JP2020045654A

JP2020045654A - ドア駆動装置

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Publication number: JP2020045654A
Application number: JP2018173502A
Authority: JP
Inventors: 晋司上田; Shinji Ueda
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2038-09-18
Also published as: CN110905333A; TW202028596A; EP3626926A1; TWI726387B; JP7178221B2; CN110905333B; US20200087971A1

Abstract

【課題】小型化が可能なドア駆動装置を提供する。【解決手段】ドア駆動装置は、ドアの開口幅方向に延びるベース部材１１と、ベース部材１１に押し当てられベース部材１１に沿って回転しながら移動する回転移動体３２と、ドアの開口幅方向に延びてモーターの動力で回転する回転軸１３と、伝達部材３１とを備える。伝達部材３１は、回転軸１３の軸方向に対して相対移動可能であり、かつ、回転軸１３と共に回転し、回転移動体３２と接触することによって回転軸の回転力を回転移動体３２に伝達する。【選択図】図５

Description

本発明は、ドアリーフを移動させるドア駆動装置に関する。

ドア駆動装置として、特許文献１に記載の技術が知られている。同文献に記載のドア駆動装置は、可逆ねじと、可逆ねじに沿って往復する往復台とを備える。往復台は、可逆ねじに摺動するナットを有する。可逆ねじが回転すると、往復台が可逆ねじに沿って移動する。往復台は、その移動に基づいて、ドアリーフを移動させる。

特開平４−２２８７８８号公報

上記のドア駆動装置は、可逆ねじを備える。これに対して、ラックアンドピニオンの構造を備えたドアリーフを移動させるドア駆動装置が知られている。このドア駆動装置では、ピニオンはモーターの動力で回転及び移動する。ピニオンとモーターとは一体に移動する。そして、ピニオンの移動により、ドアリーフを移動させる。このような構造のドア駆動装置では、ドアリーフを移動させる移動体（ピニオン及びモーターを含む構造体）の小型化が難しい。そこで、本発明は、小型化できるドア駆動装置を提供する。

（１）上記課題を解決するドア駆動装置は、ドアの開口幅方向に延びるベース部材と、前記ベース部材に押し当てられ、前記ベース部材に沿って回転しながら移動する回転移動体と、前記ドアの開口幅方向に延びてモーターの動力で回転する回転軸と、前記回転軸の軸方向に対して相対移動可能であり、かつ、前記回転軸と共に回転し、前記回転移動体と接触することによって前記回転軸の回転力を前記回転移動体に伝達する伝達部材とを備える。この構成によれば、回転移動体にモーターを組み込んで一体として動作させる必要がないため、回転移動体を含む移動体の小型化が可能である。

（２）上記課題を解決するドア駆動装置は、ドアの開口幅方向に延びるベース部材と、前記ベース部材に押し当てられ、前記ベース部材に沿って回転しながら移動する２つの回転移動体と、前記ドアの開口幅方向に延びてモーターの動力で回転する回転軸と、２つの前記回転移動体それぞれに対応するように設けられ、前記回転軸の軸方向に対して相対移動可能であり、かつ、前記回転軸と共に回転し、前記回転移動体と接触することによって前記回転軸の回転力を前記回転移動体に伝達する２つの伝達部材とを備え、２つの前記伝達部材は、２つの前記回転移動体の回転方向が互いに反対となるように前記回転移動体に回転力を伝達する。この構成によれば、１つの回転軸によって、２つの回転移動体を互いに反対方向となるように移動できるため、両開きのドア構造を簡潔にできる。

（３）上記ドア駆動装置において、前記モーターは、前記ドアの開口幅方向における中央部に配置される。この構成によれば、ドア駆動装置について、開口幅方向における寸法を短くできる。

（４）上記ドア駆動装置において、前記回転移動体を回転可能に保持するとともに、ドアリーフを保持する保持体をさらに備える。回転移動体に直接にドアリーフが取り付けられる構造の場合、ドアリーフの移動が安定しない虞がある。この点、上記構成によれば、保持体にドアリーフが締結されるため、ドアリーフの移動が安定する。

（５）上記ドア駆動装置において、前記保持体は、前記回転移動体を保持する本体部と、前記本体部に設けられて前記ベース部材で支持される第１被支持部と、前記本体部に設けられた前記回転軸で支持される第２被支持部とを備える。この構成によれば、保持体は、ベース部材と回転軸とにより支持されるため、ベース部材および回転軸に沿う移動が安定する。

（６）上記ドア駆動装置において、前記伝達部材は、前記回転軸の回転中心軸を中心として回転する第１のギアを有し、前記回転移動体は、前記第１のギアに噛み合う第２のギアを有する。この構成によれば、ギアで回転動力を伝達するため、接触のみで回転動力を伝達する場合に比べて、回転動力伝達の際の滑りの発生を抑制できる。

上記ドア駆動装置を小型化できる。

車両の正面図。ドア駆動装置の斜視図。ドア駆動装置の部分斜視図。減速装置の斜視図。移動体の斜視図。移動体の分解斜視図。回転軸及び摺動部材の断面図。移動体の側面図。図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図。移動体の動作を説明する図。

図１〜図１０を参照して、ドア駆動装置について説明する。
鉄道の車両１にはドアが設けられる。ドアは、ドア開口部２を開閉するドアリーフ３を有する。ドア駆動装置１０は、ドアリーフ３を移動させる。ドアリーフ３は、車両の前後方向に沿って移動する。ドア駆動装置１０は、鉄道の車両１においてドア開口部２の周辺に取り付けられる。

例えば、ドア駆動装置１０は、ドア開口部２の上の壁に設置される。ドアリーフ３は、ガイドレールからハンガー（図示省略）により吊り下げられて、車両１の前後方向に延びるガイドレールにより前後方向に案内される。そして、ドアリーフ３は、ドア駆動装置１０の動力に基づいて移動する。

図２及び図３に示されるように、ドア駆動装置１０は、ベース部材１１と、モーター２１の動力により回転する回転軸１３と、回転移動体３２と、伝達部材３１とを備える。回転移動体３２は、好ましくは、ドアリーフ３を移動させる移動体３０の構成要素とされる。

ベース部材１１は、ドアリーフ３の開口幅方向ＤＴに延びる。すなわち、ベース部材１１は、その延長方向ＤＸとドアリーフ３の開口幅方向ＤＴとが一致するように設置される。ベース部材１１は、その延長方向ＤＸに配列される歯１２（図９参照）を有する。ベース部材１１の歯１２は、前述の回転移動体３２と噛み合う。具体的には、ベース部材１１は、ラックアンドピニオン構造のラックとして構成される。

回転軸１３は、ベース部材１１の延長方向ＤＸに沿って延びる。回転軸１３は、ベース部材１１に平行に配置される。回転軸１３の回転中心軸ＣＸを回転中心として回転する。回転中心軸ＣＸは、ベース部材１１の延長方向ＤＸに沿うように延びる。回転軸１３は、後述の駆動装置２０の動力により回転する。回転軸１３は、回転中心軸ＣＸを中心とする円周に沿う周面１４を有する。周面１４（図７参照）には、回転中心軸ＣＸに平行な少なくとも１つの溝１５が設けられている。

図４に示されるように、駆動装置２０は、モーター２１と、減速装置２２とを備える。減速装置２２は、モーター２１の出力軸２１ａに取り付けられる出力ギア２３と、出力ギア２３に噛み合う第１減速ギア２４と、第１減速ギア２４に噛み合う第２減速ギア２５とを備える。出力ギア２３、第１減速ギア２４、及び第２減速ギア２５は、一対の箱２７ａからなるケース２７に回転可能に収容される。出力ギア２３は、モーター２１の出力軸２１ａと一体に回転する。第１減速ギア２４は、出力ギア２３の回転に基づいて回転する。第２減速ギア２５は、第１減速ギア２４の回転に基づいて回転する。第２減速ギア２５は、回転軸１３と一体に回転する。モーター２１の回転動力は、出力ギア２３、第１減速ギア２４及び第２減速ギア２５を介して回転軸１３に伝達される。このようにして、回転軸１３は、モーター２１の動力で回転する。

図５〜図９を参照して、移動体３０及び伝達部材３１について説明する。
移動体３０は、回転軸１３の回転動力に基づいて移動する。回転軸１３の回転動力は、伝達部材３１を介して移動体３０に伝達される。

伝達部材３１は、回転軸１３の軸方向に対して相対移動可能であり、かつ、回転軸１３と共に回転し、移動体３０の回転移動体３２と接触することによって回転軸１３の回転力を移動体３０の回転移動体３２に伝達する。そして、伝達部材３１は、回転軸１３の回転力を移動体３０の回転移動体３２に伝達することにより、移動体３０から力を受けて、移動体３０と共に移動する。

具体的には、伝達部材３１は、回転軸１３と一体に回転しかつ回転軸１３に対して軸方向に摺動する摺動部材４１と、摺動部材４１に結合する第１ベベルギア５１（第１のギア）とを備える。第１ベベルギア５１は、移動体３０の回転移動体３２に固定される第２ベベルギア５６（第２のギア）に噛み合う。すなわち、伝達部材３１は、第１ベベルギア５１を介して回転動力を移動体３０の回転移動体３２に伝達する。

図６及び図７に示されるように、摺動部材４１は、回転軸１３が挿通する挿通孔４２を有する。摺動部材４１の取り付け後において、挿通孔４２の中心軸ＣＹと回転軸１３の回転中心軸ＣＸとは一致する（図７参照）。挿通孔４２の内周面４２ａは、中心軸ＣＹを中心とする円周に沿うように構成される。内周面４２ａには、中心軸ＣＹに沿って延びる溝４３が少なくとも１つ設けられている。当該溝４３の溝幅は、回転軸１３の溝１５の溝幅と等しい。摺動部材４１の溝４３及び回転軸１３の溝１５により、円柱状の空間が形成される。この空間に、円柱状のロッドまたは球状のボールが収容される。この構造により、摺動部材４１は、回転軸１３に対して中心軸ＣＹを中心とする円周方向の回転が制限され、かつ回転軸１３に沿って移動可能となる。また、摺動部材４１は、リング状のベアリング４５（図１０参照）を介して保持体３３に保持される。これにより、摺動部材４１は、中心軸ＣＹを中心として、保持体３３に対して回転する。

第１ベベルギア５１は、摺動部材４１に結合する結合部５２と、回転軸１３が挿通する挿通孔５３と、挿通孔５３の周りの設けられる傘歯５４とを備える。第１ベベルギア５１は、摺動部材４１に結合して、摺動部材４１と一体に回転及び移動する。すなわち、第１ベベルギア５１は、摺動部材４１及び回転軸１３と一体となって回転中心軸ＣＸを中心として回転する。また、第１ベベルギア５１は、摺動部材４１とともに回転軸１３に沿って移動する。

図６に示されるように、移動体３０は、ベース部材１１に噛み合う回転移動体３２を備える。さらに、移動体３０は、回転移動体３２を保持する保持体３３を備える。移動体３０の回転移動体３２は、伝達部材３１から回転動力を受けることにより回転する。移動体３０の回転移動体３２はベース部材１１に噛み合っている。これにより、回転移動体３２が回転すると、移動体３０はベース部材１１に沿って移動する。

具体的には、回転移動体３２は、伝達部材３１とベース部材１１とに噛み合う。例えば、回転移動体３２は、ベース部材１１に噛み合うピニオンギア５５と、伝達部材３１の第１ベベルギア５１に噛み合う第２ベベルギア５６とを有する。ピニオンギア５５の回転中心軸ＣＡは、回転軸１３の回転中心軸ＣＸに垂直に交差する。第２ベベルギア５６の回転中心軸は、ピニオンギア５５の回転中心軸ＣＡと同軸とされる。すなわち、第２ベベルギア５６は、回転軸１３の回転中心軸ＣＸに垂直に交差する線を中心として回転する。そして、第２ベベルギア５６は、ピニオンギア５５に固定される。すなわち、ピニオンギア５５と第２ベベルギア５６とは一体に回転する。

保持体３３は、回転移動体３２を保持する本体部６１と、ベース部材１１で支持される第１被支持部６４と、回転軸１３で支持される少なくとも１つの第２被支持部６７とを有する。本実施形態では、保持体３３は、２つの第２被支持部６７を有する。

保持体３３の本体部６１には、ピニオンギア５５を収容する凹部６２と、凹部６２の底面６２ａから突出する支軸６３とが設けられている。支軸６３は、凹部６２の中心部に設けられる。支軸６３の中心軸は、ピニオンギア５５の回転中心軸ＣＡと一致する。保持体３３に設けられる締結部７８（後述参照）は、ドアリーフ３に結合する。このため、移動体３０が移動することに伴ってドアリーフ３が開閉する。

図８及び図９に示されるように、第１被支持部６４は、本体部６１において凹部６２の横に設けられる。第１被支持部６４は、本体部６１と一体に形成される。第１被支持部６４は、ベース部材１１が挿通する挿通孔６５を有する。挿通孔６５は、凹部６２の内周面６２ｂに交差するように延びる。挿通孔６５と凹部６２とが交差する部分で、挿通孔６５と凹部６２とが繋がる。ここでは、挿通孔６５と凹部６２とが繋がっている部分を「交差開口部６６」という。交差開口部６６において、ピニオンギア５５とベース部材１１とが噛み合う。ベース部材１１は、一対の筒状の摺動部材７２を介して第１被支持部６４に挿通する。摺動部材７２は、第１被支持部６４の挿通孔６５に固定される。

一対の第２被支持部６７は、本体部６１からピニオンギア５５の回転中心軸ＣＡに沿う方向に突出する。一対の第２被支持部６７は、回転軸１３の回転中心軸ＣＸに沿う方向において凹部６２を間に挟み、かつベース部材１１の延長方向ＤＸに間隔をあけて配列される（図５参照）。一対の第２被支持部６７のそれぞれには、回転軸１３が挿通する挿通孔６８が設けられる。一方の第２被支持部６７は、伝達部材３１の摺動部材４１を介して回転軸１３に支持される。他方の第２被支持部６７は、別の摺動部材７４を介して回転軸１３に支持される。別の摺動部材７４は、伝達部材３１の摺動部材４１の構造と同じ構造を有する（図６参照）。摺動部材４１，７４は、ベアリング４５，７５（図１０参照）を介して第２被支持部６７の挿通孔６８，６８に挿通する。摺動部材４１，７４及びベアリング４５，７５は、ブラケット７６，７６及び抜け留め部材７７，７７により、第２被支持部６７に取り付けられる。なお、ブラケット７６，７６は、ドアリーフ３に締結される締結部７８を有する。

図１０を参照して、ドア駆動装置１０の作用を説明する。
回転軸１３が回転すると、回転軸１３の回転と共に伝達部材３１が回転する。伝達部材３１が回転すると回転移動体３２が回転する。回転移動体３２が回転すると、回転移動体３２のピニオンギア５５とベース部材１１との噛み合いにより移動体３０が開口幅方向ＤＴに移動する。移動体３０が移動すると、移動体３０とともに伝達部材３１が回転軸１３に沿って移動する。このため、回転移動体３２には、伝達部材３１を介して回転軸１３から回転動力が伝達され続けられる。このように、ドア駆動装置１０によれば、ねじの回転に基づいてナットを推進させるスライド機構とは異なる構造により、移動体３０を移動できる。要するに、移動体３０は、回転動力をベース部材１１に噛み合うピニオンギア５５の回転動力に変換することにより推進する。また、移動体３０を推進させる動力である回転軸１３の回転動力は、伝達部材３１を介して回転移動体３２に伝達される。このように、移動体３０は、モーター２１等の駆動源を備えないため、駆動源を備える参考の移動体に比べて、小型化できる。

以下に、ドア駆動装置１０の効果を説明する。
（１）ドア駆動装置１０は、ベース部材１１と、回転移動体３２と、ドアリーフ３の開口幅方向ＤＴに延びるモーター２１の回転軸１３と、伝達部材３１とを備える。回転移動体３２は、ベース部材１１に押し当てられベース部材１１に沿って回転しながら移動する。伝達部材３１は、回転軸１３の回転中心軸ＣＸ（軸方向）に対して相対移動可能であり、かつ、回転軸１３と共に回転し、回転移動体３２と接触することによって回転軸１３の回転力を回転移動体３２に伝達する。この構成によれば、回転移動体３２にモーター２１を取り付けて一体として動作させる必要がないため、ベース部材１１に沿って移動する物（すなわち回転移動体３２を含む移動体３０）の小型化が可能である。また、ボールねじの回転によりナットを移動させるスライド機構を備えるドア駆動装置１０の場合、ボールねじとナットとの噛み合い関係が精密に規定されている必要があるが、上記構成によれば、精密に規定された部品を用いる必要がない。このため、ドア駆動装置１０を構成する部品の加工が容易である。

（２）ドア駆動装置１０は、２つの回転移動体３２と、２つの回転移動体３２それぞれに設けられる２つの伝達部材３１を備える。２つの伝達部材３１は、２つの回転移動体３２の回転方向が互いに反対となるように回転移動体３２に回転力を伝達する。この構成によれば、１つの回転軸１３によって、２つの回転移動体３２を互いに反対方向となるように移動できるため、両開きのドア構造を簡潔にできる。

（３）上記ドア駆動装置１０において、モーター２１は、ドアの開口幅方向ＤＴにおける中央部に配置される。この構成によれば、ドア駆動装置１０について、開口幅方向ＤＴにおける寸法を短くできる。

（４）ドア駆動装置１０は、さらに、回転移動体３２を保持する保持体３３を備える。この構成によれば、回転移動体３２に直接にドアリーフ３が取り付けられる構造の場合、ドアリーフ３の移動が安定しない虞がある。この点、上記構成によれば、保持体３３にドアリーフ３が締結されるため、ドアリーフ３の移動が安定する。

（５）保持体３３は、回転移動体３２を保持する本体部６１と、本体部６１に設けられてベース部材１１で支持される第１被支持部６４と、本体部６１に設けられた回転軸１３で支持される第２被支持部６７とを備える。この構成によれば、保持体３３は、ベース部材１１と回転軸１３とにより支持されるため、ベース部材１１および回転軸１３に沿う移動が安定する。

（６）伝達部材３１は、回転軸１３の回転中心軸ＣＸを中心として回転する第１ベベルギア５１（第１のギア）を有する。回転移動体３２は、第１ベベルギア５１（第１のギア）に噛み合う第２ベベルギア５６（第２のギア）を有する。この構成によれば、ギアで回転動力を伝達するため、接触のみで回転動力を伝達する場合に比べて、回転動力伝達の際の滑りの発生を抑制できる。

＜他の実施形態＞
上記実施形態は、上記構成の例に限定されない。上記実施形態は、以下のように変更され得る。なお、以下の変形例では、上記実施形態の構成と実質的に構成の変更ない構成については、上記実施形態の構成と同一の符号をつけて説明する。

・上記実施形態において、回転軸１３の断面構造は、上記例に限定されない。回転軸１３において回転中心軸ＣＸに垂直な断面の形状は、回転軸１３の回転に基づいて伝達部材３１に回転動力を加えることができる形状であればよい。具体的には、回転軸１３の断面は、非円形であればよく、多角形、突起を有する構造、溝を有する構造、等に構成され得る。

・上記実施形態において、伝達部材３１の回転中心軸は、回転軸１３の回転中心軸ＣＸに平行であれば、当該回転中心軸ＣＸと一致しなくてもよい。伝達部材３１の回転中心が回転軸１３と一致しない構造の場合、伝達部材３１は、回転軸１３と平行の軸部材により支持される。この軸部材は、保持体３３に設けられる。そして、回転軸１３には歯車が設けられ、伝達部材３１は、回転軸１３の当該歯車に噛み合う歯車が設けられる。なお、このような構成によれば、回転軸１３と伝達部材３１とは外歯同士が噛み合うため、回転軸１３の回転方向と伝達部材３１の回転方向とは反対方向になる。ドア駆動装置１０の動作は、実質的に実施形態に示された例に準ずる。

・上記実施形態において、ベース部材１１は、ラックアンドピニオン構造のラックとして構成されているが、例えば、ローラを案内するレールとして構成され得る。この構成の場合、回転移動体３２は、レールに接触するローラとして構成される。回転移動体３２としてのローラは、ベース部材１１としてのレールに接触し、摩擦で回転して、ベース部材１１に沿って移動する。

・上記実施形態では、第１ベベルギア５１と第２ベベルギア５６との噛み合いにより回転軸１３の回転力が回転移動体３２に伝達されるが、回転力の伝達構造は、ベベルギアに限定されない。例えば、フェイスギアまたはウォームギアによって回転力を伝達してもよい。

・上記実施形態において、伝達部材３１は、上記構成に限定されない。例えば、伝達部材３１は、第１ベベルギア５１に代えて、回転中心軸ＣＸに対して傾斜する面を有する円錐台形状の第１ローラとして構成され得る。この場合、回転移動体３２は、円錐台形状の第１ローラとの接触により回転する円錐台形状の第２ローラを備える。回転移動体３２の第２ローラは、ピニオンギア５５と同軸の回転軸を有する。この構成により、回転軸１３の回転動力が、伝達部材３１の第１ローラの回転動力を介して回転移動体３２の第２ローラに伝達され、回転移動体３２の第２ローラとともにピニオンギア５５が回転し、移動体３０が移動する。

・上記実施形態では、ドア駆動装置１０は、鉄道車両のドアリーフ３を移動させるが、移動させる対象は、これに限定されない。例えば、ドア駆動装置１０は、バスのドアリーフや店舗のドアリーフの移動に適用できる。

ＣＡ…回転中心軸、ＣＸ…回転中心軸、ＣＹ…中心軸、ＤＸ…延長方向、ＤＴ…開口幅方向、１…車両、２…ドア開口部、３…ドアリーフ、１０…ドア駆動装置、１１…ベース部材、１２…歯、１３…回転軸、１４…周面、１５…溝、２０…駆動装置、２１…モーター、２１ａ…出力軸、２２…減速装置、２３…出力ギア、２４…第１減速ギア、２５…第２減速ギア、２７…ケース、２７ａ…箱、３０…移動体、３１…伝達部材、３２…回転移動体、３３…保持体、４１…摺動部材、４２…挿通孔、４２ａ…内周面、４３…溝、４５…ベアリング、５１…第１ベベルギア、５２…結合部、５３…挿通孔、５４…傘歯、５５…ピニオンギア、５６…第２ベベルギア、６１…本体部、６２…凹部、６２ａ…底面、６２ｂ…内周面、６３…支軸、６４…第１被支持部、６５…挿通孔、６６…交差開口部、６７…第２被支持部、６８…挿通孔、７２…摺動部材、７４…摺動部材、７５…ベアリング、７６…ブラケット、７７…抜け留め部材、７８…締結部。

Claims

ドアの開口幅方向に延びるベース部材と、
前記ベース部材に押し当てられ、前記ベース部材に沿って回転しながら移動する回転移動体と、
前記ドアの開口幅方向に延びてモーターの動力で回転する回転軸と、
前記回転軸の軸方向に対して相対移動可能であり、かつ、前記回転軸と共に回転し、前記回転移動体と接触することによって前記回転軸の回転力を前記回転移動体に伝達する伝達部材とを備える
ドア駆動装置。
ドアの開口幅方向に延びるベース部材と、
前記ベース部材に押し当てられ、前記ベース部材に沿って回転しながら移動する２つの回転移動体と、
前記ドアの開口幅方向に延びてモーターの動力で回転する回転軸と、
２つの前記回転移動体それぞれに対応するように設けられ、前記回転軸の軸方向に対して相対移動可能であり、かつ、前記回転軸と共に回転し、前記回転移動体と接触することによって前記回転軸の回転力を前記回転移動体に伝達する２つの伝達部材とを備え、
２つの前記伝達部材は、２つの前記回転移動体の回転方向が互いに反対となるように前記回転移動体に回転力を伝達する
ドア駆動装置。
前記モーターは、前記ドアの開口幅方向における中央部に配置される
請求項２に記載のドア駆動装置。
前記回転移動体を回転可能に保持するとともに、ドアリーフを保持する保持体をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のドア駆動装置。
前記保持体は、前記回転移動体を保持する本体部と、前記本体部に設けられて前記ベース部材で支持される第１被支持部と、前記本体部に設けられた前記回転軸で支持される第２被支持部とを備える
請求項４に記載のドア駆動装置。
前記伝達部材は、前記回転軸の回転中心軸を中心として回転する第１のギアを有し、
前記回転移動体は、前記第１のギアに噛み合う第２のギアを有する
請求項４または５に記載のドア駆動装置。