(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両などの窓における上下にスライドする窓部材を電気駆動で開閉する装置であって、
モータおよびそのモータを制御するコントローラと、
そのモータによって回転駆動される出力部材と、
その出力部材とモータとの間に介在されると共に、車両などのフレームに枢支され、並行に配置された複数の歯車からなる歯車列を有する減速機構と、
前記出力部材の回転運動を窓部材の往復スライド運動に変換する変換機構と、
窓部材の重量を軽減する方向に付勢するバランス手段と、
前記減速機構の歯車列の途中に介在され、入力側の大径のギヤと出力側の小径のギヤの間の動力伝達を入り／切りする電磁クラッチと、
モータを回転させるときに前記電磁クラッチによる連結を行い、停止させるときに連結を切る手段と、
前記電磁クラッチの連結を切ったときに窓部材をその位置に保持する手段とを備え、
前記電磁クラッチが、
回転軸と、
その回転軸にそれぞれ取付けられる先端の小径の出力ギアおよび後端の第２アーマチュアと、
前記回転軸に回転自在で、かつ、第２アーマチュアに引きつけられたり、離されたりするように軸方向に移動自在で、出力ギアと第２アーマチュアの間にそれぞれ配置される第１アーマチュアおよびその第１アーマチュアと一体となって回転する大径の入力ギアと、
前記モータを回転させるときに第１アーマチュアと第２アーマチュアを吸着させ、停止させるときに離脱させるコイルとからなる、電動式の窓の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は電動式の窓の開閉装置に関する。さらに詳しくは、電車などの車両、あるいは建物の上下にスライドする窓を、電気駆動により開閉する装置、すなわちいわゆるパワーウインドの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な電動式の窓の開閉装置は、モータと、その出力軸に連結される減速機と、減速機の出力を窓の上下運動に変換する機構を備えている。そのため減速機の抵抗が大きく、手動で窓を開閉することができない。そこで従来、電気駆動と手動操作とを共存させることができる窓の開閉装置が提案されている。
【０００３】
たとえば特開平７−２２９３６２号公報に記載の開閉装置は、窓部材を駆動するレバー側に取り付けた扇状の突起からなる第１カムと、減速機側に連結した扇状の凹部を備えた第２カムとを同心状に設け、両者の間に所定の角度の遊びを設けている。そしてモータ駆動で窓を開くとき、あるいは閉じるときは、遊び分だけ余分に第１カムを回転させた上で実際に開閉駆動操作を行う。そしてその操作が完了し、停止信号が出ると、第２カムを逆回転させて両カムの間に遊びを持たせてから停止させ、手動操作に備えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の窓の開閉装置では、上昇（あるいは下降）の駆動途中でモータが止まった場合は、第２カムによって拘束されるので、手動によってはその位置から下降（あるいは上昇）させることができない。したがって自動による全閉操作時に物や人体を挟み込んだような場合、モータを逆回転させるスイッチを操作しなければ挟み込んだ物などを抜き出すことができない。
【０００５】
また減速比が大きいので、窓側の抵抗はモータ側にとって大きい負担にならず、そのため電源をＯＦＦにしてもモータが慣性によりオーバーランする。したがって上下端以外の位置では、スイッチを切っても窓部材がいくらか上下に動き、窓部材を所望の位置に正確に止めることが難しい。
【０００６】
本発明は、モータが途中で停止しても、手動で開閉操作をすることができる電動式の窓の開閉装置を提供することを第１の課題としている。さらに本発明は、モータの電源を切ったときの窓部材のオーバーランが少ない電動式の窓の開閉装置を提供することを第２の課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動式の窓の開閉装置は、車両などの窓における上下にスライドする窓部材を電気駆動で開閉する装置であって、モータおよびそのモータを制御するコントローラと、そのモータによって回転駆動される出力部材と、その出力部材とモータとの間に介在されると共に、車両などのフレームに枢支され、並行に配置された複数の歯車からなる歯車列を有する減速機構と、前記出力部材の回転運動を窓部材の往復スライド運動に変換する変換機構と、窓部材の重量を軽減する方向に付勢するバランス手段と、前記減速機構の歯車列の途中に介在され、入力側の大径のギヤと出力側の小径のギヤの間の動力伝達を入り／切りする電磁クラッチと、モータを回転させるときに前記電磁クラッチによる連結を行い、停止させるときに連結を切る手段と、前記電磁クラッチの連結を切ったときに窓部材をその位置に保持する手段とを備え、前記電磁クラッチが、回転軸と、その回転軸にそれぞれ取付けられる先端の小径の出力ギアおよび後端の第２アーマチュアと、前記回転軸に回転自在で、かつ、第２アーマチュアに引きつけられたり、離されたりするように軸方向に移動自在で、出力ギアと第２アーマチュアの間にそれぞれ配置される第１アーマチュアおよびその第１アーマチュアと一体となって回転する大径の入力ギアと、前記モータを回転させるときに第１アーマチュアと第２アーマチュアを吸着させ、停止させるときに離脱させるコイルとからなることを特徴としている。
【０００９】
【作用】
モータにより窓部材を昇降させる場合は、電磁クラッチによってモータ側と出力部材側とが連結される。それによりモータの回転が電磁クラッチを介して出力部材に伝えられる。さらに出力部材の回転運動は変換機構により窓部材の昇降運動に変換され、窓部材が昇降する。モータを停止させるときは電磁クラッチにより連結が切れる。そのためその後はモータ側による拘束がなくなり、窓部材を手動で自由に開閉操作することができる。また、電磁クラッチによる連結が切れているので、モータ側がオーバーランしても、出力部材側には伝わらない。さらに窓部材は位置保持手段によりその位置に停止され、オーバーランしない。
【００１０】
また窓部材の重量はバランス手段により軽減されるので、モータをいずれの方向に回転させる場合でも、その負荷が大きく変動しない。さらに手動で開閉操作する場合、すなわち電磁クラッチが切れている場合でも、同理由により楽に操作することができる。また、バランス手段を併用しているので、窓を操作する力を小さくすることができる。そのため、モータの出力トルクを小さくすることが可能であり、これにより手などを挟み込んだ場合でも安全性を確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎに図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は本発明の窓の開閉装置の一実施形態を示す一部切り欠き正面図、図２ａおよび図２ｂはそれぞれその開閉装置を窓に取り付けた状態を示す概略正面図および概略側面図、図３は本発明に関わるバランス手段の一実施形態を示す一部切り欠き正面図、図４はそのバランス手段の側面図、図５は図１の開閉装置の駆動部を示す正面図、図６は図５のVI-VI 線断面図、図７は図６の電磁クラッチの拡大断面図である。
【００１３】
まず図１を参照して窓の開閉装置Ａの全体を説明する。図１の開閉装置Ａは車両の窓枠の下方に配置されるフレーム１と、そのフレーム１の裏面側に揺動自在に取り付けられる出力レバー２とを備えている。さらにフレーム１の裏面側には、出力レバー２を常時上方向（図１の反時計方向）に付勢するための窓釣合器（バランス手段）３が設けられ、表面側には、出力レバー２を往復駆動するためのモータＭおよびウオーム減速機Ｇを備えた駆動部４が設けられている。またウオーム減速機Ｇと出力レバー２との間には減速機構５が設けられており、その減速機構５の途中、すなわちモータＭから出力レバー２へ至る動力伝達経路の途中に、動力伝達を入り切りするための電磁クラッチ６が介在されている。
【００１４】
上記の開閉装置Ａは図２ａおよび図２ｂに示すように、電車などの車両の窓８の下方で、シート９の内部に収容される。窓枠１０には、窓ガラスを備えた窓部材１１が上下に摺動自在に保持されている。出力レバー２の先端にはローラ１２が回転自在に設けられ、そのローラ１２が窓部材１１の下端の水平方向に延びる水平ガイド１３内を転動ないし摺動するようにしている（図４参照）。それにより、出力レバー２が矢印Ｐ１方向およびＰ２方向に回動したとき、その円弧状の軌跡の上下方向の成分により、窓部材１１が上下に駆動される。すなわちこの出力レバー２のローラ１２と水平ガイド１３とは、請求項２における「出力レバーの自由端の円弧状の運動の上下方向の成分を取り出す機構」の一実施形態である。
【００１５】
本実施形態では、前述の窓釣合器３として、実公昭３１−３２６８号公報に記載されている窓釣合器を使用している。このものは図３に示すように、引っ張りバネ１８の直線方向の付勢力をリンク機構１９で、出力レバー２と出力軸３０を介して結合された小レバー２５のトルクの付勢力に変換するものである。このものは引っ張りバネ１８の伸びに応じて張力が変化しても、リンク機構１９の作用により窓部材を上向きに付勢する力があまり変化しない利点がある。
【００１６】
この窓釣合器３の付勢力は、窓部材の重量をちょうど支持する程度が好ましい。すなわちバランス力が大きすぎると電磁クラッチを切った状態では窓部材（図２ａの符号１１）が上昇することになり、少なすぎると下降する。したがってバランス力が変動する場合でも、電磁クラッチを切った状態で窓部材１１が窓枠１０から受ける摩擦力で停止する程度の範囲で変動するのが好ましい。そのばあいはその摩擦力を生じる窓枠などが請求項１の位置保持手段となる。
【００１７】
本実施形態では、図２ｂおよび図４に示すように、この窓釣合器３の表面側に駆動部４を設けている。すなわち窓釣合器３の箱状のフレーム２０の表面側には前述の出力軸３０の端部が突出しており、その出力軸３０を往復回動させるための駆動部４が取り付けられている。したがって窓釣合器３と駆動部４とはほぼ一体になって、シート（図２ｂの符号９）の内部に収容される。そのため設置スペースが少なくて済む。
【００１８】
駆動部４は図５に示すように、モータＭと、そのモータＭの出力軸に連結される公知のウオーム減速機Ｇとを備えている。それらのモータＭおよびウオーム減速機Ｇは図６および図１に示すように、駆動部４のフレーム１と平行に、間隔を開けて設置される第１ベースプレート３１の上に取り付けている。
【００１９】
図６において、ウオーム減速機Ｇの出力軸３３には、第１ギヤ３４が固定されており、その第１ギヤ３４は第１ベースプレート３１とフレーム１との間に配置されている。その第１ギヤ３４は、同じく第１ベースプレート３１とフレーム１との間に配置されている第２ギヤ３５と噛み合っている。第２ギヤ３５はたとえばフレーム１と第１ベースプレート３１で支持される軸３６で回転自在に支持されている。さらに第２ベースプーレート４９には電磁クラッチ６が取り付けられており、前記第２ギヤ３５はその電磁クラッチ６のスライド側の第１アーマチュア３７に取り付けた大径の第３ギヤ３８と噛み合っている。
【００２０】
電磁クラッチ６の第２アーマチュア４０に固定される回転軸４１の先端には小径の第４ギヤ４２が固定されている。そしてその第４ギヤ４２は、第５ギヤ４４と噛み合っている。その第５ギヤ４４はフレーム１に取り付けた軸４５によって回転自在に支持されている。第５ギヤ４４はそれより小径の第６ギヤ４６と一体に結合されており、その第６ギヤが出力軸３０に固定した第７ギヤないし出力ギヤ４８と噛み合っている。
【００２１】
図５に示すように、第１ギヤ３４よりも第３ギヤ３８のほうが大径である。なお第２ギヤ３５はアイドルギヤである。また第４ギヤ４２は第３ギヤ３８よりも小径であるが、これはクラッチ「入り」のときに第３ギヤ３８と共廻りするからである。さらに第５ギヤ４４はそれと噛み合う第４ギヤ４２よりも大径である。第５ギヤ４４と共廻りする第６ギヤ４６は前述のように第５ギヤ４４よりも小径にしている。さらに第６ギヤ４６と噛み合う出力ギヤ４８は第６ギヤ４６よりも大径である。このように第１ギヤ３４から第７ギヤ４８に至る歯車列は、それぞれの噛み合いで減速する減速機構５を構成している。
【００２２】
なお図１および図６に示すように、電磁クラッチ６は第２ベースプレート４９とフレーム１の間に保持されており、第５ギヤ４４および第６ギヤ４６は第３ベースプレート４９ａとフレーム１の間に保持されている。また図１に示すように、第７ギヤ４８には扇状のカム５０が固定されている。このカム５０は、リミットスイッチＬＳと係合して出力レバー２の位置を検出し、所定の窓開口位置で停止させるためのものである。
【００２３】
図７に示すように、電磁クラッチ６はコイル５７に通電していない状態では、第２アーマチュア４０と第１アーマチュア３７との間に磁力の吸着作用が働かないので、両者は摩擦面Ｂを挟んで離れるか、少なくとも強い当接力で当接していない。それによって回転軸４１は第３ギヤ３８からフリーとなり、自由に回転する。すなわち、クラッチによる動力伝達が「切り」になる。したがってモータＭやウオーム減速機Ｇの抵抗に妨げられず、図２ａの窓部材１１は自由に手動で昇降操作することができる。
【００２４】
他方、コイル５７に通電した状態では、第１アーマチュア３７が第２アーマチュア４０に強く引きつけられる。そのため第１アーマチュア３７と第２アーマチュア４０とが、両者が接する摩擦面Ｂで結合され、クラッチが「入り」になる。それにより大径の第３ギヤ３８のトルクは３本の小ネジ６０および第１アーマチュア３７を介して第２アーマチュア４０に伝達され、回転軸４１を介して小径の第４ギヤ４２に伝達される。したがって第４ギヤ４２が回転し、モータＭによる窓部材１１の昇降操作を行うことができる。
【００２５】
上記のように、本実施形態では、通電していない状態で窓部材１１を手動操作することができるようにしているので、仮に電気系統に故障が生じたときや、停電になったときでも、手動で窓の開閉を行うことができる。また摩擦クラッチを採用しているので、入り切りがスムーズであり、物を挟んだ場合でも滑りで安全性が確保される。
【００２６】
前記モータＭの「ＯＮ」、「ＯＦＦ」を制御するコントローラは従来公知のものを採用することができる。そのコントローラには、モータＭを正逆両方向に回転させると同時に電磁クラッチの動力伝達を「ＯＮ」にし、またモータＭの駆動電流を「ＯＦＦ」にするときに電磁クラッチも「ＯＦＦ」にする回路を設ける。さらにモータＭの駆動電流を検出し、所定の上限を超えたときに駆動電流を「ＯＦＦ」にする安全回路を設ける。それにより窓部材で挟み込みを生じたときにモータが停止し、同時に電磁クラッチが切れるので、容易に挟み込みを解除することができる。
【００２７】
前述の実施形態ではバランス手段として実公昭３１−３２６８号公報記載の窓釣合器を採用しているが、引っ張りコイルバネなど、他のバランス手段を採用することもできる。また図５および図６の駆動部４ではウオーム減速機Ｇと出力軸３０との間をすべて歯車とした減速機構５で連結しているが、たとえば第６ギヤ４６と出力ギヤ４８をスプロケットとし、チェーンで連結してもよく、また両者をプーリとして伝導ベルトで連結するなどのようにしてもよい。この点は他のギヤ同士の連結についても同様である。またモータＭに連結するウオーム減速機Ｇに代えて、遊星ギヤ減速機など、他のタイプの減速機を採用することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の電動式の窓の開閉装置は、モータにより窓部材を昇降させる場合は、電磁クラッチによってモータ側と出力部材側とが連結され、モータを停止させるときは電磁クラッチによる連結が切れる。そのためモータが自動操作の途中で停止した場合でも、モータや減速機による拘束がなくなり、窓部材を手動で自由に開閉操作することができる。したがって挟み込みが生じても、手動で簡単に解除することができる。また、モータ側がオーバーランしても、連結が切れているので、出力部材側には伝わらない。そのため窓部材は位置保持手段によりその位置に停止され、オーバーランしない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の窓の開閉装置の一実施形態を示す一部切り欠き正面図である。
【図２】  図２ａおよび図２ｂはそれぞれその開閉装置を窓に取り付けた状態を示す概略正面図および概略側面図である。
【図３】  本発明に関わるバランス手段の一実施形態を示す一部切り欠き正面図である。
【図４】  そのバランス手段の側面図である。
【図５】  図１の開閉装置の駆動部を示す正面図である。
【図６】  図５のVI-VI 線断面図である。
【図７】  図６のクラッチの拡大断面図である。
【符号の説明】
Ａ  開閉装置
２  出力レバー
３  窓釣合器
４  駆動部
５  減速機構
６  電磁クラッチ
１１  窓部材
１２  ローラ
１３  水平ガイド
Ｍ  モータ
Ｇ  ウオーム減速機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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