JP2018150725A - 車両用開閉体駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックドアを開放初期段階からスムーズに回動させることができ、異音の発生もなく、高級感のある開放動作を実現する車両用開閉体駆動制御装置を提供する。
【解決手段】車体に設けられた開口部と、開口部を開閉する開閉体と、開口部の縁と開閉体との間に配置されたウェザーストリップと、電動モータ６を有し、開閉体を駆動する駆動手段と、駆動機構の電動モータ６を駆動制御する制御手段とを備える。制御手段は、ウェザーストリップから作用する弾性力により開閉体が閉鎖位置から開放位置側に移動を開始する際、電動モータ６の回転動作を抑制するブレーキ処理を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用開閉体駆動制御装置に関するものである。

従来、車両のバックドアを電動で開閉できるようにした車両用開閉体駆動制御装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。この車両用開閉体駆動制御装置では、車体とバックドアとの間にスピンドルドライブ機構が配置されている。そして、このスピンドルドライブ機構を電動で伸縮させることによりバックドアが開閉する。また、バックドアには、車体側のストライカに係脱するドアラッチ装置が設けられている。

ところで、バックドアと車体の開口縁との間には、防水を目的としたゴム製のウェザーストリップが配置されている。ウェザーストリップは、閉鎖状態にあるバックドアに対して弾性力を作用させる。このため、ドアラッチ装置を動作させてバックドアを開放する場合、作用する弾性力により、開放初期段階で、バックドアが瞬間的に勢いよく浮き上がり、所定量だけ開放する。このとき、異音（ポンという音）が発生する。また、バックドアは、ウェザーストリップの弾性力の作用がなくなると、一旦、閉鎖方向に反転して沈み込み、再度、スピンドルドライブ機構の駆動により開放方向へと回動する。つまり、バックドアを開放初期段階から一定速度でスムーズに開放できない。このように、バックドアの開放動作が、異音の発生や不安定な動きによって高級感のないものとなってしまう。

特開２０１５−１２４４８８号公報

本発明は、バックドアを開放させる際、異音を発生させることなく、開放初期段階からスムーズに回動させることにより、高級感のある開放動作を実現できる車両用開閉体駆動制御装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
車体に設けられた開口部と、
前記開口部を開閉する開閉体と、
前記開口部の縁と前記開閉体との間に配置されたウェザーストリップと、
電動モータを有し、前記開閉体を駆動する駆動手段と、
前記電動モータを駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ウェザーストリップから作用する弾性力により前記開閉体が閉鎖位置から開放位置側に移動を開始する開放初期段階で、前記電動モータの回転動作を抑制するブレーキ処理を実行することを特徴とする車両用開閉体駆動制御装置を提供する。

この構成により、開放初期段階で、ウェザーストリップの弾性力によって開閉体が勢いよく開放してしまうことを防止できる。

本発明によれば、制御手段により開放初期段階でブレーキ処理を実行するようにしたので、開閉体が勢いよく開放して回動動作が不安定となったり、異音を発生したりしにくくなる。

本実施形態に係る車両用開閉体駆動制御装置が採用される車体の後部を示す斜視図である。 本実施形態に係る車両用開閉体駆動制御装置のブロック図である。 図１のスピンドルドライブ機構の縦断面図である。 図２の電動モータに採用するＨブリッジ回路図である。 本実施形態に係る車両用開閉体駆動制御装置によるバックドアの開放処理を示すフローチャートである。 図２の電動モータを駆動させる際のタイミングチャート図である。 電動モータにブレーキをかける場合の各スイッチの開閉状態の他の例を示すＨブリッジ回路図である。 他の実施形態に係る電動モータを駆動させる際のタイミングチャート図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。

図１は、一実施形態に係る車両用開閉体駆動制御装置が採用される車体１の後部を示す。図２は、車両用開閉体駆動制御装置のブロック図である。

車体１の後部には開口部２が形成されている。開口部２は、開閉体であるバックドア３によって開閉される。開口部２の内縁部分には、ウェザーストリップ４が取り付けられている。ウェザーストリップ４は、ゴム材料からなり、開口部２を開閉体で閉鎖した際、その周縁部分に圧接して内部への流体（主に、雨水）の進入を防止する。

バックドア３は、図示しない上方部分の回転軸を中心として、開口部２を閉鎖する閉鎖位置と、全開する開放位置との間を回動可能に設けられている。バックドア３は、駆動手段であるスピンドルドライブ機構５の駆動により回動する。

スピンドルドライブ機構５は、バックドア３の両側にそれぞれ設けられる第１スピンドルドライブ機構５Ａと、第２スピンドルドライブ機構５Ｂとで構成されている。各スピンドルドライブ機構５Ａ，５Ｂは、車体１とバックドア３の間に接続されている。各スピンドルドライブ機構５Ａ，５Ｂには、例えば、特願２０１６−２１６８６０号等に記載されるものを使用できる。

ここで、スピンドルドライブ機構５を、図３を参照して簡単に説明する。スピンドルドライブ機構５は、電動モータ６が収容される第１ハウジング７と、スピンドル１０等が収容される第２ハウジング８とで構成されている。第１ハウジング７の一端部には、バックドア３に設けたジョイントボール３ａが回転自在に連結されるドア側連結部７ａが設けられている。電動モータ６の回転軸６ａは、減速ギア機構９を介して第２ハウジング８内のスピンドル１０に接続されている。スピンドル１０にはスピンドルナット１１が螺合し、スピンドルナット１１の前方部分の外周には筒状のプッシュロッド１２の後端が固定されている。プッシュロッド１２の先端には、径方向に間隔を空けて同軸上に配置される筒状の内筒１４の端部が固定されている。第２ハウジング８には、プッシュロッド１２を進退可能にガイドするガイド筒部１５ａと、内筒１４を進退可能にガイドする外筒１５が設けられている。ガイド筒部１５ａの外周にはコイルスプリング１３が配置され、その外周側には内筒１４及び外筒１５が順次配置されている。コイルスプリング１３は、長手方向には、第２ハウジング８の後端部分と内筒１４の先端部分の間に配置されている。プッシュロッド１２の先端には、車体に設けたジョイントボール１ａに回動自在に連結される車体側連結部１２ａが設けられている。

前記構成のスピンドルドライブ機構５では、電動モータ６を正転駆動し、スピンドル１０を回転させ、スピンドルナット１１を前方へと移動させると、プッシュロッド１２を介して内筒１４が外筒１５から前方へと突出する。これにより、バックドア３が開放される。逆に、電動モータ６を逆転駆動し、スピンドルナット１１を後方へと移動させると、内筒１４が外筒１５内へと後退する。これにより、バックドア３が閉鎖される。

一方、電動モータ６を駆動していない状態で、バックドア３が外力によって開動作又は閉動作すると、外筒１５内を内筒１４、プッシュロッド１２及びスピンドルナット１１が進退移動し、スピンドル１０が回動して電動モータ６の回転軸６ａを回転させる。

すなわち、スピンドルドライブ機構５の進退動作と電動モータ６の回転とは連動しているため、モータ６の回転動作を抑制するブレーキ制御を行うことにより、スピンドルドライブ機構５の進退動作にブレーキを掛けることができる。
電動モータ６の回転軸６ａの回転は、図３には図示しないが、回転数センサ１６（図２参照）によって検出される。回転数センサ１６で検出される電動モータ６の回転軸６ａの回転数は、制御装置１７に入力される。

電動モータ６の回転には、図４に示すＨブリッジ回路が使用されている。Ｈブリッジ回路には、オープン側ハイサイドスイッチ１８、クローズ側ローサイドスイッチ１９、クローズ側ハイサイドスイッチ２０及びオープン側ローサイドスイッチ２１を備える。そして、スイッチのオン・オフによりスタンバイモード、正回転モード、逆回転モード、ブレーキモードに切り換えることができるようになっている。図４（ａ）に示すように、スタンバイモードでは、全てのスイッチをオフする。

図４（ｂ）に示すように、正回転モードでは、オープン側ハイサイドスイッチ１８とクローズ側ローサイドスイッチ１９をオンし、クローズ側ハイサイドスイッチ２０とオープン側ローサイドスイッチ２１をオフする。この状態で電力を供給すると、電動モータ６が正回転し、バックドア３が開放される。

図４（ｃ）に示すように、逆回転モードでは、オープン側ハイサイドスイッチ１８とクローズ側ローサイドスイッチ１９をオフし、クローズ側ハイサイドスイッチ２０とオープン側ローサイドスイッチ２１をオンする。この状態で電力を供給すると、電動モータ６が逆回転し、バックドア３が閉鎖される。

ブレーキモードでは、図７に示すように、オープン側ハイサイドスイッチ１８とクローズ側ハイサイドスイッチ２０をオンし、オープン側ローサイドスイッチ２１とクローズ側ローサイドスイッチ１９をオフする第１ブレーキモード、又は、図４（ｄ）に示すように、オープン側ハイサイドスイッチ１８とクローズ側ハイサイドスイッチ２０をオフし、オープン側ローサイドスイッチ２１とクローズ側ローサイドスイッチ１９をオンする第２ブレーキモードにより電動モータ６を短絡状態とする。これにより、電動モータ６の回転軸６ａが外力により回転すると、電動モータ６に逆起電力が発生し、ショートブレーキ（短絡制動）状態となる。

図１に戻って、バックドア３の下端部中央にはドアラッチ装置２２とドア閉スイッチ２３が設けられ、外面にはドア開スイッチ２４が設けられている。

ドアラッチ装置２２のラッチ（図示せず）は、開口部２の下端中央部に設けたストライカ２５に係脱する。ドアラッチ装置２２には、例えば、特開２０１５−１２４４８８号公報等に記載されるものを使用でき、ラッチのほかに、図示しないが、中立位置から一方に回動することでラッチを開放位置から閉鎖位置まで回動させ、中立位置から他方に回動することで閉鎖位置にあるラッチのロックを解除する操作レバーを含む複数のレバーと、図２に示すように、操作レバーを回転駆動するラッチモータ２７とが設けられている。なお、ラッチの回動位置、すなわち閉鎖位置、中間位置及び開放位置は、フルラッチスイッチ２８、ハーフラッチスイッチ２９及びオープンスイッチ３０によってそれぞれ検出されるようになっている。また、操作レバーの中立位置は、中立位置スイッチ３１によって検出されるようになっている。

ドア閉スイッチ２３は、各スピンドルドライブ機構５を駆動してバックドア３を閉鎖位置へと回動させるためのトリガ信号を制御装置１７へと出力するためのものである。

制御装置１７は、レシーバＥＣＵ３２（electronic control unit）を介して電子キー３３と通信し、後述する認証処理を実行する。また制御装置１７は、ドア閉スイッチ２３からの入力信号に基づいて、スピンドルドライブ機構５にクローズ作動信号を出力してバックドア３を開放位置から閉鎖位置へと回動させる閉鎖動作を実行する。また制御装置１７は、ドア開スイッチ２４からの入力信号に基づいて、スピンドルドライブ機構５にオープン作動信号を出力してバックドア３を閉鎖位置から開放位置へと回動させる開放動作を実行する。また制御装置１７は、開放動作の初期段階では、スピンドルドライブ機構５を駆動制御してブレーキ処理を実行する。また制御装置１７は、回転数センサ１６から入力される電動モータ６の回転軸６ａの回転数からスピンドル１０の回転数を算出し、外筒１５に対する内筒１４（プッシュロッド１２）の相対位置を検出する。

次に、前記構成の車両用開閉体駆動制御装置によるバックドア３の開放動作について、図５に示すフローチャートと、図６に示すタイミングチャートを参照しつつ説明する。

まずドア開スイッチ２４が操作されることにより操作信号を受信すれば（ステップＳ１）、電子キー３３の認証処理を実行する（ステップＳ２）。認証処理では、図示しない照合手段により、電子キー３３に対して認証コードの送信要求を行い、電子キー３３から受信した認証コードを登録された正規コードと比較する。そして、認証コードが正規コードと合致し、認証が成立すれば、使用者であると判断する。

続いて、ドアラッチ装置２２にラッチリリース信号を出力（ＯＮ）し（ステップＳ３）、内蔵するラッチモータ２７を駆動する。すなわち、ラッチモータ２７のプラス側にＨｉｇｈ信号を出力し、マイナス側にＬｏｗ信号を出力する。これにより、ドアラッチ装置２２では、操作レバーが他方に回動して閉鎖位置におけるラッチのロックが解除され、ラッチが閉鎖位置から開放位置に回動できるようになり、バックドア３は開放可能な状態となる。

ドアラッチ装置２２にラッチリリース信号を出力するのと同時に、あるいは、それ以前からブレーキ処理を実行する（ステップＳ４）。すなわち、Ｈブリッジ回路で、オープン側ハイサイドスイッチ（ＳＷ）１８とクローズ側ハイサイドスイッチ（ＳＷ）２０をオン（ＯＮ）し、オープン側ローサイドスイッチ（ＳＷ）２１とクローズ側ローサイドスイッチ（ＳＷ）１９をオフ（ＯＦＦ）する第１ブレーキモード（図６及び図７参照）、又は、オープン側ハイサイドスイッチ１８とクローズ側ハイサイドスイッチ２０をオフし、オープン側ローサイドスイッチ２１とクローズ側ローサイドスイッチ１９をオンする第２ブレーキモード（図４（ｄ）参照）を実行する。これにより、スピンドルドライブ機構５の電動モータ６の回転軸６ａに対して簡単にブレーキをかけることができる。なお、ブレーキ処理は、フローチャートでラッチリリース信号の出力後に実行するようにしているが、ここで言う同時に含まれる。また、ブレーキ処理は、ラッチリリース信号が出力される前、すなわち認証処理（ステップＳ２）の終了後に実行するようにしてもよい。

このように、ドアラッチ装置２２が閉鎖位置から開放位置側に移動を開始する（制御装置１７がラッチリリース信号を出力する）のと同時に、あるいは、それ以前にブレーキ処理を実行することにより、スピンドルドライブ機構５にブレーキを掛けることができ、バックドア３を、ウェザーストリップ４からの弾性力が作用しているにも拘わらず、ブレーキがかかった状態でゆっくりと回動を開始させることができる。このため、バックドア３がウェザーストリップ４の弾性力によって瞬間的に浮き上がり、勢いよく所定量だけ開放されて異音を発生したり、バックドア３の開放状態が不安定となったりすることを抑制できる。

ラッチが開放位置に回転したことがオープンスイッチ３０で検出されれば（ステップＳ５）、制御装置１７はブレーキ処理を停止し、スピンドルドライブ機構５にオープン作動信号を出力する（ステップＳ６）。これにより、Ｈブリッジ回路では、オープン側ハイサイドスイッチ１８とクローズ側ローサイドスイッチ１９がオンされ、クローズ側ハイサイドスイッチ２０とオープン側ローサイドスイッチ２１がオフされる正回転モードとなる。そして、オープン側ハイサイドスイッチ１８を周期的に開閉させることで、供給電力をＰＷＭ制御によりパルス波形としてスピンドルドライブ機構５に供給する。これにより、バックドア３の移動速度を調整することが可能となり、バックドア３を閉鎖位置から開放位置へとスムーズに回動させることができる。なお、図６においては、ＰＷＭ制御時に、オープン側ハイサイドスイッチ１８の開閉動作とは逆となるように、オープン側ローサイドスイッチ２１を開閉するようにしている。すなわち、オープン側ハイサイドスイッチ１８がオンのときオープン側ローサイドスイッチ２１がオフ、オープン側ハイサイドスイッチ１８がオフのときオープン側ローサイドスイッチ２１がオンとなるように制御している。

また、制御装置１７は、ラッチモータ２７へのマイナス側の出力をＨｉｇｈ信号とし、少し遅れてプラス側の出力をＬｏｗ信号とすることで、ラッチモータ２７を駆動して操作レバーを中立位置に向かって回動させる。その後、マイナス側の出力をＨｉｇｈ信号に維持したまま、プラス側の出力をＨｉｇｈ信号に復帰させることで、ラッチモータ２７をブレーキ制御し、操作レバーを中立位置に停止させる。これにより、ラッチに連動する操作レバーを中立位置へと復帰させることができる。ラッチモータ２７への出力は、操作レバーが中立位置に回転したことが中立位置スイッチ３１で検出されることにより終了する。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

前記実施形態では、Ｈブリッジ回路で、電動モータ６を短絡させることにより、回転軸６ａの回転を阻止するようにしたが、バックドア３を閉鎖位置側に作動させるクローズ作動信号を出力するようにしてもよい。すなわち、図４（ｃ）及び図８に示すように、前記ステップＳ４のブレーキ処理において、Ｈブリッジ回路で、オープン側ハイサイドスイッチ１８とクローズ側ローサイドスイッチ１９をオフし、クローズ側ハイサイドスイッチ２０とオープン側ローサイドスイッチ２１をオンする逆回転モードを実行する。これにより、スピンドルドライブ機構５は縮む方向に駆動して、バックドア３を閉鎖位置に向かって作動させる。

スピンドルドライブ機構５の駆動力がウェザーストリップ４の弾性力よりも強い場合、制御装置１７がドアラッチ装置２２にラッチリリース信号を出力し（ステップＳ３）、ドアラッチ装置２２が閉鎖位置から開放位置に変位しても、バックドア３はスピンドルドライブ機構５の駆動力によって閉鎖位置に保持される。そして、ラッチが開放位置に回転したことがオープンスイッチ３０で検出されれば（ステップＳ５）、制御装置１７がブレーキ処理（ステップＳ３）を終了し、スピンドルドライブ機構５にオープン作動信号を出力する（ステップＳ６）。これにより、バックドア３が途中で一旦停止するようなこともなく、バックドア３を閉鎖位置から開放位置に向かってスムーズに開放させることができる。

一方、スピンドルドライブ機構５の駆動力がウェザーストリップ４の弾性力よりも弱い場合、前記第１ブレーキモード及び前記第２ブレーキモードと同様に、ウェザーストリップ４の弾性力によるバックドア３の移動にブレーキを掛けてその移動速度を遅くできるため、同様にバックドア３が瞬間的に浮き上がり、勢いよく所定量だけ開放されて異音が発生したり、バックドアの開放状態が不安定となったりすることを抑制できる。

これによれば、単に電動モータ６を短絡させる場合に比べてバックドア３の回動速度を抑えることができ、より一層異音の発生を防止可能となる。

前記実施形態では、ウェザーストリップ４を車体１の開口部２の縁に取り付けるようにしたが、バックドア３側に取り付けるようにしてもよい。

前記実施形態では、車両用開閉体駆動制御装置を採用する開閉体の一例としてバックドア３について説明したが、ヒンジを中心として回動するタイプのドアであれば、例えば、サイドドアであっても採用することができる。

１…車体
２…開口部
３…バックドア
４…ウェザーストリップ
５…スピンドルドライブ機構
６…電動モータ
７…第１ハウジング
８…第２ハウジング
９…減速ギア機構
１０…スピンドル
１１…スピンドルナット
１２…プッシュロッド
１３…コイルスプリング
１４…内筒
１５…外筒
１６…回転数センサ
１７…制御装置
１８…オープン側ハイサイドスイッチ
１９…クローズ側ローサイドスイッチ
２０…クローズ側ハイサイドスイッチ
２１…オープン側ローサイドスイッチ
２２…ドアラッチ装置
２３…ドア閉スイッチ
２４…ドア開スイッチ
２５…ストライカ
２７…ラッチモータ
２８…フルラッチスイッチ
２９…ハーフラッチスイッチ
３０…オープンスイッチ
３１…中立位置センサ
３２…レシーバＥＣＵ
３３…電子キー

Claims (5)

1. 車体に設けられた開口部と、
   前記開口部を開閉する開閉体と、
   前記開口部の縁と前記開閉体との間に配置されたウェザーストリップと、
   電動モータを有し、前記開閉体を駆動する駆動手段と、
   前記電動モータを駆動制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記ウェザーストリップから作用する弾性力により前記開閉体が閉鎖位置から開放位置側に移動を開始する開放初期段階で、前記電動モータの回転動作を抑制するブレーキ処理を実行することを特徴とする車両用開閉体駆動制御装置。
2. 前記開閉体又は前記車体の一方は、残る他方に配置されたストライカが係脱可能なラッチ装置を有し、
   前記ラッチ装置は、前記ストライカと係止する係止状態から、前記ストライカとの係止状態を解除する開放状態へと変位させるラッチモータを備え、
   前記制御手段は、前記ラッチモータに前記係止状態を解除するためのラッチリリース信号を出力すると同時、又は、それ以前に、前記ブレーキ処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両用開閉体駆動制御装置。
3. 前記ラッチ装置には、前記ストライカとの係止状態が解除されることにより係止解除信号を出力するラッチ状態検出手段を設け、
   前記制御手段は、前記ラッチ状態検出手段からの係止解除信号に基づいて、前記ブレーキ処理を終了し、前記開閉体を開放位置側に作動させるオープン作動信号を前記駆動手段の前記電動モータに出力することを特徴とする請求項２に記載の車両用開閉体駆動制御装置。
4. 前記ブレーキ処理は、前記電動モータへのブレーキ信号の出力、又は、前記電動モータの入力端子の短絡により実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用開閉体駆動制御装置。
5. 前記ブレーキ処理は、前記開閉体を閉鎖位置側に作動させるクローズ作動信号を前記電動モータに出力することにより行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用開閉体駆動制御装置。

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