JP5100889B2

JP5100889B2 - 開閉機構付き装置

Info

Publication number: JP5100889B2
Application number: JP2011515752A
Authority: JP
Inventors: 一成山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2029-05-28
Also published as: WO2010137075A1; JPWO2010137075A1; US20110271592A1; US8589962B2

Description

この発明は、例えば筺体の一面に設けた開閉体を開閉する開閉機構付き装置に係り、特に、駆動源からの駆動力をギアを介して開閉体に伝達する開閉機構付き装置に関する。

この種の開閉機構付き装置のように駆動力をギアを介して開閉体に伝達する場合、従来は、モータの起動トルクやギアのバックラッシなどの遊び要因（以下、駆動力伝達系の遊び要因と称する）による速度変化は電流センサなどの複雑な回路を使用して検出している。また、開閉体の開閉時に生じる指、異物等の挟み込みによる速度変化は位置センサの検出値変化を利用して検出している。このように従来は、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化と異物等の挟み込みによる速度変化をそれぞれ異なるセンサを用いて行なっている。

また、特許文献１には、蓋の予定閉位置より所定距離手前で該蓋の位置を検出し、この検出位置から予定閉位置を所定量通過した移動完了位置まで、蓋を移動させる駆動力を漸減制御し、蓋を開口部に微力押圧する蓋の閉動作制御方法が開示されている。

特開２００２−３１４２６６号公報

しかしながら、従来の開閉機構付き装置では、電流センサを使用することで、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検知する一方、異物などの挟み込みに起因する速度変化を位置センサの検出値で検知しているため、２つのセンサを必要とし、複雑な回路やソフト制御を構成するなどの煩わしさがあった。

また、挟み込みに起因する速度変化を検知する位置センサは、安全性を配慮するために検知時間をできるだけ短くする必要があるが、駆動力伝達系の遊び要因により、開閉動作の始端付近・終端付近の動作では変化速度が低いため、挟み込みに起因する速度変化を検知する異物検知時間を低くし過ぎると、この挟み込みに起因する速度変化と駆動力伝達系の遊び要因による速度変化とを誤検知してしまう可能性があった。

また、特許文献１には蓋の最終閉位置において、蓋を移動させる駆動力を漸減制御することについては記載されているが、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化の検知および、異物の挟み込みに起因する速度変化の検知については何ら開示されていない。

この発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたもので、１つの位置センサのみを用いた簡単な構成によって、異物の挟み込みに起因する速度変化の検知と開閉動作の始端付近・終端付近で生じる駆動力伝達系の遊び要因による速度変化の検知とを誤検知することなく判別し、また、開閉動作開始後の所定時間内では異物の挟み込みを短時間に検知できるようにした開閉機構付き装置を提供することを目的とする。

この発明に係る開閉機構付き装置は、開閉動作の始端付近・終端付近の駆動力伝達系の遊び要因が発生している範囲及び開終端付近の実際の開位置よりもオーバーランさせている範囲では、異物の挟み込みに起因する速度変化を検知する異物検知時間を、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び時間より長くしたものである。また、上記範囲外では、異物の挟み込みに起因する速度変化を検知する異物検知時間を、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び時間より短くしたものである。

この発明によれば、開閉動作の始端付近・終端付近から所定の動作範囲では、異物の挟み込みに起因する速度変化を検知する異物検知時間を、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び時間より長くしたので、異物の挟み込みに起因する速度変化の検知と開閉動作の始端付近・終端付近で生じる駆動力伝達系の遊び要因による速度変化の検知との誤検知を回避することができる。また、開閉動作開始後の所定時間内では、異物の挟み込みに起因する速度変化を検知する異物検知時間を、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び時間より短くし、開閉動作開始後の所定時間内では、異物の挟み込みに起因する速度変化を検知する異物検知時間を、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び検知時間より短くしたので、異物の挟み込み時の検知反応が早くなり、ユーザへの安全性を優先し、挟み込み発生時には速やかに開閉動作を停止させることが可能である。

この発明の開閉機構付き装置を備えた車載機器の全体構成を示すディスプレイを閉じた状態の斜視図である。この発明の開閉機構付き装置を備えた車載機器の全体構成を示すディスプレイを開いた状態の斜視図である。機器本体の一部を除去してディスプレイの開閉機構を示した斜視図である。図３を角度を変えて示した斜視図である。ディスプレイの開閉機構駆動部を該ディスプレイを閉じ位置に位置させた状態を示した平面図である。ディスプレイの開閉機構駆動部を該ディスプレイを開き位置に位置させた状態を示した平面図である。この発明の実施の形態１に係る開閉機構付き装置の駆動制御回路を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る開閉機構付き装置の動作を説明するフローチャートである。開閉機構部の開閉状態を示すタイミング図である。この発明の実施の形態２における開閉機構部の始端・終端の動作を説明するフローチャートである。この発明の実施の形態２における開閉機構部の開閉動作開始後、所定時間経過したときの動作を説明するフローチャートである。この発明の実施の形態３に係る開閉機構付き装置の駆動制御回路を示すブロック図である。この発明の実施の形態４に係る開閉機構付き装置の駆動制御回路を示すブロック図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら説明する。
図１〜図６は、この発明の開閉機構付き装置を備えた車載機器を示す。この車載機器はナビゲーション機器やＣＤ，ＤＶＤの再生機器を収納した筺体としての機器本体と、この機器本体の前面に開閉可能に取り付けられ、開くことによりＣＤ，ＤＶＤの出し入れを可能とし、閉じることによりＣＤ，ＤＶＤの出し入れ口２，３を覆う開閉体としてのディスプレイ４を備えたものである。

ナビゲーション機器は、ＧＰＳ「（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）登録商標」によって検出した現在位置を基に目的位置までの経路を探索して、この探索経路を地図とともにディスプレイ４に表示する。また、ＣＤ，ＤＶＤの再生機器はＣＤに記憶された音声を再生してスピーカから音声出力するとともに、ＤＶＤに記憶された画像を再生してディスプレイ４に表示する。

このナビゲーション機器やＣＤ，ＤＶＤの再生機器を収納した機器本体１は、その前面にＣＤ，ＤＶＤの出し入れ口２，３を有し、その前面の周囲を取り囲むように枠体５が設けられ、この枠体５内に機器本体１の前面を覆うようにディスプレイ４が設けられている。このディスプレイ４は両側面の上部に凸設させたピン６を枠体５の両側内面に形成された上下方向に延びるガイド溝７に嵌合させて、開閉可能に機器本体１に組み付けられている。このガイド溝７は上半分は直線状であり下半分は前方に向かって傾斜している。

コ字形部材８は両脚体８ａ，８ｂに設けたガイド溝９ａ，９ｂに機器本体１の底面１ａに設けたピン１０ａ，１０ｂを係合させて、前後動可能に機器本体１に組み付けられている。また、機器本体１の底面１ａには、ディスプレイ４を開閉駆動するモータ１１が設けられ、このモータ１１の駆動軸に設けたウォムギア１２と噛合うギア列１３の中のピニオンギア１３ａを、脚体８ａの内側面に前後方向に形成されたラック１４に噛合わせている。そして、コ字形部材８の両脚体８ａ，８ｂの移動側前部には、ディスプレイ４の両側面の下部に連結するリンク１５が設けられている。

上記の構成であるから、常時閉じ状態にあるディスプレイ４を開くには、モータ１１を駆動させ、この駆動力をウォムギア１２、ギア列１３、ピニオンギア１３ａ、ラック１４を介してコ字形部材８に伝え、このコ字形部材８を図５の実線矢印方向に移動させる。このコ字形部材８の移動により、コ字形部材８の前部にリンク１５を介して連結されたディスプレイ４の下部が前方に押出され、ディスプレイ４の上部はピン６とガイド溝７との係合によって直線状に降下して図２〜図４に示すように、表示面が上向きに傾いて開かれる。このように、ディスプレイ４が開かれると、本体機器１の前面に形成されたＣＤ，ＤＶＤの出し入れ口２，３が露出するので、この状態において、ＣＤ，ＤＶＤの挿入、交換を行なう。

そして、ＣＤ，ＤＶＤの挿入、交換が終了した後は、モータ１１を上記とは逆向きに駆動させ、この駆動力をウォムギア１２、ギア列１３、ピニオンギア１３ａ、ラック１４を介してコ字形部材８に伝え、このコ字形部材８を上記とは反対に図６の点線矢印方向に移動させる。このため、このコ字形部材８の前部にリンク１５を介して連結されたディスプレイ４の下部が後方に引き込まれ、ディスプレイ４の上部はピン６とガイド溝７との係合によって直線状に上昇して、図２〜図４に示す開状態からの閉動作により、ディスプレイ４は図１に示すように枠体５内に面一に収まり機器本体１の前面を覆うものである。

ディスプレイ４は上記のように開閉動作を行うものであるが、例えば、開動作時にディスプレイ４の下部前面に異物が当接していたり、開閉動作中にディスプレイ４と枠体４の間に指等の異物が挟み込まれることがある。また、閉動作時にも同様にディスプレイ４と枠体４の間に指等の異物が挟まることがあり、動作中に速度変化が生じる。一方、開閉動作の始端付近・終端付近では駆動力伝達系の遊び要因により速度変化を生じる。

この発明は上記の異物の挟み込みに起因する速度変化と駆動力伝達系の遊び要因による速度変化とを誤りなく１つの位置センサを用いて検知するために、開閉動作の始端付近・終端付近から所定の動作範囲では、異物の挟み込みに起因する速度変化を検知する異物検知時間を、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び時間より長くしたものである。

実施の形態１．
図７はこの発明の実施の形態１に係る開閉機構付き装置の駆動制御回路を示すブロック図であり、開閉機構部２１、電源２２、位置センサ２３、開閉位置接点２４、記憶部２５、制御部２６を有する。開閉機構部２１は図５、図６に示したコ字形部材８、モータ１１、ギア（１２，１３，１３ａ）、ラック１４、リンク１６等からなる。電源２２は開閉機構２１の中のモータ１１に給電する。位置センサ２３は例えばスライド抵抗体を用い、このスライド抵抗体の可動端子をギア列１３の中の１つのギア軸に取付け、このギア軸の回転により、ディスプレイ４の開閉状態に応じて抵抗値を変化させ、ディスプレイ４の開閉状態に応じた検知値を出力する。開閉位置接点２４はディスプレイ４の開閉終端位置を例えばスイッチ（図示せず）で検出する。

記憶部２５は時間Ｔ１，Ｔ２、この時間Ｔ１，Ｔ２より長い時間Ｔ３、時間Ｔ１，Ｔ２より短い時間Ｔ３’を記憶する。時間Ｔ１はディスプレイ４の開閉始端では、駆動力伝達系の遊び要因で位置センサ２３の検知値がすぐに変化しない時間、時間Ｔ２はディスプレイ４の開終端では、完全に開ききることが必要であるため、実際の開位置よりもオーバランさせてギアを空転させることにより位置センサ２３の検知値が変化しない時間、時間Ｔ３は開閉動作の始端付近・終端付近から所定の動作範囲において異物の挟み込みにより位置センサ２３の検知値が変化しない時間、時間Ｔ３’は開閉動作開始後の所定時間内での異物の挟み込みにより位置センサ２３の検知値が変化しない時間である。制御部２６は位置センサ２３、開閉位置接点２４、記憶部２５からの情報に基づいて、開閉機構部２１を制御し、異物検知時間を開閉動作の所定時間や位置センサの検出値で切換える切換部として機能する。

次に、図８のフローチャート、図９のディスプレイ４の開閉状態を示すタイミング図に基づいて、ディスプレイ４の開閉動作時における異物の挟み込みの検出動作について説明する。ユーザが制御部２６に図示しない操作部によりディスプレイ４の開閉要求を行なうと（ステップＳＴ８−１）、制御部２６はディスプレイ４が閉じているかを判断し（ステップＳＴ８−２）、ＹＥＳであれば、ディスプレイ４の開動作を開始し（ステップＳＴ８−３）、ＮＯであれば、閉動作を開始する（ステップＳＴ８−４）。

そして、いずれの動作開始に対しても記憶部２５から読み出した情報によって異物検知時間Ｔ３をセットし（ステップＳＴ８−５）、その後、位置センサ２３の検出値が変化したかを判断し（ステップＳＴ８−６）、ＮＯであれば、異物検知時間Ｔ３が経過したかを判断し（ステップＳＴ８−７）、ＮＯであれば、この判断動作を繰り返し、ＹＥＳであれば、異物検出であるので開閉動作を停止する（ステップＳＴ８−８）。

一方、ステップＳＴ８−６の判断結果がＹＥＳであれば、記憶部２５から読み出した情報によって異物検知時間Ｔ３’をセットし（ステップＳＴ８−９）、その後、位置センサ２３の検出値が変化したかを判断する（ステップＳＴ８−１０）、ＮＯであれば、異物検知時間Ｔ３’が経過したかを判断する（ステップＳＴ８−１１）、ＮＯであれば、この判断動作を繰り返し、ＹＥＳであれば、異物検出であるので開閉動作を停止する（ステップＳＴ８−１２）。

位置センサ２３の検出値は、常時制御部２６が監視している。例えば、開動作が始まると、まず始端では、駆動力伝達系の遊び要因により位置センサ２３の検出値はすぐに変化しないが、この遊び要因による遊び時間Ｔ１の経過後、異物検知時間Ｔ３を経過しても位置センサ２３の検出値が変化しないときは、制御部２６は予め記憶部２５に設定された検知時間Ｔ３で異物などによる挟み込みが発生したことを検出する。この時、Ｔ３＞Ｔ１である。

また、開動作の終端では、完全に開ききることが必要であるため、図９に示すように実際の開位置よりもオーバランさせて、ギアを空転させるので、この場合も遊び要因による速度変化を検出しない遊び時間Ｔ２の経過後、異物検知時間Ｔ３を経過しても位置センサ２３の検出値が変化しないときは、制御部２６は予め記憶部２５に設定された検知時間Ｔ３で異物などによる挟み込みが発生したことを検出する。この時、Ｔ３＞Ｔ２である。

また、開動作開始後、所定の時間内では、駆動力伝達系の遊び要因により位置センサ２３の変化速度が低くなることはないので、制御部２６は予め記憶部２３に設定された異物検知時間Ｔ３’に切換えて、異物の挟み込みの発生を早く検知する。この時、Ｔ３’＜Ｔ３、Ｔ３’＜Ｔ１，Ｔ２である。また、この開閉動作開始後の所定時間内に反転動作を要求した場合には、ギアのバックラッシ時間が加わるため、開閉動作の始端付近・終端付近の動作と同様に一定期間だけ位置センサの検知時間Ｔ３’からＴ３と長くし、駆動力伝達系の速度変化を異物の挟み込みによる速度変化と誤検知することを回避することができる。

以上のようにこの実施の形態１によれば、開閉動作の始端付近・終端付近から所定の動作範囲では、異物の挟み込みによる速度変化を検知する異物検知時間Ｔ３を、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び時間Ｔ１，Ｔ２より長くしたので、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を、異物の挟み込みによる速度変化と誤検知することを確実に回避することができる。

また、この発明によれば、開閉動作開始後の所定時間内では、異物の挟み込みによる速度変化を検知する異物検知時間Ｔ３’を、駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び時間Ｔ１，Ｔ２より短くして異物の挟み込み検知の反応を早くしたので、ユーザへの安全性を優先し、挟み込み発生時には速やかに開閉動作を停止させることが可能である。また、この開閉動作開始後の所定時間中に反転動作を要求した場合には、ギアのバックラッシ時間が加わるため、開閉動作の始端付近・終端付近の場合と同様に一定期間だけ異物検知時間をＴ３’からＴ３に切換えて長くすることにより、異物の挟み込みによる速度変化と誤検知することを確実に回避することができる。

実施の形態２.
この実施の形態２は、実施の形態１における異物の検知時間Ｔ３とＴ３’の切換えを実行するために、開閉動作の始端付近・終端付近の位置センサ２３の検知値を予め制御部２６に設定しておくか、開閉動作の始端付近・終端付近に差し掛かっている時間を予め制御部２６に設定しておくようにしたものである。

図１０は異物検知時間Ｔ３とＴ３’を切換える為に、開閉動作の始端付近・終端付近の位置センサ２３の検知値を予め制御部２６に設定した場合のフローチャートであり、開閉動作スタート後、位置センサ２３の検知値は開閉動作の始端付近・終端付近かを判断し（ステップＳＴ１０−１）、ＹＥＳであれば、開閉動作の始端付近・終端付近に差し掛かっているから異物検知時間をＴ３と長くする（ステップＳＴ１０−２）。ＮＯであれば、開閉動作開始後の所定時間内であるから異物検知時間をＴ３’と短くする（ステップＳＴ１０−３）。

図１１は異物検知時間Ｔ３とＴ３’を切換える為に、開閉動作の始端付近・終端付近に差し掛かっている時間を予め制御部２６に設定した場合のフローチャートであり、開閉動作スタート後、開閉動作開始後で所定時間経過したかを判断し（ステップＳＴ１１−１）、ＹＥＳであれば、開閉動作開始後の所定時間内であるから異物検知時間をＴ３’と短くする（ステップＳＴ１１−２）。ＮＯであれば、開閉動作の始端付近・終端付近に差し掛かっているから異物検知時間をＴ３と長くする（ステップＳＴ１１−３）。

上記のように、実施の形態２によれば、異物検知時間Ｔ３、Ｔ３’の切換えを、開閉動作の始端付近・終端付近の位置センサの検知値や開閉動作の始端付近・終端付近に差し掛かっている時間で切換えるものであるから、開閉動作の始端付近・終端付近では、異物検知時間Ｔ３を駆動力伝達系の遊び要因による遊び時間Ｔ１，Ｔ２より長く設定して誤り検知を回避し、それ以外の動作範囲を認識した際には、異物検知時間Ｔ３より短い異物検知時間Ｔ３’に切換えることを確実に実現することができる。

実施の形態３.
図１２はこの発明の実施の形態３を示すブロック図であり、実施の形態１のブロック図に、制御部２６により制御される音声処理部２７に例えばスピーカ等の音声出力部２８を接続し、また、制御部２６からの出力に基づいて画像を形成する画像形成部２９、この画像形成部２９で形成された画像を表示するＬＣＤ等の表示部３０を付加している。そして、表示部３０には専用の電源３１が接続されている。ここで、音声出力部２８、表示部３０はユーザに対する報知部を形成している。

この実施の形態３によれば、制御部２６は位置センサ２３からの検知値に基づいて異物の挟み込みを検知した場合、音声処理部２７を使ってブザー等によりユーザへ注意を促すための音声出力を制御し、予め用意したテロップ信号を表示部３０に表示することにより、ユーザに的確に異物の挟み込みに対する注意を促すことができる。

実施の形態４.
図１３はこの発明の実施の形態３を示すブロック図であり、実施の形態２のブロック図において、音声処理部２７、音声出力部２８の代わりに必要な指示を制御部２６に入力するための操作部３２を設け、異物の挟み込みを検知した場合、開閉動作を止める/開く/閉めるのいずれかの処理を行なうかを制御部２６に任意に設定することを可能としたものである。

この実施の形態４によれば、制御部２６は表示部３０を使って、異物を検出した際の制御部２６の選択画面をユーザに示すことができるので、ユーザは操作部３２を使って、制御部２６を操作して開閉動作を止める/開く/閉めるといった処理を選択し、記憶部２５に選択された情報を保持する。これにより、制御部２６は異物を検知した際には記憶部２５から読み出された記憶情報により開閉動作を止める/開く/閉める等のユーザが選択したいずれかの処理で制御することができる。

なお、この発明の開閉機構付き装置として、図面は筺体としての一面に開閉体としてディスプレイを設けた車載機器を示したが、この車載機器以外でも、開閉体を有する機器において、駆動源からの駆動力をギアを介して開閉体に伝達し、この開閉体を開閉する場合にも同様に適用することができる。

以上のように、この発明に係る開閉機構付き装置は、開閉体を有する機器、例えば筺体としての機器の一面に開閉体としてディスプレイを設け、機器に対しＣＤ，ＤＶＤ等の挿入、交換を行なうためにディスプレイを開閉させる車載機器に適用することができる。

Claims

開閉体を設けた筺体と、前記筺体内に設けられた駆動源からの駆動力をギアを介して前記開閉体に伝達し開閉動作を行なう駆動力伝達系とを備えた開閉機構付き装置において、
前記開閉動作の始端付近の駆動力伝達系の遊び要因が発生している範囲及び開終端付近の実際の開位置よりもオーバーランさせている範囲では、異物の挟み込みに起因する速度変化を検知する異物検知時間を、前記駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び検知時間より長くし、
前記範囲外では、異物の挟み込みに起因する速度変化を検知する異物検知時間を、前記駆動力伝達系の遊び要因による速度変化を検出する遊び検知時間より短くする制御部を備えたことを特徴とする開閉機構付き装置。
異物検知時間を、開閉動作の駆動力伝達系の遊び要因が発生している時間及び開終端付近の実際の開位置よりもオーバーランさせている時間や位置センサの検出値で切換える切換部を備えたことを特徴とする請求項１記載の開閉機構付き装置。
異物の挟み込みを検知した場合、音や表示によりユーザに注意を促す報知部を備えたことを特徴とする請求項１記載の開閉機構付き装置。
異物の挟み込みを検知した場合、開閉動作を止める／開く／閉じることをユーザが任意に設定可能とする操作部を備えたことを特徴とする請求項１記載の開閉機構付き装置。