JP2009513845A - 車輌ドアを自動的に作動させるための駆動装置 - Google Patents

車輌ドアを自動的に作動させるための駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、車輌ドア、特に自動車のテールゲートを、自動的に作動させるための駆動装置に関する。
【解決手段】本発明の駆動装置(４)は、出力軸(５)を介して車輌ドア(１)または変速機(６)に接続されることが可能であり、この変速機(６)は、車輌ドア(１)の旋回運動に応じた旋回運動をなす。駆動装置(４)は、電子評価ユニット（２１）に接続可能で、かつ、車輌ドア(１)のそれぞれの角位置を検出する、第１のセンサユニット(７)を、少なくとも１つ備えている。本発明の目的は、送電停止後、車輌ドア(１)がその終端位置に到達して再校正ができるようになるまで待つ必要なく、車輌ドア(１)の位置の増分測定の利点を利用することにある。この目的は、車輌ドア(１)の全旋回角（α）を、少なくとも３つの連続した区域（旋回角幅）（α1〜α4）に分割することによって実現され、個々の旋回角幅（α1〜α4）は、絶対値を検出する第１のセンサユニット(７)によって決定される。次いで、個々の区域α1〜α4の範囲内における車輌ドアの旋回角は、少なくとも１個の増分測定変換部を含む第２のセンサユニット(８)を用いて検出される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車輌ドアを自動的に作動させるための駆動装置、特に、自動車のテールゲートを作動させるための駆動装置に関し、この駆動装置は出力軸により車輌ドア又は変速機に接続することが可能であり、この変速機は、車輌ドアの旋回運動に応じて旋回運動をなし、この駆動装置は、少なくとも１個の第１のセンサ装置を備えており、この第１のセンサ装置は、電子評価装置に接続可能であり、かつ、車輌ドアの各角位置を検出する機能を有している。
自動的に作動可能な車輌ドアに対する要求項目の１つに、１個以上のセンサによって車輌ドアの各位置を決定することが挙げられるが、その理由は、この情報は、とりわけ、車輌ドアの速度を制御するために、及び終端位置に達したときに車輌ドアを切り離すために、または障害物を識別するために、必要であるからである。
たとえば、自動的に作動可能なテールゲートでは、テールゲートが上端位置や下端位置に到達する直前に、テールゲート自身の全自重により終端部に対して駆動されないように、減速することが必要である。また、車輌ドアを閉じる際に、ドライバや乗客が負傷する危険を最小にするために、車輌ドアが完全に閉じられる直前に、ドアシールの方へ向かう車輌ドアを減速することが重要である。
車輌ドアの各位置は、通常、複数の回転角検出器によって決定され、この回転角検出器は、たとえば、車輌ドアの駆動装置、またはヒンジ連結部の出力軸上に配列されている。対応する出力軸の回転角の絶対値を検出するため、電位差計やアナログ式磁界センサが、回転角検出器として主に用いられている。
このアナログ式回転角検出器の短所は、コストが比較的高く、一部の部品は激しく摩耗し、さらに、大きな設置スペースを必要とする点である。
一方、経済性で非常に有利な増分測定値検出器を用いれば、車輌ドアの旋回角を決定することは原理上は可能であるが、この種の測定値検出器には、通電を停止すると、車輌ドアの中間位置を与えるデータが一般に消失するという短所がある。したがって、通電停止後は、車輌ドアを中間位置から制御下で移動させることが不可能になる。車輌ドアを（自動にせよ手動にせよ）閉じた後に、初めて、システムの再校正ができるようになり、このドアを閉じる過程では、たとえば、閉扉信号を用いて新たな参照値を形成する。
本発明の目的は、増分作動位置計測システムの利点を利用しつつも、通電停止の後、車輌ドアが一方の終了位置に到達した後に、初めて再校正が必要となることがないような、車輌ドアを自動的に作動させるための駆動装置を提供することにある。
本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の特徴によって達成される。また、本発明の特に有利な詳細事項は、従属請求項に記載してある。
本発明は、車輌ドアの旋回角全体を、少なくとも３つの連続する区域（旋回角幅）に分割する考えに、本質的に基づいており、これによれば、絶対値の検出に適した第１のセンサ装置を利用して、個々の旋回角幅を決定することが可能である。車輌ドアの個々の区域内の旋回角は、少なくとも１つの増分測定値検出器を有する第２のセンサ装置を用いて、検出される。
通電停止の後、この検出値は、車輌ドアの正確な位置を与えるものではないものの、どの区域に車輌ドアが位置しているかが、本発明に従った駆動装置で識別される。そして車輌ドアは、駆動装置により、この区域内を所定の最大許容速度で作動可能である。車輌が現在の区域から次の区域まで通過すれば、第２のセンサ装置の増分電子回路は、自動的に再校正され、それにより、車輌ドアの速度は、位置の関数として、再び制御可能になる。
個々の区域に対して、特有の機能を割り当てることも有利である。たとえば、車輌ドアの自動開（上側区域）閉（下側区域）を、上下端の区域において禁止するような対策や、駆動装置の出力軸の速度、すなわち車輌ドアの速度に対して、所定の正確な速度輪郭を与えるような対策を講じてもよい。
個々の区域の絶対値を検出するための第１のセンサ装置を、低い摩耗の度合いで作動させるためには、磁石ディスクを備える磁気測定配置を用いることが有利であることが判明しており、このとき磁石ディスクは、たとえば、駆動装置の出力軸上に配置されており、円周方向から見て、極性の異なる少なくとも２個の磁石領域を有している。
また、磁気測定装置は、磁石ディスクの磁石領域を走査する磁界センサを少なくとも２個含み、磁石ディスク及び磁界センサの磁石領域は、駆動装置の出力軸が始点から終点へ、及び終点から始点へと回転する際に形成される少なくとも３つの隣接し合う角幅の各角幅に対して、磁界センサが、当該角幅に特有の、角幅毎に異なる方法で、磁石領域と関連するような、相互関係をもって配置されている。
また、駆動装置の出力軸が、始点から終点へと回転する際に隣接し合う少なくとも４つの旋回角幅の絶対値を検出することができるよう、磁石ディスク及び磁界センサの磁石領域の個数と配置とを選択すべきであることがわかっている。
駆動装置の、各センサ装置が配置される回転軸は、駆動装置の出力軸である必要はない。したがって、たとえば、駆動装置に直列に配置される複数のギアステージを有する場合に、スペース確保のために第１のセンサ装置の磁石ディスクを、２個のギアステージの間に配置するという手段を設けることができる。
しかし、この種の配置では、第１のセンサ装置によって検出可能で、かつ、出力軸と類似する、回転運動を実行することができる出力装置を有する、付加的なギア機構を提供する必要がある。磁石ディスクが斜板の形態である場合には、たとえば、斜板機構を用いて実施してもよい。
さらに、本発明の詳細及び利点は、添付の図を参照して説明する以下の典型的な具体例により明らかにする。
図１においては、符号１は、自動車のテールゲートを示し、このテールゲートは、当該車輌のルーフ支持体３上のヒンジピン２の周りに旋回することができるようになっている。テールゲート１は、駆動装置４により、図１に示すように、Ｉで示される閉位置から開位置ＩＩまで旋回し、この駆動装置４は、縦軸が、ヒンジピン２に対して、平行に延在し、かつ、駆動装置４の出力軸５のテールゲート１に接続されている、梃子装置６を作動させる（図２）。
図１から明らかなように、車輌ドアの開位置と閉位置との間に形成される全旋回角αは、４つの旋回角幅（区域）α1、α2、α3及びα4に分割することができる。テールゲート１が、開位置若しくは閉位置へと移動する時、または中間位置で停止する時に、テールゲート１が存在している区域は、駆動装置４と一体化されている２個のセンサ装置７、８によって検出される。この様子を、以下に詳細に記載する。
図２は、本発明に係る駆動装置４を例示する。この駆動装置は、電動機９と、電動機９の下流に接続され、電動機９の出力軸の回転速度を減速する第１のギアステージ１０と、クラッチ１１と、その出力軸５が駆動装置４の出力軸と同一であり、かつ、テールゲート１の旋回運動に応じた旋回運動を行い、梃子装置６によってテールゲート１（図１）に接続可能な、第２のギアステージ１２とを備えている。
駆動装置４の出力軸５の位置を決定し、すなわち、テールゲート１の位置を決定するための、２個のセンサ装置７、８は、ハウジング３１内のクラッチ１１と第２のギアステージ１２との間に配置されている。
第１のセンサ装置７は、テールゲート１の４つの区域α1、α2、α3及びα4の絶対値を検出するために用いられる。この第１のセンサ装置７は、クラッチ１１の出力軸１３上に、第１の磁石ディスク１４を有しており、例えば図３に示されるように、この磁石ディスクは、回転自在な態様でこの出力軸に接続されており、円周方向から見て、極性の異なる２個の磁石領域１５、１６を有している。この場合、図３において符号１５で示される領域は、Ｎ極を形成し、符号１６で示される磁石領域は、Ｓ極を形成する。
さらに、第１のセンサ装置７は、３個の磁界センサ（たとえばホールセンサ）１７〜１９を有しており、これらの磁界センサは、第１の磁石ディスク１４の側に所定の距離で配置され、図３では破線の正方形で示されている。磁界センサ１７〜１９は、ハウジング（図２）に、固定されるように、支持体２０に配置され、また、電子評価装置２１は、支持体上に搭載され、対応するそれぞれのライン２２を通じて磁界センサ１７〜１９に接続されている。
第１の磁石ディスク１４は、斜板の形態である。このために、第１の磁石ディスク１４は、偏心円形状である出力軸１３のカム３２上に配置されていて、回転自在であり、またその外周上に歯３３を有しており、これらの歯の断面は、リングギア（図３）の形態であるハウジング３１の歯３４に係合する。
出力軸１３が回転すれば、磁石ディスク１４は、カム３２により駆動され、ハウジング３１のリングギア上で揺動する。その結果、クラッチ１１の出力軸１３の回転より低速である首振り運動により、磁石ディスク１４は回転し、このとき、磁石ディスクの回転は、第２のギアステージ１２の出力軸５の回転速度に対応するように選択される。
次いで、テールゲート１が、電動機９の駆動により、又は手動により、作動すれば、第１の磁石ディスク１４は、出力軸５の回転速度に対応する回転速度で回転する。３個の磁界センサ１７〜１９は、感知した磁界に対応するロジック信号を供給する。センサ１７〜１９の１個が磁石領域１５に存在する場合、たとえば、このセンサは、ロジック「１」を電子評価ユニット２１に送信する。各センサが磁石地域１６にあれば、電子評価ユニット２１にロジック「０」を送信する。
ここに例示する典型的な具体例では、３個のセンサ１７〜１９全てが、初期状態では、磁石領域１５の範囲内にあるため、第１の区域α1は、ロジック信号１１１によって特徴付けられている。
第１の磁石ディスク１４が矢印１００（図３）の方向に回転すれば、第１のセンサ１７だけが最初に、第１の磁石ディスク１４の磁石領域１６に入り、この間、他の２個のセンサ１８、１９は、磁石領域１５内に未だとどまっているため、第２の区域α2に対するロジック信号０１１が発生する。次いで、第３の区域α3が、一義的にロジック信号００１によって定義され、最後に第４の区域α4が、一義的にロジック信号０００によって定義される。
電子評価装置２１への電力の供給を停止した後、直ちに、テールゲート１が位置している対応区域が再び識別されるが、それは、この領域を特徴付ける信号値が、評価装置２１の入力部に印加されるからである。
増分測定値検出器の形態である第２のセンサ装置８は、個々の区域α1〜α4の範囲内でテールゲート１の位置を正確に決定するために用いられる。図２において例示されている典型的な具体例では、この第２のセンサ装置８は、この磁石ディスクの円周上に一様に分散されて配置された、複数の磁石２４を有する、第２の磁石ディスク２３を有している。第２の磁石ディスク２３は、クラッチ１１の出力軸１３上に直接に装着されている。
また、第２のセンサ装置８は、磁界センサ２５（たとえばホールセンサ）を有しており、この磁界センサ２５は、ハウジングに固定される支持体２０上に、同様に装着され、かつ、電子評価装置２１に電気的に接続される。第１のセンサ装置７が隣接の区域に移行したことを検出したときには、常に、第２のセンサ装置８は校正されることが好ましい。
このため、通電停止に続いて、車輌ドアは、先ず、第１のセンサ装置７によって検出される区域α1〜α4の各範囲内で、駆動装置４により、所定の許容最大速度で作動する。車輌ドアが現在の区域から次の区域まで通過すれば、続いて、電子評価装置２１に含まれる第２のセンサ装置８の増分電子回路が、自動的に再校正され、そしてテールゲート１の速度は、再び位置の関数として制御可能となる。
言うまでもなく、本発明は、上記の典型的な具体例に制限されない。たとえば、２個のセンサ装置を、直接に駆動装置４の出力軸５に配置することもでき、それにより、斜板機構の使用を排除することもできる。
さらに、第２のギアステージが遊星ギアで、そのハウジングがリングギアの形態である場合には、斜板機構を、単純な方法で、第２のギアステージと一体化してもよい。この場合、リングギアと遊星ギアの遊星ホイールとの間の内歯システムは、リングギアと磁石ディスク（または磁石ディスク支持体）との間の内歯システムと異なっていてもよい。
また、第１のセンサ装置の複数の磁界センサを、磁石ディスクの外端に沿って所定の距離で配置してもよい。さらに、磁石ディスクは、２個以上の磁石領域を有していてもよく、また、たとえば、２個のセンサだけが、磁石領域を走査するようにしてもよい。
これに対応する典型的な具体例を、図４及び図５に示す。この場合、磁石ディスク１４’は、５個の磁石領域を有し、たとえば、符号２６で示される複数の磁石領域はそれぞれ、Ｎ極領域を形成し、符号２７で示される複数の磁石領域はそれぞれ、Ｓ極領域を形成する。磁石領域２６が検出される際に、「０」が第１の磁界センサ２８と関連し、「１」がそれぞれの第２の磁界センサ２９と関連するとすれば、個々の区域は、デジタル信号値００、１０、１１及び０１によって一義的に決定される。
本発明に係る駆動装置を有する自動車のルーフ支持体の領域において、ヒンジピンに平行に延在してテールゲートが開く状態を模式的に示す線図である。 テールゲートの旋回角の絶対値を検出するための磁石ディスク及び磁界センサを備えた、第１のセンサ配置を有している、本発明に係る駆動装置の側面図である。 図２の駆動装置を、線ＩＩＩ−ＩＩＩで示される切断線に沿った横断面で示す断面図であり、磁界センサを、磁石ディスクに対する相対位置関係を示すために、ハッチングで示してある。 第１のセンサ配置の磁石ディスクの典型的な第２の具体例を示す平面図であり、、磁界センサを、磁石ディスクに対する相対位置を示すために、ハッチングで示してある。 図４に係る構成を示す側面図である。
符号の説明
１ テールゲート
２ ヒンジピン
３ ルーフ支持体
４ 駆動装置
５ 出力軸
６ 梃子装置
７ 第１のセンサ装置
８ 第２のセンサ装置
９ 電動機
１０ 第１のギアステージ
１１ クラッチ
１２ 第２のギアステージ
１３ 出力軸
１４，１４’ 第１の磁石ディスク
１５ 磁石領域（Ｎ極）
１６ 磁石領域（Ｓ極）
１７〜１９ 磁界センサ
２０ 支持体
２１ 電子評価装置
２２ ライン
２３ 第２の磁石ディスク
２４ 磁石
２５ 磁界センサ
２６ 磁石領域（Ｎ極）
２７ 磁石領域（Ｓ極）
２８ 第１の磁界センサ
２９ 第２の磁界センサ
３０ 斜板機構
３１ ハウジング
３２ カム
３３，３４ 歯
１００ 矢印
Ｉ テールゲートの閉位置
ＩＩ テールゲートの開位置
α1〜α4 旋回角幅

Claims (11)

  1. 車輌のドア、特に自動車のテールゲートを自動的に作動させる駆動装置であって、この駆動装置（４）は、出力軸（５）により、車輌ドア（１）又は変速機（６）に接続することが可能であり、この変速機（６）は、車輌ドア（１）の旋回運動に応じて旋回運動をなし、この駆動装置（４）は、少なくとも１つの第１のセンサ装置（７）を備えており、このセンサ装置（７）は、電子評価装置（２１）に接続可能であり、かつ、車輌ドア（１）の各角度位置を検出する機能を有しており、かつ、
    ａ）前記第１のセンサ装置（７）は、車輌ドア（１）がなす隣接し合う少なくとも３つの旋回角幅（α1〜α4）の絶対値を検出する回転角測定装置を備えており、この旋回角幅の合計が、車輌ドア（１）の閉位置（Ｉ）と、車輌ドア（１）の開位置（ＩＩ）との間の角である全旋回角（α）をなし、
    ｂ）少なくとも１つの第２のセンサ装置（８）を備え、この第２のセンサ装置（８）は、各旋回角幅（α1，α2，α3）の始点又は終点に対する、駆動装置（４）の出力軸（５）の相対的な位置を測定する増分測定値検出器を、少なくとも１つ備えていることを特徴とする駆動装置。
  2. 車輌ドア（１）がなす旋回角幅（α1，α2，α3）の絶対値を検出するための第１のセンサ装置（７）は、駆動装置（４）の出力軸（５）上に配置されて、その旋回運動を測定するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  3. 駆動装置（４）が直列に配置された複数のギアステージ（１０）（１２）を有し、２つのギアステージ（１０）（１２）の間に、第１のセンサ装置（７）は配置され、かつ、駆動装置（４）は付加的ギア機構（３０）を有し、この付加的ギア機構（３０）は、出力軸（６）に類似し、かつ、第１のセンサ装置（７）により検出可能な回転運動を行う出力装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  4. 第１のセンサ装置（７）が、駆動装置（４）の出力軸（５）又は付加的ギア機構（３０）の出力装置に配置され、円周方向から見て、極性の異なる少なくとも２つの磁石領域（１５）（１６）；（２６）（２７）を有する少なくとも１つの第１のマグネットディスク（１４）；（１４’）と、この第１のマグネットディスク（１４）；（１４’）の磁石領域（１５）（１６）；（２６）（２７）を走査する少なくとも２つの磁界センサ（１７）〜（１９）；（２８）（２９）とを備え、
    第１のマグネットディスク（１４）；（１４’）の磁石領域（１５）（１６）；（２６）（２７）と磁界センサ（１７）〜（１９）；（２８）（２９）とは、駆動装置（４）の出力軸（５）又は付加的ギア機構（３０）の出力装置が、始点から終点へ、及び終点から始点へと回転する際に形成される少なくとも３つの隣接し合う旋回角幅（α1〜α4）のそれぞれの旋回角幅（α1，α2，α3，α4）に対して、磁界センサ（１７）〜（１９）；（２８）（２９）が当該旋回角幅に特有の旋回角幅毎に異なるようにして、磁石領域（１５）（１６）；（２６）（２７）と関連するような、前記磁石領域と磁界センサ間の相互の関係をもって配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の駆動装置。
  5. 駆動装置（４）の出力軸（５）又は付加的ギア機構（３０）の出力装置が、始点から終点へと回転する際に、隣接し合う少なくとも４つの旋回角幅（α1〜α4）の絶対値を検出することができるよう、前記第１のマグネットディスク（１４）；（１４’）の磁石領域（１５）（１６）；（２６）（２７）、及び該磁界センサ（１７）〜（１９）；（２８）（２９）の個数と配置とが選択されていることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
  6. 極性の異なる少なくとも２つの磁石領域（１５）（１６）がセクタ状であり、
    初期状態では、始点において、第１の磁石領域（１６）の磁界は、磁界センサ（１７）〜（１９）の全てに印加され、駆動装置（４）の出力軸（５）又は付加的ギア機構（３０）の出力装置が回転すれば、これに続いて、磁界センサ（１７）〜（１９）が第２の磁石領域（１７）へと移動するように、この磁界センサ（１７）〜（１９）は相互に隣接して配置されていることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
  7. 磁界センサ（２８）（２９）は、マグネットディスク（１４’）の外周に沿って、これと距離をおいて配置されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の駆動装置。
  8. 磁界センサ（１７）〜（１９）は、マグネットディスク（１４）の側部から、所定の距離の位置に配置されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の駆動装置。
  9. 第１のセンサ装置（７）の第１のマグネットディスク（１４）は、マグネットディスク（１４）をカム（３２）上に有する斜板機構（３０）の斜板の形態であり、
    前記カム（３２）が、出力軸（１３）に接続されていることにより、これらが一緒に回転すれば、これらは偏心して回転し、もって、一部の領域においては、ハウジングに固定されているリングギア（３１）上で転動しつつ、回転することが可能であることを特徴とする、請求項４〜８のいずれかに結合した請求項３に記載の駆動装置。
  10. 第２のギアステージ（１２）が、斜板機構用のリングギアの形態であるハウジングを有する遊星ギアであることを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
  11. 磁界センサ（１７）〜（１９）；（２８）（２９）が、ホールセンサであることを特徴とする請求項４〜１０のいずれかに記載の駆動装置。
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