JP4837338B2

JP4837338B2 - 車両用電動開閉装置

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Publication number: JP4837338B2
Application number: JP2005258869A
Authority: JP
Inventors: 靖吉田
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2025-09-07
Also published as: CN1928307B; US7959204B2; US20070051046A1; JP2007070883A; CN1928307A

Description

本発明は車体に装着されて車両の開口部を開閉する開閉体に、電動モータの回転を減速して伝達することにより前記開口部を開閉する車両用電動開閉装置に関し、特に電動モータの回転を減速するウォームホイールと遊星歯車機構とを有する車両用電動開閉装置に関する。

車体に装着されて車両の開口部を開閉する開閉体としては、サイドドア、バックドア、サンルーフ等がある。例えば、ワゴン車やワンボックス車等の車両においては、車体のルーフ部に設けられたヒンジに回転自在に支持されて上下方向に移動する、上ヒンジ下開き式いわゆる跳ね上げ式のバックドアが装着されており、車両後方からの荷物の搬入搬出作業や人員の乗り降りを容易に行い得るようにしている。

これらの開閉体の開閉移動作業つまり開方向及び閉方向への移動の労力を軽減するために、乗用自動車等の車両には電動モータの回転を減速して開閉体に伝達することにより開口部を開閉するようにした車両用電動開閉装置が搭載されることがある。一例として、特許文献１に開示される車両においては、電動モータの回転を電動モータのモータ軸に設けられるウォームギヤで減速した後、ラックアンドピニオン機構を作動させてロッドを押し引きすることにより開閉体としてのトランクリッドを開閉移動させるものとしている。他の一例として、特許文献２に開示される車両においては、電動モータの回転を電動モータのモータ軸に設けられるウォームギヤで減速した後、更に平行軸式に配設された歯車列を通じて減速し、出力ギヤの側面に突設されたピンでアームを突き動かすことにより開閉体としてのバックドアを開閉移動させるものとしている。
特開２００１−２５３２４１号公報特開２００３−２２１９７０号公報

特許文献１に開示される技術のように、ラックを往復移動させることにより開閉体を開閉移動させ得るラックアンドピニオン機構を用いた開閉装置を搭載するためには、ラックの移動スペースつまりラックの移動量だけのクリアランスを確保する必要があり、車載レイアウト性を考慮すると小型化する上で課題となっていた。特許文献２に開示されるように、平行軸式に配設された歯車列を備えた開閉装置においては、相互に平行に配置される複数の回転軸のそれぞれに歯車が装着されることになり、装置全体が回転軸の径方向に大型化してしまうため、上記技術と同様に、車載レイアウト性を考慮すると小型化する上で課題となっていた。

一方、これらの開閉体を開閉移動させる開閉装置には開閉体からの反力が作用することから、剛性の高い取り付け部を設けて車体に強固に固定する必要がある。

本発明の目的は、車載レイアウト性の良い車両用電動開閉装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、車載レイアウト性を損なうことなく剛性の高い取り付け部が設けられ、車体に強固に固定される車両用電動開閉装置を提供することにある。

本発明の車両用電動開閉装置は、車体に装着され車両の開口部を開閉する開閉体に、電動モータの回転を減速して伝達することにより前記開口部を開閉する車両用電動開閉装置であって、前記電動モータのモータ軸に設けられるウォームに噛み合うウォームホイールと、前記ウォームホイールと同軸上に配置され、前記ウォームホイールの回転を減速して回転体に伝達する遊星歯車機構と、前記ウォームホイールを収容する第１のケース体と、前記回転体及び前記遊星歯車機構を収容する第２のケース体とを相互に組み付けることにより形成され、前記電動モータが組み付けられるギヤケースと、前記第１のケース体と前記第２のケース体との間に前記ウォームホイールと同軸に挟み込まれる円環状の挟み込み部と、該挟み込み部の外周に外方に向けて放射状に延びて設けられ前記ギヤケースを囲んで配置される複数のフランジ部とを備えた取り付け板とを有し、前記挟み込み部における前記遊星歯車機構側の面は、前記遊星歯車機構を収容する第２のケース体を覆っており、前記フランジ部を前記車体に固定することにより前記車両用電動開閉装置が前記車体に搭載されることを特徴とする。

本発明の車両用電動開閉装置は、前記回転体に連結される入力端と前記開閉体に連結される出力端との間が前記ギヤケースに回転自在に支持され、前記回転体に連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる揺動アームを有することを特徴とする。

本発明の車両用電動開閉装置は、前記回転体にはギヤ部が設けられ、前記揺動アームの前記入力端には前記ギヤ部に噛み合うセクターギヤが設けられることを特徴とする。

本発明の車両用電動開閉装置は、前記遊星歯車機構は動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換わる動力断続機構を介して前記ウォームホイールに連結されることを特徴とする。

本発明の車両用電動開閉装置は、前記揺動アームの前記出力端と前記開閉体とに連結され、前記揺動アームに連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる連結ロッドを有することを特徴とする。

本発明の車両用電動開閉装置は、前記車体の後方のピラー内に装着され、前記車体の後部で上下方向に開閉移動自在に装着される前記開閉体を開閉移動させることを特徴とする。

本発明によれば、それぞれに減速機構を構成するウォームホイールと遊星歯車機構とを同軸上に配置することにより、複数の平歯車を用いた平行軸式の減速機構に比して、径方向の寸法を小さくすることができ車両用電動開閉装置全体の小型化を図ることができ、車載レイアウト性を良くすることができる。

本発明によれば、車両用電動開閉装置を車体に搭載するための取り付け部は、ギヤケースを形成する第１のケース体と第２のケース体との間に挟み込むことにより設けられ、いわゆるサンドイッチ構造により挟持され剛性を高くすることができるため、車体に対して車両用電動開閉装置を強固に固定することができる。

本発明によれば、回転体にギヤ部を設け、揺動アームの入力端に回転体のギヤ部に噛み合うセクターギヤを設けることにより、歯の噛み合いを利用した効率的な動力伝達が可能となる。

本発明によれば、開閉体を人力つまり手動により開閉移動させる際には、動力断続機構を動力伝達遮断状態に切り換えることにより、手動開閉作業に要する労力を軽減することができる。

本発明によれば、揺動アームと開閉体とを連結ロッドを用いて連結し、揺動アームと連結ロッドとによりリンク機構を構成し、連結ロッドを介して開閉体を開閉移動させることにより、車両用電動開閉装置の車載レイアウト性を良くすることができる。

本発明によれば、車体の後方のピラー内にレイアウト性良く配置することができ、車体の後部で上下方向に開閉移動自在に装着される開閉体、例えばバックドアを開閉移動させるために適用して好適な車両用電動開閉装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置が搭載された車両の後部を示す側面図であり、図２は図１に示す車両においてバックドアを全開位置に移動させた状態を示す側面図である。

車両１の後部には車両１の内外に連通する開口部２が設けられており、車体３のルーフ部３ａにはヒンジ４を介して開閉体としてのバックドア５が装着されている。このバックドア５は上ヒンジ下開き式いわゆる跳ね上げ式であり、図１に示すように略垂直となる全閉位置と、図２に示すように略水平となる全開位置との間でヒンジ４を回転中心として回転自在つまり上下方向に開閉移動自在となっており、車両１の後方からの荷物の搬入搬出作業や人員の乗り降りを容易に行い得るようになっている。

バックドア５の開閉作業つまり開方向及び閉方向への開閉移動の労力を軽減するために、車体３の後方のピラー３ｂ内には電動モータの回転を減速してバックドア５に伝達することにより開口部２を開閉するようにした本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置１０（以下、適宜、開閉装置１０と称する。）が装着されている。

バックドア５と車体３との間には開放補助力発生手段としてのガスステー６が装着されており、このガスステー６はバックドア５が所定開度以上に開いたときに内部ガス圧で伸長してバックドア５を開方向に付勢し、その付勢力で開閉作業の労力を軽減させるとともにバックドア５を全開位置で保持するようになっている。反対に、バックドア５を所定開度以下に閉じた場合には、ガスステー６の付勢力はバックドア５の自重を下回り、バックドア５は閉方向に移動する。なお、開放補助力発生手段としては、ガスステー６に代えてトーションバーを用いるようにしても良い。

図３は本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置の内部構造を示す断面図であり、図４は図３に示す車両用電動開閉装置の分解斜視図であり、図５は図４に示す車両用電動開閉装置の組立て状態を示す斜視図である。開閉装置１０の駆動源である電動モータ１１のモータ軸１２の外周にはウォーム１２ａが一体的に設けられており、モータ軸１２は電動モータ１１に対する通電制御により正逆自在に回転するようになっている。

開閉装置１０は複数のネジ部材１３を用いて相互に組み付けられることによりギヤケース１４を形成する第１のケース体１５と第２のケース体１６とを有しており、電動モータ１１はモータ軸１２の先端つまりウォーム１２ａがギヤケース１４の内部に入り込んだ状態でギヤケース１４に組み付けられている。ギヤケース１４の内部には軸受１５ｂを介して回転自在に支持される回転シャフト１８と、この回転シャフト１８と同軸上に配置されギヤケース１４に対して固定される支持軸１９とが組み込まれている。

回転シャフト１８にはウォーム１２ａに噛み合うウォームホイール２０が回転シャフト１８に対して相対回転自在に装着されており、ウォーム１２ａとウォームホイール２０とにより減速機構としてのウォームギヤが形成されている。ウォームホイール２０は第１のケース体１５に収容されている。支持軸１９には減速機構としての遊星歯車機構２１が支持軸１９に対して相対回転自在に装着されており、遊星歯車機構２１はウォームホイール２０と同軸上に配置される構造となっている。

モータ軸１２の回転はウォームギヤにより減速されて、つまり回転トルクが増幅されて伝達されるようになっている。遊星歯車機構２１は動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換わることにより動力伝達経路を断続する動力断続機構を介してウォームホイール２０に連結され、動力伝達状態にあるときにウォームホイール２０の回転が遊星歯車機構２１に伝達されるようになっており、バックドア５を手動で開閉する際には動力伝達遮断状態に切り換えることにより手動操作に要する労力を軽減することができるようになっている。

本実施の形態における動力断続機構は摩擦式の電磁クラッチ２２であり、軸受１７ｂによって後述するクラッチコイル２５に相対回転自在に装着され、回転シャフト１８に対して軸受１７ａによって相対回転自在に装着されウォームホイール２０と一体として回転する駆動ロータ２３と、回転シャフト１８の外周面に設けられたセレーション部１８ａに係合することにより回転シャフト１８に連動して回転するとともに軸方向に移動自在のアーマチュア板２４と、第１のケース体１５に保持板２２ａによって固定されアーマチュア板２４を駆動ロータ２３に係合させる磁気吸引力を発生するクラッチコイル２５とを有する。アーマチュア板２４には回転シャフト１８の基端部に装着された板バネ２６が取り付けられており、この板バネ２６のバネ力によりアーマチュア板２４は駆動ロータ２３から離れる方向に常時付勢され、クラッチコイル２５に電力が供給されない状態では駆動ロータ２３に係合しない非係合位置に保持されるようになっている。

アーマチュア板２４は鋼材等の磁性体により形成されており、クラッチコイル２５に電力を供給してクラッチコイル２５に磁気吸引力を生じさせると、この磁気吸引力によりアーマチュア板２４は板バネ２６のバネ力に抗して駆動ロータ２３に係合する位置に引き付けられて、ウォームホイール２０の回転が駆動ロータ２３、アーマチュア板２４、及び回転シャフト１８を介して遊星歯車機構２１に伝達されるようになっている。一方、クラッチコイル２５への電力の供給を停止すると、アーマチュア板２４は駆動ロータ２３に係合しない位置に移動する。このように、クラッチコイル２５に対する通電制御により、動力断続機構としての電磁クラッチ２２を動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換えることができるようになっている。電磁クラッチ２２は第１のケース体１５に組み付けられるケースカバー２７により覆われている。

本実施の形態においては、遊星歯車機構２１はいわゆるシングルピニオン式であり、回転シャフト１８の先端部に噛み合うサンギヤ２８と、第２のケース体１６に固定されるリングギヤ２９と、サンギヤ２８とリングギヤ２９との間に配置されサンギヤ２８の周りを公転しながら自転する複数のプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のそれぞれを周方向に等間隔で保持するキャリア３１とを有している。キャリア３１には支持軸１９に対して相対回転自在に装着された回転体としての出力ギヤ３２が固定されており、回転シャフト１８の回転はサンギヤ２８から入力されキャリア３１から出力されることにより所定値以下に減速されて出力ギヤ３２に伝達される構造となっている。出力ギヤ３２及び遊星歯車機構２１は第２のケース体１６に収容されている。

上述の通り、それぞれに減速機構を構成するウォームホイール２０と遊星歯車機構２１とを同軸上に配置することにより、複数の平歯車を用いた平行軸式の減速機構に比して、径方向の寸法を小さくすることができ装置全体の小型化を図ることができ、車載レイアウト性が向上するため、例えばピラー３ｂ内でもコンパクトに搭載することができる。図４に示すように、開閉装置１０を構成する遊星歯車機構２１や揺動アーム３３等の各構成部材は積み上げ式による組み付けが可能である。

なお、本実施の形態おいては、サンギヤ２８を入力要素としキャリア３１を出力要素としているが、これに限られず、遊星歯車機構２１を減速機構として用いる際に通常一般に選択される種々の変速形態を採用し得ることは言うまでもない。例えば、サンギヤ２８を入力要素としリングギヤ２９を出力要素としても良く、この場合には、サンギヤ２８を回転シャフト１８に噛み合わせた状態のもとで、キャリア３１を第２のケース体１６に固定し、リングギヤ２９に出力ギヤ３２を固定することになる。また、いわゆるダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いることも可能である。

出力ギヤ３２の外周にはギヤ部が設けられており、この出力ギヤ３２のギヤ部には揺動アーム３３が噛み合っている。揺動アーム３３は一端部に入力端を備え他端部に出力端を備える板状の揺動部材であり、その入力端には出力ギヤ３２のギヤ部に噛み合う複数の歯部３３ａが扇状に配設されたセクターギヤが設けられている。この揺動アーム３３の略中間部は第１のケース体１５と第２のケース体１６とを相互に組み付けるネジ部３４ａを有する揺動軸３４に対して回転自在に取り付けられ、これにより、揺動アーム３３はギヤケース１４に回転自在に支持されている。

このような揺動アーム３３は、出力ギヤ３２を介して遊星歯車機構２１に連結されており、揺動軸３４の軸中心を回転中心として出力ギヤ３２の回転に連動して揺動するようになっている。揺動アーム３３の入力端に出力ギヤ３２のギヤ部に噛み合うセクターギヤを設け、歯の噛み合いを利用して回転動力を伝達させることにより効率的な動力伝達が可能となる。なお、出力ギヤ３２は遊星歯車機構２１の回転出力を揺動アーム３３に伝達するための回転体としての一実施の形態に過ぎず、これに代えて、セクターギヤを設けることなく、揺動アーム３３の入力端と回転体とに相互に接触する転動面を形成し、転がり摩擦を利用して動力を伝達するようにしても良い。

図５に示すように、揺動アーム３３の出力端には連結ロッド３５がボールジョイント式の連結手段によって回転自在に装着されており、連結ロッド３５の先端部にはバックドア５に連結ロッド３５を固定するための固定部３５ａが設けられており、この連結ロッド３５と揺動アーム３３とによりバックドア５をヒンジ４を回転中心として回転移動させるリンク機構が構成されている。連結ロッド３５を用いることにより、開閉装置１０を車載レイアウト性良く搭載することができる。

本実施の形態においては、開閉装置１０は、車体３に搭載するための取り付け部としての取り付け板３６を有している。この取り付け板３６は円環状の挟み込み部３６ａと挟み込み部３６ａの外周に設けられ外方に向けて放射状に伸びるフランジ部３６ｂとにより構成される。

取り付け板３６の挟み込み部３６ａは、第１のケース体１５と第２のケース体１６とを相互に組み付ける際に突き合わされるケース体の突合せ面１５ａ，１６ａの間に挟み込まれるように、即ち、挟み込み部３６ａの一方の面が突合せ面１５ａに接触し他方の面が突合せ面１６ａに接触することにより、突合せ面１５ａ，１６ａに対して両面で接触するように組み込まれるようになっている。つまり、図３及び図４のように挟み込み部３６ａの一方の面が第２のケース体１６を覆う。このように開閉装置１０に設けられる取り付け部としての取り付け板３６はサンドイッチ構造により挟持されるため剛性が高く、この取り付け板３６を介して車体３に強固に固定し得る開閉装置１０はバックドア５からの反力が作用しても十分に耐え得る構造となっている。

このように本発明の開閉装置１０は車体３に対する取り付け部があらかじめ考慮されており、特に、その取り付け部としての取り付け板３６は取り付け板３６を設けるためだけのネジ部材等の専用の締結具を用いることなく開閉装置１０に設けられるので、ユニット化された開閉装置にネジ部材等の専用の締結具を用いて取り付け部としてのブラケットを後付けする場合に比して、軽量化を図ることができる。

従来、専用の締結具を用いて取り付け部としてのブラケットを後付けしていた場合には、締結具を介してブラケットが設けられることから取り付け部としての剛性が十分ではなく、剛性を確保するためのリブを随所に形成する必要があり、開閉装置１０に装着される電動モータ１１の種類もリブとの干渉を避けられるものに限定されていた。しかしながら、本発明によれば、取り付け部を設けるためのリブを形成する必要がないので種々の電動モータを装着することができ汎用性が高い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、本実施の形態においては、車両用開閉体は車両１の後端部に設けられたバックドア５とされているが、これに限らず、例えばセダン車等に設けられるトランクリッドであっても良い。

本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置が搭載された車両の後部を示す側面図である。図１に示す車両においてバックドアを全開位置に移動させた状態を示す側面図である。本発明の一実施の形態である車両用電動開閉装置の内部構造を示す断面図である。図３に示す車両用電動開閉装置の分解斜視図である。図４に示す車両用電動開閉装置の組立て状態を示す斜視図である。

符号の説明

１車両
２開口部
３車体
３ａルーフ部
３ｂピラー
４ヒンジ
５バックドア（開閉体）
６ガスステー
１０車両用電動開閉装置
１１電動モータ
１２モータ軸
１２ａウォーム
１３ネジ部材
１４ギヤケース
１５第１のケース体
１５ａ突合せ面
１５ｂ軸受
１６第２のケース体
１６ａ突合せ面
１７ａ軸受
１７ｂ軸受
１８回転シャフト
１８ａセレーション部
１９支持軸
２０ウォームホイール
２１遊星歯車機構
２２電磁クラッチ（動力断続機構）
２２ａ保持板
２３駆動ロータ
２４アーマチュア板
２５クラッチコイル
２６板バネ
２７ケースカバー
２８サンギヤ
２９リングギヤ
３０プラネタリギヤ
３１キャリア
３２出力ギヤ（回転体）
３３揺動アーム
３３ａ歯部
３４揺動軸
３４ａネジ部
３５連結ロッド
３５ａ固定部
３６取り付け板
３６ａ挟み込み部
３６ｂフランジ部

Claims

車体に装着され車両の開口部を開閉する開閉体に、電動モータの回転を減速して伝達することにより前記開口部を開閉する車両用電動開閉装置であって、
前記電動モータのモータ軸に設けられるウォームに噛み合うウォームホイールと、
前記ウォームホイールと同軸上に配置され、前記ウォームホイールの回転を減速して回転体に伝達する遊星歯車機構と、
前記ウォームホイールを収容する第１のケース体と、前記回転体及び前記遊星歯車機構を収容する第２のケース体とを相互に組み付けることにより形成され、前記電動モータが組み付けられるギヤケースと、
前記第１のケース体と前記第２のケース体との間に前記ウォームホイールと同軸に挟み込まれる円環状の挟み込み部と、該挟み込み部の外周に外方に向けて放射状に延びて設けられ前記ギヤケースを囲んで配置される複数のフランジ部とを備えた取り付け板とを有し、
前記挟み込み部における前記遊星歯車機構側の面は、前記遊星歯車機構を収容する第２のケース体を覆っており、前記フランジ部を前記車体に固定することにより前記車両用電動開閉装置が前記車体に搭載されることを特徴とする車両用電動開閉装置。
請求項１記載の車両用電動開閉装置において、前記回転体に連結される入力端と前記開閉体に連結される出力端との間が前記ギヤケースに回転自在に支持され、前記回転体に連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる揺動アームを有することを特徴とする車両用電動開閉装置。
請求項１又は２記載の車両用電動開閉装置において、前記回転体にはギヤ部が設けられ、前記揺動アームの前記入力端には前記ギヤ部に噛み合うセクターギヤが設けられることを特徴とする車両用電動開閉装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用電動開閉装置において、前記遊星歯車機構は動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り換わる動力断続機構を介して前記ウォームホイールに連結されることを特徴とする車両用電動開閉装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用電動開閉装置において、前記揺動アームの前記出力端と前記開閉体とに連結され、前記揺動アームに連動して揺動することにより前記開閉体を開閉移動させる連結ロッドを有することを特徴とする車両用電動開閉装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用電動開閉装置において、前記車体の後方のピラー内に装着され、前記車体の後部で上下方向に開閉移動自在に装着される前記開閉体を開閉移動させることを特徴とする車両用電動開閉装置。