JP2005336857A - 車両用開閉体の開閉装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 伝達機構において、過大な荷重の入力に耐えうる構造を、最小限の補強により実現すること。
【解決手段】 駆動力を発生する電動モータ20と、電動モータ20の駆動力をバックドア3に伝達する中間ギヤ25とを備える駆動ユニット11において、中間ギヤ25には、所定の入力荷重を閾値として弾性的に変形することで電動モータ20とバックドア3との間の駆動力の伝達を断続するリーフスプリング29cが設けられる構成としたこと。
【選択図】 図5

Description

本発明は、車両用開閉体の開閉装置に関する。
公知の開閉体の開閉装置として、後述の特許文献1に記載のものがある。この開閉装置について、図7、図8を参照して説明する。なお、図7は、開閉装置の構造を示し、図8は、この開閉装置が車両の電動式バックドアに適用された例を示している。
車両の開口100に設けられるバックドア101は、開閉装置のモータ102が発生する駆動力により、電動で開閉される。
開閉装置において、モータ102とピニオンギヤ103との間には、クラッチ機構が設けられている。開閉装置が作動している時、モータ102の駆動力は、クラッチ機構を介して、ピニオンギヤ103に伝達される。ピニオンギヤ103は、ラック104の側端に形成されたギヤ105に係合している。ラック104は、その上端において、ロッド106の下端に連結されている。ロッド106の上端は、バックドア101に対して、回転自在に連結されている。ラック104とロッド106の間には、スライダ107が設けられている。スライダ107は、レール108のガイド溝109に対して、摺動自在に係合している。
モータ102が給電されて開閉装置が作動すると(開閉装置の作動状態)、モータ102の駆動力がクラッチ機構を介してピニオンギヤ103に伝達され、ピニオンギヤ103が回転する。そして、ピニオンギヤ103に係合しているラック104が、スライダ107に案内されるように、ガイド溝109に沿って上方へと移動する。これにともなって、ラック104の上端に連結されているロッド106が押し上げられ、このロッド106に連結されたバックドア101が上方へと開かれていく(バックドア101の開作動)。
特開2003−312268号公報(第3頁、図2,3を参照)
開閉装置が作動状態にある時、ピニオンギヤ103は、モータ102の駆動力によって回転しているので、このピニオンギヤ103に係合するラック104には、モータ102の駆動力が常に伝達されている。
したがって、開作動しているバックドア101が、何らかの原因によって急減速(急停止)した場合であっても、ラック104には、モータ102の駆動力が伝達され続け、ラック104と、このラック104に連結されるロッド106においては、バックドア101が開かれる方向に力が作用する。しかしながら、バックドア101が急減速したことで、バックドア101に連結されるロッド106と、このロッド106に連結されるラック104の動きは妨げられている。つまり、ピニオンギヤ103を介してラック104に伝達されるモータ102の駆動力の行き場がないので、この駆動力が、ラック104、ならびに、ロッド106自体に作用することになり、これら部材(伝達機構)においては、過大な荷重が入力される。
このような状況を想定して、開閉装置の伝達機構においては、過大な荷重の入力に耐えうる構造となるように、適宜に補強が施されている必要があった。しかしながら、伝達機構の補強に際しては、構造の複雑化や重量の増加等の問題が避けられないものとなっていた。
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、伝達機構において、過大な荷重の入力に耐えうる構造を、最小限の補強により実現することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項1に記載の様に、駆動力を発生する駆動源と、該駆動源の駆動力を開閉体に伝達する伝達機構とを備える車両用開閉体の開閉装置において、前記伝達機構には、所定の入力荷重を閾値として弾性的に変形することで前記駆動源と開閉体との間の駆動力の伝達を断続する荷重制限部材が設けられる構成としたことである。
好ましくは、請求項2に記載の様に、前記伝達機構は、クラッチ機構と駆動部材とを備え、該駆動部材に前記荷重制限部材が設けられると良い。
好ましくは、請求項3に記載の様に、前記駆動部材は、入力部と出力部とを備え、前記荷重制限部材は、前記駆動部材の径方向に関して、前記入力部と前記出力部との間に設けられると良い。
好ましくは、請求項4に記載の様に、前記駆動部材は、入力部と出力部とを備え、前記荷重制限部材は、前記駆動部材の軸方向に関して、前記入力部と前記出力部との間に設けられると良い。
本発明によれば、駆動源の駆動力を開閉体に伝達する伝達機構には、荷重制限部材が設けられている。荷重制限部材は、所定の入力荷重を閾値として弾性的に変形することで、駆動源と開閉体との間の駆動力の伝達を断続する。したがって、荷重制限部材の閾値を超える過大な荷重が伝達機構に入力されると、駆動源と開閉体との間の駆動力の伝達が遮断されるように、荷重制限部材が弾性的に変形する。この場合、荷重制限部材の閾値が、伝達機構に入力される荷重の上限値となっている。つまり、伝達機構においては、荷重制限部材の閾値を超える過大な荷重の入力にも、耐えうる構造となっている。また、伝達機構においては、荷重制限部材の閾値を超えない範囲での入力荷重に耐えうる構造を、最低限備えていればよい。したがって、荷重制限部材の閾値を好適に設定することで、伝達機構に施される補強を最小限のものとできる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を基に説明する。
図3は、本実施形態の電動式バックドア1の構成を示す概略図である。同図に示されるように、この電動式バックドア1は、車両本体2の後部上方にヒンジ連結されたバックドア3(開閉体)と、バックドア3を電動で開閉するアクチュエータ4と、緩衝部材としてのダンパーステー5とを備えている。
アクチュエータ4は、車両本体2のリアピラー2aに固着されると共にアーム12を介して駆動力を出力する駆動ユニット11と、アーム12の先端部及びバックドア3の基端部を連結するロッド13とを備えている。そして、ロッド13は、アーム12の先端部及びバックドア3の基端部とそれぞれ回転自在に連結されている。
ここで、バックドア3の閉状態では、図中実線で示すように、アーム12は、車両の下方(図3示下方)に先端側が向く配置とされ、これにより、アーム12とロッド13が折りたたまれている。一方、バックドア3の開状態では、図中2点鎖線で示すように、アーム12は、車両の後方(図3示右方)に先端側が向く配置とされる。これにより、アーム12とロッド13が伸展されている。従って、駆動ユニット11の作動によりアーム12とロッド13とをこれら2つの状態間に推移させることで、バックドア3が開作動(閉作動)する。
ダンパーステー5は、高圧ガスを封入したガスピストンの構成を有しており、その一端及び他端はそれぞれ車両本体2の後部及びバックドア3の基端部に連結されている。このダンパーステー5は、バックドア3の開放前半にはその自重と併せて閉方向の合力を発生し、急激なドア開放を防止している。一方、バックドア3の開放後半にはその自重と併せて開方向の合力を発生し、ドア開放を補助している。換言すると、ダンパーステー5は、その発生する力とバックドア3の自重とが釣り合う位置を基準にその前後でバックドア3 に閉方向若しくは開方向の力を印加する。
次に、本発明に係る駆動ユニット11について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、駆動ユニット11の構造を示す分解斜視図であり、図2は、駆動ユニット11の部分断面図である。
駆動ユニット11(開閉装置)は、電動モータ20と、クラッチ機構21と、ピニオンギヤ24と、中間ギヤ25と、出力シャフト26と、セクタギヤ27と、アーム12とを備えている。クラッチ機構21、ピニオンギヤ24、中間ギヤ25、出力シャフト26、セクタギヤ27、アーム12は、電動モータ20の駆動力をバックドア3(ロッド13)に伝達する伝達機構として機能している。アッパーケース23及びロアケース22は、出力シャフト26を回転自在に支持し、出力シャフト26は、セクタギヤ27に嵌合されている。そして、セクタギヤ27と、セクタギヤ27に係合する中間ギヤ25と、中間ギヤ25に係合するピニオンギヤ24とが、アッパーケース23及びロアケース22の対向面間に収納されている。
電動モータ20(駆動源)は、上述したバックドア3を開作動(閉作動)させるための駆動力を発生する。電動モータ20が発生する駆動力は、ウォーム(図示なし)、ウォームホイール20aを介して、クラッチ機構21に伝達される。
クラッチ機構21は、図2に示すように、プレート21a、ロータ21b、電磁コイル21c等からなる公知の電磁クラッチである。電磁コイル21cが給電されると、プレート21aとロータ21bとの間に吸引力が発生し、プレート21aとロータ21bとが摩擦的に係合する(係合状態)。この状態で、電動モータ20の駆動力によりウォームホイール20aが回転すると、ウォームホイール20aに連結されたプレート21aが、ウォームホイール20aと共に回転する。このとき、プレート21aとロータ21bとの間に作用する摩擦力によって、ロータ21bは、プレート21aと共に回転する。また、ロータ21bは、出力軸31と一体回転するように連結されている。つまり、駆動ユニット11が作動する時、クラッチ機構21は係合状態となり、電動モータ20の駆動力が、クラッチ機構21を介して、出力軸31に伝達されるようになっている。
ピニオンギヤ24は、ロアケース22の挿通孔22aに挿通された出力軸31に連結され、出力軸31と一体に回転する。詳述すると、ピニオンギヤ24には、軸線方向に貫通する貫通孔24aが形成されており、その内周面には、出力軸31のセレーション31aに対応してセレーション24bが形成されている。従って、ピニオンギヤ24は、そのセレーション24bが出力軸31のセレーション31aと嵌合することで、出力軸31と一体に回転する。
中間ギヤ25(駆動部材)は、ロアケース22の軸部22bに挿通されることで、ロアケース22に回転自在に支持されている。この中間ギヤ25は、ピニオンギヤ24よりも大径となる第1ギヤ部25aと、第1ギヤ部25aよりも小径となる第2ギヤ部25bとを有している。中間ギヤ25においては、第1ギヤ部25aがピニオンギヤ24に噛合連結され、これにより、中間ギヤ25は、電動モータ20によって回転駆動される。
出力シャフト26は、略段付円柱体に形成されており、ロアケース22の軸受孔22cにその基端側(図1の下側)の第1軸部26aが挿通されることで、ロアケース22に回転自在に支持されている。この出力シャフト26は、第1軸部26aから先端側に向かってステップ状に縮径されており、第1セレーション軸部26b、第2軸部26c、第2セレーション軸部26d、ならびにねじ部26eを形成している。第1セレーション軸部26bにはセクタギヤ27が嵌合され、第2セレーション軸部26dにはアーム12が嵌合される。
セクタギヤ27は、円周の一部のみを備えたおうぎ形を呈し、出力シャフト26に嵌合されることで、出力シャフト26と一体に回転する。詳述すると、セクタギヤ27には、軸線方向に貫通する貫通孔27aが形成されており、その内周面には、第1セレーション軸部26bのセレーションに対応してセレーション27bが形成されている。従って、セクタギヤ27は、そのセレーション27bが第1セレーション軸部26bのセレーションと嵌合することで、出力シャフト26と一体に回転する。また、セクタギヤ27は、中間ギヤ25の第2ギヤ部25bに噛合連結され、これにより、セクタギヤ27は、出力シャフト26とともに、中間ギヤ25によって回転駆動される。
アーム12は、図2に示されるように、アッパーケース23の軸受孔23bに挿通されて一側(図2の右側)に延在する出力シャフト26の第2セレーション軸部26dに連結され、出力シャフト26と一体に回転する。詳述すると、アーム12の基端部には、出力シャフト26(第2セレーション軸部26d)に対応して軸線方向に突設されたスリーブ12aが固着されており、その内周面には前記第2セレーション軸部26dのセレーションに対応してセレーション12bが形成されている。従って、アーム12は、そのセレーション12bが出力シャフト26(第2セレーション軸部26d)のセレーションに嵌合することで、出力シャフト26と一体に回転する。そして、アーム12に嵌合されて一側(図2の右側)に延在する出力シャフト26のねじ部26eには、ナット32が締結されている。
中間ギヤ25には、トルクリミッタ機構29が設けられている。このトルクリミッタ機構29について、図4及び図5(a)を参照して説明する。図4は、図2におけるトルクリミッタ機構29の部分的な拡大図であり、図5(a)は、図4におけるA−A断面図である。
中間ギヤ25においては、第2ギヤ部25bを有する支持部25c(出力部)と、第1ギヤ部25a(図2参照)を有する環状部25d(入力部)とが、それぞれ別体で設けられている。電動モータ20の駆動力は、ピニオンギヤ24(図2参照)を介して、第1ギヤ部25aを有する環状部25dに入力される。支持部25cは、ロアケース22の軸部22bに回転自在に支持されると共に、環状部25dに挿通されている。トルクリミッタ機構29は、中間ギヤ25の径方向に関して、支持部25cと環状部25dとの間に設けられている。図5に示すように、トルクリミッタ機構29は、支持部25c、環状部25dにそれぞれ形成される複数の突起部29a、29b(同図においては、各々1つずつ符番を付す)と、リーフスプリング29c(荷重制限部材)とからなる。突起部29aは、支持部25cの外周面において、周方向に間隔を隔てて設けられ、同外周面から径外方向に突出している。突起部29bは、支持部25cの突起部29aに対応するように、環状部25dの内周面において、周方向に間隔を隔てて設けられ、同内周面から径内方向に突出している。リーフスプリング29cは、これらの突起部29a、29b間に配置されている。リーフスプリング29cは、波状に形成された細長い弾性体からなり、大まかにはリング状を呈する。詳述すると、リーフスプリング29cは、その径外方向に凸状を成す複数の凸部29d(同図においては、1つのみ符番を付す)からなる。つまり、リーフスプリング29cにおいては、その周方向に関して、複数の凸部29dが互いに連続するように設けられている。
電動モータ20の駆動力によって環状部25dが回転すると、環状部25dの突起部29bは、リーフスプリング29cの凸部29dを、環状部25dの回転する方向に押動する。これにともなって、リーフスプリング29cの凸部29dも、支持部25cの突起部29aを、環状部25dの回転する方向に押動し、これにより、支持部25cは、環状部25dと同じ方向に回転する。つまり、中間ギヤ25の回転駆動時には、環状部25dと支持部25cとが、リーフスプリング29を介して一体に回転する。その結果、環状部25dに入力された電動モータ20の駆動力は、第2ギヤ部25bを有する支持部25cを介して、セクタギヤ27(図2参照)に出力される。この場合、リーフスプリング29の凸部29dは、中間ギヤ25の回転方向に関して、突起部29a、29bに係合した状態にある。つまり、リーフスプリング29の凸部29dにおいては、突起部29a、29bを介して、支持部25cの駆動負荷(支持部25cよりも後にある部材の駆動に要する負荷)に応じた荷重が入力され、所定の弾性変形が生じている。
なお、以上の説明においては、リーフスプリング29cを有するトルクリミッタ機構29が中間ギヤ25に設けられる例を示したが、これに限定されず、例えば、トルクリミッタ機構29がセクタギヤ27(駆動部材)に設けられる構成でも良い。
また、出力シャフト26(駆動部材)とアーム12(駆動部材)との間にトルクリミッタ機構29が設けられる構成でも良い。この場合、出力シャフト26が、電動モータ20の駆動力の入力部として機能し、アーム12が、同駆動力の出力部として機能する。
また、電動モータ20の駆動力が、支持部25cと環状部25dの間において、トルクリミッタ機構29を介して、中間ギヤ25の径方向に伝達される例を示したが、これに限定されない。例えば、図6に示すように、電動モータ20の駆動力が、支持部250cと環状部250dの間において、トルクリミッタ機構29’を介して、中間ギヤ250の軸方向に伝達される構成でも良い。
以下、バックドア3の開作動時に中間ギヤ25のトルクリミッタ機構29が作動する態様について、図2、図3及び図5(a)、(b)を参照して説明する。なお、図5(a)は、バックドア3が正常に開作動する場合を示し、図5(b)は、バックドア3が開作動時に急減速した場合を示している。
図3中実線で示すバックドア3の閉状態において、電動モータ20が給電されて駆動ユニット11が作動すると、電動モータ20の駆動力が、クラッチ機構21を介して、出力軸31に伝達され、出力軸31が回転駆動される。そして、この駆動力は、ピニオンギヤ24、中間ギヤ25(第1ギヤ部25a及び第2ギヤ部25b)、セクタギヤ27、出力シャフト26を介してアーム12に伝達された後、ロッド13を介してバックドア3に伝達される。これにより、バックドア3が、図3中2点鎖線で示す開状態へと開作動する。
ここで、バックドア3が正常に開作動する場合は、バックドア3の動きは妨げられないので、このバックドア3にロッド13を介して連結される駆動ユニット11においては、所定の負荷(定格負荷)が作用する。この場合、駆動ユニット11の中間ギヤ25においては、図5(a)に示すように、トルクリミッタ機構29のリーフスプリング29cを介して、環状部25dと支持部25cとの間で駆動力が伝達される。詳述すると、電動モータ20の駆動力は、まず、第1ギヤ部25aを介して環状部25dに伝達された後、突起部29bを介してリーフスプリング29cの凸部29dに伝達される。そして、この駆動力が、突起部29aを介して支持部25cに伝達された後、セクタギヤ27、出力シャフト26、アーム12を介して、バックドア3に連結されたロッド13に伝達されるようになっている。この場合、リーフスプリング29cの凸部29dにおいては、突起部29a、29bを介して、上述した支持部25cの駆動負荷(定格負荷)に応じた荷重が入力され、所定の弾性変形が生じている。
一方、バックドア3が、開作動時に何らかの原因によって急に減速した場合は、バックドア3の動きが妨げられることで、このバックドア3にロッド13を介して連結される駆動ユニット11においては、所定の負荷(定格負荷)を超える過大な負荷が作用する。この場合、駆動ユニット11の中間ギヤ25においては、図5(b)に示すように、トルクリミッタ機構29のリーフスプリング29cが弾性的に変形することで、環状部25dと支持部25cとの間において、駆動力の伝達が遮断される。詳述すると、電動モータ20の駆動力は、クラッチ機構21を介して環状部25dに伝達されているものの、バックドア3が急減速したことで、このバックドア3の側に連結される支持部25cの動きが妨げられている。つまり、支持部25cの駆動負荷が所定の値(定格負荷)を超えたことで、リーフスプリング29cの凸部29dにおいては、突起部29a、29bを介して、定格負荷に応じた荷重(閾値)を超える過大な荷重が入力されている。この場合、リーフスプリング29cの凸部29dは、支持部25cの突起部29aにおいて支持され、この部位を支点として、環状部25dの突起部29bにより、環状部25dの回転方向に押動される。そして、リーフスプリング29cは、最終的に、環状部25dの突起部29bが凸部29dに乗り上げるように、弾性的に大きく変形する。これにより、リーフスプリング29cの凸部29dは、中間ギヤ25の回転方向に関して、環状部25dの突起部29bから離脱した状態となり、環状部25dと支持部25cとの間においては、駆動力の伝達が遮断される。つまり、リーフスプリング29cは、所定の入力荷重を閾値として弾性的に変形することで、電動モータ20とバックドア3との間の駆動力の伝達を断続している。なお、本実施形態では、環状部25dの突起部29bが凸部29dに乗り上げる例を説明したが、突起部29a、29bの形状等を調整することで、支持部25cの突起部29aが凸部29dに乗り上げる構造とすることも可能である。
以上説明したように、本発明の駆動ユニット11によれば、電動モータ20の駆動力をバックドア3に伝達する中間ギヤ25には、リーフスプリング29cが設けられている。リーフスプリング29cは、所定の入力荷重を閾値として弾性的に変形することで、電動モータ20とバックドア3との間の駆動力の伝達を断続する。したがって、リーフスプリング29cの閾値を超える過大な荷重が中間ギヤ25に入力されると、電動モータ20とバックドア3との間の駆動力の伝達が遮断されるように、リーフスプリング29cが弾性的に変形する。この場合、リーフスプリング29cの閾値が、中間ギヤ25を含んだ駆動部材(ピニオンギヤ24、セクタギヤ27等)に入力される荷重の上限値となっている。つまり、これら駆動部材においては、リーフスプリング29cの閾値を超える過大な荷重の入力にも、耐えうる構造となっている。また、駆動部材においては、リーフスプリング29cの閾値を超えない範囲での入力荷重に耐えうる構造を、最低限備えていればよい。したがって、リーフスプリング29cの閾値を好適に設定することで、駆動部材に施される補強を最小限のものとできる。
また、トルクリミッタ機構29は、中間ギヤ25の径方向に関して、支持部25cと環状部25dとの間に設けられるので、中間ギヤ25の寸法が、軸方向に関して増加することはない。したがって、駆動ユニット11において、中間ギヤ25が搭載されるスペースに軸方向に関する制約がある場合でも、トルクリミッタ機構29を中間ギヤ25に設けることができる。
また、トルクリミッタ機構29は、中間ギヤ25の軸方向に関して、支持部25cと環状部25dとの間に設けられるので、中間ギヤ25の寸法が、径方向に関して増加することはない。したがって、駆動ユニット11において、中間ギヤ25が搭載されるスペースに径方向に関する制約がある場合でも、トルクリミッタ機構29を中間ギヤ25に設けることができる。
また、トルクリミッタ機構29のリーフスプリング29cは、弾性体からなるので、電動モータ20とバックドア3との間の駆動力の伝達が断続される場合でも、リーフスプリング29cにおいては、部品を交換することなく、繰り返し使用できる。
本発明の駆動ユニットの構造を示す分解斜視図。 本発明の駆動ユニットの部分断面図。 本発明の駆動ユニットが車両の電動式バックドアに適用された例を示す概略図。 図2におけるトルクリミッタ機構の部分的な拡大図。 図4におけるA−A断面図。 図2におけるトルクリミッタ機構の他の実施形態を示す図。 公知の開閉装置の構造を示す図。 公知の開閉装置が車両の電動式バックドアに適用された例を示す概略図。
符号の説明
3 バックドア(開閉体)
11 駆動ユニット(車両用開閉体の開閉装置)
12 アーム(伝達機構、駆動部材)
20 電動モータ(駆動源)
21 クラッチ機構
25 中間ギヤ(伝達機構、駆動部材)
25c 支持部(出力部)
25d 環状部(入力部)
26 出力シャフト(伝達機構、駆動部材)
27 セクタギヤ(伝達機構、駆動部材)
29c リーフスプリング(荷重制限部材)

Claims (4)

  1. 駆動力を発生する駆動源と、
    該駆動源の駆動力を開閉体に伝達する伝達機構と
    を備える車両用開閉体の開閉装置において、
    前記伝達機構には、所定の入力荷重を閾値として弾性的に変形することで前記駆動源と開閉体との間の駆動力の伝達を断続する荷重制限部材が設けられることを特徴とする車両用開閉体の開閉装置。
  2. 前記伝達機構は、クラッチ機構と駆動部材とを備え、該駆動部材に前記荷重制限部材が設けられることを特徴とする請求項1に記載の車両用開閉体の開閉装置。
  3. 前記駆動部材は、入力部と出力部とを備え、前記荷重制限部材は、前記駆動部材の径方向に関して、前記入力部と前記出力部との間に設けられることを特徴とする請求項2に記載の車両用開閉体の開閉装置。
  4. 前記駆動部材は、入力部と出力部とを備え、前記荷重制限部材は、前記駆動部材の軸方向に関して、前記入力部と前記出力部との間に設けられることを特徴とする請求項2に記載の車両用開閉体の開閉装置。
JP2004157178A 2004-05-27 2004-05-27 車両用開閉体の開閉装置 Withdrawn JP2005336857A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015218450A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 三井金属アクト株式会社 ドア開閉装置

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JP2015218450A (ja) * 2014-05-14 2015-12-07 三井金属アクト株式会社 ドア開閉装置

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