JP2008030630A - 車両用ドアの開閉機構 - Google Patents

Abstract

【課題】デッドポイントを簡単な構成で容易に調整することによってドアの特に閉時の操作性を高めることができる車両用ドアの開閉機構を提供すること。
【解決手段】車体開口部を開閉するバックドア（車両用ドア）をヒンジを介して車体に回動可能に枢支し、該バックドアに開方向に付勢力を付与するバランサ４の一端を前記バックドアに回動可能に連結し、同バランサ４の他端を車体に回動可能に連結して成るバックドアの開閉機構において、前記バランサ４（シリンダ４ａ）の一端（上端）をブラケット７を介して車体に回動可能に連結するとともに、その連結点Ｐ₁ を前記ブラケット７の車体取付部に対してバックドア側（車体後方）にオフセットさせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ドアを開く際の操作力を軽減するためのバランサを備えた車両用ドアの開閉機構に関するものである。

例えばハッチバック式やワンボックス車両には跳ね上げ式のバックドアが設けられるが、このバックドアは、ヒンジを介して車体に回動可能に枢支され、ヒンジを中心として上下に回動することによって車体後面の開口部を開閉する。

而して、バックドアの開閉機構には、バックドアを開く際の操作力を軽減するととも、バックドアを全開状態に保持するためのバランサが設けられている。このバランサは、油圧、ガス圧、スプリング等によって所要の付勢力を発生するものであって、その一端はドアに回動可能に連結され、他端は車体に回動可能に連結されている。

ところで、バランサを備えるドア開閉機構においては、ドアをバランサの付勢力に抗して閉める際に、ドアが自重によって閉まり始める点（以下、「デッドポイント」と称する）が存在する。ここで、デッドポイントについて図６を参照しながら以下に説明する。

図６はバックドアの重心とバランサ連結点の回動軌跡と力（バックドアの自重とバランサの付勢力）との関係を示す模式的側面図であり、同図において、Ｏはバックドアの回動中心（ヒンジ）、Ｇはバックドアの重心、Ｐ₁ はバランサの車体への連結点（回動中心）、Ｐ₂ はバックドアのバランサ連結点をそれぞれ示す。

又、図６において、Ａはバックドアの全開位置を、Ｂは全閉位置をそれぞれ示すが、全開状態にあるバックドアを下方へ押し下げ、これを回動中心Ｏを中心として下方へ回動させて閉じると、該バックドアの重心Ｇは回動中心Ｏを中心とする半径ｒ₁ の円弧軌跡Ｃ₁ を描いて移動し、バランサのドアへの連結点Ｐ₂ は回動中心Ｏを中心とする半径ｒ₂ （＞ｒ₁ ）の円弧軌跡Ｃ₂ を描いて移動する。

而して、バックドアが全開状態から閉じられる途中の過程において、バックドアが例えば図示のＤ位置にあるときには、該バックドアの重心Ｇには一定の自重ｍｇが垂直下方に作用し、バックドアのバランサ連結点Ｐ₂ にはバランサの付勢力Ｆが斜め上向きに作用する。ここで、バランサの付勢力Ｆの大きさと方向はバックドアの位置によって変化し、その作用方向は連結点Ｐ₁ とＰ₂ を結ぶ直線の方向に一致する。

そして、バックドアには、重心Ｇに作用する自重ｍｇの分力（回動中心Ｏと連結点Ｐ₂ を結ぶ直線に対して垂直方向の成分）ｍｇ₁ （図示例では、自重ｍｇに一致している）は、該バックドアを閉じようとするモーメントＭ₁ （＝ｍｇ₁ ×ｒ₁ ）を発生し、連結点Ｐ₂ に作用する付勢力Ｆの分力（回動中心Ｏと連結点Ｐ₂ を結ぶ直線に対して垂直方向の成分）Ｆ₁ は、バックドアを開けようとするモーメントＭ₂ （＝Ｆ₁ ×ｒ₂ ）を発生する。

バックドアが図示のＤ位置にあるときには、バックドアを開けようとするモーメントＭ₂ の方がバックドアを閉じようとするモーメントＭ₁ よりも大きいため（Ｍ₂ ＞Ｍ₁ ）、全開状態にあるバックドアを閉じる際には、少なくとも全開位置ＡからＤ位置までの間はバックドアをバランサの付勢力に抗して押し下げる必要がある。

而して、バックドアを閉じるに従ってバランサの付勢力Ｆの大きさと方向が変化し、バックドアを開けようとするモーメントＭ₂ が徐々に小さくなり、例えばバックドアが図示のＣ位置まで閉じられた時点でモーメントＭ₂ がモーメントＭ₁ に等しくなって両者が釣り合い（Ｍ₂ ＝Ｍ₁ ）、このＣ位置がデッドポイントとなる。従って、デッドポイントを過ぎると、バックドアから手を離しても、該バックドアは自重ｍｇによって自動的に閉じる。そして、バックドアが完全に閉じて全閉位置Ｂにあるときには、連結点Ｐ₂ に作用するバランサの付勢力Ｆは、バックドアを開けようとするモーメントＭ₂ を発生させる分力を殆ど有しておらず、バックドアは、自重ｍｇの分力ｍｇ₁ によって発生するモーメントＭ₁ によって全閉状態を維持する。

ところで、特許文献１には、リンク機構や駆動装置で構成される移動機構によってダンパステー（バランサ）の連結点位置をドアの開動作時と閉動作時で移動させ、ダンパステー（バランサ）の傾斜角度をドアの開動作時と閉動作時で変化させてドア開時とドア閉時何れにおいても操作力を軽減させる技術が開示されている。
特開平５−１２５８６６号公報

全開状態にあるバックドアを閉める際には、操作者はバックドアの外面を形成するアウタパネルをバランサの付勢力に抗して下方へ押さえて該バックドアを下方へ回動させるが、バックドアが閉まり切る前に手を離しても該バックドアが自重で自動的に閉まるようにすることが多い。

従って、デッドポイントが下過ぎる場合には、操作者がバックドアから手を離しても該バックドアが自重で閉まらず開こうとするため、バックドアを再び手で押し下げてこれを閉じる必要があり、操作性が甚だ悪いという問題が発生する。

特許文献１に開示された技術によれば、デッドポイントを移動させて上記問題を解決することも可能であると考えられるが、リンク機構や駆動装置で構成される複雑な移動機構を要するため、部品点数やコストの増加、取付スペースの拡大、作動の安定性の低下等の別の問題が新たに発生する可能性がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、デッドポイントを簡単な構成で容易に調整することによって特にドアの閉時の操作性を高めることができる車両用ドアの開閉機構を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、車体開口部を開閉するドアをヒンジを介して車体に回動可能に枢支し、該ドアに開方向に付勢力を付与するバランサの一端を前記ドアに回動可能に連結し、同バランサの他端を車体に回動可能に連結して成る車両用ドアの開閉機構において、前記バランサの一端をブラケットを介して車体に回動可能に連結するとともに、その連結点を前記ブラケットの車体取付部に対してドア側にオフセットさせたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記バランサの前記ブラケットへの連結点を車体開口部の周縁に取り付けられたウェザーストリップよりもドア側に配置したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ブラケットに、車体取付面である第１の面と、該第１の面に対して車幅方向内側にオフセットした第２の面を設け、該第２の面に端部に前記バランサの一端を連結したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記ブラケットの第１の面と第２の面を繋ぐ斜面にビードを形成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、バランサの一端をブラケットを介して車体に回動可能に連結するとともに、その連結点を前記ブラケットの車体取付部に対してドア側にオフセットさせたため、バランサの傾きを従来よりも立てることができ、車両のデザインに影響を与えることなく、デッドポイントを簡単な構成で容易に適切な位置に設定することができ、ドア閉じ時の操作性を高めることができる。

請求項２記載の発明によれば、バランサのブラケットへの連結点を車体開口部の周縁に取り付けられたウェザーストリップよりもドア側に配置したため、バランサの傾きを従来よりも立てることができ、デッドポイントを簡単な構成で容易に最適な位置に設定することができる。

請求項３記載の発明によれば、ブラケットに、車体取付面である第１の面と、該第１の面に対して車幅方向内側にオフセットした第２の面を設け、該第２の面に端部にバランサの一端を連結したため、車体開口部の大きさに影響されることなく、車両側面の室内幅よりも通常狭くなる開口部のウェザーストリップを越えて車室外にバランサの連結点を配置することができ、車体開口部の大きさに影響されることなく配置することができる。

請求項４記載の発明によれば、ビードによってブラケットの剛性が高められる、該ブラケットへのバランサの連結点を車体後方へオフセットさせたためにブラケットに発生するモーメントが大きくなっても、該ブラケットの変形が防がれ、ドアの安定した開閉動作が可能となる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るドア開閉機構を備えたバックドアを車室側から見た斜視図、図２は本発明に係るドア開閉機構のバランサの取付構造を示す側面図、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図、図４はバックドアの重心とバランサ連結点の回動軌跡と力（バックドアの自重とバランサの付勢力）との関係を従来と対比して示す模式的側面図、図５はバックドアの閉じ動作を説明するための模式的側面図である。

図１において、１は所謂ワンボックスカーの車体１００の後面に開口する開口部１００ａ（図３参照）を開閉するバックドアであって、該バックドア１によって開閉される車体開口部１００ａの周縁には、シール部材としてのウェザーストリップ２が取り付けられている（図１〜図３参照）。尚、図１はバックドア１が閉まっている状態を示している。

上記バックドア１は、外面を形成するアウタパネル１ａと内面を形成するインナパネル１ｂの外周縁同士を接合して中空状に成形され、その上端部の左右が図１に示すヒンジ３によって車体開口部１００ａ上縁の不図示のルーフパネルに回動可能に枢支されており、このバックドア１を左右のヒンジ３を中心として上下に回動させることによって車体開口部１００ａが開閉される。

ところで、バックドア１の左右と車体開口部１００ａの間には、バックドア１を開く際の操作力を軽減するための左右一対のバランサ４がそれぞれ設けられている。各バランサ４は、油圧、ガス圧、スプリング等によって所要の付勢力を発生するものであって、高圧ガス等が封入されたシリンダ４ａと、該シリンダ４ａ内に摺動可能に嵌挿された不図示のピストンからシリンダ４ａ外へと延びるロッド４ｂとで構成されている。

そして、左右一対の上記バランサ４の各ロッド４ｂの下端は、図２に示すように、ボールジョイント５及びボルト６を介してバックドア１の側部に回動可能に連結されており、各シリンダ４ａの上端は、ブラケット７及びボールジョイント８を介して車体開口部１００ａの側部に回動可能に連結されている。各バランサ４は、最伸長状態（ロッド４ｂが最も伸びた状態）で付勢力が最も小さく、図１に示すようにバックドア１が閉じている状態（バックドア１が図４の位置Ｂにある状態）では収縮して最も大きな軸方向下向きの付勢力Ｆ（図２及び図４参照）を発生し、この付勢力Ｆによってバックドア１の全閉状態が維持される。

而して、左右の前記各ブラケット７は、図２に示すように、その一端部に形成された２つの円孔７ａに挿通する図３に示すボルト９によって車体開口部１００ａの側部に車体後方に向って斜め上方に傾斜して取り付けられており、その他端にはバランサ４（シリンダ４ａ）の上端がボールジョイント８を介して回動可能に連結されている。尚、本実施の形態では、各ブラケット７の車体１００への取り付けをボルト９にて行ったが、その他、リベットや溶接等によって各ブラケット７を車体１００に取り付けても良い。

ここで、図２及び図３に示すように、各バランサ４のブラケット７への連結点（図４にＰ₁ にて示す）は、ブラケット７の車体１００への取付部から車体後方（バックドア１側）に向かって斜め上方にｅだけオフセットした位置（本実施の形態では、車体開口部１００ａの周縁に取り付けられた前記ウェザーストリップ２よりも車体後方の位置）に配置されている。つまり、本実施の形態では、図４に示すように、各バランサ４のブラケット７への連結点Ｐ₁ を従来の連結点Ｐ’に対して図示のΔｅだけ車体後方に向かって斜め上方にオフセットさせている。

ところで、左右の各ブラケット７は板金のプレス成形品であって、図３に示すように、これには車体取付面である第１の面Ｓ１と、該第１の面Ｓ１に対して車幅方向内側に図示のεだけオフセットした第２の面Ｓ２が設けられており、該第２の面Ｓ２の端部に前記バランサ４（シリンダ４ａ）の一端が連結されている。そして、図２に示すように、各ブラケット７の第１の面Ｓ１と第２の面２を繋ぐ斜面Ｓ３にはビード７ｂが幅方向に３列形成されている。

而して、本実施の形態では、前述のように左右の各バランサ４（シリンダ４ａ）の上端部をブラケット７を介して車体１００側に連結し、その連結点Ｐ１
をブラケット７の車体取付部よりも車体後方にオフセットさせたため、バックドア１を閉めた状態においてバランサ４の側面視での傾きを従来の傾きよりも車体後方に向かって起き上がるよう立てることができる。

即ち、図４に示すＬ１は従来のドア開閉機構におけるバランサ４の側面視での傾斜を示す中心軸線、Ｌ２は本発明に係るドア開閉機構におけるバランサ４の側面視での傾斜を示す中心軸線であり、本発明に係るドア開閉機構によれば、バランサ４の傾斜を従来の傾斜よりも図示のΔθの角度だけ立てることができる。

ここで、全開状態にあるバックドア１を閉じる動作とそのときの力の関係を図４及び図５に基づいて説明する。

図４はバックドア１の重心とバランサ連結点の回動軌跡と力（バックドア１の自重とバランサ４の付勢力）との関係を示す模式的側面図であり、同図において、Ｏはバックドア１の回動中心（ヒンジ３）、Ｇはバックドアの重心、Ｐ₁ はバランサ４の車体１００への連結点（回動中心）、Ｐ₂ はバックドア１へのバランサ４の連結点をそれぞれ示す。

又、図４及び図５において、Ａはバックドア１の全開位置を、Ｂは全閉位置をそれぞれ示すが、全開状態にあるバックドア１を下方へ押し下げ、これを回動中心Ｏを中心として下方へ回動させて閉じると、該バックドア１の重心Ｇは回動中心Ｏを中心とする半径ｒ₁ の円弧軌跡Ｃ₁ を描いて移動し、バランサ４の車体１００への連結点Ｐ₂ は回動中心Ｏを中心とする半径ｒ₂ （＞ｒ₁ ）の円弧軌跡Ｃ₂ を描いて移動する。

而して、バックドア１が全開状態から閉じる途中の過程において、バックドア１が例えば図示のＣ位置にあるときには、該バックドア１の重心Ｇには一定の自重ｍｇが垂直下方に作用し、バックドア１のバランサ連結点Ｐ₂ にはバランサ４の付勢力Ｆが中心軸線Ｌ２方向に作用する。ここで、バランサ４の付勢力Ｆの大きさと方向はバックドア１の位置によって変化する。

そして、バックドア１には、重心Ｇに作用する自重ｍｇの分力（回動中心Ｏと連結点Ｐ₂ を結ぶ直線に対して垂直方向の成分）ｍｇ₁ は、該バックドア１を閉じようとするモーメントＭ₁ （＝ｍｇ₁ ×ｒ₁ ）を発生し、連結点Ｐ₂ に作用する付勢力Ｆの分力（回動中心Ｏと連結点Ｐ₂ を結ぶ直線に対して垂直方向の成分）Ｆ₁ は、バックドア１を開けようとするモーメントＭ₂ （＝Ｆ₁ ×ｒ₂ ）を発生する。

ところで、バックドア１を閉じるに従ってバランサ４の付勢力Ｆの大きさと方向が変化し、バックドア１を開けようとするモーメントＭ₂ が徐々に小さくなり、図６において説明したようにバックドア１が自重ｍｇによって閉まり始めるデッドポイントにおいてはモーメントＭ₂ がモーメントＭ₁ に等しくなって両者が釣り合うが（Ｍ₂ ＝Ｍ₁ ）、このデッドポイントが下過ぎると、前述のように操作者がバックドア１から手を離しても該バックドア１が自重ｍｇで閉まらず開こうとするため、バックドア１を再び手で押し下げてこれを閉じる必要があり、操作性が甚だ悪いという問題が発生する。

而して、本実施の形態では、前述のように各バランサ４のブラケット７への連結点Ｐ₁ を従来の連結点Ｐ’₁ に対して図示のΔｅだけ車体後方に向かって斜め上方にオフセットさせることによって各バランサ４の傾斜（中心軸線Ｌ２）を従来の傾斜（中心軸線Ｌ１）よりも図示のΔθの角度だけ立てるようにしたため、デッドポイントを従来よりも上方へ移動させることができる。その理由を図４に基づいて説明する。

図４に示すＣ位置にバックドア１が位置している場合、本実施の形態において連結点Ｐ₂ に作用するバランサ４の付勢力Ｆの分力（回動中心Ｏと連結点Ｐ₂ を結ぶ直線に対して垂直方向の成分）Ｆ₁ は、従来の中心軸線Ｌ１方向に作用する付勢力Ｆ’の分力Ｆ’₁ よりも小さくなる（Ｆ₁ ＜Ｆ’₁ ）。このため、本実施の形態においてバックドア１を開けようとするモーメントＭ₂ （＝Ｆ₁ ×ｒ₂ ）は、分力Ｆ’₁ に基づいて発生する従来のモーメントＭ’ ₂ （＝Ｆ’₁ ×ｒ₂ ）よりも小さくなり（Ｍ₂ ＜Ｍ’ ₂ ）、その分だけデッドポイントを上方へ移動させることができる。

而して、上述のようにデッドポイントを上方へ移動させることができれば、デッドポイントが下過ぎることによる前記不具合が解消され、操作者がバックドア１から手を離せば該バックドア１が自重ｍｇで確実に閉まるため、バックドア１を再び手で押し下げてこれを閉じる必要がなくなり、バックドア１を閉じる際の操作性が高められる。

ここで、デッドポイントは、図５に示すように、バックドア１の操作者による操作点の回動軌跡Ｃ₃ と操作者の手の回動軌跡Ｃ₄ との交点Ｐの近傍に位置することが操作性の上で望ましい。

他方、各ブラケット７のバランサ４の連結点Ｐ₁ には、図２に示すように、付勢力Ｆと大きさが同じで方向が逆の反力Ｒが作用し、各ブラケット７には反力Ｒによるモーメントが発生するが、前述のように各ブラケット７の第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２を繋ぐ斜面Ｓ３に３列のビード７ｂを幅方向に形成したため、これらのビード７ｂによってブラケット７の剛性が高められる。このため、連結点Ｐ₁ をブラケット７の車体取付部から車体後方へオフセットさせたためにブラケット７に発生するモーメントが大きくなっても、該ブラケット７の変形が防がれ、バックドア１の安定した開閉動作が可能となる。

尚、全閉状態にあるバックドア１を開く場合には、デッドポイントに至るまではバックドア１をその自重ｍｇとバランサ４の付勢力Ｆに抗して持ち上げる必要があるが、デッドポイントを過ぎると、バックドア１は、バランサ４の付勢力Ｆによって自動的に上方へと全開位置まで回動し、その全開状態が維持される。

ところで、バックドアを車体側に回動可能に枢支するためのヒンジ及びバランサの取付位置のレイアウトは車両の意匠デザインに大きく影響されるため、バックドアの操作性を大きく変えることは一般的には困難である。

即ち、バックドアによって開閉される車両の後端開口部の側面視での傾きは車両のデザインによることが多く、殆どの車両の後端のシルエットは車体前方に向かって斜め上方に傾斜する形状にデザインされることが多いことから、後端開口部もその形状に合わせて傾斜した形状に形成されることが多い。このように車体前方に向かって斜め上方に傾斜した車体開口部にバランサを取り付ける場合、バランサの上端は車室内の前後方向前方に取り付けられ、下端はバックドアの内側に取り付けられるため、バランサは車体開口部よりも傾斜して取り付けられることとなり、デッドポイントが下側に位置し易い。このため、操作者がバックドアから手を離しても該バックドアが自重で閉まらず開こうとするため、バックドアを再び手で押し下げてこれを閉じる必要があり、操作性が甚だ悪いという問題が発生することは前述の通りである。

そこで、本発明では、バランサ４のブラケット７への連結点Ｐ₁ を、ブラケット７の車体取付部から車体後方（バックドア１側）にオフセットさせることによって、バランサ４の傾斜を従来の傾斜よりも立ててデッドポイントを従来よりも上方の適切な位置に設定するようにしたため、簡単な構成でバックドア１の特に閉時の操作性を高めることができる。この場合、ブラケット７が車体後方に突出するため、該ブラケット７とバックドア１との干渉を避けるため、図３に示すように、バックドア１のインナパネル１ｂにブラケット７との干渉を避けるための凹部１ｃを形成している。

又、本実施の形態では、ブラケット７に、車体取付面である第１の面Ｓ１と、該第１の面に対して車幅方向内側にオフセットした第２の面Ｓ２を設け、該第２の面Ｓ２に端部にバランサ４の一端を連結したため、車体開口部１００ａの大きさに影響されることなく、車両側面の室内幅よりも通常狭くなる開口部１００ａのウェザーストリップ２を越えて車室外にバランサ４の連結点Ｐ₁ を配置することができる。

尚、以上は本発明を特に上下に回動刷る縦開きバックドアの開閉機構に対して適用した形態について説明したが、本発明は、横開きバックドア、フード、トランクリッド等の他の任意のドアを開閉するための開閉機構に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係るドア開閉機構を備えたバックドアを車室側から見た斜視図である。 本発明に係るドア開閉機構のバランサの取付構造を示す側面図である。 図３のＸ−Ｘ線断面図である。 本発明に係るドア開閉機構のバックドアの重心とバランサ連結点の回動軌跡と力（バックドアの自重とバランサの付勢力）との関係を従来と対比して示す模式的側面図である。 バックドアの閉じ動作を説明するための模式的側面図である。 デッドポイントを説明するための模式的側面図である。

符号の説明

１ バックドア（車両用ドア）
１ａ バックドアのアウタパネル
１ｂ バックドアのインナパネル
１ｃ バックドアの凹部
２ ウェザーストリップ
３ ヒンジ
４ バランサ
４ａ バランサのシリンダ
４ｂ バランサのロッド
５ ボールジョイント
６ ボルト
７ ブラケット
７ａ ブラケットの円孔
７ｂ ブラケットのビード
８ ボールジョイント
９ ボルト
１００ 車体
１００ａ 車体開口部
Ｆ，Ｆ’ バランサの付勢力
Ｌ１ 従来のバランサの中心軸線
Ｌ２ 本発明のバランサの中心軸線
Ｐ₁ バランサのブラケットへの連結点
Ｐ₂ バランサのバックドアへの連結点
Ｓ１ ブラケットの第１の面
Ｓ２ ブラケットの第２の面
Ｓ３ ブラケットの斜面

Claims (4)

1. 車体開口部を開閉するドアをヒンジを介して車体に回動可能に枢支し、該ドアに開方向に付勢力を付与するバランサの一端を前記ドアに回動可能に連結し、同バランサの他端を車体に回動可能に連結して成る車両用ドアの開閉機構において、
   前記バランサの一端をブラケットを介して車体に回動可能に連結するとともに、その連結点を前記ブラケットの車体取付部に対してドア側にオフセットさせたことを特徴とする車両用ドアの開閉機構。
2. 前記バランサの前記ブラケットへの連結点を車体開口部の周縁に取り付けられたウェザーストリップよりもドア側に配置したことを特徴とする請求項１記載の車両用ドアの開閉機構。
3. 前記ブラケットに、車体取付面である第１の面と、該第１の面に対して車幅方向内側にオフセットした第２の面を設け、該第２の面に端部に前記バランサの一端を連結したことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用ドアの開閉機構。
4. 前記ブラケットの第１の面と第２面を繋ぐ斜面にビードを形成したことを特徴とする請求項３記載の車両用ドアの開閉機構。

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