JP6357703B2

JP6357703B2 - ドア開閉装置

Info

Publication number: JP6357703B2
Application number: JP2014100897A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　一幸; 一幸佐々木
Original assignee: Mitsui Kinzoku ACT Corp
Current assignee: Mitsui Kinzoku ACT Corp
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: JP2015218450A

Description

本発明は、ドア開閉装置に関するものである。

車両のバックドアやスライドドア等のドアには、手動による開閉に加え、ドア開閉装置によって開閉が可能となるように構成されたものがある（たとえば、特許文献１を参照。）。また、手動による開閉をドア開閉装置がアシストし、操作者の負担を軽減するものがある。

ドア開閉装置としては、例えば電動モータと、減速機構を介して電動モータの動力が伝達される出力軸と、出力軸から径方向に突出し、先端部が車両のドアに連結されたアームとを備えて構成されている。このドア開閉装置では、電動モータの駆動により出力軸が回転すると、出力軸を中心としてアームが旋回することになり、車両本体に設けられたドアを開方向又は閉方向に移動させることが可能となる。

特開２００５−０８２０１９号公報

このようなドア開閉装置には、ドアの開閉動作時におけるモータの動力の損失が少ないこと、すなわち出力効率が高いことが求められる。特に、出力軸とアームとの結合に機械的ガタがあると、出力効率が大幅に劣化するため、出力軸とアームとの結合の機械的ガタが小さいことが求められる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、出力効率の高いドア開閉装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るドア開閉装置は、モータと、前記モータの動力が伝達される出力軸と、基端部を介して前記出力軸の外周部に結合され、かつ先端部がドアに連係されたアームと、を備え、前記モータの駆動により前記アームを介して前記ドアを開閉移動させるドア開閉装置であって、前記出力軸および前記アームにそれぞれセレーションを形成し、前記出力軸は、軸心上にネジ穴を有し、前記アームの基端部に当接した状態で前記ネジ穴にボルトを螺合することにより前記セレーションを介して前記出力軸に前記アームを圧入したことを特徴とする。

本発明によれば、出力軸とアームとの間の機械的なガタがほぼゼロとなるため、出力効率の高いドア開閉装置を実現することができる。

図１は、本実施の形態のドア開閉装置をバックドアの開閉に用いる場合の設置例を示す模式図である。図２は、本実施の形態のドア開閉装置をバックドアの開閉に用いる場合の設置例を示す模式図である。図３は、本実施の形態のドア開閉装置の構成を示す模式図である。図４は、図３のドア開閉装置の出力軸の軸心に沿った断面図である。図５は、図３のドア開閉装置における第１の遊星歯車機構の構成を示す分解斜視図である。図６は、図３のドア開閉装置におけるセンサ機構の構成を示す分解斜視図である。図７は、図３のドア開閉装置における第２の遊星歯車機構、第３の遊星歯車機構、およびアームの構成を示す分解斜視図である。図８は、図７の出力軸の断面図および側面図である。図９は、図７のアームスペーサの断面図および側面図である。図１０は、図７のボルトの断面図および側面図である。

以下に、図面を参照して本発明に係るドア開閉装置の実施の形態を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施の形態）
まず、本実施の形態のドア開閉装置を車両に設置した場合の設置例を説明する。本実施の形態のドア開閉装置は、四輪自動車等の車両において車両本体の後端開口に設けた上方ヒンジのバックドアを開閉するためのものである。図１、２は、本実施の形態のドア開閉装置をバックドアの開閉に用いる場合の設置例を示す模式図である。図１はバックドアが閉の状態、図２はバックドアが開の状態を表す。また、図１（ａ）、図２（ａ）は、車両後方の全体図を表し、図１（ｂ）、図２（ｂ）は、それぞれ図１（ａ）、図２（ａ）の部分拡大図である。

図３は、本実施の形態のドア開閉装置の構成を示す模式図である。ドア開閉装置１は、図３に示すように、モータ２と、出力軸３と、減速機構４と、アーム９とを備え、これらが出力軸３の軸心に沿って連結されている。また、減速機構４は、図３に示すように、第１の遊星歯車機構５と、センサ機構６と、第２の遊星歯車機構７と、第３の遊星歯車機構８とを備える。なお、モータ２とセンサ機構６とには、車載電源から電力が供給されている。

本実施の形態のドア開閉装置１は、図１、２に示すように、出力軸３の軸心が車両１００の幅方向に水平となる状態で車両１００の天井に固定されている。そして、ドア開閉装置１のアーム９には、開閉部材としてのロッドＲの一端が接続されている。また、ロッドＲの他端には開閉部材としてのヒンジ１０２が接続されている。ヒンジ１０２の一端は、ブラケットＢ３により車両１００の天井に固定されている。また、ヒンジ１０２の他端は、バックドア１０１に固定されている。

つぎに、本発明の実施の形態に係るドア開閉装置１の具体的構成について図３および図４〜７を参照して説明する。図４は、図３のドア開閉装置の出力軸の軸心に沿った断面図である。図５は、図３のドア開閉装置における第１の遊星歯車機構の構成を示す分解斜視図である。図６は、図３のドア開閉装置におけるセンサ機構の構成を示す分解斜視図である。図７は、図３のドア開閉装置における第２の遊星歯車機構、第３の遊星歯車機構、およびアームの構成を示す分解斜視図である。

モータ２は、ドアを開閉する動力を発生させるものであり、収容部としての筒状のモータケース２０１内に図示しない回転子や電磁石等が収容されている。電磁石は、車載電源に接続し給電される。ボルトＶ５を螺合された出力軸３は、ドアを開閉する動力を出力するものであり、減速機構４を介してモータ２の回転軸に接続している。出力軸３には、出力軸３から出力された動力により、出力軸３を中心として旋回するアーム９が取り付けられている。アーム９には、ロッドＲおよび図１、２のヒンジ１０２が接続される。

減速機構４は、モータ２の動力を減速して出力軸３に伝達するものであり、モータ２側から第１の遊星歯車機構５、センサ機構６、第２の遊星歯車機構７、第３の遊星歯車機構８の順に出力軸３の軸心に沿って並んでいる。

第１の遊星歯車機構５は、図５に示すように、モータ２から入力された動力を減速して出力する第１の減速機構である。第１の遊星歯車機構５は、第１のサンギア５０１、第１のプラネタリーギア５０２、第１のプラネタリーキャリア５０３、回転可能な第１のリングギア５０４を備え、これらを収容部材としての筒状のギアケース５１０に収容してユニット化している。第１のプラネタリーキャリア５０３は、ギアケース５１０に嵌合されて固定されている。ギアケース５１０は、外周面に設けた固定用耳部５１０ａとモータケース２０１とを図示しないネジによりネジ止めすることで、モータケース２０１に固定されている。また、ギアケース５１０は、ドア開閉装置１を車両本体又はドアに固定するための固定手段としてのブラケットＢ１を有している。第１のリングギア５０４には、センサ機構６を構成するマグネットシャフト６０４がセレーション結合されている（図４参照）。

第１のサンギア５０１は、モータ２の駆動により回転するようにモータ２と接続され、第１のサンギア５０１が回転すると、第１のプラネタリーギア５０２が自転する。第１のプラネタリーギア５０２が自転すると、第１のプラネタリーキャリア５０３が固定されていることにより、第１のリングギア５０４が回転する。さらに、第１のリングギア５０４が回転すると、第１のリングギア５０４に接続したマグネットシャフト６０４が回転する。その結果、第１のサンギア５０１に入力された動力は、マグネットシャフト６０４から減速されて出力される。

センサ機構６は、図６に示すように、ドア開閉装置１の駆動状況を検出するための機構である。センサ機構６は、ブレーキブッシュ６０１、ウェーブワッシャー６０２、ブレーキカバー６０３、マグネットシャフト６０４、マグネットリング６０５、カラー６０６、トレランスリング６０７、ＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｅｆｆｅｃｔ）センサ６０８、ブッシュ６０９を備え、これらをセンサケース６１０、６２０内に収容してユニット化している。センサケース６１０、６２０は、外周面に設けた固定用耳部６１０ａ、６２０ａとモータケース２０１とをボルトＶ１でネジ止めすることで、モータケース２０１に固定されている。

ブレーキブッシュ６０１は、ウェーブワッシャー６０２を介してブレーキカバー６０３に装着されている。マグネットシャフト６０４は、マグネットリング６０５を嵌着され固定する。マグネットリング６０５は、平板リング状の部材であって、周回りに沿ってＳ極とＮ極とが交互に配置するよう着磁されている。ＧＭＲセンサ６０８は、センサケース６２０に固定されている。マグネットシャフト６０４は、出力軸３側に設けられた凹部にカラー６０６を挿通され、さらにカラー６０６の内側に波型形状の凹凸を持つトレランスリング６０７を挿通される。そして、トレランスリング６０７の内側に第２の遊星歯車機構７を構成する第２のサンギア７０２（図４参照）を挿通することにより、マグネットシャフト６０４と第２のサンギア７０２とが、トレランスリング６０７により押圧されて締結される。また、ブッシュ６０９は、センサケース６２０と第２のサンギア７０２との隙間を埋めている。

マグネットシャフト６０４は、第１の遊星歯車機構５の第１のリングギア５０４から入力される動力により回転する。マグネットシャフト６０４が回転すると、マグネットシャフト６０４とマグネットリング６０５とは一体となって回転する。マグネットリング６０５が回転すると、ＧＭＲセンサ６０８がマグネットリング６０５からの磁束密度を検出してパルス信号を発生する。このように発生したパルス信号をパルスセンサによって検出することにより、ドア開閉装置１の駆動状況、特に回転速度および回転方向を検出することができる。また、マグネットシャフト６０４が回転すると、マグネットシャフト６０４と締結された第２のサンギア７０２が回転する。

２段の遊星歯車機構で構成された第２の遊星歯車機構７および第３の遊星歯車機構８は、図７に示すように、センサ機構６を介して第１の遊星歯車機構５から入力された動力を減速して出力する第２の減速機構である。

この２段の遊星歯車機構は、リングギアカバー７０１、第２のサンギア７０２、第２のプラネタリーギア７０３、ピン７０４、第２のプラネタリーキャリア７０５、第３のサンギア８０１、第３のプラネタリーギア８０２、ピン８０３、第３のプラネタリーキャリア８０４、スペーサ８０５、ブッシュ８０６を備え、これらをギアケース７１０、８１０からなる筒状の収容部材に収容してユニット化している。なお、ギアケース７１０は、内側に第２のリングギア７１０ｂを備え、第２のリングギア７１０ｂは第２の遊星歯車機構７および第３の遊星歯車機構８の双方のリングギアとして機能する。

リングギアカバー７０１は、ギアケース７１０に嵌合される。第２のサンギア７０２は、マグネットシャフト６０４に締結されている。第２のプラネタリーギア７０３は、ピン７０４により第２のプラネタリーキャリア７０５に回転可能に支持されている。第３のサンギア８０１は、第２のプラネタリーキャリア７０５にセレーション結合されている。第３のプラネタリーギア８０２は、ピン８０３により第３のプラネタリーキャリア８０４に回転可能に支持されている。第３のプラネタリーキャリア８０４には、ドア開閉装置１の出力軸３が接続している。スペーサ８０５は、ギアケース７１０とギアケース８１０との隙間を埋め、ブッシュ８０６は、ギアケース８１０と出力軸３との隙間を埋める。ギアケース７１０は、外周面に設けた固定用耳部７１０ａとセンサケース６２０とをボルトＶ２によりネジ止めすることで、センサケース６２０に固定されている。さらに、ギアケース８１０は、外周面に設けた固定用耳部８１０ａとギアケース７１０とをボルトＶ３によりネジ止めすることで、ギアケース７１０に固定されている。ギアケース８１０には、ドア開閉装置１を車両本体又はドアに固定するための固定手段としてのブラケットＢ２がボルトＶ４によりに固定されている。

第２のサンギア７０２がマグネットシャフト６０４の動力により回転すると、第２のプラネタリーギア７０３が自転する。第２のプラネタリーギア７０３が自転すると、ギアケース７１０内に形成された第２のリングギア７１０ｂは回転しないため、第２のプラネタリーキャリア７０５が回転する。第２のプラネタリーキャリア７０５が回転すると、第２のプラネタリーキャリア７０５に接続された第３のサンギア８０１が回転する。

第３のサンギア８０１が回転すると、第３のプラネタリーギア８０２が自転する。第３のプラネタリーギア８０２が自転すると、ギアケース７１０内に形成された第２のリングギア７１０ｂは回転しないため、第３のプラネタリーキャリア８０４が回転する。第３のプラネタリーキャリア８０４が回転すると、第３のプラネタリーキャリア８０４に接続された出力軸３が回転する。その結果、第２のサンギア７０２に入力された動力は、出力軸３から減速されて出力される。

なお、この第２の遊星歯車機構７および第３の遊星歯車機構８は、第２のサンギア７０２と第３のプラネタリーキャリア８０４（ドア開閉装置１における出力軸３）とが出力軸３の軸心上で回転するよう構成している。

出力軸３は、たとえば円筒状の形状を有する。図８は、図７の出力軸の断面図および側面図である。出力軸３は、図８に示すように、モータ２と反対側の端部の外周部に雄セレーション３ａを有する。また、出力軸３は、モータ２と反対側の端部の出力軸３の軸心上にネジ穴３ｂを有する。すなわち、出力軸３のモータ２と反対側の端部は、管状であり、管の外周部に雄セレーション３ａが形成され、管の内周部にネジ穴３ｂが形成されている。

アーム９は、アーム部材９０１、アームスペーサ９０２、クッション９０３、シャフトロッドＡを備える。アーム９は、基端部を介して出力軸３の外周部に結合され、かつ先端部がロッドＲおよびヒンジ１０２を介してドアに連係される。アーム９は、出力軸３の動力をロッドＲおよびヒンジ１０２に伝達する。

アーム部材９０１は、基端部に環状部材であるアームスペーサ９０２を溶接により固設される。図９は、図７のアームスペーサの断面図および側面図である。アームスペーサ９０２は、環の内側に雌セレーション９０２ａを有する。また、アーム部材９０１には、クッション９０３を介してシャフトロッドＡが接続されている。さらに、シャフトロッドＡには、図示しないクリップによりロッドＲが接続される。

図１０は、図７のボルトの断面図および側面図である。ボルトＶ５は、ネジＶ５ａを有する。そして、アームスペーサ９０２を固設されたアーム部材９０１の基端部に当接した状態で出力軸３のネジ穴にボルトＶ５を螺合することによりアーム９を出力軸３に圧入する。すなわち、出力軸３の雄セレーション３ａとアーム部材９０１に固設されたアームスペーサ９０２の雌セレーション９０２ａとを介して出力軸３にアーム９が圧入される。その結果、出力軸３とアーム９との間の機械的なガタがほぼゼロとなる。

つぎに、本実施の形態のドア開閉装置１の動作について説明する。ドア開閉装置１は、図１、２に示すように、バックドア１０１の開閉動作を行う。まず、ドア開閉装置１のモータ２が、車載電源から所定の周波数（ＰＷＭ周波数）、所定のデューティー比のパルス電流を入力されると、モータ２はそのデューティー比に応じた回転数で回転駆動する。このとき、パルス電流のデューティー比を大きくするとモータ２の回転数は大きくなり、デューティー比を小さくするとモータ２の回転数は小さくなる。これによりモータ２はＰＷＭ制御される。駆動したモータ２の動力は減速機構４を介して出力軸３に伝達され、出力軸３が回転する。そして、出力軸３が回転すると、図１、２に示すように、出力軸３を中心としてアーム９が旋回することになり、ロッドＲ、ヒンジ１０２が連動して回転しバックドア１０１を開閉動作する。なお、バックドア１０１を開動作するか閉動作するかによってモータ２の回転方向が切り替えられる。モータ２の回転方向の切り替えは、パルス電流を流す方向を切り替えることによって実現される。

ここで、ドア開閉装置１は、出力効率の高いドア開閉装置であることが好ましい。特に、ドア開閉装置１において、出力軸３とアーム９との結合に機械的ガタがあると、出力効率の大幅な劣化の原因となる。そこで、本実施の形態のドア開閉装置１においては、出力軸３およびアーム９にそれぞれセレーションを形成し、これらのセレーションを介して出力軸３にアーム９を圧入した。その結果、出力軸３とアーム９との間の機械的ガタがほぼゼロとなり、出力効率の高いドア開閉装置が実現される。

さらに、本実施の形態のドア開閉装置１は、出力軸３とアーム９との機械的ガタがほぼゼロであるため、ドアの開閉動作時にこの結合部がガタつかず動作時の作動音が小さいという効果を奏する。また、本実施の形態のドア開閉装置１は、機械的ガタが原因で故障または経年劣化することが抑制され、長期信頼性が高いという効果も奏する。

以上のように、本実施の形態に係るドア開閉装置１は、出力効率の高いドア開閉装置である。

なお、第１の遊星歯車機構５、第２の遊星歯車機構７、第３の遊星歯車機構８は、上述したような構成に限らず、他の構成であってもよい。たとえば、遊星歯車機構を構成する部品のうち、どの部品を固定し、どの部品を回転可能とするかは適宜設計することができる。また、モータ２に接続する減速機構は、遊星歯車機構に限らず、サイクロイド減速機構であってもよく、平歯車を用いた減速機構を用いてもよい。また、減速機構は３段に限られず、０〜２段、または４段以上の複数段であってもよい。

また、ドア開閉装置１はクラッチ機構を備えていてもよい。クラッチ機構は、たとえば電磁クラッチであるが、他の構成であってもよい。また、ドア開閉装置１はブレーキ機構を備えていてもよい。ブレーキ機構は、たとえばスプリング式であるが、他の構成であってもよい。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ドア開閉装置
１００車両
１０１バックドア
１０２ヒンジ
２モータ
２０１モータケース
３出力軸
３ａ雄セレーション
３ｂネジ穴
４減速機構
５第１の遊星歯車機構
５０１第１のサンギア
５０２第１のプラネタリーギア
５０３第１のプラネタリーキャリア
５０４第１のリングギア
５１０、７１０、８１０ギアケース
５１０ａ、６１０ａ、６２０ａ、７１０ａ、８１０ａ固定用耳部
６センサ機構
６０１ブレーキブッシュ
６０２ウェーブワッシャー
６０３ブレーキカバー
６０４マグネットシャフト
６０５マグネットリング
６０６カラー
６０７トレランスリング
６０８ＧＭＲセンサ
６０９、８０６ブッシュ
６１０、６２０センサケース
７第２の遊星歯車機構
７０１リングギアカバー
７０２第２のサンギア
７０３第２のプラネタリーギア
７０４、８０３ピン
７０５第２のプラネタリーキャリア
７１０ｂ第２のリングギア
８第３の遊星歯車機構
８０１第３のサンギア
８０２第３のプラネタリーギア
８０４第３のプラネタリーキャリア
８０５スペーサ
９アーム
９０１アーム部材
９０２アームスペーサ
９０２ａ雌セレーション
９０３クッション
Ａシャフトロッド
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ブラケット
Ｒロッド
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５ボルト
Ｖ５ａネジ

Claims

モータと、前記モータの動力が伝達される出力軸と、基端部を介して前記出力軸の外周部に結合され、かつ先端部がドアに連係されたアームと、を備え、前記モータの駆動により前記アームを介して前記ドアを開閉移動させるドア開閉装置であって、
前記出力軸および前記アームにそれぞれセレーションを形成し、
前記出力軸は、軸心上にネジ穴を有し、
前記アームの基端部に当接した状態で前記ネジ穴にボルトを螺合することにより前記セレーションを介して前記出力軸に前記アームを圧入したことを特徴とするドア開閉装置。