JP2008095407A - ドア開閉アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドアが全開、全閉位置で急停止しても、大きな衝撃が生じないようにできるドア開閉アシスト装置を提供すること。
【解決手段】 ドア位置が全閉位置もしくは全開位置の付近の位置に達した際に、ドア速度が所定値よりも大きい場合は、全閉位置もしくは全開位置での停止時の衝撃を緩和するよう目標速度を小さい所定値に切替える目標ドア速度切替部８１２と、実際のドア速度が目標ドア速度に近づくようにモータ１への駆動指令値を演算する駆動指令値演算部８１３を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のドアを軽い力で操作できるようアクチュエータの力をアシストするドア開閉アシスト装置の技術分野に属する。

目標電流信号設定手段、加速度演算手段、加速度係数発生手段、速度係数発生手段、補正手段、偏差演算手段、駆動制御手段からなる制御手段を備え、トルク信号に対応した目標電流信号、加速度信号に対応した加速度係数、及び速度信号に対応した速度係数に対応した補正信号を発生し、補正信号に基づいて電動機を駆動してアシスト力（開閉補助力）を発生し、小さい操作力でドアを操作できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−３２８９５７号公報（第２−１１頁、全図）

従来においては、小さい操作力でドアを操作できるようにアシスト力を付与する場合、全閉、全開位置で急停止すると衝撃が大きくなりやすいという問題があった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ドアが全開、全閉位置で急停止しても、大きな衝撃が生じないようにできるドア開閉アシスト装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、車両ドアの操作力をアシストするアクチュエータと、車両のドアノブへのドア開閉操作力を検出する操作力検出手段と、車両のドア速度を検出するドア速度検出手段と、車両のドア位置を検出するドア位置検出手段と、前記ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標速度を演算する目標速度演算手段と、前記ドア位置が全閉位置もしくは全開位置の付近の位置に達した際に、ドア速度が所定値よりも大きい場合は、全閉位置もしくは全開位置での停止時の衝撃を緩和するよう前記目標速度を小さい所定値に切替える目標速度切替手段と、実際のドア速度が前記目標ドア速度に近づくように前記アクチュエータへの駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、を備えることを特徴とする。

よって、本発明にあっては、ドアが全開、全閉位置で急停止しても、大きな衝撃が生じないようにできる。

以下、本発明のドア開閉アシスト装置を実現する実施の形態を、請求項１に対応する実施例１と、請求項２に対応する実施例２と、請求項３に対応する実施例３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１のドア開閉アシスト装置の概略を示す説明図である。図２は実施例１のドア開閉アシスト装置を車両に搭載した車両の説明図である。図３は実施例１のドア開閉アシスト装置のトルクセンサの説明図である。

実施例１のドア開閉アシスト装置は、モータ１、減速機構２、駆動プーリ３、ガイドプーリ４ａ〜４ｃ、駆動アーム５、スライドドア６、支持部材７、位置センサ７１、コントローラ８を主要な構成としている。
モータ１は、コントローラ８の制御により、出力軸へアシストのための駆動力を出力する。
減速機構２は、ギアの歯数の比により、モータ１の出力に対して、一定の減速を行い、その減速した分、大きなトルクを得る。

駆動プーリ３は、減速機構２に係合して所定の回転速度で回転するとともに、ベルト９を回転させる。
ガイドプーリ４ａ〜４ｃは、自由回転により、ベルト９を設定した経路に張り渡しつつ、スムーズに回転させる。
駆動アーム５は、一端を支持部材７に取り付け、他端をスライドドア６に取り付け、支持部材７の移動する力をスライドドア６に伝達する。
スライドドア６は、図２に示すように車両の側面で、回動する開閉ではなく、車両の側面に沿ってスライド移動することにより開閉するドアである。（以下、ドアと記載の場合は、スライドドア６を指すものとする）

支持部材７は、ベルト９に固定され、ベルト９の回転する力を駆動アーム５に伝達する。
なお、支持部材７の内部には、支持部材７の位置を検出することで、スライドドア６の開閉位置を検出する位置センサ７１、スライドドア６の開閉加速度を検出する加速度センサ７２を設ける。

本実施例１では、図２に示すように、ドアの操作力の検出をドアノブ部分に設けたトルクセンサ１０により行う。
トルクセンサ１０は、基板１１、ブラシ１２、ドアノブ１３、バネ１４により主に構成されている。
基板１１は、ブラシ１２との接触位置の変化を抵抗の変化として検出する。
ブラシ１２は、ドアノブ１３のドア内部に基端側を取り付けられ、基板１１に先端部が接触し、ドアノブ１３のスライドする動きにともなって、基板１１に接触したまま、スライドする。

ドアノブ１３は、ドアの開閉の際に操作者が持ち、開、閉のそれぞれの方向に力を加える部分であり、本実施例１では、ドアノブ１３は、開、閉のそれぞれの方向に所定の量スライドする構造である。
バネ１４は、ドアノブ１３を開閉の中立位置に保持させるよう力を加えており、操作によりドアノブ１３に開、閉いずれかの方向の力を加えると、ばね性に応じた変位量を生じるものである。

つまり、操作力が加えられるドアノブ１３をバネ１４で中立位置に保持し、ドアノブ１３に取り付けたブラシ１２と基板１１が摺動式のポテンショメータを構成することで、ポテンショメータで検出される位置変化は、バネ１４の圧縮もしくは引っ張りの変位量に相当するため、ドアノブへ加えられる操作力が検出されるのである。

また、実施例１では、図２に示すように、ドアノブの部分に、自動ドアとして作動を操作者が指示するための操作入力部（スイッチ）である自動ドア指示部１６を設ける。

コントローラ８は、トルクセンサ１０、位置センサ７１の検出情報を処理して、その結果に基づいてモータ１を制御する。
図４に示すのは、ドア開閉アシスト装置のコントローラ８のブロック図である。
ドア開閉制御演算部８１は、開閉速度、開閉位置、開閉操作力、自動ドア指示から、モータの駆動指令値を演算し、出力する。
モータ駆動制御部８２は、補助力指令値に従ってモータ１を駆動する。

次にドア開閉制御演算部８１について、図５を参照してさらに説明する。
図５はドア開閉制御演算部のブロック図である。
ドア開閉制御演算部８１は、目標ドア速度演算部８１１、目標ドア速度切替部８１２、駆動指令値演算部８１３を主な構成としている。
目標ドア速度演算部８１１は、操作力を実際よりも軽いドア質量で割って、目標加速度を演算し、これを積分した値を目標ドア速度とする。
目標ドア速度切替部８１２は、ドア位置が、全閉か全開位置付近に到達した時点から、目標速度を所定の小さい値に切替える。
駆動指令値演算部８１３は、目標速度と実際の速度の偏差に従って、例えば比例制御によって、駆動指令値を演算する。
比例制御の具体的な演算例として、偏差に所定ゲインを乗じることを挙げておく。

次に作用を説明する。
[アシスト制御処理]
実施例１のドア開閉アシスト装置では、基本的に、トルクセンサ１０で検出するドアの開閉操作力、位置センサ７１で検出するドアの開閉位置、加速度センサ７２で検出、演算して得るドアの開閉速度に応じて、理想ドアを操作するように軽い操作が行えるように駆動指令値を演算し、モータ１を駆動してアシストを行う。

[ドアの全閉、全開位置での急停止について]
実施例１のドア開閉アシスト装置では、車両ドアに加えている操作力から、同じ操作力で、実際よりも軽いドアを操作した場合のドア移動速度を、ドアのスライド方向に対しての運動方程式を用いて演算する。
運動方程式に使用するドア質量は、実際よりも軽いドアの質量を用いる。算出したドア速度を目標速度として、実際の速度が目標速度に近づくようにアシスト力を演算する。このような方法で算出したアシスト力を操作力と一緒にドアに加えることにより、あたかも、演算に用いた軽い質量のドアを操作しているような操作感を実現することができる。
しかしながら、質量の軽いドアと同じ動きを実現しようとしているため、ドアの動きが速くなりやすく、ドアが、全閉、全開位置で急停止することによる衝撃が大きくなりやすいことになり問題である。
本実施例１では、この問題を解決している。

[目標速度の補正作用]
図６は実施例１のドア開閉アシスト装置におけるドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置のタイムチャートである。図７は目標速度の補正を行わないドア開閉アシスト装置におけるドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置のタイムチャートである。

実施例１では、全開側について、説明する。なお、全閉側でも同様の作用効果を有する。
実施例１のドア開閉アシスト装置の目標ドア速度切替部８１２では、全開位置が近くなるドア位置に、目標速度切替位置を予め設定する。
さらに、目標速度切替位置から全開位置までの目標速度を予め設定する。

実施例１の目標速度切替部８１２を設けない場合には、ドアを開ける操作が途中で終了し（図７(a)参照）、その慣性によりドア速度が高い速度が保たれる（図７(b)参照）。そしてその高い速度で、全開位置に到達し、ドアが急停止するため、大きな衝撃が生じてしまう（図７(c)及び符号１０２の部分参照）。

実施例１のドア開閉アシスト装置では、目標ドア速度切替部８１２が目標速度切替位置にドア位置が達した際に、ドア速度が所定値より大きいと判断する。
すると、その際には、目標速度を小さいものに変更し、ドア速度を低下させる（図６(b)及び符号１０１部分参照）。
すると、ドアが全開になる際の速度が抑制され、全開位置に到達し、停止する際の衝撃を抑制することができる（図６(c)参照）。
実施例１のドア開閉アシスト装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

なお、ドア位置が目標速度切替位置に達した場合に、設定した目標速度にドア速度が達しない場合には、目標速度を低下させる切替を目標ドア速度切替部８１２は行わないものとする。

(1)車両ドアの操作力をアシストするモータ１と、車両のドアノブへのドア開閉操作力を検出するトルクセンサ１０と、車両のドア速度を検出する速度センサ７２と、車両のドア位置を検出する位置センサ７１と、ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標速度を演算する目標ドア速度演算部８１１と、ドア位置が全閉位置もしくは全開位置の付近の位置に達した際に、ドア速度が所定値よりも大きい場合は、全閉位置もしくは全開位置での停止時の衝撃を緩和するよう目標速度を小さい所定値に切替える目標ドア速度切替部８１２と、実際のドア速度が目標ドア速度に近づくようにモータ１への駆動指令値を演算する駆動指令値演算部８１３を備えるため、ドアが全開、全閉位置で急停止しても、大きな衝撃が生じないようにできる。

実施例２のドア開閉アシスト装置は、全開または全閉に近い位置までドア位置が達した際に、ドア開閉操作力が検出されている場合には、目標ドア速度の切り替えを行わない例である。
構成を説明する。
図８は実施例２のドア開閉アシスト装置におけるドア開閉制御演算部のブロック図である。

図５に示す実施例１との違いは、トルクセンサ１０によるドア開閉操作力の検出値を目標ドア速度切替部８１２に入力し、実施例２の目標ドア速度切替部８１２は、目標速度切替位置にドア位置に達した場合に、ドア開閉操作力が検出されている場合には、目標ドア速度の切り替えを行わないようにする。
その他構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

作用を説明する。
[目標速度の補正作用]
図９は、実施例２のドア開閉アシスト装置における切替位置到達時に操作力がある場合のドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置のタイムチャートである。
実施例２では、目標速度切替位置にドア位置が達した場合に、ドア開閉操作力がある場合には（図９(a)参照）、目標ドア速度切替部８１２は、目標速度の変更を行わない（図９(c)参照）。
よって、通常の操作の場合に、全開位置まで、アシスト力の付与が行われるようにして、軽い操作で全開までのドア操作を確実に行えるようにする。
これは、操作者の操作を尊重した制御となり、通常の操作で違和感を与えることがないものとなる。

そして、実施例２では、操作者が投げ開けのような動作を行った際に、目標ドア速度を低下させる処理を行う。
投げ開けとは、ドア操作の途中で、ドアから手を離し、その慣性によりドアを全開位置まで到達させるものである。
実施例２では、ドア位置が目標速度切替位置に達した際に、ドア開閉操作力が検出されない場合には、図６に示すように、ドア目標速度の変更を行う。
これにより、操作者が投げ開けのような動作を行った場合に、ドアの全開位置での停止による大きな衝撃の発生を抑制することができる。
その他作用は実施例１と同様である。

効果を説明する。実施例２のドア開閉アシスト装置は、上記(1)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(2)目標ドア速度切替部８１２は、ドア位置が全閉位置もしくは全開位置の付近の位置に達した際に、ドア速度が所定値よりも大きい場合であっても、ドア開閉操作力が検出されている場合には、切り替えを行わないため、操作意思を尊重した制御にすることができ、軽い操作で全開までのドア操作を確実に行えるようにでき、投げ開けのような動作が発生した場合のドアの全開位置での停止による大きな衝撃の発生を抑制することができる。
なお、実施例２では、ドア全開を例に説明したが、ドア全閉も同様の作用効果を有する。

実施例３のドア開閉アシスト装置は、ドアの速度が高いほど、目標ドア速度の切替位置を全閉位置もしくは全開位置から離間させる例である。
構成を説明する。
図１０は実施例３のドア開閉アシスト装置におけるドア開閉制御演算部のブロック図である。

図５に示す実施例１との違いは、速度センサ７２によるドア速度の検出値を目標ドア速度切替部８１２に入力し、実施例３の目標ドア速度切替部８１２は、ドアの速度が高いほど、目標ドア速度の切替位置を全閉位置もしくは全開位置から離間させるようにする。
その他構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

作用を説明する。
[目標速度の補正作用]
図１１は、目標ドア速度切替部８１２におけるドア速度と目標速度切替位置の関係を示す説明グラフ図である。
実施例３では、図１１に示すようにドア速度が速い場合には、ドア速度に応じて、目標ドア速度の切替位置を全開位置から離すようにする。
ドア速度が速い場合、予め定めた目標速度切替位置から、目標速度を低いものに切替えても充分に実際のドア速度が低くなる前にドアが全開位置で停止し、衝撃がやや大きい場合がある。

しかしながら、実施例３では、ドア速度が速い場合には、目標ドア速度切替部８１２が、目標速度切替位置を全開位置から離れた位置にするため、充分に速度を低下させる時間を得ることができる。
その他作用は実施例１と同様であるので説明を省略する。

効果を説明する。
実施例３のドア開閉アシスト装置は、上記(1),(2)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(3)目標ドア速度切替部８１２は、目標速度を小さい所定値に切替える全閉位置もしくは全開位置の付近のドア位置を、ドア速度が高いほど、全閉位置もしくは全開位置から離れた位置とするため、ドア速度が速い場合であっても、充分に速度を低下させる作用を確実に行うことができ、ドアが全開、全閉位置で急停止しても、大きな衝撃が生じないことを確実にすることができる。
なお、実施例３はドア全開を例に説明したが、ドア全閉においても同様の作用効果を有する。

以上、本発明のドア開閉アシスト装置を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

理想ドアとして設定する軽いドアは、一定質量とする必要はなく、例えば、操作初期、移動状態、操作終了期等で、又は非線形的に変わるようにしてもよい。
アクチュエータとしては、モータを例として挙げたが、空気圧や油圧を用いるものであってもよく、モータに限らない。
トルクセンサは、磁歪式のものであってもよい。
位置センサは、接触式や非接触式のものなどがあるが、精度を満たせば、どの方式、構成のものであってもよい。

ここで、本請求項及び本明細書に記載の「理想ドア」について説明しておく。
本請求項及び本明細書における理想ドアは、従来のように、スイッチあるいは操作を基点にして、自動的にドアが所定速度で開閉するようなものではなく、操作者の意思を強く反映して開閉されるドアを理想とする。
例えば、極端な例を言えば、家屋の建具である襖や障子は、軽く、開閉操作を途中で止めることで開度が変更される。
これは極端な例であり、実際には５０kg程度のドアを軽い１０kg程度することを理想とし、その上で、操作者が主体で操作意思が反映され、開閉操作を途中で止めることで開度が変更され、自然な軽いドアを操作しているフィーリングを得ることができるドアを理想とする。
このため、「理想ドア」とある場合には、質量などの値が上記のようなことを考慮して設定されたものを「理想ドア」とする。

本願は、移動体のドアへの利用のほか、建物のドアへの利用も容易である。

実施例１のドア開閉アシスト装置の概略を示す説明図である。 実施例１のドア開閉アシスト装置を車両に搭載した車両の説明図である。 実施例１のドア開閉アシスト装置のトルクセンサの説明図である。 実施例１のドア開閉アシスト装置のコントローラのブロック図である。 ドア開閉制御演算部のブロック図である。 実施例１のドア開閉アシスト装置におけるドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置のタイムチャートである。 目標速度の補正を行わないドア開閉アシスト装置におけるドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置のタイムチャートである。 実施例２のドア開閉アシスト装置におけるドア開閉制御演算部のブロック図である。 実施例２のドア開閉アシスト装置における切替位置到達時に操作力がある場合のドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置のタイムチャートである。 実施例３のドア開閉アシスト装置におけるドア開閉制御演算部のブロック図である。 目標ドア速度切替部におけるドア速度と目標速度切替位置の関係を示す説明グラフ図である。

符号の説明

１ モータ
２ 減速機構
３ 駆動プーリ
４ａ〜４ｃ ガイドプーリ
５ 駆動アーム
６ スライドドア
７ 支持部材
７１ 位置センサ
７２ 速度センサ
８ コントローラ
８１ ドア開閉制御演算部
８１１ 目標ドア速度演算部
８１２ 目標ドア速度切替部
８１３ 駆動指令値演算部
８２ モータ駆動制御部
９ ベルト
１０ トルクセンサ
１１ 基板
１２ ブラシ
１３ ドアノブ
１４ バネ
１５ 装置設置位置

Claims (3)

1. 車両ドアの操作力をアシストするアクチュエータと、
   車両のドアノブへのドア開閉操作力を検出する操作力検出手段と、
   車両のドア速度を検出するドア速度検出手段と、
   車両のドア位置を検出するドア位置検出手段と、
   前記ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標速度を演算する目標速度演算手段と、
   前記ドア位置が全閉位置もしくは全開位置の付近の位置に達した際に、ドア速度が所定値よりも大きい場合は、全閉位置もしくは全開位置での停止時の衝撃を緩和するよう前記目標速度を小さい所定値に切替える目標速度切替手段と、
   実際のドア速度が前記目標ドア速度に近づくように前記アクチュエータへの駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、
   を備えることを特徴とするドア開閉アシスト装置。
2. 請求項１に記載のドア開閉アシスト装置において、
   前記目標速度切替手段は、
   前記ドア位置が全閉位置もしくは全開位置の付近の位置に達した際に、ドア速度が所定値よりも大きい場合であっても、ドア開閉操作力が検出されている場合には、切り替えを行わない、
   ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のドア開閉アシスト装置において、
   前記目標速度切替手段は、
   前記目標速度を小さい所定値に切替える全閉位置もしくは全開位置の付近のドア位置を、前記ドア速度が高いほど、全閉位置もしくは全開位置から離れた位置とする、
   ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。

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