CN102852424B

CN102852424B - 车门开闭装置

Info

Publication number: CN102852424B
Application number: CN201210216885.XA
Authority: CN
Inventors: 井上宪明; 中世峰辉
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: JP5541238B2; JP2013011098A; CN102852424A

Abstract

一种车门开闭装置，其目的是避免电动机的使用电力浪费，并实现电动机的寿命延伸。本发明的车门开闭装置利用以电池为电源的电动机的驱动力来开闭车门，包括电动机控制部，该电动机控制部在不超过电池电压的范围内对施加至电动机的电压进行控制，还通过控制脉冲宽度来对电动机的通电时间进行调节，从而能对供给至电动机的电量进行调节，电动机控制部以使门的移动速度接近目标速度的方式对施加至所述电动机的电压和所述电动机的通电时间进行调节，从而使所述电动机的驱动力增加或减少。

Description

车门开闭装置

技术领域

本发明涉及一种利用以电池为电源的电动机的驱动力来开闭车门的车门开闭装置。

背景技术

专利文献1记载有与本发明相关的现有的车门开闭装置。

专利文献1记载的车门开闭装置是用于利用电动机的驱动力来开闭滑动门的装置。一般在车门上，当车门关闭时会按压密封用的挡风雨条使其变形，因此，在全闭位置附近处移动门所需的力(受力)增大。此外，在门从全闭状态朝打开方向移动时也要解除门的全闭锁定状态等，因此，上述受力增大。

此外，在上述门上具有将门保持在全开位置的机构，因此，为了使上述机构动作，在全开位置附近，车门的受力变大。此外，在使门从全开状态朝关闭方向移动时，上述受力也增大。

因此，如图7所示，在门的打开动作或是门的关闭动作时，在动作开始时和动作完成时均需要增大电动机的驱动力。与此相对的是，当门在全开位置与全闭位置之间移动时，就不需要那么大的驱动力。

图7的点划线表示例如在车辆停在坡道上的时候，当门的重量作用在与门的移动方向相反的方向时移动门所需的力(受力)。此外，图7的虚线表示例如在车辆停在坡道上的时候，当车门的重量作用在门的移动方向时门的受力。

在现有的车门开闭装置中，如图7的实线所示，对电动机的驱动力进行控制，从而即便在车门的重量作用在与门的移动方向相反的方向时，门也能良好地移动。

在专利文献1的门开闭装置中，通过PWM控制来对电动机的通电时间进行控制，以调节对电动机的供电量，从而对电动机的驱动力进行控制。

专利文献1：日本专利特开2002－194949号

但是，在现有的方式中，如图7的虚线所示，在像门的重量作用在该门的移动方向时这样的使门动作的力非常小的情况下，很难使电动机的驱动力与上述使门动作的力相应地降低。因此，造成电动机的使用电力浪费。此外，在PWM控制中，以恒定电压(电池的电源电压)对电动机进行驱动，因此，在门的开闭频率较高时，电动机的寿命便成为问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，本发明所要解决的技术问题是避免电动机的使用电力的浪费，并且实现电动机的寿命延长。

上述技术问题可通过各技术方案的内容得以解决。

第一方面的发明是利用以电池为电源的电动机的驱动力来开闭车门的车门开闭装置，其特征是，包括电动机控制部，该电动机控制部在不超过上述电池的电源电压的范围内对施加至上述电动机的电压进行控制，还通过控制脉冲宽度来对上述电动机的通电时间进行调节，从而能对供给至上述电动机的电量进行调节，上述电动机控制部以使上述门的移动速度接近目标速度的方式对施加至上述电动机的电压和上述电动机的通电时间进行调节，从而使上述电动机的驱动力增加或减少。

根据本发明，例如在车辆停在坡道上、门的重量施加在门的移动方向上的情况下，若电动机的驱动力超过移动门所需的力(使门动作的力)时，则门的移动速度超过目标速度。因此，电动机控制部以使门的移动速度接近目标速度的方式(以使门的移动速度降低的方式)，对施加至电动机的电压、上述电动机的通电时间进行调节，来减少供给至电动机的电量，从而使驱动力减少。藉此，与以往那样在电动机的施加电压恒定(电池的电源电压)的情况下仅对电动机的通电时间进行调节的控制(PVM控制)相比，能更有效地与使门动作的力的减少相应地减少电动机的驱动力。

其结果是，能避免电动机的使用电力浪费。此外，通过使电动机的施加电压低于电池的电源电压(以下称为电池电压)，就可减轻上述电动机的负担，从而能实现寿命的延长。

较为理想的是，电动机控制部构成为能输出最低工作电压，该最低工作电压是为了得到在平坦的地方且在全开位置与全闭位置之间的中途位置移动上述门所需的最小限度的驱动力而对电动机施加的电压，上述电动机控制部最初以最低工作电压使电动机起动。

这样，由于最初以最低工作电压使电动机起动，因此，在起动上述电动机时不会造成很大负担。

更为理想的是，门是在打开动作时朝纵向折叠、在关闭动作时展开的折叠门。

折叠门是多用于公交汽车等上的门，在每个上下车位置都要进行开闭操作等，开闭的频率非常高。因此，会使电动机的负担变大。但是，由于电动机可在电池电压以下的电压下使用，因此，可增长电动机的寿命，降低维修成本。

根据本发明，不仅能避免电动机的使用电力浪费，还能实现电动机的寿命延长。

附图说明

图1是包括本发明实施方式1的车门开闭装置的小型巴士的示意立体图。

图2是从车室内观察到的小型巴士的折叠门及门开闭装置的主视图。

图3是表示处于全闭状态的折叠门及门开闭装置的俯视图。

图4是车门开闭装置的控制框图。

图5是表示移动折叠门所需的力(门的受力)和电动机的驱动力之间的关系的图表(A图)(B图)。

图6是车门开闭装置的控制流程图。

图7是表示现有的车门开闭装置的门的受力与电动机的驱动力之间的关系的图表。

(符号说明)

10 折叠门(门)

40 门驱动单元

45m 电动机

45e 旋转传感器

60 电动机控制部

V 电动机电压

VB 电池电压

VS 最低工作电压

具体实施方式

(实施方式1)

以下，参照图1至图6对本发明实施方式1的车门开闭装置进行说明。在此，本实施方式是将本发明适用于小型巴士的折叠门的情况，图中的前后左右及上下与巴士的前后左右及上下相对应。

<折叠门10的概况>

如图1所示，在上述小型巴士3的车体4的左侧的中央靠前的位置处形成有可供乘客上下车的上下车口50，该上下车口50构成为由折叠门10来开闭。

如图2的室内侧主视图所示，折叠门10包括纵向长的长方形形状的前侧门片12和后侧门片14，其前侧门片12的后端部与后侧门片14的前端部通过铰链机构(未图示)以能水平转动的状态连接。此外，在前侧门片12的前端上下部分处，主铰链机构11的铰链销11p以朝上下方向突出一定尺寸的状态安装，其中，上述主铰链机构11以能使前侧门片12水平转动的状态连接在上下车口50的前端位置(前部支柱51(参照图3)的附近)。此外，在上下车口50的顶板部分设有在前后方向上延伸的导向槽(未图示)，形成在后侧门片14的后端上部的导向销14p以能沿着该导向槽移动的方式与上述导向槽卡合。

此外，如图1所示，在上下车口50的顶板部分设有板状限位件58，该板状限位件58用于禁止前侧门片12和后侧门片14朝上下车口50的外侧转动。

如图2所示，在前侧门片12的转动自由端侧设有关门锁定机构20。关门锁定机构20是在折叠门10位于关闭上下车口50的全闭位置时通过与形成于上述上下车口50的顶板部分处的通孔状的撞针(未图示)卡合来将上述折叠门10锁定在全闭状态的机构。

此外，在前侧门片12的中央靠下的位置(固定面12s)处设有用于自动解除关门锁定机构20的锁定状态的自动解除锁定机构30。如图3所示，自动解除锁定机构30包括：底板31，该底板31固定在前侧门片12的固定面12s上；以及解除锁定构件35，该解除锁定构件35构成为通过连接销36与上述底板31连接，并能以上述连接销36为中心水平转动。在上述解除锁定构件35的中央部处，经由连杆销41p连接有门驱动单元40(在后面说明)的水平连杆41的前端部。此外，在解除锁定构件35的转动自由端位置上连接有线材机构27的线材27w，该线材机构27将上述解除锁定构件35的转动动作传递至上述关门锁定机构20。因此，在折叠门10被门驱动单元40的水平连杆41拉动而打开时，解除锁定构件35在该水平连杆41的拉动力的作用下以连接销36为中心转动，上述转动动作通过线材机构27被传递至关门锁定机构20来解除折叠门10的全闭锁定。

<门驱动单元40>

门驱动单元40是使折叠门10的前侧门片12绕铰链销11p在折叠门10展开以关闭上下车口50的位置(全闭位置，参照图3)与折叠门10折叠以打开上下车口50的位置(全开位置，未图示)之间水平转动的机构。

门驱动单元40包括：如上所述与折叠门10的前侧门片12连接的水平连杆41；以及如图2、图3所示通过连接销43r以能水平转动的状态连接至水平连杆41的基端部的可动臂43。此外，可动臂43的基端部以不能相对旋转的结构连接至驱动部45的纵向的输出轴46j。

如图2所示，门驱动单元40的驱动部45由电动机45m、减速器(未图示)和电磁离合器46等构成。驱动部45的电动机45m和电磁离合器46等以轴心纵向配置的状态收纳在外壳47内。此外，如图3所示，门驱动单元40的外壳47设置在位于上下车口50内侧的上下车台阶53前方的地板上。

<电动机控制部60>

如图4所示，通过从电动机控制部60供电，来对门驱动单元40的电动机45m与电磁离合器46进行驱动。电动机控制部60接收来自开门开关61或关门开关62的接通信号，从开始折叠门10的打开动作或关闭动作起，基于规定的程序使电动机45m及电磁离合器46驱动，直至结束上述打开动作或关闭动作。此外，电动机控制部60构成为能对电动机45m的驱动力进行反馈控制，从而在电动机45m的动作中使折叠门10的开闭速度(移动速度)大致恒定。

即，在电动机控制部60中，输入有来自电动机45m的旋转传感器45e的信号，并构成为能基于上述旋转传感器45e的信号在电动机控制部60中对折叠门10的开闭速度(移动速度)进行运算。因此，通过对电动机45m的驱动力进行控制，以使电动机45m的实际转速接近于目标转速，从而能使折叠门10的开闭速度(移动速度)保持为大致恒定。电动机控制部60通过在不超过电池电压VB的范围内对施加至电动机45m的电压进行控制，进而对电动机45m的通电时间进行控制(PWM控制)，从而能对供给至电动机45m的电量进行调节，以对电动机45m的驱动力进行控制。

此外，电动机控制部60能检测出电动机45m的载荷电流，例如构成为在因关闭折叠门10时的夹持等而使电动机45m的载荷电流超过允许值的情况下，使上述电动机45m停止。

<折叠门10的开闭装置的动作>

接着，基于图5(A)、图5(B)、图6等对本实施方式的折叠门10的开闭装置的动作进行说明。

在此，基于存储在上述电动机控制部60的存储器(未图示)中的程序，在每个预先确定的时间内，反复执行图6所示的处理。

例如，对在车辆停在坡道的时候，当折叠门10的重量施加在该折叠门10的打开方向时的情况进行说明。在此情况下，使折叠门10从全闭位置移动至全开位置所需的力(门的受力)如图5(A)的虚线所示为比较小的值。

首先，如图6的步骤S101所示，不仅检测出电源电压(电池电压)VB并进行存储，还设定最低工作电压VS。在此，最低工作电压VS是为了获得当车辆停在平坦的路上且位于全闭位置与全开位置之间的中途位置时移动折叠门10所需的最小限度的驱动力而对电动机45m施加的电压。最低工作电压VS设定为电池电压VB的大约30％。

此外，设定折叠门10的位置PP。通过累计电动机45m的旋转传感器45e的旋转信号来求出折叠门10的位置。由于折叠门10的全闭位置为折叠门10的原点位置，因此，上述旋转传感器45e的旋转信号的累计值为0(被清空)。

若在此状态下按压操作开门开关61(图6的步骤S102为“是”)，则接通电磁离合器46来将门驱动单元40的输出轴46j与驱动部45(电动机45m)连接。接着，对施加至电动机45m的电压(电动机电压V)进行电压控制，将电动机电压V设定为最低工作电压VS(步骤S104)。接着，在最低工作电压VS下对电动机45m进行驱动(步骤S105)。

在开始打开折叠门10的阶段，由于实际的转速(检测转速N)比目标转速Ns小(Ns＞N)，因此，步骤S106的判断为“否”，由于步骤S110的判断为“NO”，因此，在步骤S115中判断电动机电压V是否等于电池电压VB。在开始打开折叠门10的阶段，由于电动机电压V是最低工作电压VS(步骤S115为“否”)，因此在步骤S117中使电动机电压V逐步增加，并增大PWM控制中的占空比。藉此，使从电动机控制部60供给至电动机45m的电力增加，并使电动机45m的驱动力增加。

其结果是，门驱动单元40动作，而使输出轴46j及可动臂43在图3中以输出轴46j为中心朝左转动。藉此，水平连杆41被朝右前方(空心箭头方向)拉动，自动解除锁定机构30动作，上述力经由线材机构27被传递至关门锁定机构20，从而解除折叠门10的关闭锁定状态。接着，折叠门10的前侧门片12以铰链销11p为中心朝左旋转，折叠门10朝打开方向动作。

这样，在反复执行图6中的步骤S106、步骤S110、步骤S115、步骤S117的处理，来使电动机45m的驱动力慢慢增加后，检测转速N增加而接近于目标转速Ns。即，折叠门10朝打开方向的移动速度增加而接近于目标速度。

另外，若电动机电压V在中途上升到电池电压VB，则禁止电动机电压V的进一步上升(步骤S116)。

接着，在折叠门10的移动速度与目标速度大致相等时，即在检测转速N与目标转速Ns大致相等时(图6中的步骤S106为“是”)，判断折叠门10是否到达全开位置(步骤S107)。在现阶段，由于是开始打开折叠门10的状态，因此，步骤S107的判断为“否”，处理回到步骤S106。接着，若在折叠门10打开的过程中折叠门10的移动速度超过目标速度(步骤S106为“否”)，则检测转速N比目标转速Ns大(步骤S110为“是”)，在步骤S112中判断电动机电压V是否为最低工作电压VS。接着，在电动机电压V不是最低工作电压VS的情况下(步骤S112为“否”)，在步骤S114中使电动机电压V逐步降低，并减小PWM控制中的占空比。藉此，使从电动机控制部60供给至电动机45m的电力减少，从而使电动机45m的驱动力降低。

这样，在反复执行步骤S106、步骤S110、步骤S112、步骤S114的处理，来使电动机45m的驱动力慢慢减少后，检测转速N增加而接近于目标转速Ns。另外，若电动机电压V在中途降低至最低工作电压VS(步骤S112为“是”)，则禁止电动机电压V进一步降低(步骤S113)。

接着，在折叠门10的移动速度与目标速度大致相等时，即在检测转速N与目标转速Ns大致相等时(图6中的步骤S106为“是”)，判断折叠门10是否到达全开位置(步骤S107)。

这样，在折叠门10位于全闭位置与全开位置之间，以使折叠门10的移动速度接近于目标速度的方式，对电动机电压V和电动机45m的通电时间进行调节，从而对电动机45m的驱动力进行控制。即，如图5(A)所示，能与移动折叠门10所需的力(门的受力)相应地对电动机45m的驱动力进行控制。

这样，在折叠门10到达全开位置时(步骤S107为“是”)，电动机45m停止(步骤S108)，电磁离合器46断开(被分开)，从而结束一系列的动作。

接着，在关闭折叠门10时，由于折叠门10的重量施加在与移动方向相反的方向上，因此，如图5(B)所示，移动折叠门10所需的力(门的受力)增大。但是，此时与打开折叠门10的情况一样，可与打开折叠门10所需的力(门的受力)相应地对电动机45m的驱动力进行控制。

另外，在折叠门10的关闭动作过程中，因夹持等而使电动机45m的载荷电流超过允许值的情况下，电动机控制部60使电动机45m停止。

<本实施方式的车门开闭装置的优点>

根据本实施方式的车门开闭装置，例如在车辆停在坡道上且折叠门10的重量施加在折叠门10的移动方向上的情况下，若电动机45m的驱动力超过移动折叠门10所需的力(门的受力)时，则折叠门10的移动速度超过目标速度。因此，电动机控制部60以使折叠门10的移动速度接近于目标速度的方式(以使门的移动速度降低的方式)，对电动机电压V、电动机45m的通电时间进行调节，来减少供给至电动机45m的电量，从而使驱动力减少。藉此，与以往那样在电动机电压V恒定(电池电压)的情况下仅对电动机45m的通电时间进行调节的控制(PWM控制)相比，能更有效地与门的受力的减少相应地减少电动机45m的驱动力。

其结果是，能避免电动机45m的使用电力浪费。此外，通过使电动机电压V低于电池电压VB，可减轻上述电动机45m的负担，从而能实现寿命的延长。

此外，由于电动机控制部60一开始以最低工作电压VS使电动机45m起动，因此，在起动时不会对电动机45m带来很大负担。

此外，折叠门10多用于公交汽车等上，因而在每个上下车位置进行开闭操作等，开闭的频率非常高。因此，会使电动机45m的负担变大。但是，由于可在电池电压VB以下的电压下使用电动机45m，因此，可增长电动机45m的寿命，降低维修成本。

<变形例>

在此，本发明并不限定于上述实施方式，能在不脱离本发明思想的范围内进行改变。例如，在本实施方式中，示出了由驱动部45、可动臂43、水平连杆41等构成用于开闭折叠门10的门驱动单元40(门开闭装置)的例子。但是，例如也可以由卷线式的驱动单元构成上述开闭装置。

此外，作为门，例示了折叠门10的情况，但是，也可以将本发明应用于滑动门等中。

Claims

1.一种车门开闭装置，利用以电池为电源的电动机的驱动力来开闭车门，其特征在于，

包括电动机控制部，该电动机控制部在不超过所述电池的电源电压的范围内对施加至所述电动机的电压进行控制，还通过控制脉冲宽度来对所述电动机的通电时间进行调节，从而能对供给至所述电动机的电量进行调节，

所述电动机控制部以使所述门的移动速度接近目标速度的方式对施加至所述电动机的电压和所述电动机的通电时间进行调节，从而使所述电动机的驱动力增加或减少。

2.如权利要求1所述的车门开闭装置，其特征在于，

所述电动机控制部构成为能输出最低工作电压，该最低工作电压是为了得到在平坦的地方且在全开位置与全闭位置之间的中途位置移动所述门所需的最小限度的驱动力而对电动机施加的电压，

所述电动机控制部最初以所述最低工作电压使所述电动机起动。

3.如权利要求1或2所述的车门开闭装置，其特征在于，

所述门是在打开动作时朝纵向折叠、在关闭动作时展开的折叠门。