JP2849830B2 - 車両ドアのラッチとそのアクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車車体の各種開閉部のサーボ式動作
のためのパワーアクチュエータに係わる。本発明の一般
的応用例の一つとして例えばセントラルロッキングシス
テムの一環としての、乗客および運転者用ドアのラッチ
の遠隔制御によるロッキングおよびアンロッキングのた
めのパワーアクチュエータとしてるものがあるが、本発
明は又、例えば車両ブートまたは「ハッチバック」のふ
た、サンルーフ、ボンネットやガソリン、その他のフィ
ラーのふた、またはクラップのラッチ機構に取り付け、
または組み込まれるロッキングのアクチュエータなど
の、乗客や運転者用のドア以外の車両の開閉部のための
アクチュエータや、例えば車両の窓やサンルーフの開閉
などの、開閉部自体の動きやその他の操作のためパワー
アクチュエータに及ぶものである。

（従来の技術） 操作の容易さや安全性の向上をもたらす車両搭載の装
置や機器への需要が、大量生産市場での車種についても
増大しつつあり、したがって、生産、取り付けが経済的
で、構造が簡単な、使用時における信頼性、耐久性に優
れたパワーアクチュエータが求められているのである。
例えば車両ドア内部のような取り付けに利用可能な空間
の限界や、より良い車両効率を得るために不必要な重量
を省くことが望ましいことなどが、コンパクトで且つそ
れらの作動部分が例えば成形プラスチック歯車のような
軽量部品を利用するアクチュエータへの需要を喚起して
いる。

以上の要因から、前記アクチュエータに最も一般的に
用いられるパワーユニットは、一般的には軽量プラスチ
ック歯車によって構成されるステップダウン・ギャトレ
インを、かなりの高速で作動する小型回転電動モータで
あり、信頼性の高い操作のために必要なトルクとパワー
出力をもたらすようにしている。場合によっては、アク
チュエータメカニズムは、モータの回転運動を例えばプ
ッシュプル・プランジャーの直線状の運動に転換する仕
組みを含んでおり、これは例えばドアのラッチのロック
やアンロックのために動かされる車体の開閉部の一部分
またはいくつかの部分に連動している。通常、自由回転
状態にある駆動ギャトレインによってプッシュプル・プ
ランジャーを動かすことを含めて手動操作のための仕組
みも備わっており、即ち、手動操作によって、トレイン
の歯車のうちの少なくともいくつかは、大きな荷重を負
うことなしに比較的高速で回転させられる。

（発明が解決しようとする課題） パワー操作に際してと、手動誘導による「フリーホイ
ーリング」モードでとの両方において、回転部分が自由
に動くことが静かで効率的な操作を実施し、不適当なひ
ずみや消耗を避けるために最も望まれることであり、本
発明の目的は上記必要条件を大きさ、コストおよび複雑
さを増大させることなしに、特に簡単で有効的な方法に
よって満たし、且つサービスや維持管理なしでの長期間
において、そして熱や寒さの最も過酷な気候条件におい
て安定した効率的な操作を確実にするパワーアクチュエ
ータをもたらすことにある。

このタイプのアクチュエータユニットにおいて広く見
られ、現在までに充分に克服されていない問題の一つ
は、以下で「トレージング」と呼ぶ現象があり、これは
次のように説明される。

添付の図面の第１図において、パワーアクチュエータ
ユニットの駆動構成部分、例えばプラスチック歯車10を
概略的に示す。この歯車は、この歯車と同軸の円筒状通
し穴14で形づくるめす軸受け構造を限定する中央ボスを
有する。

穴14はアクチュエータユニットの本体、ケーシングま
たはシャーシ（図示されず）であるマウンティングに固
定される円筒状金属性スタブシャフト16を形づくった連
動おす軸受構造を動きばめにしている。

ボス12はシャフト16に乗る内容Ｄの環と見すことがで
き、このシャフトの外径ｄは必要なランニングクリアラ
ンスをもたらすためにＤより僅かに小さい（第１図にお
いては径の違いを極めて誇張している）。

輪10を特にフリーホィーリングの、無荷重または極め
て軽い荷重を荷した状態で、シャフト16上を急速に回転
させると、前記環はシャフトの回りを、あたかも後者が
環状の内側に歯列を有する歯車とかみ合う歯を有するピ
ニオンであるかのように回転する傾向にあり、即ち、シ
ャフト周囲でのスリッピングやスライディングなしに
は、この環は「フラー・フープ」のようにシャフトの回
りを揺れ回ることになり、シャフトの回りに生ずる単一
の接触点または線Ｐに作用する遠心力を引起こす。

この「レーシング」効果が起きる際には、点Ｐにおい
てすべりが生じないと仮定すれば によって環の周回をそのシャフトの回りでの揺れに結び
つけるところの「調和ドライヴ」が事実上存在しるもの
である。

シャフトが環の中に動きばめにされている際にそうで
あるように、Ｄとｄの大きさが近い場合には全体として
の比率は極めて高いから、たとえ輪10、即ち、輪を多少
速いだけの速度で回転させようと駆動させても、環の極
めて高速な周回が起こり得る。前記周回に速度が速くな
るに従い、接触点Ｐにおける遠心力は大きくなり、すべ
りに対する抵抗が増大し、したがってさらに「レーシン
グ」の継続と増強を一層確実にする。

このレーシング効果は、歯車10のような回転部材が、
シャフトに沿った軸方向でバランスをくずしている場合
には増幅される。添付の図面の第２図はこのような状態
を示すものであり、環状ボス12aは径の大きい方の部分2
0を含むベル型部材の一部をなしていて、この部材はボ
スから軸方向に突き出し、直接にはシャフト上に支持ま
たは位置されるものではなく、その重心（図中の「G of
G」）はボス12aをはずれたところに在る。

ここでも、第２図においてはバランスがくずれている
ことの影響が極めて誇張されているが、「レーシング」
が、ボスまたは環の相対する両端の内側隅がシャフトの
相対する側部と外周上で斜めに係り合っている極めて局
部的な相対する点Ａ及びＢにおいての、すべりを伴ない
接触によって引き起こされ、したがって、この部材がこ
れら隅の接触点において僅かにあるかないかのすべりを
伴って、シャフト上を円すいで囲まれた回転をするよう
になることがわかるであろう。

この「レーシング」効果は、シャフト上の部材の自由
な回転を束縛または抑制する驚くべき強力な作用をし
て、ぶーんというようなうなるような騒音を伴った不快
で且つはっきりとわかる振動を引き起し、この振動は、
アクチュエータユニットがドア内部の空間のような車体
の中空部分の内に取り付けられ、共振する可能性のある
金属性のドアや、他のパネルと直接または間接的に接触
することからしばしば増幅されるものとなる。

部材に中には他のものに比較して、より「レーシン
グ」を引き起し易い形のものがあり実際には、影響のあ
る。なしは予測し難いことがわかっている。総てを同一
のデザインと許容差で製造したアクチュエータユニット
のバッチが、いくつかの「レーシング」なしに静かに作
動するものと、不合格にすることを必要とする影響のは
っきりしているものとを含むことがある。今までに、こ
の影響を排除、軽減しょうとした唯一の試みは、構成部
材をよく研磨、仕上げされた軸受面を用いて極めて精度
の高い許容公差で製造することであり、製造コストや品
質管理上の必要を増大させるものであった。例えば低摩
擦プラスチックスのような特殊な低摩擦材料を用いるこ
とはコストを増加させ、さらには、その材料が耐久性、
安定性などの他の面において不利であったり、動作面の
充分且つ長期に渡る潤滑を確保するなどの他の問題を引
き起すことになるかもしれない。

後者の方策が最も一般に用いられるが、実際には成功
し難く、適切な潤滑材の選択は極めて困難である。グリ
ースのような固い潤滑材は、それ自体がアクチュエータ
の効率的な動作を妨げ、時間を経るに連れて劣化しより
固くなり、その一方で、軽油のような軽い潤滑剤は、高
温状態での気化に加えて、軸受面での動作圧力と「クリ
ープ」によって、そこから急速に散逸する。さらに、潤
滑剤があることによって、軸受面でのほこりやちりの集
積を引き起し、ひいては過度の消耗や摩擦の増大の原因
となる。自動車は極限の温度の下で動かなければなら
ず、冬の状況の下では、潤滑材は固くなる傾向があり、
アクチュエータユニットの動作を完全に妨げることさえ
在り得る。

（課題を解決するための手段） 本発明によってもたらされるところの自動車車体開閉
部のサーボ操作のためのパワーアクチュエータユニット
は、前記ユニットがパワーをそのユニットのアクチュエ
ータモータから出力要素へ送るための駆動トレインを含
み，前記トレインは相補のおす軸受面と動きばめされる
めす軸受面を有し前記面の一つが前記両面の相対的回転
の軸から一定の半径であり、前記両面の別の一つが前記
軸から一定の半径にない複数の小さな平面または他の断
面を有するように形成され、両軸受面が互いに対してほ
ぼ正しい位置で動くことを確保するために角度的に隔て
られた充分な地点で、前記面の一つと点までまたは線で
接触するようにして、前記断面なたは小さな平面はその
他の部分では前記面の一つと接触しない。

おす軸受面が、一定の半径を有するものであり得、例
えば円筒状の金属または他のシャフトの形をとることが
でき、そしてめす軸受面は複数の区画された面や小さな
面を有するものであり得て、例えば前記シャフトまたは
他のおす軸受面上にかぶさる正方形または他の他角形の
穴の形をとることができる。

各軸受面は軸方向に一定の断面を有するものであった
り、または軸方向に例えば円すい状に先細にしたり、段
をつけることで互いに補完し合うように断面が変化する
ものであったりすることができる。

これら区画された面や小さな面は、前記面の別の一つ
の軸方向に沿って直線的に広げるかまたはそれに沿って
ひねったり、斜めにすることによって、前記面の一つと
ら旋状の線状の線接触が起るようにすることができる。

本発明の実施例のいくつかを、添付の図面と照らし合
わせながら、以下により詳細に説明する。

（実施例） まず、第3aおよびｂ図において、以下にさらに説明を
加える（第４図においてより詳細に示す）アクチュエー
タの回転環状部材、例えばアクチュエータに駆動トレイ
ン歯車またはピニオンのボス30は、円筒状金属シャフト
32上を自由に回転できるようにジャーナル式に組み合わ
されている。部材30はプラスチック材料の成形物でよ
く、シャフト32の周囲によって構成されるおす軸受面と
動きばめされるめす軸受面を形成する中央通し穴34を備
えている。

従来の構造では、前記めす穴は第１図において触れた
ように円筒状であるが、この場合は径方向の断面が正方
形であり、その正方形の辺の長さはシャフトの直径より
ランニングクリアランスの分だけごく僅かに大きく（第
３図においてはこれらの間のすき間を大きく誇張してい
る）、したがって、正方形の各辺の中央において、即ち
シャフト軸の回りの等角にある四つの位置においてのシ
ャフトとボスとの間の線接触のみが起り、正方形のそれ
ら各接触線が囲む隅にはこの正方形の穴によって画定さ
れるかなりの空隙を生じる。

この配列ではボスまたは環が第１図について説明した
ような通常の「調和ドライブ」状態で、接触点または線
PPにおいてシャフトの回りを揺れ回ることが不可能なこ
とから、「レーシング」効果は排除され、環は正方形の
引き続く辺のそれぞれの線接触部において順次ピボット
し、第３図ｂに概略的に示した種類の非円周軌道を有す
ることになり、「フラ・フープ」または内側に歯列を備
えた歯車の効果は起り得ない。

上記の配列は輪またはピニオン34さらにまたは他の部
材が、シャフト上を任意の速度で「レーシング」による
ブレーキ効果とその結果としての超過荷重を受けずに自
由に回転するものであり、如何なる好ましくない振動や
騒音の伴わない。

本発明の軸受面では潤滑剤は全く不必要であることが
あり、実際、応用例によっては不適切である。しかしも
し潤滑剤が必要であるなら、正方形の穴の隅の空隙が、
潤滑剤を穴と軸受面とから軸方向に排出する圧力を受け
ることなしに、これを保持する貯蔵タンクを提供する。
したがって潤滑剤は、シャフトの周囲と環の線接触地域
に、徐々に且つ長期に渡って供給され続ける。グリース
や他の潤滑剤があるためのずれ荷重は、すれている部
分、即ち相対的に動く軸受面の間に接触または最小限の
空間のみがある部分が、正方形穴の場合には円筒状シャ
フトが寸法の近い円筒状穴に動きばめされている場合に
比較して著しく小さいことから、より小さくなる。した
がって、グリースのような重い潤滑剤を使った場合に
も、回転に対する抵抗、即ちアクチュエータの部材にか
かる荷重は著しく減少する。

本発明は、ロッキングやその他の操作を手動で実行す
る際の、アクチュエータの駆動トレインが高速フリーホ
イーリング状態で逆駆動する場合に、特に有利である。
第４および５図は、パワー式（即ち集中ロッキングシス
テムにおいての）または手動操作用の車両ドアロッキン
グアクチュエータを図示するものである。

このアクチュエータは、本発明を取り入れたことを除
けば全体として従来型のものである。これは小型高速電
動モータ40を含み、その出力シャフト32は伝達クラッチ
装置42を動かす。この装置は、シャフト32の先端部分と
動きばめされるボスを形成するより直径の小さなピニオ
ン30に固定された第２図に示される種類の同軸ベル型ケ
ージ21を成す部材19と連動する。第３図ａについて説明
したように、ピニオン30は断面が正方形の通し穴を設け
ることによって、本発明を実施したものである。ピニオ
ン30はそれよりずっと大きな歯車44と作動可能にかみ合
っている。その一端がドアロックメカニズム（図省略）
と連動するプッシュプルアクチュエータプランジャー46
は、アクチュエータのメカニズムを格納するアクチュエ
ータのハウジング47の壁の中で直線的動作をするように
案内される。

歯車44を動かすウォームスクリューシャフト48は、ハ
ウジング47の中にジャーナル式に組み込まれ、プランジ
ャー46の内部端の、内側にねじ山をつけたナット部分50
はそこに係合して、シャフト48の回転がプランジャー46
の直線移動を起こす。

モータ40に電圧を加えると、クラッチ装置42は回転運
動をケージ20に伝達し、ピニオン30とシャフト32は一緒
に回転して、歯車44を駆動させる。

装置42の配列は、高速回転をピニオン30に伝達する手
動によるプランジャー46の移動に際して、部材19がシャ
フト32上を、前記シャフトへ向けて力を逆方向に伝達す
ることなしに、即ちモータ40を静止させたままで、回転
するようにしたものである。この状態で、部材19は荷重
が僅かにかかるか、かからないかで高速に回転させら
れ、この場合のように部材が軸方向でバランスをくずし
ている（第２図参照）従来の構造では、特に「レーシン
グ」を起し易い状態であり、実際、このように引き起さ
れた自由動作に対する抵抗が、各部材が本来必要とされ
るよりずっと強く形成されていない場には、アクチュエ
ータを損なうのに充分なことさえ有り得る。

本発明を利用することで、これらの問題は特に簡単、
効率的な方法で、アクチュエータユニットの如何なる実
質的再設計や、製造コストの増大なしに解決される。

本発明がいろいろな形状を取り得るものであることは
理解されよう。したがって、応用例によっては、３ケ所
の等角の位置において線接触をする三角形の穴で充分且
つ効率的であり、さらには穴が５以上の平面または非平
面の側部、区画された面や小さな面で、穴を形成するこ
ともでき、実際、その不ぞろいであるかどうかを問わず
殆ど総ての多角形の断面を用いることができるが、正方
形の断面が、恐らく、操作と製造の両面から最も効率的
で好都合のものであろう。

円筒状または他の連続的、同心軸受面を有するおす部
材の代わりに、それを円筒状または他の連続的に同心の
めす軸受面を連動するように、例えば断面が正方形にな
るように切り取るとか、小さな複数面のものにするとか
ができることも理解されるはずである。この方式は、例
えばギャトレインホィールがそこで回転するところの、
固定軸受構造の穴に入るスタブシャフトを有するときの
ように、シャフトが固定された環の中で回転する際に、
有利であるかもしれない。

小さな複数面や区画された面は、第５図ａおよびｂに
示されるようなおう面またはとつ面などのわん曲したも
のでよく、また、線または点接触をする小さな複数面や
区画された面は、第５図ｃおよびｄで示すようなわん曲
した突出物の形をしていてもよい（第５図ｃは又は、円
状の突出物を備えたおす部材（シャフト）を、円筒状軸
受面を有するめす部材または環と共に示すものであ
る。）。

これら小さな複数の面または区画された面は、軸方向
に軸受面の縦に沿うか、またはそれに対して角度を有し
てヘリカルとかその他の形状に延びて、接触線が連動す
る軸受面に沿って、ら旋状の要素を含むこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１および２図は従来型のアクチュエータ部材の図； 第３図ａおよびｂは本発明によるアクチュエータユニッ
トの部材の径方向の概略断面図と、それらの動作経路を
示す図； 第４図は第３図の部材を組み入れたアクチュエータユニ
ットの断面図； 第５図は第４図の部分の詳細な断面図； 第６図ａ、ｂ、ｃおよびｄは、本発明の他の実施例を実
施した部材の径方向の概略的断面図である。 （符号の説明） 10……プラスチックス歯車 12……中央ボス 14……円筒状通し穴 16……円筒状金属性スタブシャフト 19……部材 20……長径部分 21……ベル型ケージ 30……ボス 32……円筒状金属シャフト 34……中央通し穴 36……空隙 40……小型高速電動モータ 42……パワークラッチ装置 44……歯車 46……プッシュプルプランジャー 47……ハウジング 48……ウオームスクリューシャフト 50……ナット部分 G of G……重心 Ｐ……接触点または線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨン スランク デイーン イギリス国 ビー60 ２エイチジエイ ブロムスグ ローヴ ハーウツド パー ク フエアモント ロード (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E05B 65/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクチュエータユニットがそのユニットの
   アクチュエータモータから出力要素へ動力を伝送する駆
   動トレインを含み、前記トレインが相補のおす軸受面
   （32）と動きばめされるめす軸受面を有する回転要素
   （30）を含む自動車車体の開閉部のサーボ動作用パワー
   アクチュエータユニットにおいて、 前記面の一つが前記両面の相対的回転の軸から一定半径
   にあり、前記両面の別の一つが前記軸の回りに充分な角
   度の間隔で相互に離れた位置において、前記面の一つと
   線又は点接触するように、前記軸から一定の半径にない
   複数の小さな面を含むように形成され、これら軸受面が
   互いにほぼ正確に位置することを確実にし、前記小さな
   面がその他の部分で前記一つの面と接触しないことを特
   徴とするパワーアクチュエータユニット。
2. 【請求項２】おす軸受面（32）が一定半径のものであ
   り、且つめす軸受面が複数の小さな面を含むものである
   ことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータユニッ
   ト。
3. 【請求項３】おす軸受面が円筒状金属又はその他のシャ
   フトの周囲であることを特徴とする請求項２記載のアク
   チュエータユニット。
4. 【請求項４】めす軸受面が、おす軸受面上にかぶさる正
   方形又はその他の多角形断面の穴を画定することを特徴
   とする請求項２記載のアクチュエータユニット。