにより減速機構としてのウォームギヤが形成されている。支持軸19には減速機構としての遊星歯車機構21が支持軸19に対して相対回転自在に装着されており、遊星歯車機構21はウォームホイール20と同軸上に配置される構造となっている。
モータ軸12の回転はウォームギヤにより減速されて、つまり回転トルクが増幅されて伝達されるようになっている。遊星歯車機構21は動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換わることにより動力伝達経路を断続する動力断続機構を介してウォームホイール20に連結され、動力伝達状態にあるときにウォームホイール20の回転が遊星歯車機構21に伝達されるようになっており、バックドア5を手動で開閉する際には動力伝達遮断状態に切り換えることにより手動操作に要する労力を軽減することができるようになっている。
本実施の形態における動力断続機構は摩擦式の電磁クラッチ22であり、軸受17bによって後述するクラッチコイル25に相対回転自在に装着され、回転シャフト18に対して軸受17aによって相対回転自在に装着されウォームホイール20と一体として回転する駆動ロータ23と、回転シャフト18の外周面に設けられたセレーション部18aに係合することにより回転シャフト18に連動して回転するとともに軸方向に移動自在のアーマチュア板24と、第1のケース体15に保持板22aによって固定されアーマチュア板24を駆動ロータ23に係合させる磁気吸引力を発生するクラッチコイル25とを有する。アーマチュア板24には回転シャフト18の基端部に装着された板バネ26が取り付けられており、この板バネ26のバネ力によりアーマチュア板24は駆動ロータ23から離れる方向に常時付勢され、クラッチコイル25に電力が供給されない状態では駆動ロータ23に係合しない非係合位置に保持されるようになっている。
アーマチュア板24は鋼材等の磁性体により形成されており、クラッチコイル25に電力を供給してクラッチコイル25に磁気吸引力を生じさせると、この磁気吸引力によりアーマチュア板24は板バネ26のバネ力に抗して駆動ロータ23に係合する位置に引き付けられて、ウォームホイール20の回転が駆動ロータ23、アーマチュア板24、及び回転シャフト18を介して遊星歯車機構21に伝達されるようになっている。一方、クラッチコイル25への電力の供給を停止すると、アーマチュア板24は駆動ロータ23に係合しない位置に移動する。このように、クラッチコイル25に対する通電制御により、動力断続機構としての電磁クラッチ22を動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換えることができるようになっている。電磁クラッチ22は第1のケース体15に組み付けられるケースカバー27により覆われている。
本実施の形態においては、遊星歯車機構21はいわゆるシングルピニオン式であり、回転シャフト18の先端部に噛み合うサンギヤ28と、第2のケース体16に固定されるリングギヤ29と、サンギヤ28とリングギヤ29との間に配置されサンギヤ28の周りを公転しながら自転する複数のプラネタリギヤ30と、プラネタリギヤ30のそれぞれを周方向に等間隔で保持するキャリア31とを有している。キャリア31には支持軸19に対して相対回転自体に装着された回転体としての出力ギヤ32が固定されており、回転シャフト18の回転はサンギヤ28から入力されキャリア31から出力されることにより所定値以下に減速されて出力ギヤ32に伝達される構造となっている。
上述の通り、それぞれに減速機構を構成するウォームホイール20と遊星歯車機構21とを同軸上に配置することにより、複数の平歯車を用いた平行軸式の減速機構に比して、径方向の寸法を小さくすることができ装置全体の小型化を図ることができ、車載レイアウト性が向上するため、例えばピラー3b内でもコンパクトに搭載することができる。図4に示すように、開閉装置10を構成する遊星歯車機構21や揺動アーム33等の各構成部材は積み上げ式による組み付けが可能である。
なお、本実施の形態おいては、サンギヤ28を入力要素としキャリア31を出力要素としているが、これに限られず、遊星歯車機構21を減速機構として用いる際に通常一般に選択される種々の変速形態を採用し得ることは言うまでもない。例えば、サンギヤ28を入力要素としリングギヤ29を出力要素としても良く、この場合には、サンギヤ28を回転シャフト18に噛み合わせた状態のもとで、キャリア31を第2のケース体16に固定し、リングギヤ29に出力ギヤ32を固定することになる。また、いわゆるダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いることも可能である。
出力ギヤ32の外周にはギヤ部が設けられており、この出力ギヤ32のギヤ部には揺動アーム33が噛み合っている。揺動アーム33は一端部に入力端を備え他端部に出力端を備える板状の揺動部材であり、その入力端には出力ギヤ32のギヤ部に噛み合う複数の歯部33aが扇状に配設されたセクターギヤが設けられている。この揺動アーム33の略中間部は第1のケース体15と第2のケース体16とを相互に組み付けるネジ部34aを有する揺動軸34に対して回転自在に取り付けられ、これにより、揺動アーム33はギヤケース14に回転自在に支持されている。
このような揺動アーム33は、出力ギヤ32を介して遊星歯車機構21に連結されており、揺動軸34の軸中心を回転中心として出力ギヤ32の回転に連動して揺動するようになっている。揺動アーム33の入力端に出力ギヤ32のギヤ部に噛み合うセクターギヤを設け、歯の噛み合いを利用して回転動力を伝達させることにより効率的な動力伝達が可能となる。なお、出力ギヤ32は遊星歯車機構21の回転出力を揺動アーム33に伝達するための回転体としての一実施の形態に過ぎず、これに代えて、セクターギヤを設けることなく、揺動アーム33の入力端と回転体とに相互に接触する転動面を形成し、転がり摩擦を利用して動力を伝達するようにしても良い。
図5に示すように、揺動アーム33の出力端には連結ロッド35がボールジョイント式の連結手段によって回転自在に装着されており、連結ロッド35の先端部にはバックドア5に連結ロッド35を固定するための固定部35aが設けられており、この連結ロッド35と揺動アーム33とによりバックドア5をヒンジ4を回転中心として回転移動させるリンク機構が構成されている。連結ロッド35を用いることにより、開閉装置10を車載レイアウト性良く搭載することができる。
本実施の形態においては、開閉装置10は、車体3に搭載するための取り付け部としての取り付け板36を有している。この取り付け板36は円環状の挟み込み部36aと挟み込み部36aの外周に設けられ外方に向けて放射状に伸びるフランジ部36bとにより構成される。
取り付け板36の挟み込み部36aは、第1のケース体15と第2のケース体16とを相互に組み付ける際に突き合わされるケース体の突合せ面15a,16aの間に挟み込まれるように、即ち、挟み込み部36aの一方の面が突合せ面15aに接触し他方の面が突合せ面16aに接触することにより、突合せ面15a,16aに対して両面で接触するように組み込まれるようになっている。このように開閉装置10に設けられる取り付け部としての取り付け板36はサンドイッチ構造により挟持されるため剛性が高く、この取り付け板36を介して車体3に強固に固定し得る開閉装置10はバックドア5からの反力が作用しても十分に耐え得る構造となっている。
このように本発明の開閉装置10は車体3に対する取り付け部があらかじめ考慮されており、特に、その取り付け部としての取り付け板36は取り付け板36を設けるためだけのネジ部材等の専用の締結具を用いることなく開閉装置10に設けられるので、ユニット化された開閉装置にネジ部材等の専用の締結具を用いて取り付け部としてのブラケットを後付けする場合に比して、軽量化を図ることができる。
従来、専用の締結具を用いて取り付け部としてのブラケットを後付けしていた場合には、締結具を介してブラケットが設けられることから取り付け部としての剛性が十分ではなく、剛性を確保するためのリブを随所に形成する必要があり、開閉装置10に装着される電動モータ11の種類もリブとの干渉を避けられるものに限定されていた。しかしながら、本発明によれば、取り付け部を設けるためのリブを形成する必要がないので種々の電動モータを装着することができ汎用性が高い。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、本実施の形態においては、車両用開閉体は車両1の後端部に設けられたバックドア5とされているが、これに限らず、例えばセダン車等に設けられるトランクリッドであっても良い。
本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置が搭載された車両の後部を示す側面図である。 図1に示す車両においてバックドアを全開位置に移動させた状態を示す側面図である。 本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置の内部構造を示す断面図である。 図3に示す車両用電動開閉装置の分解斜視図である。 図4に示す車両用電動開閉装置の組立て状態を示す斜視図である。
符号の説明
1 車両
2 開口部
3 車体
3a ルーフ部
3b ピラー
4 ヒンジ
5 バックドア(開閉体)
6 ガスステー
10 車両用電動開閉装置
11 電動モータ
12 モータ軸
12a ウォーム
13 ネジ部材
14 ギヤケース
15 第1のケース体
15a 突合せ面
15b 軸受
16 第2のケース体
16a 突合せ面
17a 軸受
17b 軸受
18 回転シャフト
18a セレーション部
19 支持軸
20 ウォームホイール
21 遊星歯車機構
22 電磁クラッチ(動力断続機構)
22a 保持板
23 駆動ロータ
24 アーマチュア板
25 クラッチコイル
26 板バネ
27 ケースカバー
28 サンギヤ
29 リングギヤ
30 プラネタリギヤ
31 キャリア
32 出力ギヤ(回転体)
33 揺動アーム
33a 歯部
34 揺動軸
34a ネジ部
35 連結ロッド
35a 固定部
36 取り付け板
36a 挟み込み部
36b フランジ部

Claims (11)

  1. 車体に装着され車両の開口部を開閉する開閉体に、電動モータの回転を減速して伝達することにより前記開口部を開閉する車両用電動開閉装置であって、
    前記電動モータのモータ軸に設けられるウォームに噛み合うウォームホイールと、
    前記ウォームホイールと同軸上に配置され、前記ウォームホイールの回転を減速して回転体に伝達する遊星歯車機構と、
    前記ウォームホイール、前記遊星歯車機構、及び前記回転体が収容されるとともに前記電動モータが組み付けられるギヤケースと、
    前記回転体に連結される入力端と前記開閉体に連結される出力端との間が前記ギヤケースに回転自在に支持され、前記回転体に連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる揺動アームとを有することを特徴とする車両用電動開閉装置。
  2. 請求項1記載の車両用電動開閉装置において、前記回転体にはギヤ部が設けられ、前記揺動アームの前記入力端には前記ギヤ部に噛み合うセクターギヤが設けられることを特徴とする車両用電動開閉装置。
  3. 請求項1又は2記載の車両用電動開閉装置において、前記遊星歯車機構は動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換わる動力断続機構を介して前記ウォームホイールに連結されることを特徴とする車両用電動開閉装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用電動開閉装置において、前記揺動アームの前記出力端と前記開閉体とに連結され、前記揺動アームに連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる連結ロッドを有することを特徴とする車両用電動開閉装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両用電動開閉装置において、前記車体の後方のピラー内に装着され、前記車体の後部で上下方向に開閉移動自在に装着される前記開閉体を開閉移動させることを特徴とする車両用電動開閉装置。
  6. 車体に装着され車両の開口部を開閉する開閉体に、電動モータの回転を減速して伝達することにより前記開口部を開閉する車両用電動開閉装置であって、
    前記電動モータのモータ軸に設けられるウォームに噛み合うウォームホイールと、
    前記ウォームホイールと同軸上に配置され、前記ウォームホイールの回転を減速して回転体に伝達する遊星歯車機構と、
    前記ウォームホイールを収容する第1のケース体と、前記回転体及び前記遊星歯車機構を収容する第2のケース体とを相互に組み付けることにより形成され、前記電動モータが組み付けられるギヤケースと、
    前記第1のケース体と前記第2のケース体との間に挟み込まれる取り付け板とを有し、
    前記取り付け板を前記車体に固定することにより前記車両用電動開閉装置が前記車体に搭載されることを特徴とする車両用電動開閉装置。
  7. 請求項6記載の車両用電動開閉装置において、前記回転体に連結される入力端と前記開閉体に連結される出力端との間が前記ギヤケースに回転自在に支持され、前記回転体に連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる揺動アームを有することを特徴とする車両用電動開閉装置。
  8. 請求項6又は7記載の車両用電動開閉装置において、前記回転体にはギヤ部が設けられ、前記揺動アームの前記入力端には前記ギヤ部に噛み合うセクターギヤが設けられることを特徴とする車両用電動開閉装置。
  9. 請求項6〜8のいずれか1項に記載の車両用電動開閉装置において、前記遊星歯車機構は動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換わる動力断続機構を介して前記ウォームホイールに連結されることを特徴とする車両用電動開閉装置。
  10. 請求項6〜9のいずれか1項に記載の車両用電動開閉装置において、前記揺動アームの前記出力端と前記開閉体とに連結され、前記揺動アームに連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる連結ロッドを有することを特徴とする車両用電動開閉装置。
  11. 請求項6〜10のいずれか1項に記載の車両用電動開閉装置において、前記車体の後方のピラー内に装着され、前記車体の後部で上下方向に開閉移動自在に装着される前記開閉体を開閉移動させることを特徴とする車両用電動開閉装置。
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