JP3941568B2

JP3941568B2 - 開閉体の開閉制御装置

Info

Publication number: JP3941568B2
Application number: JP2002109966A
Authority: JP
Inventors: 信太郎鈴木; 智章今泉; 栄二伊丹
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: JP2003301662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に形成された窓や乗降部等の開口に対して、その開口を開閉する窓ガラスやドア等を開閉させる開閉制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両には、パワー式（電動式）のウィンドレギュレータ、サンルーフ、スライドドア等が通常の装備として配設されている。これらのウィンド、サンルーフ、スライドドア等（開閉体）を電動式の駆動モータで開閉する場合、全閉位置近傍から全閉位置までの閉作動最終段階および、全閉位置から全閉位置近傍までの開作動初期段階においては、それ以外の作動と比較して、開閉に大きな駆動力（トルク）が必要となることがある。例えば、閉作動最終段階では、開閉体とウェザストリップ等のシールド材との干渉により、大きなトルクが必要となる場合がある。また、特にスライドドアにおいては、ドアがスライドするためのレールが、全閉位置近傍において湾曲する形状となっており、その湾曲部を移動するために大きなトルクが必要となる。また開作動初期段階では、寒冷時に開閉体が凍結することがあり、その凍結によって大きなトルクが必要となる場合がある。従って、開閉装置における駆動モータは、これらの全閉位置近傍における必要トルクを出力可能でなければならない。駆動モータがより大きなトルクを出力するための手段の一としては、駆動モータの出力側に減速ギアを配設してギア比を大きくすることがあげられる。その結果、駆動モータを大型化することなく必要トルクを確保することができる。しかしながら、この手段では、開閉体が全閉位置近傍以外の位置、即ち相対的に小さいトルクでも移動可能な位置を移動するときでも、必要以上にトルクを出力することとなる。そして、反面として、開閉体の移動速度が小さくなる。つまり、開閉作動の適正な移動を確保できないという不具合が生じる。次に、かかる問題を解決するため手段としては、例えば、特公平５−０４８３７１号公報に示される装置が開示されている。この装置は、駆動モータの出力側に複数の減速ギアを配設し、必要に応じてこれらの減速ギアの噛み合いを変更することにより減速比を変更して、出力トルクを変更するものである。しかしながら、この装置は、その減速比の変更のために減速ギアの構造が複雑化するという不具合があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、装置の構造を複雑化することなく、開閉体の開閉作動の適正な移動を確保することを技術的課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明にて講じられた技術的手段は、車両ボデーに対して移動することにより該車両ボデーに形成された開口を開閉する開閉体を制御する開閉制御装置であって、前記開閉体を相対的に高トルクで低速移動可能な低速モードと相対的に低トルクで高速移動可能な高速モードとに切替可能な駆動モータと、前記開閉体の前記車両ボデーに対する位置を検出する位置検出手段とを備え、前記開閉体が全開位置から全閉方向に移動する際、第１所定位置より開側の第２所定位置から前記第１所定位置に移動する間に、前記駆動モータへの負荷電圧をリニアに低下させ、前記開閉体が前記第１所定位置に到達した場合に、前記駆動モータの回転数を一定にして前記負荷電圧を元に戻す制御手段によって、前記駆動モータを前記高速モードから前記低速モードへモード切替えを行う構成としたことである。
【０００５】
この構成では、駆動モータ自身が、高速モードと低速モードとに切替え可能となっている。よって、開閉体が相対的に大きなトルクを必要とすることなく移動可能な位置を移動する場合は、高速モードを選択することにより開閉体を高速で移動させることができる。そして、開閉体が、移動するために相対的に大きなトルクを必要とする場合は、低速モードに切替えることにより、必要トルクを確保することができる。そしてその切替えは制御手段が行い、装置の構造は簡易なものとなる。よって、装置の構造を複雑化することなく、開閉体の適正な移動を確保することができる。
【０００６】
更に本構成では次の様な作用ももたらす。即ち、制御手段が、駆動モータを制御することによりモード切替前後の開閉体の移動速度を略同一としている。従って、モードが切替わった場合であっても、開閉体の挙動の乱れが無く、安全性および操作性の面において好適となっている。
【０００７】
好ましくは、前記開閉体が前記第１所定位置より開側の第２所定位置から前記第１所定位置に移動する間に、前記制御手段が前記駆動モータへの負荷電圧を制御することにより、モード切替え前後の前記駆動モータの回転速度を略同一とすると良い。
【０００８】
この構成では、開閉体が第２所定位置から第１所定位置へ移動する間に、電圧の制御という簡易な方法によって、モード切替前後の駆動モータの回転速度を制御し、その結果、開閉体の移動速度を制御することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本実施の形態においては、開閉制御装置１０として、スライドドア１１（開閉体）（図１示）の移動を制御する装置を説明するが、他にウィンドレギュレータやサンルーフ等の装置を制御するために用いても良い。
【００１０】
図１に基づいて、スライドドア１１の構成について簡単に説明する。スライドドア１１は車両ボデー（図示なし）に対して車両前後方向（図１示左右方向）に移動（スライド）することにより、車両ボデーの側面に形成された乗降口（開口）（図示なし）を開閉するものである。車両ボデーの側面には、乗降口の上下縁および乗降口より車両後方位置にて、車両前後方向に延在する３本のレール（アッパレール、ロアレール、センタレール）が配設される。図１にはその中のセンタレール１２を示している。センタレール１２は、車両前方向（図１示左方向）のＢ位置において、車両幅内側（図１示下側）に湾曲している。この湾曲は、スライドドア１１の閉鎖時に、スライドドア１１の後端（図１示右端）を車両幅内側に引き込むためのものである。センタレール１２には、ガイドローラユニット１３が配設されている。ガイドローラユニット１３は、ブラケット１３ａおよびローラ１３ｂ、１３ｃ等からなる。ブラケット１３ａは、ローラ１３ｂおよびローラ１３ｃを介してセンタレール１３に沿って車両前後方向に移動する。そして、ブラケット１３ａの一端（図１示上端）には、スライドドア１１がブラケット１３ａに対して揺動自在に固定されている。以上より、スライドドア１１は、車両ボデーに対して移動可能となっている。尚、スライドドア１１は、アッパレール、ロアレールに対しても同様な構成にて連係されているが、詳細な説明は省略する。
【００１１】
スライドドア１１は、開閉制御装置１０（図２示）によって、その移動が制御される。開閉制御装置１０は、スライドドア１１内に配設されるものであり、駆動源として、スライドドア１１内に固定されたモータ１４（駆動モータ）を備えている。尚、車両ボデーとスライドドア１１内の間には、２本のワイヤ（図示なし）が配策されている。２本のワイヤは、それぞれの一端が車両ボデーの側面に対して車両前後方向に離れて固定されており、それぞれの他端はスライドドア１１内に延在してモータ１４に連係されている。そして、モータ１４が駆動した場合には、２本のワイヤの一方が、他端側即ちスライドドア１１内に引き込まれる様に移動すると共に、他方が、一端側即ちスライドドア１１内から車両ボデー側方向に出される様に移動する。以上の構成により、スライドドア１１は、モータ１４の駆動によって移動する。
【００１２】
図２に示す様に、開閉制御装置１０は、モータ１４以外に、回転センサ１５（位置検出手段）、制御回路１６（制御手段）、リレー１７、電圧調整回路１８およびバッテリ１９を備えている。
【００１３】
モータ１４は、直流モータであって、コモンブラシ１４ａ、高速ブラシ１４ｂ、低速ブラシ１４ｃとを備えている。コモンブラシ１４ａ、高速ブラシ１４ｂおよび低速ブラシ１４ｃは、コミンテータ１４ｄと摺接する様に、かつコミンテータ１４ｄの周方向の異なる位置に配設されている。コモンブラシ１４ａはバッテリ１９の負極に接続されている。また、高速ブラシ１４ｂおよび低速ブラシ１４ｃは、それぞれ、リレー１７中の高速端子１７ｂおよび低速端子１７ｃに接続されている。また、リレー１７中の共通端子１７ａは、電圧調整回路１８を介してバッテリ１９の正極に接続されている。
【００１４】
また、制御回路１６は、リレー１７と接続しており、リレー１７中の高速端子１７ｂと低速端子１７ｃの切替えを制御する。高速端子１７ｂと共通端子１７ａを導通させて高速ブラシ１４ｂとコモンブラシ１４ａ間を通電した場合、これらのブラシ１４ｂ、１４ａ間に直列接続されたコイルの導体数は相対的に少なく設定されているため、モータ１４は、相対的に低トルクで高速回転可能な高速モードとなる。逆に、低速端子１７ｃと共通端子１７ａを導通させて低速ブラシ１４ｃとコモンブラシ１４ａ間を通電した場合は、これらのブラシ１４ｃ、１４ａ間に直列接続されたコイルの導体数は相対的に多く設定されているため、モータ１４は、相対的に高トルクで低速回転可能な低速モードとなる。即ち、制御回路１６は、モータ１４のモードを切替えることができる。更に制御回路１６は、電圧調整回路１８にも接続している。即ち、制御回路１６は、電圧調整回路１８を介して、モータ１４への負荷電圧を制御する機能をも備えている。
【００１５】
更に、回転センサ１５がモータ１４に付設されている。回転センサ１５は、制御回路１６に接続されており、回転センサ１５からの信号が制御回路１６に入力される構成となっている。回転センサ１５は、その出力パルス数によって、スライドドア１１の車両ボデーに対する位置を検出することができる。また、その出力パルス幅によって、モータ１４の回転速度（単位時間あたりの回転数）、即ちスライドドア１１の車両ボデーに対する移動速度を検出することもできる。尚、本実施の形態では、スライドドア１１の移動速度をモータ１４の回転数により検出しているが、直接、スライドドア１１の位相の変位から移動速度を検出する構成としても良い。
【００１６】
ここで開閉制御装置１０による、スライドドア１１の開閉作動を図３から図５を用いて説明する。
【００１７】
まず、図３にて、スライドドア１１が閉作動する場合の、各位置における負荷トルクを説明する。図３に示す様に、スライドドア１１が全開位置から所定位置Ａ（第１所定位置）までは、負荷トルクは一定となっている。そして所定位置Ａより全閉方向に移動するに従って、Ｂ位置にて負荷トルクＴは大きくなり、一端減少した後、全閉位置付近にて再び増加する。Ｂ位置における負荷トルクの増加は、図１においての、センタレール１２のＢ位置における湾曲に由来するものである。更に、全閉位置付近での負荷トルクＴの増加は、車両ボデーの開口部に配設されたウェザストリップ（図示なし）等に由来するものである。以上の様に、スライドドア１１はＡ位置よりも全閉側においては、全開側より大きいトルクを必要としている。
【００１８】
次に、図４に基づいて、スライドドア１１の閉作動における制御回路１６の処理フローを説明する。
【００１９】
スライドドア１１は、全開位置から、モータ１４の駆動によって全閉方向へ移動を開始する。全閉位置から移動を開始した直後は、モータ１４は高速モードに設定、即ち高速ブラシ１４ｂへ通電されており、電圧は最大値Ｖｍ（例えば、１２Ｖ）に設定される。この状態におけるモータ１４の特性（出力トルクと、単位時間あたりの回転数（以下、単に回転数と称す）との関係）は、図６に示すＸの様になっており、トルクＴ１、回転数Ｎ１の状態にてモータ１４を駆動させる。この状態においてステップ５０では、回転センサ１５からの出力パルス数によってスライドドア１１の車両ボデーに対する位置を読み取る。次にステップ５１において、スライドドア１１が、電圧制御を開始し始めるべき位置であるＣ位置（第２所定位置）（図３示）より全閉側か否かを判断する。Ｃ位置より全閉側でないと判断されたとき、即ちスライドドア１１がＣ位置に到達していない場合はステップ５６へ進み、高速ブラシ１４ｂへの通電および電圧Ｖｍを継続する。ステップ５１において、スライドドア１１がＣ位より全閉側であると判断されたとき、即ちスライドドア１１がＣ位置に到達したときはステップ５２に進みスライドドア１１がＡ位置よりも全閉側か否かを判断する。ステップ５２においてスライドドア１１がＡ位置よりも全閉側でないと判断されたとき、即ちスライドドア１１がＡ位置に到達していないときはステップ５４に進み、スライドドア１１がＡ位置に到達した場合のモータ１４へ負荷すべき電圧Ｖａを求める。このＶａの値は、Ａ位置にて高速モードから低速モードに切替えた場合に、切替え前後のスライドドア１１の移動速度が変化しない様に、切替え前のモータ１４を所定の回転数にて回転させるための値である。このＶａの計算方法については後述する。ステップ５４の後はステップ５５に進む。ステップ５５においては、スライドドア１１がＡ位置に到達した場合にモータ１４の電圧がＶａとなる様に、電圧調整回路１８を介して、電圧を低下させる制御を実行する。この制御はスライドドア１１の位置に応じて、ほぼリニアに電圧を低下させる。その結果、モータ１４の特性は、Ａ位置においては、図６におけるＹにシフトする。即ち、Ｃ位置からＡ位置へ移動する間に、モータ１４の回転数がＮ１からＮ２まで減少する。
【００２０】
ステップ５２において、スライドドア１１がＡ位置より全閉側に位置していると判断されたとき、即ちスライドドア１１がＡ位置に到達したときは、ステップ５３に進む。ステップ５３においては、モータ１４の電圧を電圧調整回路１８を介して最大値Ｖｍに制御すると共に、モータ１４を低速モードに設定する。即ちリレー１７中の端子の接続を切替えて低速ブラシ１４ｃへ通電する。その結果、モータ１４の特性は、図６におけるＺに切替わる。
【００２１】
以上の処理によって、スライドドア１１は全開位置からＡ位置までは、モータ１４が高速モードに設定されるため、スライドドア１１が、より高速に移動する。そして、Ａ位置から全閉位置までは、モータ１４が低速モードに設定されるため、モータ１４は、より高トルクを出力可能となり、Ｂ位置等における必要トルクも出力することができる。つまり、開閉制御装置１０の装置を複雑化することなく、適切にスライドドア１１の移動を確保することができる。更に、Ａ位置における切替えの際、モータ１４の特性は図６におけるＹの状態からＺの状態となるが、そのときのモータ１４の回転数はＮ２にて一定となっている。即ち、Ａ位置でのモードの切替え前後において、スライドドア１１の移動速度はほぼ同一となっているため、スライドドア１１の挙動の乱れが無く、安全性および操作性の面において好適となっている。
【００２２】
次に、図５に基づいて、スライドドア１１の開作動における制御回路１６の処理フローを説明する。全閉位置から開作動を開始した直後は、モータ１４は低速モードに設定されており、モータ１４の電圧はＶｍに設定される。ステップ６０においては、回転センサ１５の出力パルス数によってスライドドア１１の車両ボデーに対する位置を読み取る。次にステップ６１においては、スライドドア１１がＡ位置より全開側か否かを判断する。ステップ６１において、スライドドア１１がＡ位置より全開側でないと判断されたとき、即ちスライドドア１１がＡ位置に到達していないときはステップ６６へ進み、モータ１４への電圧Ｖｍの設定を継続し、更にステップ６７にて低速ブラシ１４ｂへの通電、即ち低速モードの設定を継続する。ステップ６１においてスライドドアがＡ位置より全開側であると判断されたとき、即ちスライドドア１１がＡ位置に到達したときはステップ６２に進む。ステップ６２においては、モータ１４の電圧がＶｍに達しているか否かが判断される。Ｖｍに達していないときはステップ６６に進み、モータ１４への電圧Ｖｍの設定を継続し、更にステップ６７にて低速ブラシ１４ｂへの通電、即ち低速モードの設定を継続する。
【００２３】
ステップ６２においてモータ１４の電圧がＶｍに達していると判断された場合は、ステップ６３に進む。ステップ６３では、モータ１４を高速モードに切替えるためにモータ１４に負荷すべき電圧Ｖａを計算する。そしてステップ６４に進む。ステップ６４においては、モータ１４への負荷電圧を電圧調整回路１８を介してＶａに制御すると共に、リレー１７中の端子の接続を切替えて、高速ブラシ１４ｂへの通電を行う。つまり、モータ１４を高速モードへと切替える。この切替えによって、モータ１４の特性は図６におけるＺからＹに切替わる。その後、ステップ６５にて、モータ１４の電圧をＶｍに設定する。その結果、モータ１４の特性は図６におけるＹからＸとなる。
【００２４】
以上の様に、スライドドア１１の開作動においても全閉位置からＡ位置付近まではモータ１４が低速モードに設定されているため、より高トルクを出力可能となっている。そしてＡ位置付近から全開位置までは、モータ１４が高速モードに設定されているため、スライドドア１１が、より高速に移動される。つまり、開閉制御装置１０の装置を複雑化することなく、迅速かつ適切にスライドドア１１を移動させることができる。更に、Ａ位置付近における切替えの際、モータ１４の特性は図６におけるＺの状態からＹの状態となるが、そのときのモータ１４の回転数はＮ２にて一定となっている。即ち、開作動においても、Ａ位置付近でのモードの切替え前後において、スライドドア１１の移動速度はほぼ同一となっているため、スライドドア１１の挙動の乱れが無く、安全性および操作性の面において好適となっている。
【００２５】
次にスライドドア１１の閉作動においての、Ａ位置での電圧Ｖａの算出方法について説明する。
【００２６】
図６に示す様に、モータ１４が高速モードであって負荷電圧がＶｍである場合（Ｘ示の場合）および低速モードであって負荷電圧がＶｍである場合（Ｚ示の場合）におけるトルク（Ｔ）と回転数（Ｎ）との関係は以下の式で表される。ａ_１、ａ_２、ｂ_１、ｂ_２は、各モードにおける特有のパラメータである。
【００２７】
Ｘ示の場合：Ｎ＝ａ_１Ｔ＋ｂ_１ …（１）
Ｚ示の場合：Ｎ＝ａ_２Ｔ＋ｂ_２ …（２）
ここで、低速モード（Ｚ示）であって、Ａ位置においてトルクＴ１を出力する場合のモータ１４の回転数Ｎ２は（２）式より以下の様に計算される。
【００２８】
Ｎ２＝ａ_２Ｔ１＋ｂ_２ …（３）
一方、高速モードにおいて、Ｃ位置からＡ位置へ移動する間に負荷電圧を変化させた場合の回転数（Ｎ）は、（１）式より、変化後の電圧Ｖを用いて以下の様に表される。尚、Ｃ位置からＡ位置への移動する間のトルクはＴ１にて一定となっている。
【００２９】
Ｎ＝ａ_１Ｔ１＋ｂ_１（Ｖ／Ｖｍ） …（４）
つまり、（１）式において負荷電圧が変化した場合は、回転数Ｎは、傾きａ_１は変化しないが、切片ｂ_１が負荷電圧によって変化するため、（４）式の様になる。
【００３０】
ここで、Ａ位置での切替え前後におけるスライドドア１１の移動速度が等しくなるためには、（４）式にて表されるモータ１４の回転数Ｎが、（３）式における回転数Ｎ２と等しくなる必要がある。よってＡ位置における負荷電圧Ｖａは、（３）、（４）式より以下の様に計算される。
【００３１】
Ｖａ＝（Ｖｍ／ｂ_１）{（ａ_２−ａ_１）Ｔ１＋ｂ_２} …（５）
ここで、Ａ位置におけるトルクＴ１は予め設定されているか、若しくはＣ位置での回転数Ｎ１をより（１）式に基づいて計算される。
【００３２】
また、スライドドア１１の開作動においてのＡ位置での負荷電圧Ｖａも、（５）式に基づいて計算される。この場合においてのトルクＴ１も予め設定されているか、若しくはＡ位置での回転数Ｎ２より（２）に基づいて計算される。
【００３３】
【発明の効果】
本発明では、駆動モータ自身が、高速モードと低速モードとに切替え可能となっている。よって、開閉体が相対的に大きなトルクを必要とすることなく移動できる位置にある場合は、高速モードを選択することにより開閉体を高速で移動させることができる。そして、開閉体がその移動に、相対的に大きなトルクを必要とする場合は、低速モードに切替えることにより、必要トルクを確保することができる。そして、切替えは制御手段が行うものであるため、装置の構造は簡易なものとなる。よって、装置の構造を複雑化することなく、開閉体の適切な移動を確保することができる。
【００３４】
更に、本発明においては、制御手段が、駆動モータを制御することによりモード切替前後の開閉体の移動速度を略同一としている。従って、モードが切替わった場合であっても、開閉体の挙動の乱れが無く、安全性および操作性の面において好適となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる開閉制御装置を配設したスライドドアのスライドレール構造部分を示す概略図である。
【図２】本発明にかかる開閉制御装置のシステム構成図である。
【図３】スライドドアのドアストロークに対する負荷トルクの変化を示す図である。
【図４】本発明にかかる開閉制御装置の閉作動制御の処理を示すフロー図である。
【図５】本発明にかかる開閉制御装置の開作動制御の処理を示すフロー図である。
【図６】駆動モータのトルク−回転数特性を示す図である。
【符号の説明】
１１スライドドア(開閉体)
１４モータ（駆動モータ）
１５回転センサ（位置検出手段）
１６制御回路（制御手段）

Claims

車両ボデーに対して移動することにより該車両ボデーに形成された開口を開閉する開閉体を制御する開閉制御装置であって、
前記開閉体を相対的に高トルクで低速移動可能な低速モードと相対的に低トルクで高速移動可能な高速モードとに切替可能な駆動モータと、
前記開閉体の前記車両ボデーに対する位置を検出する位置検出手段とを備え、
前記開閉体が全開位置から全閉方向に移動する際、第１所定位置より開側の第２所定位置から前記第１所定位置に移動する間に、前記駆動モータへの負荷電圧をリニアに低下させ、前記開閉体が前記第１所定位置に到達した場合に、前記駆動モータの回転数を一定にして前記負荷電圧を元に戻す制御手段によって、前記駆動モータを前記高速モードから前記低速モードへモード切替えを行うことを特徴とする開閉体の開閉制御装置。