JP2015229868A

JP2015229868A - パワードア開閉装置

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Publication number: JP2015229868A
Application number: JP2014116423A
Authority: JP
Inventors: 泰之渡邉; Yasuyuki Watanabe
Original assignee: Mitsui Kinzoku ACT Corp
Current assignee: Mitsui Kinzoku ACT Corp
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2015-12-21
Anticipated expiration: 2034-06-05
Also published as: US20170081900A1; CN106460441A; JP6409212B2; WO2015186275A1; EP3153651B1; CN106460441B; EP3153651A4; EP3153651A1; US10190356B2

Abstract

【課題】手動操作の開始からアシスト開始までの時間を短縮することにより、手動操作時の操作性をよくするようにしたパワードア開閉装置を提供する。
【解決手段】車体に開閉可能に支持されたバックドア２の操作力をアシストするアクチュエータ５と、バックドア２の先端部２ａに設けられ、バックドア２の開閉移動を検出するドア先端センサ２０と、ドア先端センサ２０がバックドア２の先端部２ａの開または閉方向への移動を検出したことに基づいて、アクチュエータ５を開駆動制御または閉駆動制御を行う制御装置２３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ドアの手動開閉操作にアシスト力を付与するようにしたパワードア開閉装置に関する。

従来、車体の後部に上下方向へ開閉可能に枢支される跳ね上げ式のバックドアに使用されるパワードア開閉装置においては、モータ、当該モータの回転を減速する減速機構及び減速機構の回転、すなわちバックドアの開閉移動に応じたパルス信号を発生するロータリエンコーダを有するアクチュエータを備えて、当該アクチュエータの出力部をリンク機構を介してバックドアに連結することで、操作者が手動でバックドアを開閉操作し、ロータリエンコーダがバックドアの開閉移動を検出すると、それを契機にモータを起動させて、バックドアの手動開閉操作にアシスト力を付与する(例えば、特許文献１参照)。

特許第３９２３７０４号公報

しかし、上記特許文献１に記載されたパワードア開閉装置においては、アクチュエータとバックドアとの連結経路間にがたが必然的に発生するため、操作者がバックドアの手動操作を開始してから、アクチュエータ内のロータリエンコーダがバックドアの動きを検出するまでにがた分に相当するタイムラグが発生し、アシスト力を速やかに付与することができないという問題がある。

そのため、バックドアの手動操作の初期に大きな操作力を必要とするとともに、アシスト力を付与する際に引っかかり感を生じ、手動操作に違和感が生じることとなる。

本発明は、上記問題点に鑑み、手動操作の開始からアシスト開始までの時間を短縮することにより、手動操作時の操作性をよくするようにしたパワードア開閉装置を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
第１の発明は、車体に開閉可能に支持されたドアの操作力をアシストするアクチュエータと、前記ドアの先端部に設けられ、前記ドアの開閉移動を検出するドア先端センサと、前記ドア先端センサが前記ドアの先端部の開または閉方向への移動を検出したことに基づいて、前記アクチュエータを開駆動制御または閉駆動制御を行う制御装置とを備えることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、前記ドアは、付勢手段の付勢力により少なくとも開方向へ付勢され、前記付勢手段は、環境温度で前記バックドアに付与する付勢力が変化する構成であって、前記制御装置は、前記付勢手段またはその近傍に設置される温度センサの検出温度に応じたデューティ比により前記アクチュエータを駆動制御することを特徴としている。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記制御装置は、前記ドアの角度に応じたデューティ比により前記アクチュエータを駆動制御することを特徴としている。

本発明によると、ドアの開閉移動を検出しうるドア先端センサをドアの先端部に設け、ドア先端センサがドアの先端部の移動を検出したことに基づいて、ドアの手動開閉操作にアクチュエータのアシスト力を付与するようにしたことにより、ドアの手動操作の開始からアシスト開始までの時間を短縮することができ、もって手動操作時の操作性をよくすることができる。

本発明のパワードア開閉装置を適用した車両後部の斜視図である。同じく、車両後部の概略側面図である。アクチュエータの縦断後面図である。制御装置のブロック図である。ドアの手動操作時のアシスト作動を説明するためのフローチャートである。ドア位置とアシスト力との関係の一例を示す図である。他の実施例を示すサイドドアの概略側面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るパワードア開閉装置を備える車両を斜め後方から見た斜視図であり、車体１の後上部には、上下方向へ開閉可能な跳ね上げ式のバックドア２の上端部が、左右１対のドアヒンジ３により、左右方向を向く枢軸４を中心として上下方向へ開閉しうるように支持されている。

バックドア２は、車体１の後上部に設けたアクチュエータ５の駆動力、及び手動操作におけるアクチュエータ５のアシスト力をもって、図２に実線で示す全閉位置から、同じく２点鎖線で示す中間位置を経て、同じく２点鎖線で示す全開位置まで開いたり、その逆方向に閉じたりしうるようになっている。

アクチュエータ５は、車体１のルーフ１ａ内に配設されており、図３に示すように、左右方向を向く筒状のケース６を備えている。
このアクチュエータ５の構造は本発明には直接関係しないので、本発明に関係する部分と大まかな全体構成のみについて説明し、それ以外の詳細な説明は省略する。
なお、アクチュエータ５の詳細な構造に関しては、本出願人の他の特許出願である特願２０１４−８２４１４号の明細書および図面に記載されている。

アクチュエータ５におけるケース６内には、モータ７と、第１遊星歯車機構８と第２遊星歯車機構９と第３遊星歯車機構１０とが順次配設されており、モータ７の回転軸１１の回転力を、それと同一軸線上に配設した中間軸１２および出力軸１３に、順次減速して伝達し、出力軸１３の先端部に固着したアーム１４を、リンク１５を介して左方のドアヒンジ３の中間部に連結し、モータ７の回転軸１１を予め定めた方向に回転させることにより、バックドア２を全開位置に向かって開いたり、回転軸１１を逆方向に回転させることにより、バックドア２を全閉位置に向かって閉じたりしうるようになっている。

中間軸１２には、１個または複数個の永久磁石（図示略）を円周方向に適宜の間隔（複数の場合）をもって設けた磁気リング１６が、他のギヤとともに、中間軸１２と一体となって回転するように外嵌されている。
ケース６内には、ホール素子等のセンサ部（図示略）を設けたセンサ基板１７が、磁気リング１６と対向し、かつケース６と一体となるように回り止めして設けられ、このセンサ基板１７と磁気リング１６とにより、バックドア２の開閉移動に応じたパルスを発生するユニット内センサ１８が構成される。なお、ユニット内センサ１８は、ロータリエンコーダとしても良い。

全閉位置に位置しているときのバックドア２の下端部（先端部）２ａには、先端部２ａの開閉移動を検出するドア先端センサ２０が設けられ、また、後述のガススプリング２２またはその近傍には、ガススプリング２２の環境温度を検出する温度センサ１９が設けられている。
ドア先端センサ２０は、例えば、１軸アナログジャイロの角速度センサとすることができるが、バックドア２の先端部２ａの角度及び角度変化を正確に検出できるものであればどのような構成のものでもよい。

ユニット内センサ１８、温度センサ１９及びドア先端センサ２０が発生する各信号は、車両に搭載される制御装置２３に送信される。

バックドア２の先端部２ａには、車体側のストライカ（図示略）に噛合することでバックドア２を全閉位置に保持するためのドアロック装置ＤＬ、また、同じく後面には、ドアロック装置ＤＬとストライカとの噛合を解除してバックドアＤＬを手動で開ける際に操作されるリリーススイッチ２１がそれぞれ設けられている。

車体１の後端両側部には、バックドア２を開く方向に向けて付勢することにより、バックドア２の開操作を軽減できるようにしたガススプリング２２が設けられている。
なお、バックドア２に作用するガススプリング２２の付勢力は、図２に示すように、バックドア２が全開位置を含む開方向エリアＲ１内にある場合には、バックドア２を全開位置まで持ち上げ可能な力であり、バックドア２が全閉位置を含む閉方向エリアＲ２内にある場合には、バックドア２が自重により閉移動可能な力であり、開方向エリアＲ１と閉方向エリアＲ２との間の中間エリアＲ３内にある場合には、バックドア２が自重により閉移動する力と平衡する力になるように設定される。

次に、図４を参照して、制御装置２３の回路構成について説明する。
制御装置２３は、内部メモリに記憶された制御プログラムの指示に従って一連の制御処理を実行するマイクロプロセッサにより構成される主制御部２５と、主制御部２５が指示するＰＷＭ制御に基づいて、モータ７に印加する電圧を制御するＰＷＭ制御部２９と、主制御部２５からの指示に基づいて、モータ７を正転及び逆転方向へ駆動しうるように切り替え可能なリレー出力部３０とを含んで構成される。

制御装置２３の入力ポートには、ユニット内センサ１８、温度センサ１９、ドア先端センサ２０及び操作者により操作されたことを検出するリリーススイッチ２１の各信号が入力され、同じく出力ポートには、ＰＷＭ制御部２９及びリレー出力部３０を介してモータ７が電気的に接続される。

主制御部２５は、ユニット内センサ１８及びドア先端センサ２０からの検出信号に基づいて、バックドア２が手動操作されたか否かを判定する判定部２６と、当該判定部２６により演算された処理結果に基づいて、ＰＷＭ制御のデューティ比を決定するアシスト量演算部２７と、判定部２６により演算された処理結果に基づいて、リレー出力部３０をオン、オフ制御するモータ回路切替部２８とを有する。

判定部２６は、モータ７が停止していることを前提として、ユニット内センサ１８から規定より短い幅のパルスが規定回数以上（例えば、４個以上）のパルス信号が連続して発生したとき、またはドア先端センサ２０が角度変化の信号を発生したとき、バックドア２が手動操作されたと判定し、温度センサ１９の検出温度に対応する温度データを含む手動操作コマンドをアシスト量演算部２７に送信すると共に、モータ駆動制御コマンドをモータ回路切替部２８に送信する。さらに、判定部２６は、ユニット内センサ１８から出力されるパルス信号の数、幅、間隔等に基づいて演算することで、バックドア２の位置、移動量、開閉速度、加速度、移動方向等を検出し、また、ドア先端センサ２０からの角度信号を演算することで、車両の駐停車状態時におけるバックドア２の角度及び移動（角度変化）を検出する。

アシスト量演算部２７は、判定部２６からの手動操作コマンドに基づいて、次のようにデューティ比を決定してＰＷＭ制御部２９をＰＷＭ制御する。

図６に示すように、温度センサ１９により検出された温度（ガススプリング２２の環境温度）に応じたＰＷＭ制御を行う。
例えば、図６（ａ）に示すように、バックドア１の開操作時には、環境温度が予め定めた規定温度よりも高温になるほど、バックドア２に付与するアシスト力を減少させるようにデューティ比を下げてモータ７の動力を小さくし、環境温度が規定温度よりも低温になるほど、バックドア２に付与するアシスト力を増大させるようにデューティ比を上げてモータ７の動力を大きくする補正制御を行う。
また、図６（ｂ）に示すように、バックドア１の閉操作時には、環境温度が予め定めた規定温度よりも高温になるほど、バックドア２に付与するアシスト力を増大させるようにデューティ比を上げてモータ７の動力を大きくし、環境温度が規定温度よりも低温になるほど、バックドア２に付与するアシスト力を減少させるようにデューティ比を下げてモータ７の動力を小さくする補正制御を行う。
これにより、ガススプリング２２のガス圧が環境温度により変化（環境温度が高温になるほど、ガス圧が高圧になって付勢力が増大し、環境温度が低温になるほど、ガス圧が低圧となって付勢力が低下する）して、バックドア２に作用する開方向への付勢力が変化しても、バックドア２の開操作時、閉操作時に付与するアシスト力を環境温度に適した力とすることができる。

ユニット内センサ１８により検出されたバックドア２の開度位置に応じたＰＷＭ制御を行う。例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、バックドア２が、中間エリアＲ３を移動する際には、アシスト力を漸次弱めるようにデューティ比を減少させる補正制御を行う。

バックドア２の開閉操作速度に応じたＰＷＭ制御を行う。例えば、バックドア２の手動開閉速度が速いほどデューティ比を大きくし、遅いほどデューティ比を小さくする補正制御を行う。これにより、バックドア２の手動開閉速度に応じたアシスト力を付与することができるため、追従性の高いアシスト制御を行うことができ、バックドア２を自然な操作で手動操作できる。

車両の駐停車時における車両姿勢、すなわち全閉位置にあるときのバックドア２の角度に応じたデューティ比を決定し、当該デューティ比に基づいて、バックドア２を全閉位置から開方向への初期アシスト制御を行う。なお、全閉位置にあるときのバックドア２の角度は、ドア先端センサ２０により検出される。
例えば、車両の駐停車姿勢が後下がりである場合には、バックドア２を閉鎖位置から開方向へ移動させるときの初期の操作力が、駐停車姿勢が水平にあるときよりも大きくなるため、デューティ比を規定値よりも高くする補正制御を行う。

判定部２６から手動操作コマンドが無ければ、アシスト制御を停止する。例えば、ユニット内センサ１８から規定時間以上経過してもパルス信号の入力がないか、またはドア先端センサ２０からの角度変化信号の入力がない場合には、モータ５の駆動を停止制御する。

なお、バックドア２における手動開閉操作のアシスト無しから有りへの切り替わり時、及びその逆への切り替わり時には、手動開閉操作における違和感を解消するために、デューティ比は、徐々に増加、減少させる。

次に、図５に示すフローチャートを参照して、バックドア２の手動操作時のアシスト制御について説明する。

ステップＳ１は、制御装置２３には何れの信号も入力されていない状態、すなわちバックドア２の操作なしと判定している最中である。ステップＳ２において、制御装置２３がバックドア２が全閉位置と全開位置間の中間位置にあると判断（ＹＥＳ）した場合には、ドア先端センサ２０が開方向の移動を検出すると（ステップＳ３）、判定部２６は、手動操作コマンドをアシスト演算部２７に送信すると共に、モータ回路切替部２８に開駆動回路閉成コマンドを送信する。アシスト演算部２７は、判定部２６からの手動操作コマンドにより、そのときのバックドア２の位置及び開速度、並びにガススプリング２２の環境温度に基づいて、最適なアシスト力を演算して、当該演算した結果に基づくデューティ比をもって、ＰＷＭ制御部２９を制御する。これにより、モータ７は、リレー出力部３０の開駆動回路が閉成されることで開方向に回転して、バックドア２に対して開方向へのアシスト力が付与する（ステップＳ４）。この場合、バックドア２へのアシスト力の付与は、ドア先端センサ２０の開方向移動の検出により開始されるため、バックドア２の開移動後、即座にモータ７が起動して、バックドア２に速やかにアシスト力を付与することができ、バックドア２を自然な動きで手動開操作することができる。

ステップＳ３において、ドア先端センサ２０が開方向移動を検出せず、ドア先端センサ２０が閉方向移動を検出した場合には（ステップＳ５)、判定部２６は、手動操作コマンドをアシスト演算部２７に送信すると共に、モータ回路切替部２８に閉駆動回路閉成コマンドを送信する。アシスト演算部２７は、判定部２６からの手動操作コマンドにより、そのときのバックドア２の位置及び閉速度、並びにガススプリング２２の環境温度に基づいて、最適なアシスト力を演算して、当該演算した結果に基づくデューティ比をもって、ＰＷＭ制御部２９を制御する。これにより、モータ７は、リレー出力部３０の閉駆動回路が閉成されることで閉方向に回転して、バックドア２に対して閉方向へのアシスト力が付与する（ステップＳ６）。この場合にも、バックドア２へのアシスト力の付与は、ドア先端センサ２０の閉方向移動の検出により開始されるため、バックドア２の閉移動後、即座にモータ７が起動して、バックドア２に速やかにアシスト力を付与することができ、バックドア２を自然な動きで手動開操作することができる。

ステップＳ５において、何らかの理由でドア先端センサ２０が閉方向移動を検出する前に、ユニット内センサ１８が開方向移動を検出し(ステップＳ７)、かつユニット内センサ１８がパルス信号を４個以上（数は、適宜設定される）連続して発生した場合には（ステップＳ８）、判定部２６は、手動操作コマンドをアシスト演算部２７に送信すると共に、モータ回路切替部２８に開駆動回路閉成コマンドを送信する。アシスト演算部２７は、判定部２６からの手動操作コマンドにより、そのときのバックドア２の位置及び開速度、並びにガススプリング２２の環境温度に基づいて、最適なアシスト力を演算して、当該演算した結果に基づくデューティ比をもって、ＰＷＭ制御部２９を制御する。これにより、モータ７は、リレー出力部３０の開駆動回路が閉成されることで開方向に回転して、バックドア２に対して開方向へのアシスト力が付与する（ステップＳ４）。

ステップＳ７において、ユニット内センサ１８が開方向の移動を検出しないで、ユニット内センサ１８が閉方向の移動を検出し(ステップＳ１０)、かつパルス信号を４個以上（数は、適宜設定される）連続して出力した場合には（ステップＳ１１）、判定部２６は、手動操作コマンドをアシスト演算部２７に送信すると共に、モータ回路切替部２８に閉駆動回路閉成コマンドを送信する。アシスト演算部２７は、判定部２６からの手動操作コマンドにより、そのときのバックドア２の位置及び開速度、並びにガススプリング２２の環境温度に基づいて、最適なアシスト力を演算して、当該演算した結果に基づくデューティ比をもって、ＰＷＭ制御部２９を制御する。これにより、モータ７は、リレー出力部３０の閉駆動回路が閉成されることで閉方向に回転して、バックドア２に対して閉方向へのアシスト力が付与する（ステップＳ１２）。

ステップＳ２においてバックドア２が中間位置にあることを検出しないで、ステップＳ１３において全閉位置にあると検出し、この状態で、リリーススイッチ２１が操作されたことを検知し、かつドアロック装置ＤＬがストライカから外れたことを検出した場合には（ステップＳ１４）、判定部２６は、手動操作コマンドをアシスト演算部２７に送信すると共に、モータ回路切替部２８に開駆動回路閉成コマンドを送信する。アシスト演算部２７は、判定部２６からの手動操作コマンドにより、そのときのドア先端センサ２０が検出している角度及びガススプリング２２の環境温度に基づいて、最適なアシスト力を演算して、当該演算した結果に基づくデューティ比をもって、ＰＷＭ制御部２９を制御する。これにより、モータ７は、リレー出力部３０の開駆動回路が閉成されることで開方向に回転して、バックドア２に対して開方向へのアシスト力が付与する（ステップＳ１５）。

以上により、本実施形態のパワードア開閉装置は、バックドア２の開閉動作を敏感に検出しうるドア先端センサ２０をバックドア２の先端部２ａに設けたことによって、バックドア２の手動操作時に、手動操作によるバックドア２の開閉移動を敏感に検出して、手動操作の開始からアシスト開始までの時間を短縮することができ、もって手動操作時の操作性をよくすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、本実施形態に対して、次のような種々の変形や変更を施すことが可能である。
図７に示すように、ドア先端センサ２０をサイドドアＤの先端部Ｄ１に設けると共に、当該サイドドアＤに前記実施形態と同様なアクチュエータ５を設けることで、サイドドアＤの手動開閉操作に対して、アクチュエータ５を起動させてアシスト力を付与するようにする。このような構成であっても、前記実施形態と同様の効果を奏する。この場合には、ガススプリング２０を省略して実施するのが好ましい。
なお、サイドドアＤは、車体側面にドアヒンジＤＨにより上下方向の軸回りに開閉可能に枢支され、先端部Ｄ１に車体側のストライカに噛合することでサイドドアＤを閉鎖位置に保持するドアロック装置、外側面にサイドドアＤを開けるときに操作されるアウトサイドハンドルＯＨをそれぞれ設けた構成である。

１車体１ａルーフ
２バックドア２ａ先端部
３ドアヒンジ４枢軸
５アクチュエータ６ケース
７モータ８第１遊星歯車機構
９第２遊星歯車機構１０第３遊星歯車機構
１１回転軸１２中間軸
１３出力軸１４アーム
１５リンク１６磁気リング
１７センサ基板１８ユニット内センサ
１９温度センサ２０ドア先端センサ
２１リリーススイッチ２２ガススプリング
２３制御装置２５主制御部
２６判定部２７アシスト量演算部
２８モータ回路切替部２９ＰＷＭ制御部
３０リレー出力部ＤＬドアロック装置
ＤサイドドアＤ１先端部
ＯＨアウトサイドハンドル

Claims

車体に開閉可能に支持されたドアの操作力をアシストするアクチュエータと、
前記ドアの先端部に設けられ、前記ドアの開閉移動を検出するドア先端センサと、
前記ドア先端センサが前記ドアの先端部の開または閉方向への移動を検出したことに基づいて、前記アクチュエータを開駆動制御または閉駆動制御を行う制御装置とを備えることを特徴とするパワードア開閉装置。
前記ドアは、付勢手段の付勢力により少なくとも開方向へ付勢され、
前記付勢手段は、環境温度で前記バックドアに付与する付勢力が変化する構成であって、
前記制御装置は、前記付勢手段またはその近傍に設置される温度センサの検出温度に応じたデューティ比により前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項１記載のパワードア開閉装置。
前記制御装置は、前記ドアの角度に応じたデューティ比により前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項１または２記載のパワードア開閉装置。