JP2014218805A - 切換機構 - Google Patents

Abstract

【課題】回動部材に対する手動操作に応じて、回動部材の作動許容状態と停止保持状態とを切り換え、確実に停止保持状態を維持し得る切換機構を提供する。
【解決手段】本体１、回転体２、揺動部材３及び付勢部材５を備え、回動部材（例えば車両のドア）に対する回動操作時には、これに連動する回転体の回転に応じて揺動部材に遠心力が生じ、この遠心力により付勢部材の付勢力に抗して揺動部材が軸部１ａから離隔して作動許容状態とされる。回動部材の停止時には、揺動部材が付勢部材によって軸部に押接されて摩擦係合により回転体が停止状態に保持され、停止保持状態が維持される。更に、回動部材の過回転時には、揺動部材が遠心力によって軸部に押接され、摩擦係合により回転体に対し制動力が付与される。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定部材と回動部材との間に介装し、該回動部材の作動を許容する作動許容状態と当該回動部材を所望の停止位置で保持する停止保持状態とを切り換える切換機構に関し、特に、車両のドア装置等に好適な切換機構に係る。

車両のヒンジ式ドア装置におけるドアの開放位置を規制するドア位置規制装置に関し、例えば下記の特許文献１には「アクチュエータを用いることなく、ドアの開閉動作を利用して制動モードと解除モードの切換えを行なうこと」を目的とし（特許文献１の段落〔００１１〕に記載）、「ドアを開方向の途中で止めたのち、ドアを閉方向に少し動かすと、チェンジリングが第１の方向に回転することにより、制動機構が制動モードに切換わる。また、ドアを全閉方向に移動させると、ドアの閉動作に伴ってチェンジリングが第２の方向に駆動され、制動機構が解除モードに切換わる。すなわち手動によるドアの閉動作を利用して、アクチュエータを用いることなく制動モードと解除モードとの切換えを行なう」装置が提案されている（同段落〔００１７〕に記載）。

また、下記の特許文献２には、ドアを任意の開度で保持するドア開閉保持装置に関し、「ドアの開閉時にチェック力が作用しないようにして、ドア開閉操作性を向上可能とすることを、簡単で違和感の無い操作により行う」ことを目的とした装置が提案され（特許文献２の段落〔０００４〕及び〔０００５〕に記載）、「ドアを開く際には、係合解除操作部材を操作し、チェック機構を非係合状態として、チェック力が作用しない状態で、スムーズにドアを開くことができる。一方、ドアを閉じる際には、係合解除操作部材を動作させることなくドアの閉止動作を行うだけで、チェック機構が非係合状態となってドアを閉じることができる。」旨記載されている（同段落〔０００６〕に記載）。

更に、下記の特許文献３には、産業用、商業用、家庭用、又はガレージ用のドアの制動装置に関し、「高速ドアの可動部を上げ下げするシャフトの回転を制動するための装置」として、「シャフトにより回転されるエンドプレートを有し、このシャフトは、複数のキャビティを有し、これらキャビティの各々は、壁を有し、この壁は、動作状態で重りのための支持部としての役割を果たし、前記エンドプレートの回転軸に対して９０°より小さい角度で傾斜しており、各キャビティは、前記エンドプレートの回転軸の近くに位置している基端部と、このエンドプレートの回転軸から離れた末端部とを有している。各重りは、キャビティの中を、この重りがこのキャビティの基端部を有する領域にある、前記シャフトの通常の速度での動作の位置と、前記重りが前記キャビティの末端部を有する領域にあり、前記シャフトの回転を制動するための手段を作動させる、前記シャフトの所定の閾値を超える速度での動作の位置との間で移動する」装置が提案されている（特許文献３の段落〔０００９〕に記載）。

特開２００９−２３５８４４号公報 特開２０１０−９５８５５公報 特開２００８−５２８８４３号公報

上記特許文献１に記載のドア位置規制装置においては、制動モードにするためには「ドアを開方向の途中で止めたのち、ドアを閉方向に少し動かす」操作が必要で、制動モードから解除モードへの切換には閉方向操作が必要であり、制動モードから開方向への操作ができない等、操作性に課題が残る。また、特許文献２に記載のドア開閉保持装置においても、保持解除時には係合解除操作部材を操作することが必要であり、操作性に課題が残る。このような特許文献１及び２に記載の装置におけるドアを回動部材とし、取付側の車体構成部材を固定部材とした場合においては、回動部材（ドア）の操作に応じて、回動部材の作動を許容する作動許容状態と回動部材を所望の停止位置で保持する停止保持状態とを容易且つ円滑に切り換え、停止保持状態を確実に維持し得る切換機構が必要とされる。

また、上記特許文献３に記載の装置においては、錘の移動によってブレーキ作用を行うこととしているが、電気モータを駆動源とするものであり、手動操作に対応するものではなく、複雑な構造の制動装置となっている。一般的に、駆動源の断続にはクラッチ機構が用いられるが、クラッチ機構は、断続的に原動体から従動体に伝動する機構で、手動的又は自動的に連結を係合離脱する機構と定義され、歯と歯との係合による抜差クラッチと、摩擦係合による摩擦クラッチに二分されている。何れも、原動体から従動体への伝動時に係合し、非伝動時に離脱するよう構成されており、後者の摩擦クラッチでは摩擦抵抗（摩擦力）を利用して回転を伝動するものであるため、伝動中の摩擦状態の保持が重視されるが、非伝動時は離脱状態であるので、その状態（停止状態）を保持するためには別途対策を講ずる必要がある。

そこで、本発明は、固定部材と該固定部材に対し相対的に回転する回動部材との間に介装し、該回動部材の作動を許容する作動許容状態と当該回動部材を所望の停止位置で保持する停止保持状態とを切り換える切換機構において、電気的制御を必要とすることなく、簡単な構成で、回動部材に対する手動操作に応じて回動部材の作動許容状態と停止保持状態とを円滑に切り換え、停止保持状態を確実に維持し得る切換機構を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、固定部材と該固定部材に対し相対的に回転する回動部材との間に介装し、該回動部材の作動を許容する作動許容状態と当該回動部材を所望の停止位置で保持する停止保持状態とを切り換える切換機構において、軸部を有し前記固定部材に装着する本体と、該本体とは独立して前記軸部を中心に回転可能に支持し前記回動部材に連結する回転体と、該回転体に揺動可能に軸支し揺動に応じて前記軸部に対し当接又は離隔する単一の揺動部材と、前記回転体に支持し前記揺動部材を前記軸部の中心方向に付勢する付勢部材とを備え、前記回動部材の回動操作時には、前記回動部材に連動して回転する前記回転体の回転に応じて前記揺動部材に遠心力が生じ、該遠心力により前記付勢部材の付勢力に抗して前記揺動部材が前記軸部から離隔して前記作動許容状態とされ、前記回動部材の停止時には、前記揺動部材が前記付勢部材の付勢力によって前記軸部に押接されて摩擦係合により前記回転体が停止状態に保持され、前記停止保持状態とされ、且つ、前記回動部材の過回転時には、前記揺動部材が前記遠心力によって前記軸部に押接されて摩擦係合により前記回転体に対し制動力が付与されるように構成したものである。

上記の切換機構において、前記揺動部材は、前記軸部を介して対向する内面を有し前記回転体に一つの揺動軸を中心に揺動可能に支持する二つの腕部と、該二つの腕部の一方から前記軸部に対し離隔する側に延出する遠心錘部とを有する構成とするとよい。更に、前記遠心錘部に対し前記軸部を介して反対側で、前記二つの腕部の他方から前記軸部に対し離隔する側に延出するバランス錘部を有するものとするとよい。

上記の切換機構において、前記付勢部材は、前記回転体に支持し前記二つの腕部の一方を前記軸部の中心方向に付勢する単一のばねで構成するとよい。

更に、前記軸部を中心に回転可能に支持する副回転体を備えたものとし、該副回転体と前記回転体との間に前記揺動部材を介装すると共に、前記揺動部材の揺動軸の両端を当該副回転体と前記回転体に支持する前記軸部を中心に回転可能に支持する構成としてもよい。

上記の切換機構において、前記回転体と前記回動部材との間に介装して前記回転体を前記回動部材に連結する歯車機構を備えたものとし、手動によって前記回動部材が回動操作されるときには、前記回転体が前記歯車機構を介して増速されるように構成するとよい。

前記回動部材が車両のドアであって、前記固定部材が前記ドアを回動自在に支持する車体構成部材である車両に上記の切換機構を装着するとよい。この場合において、前記固定部材に対し前記ドアを回動自在に支持する回動軸近傍に前記本体を配置するとよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の切換機構においては、上記の本体、回転体、揺動部材及び付勢部材を備え、回動部材の回動操作時には、回動部材に連動して回転する回転体の回転に応じて揺動部材に遠心力が生じ、この遠心力により付勢部材の付勢力に抗して揺動部材が軸部から離隔して回動部材は作動許容状態とされ、回動部材の停止時には、揺動部材が付勢部材の付勢力によって軸部に押接されて摩擦係合により回転体が停止状態に保持され、回動部材が停止保持状態とされ、且つ、回動部材の過回転時には、揺動部材が遠心力によって軸部に押接されて摩擦係合により回転体に対し制動力が付与されるように構成されているので、回動部材に対する手動操作に応じて作動許容状態と停止保持状態とを円滑に切り換えることができ、回転体が停止したときにはその停止状態を確実に保持することができると共に、回転体の過回転時には制動力を付与して適切に過回転を抑えることができる。従って、例えば、大きなドア保持力が要求される車両のドア装置に好適な切換機構を提供することができる。

上記の切換機構において、揺動部材は二つの腕部と遠心錘部とを有するものとし、回転体の回転に応じて生じる遠心力によって、二つの腕部の一方が付勢部材の付勢力に抗して軸部から離隔する方向に揺動するように構成すれば、簡単な構成で手動操作時の操作力を大幅に低減することができる。更に、バランス錘部を有するものとすれば、揺動部材の円滑な作動を確保することができる。

そして、付勢部材を単一のばねで構成すれば、単一の揺動部材と共に、最小の部品点数で上記の切換機構を構成することができる。

上記の構成に加え、副回転体を備えたものとし、揺動軸の両端を副回転体と回転体に支持する構成とすれば、両端支持により安定した状態で確実に保持することができる。

上記の切換機構において、回転体に前述の歯車機構が連結される構成とすれば、特に、手動による回動部材の回動操作に応じて回転体が回転するときには、手動操作入力が歯車機構を介して増速されるので、回動開始後直ちに手動操作力を低減することができる。従って、車両のドア装置に好適な切換機構を提供することができる。

例えば、回動部材が車両のドアであって、固定部材が車体構成部材である車両に上記の切換機構を装着する場合には、車体構成部材に対しドアを回動自在に支持する回動軸近傍に本体を配置すれば、所謂フライホイール効果によって、軽量なドアであっても重量感のある閉作動となり、容易且つ確実に閉操作を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る切換機構の一部を切除した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る切換機構の停止保持状態を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る切換機構の一部を切除した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る切換機構の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る切換機構の作動許容状態を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る切換機構の制動状態を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る切換機構が組み込まれた車両のドア装置の一部を切除して示す斜視図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。先ず、図１乃至図６は本発明の切換機構の一実施形態を示すもので、例えば図７に示すように、回動部材が車両のドアＤＲであって、固定部材がドアＤＲを回動自在に支持する車体構成部材であるドアフレームＤＦに装着され、ドアＤＲの開閉操作における作動許容状態と停止保持状態との切り換えに供されるが、このドア装置については後述する。

本実施形態の基本構成は、図３及び図４に示すように、円柱状の軸部１ａを内部に有する容器状の本体１の開口部に支持部材７が嵌着されてハウジングが構成される。支持部材７には、本体１とは独立して軸部１ａを中心に回転可能に回転体２が支持されており、回転体２に固着された連結軸２ａ及び歯車Ｇ、並びにこれに噛合する歯車機構ＲＤを介して、回動部材（例えば図７のドアＤＲ）に連結される。

上記の回転体２には揺動部材３が揺動可能に軸支されており、揺動に応じて揺動部材３が軸部１ａに当接又は離隔するように配設されている。本実施形態の揺動部材３は、図２に示すように、軸部１ａを介して対向する内面を有し、回転体２に一つの揺動軸３ａを中心に揺動可能に支持する二つの腕部３ｂ及び３ｃと、一方の腕部３ｂから軸部１ａに対し離隔する側に延出する遠心錘部３ｄと、この遠心錘部３ｄに対し軸部１ａを介して反対側で、他方の腕部３ｃから軸部１ａに対し離隔する側に延出するバランス錘部３ｅ及び３ｆとを備えている。揺動部材３には遠心錘部３ｄのみを設けることとしてもよいが、本実施形態では揺動部材３の回転バランスをとるためバランス錘部３ｅ及び３ｆを設けることとしている。尚、腕部３ｂ及び３ｃと遠心錘部３ｄ並びにバランス錘部３ｅ及び３ｆは一体で形成されているが、これらを別体で形成した後に接合することとしてもよい。

そして、図１乃至図３に示すように、回転体２に設けられる支持部材４と揺動部材３（その腕部３ｃ及びバランス錘部３ｆ）との間に付勢部材５が支持されており、図２に白抜矢印で示すように、腕部３ｂを軸部１ａの中心方向に付勢するように配設されている。本実施形態の付勢部材５は、腕部３ｃの自由端側に配設された一つのコイルばねから成るが、板ばねやゴム等を用いることとしてもよい。

本実施形態では、図３及び図４に示すように、回転体２に平行に副回転体６が配設され、本体１の軸部１ａに回転可能に支持されている。従って、揺動部材３は回転体２と副回転体６との間に介装されると共に、揺動軸３ａの両端が回転体２と副回転体６に支持されており、両端支持構造となっているが、必要な剛性を維持できれば副回転体６を設けることなく回転体２のみに揺動部材３を支持する片持支持構造としてもよい。また、付勢部材５を支持する支持部材４も、その両端が回転体２と副回転体６に支持されているが、一方のみに支持することとしてもよい。尚、図４においてＢは軸受（ベアリング）を表し、軸受Ｂを介して、支持部材７（ひいては本体１）に回転体２が回転可能に支持されると共に、軸部１ａに副回転体６が回転可能に支持されている。

上記の構成になる切換機構において、手動による回動部材（ドアＤＲ）の回動操作に連動する回転体２の作動を図１乃至図６を参照して説明する。尚、説明を容易にするため図２、図５及び図６のハッチングは省略している。先ず、回転体２（及び副回転体６）の非作動時には、図２に示すように、付勢部材５の付勢力により揺動部材３が軸部１ａに押接されて白抜矢印で示す方向に押圧力が付与され、腕部３ｂの内面が図２のＳ点で軸部１ａの外周面に線接触し、腕部３ｂと軸部１ａの摩擦係合により回転体２が停止状態に保持されている。尚、図示は省略するが、腕部３ｂ及び３ｃの内面と軸部１ａの外周面の当接面に細溝や凸凹うねりを形成することによって、手動操作時の起動フィーリングを調整することができる。

次に、手動による回動部材（ドアＤＲ）の回動操作に連動して、回転体２（及び副回転体６）が図５の外周に回転矢印（Ｒ２）で示す方向に回転すると、その回転に応じて遠心錘部３ｄに遠心力が生じ、この遠心力により付勢部材５の付勢力に抗して揺動部材３が矢印Ｄ３で示す方向に揺動し、腕部３ｂが軸部１ａから離隔し、腕部３ｂ及び３ｃと軸部１ａとの間に空隙が形成されるので、軸部１ａに対する摩擦係合が解除され、回転体２（及び副回転体６）の回転が許容される（即ち、回転許容状態となる）。尚、手動操作開始直後は保持力相当の操作力を必要とするが、回転体２（及び副回転体６）の回転開始後は、その回転作動に応じて遠心錘部３ｄに遠心力が生じ、図５に示すように揺動部材３と軸部１ａとの間に空隙が形成されるので、容易に回動部材（ドアＤＲ）を操作することができる。

例えば、回動部材（ドアＤＲ）に対し急激な開放操作が行われ、回転体２が所定回転数以上の速度で回転すると（即ち、過回転となると）、遠心錘部３ｄの遠心力により揺動部材３が付勢部材５の付勢力に抗して更に矢印Ｄ３で示す方向に揺動し、腕部３ｃの内面が図６のＥ点で軸部１ａの外周面に線接触し、図６に白抜矢印で示す方向に押圧力が付与される。而して、腕部３ｃと軸部１ａの摩擦係合により回転体２に対し制動力（摩擦ブレーキ力）が付与されるので、回転体２の過回転を抑えることができる。

図７は上記の構成になる切換機構を装着した車両のドア構造を示すもので、車体構成部材であるドアフレームＤＦ（固定部材）に対しドアＤＲ（回動部材）が上下のドアヒンジＤＨ間の軸（回動軸）回りに回動自在に支持されており、チェックバーＣＢの基端部がドアフレームＤＦに回動可能に連結されると共に、図４に示す歯車機構ＲＤ並びにこれに連結軸２ａ及び歯車Ｇを介して連結された回転体２等を内蔵する切換機構（ＣＭとする）がケースＣＳ内に収容されてドアＤＲに支持されている。本実施形態では、切換機構ＣＭの本体１が回動軸（上下のドアヒンジＤＨ間の軸）近傍に配置されるように、ケースＣＳがドアＤＲに固着され、チェックバーＣＢの本体部がケースＣＳ内の歯車機構ＲＤに連結されて増速装置が構成されている。この増速装置としては、例えば、チェックバーＣＢの本体部をラックとし歯車Ｇをピニオンとするラックアンドピニオン機構によって構成することができ、更に、ラックとピニオンとの間に遊星歯車等を設けることとしてもよい。

而して、ドアＤＲの開放操作時には切換機構ＣＭ内の回転体２（及び副回転体６）の回転が許容され、チェックバーＣＢが移動可能となるが、回転体２は歯車機構ＲＤを介して増速されて高速回転となるので、開放操作開始後直ちに手動操作力を低減することができる。ドアＤＲの開放操作が中止され、回転体２（及び副回転体６）の回転が停止したときにはその停止状態が揺動部材３と軸部１ａの摩擦係合によって保持されるので、チェックバーＣＢの移動が阻止され、ドアＤＲを十分な保持力を以って所望の停止位置で確実に保持することができる。

そして、ドアＤＲの閉操作時にも切換機構ＣＭ内の回転体２（及び副回転体６）の回転が許容され、回転体２は歯車機構ＲＤを介して回転するが、このドアＤＲの閉操作中、切換機構ＣＭ内の回転体２及び副回転体６等の回転によって運動エネルギーが蓄えられ別の機械要素にトルクを付与するという所謂フライホイール効果を奏するので、ドアＤＲが軽量であっても重量感のある閉作動となり、容易且つ確実に閉操作を行うことができる。例えば、ドアＤＲを閉める際に、ゆっくりとした（低速での）ドア閉作動でもストライカ（符合省略）を押し切り、所謂半ドアとならず確実に閉めることができる。

逆に、回動部材（ドアＤＲ）に対し急激な開放操作が行われたとき、あるいは坂道でのドアＤＲの開放時や強風下でのドアＤＲの開放時のようにドアＤＲが急激に開放するときには、回転体２が所定回転数以上の速度で回転すると、揺動部材３の摩擦係合により回転体２に対し制動力が付与されるので、回転体２の過回転を抑えることができ、ドアＤＲの急激な開放作動を防止することができる。尚、本実施形態の切換機構は、住宅用の自動ドア等にも適用することができる。

１ 本体
１ａ 軸部
２ 回転体
２ａ 連結軸
３ 揺動部材
３ａ 揺動軸
３ｂ，３ｃ 腕部
３ｄ 遠心錘部
３ｅ，３ｆ バランス錘部
５ 付勢部材
６ 副回転体
Ｂ 軸受
ＣＭ 切換機構
ＲＤ 歯車機構
ＤＦ ドアフレーム（固定部材）
ＤＲ ドア（回動部材）

Claims (8)

1. 固定部材と該固定部材に対し相対的に回転する回動部材との間に介装し、該回動部材の作動を許容する作動許容状態と当該回動部材を所望の停止位置で保持する停止保持状態とを切り換える切換機構において、軸部を有し前記固定部材に装着する本体と、該本体とは独立して前記軸部を中心に回転可能に支持し前記回動部材に連結する回転体と、該回転体に揺動可能に軸支し揺動に応じて前記軸部に対し当接又は離隔する単一の揺動部材と、前記回転体に支持し前記揺動部材を前記軸部の中心方向に付勢する付勢部材とを備え、前記回動部材の回動操作時には、前記回動部材に連動して回転する前記回転体の回転に応じて前記揺動部材に遠心力が生じ、該遠心力により前記付勢部材の付勢力に抗して前記揺動部材が前記軸部から離隔して前記作動許容状態とされ、前記回動部材の停止時には、前記揺動部材が前記付勢部材の付勢力によって前記軸部に押接されて摩擦係合により前記回転体が停止状態に保持され、前記停止保持状態とされ、且つ、前記回動部材の過回転時には、前記揺動部材が前記遠心力によって前記軸部に押接されて摩擦係合により前記回転体に対し制動力が付与されることを特徴とする切換機構。
2. 前記揺動部材は、前記軸部を介して対向する内面を有し前記回転体に一つの揺動軸を中心に揺動可能に支持する二つの腕部と、該二つの腕部の一方から前記軸部に対し離隔する側に延出する遠心錘部とを有することを特徴とする請求項１記載の切換機構。
3. 前記揺動部材は、前記遠心錘部に対し前記軸部を介して反対側で、前記二つの腕部の他方から前記軸部に対し離隔する側に延出するバランス錘部を有することを特徴とする請求項２記載の切換機構。
4. 前記付勢部材は、前記回転体に支持し前記二つの腕部の一方を前記軸部の中心方向に付勢する単一のばねであることを特徴とする請求項２又は３記載の切換機構。
5. 前記軸部を中心に回転可能に支持する副回転体を備え、該副回転体と前記回転体との間に前記揺動部材を介装すると共に、前記揺動部材の揺動軸の両端を当該副回転体と前記回転体に支持することを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の切換機構。
6. 前記回転体と前記回動部材との間に介装して前記回転体を前記回動部材に連結する歯車機構を備え、手動によって前記回動部材が回動操作されるときには、前記回転体が前記歯車機構を介して増速されるように構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の切換機構。
7. 前記回動部材が車両のドアであって、前記固定部材が前記ドアを回動自在に支持する車体構成部材であることを特徴とする請求項６記載の切換機構。
8. 前記固定部材に対し前記ドアを回動自在に支持する回動軸近傍に前記本体を配置することを特徴とする請求項７記載の切換機構。

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