JP3923704B2

JP3923704B2 - 車両用開閉体の駆動制御装置

Info

Publication number: JP3923704B2
Application number: JP2000092715A
Authority: JP
Inventors: 正明弓削; 振家周
Original assignee: OI SEISAKUSHO CO., LTD.
Current assignee: OI SEISAKUSHO CO., LTD.
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001277853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の開閉体を、モータ等の駆動源によって自動開閉する車両用開閉体の駆動制御装置に関するもので、特に開閉体を手動で開閉操作すると、自動開閉駆動に切り替えるようにした車両用開閉体の駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような装置は、バックドアやスライドドアのような車両の開閉体を、モータなどの駆動源によって開閉するようにした車両用開閉体が知られている。このような装置では、運転席や適宜な場所に設けられた操作スイッチを操作者が操作することにより、駆動源を駆動し、開閉体を開閉するようにしている。
【０００３】
また、開閉体が手動によって所定の距離だけ移動したことを検知すると、それを始動のきっかけとして駆動源を起動し、同時に駆動源と開閉体との間の伝達力を断接する電磁クラッチを接続させ、手動に代わって自動により開閉体を開閉するようにした技術も知られている。
【０００４】
また、特開平９−１２５８２０号公報には、始動のきっかけとなった手動による開閉体の移動状況に関係なく、自動による駆動が開始されるので、高速による手動の場合、自動駆動に切り替わった瞬間に速度が急激に低下し、このとき衝撃が発生し、操作者に違和感を感じさせるという課題に対する技術が開示されている。すなわち、手動による移動速度があらかじめ設定された所用の範囲内にあるときのみ、自動駆動に切り替えるものであり、手動による移動速度が高速だった場合、自動駆動への切り替えを行わず衝撃の発生を回避した技術である。
【０００５】
しかしながら、低速の手動による移動であっても、操作者が力を入れ続けて開閉体を移動させている状態にあっては、自動駆動への切り替わり時の衝撃が開閉体を介し操作者に伝わり、違和感を感じさせてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたもので、衝撃の発生が予想される条件下では自動駆動への切り替えを行わないようにして衝撃の発生を防止し、もって操作の違和感を解消させるとともに駆動機構の耐久性を向上させる車両用開閉体の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、車体の後部に水平方向を向く軸により、上下方向に開閉可能に支持されてなるバックドアを、手動によって、または、該バックドアと前記車体との間に介在されて該バックドアを持ち上げる方向に常時付勢してなるガスステー及び駆動源から発生する駆動力をクラッチにより断続自在に伝達する開閉装置によって、開閉移動制御自在なる車両用バックドアの駆動制御装置において、前記開閉装置には、前記バックドアの移動加速度を計測する加速度検出手段を備えてなり、前記開閉装置の駆動源が機能せず且つ前記バックドアの所定範囲の移動量が検出されたことにより手動にて移動していること及び前記バックドアの移動が開閉装置による移動速度以下の手動による所定上限速度以下或いは手動による所定下限速度以上であることを前記加速度検出手段が検知すると共に前記バックドアに加えた手動による正の加速度を有していないことを検知するバックドアのニュートラル位置近傍でのみ、前記駆動源を起動するとともにクラッチを接続するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、操作者が開閉装置による移動速度以下の手動による所定上限速度以下或いは手動による所定下限速度以上である手動によってバックドアを閉じる方向に移動させている間は、正の加速度を有しているので、衝撃の発生する手動から自動駆動への切り替えは行わないことにより、違和感のない操作が行える。バックドアの移動が正の加速度を有していないことを加速度検出手段で検知したバックドアのニュートラル位置の時は、操作者がバックドアを持ち替えるべく手を離すので、そのときにのみ、駆動源を起動するとともにクラッチを接続するので、同じように違和感を生じさせない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図１乃至図１２に基づいて説明する。図１に示される車両の車体１の後端部に設けられた開口２を塞ぐバックドア３が、該開口２の上縁部に配設されたヒンジ４により揺動自在に枢支されている。前記ヒンジ４は、水平方向に支持されたヒンジピン４ａを有し、バックドア３は、このヒンジピン４ａを中心として上下方向に開閉可能となっている。本実施形態の場合、図１に示すように、バックドア３の全開位置Ａから全閉位置Ｂまでの揺動角度は、およそ８０度となっている。Ｃは、バックドア３のニュートラル位置である。
【００１８】
前記バックドア３の下端部には、車体１側に固定されたストライカ（図示略）と噛み合うことにより、バックドア３を全閉位置Ｂに保持するドアロック装置５が配設されている。このドアロック装置５は、電動でロックの噛み合いを解除するアクチュエータを有する。
【００１９】
符号６は、一端部６ａを車体１に、他端部６ｂをバックドア３に連結された伸縮自在なガスステーであり、両端部６ａ，６ｂは、バックドア３の開閉に追従するためボールジョイントで構成されている。このガスステー６は、内部に圧縮されたガスが封入され、伸長方向に付勢されており、バックドア３の開閉の補助付勢力を発生させるものである。すなわち、ガスステー６のバックドア３への連結部である他端部６ｂは、バックドア３のヒンジピン４ａを中心とした揺動運動を行う。一方、ガスステー６の車体１側の連結部である一端部６ａは、回転自在に軸支されているので、ガスステー６の他端部６ｂは、バックドア３の揺動により一端部６ａを中心として円弧運動を行う。このとき、ガスステー６の他端部６ｂは、一端部６ａに対し揺動しつつ伸縮をする。ガスステー６による開扉付勢力とバックドア３の自重による閉じ力とがバランスして止まる位置がニュートラル位置Ｃである。
【００２０】
前記バックドア３を、全閉位置Ｂから開扉するときは、ドアロック装置５を解除し、バックドア３をニュートラル位置Ｃを越えるまで持ち上げると、後はガスステー６の付勢力により、全開位置Ａまで開扉することができる。
【００２１】
全開位置Ａから、閉じ方向に、バックドア３を揺動するときは、開き操作と逆にバックドア３をガスステー６の付勢力に逆らって、ニュートラル位置Ｃを越えた位置まで揺動させ、ニュートラル位置Ｃを越えたらガスステー６の付勢力は閉じ方向に作用するので、あとは閉じ方向の操作力を加えなくても、バックドア３は全閉位置Ｂまで自ら揺動する。このガスステー６の作用と連携することにより、後述する開閉装置８は、駆動力が小さなものでもバックドア３の開閉が可能となっている。
【００２２】
車体１後端のルーフパネル７には、開閉装置８がブラケット８ａにより取り付けられている。室内ＲＭ側は、トリム（図示略）で覆われている。前記ブラケット８ａには、正逆回転可能なモータ１０が取り付けられた減速機構１１が固定されている。
【００２３】
前記減速機構１１のケース１１ａ内には、図８に示すように、モータ１０の出力ギア１０ａに、第１減速ギア１２の大径ギア部１２ａが、噛み合っている。第１減速ギア１２の小径ギア部１２ｂには、駆動力の伝達を断接する電磁クラッチ１３の入力ギア部１３ａが、噛み合っている。電磁クラッチ１３の出力ギア部１３ｂには、第２減速ギア１４の大径ギア部１４ａが、噛み合っている。第２減速ギア１４の大径ギア部１４ａには、電気パルスを検出するロータリーエンコーダ１５の入力ギア１５ａが、噛み合っている。第２減速ギア１４の小径ギア部１４ｂには、ピニオン１６の大径ギア部１６ａが噛み合っており、ピニオン１６は、出力ギア部１６ｂがケース１１ａより突出している。
【００２４】
前記ロータリーエンコーダ１５で検出された信号は、開閉装置８の作動制御に使われる。ロータリーエンコーダ１５の入力は、電磁クラッチ１３の出力ギア１３ｂ側である第２減速ギア１４から採っているので、電磁クラッチ１３を切断しモータ１０を駆動させない手動によるバックドア３の開閉の際の移動も検出可能となっている。
【００２５】
図９に示す符号１７は、前記開閉装置８のラックで、該ラック１７の歯部１７ａは、ケース１１ａから突出するピニオン１６の出力ギア部１６ｂと噛み合い、図３に示すように、保持部１８に長手方向に移動可能に保持されている。保持部１８は、減速機構１１のケース１１ａに、ピニオン１６と同一の回転中心で揺動可能に支持されており、カバー１９が外側から覆設されている。前記保持部１８の下部には、ピニオン１６から等間隔で、ラック１７の支持面１７ｂを保持するローラ２０が、２個回転可能に軸支されている。２０ａは、ローラ２０を軸支するローラ軸である。カバー１９は、減速機構１１のケース１１ａの表面とローラ軸２０ａの先端に固定されている。
【００２６】
図５に示す符号２１は、ポリアセタール樹脂で成形された表側摺動子で、ラック１７がスムーズに移動するよう、ラック１７とカバー１９の間に介設されている。同じく図５に示される符号２２は、楕円リング状をしたポリアセタール樹脂で成形された裏側摺動子で、保持部１８とラック１７との間に介設されている。
【００２７】
保持部１８に取り付けられた楕円リング状の裏側摺動子２２が配設された保持部１８には、凹部１８ａが形成され、該凹部１８ａ内にはゴムからなる押圧部材２３が固設されている。この押圧部材２３は、ピニオン１６とラック１７の歯部１７ａの噛み合い代である隙間が常に適正に維持されるよう、ラック１７をローラ２０方向に押圧している。なお、本実施形態の押圧部材２３は、ゴムを採用したが、これに限定されるものでなく、ラック１７をローラ２０方向に押圧可能なものであればよく、例えばコイルスプリング、板バネといった弾性を有する部材であれば置き換え可能である。
【００２８】
前記ラック１７の一端部１７ｃには、図３及び図９に示すように、連結部材１７ｄが、ボルト或いは溶接等の固着手段により固定されている。連結部材１７ｄは、図３に示すように、車体１の開口２周縁部に穿設された孔２ａより外部に突出し、バックドア３の上部に室内ＲＭ側に突出したアーム部材３ａと軸１７ｅにより、回転可能に連結されている。この連結部材１７ｄは、本実施形態では、ラック１７と別部材としてあるが、これはラック１７を多車種に対応する共通部品とし、連結部材１７ｄを換えて異なる車種に対応するようにしたためであり、連結部材１７ｄは、ラック１７と一体でも可能である。ここでラック１７、モータ１０、減速機構１１とで駆動ユニットＵが構成されている。
【００２９】
図７に示す通り、開閉装置８は平面視で略Ｌ字型をしている。すなわち、車体１の前後方向に沿って、ラック１７が沿在し、それと直交する左右方向に、モータ１０が取り付けられている。本構造によれば、開閉装置８を、ルーフパネル７の後端における左右の隅に配置可能で、取り付けた際、室内ＲＭ側に出っ張るラック１７やモータ１０からなる駆動ユニットＵを、室内ＲＭの搭乗者の頭部Ｈが位置する部分をさけて配置でき、室内ＲＭの居住性、特にヘッドクリアランスの向上に貢献できる。
【００３０】
図３は、バックドア３の全閉位置Ｂの状態であり、ここで、図１１に示す操作スイッチ２４が、開方向に操作されると、モータ１０が正転し、減速機構１１を介して、ピニオン１６が正転する。すると、ピニオン１６に噛み合ったラック１７は、ピニオン１６の回転に伴い、後側ＲＲに移動する。このとき、連結部材１７ｄが連結された軸１７ｅは、後側ＲＲに移動すると同時に、バックドア３のヒンジピン４ａを中心とした揺動運動に伴い、上側ＵＰ方向にも移動し、バックドア３は、図１に示す全開位置Ａに到達する。このアーム部材３ａの下側ＬＷＲ及び上側ＵＰへの移動により、ラック１７の後端も連結部材１７ｄを介し、下側ＬＷＲ及び上側ＵＰに揺動させる力が作用する。この力を受けて、ラック１７を保持する保持部１８は、減速機構１１のケース１１ａに対しピニオン１６の回転中心を揺動中心として前側ＦＲ及び後側ＲＲに揺動する。
【００３１】
この結果、保持部１８に支持されているラック１７は、後側ＲＲに移動するに従い、一端部１７ｃが揺動運動を行い、バックドア３との連結点である軸１７ｅの揺動軌跡にスムーズに追従することが可能となる。本実施形態の場合、バックドア３の全開位置Ａから全閉位置Ｂに対応する保持部１８の揺動角度は、およそ１０度となっている。ラック１７の傾動角度は、ピニオン１３のピッチ円と、軸１７ｅの回転軌跡との接線を最大傾斜とし、それ以外は傾斜角度が減少する。
【００３２】
以上、全閉位置Ｂから全開位置Ａに駆動する状況を説明したが、全開位置Ａから全閉位置Ｂに駆動するときは、前記説明の反対に進行するのみなので、説明は省略する。
【００３３】
次に、駆動制御装置２５について説明する。図１１は本実施形態の駆動制御装置２５を示すブロック図であり、前記操作スイッチ２４は、運転席近傍またはバックドア３近傍などの適宜な場所に設けられる。符号２６は、電源であるバッテリーである。前記ロータリーエンコーダ１５は、前記バックドア３の移動を、パルスの数として、バックドア３の移動を検知するものである。
【００３４】
駆動制御装置２５は、操作スイッチ２４やロータリーエンコーダ１５からの入力信号に応じて、出力をコントロールする主制御部２７を有する。主制御部２７の入力側には、ロータリーエンコーダ１５からのパルス信号を演算処理して主制御部２７に送る演算部２８が設けられている。主制御部２７の出力側には、主制御部２７からの出力信号に応じモータ１０をコントロールする速度制御部２９、開扉駆動部３０、閉扉駆動部３１と電磁クラッチ１３をコントロールするクラッチ駆動部３２が設けられている。
【００３５】
操作スイッチ２４及びロータリーエンコーダ１５は、入力装置として駆動制御装置２５に接続されている。また、モータ１０と電磁クラッチ１３は、駆動制御装置２５に出力として接続されている。バッテリー２６は、モータ１０や駆動制御装置２５自身の電源として駆動制御装置２５に接続されている。
【００３６】
操作スイッチ２４は、開扉用スイッチ２４ａ及び閉扉用スイッチ２４ｂからなり、それぞれ駆動制御装置２５の主制御部２７に接続されている。ロータリーエンコーダ１５は、バックドア３の位置だけでなく、移動量と移動方向も検出可能な、位相が９０度異なる２個の位相パルス信号を発生することが可能である。
【００３７】
該ロータリーエンコーダ１５からは、バックドア３の移動に伴い、パルス信号が検出され、駆動制御装置２５の演算部２８に接続されている。演算部２８に入力されたパルス信号は、位置検出値、移動量検出値、速度検出値、加速度検出値、移動方向検出値に演算されて主制御部２７に入力される。速度検出値及び加速度検出値は、ロータリーエンコーダ１５からの移動量検出値に単位時間的要素であるクロック信号の値で微分処理することにより得られる。ここで、ロータリーエンコーダ１５と演算部２８とは加速度検出手段及び速度検出手段を構成している。
【００３８】
主制御部２７からは、開扉駆動部３０または閉扉駆動部３１のいずれか一方に駆動制御信号が出力される。開扉駆動部３０または閉扉駆動部３１でモータ回転方向の極性が決定された駆動電流は、次に速度制御部２９で適正な速度に調整される。極性と速度の調整された駆動電流は、速度制御部２９からモータ１０に接続されている。一方、主制御部２７からは、クラッチ駆動部３２に駆動信号が出力される。クラッチ駆動部３２からは、電磁クラッチ１３を駆動する駆動電流が電磁クラッチ１３に接続されている。
【００３９】
次に、図１２に示すフローチャートを参照して、駆動制御装置２５のバックドア３の閉じ方向の手動作動を検出し、自動駆動を行い、全閉位置Ｂに至るまでの流れについて説明する。
【００４０】
スタートのバックドア３の閉じ方向の手動作動を検出するとは、次の状況のときである。すなわち、開扉駆動部３０及び閉扉駆動部３１のいずれもが機能していない状態で、ロータリーエンコーダ１５から所定範囲の移動量が検出されたときをいう。
【００４１】
まず、ステップＳ１により、バックドア３が開閉行程の中で全閉位置Ｂ付近まで作動しているかが確認される。これは、バックドア３のガスステー６との関係で生じるニュートラル位置Ｃを全閉位置Ｂ側に越えた領域にバックドア３があるか否かを確認するもので、ニュートラル位置Ｃを越えていたら、バックドア３はガスステー６の付勢力とバックドア３の自重との関係で全閉位置Ｂ方向に作用するので、自動駆動に移行する必要はないため、自動駆動を行わず、そのまま終了する。このとき、バックドア３の位置がニュートラル位置Ｃの手前であるときは、ステップＳ２に移行する。
【００４２】
ステップＳ２においては、バックドア３の手動による移動が、加速中か否かを確認する。これは、ロータリーエンコーダ１５により検出されたパルス信号を駆動制御装置２５の演算部２８で微分処理して得られる加速度の値が正の値を取るか否かを確認するものである。正の加速度が含まれる場合は、バックドア３が加速中であり、操作者はバックドア３を持ち、力を加えて動かし続けており、このときに自動駆動に切り替えると衝撃が発生し、操作者に違和感を与える。バックドア３は上下に開閉するので、手動開閉の際にニュートラル位置Ｃ近傍で持ち替え動作が発生する。すなわち、全開位置Ａ位置でバックドア３が高い位置にあるときは、操作者は、手をバックドア３に下から掛けて引っ張りおろす。しかし、バックドア３がニュートラル位置Ｃ近傍まで下降してくると、バックドア３は下から引っかけた状態では持っていられなくなるため、バックドア３を上から押すような状態に持ち替える必要がでてくる。この持ち替え時には、操作者は、一時バックドア３を動かす力を抜くので加速度がなくなる。このときに、手動から自動に切り替えられるので、違和感のない切り替えが可能である。バックドア３が加速中のときは、フローチャートのスタート位置に戻り、ステップＳ１からやり直すことになる。加速中でないときは、ステップＳ３に移行する。
【００４３】
ステップＳ３は、バックドア３の移動速度が所定の速度範囲の中にあるか否かを確認するもので、これは、ロータリーエンコーダ１５により検出されたパルス信号を駆動制御装置２５の演算部２８で微分処理して得られる速度の値が衝撃を与えない速度以下であり、かつまた手動操作と見なしてよい速度以上であるか否かを確認するものである。速度が所定範囲外のときは、スタート位置に戻り、ステップＳ１からやり直すことになる。速度が範囲内のときは、ステップＳ４に移行する。
【００４４】
ステップＳ４に移行したら、先ずモータ１０を起動し、その後にステップＳ５で電磁クラッチ１３を起動する。この初めに、モータ１０を駆動し、後から電磁クラッチ１３を作動することにより、電磁クラッチ１３を接続するとき、モータ１０がすでに定常の回転を行っているので、電磁クラッチ１３の接続時バックドア３は手動から自動駆動にスムーズに移行出来、衝撃も発生せず、操作者が違和感を感じることはない。その後、バックドア３は、モータ１０の駆動力により、全閉位置Ｂ方向に移動を継続する。なお、このモータ１０により移動するバックドア３の速度は、ステップＳ３で確認した手動による移動速度の所定上限値よりも、速く設定されている。これは、電磁クラッチ１３の接続時に減速することに起因する衝撃の発生を防止するものである。
【００４５】
ステップＳ６は、バックドア３がステップＳ７で行う減速をするべき所定の位置まで到達したか否かを確認するもので、所定の位置にいないときはステップＳ６の前に戻り所定の位置に至るまで、これを繰り返す。この所定の位置検出値は、ロータリーエンコーダ１５により検出された位置を示す値である。所定の位置に至ったときは、ステップＳ７に移行し、速度制御部２９に減速する指令が出され、モータ１０の回転速度は減速し、この結果バックドア３の移動速度が減速する。
【００４６】
ステップＳ８では、バックドア３が全閉位置Ｂに到達したか否かが確認される。全閉位置Ｂの確認は、ロータリーエンコーダ１５により検出された位置検出値で確認する。全閉位置Ｂに至っていないときは、ステップＳ８の前に戻り、全閉位置Ｂに至るまでこれを繰り返す。
【００４７】
全閉位置Ｂに至ったときは、ステップＳ９に移行し、電磁クラッチ１３の接続を切断し、同時にモータ１０の駆動も停止させられる。これは、クラッチ駆動部３２に電磁クラッチ１３を切断する命令が出され、電磁クラッチ１３は、接続が断たれ、ついで、閉扉駆動部３１に停止命令が出され、モータ１０が停止する。以上により、バックドア３は、全閉位置Ｂに到達し、電磁クラッチ１３が切断され、モータ１０が停止した状態になり、一連の流れを終了する。
【００４８】
以上、手動により全閉位置Ｂ方向に移動がなされることを検出した際の手動から自動駆動への切り替えの状況を説明したが、手動による移動の方向が、全開位置Ａ方向のときも手動から自動駆動への切り替えの状況は同一となるため、図１２中の全閉の文言を全開と読み替えることとして説明は省略する。
【００４９】
本実施形態では、「クラッチ」を電磁クラッチ１３として説明したが、これに限定されるものではなく、遠心クラッチなどであっても良い。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、操作者が開閉装置による移動速度以下の手動による所定上限速度以下或いは手動による所定下限速度以上である手動によってバックドアを閉じる方向に移動させている間は、正の加速度を有しているので、衝撃の発生する手動から自動駆動への切り替えは行わないことにより、違和感のない操作が行える。バックドアの移動が正の加速度を有していないことを加速度検出手段で検知したバックドアのニュートラル位置の時は、操作者がバックドアを持ち替えるべく手を離すので、そのときにのみ、駆動源を起動するとともにクラッチを接続するので、同じように違和感を生じさせない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる開閉装置が取り付けられた車両の概要側面図。
【図２】図１の開閉装置を示す斜視図。
【図３】図１の開閉装置の全閉位置を示す拡大側面図。
【図４】図１の開閉装置の全開位置を示す拡大側面図。
【図５】図１の開閉装置を示す部分拡大断面図。
【図６】図５の開閉装置の正面図。
【図７】図５の開閉装置の車両への取り付け状態を示す平面図。
【図８】図５の開閉装置の駆動部を示す部分断面図。
【図９】図３の開閉装置の駆動部からカバーを取り除いた状態を示す部分側面図。
【図１０】図３の開閉装置の駆動部からカバーとラックを取り除いた状態を示す部分側面図。
【図１１】本発明の一実施形態に係わる開閉体の駆動制御装置のブロック図。
【図１２】本発明の一実施形態に係わる開閉体の動作の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１車体
２開口
３バックドア（開閉体）
４ａヒンジピン（軸）
８開閉装置
１０モータ（駆動源）
１１減速機構
１３電磁クラッチ
１５ロータリーエンコーダ（加速度検出手段、速度検出手段）
２５駆動制御装置
２８演算部（加速度検出手段、速度検出手段）

Claims

車体の後部に水平方向を向く軸により、上下方向に開閉可能に支持されてなるバックドアを、手動によって、または、該バックドアと前記車体との間に介在されて該バックドアを持ち上げる方向に常時付勢してなるガスステー及び駆動源から発生する駆動力をクラッチにより断続自在に伝達する開閉装置によって、開閉移動制御自在なる車両用バックドアの駆動制御装置において、
前記開閉装置には、前記バックドアの移動加速度を計測する加速度検出手段を備えてなり、
前記開閉装置の駆動源が機能せず且つ前記バックドアの所定範囲の移動量が検出されたことにより手動にて移動していること及び前記バックドアの移動が開閉装置による移動速度以下の手動による所定上限速度以下或いは手動による所定下限速度以上であることを前記加速度検出手段が検知すると共に前記バックドアに加えた手動による正の加速度を有していないことを検知するバックドアのニュートラル位置近傍でのみ、前記駆動源を起動するとともにクラッチを接続するようにしたことを特徴とする車両用バックドアの駆動制御装置。