(57)【要約】【課題】回転体の回転中心回りに配置し得る簡単な構造で、極力小さな操作力で回転体を開閉し得る開閉支持機構を提供する。【解決手段】回転体（バックドア）に固定する筺体（ケース１０）と、筺体内に収容し両端部を回動可能に支持すると共に少なくとも一端部を本体（車体）に連結する回転軸３と、回転軸と一体的に回転し外周面に螺旋状のカム溝を有する円筒カム４と、カム溝に嵌合するピンを有し、筺体内で回転軸に対し軸方向に移動可能且つ回転不能に支持するスライダ５と、スライダを回転軸の軸方向に付勢するように筺体に支持する付勢部材（圧縮コイルばね６）を備える。而して、付勢部材によってスライダのピンが円筒カムのカム溝に沿って移動する方向に付勢されるときの軸方向の押圧力が回転軸の回転力に変換される。【選択図】図１
2014043913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に対し開閉可能に支持する回転体の開閉支持機構において、前記回転体に固定する筺体と、該筺体内に収容し両端部を回動可能に支持すると共に少なくとも一端部を前記本体に連結する回転軸と、該回転軸と一体的に回転し外周面に螺旋状のカム溝を有する円筒カムと、該円筒カムのカム溝に嵌合するピンを有し、前記筺体内で前記回転軸に対し軸方向に移動可能且つ回転不能に支持するスライダと、該スライダを前記回転軸の軸方向に付勢するように前記筺体に支持する付勢部材とを備え、該付勢部材の付勢力によって前記スライダのピンが前記円筒カムのカム溝に沿って移動する方向に付勢されるときの軸方向の押圧力が前記回転軸の回転力に変換されることを特徴とする開閉支持機構。
【請求項２】
前記回転体の開閉作動に伴い、前記回転体の自重によって前記回転軸に付与される自重モーメントが、前記スライダ及び前記円筒カムを介して変換される前記回転軸の回転力によるモーメントと相殺されるときの前記ピンの移動軌跡に対応するように、前記円筒カムのカム溝を形成することを特徴とする請求項１記載の開閉支持機構。
【請求項３】
前記スライダは、前記円筒カムの外径より大の内径を有する環状部材であって、前記ピンは、前記環状部材から中心方向に突出する突起であることを特徴とする請求項１又は２記載の開閉支持機構。
【請求項４】
前記付勢部材は、前記筺体の一端側と前記スライダとの間に介装する圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の開閉支持機構。
【請求項５】
前記回転軸の一端部と前記本体との間に介装し、前記回転軸の回転出力を減速する減速機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の開閉支持機構。
【請求項６】
前記減速機構とは独立して配置し、前記回転軸を回転駆動する駆動源を備えたことを特徴とする請求項５記載の開閉支持機構。
【請求項７】
前記駆動源は、前記筺体内に収容する電動モータと、該電動モータの回転出力を減速するモータ減速機構を備えたことを特徴とする請求項６記載の開閉支持機構。
【請求項８】
前記本体が車体で、前記回転体が車両のバックドアであって、該バックドアのヒンジ軸を前記回転軸で構成することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の開閉支持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドア等の回転体の開閉支持機構に関し、特に、車両のバックドアの開閉支持機構として好適な回転体の開閉支持機構に係る。
【背景技術】
【０００２】
車両のバックドアの開閉支持機構として、例えば下記の特許文献１には「バックドア全開時には保持力を最大にすることができ、しかもバックドア全閉・全開時にはコンパクトに収まった状態にすることができるバックドア開閉機構を提供すること」を課題とし（特許文献１の段落〔００１３〕に記載）、「車体後方の開口部上縁近傍に開閉支点を有するバックドアの開閉動に伴ってダンパステーが伸縮するように構成された自動車のバックドア開閉機構において、一端がバックドアに回動自在に連結されたドア側リンク部材と、下端が車体に回動自在に連結されかつ上端が上記ドア側リンク部材の他端に回動自在に連結された車体側リンク部材と、下端が上記車体側リンク部材の下端連結部と略同軸上に回動自在に連結されかつ上端がドア側リンク部材の長手方向中間部に回動自在に連結されたダンパステーとを有し、上記バックドアの全閉時および全開時に、上記ドア側リンク部材と車体側リンク部材とダンパステーとが略同一直線上に沿って配列されるように構成した」自動車のバックドア開閉機構が開示されている（特許文献１の段落〔００１５〕に記載）。また、下記の特許文献２にも、バックドアの開閉操作性を向上させることを目的とし、ダンパステーの一端のスライド軌跡を規制して案内する案内部を設けた支持構造が開示されている（特許文献２の段落〔０００７〕及び〔０００８〕に記載）。
【０００３】
更に、一般的な回転体の開閉支持機構という観点で、比較対象を拡大すると、上記バックドアの開閉機構とは装着対象や大きさも異なるが、下記の特許文献３には、「携帯電話やパーソナルコンピュータ等の、各種電子機器に使用される開閉装置」に関し、「開閉操作及び所定角度での保持が確実な開閉装置を提供することを目的」として（特許文献３の段落〔００１８〕に記載）、「ピン状の可動カムを、略円筒状の固定体の端部または外周に設けられた凹凸状の固定カムに弾接摺動させて、開閉操作を行うことによって、ほぼ１８０度までの開閉操作が可能となり、１６５度に開いた状態でも可動筐体に開方向への付勢力がはたらくため、がたつきがなく、開閉操作及び所定角度での保持が確実な」開閉装置が提案されている（特許文献３の段落〔００２０〕に記載）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８６７２７号公報
【特許文献２】特開平４−３２５３１４号公報
【特許文献３】特許第４６７０７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１及び２に開示されたバックドアの開閉機構では、何れも所謂ガスダンパの利用が前提とされており、車両に対する荷物の搬入搬出時に邪魔になり、見栄えが損なわれる。しかも、ガスダンパによっては操作力の調整が極めて困難である。即ち、バックドアの自重によるヒンジ軸回りのモーメントに対して、これを相殺するようにガスダンパを調整することは至難であり、必要な操作力が温度等の環境変化によって変化することになる。これに対し、仮に、特許文献３に記載の開閉装置を車両のバックドアに適用できれば、ガスダンパは不要となるが、、特許文献３に記載の可動カムを固定カムに弾接するばねの大型化が必至となるので、実用的ではない。換言すれば、特許文献３に記載の開閉装置は「携帯電話やパーソナルコンピュータ等の」小型の装置への適用に限定され、特許文献３の開示内容からは、大きな付勢力が要求される車両のバックドアの開閉機構等への適用が想起されるものではない。
【０００６】
そこで、本発明は、回転体の回転中心回りに配置し得る簡単な構造で、極力小さな操作力で回転体を開閉し得る開閉支持機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するため、本発明は、本体に対し開閉可能に支持する回転体の開閉支持機構において、前記回転体に固定する筺体と、該筺体内に収容し両端部を回動可能に支持すると共に少なくとも一端部を前記本体に連結する回転軸と、該回転軸と一体的に回転し外周面に螺旋状のカム溝を有する円筒カムと、該円筒カムのカム溝に嵌合するピンを有し、前記筺体内で前記回転軸に対し軸方向に移動可能且つ回転不能に支持するスライダと、該スライダを前記回転軸の軸方向に付勢するように前記筺体に支持する付勢部材とを備え、該付勢部材の付勢力によって前記スライダのピンが前記円筒カムのカム溝に沿って移動する方向に付勢されるときの軸方向の押圧力が前記回転軸の回転力に変換されるように構成したものである。
【０００８】
上記の開閉支持機構において、前記回転体の開閉作動に伴い、前記回転体の自重によって前記回転軸に付与される自重モーメントが、前記スライダ及び前記円筒カムを介して変換される前記回転軸の回転力によるモーメントと相殺されるときの前記ピンの移動軌跡に対応するように、前記円筒カムのカム溝を形成するとよい。前記スライダは、前記円筒カムの外径より大の内径を有する環状部材で構成し、前記ピンは、前記環状部材から中心方向に突出する突起で構成するとよい。そして、前記付勢部材は、前記筺体の一端側と前記スライダとの間に介装する圧縮コイルばねで構成するとよい。
【０００９】
更に、上記の開閉支持機構において、前記回転軸の一端部と前記本体との間に介装し、前記回転軸の回転出力を減速する減速機構を備えたものとするとよい。
【００１０】
加えて、前記減速機構とは独立して配置し、前記回転軸を回転駆動する駆動源を備えたものとしてもよい。この場合において、前記駆動源は、前記筺体内に収容する電動モータと、該電動モータの回転出力を減速するモータ減速機構を備えたものとするとよい。
【００１１】
尚、上記の開閉支持機構において、前記本体を車体とし、前記回転体を車両のバックドアとすれば、該バックドアのヒンジ軸を前記回転軸で構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の回転体の開閉支持機構においては、付勢部材の付勢力によってスライダのピンが円筒カムのカム溝に沿って移動する方向に付勢されるときの軸方向の押圧力が回転軸の回転力に変換されるように構成されているので、回転体の回転中心回りに配置し得る簡単な構造で、容易に回転体を開閉することができる。
【００１３】
上記の回転体の開閉支持機構において、回転体の開閉作動に伴い、回転体の自重によって回転軸に付与される自重モーメントが、スライダ及び円筒カムを介して変換される回転軸の回転力によるモーメントと相殺されるときのピンの移動軌跡に対応するように、円筒カムのカム溝を形成すれば、回転体を開閉する際の操作力を極力小さくすることができ、簡単な構造で安価な開閉支持機構を提供することができる。例えば、スライダは、円筒カムの外径より大の内径を有する環状部材で構成し、ピンは、環状部材から中心方向に突出する突起で構成することができ、また、付勢部材は、筺体の一端側とスライダとの間に介装する圧縮コイルばねで構成することができるので、簡単な構造で安価な開閉支持機構を提供することができる。
【００１４】
更に、回転軸の一端部と本体との間に減速機構を介装すれば、減速機構によって回転軸の回転を減速して出力することができるので、回転軸の回転数を減速比に反比例するように設定することができ、回転軸を一回転以上回転駆動することができる。従って、必要とする回転軸の回転力を確保するに当たり、スライダに対する軸方向の押圧力を小さく設定することができ、ひいては付勢部材の付勢力を小さく設定することができるので、開閉支持機構全体として小型化が可能となる。
【００１５】
あるいは、上記の減速機構とは独立して駆動源を配置し、これによって回転軸を回転駆動するように構成すれば、手動操作によることなく駆動源によって回転体を開閉するように構成することができる。駆動源としては電動モータ等があるが、更に、筺体内に収容する電動モータと、その回転出力を減速するモータ減速機構を備えたものとすれば、一層の小型化が可能となる。
【００１６】
そして、本体が車体で、回転体が車両のバックドアであって、そのヒンジ軸を回転軸で構成すれば、バックドアの自重によるヒンジ軸回りのモーメントに対して、これを相殺するように開閉支持機構を設定することができるので、大きな操作力が要求される車両のバックドアの開閉に好適な開閉支持機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る開閉支持機構の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面を示す横断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る開閉支持機構を備えた車両のバックドアを示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る開閉支持機構を備えた車両のバックドアを示す側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る開閉支持機構の縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る開閉支持機構の減速機を示す側面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る開閉支持機構を備えた車両のバックドアを示す正面図である。
【図８】車両のバックドアの開閉位置とドア自重モーメントの関係をバックドアのスケルトンで示す側面図である。
【図９】車両のバックドアの傾斜角度に応じたドア自重モーメントの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。先ず、図１及び図２は本発明の一実施形態に係り、支持枠等の本体に対しドア等の回転体を開閉可能に支持する開閉支持機構を示すもので、例えば図３及び図４に示すように、本体たる車体１に対し、回転体たるバックドア２を開閉可能に支持する開閉支持機構に供される。本実施形態の基本構成は、図１及び図２に示すように、回転体（バックドア２）に固定される筺体（円筒状のケース１０）内に回転軸３が収容され、その両端部が夫々ケース１０の側壁１１，１２にカラー１３，１４を介して回動可能に支持されており、回転軸３によってバックドア２のヒンジ軸が構成されている。そして、回転軸３の少なくとも一端部（図３の実施形態では両端部）が後述する減速機構を介して本体（車体１）に連結される。回転軸３には円筒カム４が固着されており、両者が一体的に回転するように回転軸３がケース１０に支持されている。
【００１９】
円筒カム４の外周面には螺旋状のカム溝４ｃが形成されており、このカム溝４ｃに嵌合するピン５ｐを有するスライダ５が、ケース１０内で軸方向に移動可能且つ回転不能に支持されている。本実施形態のスライダ５は円筒カム４の外径より大の内径を有する環状部材であり、ピン５ｐは、その環状部材から中心方向に突出する突起で構成されている。即ち、図２に示すように、環状部材のスライダ５の内周面にピン５ｐが突出形成されているが、ピン５ｐを別体で形成してスライダ５の内周面に固着することとしてもよい。また、スライダ５の外周面には案内突起５ｓが延出形成されており、この案内突起５ｓが嵌合する案内溝１５がケース１０の側面に形成されている。これにより、スライダ５は軸方向に移動可能且つ回転不能となる。更に、ケース１０内には、付勢部材として圧縮コイルばね６が収容され、スライダ５を回転軸３の軸方向に付勢するように支持されている。
【００２０】
上記のように、ピン５ｐがカム溝４ｃに案内されてスライダ５が（回転することなく）軸方向移動するように構成されているので、圧縮コイルばね６の付勢力によってスライダ５のピン５ｐが円筒カム４のカム溝４ｃに沿って移動する方向に付勢されるときの軸方向の押圧力が回転軸３の回転力に変換されることになる。尚、図１において、圧縮コイルばね６が最大限圧縮された位置（例えばバックドア２の全閉位置）のスライダ５を実線で示し、上記の軸方向移動後で圧縮コイルばね６が最大限伸長された位置（例えばバックドア２の全開位置）のスライダ５を二点鎖線で示している。
【００２１】
上記の構成における円筒カム４のカム溝４ｃは、回転体たるバックドア２の開閉作動に伴い、バックドア２の自重によって回転軸３に付与される自重モーメントが、スライダ５及び円筒カム４を介して変換される回転軸３の回転力によるモーメントと相殺されるときのピン５ｐの移動軌跡に対応するように、形成されている。具体的には、図８に示すバックドア２の開閉位置と自重モーメント（Ｍｇ）の関係（Ｍｇ＝Ｆｇ・ｓｉｎθｇ・Ｌｇ）から、図９に示すバックドア２の傾斜角度（θ）に応じた自重モーメント（Ｍｇ）の変化を求め、これに応じて圧縮コイルばね６のばね定数等が設定されると共に、円筒カム４のカム溝４ｃが設定される。この結果、図９に実線で示す自重モーメント（Ｍｇ）に対し、破線で示すアシストトルクが付与される。尚、図８において、Ｆｇはバックドア２の重心位置Ｇでの荷重の鉛直成分を示し、Ｌｇはバックドア２の回転中心Ｃと重心位置Ｇとの間の距離を示し、θｇは鉛直成分Ｆｇとバックドア２が成す角度で、バックドア２の鉛直方向に対する傾斜角度（θ）と等しい（θ＝θｇ）。
【００２２】
図８及び図９から明らかなように、バックドア２の自重モーメント（Ｍｇ）はバックドア２の傾斜角度（θ）に応じて変化するので、従前のガスダンパを用いた開閉機構では、アシストトルクを自重モーメントに合致させることが困難であり、両者の差分を操作力として付加する必要がある。これに対し、本実施形態によれば、円筒カム４のカム溝４ｃを適宜設定することにより、図９に示すように、バックドア２の傾斜角度（θ）に応じてアシストトルク（破線）を自重モーメント（Ｍｇ）に合致させることができるので、バックドア２の全ての開度（角度θ）において開閉時の操作力を軽減することができる。
【００２３】
更に、本実施形態では、図３及び図４に示すように、回転軸３の両端部とバックドア２との間に、回転軸３の回転出力を減速する減速機構として、要部３１ｆにて車体１に固定される扇形のセクタギヤ３１と、これに噛合するように配置され回転軸３の両端部に固着された出力ギヤ３２による歯車減速機構が配設されている。この歯車減速機構によって回転軸３の回転速度を減速して出力することができるので、回転軸３の回転数を減速比に反比例するように設定することができ、回転軸３を一回転以上回転駆動することができる。従って、必要とする回転軸３の回転力を確保するに当たり、スライダ５に対する軸方向の押圧力を小さく設定することができ、ひいては圧縮コイルばね６の付勢力を小さく設定することができるので、開閉支持機構全体として小型化が可能となる。尚、上記減速機構を構成するセクタギヤ３１及び出力ギヤ３２は回転軸３の一端部側のみに設けることとしてもよい。
【００２４】
図５乃至図７は、本発明の他の実施形態に係る開閉支持機構を示すもので、図１乃至図４に示す実施形態と実質的に同一の構成については同一の符合を付している。本実施形態においては、図１乃至図４に示す構成に加え、上記の減速機構（３１，３２）とは独立して、ケース１０内に収容される電動モータ４１と、その回転出力を減速するモータ減速機構４２を備えた駆動源が配置され、回転軸３を回転駆動するように構成されている。
【００２５】
而して、本実施形態によれば、圧縮コイルばね６の付勢力による回転軸３の回転力だけでなく、電動モータ４１とモータ減速機構４２による回転力を付加することができるので、圧縮コイルばね６等を小型とすることができ、ひいては開閉支持機構全体として小型化が可能となる。しかも、電動モータ４１を適宜駆動制御することによってバックドア２を自動的に開閉するように構成することも可能となる。
【００２６】
更に、バックドア２に対し一対の開閉支持機構を左右に配設する構成とし、例えば図７に示すように、両者の電動モータ４１側が対向するように配置すると共に、両者の電動モータ４１を個別に制御する構成とすれば、小型の電動モータを用いることができ、個々の開閉支持機構の小型化が可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１  車体（本体）
２  バックドア（回転体）
３  回転軸
４  円筒カム
５  スライダ
６  圧縮コイルばね（付勢部材）
１０  ケース（筺体）
３１  セクタギヤ
３２  出力ギヤ
４１  電動モータ
４２  モータ減速機構
【図１】
2014043913.tif 000003
【図２】
2014043913.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014043913.tif 000008
【図７】
2014043913.tif 000009
【図８】
2014043913.tif 000010
【図９】
2014043913.tif 000011