JP2022127157A - パワーウィンドウ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パワーウィンドウ装置に必要な機能を維持したまま、部品点数を最小限にして回路構成を簡略化する。【解決手段】制御部2は、操作部1に設けられた第1回路1Aの一端の電位V1と、第2回路1Bの一端の電位V2を監視する。電位V1がマニュアル開スイッチS1のオン時の電位であれば、制御部2は、当該スイッチのオンの期間だけ窓Wを開くことを指令する手動窓開信号をモータ駆動部3へ出力する。電位V1がマニュアル閉スイッチS2のオン時の電位であれば、制御部2は、当該スイッチのオンの期間だけ窓Wを閉じることを指令する手動窓閉信号をモータ駆動部3へ出力する。電位V2がオート開スイッチS3またはオート閉スイッチS4のオン時の電位であれば、制御部2は、窓Wを全開位置まで継続して開くことを指令する自動窓開信号、または、窓Wを全閉位置まで継続して閉じることを指令する自動窓閉信号をモータ駆動部3へ出力する。【選択図】図1

Description

本発明は、モータにより窓の開閉を行うパワーウィンドウ装置に関し、特に、水没検知機能を備えたパワーウィンドウ装置に好適な回路構成に関する。
車両に搭載されるパワーウィンドウ装置は、スイッチの操作状態に応じてモータを正転または逆転させ、モータと窓との間に設けられた開閉機構を介して窓の開閉を行う装置である。スイッチをUP(窓閉)側へ操作すると、モータが正転して窓が閉じ、スイッチをDOWN(窓開)側へ操作すると、モータが逆転して窓が開く。モータの正転と逆転の制御は、モータに流れる電流の方向を切り替えることにより行う。
パワーウィンドウ装置には、車両が水没して窓の開閉制御を正常に行えなくなった場合でも、窓からの脱出を可能にして乗員の安全を確保するために、水没を検知してスイッチの操作により強制的に窓を開くことができる機能を備えたものがある。特許文献1~5には、このような水没検知機能付きのパワーウィンドウ装置が記載されている。
特許文献1~4に記載されているパワーウィンドウ装置では、水没を検知するための検知パッド(電極)が設けられているため、部品点数が増加するとともに、回路構成が複雑となる。これに対して、特許文献5に記載されているパワーウィンドウ装置では、検知パッドを設けずに、入力端子に定電流を流したときの当該端子の電圧と所定の閾値との比較結果に基づいて、水没状態を判定するようにしている。この特許文献5のパワーウィンドウ装置によれば、検知パッドが不要となる一方で、定電流回路が必要となるため、回路構成が複雑化することは避けられない。
また、車両の水没時に、スイッチ操作を誤って窓を閉じる操作が行われると、窓が閉じて脱出が困難となり、乗員の安全が脅かされるので、そのための対策も必要となる。たとえば、特許文献1においては、水没時に検知パッドが短絡状態になるとオンする第1スイッチング素子と、この第1スイッチング素子がオンしたときにオンする第2スイッチング素子とが設けられている。そして、水没が検知されて各スイッチング素子がオンすると、窓閉スイッチの電源側の一端が、第2スイッチング素子によりグランドに接地される。このため、窓閉スイッチを操作しても、当該スイッチには電流が流れず、スイッチ操作が検出されないので、水没時に誤って窓が閉じるのを防止することができる。しかるに、この機能を実現するには、検知パッドに加えてトランジスタやリレーなどのスイッチング素子が必要となるため、回路構成がさらに複雑となる。
特開2018-100507号公報 特許第6634351号公報 特開2018-135726号公報 特開2019-15115号公報 特開2020-87834号公報
本発明の課題は、必要な機能を維持したまま、部品点数を最小限にして回路構成を簡略化したパワーウィンドウ装置を実現することにある。
本発明に係るパワーウィンドウ装置は、窓を手動で開く操作によりオンする第1スイッチ、窓を手動で閉じる操作によりオンする第2スイッチ、および窓を自動で開くまたは閉じる操作によりオンする第3スイッチが設けられた操作部と、 窓を開閉するためのモータを駆動するモータ駆動部と、操作部の各スイッチの状態に基づいて、モータ駆動部の動作を制御する制御部とを備えている。操作部は、 第1スイッチ、第2スイッチ、および抵抗を含む第1回路と、第3スイッチを含む第2回路とを有している。第1回路において、第1および第2スイッチの一方と抵抗の直列回路が、第1電源とグランドとの間に接続されているとともに、第1および第2スイッチの他方が、上記直列回路と並列に接続されている。また、第2回路において、第3スイッチが第2電源とグランドとの間に接続されている。制御部は、第1回路における第1電源側の一端の第1電位、および第2回路における第2電源側の一端の第2電位をそれぞれ監視する。第1電位が第1スイッチのオン時の電位であれば、当該第1スイッチのオンの期間だけ窓を開くことを指令する、手動窓開信号が制御部からモータ駆動部へ出力される。また、第1電位が、第2スイッチのオン時の電位であれば、当該第2スイッチのオンの期間だけ窓を閉じることを指令する、手動窓閉信号が制御部からモータ駆動部へ出力される。一方、第2電位が、第3スイッチのオン時の電位であれば、窓を全開位置まで継続して開くことを指令する自動窓開信号、または、窓を全閉位置まで継続して閉じることを指令する自動窓閉信号が、制御部からモータ駆動部へ出力される。
このようにすれば、第1回路の一端の第1電位と、第2回路の一端の第2電位が、第1ないし第3スイッチのオンによって変化し、その結果に応じて、窓を手動または自動で開閉するための信号が制御部からモータ駆動部へ出力される。このため、操作部における既存のスイッチに抵抗を1個付加しただけの、きわめて簡単な回路構成によって、パワーウィンドウ装置に必要な機能を維持したまま、部品点数を最小限にしてコストを大幅に低減することができる。
本発明において、制御部は、第2電位が第3スイッチのオン時の電位であって、かつ、第1電位が第1スイッチのオン時の電位である場合に、自動窓開信号を出力し、第2電位が第3スイッチのオン時の電位であって、かつ、第1電位が第2スイッチのオン時の電位である場合に、自動窓閉信号を出力してもよい。
本発明において、パワーウィンドウ装置は水没検知機能を備えていてもよい。この場合、制御部は、第1電位が予め定められた第1水没電位範囲にある場合、または、第2電位が予め定められた第2水没電位範囲にある場合に、水没が生じたと判定する。水没が生じていない通常時には、第1電位が第1スイッチのオン時の電位であれば、制御部から手動窓開信号が出力され、第1電位が第2スイッチのオン時の電位であれば、制御部から手動窓閉信号が出力される。一方、水没が生じている水没時には、第1電位が第1スイッチのオン時の電位であれば、制御部から手動窓開信号が出力されるが、第1電位が第2スイッチのオン時の電位であっても、制御部から手動窓閉信号は出力されない。
また、通常時の第2電位が第3スイッチのオン時の電位であって、かつ、通常時の第1電位が第1スイッチのオン時の電位である場合に、制御部から自動窓開信号が出力され、通常時の第2電位が第3スイッチのオン時の電位であって、かつ、通常時の第1電位が第2スイッチのオン時の電位である場合に、制御部から自動窓閉信号が出力されるようにしてもよい。
また、制御部は、水没時に、第2スイッチおよび第3スイッチのオンの判定を行わず、第1スイッチのオンの判定のみを行ってもよい。
また、通常時の第1電位に対して、水没の有無を判定するための第1水没閾値と、第1スイッチのオンを判定するための第1オン閾値と、第2スイッチのオンを判定するための第2オン閾値とが制御部に設定されており、通常時の第2電位に対して、水没の有無を判定するための第2水没閾値と、第3スイッチのオンを判定するための第3オン閾値とが、制御部に設定されていてもよい。また、水没時の第1電位に対して、第1スイッチのオンを判定するための第4オン閾値と、水没状態から非水没状態へ移行したことを判定するための第1非水没閾値とが、制御部に設定されており、水没時の第2電位に対して、水没状態から非水没状態へ移行したことを判定するための第2非水没閾値が、制御部に設定されていてもよい。上記のようにした場合、第1水没電位範囲は、第1水没閾値と第1オン閾値または第2オン閾値との間の範囲であり、第2水没電位範囲は、第2水没閾値と第3オン閾値との間の範囲である。
本発明において、第1スイッチは、窓を手動で開く操作によりオンするマニュアル開スイッチであり、第2スイッチは、窓を手動で閉じる操作によりオンするマニュアル閉スイッチであり、第3スイッチは、窓を手動で開く操作により第1スイッチがオンした状態下で、引き続き窓を自動で開く操作が行われたことによりオンするオート開スイッチと、窓を手動で閉じる操作により第2スイッチがオンした状態下で、引き続き窓を自動で閉じる操作が行われたことによりオンするオート閉スイッチとから構成されていてもよい。
本発明において、操作部は、第1回路の一端が接続される第1端子と、第2回路の一端が接続される第2端子とを有し、制御部は、第1配線により第1端子と接続される第3端子と、第2配線により第2端子と接続される第4端子とを有していてもよい。また、第3端子は、第1プルアップ抵抗を介して第1電源に接続され、第4端子は、第2プルアップ抵抗を介して第2電源に接続されていてもよい。この場合、制御部は、第3端子の電位を第1電位として監視し、第4端子の電位を第2電位として監視する。
本発明によれば、必要な機能を維持したまま、部品点数を最小限にして回路構成を簡略化したパワーウィンドウ装置を実現することができる。
本発明の第1実施形態を示した回路図である。 通常時に用いられる判定閾値を説明する図である。 水没時に用いられる判定閾値を説明する図である。 通常時にマニュアル開操作がされた場合の電位変化を示す図である。 水没時にマニュアル開操作がされた場合の電位変化を示す図である。 通常時にオート開操作がされた場合の電位変化を示す図である。 水没時にオート開操作がされた場合の電位変化を示す図である。 通常時にマニュアル閉操作がされた場合の電位変化を示す図である。 水没時にマニュアル閉操作がされた場合の電位変化を示す図である。 通常時にオート閉操作がされた場合の電位変化を示す図である。 水没時にオート閉操作がされた場合の電位変化を示す図である。 本発明の第2実施形態を示した回路図である。 本発明の第3実施形態を示した回路図である。 本発明の第4実施形態を示した回路図である。
本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。図面中、同一の部分または対応する部分には、同一の符号を付してある。図1は、第1実施形態によるパワーウィンドウ装置を示している。パワーウィンドウ装置100は、操作部1と、制御部2と、モータ駆動部3とを備えている。
操作部1には、第1回路1A、第2回路1B、端子T1(第1端子)、および端子T2(第2端子)が設けられている。第1回路1Aの一端は、端子T1に接続されており、第1回路1Aの他端は、グランドGに接続されている。また、第2回路1Bの一端は、端子T2に接続されており、第2回路1Bの他端は、グランドGに接続されている。
制御部2には、CPU4、プルアップ抵抗Ra(第1プルアップ抵抗)、プルアップ抵抗Rb(第2プルアップ抵抗)、端子T3(第3端子)、および端子T4(第4端子)が設けられている。プルアップ抵抗Raの一端は、電源B1(第1電源)に接続されており、プルアップ抵抗Raの他端は、端子T3に接続されている。プルアップ抵抗Rbの一端は、電源B2(第2電源)に接続されており、プルアップ抵抗Rbの他端は、端子T4に接続されている。なお、ここでは電源B1と電源B2を区別しているが、これらは同じ電源であってもよい。以下、電源B1の電圧を便宜上B1と表記し、電源B2の電圧を便宜上B2と表記する。
操作部1の端子T1は、配線L1(第1配線)により、制御部2の端子T3と接続されている。また、操作部1の端子T2は、配線L2(第2配線)により、制御部2の端子T4と接続されている。
操作部1において、第1回路1Aは、スイッチS1、スイッチS2、および抵抗R1を有している。スイッチS1は、手動で窓を開くためのマニュアル開スイッチであり、スイッチS2は、手動で窓を閉じるためのマニュアル閉スイッチである。抵抗R1は、マニュアル閉スイッチS2と直列に接続されており、この直列回路に対してマニュアル開スイッチS1が並列に接続されている。
第2回路1Bは、スイッチS3およびスイッチS4を有している。スイッチS3は、自動で窓を開くためのオート開スイッチである。スイッチS4は、自動で窓を閉じるためのオート閉スイッチである。これらのスイッチS3、S4は並列に接続されている。
プルアップ抵抗Raとプルアップ抵抗Rbの抵抗値は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、抵抗R1とプルアップ抵抗Raの抵抗値も、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
マニュアル開スイッチS1は、本発明における「第1スイッチ」に相当し、マニュアル閉スイッチS2は、本発明における「第2スイッチ」に相当する。また、オート開スイッチS3とオート閉スイッチS4は、本発明における「第3スイッチ」に相当する。
マニュアル開スイッチS1とオート開スイッチS3は、機構上、共通の操作ノブ(図示省略)によって動作するよう構成されている。詳しくは、操作ノブを押し下げると、まずマニュアル開スイッチS1がオン(接点が閉じた状態)となり、マニュアル開動作が行われる。この状態からさらに操作ノブを押し下げると、マニュアル開スイッチS1に加えてオート開スイッチS3がオンとなり、オート開動作へ移行する。つまり、オート開スイッチS3は、窓Wを手動で開く操作によりマニュアル開スイッチS1がオンした状態下で、引き続き窓Wを自動で開く操作が行われたことによりオンする。
マニュアル開動作においては、操作ノブの押し下げを保持している間(マニュアル開スイッチS1のオンの期間)だけ窓Wが開き、押し下げを解除すると窓Wの開動作は停止する。これに対して、オート開動作においては、操作ノブの押し下げを解除しても、窓Wは全開位置まで継続して開く。
同様に、マニュアル閉スイッチS2とオート閉スイッチS4も、機構上、前述した共通の操作ノブによって動作するよう構成されている。詳しくは、操作ノブを引き上げると、まずマニュアル閉スイッチS2がオンとなり、マニュアル閉動作が行われる。この状態からさらに操作ノブを引き上げると、マニュアル閉スイッチS2に加えてオート閉スイッチS4がオンとなり、オート閉動作へ移行する。つまり、オート閉スイッチS4は、窓Wを手動で閉じる操作によりマニュアル閉スイッチS2がオンした状態下で、引き続き窓Wを自動で閉じる操作が行われたことによりオンする。
マニュアル閉動作においては、操作ノブの引き上げを保持している間(マニュアル閉スイッチS2のオンの期間)だけ窓Wが閉じ、引き上げを解除すると窓Wの閉動作は停止する。これに対して、オート閉動作においては、操作ノブの引き上げを解除しても、窓Wは全閉位置まで継続して閉じる。
第1回路1Aにおいて、マニュアル開スイッチS1が、端子T1とグランドGとの間に接続されている。また、マニュアル閉スイッチS2と抵抗R1の直列回路が、端子T1とグランドGとの間に接続されている。端子T1は、配線L1と端子T3とプルアップ抵抗Raを介して、電源B1に接続されている。
第2回路1Bにおいて、オート開スイッチS3が、端子T2とグランドGとの間に接続されている。また、オート閉スイッチS4が、端子T2とグランドGとの間に接続されている。端子T2は、配線L2と端子T4とプルアップ抵抗Rbを介して、電源B2に接続されている。
制御部2において、CPU4の入力側は、プルアップ抵抗Raと端子T3との接続点m、およびプルアップ抵抗Rbと端子T4との接続点nに接続されている。CPU4は、端子T3の電位V1(第1電位)、および端子T4の電位V2(第2電位)を監視し、その結果に基づいて、モータ駆動部3を制御する(詳細は後述)。
モータ駆動部3は、PWM(Pulse Width Modulation)信号を生成するPWM回路と、このPWM信号によりスイッチング動作を行うスイッチング回路などを備えた、公知の回路から構成されている。
モータ5は、本実施形態では直流モータからなり、モータ駆動部3から出力される駆動電圧に基づいて、所定の速度で回転する。操作部1において窓閉操作が行われて、マニュアル閉スイッチS2またはオート閉スイッチS4がオンすると、窓Wを閉じることを指令する信号が制御部2(CPU4)から出力され、この信号に基づき、モータ5が正転して窓Wが閉じる。また、操作部1において窓開操作が行われて、マニュアル開スイッチS1またはオート開スイッチS3がオンすると、窓Wを開くことを指令する信号が制御部2(CPU4)から出力され、この信号に基づき、モータ5が逆転して窓Wが開く。モータ5と窓Wとの間には、図示しない開閉機構が設けられている。
なお、図1では図示を省略しているが、制御部2は、モータ5の回転速度を検出するセンサ(ロータリエンコーダなど)の出力に基づいて、モータ5の回転速度が目標速度となるように、モータ駆動部3に対してフィードバック制御を行う。
次に、図1のパワーウィンドウ装置100における通常時と水没時の各動作につき、図2~図11を参照しながら詳細に説明する。
前述したように、制御部2のCPU4は、端子T3の電位V1と、端子T4の電位V2とを監視している。端子T3、T4は、それぞれ端子T1、T2と接続されているので、電位V1は、第1回路1Aの電源B1側の一端の電位であり、電位V2は、第2回路1Bの電源B2側の一端の電位である。これらの電位V1、V2に対して、スイッチS1~S4のオンを判定するための閾値と、水没の有無を判定するための閾値とが、制御部2に設定されている。各閾値は、CPU4に内蔵された内部メモリ(図示省略)、またはCPU4と別に設けられた外部メモリ(図示省略)にあらかじめ記憶されている。
図2は、水没が生じていない通常時に用いる判定閾値を示している。ここでは、電位V1に対して、電源電圧B1とゼロボルトとの間で、3つの閾値Xa、Xb、Xcが設定されており、電位V2に対して、電源電圧B2とゼロボルトとの間で、2つの閾値Ya、Ybが設定されている。なお、電源電圧B1、B2は同じ値となっている。
電位V1に対して設定された閾値のうち、Xaは、水没の有無を判定するための水没閾値(第1水没閾値)である。Xcは、マニュアル開スイッチS1がオンしたことを判定するためのオン閾値(第1オン閾値)である。Xbは、マニュアル閉スイッチS2がオンしたことを判定するためのオン閾値(第2オン閾値)である。XaとXbの間の領域Z1(Xa≧Z1>Xb)は、第1水没電位範囲を示している。
CPU4は、電位V1と各閾値Xa~Xcとを比較し、Xa≧V1>Xbであれば(すなわちV1が第1水没電位範囲Z1にあれば)、パワーウィンドウ装置100に水没が発生したと判定する。また、CPU4は、Xb≧V1>Xcであればマニュアル閉スイッチS2がオンしたと判定し、Xc≧V1≧0であればマニュアル開スイッチS1がオンしたと判定する。
また、電位V2に対して設定された閾値のうち、Yaは水没の有無を判定するための水没閾値(第2水没閾値)であり、Ybはオート開スイッチS3またはオート閉スイッチS4がオンしたことを判定するためのオン閾値(第3オン閾値)である。YaとYbの間の領域Z2(Ya≧Z2>Yb)は、第2水没電位範囲を示している。水没閾値Yaは、水没閾値Xaとほぼ同じ値となっている(Ya≒Xa)。
CPU4は、電位V2と各閾値Ya、Ybとを比較し、Ya≧V2>Ybであれば(すなわちV2が第2水没電位範囲Z2にあれば)、水没が発生したと判定する。また、CPU4は、Yb≧V2≧0であれば、オート開スイッチS3またはオート閉スイッチS4がオンしたと判定する。
なお、オート開スイッチS3とオート閉スイッチS4のいずれがオンしたかは、電位V1とオン閾値Xb、Xcとの比較結果を参照して判定することができる。前述したように、オート開スイッチS3がオンした場合は、マニュアル開スイッチS1もオン状態にあるので、電位V1はXc≧V1≧0の範囲にある。したがって、図2において、Yb≧V2≧0で、かつXc≧V1≧0であれば、CPU4は、オート開スイッチS3がオンしたと判定する。また、オート閉スイッチS4がオンした場合は、マニュアル閉スイッチS2もオン状態にあるので、電位V1はXb≧V1>Xcの範囲にある。したがって、図2において、Yb≧V2≧0で、かつXb≧V1>Xcであれば、CPU4は、オート閉スイッチS4がオンしたと判定する。
図3は、パワーウィンドウ装置100が水没状態となった水没時に用いる判定閾値を示している。水没時においては、電位V1に対して、電源電圧B1とゼロボルトとの間で、2つの閾値Xd、Xeが設定されている。閾値Xdは、水没状態から非水没状態へ移行したことを判定するための非水没閾値(第1非水没閾値)である。閾値Xeは、水没時にマニュアル開スイッチS1がオンしたことを判定するためのオン閾値(第4オン閾値)である。一方、電位V2に対しては、電源電圧B2とゼロボルトとの間で、1つの閾値Ycのみが設定されている。この閾値Ycも、閾値Xdと同様の非水没閾値(第2非水没閾値)である。
なお、図2および図3の各閾値に関して、XaとYa、XbとYb、XdとYc、XaとXd、XcとXe、およびYaとYcは、それぞれ同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
制御部2のCPU4は、通常時においては、電位V1、V2と図2の各閾値との比較結果に基づいて、前述した要領でスイッチのオンを判定するとともに、水没の有無を判定する。そして、水没が発生したと判定した場合、CPU4は、図2の判定閾値に代わって、図3の判定閾値を用いてスイッチのオンと水没の有無を判定する。
図3において、水没状態が継続している間は、電位V1、V2は、それぞれXd≧V1>Xe、Yc≧V2≧0の範囲にある。このとき、電位V1については、マニュアル開スイッチS1のオン閾値Xeは設定されているが、マニュアル閉スイッチS2のオン閾値は設定されていない。このため、マニュアル閉スイッチS2のオンは判定されず、マニュアル開スイッチS1のオンのみが判定される。また、電位V2については、スイッチS3、S4のいずれに対してもオン閾値が設定されておらず、これらのスイッチS3、S4のオンは判定されない。したがって、水没時においては、CPU4は、電位V1とオン閾値Xeとに基づいて、マニュアル開スイッチS1についてのみオンの判定を行い、Xe≧V1≧0の場合に当該スイッチS1がオンしたと判定する。
図4は、水没の生じていない通常時に「マニュアル開」の操作が行われた場合の、電位V1、V2の変化の様子を示している。電位V1は端子T3の電位であるから、端子T3に接続されているスイッチS1、S2のオンによって電位V1が変化し、端子T3に接続されていないスイッチS3、S4のオンによって電位V1は変化しない。一方、電位V2は端子T4の電位であるから、端子T4に接続されているスイッチS3、S4のオンによって電位V2が変化し、端子T4に接続されていないスイッチS1、S2のオンによって電位V2は変化しない。
図4において、スイッチS1、S2がいずれもオフの場合、電位V1はB1≧V1>Xaの範囲(OFF領域)にある。また、スイッチS3、S4がいずれもオフの場合、電位V2はB2≧V2>Yaの範囲(OFF領域)にある。
いま、「マニュアル開」の操作が行われてマニュアル開スイッチS1がオンすると、電位V1はVs1まで低下する。このときのVs1は、スイッチS1や配線L1等における抵抗の合計値をRwとした場合、図1より
Vs1=B1・Rw/(Ra+Rw)
となる。ここで、RwはRaに比べて十分小さい値である(Ra≫Rw)。CPU4は、このVs1がXc≧Vs1≧0の範囲にあれば、マニュアル開スイッチS1がオンしたと判定し、窓Wを手動で開くことを指令する手動窓開信号をモータ駆動部3へ出力する。これによって、マニュアル開操作に基づく窓Wの開動作が行われる。
図5は、水没時に「マニュアル開」の操作が行われた場合の、電位V1、V2の変化の様子を示している。図1に示した操作部1と制御部2は、内部へ水が浸入しない防水構造となっているが、水没状態になると、外部に露出した端子T1~T4において漏電が生じるため、スイッチS1~S4が動作する前の電位V1、V2は、図4の通常時に比べて低電位となる(図7、図9、図11においても同様)。
図5において、スイッチS1、S2がいずれもオフの場合、電位V1はXd≧V1>Xeの範囲にある(水没状態)。また、スイッチS3、S4がいずれもオフの場合、電位V2はYc≧V2≧0の範囲にある(水没状態)。この状態で、「マニュアル開」の操作が行われてマニュアル開スイッチS1がオンすると、電位V1はVs1’まで低下する。このときのVs1’は、図4のVs1とほぼ同じ値であり、Xe≧Vs1’≧0の範囲にある。一方、マニュアル開スイッチS1がオンしても、電位V2に変化はない。
CPU4は、水没状態においてXe≧Vs1’≧0となった場合、マニュアル開スイッチS1がオンしたと判定し、窓Wを手動で開くことを指令する手動窓開信号を、モータ駆動部3へ出力する。したがって、水没時には、「マニュアル開」の操作によりスイッチS1をオンにすることで、窓Wを開いて車内から脱出することが可能となる。
水没状態が解消すると、端子T1~T4における漏電がなくなるので、第1回路1Aと第2回路1Bに流れる電流が増加して電位V1、V2が上昇し、図5においてB1≧V1>XdまたはB2≧V2>Ycとなる。このときCPU4は、水没状態から非水没状態へ移行したと判断し、図3の判定閾値を図2の判定閾値へ切り替える。これにより、前述した通常時の判定閾値に基づく処理が行われる(以下の図6~図11の場合も同様)。
図6は、通常時に「オート開」の操作が行われた場合の、電位V1、V2の変化の様子を示している。「オート開」の操作が行われると、マニュアル開スイッチS1とオート開スイッチS3が共にオン状態となる。マニュアル開スイッチS1のオンによる電位Vs1については、図4の場合と同じであるので、説明を省略する。図6では、オート開スイッチS3のオンにより、電位V2がVs3まで低下する。このときのVs3は、スイッチS3や配線L2等における抵抗の合計値をRxとした場合、図1より
Vs3=B2・Rx/(Rb+Rx)
となる。ここで、RxはRbに比べて十分小さい値である(Rb≫Rx)。CPU4は、このVs3がYb≧Vs3≧0の範囲にあり、かつVs1がXc≧Vs1≧0の範囲にあれば、オート開スイッチS3がオンしたと判定し、窓Wを自動で開くことを指令する自動窓開信号をモータ駆動部3へ出力する。これによって、オート開操作に基づく窓Wの開動作が行われる。
図7は、水没時に「オート開」の操作が行われた場合の、電位V1、V2の変化の様子を示している。図からわかるように、スイッチS1、S3のオンによって、電位V1はVs1’まで低下し、電位V2はVs3’まで低下する。このときのVs1’と Vs3’は、それぞれ図6のVs1、Vs3とほぼ同じ値であるが、Vs3’に対してはオン閾値が設定されていないので、オート開操作が行われたにもかかわらず、オート開スイッチS3のオンは判定されない。しかるに、Vs1’についてはオン閾値Xeが設定されているので、CPU4は、図5の場合と同様に、Xe≧Vs1’≧0であれば、マニュアル開スイッチS1がオンと判定して、窓Wを手動で開くことを指令する手動窓開信号を、モータ駆動部3へ出力する。したがって、水没時には、「オート開」の操作を行うことによっても、窓Wを開いて脱出することが可能となる。
図8は、通常時に「マニュアル閉」の操作が行われた場合の、電位V1、V2の変化の様子を示している。「マニュアル閉」の操作によって、マニュアル閉スイッチS2がオンすると、電位V1はVs2まで低下する。このときのVs2は、スイッチS2や配線L1等における抵抗の合計値をRyとした場合、図1より
Vs2=B1・(R1+Ry)/(Ra+R1+Ry)
となる。ここで、Ryは、RaやR1に比べて十分小さい値である(Ra≫Ry、R1≫Ry)。また、マニュアル閉スイッチS2には抵抗R1が直列に接続されているため、Vs2の値は、図4のVs1よりも大きな値となる(Vs2>Vs1)。CPU4は、このVs2がXb≧Vs2>Xcの範囲にあれば、マニュアル閉スイッチS2がオンしたと判定し、窓Wを手動で閉じることを指令する手動窓閉信号をモータ駆動部3へ出力する。これによって、マニュアル閉操作に基づく窓Wの閉動作が行われる。
図9は、水没時に「マニュアル閉」の操作が行われた場合の、電位V1、V2の変化の様子を示している。図からわかるように、マニュアル閉スイッチS2のオンによって、電位V1はVs2’まで低下するが、このVs2’ に対してはオン閾値が設定されていないので、マニュアル閉操作が行われたにもかかわらず、マニュアル閉スイッチS2のオンは判定されない。つまり、水没状態では「マニュアル閉」の操作が無視されるので、当該操作がされても、CPU4からモータ駆動部3へ手動窓閉信号は出力されず、窓Wが閉じることはない。したがって、水没時に誤って「マニュアル閉」の操作をしても、窓Wが閉じて脱出が不可能となる事態を回避することができる。
図10は、通常時に「オート閉」の操作が行われた場合の、電位V1、V2の変化の様子を示している。「オート閉」の操作が行われると、マニュアル閉スイッチS2とオート閉スイッチS4が共にオン状態となる。マニュアル閉スイッチS2のオンによる電位Vs2については、図8の場合と同じであるので、説明を省略する。図10では、オート閉スイッチS4のオンにより、電位V2がVs4まで低下する。このときのVs4は、スイッチS4や配線L2等における抵抗の合計値をRzとした場合、図1より
Vs4=B2・Rz/(Rb+Rz)
となる。ここで、RzはRbに比べて十分小さい値である(Rb≫Rz)。CPU4は、このVs4がYb≧Vs4≧0の範囲にあり、かつVs2がXb≧Vs2>Xcの範囲にあれば、オート閉スイッチS4がオンしたと判定し、窓Wを自動で閉じることを指令する自動窓閉信号をモータ駆動部3へ出力する。これによって、オート閉操作に基づく窓Wの閉動作が行われる。
図11は、水没時に「オート閉」の操作が行われた場合の、電位V1、V2の変化の様子を示している。図からわかるように、スイッチS2、S4のオンによって、電位V1はVs2’まで低下し、電位V2はVs4’まで低下する。このときのVs2’と Vs4’は、それぞれ図10のVs2、Vs4とほぼ同じ値であるが、Vs2’に対してはオン閾値が設定されていないので、図9の場合と同様に、マニュアル閉スイッチS2のオンは判定されない。また、Vs4’ に対してもオン閾値が設定されていないので、オート閉操作が行われたにもかかわらず、オート閉スイッチS4のオンは判定されない。つまり、水没状態では「オート閉」の操作が無視されるので、当該操作がされても、CPU4からモータ駆動部3へ自動窓閉信号は出力されず、窓Wが閉じることはない。したがって、水没時に誤って「オート閉」の操作をしても、窓Wが閉じて脱出が不可能となる事態を回避することができる。
以上述べた第1実施形態によると、第1回路1Aおよび第2回路1Bの各一端の電位V1、V2をCPU4で監視し、電位V1が第1水没電位範囲Z1にあるか、または電位V2が第2水没電位範囲Z2にある場合に、マニュアル開スイッチS1またはオート開スイッチS3がオンすると、いずれのスイッチがオンした場合でも、CPU4から手動窓開信号が出力される。このため、水没時に操作部1で「マニュアル開」または「オート開」の操作を行うことで窓Wが開き、車内からの脱出が可能となる。
一方、電位V1が水没電位範囲Z1にあるか、または電位V2が水没電位範囲Z2にある場合に、マニュアル閉スイッチS2またはオート閉スイッチS4がオンしても、CPU4からは手動窓閉信号も自動窓閉信号も出力されない。このため、水没時に誤って「マニュアル閉」または「オート閉」の操作をしても、それらの操作は無視され、窓Wが閉じることはないので、安全を確保することができる。
そして、上述したような諸機能を実現するにあたって、本発明では、操作部1において、既存のスイッチS1~S4に抵抗R1を1個付加するだけで済む。このため、特許文献1~4のような水没検知パッドや、特許文献5のような定電流回路や、特許文献1のようなスイッチング素子が不要となり、回路構成がきわめて簡単になる。その結果、最小限の部品点数でコストを大幅に低減しつつ、「マニュアル開」「マニュアル閉」「オート開」「オート閉」の4つの機能と、水没を検知する機能と、水没時に窓開を許可し窓閉を禁止する機能とを具備したパワーウィンドウ装置100を実現することができる。
さらに、電位V1、V2の一方が水没電位範囲Z1、Z2にない場合でも、他方が水没電位範囲Z1、Z2にあれば水没と判定されるので、たとえば、端子T1、T3に漏電が生じてなくても、端子T2、T4に漏電が生じておれば、電位V2が水没電位範囲Z2に入るので、水没が発生したと判定することができ、水没検知の信頼性が向上する。また、第1回路1Aと第2回路1Bの2系統で水没を検知するので、一方の回路に故障、断線、接触不良などの不具合が発生しても、他方の回路により水没検知が可能であり、信頼性がより一層向上する。さらに、CPU4のソフトウェアプログラムを変更するだけで、水没検知機能を有するパワーウィンドウ装置と、水没検知機能を有しないパワーウィンドウ装置とを、同一の回路基板アセンブリにより実現できるので、品番を共通にして管理を容易にすることができる。
図12は、本発明の第2実施形態によるパワーウィンドウ装置200を示している。図12では、第1回路1Aにおいて、マニュアル開スイッチS1と抵抗R1が直列に接続されており、これらの直列回路に対してマニュアル閉スイッチS2が並列に接続されている点が、図1と異なっている。第2回路1Bの構成は図1と同じであり、その他の構成も図1と同じである。
すなわち、第2実施形態は、図1の第1回路1Aにおいて、マニュアル開スイッチS1とマニュアル閉スイッチS2とを入れ替えたものである。第2実施形態では、図2において、Xbがマニュアル開スイッチS1に対するオン閾値となり、Xcがマニュアル閉スイッチS2に対するオン閾値となる。
図13は、本発明の第3実施形態によるパワーウィンドウ装置300を示している。図13では、第2回路1Bが、オートスイッチS5のみで構成されている点が、図1と異なっている。第1回路1Aの構成は図1と同じであり、その他の構成も図1と同じである。オートスイッチS5は、本発明の「第3スイッチ」に相当し、オート開スイッチとオート閉スイッチの双方の機能を備えている。詳しくは、マニュアル開操作によってマニュアル開スイッチS1がオンした後、引き続きオート開操作を行うと、オートスイッチS5がオンする。また、マニュアル閉操作によってマニュアル閉スイッチS2がオンした後、引き続きオート閉操作を行うと、オートスイッチS5がオンする。第3実施形態では、図2において、YbがオートスイッチS5に対するオン閾値となる。
図14は、本発明の第4実施形態によるパワーウィンドウ装置400を示している。図14では、図13のマニュアル開スイッチS1とマニュアル閉スイッチS2とが入れ替わっている。第2回路1Bの構成は図13と同じであり、その他の構成も図13と同じである。第4実施形態では、図2において、Xbがマニュアル開スイッチS1に対するオン閾値となり、Xcがマニュアル閉スイッチS2に対するオン閾値となり、YbがオートスイッチS5に対するオン閾値となる。
このような第2実施形態、第3実施形態、および第4実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上述べた各実施形態では、水没検知機能を備えたパワーウィンドウ装置を例に挙げたが、本発明は、水没検知機能を備えないパワーウィンドウ装置にも適用が可能である。前述したように、水没検知機能のないパワーウィンドウ装置は、ソフトウェアプログラムの変更だけで実現でき、ハードウェア構成の変更を必要としない。
たとえば、図1に示したパワーウィンドウ装置100に水没検知機能が備わっていない場合、操作部1、制御部2、モータ駆動部3の回路構成は、水没検知機能が備わっている場合の回路構成と同じであり、CPU4のソフトウェアプログラムが異なるだけである。このような、水没検知機能を備えないパワーウィンドウ装置100においても、操作部1を本発明のように構成することで、必要な機能を維持したまま、部品点数を最小限にしてコストを大幅に低減することができる。以下、これについてさらに詳しく説明する。
水没検知機能のないパワーウィンドウ装置100の場合、スイッチS1~S4に対して、図2のオン閾値Xb、Xc、Ybが設定される一方、水没閾値Xa、Yaは設定されない。図3の水没時の閾値Xd、Xe、Ycも当然ながら設定されない。また、図2の水没電位範囲Z1、Z2は、OFF領域に変更される。
スイッチS1~S4のオン判定は、水没検知機能がある場合の通常時(非水没時)の判定と同じである。具体的には、「マニュアル開」の操作によってマニュアル開スイッチS1がオンすると、電位V1がXc≧V1≧0となり、「マニュアル閉」の操作によってマニュアル閉スイッチS2がオンすると、電位V1がXb≧V1>Xcとなるので、それぞれの結果からスイッチS1、S2のオンを判定することができる。
また、「オート開」または「オート閉」の操作によってオート開スイッチS3またはオート閉スイッチS4がオンすると、電位V2はYb≧V2≧0となる。このとき、前述したように、電位V1がXc≧V1≧0であれば、オート開スイッチS3がオンしたと判定され、電位V1がXb≧V1>Xcであれば、オート閉スイッチS4がオンしたと判定される。
このようにして、水没検知機能のないパワーウィンドウ装置100においても、既存のスイッチS1~S4に抵抗R1を1個付加しただけの、きわめて簡単な回路構成によって、「マニュアル開」「マニュアル閉」「オート開」「オート閉」の4つの機能を維持したまま、部品点数を最小限にしてコストを大幅に低減することができる。
本発明では、上述した実施形態以外にも、種々の実施形態を採用することができる。
たとえば、上述した実施形態においては、パワーウィンドウ装置100、200、300、400の外部にモータ5が設けられている例を挙げたが、モータ5はパワーウィンドウ装置に備わっていてもよい。この場合のパワーウィンドウ装置は、回路基板上に操作部1、制御部2、モータ駆動部3、およびモータ5が実装された、モータモジュールとして構成することができる。
また、上述した実施形態においては、プルアップ抵抗Ra、Rbを制御部2に設けた例を挙げたが、これらのプルアップ抵抗Ra、Rbは操作部1に設けてもよい。
また、上述した実施形態においては、モータ駆動部3が制御部2から分離して設けられている例を挙げたが、モータ駆動部3を制御部2に組み込んでもよい。
さらに、上述した実施形態においては、車両用のパワーウィンドウ装置を例に挙げたが、本発明は、車両以外の分野で用いられるパワーウィンドウ装置にも適用することができる。
1 操作部
1A 第1回路
1B 第2回路
2 制御部
3 モータ駆動部
4 CPU
5 モータ
100、200、300、400 パワーウィンドウ装置
T1 端子(第1端子)
T2 端子(第2端子)
T3 端子(第3端子)
T4 端子(第4端子)
B1 電源(第1電源)
B2 電源(第2電源)
L1 配線(第1配線)
L2 配線(第2配線)
R1 抵抗
Ra プルアップ抵抗(第1プルアップ抵抗)
Rb プルアップ抵抗(第2プルアップ抵抗)
S1 マニュアル開スイッチ(第1スイッチ)
S2 マニュアル閉スイッチ(第2スイッチ)
S3 オート開スイッチ(第3スイッチ)
S4 オート閉スイッチ(第3スイッチ)
S5 オートスイッチ(第3スイッチ)
V1 第1回路1Aの一端の電位(第1電位)
V2 第2回路1Bの一端の電位(第2電位)
W 窓
Xa 水没閾値(第1水没閾値)
Ya 水没閾値(第2水没閾値)
Xc オン閾値(第1オン閾値)
Xb オン閾値(第2オン閾値)
Yb オン閾値(第3オン閾値)
Xe オン閾値(第4オン閾値)
Xd 非水没閾値(第1非水没閾値)
Yc 非水没閾値(第2非水没閾値)
Z1 第1水没電位範囲
Z2 第2水没電位範囲

Claims (8)

  1. 窓を手動で開く操作によりオンする第1スイッチ、窓を手動で閉じる操作によりオンする第2スイッチ、および窓を自動で開くまたは閉じる操作によりオンする第3スイッチ、が設けられた操作部と、
    窓を開閉するためのモータを駆動するモータ駆動部と、
    前記操作部の各スイッチの状態に基づいて、前記モータ駆動部の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記操作部は、
    前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、および抵抗を含む第1回路と、
    前記第3スイッチを含む第2回路と、を有し、
    前記第1回路において、前記第1および第2スイッチの一方と前記抵抗の直列回路が、第1電源とグランドとの間に接続されているとともに、前記第1および第2スイッチの他方が、前記直列回路と並列に接続されており、
    前記第2回路において、前記第3スイッチが、第2電源とグランドとの間に接続されており、
    前記制御部は、
    前記第1回路における前記第1電源側の一端の第1電位、および前記第2回路における前記第2電源側の一端の第2電位をそれぞれ監視し、
    前記第1電位が、前記第1スイッチのオン時の電位であれば、当該第1スイッチのオンの期間だけ窓を開くことを指令する、手動窓開信号を前記モータ駆動部へ出力し、
    前記第1電位が、前記第2スイッチのオン時の電位であれば、当該第2スイッチのオンの期間だけ窓を閉じることを指令する、手動窓閉信号を前記モータ駆動部へ出力し、
    前記第2電位が、前記第3スイッチのオン時の電位であれば、窓を全開位置まで継続して開くことを指令する自動窓開信号、または、窓を全閉位置まで継続して閉じることを指令する自動窓閉信号を、前記モータ駆動部へ出力することを特徴とするパワーウィンドウ装置。
  2. 請求項1に記載のパワーウィンドウ装置において、
    前記制御部は、
    前記第2電位が、前記第3スイッチのオン時の電位であって、かつ、前記第1電位が、前記第1スイッチのオン時の電位である場合に、前記自動窓開信号を出力し、
    前記第2電位が、前記第3スイッチのオン時の電位であって、かつ、前記第1電位が、前記第2スイッチのオン時の電位である場合に、前記自動窓閉信号を出力する、ことを特徴とするパワーウィンドウ装置。
  3. 請求項1に記載のパワーウィンドウ装置において、
    前記制御部は、
    前記第1電位が予め定められた第1水没電位範囲にある場合、または、前記第2電位が予め定められた第2水没電位範囲にある場合に、水没が生じたと判定し、
    水没が生じていない通常時には、
    前記第1電位が、前記第1スイッチのオン時の電位であれば、前記手動窓開信号を出力し、
    前記第1電位が、前記第2スイッチのオン時の電位であれば、前記手動窓閉信号を出力し、
    水没が生じている水没時には、
    前記第1電位が、前記第1スイッチのオン時の電位であれば、前記手動窓開信号を出力し、
    前記第1電位が、前記第2スイッチのオン時の電位であっても、前記手動窓閉信号を出力しない、ことを特徴とするパワーウィンドウ装置。
  4. 請求項3に記載のパワーウィンドウ装置において、
    前記制御部は、
    通常時の前記第2電位が、前記第3スイッチのオン時の電位であって、かつ、通常時の前記第1電位が、前記第1スイッチのオン時の電位である場合に、前記自動窓開信号を出力し、
    通常時の前記第2電位が、前記第3スイッチのオン時の電位であって、かつ、通常時の前記第1電位が、前記第2スイッチのオン時の電位である場合に、前記自動窓閉信号を出力する、ことを特徴とするパワーウィンドウ装置。
  5. 請求項3または請求項4に記載のパワーウィンドウ装置において、
    前記制御部は、水没時に、前記第2スイッチおよび前記第3スイッチのオンの判定を行わず、前記第1スイッチのオンの判定のみを行う、ことを特徴とするパワーウィンドウ装置。
  6. 請求項3ないし請求項5のいずれかに記載のパワーウィンドウ装置において、
    通常時の前記第1電位に対して、水没の有無を判定するための第1水没閾値と、前記第1スイッチのオンを判定するための第1オン閾値と、前記第2スイッチのオンを判定するための第2オン閾値とが、前記制御部に設定されており、
    通常時の前記第2電位に対して、水没の有無を判定するための第2水没閾値と、前記第3スイッチのオンを判定するための第3オン閾値とが、前記制御部に設定されており、
    水没時の前記第1電位に対して、前記第1スイッチのオンを判定するための第4オン閾値と、水没状態から非水没状態へ移行したことを判定するための第1非水没閾値とが、前記制御部に設定されており、
    水没時の前記第2電位に対して、水没状態から非水没状態へ移行したことを判定するための第2非水没閾値が、前記制御部に設定されており、
    前記第1水没電位範囲は、前記第1水没閾値と前記第1オン閾値または前記第2オン閾値との間の範囲であり、
    前記第2水没電位範囲は、前記第2水没閾値と前記第3オン閾値との間の範囲である、ことを特徴とするパワーウィンドウ装置。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のパワーウィンドウ装置において、
    前記第1スイッチは、窓を手動で開く操作によりオンするマニュアル開スイッチであり、
    前記第2スイッチは、窓を手動で閉じる操作によりオンするマニュアル閉スイッチであり、
    前記第3スイッチは、
    窓を手動で開く操作により前記第1スイッチがオンした状態下で、引き続き窓を自動で開く操作が行われたことによりオンするオート開スイッチと、
    窓を手動で閉じる操作により前記第2スイッチがオンした状態下で、引き続き窓を自動で閉じる操作が行われたことによりオンするオート閉スイッチと、からなることを特徴とするパワーウィンドウ装置。
  8. 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のパワーウィンドウ装置において、
    前記操作部は、前記第1回路の一端が接続される第1端子と、前記第2回路の一端が接続される第2端子と、を有し、
    前記制御部は、第1配線により前記第1端子と接続される第3端子と、第2配線により前記第2端子と接続される第4端子と、を有し、
    前記第3端子は、第1プルアップ抵抗を介して前記第1電源に接続され、前記第4端子は、第2プルアップ抵抗を介して前記第2電源に接続されており、
    前記制御部は、前記第3端子の電位を前記第1電位として監視し、前記第4端子の電位を前記第2電位として監視する、ことを特徴とするパワーウィンドウ装置。
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