JP6098357B2 - 自動車ドアの検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイドドアやバックドアなどの自動車ドアの閉じ性能を評価するための検査装置に関するものである。

自動車を出荷する前のドアの閉じ性能を評価するための検査装置として、ドアの開閉角度を角速度センサで測定し、ドアが閉じる瞬間の角速度やドアが閉じた直後の振動を解析することにより、半ドアを含むドア閉じ性能を評価するものが知られている（特許文献１）。

特開２００３−１５６６２５号公報

しかしながら、いわゆるワンボックスタイプの自動車のバックドアの閉じ性能を評価する場合には、バックドアを閉じる際に車室内の圧縮空気圧が反力となる点や、空気圧の抜け状況などの影響が大きいため、ドアを閉じる際の角速度だけでは正確な評価を行うことができないという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、ドアの閉じ性能を精度よく評価できる自動車ドアの検査装置を提供することである。

本発明は、車室内の圧力、ドラフタ通路の開閉弁の開放時間およびドアの閉じ速度のそれぞれが各許容範囲を満たすか否かによりドア閉じ性能を評価することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、ドアの閉じ速度のみならず車室内の圧力及びドラフタ通路の開閉弁の開放時間を評価項目にしたので、ドアの閉じ性能を精度よく評価することができる。

本発明の一実施の形態に係る自動車ドアの検査装置をワンボックス型自動車のバックドアに適用した例を示すブロック図である。 図１の制御部における情報処理手順を示すフローチャートである。 サイドドアを閉じるのに必要なエネルギを要因別に示すグラフである。 バックドアを閉じるのに必要なエネルギを要因別に示すグラフである。 バックドアの背面図である。 ドラフタ通路及び開閉弁を示す断面図である。 図１の圧力センサの取付位置を示すワンボックス型自動車の透視平面図である。 図１の圧力センサの測定結果の一例を示すグラフである。 図１の圧力センサの測定結果の他例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る自動車ドアの検査装置をワンボックスカー２のバックドア２１の閉じ性能評価に適用した実施の形態を示すブロック図である。ワンボックスカー２とは、自動車のボディスタイルの一種であって、ボンネット２３がないか極めて短いボンネット２３を有する箱型ボディを意味し、バンタイプ又はミニバンタイプとも称されることがある。図１に示すワンボックスカー２は、セダンカーに比べてボンネット２３が短い自動車である。こうしたワンボックスカー２にあっては、その車形から、バックドア２１が他車形のものに比べて大きく、したがってバックドア２１の閉じ性能に影響する要因がサイドドア２２の閉じ性能に影響する要因と相違する。

図３Ａは、ワンボックスカー２のサイドドア２２を閉じるのに必要とされるエネルギを要因別に示すグラフ、図３Ｂは同じワンボックスカー２のバックドア２１を閉じるのに必要とされるエネルギを要因別に示すグラフである。一般的にドアの閉まり易さは、空気バネ（エアタイト，気密性）Ｅａと、シール部品などで構成させるゴム反力Ｅｓと、ドアロックが噛み合う際に発生するロックの反力エネルギＥｌとの和と、ヒンジ抵抗含むドア自閉エネルギＥｓｃと、操作者が加える操作エネルギＥｏとの収支、すなわちＥａ＋Ｅｓ＋Ｅｌ＝Ｅｓｃ＋Ｅｏで説明できると考えられる。

自動車に対する音振性能要求値が高まるほど車両気密性が増すので、ドアが閉り難くなる傾向にある。こうした閉まり難いドアは大きな操作力が必要とされるのでユーザの不満に直結する。このため、より高いレベルで車両の気密性とドア閉まり易さを両立させる必要がある。特にワンボックスカー２のバックドア２１は、図３Ａ，３Ｂに示すように、空気ばねエネルギ（エイタイトエネルギ）が大きく、サイドドア２２に比べて大きな操作エネルギＥｏが必要とされる。車両の開発時などにおいて、本例の自動車ドアの検査装置を用いてドアの閉じ性能を精度よく評価することにより、ドアを閉じる際の空気ばねＥａの影響代を低下させた自動車を開発することができる。

図１に戻り、本例の自動車ドアの検査装置１は、圧力センサ１１及び増幅器１２と、高速度撮影カメラ１３と、角速度センサ１４と、光電管１５と、入出力部１６と、記憶部１７と、制御部１８と、ディスプレイ１９とを備える。

圧力センサ１１は、車室内の中央又は左右に一又は複数設置され、バックドア２１を閉じる際の車室内の圧力Ｐｎを検出し、その検出信号を増幅器１２にて増幅したのち入出力部１６に出力する。図５はワンボックスカー２の車室内を示す透視平面図であり、たとえば点Ｘ１に圧力センサ１１が設置される。ただし、同図に示すように、圧力センサ１１を車室内の複数個所Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３に設置し、これらの圧力の出力値の平均値を車室内圧力としてもよい。

高速度撮影カメラ１３は、同じくバックドア２１を閉じる際の、車室内の空気を車室外に排出するドラフタ通路２４の開閉弁２５の開放時間Ｔｎを検出するためのカメラであり、撮影された動画像データを、入出力部１６を介して記憶部１７に出力し、ここに動画像データを記憶する。

図４Ａは、図１に示すワンボックスカー２の背面図であり、車室内の空気を車室外に排出するドラフタ通路２４は、リヤパネル２６下部のリヤバンパで隠れた箇所など４か所に設けられている。図４Ｂは一つのドラフタ通路２４の一例を示す縦断面図であり、車体のリヤパネル２６に形成された通孔２６１に、上下に並んで２つの開口部２４２，２４２が形成されたドラフタ２４１が装着されている。各開口部２４２には、車室内から車室外に向かって開口部２４２を開放する回動位置と、開口部２４２を閉塞する位置とに回動する開閉弁２５が設けられ、車室内の圧力が所定圧以下の場合には、開閉弁２５はバネ部材２７により閉位置に付勢されている。すなわち、車室内の圧力が車室外の圧力に比べて所定圧を超えると、バネ部材２７の付勢力に抗して開閉弁２５が開口部２４２を開放する。高速度撮影カメラ１３は、この開閉弁２５の開閉状態を撮影し、開閉弁２５が開口部２４２を開放している時間Ｔｎを動画像データから測定する。なお、ドラフタ通路２４がリヤバンパに隠れている場合には、当該リヤバンパを取り外した状態で撮影を行う。また、複数のドラフタ通路２４のそれぞれについて高速度撮影カメラ１３を設けることが望ましい。

角速度センサ１４は、図１に示すようにバックドア２１の外面に装着され、バックドア２１の開閉角度θの時間変化ｄθ／ｄｔを角速度ωとして検出し、その検出信号を入出力部１６へ出力する。角速度センサ１４としては、コリオリ力に基づいて角速度を測定するジャイロ型の角速度センサなどを用いることができる。本例の角速度センサ１４は、バックドア２１の開閉角度θの時間変化Δｔを測定することで角速度ωを検出するが、角速度ω＝ｄθ／ｄｔであり、バックドア２１の開閉角度θは角速度センサ１４の取付位置に依存しないので、すなわち、角速度センサ１４をバックドア２１のヒンジの近傍に取り付けた場合でもバックドア２１の先端に取り付けた場合でも開閉角度θは同じであるから、角速度センサ１４の取付位置によって測定される角速度ωが異なることはない。なお、バックドア２１の閉じ速度Ｖｎは、バックドア２１のロック機構部の速度をいうことから、角速度ωにバックドア２１のヒンジからロック機構部までの長さを乗じた値として求めることができる。

光電管１５は、バックドア２１が閉じる直前に遮光する位置にセットされ、この遮光信号を、圧力センサ１１、高速度撮影カメラ１３及び角速度センサ１４の測定開始（記憶部１７への記憶開始）のトリガ信号とするものである。したがって、光電管１５に限定されず、リミットスイッチなどを用いることもできる。

記憶部１７は、入出力部１６を介して入力した圧力センサ１１の検出信号と、高速度撮影カメラ１３の動画像データと、角速度センサ１４の検出信号を記憶する。記憶開始のトリガ信号は、上述した光電管１５の遮光信号である。

制御部１８は、圧力センサ１１により検出された車室内の圧力Ｐｎ、高速度撮影カメラ１３で撮影された動画像データから求められたドラフタ通路２４の開閉弁２５の開放時間Ｔｎ、および角速度センサ１４により検出されたバックドア２１の閉じ速度Ｖｎのそれぞれが、予め記憶部１７に記憶された各許容範囲を満たすか否かを判定する判定機能を有する。図３Ａ，３Ｂに示すように、空気ばね（エアタイト）のエネルギＥａが小さいほどバックドア２１を閉じる操作エネルギＥｏが小さくて済むので、空気ばねのエネルギＥａが小さくなるほどバックドア２１の閉じ性能が良好であるといえる。

この場合に、圧力センサ１１により検出された車室内の圧力変動の最大値Ｐｎが小さいほど、空気抜け性が良好であると言える。また、高速度撮影カメラ１３で撮影された動画像データから求められるドラフタ通路２４の開閉弁２５の開放時間Ｔｎが長いほど、空気抜け性が良好であると言える。さらに、角速度センサ１４により検出されたバックドアの閉じ速度Ｖｎが遅いほど操作力が小さいといえる。そのために、本例の自動車ドアの検査装置１は、これら３つの要因について判定する。詳細は後述する。

ディスプレイ１９は、記憶部１７に記憶された測定データ、すなわち車室内の圧力変動データや高速度撮影カメラ１３で撮影された動画像データを表示する。なお、ドラフタ通路２４の開閉弁２５の開放時間Ｔｎは、高速度撮影カメラ１３で撮影された動画像データをディスプレイ１９に表示させながら、測定者が目視で開閉弁２５の開閉状態を観察し、その開放時間Ｔｎを測定することにより求めることができる。

次に、制御部１８の情報処理手順を図２のフローチャートに基づいて説明する。バックドア２１の閉じ性能を評価するには、図１に示すようにバックドア２１を開き、種々の操作力Ｅｏを加えて当該バックドア２１を閉じる。このときステップＳ１にて、光電管１５による遮光が行われたか否かを判断し、遮光が行われたらステップＳ２〜Ｓ４へ進む。ステップＳ２〜Ｓ４の処理は連続して実行される。

ステップＳ２では、バックドア２１の閉じ速度Ｖｎを測定するために、角速度センサ１４からの検出信号を、入力部１６を介して記憶部１７に読み込む。また、ステップＳ３では、車室内圧力Ｐｎを測定するために、圧力センサ１１からの検出信号を増幅器１２で増幅し、入出力部１６を介して記憶部１７に読み込む。さらにステップＳ４では、ドラフタ通路２４の開閉弁２５の開放時間Ｔｎを測定するために、高速度撮影カメラ１３からの動画像データを、入出力部１６を介して記憶部１７に読み込む。

なお、ステップＳ２のバックドア２１の閉じ速度Ｖｎは、角速度センサ１４により検出された角速度ωに長さ（既知）を乗じることで求められるので、制御部１８は、記憶部１７に記憶された角速度ωを読み出してこの演算を行い、バックドアの閉じ速度Ｖｎとして再び記憶部１７に記憶する。

また、ステップＳ３の車室内圧力Ｐｎは、図５に示す点Ｘ１に配置された圧力センサ１１による車室内圧力の時間的変動が、たとえば図６Ａ，６ＢのＸ１に示すプロファイルで記憶部１７に記憶されるが、このプロファイルの最大値を車室内圧力Ｐｎとして再び記憶部１７に記憶する。この処理は、制御部１８を操作することにより記憶部１７に記憶された圧力変動プロファイルをディスプレイ１９に読み出して表示し、操作者が目視等で選定してもよいし、圧力変動プロファイルから最大値を検索するプログラムを用いて自動的に選定してもよい。

また、ステップＳ４の開閉弁２５の開放時間Ｔｎは、高速度撮影カメラ１３によって撮影され記憶部１７に記憶された動画像データを、制御部１８を操作してディスプレイ１９に読み出して表示し、コマ送り等の操作をしながら操作者が目視にて開閉弁２５が開放している時間を測定する。そして、この開放時間Ｔｎを記憶部１７に記憶する。

ちなみに、上述した圧力センサ１１による圧力変動プロファイルを図６Ａ，６Ｂに示すようにディスプレイ１９に表示する際に、時間軸を同期させて開閉弁２５の開放状態（たとえば開放角度）を表示してもよい（縦軸を開放角度）。同図に４つのドラフタ通路２４それぞれの開放角度をＺ１〜Ｚ４として示す。図６Ａに示すワンボックスカーにおいては、４つのドラフタ通路２４の開閉弁２５は、ほぼ同時に開放するのに対して、図６Ｂに示すワンボックスカーにおいては、４つのドラフタ通路２４のうち左右両サイドの開閉弁の開放角度Ｚ１，Ｚ４が先に大きくなり、次いで中央の開閉弁の開放角度Ｚ２，Ｚ３が大きくなる。したがって、このワンボックスカーでは、バックドア２１を閉じる際に左右両サイドから空気が抜け始め次いで中央から空気が抜けることが解る。そして、そうすることにより全体の車室内圧力Ｘ１の最大値が小さければ、このような段階的な空気抜け性がドアの閉じ性能に寄与していると解析することができる。

ステップＳ５〜Ｓ７にてバックドア２１の閉じ性能を評価する。これらの処理は連続して実行される。まずステップＳ５では、記憶部１７に記憶されたバックドア２１の閉じ速度Ｖｎが０ではなく（正の速度を有する）、所定速度Ｖ０以下であるか否かを判断し、０＜Ｖｎ≦Ｖ０である場合はステップＳ６へ進み、そうでない場合はステップＳ９へ進む。

次のステップＳ６では、記憶部１７に記憶された車室内圧力Ｐｎが所定圧力Ｐ０以下であるか否かを判断し、Ｐｎ≦Ｐ０である場合はステップＳ７へ進み、そうでない場合はステップＳ９へ進む。

次のステップＳ７では、記憶部１７に記憶された開閉弁２５の開放時間Ｔｎが所定時間Ｔ０以下であるか否かを判断し、Ｔｎ≦Ｔ０である場合はステップＳ８へ進み、そうでない場合はステップＳ９へ進む。

そして、ステップＳ８ではその自動車２のバックドア２１の閉じ性能は、操作力Ｅｏが小さくて済むドアであるとして良好と評価し、これに対してステップＳ９では、そのバックドア２１の閉じ性能は、操作力Ｅｏが大きいドアであるとして不良と評価する。なお、不良と評価されたバックドア２１については、車体構造等を含めて設計変更等にフィードバックされる。

以上のとおり、本例の自動車ドアの検査装置１によれば、ドアの閉じ速度Ｖｎのみならず車室内の圧力Ｐｎ及びドラフタ通路２４の開閉弁２５の開放時間Ｔｎを評価項目にしたので、ドアの閉じ性能を精度よく評価することができる。特に、バックドアの影響が大きいワンボックスカーの検査装置に適用して好ましいものである。

上記圧力センサ１１及び増幅器１２は本発明に係る圧力検出手段に相当し、上記高速度撮影カメラ１３は本発明に係る開放時間検出手段に相当し、上記角速度センサ１４は本発明に係る速度検出手段に相当し、上記制御部１８は本発明に係る判定手段に相当し、上記ディスプレイ１９は本発明に係る表示手段に相当する。

１…検査装置
１１…圧力センサ
１２…増幅器
１３…高速度撮影カメラ
１４…角速度センサ
１５…光電管
１６…入出力部
１７…記憶部
１８…制御部
１９…ディスプレイ
２…ワンボックスカー（自動車）
２１…バックドア
２２…サイドドア
２３…ボンネット
２４…ドラフタ通路
２４１…ドラフタ
２４２…開口部
２５…開閉弁
２６…リヤパネル
２６１…通孔
２７…バネ部材

Claims (7)

1. 自動車ドアの閉じ性能を評価する自動車ドアの検査装置において、
   ドアを閉じる際の車室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   ドアを閉じる際の、車室内の空気を車室外に排出するドラフタ通路の開閉弁の開放時間を検出する開放時間検出手段と、
   ドアを閉じる際のドアの閉じ速度を検出する速度検出手段と、
   前記車室内の圧力、前記ドラフタ通路の開閉弁の開放時間および前記ドアの閉じ速度のそれぞれが、各許容範囲を満たすか否かを判定する判定手段と、を備えた自動車ドアの検査装置。
2. 前記自動車ドアは、ワンボックス型自動車のバックドアである請求項１に記載の自動車ドアの検査装置。
3. 前記判定手段は、前記ドアを閉じる際における、車室内の圧力の最大値が低いほど、前記開閉弁の開放時間が短いほど、前記閉じ速度が遅いほど、ドアの閉じ性能が良好であると判定する請求項１又は２に記載の自動車ドアの検査装置。
4. 前記判定手段は、前記ドアを閉じる際における、車室内の圧力の最大値が所定圧力以下であり、前記開閉弁の開放時間が所定時間以下であり、前記閉じ速度が所定速度以下の場合に、ドアの閉じ性能が良好であると判定する請求項３に記載の自動車ドアの検査装置。
5. 前記圧力検出手段は、
   前記車室内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記ドアを閉じる直前から直後に至る間の前記圧力センサの出力値変動を表示する表示手段と、を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車ドアの検査装置。
6. 前記開放時間検出手段は、
   前記開閉弁を撮影する高速度撮影カメラと、
   前記ドアを閉じる直前から直後に至る間の前記高速度撮影カメラで撮影した動画像データを表示する表示手段と、を含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車ドアの検査装置。
7. 前記速度検出手段は、前記自動車ドアに取り付けられ、ドアの開閉角度の変化を角速度として測定する角速度センサを含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動車ドアの検査装置。

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