JP2014004964A - ドア装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドアの張出し量を小さくすることができるドア装置を提供する。
【解決手段】本発明のドア装置１は、ヒンジ５と、ドア押出機構４と、を備える。ヒンジ５は、車体２側に設けられる第一のフレーム２１、ドア３側に設けられる第二のフレーム２２、第一のフレーム２１に一端部が回転可能に連結されると共に、第二のフレーム２２に他端部が回転可能に連結される第一及び第二のアーム２３，２４を有する。ドア押出機構４は、車体２に対してヒンジ５の第一のフレーム２１を車幅方向に移動させる。ヒンジ５の第一及び前記第二のアーム２３，２４がドア３を開く方向又は閉じる方向に回転するとき、ドア押出機構４がヒンジ５の第一のフレーム２１を車体２の幅方向に移動させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車等の車両の乗降口を開閉するドア装置に関する。

自動車のドアには、大きく分けて二つのタイプがある。一つは、乗降口の縁を支点に外へスイングして開閉するヒンジドアである。もう一つは、ドアが車体の側面に設けられたレールに沿って車体の前後方向に開閉するスライドドアである。前者はドアを開いたとき、車体の側方にドアの開閉スペースが必要になるという問題がある。後者にはレールが車体の表面に現れて美観を損ねるという問題がある。

このヒンジドア及びスライドドアの問題を解決するために、特許文献１には、平行な第一及び第二のアームを備えるヒンジを用いて、ドアを車体と平行を保ったまま開閉するドア装置が開示されている。ドアには、水平レールが設けられる。水平レールが取り付けられたドアはヒンジに対して水平方向に移動可能である。このドア装置によれば、ヒンジの平行な第一及び第二のアームの回転によって、ドアを車体と平行を保ったまま外側にせり出させることができる。続いてドアを前後方向にスライドさせれば、乗降口が大きく拡開される。ドアは車体と平行を保ったままであるので、ヒンジドアのようにドアが車体の側方に出っ張るのが防止される。

特開平３−１１５６８５号公報

しかし、特許文献１に記載のドア装置にあっては、車体の幅方向へのドアの張出し量を第一及び第二のアームの長さ以下に低減することが不可能であり、ドアの張出し量を小さくするのに限界があるという問題がある。都会の狭い駐車場では、隣の車等を気にしながら乗降しなければならない場面が多く、ドアの張出し量をより小さくすることが要請される。

そこで、本発明は、ドアの張出し量を小さくすることができるドア装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、車体側に設けられる第一のフレーム、ドア側に設けられる第二のフレーム、前記第一のフレームに一端部が回転可能に連結されると共に、前記第二のフレームに他端部が回転可能に連結される第一及び第二のアームを有するヒンジと、車体に対して前記ヒンジの前記第一のフレームを車幅方向に移動させるドア押出機構と、を備え、前記ヒンジの前記第一及び前記第二のアームがドアを開く方向又は閉じる方向に回転するとき、前記ドア押出機構が前記ヒンジの前記第一のフレームを車体の幅方向に移動させるドア装置である。

本発明によれば、ヒンジの第一及び第二のアームがドアを開く方向又は閉じる方向に回転するとき、ドア押出機構が前記ヒンジの第一のフレームを車体の幅方向に移動させるので、車体からのドアの車幅方向の張出し量を調整することができる。例えば、ドアの張出し量を最小限（ドアの厚さにマージンを合算した値）にすることが可能なので、狭い駐車場でも容易に乗降できる。

本発明の第一の実施形態のドア装置の側面図（自動車の前側のドアに取り付けられた例） 本実施形態のドア装置の平面図 本実施形態のドア装置の斜視図 本実施形態のドア装置の動作図

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態のドア装置を説明する。図１に示すように、本実施形態のドア装置１は、車体２の前側のドア３を開閉するものである。ドア装置１は閉じた状態のドアを車体の前方向に移動させ、図１に示すような開いた状態にする。従来のスライドドアのように車体にレールを設ける必要がないことから、レールを設けることが不可能な前側のドア３を開閉するのに適している。参照符号７は、車体２の後側のドアを示す。ここで、車体２の前後とは車体２の進行方向に対するものとし、車体２の上下とは車高方向に対するものとする。

本実施形態のドア装置１は、車体２の前後方向と平行な姿勢を保ったままドア３を円弧の軌跡に沿って移動させるヒンジ５と、ヒンジ５を車体２の車幅方向に移動させるドア押出機構４と、ヒンジ５に対してドア３を前方向に移動させるスライド機構６と、を備える。

ドア装置１の各部の詳細な構造は以下のとおりである。図２はドア装置１の平面図を示し、図３はドア装置１の斜視図を示す。図３に示すように、ドア押出機構４は、車体２のメンバに固定されるベース８と、ベース８に対して車幅方向にスライド可能な可動体９と、可動体９を車幅方向に移動させるボールねじ１０と、を備える。なお、ボールねじ１０は可動体９の下面に固定されているが、この図３には可動体９から露出させた状態を示す。

ベース８は断面Ｕ字形状であり、車幅方向に細長く延在する。ベース８の長さ方向の端部（車幅方向の内側の端部）には、押出し用モータとしてのサーボモータ１３（図２参照）が取り付けられる。ベース８上には、ボールねじ軸１０ａが車体２の幅方向に延在するように配置される。ボールねじ軸１０ａは軸受１２に回転可能に支持される。ボールねじ軸１０ａの一端には、サーボモータ１３の出力軸が軸継手１４を介して連結される。ベース８の突堤８ａ上には、ボールねじ軸１０ａと平行にリニアガイドの二本の軌道レール１６ａ，１７ａが固定される。各軌道レール１６ａ，１７ａには２つの移動ブロック１６ｂ，１６ｂ又は１７ｂ，１７ｂが、軌道レール１６ａ，１７ａに沿って直線運動可能に組み付けられる。これらの移動ブロック１６ｂ，１７ｂの上面に、可動体９が固定される。この可動体９の下面には、ボールねじナット１０ｂが固定される。

サーボモータ１３がボールねじ軸１０ａを回転させると、ボールねじ軸１０ａに螺合するボールねじナット１０ｂがボールねじ軸１０ａの軸線方向に直線運動する。ボールねじナット１０ｂには、可動体９を介してヒンジ５の第一のフレーム２１が取り付けられるので、第一のフレーム２１がボールねじ軸１０ａの軸線方向、すなわち車幅方向に直線運動する。なお、ドア押出機構４は、サーボモータ１３とボールねじ１０ａ，１０ｂの組合せだけでなく、サーボモータとラックアンドピニオンの組合せ、リニアモータ、エアーシリンダー等のアクチュエータを用いることもできる。

ドア押出機構４の可動体９には、支持ブラケットを介してヒンジ５の第一のフレーム２１が固定される。第一のフレーム２１は平板状に形成され、同じく平板状に形成される可動体９に直交する。車体２の前後方向から見て、第一のフレーム２１及び可動体９は、Ｌ字に形成される。

ヒンジ５は、車体２側に設けられる上記第一のフレーム２１、ドア側に設けられる第二のフレーム２２、第一のフレーム２１に一端部が回転可能に連結されると共に、第二のフレーム２２に他端部が回転可能に連結される第一及び第二のアーム２３，２４と、を有する。第一のアーム２３は、車体２に対し水平面内で回転し、上下に対を成すリンク部材２３ａ，２３ｂから構成される。第二のアーム２４は、車体２に対し水平面内で回転し、上下に対を成すリンク部材２４ａ，２４ｂから構成される。第一のアーム２３の一端部は、第一のフレーム２１に固定された上下一対のブラケット２５，２６に設けられたリンク穴２５ａ（２６ａは図示せず）に、ピン２７によって回転可能に連結される。第二のアーム２４も、ブラケット２５，２６に設けられたリンク穴２５ｂ（２６ｂは図示せず）にピン２８によって回転可能に連結される。第一のアーム２３の他端部にはリンク穴３０ａが設けられており、第一のアーム２３は第二のフレーム２２とピン３０ｂを介して回転可能に取付けられている。第二のフレーム２２は平板上に形成され、車体２の前後方向に延在している。第二のアーム２４の他端部にもリンク穴２９ａが設けられている。第二のアーム２４は第二のフレーム２２にピン２９ｂを介して回転可能に取り付けられている。第一及び第二のアーム２３，２４を上下に対をなすリンク部材２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂから構成することで、ヒンジ５の強度を向上させることができる。

図２に示すように、第一のアーム２３の、第一のフレーム２１に対する回転中心Ｃ１から、第一のアーム２３の、第二のフレーム２２に対する回転中心Ｃ２までを結ぶ直線距離であるアーム長さＬ１と、第二のアームの２４、第一のフレーム２１に対する回転中心Ｃ３から、第二のアーム２４の、第二のフレーム２２に対する回転中心Ｃ４までを結ぶ直線距離であるアーム長さＬ２は等しい。また、第一のアーム２３の、第一のフレーム２１に対する回転中心Ｃ１から、第二のアーム２４の、第一のフレーム２１に対する回転中心Ｃ３までを結ぶ直線距離であるリンク間長さＬ３と、第一のアーム２３の、第二のフレーム２２に対する回転中心Ｃ２から、第二のアーム２４の、第二のフレーム２２に対する回転中心Ｃ４までを結ぶ直線距離であるリンク間長さＬ４は等しい。これらの回転中心を結ぶと平行四辺形が形成される。

第一及び第二のアーム２３，２４は長さ方向の途中でくの字（言い換えればＬ字）に折り曲げられており、長辺部２３−１，２４−１と、長辺部２３−１，２４−１に対して傾斜する短辺部２３−２，２４−２と、を有する。第一のフレーム２１には、第一のアーム２３の短辺部２３−２が回転可能に連結され、第二のアーム２４の長辺部２４−１が回転可能に連結される。第二のフレーム２２には、第一のアーム２３の長辺部２３−１が回転可能に連結され、第二のアーム２４の短辺部２４−２が回転可能に連結される。第一及び第二のアーム２３，２４が互い違いにくの字に曲げられていることにより、ドア３を閉めたときに第一及び第二のアーム２３，２４がフラットな形状（言い換えれば、長辺部２３−１，２４−１が平行な状態）となり、車内へ第二のアーム２４のはり出し量を最少にすることができる（図４（全閉時）参照）。

図２に示すように、ヒンジ５を構成する平行リンク機構により、第二のフレーム２２は車体２の側面に対して平行を保ったまま、第一及び第二のアーム２３，２４の長さＬ１，Ｌ２を回転半径とする円弧の軌跡Ｐ１上を移動する。第二のフレーム２２にドア３を装着することによって、一つのヒンジ用モータとしてのサーボモータ３１でドア３を車体２の前後方向と平行に保ったまま、円弧の軌跡上を移動させることができる。

第一のアーム２３は、ヒンジ用モータとしてのサーボモータ３１によって回転駆動される。サーボモータ３１は第一のフレーム２１に取付け板３２（図３参照）を介して固定される。サーボモータ３１を回転駆動させることによって、第一のアーム２３のピン２７（図３参照）が回転駆動される。例えば、サーボモータ３１の出力軸に歯付きプーリーを取付け、ピン２７に歯付きプーリーを取り付け、これらを歯付きベルトを介して連結することで、第一のアーム２３を回転駆動することができる。第一及び第二のアーム２３，２４の回転角度は、サーボモータ３１に取り付けられロータリーエンコーダ等の検知手段によって測定される。なお、第一のアーム２３のピン２７を回転モータ、ロータリーエアーアクチュエータ等を用いて直接駆動してもよい。

図２に示すように、ドア押出機構４のサーボモータ１３、及びヒンジ５のサーボモータ３１は制御装置４１によって制御される。制御装置４１には、ヒンジ５のサーボモータ３１の回転角度又は第一及び第二のアーム２３，２４の回転角度が入力される。制御装置４１は、第一及び第二のアーム２３，２４の回転角度に基づいて、ドア押出機構４のサーボモータ３１を制御する。ドア押出機構４及びヒンジ５の制御方法は後述する。

図３に示すように、第二のフレーム２２には、ドア３を第二のフレーム２２に対して車体２の前後方向に移動させるスライド機構６が設けられる。スライド機構６は、第二のフレーム２２に結合されるブロック取付け板３４と、ブロック取付け板３４に固定される上下一対のリニアガイド３５，３６（３６は図示せず）と、リニアガイド３５，３６の軌道レール３５ａ，３６ａに固定されるドア装着板３７と、を備える。各リニアガイド３５，３６は、ブロック取付け板３４に固定される２つの移動ブロック３５ｂ，３６ｂ（３６ｂは図示せず）を備える。移動ブロック３５ｂには、軌道レール３５ａが車体２の前後方向に移動自由に組み付けられている。ドア装着板３７には、ドア３が装着される。スライド機構６を用いたドア３の前後方向のスライドは、乗降者の手動によって行われる。

図４は、ドア３の開閉動作図を示す。図４には、上から順番にドア３が全閉の状態から全開の状態になるまでの状態が時系列に示されている。ドア３の全閉時には、ドア押出機構４は、ヒンジ５の第一のフレーム２１を車幅方向の最も内側に位置させている。このとき、ヒンジ５の第一及び第二のアーム２３，２４は車体の前後方向を向いている。ヒンジ５の小型化を図ることができるように、第一及び第二のアーム２３，２４の長辺部２３−１，２４−１は接近している。なお、図中符号５１はシートであり、符号５２はグローブボックスである。

ドア３を開くとき、まず、制御装置４１は、ドア押出機構４がヒンジ５を車体２の幅方向の外側に押し出すように制御する（動作１）。ドア押出機構４がヒンジ５を車体２の外側に押し出すと、ドア３が車体２の幅方向の外側に移動する。このときのドア３の張出し量はドア３の厚さ程度であり、スライド機構６によってドア３を車体２の前後方向に移動させることは不可能になっている。また、このとき、ヒンジ５の第一及び第二のアーム２３，２４は回転することなく、車体２の前後方向を向いたままである。

次に、制御装置４１は、第一及び第二のアーム２３，２４を水平面内で９０°回転させる。第一及び第二のアーム２３，２４は、車体２の前後方向を向く状態から車体２の前後方向に対して直角な状態になるまで開く方向に９０°回転する（動作２）。第一及び第二のアーム２３，２４が回転すると、第一及び第二のアーム２３，２４の長さを半径にして、ドア３が円弧の軌跡に沿って車体２の外側に張り出す。ドア３が所定の基準線Ｓ１まで張り出したとき（ドア３の張出し量がドア３の厚さにマージンを合算した値になったとき）、制御装置４１は、ドア押出機構４を制御し、ドア３の張出し量が所定の基準線Ｓ１を越えることなく一定を保つように、ヒンジ５の第一のフレーム２１を幅方向の内側に移動させる。

次に、制御装置４１は、第一及び第二のアーム２３，２４を９０°を超えて回転させる（動作３）。このとき、制御装置４１は、ドア押出機構４のサーボモータ１３を反対方向に回転させ、ドア３の張出し量が一定を保つように、ヒンジ５の第一のフレーム２１を幅方向の外側に移動させる。このときのヒンジ５の第一のフレーム２１の車体２の幅方向の位置は、全閉時（動作１）のときと同じである。

以上で制御装置によるドア押出機構４及びヒンジ５の制御が終了する。ドア３が動作３の状態まで開いたら、乗降者が手動によりドア３が全開になるまでドア３を車体２の前方にスライドさせる。以上により、ドア３を開く動作が終了する。全開の状態のドア３を全閉の状態まで閉じるときは上記と逆の動作が行われる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。ヒンジ５の第一及び第二のアーム２３，２４がドア３を開く方向又は閉じる方向に回転するとき、ドア押出機構４がヒンジ５の第一のフレーム２１を車体２の幅方向に移動させるので、車体２からのドア３の車幅方向の張出し量を調整することができる。ドア３の張出し量を最小限（ドア３の厚さにマージンを合算した値）にすることが可能なので、狭い駐車場でも容易に乗降できる。

閉じた状態のドア３を開くとき、まず、ドア押出機構４がヒンジ５の第一のフレーム２１を車体２の幅方向の外側に押し（動作１）、その後、第一及び前記第二のアーム２３，２４がドア３を開く方向に回転するようにする（動作２）ことで、ドア３と車体２との干渉を避けやすくなり、第一及び第二のアーム２３，２４によるドア３の開き動作が容易になる。

第一及び第二のアーム２３，２４が車体２の前後方向に対して直角な状態になるまで、第一及び第二のアーム２３，２４がドア３を開く方向に回転するとき（動作１→動作２）、ドア押出機構４がヒンジ５の第一のフレーム２１を車体２の幅方向の内側に移動させるので、ドア３の張出し量を一定に保つことができる。よって、ドア３の張出し量を最小限にすることができる。

第一及び前記第二のアーム２３、２４が車体２の前後方向に対して直角な状態を超えてさらにドア３を開く方向に回転するとき（動作２→動作３）、ドア押出機構４がヒンジ５の第一のフレーム２１を車体２の幅方向の外側に移動させるので、ドア３の張出し量を一定に保つことができる。

ドア装置１に、ドア３を円弧の軌跡に沿って移動させるヒンジ５と、ドア３をヒンジ５の第二のフレーム２２に対して車体２の前後方向に移動させるスライド機構６と、を併用することで、乗降口の開口幅を大きくすることができる。通常のスライドドアではドア幅の８０％程度までしか開かないが、ヒンジ５とスライド機構６との併用により、乗降口を１００％開くことも可能になる。

車体２にドアを案内するレールが不要になるので、レールが取り付けることができない前側のドアを開けることも可能になるし、ワンボックスタイプの自動車だけでなく、セダンタイプの自動車にもドア装置１を使用することが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に具現化可能である。

上記実施形態では、ドア装置によって前側のドアを開閉しているが、後側のドアを開閉することもできる。

上記実施形態では、スライド機構を乗降者の手動によって動作させているが、ボールねじ、リニアモータ等を用いてスライド機構を自動によって動作させることもできる。

上記実施形態では、ドア押出機構にボールねじを用いているが、リニアモータを用いることもできる。

上記実施形態では、ドア押出機構及びヒンジをサーボモータによって駆動させているが、乗降者の手動によって駆動させることもできる。この場合、ヒンジの第一及び第二のアームとドア押出機構によるヒンジの第一のフレームの幅方向への移動を、機構的に連動させるのが望ましい。

上記実施形態では、ドア装置を、ドア押出機構、ヒンジ、及びスライド機構から構成しているが、乗降口の開口幅が多少狭くなってもよいならば、スライド機構を省略することも可能である。

１…ドア装置，２…車体，３…ドア，４…ドア押出機構，５…ヒンジ，６…スライド機構，１３…サーボモータ（押出用モータ），２１…第一のフレーム，２２…第二のフレーム，２３…第一のアーム，２４…第二のアーム，３１…サーボモータ（ヒンジ用モータ），４１…制御装置

Claims (6)

1. 車体側に設けられる第一のフレーム、ドア側に設けられる第二のフレーム、前記第一のフレームに一端部が回転可能に連結されると共に、前記第二のフレームに他端部が回転可能に連結される第一及び第二のアームを有するヒンジと、
   車体に対して前記ヒンジの前記第一のフレームを車幅方向に移動させるドア押出機構と、を備え、
   前記ヒンジの前記第一及び前記第二のアームがドアを開く方向又は閉じる方向に回転するとき、前記ドア押出機構が前記ヒンジの前記第一のフレームを車体の幅方向に移動させるドア装置。
2. 前記第一及び前記第二のアームが車体の前後方向に対して直角な状態になるまで、前記第一及び前記第二のアームがドアを開く方向に回転するとき、前記ドア押出機構が前記ヒンジの前記第一のフレームを車体の幅方向の内側に移動させることを特徴とする請求項１に記載のドア装置。
3. 前記第一及び前記第二のアームが前記直角な状態を超えてさらにドアを開く方向に回転するとき、
   前記ドア押出機構が前記ヒンジの前記第一のフレームを車体の幅方向の外側に移動させることを特徴とする請求項２に記載のドア装置。
4. 閉じた状態のドアを開くとき、
   まず、前記ドア押出機構が前記ヒンジの前記第一のフレームを車体の幅方向の外側に押し、その後、前記第一及び前記第二のアームがドアを開く方向に回転することを特徴とする請求項２又は３に記載のドア装置。
5. 前記ドア装置はさらに、
   ドアを前記ヒンジの前記第二のフレームに対して車体の前後方向に移動させるスライド機構を備えることを特徴とする請求項１又は４のいずれかに記載のドア装置。
6. 前記ヒンジは、前記第一及び前記第二のアームを回転させるためのヒンジ用モータを有し、
   前記ドア押出機構は、前記ヒンジの前記第一のフレームを車体の幅方向に移動させるための押出用モータを有し、
   前記ドア装置はさらに、前記第一及び前記第二のアームの回転と、前記ヒンジの前記第一のフレームの車体の幅方向への移動とが連動するように、前記ヒンジ用モータ及び前記押出用モータを制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のドア装置。

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