JP6179270B2 - 車両用ドア開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ドア開閉装置に関するものである。

従来、車両用ドア開閉装置として種々のものが提案されている。例えば特許文献１に記載された車両用ドア開閉装置は、駆動部材の駆動力又は手動による操作力によって該駆動部材に連係された車両ドアとしてのスライドドアを車両の前後方向に移動させてドア開口を開閉する。そして、駆動部材は、モータと、該モータの回転軸に一体回転するように固着されたウォームと、該ウォームと噛合するウォームホイールと、該ウォームホイールを軸支する回転シャフトと、該回転シャフトに一体回転するように固着された出力部材とを備えて構成される。なお、ウォームホイール及び回転シャフト間の動力伝達は、電磁クラッチにより断接可能に構成されている。

特開２００３−７４２５５号公報

ところで、特許文献１の車両用ドア開閉装置は、減速機を構成するウォーム及びウォームホイール間の入力側から出力側への伝達効率（以下、「正効率」という。）に比べて出力側から入力側への伝達効率（以下、「逆効率」という。）が低い。そのため、電磁クラッチ等のクラッチを設けなければ実質的にスライドドアの手動操作を行うことが困難である。また、電磁クラッチ等のクラッチを設ける場合であっても、ウォーム及びウォームホイールを減速機として用いると上述した逆効率の問題から、スライドドアの手動操作させるためにはクラッチの配置場所が実質的に減速機と出力部材との間に限定されてしまう。

本発明の目的は、クラッチを備えていなくても車両ドアの手動操作を行うことができ、又はクラッチを備えている場合はクラッチの配置自由度を向上させることができる車両用ドア開閉装置を提供することにある。

上記課題を解決する車両用ドア開閉装置は、車両ボデーに形成されたドア開口を開閉する車両ドアを開閉作動させるように適合された駆動部材を備え、前記駆動部材は、扁平モータと、前記扁平モータの回転軸と平行な軸線を有する出力軸と、前記回転軸及び前記出力軸にそれぞれ一体回転可能なように連結され、互いに噛合することで前記回転軸の回転を減速して前記出力軸に伝達する第１ギヤ及び第２ギヤと、前記出力軸に一体回転するように固着され、前記車両ドアに連係された出力部材とを備える。

この構成によれば、前記回転軸及び前記出力軸間の回転伝達に係る前記第１ギヤ及び前記第２ギヤは、いわゆる平行軸の歯車（減速機構）を構成することで、ウォーム及びウォームホイールのような逆効率の低下が起きない。従って、クラッチを備えていなくても前記車両ドアの手動操作を行うことができる。また、クラッチを備えている場合は、例えばクラッチを前記出力部材及び前記第２ギヤ間だけでなく、前記回転軸及び前記第１ギヤ間にも配置することができる。すなわち、クラッチの配置自由度を向上させることができる。さらに、減速機構をウォーム及びウォームホイールから前記平行軸の歯車に変更すると、これに伴って前記回転軸の方向が略９０度変更されることになる。そのため、モータとして前記扁平モータを用いることにより前記平行軸の歯車を用いた場合であっても車両用ドア開閉装置の出力軸方向への大型化を防ぐことができる。

なお、「扁平モータ」とは、モータの外形において、軸線方向の長さよりも最長となる直径の方が大きく設定されたモータのことをいう。
上記車両用ドア開閉装置は、前記回転軸と前記第１ギヤとの間の動力を伝達する接続状態と、前記回転軸と前記第１ギヤとの間の動力を切断する非接続状態とを切り替えるクラッチを備える。

この構成によれば、手動で前記車両ドアを開閉する際に、前記クラッチにより前記回転軸及び前記第１ギヤ間の動力伝達を切断しておくことで、前記回転軸が回転することがなく、これに要する操作力を低減することができる。また、前記クラッチが前記回転軸及び前記第１ギヤ間の動力伝達を接続する状態では、前記クラッチは減速前の低トルクの回転を伝達することになり、その分、前記クラッチを小型及び軽量化することができる。

上記車両用ドア開閉装置について、前記クラッチは電磁クラッチであることが好ましい。
この構成によれば、前記電磁クラッチが前記回転軸及び前記第１ギヤ間の動力伝達を接続する状態では、前記電磁クラッチは減速前の低トルクの回転を伝達することになり、その分、前記電磁クラッチを省電力化することができる。

上記車両用ドア開閉装置について、前記扁平モータ及び前記出力部材は、前記回転軸及び前記出力軸の軸線方向の位置において、前記第１ギヤ及び前記第２ギヤに対して互いに同一側にそれぞれ配置されることが好ましい。

この構成によれば、例えば前記扁平モータ及び前記出力部材を、前記回転軸及び前記出力軸の軸線方向の位置において、前記第１ギヤ及び前記第２ギヤに対して互いに逆側にそれぞれ配置する場合に比べて、前記駆動部材全体を前記回転軸及び前記出力軸の軸線方向によりコンパクト化することができる。

本発明は、クラッチを備えていなくても車両ドアの手動操作を行うことができ、又はクラッチを備えている場合はクラッチの配置自由度を向上させることができる効果がある。

本発明の一実施形態を示す縦断面図。 同実施形態を示す平面図。 同実施形態を示す側面図。

以下、車両用ドア開閉装置の一実施形態について説明する。なお、以下では、車両の前後方向を「前後方向」という。
図３に示すように、車両ボデー１０には、その側部に形成されたドア開口１０ａの上縁及び下縁に沿ってアッパレール１１及びロアレール１２が設置されるとともに、ドア開口１０ａの後方のクォータパネル１０ｂにおいて前後方向に延在するセンターレール１３が設置されている。そして、これらアッパレール１１、ロアレール１２及びセンターレール１３には、ガイドローラユニット１４を介して車両ドアとしてのスライドドア２０が前後方向に移動可能に支持されている。スライドドア２０は、前後方向への移動に伴ってドア開口１０ａを開閉する。なお、クォータパネル１０ｂには、センターレール１３の下縁に沿ってその略全長に亘りケーブルガイド１５が設置されている。

スライドドア２０の内部下部には、駆動部材２１が固定されている。この駆動部材２１は、永久磁石モータからなる扁平モータ２２及び該扁平モータ２２により回転駆動される出力部材としてのドラム２３を有しており、該ドラム２３には第１ケーブル２４及び第２ケーブル２５が巻回されている。すなわち、これら第１及び第２ケーブル２４，２５の各々は、一方の端末がドラム２３に連結された状態で該ドラム２３に巻回されている。第１及び第２ケーブル２４，２５は、駆動部材２１により選択的に巻き取り及び巻き出しされる。

また、第１及び第２ケーブル２４，２５の各々は、中間プーリ２６及びセンターレール１３を移動するガイドローラユニット１４に連結された案内プーリ２７を経てスライドドア２０側から車両ボデー１０側へと渡され、ケーブルガイド１５に沿って前後方向に配索されている。そして、第１ケーブル２４は、ケーブルガイド１５に案内されて車両の前方に配索され、他方の端末に連結されたテンショナー２８を介して、ケーブルガイド１５の前端側で車両ボデー１０側に連結されている。また、第２ケーブル２５は、ケーブルガイド１５に案内されて車両の後方に配索され、他方の端末に連結されたテンショナー２９を介して、ケーブルガイド１５の後端側で車両ボデー１０側に連結されている。

このような構成にあって、例えば駆動部材２１により第１ケーブル２４を巻き出しつつ第２ケーブル２５を巻き取ると、スライドドア２０はドア開口１０ａを開放すべく車両の後方に移動する。一方、駆動部材２１により第１ケーブル２４を巻き取りつつ第２ケーブル２５を巻き出すと、スライドドア２０はドア開口１０ａを閉鎖すべく車両の前方に移動する。

次に、駆動部材２１の構造について説明する。
図２に示すように、駆動部材２１は、各種構成部品を収容又は支持する箱状のケース３０を備える。そして、ケース３０の略平面状に広がる外壁面３０ａに前記扁平モータ２２及び前記ドラム２３が設置されている。

すなわち、図１に示すように、ケース３０の図示上側の前記外壁面３０ａには、扁平モータ２２の外形をなす有蓋有底略円筒状のモータケース２２ａが設置されている。このモータケース２２ａは、直径Ｄが軸線Ｏ１の方向の長さＬよりも大きく設定されている。そして、扁平モータ２２の略円柱状の回転軸２２ｂは、軸線Ｏ１に沿って外壁面３０ａを厚さ方向に貫通するとともに、ケース３０内に進入した回転軸２２ｂの先端部は、外壁面３０ａに略平行な反対側の外壁面３０ｂに嵌着された軸受ＢＥ１により軸支されている。

回転軸２２ｂには、軸受ＢＥ１に隣接するケース３０内で、例えば平歯車からなる第１ギヤ３１が回転可能に支持されている。この第１ギヤ３１には、軸線Ｏ１と略平行に扁平モータ２２に向かって複数の係合突起３１ａが突設されている。また、回転軸２２ｂの周りには、扁平モータ２２及び第１ギヤ３１間に挟まれるケース３０内で電磁クラッチ４０が設けられている。この電磁クラッチ４０は、電磁コイル体４１、ロータ４２及びアーマチュア４３を備えて構成される。

電磁コイル体４１は、軸線Ｏ１に一致する中心線を有する略円環状に形成されており、外壁面３０ａを厚さ方向に貫通する状態でモータケース２２ａに固着されている。なお、回転軸２２ｂは、電磁コイル体４１の中央部に遊挿されている。

ロータ４２は、磁性材料にて軸線Ｏ１に一致する中心線を有する略円環状に形成されており、電磁コイル体４１及びアーマチュア４３間に挟まれた状態で回転軸２２ｂに一体回転するように固着されている。このロータ４２のアーマチュア４３に当接する対向面には、摩擦板（図示略）が埋設されている。なお、ロータ４２は、軸線Ｏ１の方向の位置が電磁コイル体４１と一部重なり合うよう該電磁コイル体４１に対して回転可能に遊嵌されている。

アーマチュア４３は、磁性材料にて軸線Ｏ１に一致する中心線を有する略円環状に形成されており、ロータ４２及び第１ギヤ３１間に挟まれた状態で回転軸２２ｂが遊挿されている。また、アーマチュア４３には、複数の係合突起３１ａにそれぞれ対応して軸線Ｏ１と略平行に貫通する複数の係合孔４３ａが形成されている。アーマチュア４３は、これら係合孔４３ａの各々に係合突起３１ａが嵌合することで、第１ギヤ３１と一体回転するように連結されている。なお、アーマチュア４３の外径は、ロータ４２の外径と同等に設定されている。そして、アーマチュア４３のロータ４２に当接する対向面にも、摩擦板（図示略）が埋設されている。

外壁面３０ａには、軸線Ｏ１に平行な軸線Ｏ２に沿って厚さ方向に略円柱状の出力軸３２が貫通する。出力軸３２は、当該貫通部位が外壁面３０ａに嵌着された軸受ＢＥ２により軸支されるとともに、ケース３０内に進入した先端部が外壁面３０ｂに嵌着された軸受ＢＥ３により軸支されている。そして、出力軸３２には、軸受ＢＥ２，ＢＥ３間に挟まれるケース３０内で、例えば平歯車からなる第２ギヤ３３が一体回転するように固定されている。この第２ギヤ３３は、第１ギヤ３１と互いに噛合しており、互いに逆方向となる回転を伝える。このとき、第２ギヤ３３は、第１ギヤ３１の歯数及び第２ギヤ３３の歯数に基づく速度伝達比に従って第１ギヤ３１の回転速度よりも小さい回転速度で回転する。

外壁面３０ａからケース３０の外側に突出する出力軸３２の先端部には、前記ドラム２３が一体回転するように固定されている。つまり、扁平モータ２２及びドラム２３は、回転軸２２ｂ及び出力軸３２の軸線Ｏ１，Ｏ２の方向の位置において、互いに同一側となるケース３０の外側に、即ち第１ギヤ３１及び第２ギヤ３３に対して互いに同一側にそれぞれ配置されている。

ケース３０内には、第１ギヤ３１に対して第２ギヤ３３の反対側に電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）５０が収容されている。このＥＣＵ５０は、外部機器（外部電源等）と電気的に接続されるとともに、扁平モータ２２及び電磁クラッチ４０と電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ５０は、扁平モータ２２の通電・非通電を制御することでその駆動を制御する。あるいは、ＥＣＵ５０は、電磁コイル体４１の通電・非通電を制御することで電磁クラッチ４０の駆動を制御する。

次に、本実施形態の作用について説明する。
例えばＥＣＵ５０により電磁コイル体４１が通電状態とされると、該電磁コイル体４１が形成する磁界によりアーマチュア４３がロータ４２に吸着されて両者が摩擦係合する（接続状態）。この電磁クラッチ４０の接続状態において、ＥＣＵ５０により扁平モータ２２が駆動されると、回転軸２２ｂと一体でロータ４２が回転する。そして、ロータ４２の回転は、アーマチュア４３との摩擦係合により該アーマチュア４３に伝わる。これにより、アーマチュア４３と一体で第１ギヤ３１が回転する。

第１ギヤ３１の回転は、第２ギヤ３３との噛合により該第２ギヤ３３に減速されて伝わる。これにより、第２ギヤ３３と一体で出力軸３２及びドラム２３が回転する。この場合、回転軸２２ｂ及び出力軸３２間の回転伝達に係る第１ギヤ３１及び第２ギヤ３３は、いわゆる平行軸の歯車（減速機構）を構成することで、それらの間の正効率が極めて高くなる。従って、第１ギヤ３１及び第２ギヤ３３間の正効率が高い分、出力の小さい扁平モータ２２が採用されている。なお、ドラム２３の回転に伴ってスライドドア２０が開閉作動することは既述のとおりである。

一方、ＥＣＵ５０により電磁コイル体４１が非通電状態とされ、電磁クラッチ４０の非接合状態になると、ＥＣＵ５０により扁平モータ２２が駆動され、回転軸２２ｂと一体でロータ４２が回転しても、アーマチュア４３との摩擦係合が解除されていることによりその回転がアーマチュア４３に伝わることはない。つまり、アーマチュア４３と共に第１ギヤ３１、第２ギヤ３３、出力軸３２及びドラム２３は停止したままとなる。

あるいは、例えば外力によってドラム２３が回転すると、該ドラム２３と一体で出力軸３２及び第２ギヤ３３が回転する。そして、第２ギヤ３３の回転は、第１ギヤ３１との噛合により該第１ギヤ３１に伝わる。これにより、第１ギヤ３１と一体でアーマチュア４３が回転する。しかしながら、アーマチュア４３の回転は、ロータ４２との摩擦係合が解除されていることにより該ロータ４２に伝わることはない。従って、手動によるスライドドア２０の開閉操作によってドラム２３を回転させる際には、該ドラム２３等が回転しても扁平モータ２２の回転軸２２ｂが回転することはなく、当該操作に要する操作力が低減されている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、回転軸２２ｂ及び出力軸３２間の回転伝達に係る第１ギヤ３１及び第２ギヤ３３は、いわゆる平行軸の歯車（減速機構）を構成することで、ウォーム及びウォームホイールのような逆効率の低下が起きない。従って、クラッチを備えていなくてもスライドドア２０の手動操作を行うことができる。また、クラッチを備えている場合は、例えばクラッチをドラム２３及び第２ギヤ３３間だけでなく、回転軸２２ｂ及び第１ギヤ３１間にも配置することができる。すなわち、クラッチの配置自由度を向上させることができる。さらに、減速機構をウォーム及びウォームホイールから平行軸の歯車に変更すると、これに伴って回転軸２２ｂの方向も略９０度変更されることになる。そのため、モータとして扁平モータ２２を用いることにより平行軸の歯車を用いた場合であっても車両用ドア開閉装置の出力軸方向への大型化を防ぐことができる。

（２）本実施形態では、手動でスライドドア２０を開閉する際に、電磁クラッチ４０により回転軸２２ｂ及び第１ギヤ３１間の動力伝達を切断しておくことで、回転軸２２ｂが回転することがなく、コギング力の影響も解消されることで、これに要する操作力を低減することができる。また、電磁クラッチ４０が回転軸２２ｂ及び第１ギヤ３１間の動力伝達を接続する状態では、電磁クラッチ４０は減速前の低トルクの回転を伝達することになり、その分、電磁クラッチ４０を必要保持トルクのより小さい小型、軽量及び低コストなものにできる。

（３）本実施形態では、電磁クラッチ４０が回転軸２２ｂ及び第１ギヤ３１間の動力伝達を接続する状態では、電磁クラッチ４０は減速前の低トルクの回転を伝達することになり、その分、電磁クラッチ４０を省電力化することができる。また、電磁クラッチ４０自体をより低コスト化することができる。

（４）本実施形態では、扁平モータ２２及びドラム２３を、回転軸２２ｂ及び出力軸３２の軸線Ｏ１，Ｏ２の方向の位置において、第１ギヤ３１及び第２ギヤ３３に対して互いに同一側にそれぞれ配置した。これにより、例えば扁平モータ２２及びドラム２３を、回転軸２２ｂ及び出力軸３２の軸線Ｏ１，Ｏ２の方向の位置において、第１ギヤ３１及び第２ギヤ３３に対して互いに逆側にそれぞれ配置する場合に比べて、駆動部材２１全体を軸線Ｏ１，Ｏ２の方向によりコンパクト化することができる。つまり、回転軸２２ｂの軸線Ｏ１の方向における扁平モータ２２の配置位置に相当する出力軸３２の軸線Ｏ２の方向の位置に形成されるスペースを有効利用して、ドラム２３を配置することができる。

（５）本実施形態では、回転軸２２ｂ及び出力軸３２間の回転伝達にウォームギヤを使用しないことで、それらの間の逆効率を高くでき、より小さい操作力でスライドドア２０を開閉操作することができる。

（６）本実施形態では、扁平モータ２２を採用したことで、平行軸の歯車で回転伝達を行っても駆動部材２１を薄くでき、スライドドア２０内での搭載性を向上させることができる。また、スライドドア２０内に駆動部材２１を搭載するためにスライドドア２０の厚みを増す必要性を軽減できるため、その分、車室内空間を広く確保することができる。

（７）本実施形態では、手動でスライドドア２０を高速で開閉する際に、電磁クラッチ４０により回転軸２２ｂ及び第１ギヤ３１間の動力伝達を切断しておくことで、回転軸２２ｂが回転することがなく、扁平モータ２２の逆起電力等の発電も解消されることで、ＥＣＵ５０への影響をなくすことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、第１及び第２ギヤ３１，３３は、はすば歯車であってもよい。

・前記実施形態において、第１及び第２ギヤ３１，３３間にそれらの間の動力伝達を中継する第３ギヤを設けてもよい。また、当該第３ギヤは、単数であっても複数であってもよい。

・前記実施形態において、扁平モータ２２のモータケース２２ａは、楕円形、卵形又は小判形のように短径及び長径を有する扁平円の筒状であってもよい。この場合、モータケース２２ａは、長径が軸線方向の長さよりも大きく設定されていればよい。

・前記実施形態において、ロータ４２及びアーマチュア４３のいずれか一方にのみ摩擦板を埋設するようにしてもよい。また、ロータ４２及びアーマチュア４３を摩擦係合させるために必ずしも摩擦板は必要ではない。

・前記実施形態において、扁平モータ２２及びドラム２３は、回転軸２２ｂ及び出力軸３２の軸線Ｏ１，Ｏ２の方向の位置において、第１ギヤ３１及び第２ギヤ３３に対して互いに逆側にそれぞれ配置されていてもよい。

・前記実施形態において、例えば、電磁クラッチ４０のロータ４２とアーマチュア４３との関係は反対であってもよく、電磁クラッチ４０を構成する部材の配置関係はどのようなものであってもよい。

・前記実施形態において、第２ギヤ３３及びドラム２３間にクラッチを設けてそれらの間の動力伝達を断接するようにしてもよい。
・前記実施形態において、電磁クラッチ４０に代えて、機械式のクラッチを採用してもよい。

・前記実施形態において、電磁クラッチ４０を省略してもよい。この場合、手動でスライドドア２０を開閉する際に扁平モータ２２の回転軸２２ｂが回転することになるが、第１ギヤ３１及び第２ギヤ３３間の逆効率が高いことで回転軸２２ｂが回転しやすくなり、これに要する操作力を低減することができる。

・前記実施形態において、車両ボデー１０に搭載される駆動部材２１であってもよい。
・本発明は、例えばスイングドアやバックドアなどに適用してもよい。それらの場合、出力部材としてベルトのプーリ、アームなどを適宜採用すればよい。また、いずれの出力部材であっても、扁平モータ及び出力部材を、回転軸及び出力軸の軸線方向の位置において、第１ギヤ３１及び第２ギヤ３３に対して互いに同一側にそれぞれ配置することがより好ましい。

１０…車両ボデー、１０ａ…ドア開口、２０…スライドドア（車両ドア）、２１…駆動部材、２２…扁平モータ、２２ｂ…回転軸、２３…ドラム（出力部材）、３１…第１ギヤ、３２…出力軸、３３…第２ギヤ、４０…電磁クラッチ（クラッチ）。

Claims (3)

1. 車両ボデーに形成されたドア開口を開閉する車両ドアを開閉作動させるように適合された駆動部材を備え、
   前記駆動部材は、
   扁平モータと、
   前記扁平モータの回転軸と平行な軸線を有する出力軸と、
   前記回転軸及び前記出力軸にそれぞれ一体回転可能なように連結され、互いに噛合することで前記回転軸の回転を減速して前記出力軸に伝達する第１ギヤ及び第２ギヤと、
   前記出力軸に一体回転するように固着され、前記車両ドアに連係された出力部材と、
   前記回転軸と前記第１ギヤとの間の動力を伝達する接続状態と、前記回転軸と前記第１ギヤとの間の動力を切断する非接続状態とを切り替えるクラッチとを備えた、車両用ドア開閉装置。
2. 請求項１に記載の車両用ドア開閉装置において、
   前記クラッチは電磁クラッチである、車両用ドア開閉装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用ドア開閉装置において、
   前記扁平モータ及び前記出力部材は、前記回転軸及び前記出力軸の軸線方向の位置において、前記第１ギヤ及び前記第２ギヤに対して互いに同一側にそれぞれ配置された、車両用ドア開閉装置。