以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は本発明に係る駆動ユニットを搭載した車両の側面図を、図2はスライドドアの車体への取り付け構造を説明する平面図を、図3は図2の駆動ユニットを矢印A方向から見た斜視図(ギヤカバー無)を、図4は図3のB-B線に沿う断面図(ギヤカバー有)を、図5は図3のC-C線に沿う断面図(ギヤカバー有)を、図6(a),(b)は閉側ドラム,開側ドラムおよび駆動ベルトを説明する斜視図を、図7は閉側ドラムのケーブル溝を説明する側面図を、図8は開側ドラムのケーブル溝を説明する側面図をそれぞれ示している。
図1に示される車両10は、例えば8人乗車が可能なワゴン車であり、車両10の車体11における側部には、比較的大きな開口部12が設けられている。開口部12は、車体11に移動自在に設けられたスライドドア(開閉体)13により開閉される。スライドドア13は、車体11の側部に固定されたガイドレール14に案内され、全閉位置と全開位置との間で車体11の前後方向に移動する。そして、スライドドア13を全開位置(図中二点鎖線)に移動させることで開口部12が大きく開かれて、ひいては乗員の乗降や荷物の積み下ろし等を容易に行えるようになる。
図2に示されるように、スライドドア13の車体後方側で、かつスライドドア13の上下方向中央部には、ローラアッシー(移動部材)15が設けられている。ローラアッシー15は、ガイドレール14の形状に沿ってガイドレール14上を移動し、これによりスライドドア13は、車体11の側部に沿って車体11の前後方向に移動する。
ガイドレール14の車体前方側には、車室内側(図中上側)に向けて湾曲された湾曲部14aが設けられている。そして、ローラアッシー15が車体前方側に移動し、湾曲部14aの部分を通って車室内側に移動すると、スライドドア13は閉じられる。具体的には、図中二点鎖線で示されるように、車体11の内側に引き込まれて[全閉状態]となり、車体11の側面に対して略面一となる。
なお、スライドドア13には、ローラアッシー15に加えて、車体前方側でかつ上下部分にもそれぞれローラアッシー(図示せず)が設けられている。また、スライドドア13の上下部分のローラアッシーに対応して、車体11の開口部12の上下部分にもガイドレール(図示せず)がそれぞれ設けられている。つまり、スライドドア13は車体11に対して合計3箇所で支持され、これにより車体11に対して安定した開閉動作が可能となっている。
図2に示されるように、車両10の車体11における側部には、スライドドア13を自動的に開閉するスライドドア開閉機構20が設けられている。スライドドア開閉機構20は、駆動ユニット30を備えており、この駆動ユニット30は、車体11を形成する車体パネル(図示せず)に固定され、かつガイドレール14の長手方向中央部に隣接している。
スライドドア開閉機構20は、ガイドレール14の長手方向両側にそれぞれ配置された一対の反転プーリ21,22と、スライドドア13を閉方向(車体前方)に向けて牽引する閉側ケーブル23と、スライドドア13を開方向(車体後方)に向けて牽引する開側ケーブル24と、を備えている。ここで、閉側ケーブル23は、本発明におけるケーブルおよび第1ケーブルを構成しており、開側ケーブル24は、本発明における第2ケーブルを構成している。
そして、閉側ケーブル23および開側ケーブル24の長手方向一側は、それぞれ駆動ユニット30の内部に導かれている。これに対し、閉側ケーブル23および開側ケーブル24の長手方向他側は、一対の反転プーリ21,22を介して、それぞれ車体前方および車体後方からローラアッシー15に接続されている。つまり、閉側ケーブル23は、ローラアッシー15の車体前方側(移動方向一側)に接続され、開側ケーブル24は、ローラアッシー15の車体後方側(移動方向他側)に接続されている。
これにより、駆動ユニット30を正転駆動させることで、閉側ケーブル23が牽引されてスライドドア13は閉方向に移動される。これに対し、駆動ユニット30を逆転駆動させることで、開側ケーブル24が牽引されてスライドドア13は開方向に駆動される。つまり、駆動ユニット30は、スライドドア13を開閉するようになっている。
なお、一対のケーブル23,24の車体11の外部に配置される部分は、ガイドレール14の内部に設けられた案内溝(図示せず)によって隠されている。これにより、一対のケーブル23,24は、外部に露出されることが無い。よって、車両10の見栄えを良好にしつつ、一対のケーブル23,24を雨水や埃等から保護することができる。
また、一対の反転プーリ21,22と駆動ユニット30との間には、一対のケーブル23,24の周囲を覆い、一対のケーブル23,24を摺動自在に保持するアウターケーシング25,26がそれぞれ設けられている。これらのアウターケーシング25,26は可撓性を有しており、その内側には摺動グリース(図示せず)が塗布されている。これにより、一対のケーブル23,24を保護することができ、かつ一対のケーブル23,24が一対のアウターケーシング25,26に対してスムーズに摺動可能となっている。
図3ないし図5に示されるように、駆動ユニット30は、モータ部40,基板収容部50およびドラム収容部60を備えており、これらは複数の締結部材FN(図示では3つのみ示す)によって互いに一体化されている。また、モータ部40,基板収容部50およびドラム収容部60の中でも、ドラム収容部60が最も大きい部分となっており、ドラム収容部60を回転軸46の軸方向から見たときに、モータ部40および基板収容部50は、それぞれドラム収容部60の投影範囲内に略入り込んでいる。
このように、モータ部40および基板収容部50を、それぞれドラム収容部60の投影範囲内に略入り込むようにし、かつモータ部40および基板収容部50をそれぞれ回転軸46の軸方向と直交する方向に並べることで、駆動ユニット30の回転軸46の軸方向に沿う厚み寸法が厚くなることを抑制している。
モータ部40は、プラスチック等の樹脂材料よりなるモータハウジング41と、モータハウジング41の開口部41aを閉塞する平板状のモータカバー42と、を備えている。なお、モータカバー42においても、プラスチック等の樹脂材料により形成され、これによりモータ部40の軽量化が図られている。
モータハウジング41は、扁平の略円筒形状に形成され、その内部には扁平形状の電動モータ43が収容されている。電動モータ43は、ブラシレスモータであって、環状に形成されたステータ44と、ステータ44の径方向内側で回転するロータ45と、を備えている。
ステータ44は、図示しない固定ねじ等により、モータハウジング41に強固に固定されている。ステータ44は、磁性体よりなる複数の鋼板(図示せず)を積層してなるステータコア44aを備えており、このステータコア44aの径方向内側には、U相,V相,W相のコイル44bが所定の巻き数および巻き方で巻装された複数のティース(図示せず)が設けられている。
ロータ45は、断面が略U字形状に形成されたロータ本体45aを備えている。ロータ本体45aは、鋼板をプレス加工等して形成され、その径方向外側には、複数の永久磁石45bが周方向に並ぶようにして固定されている。一方、ロータ本体45aの径方向内側には、丸鋼棒よりなる回転軸46の軸方向基端部が固定されている。
回転軸46は、軸方向基端部がロータ本体45aの中心に固定された大径軸部46aと、減速機構100を形成するサンギヤ46bと、閉側ドラム70を回転自在に支持する小径軸部46cと、を備えている。そして、回転軸46は、モータハウジング41に回転自在に支持されている。
具体的には、モータハウジング41の略中心部分には、モータハウジング41の他の部分に比して肉厚となったボス部41bが設けられている。ボス部41bの径方向内側には、一対の大径ボールベアリングB1が装着されている。これらの大径ボールベアリングB1によって、回転軸46の大径軸部46aが回転自在に支持されている。なお、一対の大径ボールベアリングB1は、ボス部41bの軸方向両側に互いに離間して設けられている。これにより回転軸46は、振れること無く安定して高速で回転可能となっている。
基板収容部50は、モータ部40に近接して設けられ、基板収容部50の内部には、電動モータ43の回転状態を制御する制御基板51が収容されている。制御基板51には、電動モータ43を形成するU相,V相,W相のコイル44bのそれぞれに、次々と高速で駆動電流を供給するスイッチング素子51aが実装されている。
また、制御基板51には、車両10側の外部コネクタ(図示せず)が接続されるコネクタ接続部51bが電気的に接続されている。これにより、外部コネクタからの駆動電流が駆動ユニット30に供給される。
さらに、制御基板51には、電動モータ43の回転状態を検出する複数のホールIC51c(図4では1つのみ示す)が実装されている。具体的には、複数のホールIC51cは、ロータ45に設けられた永久磁石45bに近接配置されている。これにより、ロータ45の回転に伴って、複数のホールIC51cは、所定のタイミングでパルス信号(矩形波信号)を発生する。
また、制御基板51には、複数のホールIC51cからのパルス信号が入力されるCPU(図示せず)が実装されている。これによりCPUは、ロータ45の回転状態(回転速度や回転方向等)を把握し、スイッチング素子51aを最適に制御可能となっている。よって、電動モータ43の回転状態が精度良く制御される。なお、制御基板51には、図5に示されるように、コンデンサ等の他の電子部品EPも実装されている。
さらに、基板収容部50の外郭を形成する筐体52の一部(詳細図示せず)は、熱伝導率の高いアルミ材料等によって形成されている。これにより、電動モータ43の作動中に高温となるスイッチング素子51aの熱を、外部に素早く放熱できるようにしている。
ドラム収容部60は、プラスチック等の樹脂材料よりなるドラムハウジング61と、ドラムハウジング61の開口部61aを閉塞する平板状のドラムカバー62と、を備えている。なお、ドラムカバー62においても、プラスチック等の樹脂材料により形成され、これによりドラム収容部60の軽量化が図られている。
ドラムハウジング61は、扁平の略ダルマ形状に形成され、底壁部61bと、当該底壁部61bの周囲に起立して設けられた側壁部61cとを備えている。そして、ドラムハウジング61の内部には、閉側ドラム70,開側ドラム80および方向転換プーリ63が回転自在に収容されている。ここで、閉側ドラム70,開側ドラム80および方向転換プーリ63は、いずれもプラスチック等の樹脂材料により形成され、これによりそれぞれの慣性モーメントの値を小さくしつつ、駆動ユニット30の軽量化を図っている。
閉側ドラム70は、モータ部40の回転軸46に対して同軸上に設けられ、ドラムハウジング61の略中央部分でかつモータ部40寄りの部分に配置されている。そして、閉側ドラム70には、スライドドア13(図2参照)を閉方向に牽引する閉側ケーブル23が巻き掛けられるようになっている。
また、開側ドラム80は、ドラムハウジング61の基板収容部50寄りの部分において、方向転換プーリ63と並んで設けられている。そして、閉側ドラム70の軸心C1(図4参照)と、開側ドラム80の軸心C2(図5参照)と、方向転換プーリ63の軸心C3(図3参照)とは、それぞれ平行となっており、これらの軸心C1,C2,C3を結ぶ線分は、略正三角形となっている。そして、開側ドラム80には、スライドドア13を開方向に牽引する開側ケーブル24が巻き掛けられるようになっている。
図4に示されるように、閉側ドラム70の回転中心には、当該閉側ドラム70を軸方向に貫通する貫通孔71が設けられ、この貫通孔71の軸方向両側には、一対の小径ボールベアリングB2が装着されている。そして、閉側ドラム70の軸方向一側(モータ部40側)の小径ボールベアリングB2は、回転軸46の小径軸部46cに装着されている。一方、閉側ドラム70の軸方向他側(モータ部40側とは反対側)の小径ボールベアリングB2は、ドラムカバー62の内側に一体に設けられた第1支持凸部62aに装着されている。これにより、閉側ドラム70は、軸心C1を中心にスムーズに回動可能となっている。すなわち、閉側ドラム70は、小径軸部46cおよび第1支持凸部62aに回転自在に支持されている。
図5に示されるように、開側ドラム80の回転中心には、当該開側ドラム80を軸方向に貫通する貫通孔81が設けられ、この貫通孔81の軸方向両側には、一対の小径ボールベアリングB3が装着されている。そして、開側ドラム80の軸方向一側(モータ部40側)の小径ボールベアリングB3は、底壁部61bに一体に設けられた第1支持ピンN1に装着されている。一方、閉側ドラム80の軸方向他側(モータ部40側とは反対側)の小径ボールベアリングB3は、ドラムカバー62の内側に一体に設けられた第2支持凸部62bに装着されている。これにより、開側ドラム80は、軸心C2を中心にスムーズに回動可能となっている。すなわち、開側ドラム80は、第1支持ピンN1および第2支持凸部62bに回転自在に支持されている。
また、図3に示されるように、方向転換プーリ63は、ドラムハウジング61の内部に引き込まれた閉側ケーブル23の方向を、閉側ドラム70に向けて転換するものであって、底壁部61bに一体に設けられた第2支持ピンN2に回動自在に支持されている。なお、閉側ドラム70および開側ドラム80のより詳細な構造や、ドラムハウジング61の内部への配置の状態については、後で詳述する。
図3に示されるように、ドラムハウジング61を形成する側壁部61cには、閉側ケーブル案内部64および開側ケーブル案内部65が一体に設けられている。これらのケーブル案内部64,65は、閉側ケーブル23および開側ケーブル24をドラムハウジング61の内部に案内する機能を有し、それぞれ略箱形状に形成されている。そして、閉側ケーブル案内部64は、方向転換プーリ63の近傍に配置され、閉側ケーブル23をモータ部40側から方向転換プーリ63に向けて誘導している。一方、開側ケーブル案内部65は、開側ドラム80の近傍に配置され、開側ケーブル24をモータ部40側から開側ドラム80に向けて誘導している。
なお、一対のケーブル案内部64,65の内部には、コイルスプリングSPがそれぞれ収容されている。これらのコイルスプリングSPは、アウターケーシング25,26をドラムハウジング61の外部に向けてそれぞれ付勢している。これにより、経時変化で伸びてしまった一対のケーブル23,24の微小な弛みを、ドラムハウジング61の外部で吸収可能としている。
ここで、スライドドア13(図2参照)を開方向に牽引する開側ケーブル24は、開側ドラム80の駆動力によって開側ドラム80に巻き掛けられる。この場合の開側ドラム80の駆動力は、駆動ベルト90を介して閉側ドラム70から伝達される。なお、駆動ベルト90の詳細な構造についても、後で詳述する。
図4に示されるように、閉側ドラム70は、電動モータ43に対して同軸上に配置され、電動モータ43によって大きな回転トルクで駆動される。具体的には、電動モータ43と閉側ドラム70との間には、電動モータ43における回転軸46の回転を減速して閉側ドラム70の回転トルクを大きくする減速機構100が設けられている。
減速機構100は、遊星歯車減速機であって、回転軸46に一体に設けられたサンギヤ46bと、サンギヤ46bに噛み合わされてサンギヤ46bの周囲に転動自在に設けられた3つのプラネタリギヤ101(図示では2つのみ示す)と、プラネタリギヤ101の周囲に設けられてプラネタリギヤ101に噛み合わされるアウターギヤ102と、3つのプラネタリギヤ101を保持してプラネタリギヤ101の公転運動に応じて回転される遊星キャリア103と、を備えている。
より具体的には、アウターギヤ102は環状に形成され、モータハウジング41とドラムハウジング61との間に挟持されている。つまり、アウターギヤ102は、それぞれのハウジング41,61に対して回転不能に強固に固定されている。また、遊星キャリア103は、閉側ドラム70に回転力を伝達するものであって、遊星キャリア103は、閉側ドラム70に対して一体回転可能に連結されている。
なお、遊星キャリア103の径方向内側には、小径ボールベアリングB4が装着されており、この小径ボールベアリングB4は、回転軸46の小径軸部46cに装着されている。これにより、遊星キャリア103は、回転軸46に対してスムーズに相対回転可能となっている。
減速機構100の動作について述べると、まず、電動モータ43の回転軸46が高速で回転される。すると、回転軸46の回転に伴ってサンギヤ46bも高速で回転される。このとき、アウターギヤ102はハウジング41,61に固定されているため、サンギヤ46bの周囲を3つのプラネタリギヤ101が転動しながら公転する。このときのプラネタリギヤ101の公転速度は、サンギヤ46bの回転速度よりも遙かに低速となっている。これにより、プラネタリギヤ101を保持する遊星キャリア103が低速かつ高トルク化された状態で回転され、ひいては、閉側ドラム70が大きな回転トルクで回転される。
ドラムハウジング61の内部には、図6に示されるような配置関係で、閉側ドラム70,開側ドラム80および駆動ベルト90が収容されている。なお、図6(a)の図中下側および図6(b)の図中上側が、それぞれのドラム70,80の軸方向一側であって、モータ部40に面する側となっている。一方、図6(a)の図中上側および図6(b)の図中下側が、それぞれのドラム70,80の軸方向他側であって、ドラムカバー62に面する側となっている。
閉側ドラム70は、本発明におけるドラムおよび第1ドラムを構成しており、図6および図7に示されるような形状をなしている。閉側ドラム70は、プラスチック等の樹脂材料により略円盤形状に形成され、その回転中心には、一対の小径ボールベアリングB2(図4参照)が装着される貫通孔71が形成されている。
閉側ドラム70の軸方向一端(図7中下側)には、閉側動力伝達部72が設けられている。閉側動力伝達部72は、閉側ベルト噛合部72aと、3つの係合爪72bと、を備えている。閉側ベルト噛合部72aは、複数の凹凸(詳細図示せず)を備えており、当該閉側ベルト噛合部72aには、駆動ベルト90のゴム歯91が噛み合わされている。
また、3つの係合爪72bは、閉側ドラム70の周方向に等間隔(120度間隔)で設けられ、かつ閉側ドラム70の軸方向に突出されている。そして、これらの係合爪72bは、減速機構100の遊星キャリア103(図4参照)に引っ掛けられるようになっている。これにより、遊星キャリア103の回転力が閉側ドラム70に伝達される。
閉側ドラム70の軸方向一側で、かつ閉側動力伝達部72よりもドラムカバー62側(図7中上側)の部分には、閉側ケーブル23が巻き掛けられる小径部73が設けられている。小径部73には、螺旋状の小径ケーブル溝73aが設けられ、当該小径ケーブル溝73aに巻き掛けられる閉側ケーブル23の巻き掛け径は、閉側動力伝達部72に向けてD1→D2→D3と徐々に小さくなっている(D1>D2>D3)。
閉側ドラム70の軸方向他側(ドラムカバー62側)には、閉側ケーブル23が巻き掛けられる大径部74が設けられている。大径部74は小径部73よりも大径となっており、大径部74には、螺旋状の大径ケーブル溝74aが設けられている。そして、大径ケーブル溝74aに巻き掛けられる閉側ケーブル23の巻き掛け径は、大径ケーブル溝74aの全域において一定のD4となっている。
なお、大径ケーブル溝74aの巻き掛け径D4は、小径ケーブル溝73aの最も大径の部分における巻き掛け径D1よりも大きくなっている(D4>D1)。
そして、大径ケーブル溝74aは、閉側ドラム70の軸方向に沿う略中央部分において、小径ケーブル溝73aと接続されている。すなわち、大径ケーブル溝74aおよび小径ケーブル溝73aは、連続した1つの螺旋状のケーブル溝となっている。
閉側ドラム70に巻き掛けられる閉側ケーブル23の端部は、閉側ドラム70の軸方向他側、つまり大径部74側に固定されている。すなわち、閉側ケーブル23が閉側ドラム70に巻き掛けられていくに連れて、閉側ケーブル23は、大径ケーブル溝74aから小径ケーブル溝73aに徐々に巻かれていくことになる。このとき、閉側ケーブル23の巻き終わり間際(スライドドア13が略全閉の場合)において、閉側ケーブル23は、巻き掛け径が最も小さいD3となった小径ケーブル溝73aの部分に巻き掛けられる。
ここで、大径ケーブル溝74aは、その全域において同じ巻き掛け径D4となっている。これにより、閉側ケーブル23が巻き掛けられても、閉側ケーブル23は大径ケーブル溝74aから脱落し難くなっている。したがって、大径ケーブル溝74aの溝ピッチP1は可能な限り詰められており、これにより閉側ドラム70の軸方向寸法の増大が抑えられている。より具体的には、隣り合う大径ケーブル溝74aの間には、厚み寸法がT1(約1.0mm)程度の隔壁74bが設けられている。
これに対し、小径ケーブル溝73aは、閉側動力伝達部72に向かうに連れて、巻き掛け径がD1→D2→D3と徐々に小さくなっている。そのため、大径ケーブル溝74aと同じ溝ピッチP1で、かつ同じ厚み寸法T1の隔壁74bでは、閉側ケーブル23が巻き掛けられていくにしたがって、閉側ケーブル23が小径ケーブル溝73aから脱落する虞がある。
そこで、本実施の形態では、小径ケーブル溝73aの溝ピッチP2を大径ケーブル溝74aの溝ピッチP1よりも大きく設定している(P2>P1)。これにより、隣り合う小径ケーブル溝73aの間には、厚み寸法がT2(約5.0mm)の比較的厚みのある隔壁73bが設けられている(T2>T1)。
このように、隔壁73bの厚み寸法を厚くしてT2とすることで、当該隔壁73bの剛性を十分に高めている。したがって、隔壁73bの高さ寸法Hを大きくする(小径ケーブル溝73aの深さ寸法を大きくする)ことが可能となり、これによっても閉側ケーブル23の小径ケーブル溝73aからの脱落を確実に防止している。
さらには、図4に示されるように、閉側ドラム70の周囲に設けられるドラムハウジング61の一部には、閉側ドラム70の小径部73が設けられた部分の外郭形状に倣って傾斜された傾斜部61dが設けられている。この傾斜部61dは、隔壁73bの先端部分に臨んでおり、これによっても閉側ケーブル23の小径ケーブル溝73aからの脱落を確実に防止している。
このように、閉側ドラム70に対する閉側ケーブル23の巻き始めを大径ケーブル溝74aとし、閉側ドラム70に対する閉側ケーブル23の巻き終わりを小径ケーブル溝73aとしている。よって、電動モータ43の回転速度を制御すること無く、スライドドア13を閉じ始めにおいて素早く移動させ、かつスライドドア13を閉じ終わり間際でゆっくりと移動させることが可能となっている。すなわち、スライドドア13の移動速度が電動モータ43の制御に依らず可変となっている。
開側ドラム80は、本発明における第2ドラムを構成しており、図6および図8に示されるような形状をなしている。開側ドラム80は、プラスチック等の樹脂材料により略円盤形状に形成され、その回転中心には、一対の小径ボールベアリングB3(図5参照)が装着される貫通孔81が形成されている。
開側ドラム80の軸方向一端(図8中下側)には、開側動力伝達部82が設けられている。開側動力伝達部82は、開側ベルト噛合部82aを備えている。開側ベルト噛合部82aは、複数の凹凸(詳細図示せず)を備えており、当該開側ベルト噛合部82aには、駆動ベルト90のゴム歯91が噛み合わされている。なお、開側ドラム80は、駆動ベルト90を介して閉側ドラム70により駆動されるため、閉側ドラム70に設けた係合爪72b(図7参照)を備えていない。
開側ドラム80の軸方向一側で、かつ開側動力伝達部82よりもドラムカバー62側(図8中上側)の部分には、開側ケーブル24が巻き掛けられる大径部83が設けられている。大径部83には、螺旋状の大径ケーブル溝83aが設けられ、当該大径ケーブル溝83aに巻き掛けられる開側ケーブル24の巻き掛け径は、大径ケーブル溝83aの全域において、大径部83の外径寸法に略等しいd1で一定となっている。
開側ドラム80の軸方向他側(ドラムカバー62側)には、開側ケーブル24が巻き掛けられる小径部84が設けられている。小径部84は大径部83よりも小径となっており、小径部84には、螺旋状の小径ケーブル溝84aが設けられている。そして、小径ケーブル溝84aに巻き掛けられる開側ケーブル24の巻き掛け径は、開側ドラム80の軸方向他側(図8中上側)に向けてd2→d3→d4と徐々に小さくなっている(d2>d3>d4)。
なお、大径ケーブル溝83aの巻き掛け径d1は、小径ケーブル溝84aの最も大径の部分における巻き掛け径d2よりも大きくなっている(d1>d2)。
そして、大径ケーブル溝83aは、開側ドラム80の軸方向に沿う略中央部分において、小径ケーブル溝84aと接続されている。すなわち、大径ケーブル溝83aおよび小径ケーブル溝84aは、連続した1つの螺旋状のケーブル溝となっている。
開側ドラム80に巻き掛けられる開側ケーブル24の端部は、開側ドラム80の軸方向他側、つまり小径部84側に固定されている。すなわち、開側ケーブル24が開側ドラム80に巻き掛けられていくに連れて、開側ケーブル24は、小径ケーブル溝84aから大径ケーブル溝83aに徐々に巻かれていくことになる。このとき、開側ケーブル24の巻き終わり間際(スライドドア13が略全開の場合)において、開側ケーブル24は、巻き掛け径が最も大きいd1となった大径ケーブル溝83aの部分に巻き掛けられる。
ここで、大径ケーブル溝83aは、その全域において同じ巻き掛け径d1となっている。これにより、開側ケーブル24が巻き掛けられても、開側ケーブル24は大径ケーブル溝83aから脱落し難くなっている。したがって、大径ケーブル溝83aの溝ピッチp1は可能な限り詰められており、これにより開側ドラム80の軸方向寸法の増大が抑えられている。より具体的には、隣り合う大径ケーブル溝83aの間には、厚み寸法がt1(約1.0mm)程度の隔壁83bが設けられている。
これに対し、小径ケーブル溝84aは、開側ドラム80の軸方向他側に向かうに連れて、巻き掛け径がd2→d3→d4と徐々に小さくなっている。そのため、大径ケーブル溝83aと同じ溝ピッチp1で、かつ同じ厚み寸法t1の隔壁83bでは、開側ケーブル24が巻き掛けられていくにしたがって、開側ケーブル24が小径ケーブル溝84aから脱落する虞がある。
そこで、本実施の形態では、小径ケーブル溝84aの溝ピッチp2を大径ケーブル溝83aの溝ピッチp1よりも大きく設定している(p2>p1)。これにより、隣り合う小径ケーブル溝84aの間には、厚み寸法がt2(約5.0mm)の比較的厚みのある隔壁84bが設けられている(t2>t1)。
このように、隔壁84bの厚み寸法を厚くしてt2とすることで、当該隔壁84bの剛性を十分に高めている。したがって、隔壁84bの高さ寸法hを大きくする(小径ケーブル溝84aの深さ寸法を大きくする)ことが可能となり、これによっても開側ケーブル24の小径ケーブル溝84aからの脱落を確実に防止している。
さらには、図5に示されるように、開側ドラム80を覆うように設けられるドラムカバー62の一部には、開側ドラム80の小径部84が設けられた部分の外郭形状に倣って傾斜された傾斜部62cが設けられている。この傾斜部62cは、隔壁84bの先端部分に臨んでおり、これによっても開側ケーブル24の小径ケーブル溝84aからの脱落を確実に防止している。
図6の網掛け部分に示されるように、閉側ドラム70と開側ドラム80との間には、閉側ドラム70の駆動力を開側ドラム80に伝達する駆動ベルト90が設けられている。駆動ベルト90は、天然ゴム等の柔軟性を有する弾性材料により環状に形成され、駆動ベルト90の内側には、閉側ベルト噛合部72aおよび開側ベルト噛合部82aの双方に噛み合わされる複数のゴム歯91が一体に設けられている。
ここで、図示はしないが、駆動ベルト90の内部には、高負荷時に駆動ベルト90が伸びてしまうことを防止する補強部材(例えば、ガラス繊維や炭素繊維等)が埋設されている。これにより、閉側ドラム70の駆動力が開側ドラム80に効率良く伝達されて、ひいては閉側ドラム70と開側ドラム80との間で回転差が生じることが防止される。
また、駆動ベルト90は、閉側ドラム70と開側ドラム80との回転タイミングを合わせるタイミングベルトとしての機能を有している。
具体的には、閉側ケーブル23(図3参照)が閉側ドラム70の小径部73における小径ケーブル溝73a(図7参照)に巻き掛けられるタイミングで、開側ケーブル24(図3参照)は開側ドラム80の小径部84における小径ケーブル溝84a(図8参照)に巻きかけられる(状態A)。この「状態A」では、スライドドア13は、開口部12に対する所定位置、つまりスライドドア13の全閉位置と全開位置との間の経路の略中央部分と、開口部12を全閉とする位置との間で移動される。
一方、開側ケーブル24が開側ドラム80の大径部83における大径ケーブル溝83a(図8参照)に巻き掛けられるタイミングで、閉側ケーブル23は閉側ドラム70の大径部74における大径ケーブル溝74a(図7参照)に巻きかけられる(状態B)。この「状態B」では、スライドドア13は、開口部12に対する所定位置、つまりスライドドア13の全閉位置と全開位置との間の経路の略中央部分と、開口部12を全開とする位置との間で移動される。
次に、以上のように形成された駆動ユニット30の動作について、図面を用いて詳細に説明する。
図9(a)は開側ドラムに開側ケーブルが巻き掛けられた[全開状態]を示す図、(b)は閉側ドラムに閉側ケーブルが巻き掛けられた[全閉状態]を示す図を、図10はケーブル長の変化を説明する説明図を、図11はケーブル長の変化を説明するグラフを、図12はドアクローザ機能を説明するグラフをそれぞれ示している。
[スライドドアを閉じる場合]
まず、図2の実線で示された状態、つまりスライドドア13が完全に開いている[全開状態]から、スライドドア13が閉じられるときの動作について説明する。
操作者により操作スイッチ(図示せず)が「閉操作」されると、電動モータ43(図4参照)が正転駆動される。すると、図9(a)に示されるように、閉側ドラム70が、減速機構100(図4参照)を介して、大きな回転トルクで矢印「閉」の方向に回転駆動される。これにより、閉側ケーブル23が、閉側ドラム70の大径ケーブル溝74aから小径ケーブル溝73a(図7参照)に亘って徐々に巻き掛けられていく。よって、ローラアッシー15が車体前方に牽引され、スライドドア13は閉方向に移動していく。
このとき、開側ケーブル24は、開側ドラム80の小径ケーブル溝84aおよび大径ケーブル溝83a(図8参照)の双方に巻き掛けられた状態から徐々に送り出されていく。具体的には、開側ドラム80は、閉側ドラム70の回転に伴い、駆動ベルト90を介して矢印「閉」の方向に回転駆動される。これにより、開側ケーブル24は、ローラアッシー15により引っ張られることと、開側ドラム80が回転駆動されることから、ドラムハウジング61(図3参照)の外部に送り出される。このとき、開側ケーブル24は、開側ドラム80の大径ケーブル溝83aから先に送り出されて、これに引き続き小径ケーブル溝84aから送り出される。
ここで、閉側ケーブル23が閉側ドラム70の大径ケーブル溝74aから小径ケーブル溝73aに亘って巻き掛けられると、開側ケーブル24は開側ドラム80の大径ケーブル溝83aから先に送り出されて、これに引き続き小径ケーブル溝84aから送り出される。これにより、ドラムハウジング61の外部に引き出されているそれぞれのケーブル23,24のトータルの長さ(ケーブル長)は、略一定に保たれる。したがって、それぞれのケーブル23,24は弛むことが無く、スライドドア13のがたつき等が効果的に抑えられる。
このように、駆動ユニット30の作動中において、閉側ケーブル23および開側ケーブル24のケーブル長の変化が抑えられるため、駆動ユニット30では、比較的大きな部品であるテンショナ機構を省略している。なお、図3に示されるように、閉側ケーブル案内部64および開側ケーブル案内部65に、それぞれコイルスプリングSPを設けているが、これらのコイルスプリングSPは、経時変化で伸びてしまった一対のケーブル23,24の微小な弛みを取り除くものであって、上述のテンショナ機構に比して十分に小さな部品となっている。
ここで、スライドドア13は、その全閉間際において、車体11の内側に引き込まれるようになっている(図2参照)。したがって、スライドドア13を移動させるローラアッシー15は、図10に示されるように、ガイドレール14の湾曲部14aを通る。このとき、ローラアッシー15は、湾曲部14aの最も径方向外側の部分を通るため、特に閉側ケーブル23においては、湾曲部14aの径方向外側に、破線矢印Lのように引っ張られてしまう。すなわち、閉側ケーブル23は、スライドドア13(ローラアッシー15)が全開寄りの位置にある場合(図中破線部分)に比して、スライドドア13(ローラアッシー15)が全閉寄りの位置にある場合(図中実線部分)の方が、ドラムハウジング61の外部に多く送り出された状態となる。
具体的には、図11に示されるように、スライドドア13が[全開状態]のとき、つまりローラアッシー15がガイドレール14の「1」の位置(車体後方側)にあるときのケーブル長の変化量は、-2mmとなっている。また、スライドドア13が[全閉状態]のとき、つまりローラアッシー15がガイドレール14の「2」の位置(車体前方側)にあるときのケーブル長の変化量は、0mmとなっている。よって、スライドドア13が[全開状態]の場合のケーブル長の変化量(-2mm)程度においては、コイルスプリングSPの機能により十分に吸収可能となっている。
これに対し、スライドドア13が全閉寄りの位置で、かつ[全閉状態]から80mm程度車体後方側の位置にあるとき、つまりローラアッシー15がガイドレール14の「3」の位置(湾曲部14aの位置)にあるときのケーブル長の変化量は、最も大きい約12mmとなっている。このときの閉側ケーブル23のケーブル長の変化量(変化分)は比較的大きいため、閉側ケーブル案内部64に設けたコイルスプリングSPの機能のみでは吸収することは不可能である。そこで、閉側ドラム70の小径部73の巻き掛け径をD2およびD3(図7参照)のように小さく設定して、当該部分でケーブル長の変化分を吸収するようにしている。
より具体的には、閉側ドラム70の小径部73の巻き掛け径(直径寸法)D2,D3の方が、開側ドラム80の小径部84の巻き掛け径(直径寸法)d3,d4(図8参照)よりも小さくなっている(D2<d3,D3<d4)。これに対し、閉側ドラム70の大径部74の巻き掛け径(直径寸法)D4および開側ドラム80の大径部83の巻き掛け径(直径寸法)d1は、それぞれ同じ大きさになっている(D4=d1)。
すなわち、閉側ドラム70の小径部73の巻き掛け径D2,D3は、スライドドア13の移動過程で生じる閉側ケーブル23の閉側ドラム70からの送り出し量の変化分(約12mm増加分)を吸収する大きさになっている。具体的には、小径部73が、閉側ケーブル23の閉側ドラム70からの送り出し量の変化分(約12mm増加分)を吸収するタイミングは、上述した「状態A」となっている場合である。つまり、スライドドア13が全閉位置と全開位置との間の経路の略中央部分と、開口部12を全閉とする位置との間で移動するときに、小径部73は閉側ケーブル23の閉側ドラム70からの送り出し量の変化分(約12mm増加分)を吸収するようになっている。言い換えれば、ローラアッシー15がガイドレール14の湾曲部14aを通るときに、小径部73は閉側ケーブル23の閉側ドラム70からの送り出し量の変化分(約12mm増加分)を吸収するようになっている。
これにより、スライドドア13の移動過程で生じる比較的大きなケーブル長の変化分(約12mm増加分)を、閉側ドラム70の小径部73によって吸収することができる。したがって、上述のようなテンショナ機構を特別に設けなくても、スライドドア13が全閉寄りを移動している際に、駆動ユニット30の動作が抵抗増大により鈍くなったり、スライドドア13ががたついたりすることが効果的に抑えられる。
その後、駆動ユニット30の継続的な閉動作に伴い、スライドドア13は、車体11の内側にさらに引き込まれていく。そして、最終的には、スライドドア13に設けられたドアロッカー(図示せず)と、車体11に設けられたドアストライカー(図示せず)とが係合してロック状態となり、スライドドア13は完全に閉じられた[全閉状態]となる。このように、本実施の形態に係る駆動ユニット30は、スライドドア13を開閉させる機能に加えて、スライドドア13を全閉状態でロックするドアクローザ機能も備えている。
ここで、駆動ユニット30は、図12に示されるように、スライドドア13を全閉寄りの位置に移動させる際に、比較的大きなケーブル引き力[N]を発生するようになっている。なお、図12の破線グラフは、比較例の駆動ユニット(図示せず)の特性を示している。また、比較例の駆動ユニットでは、ケーブルの巻き掛け径が全域で同じ大きさのドラム(ケーブルの巻き掛け径が変化しないドラム)を採用している。
図12の実線グラフ(本発明)に示されるように、ローラアッシー15が、ガイドレール14上を移動して湾曲部14aに差し掛かる「a」の位置にあるときには、本発明では約600Nもの大きなケーブル引き力を発生している。これは、閉側ドラム70における小径部73の巻き掛け径をD2およびD3(図7参照)のように小径にしたことに起因するものである。
ここで、ローラアッシー15が湾曲部14aを通る際には、ガイドレール14の直線部分を通る場合よりも移動抵抗が増大する。本発明では、大きなケーブル引き力(約600N)で閉側ケーブル23を牽引するため、スライドドア13の全閉間際において、スライドドア13をスムーズに移動可能となっている。これに対し、比較例では、本発明よりも小さい約400Nのケーブル引き力でケーブルを牽引するため、スライドドアの全閉間際におけるスムーズな移動に支障を来す虞がある。
また、ローラアッシー15が、ガイドレール14上を移動して湾曲部14aを通った後の「b」の位置にあるとき、すなわち、スライドドア13がロック状態(ドアロッカーとドアストライカーとが係合した状態)になる位置にあるときにも、本発明では約600Nもの大きなケーブル引き力を発生している。これは、上述と同様に、閉側ドラム70における小径部73の巻き掛け径をD2およびD3(図7参照)のように小径に設定したことに起因するものである。
したがって、本発明の駆動ユニット30は、大きな駆動力を必要とするドアクローザ機能も備えており、ひいては別途ドアクローザ装置を車体11に設ける必要が無くなる。その一方で、比較例においては、スライドドアがロック状態になる位置にあるときには、本発明よりも小さい約400N程度のケーブル引き力でしかケーブルを牽引することができない。したがって、比較例においては、スライドドアをロック状態にする為の引き力に余裕が無く、ドアクローザとしての機能を果たすことができない。なお、ドアクローザ機能を十分に発揮するには、最低でも400Nのケーブル引き力を安定して出力可能とする工夫が必要となる。
なお、本発明の駆動ユニット30では、閉側ケーブル23のケーブル引き力が約600Nと大きくなっているが、これは、上述したように高トルクで駆動する必要がある閉側ドラム70に対して電動モータ43を同軸上に配置し(図4参照)、当該電動モータ43の駆動トルクを高効率で閉側ドラム70に伝達可能としたことにも起因している。
[スライドドアを開ける場合]
操作者により操作スイッチが「開操作」されると、電動モータ43が逆転駆動される。すると、図9(b)に示されるように、開側ドラム80が駆動ベルト90を介して矢印「開」の方向に回転駆動される。これにより、開側ケーブル24が、開側ドラム80の小径ケーブル溝84aから大径ケーブル溝83a(図8参照)に亘って徐々に巻き掛けられていく。よって、ローラアッシー15(図2参照)が車体後方に牽引され、スライドドア13は開方向に移動していく。
このとき、閉側ケーブル23は、閉側ドラム70の小径ケーブル溝73aおよび大径ケーブル溝74a(図7参照)の双方に巻き掛けられた状態から徐々に送り出されていく。具体的には、閉側ドラム70は矢印「開」の方向に回転駆動され、これにより、閉側ケーブル23は、ローラアッシー15により引っ張られることと、閉側ドラム70が回転駆動されることから、ドラムハウジング61の外部に送り出される。このとき、閉側ケーブル23は、閉側ドラム70の小径ケーブル溝73aから先に送り出されて、これに引き続き大径ケーブル溝74aから送り出される。
このように、スライドドア13を開ける場合においては、上述した[スライドドアを閉める場合]に比して、逆の動作を辿るようになっている。なお、スライドドア13を開ける場合においては、スライドドア13を閉めてロックする場合に比して、大きなケーブル引き力を必要としない。したがって、駆動ベルト90を介しての開側ドラム80の駆動トルクであっても、駆動ベルト90が伸びたり外れたりせずに、スライドドア13を十分に開くことができる。
以上詳述したように、本実施の形態に係る駆動ユニット30によれば、スライドドア13を閉方向に牽引する閉側ケーブル23と、閉側ケーブル23が巻き掛けられ、軸方向一側に小径部73および軸方向他側に大径部74を備えた閉側ドラム70と、を有し、小径部73の巻き掛け径D2,D3が、スライドドア13の移動過程で生じる閉側ケーブル23の閉側ドラム70からの送り出し量の変化分(約12mm増加分)を吸収する大きさになっている。
これにより、閉側ドラム70の小径部73において、スライドドア13の移動過程で生じる閉側ケーブル23の閉側ドラム70からの送り出し量の変化分(約12mm増加分)を吸収することができ、従前のような複数の部品からなる大きなテンショナ機構を廃止することが可能となる。よって、駆動ユニット30をより小型軽量化することができる。
また、本実施の形態に係る駆動ユニット30によれば、閉側ケーブル23が巻き掛けられる閉側ドラム70と、開側ケーブル24が巻き掛けられる開側ドラム80とを設けているので、従前のように1つのドラムに2つのケーブルをそれぞれ巻き掛けるものに比して、ドラムの軸方向寸法を詰めることができる。
したがって、閉側,開側ドラム70,80の軸方向に沿う駆動ユニット30の厚み寸法を、従前のものに比してより薄くする(小型化する)ことができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態では、閉側ケーブル23に対応した閉側ドラム70と、開側ケーブル24に対応した開側ドラム80とを、それぞれ個別に設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、閉側ケーブル23および開側ケーブル24のそれぞれを、互いに逆向きに1つのドラムに巻き掛けるようにした、従前と同様の駆動ユニットにも採用することができる。
また、上記実施の形態では、電動モータ43に、三相のブラシレスモータを採用したものを示したが、本発明はこれに限らず、ブラシ付き電動モータ等、他の仕様の電動モータを採用しても良い。
さらに、上記実施の形態では、駆動ベルト90に、天然ゴム等よりなるものを採用したが、本発明はこれに限らず、閉側ドラム70と開側ドラム80との間で動力伝達が可能であれば、金属チェーン等の他の仕様のものを採用しても良い。
その他、上記実施の形態における各構成要素の材質,形状,寸法,数,設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記実施の形態に限定されない。