JP6461809B2 - 自動車の車両ドアを自動的に作動させるためのアクチュエータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両ドアに、車両ドアを開閉させるトルクを作用させるようになっているアームを備えている、自動車の車両ドアを自動的に作動させるためのアクチュエータ装置に関する。

車両ドアを開閉するための、アクチュエータ装置には、車両ドアに組み付けられた、半径方向を向くアームが設けられている。なお、この明細書において、車両ドアは、車両のサイドドアと、テールゲートまたはトランクリッドとを含むものとする。

公知の一般的なアクチュエータ装置は、車両ドアにトルクを作用させるための、半径方向を向くアームを備えている。このアームは、モータから伝えられるトルクおよび回転速度を、ドアの開閉に必要な大きさにするために、変速ギヤボックスを有する電動駆動装置によって駆動される。そのため、ほとんどの場合、回転速度は下げられる。

電動駆動装置が作動していないときの、車両ドアの予期しない回転を防止するとともに、ほとんど力を要することなく、車両ドアを手動で操作することができるように、電動駆動装置の出力シャフトは、制動装置に、接続解除可能に接続されている。

これらの公知のアクチュエータ装置の１つの問題は、作動中に、モータおよびギヤボックスから発生する雑音である。さらに、この雑音が、ハウジングおよびスピンドルを通って、車両本体やテールゲートに直接伝わると、この問題は、さらに悪化する場合がある。このようなアクチュエータ装置が、車両本体またはテールゲートに固定されている場合には、自動車の他の構成要素によって生成される聴感レベルが、さらに上昇する。

主な雑音源の１つは、高い値の回転減速比を得るために、複数のエピサイクリック（周転円）歯車装置、すなわち遊星歯車装置が直列に用いられている（カスケード構造）ギヤボックスであることが分かっている。通常用いられているギヤボックスのほとんどは、遊星歯車装置から成っている。このようなギヤボックスは、非常に効率的ではあるが、噛み合う歯数が多いため、特に、このようなアクチュエータ装置が搭載されることが多い高級車においては、容認できないほどの高レベルの雑音が発生する。

ヨーロッパ特許公開第１９４００１２号公報

本発明は、雑音、特に、電動駆動装置のギヤボックスによって、車両本体に生じる雑音のレベルが低いアクチュエータ装置を提供することを１つの目的としている。

この目的を達成するために、本発明は、自動車の車両ドア、例えばテールゲートを自動的に作動させるために、モータ、およびこのモータによって駆動されるギヤボックスを備えている電動駆動装置と、電動駆動装置の半径方向を向いており、車両ドアまたは自動車の車体に取り付けられて、電動駆動装置の作用により、車両ドアを開閉させるように作動するアームとを備えているアクチュエータ装置を提供するものである。ギヤボックスは、ウォブル機構を有している。

このようなウォブル機構は、例えば減速機能を有する特殊な歯車装置である。このウォブル機構は、減速部分、および揺動し、かつ回転する運動を単純な回転運動に変換する変換部分を備えている。減速部分は、回転シャフトによって偏心支持されており、固定されて静止している歯付きリングと噛み合って、揺動し、かつ回転する歯車を有している。

したがって、この歯車は、回転シャフトの回転速度と同じ速度で揺動運動を行う。歯車の歯数が、歯付きリングの歯数より少ない場合には、歯車の回転速度は、回転シャフトの回転速度に比して低くなる。

実際、このようなウォブル機構を用いることによって、歯車と歯付きリングとが噛み合う歯の数が、公知の遊星歯車装置において噛み合う歯の数より少なくなり、したがって発生する摩擦がより小さくなるから、発生する雑音を、より低くすることができる。さらに、揺動運動を行う歯車は、単一の接点で歯付きリングと噛み合って、高い変速比を生み出す。したがって、クロスディスク（オルダムディスク）を備え、揺動運動を行う歯車（ウォブル機構）は、従来用いられているギヤボックスより、長さ方向においてよりコンパクトとなる。

本発明によるアクチュエータ装置は、さらに次の特徴の１つ以上を、単独で、または組み合わせて備えていることがある。

ウォブル機構は、揺動外歯歯車を支持しており、モータによって回転駆動される偏心シャフトと、揺動外歯歯車の外歯と噛み合う内歯を有する、固定された内歯歯車とを備えており、揺動外歯歯車の外歯の数は、内歯歯車の内歯の数より少ない。

揺動外歯歯車は、オルダム継手を介して、出力シャフトディスクに連結されていることがある。

オルダム継手は、直径方向に対向し合う第１の凹みのセットと、この第１の凹みのセットに対して角度的に９０°ずれている、直径方向に対向し合う第２の凹みのセットとを有するオルダムディスクを備えており、第１の凹みのセットは、揺動外歯歯車における直径方向に対向し合う突起のセットと組み合っており、第２の凹みのセットは、出力シャフトディスクに設けられている突起のセットと組み合っているものである。

偏心シャフトは、揺動外歯歯車およびオルダムディスクを回転可能に支持していることがある。

偏心シャフトは、さらに、揺動外歯歯車から生じる振動を打ち消すための偏心質量を備えていることがある。

ギヤボックスは、内部に内歯歯車を固定されている管状の保持部材を有していることがある。

アクチュエータ装置は、モータとギヤボックスとの間に、制動装置を備えていることがある。

制動装置は、永久磁石で励磁されるヒステリシスブレーキであることがある。

アクチュエータ装置は、モータとギヤボックスとの間に、第１減速装置を配置されていることがある。

ギヤボックスは、アームに連結されている出力シャフトと摩擦連動するようになされているオーバーロードシャフトを介して、アームに連結されており、オーバーロードシャフトは、オーバーロードシャフトから出力シャフトまでの間に及ぼされるトルク値が、あらかじめ定められた値を超過したときに、出力シャフトとの摩擦連動が不完全になるように構成されていることがある。

アクチュエータ装置は、アクチュエータ装置を、車両ドアのヒンジ内に組み込むように構成されている、ヒンジに対する結合手段を備えていることがある。

本発明によるアクチュエータ装置が横方向に向けて配置され、テールゲートが開放されている自動車の後部領域の後方斜視図である。 図１のアクチュエータ装置の分解斜視図である。 図１のアクチュエータ装置の詳細な縦断面図である。 図２および図３におけるギヤボックスの偏心シャフトの縦断面図である。

添付図面を参照し、以下のいくつかの例示的な実施形態に関する説明を読むことによって、本発明のさらなる詳細および利点が明らかになると思う。

全ての図面において、同じ要素には、同じ符号を付してある。

図１において、符号１は、アクチュエータ装置３によって、閉位置から、図１に示されている開位置へ、さらに必要に応じ、再度閉位置に回動することができるテールゲートを有する自動車を示している（以下において、テールゲート、サイドドアを含む全てのパネル開閉部をドア２と言う）。アクチュエータ装置３は、半径方向を向いているアーム６を介して、自動車１の車体に、またテールゲートヒンジに接続され、テールゲートであるドア２に連結されている。

具体的には、アクチュエータ装置３は、車両の対応するドアのヒンジに対する接続手段を有している。

変形として、アクチュエータ装置は、車両の運転席側ドアや助手席側ドアに組み込まれている場合があり、かつアーム６は、サイドドアやテールゲートに取り付けられている場合がある。

次に、図２、図３を参照して、アクチュエータ装置３の内部部品について説明する。

アクチュエータ装置３の部品は、管状ハウジング５内に収容されている。管状ハウジング５は、第１管状ハウジング部材７と、アーム６の支持体をなしており、モータ（図２には示さず）によって、第１管状ハウジング部材７と相対的に回転駆動される第２管状ハウジング部材８とを備えている。

管状ハウジング５は、アーム６を支持している第２管状ハウジング部材８の側の端部と反対側の端部で、カバーディスク９によって閉じられている。アクチュエータ装置３を車体に取り付けるための固定ブラケット１０が、管状ハウジング５を囲んでいる。ゴムリング１１が、振動伝搬の低減のために、第１管状ハウジング部材７と固定ブラケット１０との間に配置されている。

具体的には、固定ブラケット１０は、アーム６がドア２に取り付けられる場合には、車体に取り付けられ、一方、アーム６が車体に取り付けられる場合には、ドア２に取り付けられる。

カバーディスク９に隣接して、弾性材料（例えばゴム）から成るモータダンパ１２が、第１管状ハウジング部材７内に固定されている。

モータダンパ１２の、カバーディスク９と反対の側の端部に、モータ１４が固定されている。モータダンパ１２は、本明細書においてはゴム管であり、その一部分は、概ね円筒状を呈しているモータ１３の一端部を囲んでいる。

モータ１３の出力シャフト１６は、制動装置１８に連結されている。

より詳細には、制動装置１８は、例えば、参照のためとして本明細書に組み込まれる特許文献１に開示されているヒステリシスブレーキである。

制動装置１８は、第１減速装置１９に連結されている。

より詳細には、第１減速装置１９は、例えば２ステップの遊星歯車装置である。

第１減速装置１９は、モータの出力シャフトに、モータの出力シャフトと一緒に回転するように取り付けられている第１遊星歯車を、不可欠のものとして備えている。第１遊星歯車は、半径の異なる２つの円弧面を有する衛星歯車と噛み合っている。第１遊星歯車は、半径の大きい方の円弧面と噛み合っている。半径の小さい方の円弧面は、第１減速装置１９の出力シャフト３０に取り付けられている第２遊星歯車と噛み合っている。

第１遊星歯車の半径と第２遊星歯車の半径との比は、第１減速装置１９の減速比に等しい。従来技術によって知られている他のタイプの減速装置も、第１減速装置１９として用いることができる。テールゲートやドアが十分に軽い場合、または１つ以上の入れ子式のガススプリングなどの支持部材が実装されている場合には、第１減速装置１９を省くことがある。

第１減速装置１９の出力シャフト３０は、ウォブル機構を備えている、アクチュエータ装置３のギヤボックス２０に連結されている。

詳細には、ウォブル機構は、ラジアル軸受３６によって回転可能に支持されている、ギヤボックス２０の偏心シャフト３４を有している。

図３および図４に詳細に示すように、ギヤボックスの偏心シャフト３４は、モータ１４および制動装置１８に対向している端部に、第１減速装置１９の管状の出力シャフト３０内に組み付けられている組み付け部分３８を有している。

２つの支持部分４０は、第１減速装置１９に接して、回転固定式に固定されており、ハウジングを形成している管状の保持部材４２によって不動に支持されているラジアル軸受３６内に保持されている。詳細には、保持部材４２は、直径の大きな部分である環状部分４３で、第１管状ハウジング部材７に取り付けられている。すなわち、第１管状ハウジング部材７内に強制的に挿入されている。

モータ１４から遠い方の支持部分４０は、環４７を介して、揺動外歯歯車４６を回転可能に支持しているシャフト偏心部分４４に隣接している。シャフト偏心部分４４と揺動外歯歯車４６との間には、シャフト偏心部分４４および揺動外歯歯車４６のうちのいずれか一方または両方に相対的に自由に回転することができる環４７が設けられている。

特に図４に示すように、シャフト偏心部分４４は、組み付け部分３８および支持部分４０の直径より小さな直径を有しており、モータ１４の出力シャフトと同心で同一直線上にある偏心シャフト３４の回転軸５０に対して偏心している中心軸４８を有している。

図４は、偏心シャフト３４から半径方向に延在している慣性体５２を示している。この慣性体５２は、偏心シャフト３４がその回転軸５０のまわりに回転するときの、偏心シャフト３４の揺動を打ち消すためのものである。

揺動外歯歯車４６の、アーム６に向いている側の軸方向側面上には、オルダム継手５６（より詳細に後述する）が設けられている。

したがって、偏心シャフト３４が回転すると、揺動外歯歯車４６は揺動する。

揺動外歯歯車４６は、第１管状ハウジング部材７に固定された内歯歯車６２の内歯６０と噛み合っている外歯５８を有している。

ギヤ減速を可能にするために、揺動外歯歯車４６の歯数は、内歯歯車６２の歯数より少ない。一例として、揺動外歯歯車４６の歯数は３８であり、内歯歯車６２の歯数は４０である。このようにすると、１９：１のギヤ減速比を得ることができる。

図３に示すように、内歯歯車６２は、回転固定式に固定されており、具体的には、保持部材４２によって適所に保持されている。

したがって、揺動外歯歯車４６と内歯歯車６２との協働によって、ギヤ減速が行われる。

アーム６を駆動するために、揺動外歯歯車４６の、揺動回転を出力する側の端に、直径方向に対向し合っており、オルダム継手５６と組み合っている２つの突起６４が設けられている。

これらの２つの突起６４の一方および他方は、オルダムディスク（クロスディスクとも呼ばれる）６８の、直径方向に対向し合う２つの第１の凹み６６の一方および他方とそれぞれ組み合っている。したがって、オルダムディスク６８は、ギヤボックス２０の揺動外歯歯車４６によって回転可能に支持されている。

オルダムディスク６８は、やはり直径方向に対向し合っているが、２つの第１の凹み６６に対して、角度的に９０°ずれている２つの第２の凹み７０を有している。

これらの２つの第２の凹み７０の一方および他方は、オーバーロードシャフト７２の２つの突起７１の一方および他方をそれぞれ受容している。このオーバーロードシャフト７２は、出力シャフト７３とオーバーロードシャフト７２との間に挿入されている摩擦リング７４を介して、出力シャフト７３に回転可能に取り付けられている。

摩擦リング７４の材料、寸法および形状は、アクチュエータ装置３の正常な動作に対応するトルク値が、出力シャフト７３およびオーバーロードシャフト７２に及ぼされているときには、摩擦リング７４は、出力シャフト７３およびオーバーロードシャフト７２に一体に取り付けられた状態のままで回転し、あらかじめ定められたトルク値を超過するトルク値が印加されたときには、摩擦リング７４は、オーバーロードシャフト７２と出力シャフト７３とのうちのいずれか一方に対して滑りながら回転するようになっている。

したがって、ドア２が閉じられるとき、または相当の力がドア２に印加されたときには、出力シャフト７３からオーバーロードシャフト７２までの間に及ぼされるトルクが、あらかじめ定められた値に達すると、オーバーロードシャフト７２と出力シャフト７３との間の摩擦連動が不完全になる。そのため、異常に高いトルク値が、ギヤボックス２０、車両構造体（ドア２または車体）、および／またはモータ１４に伝達されることはなく、したがって、これらに危害が生じることはない。

出力シャフト７３は、軸受７５および形状調整部材７６を介して、アーム６の支持体を形成している第２管状ハウジング部材８に取り付けられており、したがって、回転速度を落とし、トルクを大きくして、第２管状ハウジング部材８およびアーム６を回転駆動する。

モータ１４の一端部上にモータダンパ１２が存在しており、それに対抗する位置に環状部分４３が存在しているために、一方のモータ１４、制動装置１８および第１減速装置１９と、他方の第１管状ハウジング部材７との間に、間隙Ｇが生じている（図３を参照）。したがって、モータ１４、制動装置１８および第１減速装置１９は浮いており、それらの振動のわずかの部分しか、第１管状ハウジング部材７に伝わらず、したがって、雑音をもたらさない。

このように、わずかの振動しか発生させないウォブル機構を有するギヤボックス２０しか、管状ハウジング５に直接振動を伝えない。

さらに、このような構成であるため、ギヤボックス２０と制動装置１８とを一緒に（場合によっては、第１減速装置１９も）、クローズモジュールを形成するように、他から独立して組み立てることができることは明らかである。

次に、ギヤボックス２０と制動装置１８とのこのユニットと、モータ１４とを直接組み合わせ、次いで、第１管状ハウジング部材７内に挿入することができる。

動作を概括すると、モータ１４の出力シャフト１６が回転して、偏心シャフト３４を回転駆動する。それによって、揺動外歯歯車４６の歯が、内歯歯車６２の歯と噛み合う。

したがって、揺動外歯歯車４６は、第１減速装置１９で減速された、モータ１４の出力シャフト１６の回転速度に一致する速度で揺動運動を行う。同時に、揺動外歯歯車４６は、ギヤボックスのギヤ減速比で減速された回転速度で、偏心シャフト３４のまわりを回転する。

揺動外歯歯車４６のこの減速された回転速度は、オルダム継手５６に伝えられる。揺動運動は、オルダム継手５６によって抑制される。したがって、出力シャフト７３は、揺動外歯歯車４６の減速された回転速度と同じ回転速度で回転する。

上述のように、ギヤボックス２０として、偏心シャフト３４、揺動外歯歯車４６、内歯歯車６２、およびオルダム継手５６を有するウォブル機構を用いることによって、部品数が少なく、極めてコンパクトなギヤボックスを得ることができる。

部品数が少なくなることによって、故障の発生の確率は低下し、組み立ては容易になり、組み立て費用は安価になる。

さらに、モータ１４、制動装置１８、第１減速装置１９およびギヤボックス２０を備えている、本発明による電動駆動装置は、従来の最先端の電動駆動装置と同等の効率で、アーム６にトルクを印加する能力を有しながら、より小型となり、したがって、より小型で、より目立たない第１管状ハウジング部材７内に納めることができる。

さらに、公知のアクチュエータ装置の、遊星歯車構造を有するギヤボックスの場合よりも少ない数の歯だけが、同時に噛み合わないから、接触雑音、したがって、総雑音を十分に減らすことができる。具体的には、標準的な遊星減速歯車装置においては、１減速段当たり３つの遊星歯車があるとすると、１減速段当たり６箇所の接点での歯の噛み合いが存在し、一方、ウォブル機構においては、常に、１組の歯の噛み合いが存在するだけである。

さらに、ウォブル機構は、単一段の遊星減速歯車装置の減速比（通常、約６：１）と比較して、１実装段当たり、より良好な減速比（本実施形態においては、上述のように１９：１）を可能にする。

さらに、このようなウォブル機構は、非常にコンパクトにすることができる。したがって、このようなウォブル機構と同等の減速比を得るために必要な多段の遊星減速歯車装置に比して、より短く、このようなウォブル機構を組み立てることができる。

さらに、同等のトルク値範囲において、本明細書に記載のウォブル機構を用いる減速装置の平均直径を、より小さくすることができる。

上述のギヤボックスの組み立ては極めて容易であり、自動化することができ、そのため、さらなる原価削減に寄与しうることは明らかである。

１ 自動車
２ ドア
３ アクチュエータ装置
５ 管状ハウジング
６ アーム
７ 第１管状ハウジング部材
８ 第２管状ハウジング部材
９ カバーディスク
１０ 固定ブラケット
１１ ゴムリング
１２ モータダンパ
１４ モータ
１６ 出力シャフト
１８ 制動装置
１９ 第１減速装置
２０ ギヤボックス
３０ 出力シャフト
３４ 偏心シャフト
３６ ラジアル軸受
３８ 組み付け部分
４０ 支持部分
４２ 保持部材
４３ 環状部分
４４ シャフト偏心部分
４６ 揺動外歯歯車
４７ 環
４８ 中心軸
５０ 回転軸
５２ 慣性体
５６ オルダム継手
５８ 外歯
６０ 内歯
６２ 内歯歯車
６４ 突起
６６ 第１の凹み
６８ オルダムディスク
７０ 第２の凹み
７１ 突起
７２ オーバーロードシャフト
７３ 出力シャフト
７４ 摩擦リング
７５ 軸受
７６ 保持部材
Ｇ 間隙

Claims (12)

1. 自動車（１）のドア（２）、例えばテールゲートを自動的に作動させるために、モータ（１４）、およびこのモータ（１４）によって駆動されるギヤボックス（２０）を有している電動駆動装置と、
   この電動駆動装置の半径方向に延在しており、前記ドア（２）または前記自動車の車体に取り付けられて、前記電動駆動装置の作用により、前記車両ドアを開閉させるように作動するアーム（６）とを備えているアクチュエータ装置であって、
   前記ギヤボックス（２０）は、ウォブル機構（３４、４６、６２、５６）を有し、
   前記ウォブル機構は、ラジアル軸受（３６）によって回転可能に支持されている、前記ギヤボックス（２０）の偏心シャフト（３４）を有し、
   前記偏心シャフト（３４）は、前記偏心シャフト（３４）から半径方向に延在している慣性体（５２）を有し、
   前記ギヤボックス（２０）は、オーバーロードシャフト（７２）を介して、前記アーム（６）に連結されており、
   前記オーバーロードシャフト（７２）は、出力シャフト（７３）と前記オーバーロードシャフト（７２）との間に挿入されている摩擦リング（７４）を介して、前記出力シャフト（７３）に回転可能に取り付けられており、
   前記アクチュエータ装置の正常な動作に対応するトルク値が、前記オーバーロードシャフト（７２）または前記出力シャフト（７３）に及ぼされ、あらかじめ定められたトルク値を超過して印加されたとき、前記摩擦リング（７４）は、前記オーバーロードシャフト（７２）または前記出力シャフト（７３）のうちのいずれか一方に対して滑りながら回転するアクチュエータ装置。
2. 前記ウォブル機構（３４、４６、６２、５６）は、揺動外歯歯車（４６）を支持しており、前記モータ（１４）によって回転駆動される偏心シャフト（３４）と、前記揺動外歯歯車（４６）の外歯（５８）と噛み合う内歯（６０）を有する、固定された内歯歯車（６２）とを備えており、前記揺動外歯歯車（４６）の外歯（５８）の数は、前記内歯歯車（６２）の内歯（６０）の数よりも少ない、請求項１に記載のアクチュエータ装置。
3. 前記揺動外歯歯車（４６）は、オルダム継手（５６）を介して、オーバーロードシャフト（７２）に連結されている、請求項２に記載のアクチュエータ装置。
4. 前記オルダム継手（５６）は、直径方向に対向し合う第１の凹み（６６）のセットと、該第１の凹み（６６）のセットに対して角度的に９０°ずれている、直径方向に対向し合う第２の凹み（７０）のセットとを有するオルダムディスク（６８）を備えており、前記第１の凹み（６６）のセットは、前記揺動外歯歯車（４６）の、直径方向に対向し合う突起（６４）のセットと組み合っており、前記第２の凹み（７０）のセットは、前記オーバーロードシャフト（７２）に設けられている突起のセットと組み合っている、請求項３に記載のアクチュエータ装置。
5. 前記偏心シャフト（３４）は、前記揺動外歯歯車（４６）および前記オルダムディスク（６８）を回転可能に支持している、請求項４に記載のアクチュエータ装置。
6. 前記偏心シャフト（３４）は、さらに、前記揺動外歯歯車（４６）から生じる振動を打ち消すための慣性体（５２）を備えている、請求項２〜５のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。
7. 前記ギヤボックス（２０）は、内部に前記内歯歯車（６２）が固定されている管状の保持部材（４２）を有している、請求項２〜６のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。
8. 前記モータ（１４）と前記ギヤボックス（２０）との間に、さらに、制動装置（１８）が配置されている、請求項１〜７のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。
9. 前記制動装置（１８）は、永久磁石で励磁されるヒステリシスブレーキである、請求項８に記載のアクチュエータ装置。
10. 前記モータ（１４）と前記ギヤボックス（２０）との間に、第１減速装置（１９）が配置されている、請求項１〜９のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。
11. 前記ギヤボックス（２０）は、前記アームに連結されている出力シャフト（７３）と摩擦連動するようになされているオーバーロードシャフト（７２）を介して、前記アーム（６）に連結されており、該オーバーロードシャフト（７２）は、該オーバーロードシャフト（７２）から前記出力シャフト（７３）までの間に及ぼされるトルク値が、あらかじめ定められた値を超過したときに、前記出力シャフト（７３）との摩擦連動が不完全になるように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。
12. 前記アクチュエータ装置（３）を、前記のドア（２）のヒンジ内に組み込むように構成されている、該ヒンジに対する結合手段を備えている、請求項１〜１１のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。

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