JP2007177538A - Clutch slip detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータと被駆動体との間にクラッチを設けた構造におけるクラッチの滑り検出装置に関するものである。 The present invention relates to a clutch slip detection device in a structure in which a clutch is provided between a motor and a driven body.
従来、モータと、そのモータにより駆動される被駆動体とを選択的に断続するべく両者間にクラッチを設けたトルク伝達装置が種々の機械などに用いられており、例えば自動車のスライドドアの自動開閉装置がある(例えば特許文献1参照)。
一方、クラッチとしては摩擦クラッチや噛み合いクラッチがあり、クラッチ接続時の確実かつ大きなトルク伝達を要求される装置には噛み合いクラッチが望まれる。その噛み合いクラッチにあっては、図5(a)に示されるように、クラッチを構成する第1の部材11及び第2の部材12の互いに対向する面にそれぞれ山形断面の歯11a・12aを周方向に並べたものがある。このように噛み合わせる歯11a・12aを山形断面形状とすることにより、両部材11・12同士の噛み合いを円滑に行わせることができる。
On the other hand, there are friction clutches and meshing clutches as clutches, and meshing clutches are desired for devices that require reliable and large torque transmission when the clutch is engaged. In the meshing clutch, as shown in FIG. 5 (a),
図示例では、第1の部材11が駆動源に接続され、第2の部材12が被駆動体に接続された電磁クラッチであるとする。その第1の部材11の回転方向が矢印Aの向きであるとすると、互いに噛み合った状態では第1の部材11と一体的に第2の部材12も矢印Aの向きに回転する。
In the illustrated example, it is assumed that the
しかしながら、例えば被駆動体が変位端に達して第2の部材12の回転が停止した状態でも第1の部材11が回転し続けた場合に、両部材11・12の歯11a・12a同士が斜面を乗り越える力が両部材11・12同士を当接させる力よりも大きい場合には図5(b)の矢印Bに示されるように相手の歯を乗り越えてしまう。その場合に、駆動源側に回転センサを設けているものにあっては、第1の部材11が回転し続けるため被駆動体の停止を検出することができないため、駆動源として例えば電動モータを用いた場合には無駄な電流が流れて消費電力が多くなってしまうという問題がある。
However, for example, when the
被駆動体側である第2の部材12に回転センサを設けることにより被駆動体の変位を直接的に検出することができる。しかしながら、上記歯を乗り越える動きの場合には第2の部材12が第1の部材11の回転により弾かれるようになり、第2の部材12と被駆動体との間に弾性要素が介在する場合には弾かれる度に変位してしまう。そのため、第2の部材12すなわち被駆動体が変位していると誤判定してしまうという問題がある。例えば両部材11・12に回転センサを設けることにより上記問題を解決できるが、装置のコストが高騰化するという問題がある。
Displacement of the driven body can be directly detected by providing a rotation sensor on the
このような課題を解決して、安価な構成で、被駆動体が停止した状態でクラッチに滑りが生じたことを確実に検出するために、本発明に於いては、モータと当該モータにより駆動される被駆動体との間に設けられ、かつ前記モータに接続される第1の部材と前記被駆動体に接続される第2の部材とを有するクラッチのトルク伝達時における滑りを検出するためのクラッチの滑り検出装置であって、前記第2の部材の回転に応じてパルス波を出力するパルス発生手段と、前記パルス波のパルス幅または周期に基づいて前記被駆動体の移動速度を算出する速度算出手段と、前記移動速度が所定値以上になったことが検出された場合には前記クラッチが滑っていると判断する滑り検出手段とを有するもの、あるいは、前記移動速度の所定時間内の変化が所定幅以上になったことが検出された場合には前記クラッチが滑っていると判断する滑り検出手段とを有するものとした。
In order to solve such problems and reliably detect slippage of the clutch when the driven body is stopped with an inexpensive configuration, in the present invention, the motor is driven by the motor. For detecting slippage at the time of torque transmission of a clutch provided between the driven member and having a first member connected to the motor and a second member connected to the driven member The clutch slip detection device according to
特に、前記パルス波を積算して前記被駆動体の位置を算出する位置算出手段を有し、前記滑り検出手段による前記判断が、前記被駆動体の位置が所定の領域にある場合に行われると良い。前記クラッチが噛み合いクラッチであると良く、また、前記被駆動体が車両用開閉体であると良い。また、前記クラッチが電磁クラッチであると良い。 In particular, it has position calculation means for calculating the position of the driven body by integrating the pulse waves, and the determination by the slip detection means is performed when the position of the driven body is in a predetermined region. And good. The clutch may be a meshing clutch, and the driven body may be a vehicle opening / closing body. The clutch may be an electromagnetic clutch.
このように本発明によれば、被駆動体側である第2の部材に回転に応じてパルス波を出力するパルス発生手段を設けると共にそのパルス幅または周期に基づいて実速度(移動速度)を算出し、第2の部材が弾かれる場合の瞬間的な高い速度を検出し得るしきい値として所定値を設定して、実速度と所定値とを比較することによりクラッチの滑りを検出することができる。あるいは、弾かれている場合にはパルス波の間隔が通常動作時よりも狭くなるため、パルス波の変化が大きくなる。これにより、移動速度の所定時間内の変化が所定幅以上になったことをもって滑りを検出することができる。第2の部材側の回転センサのみでクラッチの滑りを検出することができるため、装置が簡略化され、コストを低廉化し得る。 As described above, according to the present invention, the second member on the driven body side is provided with the pulse generating means for outputting the pulse wave according to the rotation, and the actual speed (moving speed) is calculated based on the pulse width or period. And setting a predetermined value as a threshold value that can detect an instantaneous high speed when the second member is bounced, and detecting slipping of the clutch by comparing the actual speed with the predetermined value. it can. Alternatively, since the interval between the pulse waves is narrower than that during normal operation when played, the change of the pulse waves becomes large. Thereby, it is possible to detect the slip when the change in the moving speed within the predetermined time becomes equal to or larger than the predetermined width. Since the clutch slip can be detected only by the rotation sensor on the second member side, the device can be simplified and the cost can be reduced.
特に、被駆動体が所定の領域に位置する場合に滑りの判断を行うようにすることにより、例えば被駆動体の移動範囲における停止位置近傍に限定することができ、それにより無駄な検出制御を行わなくてすみ、制御を簡略化し得る。また、噛み合いクラッチにあっては、被駆動体が停止して駆動側の第1の部材が回転し続ける場合に第2の部材が弾かれた場合にパルス波形に対する影響が大きく現れ易く、噛み合いクラッチへ適用すると好適である。また、車両用開閉体の駆動装置に適用することにより、自動車にあっては限られた電力であるバッテリを電源としていることから、本装置によりモータ及びクラッチへの無駄な消費電力を抑制し得るため、省電力化に寄与し得る。また、電磁クラッチを用いた装置に適用することにより、滑りが生じないようにするために大きな吸引力を発生し得る大型の電磁クラッチを用いる必要がなくなり、必要最小限の吸引力を発生し得るコンパクトな電磁クラッチを用い、かつ滑り対策も簡単に行うことができる。 In particular, by determining the slip when the driven body is located in a predetermined area, for example, it can be limited to the vicinity of the stop position in the movement range of the driven body, thereby making useless detection control. This can be omitted and the control can be simplified. Further, in the meshing clutch, when the driven member stops and the first member on the driving side continues to rotate, the influence on the pulse waveform is likely to appear greatly when the second member is repelled. It is preferable to apply to. In addition, by applying to a driving device for a vehicle opening / closing body, a battery having a limited power is used as a power source in an automobile, so that it is possible to suppress unnecessary power consumption for the motor and the clutch by this device. Therefore, it can contribute to power saving. In addition, by applying to an apparatus using an electromagnetic clutch, it is not necessary to use a large electromagnetic clutch that can generate a large suction force in order to prevent slippage, and a minimum necessary suction force can be generated. It uses a compact electromagnetic clutch and can easily prevent slipping.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明が適用されたスライドドアの開閉駆動装置の概略を示す全体図である。被駆動体としてのスライドドア1は、図示されない車両の後席への乗降用として車両前後方向にスライド可能に設けられており、その上下端の一部を図示されないドアサッシに設けられているレールによりガイドかつ支持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view showing an outline of a sliding door opening / closing drive device to which the present invention is applied. The
車両ボディには車両前後方向に延在するようにガイドレール2が設けられており、ガイドレール2の両端部近傍にそれぞれ配設された両プーリ4間に環状になるようにワイヤ5が巻き掛けられている。ワイヤ5は、一対のワイヤとしての開側ワイヤ5aと閉側ワイヤ5bとからなり、各プーリ4にそれぞれ180度転回するように巻回され、各一端部がスライドドア1に一体的に設けられたローラ転動式スライダ3に結合されている。スライドドア1に対して、開側ワイヤ5aは開側に延出し、閉側ワイヤ5bは閉側に延出している。
A
開側ワイヤ5aと閉側ワイヤ5bの各他端部は駆動ユニット6のケーシング内に設けられた駆動ドラム6aに互いに反対向きに巻回され、同じく駆動ユニット6のケーシング内に設けられた電動モータ7に、クラッチとしての例えば電磁クラッチ9を介して駆動ドラム6aが結合されるようになっている。制御装置8によりモータ7が駆動制御され、クラッチ9の接続状態でモータ7の正逆転に応じて駆動ドラム6aが正逆転し、ワイヤ5がその延在方向に往復動する。それにより、スライダ3がガイドレール2にガイドされつつ車両前後(図における左右)方向に往復動して、スライドドア1が自動的にスライド開閉し得る。
The other end portions of the open-
スライドドア1は、その全閉位置および全開位置でそれぞれ保持可能にされている。図示例のスライドドア1にあっては、全閉位置では図示されないロック手段(ラッチ機構など)により固定されることにより、全開位置では例えば図1のガイドレール2にスライダ3のローラが突状ストッパ2aを乗り越えることによりそれぞれの位置で保持されるようになっている。なお、全開位置にあっては、スライドドア1が閉方向に自然に滑って行くような傾斜地に停車した場合でも、モータ7の駆動力により突状ストッパ2aを乗り越えるまでスライダ3を移動させることにより、スライダ3のローラがストッパ2aに係止されてスライドドア1が全開位置に保持される。
The
また、クラッチ9は、従来例で図示したものと同様に互いに噛み合う山形の歯を周方向に並べた第1の部材としての駆動側回転体11及び第2の部材としての従動側回転体12を有し、両者の噛み合いは電磁力により、離反は戻しばねのばね力による通常の電磁クラッチであって良い。そのスライドドア1に連結された側となる従動側回転体12の回転を検出するためのパルス発生手段としての回転センサ13が設けられている。
Further, the
回転センサ13は、例えば従動側回転体12にN・S極を周方向に交互に並べた環状の着磁体を固着し、その磁極の変化を検出する構造であって良い。それにより、例えば図2に示されるように2相のパルス波を出力することができるため、回転方向も検出可能である。なお、パルス発生手段としては上記回転センサ13に限定されず、例えば同心の2つの円周上に所定の位相差となるように複数の反射テープをそれぞれ貼着し、それぞれの反射光を検出する光学センサであっても良い。いずれにしても従動側回転体12の回転に伴って所定のパルス波となるパルス信号Pを出力するものであれば良く、正逆回転方向を制御するものでなければ1相のみであって良い。
The
上記回転センサ13からのパルス信号Pは制御装置8に入力し、制御装置8からはモータ7に正逆転駆動信号Dが出力される。制御装置8内には、各制御を行うためにCPUを用いて構成された主制御回路14が設けられており、主制御回路14内には、上記パルス信号Pに基づいてスライドドア1の移動速度(開閉方向の速度)を算出する速度算出部手段としての速度算出部14aと、パルス信号Pに基づいてクラッチ11の滑りを検出する滑り検出手段としての滑り検出部14bと、パルス信号Pを積算してスライドドア1の位置を算出する位置算出部14cとが設けられている。主制御回路14では上記算出されたスライド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。なお、これらはプログラム処理されるものであって良い。
The pulse signal P from the
また、制御装置8には、上記デューティに応じてモータ7に電流を流すモータ駆動回路15と、クラッチ9に接続及び切断の各制御信号を出力するためのクラッチ駆動回路16とが設けられている。なお、制御装置8にはスイッチユニット17が電気的に接続されており、スイッチユニット17の開・閉の各スイッチを例えば操作している間だけ各信号が主制御回路14に入力し、主制御回路14では開閉信号に応じてモータ7を正逆転駆動するデューティ制御信号をモータ駆動回路14cに出力する。
Further, the
このようにして構成された開閉駆動装置におけるクラッチの滑り検出要領について以下に示す。図3にスライドドア1を全閉位置から全開位置に向けて駆動し、かつ全開位置でクラッチ9を滑らせた場合のパルス信号Pに基づく各波形の代表例を示す。なお、図の横軸は時間であるが、縦軸は各波形に対応したものであり、波形毎に種類が異なる。
A method for detecting clutch slippage in the opening / closing drive apparatus configured as described above will be described below. FIG. 3 shows a representative example of each waveform based on the pulse signal P when the sliding
図の破線は予め設定されているスライドドア1の全開操作時の目標速度であり、実線はその目標速度に合わせるように駆動制御した場合の実速度である。この実速度は、上記したようにパルス信号Pに基づき速度算出部14aで算出された値である。二点鎖線はスライドドア1の変位量(全閉位置を0とする)である。この変位量は、全閉位置でリセットし、開方向への移動に伴って発生するパルス信号Pのカウント数(積算値)で表すことができる。また、点線はパルス信号Pのパルス幅(図2のB)であり、具体的には連続する数パルス分の平均値とすると良い。または、パルス信号Pの周期(図2のT)とすることもできる。
The broken line in the figure is a preset target speed when the sliding
スイッチユニット17からの開信号の入力により、目標速度(破線)に応じてモータ7に駆動信号が出力されて、図3の実線に示されるようにスライドドア1の移動速度がほぼ目標速度に追従して推移する。それに伴って、図の二点鎖線に示されるようにスライドドア1の位置(ドア位置)が全開位置近傍に至る。また、本図示例では、全開位置手前の所定位置から全開位置に至る領域を滑り検出領域として設定する。
When an open signal is input from the
次に、サブルーチンとして設定された図4のフローを参照して制御要領について示す。図4のフローの実行にあっては、その開始は例えばスイッチユニット17の開信号入力とし、その後は所定のタイミングで繰り返し実行するものであって良い。
Next, the control procedure will be described with reference to the flow of FIG. 4 set as a subroutine. In the execution of the flow of FIG. 4, the start thereof may be, for example, an open signal input of the
まずステップST1では、上記したように位置算出部14cで算出された位置情報からスライドドア1が上記滑り検出領域に達したか否かを判別する。ステップST1で滑り検出領域に達していると判断された場合にはステップST2に進み、達していないと判断された場合には今回のルーチンを終了する。ステップST2では実速度Vが所定値Vd以上であるか否かを判別し、実速度Vが所定値Vd以上であると判断された場合にはステップST3に進み、所定値Vdに達していないと判断された場合には今回のルーチンを終了する。
First, in step ST1, it is determined whether or not the
ステップST3ではカウントCの値に1を加算する。このカウントCは、実速度Vが所定値をVdを越えたと判断された回数となり、初期状態で0にリセットされるものとする。次のステップST4ではカウントCが規定値Cd以上になったか否かを判別し、規定値Cd以上であると判断された場合にはステップST5に進み、規定値Cdに達していないと判断された場合には今回のルーチンを終了する。ステップST5では、ステップST4からステップST5に進んできた場合にはクラッチ9に滑りが生じたと判断して停止処理を行う。停止処理としてはモータ7の駆動停止を行い、またカウンタCのリセットを行い、本ルーチンを終了する。
In step ST3, 1 is added to the value of the count C. This count C is the number of times it is determined that the actual speed V exceeds the predetermined value Vd, and is reset to 0 in the initial state. In the next step ST4, it is determined whether or not the count C is equal to or greater than the specified value Cd. If it is determined that the count C is equal to or greater than the specified value Cd, the process proceeds to step ST5 and it is determined that the specified value Cd is not reached. In this case, the current routine is terminated. In step ST5, when the process proceeds from step ST4 to step ST5, it is determined that slip has occurred in the
これにより、噛み合いクラッチを用いた装置においてクラッチの一方の部材(第2の部材としての従動側回転体12)に回転センサ13を設けるだけで、クラッチの滑りを検出することができるため、最少構成により安価なクラッチの滑り検出装置を実現し得る。なお、上記図示例では噛み合いクラッチについて示したが、本装置は摩擦クラッチにも適用し得る。摩擦クラッチにおいても、被駆動体側が停止した場合に駆動側が回転し続けると弾かれる現象が起こり得るため、有効である。
As a result, in the apparatus using the meshing clutch, the clutch slip can be detected only by providing the
なお、速度Vの判断となる所定値Vdの設定は、図3に示されるように目標速度の最高値よりも高くし、かつ噛み合いクラッチにおいて弾かれた場合に算出される実速度Vのピーク値を検出し得る値とする。具体的には製品と同じ装置を用いた実験データに基づいた値にすると良い。また、規定値Cdの設定は、ノイズなどによる場合のカウントも考慮して2以上とするが、不必要に大きな数を設定することなく、上記と同様に実験データに基づいて滑りが生じた場合の無駄な消費電力の発生をできるだけ抑える値にすると良い。 The predetermined value Vd for determining the speed V is set higher than the maximum value of the target speed as shown in FIG. 3, and the peak value of the actual speed V calculated when the mesh clutch is bounced. Is a value that can be detected. Specifically, it may be a value based on experimental data using the same apparatus as the product. The specified value Cd is set to 2 or more in consideration of the count in the case of noise or the like, but when slipping occurs based on experimental data as described above without setting an unnecessarily large number. It is preferable to set the value to suppress the generation of unnecessary power consumption as much as possible.
上記例では実速度Vが所定値Vd以上になった回数で滑りを判断したが、図3に示されるように、滑りが生じている状態では実速度Vの変化が大きくなる。その変化幅Wが所定値Wd以上になったか否かを上記ステップST2で判別するようにしても良い。変化幅Wの算出にあっては、所定時間内の上限値と下限値との差とすることができる。なお、実速度Vの算出基準となるパルス幅(図2のB)も同様に変化する(図3の点線)ことから、上記と同様にしてそのパルス幅Bが所定値Bd以下になったか否かを判別するようにしても良い。 In the above example, the slip is determined based on the number of times that the actual speed V is equal to or higher than the predetermined value Vd. However, as shown in FIG. 3, the change in the actual speed V increases when the slip is occurring. Whether the change width W is equal to or greater than the predetermined value Wd may be determined in step ST2. In the calculation of the change width W, the difference between the upper limit value and the lower limit value within a predetermined time can be set. In addition, since the pulse width (B in FIG. 2) that is a reference for calculating the actual speed V also changes (dotted line in FIG. 3), whether or not the pulse width B has become equal to or less than the predetermined value Bd as described above. You may make it discriminate | determine.
また、図4のステップST1では滑り領域として全開位置手前の所定位置から全開位置に至る領域としたが、例えばガイドレール2に異物が挟まりスライドドア1が半開状態でも停止することが考えられるため、スライド範囲の全領域で図4のフローを実行するためにステップST1を省略するか、任意の広い領域を設定するようにしても良い。
Further, in step ST1 of FIG. 4, the sliding region is a region from a predetermined position before the fully opened position to the fully opened position. However, for example, it is considered that foreign matter is caught between the
また、図示例では自動車のスライドドア用駆動装置に適用した例を示したが、スライドドアに限定されず、他の種々の開閉体を対象とする駆動装置に適用することができるばかりでなく、工作機械その他のクラッチを介在させた種々の駆動装置に適用することができる。 Moreover, although the example applied to the drive device for a sliding door of an automobile is shown in the illustrated example, the present invention is not limited to a slide door and can be applied not only to a drive device targeting other various opening and closing bodies, The present invention can be applied to various drive devices with a machine tool or other clutch interposed.
1 スライドドア
8 制御装置
7 モータ
9 クラッチ
11 駆動側回転体
12 従動側回転体
14a 速度算出部、14b 滑り検出部、14c 位置算出部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第2の部材の回転に応じてパルス波を出力するパルス発生手段と、前記パルス波のパルス幅または周期に基づいて前記被駆動体の移動速度を算出する速度算出手段と、前記移動速度が所定値以上になったことが検出された場合には前記クラッチが滑っていると判断する滑り検出手段とを有することを特徴とするクラッチの滑り検出装置。 During torque transmission of a clutch provided between a motor and a driven body driven by the motor and having a first member connected to the motor and a second member connected to the driven body A slip detection device for a clutch for detecting slippage in
Pulse generating means for outputting a pulse wave according to the rotation of the second member, speed calculating means for calculating the moving speed of the driven body based on the pulse width or period of the pulse wave, and the moving speed A slip detection device for a clutch, comprising: a slip detection means for determining that the clutch is slipping when it is detected that the value exceeds a predetermined value.
前記第2の部材の回転に応じてパルス波を出力するパルス発生手段と、前記パルス波のパルス幅または周期に基づいて前記被駆動体の移動速度を算出する速度算出手段と、前記移動速度の所定時間内の変化が所定幅以上になったことが検出された場合には前記クラッチが滑っていると判断する滑り検出手段とを有することを特徴とするクラッチの滑り検出装置。 During torque transmission of a clutch provided between a motor and a driven body driven by the motor and having a first member connected to the motor and a second member connected to the driven body A slip detection device for a clutch for detecting slip in
Pulse generating means for outputting a pulse wave according to the rotation of the second member, speed calculating means for calculating the moving speed of the driven body based on the pulse width or period of the pulse wave, A slip detection device for a clutch, comprising: slip detection means for determining that the clutch is slipping when it is detected that a change within a predetermined time is equal to or greater than a predetermined width.
前記滑り検出手段による前記判断が、前記被駆動体の位置が所定の領域にある場合に行われることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクラッチの滑り検出装置。 A position calculating means for calculating the position of the driven body by integrating the pulse wave;
The clutch slip detection device according to claim 1 or 2, wherein the determination by the slip detection means is performed when the position of the driven body is in a predetermined region.
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