JP2010095965A - パワードア - Google Patents

Abstract

【課題】ドア本体の駆動を一挙に解除しても、動力伝達機構の歪が漸次解放されるパワードアを実現する。
【解決手段】動力伝達機構を介してドア本体をモータ(510)の動力で駆動してドアオープニングを開閉するパワードアは、前記モータ用のオンオフ可能な回生ブレーキ回路(514)と、ウォームギヤ(532)を前記モータ側としウォームホイール(534)を前記ドア本体側として前記動力伝達機構中に存在し、ウォームギヤとウォームホイール(534)の間で可逆的に動力伝達が可能なウォーム減速機構(530)と、前記モータの回転軸(512)と前記ウォーム減速機構のウォームギヤ(532)を結合するオンオフ可能なクラッチ(520)と、前記ドア本体の駆動解除時に、前記回生ブレーキ回路(514)のオンオフ状態と前記クラッチ(520)のオンオフ状態の組み合わせを時系列的に制御する制御手段を具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、パワードアに関し、特に、モータの動力でドア本体を駆動してドアオープニ
ングを開閉するパワードアに関する。

ワンボックス型やミニバン型の車両では、後部のサイドドアを、モータの動力で開閉するパワースライドドアとすることが多い。パワースライドドアにおいては、ドア本体が、モータの動力により、ドアオープニングから抜け出して開き、ドアオープニングに嵌入して閉じる。

モータには、オンオフ可能な回生ブレーキ回路が設けられ、回生ブレーキ回路のオンオフによって、それぞれ、モータの制動と非制動が行われる。動力伝達機構中には、クラッチが設けられ、ドア本体の駆動時にクラッチをオンにし、非駆動時にクラッチをオフにする。クラッチをオフにすると、ドア本体はフリー状態となり、人力で開閉可能になる。

回生ブレーキ回路のオンオフとクラッチのオンオフを組み合わせに応じて、ドア本体は、強ブレーキ、弱ブレーキまたはフリーのいずれかの状態になる。すなわち、回生ブレーキ回路のオンとクラッチのオンの組み合わせによって、ドア本体は強ブレーキ状態となり、回生ブレーキ回路のオフとクラッチのオンの組み合わせによって、ドア本体は弱ブレーキ状態となり、回生ブレーキ回路のオフとクラッチのオフの組み合わせによって、ドア本体はフリー状態となる。

フリー状態のドア本体は、車両が前後に傾斜したとき等に自重で動き出すことがあるので、ドア本体の移動速度に応じて、強ブレーキ、弱ブレーキおよびフリー状態維持のいずれかが行われる。移動速度が過大なときは強ブレーキが行われ、移動速度が所定範囲内にあるときは弱ブレーキが行われ、それ以外のときはフリー状態維持が行われる（例えば、特許文献１参照）。

クラッチをオフにしてドア本体の駆動を解除すると、駆動中に動力伝達機構に蓄積された歪が一挙に解放され、関連部位に揺れや異音が発生するので、駆動解除時には、動力伝達機構の歪が漸次解放されるように、クラッチの結合力を漸減させることが行われる（例えば、特許文献２参照）。
特許第３５２１８３５号明細書（段落番号００１３−００１６、００１９−００２１、図１，２，４） 特開２００４−１６２４３９号公報（段落番号００２７−００２８、００３５−００３７、図４−７）

結合力が漸減可能なクラッチは、半クラッチ状態での使用が多くなるので、摩擦面が損傷しにくい高信頼性のものでなければならないが、そのようなクラッチは、大型化しかつ高価となる。

また、電磁クラッチ等では、結合力は必ずしも通電量の減少の通りには減少せず、通電量がある値以下になったときに結合力が一挙に消滅することが多い。このため、電磁クラッチは、歪を漸次解放する用途には不向きである。

そこで、本発明の目的は、ドア本体の駆動を一挙に解除しても、動力伝達機構の歪が漸次解放されるパワードアを実現することにある。

課題を解決するための手段としての請求項１に係る発明は、動力伝達機構を介してドア本体をモータの動力で駆動してドアオープニングを開閉するパワードアであって、前記モータ用のオンオフ可能な回生ブレーキ回路と、前記動力伝達機構中に存在し可逆的に動力伝達が可能な減速機構と、前記動力伝達機構中に存在しオンオフ可能なクラッチと、前記ドア本体の駆動解除時に、前記回生ブレーキ回路のオンオフ状態と前記クラッチのオンオフ状態の組み合わせを時系列的に制御する制御手段を具備することを特徴とするパワードアである。

課題を解決するための手段としての請求項２に係る発明は、前記制御手段は、前記回生ブレーキ回路のオンオフ状態と前記クラッチのオンオフ状態の組み合わせを、先ず、前記回生ブレーキ回路のオン状態と前記クラッチのオン状態の組み合わせとし、次に、前記回生ブレーキ回路のオフ状態と前記クラッチのオン状態の組み合わせとし、次に、前記回生ブレーキ回路のオフ状態またはオン状態と前記クラッチのオフ状態の組み合わせとすることを特徴とする請求項１に記載のパワードアである。

課題を解決するための手段としての請求項３に係る発明は、前記制御手段は、前記回生ブレーキ回路のオンオフ状態と前記クラッチのオンオフ状態の組み合わせを、先ず、前記回生ブレーキ回路のオフ状態と前記クラッチのオン状態の組み合わせとし、次に、前記回生ブレーキ回路のオフ状態またはオン状態と前記クラッチのオフ状態の組み合わせとする
ことを特徴とする請求項１に記載のパワードアである。

課題を解決するための手段としての請求項４に係る発明は、前記減速機構は、ウォームギヤを前記モータ側としウォームホイールを前記ドア本体側とし、ウォームギヤとウォームホイールの間で可逆的に動力伝達が可能なウォーム減速機構であり、前記クラッチは、前記モータの回転軸と前記ウォーム減速機構のウォームギヤをオンオフ可能に結合することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載のパワードアである。

請求項１に係る発明によれば、動力伝達機構を介してドア本体をモータの動力で駆動してドアオープニングを開閉するパワードアは、前記モータ用のオンオフ可能な回生ブレーキ回路と、前記動力伝達機構中に存在し可逆的に動力伝達が可能な減速機構と、前記動力伝達機構中に存在しオンオフ可能なクラッチと、前記ドア本体の駆動解除時に、前記回生ブレーキ回路のオンオフ状態と前記クラッチのオンオフ状態の組み合わせを時系列的に制御する制御手段を具備するので、ドア本体の駆動を一挙に解除しても、動力伝達機構の歪が漸次解放されるパワードアを実現することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記制御手段は、前記回生ブレーキ回路のオンオフ状態と前記クラッチのオンオフ状態の組み合わせを、先ず、前記回生ブレーキ回路のオン状態と前記クラッチのオン状態の組み合わせとし、次に、前記回生ブレーキ回路のオフ状態と前記クラッチのオン状態の組み合わせとし、次に、前記回生ブレーキ回路のオフ状態またはオン状態と前記クラッチのオフ状態の組み合わせとするので、駆動解除を一挙に行っても、動力伝達機構の歪を漸次解放することができる。

請求項３に係る発明によれば、前記制御手段は、前記回生ブレーキ回路のオンオフ状態と前記クラッチのオンオフ状態の組み合わせを、先ず、前記回生ブレーキ回路のオフ状態と前記クラッチのオン状態の組み合わせとし、次に、前記回生ブレーキ回路のオフ状態またはオン状態と前記クラッチのオフ状態の組み合わせとするので、駆動解除を一挙に行っても、動力伝達機構の歪を漸次解放することができる。

請求項４に係る発明によれば、前記減速機構は、ウォームギヤを前記モータ側としウォームホイールを前記ドア本体側とし、ウォームギヤとウォームホイールの間で可逆的に動力伝達が可能なウォーム減速機構であるので、減速機構をコンパクト化することができ、前記クラッチは、前記モータの回転軸と前記ウォーム減速機構のウォームギヤをオンオフ可能に結合するので、動力伝達のオンオフを減速機構の入力側で行うことから、クラッチを小型化することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。
図１に、パワースライドドアを装備した車両の左側の外観を模式的に示す。図１に示すように、車両１００は、パワースライドドア２００を装備している。パワースライドドア２００は、発明を実施するための最良の形態の一例である。パワースライドドア２００の構成によって、パワードアに関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。以下、パワースライドドアを、単にスライドドアともいう。

スライドドア２００の上部、下部および後部は、車両１００のボデー１１０の上部、下部および後部に設けられたガイドレール１１２，１１４，１１６にそれぞれ係合する。スライドドア２００は、ガイドレール１１２，１１４，１１６に沿った後方への往復的なスライド運動により、ボデー１１０の側面のドアオープニングを開閉する。スライドドア２００の開閉は、モータの動力を利用した開閉機構によって行われる。開閉機構については、後にあらためて説明する。

図２に、スライドドアとドアオープニングの構成を模式的に示す。図２は、図１に示した車両１００のＡＡ断面図に相当する。図２では、上が室外、下が室内、左が前方、右が後方である。

図２に示すように、スライドドア２００は、ボデー１１０のドアオープニング３００に嵌まり込んだ状態で閉じきる。この状態では、スライドドア２００の外面は、ボデー１１０の外面に対して段差がなく、いわゆる面一（つらいち）となる。また、スライドドア２００の内面のドアトリム２０２も、ボデー１１０の内面に対して面一となる。スライドドア２００は、本発明におけるドア本体の一例である。ドアオープニング３００は、本発明におけるドアオープニングの一例である。

スライドドア２００の後部は、オープニング３００内で、係合部材２０４を介してガイドレール１１６に係合する。係合部材２０４は、スライドドア２００側がヒンジとなっておりガイドレール１１６側がローラとなっている。ガイドレール１１６は、ボデー１１０の外面からオープニング３００内に斜めに入り込んでおり、係合部材２０４のローラは、ガイドレール１１６の斜め部の終端付近に位置する。

スライドドア２００の前部は、オープニング３００内で、ボス２０６によりソケット１１８に係合する。ソケット１１８は、オープニング３００内で、ボデー１１０のセンタピラー１２０の後面に設けられる。 オープニング３００の内周は、室内側がオープニングフランジ３０２となっている。オープニングフランジ３０２の先端部には、ウェザストリップ４００が設けられる。

図３に、スライドドア制御システム１の構成をブロック図によって示す。図３に示すように、スライドドア制御システム１は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１０を有する。ＥＣＵ１０は、スライドドア制御システム１の中枢をなす。

ＥＣＵ１０には、メインSW（スイッチ）３０、操作SW（スイッチ）４０およびドア移動量検出回路５０からそれぞれ信号が入力される。ＥＣＵ１０は、それら入力信号に基づいて、所定のプログラムにより、ドア開閉制御回路６０を通じてスライドドア２００を制御する。以下、ＥＣＵ１０によるドア開閉制御回路６０を通じての制御を、単にＥＣＵ１０による制御という。

メインSW３０からの入力信号は、メインSW３０のオンオフ(ON-OFF)を表す信号である。メインSW３０は、搭乗者によってオンオフされる。ＥＣＵ１０は、メインSW３０からの入力信号に基づいて、メインSW３０の投入状態を認識する。

操作SW４０からの入力信号は、操作SW４０の操作状態を表す信号である。操作SW４０は、搭乗者により、スライドドア２００の開方向または閉方向に操作される。ＥＣＵ１０は、操作SW４０からの入力信号に基づいて、操作SW４０の操作状態を認識する。

ドア移動量検出回路５０からの入力信号は、スライドドア２００の移動量を表す信号（ドア移動量信号）である。ドア移動量信号は、例えば、動力用のモータの回転に伴って発生するパルスの計数値として得られる。パルス発生器は、例えば、永久磁石とホールICの組み合わせで構成される。

ＥＣＵ１０は、ドア移動量検出回路５０からの入力信号に基づいて、スライドドア２００の移動量を認識する。ＥＣＵ１０は、ドア移動量の積算値からスライドドア２００の現在位置を求める。ＥＣＵ１０は、また、ドア移動量の変化率からスライドドア２００の移動速度（ドア移動速度）を求める。

メインSW３０がオンになっている状態において、搭乗者により、操作SW４０が開方向または閉方向に操作されると、それに対応したＥＣＵ１０の制御指令により、モータの動力によるスライドドア２００の開閉が行われる。すなわち、パワーモードでのスライドドア開閉が行われる。パワーモードでは、ＥＣＵ１０は、目標速度に基づいてドア移動速度を調節する。

図４に、開閉機構５００の要部の一例を模式的に示す。図４に示すように、開閉機構５００は、モータ５１０、クラッチ５２０およびウォーム減速機構５３０を有する。モータ５１０は、回転軸５１２を有する。ウォーム減速機構５３０は、ウォームギヤ５３２とウォームホイール５３４を有する。ウォームギヤ５３２はウォーム減速機構５３０の入力軸であり、ウォームホイール５３４の中心軸５３４ｃはウォーム減速機構５３０の出力軸である。

モータ５１０は、本発明におけるモータの一例である。モータ５１０としては、例えば、正逆両方向に回転可能な直流モータ等が用いられる。モータ５１０は、リレー５１４によってオンオフされる回生ブレーキ回路を有する。回生ブレーキ回路は、リレー５１４のオンおよびオフに対応して、それぞれ、作動（オン）および非作動（オフ）となる。以下、リレー５１４によって回生ブレーキ回路を代表し、リレー５１４のオンオフを、回生ブレーキ回路５１４のオンオフともいう。回生ブレーキ回路５１４は、本発明における回生ブレーキ回路の一例である。

回生ブレーキ回路５１４のオン時には、モータ５１０の回転軸５１２に強い制動力が働く。回生ブレーキ回路５１４のオフ時には、モータ５１０の回転軸５１２に弱い制動力が働く。弱い制動力は、モータ５１０の回転子の回転抵抗（コギングトルク）に由来する。以下、モータ５１０の回転軸５１２に働く制動力を、単に、モータ５１０に働く制動力という。

クラッチ５２０は、本発明におけるクラッチの一例である。クラッチ５２０としては、例えば、電磁クラッチ等が用いられる。クラッチ５２０は、モータ５１０の回転軸５１２に、ウォーム減速機構５３０のウォームギヤ５３２を同軸的に結合する。

なお、クラッチとしては、ウォーム減速機構の出力側で動力伝達をオンオフするものを用いても良い。以下、ウォーム減速機構の入力側で動力伝達をオンオフするクラッチの例で説明するが、ウォーム減速機構の出力側で動力伝達をオンオフする場合も同様である。
ウォーム減速機構５３０は、本発明における減速機構の一例であり、また、ウォーム減速機構の一例である。ウォーム減速機構５３０は、本発明における動力伝達機構の一部を構成する。ウォーム減速機構５３０としては、ウォームギヤ５３２とウォームホイール５３４の間で可逆的に動力伝達が可能なものが用いられる。

そのようなウォーム減速機構では、ウォームギヤ５３２の進み角度が１５度−３５度の範囲に設定されている。これによって、ウォームギヤ５３２を主動側としウォームホイール５３４を従動側とする動力伝達と、ウォームホイール５３４を主動側としウォームギヤ５３２を従動側とする動力伝達が、どちらも可能となる。

なお、減速機構としては、ウォーム減速機構に代えて、可逆的に動力伝達が可能な適宜の減速機構を用いてよい。以下、ウォーム減速機構の例で説明するが、他の方式の減速機構の場合も同様である。

ウォームギヤ５３２は、クラッチ５２０とは反対側の端部に、永久磁石５３２ｍを有する。永久磁石５３２ｍの近傍には、ホールIC５３２ｈが設けられる。永久磁石５３２ｍとホールIC５３２ｈは、ドア移動速度検出回路５０用のパルス発生器を構成する。

モータ５１０の回転軸５１２の回転は、ＥＣＵ１０によって制御される。以下、モータ５１０の回転軸５１２の回転を、単に、モータ５１０の回転という。リレー５１４のオンオフおよびクラッチ５２０のオンオフも、ＥＣＵ１０によって制御される。ＥＣＵ１０は、本発明における制御手段の一例である。

ＥＣＵ１０は、スライドドア２００が目標位置に到達したときに、スライドドア２００の駆動を解除する。目標位置は、全開位置、全閉位置、または、途中の所定位置のいずれかである。

図５に、駆動解除時の、スライドドア制御のフローチャートの一例を示す。図５に示すように、ステップＳ１でドア開操作が行われる。ドア開操作時には、リレー５１４がオフとされ、クラッチ５２０がオンとされ、かつ、モータ５１０に通電される。

ステップＳ２で、ドア全開か否かを判定する。判定がNOのときは、ステップＳ２でルーピングするが、判定がYESのときは、ステップＳ３で、モータ駆動力オフとする。モータ駆動力オフは、モータ５１０への通電を遮断することによって行われる。モータ駆動力オフに合わせて、ステップＳ４で、リレーオンとする。これによって、リレー５１４がオンとなり、回生ブレーキ回路５１４が閉回路となる。

このとき、クラッチ５２０がすでにオンとなっているので、回生ブレーキ回路５１４のオンオフ状態とクラッチ５２０のオンオフ状態の組み合わせは、回生ブレーキ回路５１４がオン、クラッチ５２０がオンの組み合わせとなる。

回生ブレーキ回路５１４のオンにより、モータ５１０は強制動状態となり、強い制動力が、クラッチ５２０を通じてウォーム減速機構５３０に作用する。これによって、スライドドア２００には強い制動力が働く。

ステップＳ５で、規定時間経過か否かを判定する。規定時間としては、ミリ秒単位の適宜の時間が設定されている。判定がNOのときは、ステップＳ５でルーピングするが、判定がYESのときは、ステップＳ６で、リレーオフとする。これによって、リレー５１４がオフとなり、回生ブレーキ回路５１４が開回路となる。

このとき、クラッチ５２０はオンのままなので、回生ブレーキ回路５１４のオンオフ状態とクラッチ５２０のオンオフ状態の組み合わせは、回生ブレーキ回路５１４がオフ、クラッチ５２０がオンの組み合わせとなる。

回生ブレーキ回路５１４のオフにより、モータ５１０は弱制動状態となり、そのようなモータ５１０が、クラッチ５２０によって、ウォーム減速機構５３０に結合されるので、スライドドア２００には弱い制動力が働く。

その後、ステップＳ７で、規定時間経過か否かを判定する。規定時間としては、ミリ秒単位の適宜の時間が設定されている。判定がNOのときは、ステップＳ７でルーピングするが、判定がYESのときは、ステップＳ８で、クラッチオフとする。

このとき、リレー５１４がすでにオフとなっているので、回生ブレーキ回路５１４のオンオフ状態とクラッチ５２０のオンオフ状態の組み合わせは、回生ブレーキ回路５１４がオフ、クラッチ５２０がオフの組み合わせとなり、これによって、スライドドア２００はフリー状態となる。なお、スライドドア２００は、クラッチ５２０をオフにしたときは、回生ブレーキ回路５１４のオンオフに無関係に、フリー状態となる。

このようにして、ドア全開となったときは、一挙にクラッチ５２０をオフにせず、急ブレーキ状態から弱ブレーキ状態を経てクラッチオフとするので、動力伝達機構に蓄積した歪が漸次解放され、関連部位の揺れや異音の発生が防止される。なお、急ブレーキ状態を省略し、弱ブレーキ状態を経てクラッチオフとすることも可能である。

以上は、ドア全開の場合であるが、ドアを全閉する場合や所定位置まで開閉する場合も、上記に準じて駆動解除を行うことにより、動力伝達機構に蓄積した歪を漸次解放し、関連部位の揺れや異音が発生しないようにすることができる。

以上、発明を実施するための最良の形態として車両用のパワードアを例示したが、本発明のパワードアは、車両用に限らず、船舶や航空機等用のパワードア、あるいは、屋内や屋外で使用されるパワードア等、適宜の用途のパワードアであって良い。なお、パワードアは、スライド形式のパワードアに限らず、スイングによって開閉するフロントドアないしバックドア、あるいは、荷物トランクのパワードア等であって良い。

発明を実施するための最良の形態の一例のパワースライドドアを装備した車両の外観を示す図である。 スライドドアとドアオープニングの構成を示す図である。 スライドドア制御システムの構成を示すブロック図である。 開閉機構の要部を模式的に示す図である。 スライドドア制御システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ： スライドドア制御システム
１０ ： ＥＣＵ
３０ ： メインSW
４０ ： 操作SW
５０ ： ドア移動量検出回路
６０ ： ドア開閉制御回路
１００ ： 車両
１１０ ： ボデー
１１２，１１４，１１６ ： ガイドレール
１１８ ： ソケット
１２０ ： センタピラー
２００ ： パワースライドドア
２０２ ： ドアトリム
２０４ ： 係合部材
２０６ ： ボス
３００ ： ドアオープニング
３０２ ： オープニングフランジ
４００ ： ウェザストリップ
５００ ： 開閉機構
５１０ ： モータ
５１２ ： 回転軸
５１４ ： リレー
５２０ ： クラッチ
５３０ ： ウォーム減速機構
５３２ ： ウォームギヤ
５３２ｍ ： 永久磁石
５３２ｈ ： ホールIC
５３４ ： ウォームホイール
５３４ｃ ： 出力軸

Claims (4)

1. 動力伝達機構を介してドア本体をモータの動力で駆動してドアオープニングを開閉するパワードアであって、
   前記モータ用のオンオフ可能な回生ブレーキ回路と、
   前記動力伝達機構中に存在し可逆的に動力伝達が可能な減速機構と、
   前記動力伝達機構中に存在しオンオフ可能なクラッチと、
   前記ドア本体の駆動解除時に、前記回生ブレーキ回路のオンオフ状態と前記クラッチのオンオフ状態の組み合わせを時系列的に制御する制御手段
   を具備することを特徴とするパワードア。
2. 前記制御手段は、
   前記回生ブレーキ回路のオンオフ状態と前記クラッチのオンオフ状態の組み合わせを、
   先ず、前記回生ブレーキ回路のオン状態と前記クラッチのオン状態の組み合わせとし、
   次に、前記回生ブレーキ回路のオフ状態と前記クラッチのオン状態の組み合わせとし、
   次に、前記回生ブレーキ回路のオフ状態またはオン状態と前記クラッチのオフ状態の組み合わせとする
   ことを特徴とする請求項１に記載のパワードア。
3. 前記制御手段は、
   前記回生ブレーキ回路のオンオフ状態と前記クラッチのオンオフ状態の組み合わせを、
   先ず、前記回生ブレーキ回路のオフ状態と前記クラッチのオン状態の組み合わせとし、
   次に、前記回生ブレーキ回路のオフ状態またはオン状態と前記クラッチのオフ状態の組み合わせとする
   ことを特徴とする請求項１に記載のパワードア。
4. 前記減速機構は、
   ウォームギヤを前記モータ側としウォームホイールを前記ドア本体側とし、ウォームギヤとウォームホイールの間で可逆的に動力伝達が可能なウォーム減速機構であり、
   前記クラッチは、
   前記モータの回転軸と前記ウォーム減速機構のウォームギヤをオンオフ可能に結合する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載のパワードア。

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