JP2018157626A - 車両用ドア開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ノイズの発生を低減する。【解決手段】車体１に設けられた開口部２と、開口部２を開閉する開閉体３と、電動モータ５を有し、開閉体３を駆動する複数の駆動手段４と、各駆動手段４の電動モータ５にそれぞれ独立したＰＷＭ信号を供給する制御手段１６とを備える。制御手段１６は、各駆動手段４の電動モータ５に供給するＰＷＭ信号をずれ量δで位相をずらす。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用ドア開閉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ドア開閉装置がある（例えば、特許文献１参照）。この車両用ドア開閉装置では、車体とバックドアとの間に２本のスピンドルドライブ機構が配置されている。そして、スピンドルドライブ機構を内蔵する電動モータで伸縮させることによりバックドアを開閉させている。

前記電動モータの駆動は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御されている。ＰＷＭ制御では、電動モータに供給するパルス信号のパルス幅を変調してオンの時間幅(デューティ)を変化させることより、電動モータの回転速度を調整している。

しかし、ＰＷＭ制御では、パルス信号のオン・オフ時の立ち上がり及び立ち下がり時に電磁ノイズが発生するという問題がある。２本のスピンドルドライブ機構を同時に駆動する場合、電磁ノイズが増幅され、さらに大きな電磁ノイズが発生することがある。このため、他の電子機器に悪影響を及ぼす恐れがある（ＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）問題）。

特許文献１に記載の発明では、ＥＭＣ問題を解決するため、２本のスピンドルドライブ機構を駆動させるＰＷＭの周波数をそれぞれ異ならせている。これにより、パルス信号のオン・オフのタイミングをずらし、発生する電磁ノイズを低減している。

米国特許出願公開第２０１４−４９１９４号明細書

しかしながら、前記特許文献１に記載されるＰＷＭの周波数を変更する方法では、同じタイミングでオン（高電位）又はオフ（低電位）して干渉が起きることがある。また、継続的に周波数を変動させることによって干渉を避けるようにすることも記載されているが、その制御は難しい。

そこで、本発明は、電磁ノイズの発生を低減できる車両用ドア開閉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、
電動モータを有し、前記開閉体を駆動する複数の駆動手段と、
前記複数の駆動手段の電動モータに互いに独立したＰＷＭ信号を供給する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、各駆動手段の電動モータに供給するＰＷＭ信号をずれ量δで位相をずらす、車両用ドア開閉装置を提供する。

この構成により、各駆動手段でのＰＷＭ信号のオン・オフのタイミングをずらすことができ、一度に発生する電磁ノイズを低減可能となる。

本発明によれば、各電動モータに供給するＰＷＭ信号の位相をずらすようにしているので、電動モータ間でＰＷＭ信号のオン・オフのタイミングが合致することがなく、発生する電磁ノイズを低減できる。

本実施形態に係る車両用ドア開閉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ドア開閉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。 本実施形態に係る車両用ドア開閉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１の各スピンドルドライブ機構への印加電圧のパルス波形を示す図である。

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ドア開閉装置が採用される車体１の後部を示す。図２は、車両用ドア開閉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。

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４の駆動により回動する。

スピンドルドライブ機構４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４Ａと、第２スピンドルドライブ機構４Ｂとで構成されている。各スピンドルドライブ機構４Ａ，４Ｂ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４Ａ，４Ｂ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４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４は、電動モータ５が収容される第１ハウジング６と、スピンドル等が収容される第２ハウジング７とで構成されている。第１ハウジング６の一端には、バックドア３に設けられたジョイントボール３ａと回動自在に連結されるドア側連結部６ａが設けられている。電動モータ５の回転軸５ａは、減速ギア機構８を介して第２ハウジング７内のスピンドル９に接続されている。スピンドル９にはスピンドルナット１０が螺合し、スピンドルナット１０の前方部分の外周には筒状のプッシュロッド１１の後端が固定されている。プッシュロッド１１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１３の端部が固定されている。第２ハウジング７には、プッシュロッド１１を進退可能にガイドするガイド筒部１４ａと内筒１３を進退可能にガイドする外筒１４が設けられている。ガイド筒部１４ａの外周にはコイルスプリング１２が配置され、その外周側には内筒１３及び外筒１４が順次配置されている。コイルスプリング１２は、第２ハウジング７と内筒１３の先端部分の間に配置されている。プッシュロッド１１の先端には、車体１に設けられたジョイントボール１ａと回動自在に連結される車体側連結部１１ａが設けられている。そして、電動モータ５を正転駆動し、スピンドル９を回転させ、スピンドルナット１０を前方へと移動させると、プッシュロッド１１を介して内筒１３が外筒１４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５を逆転駆動し、スピンドルナット１０を後方へと移動させると、内筒１３が外筒１４内へと後退する。これにより、バックドア３が閉鎖される。電動モータ５の回転軸５ａの回転は、図３には図示しないが、回転数センサ１５（図２参照）によって検出される。回転数センサ１５で検出される電動モータ５の回転軸５ａの回転数は、制御装置１６に入力される。

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１７とドア閉スイッチ１８が設けられ、外面にはドア開スイッチ１９が設けられている。

ドアラッチ装置１７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２０に係脱する。ドアラッチ装置１７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２に示すように、ラッチを正逆回転駆動するラッチモータ２１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２２、ハーフラッチスイッチ２３及びオープンスイッチ２４によってそれぞれ検出されるようになっている。

ドア閉スイッチ１８は、各スピンドルドライブ機構４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１６へと出力するためのものである。

制御装置１６は、レシーバＥＣＵ２５（electronic control unit）を介して電子キー２６と通信し、後述する認証処理を実行する。また制御装置１６は、ドア閉スイッチ１８からの入力信号に基づいて、スピンドルドライブ機構４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１６は、ドア開スイッチ１９からの入力信号に基づいて、スピンドルドライブ機構４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１６は、回転数センサ１５から入力される電動モータ５の回転軸５ａの回転数よりスピンドル９の回転数を算出し、バックドア３の作動速度及び作動位置を算出する。

次に、前記構成の車両用ドア開閉装置によるバックドア３の開閉動作について図４に示すフローチャートに従って説明する。

まず、バックドア３が閉鎖状態で、ドア開スイッチ１９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２６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２６に対して認証コードの送信要求を行い、電子キー２６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１７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２１を駆動する。すなわち、ラッチモータ２１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１７では、ラッチが閉鎖位置から開放位置に回動可能となり、バックドア３は開放可能な状態となる。

ラッチが開放位置に回転したことがオープンスイッチ２４で検出されれば（ステップＳ４）、スピンドルドライブ機構４にオープン作動信号を出力する（ステップＳ５）。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４に供給する。

この場合、予め設定されたバックドア３の各回動位置に於ける目標速度と、回転数センサ１５で検出される電動モータ５の回転数から導き出せるバックドア３の実際の回動速度との差分を求め、この差分が０に近づくようにＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）を実行し、電動モータ５への印加電圧のデューティ比を調整する。

図５に示すように、第１スピンドルドライブ機構４Ａのパルス波形のパルス周期Ｔ１と第２スピンドルドライブ機構４Ｂのパルス波形のパルス周期Ｔ２とは基本的に同じ長さである。パルス幅Ｗは、ＰＷＭ制御により可変されるものであるが、本実施形態においては、パルス周期Ｔ（Ｔ１、Ｔ２）のそれぞれ１０％以上、１００％未満の制限された範囲内で可変される。第１スピンドルドライブ機構４Ａと第２スピンドルドライブ機構４Ｂとで、パルス波形の位相をずれ量δでずらす。ここでのずれ量δは、第１スピンドルドライブ機構４ＡのＰＷＭ信号のパルスの立ち上がり時間をｔ１、第２スピンドルドライブ機構４ＢのＰＷＭ信号のパルスの立ち上がり時間をｔ２としたとき、ずれ量δがｔ１＜δ＜Ｔ−ｔ２を満足するように設定している。

ここに、パルスの立ち上がり時間ｔ１、ｔ２とは、Ｌｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わるときの経過時間を意味する。この立ち上がり時間ｔ１を超えないような位相のずれであれば、各スピンドルドライブ機構４Ａ，４Ｂの電動モータ５に供給するパルス波形の立ち上がり（オン）部分が重なってしまい、従来同様の電磁ノイズが発生する恐れがある。一方、位相のずれがＴ−ｔ２以上であれば、次の周期の立ち上がり時間ｔ１と立ち上がり時間ｔ２とが重なる恐れがあり、また、位相のずれが大きすぎると第１スピンドルドライブ機構４Ａと第２スピンドルドライブ機構４Ｂとの作動距離の差が大きくなり好ましくない。したがって、ずれ量δをｔ１＜δ＜Ｔ−ｔ２とすることで、立ち上がり時間ｔ１、ｔ２が重なることを防止でき、より効果的に電磁ノイズの発生量を抑えることができる。
また、第１スピンドルドライブ機構４Ａの立ち下り時間ｔ３と第２スピンドルドライブ機構４Ｂの立ち上がり時間ｔ２とが重なると大きな電磁ノイズが発生量する恐れがある。したがって、最少のパルス幅（Ｔ×１／１０）をＷｌとし、ずれ量δをｔ１＜δ＜Ｗｌ−ｔ２−ｔ３とすれば、第１スピンドルドライブ機構４Ａの立ち下り時間ｔ３と第２スピンドルドライブ機構４Ｂの立ち上がり時間ｔ２とが重なることを防止でき、より効果的である。さらに、ずれ量δをおよそ（Ｗｌ−ｔ２）×１／２とすれば、第１スピンドルドライブ機構４Ａの立ち上り時間ｔ１を第１スピンドルドライブ機構４Ａの立ち上り時間ｔ１、及び、立ち下り時間ｔ３からそれぞれ均等にずらすことができ、各時間ｔ１、ｔ３がバラついても、確実に重なりを防止できる。例えば、ずれ量δは、（Ｗｌ−ｔ２）×１／２×０．９＜δ＜（Ｗｌ−ｔ２）×１／２×１．１、等を満足する範囲とするのが好ましい。
なお、位相をずらすタイミングは、制御装置１６が各スピンドルドライブ機構４Ａ、４Ｂにオープン作動信号を出力する最初のタイミング、すなわち、各スピンドルドライブ機構４Ａ、４Ｂの駆動開始時からずらすようにしてもよいし、途中からずらすようにしてもよい。各スピンドルドライブ機構４Ａ、４Ｂの駆動開始時からずらすようにすれば、長い時間、確実に電磁ノイズの発生量を抑えることができる。

但し、各スピンドルドライブ機構４Ａ，４Ｂの電動モータ５への印加電圧のパルス周期Ｔ１、Ｔ２は同じとしている。これにより、位相をずらすことにより、オン・オフのタイミングを確実にずらすことができ、ＥＭＣ問題の発生を抑制可能となる。

このように、各電動モータ５に供給するパルス波形の位相をずらすようにしたので、パルス信号のオン・オフのタイミングが合致しないようにすることができる。このため、電磁ノイズの発生量を抑えることができ、ＥＭＣ問題の発生を低減することが可能となる。

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、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。

前記実施形態では、２つのスピンドルドライブ機構４Ａ，４Ｂを備えた場合について説明したが、３以上であっても同様に各スピンドルドライブ機構４の電動モータ５に供給するパルス信号の位相をずらすようにすればよい。

１…車体
２…開口部
３…バックドア（開閉体）
４…スピンドルドライブ機構（駆動手段）
５…電動モータ
６…第１ハウジング
７…第２ハウジング
８…減速ギア機構
９…スピンドル
１０…スピンドルナット
１１…プッシュロッド
１２…コイルスプリング
１３…内筒
１４…外筒
１５…回転数センサ
１６…制御装置（制御手段）
１７…ドアラッチ装置
１８…ドア閉スイッチ
１９…ドア開スイッチ
２０…ストライカ
２１…ラッチモータ
２２…フルラッチスイッチ
２３…ハーフラッチスイッチ
２４…オープンスイッチ
２５…レシーバＥＣＵ
２６…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、
   電動モータを有し、前記開閉体を駆動する複数の駆動手段と、
   前記複数の駆動手段の電動モータに互いに独立したＰＷＭ信号を供給する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、各駆動手段の電動モータに供給するＰＷＭ信号をずれ量δで位相をずらす、車両用ドア開閉装置。
2. 前記ずれ量δが以下を満足する、請求項１に記載の車両用ドア開閉装置。
   ｔ１＜δ＜Ｔ−ｔ２
   ｔ１、ｔ２：各駆動手段のＰＷＭ信号のパルスの立ち上がり時間
   Ｔ：ＰＷＭ信号のパルス周期
3. 前記ずれ量δが以下を満足する、請求項２に記載の車両用ドア開閉装置。
   ｔ１＜δ＜Ｗｌ−ｔ２−ｔ３
   Ｗｌ：ＰＷＭ信号の最少のパルス幅
4. 前記ずれ量δが以下を満足する、請求項２に記載の車両用ドア開閉装置。
   δ≒（Ｗｌ−ｔ２）×１／２
5. 前記ＰＷＭ信号のパルス周期が同一である、請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用ドア開閉装置。

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