JP5597720B2 - 自動車用開閉要素の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動駆動される平歯車伝動装置を備えた、開放位置と閉鎖位置との間で電動移動可能な開閉要素のための駆動装置に関する。開閉要素とは、ここではとりわけ、回動可能な、即ち片側をヒンジ結合して外側に突き出せるようにした開閉部材、例えば自動車の開閉窓、ポップアップ式ルーフ等のことである。

特許文献１から、電動機の駆動力がウォーム歯車・平歯車伝動装置を介して駆動軸と一体の第１リンクおよびこれに連結された回動可能な窓ガラス上の第２リンクに伝達できる駆動装置が公知である。窓ガラスの開閉移動の際に、両リンクの間の連結部は円弧状の軌道に沿って約１８０°だけ移動するのに対して、第２リンクと窓ガラスとの間の連結部は直線の軌道に沿って往復移動する。連結部の円弧状の軌道は、窓ガラスを回動させるためのヒンジ部に対向する従動軸側にある。この従動軸は、半円を形成する軌道の円中心点である。連結部と窓ガラスとの間の第２リンクは一実施形態では弓状に形成されており、従って開閉窓が閉じられている場合には駆動軸を取り囲んでいる。

特許文献２から公知のウィンドウアクチュエータでは、アクチュエータが電動駆動装置および多段のスピンドル歯車伝動装置ならびに２つのヒンジにより互いに連結されたレバーを有する類似の回動レバー機構を備え、レバーの回動点が、開閉可能な側面窓を開閉すべくここでも円弧状の軌道に沿って回転軸線を中心に回動させられ、窓ガラスの閉鎖位置における回動点は、回転軸線の下方において窓ガラスの向かい側ある。これによって窓ガラスは、不所望に（手動により）開放されないようになっている。

この種の駆動装置は、これがいわゆる自動作動でも駆動できなければならない場合に、原則的に、閉鎖方向への自動作動時にいわゆる４ｍｍ棒（上方締付け間隙限界）において通常１００Ｎの最大締付け力が許容されているという下降式ウィンドウ用のウィンドウリフタと同じ法的な要求を課せられている。

独国特許第１９７５７３４６号明細書 独国特許第４２１８５０７号明細書

本発明の基礎をなす課題は、柔軟な取付けと同時に少ない構造スペースを可能にする格別に好適な駆動装置を提供することにある。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴によって解決される。そのために、開閉レバーを回動可能に連結するための一体形成された連結レバーを有する従動歯車と、その従動歯車と噛み合う平歯車（ピニオン）と、その平歯車に対して同軸の中間歯車とを含む平歯車伝動装置が設けられている。従動歯車、平歯車および中間歯車は直歯歯車であり、即ち軸方向に真直ぐに延びた外歯を有する歯車である。従動歯車は、第１の歯部分とそれに続く第２の歯部分とを備えた外歯を有し、第２の歯部分の軸方向歯幅が第１の歯部分の軸方向歯幅よりも小さい。

従動歯車の周囲側で異なる軸方向歯幅は、一方では駆動側の平歯車から従動歯車への異なる力伝達を可能にし、他方では中間歯車を含む平歯車伝動装置の格別に小さい軸方向全体幅を保証する。この異なる力伝達は、次のことによって狙いどおりに利用される。即ち、自動車用開閉要素、特に開閉窓が閉鎖動作中に相対的に大きい力がかかることにより密閉に持ち込まれ、平歯車伝動装置が相応に高い負荷がかかる場合には、従動歯車の第１の歯部分の相対的に大きい歯幅が平歯車と噛み合うことである。特に、開閉要素が閉鎖位置にある場合には、相対的に幅の広い第1の歯部分が付設の平歯車と噛み合う。

これに対して、自動車用開閉要素が相対的に小さい力投入により密閉の外側で移動され、平歯車伝動装置が相応に小さい負荷を受ける場合には、相対的に小さい軸方向歯幅を有する第２の歯部分が平歯車と噛み合う。

本発明の他の観点によれば、連結レバーに回動可能に連結されていて平歯車伝動装置の回転軸線に対して横方向に延びている開閉レバーが、平歯車に対して同軸の中間歯車を含む平歯車伝動装置の対称面内に配置されている。この鏡面対称に基づいて、同じ駆動ユニットの左側取付けおよび右側取付けが、同時にできるだけ少ない軸方向取付け幅のもとで可能となる。このために、相対的に幅の狭い第２の歯部分が、連結レバーに連結された開閉レバーのための操作移動中の適切な自由空間を形成する。中間歯車は対称面の一方の側にあるのに対して、第１の歯部分の歯領域のうち相対的に幅の狭い第２の歯部分から軸方向に張り出した歯領域は対称面の他方の側にある。

平歯車および中間歯車は、従動歯車の回転軸線に対して平行な１つの共通な回転軸線上に配置され、互いに結合されているのが適切である。中間歯車直径は従動歯車直径よりも少なくとも僅かに小さく、平歯車直径よりも遥かに大きい。平歯車の軸方向歯幅は第１の歯部分の軸方向歯幅に等しいか、それよりも大きい。ピニオンのような平歯車は、中間歯車とは反対の方に向いた側面において従動歯車と一直線に並んでいる。

相対的に幅の広い歯部分は、従動歯車のある特定の周囲部分に亘って直線状に幅の狭い第２の歯部分へ移行するのが適切である。簡略化および材料節約のために駆動歯車の外歯は、回転角にとって重要な外周上にのみ設けられているのが適切である。従って、従動歯車は、両歯部分とは反対側の周面に、歯のない周囲部分を有する。

従動歯車に一体形成された連結レバーは、開閉レバーの孔の開けられたレバー頭部のために、２つのアーム間に形成された収容スリットを有するのが適切である。連結レバーは、従動歯車の回転軸線とは反対側に位置している自由端に、取付けボルト用の軸受孔を有する。取付けボルトは、連結レバーに開閉レバーを回動可能に保持するためのものである。取付けボルトが連結レバーに固定または挟持される取付け位置では、開閉レバーおよび連結レバーの一直線に並んだ軸受孔を取付けボルトが貫通する。このために、軸受孔は取付けボルトのボルト軸部における環状溝と係合する移動止め突起を有する。これによって、組立品の格別に簡単な組立が達成される。対応する連結レバーアームの収容スリットの歯車側壁は１つの平面をなし、この平面内に、後ろに置かれた（第２の）歯部分の縁側面の平面がある。従って、この平面は、従動歯車側において開閉レバーの自由空間の境界をなす。

連結レバーと開閉レバーとの間の連結部は、開放位置と閉鎖位置との間における開閉要素の操作移動中に、半円形の移動軌道の上を移動する。操作移動もしくは半円軌道は、２つのストッパ（当接部）の間で経過することが適切である。これらは、機械的な緩衝部材によって形成されている。これらのストッパ間で開閉レバーによって覆われ得る範囲内において、従動歯車の相対的に幅の狭い第２の歯部分は、従動歯車の第１の歯部分に対して後ろに置かれている。従動歯車の回転軸線に対する連結レバーと開閉レバーとの間の連結部の半径方向の距離は従動歯車の歯先円半径よりも僅かに大きいので、従動歯車がその連結部のところで緩衝部材に当接する。

従動歯車と平歯車とを備えた平歯車伝動装置と中間歯車は、ウォーム歯車を備えた多段減速伝動装置の一部であることが適切である。この多段減速伝動装置は、一方では中間歯車と結合され、他方では電動機の駆動軸上に設けられたウォームと噛み合う。

従動歯車の外歯は、２００°より小さい回転角を覆っていることが適切である。開閉要素の開放位置において０°の角度領域、閉鎖位置において１８０°の角度領域に相当するほぼ水平な操作移動行程に関しては、連結レバーの操作移動軌道が約１８０°の角度範囲を覆うのが適切である。開閉要素の閉鎖位置においては、１８０°の死点を僅かに越えるだけでもレバー機構、従って駆動装置の確実な停止位置が到達される。開放位置においても、そこにおいて開放角度が少なくとも僅かに０°よりも大きいならば、力的な死点が確実に越えられる。

本発明により得られる利点は、特に、一方では平歯車伝動装置の従動歯車が異なる軸方向歯幅の少なくとも２つの歯部分を備えた外歯を有することによって、他方では従動歯車にヒンジ結合された開閉レバーが伝動装置鏡面軸もしくは伝動装置鏡面に沿って対称配置されていることによって、同一駆動ユニットの左側取付けも右側取付けも、同時に僅かの軸方向取付け幅のもとで、可能にされていることにある。これによって、部品多様性の小さい自動車において、開閉要素の自動閉鎖装置、特に２つの後部座席側の開閉窓用の自動作動装置が得られる。

それに加えて、大きな負荷がかる外歯領域において、即ち開閉窓ガラスを閉鎖密閉に持ち込む際に、狙いどおりに、従動歯車の相対的に大きい歯幅の歯部分を利用することによって、比較的低出力の電動機を使用しても十分な閉鎖力が可能である。更に、プラスチックからなる従動歯車の構成が可能であり、これは金属構成に比べて全体として駆動装置の重量低減をもたらす。

以下において本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１はハウジングから突出する開閉レバーを有する電動駆動装置を斜視図で示す。 図２は異なる軸方向歯幅を有する従動歯車にヒンジ結合された開閉レバーを有する図１による駆動装置の平歯車伝動装置を側面図で示す。 図３は第１操作位置（閉鎖位置）における平歯車およびストッパを見た平歯車伝動装置を斜視図で示す。 図４は第２操作位置（開放位置）におけるストッパを有する平歯車伝動装置を図３に合わせた図で示す。 図５は閉鎖位置における中間歯車およびストッパを見た平歯車伝動装置を斜視図で示す。 図６は開放位置におけるストッパを有する平歯車伝動装置を図４に合わせた図で示す。 図７は一体形成された連結レバーと軸受孔を有する従動歯車を斜視図で示す。 図８は軸受孔へ差し込まれた開閉レバー用取付けボルトを有する従動歯車を断面図で示す。

互いに対応する部分には、全ての図において同一の参照符号が付されている。

図１は、例えば２つの外郭構造部からなり閉じられたハウジングを有する駆動装置１を、車体２内の、例えばＣピラー又はＤピラー領域の自動車後部座席の側壁又はドアフレームのフランジ部位３への取り付け位置で示している。駆動装置１の開閉レバー４が、フランジ開口部５を通して外側に向かって、例えば車体２に片側をヒンジ結合された開閉窓の形の開閉要素６へ案内され、そこで保持部および／又はヒンジ部７に達している。駆動装置１は図１においてハウジング輪郭の背後に隠れた電動機８を含み、この電動機８は同様に隠れた多段減速伝動装置９を介して開閉レバー４を開閉窓６の閉鎖位置Ｐ_Sと開放位置Ｐ_Oとの間で駆動する。

図２は、駆動装置１の減速伝動装置９の平歯車伝動装置１０および中間歯車１１を示す。中間歯車１１は回転軸線１２を中心に回転し、この回転軸線１２上に平歯車伝動装置１０のピニオン又は平歯車１３が設けられている。平歯車１３は、この同軸の中間歯車１１に固定結合されており、特に中間歯車１１に一体形成されている。平歯車伝動装置１０の従動歯車１４が回転軸線１５を中心に回転する。この回転軸線１５は、中間歯車１１およびこれに同軸の平歯車１３の回転軸線１２に対して平行に延びている。開閉レバー４は、回転軸線１２および１５に対して直角方向に広がる平歯車伝動装置１０の対称面（鏡面対称軸）１６内に延在しており、従って正確に軸方向伝動装置幅ｂの中心にある。それゆえ、この図において対称面１６の左側での平歯車伝動装置１０の軸方向伝動装置幅の半分ｂ₁が、対称面１６の右側での平歯車伝動装置１０の軸方向伝動装置幅の半分ｂ₂に等しい。中間歯車１１は対称面１６の左側に存在し、これに対して従動歯車１４は実質的に対称面１６の右側に存在する。対称面１６の中間歯車１１側とは反対の側において、従動歯車１４が平歯車１３と一直線に並んでおり、従って平歯車１３から張り出していない。

図３乃至７との関連で分かるように、従動歯車１４は、異なる軸方向歯幅ｂ₃もしくはｂ₄の２つの歯部分１４ａおよび１４ｂを備えた外歯を有する。その場合に、相対的に大きい歯幅ｂ₃を有する第１の歯部分１４ａは、対称面１６から歯車伝動装置左側の中間歯車１１の方へ僅かに張り出している。相対的に小さい軸方向歯幅ｂ₄を有する第２の歯部分１４ｂは、完全に対称面１６の右側にある。第１の歯部分１４ａおよび第２の歯部分１４ｂは、第３の歯部分１４ｃを介して互いに移行する。この第３の歯部分１４ｃの軸方向歯幅は、第１の歯部分１４ａから第２の歯部分１４ｂまで、連続的に（直線状に）減少する。

図２、図３および図５による描写においては、従動歯車１４が、相対的に大きい軸方向歯幅ｂ₃を有する第１の歯部分のところで平歯車１３と噛み合い、その平歯車の軸方向歯幅ｂ₅（図３）の少なくともほぼ全体に亘って、その平歯車の外歯１７と噛み合う。

この伝動装置位置においては、従動歯車１４の連結レバー１８に連結されている操作レバー４が、従動歯車１４の第２の歯部分１４ｂの相対的に幅の狭い軸方向歯幅ｂ₄に基づいて形成されている中間自由空間１９内に存在し、この空間の軸方向幅は両歯幅ｂ₃およびｂ₄の差によって決まっている。それによって、平歯車伝動装置１０（およびそれにともなう駆動装置１）の鏡面対称構造において、平歯車伝動装置１０の軸方向歯車伝動装置幅ｂが格別に小さく、殆ど最小にされている。これが、駆動装置１にとって必要な構造スペースを格別に小さくする。

図５乃至８から相対的に明確に分かるように、連結レバー１８への開閉レバー４の連結は取付けボルト２０により行なわれる。このために、取付けボルト２０が、連結レバー１８の軸受孔２１と、これと一直線に並んでいる、好適には長孔として実施された開閉レバー４の軸受孔２２とに差し込まれている。取付けボルト２０は、軸受孔２１および２２と共に、連結レバー１８と開閉レバー４との間の軸受部又は連結部を形成している。従動歯車１４の回転軸線１５に対する連結部２０，２１，２２の半径距離ｒ_Aは、従動歯車１４の歯先円半径ｒ_Kよりも大きいので、連結部２０，２１，２２が、従って従動歯車１４に一体形成されている連結レバー１８が、従動歯車１４の周囲から少なくとも僅かに張り出している。

開閉レバー４もしくはそれの自由端側の軸受孔２２を有する軸受頭部２３を収容するために、連結レバー１８が第１の連結レバーアーム１８ａと第２の連結レバーアーム１８ｂとから構成されており、開閉レバー４のための収容スリット２４を形成すべく第２の連結レバーアーム１８ｂが第１の連結レバーアーム１８ａに間隔をおいて対向している。第２の連結レバーアーム１８ｂは、従動歯車１５の歯のない周囲部分２５に実質的に一体形成されている。第１のアーム１８ａは、該アームの軸受孔２１とは反対側の保持端のところで、従動歯車１４の図示されていない軸受シャフトのための円筒状の軸受ハブ２６に一体形成されている。従動歯車１４の後方に形成された幅の狭い歯部分１４ｂの縁側平面は、実質的に、従動歯車１４の歯のない周囲部分２５に一体形成された連結レバー１８のアーム１８ｂのスリット側の連結レバー壁もしくはアーム壁の平面内にある（図７）。この平面は中間自由空間１９の図１での図面右側の境界をなす。

連結レバーアームの１つ、この実施例では連結レバー１８の第２のレバーアーム１８ｂが、挟持突起又は移動止め突起２７を形成すべく、凹部２８を有する。図８に示されている取付けボルト２０の固定もしくは挟入状態において、この移動止め突起２７が取付けボルト２０の環状溝２９に係合し、環状溝２８によって形成される取付けボルト２０の肩部輪郭又は移動止め輪郭３０を挟持する。この移動止め又は挟持機構は、開閉レバー４と連結レバー１８の間において軸受孔２１，２２およびボルト２０によって形成される連結部もしくはヒンジ部への開閉レバー４の格別に簡単な取付けを可能にする。環状溝２９の肩部輪郭３０に向かい合っているボルト端部に一体形成された取付けボルト２０の支持カラー部３１がそのボルトの移動止め位置において軸受孔２１の開口縁に当接し、従って、環状溝２９の肩部輪郭３０における移動止め突起２７の挟持に加えて、連結レバー１８の軸受孔２１内での取付けボルト２０の第２の軸受部又は固定部を形成する。

図３乃至６において、棒状又は円筒形状の機械的な緩衝部材３２，３３を認識することができる。ハウジングに固定された緩衝部材３２，３３は、取付けボルト２０によって定まる軸受部２０，２１，２２の部位が従動歯車１４から半径方向に張り出している連結レバー１８の開閉窓６の開放位置Ｐ_Oもしくは閉鎖位置Ｐ_Sでの衝撃を和らげる。したがって、例えばしなやかな弾性プラスチック材料からなる機械的な緩衝部材３２，３３は、開閉窓６の終端位置Ｐ_Oおよび閉鎖位置Ｐ_Sにおける開閉レバー４の騒音のない設置を可能にする。

平歯車伝動装置１０および中間歯車１１ならびに対称平面１０内に位置する開閉レバー４の鏡面対称構造に基づいて、駆動装置１を車両の右側にも左側にも、そこで対応する開閉窓６を自動的に操作するために組み込むことができる。開閉レバー４の軸受孔２２の長孔の実施は、例えば、開閉レバー４の操作移動中の許容誤差に起因した運動補償を可能にする。連結レバー１８における開閉レバー４の軸受部２０，２１，２２は、開放位置Ｐ_Oと閉鎖位置Ｐ_Sとの間の操作移動中に、０°以上２００°以下、好ましくは約１８０°の角度範囲に亘る円軌道を描く。

１ 駆動装置
２ 車体
３ フランジ部位
４ 開閉レバー
５ フランジ開口部
６ 開閉要素／開閉窓
７ ヒンジ部
８ 電動機
９ 減速伝動装置
１０ 平歯車伝動装置
１１ 中間歯車
１２ 回転軸線
１３ 平歯車
１４ａ 第１の歯部分
１４ｂ 第２の歯部分
１４ｃ 第３の歯部分
１５ 回転軸線
１６ 鏡面／対称軸線
１７ 外歯
１８ 連結レバー
１８ａ 第１の挟持アーム
１８ｂ 第２の挟持アーム
１９ 中間自由空間
２０ 取付けボルト
２１ 軸受孔
２２ 長孔状の軸受孔
２３ 軸受頭部
２４ 収容スリット
２５ 歯のない周囲部分
２６ 軸受ドーム
２７ 挟持突起／移動止め突起
２８ 凹部
２９ 環状溝
３０ 支持カラー部
３１ 肩部／移動止め輪郭
３２ 緩衝部材
３３ 緩衝部材
ｂ 歯車伝動装置幅
ｂ_1,2 歯車伝動装置幅の半分
ｂ_3,4,5 歯幅
Ｐ_O 開放位置
Ｐ_S 閉鎖位置
ｒ_A 半径距離
ｒ_K 歯先円半径

Claims (13)

1. 開放位置（Ｐ_O）と閉鎖位置（Ｐ_S）との間で電動操作により回動可能な自動車用開閉要素（６）、特に回動可能な開閉窓の駆動装置（１）であって、電動駆動される平歯車伝動装置（１０）を備え、その平歯車伝動装置（１０）が、開閉レバー（４）を回動可能に連結する連結レバー（１８）を有する従動歯車（１４）と、その従動歯車（１４）と噛み合う平歯車（１３）と、その平歯車（１３）に対して同軸の中間歯車（１１）とを含み、
   従動歯車（１４）が、第１の歯部分（１４ａ）とそれに続く第２の歯部分（１４ｂ）とを備えた外歯を有し、第２の歯部分（１４ｂ）の軸方向歯幅（ｂ₄）が第１の歯部分（１４ａ）の軸方向歯幅（ｂ₃）よりも小さく、
   連結レバー（１８）に連結された開閉レバー（４）が平歯車伝動装置（１０）の回転軸線（１２，１５）に対して直角方向に広がる対称面（１６）内に配置されている駆動装置（１）。
2. 平歯車（１３）および中間歯車（１１）が従動歯車（１４）の回転軸線（１５）に対して平行な１つの共通な回転軸線（１２）上で互いに結合されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置（１）。
3. 従動歯車（１４）が歯のない周囲部分（２５）を有することを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置（１）。
4. 平歯車（１３）の軸方向歯幅（ｂ₅）が第１の歯部分（１５ａ）の軸方向歯幅（ｂ₃）に等しいかそれよりも大きいことを特徴とする請求項１から３の１つに記載の駆動装置（１）。
5. 平歯車（１３）が、中間歯車（１１）とは反対の方を向いている側面において従動歯車（１４）と一直線に並んでいることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の駆動装置（１）。
6. 従動歯車（１４）の回転軸線（１５）に対する連結レバー（１８）と開閉レバー（４）との間の連結部（２０，２１，２２）の半径距離（ｒ_A）が従動歯車の歯先円半径（ｒ_K）よりも大きいことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の駆動装置（１）。
7. 連結レバー（１８）が、従動歯車（１４）の回転軸線（１５）の部分でこの従動歯車（１４）に一体形成された第１のアーム（１８ａ）と、開閉レバー（４）のための収容スリット（２４）を形成すべく第１のアーム（１８ａ）に対して隔てられた第２のアーム（１８ｂ）とを有することを特徴とする請求項１から６の１つに記載の駆動装置（１）。
8. 開閉レバー（４）を連結レバー（１８）に回動可能に連結すべく、連結レバー（１８）の軸受孔（２１）に固定されている取付けボルト（２０）が設けられていることを特徴とする請求項１から７の１つに記載の駆動装置（１）。
9. 連結レバー（１８）と開閉レバー（４）との間の連結部（２０，２１，２２）が、半円形の円軌道上において開放位置（Ｐ_O）に設けられた第１のストッパ（３２）と閉鎖位置（Ｐ_S）に設けられた第２のストッパ（３３）との間で案内されることを特徴とする請求項８記載の駆動装置（１）。
10. ストッパが、機械的な緩衝部材（３２,３３）によって形成されていることを特徴とする請求項９記載の駆動装置（１）。
11. 従動歯車（１４）の第２の歯部分（１４ｂ）が、ストッパ（３２，３３）間で開閉レバー（４）によって覆われ得る範囲内において、歯部分（１４ａ）に対して後ろに形成されたことを特徴とする請求項９又は１０記載の駆動装置（１）。
12. 第２の歯部分（１４ｂ）の縁側平面が、アーム（１８ｂ）の収容スリット（２４）の壁を形成する平面内にあることを特徴とする請求項１１記載の駆動装置（１）。
13. 開閉要素（６）が閉鎖位置（Ｐ_S）にある場合に、相対的に幅の広い第１の歯部分（１４ａ）が付設の平歯車（１３）と噛み合っていることを特徴とする請求項１から１２の１つに記載の駆動装置（１）。
    

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