(57)【要約】【課題】  全閉時でもケーブルが断裂することなく、スライドドアを格納でき、構造の追加を抑制でき、操作フィーリングを向上できるドア開閉アシスト装置を提供すること。【解決手段】  ドア開閉制御演算部８１は、ドア開閉操作力によるアシスト出力のための制御を開始する前の状態で、ケーブル９のゆるみを除去するモータ１の駆動指令値の出力を行なうとともに、ケーブル９のゆるみを除去するモータ１の駆動指令値の出力を、ドア開閉操作力によるアシスト出力のための制御を開始するまで維持した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ドアの操作力をアシストするアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動力を、前記車両ドアをケーブルで移動させる機構へ伝達する駆動力伝達機構と、
車両のドアノブへのドア開閉操作力を検出する操作力検出手段と、
車両ドアの動作状態を検出するドア動作状態検出手段と、
前記ドア開閉操作力、前記ドア動作状態から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、前記アクチュエータの駆動指令値を演算し、制御するドア制御手段を備えたドア開閉アシスト装置において、
前記ドア制御手段は、
前記ドア開閉操作力によるアシスト出力のための制御を開始する前の状態で、前記ケーブルのゆるみを除去する前記アクチュエータの駆動指令値の出力を行なうとともに、前記ケーブルのゆるみを除去する前記アクチュエータの駆動指令値の出力を、前記ドア開閉操作力によるアシスト出力のための制御を開始するまで維持する、
ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
【請求項２】
請求項１に記載のドア開閉アシスト装置において、
前記ドア制御手段は、
前記ドア開閉操作力、前記ドア動作状態から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、前記アクチュエータの駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算手段と、
予め設定された正負の閾値を超えると操作ありと判定する操作判定手段と、
前記ドア動作状態からドアが停止しているかどうかを判定する停止状態判定手段と、
前記第１駆動指令値演算手段からの駆動指令値が駆動のない値であることを判定する無駆動状態判定手段と、
ケーブルのたるみを除去する駆動指令値を演算する所定駆動指令値演算手段と、
前記操作判定手段で操作ありと判定され、且つ前記停止状態判定手段でドアが停止していると判定され、且つ無駆動状態判定手段で駆動指令値が駆動のない値と判定された場合を条件成立として、前記所定駆動指令値演算手段の駆動指令値を最終的な駆動指令値とし、条件不成立の場合は前記第１駆動指令値演算手段からの駆動指令値を最終的な駆動指令値として出力する最終駆動指令値演算手段と、
を備えることを特徴とするドア開閉アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のドアを軽い力で操作できるようアクチュエータの力をアシストするドア開閉アシスト装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
操作者のドア開閉操作を検出するトルクセンサ及び位置センサと、ドア開閉の操作力をアシストするモータと、仮想的に設定した軽いドアの操作を目標として設定し、目標とトルクセンサのドア開閉操作との偏差を小さくするアシスト力をモータに出力させる制御を行うコントローラを備え、操作者の位置を充分に反映させて、且つ操作フィーリングを向上させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、スライドドアの開閉時に発生するケーブルのたわみを取り除く手段としてテンショナーを備え、モータによりドアを動かす際にはケーブルのたわみがなくなるようにテンショナーを動作させ、手動によりドアを動かす際にはテンショナーとケーブルとの摩擦により開閉操作力が増加しないようにテンショナーを動作させないようにしているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００７−９６５０号公報（第２−１６頁、全図）
【特許文献２】特開平９−３００９８１号公報（第２−５頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来においては、テンショナーを設けることによりコストが増加し、また、スライドドアは全閉時に車体内部に格納されるが、この際にテンショナーによりケーブルに張力が与えてあると、ケーブルに余裕が無くなり、ケーブルが断裂するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、全閉時でもケーブルが断裂することなく、スライドドアを格納でき、構造の追加を抑制でき、操作フィーリングを向上できるドア開閉アシスト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、車両ドアの操作力をアシストするアクチュエータと、前記アクチュエータの駆動力を、前記車両ドアをケーブルで移動させる機構へ伝達する駆動力伝達機構と、車両のドアノブへのドア開閉操作力を検出する操作力検出手段と、車両ドアの動作状態を検出するドア動作状態検出手段と、前記ドア開閉操作力、前記ドア動作状態から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、前記アクチュエータの駆動指令値を演算し、制御するドア制御手段を備えたドア開閉アシスト装置において、前記ドア制御手段は、前記ドア開閉操作力によるアシスト出力のための制御を開始する前の状態で、前記ケーブルのゆるみを除去する前記アクチュエータの駆動指令値の出力を行なうとともに、前記ケーブルのゆるみを除去する前記アクチュエータの駆動指令値の出力を、前記ドア開閉操作力によるアシスト出力のための制御を開始するまで維持する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明にあっては、全閉時でもケーブルが断裂することなく、スライドドアを格納でき、構造の追加を抑制でき、操作フィーリングを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のドア開閉アシスト装置を実現する実施の形態を、請求項１，２に対応する実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のドア開閉アシスト装置の概略を示す説明図である。図２は実施例１のドア開閉アシスト装置を車両に搭載した車両の説明図である。図３は実施例１のドア開閉アシスト装置のトルクセンサの説明図である。
【００１０】
実施例１のドア開閉アシスト装置は、モータ１、減速機構２ａ〜２ｅ、駆動プーリ３、ガイドプーリ４ａ，４ｂ、駆動アーム５、スライドドア６、支持部材７、コントローラ８を主要な構成としている。
モータ１は、コントローラ８の制御により、出力軸へアシストのための駆動力を出力する。
減速機構のギア２ａ〜２ｅは、ギアの歯数の比により、モータ１の出力に対して、一定の減速を行い、その減速した分、大きなトルクを得る。
【００１１】
駆動プーリ３は、減速機構のギア２ａ〜２ｅに係合して所定の回転速度で回転するとともに、ケーブル９を回転させる。
ガイドプーリ４ａ，４ｂは、自由回転により、ケーブル９を設定した経路に張り渡しつつ、スムーズに回転させる。
駆動アーム５は、一端を支持部材７に取り付け、他端をスライドドア６に取り付け、支持部材７の移動する力をスライドドア６に伝達する。
スライドドア６は、図２に示すように車両の側面で、回動する開閉ではなく、車両の側面に沿ってスライド移動することにより開閉するドアである。（以下、ドアと記載の場合は、スライドドア６を指すものとする）
【００１２】
支持部材７は、ケーブル９に固定され、ケーブル９の回転する力を駆動アーム５に伝達する。支持部材７には、位置の変化によりドア位置を検出する位置センサ７１を設ける。
【００１３】
本実施例１では、図２に示すように、ドアの操作力の検出をドアノブ部分に設けたトルクセンサ１０により行う。
トルクセンサ１０は、基板１１、ブラシ１２、ドアノブ１３、バネ１４により主に構成されている。
基板１１は、ブラシ１２との接触位置の変化を抵抗の変化として検出する。
ブラシ１２は、ドアノブ１３のドア内部に基端側を取り付けられ、基板１１に先端部が接触し、ドアノブ１３のスライドする動きにともなって、基板１１に接触したまま、スライドする。
【００１４】
ドアノブ１３は、ドアの開閉の際に操作者が持ち、開、閉のそれぞれの方向に力を加える部分であり、本実施例１では、ドアノブ１３は、開、閉のそれぞれの方向に所定の量スライドする構造である。
バネ１４は、ドアノブ１３を開閉の中立位置に保持させるよう力を加えており、操作によりドアノブ１３に開、閉いずれかの方向の力を加えると、ばね性に応じた変位量を生じるものである。
【００１５】
つまり、操作力が加えられるドアノブ１３をバネ１４で中立位置に保持し、ドアノブ１３に取り付けたブラシ１２と基板１１が摺動式のポテンショメータを構成することで、ポテンショメータで検出される位置変化は、バネ１４の圧縮もしくは引っ張りの変位量に相当するため、ドアノブへ加えられる操作力が検出されるのである。
【００１６】
コントローラ８は、トルクセンサ１０の検出情報を処理して、その結果に基づいてモータ１を制御する。
図４に示すのは、ドア開閉アシスト装置のコントローラ８のブロック図である。
コントローラ８は、ドア開閉制御演算部８１とモータ駆動制御部８２を主要な構成としている。
ドア開閉制御演算部８１は、トルクセンサ１０からのドア開閉操作力、ドア位置からアシスト力を演算して、駆動指令値を出力する。
モータ駆動制御部８２は、駆動指令値に従って、モータ１を駆動させる。
【００１７】
図５に示すのは、実施例１のドア開閉制御演算部８１のブロック図である。
ドア開閉制御演算部８１は、第１駆動指令値演算部８１１と最終駆動指令値演算部８１２を主要な構成としている。
第１駆動指令値演算部８１１は、トルクセンサ１０からのドア開閉操作力、ドア位置から、理想的なドア操作力となるように駆動指令値を演算する。
最終駆動指令値演算部８１２は、駆動指令値、ドア開閉操作力、ドア実位置から所定条件が成立していると判断する場合に、所定駆動指令値を出力し、それ以外では、第１駆動指令値演算部８１１からの駆動指令値を通過させるように出力する。
【００１８】
図６に示すのは、実施例１の第１駆動指令値演算部８１１のブロック図である。
第１駆動指令値演算部８１１は、目標速度演算部８１１ａ、実速度演算部８１１ｂ、加算器８１１ｃ、乗算器８１１ｄを主要な構成としている。
目標速度演算部８１１ａは、ドア開閉操作力とドア位置から目標速度を演算する。さらに具体的な例として、ドア開閉操作力から、ドア開閉操作力とドア位置から演算した理想摩擦力を減算し、それを理想ドアの質量で除算（割る）して目標加速度を演算し、目標加速度を積分して目標速度を演算するものを挙げておく。
【００１９】
実速度演算部８１１ｂは、位置センサ７１からの検出値を微分演算して実ドア速度を演算する。
加算器８１１ｃは、目標速度と実ドア速度の偏差を演算する。
乗算器８１１ｄは、目標速度と実ドア速度の偏差に所定値のゲインを乗算して駆動指令値を演算する。
【００２０】
図７に示すのは、実施例１の最終駆動指令値演算部８１２のブロック図である。
最終駆動指令値演算部８１２は、操作判定部８１２ａ、停止状態判定部８１２ｂ、所定値出力部８１２ｃ、論理演算部８１２ｄ、所定駆動指令値演算部８１２ｅ、AND演算部８１２ｆ、切替スイッチ８１２ｇを主要な構成としている。
操作判定部８１２ａは、ドア開閉操作力により、操作フラグのオン、オフと所定駆動指令値の正負を指定する信号を出力する。つまり、ドア開閉操作力に対して正方向の閾値と負方向の閾値を設定し、ドア開閉操作力が閾値より大きくなるとオン、閾値より小さくなるとオフにする。さらに、ドア開閉操作力が正の閾値より大きくなった場合には、所定駆動指令値は正とし、ドア開閉操作力が負の閾値より大きくなった場合には、所定駆動指令値は負とする。
なお、閾値は、理想ドアの静止摩擦力より小さい値とし、操作力を加えているかを検出するために設置するもので、微小な値とする。
【００２１】
停止状態判定部８１２ｂは、ドア位置から車両ドアの停止状態を判定し、判定結果を出力する。停止の場合にフラグをオン、ドアが動作中の場合にはフラグをオフにする。
所定値出力部８１２ｃは、所定値としての０を出力する。
論理演算部８１２ｄは、入力される第１駆動指令値と所定値０を比較し、同じかどうかの判断を行い、判断結果を出力する。
【００２２】
所定駆動指令値演算部８１２ｅは、ケーブル９のたわみが無くなるがドアは動かない程度の所定駆動指令値を出力するもので、操作判定部８１２ａの正負方向に基づき、駆動方向を決定する。
AND演算部８１２ｆは、操作判定部８１２ａからの判定結果（判定フラグ）、停止状態判定部８１２ｂからの判定結果（判定フラグ）、論理演算部８１２ｄからの判断結果（判定フラグ）から判断を行ない、操作と判定され、停止と判定され、第１駆動指令値が０の条件が成立する場合に、条件成立を示す信号を出力を行う。
切替スイッチ８１２ｇは、AND演算部８１２ｆからの条件成立信号がある場合には、所定駆動指令値演算部８１２ｅからの出力を最終的な駆動指令値として出力し、それ以外の条件不成立を示す場合には、第１駆動指令値を通過させるように最終的な駆動指令値として出力する。
【００２３】
次に作用を説明する。
[アシスト制御処理]
実施例１のドア開閉アシスト装置では、トルクセンサ１０で検出するドアの開閉操作力に応じて、ドア位置から演算した理想ドアを操作するように軽い操作が行える目標値に近づくように駆動指令値を演算し、モータ１を駆動してアシストを行う。
【００２４】
[ケーブルのたるみを無くし、断裂を防止する作用]
図８は実施例１におけるドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置、判定フラグ、駆動指令値のタイムチャートである。図９はドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置、駆動指令値の説明のためのタイムチャートである。
実施例１では、車両ドアの開閉操作の開始時には、理想ドアの静止摩擦力より小さい値に設定した閾値をドア開閉操作力が超えることにより、操作判定部８１２ａで操作ありと判定され、操作フラグがオンになる。
【００２５】
さらに、車両ドアの開閉操作の開始時には、まだ車両ドアは移動を開始しないため、停止状態判定部８１２ｂで停止と判定され、停止フラグがオンになる。
また、まだアシスト出力が行われていないため、駆動指令値は０であり、論理演算部８１２ｄからは０との比較判定が同じであるためオンの判定フラグが出力される。
そのため、操作と判定され、停止と判定され、第１駆動指令値が０の条件が成立するとAND演算部８１２ｆで判断され、所定駆動指令値演算部８１２ｅの出力が行われる（図８(d)参照）。
【００２６】
これにより、操作開始時に予め設定した所定駆動指令値が出力され、ケーブル９のたるみがなくなるようモータ１が駆動される。そのため、第１駆動指令値の出力と同時に車両ドアが動くことになるので、操作フィーリングが向上する。
【００２７】
全開時、スライドする車両ドアが車体内部に格納される場合には、操作力がなくなるため、操作判定部８１２ａで操作なしと判定され、判定フラグはオフとなり、AND演算部８１２ｆで条件不成立と判断され、所定駆動指令値は出力されない。そのためケーブル９はたるみを生じる状態となり、断裂が防止される。
【００２８】
ここで、ドア位置、ドア開閉操作力に基づいて駆動指令値を出力するものを、図９に示すように考えると、駆動指令値が出力されてもケーブル９のたるみが無くなるまではドアが動かないため操作フィーリングに違和感を生じさせることになる（図９(b)参照）。
これに対し実施例１では、この遅れが生じることがなく、その分、操作フィーリングが向上する。
このことを実施例１では、制御により行うことができ、構成の追加を抑制しコストを抑制する。
【００２９】
さらに実施例１のドア開閉アシスト装置の作用について説明する。
ケーブル９のたるみは、駆動指令値の出力により、モータ１が回転することでケーブル９のたるみを除去する。つまり、駆動指令値がゼロとなるとたるみが再び発生していくことになる。ケーブル９はバネのような特性を有し、引っ張れば逆の方向に力を発生し、元に戻ろうとする。そのため、駆動指令値がゼロになったところから引っ張る力がなくなると、再びたるみが発生することになる。そのため、実施例１では、ドア開閉操作力が入力し始めたところから、ドア開閉操作力が理想ドア静止摩擦力を超えるまでは所定駆動指令値を出力し続けるようにし、ドア開閉操作力が理想ドア静止摩擦力を超えた時点で、最終駆動指令値を所定駆動指令値から第１駆動指令値に切り替えるようにして、さらに確実にたるみを除去している。
実施例１のドア開閉アシスト装置にあっては、以下の効果を有する。
【００３０】
(1)車両ドアの操作力をアシストするモータ１と、モータ１の駆動力を、車両ドアをケーブル９で移動させる機構へ伝達するギア２ａ〜２ｅ及び駆動プーリ３と、車両のドアノブへのドア開閉操作力を検出するトルクセンサ１０と、車両ドアの移動位置を検出する位置センサ７１と、ドア開閉操作力とドア位置から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、モータ１の駆動指令値を演算し、制御するドア開閉制御演算部８１を備えたドア開閉アシスト装置において、ドア開閉制御演算部８１は、ドア開閉操作力によるアシスト出力のための制御を開始する前の状態で、ケーブル９のゆるみを除去するモータ１の駆動指令値の出力を行なうとともに、ケーブル９のゆるみを除去するモータ１の駆動指令値の出力を、ドア開閉操作力によるアシスト出力のための制御を開始するまで維持するため、全閉時でもケーブルが断裂することなく、スライドドアを格納でき、構造の追加を抑制でき、操作フィーリングを向上できる。
【００３１】
(2)ドア開閉制御演算部８１は、ドア開閉操作力、ドア動作状態から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、アクチュエータの駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算部８１１と、予め設定された正負の閾値を超えると操作ありと判定する操作判定部８１２aと、ドア動作状態からドアが停止しているかどうかを判定する停止状態判定部８１２ｂと、第１駆動指令値演算部８１１からの駆動指令値が駆動のない値であることを判定する所定値出力部８１２ｃ及び論理演算部８１２ｄと、ケーブルのたるみを除去する駆動指令値を演算する所定駆動指令値演算部８１２ｅと、操作判定部８１２aで操作ありと判定され、且つ停止状態判定部８１２ｂでドアが停止していると判定され、且つ駆動指令値を演算する所定駆動指令値演算部８１２ｅで駆動指令値が駆動のない値と判定された場合に条件成立として、所定駆動指令値演算部８１２ｅの駆動指令値を最終的な駆動指令値とし、条件不成立の場合は第１駆動指令値演算部８１１からの駆動指令値を最終的な駆動指令値として出力する最終駆動指令値演算部８１２を備えるため、操作開始時に予め設定した所定駆動指令値が出力され、ケーブル９のたるみがなくなるようモータ１が駆動され、第１駆動指令値の出力と同時に車両ドアが動くことになり、操作フィーリングが向上できる。また、全開時、スライドする車両ドアが車体内部に格納される場合には、操作力がなくなるため、ケーブル９はたるみを生じる状態となり、断裂が防止できる。
【００３２】
以上、本発明のドア開閉アシスト装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００３３】
理想ドアとして設定する軽いドアは、一定質量とする必要はなく、例えば、操作初期、移動状態、操作終了期等で、又は非線形的に変わるようにしてもよい。
アクチュエータとしては、モータを例として挙げたが、空気圧や油圧を用いるものであってもよく、モータに限らない。
トルクセンサは、磁歪式のものであってもよい。
位置センサは、接触式や非接触式のものなどがあるが、精度を満たせば、どの方式、構成のものであってもよい。
車両のドア動作状態として、例えばドア速度やドア加速度を制御に加えたものであってもよい。
【００３４】
ここで、本請求項及び本明細書に記載の「理想ドア」について説明しておく。
本請求項及び本明細書における理想ドアは、従来のように、スイッチあるいは操作を基点にして、自動的にドアが所定速度で開閉するようなものではなく、操作者の意思を強く反映して開閉されるドアを理想とする。
例えば、極端な例を言えば、家屋の建具である襖や障子は、軽く、開閉操作を途中で止めることで開度が変更される。
これは極端な例であり、実際には５０kg程度のドアを軽い１０kg程度することを理想とし、その上で、操作者が主体で操作意思が反映され、開閉操作を途中で止めることで開度が変更され、自然な軽いドアを操作しているフィーリングを得ることができるドアを理想とする。
このため、「理想ドア」とある場合には、質量などの値が上記のようなことを考慮して設定されたものを「理想ドア」とする。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本願は、移動体のドアへの利用のほか、建物のドアへの利用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１のドア開閉アシスト装置の概略を示す説明図である。
【図２】実施例１のドア開閉アシスト装置を車両に搭載した車両の説明図である。
【図３】実施例１のドア開閉アシスト装置のトルクセンサの説明図である。
【図４】実施例１のドア開閉アシスト装置のコントローラのブロック図である。
【図５】実施例１のドア開閉制御演算部のブロック図である。
【図６】実施例１の第１駆動指令値演算部のブロック図である。
【図７】実施例１の最終駆動指令値演算部のブロック図である。
【図８】実施例１におけるドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置、判定フラグ、駆動指令値のタイムチャートである。
【図９】ドア開閉操作力、ドア速度、ドア位置、駆動指令値の説明のためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  モータ
２ａ  （減速機構の）ギア
２ｂ  （減速機構の）ギア
２ｃ  （減速機構の）ギア
２ｄ  （減速機構の）ギア
２ｅ  （減速機構の）ギア
３  駆動プーリ
４ａ，４ｂ  ガイドプーリ
５  駆動アーム
６  スライドドア
７  支持部材
７１  位置センサ
８  コントローラ
８１  ドア開閉制御演算部
８１１  第１駆動指令値演算部
８１１ａ  目標速度演算部
８１１ｂ  実速度演算部
８１１ｃ  加算器
８１１ｄ  乗算器
８１２  最終駆動指令値演算部
８１２ａ  操作判定部
８１２ｂ  停止状態判定部
８１２ｃ  所定値出力部
８１２ｄ  論理演算部
８１２ｅ  所定駆動指令値演算部
８１２ｆ  AND演算部
８１２ｇ  切替スイッチ
８２  モータ駆動制御部
９  ケーブル
１０  トルクセンサ
１１  基板
１２  ブラシ
１３  ドアノブ
１４  バネ
１５  装置設置位置
【図１】
2008308955.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008308955.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008308955.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008308955.tif 000011