电动门打开装置和具有所述装置的机动车辆的制作方法

本发明涉及到用于利用马达来打开和关闭门的电动门打开装置以及具有所述装置的机动车辆。

背景技术：

常规的电动门打开装置包括马达；减速机构，用于使马达减速；输出构件，用于通过从减速机构传输有所减少的旋转到门；以及离合器机构，用于当其运行时将马达的转矩传输到输出构件，并且切断从马达到输出构件的旋转力的传输，如在专利文献1中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP2005-82019A；

专利文献2：JP2014-105486A。

技术实现要素：

发明待解决的技术问题

然而，具有离合器机构的常规电动门装置是大型的。因而，用于将其附接在机动车辆中的位置是受限的，并且必需改变机动车辆中的附接位置，由此削弱了用于将其安装于机动车辆中的能力。

如专利文献2中所披露，申请人提出一种电动门打开装置，其包括：第一级减速机构或摆线减速机构，用于减慢所述马达的旋转；第二级减速机构或行星齿轮机构，用于进一步减慢从所述第一减速机构提供的旋转；第三级减速机构，用于进一步减慢从所述第二阶减速机构提供的旋转；以及输出构件，用于传输将从所述第三阶减速机构提供的驱动力，所述减速机构在圆柱形壳体中串联布置以能够使得整个装置更小。

然而，近年来，为了提供高品质机动车辆，必需向机动车辆提供电动门打开装置以在门被马达打开和关闭时减少工作噪音。

考虑到缺点，本发明的目的在于提供一种安静的电动门打开装置和具有所述装置的机动车辆。

用于解决技术问题的手段

下列缺点也由本发明解决。

所述第一发明涉及到利用马达的电力来打开和关闭所述门的电动门打开装置，所述装置包括：

壳体；

安装至所述壳体的马达；

行星齿轮单元，所述行星齿轮单元被容纳于所述壳体内以减少马达的旋转速度；和

输出机构，所述输出机构将来自行星齿轮的减速的旋转传输至所述门以打开和关闭所述门；

其中，所述行星齿轮单元包括：随着所述马达的旋转轴旋转的恒星齿轮；固定在壳体中的行星齿轮架；被支撑以在所述行星齿轮架中旋转并且与恒星齿轮啮合的行星齿轮；和以能够旋转的方式支撑于所述壳体中并且与行星齿轮啮合的环形齿轮，并且所述恒星齿轮的两端都被支撑。

所述第二发明涉及到在第一发明中的电动门打开装置，其中所述恒星齿轮的一端装配于所述马达的旋转轴中并且所述恒星齿轮的另一端以能够旋转的方式支撑于行星齿轮架中使得恒星齿轮在两端处被支撑。

所述第三发明涉及到在第一或第二发明中的电动门打开装置，其中所述行星齿轮单元的行星齿轮和环形齿轮的模数为大约0.6。

所述第四发明涉及到机动车辆，其中在第一至第三发明中任一个中的电动门装置被安装在车体的后部处，其特征之一，

当马达在11.8至12.0伏被致动以打开和关闭所述门时，在车辆中测量的工作噪音在46.3至51.6db的范围。

发明优点

根据本发明，行星齿轮单元中的恒星齿轮包括两端支撑结构，由此防止恒星齿轮轴向地摇摆并且减少工作噪音。

附图说明

图1是应用本发明的车辆的后部的侧视立视图。

图2是电动门打开装置的前视立视图。

图3是沿着图2中的线III-III截取的剖视图。

图4是电动门打开装置的分解透视图。

图5是主要部件的放大剖视图。

图6是沿着图3中的线VI-VI截取的放大剖视图。

图7是沿着图3中的线VII-VII截取的放大剖视图。

图8是车辆的示意图，其示出如何测量出电动门打开装置内的工作噪音。

图9是车辆的后部的侧视立视图，其示出如何测量出电动门打开装置中的工作噪音。

图10是示出测量点的表格。

图11是在测量点处的工作噪音的表格。

具体实施方式

本发明的一个实施例将参考附图而描述。

图1图示出具有根据本发明的电动门打开装置的车辆的后部的侧视立视图。

提升门2被支撑于车体1的后部的顶部处且具备一对门铰接部3以打开和关闭。在下部中间的门闩锁装置DL与撞针(未示出)接合并且能够在完全闭合位置与完全打开位置之间之间移动，在所述完全闭合位置中，所述车体1的后部开口如图1中的实线所示般闭合，并且，在所述完全打开位置中，所述后端被弹起从而使得后部开口如图1中的两条虚线所示般打开。

在车体1与提升门2之间，提供一种气体弹簧21，其一端枢转地连接至车体1并且另一端枢转地连接至提升门2。提升门2由气体弹簧21沿打开方向推动以减少当提升门2以电力方式打开时的驱动力以及减少当提升门2以手动方式打开时的力。

在车顶下方的车体1的后部开口的上部处，提供一种电动门打开装置4以用于以电力方式打开和关闭所示提升门2。

在图2至4中，电动门打开装置4是无离合器的，整体近似呈圆柱形，在水平方向纵长，并且包括马达5；第一行星齿轮单元6，所述第一行星齿轮单元减慢所示马达2，作为第一步骤；第二行星齿轮单元7，所述第二行星齿轮单元进一步减慢从所述第一行星齿轮单元6提供的旋转，作为第二步骤；第三行星齿轮单元8，所述第三行星齿轮单元进一步减慢从所述第二行星齿轮单元7提供的旋转，作为第三步骤；输出臂9，所述输出臂9包括输出机构用于将第三行星齿轮单元8的旋转传输至提升门2；制动机构10，所述制动机构10施加制动力，能够使得提升门2被保持在可选的中间打开位置。转矩限制器机构11，所述转矩限制器机构11能够传输预定转矩；以及圆柱形壳体12，圆柱形壳体12容纳每个元件从而使得装置4沿着车辆的宽度被附接至车体1。

壳体12包括齿轮箱121；弹簧保持箱122；中间箱123；传感器覆盖件124和齿轮箱125、126，它们中的每个被划分开并且稍后加以描述，但并不限于此。如果壳体整体而言是圆柱形，则划分所述壳体12的任何方式都是可以的。

马达5由配备于车体中的控制件(未示出)利用PWM控制来控制。

所述第一行星齿轮单元6包括行星齿轮61，所述行星齿轮61固定成不能够在固定至马达箱61的齿轮箱121中旋转；恒星齿轮62，所述恒星齿轮62被连接至马达5的旋转轴52，不能相对于彼此旋转；两个行星齿轮63，所述两个行星齿轮63与恒星齿轮62啮合；以及环形齿轮64，其中所述行星齿轮64与内圆周表面上的内部齿64a啮合。

所述行星齿轮63包括与恒星齿轮62啮合的较大直径齿轮63a以及与环形齿轮64的内部齿64a啮合的较小直径齿轮63b。所述行星齿轮63经由支撑轴13以能够旋转的方式而被安装，所述支撑轴13的一端被支撑在行星齿轮架61中并且另一端被支撑在齿轮箱121中。

在第一行星齿轮单元6中，所述恒星齿轮62随着马达5的旋转轴52的旋转而旋转，并且行星齿轮63在其自己的轴线上绕支撑轴13而旋转。与行星齿轮63的较小直径齿轮63b啮合的环形齿轮64绕马达5的轴线旋转并且降低速度。

制动机构10包括摩擦板101，所述摩擦板101被支撑成在固定至齿轮箱121的圆柱形弹簧保持箱122中不旋转但会轴向滑动；以及，波形垫圈102，所述波形垫圈102在弹簧保持箱122与摩擦板101之间压缩的条件下被保持。

摩擦板10在预定摩擦力的情况下由波形垫圈102的弹性斥力被压缩地装配到环形齿轮64的左侧上。波形垫圈102向环形齿轮64的旋转施加预定阻力并且利用预定制动力将所述提升门2保持在中间打开位置。

转矩限制器机构11包括：合成树脂输出旋转构件111，所述输出旋转构件111与所述制动机构10联接成相对不会旋转所述第一行星齿轮单元6的环形齿轮64；金属中间输出轴112，所述中间输出轴112能够传输所述输出旋转构件111的转矩至第二行星齿轮单元7；轴环114，所述轴环被装配在输出旋转构件111的轴向孔111a中以不相对彼此旋转；以及，圆柱形容差环113，所述容差环113被装配在中间输出轴112上并且利用轴环114压缩地装配到所述旋转输出构件111的轴向孔111a。当比容差环113与轴环114之间的摩擦力更大的旋转负载或转矩被提供到中间输出轴112内时，在接触部处产生滑动，并且所述中间旋转构件111相对于中间输出轴112旋转，从而使得所述第一行星齿轮单元6的环形齿轮64的转矩不能传输至中间输出轴112.

环形磁性旋转传感器14被固定到输出旋转构件11的左侧。磁性旋转传感器14能够利用下文所述的传感器基板15来检测提升门2的打开位置和打开速度。

所述传感器基板15具有传感器(未示出)，例如霍尔传感器，用以检测所述磁性旋转传感器14的旋转，并且所述传感器基板15被固定介于固定至弹簧保持箱122左侧的中间箱123与固定至中间箱123左侧的传感器覆盖件124之间。

所述第二行星齿轮单元7还减少从所述第一行星齿轮单元6经由转矩限制器机构11提供的旋转速度，并且所述第二行星齿轮单元7包括：与所述转矩限制器机构11的中间输出轴112一起形成的恒星齿轮71；三个行星齿轮72，所述三个行星齿轮72与恒星齿轮71啮合；行星齿轮架73，所述行星齿轮架73用于经由与所述马达5的轴向平行的轴74而枢转地安装所述行星齿轮72；以及环形齿轮75，在所述环形齿轮75中，与所述行星齿轮72啮合的内部齿75a被形成在内部圆周表面上。

所述第三行星齿轮单元8进一步减少从所述第二行星齿轮单元7给出的旋转速度，并且包括：装配在并且固定至所述行星齿轮架73的中心孔73a的恒星齿轮81；与所述恒星齿轮81啮合的三个行星齿轮82；用于经由与马达5的轴线平行的轴84而枢转地安装所述行星齿轮82的行星齿轮架83；以及用于所述第二行星齿轮单元7的环形齿轮75。

所述第二行星齿轮单元7和所述第三行星齿轮单元8被容纳于固定至传感器覆盖件124左侧的圆柱形齿轮箱125以及固定至齿轮箱125左侧的底部齿轮箱126中。

所述恒星齿轮71随着所述第一行星齿轮单元6的环形齿轮64旋转，并且所述行星齿轮72在其自己的轴线上旋转的同时所述行星齿轮72啮合所述恒星齿轮71以及所述环形齿轮75的内部齿75a。所述第二行星齿轮单元7绕所述马达5的轴线回转。所述行星齿轮架73基于行星齿轮架72的圈数以减速旋转，并且所述旋转被传输至所述第三行星齿轮单元8的恒星齿轮81。

当恒星齿轮81旋转时，所述行星齿轮82与所述恒星齿轮81以及所述环形齿轮75的内部齿75a啮合，并且在其自己的轴线上旋转，从而使得所述第三行星齿轮单元8绕所述马达5的轴线回转。因而，由于行星齿轮82的回转，行星齿轮架8减速地旋转。

所述行星齿轮架8的减速旋转被传输至装配于所述行星齿轮架83的中心孔83a中的输出轴16，并且利用被固定至从齿轮箱126突伸的所述输出轴16的端部的螺栓17而被传输至输出臂9。所述输出臂9的旋转经由所述输出臂9的自由端处的球形接合部91以及连接至所述球形接合部91的连接臂92而被传输至提升门2。因而，所述提升门绕所述门铰接部3的轴线打开和关闭。

随后，将描述前述实施例中的电动门打开装置4的运动。

当提升门2处于关闭或打开位置时，马达5启动，并且所述马达5的旋转轴52的旋转被提供给所述第一行星齿轮单元6的恒星齿轮62并且经由与恒星齿轮62啮合的行星齿轮63而从环形齿轮64给出。随着所述环形齿轮64的旋转，与所述环形齿轮64的左侧接触的摩擦板101滑动，从使得所述环形齿轮64仍能够旋转。

从所述第一行星齿轮单元6的环形齿轮64给出的转矩经由所述转矩限制器机构11而被传输至所述第二行星齿轮单元7的恒星齿轮71。所述转矩限制器机构11的输出旋转构件111在所述容差环113的摩擦力的情况下接触所述中间输出轴112。所述环形齿轮64的转矩经由所述中间输出轴112而被无问题地传输至所述第二行星齿轮单元7的恒星齿轮71。

所述第二行星齿轮单元7的恒星齿轮71的转矩下经由所述行星齿轮72和所述行星齿轮架73在进一步减速的情况传输至所述第三行星齿轮单元8的恒星齿轮81。传输至所述第三恒星齿轮81的转矩经由所述行星齿轮82以减速被传输至行星齿轮架83。传输至行星齿轮架83的转矩经由所述输出轴16被传输至输出臂9。因而，所述输出臂9绕所述马达5的轴线旋转通过预定角度，由此经由联接至输出臂9的连接臂92来打开或关闭所述提升门2。

当所述马达5停止在介于完全闭合位置与完全打开位置之间的中间打开位置处，所述提升门2能够通过所述制动机构的制动力而被保持在中间打开位置。

在所述提升门2由马达的动力打开或关闭时，所述提升门2接触障碍物，并且大的外力沿着打开方向或关闭方向施加至提升门2。于是，所述转矩限制器机构11被制动。具体地，如果超过马达5的驱动力的过度的负载沿着打开/关闭方向被施加到提升门2，则滑移转矩被施加到容差环113与所述转矩限制器机构11的输出旋转构件111之间，并且输出旋转构件111相对于中间输出轴112而旋转，从而使得所述第一行星齿轮单元6的转矩不能被传输至所述第二行星齿轮单元7。因而，过度的负载没有被施加到马达5以及所述行星齿轮6至8中每一个，由此阻止了马达5和每个齿轮破损。

当所述提升门2被手动打开和关闭时，通过检测所述提升门2的启动而启动所述马达5，并且能够由马达5的辅助力打开和关闭所述提升门2。在此情况下，在用于控制所述马达5的PWM控制下，提升门2的手动打开/关闭速度越快，则占空比越大；并且速度越慢，则占空比越小。因而，能够施加与所述提升门2的手动打开/关闭速度对应的辅助力，能够执行提供高的可追踪性/可跟随性的辅助控制，从而使得能够自然地、安静地并且手动地操作所述提升门2。为了检测所述提升门2的起始运动，则可在所述提升门2的端部处提供角速度传感器。

(实施例)

在此实施例中，为了减少当所述提升门2打开和关闭时所述电动门打开装置的工作噪音，则能够执行如下的第二最佳措施：

(A)所述第一行星齿轮单元6的恒星齿轮62包括两端支撑结构，所述两端支撑结构防止当所述恒星齿轮62旋转时所述恒星齿轮62的轴向跳动，由此加固所述恒星齿轮62和所述行星齿轮63的接合并且改善工作噪音的安静。

如图3和5所示，所述恒星齿轮62的一端62a装配到所述马达5的旋转轴52的端部中以不会相对彼此旋转，并且另一端62b可旋转地置入被固定于所述齿轮箱121中的行星齿轮架61的中心孔61a内以构建所述恒星齿轮62的两端支撑结构。

(B)在图5中，所述第一行星齿轮单元64的环形齿轮64的部分64b在轴向与固定在所述齿轮箱121中的行星齿轮架61的底部61b相接触以防止当所述环形齿轮64旋转时的轴向跳动，由此确保了所述行星齿轮63与所述环形齿轮64的接合并且改善了工作噪音的安静性。

(C)所述第一行星齿轮单元6的所述行星齿轮63和较小直径齿轮63b以及所述环形齿轮64的与所述较小直径齿轮63b啮合的内齿64a具有范围从0.5至0.7的模数。最优选地，所述模数为0.6，这改善了前面接合率并且防止由于所述环形齿轮64的旋转振动而产生振动声音，由此改善了工作噪音的安静性。

(D)所述第二行星齿轮单元7的恒星齿轮71和与所述恒星齿轮71啮合的行星齿轮72具有范围从0.5至0.7的模数。最优选地，所述模数为0.6，这改善了前面接合率并且防止了产生振动声音，由此改善了工作噪音的安静性。

(C)和(D)中的模数基于日本工业标准(JIS B1701-2，用于通用工程和用于重型工程的圆柱齿轮-第二部分：模数)。

(E)在用于将所述马达5的旋转传输至提升门2的运动传输路径上，设置所述转矩限制器机构11，由此防止每个齿受损。

除了所述第二最佳措施(A)至(E)，采取下列措施(F)和(G)，由此改善了安静性。

所述第一行星齿轮单元6的恒星齿轮62以及所述行星齿轮63的与所述恒星齿轮62啮合的较大直径齿轮63a的模数不同于所述环形齿轮64的内齿64a以及所述行星齿轮63的与所述内齿64a啮合的较小直径齿轮63b的模数。因而，由所述第一行星齿轮单元6产生的振动的频率和相位不同，由此使得能够减少源自谐振的噪音。

(G)考虑所述电动门打开装置4安装至车辆的安装位置，则马达5的PWM频率是以前确定的或可变的以防止谐振。

随后，描述了当所述提升门2通过应用所述第二最佳措施(A)至(G)的电动门打开装置4打开和关闭时的工作噪音。

所有这些第二最佳措施(A)至(E)并非必不可少的，但是采取了(A)至(D)中的至少一个措施，与现有技术相比改善了工作噪音的安静性。

源自图11中的电动门打开装置4的工作噪音的数据来自于在图8至10中的状况下执行的实验。

测量装备M(Kabushiki Kaisha Ono Sokki，宽带声级计LA-5111)被安置于测量点P1、P2、P3和P4，并且所述电动门打开装置4的马达5在11.8至12V的电压条件下被激活。示出了工作噪音的数据。

在图8和10中，测量点P1被设置在车辆中的右前方和左前方座位之间，在与汽车后视镜相距600mm、与0B相距0mm、且与车顶相距200mm的距离处；测量点P2被设置在后座中间，与后视镜相距1450mm、在与0B相距0mm并且与车顶相距200m的距离处；测量点P3被设置在行李舱中，在与后视镜相距1750mm、与0B相距300mm并且与车顶相距330m的距离处；以及测量点P4被设置在车辆外侧，在与地面相距1600mm、当所述提升门2完全打开时与提升门2的端部向后相距100mm处。

麦克风在点P1、P2和P4处向前、并且在点P3处向上而指向车体。

在前述状况下的工作噪音在点P1处当提升门2由电动门打开装置4打开时是46.3db，并且当提升门2被关闭时是45.2db；在点P2处当提升门2打开时是50.4db并且当提升门2关闭时是49.7db；在点P3处当提升门2打开时是51.6db并且当提升门2关闭时是50.6db和50.9db；以及在点P4处当提升门2打开时是42.5db并且当提升门2关闭时是41.4db。在车辆中测量的工作噪音范围从46.3至51.6db。

供参考，在下面描述了在电动门打开装置中的基准测试。

在图11中，在装配另外的具有行星齿轮作为减速机构的电动门打开装置中，但没有上述改进(A)至(D)的情况下，噪音在P1点处当电动门打开装置打开时是53.0db并且当电动门打开装置关闭时是50.6db；在点P2处当电动门打开装置打开时是54.6db并且当电动门打开装置关闭时是52.9db；在点P3处当电动门打开装置打开时是56.3db并且当电动门打开装置关闭时是52.6db；在点P4处当电动门打开装置打开时是49.0db并且当电动门打开装置关闭时是46.5db。在装配还一个具有主轴作为减速机构的的电动门打开装置中，噪音在点P1处当电动门打开装置打开时是49.3db并且当电动门打开装置关闭时是49.3db；在点P2处当电动门打开装置打开时是54.7db并且当电动门打开装置关闭时是54.2db；在点P3处当电动门打开装置打开时是58.8db并且当电动门打开装置关闭时是57.2db；以及在点P4处当电动门打开装置打开时是49.4db并且当电动门打开装置关闭时是48.4db。

这样的结果也证明了在实施例中的电动门打开装置减少工作噪音以改善安静性。

前述涉及到本发明的实施例，并且可作出各种改变和修改而不离开本发明的如下主旨：

(i)代替所述提升门，门是绕竖直轴打开和关闭的侧门或是在车辆的纵向滑动以打开和关闭的滑动门。

(ii)代替具有第一行星齿轮5、第二行星齿轮6和第三行星齿轮7的所述三级减速装置，可使用两级或多于三级减速装置。

附图符号说明

1：车体

2：提升门

3：门铰接部

4：电动门打开装置

5：马达

6：第一行星齿轮单元

7：第二行星齿轮单元

8：第三行星齿轮单元

9：输出臂

10：制动机构

11：转矩限制器机构

12：壳体

13：支撑轴

14：环形磁性旋转传感器

15：传感器基板

16：输出轴

17：螺栓

21：气体弹簧

51：马达箱

52：旋转轴

61：行星齿轮架

61a：中心孔

61b：底部

62：恒星齿轮

62a：一端

63：行星齿轮

63a：较大直径齿轮

63b：较小直径齿轮

64：环形齿轮

64a：内部齿

64b：部分

71：恒星齿轮

72：行星齿轮

73：行星齿轮架

73a：中心孔

74：轴

75：环形齿轮

75a：内部齿

81：恒星齿轮

82：行星齿轮

83：行星齿轮架

84：轴

91：球形接合部

92：连接臂

101：摩擦板

102：波形垫圈

111：输出旋转构件

111a：轴向孔

112：中间输出轴

113：容差环

114：轴环

121：齿轮箱

122：弹簧保持箱

123：中间箱

124：传感器覆盖件

125：齿轮箱

126：齿轮箱

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种利用马达的动力来打开和关闭门的无离合器电动门打开装置，所述装置包括：

壳体；

安装至所述壳体的马达；

行星齿轮单元，所述行星齿轮单元被容纳于所述壳体内以减少马达的旋转速度；和

输出机构，所述输出机构将来自行星齿轮的减速的旋转传输至所述门以打开和关闭所述门；

其中，所述行星齿轮单元包括：与所述马达的旋转轴一起旋转的恒星齿轮；固定在壳体中的行星齿轮架；以能够旋转的方式被支撑至所述行星齿轮架并且与恒星齿轮啮合的行星齿轮；和以能够旋转的方式支撑于所述壳体中并且与行星齿轮啮合的环形齿轮，并且

其中，所述恒星齿轮的一端装配于所述马达的旋转轴中使得所述恒星齿轮不相对于所述马达的旋转轴旋转；并且所述恒星齿轮的另一端被支撑以在行星齿轮架中旋转，由此所述恒星齿轮的两端都被支撑。

2.根据权利要求1所述的无离合器电动门打开装置，其中所述行星齿轮单元的行星齿轮和环形齿轮的模数为约0.6。

3.一种机动车辆，其中根据权利要求1或2所述的无离合器电动门打开装置被安装在车体的后部处，其特征在于：

当马达以11.8至12.0伏的电压被致动以打开和关闭门时，在车辆中测量的工作噪音在从46.3至51.6db的范围。