JP4020806B2

JP4020806B2 - 挟み込み検知機能付きパワーウインド装置

Info

Publication number: JP4020806B2
Application number: JP2003068530A
Authority: JP
Inventors: 暁彦篠原
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: US20040178758A1; DE602004008687D1; DE602004008687T2; JP2004278051A; EP1457632A1; US6894451B2; EP1457632B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパワーウインド装置の挟み込み検知技術に関し、特に、自動車のドアウインドの開閉に際して、物体が挟み込まれたときにおける挟み込み力の超過状態や、ドアウインドの誤停止又は誤反転を未然に防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
挟み込み検知の具体的な従来技術においては、モータ駆動部によってウインドを開閉する際に、ウインドに加わるモータ負荷荷重を示すパラメータ値を検出し、この検出したパラメータ値（モータ負荷トルク）と予設定された基準中央値とを比較し、パラメータ値が基準中央値から相当量外れたときにウインドの挟み込みがあったと判断し、モータを駆動停止又は逆転駆動するように構成されていた（例えば、特許文献１参照）。この従来技術によれば、ウインドの全移動範囲の中のウインドの挟み込み検知範囲（ウインド全閉位置と全開位置との間の範囲）に基準中央値が設定されている。
【０００３】
また、ドアウインドにおける挟み込みの他の従来技術においては、ウインドに加わる外力を常時監視し、監視検知した外力が基準判定値を超えたときに、挟み込みがあったと判断して駆動モータを停止及び反転するように構成され（例えば、特許文献２参照）、第１の基準判定値とこの値よりも小さい第２の基準判定値とを用いて挟み込みの判断をしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６２３８０号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１１−１３１９０９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１においては、基準中央値はウインドヘの挟み込みが発生していないときのウインドの移動に必要なモータ負荷トルクであって、実際には、ウインドの重量やウインドおよびサッシ間の摩擦力などがモータ負荷トルクとして計測されるもので、その値はウインドの全移動範囲の中の位置によって異なっている。従って、基準中央値はウインドの全移動範囲において決定されているが、任意の位置における基準中央値はひとつである。
【０００７】
特許文献２においては、ハードトップ型自動車でドアが閉じているときの挟み込みと開いているときの挟み込みを検知するために、それぞれの場合に使用される第１の判定基準値と第２の判定基準値とを設定しており、従って、ウインドの任意の移動位置における判定基準値は２つ存在する。なお、特許文献１においては、基準中央値に一定の基準許容値を加えた値を挟み込みの有無の判定に使用しており、ウインドに加わるモータ負荷荷重がこの値を超えたときに挟み込みが発生したと判断している。この値は特許文献２における、判定基準値に相当している。基準許容値は、挟みこまれた物体に印加可能な最大許容力をモータ負荷トルクに換算した値か、その値に何らかの補正を加えた値が用いられる。印加可能な最大許容力とは、挟みこまれた物体に許容される挟み込み力と解釈される。
【０００８】
ところで、車両の内の自動車におけるウインド、特に前席のウインドは、前方に傾斜部を形成し後方に水平部を形成しているのが一般的な構成である。物体の挟み込みは傾斜部において発生することもあり水平部において発生することもある。挟みこ込みが水平部で発生したときには、挟み込まれた物体に加わる外力は、ウインドに加わるモータ負荷荷重として検知できるが、挟み込みが傾斜部で発生したときには、力のモーメントの関係により、挟み込まれた物体に加わる外力に比べて割引された少ない力がウインドに加わるモータ負荷荷重として検知される（詳細は実施の形態で説明する。）。
【０００９】
従って、特許文献１および特許文献２に開示されるような、ウインドの移動位置に対してひとつの判定値しか持たないパワーウインド装置においては、適正な判定値を設定したつもりでも、それが水平部での挟み込みにおいては適正であっても、傾斜部での挟み込みにおいては、挟みこまれた物体には許容される挟み込み以上の外力が働くおそれがあり、また逆に、傾斜部における挟み込みに適した判定値を設定すると、その設定値はどうしても低く設定せざるを得ないので、水平部における挟み込みに到らない軽微な事象を挟み込みと判断して、ウインド駆動用のモータを停止させたり、あるいは反転させるなど、誤動作が生じやすくなると言う課題があった。
【００１０】
本発明の目的は、物体がウインドの傾斜部又は水平部のいずれに挟み込まれたときでも、適性に挟み込みの判断が行われて、ウインド駆動用のモータを停止又は反転させると共に、挟み込みのない通常のウインド動作におけるモータの誤停止又は誤反転を防止することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
上端に水平部と傾斜部を有するウインドと、前記ウインドを支持する窓枠と、前記ウインドを上下駆動するモータと、を備え、前記モータへの負荷トルクを検知するパラメータ値を検出し、前記検出されたパラメータ値が、設定された判定値と比較され、前記判定値を超えたときに前記モータを停止又は反転させるパワーウインド装置であって、前記判定値は、第１の判定値と該第１の判定値より小さい第２の判定値が設定され、前記傾斜部と前記窓枠に物体が挟み込まれたことを検知する検知手段を設け、前記検知手段によって前記傾斜部と前記窓枠に異物が挟み込まれたことを検知したときには、前記パラメータ値と前記第２の判定値と比較し、前記検知手段によって前記傾斜部と前記窓枠に物体が挟み込まれたことを検知していないときは、前記パラメータ値と前記第１の判定値とを比較する構成とする。
【００１５】
このような構成を採用することによって、本発明は、次のような機能乃至作用を奏することができる。即ち、ウインド上端の傾斜部に物体が挟み込まれた場合においても、判定値を下げることによって物体への最大許容挟み込み力を超えないようにモータ停止又は反転することができる。また、傾斜部に挟み込みが無いときは直ちに判定値をもどすことによって、モータの誤停止又は誤反転を無くすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る挟み込み検知機能付きパワーウインド装置について、図面を参照しながら以下説明する。図１は本発明の実施形態に係るパワーウインド装置における全体構成及び機能と挟み込み状況を示す図である。図２は本実施形態に関する、物体Ａ，Ｂを挟んだ際における挟み込み力とパルス周期（モータ出力トルク）との関係を表した図である。図３はモータ出力（負荷）トルク、モータ回転数、挟み込み力におけるそれぞれの関連を説明する図である。図４はモータの回転パルスの波形とモータ出力トルクの特性式を表す図である。図面において、１はウインド、２は窓枠、３は接触センサ、４はウインドの水平部、５はウインドの傾斜部、Ａ，Ｂは挟み込まれた物体、をそれぞれ表す。
【００１７】
図１において、車両のウインド１は、不図示のモータによって窓枠２内を上下動作して、いわゆるパワーウインド装置を構成する。車両の内の自動車におけるウインド、特に前席のウインド１は、前方に傾斜部５を形成し後方に水平部４を形成しているのが一般的構成である。パワーウインド装置において、窓枠２とウインド１との間に物体が挟み込まれる位置は、ウインド１の水平部４の場合（Ａ）もあるし、傾斜部５の場合（Ｂ）も有り得る。挟み込まれる物体の損傷、傷付き、破損等を防止するために、水平部４での挟み込みの場合と傾斜部５での挟み込みの場合とで、それぞれの物体に加わる挟み込み力が同じであるときに、ウインド駆動用のモータを停止させることが求められる。即ち、水平部４に挟み込まれた場合も傾斜部５に挟み込まれた場合においてもそれらの挟み込み力が同一の最大許容挟み込み力を超えるときにモータを停止又は反転させることが求められるのである。
【００１８】
図１を参照して、挟み込みのない通常のウインドの上昇に必要な力Ｑに加えて、水平部４に挟み込まれた物体Ａが存在する場合には、物体Ａへの挟み込み力Ｆ１を加算した力がモータ負荷トルクとなる。一方、傾斜部５に物体Ｂが挟み込まれると、ＱにＦ２（挟み込み力Ｆ１の垂直成分）を加算した力がモータ負荷トルクとなる。
【００１９】
ところで、モータに負荷がある場合のモータ出力（負荷）トルクは、モータに付設したパルス発生器からのパルス周期又はパルス周波数の変化状況を検出することによって求められる。図４にその基本的原理を示しており、パルス発生器によって、例えばモータの１回転に伴って図４の（１）のようなパルス波形を出力する。また、モータの出力トルクτは図４の（２）で定義され、モータへの印加電圧Ｖが一定であるとすると、パルス周期ｔ又はパルス周波数１／ｔ（引いてはモータの回転数）に対応関係を有する、即ち、パルス発生器からのパルス周期に対応する。このように、モータの出力（負荷）トルクはパルス発生器からのパルス周期で演算することができる。
【００２０】
図２には、物体Ａ（水平部４に挟み込まれたもの）と物体Ｂ（傾斜部５に挟み込まれたもの）に加わった挟み込み力とモータ出力トルクの増加分との関係を示しているが、挟み込み力が例えば８０Ｎ（最大許容挟み込み力）を超えれば、挟み込まれた物体が破損等を生じて不都合であるとすると、傾斜部５の物体Ｂの場合には、パルス周期の増加分ｔｂ（モータ出力トルクの増加分ではＴｂ）を検知することによって挟み込み力が８０Ｎになったことを示しているので、このときにモータを停止又は反転する必要がある。また、水平部４の物体Ａの場合には、パルス周期の増加分ｔａ（モータ出力トルクの増加分ではＴａ）を検知することによって挟み込み力が８０Ｎになったことを示しているので、このときにモータを停止又は反転する必要がある。ここで、パルス周期に代えて、パルス周波数を検知しても良いし、モータの回転数やモータへの駆動電流を検知しても良い。要は、モータの負荷トルクを検知するパラメータであれば良く、更には、水平部であれ傾斜部であれ、物体への挟み込み力を検知するパラメータ値を求めれば良い。
【００２１】
図３には、物体Ａ（水平部）と物体Ｂ（傾斜部）に対する、パルス周期から算出したモータ出力（負荷）トルクを示しているが、その他に、モータの回転数の変動状況をも示している。挟み込み力が大きくなってくるに連れて、モータ回転数は徐々に低下傾向を示していて（物体ＡでもＢでも）、物体Ｂではモータ回転数も物体Ａに比べてそれ程低下しない（モータ負荷トルクがそれ程大きくならないことから当然である）ことが分かる。
【００２２】
翻って、図２において、水平部４の物体Ａの場合にはパルス周期の増加分ｔａで８０Ｎになるのでモータを停止又は反転制御するが、仮に、この条件を傾斜部５の物体Ｂに適用すると、パルス周期の増加分ｔａのときに物体Ｂへの挟み込み力は（８０＋α）となり、物体への挟み込み限界値（最大許容挟み込み力：８０Ｎ）を超過することとなってしまう。また、傾斜部５の物体Ｂの場合にはパルス周期の増加分ｔｂで８０Ｎになるのでモータを停止又は反転制御するが、仮に、この条件を水平部４の物体Ａに適用すると、パルス周期の増加分ｔｂのときに物体Ａへの挟み込み力は（８０−β）となり（最大許容挟み込み力８０Ｎ以下である）、水平部での物体挟み込みがない状態でウインドへ何等かの摩擦が働いたときに、即ち、物体挟み込みがないにも関わらず、モータ停止という事態を招来し得る。
【００２３】
そこで、本発明の実施形態では、ウインド１の傾斜部５に挟み込みがあったことを検知する検知機構を設け、この検知機構による接触検知のときのみ、挟み込みによるモータ停止制御のしきい値を低く設定することが本発明の主たる特徴である。
【００２４】
図１には傾斜部５に挟み込み物体があることを検知するための構造を示す。傾斜部５に対向する窓枠２には、通常、ウインド１の端縁を挿通させるゴム状のカバーがウインドを挟んで対面配置されている。検知機構としての接触センサ３はこのカバーに電極を付設した構造であって、電極は傾斜部５のほぼ全長にわたって平行しかつ通常は隔離された長尺の電極が一対設けてあり、ウインド１の傾斜部５とカバーとの間に物体が挟み込まれると、物体の押圧によってカバーが撓み、一対の電極が短絡する構造である。接触センサ３は電極付設の構造に限らず、傾斜部に物体が挟み込まれたことを検出するものであれば、どのような構造でも良い。また、電極短絡以外にも電極間間隔の変更を検知する容量型検知手段でも良い。
【００２５】
次に、接触センサ３によって傾斜部への挟み込み物体の存在を検知した場合における本発明の実施形態の動作について図３を参照しながら説明する。パルス周期から算出したモータ出力トルクを示す図において、基準値とはウインドに挟み込み物体が無くて、ウインドにおける通常の摩擦によるトルクである。まず、基準値にしきい値Ａを加算した値を判定値Ａとして、この判定値Ａにモータ出力トルクが達すればウインド駆動用のモータを停止又は反転制御する。基準値は、前記した特許文献に記載されるように、ウインドの全移動範囲のうち、挟み込み検知範囲の全域において設定されている。しきい値Ａは、図２における、水平部４の物体Ａへの挟み込み力が最大許容挟み込み力８０Ｎに達するモータ出力トルクの増加分をそのまま、もしくは多少の補正を加えて適用した値である。
【００２６】
次に、接触センサ３で物体Ｂが検知されたときには、しきい値をしきい値Ａからしきい値Ｂに低下させてこのしきい値Ｂに基準値を加算した値を判定値Ｂとする。しきい値Ｂは、しきい値Ａと同様に、図２における、傾斜部５の物体Ｂへの挟み込み力が最大許容挟み込み力８０Ｎに達するモータ出力トルクの増加分をそのまま、もしくは多少の補正を加えて適用した値である。モータ出力トルク（パルス周期から算出された）が判定値Ｂに達すれば、ウインド駆動用のモータを停止又は反転制御する。そして、その後、物体Ｂが無くなったことを接触センサ３が検知すれば、この検知によってしきい値Ｂをしきい値Ａに変更する。この変更の理由は、図２を参照して、挟み込み力が（８０−β）のときに、即ち、最大許容挟み込み力（８０Ｎ）以下でモータを停止又は反転制御することになるからである。いわゆる、誤停止又は誤反転を防止するためである。
【００２７】
以上の説明で、傾斜部５は直線状傾斜部を例示したが、これに限らず、曲線状の傾斜部であっても同様の手法で適宜のしきい値を設定することができる。即ち、図３において、基準値と判定値Ａとの間で適宜の判定値Ｂを設定すれば良い。また、判定値を変更するための接触センサ３を傾斜部に設けたが、水平部に対向する窓枠にもう１つの接触センサを設けて、これらの接触センサからの検知出力を利用するようにしても良い。要は、物体が挟み込まれるウインド上端の位置に関わらず（水平部であろうと傾斜部であろうとも）、物体に最大許容挟み込み力を超える力が働かないように、且つ物体が挟み込まれていない状態ではモータの誤停止又は誤反転が生じないように、接触センサからの検知出力を利用すればよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、パワーウインド装置で上下動するウインド上端に挟み込まれた物体が、挟み込まれた位置の如何に関わらず物体への最大許容挟み込み力が加わらないように、判定値を複数個設定して比較することで、物体の損傷、傷付き、破損を防止するとともにモータの誤停止又は誤反転を防止することができ得る。
【００２９】
また、ウインド上端の傾斜部に物体が挟み込まれた場合においても、判定値を下げることによって物体への最大許容挟み込み力を超えないようにモータ停止又は反転することができる。
【００３０】
また、傾斜部に挟み込みが無いときは直ちに判定値をもどすことによって、モータの誤停止又は誤反転を無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るパワーウインド装置における全体構成及び機能と挟み込み状況を示す図である。
【図２】本実施形態に関する、物体Ａ，Ｂを挟んだ際における挟み込み力とパルス周期（モータ出力トルク）との関係を表した図である。
【図３】モータ出力（負荷）トルク、モータ回転数、挟み込み力におけるそれぞれの関連を説明する図である。
【図４】モータの回転パルスの波形とモータ出力トルクの特性式を表す図である。
【符号の説明】
１ウインド
２窓枠
３接触センサ
４ウインドの水平部
５ウインドの傾斜部
Ａ，Ｂ挟み込まれた物体

Claims

上端に水平部と傾斜部を有するウインドと、前記ウインドを支持する窓枠と、前記ウインドを上下駆動するモータと、を備え、
前記モータへの負荷トルクを検知するパラメータ値を検出し、
前記検出されたパラメータ値が、設定された判定値と比較され、前記判定値を超えたときに前記モータを停止又は反転させるパワーウインド装置であって、
前記判定値は、第１の判定値と該第１の判定値より小さい第２の判定値が設定され、
前記傾斜部と前記窓枠に物体が挟み込まれたことを検知する検知手段を設け、
前記検知手段によって前記傾斜部と前記窓枠に異物が挟み込まれたことを検知したときには、前記パラメータ値と前記第２の判定値と比較し、
前記検知手段によって前記傾斜部と前記窓枠に物体が挟み込まれたことを検知していないときは、前記パラメータ値と前記第１の判定値とを比較する
ことを特徴とするパワーウインド装置。