JP6432367B2 - 車両窓開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるパワーウインド装置等の車両窓開閉装置に関するものである。

従来、車両窓開閉装置において、車両窓の開閉作動を妨げる異物の検出機能が知られている。例えば、特許文献１に示す車両窓開閉装置（パワーウインド装置）では、駆動源としてのモータの回転速度の変動推移等から車両窓の作動が異物によって妨げられたことを検出し、その異物検出を基にモータの駆動を停止する等して異物に掛かる荷重の軽減を図るものである。これにより、閉作動中の車両窓と窓枠との間での異物の挟み込みを防止することが可能となり、また、開作動中の車両窓によって異物が例えばドア内部に巻き込まれることを防止することが可能となる。

また、従来の車両窓開閉装置では、車両窓が低速度で作動される低速区間と、車両窓が低速度よりも速い高速度で作動される高速区間とが生じるように速度制御を行うものがある（例えば特許文献２参照）。

特開２０１１−１２２３６９号公報 特開２０１０−１４４３７９号公報

しかしながら、上記のような速度制御を備えた車両窓開閉装置に上記異物検出機能（挟み込み及び巻き込み検出機能）を適用した場合、車両窓の作動速度が遅い低速区間では車両窓の作動が異物によって妨げられたときのモータの回転速度の変動が小さくなるため、異物検出判定までの時間が長くなってしまうおそれがあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、速度制御を備えた車両窓開閉装置における異物の検出性能の低下を抑えることにある。

上記課題を解決する車両窓開閉装置は、車両窓の開閉作動を制御する制御部と、前記車両窓の作動の状態の変化を検出する変化検出部と、前記変化検出部にて検出された前記車両窓の作動の状態の変化に基づく特性値と判定閾値とを比較し、前記特性値が前記判定閾値以上のときに異物によって前記車両窓の作動が妨げられたと判定する異物検出部とを備えた車両窓開閉装置であって、前記制御部は、前記車両窓が低速度で作動される低速区間と、前記車両窓が前記低速度よりも速い高速度で作動される高速区間とが生じるように前記車両窓の作動の速度制御を行い、前記異物検出部は、前記高速区間においては第１の値を前記判定閾値に設定し、前記低速区間においては前記第１の値よりも小さい第２の値を前記判定閾値に設定するものであって、前記異物検出部は、前記高速区間においては、前記変化検出部にて検出された前記車両窓の作動の状態の変化に基づく特性値としての前記車両窓の速度の変動量と、設定した前記第１の値とを比較し、前記車両窓の速度の変動量が前記第１の値以上のときに異物によって前記車両窓の作動が妨げられたと判定するとともに、前記低速区間においては、前記変化検出部にて検出された前記車両窓の速度の変動量と、設定した前記第２の値とを比較し、前記車両窓の速度の変動量が前記第２の値以上のときに異物によって前記車両窓の作動が妨げられたと判定する。

この構成によれば、速度制御の低速区間における異物検出の判定閾値が、高速区間における判定閾値よりも小さい値に設定される。これにより、判定閾値を低速及び高速区間に関わらず一定としたときに比べて、低速区間における異物検出判定までに掛かる時間を短くすることができ、その結果、異物の検出性能の低下を抑えることができる。

上記車両窓開閉装置において、前記低速区間は、前記車両窓の開閉開始からの所定区間に設定されていることが好ましい。
この構成によれば、車両窓が開閉開始時に低速度で作動されるため、開閉開始時にモータを含めたレギュレータ（駆動機構）全体で生じやすい作動音を軽減することができる。また、開閉開始時の車両窓の作動が低速度であるため、車両窓の微小な位置調節が容易となる。

本発明によれば、速度制御を備えた車両窓開閉装置における異物の検出性能の低下を抑えることができる。

実施形態のパワーウインド装置の概略構成を示す電気ブロック図である。 同形態のパワーウインド装置における速度制御を説明するためのグラフである。 同形態のパワーウインド装置における制御態様を説明するためのフローチャートである。

以下、車両窓開閉装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のパワーウインド装置１０（車両窓開閉装置）は、ウインドガラスＷＧを開閉させるべく車両ドアＤに取り付けられるものであり、駆動源としてのモータ１１を有する例えばＸアーム式のウインドレギュレータを備えている。モータ１１は、直流モータに減速部が一体に組み付けられたギヤードモータにて構成されている。ウインドレギュレータは、モータ１１の回転をウインドガラスＷＧの開閉作動に変換する。

パワーウインド装置１０は、モータ１１を制御してウインドガラスＷＧの作動を制御するウインドＥＣＵ１２と、モータ１１の回転を検出する回転検出センサ１３とを備えている。回転検出センサ１３は、例えばホールＩＣよりなり、モータ１１の回転軸に設けられたセンサマグネット（図示略）の回転に伴う磁界変化を検出して、モータ１１の回転数や回転位置等の回転情報を検出する。

ウインドＥＣＵ１２は、モータ１１と別体若しくはモータ１１内に一体に備えられる。ウインドＥＣＵ１２は、制御回路２１と駆動回路２２とを備え、駆動回路２２は制御回路２１の制御に基づいて車載のバッテリ２３からモータ１１に対して電源供給を行う。

制御回路２１は、車両ドアＤに備えられる操作スイッチ２４の操作に基づき駆動回路２２を通じてモータ１１を回転駆動させ、ウインドガラスＷＧの開閉制御を行う。また、制御回路２１は、回転検出センサ１３から出力される回転検出信号（パルス信号）に基づいてウインドガラスＷＧの位置情報を算出する。本実施形態では、制御回路２１は、ウインドガラスＷＧの全閉位置を基準（ゼロ）として、ウインドガラスＷＧの開閉作動（つまり、モータ１１の正逆回転）に伴って加減算される回転検出信号のパルスエッジ（立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ）のカウント数をウインドガラスＷＧの位置情報として算出する。また、制御回路２１は、前記回転検出信号に基づいてモータ１１の回転方向を検出する。また、制御回路２１は、回転検出信号のパルスの間隔（周期）からモータ１１の回転速度を算出するとともに、モータ１１の速度の変動量（速度変動量ω）を算出する。

制御回路２１は、ウインドガラスＷＧと車両ドアＤのフレームとの間での挟み込みを検出する機能を有している。詳述すると、制御回路２１は、ウインドガラスＷＧの閉作動中（上昇作動中）において回転検出信号を基に算出したモータ１１の速度変動量ωと挟み込み判定閾値ｎとを比較する。そして、速度変動量ωが挟み込み判定閾値ｎ以上である場合に、ウインドガラスＷＧによる異物挟み込みが発生したと判定し、その挟み込み判定に基づいてウインドガラスＷＧを開方向に所定量だけ反転作動させて挟み込んだ異物を解放可能とする。

また、制御回路２１は、開作動中（下降作動中）のウインドガラスＷＧによって異物が車両ドアＤ内に巻き込まれる異物巻き込みを検出する機能も有している。詳述すると、制御回路２１は、ウインドガラスＷＧの開作動中において回転検出信号を基に算出したモータ１１の速度変動量ωと巻き込み判定閾値ｍとを比較する。そして、速度変動量ωが巻き込み判定閾値ｍ以上である場合に、ウインドガラスＷＧによる異物巻き込みが発生したと判定し、その巻き込み判定に基づきモータ１１の駆動を停止してウインドガラスＷＧの開作動を停止させる。

制御回路２１は、デューティ制御（ＰＷＭ制御）によりモータ１１の速度制御を行うことで、ウインドガラスＷＧの速度を制御する。そして、制御回路２１は、図２に示すように、ウインドガラスＷＧの開作動開始直後及び閉作動開始直後の所定区間（低速区間ＬＳ）においてウインドガラスＷＧを低速作動させる所謂スロースタート制御を実行する。つまり、ウインドガラスＷＧは、作動開始から低速区間ＬＳを経て通常速度区間ＨＳに移行する。

制御回路２１は、通常速度区間ＨＳにおいては、デューティ比を一定値（例えば１００）として一定電力をモータ１１に供給し、これにより、ウインドガラスＷＧが通常速度Ｖにて作動される。これに対し、ウインドガラスＷＧの作動開始位置Ｐ０からの変位量が所定値ΔＰに達するまでの低速区間ＬＳにおいては、デューティ比を前記一定値よりも低い値とした電力をモータ１１に供給し、ウインドガラスＷＧを通常速度Ｖよりも低速度で作動させる。本実施形態では、低速区間ＬＳにおいて、ウインドガラスＷＧの作動速度は、ウインドガラスＷＧの変位に対して例えば一次関数的に増速され、通常速度区間ＨＳに移行する直前でほぼ通常速度Ｖとなるように速度制御される。なお、低速区間ＬＳの範囲（所定値ΔＰ）は、ウインドガラスＷＧの実際の変位量の２０ｍｍ〜３０ｍｍに対応する回転検出信号のパルスエッジのカウント数とするのが好ましい。また、本実施形態では、低速区間ＬＳの範囲は、閉作動の場合と開作動の場合で同一とされている。

ここで、制御回路２１は、ウインドガラスＷＧを閉作動させる場合において、ウインドガラスＷＧが通常速度区間ＨＳで作動しているとき（つまり、ウインドガラスＷＧの作動開始位置Ｐ０からの変位量が所定値ΔＰ以上のとき）には、通常速度用閾値ｎＨを前記挟み込み判定閾値ｎに設定する。一方、ウインドガラスＷＧが低速区間ＬＳで作動しているとき（つまり、ウインドガラスＷＧの作動開始位置Ｐ０からの変位量が所定値ΔＰ未満のとき）には、通常速度用閾値ｎＨよりも小さい低速用閾値ｎＬを挟み込み判定閾値ｎに設定する。

ウインドガラスＷＧを開作動させる場合においても同様に、制御回路２１は、ウインドガラスＷＧが通常速度区間ＨＳで作動しているとき（つまり、ウインドガラスＷＧの作動開始位置Ｐ０からの変位量が所定値ΔＰ以上のとき）には、通常速度用閾値ｍＨを前記巻き込み判定閾値ｍに設定する。一方、ウインドガラスＷＧが低速区間ＬＳで作動しているとき（つまり、ウインドガラスＷＧの作動開始位置Ｐ０からの変位量が所定値ΔＰ未満のとき）には、通常速度用閾値ｍＨよりも小さい低速用閾値ｍＬを巻き込み判定閾値ｍに設定する。

次に、本実施形態における異物検出制御とその作用について図３に従って説明する。なお、同図を用いた以下の説明では、ウインドガラスＷＧの開作動時について言及するが、ウインドガラスＷＧの開作動と閉作動とでは、モータ１１の回転方向が異なるのみであって制御自体は略同一であるため、以下では閉作動時についての詳細な説明は省略する。

制御回路２１は、操作スイッチ２４の操作に基づいて駆動回路２２を介してモータ１１に給電を行い、ウインドガラスＷＧを開作動させる（ステップＳ１）。次に、制御回路２１は、回転検出センサ１３から出力される回転検出信号に基づいてモータ１１の速度変動量ωを算出する（ステップＳ２）。

次に、制御回路２１は、ステップＳ３において、ウインドガラスＷＧの作動開始位置Ｐ０からの変位量が所定値ΔＰ未満か否か、つまり、ウインドガラスＷＧの作動が低速区間ＬＳの作動か否かを判定する。

ウインドガラスＷＧの作動が低速区間ＬＳの作動である場合には、制御回路２１は、低速用閾値ｍＬを巻き込み判定閾値ｍに設定する（ステップＳ４）。一方、ウインドガラスＷＧの作動が低速区間ＬＳの作動でない場合（つまり、通常速度区間ＨＳでの作動の場合）には、制御回路２１は、通常速度用閾値ｍＨを巻き込み判定閾値ｍに設定する（ステップＳ５）。

次に、制御回路２１は、ステップＳ６において、開作動中のウインドガラスＷＧによる異物の巻き込み判定を行う。このとき、制御回路２１は、低速用閾値ｍＬ又は通常速度用閾値ｍＨと設定した巻き込み判定閾値ｍと、モータ１１の速度変動量ωとを比較する。そして、速度変動量ωが巻き込み判定閾値ｍ以上である場合に、ウインドガラスＷＧによる異物巻き込みが発生したと判定し、その巻き込み判定に基づきモータ１１の駆動を停止してウインドガラスＷＧの開作動を停止させる。一方、速度変動量ωが巻き込み判定閾値ｍ未満である場合には、ウインドガラスＷＧによる異物巻き込みが発生していないと判定し、ステップＳ２に戻る。

なお、ウインドガラスＷＧの閉作動時の制御は、図３に示すステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６における巻き込み判定に関する閾値（巻き込み判定閾値ｍ、低速用閾値ｍＬ及び通常速度用閾値ｍＨ）が挟み込み判定に関する閾値（挟み込み判定閾値ｎ、低速用閾値ｎＬ及び通常速度用閾値ｎＨ）に代わるだけで、上記の開作動時と略同様の制御である。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）制御回路２１は、低速区間ＬＳにおいては、通常速度用閾値ｍＨよりも小さい低速用閾値ｍＬを巻き込み判定閾値ｍに設定し、通常速度用閾値ｎＨよりも小さい低速用閾値ｎＬを挟み込み判定閾値ｎに設定する。つまり、制御回路２１は、低速区間ＬＳにおける判定閾値（低速用閾値ｍＬ，ｎＬ）を、通常速度区間ＨＳにおける判定閾値（通常速度用閾値ｍＨ，ｎＨ）よりも小さく設定する。これにより、巻き込み判定閾値ｍ及び挟み込み判定閾値ｎを低速区間ＬＳと通常速度区間ＨＳに関わらず一定としたときに比べて、低速区間ＬＳにおける異物検出判定までに掛かる時間を短くすることができ、その結果、異物の検出性能の低下を抑えることができる。

（２）低速区間ＬＳをウインドガラスＷＧの作動開始位置Ｐ０からの所定区間に設定している。これにより、ウインドガラスＷＧが開閉開始時に低速度で作動されるため、開閉開始時にモータ１１を含めたウインドレギュレータ全体で生じやすい作動音を軽減することができる。また、開閉開始時のウインドガラスＷＧの作動が低速度であるため、ウインドガラスＷＧの微小な位置調節が容易となる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、制御回路２１は、モータ１１の速度変動量ωを基に異物検出（挟み込み及び巻き込みの検出）を行うが、これに特に限定されるものではなく、モータ１１の速度変動量ω以外の特性値（ウインドガラスＷＧの作動の状態の変化に基づく特性値）を基に異物検出を行ってもよい。

・上記実施形態では、制御回路２１は、低速区間ＬＳにおいて、ウインドガラスＷＧの変位に伴いデューティ比を増加させてウインドガラスＷＧの作動速度を増速する増速制御を行うが、これ以外に例えば、低速区間ＬＳにおいてデューティ比を一定として通常速度Ｖよりも遅い一定速度となるように速度制御してもよい。

・上記実施形態では、低速区間ＬＳの範囲（前記所定値ΔＰ）は、閉作動の場合と開作動の場合で同一としたが、これに限らず、閉作動の場合と開作動の場合で異ならせてもよい。

・上記実施形態では、低速区間ＬＳをウインドガラスＷＧの作動開始位置Ｐ０からの所定区間に設定したが、これに特に限定されるものではない。例えば、ウインドガラスＷＧが機械的な端点位置（全閉位置又は全開位置）に達する手前の所定区間に低速区間を設定し、その低速区間においてウインドガラスＷＧが通常速度Ｖから徐々に減速するように速度制御（所謂スローストップ制御）してもよい。この構成によれば、ウインドガラスＷＧが端点位置に達する際の異音の発生を抑えることができる。

・上記実施形態では、制御回路２１は、挟み込み判定に基づいてウインドガラスＷＧを開方向に所定量だけ反転作動させるが、これ以外に例えば、挟み込み判定に基づいてモータ１１の作動を停止させてもよい。

また、上記実施形態では、制御回路２１は、巻き込み判定に基づきモータ１１の駆動を停止してウインドガラスＷＧの開作動を停止させるが、これ以外に例えば、巻き込み判定に基づいてウインドガラスＷＧを閉方向に所定量だけ反転作動させてもよい。

・上記実施形態では、挟み込み判定と巻き込み判定の両方において、低速区間ＬＳにおける判定閾値（低速用閾値ｍＬ，ｎＬ）を、通常速度区間ＨＳにおける判定閾値（通常速度用閾値ｍＨ，ｎＨ）よりも小さく設定した。しかしながら、これに限定されるものではなく、挟み込み判定と巻き込み判定のいずれか一方において低速区間ＬＳにおける判定閾値を、通常速度区間ＨＳにおける判定閾値よりも小さく設定してもよい。

・上記実施形態では、デューティ制御にてモータ１１の回転速度を制御したが、デューティ制御以外でモータ１１の回転速度を制御するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、異物の挟み込みと巻き込みの両方を検出する機能を備えたパワーウインド装置１０に適用したが、挟み込み検出機能及び巻き込み検出機能のいずれか一方を備えたパワーウインド装置に適用してもよい。

・上記実施形態では、Ｘアーム式のウインドレギュレータを用いたパワーウインド装置１０に適用したが、ワイヤ式のウインドレギュレータを用いたパワーウインド装置に適用してもよい。

・上記実施形態では、車両ドアＤに備えられたウインドガラスＷＧを開閉させるパワーウインド装置１０に適用したが、これ以外に例えば、車両の屋根に備えられたルーフガラスを開閉させるサンルーフ装置に適用してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）請求項１又は２に記載の車両窓開閉装置において、
前記異物検出部は、前記車両窓の開作動の状態の変化に基づく特性値と巻き込み判定閾値とを比較し、前記特性値が前記巻き込み判定閾値以上のときに開作動中の前記車両窓による異物の巻き込みが発生したと判定する巻き込み検出部であることを特徴とする車両窓開閉装置。

この構成によれば、異物の巻き込み検出機能を備えたパワーウインド装置において、低速区間における巻き込み判定までに掛かる時間を短くすることができる。
（ロ）請求項１、請求項２、及び上記付記（イ）のいずれか１つに記載の車両窓開閉装置において、
前記異物検出部は、前記車両窓の閉作動の状態の変化に基づく特性値と挟み込み判定閾値とを比較し、前記特性値が前記挟み込み判定閾値以上のときに閉作動中の前記車両窓による異物の挟み込みが発生したと判定する挟み込み検出部であることを特徴とする車両窓開閉装置。

この構成によれば、異物の挟み込み検出機能を備えたパワーウインド装置において、低速区間における挟み込み判定までに掛かる時間を短くすることができる。
（ハ）請求項１、請求項２、及び上記付記（イ）（ロ）のいずれか１つに記載の車両窓開閉装置において、
前記低速区間は、前記車両窓が端点位置に達する手前の所定区間に設定されていることを特徴とする車両窓開閉装置。

この構成によれば、車両窓が端点位置に達する際の異音の発生を抑えることができる。

１０…パワーウインド装置（車両窓開閉装置）、１１…モータ、２１…制御回路（制御部、変化検出部、異物検出部）、ＷＧ…ウインドガラス（車両窓）。

Claims (2)

1. 車両窓の開閉作動を制御する制御部と、
   前記車両窓の作動の状態の変化を検出する変化検出部と、
   前記変化検出部にて検出された前記車両窓の作動の状態の変化に基づく特性値と判定閾値とを比較し、前記特性値が前記判定閾値以上のときに異物によって前記車両窓の作動が妨げられたと判定する異物検出部と
   を備えた車両窓開閉装置であって、
   前記制御部は、前記車両窓が低速度で作動される低速区間と、前記車両窓が前記低速度よりも速い高速度で作動される高速区間とが生じるように前記車両窓の作動の速度制御を行い、
   前記異物検出部は、前記高速区間においては第１の値を前記判定閾値に設定し、前記低速区間においては前記第１の値よりも小さい第２の値を前記判定閾値に設定するものであって、
   前記異物検出部は、
   前記高速区間においては、前記変化検出部にて検出された前記車両窓の作動の状態の変化に基づく特性値としての前記車両窓の速度の変動量と、設定した前記第１の値とを比較し、前記車両窓の速度の変動量が前記第１の値以上のときに異物によって前記車両窓の作動が妨げられたと判定するとともに、
   前記低速区間においては、前記変化検出部にて検出された前記車両窓の速度の変動量と、設定した前記第２の値とを比較し、前記車両窓の速度の変動量が前記第２の値以上のときに異物によって前記車両窓の作動が妨げられたと判定することを特徴とする車両窓開閉装置。
2. 請求項１に記載の車両窓開閉装置において、
   前記低速区間は、前記車両窓の開閉開始からの所定区間に設定されていることを特徴とする車両窓開閉装置。