JP2021038532A - 開閉体開閉装置 - Google Patents
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Abstract
Description
開閉体開閉装置は、例えば内蔵される駆動モータの駆動力によって伸縮可能なアクチュエータからなる複数の駆動部を備え、自動車の車体後部などからなる開口部材に対して開閉可能に連結された開閉体を、これらのアクチュエータの伸縮動作を利用して開閉させるように構成されている。
そして、前記駆動速度の差が所定の値以内であれば、開閉体の所定の駆動速度を超過した移動は人為的な操作によって開閉体に加えられた荷重によるものであり正常であると判断して駆動部の動作の規制を解除する一方、前記駆動速度の差が所定の値を超える場合には、開閉体に偶発的に力が働いたことにより、所定の駆動速度を超過した移動速度にて開閉体が移動した場合であり異常であると判断して駆動部の動作の規制を継続するように制御することとしている。
その結果、開閉体に対して、手動による過大な荷重とそれを制動する力が加わり続けることになり、駆動部本体、開口部材と開閉体とを連結する連結箇所、開閉体と駆動部とを連結する箇所等機構部品の破損を引き起こす要因となる。このように外力の作用によって開閉体の円滑な移動が抑制された場合を考慮すると、開口部材、開閉体、駆動部等の機構部品は、外力に耐え得る構造とするには強度向上のための材質変更や、連結部の構造が複雑となり、特別な材料が必要となる。
人為的な荷重は、開閉体の左右に略均等に作用するように加わる場合が多く、当該開閉体の移動に伴い、複数の駆動体は略同等の駆動速度をもって作動することとなる。このような場合においては開閉制御器が駆動部に対する操作量を抑制しようとし、駆動部がショートブレーキ状態となるので、本発明の開閉体開閉装置は、このようなシュートブレーキ状態における開閉体に加えられる荷重によって生じる装置に対しての負荷を抑制することができる。
即ち、本発明の開閉体開閉装置によれば、簡単な構造で、開口部材、開閉体、駆動部等の機構部品やそれらの連結箇所の破損を防止することができる。
明する。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図3中に示した矢印Aの方向を、駆動部2における作動部材22Aの進出方向と規定して記述する。また、矢印Aの方向とは反対の方向は、後退方向として記述する。
先ず、開閉体開閉装置1の全体構成について、図1及び図2を用いて説明する。
本実施形態における開閉体開閉装置1は、開口部を有する開口部材に対して、電動モータを備える複数の駆動部によって、移動対象物である開閉体を移動させることにより、前記開口部を開状態または閉状態に遷移させる装置である。
このような開閉体開閉装置1の一例として、例えば図1に示すような、車両100の車体101において、後背面の開口部101a(図2を参照)を開閉するバックドア102を開閉体とし、当該バックドア102を、ヒンジ103を軸とした旋回方向に移動(回動)させるバックドア用の開閉装置が挙げられる。
即ち、本発明の実施形態である開閉体開閉装置1は、上述したような、バックドア102を開閉させる開閉装置に限定されるものではなく、移動対象物である物品または構造を、上下方向、左右方向、又は斜め方向に移動させる、様々な装置に適用することが可能である。
また、各駆動部2は、詳細は後述するが、長さ方向に先端側の部材(具体的には、後述する作動部材22A)が進退可能に構成されており、車体101後部の左右両側面にそれぞれ配置されている。
具体的には、駆動部2は、後述する保持部材22Bの第2連結部27を介して、車体101と回動可能に連結される。また、駆動部2は、保持部材22Bに対して相対的に進退する作動部材22Aの第1連結部26を介して、バックドア102と回動可能に連結される。
また、開閉制御部3からの制御信号を受けて駆動部2の作動部材22Aが後退すると、バックドア102は、当該作動部材22Aの作動に応じて閉方向へと移動する。
即ち、車体101に対して、バックドア102の開方向への移動(開口部101aが開状態となる方向への移動)、及び閉方向への移動(開口部101aが閉状態となる方向への移動)を可能とする限りにおいて、例えば、これらの駆動部2が互いに同期して異なる方向に駆動する構成(具体的には、作動部材22A・22Aが異なる方向に進出または後退する構成)であってもよく、また、これらの駆動部2が互いに異なる駆動量で駆動する構成(具体的には、作動部材22A・22Aの移動量が互いに異なる構成)であってもよい。
次に、駆動部2の構成について、図3を用いて説明する。
駆動部2は、伸縮可能な棒状のアクチュエータからなり、軸方向の一方側に配置される駆動本体部、及び軸方向の他方側に配置され、当該駆動本体部から出没可能に設けられる進退部などにより構成される。
また、駆動部2は、駆動本体部における一方の端部側にて車体101と回動可能に連結され、且つ進退部における他方の端部側にてバックドア102と回転可能に連結される。
このような構成からなる駆動部2において、駆動本体部に対して、進退部を軸方向の他方側に向って進出させることにより、バックドア102(図1を参照)は全開位置、つまり、車体101の開口部101a(図1を参照)が最大限に開状態となる位置に向かって移動されることとなる。
また、駆動本体部に対して、進退部を軸方向の一方側に向って後退させることにより、バックドア102は全閉位置、つまり、車体101の開口部101aが完全に閉塞される位置に向かって移動されることとなる。
また、駆動部2の使用個数についても、本実施形態に特に限定されるものではなく、少なくとも2基以上用いられていればよい。
また、作動部材22Aは、スピンドル24と螺合するスピンドルナット25などを有する。
ここで、本実施形態においては、駆動モータ21、保持部材22B、付勢部材23、及びスピンドル24等が駆動本体部に対応し、作動部材22A及びスピンドルナット25等が進退部に対応する。
そして、作動部材22Aは、第1連結部26を介して、バックドア102に設けられた取付部材(図示せず)と回動可能に連結される。
また、保持部材22Bの閉鎖端面22B1には、上述の第1連結部26と同様、例えばボールジョイントからなる第2連結部27が設けられており、当該第2連結部27を介して、保持部材22Bは、車体101(図1を参照)の後部に設けられた取付部材(図示せず)と回動可能に連結される。
また、作動部材22Aの内側空間部22A2は、当該作動部材22Aの一方側の端部が保持部材22Bの内側に挿入されることにより、保持部材22Bの開放面側空間部22B4と連通された状態となっている。
また、ハウジング22の第2空間部29Bには、後述するように、付勢部材23、スピンドル24、及びスピンドルナット25等とともに、作動部材22Aの回転動作を規制する中空円筒形状の回転規制部材28が、保持部材22Bと同軸上に配置される。
また、回転規制部材28は、後退方向側の端部において、保持部材22Bの隔壁部22B2に固定されている。
一方、作動部材22Aの外周面において、後退方向側の端部には、前記スリット28aと嵌合可能な凸部22A3が形成されている。
これにより、作動部材22Aは、作動部材22Aに対して、軸回り方向への移動を規制されつつ、確実に軸方向に相対移動可能な構成となっている。
また、付勢部材23は、一方側の端部(本実施形態においては、後退方向側の端部)において、保持部材22Bの隔壁部22B2と当接し、且つ他方側の端部(本実施形態においては、進出方向側の端部)において、作動部材22Aの閉鎖端面22A1と当接した状態にて配置される。
これにより、作動部材22Aは、付勢部材23によって、保持部材22Bに対して軸方向の進出方向側へと移動するように、付勢された状態となっている。
また、スピンドル24は、後退方向側の端部24bにおいて、隔壁部22B2に固定された軸受け部材11を介して、軸回り方向に回転可能に支持され、且つ進出方向側の端部24cにおいて、後述するスピンドルナット25の内周面を軸方向に摺動可能な第2軸受部材12を介して、軸回り方向に回転可能に支持される。
これにより、後述する開閉制御部3からの制御信号に基づき電力が供給されて駆動モータ21が駆動すると、スピンドル24は、軸回り方向に回転される。
また、スピンドルナット25の内周面において、後退方向側の端部には、軸方向に向かって螺旋状に形成された雌ネジ部25aが設けられている。
これにより、駆動モータ21の駆動によってスピンドル24が軸回り方向に回転されると、スピンドルナット25は、スピンドル24に対して相対回転され、作動部材22Aとともにスピンドル24の軸方向へと移動する。
また、スピンドル24が、軸回り方向の所定側との反対側に回転されると、スピンドルナット25は、作動部材22Aとともに当該スピンドル24の軸方向の後退方向側へと移動する。
つまり、駆動モータの駆動によって、進退部は、駆動本体部に対して軸方向に移動する。
従って、バックドア102は、全開位置、或いは、移動途中位置にあっても、外的要因が無ければ閉方向に移動しない。
駆動モータ21がフリー状態となると、駆動部2によって支持されるバックドア102は、手動によって移動させることが可能となる。
即ち、バックドア102に対して負荷を掛けて、当該バックドア102と連結された作動部材22Aを軸方向に移動させようとすると、スピンドルナット25の軸方向への移動に追従して、スピンドル24がフリーな状態で軸回り方向に回転するようになると、手動によってバックドア102を開方向または閉方向に移動することができる。
次に、開閉体開閉装置1の制御系について、図4を用いて説明する。
なお、本実施形態においては、2基の駆動部2が設けられていることから、適宜、一方の駆動部2を駆動部2Xと記載し、他方の駆動部2を駆動部2Yと記載する。
また、便宜上、駆動部2Xに対応づけて特定の構成要素に言及する場合、その構成要素の参照符号に記号「X」を付し、駆動部2Yに対応づけてその構成要素に言及する場合、その構成要素の参照符号に記号「Y」を付す。
また、開閉制御部3は、CPU(Central Processing Unit)31、並びに各々の駆動部2X・2YをCPU31に接続する複数の電圧検出回路部32X・32Yなどを有する。
例えば、開閉制御部3は、抵抗R1X〜R5Xを含む電圧検出回路部32X、及び抵抗R1Y〜R5Yを含む電圧検出回路部32Yをそれぞれ介して、駆動部2X・2Yの駆動モータ21X・21Yにおける電圧信号を検出することにより、複数の駆動部2X・2Yの駆動状態を監視する。
なお、本実施形態において、CPU31は、後述する各種判断処理を実行する機能を有するだけでなく、複数の駆動部2X・2Yの動作を検知する検知部4としての機能も有する。
これらの駆動部2X・2Yの動作は、駆動部2X・2Yの駆動状態に基づいて検知されることとなり、例えば、検知部4は、駆動部2X・2Yの駆動速度に基づいて、駆動部2X・2Yの動作を検知する。
また、例えば、ホール素子を用いて、各々の駆動モータ21X・21Yの回転状態を磁気的に検出するようにしてもよい。
そして、配置したホール素子によって、各々の駆動モータ21X・21Yの回転軸の回転にともなって移動する磁石を、パルスで捕捉して、この捕捉した単位時間当たりのパルスのカウント数をもって、駆動部2X・2Yの駆動速度を算出する。
なお、ホール素子によって補足したパルスのカウント数は、一方において、各々の駆動モータ21X・21Yの位置情報を示す信号として、開閉制御部3に記憶される。
また、検知部4の個数については、特に限定されるものではなく、例えば1つの検知部4によって複数の駆動部2X・2Yの作動状態を検知し、それぞれの駆動部2X・2Yの駆動情報を発してもよく、或いは、例えばそれぞれの駆動部2X・2Yに対応した複数の検知部4X・4Yによって、複数の駆動部2X・2Yの作動状態を検知し、それぞれの駆動部2X・2Yの駆動情報を発してもよい。
特定の駆動部2が他の駆動部2とは無関係に異常状態であるか否かの把握は、各駆動部2の動作を個別監視することにより実現することができる。
なお、上記異常状態は、バックドア102が、開閉作動の特定の時点において、本来の作動動作とは異なると認識できる状態とすることができ、必ずしも危険な状態である必要はない。
単独異常判断値は所定の値であり、何れかの駆動部2の駆動速度がその所定の値以上ならば、その駆動部2は単独異常であると判断され、何れかの駆動部2の駆動速度がその所定の値未満ならば、その駆動部2は単独異常ではないと判断され。
なお、単独異常判断値については、バックドア102の駆動環境の異常が疑われる速度差が生じた場合の値とすることができ、バックドア102の目標速度に対する危険な速度差である必要はない。
なお、この例では、駆動速度は電圧積算値を用いて算出されるが、算出方法はこれに限られない。
この場合は、駆動速度も前記パラメータに換算された値とされて、単独異常判断値と比較されればよい。
具体的には、開閉制御部3における駆動部2X・2Yの駆動状態の比較については、単独異常の駆動部2Xの駆動速度と、他の駆動部2Yの駆動速度とを比較して算出した速度差、及び相対異常判断値に基づいて判断する。
また、本実施形態においては、開閉制御部3は、駆動部2X・2Yが相対異常であると判断された場合は、バックドア102が異常状態であるとして、これら複数の駆動部2X・2Yに対して、当該バックドア102の移動(開閉作動)を規制する規制制御を行う。
この短絡回路は、例えば、開閉制御部3が有する電圧検出回路部32X・32Yとは別に、電圧検出回路部32X・32Yの抵抗4Rに相当するFETをスイッチ操作することによって短絡可能なブリッジ回路を設けてもよい。
つまり、駆動部2X・2Yに対して行われる規制としては、制動であっても、互いに逆方向へ移動させてもよいが、モータへの負荷を考慮して制動であることが好ましい。
一方、偶発的な荷重は、バックドア102の任意の箇所に片寄って作用するように加わる場合が多く、当該バックドア102の移動に伴う複数の駆動体2X・2Yの間での駆動速度の差は、人為的な荷重が加わる場合に比べて大きくなる。
従って、たとえ人為的な荷重が継続してバックドア102に加わったとしても、当該荷重が車体101の後部とバックドア102とを連結するヒンジ103(図2を参照)等に対して局部的に作用することを回避することができ、当該ヒンジ103の破損等を防止することができる。
次に、開閉体開閉装置1における開閉制御部3の制御手順について、図4及び図5を用いて説明する。
この監視は、少なくとも、駆動部2によってバックドア102(図1を参照)を開方向または閉方向に移動させる際に、行われればよい。
開閉制御部3は、例えば、駆動部2X・2Yにおける、それぞれの駆動モータ21X・21Yへの供給電力の電圧を個別に監視することによって、これらの駆動モータ21X・21Yの駆動状態を監視する。
具体的には、開閉制御部3は、各駆動部2の駆動速度と、所定の速度(単独異常判断値)との比較を行い、各駆動部2の駆動速度が所定の速度以上であった場合に、駆動部2が単独異常であると判断する。開閉制御部3は、何れかの駆動部2(駆動部2Xまたは駆動部2Y)の駆動速度が所定の速度以上となり、当該駆動部2が単独異常であると判断されるまで、ステップS20の処理を繰り返す。
具体的には、開閉制御部3は、例えば、バックドア102の左右両側部に配置される駆動部2X・2Yにおいて、これら左右の駆動部2X・2Yにおける駆動モータ21X・21Yの駆動速度を比較する。
具体的には、開閉制御部3は、単独異常の駆動部2(駆動部2X)における駆動モータ21Xの駆動速度と、他の駆動部2(駆動部2Y)における駆動モータ21Yの駆動速度との差(駆動速度差)が、所定の値(相対異常判断値)以上であるか否かを判断する。
その後、開閉制御部3は、ステップS20に戻り処理をくり返す。
なお、規制制御を継続するに際し、警報出力や警告表示などを行ってもよい。
また、ステップS20、ステップS40の判断を同時に行い、ステップS20がYES,ステップS40がNOであれば即座にステップS50を実行してもよい。
以上のように、本実施形態における開閉体開閉装置1は、開口部101aを有する車体(開口部材)101と、開口部101aを開状態または閉状態とするバックドア(開閉体)102と、バックドア(開閉体)102を開方向と閉方向とに移動させる複数の駆動部2(2X・2Y)と、複数の駆動部2(2X・2Y)を制御する開閉制御部3と、複数の駆動部2(2X・2Y)の動作を検知する検知部4とを備えた開閉体開閉装置1である。
また、開閉制御部3は、複数の駆動部2(2X・2Y)によってバックドア(開閉体)102を移動させる際において、何れかの駆動部2(駆動部2Xまたは駆動部2Y)が、単独で異常状態である単独異常であるか否かを判断する第1のステップであるステップS20、及び何れかの駆動部2と他の駆動部2とが、相対して異常状態である相対異常であるか否かを判断する第2のステップであるステップS40を実行する。
従って、本実施形態においては、偶発的な荷重が単発的にバックドア(開閉体)102に加わった場合には、直ちにバックドア(開閉体)102の移動を規制することとして、これにより、例えば後に、再び偶発的な荷重が単発的にバックドア(開閉体)102に加わったとしても、当該バックドア(開閉体)102が意図せぬ動作を行うことを防止することができる。
2 駆動部
2X 駆動部
2Y 駆動部
3 開閉制御部
4 検知部
101 車体(開口部材)
101a 開口部
102 バックドア(開閉体)
S20 ステップ(第1のステップ)
S40 ステップ(第2のステップ)
その結果、開閉体に対して、手動による過大な荷重とそれを制動する力が加わり続けることになり、駆動部本体、開口部材と開閉体とを連結する連結箇所、開閉体と駆動部とを連結する箇所等機構部品の破損を引き起こす要因となる。このように外力の作用によって開閉体の円滑な移動が抑制された場合を考慮すると、開口部材、開閉体、駆動部等の機構部品は、外力に耐え得る構造とするには強度向上のための材質変更や、連結部の構造が複雑となり、特別な材料が必要となる。
人為的な荷重は、開閉体の左右に略均等に作用するように加わる場合が多く、当該開閉体の移動に伴い、複数の駆動体は略同等の駆動速度をもって作動することとなる。このような場合においては開閉制御器が駆動部に対する操作量を抑制しようとし、駆動部がショートブレーキ状態となるので、本発明の開閉体開閉装置は、このようなシュートブレーキ状態における開閉体に加えられる荷重によって生じる装置に対しての負荷を抑制することができる。
このような構成からなる駆動部2において、駆動本体部に対して、進退部を軸方向の他方側に向って進出させることにより、バックドア102(図1を参照)は全開位置、つまり、車体101の開口部101a(図2を参照)が最大限に開状態となる位置に向かって移動されることとなる。
また、駆動本体部に対して、進退部を軸方向の一方側に向って後退させることにより、バックドア102は全閉位置、つまり、車体101の開口部101aが完全に閉塞される位置に向かって移動されることとなる。
これにより、作動部材22Aは、保持部材22Bに対して、軸回り方向への移動を規制されつつ、確実に軸方向に相対移動可能な構成となっている。
つまり、駆動モータの駆動によって、進退部は、駆動本体部に対して軸方向に移動する。
一方、偶発的な荷重は、バックドア102の任意の箇所に片寄って作用するように加わる場合が多く、当該バックドア102の移動に伴う複数の駆動体2X・2Yの間での駆動速度の差は、人為的な荷重が加わる場合に比べて大きくなる。
従って、たとえ適切な操作仕様に反した人為的な荷重が、継続してバックドア102に加わったとしても、当該荷重が車体101の後部とバックドア102とを連結するヒンジ103(図2を参照)等に対して局部的に作用することを回避することができ、当該ヒンジ103の破損等を防止することができる。
Claims (4)
- 開口部を有する開口部材と、
前記開口部を開状態または閉状態とする開閉体と、
前記開閉体を開方向と閉方向とに移動させる複数の駆動部と、
前記複数の駆動部を制御する開閉制御部と、
前記複数の駆動部の動作を検知する検知部と
を備えた開閉体開閉装置であって、
前記開閉制御部は、
前記検知部からの信号により前記複数の駆動部の駆動状態を監視し、
前記複数の駆動部によって前記開閉体を移動させる際において、何れかの前記駆動部が、単独で異常状態である単独異常であるか否かを判断する第1のステップ、及び何れかの前記駆動部と他の前記駆動部とが、相対して異常状態である相対異常であるか否かを判断する第2のステップを実行し、
前記第1のステップの実行の結果、何れかの前記駆動部が単独異常と判断され、且つ前記第2のステップの実行の結果、何れかの前記駆動部と他の前記駆動部とが相対して正常であると判断された場合は、前記複数の駆動部を、外力による開閉体の移動を可能とするフリー状態とする、開閉体開閉装置。 - 前記開閉制御部は、
前記第1のステップの実行の結果、何れかの前記駆動部が単独異常と判断され、且つ前記第2のステップの実行の結果、何れかの前記駆動部と他の前記駆動部とが相対異常であると判断された場合は、前記複数の駆動部に対して、前記開閉体の移動を規制する規制制御を行う、請求項1に記載の開閉体開閉装置。 - 前記開閉制御部は、
前記第2のステップにおいて、
何れかの前記駆動部と他の前記駆動部との駆動速度の速度差と、所定の相対異常判断値とを比較して、前記相対異常判断値以上の速度差となる場合に、何れかの前記駆動部と他の前記駆動部とが相対異常であると判断する、請求項1または請求項2に記載の開閉体開閉装置。 - 前記開閉制御部は、
前記第1のステップを実行した後に、前記第2のステップを実行し、
前記第1のステップにおいて、何れかの前記駆動部が単独異常であると判断した場合、
前記第2のステップにおいて、前記単独異常の駆動部と前記他の駆動部とが相対異常であるか否かを判断する、請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の開閉体開閉装置。
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