JP2007055290A

JP2007055290A - 駆動装置

Info

Publication number: JP2007055290A
Application number: JP2005239824A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sugawara; 功一菅原
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】水没によりリークが生じた場合でも確実にモータを駆動させることができる駆動装置を提供する。
【解決手段】切替部７は検知部６で水没を検知した場合、第１のリレー２１及び第２のリレー２２の両方に電圧を印加して作動させると共に、水没用制御回路５を動作可能な状態とし、水没用制御回路５は水没時にスイッチの接点の端子電圧が所定のしきい値を超えた場合、第１のリレー２１と第２のリレー２２のいずれかのリレーに対し電圧の印加を解除する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のウィンドウを開閉するためのモータを駆動させる駆動装置に関し、特に、水没した場合でも確実にスイッチ操作に応じてモータを駆動させることができる駆動装置に関する。

一般に、車両のパワーウィンドウなどの開閉機構においては、ウィンドウの自動反転機能や多重通信制御等を実現する電子制御が主流になっており、駆動源であるモータに電力供給してその動作を制御する駆動装置としては、リレーによる駆動方式が一般的になっている。駆動装置は車内に設けられたアップスイッチ又はダウンスイッチが操作されると、制御回路により操作されたスイッチに対応するリレーが作動し、駆動部を回転させることによりウィンドウの開閉動作が行われる。このような駆動装置としては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。
特許第３４６８０３６号公報

しかしながら、車両が海や湖に転落して装置が水没した場合、スイッチの接点間がリーク電流により導通して両リレーが作動してしまい、その後スイッチを人為的に操作しても回路の状態が変化せず、結果として動作不能となるという問題を有している。

この問題を解消するため、特許文献１にはスイッチが人為的に操作されたと判定するしきい値を、リーク時のスイッチの接点の端子電圧とスイッチが実際に操作された場合の端子電圧との間に設定する構成が開示されている。この場合には、スイッチ操作が人為的なものかリーク電流によるものかの判定は可能であるが、水没時もスイッチ操作に対する駆動部の制御を単一の制御回路で行っており、この制御回路自体が水没により故障してしまった場合に対処することができない。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、水没によりリークが生じた場合でも確実にモータを駆動させることができる駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る駆動装置は、電流入出力端を介して流れる正逆方向の駆動電流によってそれぞれ正逆方向に駆動自在なモータと、上記駆動電流を供給する電源端子と、上記モータの電流入出力端を上記電源端子に接続するリレーと、スイッチの操作により上記リレーに電圧を印加して作動させる制御部とを有する駆動装置において、
上記リレーは上記モータを正方向に駆動させるように電流入出力端を上記電源端子に接続する第１のリレーと、逆方向に駆動させるように電流入出力端を上記電源端子に接続する第２のリレーとを有すると共に、上記第１のリレーと第２のリレーのいずれか一方にのみ電圧が印加された場合に上記モータを駆動させるように電流入出力端を上記電源端子に接続し、
上記制御部は通常時に上記スイッチの操作により上記第１のリレーと第２のリレーのいずれか一方にのみ電圧を印加する制御回路と、水没時に上記リレーを作動させる水没用制御回路と、水没を検知する検知部と、該検知部が水没を検知すると上記制御部の作動回路を上記制御回路から水没用制御回路に切り替える切替部とを有し、
上記切替部は上記検知部で水没を検知した場合、上記第１のリレー及び第２のリレーの両方に電圧を印加して作動させると共に、上記水没用制御回路を動作可能な状態とし、
上記水没用制御回路は水没時に上記スイッチの接点の端子電圧が所定のしきい値を超えた場合、上記第１のリレーと第２のリレーのいずれかのリレーに対し電圧の印加を解除することを特徴として構成されている。

また、本発明に係る駆動装置は、上記水没用制御回路は上記スイッチの接点の端子電圧が入力される入力部と、所定のしきい値が設定される設定部とを有し、該設定部で設定されるしきい値は互いに異なる抵抗値を有する２つの抵抗部の比によって設定されることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る駆動装置は、上記２つの抵抗部は所定抵抗値を有する固定抵抗部と、水没時のリーク電流によって抵抗値が変動する可変抵抗部とからなることを特徴として構成されている。

本発明に係る駆動装置によれば、切替部は検知部で水没を検知した場合、第１のリレー及び第２のリレーの両方に電圧を印加して作動させると共に、水没用制御回路を動作可能な状態とし、水没用制御回路は水没時にスイッチの接点の端子電圧が所定のしきい値を超えた場合、第１のリレーと第２のリレーのいずれかのリレーに対し電圧の印加を解除することにより、水没が検知された場合にはその後の制御回路の動作を無効とし、水没専用の作動回路によりスイッチ操作に応じてモータを駆動させることができるので、制御回路が水没により故障した場合でも確実にモータを駆動させることができる。

また、本発明に係る駆動装置によれば、水没用制御回路はスイッチの接点の端子電圧が入力される入力部と、所定のしきい値が設定される設定部とを有し、設定部で設定されるしきい値は互いに異なる抵抗値を有する２つの抵抗部の比によって設定されることにより、容易にしきい値を設定することができる。

さらに、本発明に係る駆動装置によれば、２つの抵抗部は所定抵抗値を有する固定抵抗部と、水没時のリーク電流によって抵抗値が変動する可変抵抗部とからなることにより、水没時の水質に対応してしきい値が変動するので、どのような水質であってもスイッチ操作が人為的なものか否かを確実に判別することができる。

本発明の実施形態について説明する。本実施形態における駆動装置は車両のウィンドウの開閉機構に用いられるものであり、以下図面に用いて説明する。図１は本実施形態における駆動装置の構成を示す回路図である。この図に示すように、本実施形態における駆動装置は操作スイッチによりリレー２を作動させてモータ１を駆動させるものである。

モータ１は、図示しない車両のウィンドウを開閉させるように正逆回転自在とされ、図１に示す回路において、上側から下側に電流が流れるときは、ウィンドウを開けるように回転し、下側から上側に電流が流れるときは、ウィンドウを閉じるように回転する。

リレー２は第１のリレー２１と第２のリレー２２とから構成されており、第１、第２のリレー２１、２２は共に切替接点ＳＷ１、ＳＷ２と励磁コイルＬ１、Ｌ２とを有し、切替接点ＳＷ１、ＳＷ２はそれぞれの可動接点がモータ１の互いに異なる電源入出力端に接続され、一方の固定接点が第１の電源端子ＶＣＣ１に接続され、他方の固定接点がグランドに接続されている。

切替接点ＳＷ１、ＳＷ２の可動接点は、通常は、図示のようにグランド側の固定接点に接続されており、励磁コイルＬ１、Ｌ２に電流が流れている間だけ第１の電源端子ＶＣＣ１側の固定接点に接続される。すなわち、励磁コイルＬ１、Ｌ２のどちらか一方にだけ電圧が印加されたときに、第１の電源端子ＶＣＣ１からの駆動電流が、切替接点ＳＷ１、ＳＷ２を介して、モータ１に供給されてウィンドウを開閉する。

リレー２を作動させてモータ１を駆動させる制御部としては、通常時にウィンドウの開閉を制御する制御回路４と、車両の水没時にウィンドウの開閉を制御する水没用制御回路５とから構成されており、水没を検知する検知部６と、検知部６で水没を検知すると作動回路を制御回路４から水没用制御回路５に切り替える切替部７が設けられている。ここで、通常時とは水没していないときを指す。

制御回路４は、マイクロコンピュータやＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などで構成され、入出力用の複数の端子を有し、入力端子ＩＮ１、ＩＮ２にはアップスイッチ３１とダウンスイッチ３２とからなる操作スイッチから信号となる電圧が入力され、出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２からトランジスタＴＲ１、ＴＲ２をオンオフさせるための信号となる電圧を出力する。

操作スイッチは、アップスイッチ３１とダウンスイッチ３２とからなり、接点部の接離の切り替えによってウィンドウの開閉動作の信号を送信する。アップスイッチ３１及びダウンスイッチ３２はそれぞれ抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して電源（＋５Ｖ）に接続されており、抵抗Ｒ３、Ｒ４のスイッチ側が制御回路４の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に接続されている。そして、抵抗Ｒ３、Ｒ４のスイッチ側の電圧が所定値以下となった場合に、制御回路４はアップスイッチ３１及びダウンスイッチ３２が操作されたと判断する。なお具体的には抵抗Ｒ４は数Kオームに設定されており、制御回路４は電源（＋５Ｖ）の１／２以下の電圧が入力された場合にダウンスイッチ３２が操作されたと判断するようにしているので、ダウンスイッチ３２の端子間電圧が抵抗Ｒ４以下になった場合に、このように判断される。

操作スイッチの接点部は固定接点と可動接点とから構成され、基板上に２つの固定接点を並置し、その上方から可動接点を両固定接点と接触させることによって両固定接点を導通させる。ここで、本実施形態における操作スイッチの接点部の形状について図２及び図３を用いて説明する。図２は固定接点３３の配置及び形状について示した平面図であり、図３は操作スイッチの接点部の断面図である。まず、本実施形態における接点部のうち固定接点３３について説明する。なお、本実施例においては後述するよう、水没時に水分中の電解質を考慮しても誤判定しないようにするためにダウンスイッチ３２の端子間抵抗が数百オーム以下となった場合に初めて動作したとみなす。従ってダウンスイッチ３２を動作した場合に、確実にこの値よりも小さい端子間抵抗となるようにする必要がありダウンスイッチ３２を少なくとも以下に記載の構成としている。アップスイッチ３１についても同様の構成としても良いが安価な部材を用いても構わない。

固定接点３３は板状に形成された金接点であり、図２に示すように、基板３８上に所定の間隔を有して並置される。そして、対向する側面が並置されている方向に対し略適合するようにジグザグ状に形成されている。両固定接点３３、３３は基板３８上にプリント形成された導通部３５、３５とそれぞれ接触しており、この両固定接点３３、３３が導通すると、スイッチがオンする構成となっている。

本実施形態における操作スイッチの接点部は、図３に示すように、固定接点３３が並置される基板３８の上方にシリコンゴム等から形成されたゴムシート３６が配設されている。ゴムシート３６は固定接点３３の上方がドーム状に形成されており、このドーム状の天井部には押圧部３９を介して可動接点３４が固定されている。

ゴムシート３６の上方には回動自在に係止された摺動部３７が配置されている。摺動部３７は回動することでゴムシート３６の上面を摺動し、ゴムシート３６のドーム部分をつぶすように斜め下方に移動させる。ドーム部分の下部に配置された可動接点３４は、メッシュ状に形成された金接点であり、ドーム部分の移動に伴って両固定接点３３、３３と接触する。これにより、両固定接点３３、３３間が導通し、スイッチがオンした状態となる。

本実施形態では可動接点３４の表面に縦横に凹溝を形成してメッシュ状の表面とし、斜め方向に移動させて固定接点３３と接触させることにより、可動接点３４と固定接点３３が擦れるように接触させることができる。よって例えば空気中に含まれる硫化物質等によって固定接点３３、３３あるいは可動接点３４の金接点表面上に絶縁皮膜が形成された場合、あるいは水没時に水中に存在する物質が電気分解によって固定接点３３、３３あるいは可動接点３４の金接点表面上に析出して絶縁皮膜が形成された場合であっても、メッシュ状の可動接点３４が固定接点３３，３３の表面を摺動し該絶縁皮膜を剥がす事となり可動接点３４と固定接点３３、３の接触抵抗を小さくすることができ、又、ドーム部分の内部は完全に密封されていないものの押圧状態とするとその内部は正圧状態の傾向を示し復帰状態となるとその内部は負圧状態の傾向を示すので上記の剥がされた絶縁皮膜は非水没時には空気中に水没時には水中に分散することとなり、この意味でも可動接点３４と固定接点３３を接触抵抗を低下した状態で長期間にわたって確実に接触させることができる。また、両固定接点３３、３３の対向する側面を、並置されている方向に対してジグザグ状に形成したことにより、可動接点３４が固定接点３３の並置方向にずれた場合でも、可動接点３４を両固定接点３３、３３に確実に接触させることができる。

制御回路４の出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から信号となる電圧が出力されるトランジスタＴＲ１、ＴＲ２は、ベースが抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して制御回路の出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に接続されており、コレクタが励磁コイルＬ１、Ｌ２を介して第２の電源端子ＶＣＣ１に接続され、エミッタが接地されている。

このため、制御回路４は、通常時にアップスイッチ３１又はダウンスイッチ３２の操作により入力端子ＩＮ１又はＩＮ２に信号が入力されると、これに応じて出力端子ＯＵＴ１又はＯＵＴ２から微小な電流の信号をトランジスタＴＲ１又はＴＲ２のベースに出力し、出力された信号によってトランジスタＴＲ１又はＴＲ２がオンし、励磁コイルＬ１又はＬ２に制御電流を流すことによって、切替接点ＳＷ１又はＳＷ２が切り替わり、モータ１が正又は逆方向に回転し、車両のウィンドウを開閉する。

水没用制御回路５は、第３の電源端子ＶＣＣ３から電圧を印加されることにより起動状態となる、制御回路４とは独立した作動回路であり、２つのコンパレータＩＣ１、ＩＣ２を有している。各コンパレータＩＣ１、ＩＣ２はダウンスイッチ３２の接点の端子電圧が入力される入力部５１と、所定のしきい値が設定される設定部５２とを有している。設定部５２で設定されるしきい値は第３の電源端子ＶＣＣ３から印加された電圧を互いに異なる抵抗値を有する２つの抵抗Ｒ５、Ｒ６で分圧したものであり、この抵抗Ｒ５、Ｒ６の比によって設定される。そして、第３の電源端子ＶＣＣ３から印加された電圧を抵抗Ｒ７とダウンスイッチ３２の接点の端子間抵抗で分圧しダウンスイッチ３２の接点の端子電圧が所定のしきい値以下であった場合にコンパレータＩＣ１、ＩＣ２が作動する構成となっている。具体的には、ダウンスイッチ３２の接点の端子間抵抗が数百オーム以下となった場合に作動するように抵抗Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７の値を設定してある。これは、水没時におけるダウンスイッチ３２の誤判定を防止する為であり、仮にこの値を数Kオーム以下とした場合、ダウンスイッチ３２を動作していなくとも水没時に水分中の電解質によって各電極部６ａにリーク電流が流れてダウンスイッチ３２が動作されたと誤判定してしまう。この為、この値は、例えば海水を想定し塩水濃度5%の溶液に浸した場合であっても、誤判定しない値に設定される。

検知部６は複数の電極部６ａから構成されており、水没時には水分中の電解質によって各電極部６ａにリーク電流が流れるので、水没を検知することができる。水没時に作動回路を制御回路４から水没用制御回路５に切り替える切替部７はトランジスタＴＲ３であり、検知部６で水没を検知するとトランジスタＴＲ３がリーク電流によりオンされ、第３の電源端子ＶＣＣ３から電圧が上述の水没用制御回路５のコンパレータＩＣ１に印加され、コンパレータＩＣ１が動作可能な状態となる。

第３の電源端子ＶＣＣ３は制御回路４の制御ラインにも接続されており、トランジスタＴＲ３がオンすると、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２に電圧が印加され、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２がともにオンとなる。このため、両リレー２１、２２の励磁コイルＬ１、Ｌ２に電流が流れて、両リレー２１、２２の可動接点が第１の電源端子ＶＣＣ１側に切り替えられる。この場合、モータ１の両端は第１の電源端子ＶＣＣ１と同電位となり、モータ１は正逆どちらの方向にも回転しない。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２はどちらもオン状態であるため、制御回路４の出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から信号となる電圧が出力されても両リレー２１、２２の切替接点ＳＷ１、ＳＷ２は変化しない。

すなわち、切替部７は検知部６で水没を検知すると、両リレー２１、２２の励磁コイルＬ１、Ｌ２を作動させてその後の制御回路４からの制御信号を無効にすると共に、水没用制御回路５のコンパレータＩＣ１に電圧を印加して水没用制御回路５を起動させる。

そして、ダウンスイッチ３２の接点の端子電圧が所定のしきい値を超えた場合に、ダウンスイッチ３２が人為的に操作されたものと判別し、コンパレータＩＣ１、ＩＣ２が作動する。これにより、コンパレータＩＣ１はトランジスタＴＲ２に印加された電圧を解除し、トランジスタＴＲ２をオフさせ、コンパレータＩＣ２はトランジスタＴＲ４をオンさせる。

コンパレータＩＣ２によりトランジスタＴＲ４がオンすることで、第２のリレー２２の励磁コイルＬ２の両端には第２の電源端子ＶＣＣ２の電圧がかかる。すなわち、トランジスタＴＲ２がオフし、かつ、励磁コイルＬ２の両端は第２の電源端子ＶＣＣ２と同電位となることから、第２のリレー２２の励磁コイルＬ２はオフし、結果的にダウン側である第１のリレー２１のみが作動している状態となり、モータ１をウィンドウがダウンする方向に回転させることができる。なお、トランジスタＴＲ４がオンさせるので、例えば、第２のリレー２２の励磁コイルＬ２の端部から電流がリークしていたとしても確実に第２のリレー２２の励磁コイルＬ２をオフとすることができる。

本実施形態では、水没時には制御回路４から水没用制御回路５に切り替えてモータ１の駆動を制御することとしたので、水没用制御回路５のコンパレータＩＣ１、ＩＣ２やトランジスタＴＲ４等を防水構造とするだけで水没時でも確実にモータ１の駆動を制御することができる。これにより、制御部全体を防水構造とする必要がないので、製造コストの低減を図ることができる。また、水没時の作動回路の切り替え後は、制御回路４からの制御信号を無効にすることができるので、水没による制御回路４の誤作動を排除することができる。

また本実施形態では、水没用制御回路５において所定のしきい値を２つの抵抗Ｒ５、Ｒ６で設定することとしたが、抵抗Ｒ６を水没の検知に用いた電極部としてもよい。抵抗の１つを電極部とすることで、しきい値の設定は所定の抵抗値を有する抵抗Ｒ５と、電極間を流れるリーク電流により抵抗値が変動する可変抵抗部とから設定されることになる。電極間を流れるリーク電流は水質により変化するため、抵抗Ｒ５と電極部とで設定されるしきい値は、水没時の水質によって変化する。

しきい値の設定を２つの固定抵抗を用いて行う場合、しきい値は変化せず一定であるため、水質によってはリーク電流によるスイッチの接点の端子電圧が設定されたしきい値と近くなり、水没時に誤作動することがあるが、抵抗の一つを電極部とすることで、水没時の水質に応じたしきい値とすることができ、誤作動を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。

本実施形態における駆動装置の回路図である。操作スイッチの接点部のうち固定接点の形状について示した平面図である。操作スイッチの接点部について示した断面図である。

符号の説明

１モータ
２リレー
４制御回路
５水没用制御回路
６検知部
６ａ電極部
７切替部
２１第１のリレー
２２第２のリレー
３１アップスイッチ
３２ダウンスイッチ
５１入力部
５２設定部

Claims

電流入出力端を介して流れる正逆方向の駆動電流によってそれぞれ正逆方向に駆動自在なモータと、上記駆動電流を供給する電源端子と、上記モータの電流入出力端を上記電源端子に接続するリレーと、スイッチの操作により上記リレーに電圧を印加して作動させる制御部とを有する駆動装置において、
上記リレーは上記モータを正方向に駆動させるように電流入出力端を上記電源端子に接続する第１のリレーと、逆方向に駆動させるように電流入出力端を上記電源端子に接続する第２のリレーとを有すると共に、上記第１のリレーと第２のリレーのいずれか一方にのみ電圧が印加された場合に上記モータを駆動させるように電流入出力端を上記電源端子に接続し、
上記制御部は通常時に上記スイッチの操作により上記第１のリレーと第２のリレーのいずれか一方にのみ電圧を印加する制御回路と、水没時に上記リレーを作動させる水没用制御回路と、水没を検知する検知部と、該検知部が水没を検知すると上記制御部の作動回路を上記制御回路から水没用制御回路に切り替える切替部とを有し、
上記切替部は上記検知部で水没を検知した場合、上記第１のリレー及び第２のリレーの両方に電圧を印加して作動させると共に、上記水没用制御回路を動作可能な状態とし、
上記水没用制御回路は水没時に上記スイッチの接点の端子電圧が所定のしきい値を超えた場合、上記第１のリレーと第２のリレーのいずれかのリレーに対し電圧の印加を解除することを特徴とする駆動装置。
上記水没用制御回路は上記スイッチの接点の端子電圧が入力される入力部と、所定のしきい値が設定される設定部とを有し、該設定部で設定されるしきい値は互いに異なる抵抗値を有する２つの抵抗部の比によって設定されることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
上記２つの抵抗部は所定抵抗値を有する固定抵抗部と、水没時のリーク電流によって抵抗値が変動する可変抵抗部とからなることを特徴とする請求項２記載の駆動装置。