JP2012132205A - 開閉部材駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体の開口を開閉する開閉部材を電動機構によって駆動するに際して、開閉部材を駆動するための機構が占めるスペースを小さくするようにした開閉部材駆動装置を提供する。
【解決手段】車体１６に取り付けられるベース部材２０と後部ドア１４に取り付けられる回動部材２２とからなるヒンジ３４によって後部ドア１４を車体１６に回動可能に取り付け、電動機構によって回動部材２２を回動することによって後部ドア１４を駆動する。そして、電動機構をヒンジ３４に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、開閉部材駆動装置に関する。

従来、車体の開口を開閉する開閉部材、例えば後部ドアを電動モータと減速機とからなる電動機構によって駆動するようにした開閉部材駆動装置が知られている。

例えば、下記特許文献１に記載の開閉部材駆動装置にあっては、電動モータの回転出力を減速機および回動機構（アーム２２など）を介して開閉部材に作用させ、開閉部材をヒンジ回りに駆動するように構成している。

特開２００７−１７７４２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の開閉部材駆動装置では、ヒンジとは別の部材である回動機構を車体と開閉部材との間に介在させ、その回動機構に電動機構を設けているため、装置全体として大型となり、車室スペースが減少してしまうと共に荷物の出し入れの障害となってしまうといった問題があった。

また、ダンパー機構からなる保持器の内部に電動機構を収容し、保持器を電動機構によって伸縮させることで開閉部材を駆動するようにした技術も知られている。しかしながら、保持器自体がヒンジとは別の部材であって車体と開閉部材の間に介在するため、同様な問題が生じていた。

そこで、本発明は、車体の開口を開閉する開閉部材を電動機構によって駆動するに際して、開閉部材を駆動するための機構が占めるスペースを小さくするようにした開閉部材駆動装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の開閉部材駆動装置は、車体に取り付けられるベース部材と前記ベース部材に回動可能に支持されると共に前記車体の開口を開閉する開閉部材に取り付けられる回動部材とを有し、前記開閉部材を前記車体に回動可能に取り付けるヒンジと、前記ヒンジに設けられると共に前記回動部材を回動する電動機構と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の開閉部材駆動装置では、車体に取り付けられるベース部材と開閉部材に取り付けられる回動部材とからなるヒンジによって開閉部材が車体に回動可能に取り付けられる。電動機構によって回動部材が回動されることによって開閉部材が駆動される。ここで、電動機構はヒンジに設けられている。このように、車体に開閉部材を取り付けるためのヒンジに電動機構を設けると共に、電動機構によってヒンジの回動部材を回動させることで開閉部材を駆動可能としたので、開閉部材を駆動するための機構が占めるスペースを小さくすることができる。

請求項２に記載の開閉部材駆動装置は、請求項１に記載の開閉部材駆動装置において、さらに、前記ヒンジに設けられると共に前記開閉部材を開方向に動作させるように前記回動部材を付勢する付勢機構、を備えることを特徴としている。

請求項２に記載の開閉部材駆動装置では、回動部材を付勢する付勢機構によって開閉部材を開方向に動作される。ここで、付勢機構はヒンジに設けられている。このように、付勢機構によって開閉部材を開方向に付勢するので、電動機構を作用させずに手動によって開閉部材を開方向に操作する場合でも、開閉部材を容易に操作することができる。また、付勢機構はヒンジに設けられるため、開閉部材を駆動するための機構が占めるスペースを小さくすることができる。

請求項３に記載の開閉部材駆動装置は、請求項２に記載の開閉部材駆動装置において、前記電動機構は、電動モータを有し、前記付勢機構は、圧縮体と回転軸と前記圧縮体の復元力を前記回転軸の回転力に変換する変換部とを有し、前記付勢機構の回転軸と前記電動モータの回転軸を接続することを特徴としている。

請求項３に記載の開閉部材駆動装置では、電動機構は電動モータを有し、付勢機構は圧縮体の復元力を回転軸の回転力に変換する変換部を有しており、付勢機構の回転軸と電動モータの回転軸を接続している。このように、付勢機構の回転軸と電動モータの回転軸を接続することにより、開閉部材を開方向に動作させるとき、付勢機構による回転出力を電動機構に付加することで、電動モータの負荷を低減することができる。

請求項４に記載の開閉部材駆動装置は、請求項３に記載の開閉部材駆動装置において、前記付勢機構の回転軸と前記電動モータの回転軸を同軸上で一体回転可能に接続したことを特徴としている。

請求項４に記載の開閉部材駆動装置では、付勢機構の回転軸と電動モータの回転軸を同軸上で一体回転可能に接続している。このように、付勢機構の回転軸と電動モータの回転軸を同軸上で一体回転可能に接続することにより、ヒンジにおいて付勢機構と電動機構を直列に配置することができ、装置全体として小型化を図ることができる。

請求項５に記載の開閉部材駆動装置は、請求項３または請求項４に記載の開閉部材駆動装置において、前記電動機構は、前記電動モータの回転軸の一方に接続され前記電動モータの回転軸の回転を減速する減速機を有すると共に、前記付勢機構の回転軸は、前記電動モータの回転軸の他方に接続されることを特徴としている。

請求項５に記載の開閉部材駆動装置では、電動モータの回転軸の一方には減速機が接続され、電動モータの回転軸の他方には付勢機構が接続されている。従って、付勢機構による回転出力は減速機によって増幅されることとなる。このように、付勢機構の回転出力が増幅されるため、付勢機構を小型化できる。そのため、付勢機構をヒンジに設け易くなる。

請求項６に記載の開閉部材駆動装置は、請求項５に記載の開閉部材駆動装置において、前記減速機は入出力軸が同軸上に配置される同軸型減速機であると共に、前記入出力軸と前記電動モータの回転軸を同軸上に配置したことを特徴としている。

請求項６に記載の開閉部材駆動装置では、減速機は入出力軸が同軸上に配置される同軸型とされ、減速機の入出力軸と電動モータの回転軸を同軸上に配置している。従って、ヒンジにおいて減速機と電動モータを直列に配置することができ、装置全体として小型化を図ることができる。

本発明の実施形態に係る開閉部材駆動装置を含む車両の後方部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る開閉部材駆動装置の側面図および縦断面図である。（ａ）は、ドアが全開している場合の開閉部材駆動装置の側面図および縦断面図を示している。（ｂ）は、ドアが全閉している場合の開閉部材駆動装置の側面図および縦断面図を示している。 図２のＦ３−Ｆ３線における断面図である。 本発明の実施形態に係る開閉部材駆動装置の構成を従来のものと比較して模式的に示すブロック図である。

以下、本発明に係る開閉部材駆動装置の実施形態について、添付の図面に基づいて説明する。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る開閉部材駆動装置を含む車両の後方部を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る開閉部材駆動装置の側面図および縦断面図である。図２において（ａ）は、ドアが全開している場合の開閉部材駆動装置の側面図および縦断面図を示しており、（ｂ）はドアが全閉している場合の開閉部材駆動装置の側面図および縦断面図を示している。図３は、図２のＦ３−Ｆ３線における断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る開閉部材駆動装置１０は、車両の後方に設けられる開口１２を開閉する開閉部材の一例としての後部ドア１４に設けられている。開閉部材駆動装置１０は長手方向を水平とされて車体１６の開口１２の上方側の縁部１８に設けられ、自身を中心軸として後部ドア１４を持ち上げ、持ち下げるように回動させるものである。

図１、図２に示すように、開閉部材駆動装置１０は、略円筒状を呈するベース部材２０と、ベース部材２０に回動可能に支持される回動部材２２を備えている。ベース部材２０の外周面には、外周面から突出された車体側取付ブラケット２４が４個設けられている。４個の車体側取付ブラケット２４にはそれぞれネジ孔２６が貫通形成されており、ベース部材２０はネジ締結によって縁部１８に取り付けられている。

回動部材２２は、ベース部材２０の円筒中心軸に沿う軸部２８と、軸部２８の端部に取り付けられるドア側取付ブラケット３０とからなる。軸部２８はベース部材２０に回転自在に接続されている。ドア側取付ブラケット３０には２個のネジ孔３２が貫通形成されており、ドア側取付ブラケット３０はネジ締結によって後部ドア１４の車室側の面に取り付けられている。

このように、ベース部材２０と回動部材２２とは、車体１６に後部ドア１４を開閉自在に繋ぐヒンジ３４を構成している。尚、図１では該ヒンジ３４によって車体１６の幅方向の片側において車体１６と後部ドア１４を繋ぐように示したが、他側にも該ヒンジ３４に従動して動作され、後部ドア１４を車体１６に開閉自在に繋ぐ従動ヒンジ（図示省略）が設けられている。

回動部材２２はベース部材２０に対して０°〜９０°の角度範囲で回動可能とされており、後部ドア１４は０°（全閉位置）〜９０°（全開位置）の角度範囲において開閉動作される。後部ドア１４は全閉位置において車体１６の開口１２の下方側の縁部３６に設けられるロック部材３８に係合され、全閉位置で固定される。

図２に示すように、ベース部材２０の内部には電動機構４０と付勢機構４２が収容されている。電動機構４０は、電動モータ４４と減速機４６から構成される。電動モータ４４は、そのハウジングがベース部材２０の円筒内周面に取り付けられて固定されている。電動モータ４４は車両に搭載される電源（バッテリ）に接続されおり、電源からの電力の供給を受けてその回転軸４８を回転駆動する。

減速機４６は、そのハウジングがベース部材２０の円筒内周面に取り付けられて固定されている。減速機４６としては、入力軸５０と出力軸５２が同軸上に配置される同軸型減速機、例えば２ＫＨ遊星減速機やＫＨＶ遊星減速機やハーモニックドライブやポール減速機を用いる。電動モータ４４の回転軸４８と減速機４６の入力軸５０は同軸上に配置されており、継手軸５４によって一体回転可能に接続されている。尚、電動モータ４４と減速機４６を一体に構成したものを用いてもよい（例えば、本出願人によって発案された特開２００７−１７７４２８号公報に開示されるワイパモータ）。

減速機４６の出力軸５２は回動部材２２の軸部２８に接続される。尚、図示の如く、減速機の出力軸５２をそのまま回動部材２２の軸部２８としてもよい。この実施形態の減速機４６は遊星ギア機構から構成され、減速比を例えば１：５０のように大きく設定することができ、電動モータ４４の回転出力（トルク）は後部ドア１４を持ち上げ可能な程度まで増幅可能とされている。

また、電動モータ４４の回転軸４８の付近には回転検出センサ５６が設けられている。該センサ５６によって電動モータ４４の回転軸４８の回転角度を検出することにより、後部ドア１４の開閉位置を検出可能となっている。尚、回転検出センサ５６としては、例えばホール素子を用いた非接触型のポテンショメータを採用している。

付勢機構４２は、圧縮体の一例としての圧縮コイルばね５８と回転軸６０とを備えている。回転軸６０は、その長手方向における両端付近において２個の軸受６２、６４によって回転可能に支持されている。また、回転軸６０の一端はスラストボール６６により支持されている。回転軸６０の外周面には螺旋溝６８が２重に彫られており、回転軸６０はリードスクリューを構成している。

圧縮コイルばね５８は、回転軸６０を内部に収容するように回転軸６０に挿通されている。圧縮コイルばね５８の一端（図中において右側）は固定式ばね受け７０に突き当てられている。固定式ばね受け７０は円盤状を呈しており、中央部には回転軸６０を挿通するための挿通孔７２が貫通形成されている。固定式ばね受け７０は、軸受６４に隣接した位置においてベース部材２０の円筒内部で固定されている。

圧縮コイルばねの他端部（図中において左側）は移動式ばね受け７４に突き当てられている。移動式ばね受け７４は円盤状を呈しており、中央部には回転軸６０を挿通するための挿通孔７６（図３参照）が貫通形成されている。

移動式ばね受け７４の外周面には、厚み方向において貫通する貫通溝７８が互いに対向するように２本形成されている。一方、ベース部材２０の円筒内周面には、長手方向に沿ってレール８０が互いに対向するように２本形成されている。２本のレール８０は軸受６２と固定式ばね受け７０の間において形成されている。移動式ばね受け７４の貫通溝７８がレール８０に挿通されており、移動式ばね受け７４はレール８０に沿ってベース部材２０の円筒内部において長手方向に移動可能とされている。

図３に示すように、移動式ばね受け７４の挿通孔７６を形成している内周面には中心方向に向けて突出する突起８２が互いに対向するように２個形成されている。この２個の突起８２のうちの一方は回転軸６０の２重の螺旋溝６８のうちの一方に係合されており、他方の突起８２は他方の螺旋溝６８に係合されている。移動式ばね受け７４がレール８０に沿ってベース部材２０の円筒内部を移動すると、２個の突起８２が２重の螺旋溝６８に係合しつつ直線移動するため、回転軸６０が回転することとなる。

具体的には、図２（ａ）において、回転軸６０が矢印Ｂ方向（ドア閉方向）に回転すると、移動式ばね受け７４は圧縮コイルばね５８を圧縮しつつ矢印Ａ方向に移動することとなる。また、図２（ｂ）において、回転軸６０が矢印Ｄ方向（ドア開方向）に回転すると移動式ばね受け７４が圧縮コイルばね５８の復元力によって矢印Ｃ方向に移動させられると共に、復元力によって回転軸６０の矢印Ｄ方向への回転出力が増幅される。尚、図２（ａ）の全開状態における圧縮コイルばね５８は、圧縮状態とされている。

このように、付勢機構４２では圧縮コイルばね５８の復元力を回転軸６０の回転力に変換している。移動式ばね受け７４と回転軸６０の螺旋溝６８が復元力を回転力に変換する変換部を構成している。尚、移動式ばね受け７４の内周面に突起８２を設けて螺旋溝６８に係合させるようにしたが、摺動性を向上させるため、移動式ばね受け７４の内周面に溝を設け、その溝と螺旋溝６８との間にベアリングボールを収容する構成としてもよい。

図２に示すように、付勢機構４２の回転軸６０と電動モータ４４の回転軸４８は同軸上に配置されており、継手軸８４によって一体回転可能に接続されている。また、付勢機構４２の回転軸６０は、電動モータ４４の回転軸４８の減速機４６と接続される一端側とは逆側の他端側において接続されている。付勢機構４２の回転軸６０の回転出力は、電動モータ４４および減速機４６を通じて回動部材２２に伝達される。即ち、付勢機構４２は、後部ドア１４を開方向に動作させるように回動部材２２を付勢している。

（作用）
後部ドア１４が全閉している状態において、開スイッチ（図示省略）が押されると、後部ドア１４はロック部材３８との係合が解かれると共に、電動モータ４４は回転軸４８を正回転（開方向回転）させるように駆動される。電動モータ４４の回転軸４８の回転出力は減速機４６を通じて増幅され、回動部材２２に伝達される。また、付勢機構４２の回転軸６０の回転出力も減速機４６を通じて増幅され、回動部材２２に伝達される。それにより、回動部材２２は開方向に回動され、後部ドア１４は上方に持ち上げられるように開方向に動作される。後部ドア１４が全開位置まで動作されたことが回転検出センサ５６によって検知されると、電動モータ４４の駆動が停止される。電動モータ４４の駆動が停止されても、後部ドア１４には付勢機構４２の付勢力および電動機構４０の回転抵抗力が作用するため、後部ドア１４は自重で下がることなく、全開状態が保持される。

図４（ａ）に示すように、従来の開閉部材駆動装置１００では、出力に対してクラッチ１０２、減速機１０４、電動モータ１０６からなる電動機構１０８と、保持器（ダンパ機構）１１０とを並列に接続しており、電動機構１０８を作用させない場合はクラッチ１０２を切り、保持器１１０のみによって後部ドア１４の全開状態を保持する構成である。このため、保持器１１０としては大型のものを採用する必要があった。これに対し、図４（ｂ）に示すように、本発明の開閉部材駆動装置１０では、出力に対して減速機４６と電動モータ４４と付勢機構（保持器）４２を直列に接続しているので、後部ドア１４の全開状態での保持は減速機４６と電動モータ４４と付勢機構４２、特に減速機４６と付勢機構４２の組み合わせで行われる。このため、付勢機構４２として小型のものを採用することができる。

後部ドア１４が全開している状態において、閉スイッチ（図示省略）が押されると、電動モータ４４は回転軸４８を逆回転（閉方向回転）させるように駆動される。電動モータ４４の回転出力は減速機４６を通じて増幅され、回動部材２２に伝達される。それにより、回動部材２２は閉方向に回動され、後部ドア１４は閉方向に動作される。尚、回動部材２２を閉方向に回動させるには、付勢機構４２の圧縮コイルばね５８を圧縮させる必要があるが、後部ドアの自重エネルギ分によって賄われる（圧縮コイルばね５８にはその分のばねエネルギが蓄えられる）。後部ドア１４が全閉位置まで動作されたことが回転検出センサ５６によって検知されると、電動モータ４４の駆動が停止される。全閉位置においては、後部ドア１４はロック部材３８と係合され、全閉状態が維持される。

後部ドア１４を手動操作により開ける場合は、後部ドア１４の車外側の面に設けられる操作部８６（図１参照）を操作してロック部材３８との係合を解き、後部ドア１４を持ち上げる。付勢機構４２の圧縮コイルばね５８の復元力が減速機４６を通じて増幅されて回動部材２２に作用するため、操作者は後部ドア１４を比較的軽い力で持ち上げ、開けることができる。後部ドア１４を手動操作により閉じる場合は、付勢機構４２の付勢力および電動機構４０の回転抵抗力に対抗する力を後部ドア１４に加える。

以上のように、本発明の実施形態に係る開閉部材駆動装置１０にあっては、車体１６に取り付けられるベース部材２０と後部ドア１４に取り付けられる回動部材２２とからなるヒンジ３４によって後部ドア１４を車体１６に回動可能に取り付け、電動機構４０によって回動部材２２を回動することによって後部ドア１４を開閉するように構成した。そして、電動機構４０をヒンジ３４に設けるようにした。

このように、車体１６に後部ドア１４を取り付けるためのヒンジ３４に電動機構４０を設け、電動機構４０によってヒンジ３４の回動部材２２を回動させることで後部ドア１４を開閉可能としたので、即ちヒンジ３４に設けられる電動機構４０によってヒンジ３４を直接駆動するように構成したので、後部ドア１４を駆動するための機構が占めるスペースを小さくすることができる。また、ヒンジ３４以外の部材が車体１６と後部ドア１４との間に介在することがない。そのため、車室スペースが減少するのを抑制することができ、また荷物の出し入れの障害が生じるのを抑制することができる。

また、回動部材２２を付勢する付勢機構４２によって後部ドア１４を開方向に動作させるように構成した。そして、付勢機構４２をヒンジ３４に設けるようにした。

このように、付勢機構４２によって後部ドア１４が開方向に付勢されるので、電動機構４０を作用させずに手動で後部ドア１４を開ける場合でも、後部ドア１４を容易に開けることができる。また、付勢機構４２をヒンジ３４に設けたので、後部ドア１４を駆動するための機構が占めるスペースを小さくすることができる。また、ヒンジ３４以外の部材が車体１６と後部ドア１４との間に介在することがない。そのため、車室スペースが減少するのを抑制することができ、また荷物の出し入れの障害が生じるのを抑制することができる。

また、付勢機構４２において圧縮コイルばね５８の復元力をその回転軸６０の回転力に変換し、付勢機構４２の回転軸６０と電動モータ４４の回転軸４８とを接続するように構成した。これにより、後部ドア１４を開けるとき、付勢機構４２による回転出力が電動機構４０に付加されるため、電動モータ４４の負荷を低減することができる。

また、付勢機構４２の回転軸６０と電動モータ４４の回転軸４８を同軸上で一体回転可能に接続するように構成した。これにより、ヒンジ３４において付勢機構４２と電動機構４０を直列に配置することでヒンジ３４を細長く構成することができ、開閉部材駆動装置１０を全体として小型化できる。

また、電動モータ４４の回転軸４８の一方に減速機４６を接続し、電動モータ４４の回転軸４８の他方に付勢機構４２を接続するように構成した。即ち、付勢機構４２による回転出力を減速機４６によって増幅するように構成した。それにより、付勢機構４２における回転出力の基礎となる圧縮コイルばね５８として小型のものを採用することができる。そのため、付勢機構４２自体を小型化でき、付勢機構４２をヒンジ３４に設け易くなる。

また、減速機４６として入力軸５０と出力軸５２が同軸上に配置される同軸型のものを採用し、減速機４６の入力軸５０と出力軸５２と電動モータ４４の回転軸４８を同軸上に配置するように構成した。これにより、ヒンジ３４において減速機４６と電動モータ４４を直列に配置することでヒンジ３４を細長く構成することができ、開閉部材駆動装置１０を全体として小型化できる。

尚、本実施形態の開閉部材駆動装置１０は、車体１６に対してドアを上下方向に回動させる後部ドア１４に採用するように構成したが、水平方向に回動させるタイプのドアにも採用することができる。また、後部ドア１４に限られず、車体側面に取り付けられるサイドドアやボンネットに対しても採用することができる。

また、本実施形態の開閉部材駆動装置１０では、ベース部材２０を車体１６側に取り付け、回動部材２２を後部ドア１４に取り付けるようにしたが、回動部材２２を車体１６側に取り付け、ベース部材２０を後部ドア１４に取り付けるようにしてもよい。

また、本実施形態の開閉部材駆動装置１０では、付勢機構４２の構成要素として圧縮コイルばね５８を採用したが、圧縮ガスが充填されて構成されるガススプリングを採用してもよい。

１０・・・開閉部材駆動装置、１４・・・後部ドア（開閉部材の一例）、１６・・・車体、２０・・・ベース部材、２２・・・回動部材、２４・・・車体側取付ブラケット、３０・・・ドア側取付ブラケット、３４・・・ヒンジ、４０・・・電動機構、４２・・・付勢機構、４４・・・電動モータ、４６・・・減速機、４８・・・回転軸、５０・・・入力軸、５２・・・出力軸、５８・・・圧縮コイルばね（圧縮体の一例）、６０・・・回転軸、６８・・・螺旋溝、７４・・・移動式ばね受け

Claims (6)

1. 車体に取り付けられるベース部材と前記ベース部材に回動可能に支持されると共に前記車体の開口を開閉する開閉部材に取り付けられる回動部材とを有し、前記開閉部材を前記車体に回動可能に取り付けるヒンジと、
   前記ヒンジに設けられると共に前記回動部材を回動する電動機構と、
   を備える開閉部材駆動装置。
2. さらに、
   前記ヒンジに設けられると共に前記開閉部材を開方向に動作させるように前記回動部材を付勢する付勢機構、
   を備える請求項１に記載の開閉部材駆動装置。
3. 前記電動機構は、電動モータを有し、
   前記付勢機構は、圧縮体と回転軸と前記圧縮体の復元力を前記回転軸の回転力に変換する変換部とを有し、
   前記付勢機構の回転軸と前記電動モータの回転軸を接続した請求項２に記載の開閉部材駆動装置。
4. 前記付勢機構の回転軸と前記電動モータの回転軸を同軸上で一体回転可能に接続した請求項３に記載の開閉部材駆動装置。
5. 前記電動機構は、前記電動モータの回転軸の一方に接続され前記電動モータの回転軸の回転を減速する減速機を有すると共に、
   前記付勢機構の回転軸は、前記電動モータの回転軸の他方に接続される請求項３または請求項４に記載の開閉部材駆動装置。
6. 前記減速機は入出力軸が同軸上に配置される同軸型減速機であると共に、前記入出力軸と前記電動モータの回転軸を同軸上に配置した請求項５に記載の開閉部材駆動装置。

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