JP2004116184A - 車両用開閉体の自動開閉装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】挟み込み判定パルス時間THに至る前の段階で、回転パルス周期が確定するまで、デューティを徐々に増加させるため、バックドアに自重による抵抗が発生しても、或いはバックドアが車体側のシールに当接しても、バックドアを動かすことができ、挟み込み状態でもないのにバックドアが停止したり或いは反転したりする誤作動を防止することができる。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、挟み込み防止機能を有する車両用開閉体の自動開閉装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両、例えば自動車には、モータ駆動により自動開閉するバックドアやスライドドア等の開閉体を備えたものがある。この種の開閉体は、駆動ユニットのモータにより、開閉駆動されると共に、開閉体の閉動作の最終段階では、駆動ユニットとは別のモータを備えたクロージャユニットにより、開閉体を車体に対するハーフラッチ状態からフルラッチ状態へ強制的に引き込んで移行させ、開閉体の確実な閉状態を確保するようにしている(例えば、特許文献1。)。
【0003】
又、この自動開閉装置は、開閉体の動作速度を所定の目標速度に保つため、駆動ユニットのモータの回転パルス周期をフィードバック制御してモータのデューティ(出力)を増減させている。すなわち、開閉体の動作速度が目標速度よりも低下して回転パルス周期が長くなると、デューティを増加させて開閉体の動作速度を高め、逆に開閉体の動作速度が目標速度よりも上昇して回転パルス周期が短くなると、デューティを減少させて開閉体の動作速度を低下させている(例えば、特許文献2。)。
【0004】
そのような制御において、開閉体の閉動作中に、何らかの異物を挟み込んだような場合には、開閉体の動作速度が目標速度よりも大きく低下し、回転パルス周期も標準パルス時間より長くなる。そして、そのような標準よりも長い回転パルス周期が、予め設定された挟み込み判定パルス時間に達したら、「挟み込み」と判定して、モータの閉動作を停止させるか、或いは開動作に反転させて、開閉体の破損を防止するようになっている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−182405号公報
【特許文献2】
特開2000−139095号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の挟み込み判定制御にあっては、以上説明したように、駆動ユニットのモータの回転パルス周期が所定の挟み込み判定パルス時間まで長くなった際に、開閉体が異物を挟み込んだ状態と判断して、開閉体の閉動作を停止させたり或いは開動作へ反転させるようになっているが、車両の状態によっては、異物を挟み込まないのに、挟み込んだのと同様の状況が生じ、挟み込み防止機構が誤作動する場合がある。
【0007】
例えば、モータ駆動で開閉体を自動開閉する場合、坂道の途中に、車両の前方を上にした傾き状態で停車させると、開閉体を電動で閉める場合において、水平状態の場合よりも、開閉体の自重による抵抗力が余計に加わる。そのため、開閉体の閉まり難さが増し、異物を挟んだ場合と同様に、モータの回転パルス周期が長くなって、挟み込み状態と誤認識してしまう。
【0008】
また、開閉体の閉動作の最終段階では、安全のために開閉体を低速で作動させるため、駆動ユニットのモータによるデューティが非常に低い場合がある。従って、ハーフラッチ状態の手前位置で、開閉体が車体側に設けられたシールを押し潰す際の反力により、負荷が急に増加し、デューティの増加量が負荷の増加量に追いつかず、そのまま、異物を挟んだ場合と同様に、モータの回転パルス周期が長くなり、挟み込み状態と誤認識する場合がある。特に、このシールによる反力は相当強く、前述のような、開閉体の傾き角度により負荷が増加する場合よりも、開閉体の閉まりにくさが増すことから、誤認識しやすいという問題があった。(そのため、シールになるべく柔らかい材質を用いる必要があり、シールの材質選択の自由度を狭めていた。)
【0009】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、全開位置からハーフラッチ手前位置までの範囲及びハーフラッチ手前位置以降の範囲の両方で、挟み込み状態の誤認識を防止することができる車両用開閉体の自動開閉装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、開閉体をモータにより上下に開閉駆動させると共に、挟み込み判定時に開閉体の閉動作を停止させるか反転させる駆動ユニットと、開閉体の閉動作の最終段階で、駆動ユニットとは別のモータで、開閉体を車体に対するハーフラッチ状態からフルラッチ状態へ強制的に移行させると共に、開閉体の位置がハーフラッチ状態の手前であることを検出する位置検出手段を有するクロージャユニットと、開閉体を目標速度で開閉すべく駆動ユニットのモータの回転パルス周期をフィードバック制御してデューティを増減させると共に、目標速度に対応する標準パルス時間よりも十分に長い挟み込み判定パルス時間に至るまでの間に回転パルス周期が確定しないと挟み込みと判定するコントローラとを備えた車両用開閉体の自動開閉装置であって、前記開閉体の閉動作中において、挟み込み判定パルス時間に至る前の段階では、駆動ユニットのモータの回転パルス周期が確定するまでデューティを徐々に増加させると共に、前記デューティを徐々に増加させる増加率及び増加間隔は、位置検出手段がハーフラッチ手前位置を検出した後の方が、検出前よりも少なくとも増加率が高くされているか、或いは増加間隔が短くされていること特徴とする。
【0011】
請求項1記載の発明によれば、挟み込み判定パルス時間に至る前の段階で、回転パルス周期が確定するまで、デューティを徐々に増加させるため、坂道停車のように、実際に異物を挟み込んでいないのに、挟み込んだものとして誤認識するような「疑似挟み込み状況」であっても、デューティを徐々に増加させることにより、挟み込み判定パルス時間に至る前に、開閉体が動き始めて回転パルス周期が確定する。従って、「疑似挟み込み状況」を見破ることができ、挟み込み状態でもないのに開閉体が停止したり或いは反転したりする誤作動を防止することができる。また、デューティを徐々に増加させ、一度に大きくデューティを増加させないため、実際に異物を挟みこんでいた場合の荷重が過大とならず安全である。しかも、デューティを徐々に増加させる増加率及び増加間隔は、位置検出手段がハーフラッチ手前位置を検出した後の方が、検出前よりも少なくとも増加率が高くされているか、或いは増加間隔が短くされている。従って、ハーフラッチ手前位置で、開閉体が車体側のシールに当接して、閉じ方向において大きな負荷が生じても、ハーフラッチ手前位置までの範囲よりも、大きなデューティで開閉体を動かして、回転パルス周期を確定させることができるため、このような場合においても、挟み込み状態の誤認識を確実に防止することができる。
【0012】
請求項2記載の発明は、位置検出手段がハーフラッチ手前位置を検出した後は、デューティの増加率を高くすることと、増加間隔を短くすることの両方が行われることを特徴とする。
【0013】
請求項2記載の発明によれば、デューティの増加率を高くすることと、増加間隔を短くすることの両方を行うため、シールに当接した開閉体をより大きなデューティで動かして、回転パルス周期を確定させることができる。
【0014】
請求項3記載の発明は、デューティを徐々に増加させる増加間隔として、標準パルス時間よりも十分に長く且つ挟み込み判定パルス時間よりも短いパルス低下判定時間を設け、該パルス低下判定時間を経過した後、所定のデューティ増加間隔ごとにデューティを徐々に増加させることを特徴とする。
【0015】
請求項3記載の発明によれば、デューティを徐々に増加させる増加間隔を、標準パルス時間よりも長いパルス低下判定時間の経過後にして遅らせているため、確実に標準パルス時間を越えてからデューティを増加させることができ、且つ、遅らせた分だけ、デューティの増加が過大になりにくい。
【0016】
請求項4記載の発明は、挟み込み判定パルス時間に至る前の段階で、回転パルス周期が確定した場合には、フィードバック制御によるデューティの増加をしないことを特徴とする。
【0017】
請求項4記載の発明によれば、前各項でデューティを徐々に増加させたことにより、挟み込み判定パルス時間に至る前の段階で、回転パルス周期が確定した際は、その時の長い回転パルス周期をそのままフィードバック制御の対象とすると、動作速度の著しい低下を挽回するために、モータが急速に回転し開閉体が急閉してしまうので、そのための対策として、その場合はフィードバック制御の対象とせず、デューティをそのまま保つようにして、モータの急速回転を防止するようになっている。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図4に基づいて、本発明の好適な実施形態を説明する。車両1の後部に設けられた「開閉体」としてのバックドア2に適用したものである。このバックドア2は、スイッチ3を操作することにより、駆動ユニット4が作動して、自動的に開閉することができる。駆動ユニット4は、モータ5と、クラッチ6と、ロータリエンコーダ7とから構成されている。モータ5はバックドア2を開閉させるための駆動力を発生させる。クラッチ6はモータ5の駆動力をバックドア2に伝達したり、切り離したりするためのものである。クラッチ6を切り離すことにより、バックドア2の手動操作が可能になる。ロータリエンコーダ7はモータ5の回転パルス周期を検出するためのものである。
【0019】
また、バックドア2の下端部には、バックドア2の閉動作の最終段階において、バックドア2を車両1に対するハーフラッチ状態からフルラッチ状態へ強制的に引き込んで移行させるクロージャユニット8が設けられている。具体的には、車体側のストライカ14に係合可能な図示略のラッチに係脱可能な図示略のラチットを持つロック機構15をバックドア2に備え、そのラッチをクロージャユニット8のモータ9で回転させる構造になっている。
【0020】
また、このクロージャユニット8には、閉動作中のバックドア2が車体側に設けられた密閉用のシール(図示せず)に強く当接し始めるハーフラッチ状態の手前位置(以下、「ハーフラッチ手前位置」と称す)にあることを検出する「位置検出手段」としてのハーフスイッチ10が設けられている。尚、このハーフスイッチ10は、図面上、1つのスイッチとして図示しているが、実際にはクロージャユニット8内における複数の可動部の位置をそれぞれ検出する複数のスイッチから構成され、(例えば、ラッチ及びラチェットの位置を検出する)各スイッチの信号から、バックドア2がハーフラッチ手前位置であることを判断する。
【0021】
駆動ユニット4とクロージャユニット8とは、スイッチ3と電源11と共に、コントローラ12に接続され、該コントローラ12により、スイッチ3、ロータリエンコーダ7、ハーフスイッチ10等からの信号に基づいて、モータ5、9やクラッチ6への出力を制御する。特に、このコントローラ12の内部には、ロータリエンコーダ7からの回転パルス周期に基づいてバックドア2の開閉速度を算出すると共に、その開閉速度を予め設定された目標速度に合わせるためのデューティ制御を行うCPU及びモータ駆動回路などが設けられている(図示省略)。
【0022】
コントローラ12の制御により、駆動ユニット4によるバックドア2の動作速度が目標速度よりも低下して回転パルス周期が長くなると、デューティを増加させてバックドア2の動作速度を高め、逆にバックドア2の動作速度が目標速度よりも上昇して回転パルス周期が短くなると、デューティを減少させてバックドア2の動作速度を低下させるようになっている。
【0023】
また、何らかの異物等を挟み込んだような場合には、バックドア2の動作速度が目標速度よりも大きく低下し、回転パルス周期も標準パルス時間より長くなるため、そのような標準よりも長い回転パルス周期が、予め設定された所定の挟み込み判定パルス時間に達したら、「挟み込み」と判定して、モータの閉動作を停止させるか、或いは開動作に反転させて、バックドア2の破損を防止するようになっている。
【0024】
図3は、実際のデューティ制御と挟み込み判定を示すグラフである。バックドア2を閉める際の回転パルス周期TNが、TN+1、TN+2、TN+3、・・・TN+xと変化する状況を説明する。まず、回転パルス周期TNの時は、目標速度に対応する標準パルス時間TSよりも小さいため(TN<TS)、バックドア2の動作速度が目標速度よりも速い。従って、次の回転パルス周期TN+1ではデューティを下げる。デューティが下がったため、回転パルス周期TN+1は標準パルス時間TSと等しくなり(TN+1=TS)、次の回転パルス周期TN+2では、デューティの変化はない。
【0025】
但し、回転パルス周期TN+2が標準パルス時間TSよりも大きくなったため(TN+2>TS)、次の回転パルス周期TN+3ではデューティを上げる。
【0026】
そして、この回転パルス周期TN+3は、標準パルス時間TSよりも十分に長く、バックドア2に異物が挟まった「挟み込み」として判断する挟み込み判定パルス時間THまで達しそうな長さである。このように回転パルス周期TN+3が長くなる場合は、実際に異物が挟まった場合と、図1のように車両1が登りの坂道13の途中に停車して、角度θの傾斜状態となっており、バックドア2に自重が加わって、水平な場合よりも閉まりにくい状況(疑似挟み込み状況)になっている場合がある。
【0027】
この実施形態では、そのまま挟み込み判定パルス時間THに達するまで待つのではなく、標準パルス時間TSよりも十分に長く且つ挟み込み判定パルス時間THよりも短いパルス低下判定時間TLを経過してから、所定のデューティ増加間隔△Tごとにデューティを△d(約2%)づつ徐々に増加させている。従って、疑似挟み込み状況であれば、挟み込み判定パルス時間THに至る前に、バックドア2が動き始めて回転パルス周期TN+3が確定する。従って、疑似挟み込み状況を見破ることができ、挟み込み状態でもないのに、バックドア2が停止したり或いは反転したりする誤作動を防止することができる。また、デューティを所定の増加間隔(△T)で、少しづつ(△d)、徐々に増加させるので、実際に異物を挟み込んで、挟み込み判定パルス時間THまで至った場合も、挟み込み時の荷重が過大とならず安全である。
【0028】
更に、回転パルス周期TN+3のように、デューティを徐々に増加させたことにより、挟み込み判定パルス時間TH前に回転パルス周期が確定した際は、その時の長い回転パルス周期をそのままフィードバック制御の対象とすると、動作速度の著しい低下を挽回するために、モータ5が急速に回転し急閉してしまうので、そのための対策として、このような場合には、フィードバック制御の対象とせず、デューティをそのまま保つようにして(図3中「duty増加せず」と示されている部分)、モータ5の急速回転を防止するようになっている。
【0029】
そして、バックドア2の閉動作が進み、バックドア2がハーフラッチ状態になる手前で、ハーフスイッチ10がONとなり、バックドア2のハーフラッチ手前位置を検出する。ハーフラッチ手前位置の検出後に、回転パルス周期TN+xが、標準パルス時間TSよりも十分に長くなり、バックドア2に異物が挟まった「挟み込み」として判断する挟み込み判定パルス時間THまで達しそうな状況となる。これは、バックドア2が車体側のシールと当接し始めたからであり、シールからの反力により、回転パルス周期TN+xが長くなっているからである。
【0030】
このような場合も、そのまま挟み込み判定パルス時間THに達するまで待つのではなく、標準パルス時間TSよりも十分に長く且つ挟み込み判定パルス時間THよりも短いパルス低下判定時間TLを経過してから、デューティを徐々に増加させる。但し、ハーフラッチ手前位置を検出した後は、シールとの当接により、閉じ方向において大きな負荷が生じているため、それ以前の坂道13の場合よりも、デューティを徐々に増加させる増加間隔を短くし(△t)、デューティの増加率も高めている(△D=約5%づつ)。つまり、デューティの増加を、以前よりも頻繁に且つ大きな割合で行っている。従って、シールとの当接により大きな負荷が生じても、ハーフラッチ手前位置以前の範囲よりも、大きなデューティでバックドア2を動かして、回転パルス周期TN+xを確定させることができ、挟み込み状態の誤認識を確実に防止することができる。
【0031】
以上のデューティ制御を、図4の制御フローチャートに基づいて説明する。
【0032】
ステップS1では、バックドア2が閉作動中で、モータ5から回転パルス周期が出力されている。ステップS2で、何らの回転パルス周期TNも確定していない場合は、ステップS3で、その確定しない状態をパルス周期カウンタPで計測し、それが挟み込み判定パルス時間THと同等か、大きければ、ステップS4で挟み込みと判定する。挟み込み判定パルス時間TH以下であれば、次にステップS5で、パルス低下判定時間TLと同等か、大きいかどうか判断して、大きくない場合には、ステップS2に戻り、大きい場合はステップS6で動作速度低下状態と判定する。
【0033】
そして、ステップS7で、ハーフスイッチ10がONかどうか判断する。ONでない場合は、バックドア2が車体側のシールにまだ当接していない状態なので、次のステップS8で、パルス周期カウンタPがパルス低下判定時間TL後に、デューティ増加間隔△Tを何回(越えた)かを判断する。△T増加回数をMとして、一度目はM=0となり、P=TLとなり、ステップS9へ進み、(一度も越えない場合は直ちにステップS2に戻り、越えた場合は、)ステップS9で(越えた回数だけ)デューティを△d(2%)づつ増加させ、更に△T増加回数Mを、M=M+1式からM=0となり、1つ繰り上げてM=1とし、ステップS2に戻る。また、ステップS7へ達した時に、デューティ増加間隔△T内で作動している場合は、ステップS2へ戻り、P=TL+1*△Tとなるまで、ステップS2からステップS7までの作動を繰り返す。そして、ステップS7にて一致した場合は、再びステップS8へ進み、デューティを増加させ、ステップS2へ戻る。
【0034】
また、ステップS7において、ハーフスイッチ10がONと判断された場合は、バックドア2が車体側のシールに当接している状態なので、次のステップS10で、パルス周期カウンタPがパルス低下判定時間TL後に、先のデューティ増加間隔△Tよりも短い間隔△tを何回(越えた)かを判断する。△t増加回数をMとして、一度目はM=0となり、P=TLとなり、ステップS11へ進み、(一度も越えない場合は直ちにステップS2に戻り、越えた場合は、)ステップS11で(越えた回数だけ)デューティを△d(2%)づつ増加させ、更に△t増加回数Mを、M=M+1式からM=0となり、1つ繰り上げてM=1とし、ステップS2に戻る。また、ステップS7へ達した時に、デューティ増加間隔△t内で作動している場合は、ステップS2へ戻り、P=TL+1*△tとなるまで、ステップS2からステップS7までの作動を繰り返す。そして、ステップS7にて一致した場合は、再びステップS10へ進み、デューティを増加させ、ステップS2へ戻る。
【0035】
そして、その少しづつのデューティの増加により、バックドア2が動き始め、回転パルス周期TNが確定した場合には、ステップS2からステップS12に進む。ステップS12では、回転パルス周期TNが標準パルス時間TSよりも小さいかどうか判断する。小さい場合には、ステップS13で、バックドア2の動作速度が速いと判断して、ステップS14で、デューティを減少させる方向に更新させて、ステップS2に戻る。
【0036】
回転パルス周期TNが標準パルス時間TS以上である場合は、次のステップS15で、回転パルス周期TNが標準パルス時間TSよりも大きいかどうか判断する。
【0037】
ステップS15で、回転パルス周期TNが標準パルス時間TSよりも大きくないと判断された場合は、回転パルス周期TNが標準パルス時間TSと等しい場合であるので、何もしないでステップS2に戻る。
【0038】
回転パルス周期TNが標準パルス時間TSよりも大きいと判断された場合は、バックドア2の動作速度が遅いことを意味しているが、直ぐにステップS17で動作速度が遅いと判定して、次のステップS18でデューティを増加する方向に更新するのではなく、ステップS17の前に、ステップS16で、ここまで来る間に、ステップS8やステップS10によるデューティの少しづつの増加があったかどうか判断して、少しづつの増加があった場合には、デューティを増加させずに、ステップS2に戻す。従って、この部分の回転パルス周期TNがフィードバック制御の対象とならず、モータ5の急速回転(バックドア2の急閉)が防止される。
【0039】
【発明の効果】
この発明によれば、挟み込み判定パルス時間に至る前の段階で、回転パルス周期が確定するまで、デューティを徐々に増加させるため、坂道停車のように、実際に異物を挟み込んでいないのに、挟み込んだものとして誤認識するような「疑似挟み込み状況」であっても、デューティを徐々に増加させることにより、挟み込み判定パルス時間に至る前に、開閉体が動き始めて回転パルス周期が確定する。従って、「疑似挟み込み状況」を見破ることができ、挟み込み状態でもないのに開閉体が停止したり或いは反転したりする誤作動を防止することができる。また、デューティを徐々に増加させるので、一度に大きくデューティを増加させることがなく、実際に異物を挟みこんでいた場合の荷重が過大とならず安全である。しかも、デューティを徐々に増加させる増加率及び増加間隔は、位置検出手段がハーフラッチ手前位置を検出した後の方が、検出前よりも少なくとも増加率が高くされているか、或いは増加間隔が短くされているたため、ハーフラッチ手前位置で、開閉体が車体側のシールに当接して、閉じ方向において大きな負荷が生じても、ハーフラッチ手前位置までの範囲よりも、大きなデューティで開閉体を動かして、回転パルス周期を確定させることができ、挟み込み状態の誤認識を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による自動開閉装置を適用した自動車のバックドアを示す側面図。
【図2】バックドアの開閉制御装置を示すブロック図。
【図3】回転パルス周期とデューティとの関係を示すグラフ。
【図4】デューティ制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 車両
2 バックドア(開閉体)
3 スイッチ
4 駆動ユニット
5 駆動ユニットのモータ
6 クラッチ
7 ロータリエンコーダ
8 クロージャユニット
9 クロージャユニットのモータ
10 ハーフスイッチ(位置検出手段)
11 電源
12 コントローラ
13 坂道
14 ストライカ
15 ロック機構
Claims (4)
- 開閉体をモータにより上下に開閉駆動させると共に、挟み込み判定時に開閉体の閉動作を停止させるか反転させる駆動ユニットと、
開閉体の閉動作の最終段階で、駆動ユニットとは別のモータで、開閉体を車体に対するハーフラッチ状態からフルラッチ状態へ強制的に移行させると共に、開閉体の位置がハーフラッチ状態の手前であることを検出する位置検出手段を有するクロージャユニットと、
開閉体を目標速度で開閉すべく駆動ユニットのモータの回転パルス周期をフィードバック制御してデューティを増減させると共に、目標速度に対応する標準パルス時間よりも十分に長い挟み込み判定パルス時間に至るまでの間に回転パルス周期が確定しないと挟み込みと判定するコントローラとを備えた車両用開閉体の自動開閉装置であって、
前記開閉体の閉動作中において、挟み込み判定パルス時間に至る前の段階では、駆動ユニットのモータの回転パルス周期が確定するまでデューティを徐々に増加させると共に、
前記デューティを徐々に増加させる増加率及び増加間隔は、位置検出手段がハーフラッチ手前位置を検出した後の方が、検出前よりも少なくとも増加率が高くされているか、或いは増加間隔が短くされていること特徴とする車両用開閉体の自動開閉装置。 - 請求項1記載の車両用開閉体の自動開閉装置であって、
前記位置検出手段が、ハーフラッチ手前位置を検出した後に、デューティの増加率を高くすることと、増加間隔を短くすることの両方が行われることを特徴とする車両用開閉体の自動開閉装置。 - 請求項1又は請求項2記載の車両用開閉体の自動開閉装置であって、
デューティを徐々に増加させる増加間隔として、標準パルス時間よりも十分に長く且つ挟み込み判定パルス時間よりも短いパルス低下判定時間を設け、該パルス低下判定時間を経過した後、所定のデューティ増加間隔ごとにデューティを徐々に増加させることを特徴とする車両用開閉体の自動開閉装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用開閉体の自動開閉装置であって、
挟み込み判定パルス時間に至る前の段階で、回転パルス周期が確定した場合には、フィードバック制御によるデューティの増加をしないことを特徴とする車両用開閉体の自動開閉装置。
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