JP4664872B2

JP4664872B2 - 挟み込み検知装置

Info

Publication number: JP4664872B2
Application number: JP2006193621A
Authority: JP
Inventors: 暁彦篠原
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2026-07-14
Also published as: JP2008019657A

Description

本発明は、自動車のドアに装着されたウインドの開閉において挟み込みが発生したことを検知する挟み込み検知装置に関し、特にウインドを駆動するモータのトルク特性によって挟み込みを検知する挟み込み検知装置に関する。

従来から、自動車のパワーウインド装置において、ウインドの挟み込み検知を行うものが知られている。ウインドの挟み込み検知は、ウインドを駆動するモータのトルクを検出し、それが所定値を超えた場合に挟み込みが発生したと判別するようにしている。

ここで、ウインドがモータにより駆動され上下動すると、それに伴ってウインドとピラーやルーフとの接触状態が変化し、その摩擦力が変化するため、ウインドを上下動する為に必要とするモータのトルクもそれに伴って変化し、特定のトルク特性を示す。また、ドアが閉状態の場合には、ウインドはピラーやルーフが接した状態で上下動するのに対し、ドアが開状態の場合には、ウインドはピラーやルーフと接することなく上下動するため、ドアの状態によってモータのトルク特性は異なる。

また、モータのトルク特性は、上述の経年変化等によって変化する可能性があるため、ウインドが上下動する際に、挟み込みが発生しない状態におけるトルク特性を逐次更新して学習を行うようにしている。基準値はドアの開閉状態によって異なるため、ドアの開閉状態を検出する検出スイッチを設け、ドアがいずれの状態にあるかを判別した上で、学習を行う。このような挟み込み検知装置としては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。
特開平１１−１３１９０９号公報

しかし、従来の挟み込み検知装置においては、ドアの開閉状態を検出するために、検出スイッチを設けていたため、部品を設ける必要があること及び開閉状態についての信号の伝送を行う必要があることによるコストアップを招くこととなっていた。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、検出スイッチを設けることなくドアの開閉状態を検出できる挟み込み検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る挟み込み検出装置は、自動車のドアに装着されたウインドと、該ウインドを開閉駆動するモータと、該モータのトルクが基準値より所定以上大きい場合に前記モータの回転を停止または反転させる制御部とを備えた挟み込み検知装置において、
前記制御部は前記モータのトルクを検出する検出手段と、該検出手段が検出した前記モータのトルクの変化率に応じて前記ドアの開閉状態を判定する判定手段とを備えてなることを特徴として構成されている。

また、本発明に係る挟み込み検出装置は、前記制御部は前記判定手段が前記ドアを閉状態と判定した場合に前記制御部に接続されたメモリ内容を更新する更新手段を備えることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る挟み込み検出装置は、前記モータにはその回転量を検出する回転検出部が設けられ、前記制御部は前記回転検出部からの信号に基づいて前記ウインドの位置を特定する位置特定手段を備え、
前記判定手段は前記ウインドが上昇した際に、前記モータのトルクが上昇を開始する前記ウインドの位置を前記位置特定手段から取得し、該取得したウインドの位置から前記ドアの開閉状態を判定することを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係る挟み込み検出装置は、前記自動車はルーフが開閉自在とされ、前記制御部は前記判定手段が前記ドアを閉状態でかつ前記ルーフを閉状態と判定した場合にのみ前記制御部に接続されたメモリ内容を更新する更新手段を備えることを特徴として構成されている。

本発明に係る挟み込み検出装置によれば、制御部はモータのトルクを検出する検出手段と、検出手段が検出したモータのトルクの変化率に応じてドアの開閉状態を判定する判定手段とを備えることにより、検出スイッチを設けることなくドアの開閉状態を判定することができるので、簡易な構成で挟み込み検知のためのトルク特性を学習でき、コストダウンを図ることができる。

また、本発明に係る挟み込み検出装置によれば、制御部は判定手段がドアを閉状態と判定した場合に制御部に接続されたメモリ内容を更新する更新手段を備えることにより、挟み込みが生じうる場合のみ学習を行うことができ、より正確な挟み込み検知を行うことができる。

さらに、本発明に係る挟み込み検出装置によれば、判定手段はウインドが上昇した際に、モータのトルクが上昇を開始するウインドの位置を位置特定手段から取得し、取得したウインドの位置からドアの開閉状態を判定することにより、ドアの開閉を検出スイッチを設けることなくより確実に判定することができるので、簡易な構成で挟み込み検知のためのトルク特性を学習でき、コストダウンを図ることができる。

さらにまた、本発明に係る挟み込み検出装置によれば、制御部は判定手段がドアを閉状態でかつルーフを閉状態と判定した場合にのみ制御部に接続されたメモリ内容を更新する更新手段を備えることにより、挟み込みが生じうる場合のみ学習を行うことができ、より正確な挟み込み検知を行うことができる。

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には本実施形態における挟み込み検知装置を有した自動車の概要を表した斜視図を示している。この図に示すように、本実施形態の挟み込み検知装置を有した自動車１は、ドア２が開閉自在に設けられ、ドア２は上下動自在なウインド３を有している。また、自動車１は開閉自在なルーフ４を有したオープンカーとして構成されている。

図２には、本実施形態における挟み込み検知装置のブロック図を示している。この図に示すように挟み込み検知装置は、前述のウインド３と、ウインド３を開閉駆動するモータ１０と、モータ１０のトルクが基準値より所定以上大きい場合にモータ１０の回転を反転させる制御部１１とを備え、さらにウインド３の操作を行うスイッチ部１２と、制御部１１に接続され必要なデータを記憶するメモリ１３と、モータ１０の回転量を検出するためのパルスエンコーダ１４とを備えてなるものである。

スイッチ部１２は、上昇スイッチ１２ａと下降スイッチ１２ｂ及び自動スイッチ１２ｃの３つのスイッチから構成されている。上昇スイッチ１２ａが操作されると、制御部１１はモータ１０に対しウインド３を上昇、すなわち閉じる方向に駆動させる。下降スイッチ１２ｂが操作されると、制御部１１はモータ１０に対しウインド３を下降、すなわち開く方向に駆動させる。上昇スイッチ１２ａと下降スイッチ１２ｂは、いずれも操作されている間だけウインド３を上下動させることができる。

一方、自動スイッチ１２ｃと上昇スイッチ１２ａを同時に操作すると、制御部１１はモータ１０に対しウインド３を上昇させ、その後スイッチの操作を停止してもそのまま上昇動作を継続させて、ウインド３が上端に達したときにその動作を停止させる。自動スイッチ１２ｃと下降スイッチ１２ｂを同時に操作した場合も、制御部１１はモータ１０に対しウインド３を下降させ、その後スイッチの操作を停止してもそのまま下降動作を継続させて、ウインドが下端に達したときにその動作を停止させる。

制御部１１は、スイッチ部１２の操作に伴ってモータ１０の回転を制御する機能を有するほか、図２に示すようにモータ１０のトルクを検出する検出手段２０と、検出手段２０が検出したモータ１０のトルクの変化率に応じて基準値更新の可否を判定する判定手段２１と、判定手段２１の判定に基づいてメモリ１３の内容を更新する更新手段２２と、パルスエンコーダ１４からの信号に基づきウインド３の位置を特定する位置特定手段２３とを備えている。

パルスエンコーダ１４は、モータ１０に取付けられるものであって、その回転に伴ってパルスを発生する。パルスエンコーダ１４と接続された制御部１１は、パルスエンコーダ１４で発生したパルスのパルスエッジを検出する。制御部１１の位置特定手段２３は、パルスエッジをカウントして、モータ１０の回転量を検出すると共に、その回転量からウインド３の位置を特定することができる。

また、制御部１１はモータ１０に印可される電圧を検出しており、検出手段２０はモータ１０に印可される電圧と、パルスエンコーダ１４からのパルス間隔とに基づいて、モータ１０のトルクを算出する。制御部１１の判定手段２１において、モータ１０のトルクの測定値に応じてなされる更新の判定については後で詳述する。

ウインド３の位置が下端部から上方に上昇すると、モータ１０のトルクは一旦急激に上昇し、その後略平坦な特性を示す。ウインド３の位置が上端部に近づくと、ドア２の開閉状態及びルーフ４の開閉状態によってトルク特性が異なってくる。

図５は、ドア２が閉状態でかつルーフ４が閉状態の場合におけるウインド３の挙動を示す図である。図５ａに示すように、ウインド３は、その根元部分をホルダ３１に保持されていて、該ホルダ３１はモータ１０によって駆動され、ドア２本体内に設けられるストッパ２１間の範囲を上下動可能となっている。ホルダ３１は、垂直方向よりも若干斜め方向（前方側から後方側に向かう方向）から入り込むように移動するようになっており、ウインド３もそれに応じた動きをする。また、ウインド３のフロントウインド５側は鋭角状に形成され、ルーフ４側はそれよりも鈍角状に形成される。

図３は、挟み込みが生じない場合の、モータのトルクの実測値をモデル的に示した図である。この図に示すように、ウインド３の位置が下端部から上方に上昇すると、モータ１０のトルクは一旦急激に上昇し、その後略平坦な特性を示す。ウインド３の位置が上端部に近づくと、ドア２の開閉状態及びルーフ４の開閉状態によってトルク特性が異なってくる。

ここではドア２が閉状態で、かつルーフ４が閉状態の場合について説明する。図５ａに示すように、全開状態からウインド３を移動させると、最初の段階でウインド３は、サッシ４ａ、５ａ、およびサッシ部分に設けられているゴムパッキン４ｂ、５ｂに接しない状態で上昇し、ウインド３の重さ及びウインド３の収納部分に設けられたパッキン３２との摩擦力に応じたトルクが加わる。したがって図３に示すように、この範囲ではトルクはほぼ一定値となる。

次に、図５ｂに示すように、上昇に伴いウインド３は、鈍角状に形成されたルーフ４側に接することとなり、サッシ４ａ自体あるいはゴムパッキン４ｂと摺動しはじめる。これによって、図３に示すａ点から僅かにトルクが上昇する。さらに上昇させていくと、図５ｃに示すように、フロントウインド５側のサッシ５ａ及びサッシ５ａに設けられているゴムパッキン５ｂとも摺動しはじめるので、図３に示すように図中ｂ点に相当する位置からトルクが更に上昇する。そして、図５ｄに示すように上端まで上昇すると、ホルダ３１の移動が停止される。

なお、ウインド３が開いている場合、ほとんど隙間が無い状態においては挟み込みが生ずる可能性が無いため、挟み込みを検知しない。図３に示す非検知領域において、モータ１０に所定以上の電流が流れるとモータ１０を停止させる。なお、所定の位置にウインド３が位置したことをパルスから検知するとモータ１０を停止するようにしても良い。

ドア２が開状態、あるいはルーフ４が開状態の場合であっても、ウインド３の基本的な挙動は、同じであり、ドア２が閉状態でルーフ４が開状態の場合は、フロントウインド５側のサッシ５ａとゴムパッキン５ｂのみの摺動に対応したトルク特性となり、また、両方が開状態の場合はストッパ２１との当接により加わるトルクだけの特性となる。

概略、ドア２及びルーフ４が開状態の場合におけるトルク特性に、フロントウインド５側のサッシ５ａとの摺動に伴うトルクを加えたものが、ドア２が閉状態で、かつルーフ４が開状態のトルク特性であり、これにルーフ４側の摩擦力を加えたものが、ドア２が閉状態で、かつルーフ４が閉状態の場合におけるトルク特性となる。

次に、挟み込み検知装置の動作についてフローチャートに沿って説明する。図４には挟み込み検知装置のフローチャートを示している。挟み込みの検知はオートアップの時に実行されるので、スイッチ部１２において自動スイッチ１２ｃと上昇スイッチ１２ａが同時に操作された場合を説明する。該操作が開始されると（Ｓ１）、制御部１１はパルスエンコーダ１４からのパルスエッジ入力の有無を検出する（Ｓ２）。パルスエッジ入力があった場合、制御部１１は位置特定手段２３においてウインド３の位置をパルスのカウント数から算出する（Ｓ３）。

次に、制御部１１は検出手段２０において、モータ１０に印可される電圧とパルス間隔から該窓位置におけるモータ１０の実際のトルク値Ｔｎを算出する（Ｓ４）。さらに、制御部１１は、直前のパルスエッジを測定した際におけるトルク値Ｔ（ｎ−１）をメモリ１３から呼び出し、トルク値Ｔｎとトルク値Ｔ（ｎ−１）との差を求める（Ｓ５）。

次に制御部１１は該窓位置におけるモータ１０のトルクの基準値ＴＳｎを計算し、メモリ１３に保管する（Ｓ６）。該基準値ＴＳｎは、挟み込み判定の際の判定基準となる値であり、該基準値ＴＳｎに所定値Ｘを加えて挟み込みの際の判定基準値が設定される。

この基準値ＴＳｎは、挟み込み直前のパルスエッジを測定した際における基準値ＴＳ（ｎ−１）をメモリ１３から読み出し、該値に例えば２を掛け、それに今回求めたトルク値Ｔｎを足し、それらの和を３で割って算出する。すなわち、今回の値の寄与率に対して，既に保管されている値の寄与率を２倍とした荷重平均で計算されている。なお、Ｓ５においてＴｎとＴ（ｎ−１）の差が所定値Ｙより大きい場合には、判定基準値ＴＳｎの更新はされず、ＴＳ（ｎ−１）の値がそのままＴＳｎの値に設定され、これによって挟み込みが生じた場合の値が基準値ＴＳｎの更新に関与しないようにしている。また、該基準値ＴＳｎの値は、トルクＴｎが所定の値を超えた場合は無視され、これによって該基準値ＴＳｎの値は図３の乖離点より上側のトルク特性に沿った値とはならず、ほぼフラットな値が設定されるようになっている。

次に、Ｓ５で算出した値が所定値Ｚより小さく前記の所定値Ｙより小さいかを計算し、これによって実際のトルクＴｎが基準値ＴＳｎから、乖離しているか否かを判断する（Ｓ７）。これは、図３のフラットな基準値カーブから、特性が乖離した事の判断を意味する。乖離判断した場合には現在位置を乖離点として一時的に記憶し（Ｓ８）、乖離していないと判断した場合には、次のステップに移行する。

そして次に、トルクＴｎが、最大乖離点荷重より大きいかを判断し（Ｓ９）、大きい場合には位置と荷重を、最大乖離点の位置と荷重として一時的に記憶し（Ｓ１０）、小さい場合には次のステップに移行する。なお、最大乖離点荷重は、初期においては挟み込み検知領域の上端から数パルス非検知領域側の窓位置におけるトルク値が設定され、値が不安定な末端位置を避け、且つ、挟み込みの領域を超えた位置での値が設定される。

次に、Ｓ３において検出した現在の窓位置が、Ｓ８で求めた値より乖離点より全閉側かを判定し（Ｓ１１）、全閉側と判断した場合には、実際のトルクＴｎを変換する（Ｓ１２）。該変換は、どの領域においても、次のＳ１３で同一の判定基準で挟み込み検知を可能とするために行われるものであり、実際のトルクＴｎから所定の値を減算して行われる。具体的には、前回の窓のスイッチ操作により既にメモリに保管されている乖離点と最大乖離点から、両者を結ぶ仮想線を求め、仮想線の傾きに乖離点からの距離を乗算した値α、すなわち、該仮想線と基準値の差が減じて算出される。

Ｓ１１において、乖離点より全開側と判断した場合には、トルク値は変換しない。その後、現在位置が挟み込みの検知範囲であり、Ｓ１２で求めた変換値あるいはトルク値が、基準値ＴＳｎに所定値Ｘを加えた値を超えたか否かによって挟み込みを判定する（Ｓ１３）し、挟み込みと判定した場合にはウインド３を反転させ（Ｓ１４）、判定しなかった場合には、次のステップに進む。

続いて、ウインド３が上端位置となったかを判定する。具体的には、非検知領域でモータの電流が所定値を越え所定時間を越えた場合、あるいは上端用の検出スイッチに検知した場合に、上端位置と判断し次のＳ１６を行い、その状態とならなかった場合には、Ｓ２に戻って、次のパルスエッジの入力を待つ。Ｓ１６では、１回のオートアップによるウインド３の操作が完了しているので、乖離点の位置、最大乖離点のデータは少なくともメモリ１３に保管されている。該データから今回の１回のオートアップ操作における直線の変化率が求められ、判定手段２１で該値が所定の範囲で、また、乖離点が所定の範囲の場合に、前記Ｓ８とＳ１０で一旦メモリに保管されていた値を更新手段２２によって確定し、荷重変換に必要なパラメータを保管し（Ｓ１７）、次回の操作において使用する。

仮にドア２が閉状態で、かつルーフ４が開状態あるいは、ドア２が開状態で、かつルーフ４が開状態であるとすると、該変化率は、所定値より大きくなり、また、乖離点が所定の範囲から外れることになり、Ｓ１６において値を更新することはなく、ウインド３が閉状態で、ルーフ４が閉状態の場合における挟み込み判定に支障が無い。仮に、ドア２が閉状態で、ルーフ４が開状態における値を学習してしまい、ドア２が閉状態で、ルーフ４が閉状態の場合の判定をしてしまった場合、Ｓ１２におけるトルクの変換を行った場合には、図３から明らかなように、該状態における基準カーブの値より、ドア２が閉状態で、ルーフ４が開状態における乖離点と最大乖離点を結んだ線の値の方が小さいので、基準カーブから、小さな値しか減じられず、挟み込みが生じたと誤検出してしまう。

なお、ドア２が閉状態で、ルーフ４が開状態あるいは、ドア２が開状態で、ルーフ４が開状態の場合において、挟み込みと判断することは無い。すなわち、Ｓ１２におけるトルクの変換を行った場合には、図３から明らかなように、該状態における基準カーブの値より、ドア２が閉状態で、ルーフ４が閉状態の場合における乖離点と最大乖離点を結んだ線の値の方が大きいので、基準カーブから、より大きな値が減じられる事となるためである。なお該状態においては、ウインド３はサッシに対向しないので、挟み込みが発生する事は殆ど無いから、このように判断しても問題は無い。

なお、本実施形態においては、乖離点の判断を、所定の窓位置の範囲であることを条件としているため、動作の途中において窓の動作を遮る荷重が加わり除去された場合に、謝って乖離点と判断する可能性が少なくなるので、より信頼性が高まる。

また、本実施形態においては、乖離点と、最大乖離点を結び、曲線を決定し、それに応じて、トルク値を変換しているので、ドア２の開閉、ルーフ４の開閉の、どの状態における直線（変換の為のパラメータ値）を記録するかによって、誤った挟み込みの判定結果となってしまい、この意味で、どの状態を記憶するかの判定は重要である。しかし、本発明におけるドア２の開閉、ルーフ４の開閉の判定結果の利用は、それに制限されるものではない。例えば従来例のように、ドア２が開状態の場合における基準値とドア２が閉状態の場合における基準値の学習において、トルクの変化率からどちらの値として学習するかを判定しても良い。その場合には、本発明と同様、乖離点の位置も判断の要素とするのが好ましい。

また、本実施形態においては、判定手段２１で変化率が所定の範囲で、また、乖離点が所定の範囲の場合に、ドア２が閉状態でかつルーフ４が閉状態であるか否かを検知したが、加えて、ドア２が閉状態で、ルーフ４が開状態あるいはドア２が開状態で、ルーフ４が開状態であることを検知することもできる。

このようにトルクの特性に応じて学習の有無を判定するようにしたので、ドア２やルーフ４の開閉状態を検出するスイッチ等を設ける必要がなく、そのための伝送路を設ける必要もないので、コストダウンを図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用はこれら実施形態に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。本実施形態では自動車１をルーフ４が開閉するオープンカーとしたものを示したが、ルーフが開閉しないものであってサッシレスのウインドを有した自動車であっても本発明を適用することができる。この場合には、ドアの開閉状態によってモータのトルク特性が変化することになるので、乖離点と最大乖離点間のトルクの傾きによってドアの開閉状態を判定し、ドアが閉状態と判定された場合にのみ学習を行うようにすればよい。また、本実施形態では運転席のウインド３について挟み込み検知装置を設けたものを示したが、助手席や後部座席にも挟み込み検知装置を設けてもよい。

本実施形態における挟み込み検知装置を有した自動車の概要を示す斜視図である。本実施形態における挟み込み検知装置のブロック図である。ウインド位置の変化に伴うモータのトルク特性を示した図である。挟み込み検知装置のフローチャートである。ドアが閉状態でかつルーフが閉状態の場合におけるウインドの挙動を示す図である。

符号の説明

１自動車
２ドア
３ウインド
４ルーフ
５フロントウインド
１０モータ
１１制御部
１２スイッチ部
１３メモリ
１４パルスエンコーダ
２０検出手段
２１判定手段
２２更新手段
２３位置特定手段

Claims

自動車のドアに装着されたウインドと、該ウインドを開閉駆動するモータと、該モータのトルクが基準値より所定以上大きい場合に前記モータの回転を停止または反転させる制御部とを備えた挟み込み検知装置において、
前記制御部は前記モータのトルクを検出する検出手段と、該検出手段が検出した前記モータのトルクの変化率に応じて前記ドアの開閉状態を判定する判定手段とを備えてなることを特徴とする挟み込み検知装置。
前記制御部は前記判定手段が前記ドアを閉状態と判定した場合に前記制御部に接続されたメモリ内容を更新する更新手段を備えることを特徴とする請求項１記載の挟み込み検知装置。
前記モータにはその回転量を検出する回転検出部が設けられ、前記制御部は前記回転検出部からの信号に基づいて前記ウインドの位置を特定する位置特定手段を備え、
前記判定手段は前記ウインドが上昇した際に、前記モータのトルクが上昇を開始する前記ウインドの位置を前記位置特定手段から取得し、該取得したウインドの位置から前記ドアの開閉状態を判定することを特徴とする請求項１記載の挟み込み検知装置。
前記自動車はルーフが開閉自在とされ、前記制御部は前記判定手段が前記ドアを閉状態でかつ前記ルーフを閉状態と判定した場合にのみ前記制御部に接続されたメモリ内容を更新する更新手段を備えることを特徴とする請求項３記載の挟み込み検知装置。