JP4842681B2 - リンク機構 - Google Patents

Description

本発明は、リンク機構に関し、特にリッドの開閉駆動を行うリンク機構に関するものである。

従来からフロントルーフおよびバックルーフが可動式であるリトラクタブルルーフを備えた車両について様々な検討が行われている。このような車両は、車室の上方を覆うフロントルーフと車室後方を覆うバックルーフが開状態のときには２つのルーフが折り畳まれた状態で車両後方の格納空間に格納され、格納空間は蓋をされる。一方、外気温が低い場合や雨の場合などは、２つのルーフを閉状態として車室の上部全体を覆って、車室を密閉状態としている。

このようなリトラクタブルルーフの開閉機構については、例えば特許文献１等に開示されており、一般的には四節リンク機構が用いられている。また、ルーフ格納空間の蓋は、別に備え付けられた開閉機構によって開閉が行われる。開閉機構の駆動源には従来油圧シリンダが多く用いられていたが、油圧シリンダはポンプの余剰吐出量損失やシステム質量損失、制御弁の余剰液量損失などエネルギーロスが多いため、最近では電動モータが用いられるようになってきている。なお、特許文献１ではルーフの開閉機構には油圧シリンダが用いられており、格納空間の蓋（尾板）の開閉には何が用いられているか明記されていない。
特開平８−２４４４６５号公報

四節リンク機構を電動モータにより駆動する場合は、四節リンク機構のうち原動レバーにギアを固定して、ピニオンを介してこのギアを電動モータで駆動する方法が考えられる。

この場合原動レバーの動きはギアの回転によって規制されるため、狭いスペースにリンク機構を収容させることとの関係上、動き、特に速度を自由に設定することができない。例えば、蓋が開き始める、あるいは閉まり始めるときはゆっくりの動きにし、開閉の途中は速い動きとするのが安全上好ましいが、上記の方法ではこのような動き（速度分布）を行わせることは非常に困難である。また、上記方法の場合、原動レバーを駆動する駆動力はピニオンの径で決まってしまい、駆動力を大きくすることが困難である。さらに従来は、蓋が閉じたときに蓋をラッチするラッチ機構がリンク機構とは別に設けられているが、部品点数が多くなり、設置スペースも多く必要なためリンク機構およびラッチ機構の設計が非常に困難になっている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リッドの開から閉、閉から開への一連の動作中の速度を自由に設定でき駆動力が大きいリンク機構を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の第１のリンク機構は、リッドの開閉駆動を行うリンク機構であって、ベースと、一方の端部が前記ベースの異なる位置にそれぞれ枢支連結された原動レバーおよび従動レバーと、前記原動レバーおよび従動レバーの他方の端部にそれぞれ枢支連結されたリッドとを備え、前記原動レバーにはカムが設置され、該カムにはピンが嵌る溝あるいは長孔が設けられており、前記ピンは、モータによりピニオンを介して駆動されるギアに設置されており、前記ギアの中心軸と前記ピンとの距離は、前記ピニオンの径よりも大きく、前記原動レバーは、前記溝内あるいは長孔内を移動する前記ピンによって駆動される構成とした。ここでリッドとは、室の上面を覆ってその室空間を開閉するパネル部材であって、例えば車室の天井となる可動式ルーフやトランクルームのトランクリッド、リトラクタブルルーフを収納する収納スペースの蓋などを挙げることができる。また、カムは、ピンの動きを原動レバーの動きに変換させる仲立ちをしている。

本発明の第２のリンク機構は、リッドの開閉駆動を行うリンク機構であって、ベースと、一方の端部が前記ベースの異なる位置にそれぞれ枢支連結された原動レバーおよび従動レバーと、前記原動レバーおよび従動レバーの他方の端部にそれぞれ枢支連結されたリッドとを備え、前記原動レバーにはピンが嵌る溝あるいは長孔が設けられており、前記ピンは、モータによりピニオンを介して駆動されるギアに設置されており、前記ギアの中心軸と前記ピンとの距離は、前記ピニオンの径よりも大きく、前記原動レバーは、前記溝内あるいは長孔内を移動する前記ピンによって駆動される構成とした。

これらの構成により、溝あるいは長孔の配置・形状を所望の配置・形状に設定することによってリッドの開閉の動きにおける速度分布を所望の分布に設定することが可能となる。また、ギアの中心軸とピントの距離がピニオンの径よりも大きいので、大きなトルクで原動レバーが駆動される。

前記溝あるいは長孔は、前記原動レバーのベースに枢支連結されている部分から遠ざかるように延びていることが好ましい。

前記溝あるいは長孔は、前記ピンの移動軌跡と略平行に設けられている非駆動区間を有しており、前記非駆動区間内では、前記ピンが移動しても前記原動レバーが静止していることが好ましい。ここで略平行とは、厳密な意味での平行ではなく、厳密な意味での平行から多少外れていてもピンの移動がスムースに行われて実用上問題のない程度であることを意味する。

前記非駆動区間は、前記溝あるいは長孔の少なくとも一方の端部側に存しており、前記溝あるいは長孔の前記一方の端部側の前記非駆動区間に前記ピンが存しているときには、前記リッドは閉状態になっていることが好ましい。

前記非駆動区間は、前記原動レバーのベースに枢支連結されている部分に近い側である前記溝あるいは長孔の一方の端部側に存していることが好ましい。

前記ギアは一方の回転方向に回転することにより前記リッドを開から閉に駆動し、前記ギアの前記一方の回転方向への回転によって、前記溝あるいは長孔の前記一方の端部側の前記非駆動区間を前記ピンが移動するときに、前記ギアに設けられた係合部材が前記リッドに設けられた被係合部材に係合することが好ましい。このような構成により、リンク機構がリッドのラッチ機構も兼ねるようになり、部品点数が少なくて済む。

前記ギアはセクターギアであることが好ましい。

前記係合部材は、前記セクターギアの端部をフック形状に形成しているものであることが好ましい。

ギアに設置されたピンは、配置や形状が自在である溝あるいは長孔に嵌って移動し、それによって原動レバーを駆動するので、溝あるいは長孔の配置・形状によってリッドの開閉の速度を所望の分布を有した速度に調節することができる。また、ギアの中心軸とピンとの距離がピニオンの径よりも大きいので、大きなトルクで原動レバーを駆動することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。

（実施形態１）
図１および図２はリトラクタブルルーフ５を備えている走行車両（乗用自動車）１を示す模式的な側面図である。

リトラクタブルルーフ５は、乗務員室の天井となるフロントルーフ２と乗務員室後部側のバックルーフ３とリアウインドウ４とを備えており、図２に示す全開状態ではフロントルーフ２、バックルーフ３、リアウインドウ４が折りたたまれて収納スペース７に格納される。図１においては、リトラクタブルルーフ５が全閉の状態が実線で示されており、半開（半閉）の状態が一点鎖線で表されている。そして、リトラクタブルルーフ５が全開状態および全閉状態の時には、収納スペース７は蓋６によって遮蔽される。リトラクタブルルーフ５および蓋６はリンク機構によって開閉するが、リンク機構を図に描くと図が複雑になり見にくくなるため、リンク機構は図１，図２には示していない。

蓋６を開閉するリンク機構によって蓋６が全開状態とされた模式的な側面図を図６に示す。このリンク機構はモータ１２を駆動源として蓋６の開閉を行ういわゆる四節リンク機構であり、ベースであるメインブラケット２１と、蓋６に固定されたリッドブラケット３１と、メインブラケット２１及びリッドブラケット３１に両端が枢支ボルト５５，５９により枢支連結されていてリンク機構を作動させる原動レバー１４と、メインブラケット２１及びリッドブラケット３１に両端が枢支ボルト５７，５８により枢支連結されていて蓋６の開閉範囲及び開閉の動きを規制する従動レバー１５とを備えている。メインブラケット２１は収納スペース７の底面に固定されることにより車体に固定されている。また本実施形態では蓋６とリッドブラケット３１とを併せてリッドと言うことができる。

図３、４、５は、蓋６を開閉するリンク機構を大きく示した図である。図３は、蓋６が閉じていて且つフック部２３が係合ピン３２に係合して蓋６をロック（ラッチ）している状態の図であり、図４は、蓋６が閉じていて且つフック部２３と係合ピン３２との係合が外れて蓋６のロック（ラッチ）が外れた状態の図である。また、図５はフック部２３と係合ピン３２との係合が外れていて蓋６が少し開いている状態の図である。なお、これらの図ではリンク機構をわかりやすく示すために蓋６を一点鎖線で表示しているとともに、モータ１２やメインブラケット２１を省略している。

以下、図７を主として図３乃至６を従としてリンク機構の構造をより詳しく説明する。

このリンク機構において、原動レバー１４はセクターギア１３によって駆動される。原動レバー１４に取り付けられた長孔付きカム３３の長孔３４に、セクターギア１３に取り付けられた駆動ピン３６が嵌り、セクターギア１３の回転に伴って駆動ピン３６が長孔３４内を移動しながら長孔３４の内壁に力を加えて原動レバー１４を駆動するのである。なお、原動レバー１４にも長孔付きカム３３の長孔３４と同じ形状の長孔３５が設けられている。このセクターギア１３は、ベースであるメインブラケット２１にセクターギア取付ボルト４１によって回転自在に取り付けられており、ピニオン２２（図７ではモータ１２裏側に隠れている）を介してモータ１２により駆動される。つまり、セクターギア取付ボルト４１がセクターギア１３の回転軸となっている。なお、原動レバー１４の駆動に関しては後でさらに説明を加える。

モータ１２はモータブラケット１１に固定されており、モータブラケット１１は２本のボルト４２，４３によってメインブラケット２１に取り付けられている。これらのボルト４２，４３のうち、ボルト４２はモータブラケット１１に開けられた孔４５に差し込まれ、ボルト４３はモータブラケット１１に開けられた長孔４６に差し込まれ、いずれもモータブラケット１１との間にワッシャ５１を挟み込んでメインブラケット２１に開けられた雌ねじ付き孔に螺合されている。さらにメインブラケット２１には、モータブラケット１１が取り付けられている面から折り曲げられて該面に対して略垂直に延びる折り曲げ部５２が設けられており、この折り曲げ部５２に開けられた取付孔５３にボルト４４を差し込んでモータブラケット１１に螺合させて固定されている。

図３に示すように、蓋６が閉じているときには、セクターギア１３に設けられたフック部２３が、蓋６に固定されたリッドブラケット３１に設けられているフック係合ピン３２に係合して蓋６が開かないようにロックを行っている。フック部２３は、セクターギア１３の一方のギア端部を鉤状に形成して作られている。なお、フック部２３の係合ピン３２と係合する部分である鉤状凹部の外周側は、セクターギア取付ボルト４１から等距離の円弧により形成されているが、それより先では外周側がより外方に拡がってロックが外れる構成となっている。

次に長孔付きカム３３とセクターギア１３による原動レバー１４の駆動方法について詳しく説明する。

長孔付きカム３３に設けられた長孔３４および原動レバー１４に設けられた長孔３５は、その一方の端部から他方の端部へと、原動レバー１４のメインブラケット２１への枢支連結部材である枢支ボルト５５の位置から遠ざかるように延びている。２つの長孔３４，３５の枢支ボルト５５に近い側の端部側には、非駆動区間３７が設けられている。図３および図４に示すように、非駆動区間３７は、この非駆動区間３７内を駆動ピン３６が移動する移動軌跡と略平行となるように形成されている。つまり、非駆動区間３７は、この区間３７に駆動ピン３６が存するときには、セクターギア取付ボルト４１を中心にした同一円弧形状となっている。

上述のように、非駆動区間３７が駆動ピン３６の移動軌跡と略平行であるので、非駆動区間３７内を駆動ピン３６が移動していっても駆動ピン３６が長孔付きカム３３に圧力をかけて原動レバー１４を駆動させることはなく、この間原動レバー１４は静止している。即ち、非駆動区間３７内を駆動ピン３６が移動する際には、原動レバー１４には力がかからず、セクターギア１３のみが動いており、この間にセクターギア１３は、セクターギア１３の一部に設けられたフック部２３を係合ピン３２に係合させる、またはフック部２３と係合ピン３２との係合を外す動きをする。図において反時計回りの回転方向（一方の回転方向）へセクターギア１３が回転することによって、蓋６は開から閉へ駆動され、この回転方向においてはフック部２３が係合ピン３２に係合する。

このように本実施形態では、蓋６の開閉駆動とラッチとを一つのモータ１２とセクターギア１３とを用いて行っているが、蓋６のラッチ機構を作動させてラッチを行うあるいは解除するときには原動レバー１４の駆動が行われていないので、モータ１２が同時に駆動とラッチという２つの動作をする必要が無く、モータ１２の負荷が少なくて済むという効果を奏する。また、原動レバー１４の駆動のためのセクターギア１３がラッチ機構の一部として機能するので、部品点数を少なくすることができ、ラッチ機構の設置スペースも少なくすることができるという効果を奏する。

続いて、駆動ピン３６が非駆動区間３７を通過すると、図５，６に示されているように駆動ピン３６が長孔付きカム３３に圧力をかけて原動レバー１４を駆動させる。ここで駆動ピン３６とセクターギア１３の回転中心との距離は、ピニオン２２の径の５〜６倍ある。従って、駆動ピン３６が長孔３４，３５におよぼす駆動トルクは、モータ１２のトルクを５〜６倍増幅したものとなり、モータ１２は低トルクのモータを使用することができコストを削減できるという効果を奏する。

また、蓋６を閉から開に駆動して行くに連れて駆動ピン３６の位置する長孔３４，３５部分は、支点である枢支ボルト５５から遠ざかっていく。このため、蓋６が閉から開になっていくほど原動レバー１４を駆動する力大きくなっていき、モータ１２の負荷を大きくすることなくスムースに開閉動作が行われるようになる。

長孔３４，３５の延びる形状は、蓋６の開から閉までの間での位置に応じた開閉速度をどのように設定するかによって決まってくる。例えば動き始め、動き終わりは速度が小さい方が安全上好ましいので、図４、図６に示すように全閉あるいは全開状態から動き始める際に駆動ピン３６が位置している長孔３４，３５の部分近辺は、セクターギア１３の回転中心を中心にした同一円弧に近い形状としている。

以上説明したように、本実施形態では、原動レバー１４に取り付けられた長孔付きカム３３の長孔３４に駆動ピン３６が嵌り、その駆動ピン３６が長孔付きカム３３に圧力をかけて原動レバー１４を駆動させていくので、長孔３４の配置および形状によって原動レバー１４の動き、特に速度分布を自在に設定することができ、蓋６の開閉の途中での開閉速度を自在に変えることができる。また、本実施形態では原動レバー１４の駆動と蓋６のラッチとを一つのモータ１２とセクターギア１３とで連続的に行っているため、駆動とラッチとを別々の機構で行う場合には必要な全閉状態検出センサ（スイッチ）が不要となり、部品点数が少なくて済む。また、駆動とラッチとの間にタイムラグがなく、両者がスムーズに作動される。

（実施形態２）
実施形態２に係るリンク機構は、長孔付きカム３３が存しない点だけが実施形態１と異なっている。即ち、本実施形態に係るリンク機構は、原動レバー１４に設けられた長孔３５のみに駆動ピン３６が嵌り、駆動レバー１４が駆動ピン３６によって駆動される。本実施形態の場合、実施形態１に比べて原動レバー１４の板厚を大きくするなどして原動レバーの剛性を上げる必要がある。なお、実施形態２に係るリンク機構は、実施形態１に係るリンク機構と同じ効果を奏する。

（実施形態３）
実施形態３に係るリンク機構は、図８に示すように原動レバー１４’には長孔が設けられておらず、長孔付きカム３３’が原動レバー１４’のセクターギア１３に向かい合う側の面に取り付けられている点だけが実施形態１と異なっている。即ち、本実施形態に係るリンク機構は、長孔付きカム３３’に設けられた長孔３４のみに駆動ピン３６が嵌り、原動レバー１４’は駆動ピン３６によって駆動される。本実施形態に係るリンク機構は、実施形態１に係るリンク機構と同じ効果を奏する。

（その他の実施形態）
上述の実施形態は本発明の例示であって、本発明はこれらの例に限定されない。例えば、長孔３４，３５の原動レバー１４における位置や形状は、長孔３４，３５とセクターギア取付ボルト４１との距離がピニオン２２の径よりも大きくなる関係であり、原動レバー１４のメインブラケット２１への取付ボルト５５から遠ざかるように延びていれば特に限定されない。

非駆動区間３７は蓋６が閉じる側に設けられるだけには限定されない。蓋６が全開になる側に設けたり、蓋６が全開および全閉の両方の側に設けてもよく、これらの場合には全開側にフック部と係合ピンとによるラッチ機構を設けてもよい。。

長孔３４，３５に嵌る駆動ピン３６は、セクターギア１３に設けられていて長孔３４，３５に嵌って原動レバー１４を駆動するものであれば単なる突起等どのようなものであっても構わない。

蓋６をラッチするラッチ機構は、フック部２３と係合ピン３２とによるものに限定されない。係合や嵌合などによって蓋６をラッチできればどのような機構であっても構わない。

駆動ピン３６が嵌るのは溝であっても構わない。駆動ピン３６が嵌る長孔あるいは溝は、原動レバー１４に取り付けられるカムにのみ設けられていても構わなく、その長孔あるいは溝は原動レバー１４からはみ出して延びていても構わない。

以上説明したように、本発明に係るリンク機構は、リッドの開閉中の速度の変更を行えるよう設定できるので、車両用パネル部材の開閉装置等として有用である。

リトラクタブルルーフを備えている走行車両の後部を示す模式的な側面図である。 リトラクタブルルーフを備えている走行車両の後部を示す別の模式的な側面図である。 蓋を開閉するリンク機構の、蓋が閉まってロックされている状態の模式的な側面図である。 蓋を開閉するリンク機構の、蓋が閉まってロックが解除されている状態の模式的な側面図である。 蓋を開閉するリンク機構の、蓋が開き始めている状態の模式的な側面図である。 蓋を開閉するリンク機構の、蓋が全開となっている状態での模式的な側面図である。 実施形態１に係るリンク機構を構成部品に分解して示した図である。 実施形態３に係るリンク機構を構成部品に分解して示した図である。

符号の説明

６ 蓋
１１ モータブラケット
１２ モータ
１３ セクターギア
１４、１４’ 原動レバー
１５ 従動レバー
２１ メインブラケット
２２ ピニオン
２３ フック部（係合部材）
３１ リッドブラケット
３２ 係合ピン（被係合部材）
３３、３３’ 長孔付きカム
３４ 長孔
３５ 長孔
３６ 駆動ピン
３７ 非駆動区間
４１ セクターギア取付ボルト
５５ 枢支ボルト

Claims (9)

1. リッドの開閉駆動を行うリンク機構であって、
   ベースと、
   一方の端部が前記ベースの異なる位置にそれぞれ枢支連結された原動レバーおよび従動レバーと、
   前記原動レバーおよび従動レバーの他方の端部にそれぞれ枢支連結されたリッドと
   を備え、
   前記原動レバーにはカムが設置され、該カムにはピンが嵌る溝あるいは長孔が設けられており、
   前記ピンは、モータによりピニオンを介して駆動されるギアに設置されており、
   前記ギアの中心軸と前記ピンとの距離は、前記ピニオンの径よりも大きく、
   前記原動レバーは、前記溝内あるいは長孔内を移動する前記ピンによって駆動される、リンク機構。
2. リッドの開閉駆動を行うリンク機構であって、
   ベースと、
   一方の端部が前記ベースの異なる位置にそれぞれ枢支連結された原動レバーおよび従動レバーと、
   前記原動レバーおよび従動レバーの他方の端部にそれぞれ枢支連結されたリッドと
   を備え、
   前記原動レバーにはピンが嵌る溝あるいは長孔が設けられており、
   前記ピンは、モータによりピニオンを介して駆動されるギアに設置されており、
   前記ギアの中心軸と前記ピンとの距離は、前記ピニオンの径よりも大きく、
   前記原動レバーは、前記溝内あるいは長孔内を移動する前記ピンによって駆動される、リンク機構。
3. 前記溝あるいは長孔は、前記原動レバーのベースに枢支連結されている部分から遠ざかるように延びている、請求項１または２に記載のリンク機構。
4. 前記溝あるいは長孔は、前記ピンの移動軌跡と略平行に設けられている非駆動区間を有しており、
   前記非駆動区間内では、前記ピンが移動しても前記原動レバーが静止している、請求項１から３のいずれか一つに記載のリンク機構。
5. 前記非駆動区間は、前記溝あるいは長孔の少なくとも一方の端部側に存しており、
   前記溝あるいは長孔の前記一方の端部側の前記非駆動区間に前記ピンが存しているときには、前記リッドは閉状態になっている、請求項１から４のいずれか一つに記載のリンク機構。
6. 前記非駆動区間は、前記原動レバーのベースに枢支連結されている部分に近い側である前記溝あるいは長孔の一方の端部側に存している、請求項５に記載のリンク機構。
7. 前記ギアは一方の回転方向に回転することにより前記リッドを開から閉に駆動し、
   前記ギアの前記一方の回転方向への回転によって、前記溝あるいは長孔の前記一方の端部側の前記非駆動区間を前記ピンが移動するときに、前記ギアに設けられた係合部材が前記リッドに設けられた被係合部材に係合する、請求項５または６に記載のリンク機構。
8. 前記ギアはセクターギアである、請求項７に記載のリンク機構。
9. 前記係合部材は、前記セクターギアの端部をフック形状に形成しているものである、請求項８に記載のリンク機構。
   

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