(57)【要約】【課題】  一般的な構造の摩擦式電磁クラッチに簡単な構造を付加することにより、その電磁クラッチのトルク伝達能力を向上させ、小型化および省電力化を容易に実現する。【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、摩擦式電磁クラッチ１による係合と空転を切り換える動力断続装置２と、前記摩擦式電磁クラッチ１に摩擦力を増幅するカム機構１８とを具備する。そのカム機構１８は、動力断続装置２の軸８に対して同軸的かつ軸方向移動可能に配置されたアーマチュア１９と、前記軸８と同軸的に配置された動力断続装置２のワイヤ巻取りドラム１６と、前記アーマチュア１９およびワイヤ巻取りドラム１６の相互対向面に形成されたカム溝２０，２１に係合離脱するボール２２とで構成されている。【選択図】  図１
2006125037.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、摩擦式電磁クラッチによる係合と空転を切り換える動力断続装置と、前記摩擦式電磁クラッチに摩擦力を増幅するカム機構とを具備し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】
前記カム機構は、動力断続装置の入力側部材に対して同軸的かつ軸方向移動可能に配置されたアーマチュアと、前記入力側部材と同軸的に配置された動力断続装置の出力側部材と、前記アーマチュアおよび出力側部材の相互対向面に形成されたカム溝に係合離脱する係合子とで構成されている請求項１に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項３】
前記係合子がボールである請求項２に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項４】
前記カム機構は、動力断続装置の入力側部材に対して同軸的かつ軸方向移動可能に配置されたアーマチュアと、前記入力側部材と同軸的に配置された動力断続装置の出力側部材と、前記アーマチュアおよび出力側部材の相互対向面に形成された波形カム面とで構成されている請求項１に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項５】
前記摩擦式電磁クラッチは、非通電時に入力側部材とアーマチュア間に介在する弾性部材により両者を離間させ、通電時にその弾性部材の弾性力に抗して入力側部材にアーマチュアを吸着して両者間で摩擦力を現出させるようにした請求項２又は４に記載の自動車用電動ドア開閉装置。
【請求項６】
前記出力側部材のアーマチュア対向側と反対側に摩擦板を出力側部材と同軸的に配置し、摩擦式電磁クラッチの通電時に入力側部材とアーマチュア間に摩擦力を現出させると共に、出力側部材と前記摩擦板間に摩擦力を現出させるようにした請求項２，４，５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動力を伝達・遮断する機能を持つ要素である電動クラッチを具備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、一般的に摩擦式の電動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、一般的に摩擦式電動クラッチのトルク伝達能力は、アーマチュアの有効径、アーマチュアの吸引力、摩擦面のμで決定される。このような電磁クラッチを小型化しようとした場合、アーマチュアの有効径の減少、さらに電磁コイルのスペース縮小に伴う吸引力の減少により、トルク伝達能力が低下することから、電磁クラッチの小型化には限界がある。また、電磁クラッチの消費電力を低減しようとした場合、電磁コイルへの通電電流の減少に伴い吸引力が減少し、トルク伝達機能が低下することから、電磁クラッチの省電力化にも限界がある。同様に、摩擦面のμを上げるにも限界があり、高価な摩擦材の使用はコストアップを招来することにもなり、好適な手段ではない。
【０００６】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、一般的な構造の摩擦式電磁クラッチに簡単な構造を付加することにより、その電磁クラッチのトルク伝達能力を向上させ、その小型化および省電力化を容易に実現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】
【０００７】
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、摩擦式電磁クラッチによる係合と空転を切り換える動力断続装置と、前記摩擦式電磁クラッチに摩擦力を増幅するカム機構とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る自動車用電動ドア開閉装置では、一般的な摩擦式電磁クラッチを具備した動力断続装置に、摩擦式電磁クラッチに摩擦力を増幅するカム機構を付設する。このカム機構は、アーマチュアと動力断続装置の出力側部材との間に介設される。このカム機構を付設したことにより、摩擦式電磁クラッチの摩擦力にカム機構の摩擦力を加えることができるので、動力断続装置の摩擦力を増幅することができ、電磁クラッチのトルク伝達能力を引き上げることが可能となり、その小型化および省電力化が実現容易となる。
【０００９】
前述の構成におけるカム機構は、動力断続装置の入力側部材に対して同軸的かつ軸方向移動可能に配置されたアーマチュアと、前記入力側部材と同軸的に配置された動力断続装置の出力側部材と、前記アーマチュアおよび出力側部材の相互対向面に形成されたカム溝に係合離脱する係合子、例えばボールとで構成することが望ましい。
【００１０】
また、このカム機構は、動力断続装置の入力側部材に対して同軸的かつ軸方向移動可能に配置されたアーマチュアと、前記入力側部材と同軸的に配置された動力断続装置の出力側部材と、前記アーマチュアおよび出力側部材の相互対向面に形成された波形カム面とでも構成することが可能である。
【００１１】
前述の構成における摩擦式電磁クラッチは、非通電時に入力側部材とアーマチュア間に介在する弾性部材により両者を離間させ、通電時にその弾性部材の弾性力に抗して入力側部材にアーマチュアを吸着して両者間で摩擦力を現出させるようにした構造を具備する。
【００１２】
また、出力側部材のアーマチュア対向側と反対側に摩擦板を出力側部材と同軸的に配置し、摩擦式電磁クラッチの通電時に入力側部材とアーマチュア間に摩擦力を現出させると共に、出力側部材と前記摩擦板間に摩擦力を現出させるようにした構造とすれば、より一層の摩擦力の増幅が可能となる。
【００１３】
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】
【００１４】
本発明によれば、一般的な摩擦式電磁クラッチを具備した動力断続装置に、摩擦式電磁クラッチに摩擦力を増幅するカム機構を付設する。このカム機構は、アーマチュアと動力断続装置の出力側部材との間に介設される。このカム機構を付設したことにより、摩擦式電磁クラッチの摩擦力にカム機構の摩擦力を加えることができるので、動力断続装置の摩擦力を増幅することができ、電磁クラッチのトルク伝達能力を引き上げることが可能となり、その小型化および省電力化が実現容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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は摩擦式電磁クラッチ１の非通電時の状態、図２はその電磁クラッチ１の通電時の状態をそれぞれ示す。
【００１６】
この実施形態の電動ドア開閉装置は、摩擦式電磁クラッチ１による係合と空転を切り換える動力断続装置２を具備する。その摩擦式電磁クラッチ１は、鋳物製のハウジング本体３ａにホルダ４をねじ止め等により固定し、そのホルダ４に電磁コイル５が装着された構成を有する。そのハウジング本体３ａの上下には、鋼板製の上部カバー３ｂおよび下部カバー３ｃが嵌着され、これらハウジング本体３ａと上下部カバー３ｂ，３ｃでハウジング３を全体的に構成している。
【００１７】
この電磁コイル５のホルダ４とハウジング３の下部カバー３ｃには、二つの転がり軸受６，７を介して軸８が回転自在に支承され、この軸８の一部を電磁コイル５の上方へ水平に張り出すようにしてロータ９を形成している。なお、電磁コイル５のホルダ４に取り付けられた一方の転がり軸受６は、止め輪１０により抜け止めされている。
【００１８】
また、軸８の下部には、ハウジング本体３ａと下部カバー３ｃとで囲まれた下部空間に収容されたウォームホイール１１が取り付けられており、このウォームホイール１１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１２と噛合してウォームギヤ１３を構成している。なお、このウォームホイール１１は、止め輪１４により抜け止めされている。
【００１９】
一方、ハウジング３の上部カバー３ｂには、転がり軸受１５を介してワイヤ巻取りドラム１６が回転自在に取り付けられており、このワイヤ巻取りドラム１６の内部に電磁クラッチ１および後述のカム機構１８が収容配置されている。このワイヤ巻取りドラム１６は、同軸配置された軸８の上端に滑り軸受１７を介して取り付けられ、その軸８と相対回転可能となっている。ワイヤ巻取りドラム１６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。
【００２０】
動力断続装置２の入力側部材である軸のロータ９とその出力側部材であるワイヤ巻取りドラム１６との間にカム機構１８が設けられている。このカム機構１８は、軸８にアーマチュア１９が軸方向移動可能に貫挿され、そのアーマチュア１９のロータ対向面の反対面（図示の上面）にカム溝２０が形成されると共に、ワイヤ巻取りドラム１６のアーマチュア対向面（図示の下面）にカム溝２１が形成され、これらアーマチュア１９のカム溝２０とワイヤ巻取りドラム１６のカム溝２１との間に係合子であるボール２２が係合離脱可能に介在されている。
【００２１】
アーマチュア１９のカム溝２０は、図３に示すように円周方向等間隔、例えば９０°間隔に配置されており、各カム溝２０は、円周方向中央部位で最も深く、その円周方向両端部位に向かうにつれて浅くなるように形成されている。このカム溝２０の構造は、ワイヤ巻取りドラム１６についても同様である。これらアーマチュア１９のカム溝２０とワイヤ巻取りドラム１６のカム溝２１とで楔すきまが形成されることになる。
【００２２】
従って、図４（ａ）に示すようにカム溝２０，２１のほぼ中央部位にボール２２が位置する場合には、そのボール２２がカム溝２０，２１からなる楔すきまで噛み合わないことから、ロータ９とワイヤ巻取りドラム１６間で動力が伝達されることはない。一方、同図（ｂ）に示すようにそのボール２２がロータ９またはワイヤ巻取りドラム１６のいずれか一方のカム溝２０，２１の端部に位置する場合には、ボール２２がカム溝２０，２１からなる楔すきまで噛み合うことから、ロータ９とワイヤ巻取りドラム１６間で動力が伝達されることになる。
【００２３】
アーマチュア１９は、リターンばね２３（例えば圧縮コイルばね）を介してロータ９に取り付けられているので、軸８に沿ってロータ９から離間する方向、つまり、ワイヤ巻取りドラム１６に近接する方向に弾性的に付勢されている。
【００２４】
従って、電磁コイル５の非通電時、アーマチュア１９とロータ９との間にはすきまａが存在し（図１参照）、カム機構１８では、ボール２２がアーマチュア１９のカム溝２０およびワイヤ巻取りドラム１６のカム溝２１の中央部位に位置し、リターンばね２３の弾性力により両者を軸方向に近接させる力が発生している〔図４（ａ）参照〕ので、アーマチュア１９とワイヤ巻取りドラム１６が相対回転不能な状態となる。
【００２５】
一方、電磁コイル５の通電時、アーマチュア１９がリターンばね２３の弾性力に抗してロータ９に吸着され、両者の間に摩擦抵抗が現出する（図２参照）。ここで、アーマチュア１９の吸着によりワイヤ巻取りドラム１６に対してアーマチュア１９が離間するので、アーマチュア１９とワイヤ巻取りドラム１６が相対回転可能な状態となる。両者が相対回転すると、ボール２２がロータ９またはワイヤ巻取りドラム１６のいずれか一方のカム溝２０，２１の端部に移動して楔すきまに噛み込むことになる〔図４（ｂ）参照〕。
【００２６】
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。
【００２７】
電動モータの作動時、摩擦式電磁クラッチは通電状態となり、その電磁コイル５への通電により、アーマチュア１９がリターンばね２３の弾性力に抗してロータ９に吸着され、両者の間に摩擦抵抗が現出する（図２参照）。この状態で、電動モータからの動力がウォームギヤ１３を介して軸８に入力されると、その軸８のロータ９を介してアーマチュア１９がワイヤ巻取りドラム１６に対して相対回転する。
【００２８】
これにより、ボール２２がアーマチュア１９のカム溝２０をせり上がってその端部方向に移動することで、ボール２２がアーマチュア１９のカム溝２０とワイヤ巻取りドラム１６のカム溝２１間の楔すきまに噛み込む〔図４（ｂ）参照〕。このようにボール２２がアーマチュア１９とワイヤ巻取りドラム１６間で噛み込むことにより、ロータ９とワイヤ巻取りドラム１６が連結状態となり、軸８からの動力がワイヤ巻取りドラム１６に伝達され、そのワイヤ巻取りドラム１６が回転してワイヤを介してスライドドアが開閉される。
【００２９】
ここで、カム機構１８では、ボール２２がアーマチュア１９とワイヤ巻取りドラム１６間で噛み込むことにより、アーマチュア１９とワイヤ巻取りドラム１６の両者を軸方向に離間させる力が発生する。一方、ワイヤ巻取りドラム１６は、転がり軸受１５を介してハウジング３の上部カバー３ｂにより軸方向移動（図示上方への移動）が規制されていることから、前述のカム機構１８により発生した力はアーマチュア１９をロータ９に押し付けることになり、電磁コイル５によるロータ９の吸着でもってアーマチュア１９とロータ９間に現出した摩擦力が増幅され、クラッチ１のトルク伝達能力が向上する。
【００３０】
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１６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５が非通電状態であることから、アーマチュア１９とロータ９との間にすきまが存在する（図１参照）。カム機構１８では、ボール２２がアーマチュア１９のカム溝２０およびワイヤ巻取りドラム１６のカム溝２１に落ち込んでその中央部位に位置する状態にあり、リターンばね２３の弾性力によりアーマチュア１９とワイヤ巻取りドラム１６を近接させる力が発生しており、両者が相対回転不能となる〔図４（ａ）参照〕。
【００３１】
このようにしてワイヤ巻取りドラム１６とアーマチュア１９が共に回転するが、そのアーマチュア１９とロータ９間にすきまが存在するため、ワイヤ巻取りドラム１６からの動力はロータ９を介して電動モータに伝達されないので、手動でスライドドアの開閉が可能となる。
【００３２】
以上で説明した実施形態は、カム機構１８として、ボール２２とカム溝２０，２１を利用した構造のものであったが、本発明はこれに限定されることなく、例えば波形カムを利用した構造も可能である。図５は、前述の実施形態（図１参照）におけるボール２２とカム溝２０，２１の代わりに、波形カム構造を組み込んだ他の実施形態を示し、図６はその波形カム面２４を持つアーマチュア１９’の一例を示す。
【００３３】
図５に示す実施形態の電動ドア開閉装置は、アーマチュア１９’とワイヤ巻取りドラム１６’のそれぞれの対向面に、波形カム面２４，２５を形成した構造を具備する。なお、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。なお、この実施形態では、アーマチュア１９’とワイヤ巻取りドラム１６’に波形カム面２４，２５を形成するだけでよいため、簡素な構造を実現でき、装置のコスト低減化が図れる。
【００３４】
この電動ドア開閉装置では、電磁コイル５の通電時、アーマチュア１９’がリターンばね２３の弾性力に抗してロータ９に吸着され、両者の間に摩擦抵抗が現出し、電動モータからの動力が伝達可能となる。ここで、アーマチュア１９’とワイヤ巻取りドラム１６’が相対回転すると、その両者相互の波形カム２４，２５が噛み合わず、アーマチュア１９’とワイヤ巻取りドラム１６’を軸方向に離間させる力が発生する。このカム機構１８’により発生した力はアーマチュア１９’をロータ９に押し付けることになり、アーマチュア１９’とロータ９間に現出した摩擦力が増幅され、クラッチ１のトルク伝達能力が向上する。
【００３５】
また、図７に示す構造は、他の実施形態の電動ドア開閉装置であるが、図１に示す実施形態と同様、ボール２２およびカム溝２０，２１を利用したものである。図７に示す実施形態の電動ドア開閉装置は、図１の実施形態に、ワイヤ巻取りドラム１６のアーマチュア側と反対側にロータ８と相対回転不能な摩擦板２６を付加した構成を具備する。
【００３６】
この摩擦板２６は、軸８の端部に同軸的に嵌挿され、その軸８に対して止め輪２７により抜け止めされている。この摩擦板２６とワイヤ巻取りドラム１６間にはリターンばね２８が介在し、その弾性力によりワイヤ巻取りドラム１６がアーマチュア１９に近接する方向に付勢されている。なお、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】
この実施形態の電動ドア開閉装置では、電磁コイル５への通電により、アーマチュア１９がロータ９に吸着されて両者間に摩擦抵抗が現出する。また、カム機構１８が作動してアーマチュア１９とワイヤ巻取りドラム１６をその軸方向で離間させる力が発生することにより、アーマチュア１９がロータ側に押し付けられてアーマチュア１９とロータ９間の摩擦力が増幅される。さらに、アーマチュア１９がロータ側に押し付けられる時の反力によりワイヤ巻取りドラム１６はリターンばね２８の弾性力に抗して摩擦板２６に押し付けられる。これにより、その摩擦板２６とワイヤ巻取りドラム１６間で摩擦力が発生し、アーマチュア１９とロータ９間の摩擦力がさらに増幅される。このように動力伝達の箇所が増加したことにより、図１の実施形態よりもさらにトルク伝達能力を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る自動車用電動ドア開閉装置の実施形態で、摩擦式電磁クラッチの非通電時の状態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態で、摩擦式電磁クラッチの通電時の状態を示す断面図である。
【図３】図１および図２のアーマチュアに設けられたカム溝およびそのカム溝に配置されたボールを示す平面図である。
【図４】（ａ）はフリー状態にあるカム機構を示す部分断面図、（ｂ）はロック状態にあるカム機構を示す部分断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態で、波形カムを利用したカム機構を具備した電動ドア開閉装置を示す断面図である。
【図６】図５のアーマチュアで、波形カムを示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態で、図１のカム機構に摩擦板を付加した電動ドア開閉装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  摩擦式電磁クラッチ
２  動力断続装置
８  動力断続装置の入力側部材
１６  動力断続装置の出力側部材
１８  カム機構
１９  アーマチュア
２０，２１  カム溝
２２  係合子（ボール）
２３  弾性部材（リターンばね）
２４，２５  波形カム面
２６  摩擦板
【図１】
2006125037.tif 000003
【図２】
2006125037.tif 000004
【図３】
2006125037.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006125037.tif 000007
【図６】
2006125037.tif 000008
【図７】
2006125037.tif 000009