JP5440825B2 - 車両用開閉体の駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用開閉体の駆動制御装置に関する。

自動車などの車両に設けられた開閉体（例えば車両後部に設けられているバックドアなどの開閉体）を開閉駆動するために、モータなどを用いた駆動手段が車両に搭載されている車両用開閉体の駆動制御装置がある。このような車両用開閉体の駆動制御装置は、車両の乗員が、バックドアのドアハンドルを引っ張り操作すると、その操作をバックドアへの開指令と認識して、駆動手段を作動させてバックドアを開き駆動している。但し、乗員が手に荷物を持っているときには、ドアハンドルに対して十分な引っ張り操作を行えない場合、或いは、引っ張り操作自体を行えない場合などもある。そのような場合を考慮すると、乗員によるバックドアの開指令、即ち、ドアハンドルの操作を高感度に検出できるような車両用開閉体の駆動制御装置が求められる。特許文献１には、僅かな振動をも検出可能な圧電体をドアハンドルに設けることで、乗員によるドアハンドルの操作を高感度に検出可能とした車両用開閉体の駆動制御装置が記載されている。特許文献１に記載の車両用開閉体の駆動制御装置を採用した場合、手に荷物を持っている乗員がドアハンドルに触る程度でも、それが乗員によるバックドアの開指令であると検出される。

特開２００７−７７７９７号公報

特許文献１に記載の車両用開閉体の駆動制御装置を採用した場合、乗員は少なくともドアハンドルには触れる必要がある。このため、ドアハンドルに触れることができない場合にはバックドアの開指令を行えないという問題がある。特に、該駆動制御装置をバックドアのドアハンドルに適用した場合、一般的に、バックドアのドアハンドルは、バックドアのほぼ中央に設けられているため、乗員は、ドアハンドルを操作した後、動き出したバックドアをよけるように横に移動する必要がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドアハンドルなどの特定の部材への操作を行わなくても開閉体への動作指令を与えることのできる車両用開閉体の駆動制御装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る車両用開閉体の駆動制御装置の特徴構成は、車両に設けられた開口部を開閉可能に支持された開閉体を開閉駆動する駆動手段と、
前記開口部を覆う前記開閉体の外面部材に設けられ、該外面部材に作用する外力により発生する振動に応じて変形する長尺状の圧電体を用いた振動センサと、
前記振動センサの検出結果に基づいて前記開閉体の外面部材に発生すると共に、前記開閉体の開指令と閉指令と停止指令とによって夫々異なる振動の特性を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて前記駆動手段を作動させて前記開閉体の開閉及び停止を制御する制御手段とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、判定手段は、車両の乗員などが開閉体の外面部材に外力を加えて振動させたとき、その振動の特性を判定し、制御手段は、判定手段の判定結果に基づいて駆動手段の作動を制御するように構成されている。つまり、この駆動制御装置では、車両の乗員などが開閉体の外面部材に外力を加えることが、開閉体への動作指令（開指令、閉指令、停止指令など）であると認識される。従って、ドアハンドルなどの特定の部材への操作を行わなくても開閉体への駆動指令を与えることのできる車両用開閉体の駆動制御装置を提供できる。
更に、乗員などによる特定の部材の操作が不要であり、開閉体の外面部材の端の部分などに外力を加えても、それが開閉体への動作指令と認識される。従って、従来のように、乗員が開閉体のほぼ中央に設けられているドアハンドルを操作した後、動き出した開閉体をよけるように横に移動する必要などもなくなる。
また、予め、開閉体の外面部材に加える外力が、どのような振動特性であれば、開閉体への開指令、閉指令、停止指令等のどのような駆動指令に相当するのかを定めておけば、制御手段は、判定手段の判定結果に基づいて、開閉体への開指令、閉指令、停止指令等の複数の駆動指令を切り換えて駆動手段に与えることができる。

本発明に係る車両用開閉体の駆動制御装置の別の特徴構成は、前記判定手段は、前記振動の特性として、前記外面部材に作用する外力の方向、前記外面部材に作用する外力の回数、及び、前記外面部材に複数回の外力が連続して作用するときの当該複数回の外力のリズムパターンの少なくとも一つを判定するように構成されている点にある。

外面部材に作用する外力の方向が異なれば、圧電体の変形の仕方も変化して、振動センサからの出力信号の波形も変化する。また、外面部材に作用する外力の回数が異なれば、圧電体の変形の回数も変化して、振動センサからの出力信号の波形も変化する。更に、外面部材に複数回の外力が連続して作用するときの当該複数回の外力のリズムパターンが異なれば、圧電体の変形の回数及び変形タイミングも変化して、振動センサからの出力信号の波形も変化する。よって、判定手段は、振動センサの特定の検出結果（即ち、出力信号の波形）が、開閉体の外面部材に発生するどのような特性の振動を意味するのか、即ち、開閉体の外面部材にどのような外力が加えられたことにより得られたのかを判定できる。
従って、予め、開閉体の外面部材に加える外力がどのような方向、回数及びリズムパターンであれば、開閉体への開指令、閉指令、停止指令等のどのような駆動指令に相当するのかを定めておけば、制御手段は、判定手段の判定結果に基づいて、開閉体への開指令、閉指令、停止指令等の複数の駆動指令を切り換えて駆動手段に与えることができる。

本発明に係る車両用開閉体の駆動制御装置の別の特徴構成は、前記圧電体は、前記開閉体の外面部材に対して縦長に設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、開閉体の下端部を押す操作及び引っ張る操作など、開閉体を上下方向に沿って曲げるような外力が加えられた場合、その外力は長尺状の圧電体の長さ方向に沿った方向に加わる。そして、圧電体の長さ方向に渡って全体的に変形する。その結果、開閉体の下端部に対して加えられるその開閉体を開くような外力及び閉じるような外力を検出したときの振動センサの出力信号の振幅が大きくなり、その検出精度が高まることになる。

本発明に係る車両用開閉体の駆動制御装置の別の特徴構成は、前記圧電体は、前記開閉体の外面部材に対して横長に設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、開閉体の外面部材の横の端部に外力が加えられても、横長に設けられた長尺状の圧電体でその外力により発生する振動を良好に検出できる。

以下に図面を参照して本発明の車両用開閉体の駆動制御装置について説明する。
図１は、駆動制御装置が備える振動センサ及び駆動手段の配置を車両の横方向から概略的に示した図であり、図２は、駆動制御装置が備える振動センサの配置を車両の後方から概略的に示した図である。図３は、駆動制御装置の機能ブロック図である。
図３に示すように、駆動制御装置１０は、車両１の後部の開口部１ａを上下方向に開閉可能に支持された開閉体としてのバックドア２を開閉駆動する駆動手段１４と、開口部１ａを覆うバックドア２の外面部材３の車両内部側に設けられ、バックドア２の外面部材３に作用する外力により発生する振動に応じて変形する長尺状の圧電体Ｐを用いた振動センサ１１と、振動センサ１１の検出結果に基づいてバックドア２の外面部材３に発生する振動の特性を判定する判定手段１２と、判定手段１２の判定結果に基づいて駆動手段１４の作動を制御する制御手段１３とを備える。
つまり、本発明に係る車両用開閉体の駆動制御装置１０は、従来の車両のようにドアハンドルを操作することでバックドア２の開閉を行うように構成されているのではなく、車両の乗員がバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により振動を発生させ、その振動を駆動制御装置１０に検出させることで、バックドア２の開閉などが行われるように構成されている。

図１〜図３に示すように、駆動手段１４はモータ部１４ａとアーム１４ｂとを備えて構成され、その動作は制御手段１３によって制御される。バックドア２は、車両１の後部に水平方向に延びる枢支軸２ａにより上下方向に開閉可能に支持され、モータ部１４ａに対してアーム１４ｂを介して連結されている。その結果、バックドア２は、モータ部１４の駆動に応じて枢支軸２ａの周りに揺動して上下方向に開閉する。バックドア２の外面部材３は、金属製又は樹脂製のパネルによって形成されている。バックドア２の一部には窓ガラス４が嵌め込まれている。
また、バックドア２の下端部２ｂに設けられたラッチ部１６がストライカＳと係合状態にあると、バックドア２の閉状態がロックされ、ラッチ部１６がストライカＳとの係合状態を解除すると、バックドア２が開くことができる。ラッチ部１６の作動は、制御手段１３によって制御される。

振動センサ１１は、バックドア２の外面部材３の車両内部側に設けられる長尺状の圧電体Ｐを用いて構成される。例えば、振動センサ１１は、長尺状の平行平板電極（図示せず）の間に圧電体Ｐを挟んで構成される。よって、バックドア２の外面部材３が振動すると、その振動が振動センサ１１に伝わり、圧電体Ｐが変形する。その結果、平行平板電極間には、圧電体Ｐの分極現象に応じた電位差変化が生じ、その電位差変化特性から振動の大きさ及び方向などの振動特性が分かる。例えば、圧電体Ｐの変形量が大きいほど圧電体Ｐの分極現象に応じた電位差変化が大きく現れる。また、圧電体Ｐの変形方向に応じて分極現象の極性の方向が変化する。

判定手段１２は、振動センサ１１の検出結果に基づいてバックドア２の外面部材３に発生する振動の特性を判定する。上述したように、外面部材３に与えられる外力の大きさ及び方向などに応じた振動特性は、振動センサ１１の検出結果において、電位差変化量、電位差変化パターンや電位差変化の極性の形態で現れる。本実施形態では、判定手段１２は、振動の特性として、外面部材３に作用する外力の方向、外面部材３に作用する外力の回数、及び、外面部材３に複数回の外力が連続して作用するときの当該複数回の外力のリズムパターンの少なくとも一つを判定する。

例えば、外面部材３に作用する外力の方向が異なれば、圧電体Ｐの変形の仕方も変化して、振動センサ１１の検出結果、即ち、出力信号の波形も変化する。また、外面部材３に作用する外力の回数が異なれば、圧電体Ｐの変形の回数も変化して、振動センサ１１からの出力信号の波形も変化する。更に、外面部材３に複数回の外力が連続して作用するときの当該複数回の外力のリズムパターンが異なれば、圧電体Ｐの変形の回数及び変形タイミングも変化して、振動センサ１１からの出力信号の波形も変化する。よって、判定手段１２は、振動センサ１１の特定の検出結果（即ち、出力信号の波形）が、バックドア２の外面部材３に発生するどのような特性の振動を意味するのか、即ち、バックドア２の外面部材３にどのような外力が加えられたことにより得られたのかを判定できる。

また、判定手段１２は、振動センサ１１の出力信号の周波数解析及び振幅解析の少なくとも一方を行って、その出力信号が、車両１の乗員などがバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により発生する振動を起源とするものであるか否かの判定を行うよう構成することもできる。例えば、振動センサ１１は、車両１の乗員などがバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により発生する振動だけではなく、他のドアを閉じたときなどに発生する振動も検出する可能性がある。

よって、判定手段１２が、他のドアを閉じたときに発生する周波数帯域の振動を除去する周波数解析（フィルタリング処理）を行うことで、車両１の乗員などがバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により発生する振動の信号を選択的に得ることができる。また、判定手段１２が、振幅が設定範囲内に存在する振動センサ１１の出力信号を選択する振幅解析を行うことで、振幅の非常に小さい信号などをノイズとして除去してもよい。或いは、判定手段１２が、上記周波数解析及び上記振幅解析の両方を併せて行ってもよい。

以上のように、判定手段１２は、振動センサ１１の検出結果に基づいてバックドア２の外面部材３に与えられる振動の特性を判定して、車両１の乗員などがバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により発生する振動の信号を選択的に得ることができる。

後述するように、制御手段１３は、判定手段１２が、車両１の乗員などがバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により振動が発生したと判定したときには、ラッチ部１６に対してストライカＳとの係合状態を解除させると共に、バックドア２の開閉制御、即ち、駆動手段１４の作動制御を行う。本実施形態では、予め、バックドア２の外面部材３に加える外力がどのような方向、回数及びリズムパターンであれば、バックドア２への開指令、閉指令、停止指令等のどのような駆動指令に相当するのかを定め、制御手段１３の内部メモリ（図示せず）又は外部メモリ（図示せず）に記憶している。よって、制御手段１３は、判定手段１２の判定結果に基づいて、バックドア２への開指令、閉指令、停止指令等の複数の駆動指令を切り換えて駆動手段１４に与えることができる。
また、本実施形態において、制御手段１３は、車両情報検出手段１５としての車速センサの出力結果が、車両１の走行中を示すものであるとき、判定手段１２の検出結果に拘わらすバックドア２の開制御を行わないように構成されている。

以下に、制御手段１３が行うバックドア２の開制御、閉制御、停止制御の一例について説明する。尚、車両情報検出手段１５は、バックドア２の現在位置（全開位置、全閉位置、中間位置など）や、バックドア２の動作状態（動作中、停止中）に関する情報を検出し、制御手段１３にその情報を提供しているものとする。

〔全開位置又は全閉位置からの動作制御〕
制御手段１３は、バックドア２が全閉位置で停止しているとき、判定手段１２が、車両１の乗員などによるバックドア２の外面部材３へのノック操作など、バックドア２を叩いたり押したりする外力により発生する振動が外面部材３に加わったと判定すると、駆動手段１４に対してバックドア２を開方向に作動させる。
また、制御手段１３は、バックドア２が全開位置で停止しているとき、判定手段１２が、車両１の乗員などがバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により発生する振動があったと判定すると、駆動手段１４に対してバックドア２を閉方向に作動させる。

〔中間位置（動作中）からの動作制御〕
制御手段１３は、バックドア２が動作中、判定手段１２が、車両１の乗員などがバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により発生する振動があったと判定すると、バックドア２の動作速度を減速させて駆動手段１４を一旦停止させ、その一旦停止箇所から数ｃｍ〜数十ｃｍバックドア２の動作を反転させた後に駆動手段１４を停止させる。
また、判定手段１２は、動作中のバックドア２が障害物に衝突した場合でも、その衝突（外力）により発生する振動があったと判定し、制御手段１３は、バックドア２の動作速度を減速させて駆動手段１４を一旦停止させ、その一旦停止箇所から数ｃｍ〜数十ｃｍバックドア２の動作を反転させた後に駆動手段１４を停止させる。
なお、制御手段１３は、このようなバックドア２の反転動作を行わせることなく、駆動手段１４を停止させるようになっていてもよい。

〔中間位置（停止中）からの動作制御〕
以下に説明するように、判定手段１２は、振動の特性として、外面部材３に作用する外力の方向、外面部材３に作用する外力の回数、及び、外面部材３に複数回の外力が連続して作用するときの当該複数回の外力のリズムパターンの少なくとも一つを判定する。そして、制御手段１３は、判定手段１２の判定結果に基づいて駆動手段１４の作動を制御する。

［１．外面部材３に作用する外力の回数に基づく制御］
制御手段１３は、バックドア２が中間位置で停止中、判定手段１２が、バックドア２の外面部材３に与えられる振動の特性が、バックドア２の開方向への動作指令であると判定すると、駆動手段１４に対してバックドア２を開方向に作動させる。例えば、判定手段１２は、バックドア２の外面部材３が２回叩かれる又は押されるなどによる２回の振動があったと判定すると、その振動特性は、バックドア２の開方向への動作指令であると判定するように構成できる。

また、制御手段１３は、バックドア２が中間位置で停止中、判定手段１２が、バックドア２の外面部材３に与えられる振動の特性が、バックドア２の閉方向への動作指令であると判定すると、駆動手段１４に対してバックドア２を閉方向に作動させる。例えば、判定手段１２は、バックドア２の外面部材３が４回叩かれる又は押されるなどによる４回の振動があったと判定すると、その振動特性は、バックドア２の閉方向への動作指令であると判定するように構成できる。

［２．外面部材３に作用する外力の方向に基づく制御］
判定手段１２は、中間位置（停止中）からの駆動手段１４の動作制御において、振動の特性として外面部材に作用する外力の方向を判定することもできる。
図４（ａ）は、バックドア２の下端部２ｂに対して、バックドア２を閉じるような力が乗員などから加えられた状態の模式図であり、図４（ｂ）は、バックドア２の下端部２ｂに対して、バックドア２を開くような力が乗員などから加えられた状態の模式図である。
図４（ａ）に示すように、長尺状の圧電体Ｐは、バックドア２の外面部材３に対して縦長に設けられている。この状態で、バックドア２の下端部２ｂに対して、バックドア２を閉じるような外力が乗員などから加えられると、図中に矢印で示すように、圧電体Ｐの外面部材３に面した側が伸び、逆側が縮むような形態で変形する。そして、圧電センサにおいて、その変形に応じた（即ち、振動の特性に応じた）分極現象が現れる。図５（ａ）は、図４（ａ）のような外力が加えられた場合の振動センサ１１の出力信号の波形例であり、最初の信号ピークは正の方向に現れる。

一方で、図４（ｂ）に示すように、バックドア２の下端部２ｂに対して、バックドア２を開くような力が乗員などから加えられると、図中に矢印で示すように、圧電体Ｐの外面部材３に面した側が縮み、逆側が伸びるような形態で変形する。そして、圧電センサにおいて、その変形に応じた（即ち、振動の特性に応じた）分極現象が現れる。図５（ｂ）は、図４（ｂ）のような外力が加えられた場合の振動センサ１１の出力信号の波形例であり、最初の信号ピークは負の方向に現れる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）から分かるように、バックドア２に対して、バックドア２を閉じるような力が加えられた場合と開くような力が加えられた場合とでは、圧電体Ｐの変形方向に応じて出力信号のピークの極性（即ち、分極現象の極性の方向）が変化するので、判定手段１２は、この極性の違いを振動の特性として判定できる。そして、制御手段１３は、判定手段１２が、バックドア２を閉じるような力が加えられたと判定したときには、それがバックドア２の閉方向への動作指令であると判定し、判定手段１２が、バックドア２を開くような力が加えられたと判定したときには、それがバックドア２の開方向への動作指令であると判定できる。

加えて、長尺状の圧電体Ｐがバックドア２の外面部材３に対して縦長に設けられているので、バックドア２の下端部２ｂに対して加えられるバックドア２を開くような力及び閉じるような力は圧電体Ｐの長さ方向に沿った方向に加わり、圧電体Ｐの長さ方向の全体を変形させる。その結果、振動センサ１１がバックドア２の下端部２ｂに対して加えられるバックドア２を開くような力及び閉じるような力を検出したときの出力信号の振幅が大きくなり、その検出精度が高まることになる。

［３．外面部材３に作用する複数回の外力のリズムパターンに基づく制御］
判定手段１２は、中間位置（停止中）からの駆動手段１４の動作制御において、振動の特性として外面部材３に作用する複数回の外力のリズムパターンを判定することもできる。
例えば、判定手段１２は、乗員などによってバックドア２の外面部材３に対して３回の連続した外力が加えられる場合、１回目の外力と２回目の外力との間隔が長いリズムパターンと、２回目の外力と３回目の外力との間隔が長いリズムパターンを異なるものとする判定結果を下す。そして、制御手段１３が、１回目の外力と２回目の外力との間隔が長いリズムパターンは開指令と判定し、２回目の外力と３回目の外力との間隔が長いリズムパターンは閉指令と判定するように構成できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、長尺状の圧電体Ｐが、バックドア２の外面部材３に対して縦長に設けられている例を示したが、圧電体Ｐを他の形態で設けてもよい。例えば、図６に示すように、長尺状の圧電体Ｐを、バックドア２の外面部材３に対して横長に設けてもよい。このように構成することで、バックドア２の外面部材３の横の端部に外力が加えられても、横長に設けられた圧電体Ｐでその外力により発生する振動を良好に検出できる。加えて、バックドア２の外面部材３の横端の部分などに外力を加えても、それがバックドア２への動作指令と認識されるので、従来のように、乗員がバックドア２のほぼ中央に設けられているドアハンドルを操作した後、動き出したバックドア２をよけるように横に移動する必要などもなくなる。
なお、圧電体Ｐは、必ずしも長尺状に構成されている必要はない。

＜２＞
上記実施形態において、制御手段１３が、車両１の乗員などがバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により振動が発生したと判定されたときにはラッチ部１６に対してストライカＳとの係合状態を解除させると共に、バックドア２の開閉制御、即ち、駆動手段１４の作動制御を行う形態について説明したが、他の形態の制御を行ってもよい。例えば、制御手段１３が、最初に車両１の乗員などがバックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により振動が発生したと判定されたときにはラッチ部１６に対してストライカＳとの係合状態を解除させるだけでもよい。そして、更に追加で、バックドア２の外面部材３を叩いたり押したりする外力により振動が発生したときに、制御手段１３が、バックドア２の開制御を行うように構成してもよい。

駆動制御装置が備える振動センサ及び駆動手段の配置を車両の横方向から概略的に示した図 振動センサの配置を車両の後方から概略的に示した図 駆動制御装置の機能ブロック図 （ａ）は、バックドアの下端部に対して、バックドアを閉じるような力が加えられた状態の模式図であり、（ｂ）は、バックドアを開くような力が加えられた状態の模式図 （ａ）は、図４（ａ）のような外力が加えられた場合の振動センサの出力信号の波形例であり、（ｂ）は、図４（ｂ）のような外力が加えられた場合の振動センサの出力信号の波形例 振動センサの配置を車両の後方から概略的に示した図

１ 車両
２ バックドア（開閉体）
３ 外面部材
１０ 駆動制御装置
１１ 振動センサ
１２ 判定手段
１３ 制御手段
１４ 駆動手段
Ｐ 圧電体

Claims (4)

1. 車両に設けられた開口部を開閉可能に支持された開閉体を開閉駆動する駆動手段と、
   前記開口部を覆う前記開閉体の外面部材に設けられ、該外面部材に作用する外力により発生する振動に応じて変形する長尺状の圧電体を用いた振動センサと、
   前記振動センサの検出結果に基づいて前記開閉体の外面部材に発生すると共に、前記開閉体の開指令と閉指令と停止指令とによって夫々異なる振動の特性を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に基づいて前記駆動手段を作動させて前記開閉体の開閉及び停止を制御する制御手段とを備える車両用開閉体の駆動制御装置。
2. 前記判定手段は、前記振動の特性として、前記外面部材に作用する外力の方向、前記外面部材に作用する外力の回数、及び、前記外面部材に複数回の外力が連続して作用するときの当該複数回の外力のリズムパターンの少なくとも一つを判定するように構成されている請求項１記載の車両用開閉体の駆動制御装置。
3. 前記圧電体は、前記開閉体の外面部材に対して縦長に設けられている請求項１又は２記載の車両用開閉体の駆動制御装置。
4. 前記圧電体は、前記開閉体の外面部材に対して横長に設けられている請求項１又は２記載の車両用開閉体の駆動制御装置。

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