JP5450007B2 - 車両開閉体の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、トランクリッド、バックドア、スライドドア、或いは車両ドアに設けたスライドガラス等のモータによって開口部を、モータに対する入力電圧の大きさの如何に関わらず同じ速度で開閉する開閉体の制御装置に関する。

車体の後部に形成したトランクルーム開口部の周縁部にストライカを設け、かつ、該開口部を開閉するトランクリッドにストライカと係脱可能なラッチを有するロック装置を設けた車両に所謂クロージャ機構を設けることが従来から行われている。
クロージャ機構は一般的に、ラッチをハーフラッチ位置とフルラッチ位置との間で回転させるクロージャモータと、ラッチがハーフラッチ状態になったことを検出するハーフラッチ検知手段と、クロージャモータの回転に応じて発生する回転パルスに基づいてトランクリッドの閉方向の移動速度を検出する速度検出手段と、速度検出手段の検出結果に基づいてトランクリッドとトランクルーム開口部の間に異物（例えば衣服など）の挟み込みが発生していることを検出する挟み込み検出手段と、ハーフラッチ検知手段がハーフラッチ状態を検知したときにクロージャモータに正転回転用の電圧（以下、正転電圧という）をかけ、挟み込み検出手段が挟み込み状態を検出したときはクロージャモータに逆転回転用の電圧（以下、逆転電圧という）をかけるモータ制御回路と、を具備している。

開状態にあるトランクリッドを全閉位置近傍まで回転させるとラッチがストライカに係合することによりハーフラッチ状態になり、ハーフラッチ検知手段がこれを検知するので、モータ制御回路がクロージャモータに正転電圧をかける。すると、正転したクロージャモータの駆動力によってラッチがフルラッチ位置まで回転させられるので、ラッチの回転に伴ってトランクリッドが全閉位置まで回転する。
また、例えば車両の直後に立っている人の衣服がトランクルーム開口部の周縁部に載っている状態でクロージャモータによってトランクリッドを全閉位置まで回転させると、トランクリッドとトランクルーム開口部の周縁部の間に当該衣服が挟み込まれてしまう。このような状態になるとクロージャモータに掛かる負荷が増大し速度検出手段によって検出されるクロージャモータの回転速度が通常回転時（衣服等を挟んでいない状態）に比べて低下するので、挟み込み検出手段は挟み込み状態が発生したと判断する。すると、モータ制御回路がクロージャモータに逆転電圧をかけるので、クロージャモータの駆動力によりラッチがオープン位置（アンロック位置）方向に回転してストライカとのロックを解除する。そのため、挟まれた衣服をトランクリッドとトランクルーム開口部の周縁部の間から引き抜くことが可能になる。

特開２０００−１０４４３１号公報

クロージャ機構では、クロージャモータの回転によって生じる回転パルス（クロージャモータの回転速度）を検出することにより挟み込み検知を行っているので、挟み込み状態が発生したときにクロージャモータを直ちに逆転させるためには（正確な挟み込み検知を行うためには）、通常回転時におけるクロージャモータの正転速度を出来る限り一定にする必要がある。しかし、車両に搭載する電源の電圧は、車両に搭載した他の電子機器等の影響により変動し易いため、モータ制御回路がクロージャモータに対してかける正転電圧に対して何ら調整を行わない場合はクロージャモータの正転速度が不安定になる。
そのため従来のクロージャ機構は図４に示すように、モータ制御回路に入力される入力電圧の大きさに応じてＤＵＴＹ比（電圧の印加時間）を調整し、入力電圧の大きさの如何に関わらず正転電圧（電圧とＤＵＴＹ比の積）を一定にするＰＷＭ制御回路を具備していた。即ち図４に示すように、例えば入力電圧が１２Ｖの場合（図４（ａ））はＤＵＴＹ比を５０％に設定してパルス幅調整を行い、入力電圧が１０Ｖの場合（図４（ｂ））はＤＵＴＹ比を６０％に設定してパルス幅調整を行う。このようにすればいずれの場合も出力電圧（見かけ上の電圧：入力電圧×ＤＵＴＹ比）は６Ｖになる。

このように正転電圧を一定にすれば、理論上クロージャモータの正転速度は入力電圧の大きさの如何にかかわらず一定になるはずである。しかし、クロージャモータにはトランクリッドの重量、トランクリッドと車両ボディの間に設けた回転支持機構の回転抵抗、及び、クロージャモータの駆動力をトランクリッドに伝達するための動力伝達機構の抵抗などの様々な外的要因が影響を及ぼすため、実際にクロージャモータを所望の回転速度で回転させるためには、これらの外的要因も考慮に入れた上で正転電圧のパルス幅調整行わなければならない。
しかしながら従来のパルス幅の調整方法は上記外的要因を考慮した制御方法ではない。別言すると、クロージャモータをトランクリッド（回転伝達機構）に接続していない状態を想定したものであるため、実際にはクロージャモータの正転速度を一定にするのが困難である。

本発明は、モータを制御する制御手段に対する入力電圧の大きさが変動した場合であってもモータにより開閉体を一定速度で閉方向に回転させ、挟み込み検知を正確に行えるようにした車両開閉体の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両開閉体の制御装置は、車両に形成した開口部を開閉する開閉体と、該開閉体を閉方向に移動させる正転動作を行うモータと、電源から供給された入力電圧とＤＵＴＹ比とに基づいて生成したパルス状の出力電圧を上記モータにかけ、該モータを正転させるＰＷＭ制御手段と、上記開閉体の閉方向の移動速度を検出する速度検出手段と、該速度検出手段の検出結果に基づいて、上記開口部と開閉体による異物の挟み込み状態を検知する挟み込み検知手段と、を備える車両開閉体の制御装置において、上記開閉体の閉方向の移動速度が一定になるような上記入力電圧の大きさと上記ＤＵＴＹ比との関係を表す相関関係データを予め記録したメモリ部を備え、上記ＰＷＭ制御手段は、上記モータが正転する前に上記入力電圧を検出し、検出した該入力電圧の大きさと上記相関関係データの上記ＤＵＴＹ比とに基づいて上記出力電圧を生成することを特徴としている。

上記相関関係データは、大きさが異なる複数種類の上記入力電圧と各入力電圧に対応する上記ＤＵＴＹ比との関係を表す複数のデータに基づいて作成した近似曲線に基づくデータとすることが可能である。

上記開口部と開閉体の一方にストライカを固定し、他方に、該開閉体が所定の開度になったときに該ストライカとハーフラッチ状態で係合し、開閉体が全閉位置に達したときに該ストライカとフルラッチ状態で係合するクロージャ機構を設け、上記モータが、上記ハーフラッチ状態で上記ストライカと係合した上記クロージャ機構を上記フルラッチ状態に移行させるクロージャモータであってもよい。

本発明では、実際にモータに対して電圧の大きさが異なる複数種類の入力電圧をかけ、各入力電圧と出力電圧のパルス幅（電圧の印加時間）と開閉体が閉方向に回転するときの実際の回転速度との相関関係を調べ、開閉体の閉方向速度を一定にするために必要な各入力電圧ごとのＤＵＴＹ比に関するデータ（相関関係データ）を取得しておき、この相関関係データをメモリ部に予め記憶させている。この相関関係データは開閉体の重量、開閉体と車両ボディ等の間に設けた回転支持機構の回転抵抗、及び、モータの駆動力を開閉体に伝達するための動力伝達機構の抵抗などの外的要因を反映させたデータであるため、電源からＰＷＭ制御手段に送られる入力電圧に変化が生じても、開閉体を所望の一定速度で閉方向に回転させることが可能である。従って、挟み込み検出手段は挟み込み状態の有無を正確に検知できるので、挟み込み状態が発生した際はモータを直ちに逆転させることが可能になる。

さらに相関関係データを取得する際に、大きさが異なる複数種類の入力電圧と各入力電圧に対応するＤＵＴＹ比との関係を表す複数のデータを取得した上で、これらのデータから近似曲線を作成すれば、実際に取得したデータとは異なる入力電圧についても必要なパルス幅の調整値を知ることが可能になる。そのため、入力電圧の幅広い変化に対して確実に対応することが可能になる。

本発明の一実施形態を適用した自動車の後方から見た斜視図である。 制御装置のブロック図である。 入力電圧とＤＵＴＹ比の関係を表すグラフである。 従来技術のパルス幅調整方法を説明するためのグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明中の方向は図中に記載した矢線方向を基準とする。
自動車１０の車両本体の後部にはトランクルームの開口部１１が形成してあり、開口部１１の後縁部１２にはストライカ１３が固定してある。
開口部１１の前縁部には開口部１１と同じ形状であるトランクリッド（開閉体）１５から延びる左右一対の支持ロッド１６の前縁部が回転支持機構（図示略）を介して左右方向に延びる回転軸回りに回転自在として取り付けてある。トランクリッド１５は開口部１１を完全に閉じる全閉位置（図示略）と、開口部１１を開放する全開位置（図１の位置）との間を回転可能である。トランクリッド１５の後端部には、トランクリッド１５が全閉位置に位置したときに後縁部１２と対向する端面１７が形成してある。図示するようにトランクリッド１５の後端部内にはロック装置２０（クロージャ機構）が設けてある。ロック装置２０には、トランクリッド１５が全閉位置に移動したときにストライカ１３が進入するストライカ進入孔２１が形成してあり、ロック装置２０の内部にはいずれも図示を省略したラッチ及びラチェット（ポール）が回転可能に設けてある。ラッチはストライカ進入孔２１に進入したストライカ１３を把持しないオープン位置（アンロック位置）と、ストライカ１３を把持（ロック）するフルラッチ位置との間を回転可能であり、図示を省略したバネによりオープン位置側に回転付勢されている。さらにラッチは、オープン位置とフルラッチ位置の間に位置するハーフラッチ位置に移動可能であり、ロック装置２０にはラッチがハーフラッチ位置に位置したことを検知するハーフラッチ検知手段２３が設けてある。ラチェットは、ラッチと係合してラッチの位置を固定する係合位置と、ラッチと係合しない非係合位置との間を回転可能で、図示を省略したバネにより係合位置側に回転付勢されている。さらにトランクリッド１５の内部にはロック装置２０の近傍に位置するクロージャモータ（モータ）２５が設けてある。クロージャモータ２５の回転出力軸は図示を省略した回転伝達機構を介して上記ラッチと連係しており、正転することによりラッチを上記フルラッチ位置まで回転させ、逆転することによりラッチを上記ハーフラッチ位置まで回転させる。
クロージャモータ２５の上記回転出力軸には、２つのＮ極と２つのＳ極を周方向に等角度間隔で並べたパルス検出用磁石が設けてあり、パルス検出用磁石の周囲には、Ｎ極と対向したときにパルス信号（検出信号）を出力する２つのＮ極用素子を周方向に等角度間隔で並べたホールセンサ２６（速度検出手段）が設けてある。ホールセンサ２６がパルス信号を出してから次のパルス信号を出すまでの時間が回転パルスである。回転パルスが短ければクロージャモータ２５の回転速度が速いことになり、回転パルスが長ければクロージャモータ２５の回転速度が遅いことになる。

図１及び図２に示すように自動車１０にはクロージャモータ２５を制御するための制御手段３０が設けてある。
制御手段３０はＣＰＵ（中央演算処理装置）等から構成したものであり、ハーフラッチ検知手段２３、クロージャモータ２５、ホールセンサ２６、及び、ホールセンサ２６と制御手段３０に対して電力を供給する電源３１と電気的に接続している。
図２に示すように制御手段３０は、正転制御回路（ＰＷＭ制御手段）３３、挟み込み検出回路（挟み込み検知手段）３４、メモリ３５、逆転制御回路（ＰＷＭ制御手段）３６、及び、ＰＷＭ制御回路（ＰＷＭ制御手段）３７を具備している。
ＰＷＭ制御手段の構成要素である正転制御回路３３は、ホールセンサ２６がパルス信号を出力せず（クロージャモータ２５が停止している）、かつ、ハーフラッチ検知手段２３がラッチのハーフラッチ状態を検知したときに、クロージャモータ２５に対して正転回転用の電圧である正転電圧（出力電圧）をかける回路である。
挟み込み検出回路３４は、ホールセンサ２６からパルス信号を受けることによりクロージャモータ２５の回転パルスを認識する回路である。メモリ３５には通常回転時（開口部１１の後縁部１２とトランクリッド１５の端面１７の間に衣服等（異物）の挟み込み状態が発生していないとき）のクロージャモータ２５の正転方向の回転パルスに関するデータである通常時回転パルスデータが記憶してある。挟み込み検出回路３４は、ホールセンサ２６から送られてくるパルス信号とメモリ３５に記憶させてある通常時回転パルスデータとを比較し、クロージャモータ２５の正転方向の回転パルスが通常時回転パルスデータに比べて遅い場合は開口部１１の後縁部１２とトランクリッド１５の端面１７の間に挟み込み状態が発生していると判断する。
ＰＷＭ制御手段の構成要素である逆転制御回路３６は、挟み込み検出回路３４が挟み込み状態を認識したときに働く回路である。即ち、挟み込み検出回路３４は挟み込み状態の発生を認識すると逆転制御回路３６に対して信号を送り、逆転制御回路３６はクロージャモータ２５に対して逆転回転用の電圧である逆転電圧をかける。さらに逆転制御回路３６は、ホールセンサ２６がクロージャモータ２５の逆転状態を示すパルス信号を出力し、かつ、ハーフラッチ検知手段２３がハーフラッチ状態を検知したときに逆転電圧の出力を停止する。

ＰＷＭ制御回路３７は、メモリ３５に予め記憶させてある「相関関係データ（データテーブル）」に基づいて、正転制御回路３３がクロージャモータ２５にかける上記正転電圧のパルス幅（電圧の印加時間）を調整する回路である。この相関関係データは、電源３１から正転制御回路３３（制御手段３０）に供給される電力の入力電圧の大きさに応じて正転制御回路３３が出力する正転電圧の印加時間を調整するためのＤＵＴＹ比に関するデータである。
電源３１の電圧（入力電圧）の規定値は１２Ｖであるが、電源３１の電圧は自動車１０に搭載した他の電子機器等の影響によりおおよそ９Ｖ〜１６Ｖの範囲で変動する可能性があるため、本実施形態では６Ｖ〜１６Ｖの範囲で相関関係データを作成している。図３中の各プロット（黒色の四角）は、正転制御回路３３（制御手段３０）に対する入力電圧が６Ｖ、７Ｖ、８Ｖ、９Ｖ、１０Ｖ、１１Ｖ、１２Ｖ、１３Ｖ、１４Ｖ、１５Ｖ、１６Ｖのときの各正転電圧を示すデータであり、クロージャモータ２５によって実際にトランクリッド１５を閉方向に回転させ、そのときのクロージャモータ２５の回転速度、制御手段３０（正転制御回路３３）に対する電源３１からの入力電圧、及び、ＤＵＴＹ比（正転電圧）の関係を実験により調べたデータ群である。これら各プロットが示すデータは、トランクリッド１５及び支持ロッド１６の重量、支持ロッド１６と車両ボディの間に設けた回転支持機構の回転抵抗、及び、クロージャモータ２５の回転出力軸とラッチの間の上記回転伝達機構の抵抗などの外的要因を反映させたデータであるため、ＰＷＭ制御回路３７がこれらのデータ（ＤＵＴＹ値）に基づいて正転電圧のパルス幅を調整すれば、入力電圧が６Ｖ、７Ｖ、８Ｖ、９Ｖ、１０Ｖ、１１Ｖ、１２Ｖ、１３Ｖ、１４Ｖ、１５Ｖ、１６Ｖのいずれかである場合は（トランクリッド１５等に外力が掛からない限り）、クロージャモータ２５の正転速度とトランクリッド１５の閉方向の回転速度を所望の一定速度に維持することが可能である。
さらに図３のグラフは公知の近似式（例えば、累乗近似式、最小二乗近似式、対数近似式、線型近似式、指数近似式など）と各プロットのデータに基づいて演算した近似曲線であり、メモリ３５にはこのグラフ（近似曲線）に基づく相関関係データが記憶してある。この相関関係データは実際の実験により取得した各プロットの値からは僅かにずれているものの当該ずれ量は極めて小さいため、このデータを利用してクロージャモータ２５を正転させれば、（トランクリッド１５等に外力が掛からない限り）クロージャモータ２５の正転速度とトランクリッド１５の閉方向の回転速度を所望の一定速度に維持できる。電源３１から正転制御回路３３に供給される電力の入力電圧が６Ｖ、７Ｖ、８Ｖ、９Ｖ、１０Ｖ、１１Ｖ、１２Ｖ、１３Ｖ、１４Ｖ、１５Ｖ、１６Ｖのいずれかの値になることは希であり、実際はこれらの電圧から僅かにずれた値の電圧になることが多い。そのため、このような近似演算を行わない場合は入力電圧を様々な値に変化させながら膨大な数の実験データを取得しなければならない（しかも全ての入力電圧に対応するデータを取得することは事実上不可能である）が、このような近似曲線を利用すれば極めて小さな労力により実用に耐えうる相関関係データを取得できる。

続いて本実施形態の動作について説明する。
全開位置に位置するトランクリッド１５を運転手や乗客が手で全閉位置側に回転させると、トランクリッド１５が全閉位置近傍に達したときにストライカ１３がロック装置２０のストライカ進入孔２１に進入し、ロック装置２０内部においてオープン位置に位置するラッチと係合する。そしてストライカ１３によってラッチがハーフラッチ位置まで回転すると、これをハーフラッチ検知手段２３が検知し正転制御回路３３に対して信号を送り、さらにホールセンサ２６がクロージャモータ２５の回転パルスの計測を開始する。すると正転制御回路３３がハーフラッチ検知手段２３から上記信号を受けたときの電源３１の入力電圧の大きさを検出すると共に正転電圧をクロージャモータ２５にかけ、ＰＷＭ制御回路３７が当該正転電圧に対して上記相関関係データの（正転制御回路３３が検出した入力電圧の大きさに対応する）ＤＵＴＹ比に基づいてパルス幅調整を行う。そしてパルス状の正転電圧がクロージャモータ２５に入力されると、クロージャモータ２５は電源３１から制御手段３０に供給された入力電圧の大きさの如何に関わらず一定の速度で正転動作を行うので、ラッチは一定の速度でフルラッチ位置側に回転する。正転制御回路３３は、ホールセンサ２６が出力したパルス信号の合計数が所定数に達したときにラッチがフルラッチ位置に達したと判断し、正転電圧の出力を停止する。さらにトランクリッド１５は、ラッチのフルラッチ位置側への回転に伴って全閉位置側に回転し、ラッチがフルラッチ位置に達したときに全閉位置に到達する。

一方、例えば自動車１０の直後に立っている人の衣服が開口部１１の後縁部１２に載っている状態でクロージャモータ２５によってラッチをハーフラッチ位置からフルラッチ位置まで回転させると、当該衣服が開口部１１の後縁部１２とトランクリッド１５の端面１７の間に挟み込まれてしまう。このような状態になるとクロージャモータ２５に掛かる負荷が増大しクロージャモータ２５の回転速度が低下するので、挟み込み検出回路３４がホールセンサ２６から送られてくるパルス信号とメモリ３５に記憶させてある上記通常時回転パルスデータとに基づいて挟み込み状態が発生したと判断する。すると挟み込み検出回路３４は逆転制御回路３６に対して信号を送り、逆転制御回路３６がクロージャモータ２５に対して逆転電圧をかけるので、逆転したクロージャモータ２５の駆動力によってラッチがハーフラッチ側に逆回転する。このときホールセンサ２６がクロージャモータ２５の逆回転状態を検出しているので、ラッチがハーフラッチ位置まで戻ったことをハーフラッチ検知手段２３が検知すると、逆転制御回路３６は逆転電圧の出力を停止する。
上述したように電源３１の電圧が他の電子機器等の影響により変動したとしてもクロージャモータ２５の正転速度及びトランクリッド１５の閉方向速度はトランクリッド１５の端面１７が衣服に接触するまでは一定に維持されるので、挟み込み検出回路３４は挟み込み状態の発生を極めて正確に検知できる。そのため、挟み込み状態が発生したときに、クロージャモータ２５を直ちに逆転させてラッチとストライカ１３のロックを速やかに解除できる。

以上、上記実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は様々な変更を施しながら実施可能である。
例えば、クロージャモータ２５とは別のモータを自動車１０に設けることにより、当該モータによってトランクリッド１５を全開位置と全閉位置近傍（ラッチがハーフラッチ位置に移動する位置）との間で開閉させてもよい。
さらに、逆転制御回路３６がクロージャモータ２５に対して出力する逆転電圧に対してＰＷＭ制御を行ってもよい。
さらに、挟み込み検出回路３４が挟み込み状態の発生を検出したときに、逆転制御回路３６がクロージャモータ２５に対して逆転電圧を出力しないで、トランクリッド１５を停止させる制御としてもよい。
また、車両本体側にロック装置（ラッチ、ラチェット）を設け、トランクリッド１５側にストライカを設けてもよい
さらに、本発明の適用対象である「開閉体」はトランクリッド１５に限定されるものではなく、例えば、車両側面に形成した開口部を開閉するスライドドアや、車両後部の開口部を開閉するバックドア、あるいは車両ドアの開口部（窓孔）を開閉するスライドガラスであってもよい。
また、開閉体の回転速度が一定になるような相関関係データをメモリ３５に記憶させ、かつ、速度検出手段をクロージャモータ２５の回転出力軸以外の場所（例えば上記回転伝達機構を構成する可動部材近傍や、開閉体の回転中心軸近傍）に配設し、これら可動部材や開閉体の回転中心軸などの移動速度に基づいて開閉体の閉方向の回転速度を検出し、当該検出結果に基づいて挟み込み検出回路３４が挟み込み検知を行ってもよい。

１０ 自動車（車両）
１１ 開口部
１２ 開口部の後縁部
１３ ストライカ
１５ トランクリッド（開閉体）
１６ 支持ロッド
１７ トランクリッドの端面
２０ ロック装置（クロージャ機構）
２１ ストライカ進入孔
２３ ハーフラッチ検知手段
２５ クロージャモータ（モータ）
２６ ホールセンサ（速度検出手段）
３０ 制御手段
３１ 電源
３３ 正転制御回路
３４ 挟み込み検出回路（挟み込み検知手段）
３５ メモリ
３６ 逆転制御回路（逆転制御手段）
３７ ＰＷＭ制御回路（ＰＷＭ制御手段）

Claims (3)

1. 車両に形成した開口部を開閉する開閉体と、
   該開閉体を閉方向に移動させる正転動作を行うモータと、
   電源から供給された入力電圧とＤＵＴＹ比とに基づいて生成したパルス状の出力電圧を上記モータにかけ、該モータを正転させるＰＷＭ制御手段と、
   上記開閉体の閉方向の移動速度を検出する速度検出手段と、
   該速度検出手段の検出結果に基づいて、上記開口部と開閉体による異物の挟み込み状態を検知する挟み込み検知手段と、
   を備える車両開閉体の制御装置において、
   上記開閉体の閉方向の移動速度が一定になるような上記入力電圧の大きさと上記ＤＵＴＹ比との関係を表す相関関係データを予め記録したメモリ部を備え、
   上記ＰＷＭ制御手段は、上記モータが正転する前に上記入力電圧を検出し、検出した該入力電圧の大きさと上記相関関係データの上記ＤＵＴＹ比とに基づいて上記出力電圧を生成することを特徴とする車両開閉体の制御装置。
2. 請求項１記載の車両開閉体の制御装置において、
   上記相関関係データは、大きさが異なる複数種類の上記入力電圧と各入力電圧に対応する上記ＤＵＴＹ比との関係を表す複数のデータに基づいて作成した近似曲線に基づくデータである車両開閉体の制御装置。
3. 請求項１または２記載の車両開閉体の制御装置において、
   上記開口部と開閉体の一方にストライカを固定し、
   他方に、該開閉体が所定の開度になったときに該ストライカとハーフラッチ状態で係合し、開閉体が全閉位置に達したときに該ストライカとフルラッチ状態で係合するクロージャ機構を設け、
   上記モータが、上記ハーフラッチ状態で上記ストライカと係合した上記クロージャ機構を上記フルラッチ状態に移行させるクロージャモータである車両開閉体の制御装置。

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