(57)【要約】【課題】  クラッチを肥大化することなく、想定外の過大トルクの入力に対してクラッチ内部の損傷を未然に防止する。【解決手段】  自動車のドアを電動モータにより開閉するようにした電動ドア開閉装置において、ローラ７を用いた機械式二方向クラッチ１と、その機械式二方向クラッチ１の係合と空転を切り換える制御手段２とからなる動力断続装置３を備え、過大負荷入力時に駆動側部材と被動側部材との間で滑りを発生させるトルクリミッタ手段を設ける。【選択図】  図１
2006132230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のドアを電動モータにより開閉するようにした電動ドア開閉装置において、係合子を用いた機械式二方向クラッチと、その機械式二方向クラッチの係合と空転を切り換える制御手段とからなる動力断続装置を備え、過大負荷入力時に駆動側部材と被動側部材との間で滑りを発生させるトルクリミッタ手段を設けたことを特徴とする自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項２】
前記トルクリミッタ手段は、機械式二方向クラッチの入力側に設けられている請求項１に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項３】
前記トルクリミッタ手段は、機械式二方向クラッチの出力側に設けられている請求項１に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項４】
前記トルクリミッタ手段は、駆動側部材と被動側部材間の圧入嵌めによる構造とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項５】
前記トルクリミッタ手段は、駆動側部材あるいは被動側部材のいずれか一方に配されたボールを弾性部材により相手側部材に押し付ける構造とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項６】
前記トルクリミッタ手段は、駆動側部材あるいは被動側部材のいずれか一方に配された摩擦板を弾性部材により相手側部材に押し付ける構造とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項７】
前記電動ドアが自動車の側面に設けたスライドドアである請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項８】
前記電動ドアが自動車の背面に設けたバックドアである請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用電動ドア開閉装置に関し、詳しくは、自動車の電動スライドドア、電動バックドア等の電動ドアを開閉する装置であって、駆動側から被動側に機械式接触によって動力を伝達・遮断する機能を持つ要素であるクラッチ部分を改良した自動車用電動ドア開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の電動スライドドアの開閉装置においては、駆動モータの回転をウォームギヤで減速し、さらにクラッチを介して伝達する構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。ウォームギヤの減速比は一般に大きいため、駆動モータの停止状態で、手動でのドアの開閉操作を行う場合、動力の伝達が逆方向になり、クラッチがないとウォームギヤを逆から増速して回転させることになるため、ドアの開閉操作が重くなる。
【０００３】
そこで、ウォームギヤの出力側にクラッチを介在させ、手動でのドアの開閉操作により逆入力があった場合、その逆入力をクラッチで遮断し、ウォームギヤへ動力が伝達されないようにしている。これにより、ドア側からの手動入力を軽くし、スムーズな開閉操作を可能にしている。
【０００４】
自動車の電動スライドドアの開閉装置には、一般的に電磁クラッチが利用されることが多いが、サイズの小型化および消費電力の低減化が要望されている。
【特許文献１】特開平９−１４４４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述した電動スライドドアの開閉装置では、基本的にスライドドアを電動で開閉している間、クラッチは係合状態にあるが、その際に、ドアに障害物が当たって停止したり、あるいは、手動で強制的にドアを開閉したりする等、外力がドアに入力された場合、過大なトルクがクラッチに負荷されることが想定される。
【０００６】
本出願人は、機械式二方向クラッチを電磁クラッチにより電気的に切り替え可能にした自動車用電動ドア開閉装置を先に提案している（特開２００４−１２６９４２号）。この機械式二方向クラッチは、円筒面とそれに対向するカム面の間に形成される楔空間に係合子であるローラを噛み込ませることにより動力を伝達している。
【０００７】
前述の機械式二方向クラッチは、摩擦式電磁クラッチのように過大トルク入力時にすべることがないため、想定外の過大トルクが入力された場合には、係合子の接触点に生じる過大な法線力により、接触部の圧痕、円筒面とそれに対向するカム面で変形などの損傷を引き起こす懸念があった。
【０００８】
これに対して、想定外の過大トルクを許容できるようにクラッチの容量を決めようとすると、クラッチのサイズおよび重量が共に肥大化し、電動ドア開閉装置全体の大型化を招来することになり、好適な手段ではない。
【０００９】
そこで、本発明は前述した改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、クラッチを肥大化することなく、想定外の過大トルクの入力に対してクラッチ内部の損傷を未然に防止し得る自動車用電動ドア開閉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、自動車のドアを電動モータにより開閉するようにした電動ドア開閉装置において、係合子を用いた機械式二方向クラッチと、その機械式二方向クラッチの係合と空転を切り換える制御手段とからなる動力断続装置を備え、過大負荷入力時に駆動側部材と被動側部材との間で滑りを発生させるトルクリミッタ手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る自動車用電動ドア開閉装置では、係合子を用いた機械式二方向クラッチと、その機械式二方向クラッチの係合と空転を切り換える制御手段とからなる動力断続装置を備え、過大負荷入力時に駆動側部材と被動側部材との間で滑りを発生させるトルクリミッタ手段を設けたことにより、想定外の過大クラッチの入力に対してクラッチ内部の損傷を未然に防止することができる。しかも、この場合、その過大クラッチを許容できる容量とする必要がないので、クラッチが肥大化することもない。
【００１２】
前述の構成におけるトルクリミッタ手段は、機械式二方向クラッチの入力側あるいは出力側のいずれかに設けることが可能である。
【００１３】
また、前述の構成におけるトルクリミッタ手段としては、駆動側部材と被動側部材間の圧入嵌めによる構造、駆動側部材あるいは被動側部材のいずれか一方に配されたボールあるいは摩擦部材を弾性部材により相手側部材に押し付ける構造が実現可能である。ここで、ボールあるいは摩擦部材を駆動側部材に配した場合、相手側部材は被動側部材となり、ボールあるいは摩擦部材を被動側部材に配した場合、相手側部材は駆動側部材となる。
【００１４】
なお、本発明に係る自動車用電動ドア開閉装置は、自動車の側面に設けたスライドドアや自動車の背面に設けたバックドアに適用可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、係合子を用いた機械式二方向クラッチと、その機械式二方向クラッチの係合と空転を切り換える制御手段とからなる動力断続装置を備え、過大負荷入力時に駆動側部材と被動側部材との間で滑りを発生させるトルクリミッタ手段を設けたことにより、クラッチを肥大化することなく、想定外の過大トルクの入力に対してクラッチ内部の損傷を未然に防止できてクラッチを保護することができ、コンパクトで信頼性の高い自動車用電動ドア開閉装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る自動車用電動ドア開閉装置の実施形態を以下に詳述する。図１は電動ドア開閉装置の全体構成、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面をそれぞれ示す。
【００１７】
図１および図２に示す実施形態の電動ドア開閉装置は、係合子としてローラを用いた機械式二方向クラッチ１と、その機械式二方向クラッチ１の係合と空転を切り換える制御手段２とからなる動力断続装置３を具備する。これら機械式二方向クラッチ１と制御手段２は、静止系を構成するハウジング４の内部に収容されている。このハウジング４は、鋳物製のハウジング本体４ａと、その上下部に嵌着された鋼板製の上部カバー４ｂおよび下部カバー４ｃとで構成されている。
【００１８】
機械式二方向クラッチ１は、ハウジング４に回転自在に軸支された軸５を内方部材として、その外周に同軸状に外方部材として外輪６を配置し、その外輪６と軸５の対向面の一方である外輪６の内周面に形成された円筒面６ａと、軸５の外周面に形成された複数のカム面５ａとで楔空間を形成し、その楔空間に複数のローラ７が挿入配置されている。従って、この楔空間の中立位置ではローラ７が自由に回転することができ、時計方向または反時計方向のいずれに移動してもローラ７がカム面５ａに噛み込むことになる。
【００１９】
これら複数のローラ７は、軸５と外輪６との間に介在させた保持器８のポケット８ａに回転自在に収容されて円周方向等間隔に配置されている。この保持器８と軸５との間には、ローラ７を中立位置に保持する弾性部材であるセンタリングばね９が組み込まれている。なお、軸５は、ハウジング４のハウジング本体４ａに滑り軸受１０を介して回転自在に支持されている。
【００２０】
センタリングばね９は、円環部９ａとほぼ半径方向に延びた一対の係合部９ｂとを有する。円環部９ａは軸５の端部に形成された周溝に装着され、係合部９ｂは軸５を半径方向に貫通した穴から突出して保持器８の切欠きと係合している。センタリングばね９は、軸５に対する保持器８の角度位置ないしは位相を常に一定に保持することにより、保持器８を介してローラ７を中立位置に保持する役割を果たす。
【００２１】
ローラ７が中立位置にあるときは、ローラ７が軸５のカム面５ａと外輪６の内周面６ａとに同時に接触することがなく、軸５と外輪６は相対回転が可能である。保持器８がセンタリングばね９の力に抗して回転すると、それに伴ってローラ７も移動し、ローラ７が軸５のカム面５ａと外輪６の内周面６ａ間に形成された楔空間の狭間隙に噛み込み、軸５と外輪６とが一体化する。
【００２２】
制御手段２は、保持器８に対して軸方向移動可能で相対回転不能なアーマチュア１１と、軸５に転がり軸受１２を介して回転自在に取り付けられたロータ１３と、アーマチュア１１を吸着するための電磁コイル１４を有する摩擦式電磁クラッチ１５とで構成されている。なお、ロータ１３は、ハウジング４の下部カバー４ｃに滑り軸受１６を介して回転自在に支持されている。
【００２３】
アーマチュア１１は、ロータ１３との間に介在したリターンばね１７によりロータ１３と離間する方向へ弾性的に付勢され、その弾性力によるアーマチュア１１の移動は、軸５に装着された止め輪１８により規制されている。保持器８は一端に内向きのフランジを有し、そのフランジは軸５の肩部と軸方向で向かい合っている。その保持器８のフランジを挟んで軸５の肩部とは反対側にアーマチュア１１が位置する。アーマチュア１１と保持器８は、軸方向に相対移動可能で相対回転が不可能なように凹凸嵌合している。つまり、保持器８の端部に軸方向に延設されたピン８ｂが、アーマチュア１１に軸方向に形成した穴に挿入配置されている。
【００２４】
ロータ１３には、二方向クラッチ１の外輪６が嵌合されて止め輪１９により抜け止めされている。このロータ１３のアーマチュア１１と対向する下方部位に、電磁クラッチ１５の電磁コイル１４が配置され、その電磁コイル１４はハウジング４の下部カバー４ｃにベース板２０を介してねじ止め等により固定されている。ロータ１３は磁性体でできており、電磁コイル１４を受け入れる凹部を有し、その凹部からアーマチュア側に向かって軸方向に貫通したスリットが設けられている。ロータ１３と電磁コイル１４との間にはすきまがあり、両者は相対回転が可能である。また、ロータ１３の外周には、ウォームホイール２１が取り付けられており、このウォームホイール２１は、外部の駆動モータ（図示せず）により回転駆動されるウォーム２２と噛合してウォームギヤ２３を構成している。なお、このウォームホイール２１は、ロータ１３に対して止め輪２４により抜け止めされている。
【００２５】
この実施形態では、過大トルクが負荷された時に駆動側部材から被動側部材への動力を遮断するトルクリミッタ手段として、二方向クラッチ１の入力側、例えば、外輪６とロータ１３との間を圧入嵌めによる嵌合状態とする。このようにすれば、過大トルクが負荷された場合、圧入嵌めになっている部分、つまり、駆動側部材であるロータ１３と被動側部材である外輪６間で滑りが発生することにより、その過大トルクを逃がすことができる。この時、動力は完全に遮断された状態となっている。なお、通常のトルクが負荷された場合、圧入による締め代の力によってロータ１３と外輪６間で動力を伝達することが可能である。
【００２６】
なお、トルクリミッタ手段は、二方向クラッチの外輪６とロータ１３との間を圧入嵌めによる嵌合状態とする以外に、ウォームホイール２１とロータ１３との間を圧入嵌めによる嵌合状態とすることも可能であり、その場合、過大トルクが負荷された場合、駆動側部材であるウォームホイール２１と被動側部材であるロータ１３間で滑りが発生する。
【００２７】
ハウジング４の上部カバー４ｂとハウジング本体４ａ間の空間には、ワイヤ巻取りドラム２５が収容され、軸５に取り付けられている。ワイヤ巻取りドラム２５には、その外周面に電動スライドドアや電動バックドアを開閉操作するためのワイヤ（図示せず）が巻き掛けられている。
【００２８】
前述した構成からなる動力断続装置３では、電磁コイル１４の非通電時、センタリングばね９の作用でローラ７はカム面５ａに対して中立位置に保持されるため、クラッチ１は空転状態にある。一方、電磁コイル１４の通電時、それにより発生した磁力で保持器８に対して相対回転不能なアーマチュア１１がリターンばね１７の弾性力に抗してロータ１３に吸着され、両者の間に摩擦抵抗が現出する。ここで、軸５と外輪６が相対回転すると、ローラ７がセンタリングばね９の力に抗して楔空間の狭間隙に移動して噛み込み、軸５と外輪６とが一体化する。
【００２９】
次に、電動モータによりスライドドアを開閉させる場合について、電動ドア開閉装置の動作例を以下に説明する。
【００３０】
電動モータの作動時、摩擦式電磁クラッチ１５は通電状態となり、その電磁コイル１４への通電により、アーマチュア１１がリターンばね１７の弾性力に抗してロータ１３に吸着され、両者の間に摩擦抵抗が現出する。この状態で、電動モータからの動力がウォームギヤ２３を介してロータ１３に入力されると、アーマチュア１１を介して保持器８が回転し、それに伴ってローラ７が楔空間に噛み込んで二方向クラッチ１が係合状態となり、軸５と外輪６が一体化する。これにより、ロータ１３から外輪６に伝達された動力は軸５へ伝達され、軸５に嵌合されたワイヤ巻取りドラム２５が回転し、ワイヤを介してスライドドアが開閉する。
【００３１】
ここで、ウォームギヤ２３から過大トルクが負荷された場合、ロータ１３と外輪６との間、あるいは、ウォームホイール２１とロータ１３との間が圧入嵌めによる嵌合状態となっていることから、両者間で滑りが発生することにより、二方向クラッチ１の内部にその過大トルクが伝達されることがなく、ローラ７の接触点に生じる過大な法線力により、接触部の圧痕、円筒面とそれに対向するカム面で変形などの損傷を引き起こすことはない。この時、動力は完全に遮断された状態となっている。なお、通常トルクが負荷された場合、ロータ１３と外輪６との間、あるいは、ウォームホイール２１とロータ１３との間で、両者の圧入による締め代の力でもって動力が伝達される。
【００３２】
なお、手動でスライドドアを開閉させる場合には、スライドドアに連結されたワイヤを介してワイヤ巻取りドラム２５が回転する。この時、電動モータが作動していないので電磁コイル１４が非通電状態であることから、アーマチュア１１とロータ１３との間にすきまが存在する。また、二方向クラッチ１は空転状態にあるため、ワイヤ巻取りドラム２５から軸５へ伝達された動力は外輪６へ伝達されない。そのため、減速部および電動モータへは手動開閉の動力は伝わらず、減速部の前段にて動力を遮断するため、軽い力でスライドドアの開閉を行うことができる。
【００３３】
以上で説明した実施形態は、トルクリミッタ手段として、ロータ１３と外輪６との間、あるいは、ウォームホイール２１とロータ１３との間のいずれか一方の圧入嵌めを利用した構造であったが、本発明はこれに限定されることなく、圧入嵌め以外の構造も可能である。図３および図４は、前述の実施形態（図１および図２参照）における圧入嵌め構造の代わりに、二方向クラッチ１の入力側、例えばロータ１３とウォームホイール２１間に、ボール３４と凹溝３３を利用した構造を組み込んだ他の実施形態を示す。
【００３４】
図３および図４に示す実施形態の電動ドア開閉装置は、ウォームホイール２１の内周面の一箇所に凹部３１を形成し、その凹部３１に弾性部材であるばね３２を収容すると共に、ロータ１３のウォームホイール２１と対向する外周面の一箇所にＶ字状の凹溝３３を形成し、前述のばね３２と凹溝３３との間にボール３４を介在させた構造を具備する。なお、図１および図２の実施形態における電動ドア開閉装置と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【００３５】
この実施形態の電動ドア開閉装置において、通常のトルクが負荷された場合、ウォームホイール２１とロータ１３間に設けられたトルクリミッタ手段では、図５（ａ）に示すようにばね３２の弾性力によりボール３４がロータ１３の凹溝３３に押し付けられた状態となり、このボール３４と凹溝３３との間で動力が伝達される。一方、過大トルクが負荷された場合、図５（ｂ）に示すようにボール３４がばね３２の弾性力に抗して凹溝３３から乗り上げ、ウォームホイール２１とロータ１３間で滑りが発生する。この過大トルクが取り除かれると、ウォームホイール２１が一回転してボール３４が凹溝３３に落ち込むことにより再び動力伝達可能な状態に復帰する。
【００３６】
また、図６〜図８に示す各実施形態の電動ドア開閉装置では、二方向クラッチ１の出力側、例えば軸５とワイヤ巻取りドラム２５との間に、トルクリミッタ手段を設けた構造を例示する。なお、これら各実施形態において、図１の実施形態における電動ドア開閉装置と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【００３７】
まず、図６に示す実施形態の電動ドア開閉装置では、軸５とワイヤ巻取りドラム２５との間を圧入嵌めによる嵌合状態とする。ワイヤ巻取りドラム２５は、押え板４１と止め輪４２により抜け止めされている。このようにすれば、過大トルクが負荷された場合、圧入嵌めになっている部分、つまり軸５とワイヤ巻取りドラム２５との間で滑りが発生することにより、その過大トルクを逃がすことができる。なお、通常のトルクが負荷された場合、圧入による締め代の力によって軸５とワイヤ巻取りドラム２５との間で動力を伝達することが可能である。
【００３８】
また、図７に示す実施形態の電動ドア開閉装置では、軸５に対して回転不能な摩擦板４３を設けると共に、この摩擦板４３と止め輪４２との間に弾性部材４４を介在させた構造を具備する。このようにすれば、弾性部材４４が止め輪４２で規制されることにより、その弾性部材４４により摩擦板４３をワイヤ巻取りドラム２５に押し付け、この摩擦板４３とワイヤ巻取りドラム２５との間に生じる摩擦抵抗により動力を伝達する。ここで、過大トルクが入力されると、摩擦板４３とワイヤ巻取りドラム２５との間で摩擦抵抗に抗して滑りが発生することにより、その過大トルクを逃がすことができる。
【００３９】
さらに、図８に示す実施形態の電動ドア開閉装置では、ワイヤ巻取りドラム２５の内周面の一箇所に凹部５１を形成し、その凹部５１に弾性部材であるばね５２を収容すると共に、軸５のワイヤ巻取りドラム２５と対向する外周面の一箇所にＶ字状の凹溝５３を形成し、前述のばね５２と凹溝５３との間にボール５４を介在させた構造を具備する。通常のトルクが負荷された場合、ばね５２の弾性力によりボール５４が軸５の凹溝５３に押し付けられた状態となり、このボール５４と凹溝５３との間で動力が伝達される。一方、過大トルクが負荷された場合、ボール５４がばね５２の弾性力に抗して凹溝５３から乗り上げ、軸５とワイヤ巻取りドラム２５間で滑りが発生する。この過大トルクが取り除かれると、ボール５４が凹溝５３に落ち込むことにより再び動力伝達可能な状態に復帰する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態で、機械式二方向クラッチの入力側にトルクリミッタ手段を設けた自動車用電動ドア開閉装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態で、機械式二方向クラッチの入力側にトルクリミッタ手段を設けた自動車用電動ドア開閉装置の全体構成を示す断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図４のトルクリミッタ手段で、（ａ）は通常のトルクが負荷された状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）は過大トルクが負荷された状態を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態で、機械式二方向クラッチの出力側にトルクリミッタ手段を設けた自動車用電動ドア開閉装置の全体構成を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態で、機械式二方向クラッチの出力側にトルクリミッタ手段を設けた図６の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態で、機械式二方向クラッチの出力側にトルクリミッタ手段を設けた図６の他の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  機械式二方向クラッチ
２  制御手段
３  動力断続装置
５  軸（駆動側部材）
６  被動側部材（外輪）
１３  駆動側部材あるいは被動側部材（ロータ）
２１  駆動側部材（ウォームホイール）
２５  被動部材（ワイヤ巻取りドラム）
３２  弾性部材
３３  凹溝
３４  ボール
４３  摩擦板
４４  弾性部材
【図１】
2006132230.tif 000003
【図２】
2006132230.tif 000004
【図３】
2006132230.tif 000005
【図４】
2006132230.tif 000006
【図５】
2006132230.tif 000007
【図６】
2006132230.tif 000008
【図７】
2006132230.tif 000009
【図８】
2006132230.tif 000010