JP2009531571A - スピンドル駆動装置を備える調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトに形成することができ、高コスト効率で製造および組立ができ、自動車のドア、特に後部ドアを自動的に作動させるのに適したスピンドル駆動装置を備えた調節装置を提供する。
【解決手段】自動車（１）の後部ドア（２）を自動的に作動させるためのスピンドル駆動装置（１１）を有する調節装置（３）、すなわちスピンドルアクチュエータユニット。このスピンドル駆動装置（１１）は、電気モータ駆動装置（１００）によって回転させることができるスピンドル（１３）と、このスピンドル（１３）が回転すると、格納された静止位置から延出した位置まで、ガイド凹部（２４）内をスピンドル（１３）の長手方向軸（１６）に沿って移動できるスピンドルナット（１５）を備えている。管状ガイド（２６）の内壁（２５）は、スピンドルナット（１５）のガイド突起（２３）が係合する軸方向に延びるガイド凹部（２４）を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、添付の特許請求の範囲の請求項１の前文に記載の特徴を有する自動車のドアを自動的に作動させるためのスピンドル駆動装置を備える調節装置に関する。この文中において、以下に記載する「自動車のドア」は、自動車の側面のドアだけではなく、後部ドアや荷物室の扉などを含むものであることを理解されたい。

例えば、特許文献１に記載されているように、自動車の側面のドアを自動的に開閉するために、スピンドル駆動装置を有する調節装置が使用されている。このスピンドル駆動装置は、電気モータの駆動で回転させることができるスピンドルと、このスピンドルが回転すると、引込めた静止位置から延出位置まで、ガイド内をスピンドルの長手方向軸に沿って移動できるスピンドルナットとを有している。スピンドルの両端部は、ピボット軸受によって支持されている。スピンドルナットは、管状ガイドのスロット型ガイドを介して係合する２つのガイド突起によって案内される。

この構成によると、側面のドアを作動させるために、スピンドルナットのガイド突起を、管状ガイドの横方向外側に配置されたリンク機構に接続してから、このリンク機構を自動車のボディに接続する必要がある。

この公知の調節装置の不都合な点は、製造の際に、きわめて大きな空間と、スピンドル駆動装置の多数の部品が必要であるため、調節装置の組立作業に時間がかかり、これに伴って装置のコストが高くなることである。

特許文献２に、自動車の後部ドアを作動させるためのスピンドル駆動装置を有する調節装置が開示されている。この装置では、スピンドルナットが、リンク機構を介して、後部ドアのヒンジストラップに作用する。この特許文献は、スピンドルナットガイドおよびリンク機構の構造的デザインについての詳細な情報を、一切記載していない。

一般に、後部ドアを開けるために通常設けられている公知のガススプリングの代わりに、コストを許容範囲内に維持したまま、自動車の後部ドアを自動的に作動させるために、公知の調節装置を用いるのは困難である。このような場合、多数の構成要素から構成されるスピンドル駆動装置の製造は、高コストとなり、かつ大きな軸方向の力（最大３００Ｎ）を伝達するために、個々の構成要素間の連結部（ピン、ねじ、溶接など）を、大きなデザインにしなければならず、非常に大きな空間が必要となる。さらに、追加として必要になるリンク機構のために、自動車の荷物室に対する積み下ろしが妨げられることとなる。
米国特許第３，３９８，４８４号明細書 ドイツ国特許第１０１１７９３５ Ａ１号明細書

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、コンパクトに形成することができ、コスト的に高い効率で、製造および組立をすることができ、自動車のドア、特に後部ドアを自動的に作動させるのに適し、かつ後部ドアを作動させるために用いられる場合には、後部ドアを開けるために用いられるガススプリングと同様の要領で、自動車に装着できるような寸法にデザインされた、スピンドル駆動装置を有する調節装置を提供することを目的としている。

本発明によると、上記した目的は、添付の特許請求の範囲の請求項１に記載されている特徴によって達成される。さらに、本発明の特に有利な実施形態について、従属請求項に開示してある。

本発明は、基本的に、スピンドル駆動装置、およびスピンドルナットを案内するための一体型の管状ガイドを有する調節装置を用いるという考えに基づいている。前記管状ガイドは、スピンドルナットを横方向に取り囲んでおり、その内壁には、スピンドルナットの外側ガイドと係合する、軸方向に延びるガイド凹部が設けられている。管状ガイドは、その前部に、スピンドルナットの移動を制限する径方向内側に延びたビーズ型突起を備えている。

スピンドルナットが、できる限り、遊びなく案内されるようにするために、スピンドルナットの延出した位置を制限するための径方向内側に延びたビーズ型突起は、スピンドルナットが軸方向に運動する際に、スピンドルナットを支持するようにデザインされている。

このような管状ガイドは、スピンドルナットの運動を制限するために一体化されたガイド構造、および一体化された内側に延びるビーズ型突起を有しており、例えば、精密鋼管をカットすることなく、少数の工程で適宜成形される公知の成形技術によって、比較的コスト効率良く形成することができる。

スピンドルナットを一定に案内するために、管状ガイドのガイド構造は、管状ガイドの側壁の内周面に均一に配置された、内歯車の形態の構造を有する複数の凹部を備えているのが好ましい。スピンドルナットの外周面に均一には、歯車の形態の断面を有する複数のガイド突起が、均一に配置されている。

本発明の一実施形態では、調節装置は、スピンドルの長手方向軸の方向に延びる管状プッシュロッドの形態のガイド突起を備える一体部品のスピンドルナットを有している。スピンドルナットのこのプッシュロッド部分は、調節するべき自動車の部品、すなわち自動車の後部ドアなどに、直接または対応する連結部品を介して作用する。

一体化されたプッシュロッド、および一体化されたガイド突起などを備えるこのスピンドルナットは、例えば、精密鋼管をカットしないで、少数の工程で適宜成形される公知の成形技術によって、比較的低コストで、効率良く形成することができる。

従来の駆動装置のリンク機構の代わりとなるプッシュロッドは、この場合スピンドルナットの一部であるため、構造全体をきわめて小型に形成できるだけではなく、分離した構成要素の軸方向の力の伝達の際に、往々にして生じる望ましくないねじれなどの問題もなくなる。

実際の試験により、スピンドルナットは、通常は、その一部のみに、スピンドルに係合する雌ねじ部分を有していれば十分であることが分かった。これに関連して、雌ねじ部分の幅は、少なくともスピンドルの直径と等しくするべきである。さらに、スピンドルナットの雌ねじを備える部分が、電気モータ駆動装置に面したスピンドルナットの端部に位置していると有利であることが実証されている。

スピンドル駆動装置のコスト効率の良い製造、および故障のない力の伝達を可能にするために、適宜、連結部品（例えば、傾斜結合部）に結合するために必要なスピンドルナットの結合部を、スピンドルナットに結合して一部品とすること、すなわち、成形工程によって、スピンドルナットを構成する鋼管に組み込むと有利であることが実証された。

本発明のさらなる詳細および利点は、添付の図面を用いて後述する例示的な実施形態から明らかになると思う。

図１は、本発明による調節装置３によって、閉じた位置から図１の開いた位置へ、適切な場合には、再び閉じた位置に旋回可能な後部ドア２を有する自動車１を示している。本発明による調節装置３は、第１の傾斜結合部４によって、自動車１のボディ５に結合され、第２の傾斜結合部６によって、後部ドア２に結合されている。したがって、自動車の後部ドア２を開けるために設けられている従来のガススプリングと置換することができる。

図２から分かるように、調節装置３は、軸方向下流に結合された非自己固定型変速ユニット９、および電気モータ８からなる電気モータ駆動装置１００を受容する外側管状ハウジング７を有する。スピンドル駆動装置１１は、電気モータ駆動装置１００の出力シャフト１０に結合されている。

第１のボールソケット１２は、ハウジング７のモータ側の端部に横方向に固定されており、このボールソケットは、調節装置３に固定される第１の傾斜結合部４の一部である。

スピンドル駆動装置１１は、鋼からなるスピンドル１３と、同様に鋼からなるスピンドルナット１５から構成されている。スピンドル１３は、その変速ユニット９に近い部分において、ハウジング７に結合されたスピンドル軸受１４内で横方向に支持されている。

図３に示すように、スピンドルナット１５は、スピンドル１３の長手方向軸１６の方向に延びる管状プッシュロッドの形態を有する一部品として設計されている。このプッシュロッドは、スピンドル１３の前部を越えて延出している。このような一体部品のデザインは、複数の要素からなるアセンブリよりも低コストであるばかりでなく、品質に優れ、かつ熱膨張係数が異なるなどの材料が異なることによる問題をなくすことができる。

この場合、スピンドルナット１５の前端部１７は、ディスク型ストッパー１８および第２のボールソケット１９の両方が固定される結合部としてデザインされている（図２を参照）。ボールソケット１９は、調節装置３に固定される第２の傾斜結合部６の一部である。

スピンドルナット１５は、電気モータ駆動装置１００に近い方の端部に、スピンドル１３に螺合する雌ねじ２０を備えている。この雌ねじ２０は、長手方向軸１６の方向に見て、スピンドル１３の直径の約２．５倍に相当する幅２１を有する。

スピンドルナット１５の管状空洞部２２において、雌ねじ２０の前方に延びているスピンドル１３の領域は、自立するように構成されている。

スピンドルナット１５は、その外周面に亘って均一に配置された、図４の歯車の形態の構造を有する複数のガイド突起２３によって案内される。これらのガイド突起２３は、スピンドルナット１５を案内するために設けられた管状ガイド２６（図５および図６）の内壁２５の対応するガイド凹部２４内に係合している。この管状ガイド２６は、スピンドルナット１５を取り囲んでおり、スピンドル軸受１４に固定されている。

管状ガイド２６は、その前部に、径方向内側に延びるビーズ型突起２７を有している。この突起２７は、スピンドルナット１５が、その静止位置（図２）から延出位置（図１）に移動して、ガイド突起２３がこの突起２７に当接すると、この移動を停止させる。さらに、突起２７を、スピンドルナット１５が長手方向軸１６に沿って移動する際に、このスピンドルナット１５を案内するようにデザインすることもできる。

図２から分かるように、管状ガイド２６は、円筒コイルばね２８によって取り囲まれている。この円筒コイルばね２８は、スピンドル軸受１４に配置されたその第１の端部２９と、ストッパー１８に配置されたその第２の端部３０によって支持されている。円筒コイルばね２８は、図２では、スピンドルナット１５の静止位置で示されている。

円筒コイルばね２８の外面は、保護管３４によって覆われている。この保護管３４は、円筒コイルばね２８の外面を覆う遮蔽カバーであり、かつ円筒コイルばね２８が座屈するのを防止し、調節装置３の内部を厳しい外部環境から保護する。保護管３４は、ディスク型ストッパー１８に固定されている一方、ハウジング７内を軸方向に移動できるように構成されている。

円筒コイルばね２８のばね定数は、電気モータ駆動装置１００が停止していて、後部ドア２が部分的に開いた位置にあると、後部ドアが、円筒ばねに対抗する方向の摩擦力（例えば、スピンドル駆動装置、変速ユニット、およびブレーキ装置３２の摩擦力）によって開かずに、部分的に開いた状態に維持されるように選択されている。しかし、予め荷重された円筒ばね２８が、後部ドア２が開くのを補助するため、後部ドア２を開位置に移動させるために、電気モータ駆動装置１００を駆動させる際に必要な力は、比較的小さい力で済む。上記した円筒ばね２８のデザインでは、後部ドア２を閉じるために電気モータ駆動装置１００が必要とする力も比較的小さい。

電気モータ駆動装置１００のスイッチがオフの場合に、自動車が異なる姿勢（例えば、斜面にある場合）でも、後部ドア２がその位置を変えないようにするために、調節装置３は、電気モータ駆動装置１００とスピンドル駆動装置１１との間に位置するシャフト部３３に作用する制御可能なブレーキ装置３２（制御装置は、例えば電子式制御装置であるが、図を見やすくするために図示していない）を、追加的に設けることがある。

円筒ばね２８の移動によって決まる力のプロフィール、および後部ドア２の旋回位置によって決まる重量の両方を補償するブレーキ装置３２の対応制御によって、いずれの場合も、電気モータ駆動装置１００のスイッチがオフでも、後部ドア２がその各位置を維持するようにすることが可能である。

このような場合の後部ドアの各位置を決定して、ブレーキ力を決定するために、対応センサ（不図示）を調節装置３に設けることができる。この対応センサは、例えば、モータシャフトに回転可能に連結された磁気コードディスク、およびハウジングに取り付けられたホールセンサである。この場合、センサは、電気モータ駆動装置１００とスピンドル駆動装置１１との間に配置され、連続的なモータシャフトを備える電気モータ８を用いる場合には、空間的な理由などから、変速ユニット９とは反対の電気モータ８の側に配置される。

図２に示す調節装置３の動作モードについて述べる。スピンドルナット１５が、図２に示す静止位置にあると仮定する。この位置では、自動車１の後部ドア２は閉じており、円筒コイルばね２８は、最大のプレストレスを受けている。

自動車１の後部ドア２を開ける場合には、電気モータ装置１００を起動させて、スピンドル１３を作動させる。これにより、スピンドルナット１５は、管状ガイド２６のガイド凹部２４に沿って前方に移動し、円筒コイルばね２８は、後部ドア２の開く運動を補助する。この動作は、後部ドア２が完全に開いた位置に達して、リミットスイッチ（不図示）によって（手動または遠隔制御で）電気モータ駆動装置１００のスイッチがオフにされるまで続く。

円筒コイルバネ２８を取り囲んでいる保護管３４は、ディスク型ストッパー１８に固定されており、このストッパー１８と共に前方に移動して、円筒コイルばね２８が横方向に座屈するのを確実に防止する。しかし、保護管３４は、スピンドルナット１５が延出位置に移動しても、ハウジング７の後部に維持される。

後部ドア２が再び閉じられる場合には、電気モータ駆動装置１００が起動して、電気モータ駆動装置１００のモータシャフトは逆回転し、スピンドル１３は反対方向に回転する。

後部ドア２が完全に閉じると、対応するリミットスイッチ（不図示）によって、電気モータ駆動装置１００のスイッチが再びオフにされる。

本発明は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。例えば、自動車のドアが、力のプロフィールが一定のガススプリングを別に備えている場合には、円筒コイルバネ、そして場合によっては、ブレーキ装置を省くことができる。

しかし、通常のガススプリングと同様に、自動車または後部ドアの両側に配置した、２つの調節装置によって作動させることができるように、対応する自動車の後部ドアに設けることもできる。

本発明による調節装置を、自動車の側面のドアを作動させるようにデザインすることもできる。また、スライドルーフを作動させるために、後部ドアのヒンジとシャフトの領域に、調節装置を配置することも可能である。

さらに、本発明による調節装置によって、座席を自動的に調節させることも可能である。

しかし、スピンドル駆動装置を小型とすると同時に、比較的大きな力を伝達するために、プッシュロッドとして形成されたスピンドルナットと、好ましくは管状ガイドが、一体部品としてデザインされる。

スピンドルナットの雌ねじが設けられている部分の幅は、スピンドルの直径の２．５倍未満であるが、スピンドルの直径よりもかなり大きく、通常は、スピンドルの直径よりも小さくするべきではない。さらに、雌ねじを備えた複数の不連続な部分を設けることも可能である。

リミットスイッチを用いて、電気モータ駆動装置のスイッチをオフにする代わりに、対応する電子制御装置によって、電気モータ駆動装置のスイッチをオフにすることも可能である。このために、モータシャフトの領域に配置されたセンサが、後部ドア、またはモータシャフトの各位置を測定する（例えば、モータシャフトに固定された磁気ディスクが回転している際に、静止磁気検出器によって生成されるパルス数を測定し、この数を、事前に測定されて制御装置のメモリに保存された基準値と比較する）。

調節装置のハウジングは、必ずしも一体部品のハウジングにする必要はない。例えば、このハウジングを、調節装置に取り付けるために、２部品または多数部品のものとするのが、特に有利な場合もある。

このような場合、スピンドルナット１５が２つのカバー７、３４によって、軸方向に案内されるため、管状ガイド２６を引き戻すことが可能である。

調節装置により、正確な前進／後退運動のために、スピンドルナット１５の前端部１７で回転を停止する必要がなくなっていることに留意されたい。この後者の解決策、すなわち、スピンドルナット１５の前端部１７での回転の停止では、スピンドルナット１５の前端部１７とディスク型ストッパー１８との間に作用する大きなねじり力によって、構造が弱くなり、場合によっては、装置の破壊または破断が生じる。

さらに、管状ガイド２６は、この管状ガイド２６すなわちこの管状ガイド２６が連結されたスピンドル軸受１４を通る組立体の構造全体とスピンドルナット１５との間の接触面を増大させて、湾曲およびねじれに対して信頼性の高い調節装置を実現している。この効用は、スピンドルナット１５を取り囲んでいる管状ガイド２６の縦長の形状によってもたらされている。

管状ガイド２６およびスピンドルナット１５の少なくとも１つのガイド突起２３により、ガイド凹部２４によるスピンドルナット１５の軸方向の案内が可能となっている。

さらに、上記した第１の実施形態で説明し、添付の図面に示した管状ガイド２６を備えており、かつ両方のカバー７、３４も、ガイド凹部２４および対応するガイド突起２３を有し、このガイド凹部とガイド突起２３との間の軸方向の案内を可能にしているスピンドルアクチュエータを提供することも可能である。

別の可能な実施形態では、２つのカバー７、３４は、ガイド凹部２４およびガイド突起２３を備えているが、添付の図面に示した管状ガイド２６は、ガイド凹部２４およびガイド突起２３を備えていない。

本発明による調節装置が横に配置された、後部ドアが開いた状態の自動車の後部の模式図である。 スピンドルナットおよび管状ガイドを備えたスピンドル駆動装置を有する、図１に示した本発明による調節装置の長手方向の断面図である。 図２に示したスピンドル駆動装置のスピンドルナットの長手方向の断面図である。 図３の線ＩＶで示す方向から見たスピンドルナットの側面図である。 図２に示したスピンドル駆動装置の管状ガイドの部分断面図である。 図５の線ＶＩで示す方向から見た管状ガイドの側面図である。

符号の説明

１ 自動車
２ 後部ドア
３ 調節装置
４ 第１の傾斜結合部
５ ボディ
６ 第２の傾斜結合部
７ 管状ハウジング
８ 電気モータ
９ 変速ユニット
１０ 出力シャフト
１１ スピンドル駆動装置
１２ 第１のボールソケット
１３ スピンドル
１４ スピンドル軸受
１５ スピンドルナット
１６ 長手方向軸
１７ 前端部
１８ ディスク型ストッパー
１９ 第２のボールソケット
２０ 雌ねじ
２１ 幅
２２ 管状空洞部
２３ ガイド突起
２４ ガイド凹部
２５ 内壁
２６ 管状ガイド
２７ 突起
２８ 円筒コイルばね
３２ ブレーキ装置
３３ シャフト部
３４ 保護管
１００ 電気モータ駆動装置

Claims (14)

1. 電気モータ駆動装置（１００）によって回転させることができるスピンドル（１３）と、前記スピンドル（１３）が回転すると、格納された静止位置から延出した位置まで、ガイド凹部（２４）内を前記スピンドル（１３）の長手方向軸（１６）に沿って移動できるスピンドルナット（１５）とを有する、自動車（１）の後部ドア（２）を自動的に作動させるためのスピンドル駆動装置（１１）を備え、
   前記スピンドルナット（１５）は、管状ガイド（２６）によって案内され、この管状ガイド（２６）は、前記スピンドルナット（１５）を横方向に取り囲んでおり、前記管状ガイド（２６）の内壁（２５）は、前記スピンドルナット（１５）の少なくとも１つのガイド突起（２３）が係合する、軸方向に延びたガイド凹部（２４）を備えていることを特徴とする調節装置。
2. 管状ガイド（２６）は、その前部に、スピンドルナット（１５）の移動を制限する径方向内側に延びるビーズ型突起（２７）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の調節装置。
3. 管状ガイド（２６）のガイド凹部（２４）は、この管状ガイド（２６）の内壁（２５）の内面に均一に配置された、内歯車の形態の構造を有する複数の凹部（２４）を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の調節装置。
4. ビーズ型突起（２７）は、スピンドルナット（１５）の軸方向の運動の際にこのスピンドルナット（１５）を横方向に支持するようにデザインされていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の調節装置。
5. スピンドルナット（１５）は、スピンドル（１３）の長手方向軸（１６）の方向に延びた管状プッシュロッドの形態の一部品のデザインであり、このプッシュロッドは、前記スピンドル（１３）の前部を越えた静止位置で延在しており、調節される自動車（１）の後部ドア（２）に前記スピンドルナット（１５）を取り付けるための結合部（６）に配置できる前端部（１７）を備えており、前記スピンドルナット（１５）は、その外面に、ガイド凹部（２４）に係合する少なくとも１つのガイド突起（２３）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の調節装置。
6. スピンドルナット（１５）は、スピンドル（１３）に螺合する雌ねじ（２０）を備える部分を有することを特徴とする、請求項５に記載の調節装置。
7. スピンドルナット（１５）の雌ねじ（２０）を備える部分の幅（２１）は、少なくともスピンドル（１３）の直径と等しいことを特徴とする、請求項６に記載の調節装置。
8. スピンドルナット（１５）の雌ねじ（２０）を備える部分は、電気モータ駆動装置（１００）に面した前記スピンドルナット（１５）の端部に位置していることを特徴とする、請求項６または７に記載の調節装置。
9. 前端部（１７）は、同様に、スピンドルナット（１５）に結合された一部品であることを特徴とする、請求項４に記載の調節装置。
10. スピンドルナット（１５）は、その外周面に均一に配置された、歯車の形態に構成されている複数のガイド突起（２３）によって案内されるようになっていることを特徴とする、請求項２、または５〜８のいずれか１項に記載の調節装置。
11. 管状ガイド（２６）またはスピンドルナット（１５）は、鋼からなっていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の調節装置。
12. 電気モータ駆動装置（１００）およびその下流側に結合されたスピンドル駆動装置（１１）は、管状ハウジング（７）内において、軸方向に互いに前後に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の調節装置。
13. 管状ガイド（２６）は、一部品としてデザインされていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の調節装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の調節装置を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のスピンドルアクチュエータユニット。

Images