(57)【要約】【課題】  ドアを自走させない制御にすることができるドア開閉アシスト装置を提供すること。【解決手段】  モータ１と、トルクセンサ１０と、車両のドア速度を検出する速度センサ７２と、ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標加速度を演算する目標加速度演算部８１１と、目標加速度を積分して目標速度を演算する目標速度演算部８１２とを備え、目標速度演算部８１２は、目標加速度が０となった時点において、積分演算により得られる目標速度をドア速度検出値となるように、リセット部８１３の演算結果により積分演算の初期化を行うようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドア開閉の操作力をアシストするアクチュエータと、
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、
車両のドア速度を検出するドア速度検出手段と、
前記ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標加速度を演算する目標加速度演算手段と、
前記目標加速度を積分して目標速度を演算する目標速度演算手段と、
前記ドア速度検出値が前記目標速度に近づくように駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、
を備え、
前記目標速度演算手段は、
目標加速度が０となった時点において、積分演算により得られる目標速度をドア速度検出値となるように、積分演算の初期化を行う、
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、
前記目標速度演算手段は、
前記目標加速度を積分して目標速度を演算する第１の目標速度演算手段と第２の目標速度演算手段を備え、
前記駆動指令値演算手段は、
前記第１目標速度と前記ドア速度検出値の差に所定値を乗じて第１の駆動指令値を演算する比例制御手段と、
前記第２目標速度と前記ドア速度検出値の差に所定値を乗じ、微分して第２の駆動指令値を演算する微分制御手段と、
第１駆動指令値と第２駆動指令値を加算して駆動指令値を演算する制御演算手段と、
を備え、
前記第１目標速度演算手段は、目標加速度が０となった時点において、積分演算により得られる第１目標速度をドア速度検出値となるように、積分演算の初期化を行う、
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】
目標電流信号設定手段、加速度演算手段、加速度係数発生手段、速度係数発生手段、補正手段、偏差演算手段、駆動制御手段からなる制御手段を備え、トルク信号に対応した目標電流信号、加速度信号に対応した加速度係数、及び速度信号に対応した速度係数に対応した補正信号を発生し、補正信号に基づいて電動機を駆動してアシスト力（開閉補助力）を発生し、小さい操作力でドアを操作できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−３２８９５７号公報（第２−１１頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来では、ドアの開閉操作を非常に急いで行った場合、制御目標と検出されるドアの状態との偏差が非常に大きくなる。これに対し制御指令が成された後に操作を終了しても制御上の偏差が大きく残るため、ドアを自走させる制御となってしまう場合があり問題であった。
【０００４】
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、ドアを自走させない制御にすることが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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、ドア開閉の操作力をアシストするアクチュエータと、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、車両のドア速度を検出するドア速度検出手段と、前記ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標加速度を演算する目標加速度演算手段と、前記目標加速度を積分して目標速度を演算する目標速度演算手段と、を備え、前記目標速度演算手段は、目標加速度が０となった時点において、積分演算により得られる目標速度をドア速度検出値となるように、積分演算の初期化を行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、ドアを自走させない制御にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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に対応する実施例１と、請求項２に対応する実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
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。
【０００９】
実施例１のドア開閉アシスト装置は、モータ１、減速機構２、駆動プーリ３、ガイドプーリ４ａ〜４ｃ、駆動アーム５、スライドドア６、支持部材７、位置センサ７１、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２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。
【００１０】
駆動プーリ３は、減速機構２に係合して所定の回転速度で回転するとともに、ベルト９を回転させる。
ガイドプーリ４ａ〜４ｃは、自由回転により、ベルト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）
【００１１】
支持部材７は、ベルト９に固定され、ベルト９の回転する力を駆動アーム５に伝達する。
なお、支持部材７の内部には、支持部材７の位置を検出することで、スライドドア６の開閉位置を検出する位置センサ７１、スライドドア６の開閉速度を検出する速度センサ７２を設ける。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
コントローラ８は、トルクセンサ１０、位置センサ７１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。
ドア開閉補助力演算部８１は、開閉速度、開閉位置、開閉操作力から、補助力指令値を演算し、出力する。
モータ駆動制御部８２は、補助力指令値に従ってモータ１を駆動する。
【００１６】
次にドア開閉補助力演算部８１について、図５を参照してさらに説明する。
図５はドア開閉補助力演算部８１のブロック図である。
ドア開閉補助力演算部８１は、目標加速度演算部８１１、目標速度演算部８１２、リセット部８１３、加算器８１４、駆動指令値演算部８１５を主要な構成としている。
目標加速度演算部８１１は、操作力Ｆｈと理想摩擦力（粘性摩擦力ρ、クーロン摩擦Ｆｃｌ）、仮想質量Ｍｉ、ドア速度Ｖｄより、目標加速度αを、α＝（Ｆｈ−ρ×Ｖｄ−Ｆｃｌ）÷Ｍｉから演算する。
【００１７】
目標速度演算部８１２は、目標加速度αを積分することにより目標速度ｔＶｄを演算する。
リセット部８１３は、目標加速度が０になった時、目標速度を実際の速度に初期化する。
加算器８１４は、目標速度ｔＶｄと検出ドア速度Ｖｄの偏差を演算する。
駆動指令値演算部８１５は、検出ドア速度Ｖｄが目標速度ｔＶｄに近づくように、偏差からモータ１の駆動指令値を演算する。
【００１８】
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、位置センサ７１で検出するドアの開閉位置、速度センサ７２で検出するドアの開閉速度に応じて、理想ドアを操作するように軽い操作が行える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。
【００１９】
[ドア自走について]
図６はドア開閉アシスト装置で従来制御を行う場合のブロック図である。図７は図６の制御ブロック構成による操作力、アシスト力、ドア位置、ドア速度、駆動指令値デューティ比のタイムチャートである。
なお、図７のグラフ線において、操作力１０１、アシスト力１０２、ドア位置１０３、ドア速度１０４、目標速度１０５、駆動デューティ比１０６として示す。
図６に示す従来制御において、大きな力でドアを操作した場合、実現不可能な大きさの目標速度が発生し、駆動指令値が１００％になる。すると、モータ１が回転速度の限界に達し、目標の速度を実現できない場合に、偏差が操作終了後も残り続けドアが自走する。
【００２０】
従来のドア開閉装置では、操作入力がある一定条件に達するとドアを所定速度で自走させる半自動的な制御をしているものもある。しかしながら、本実施例１のドア開閉アシスト装置では、操作者の操作した分に見合った分、ドアが移動する軽いドア操作を理想とし、これに合わせて目標を設定している。
そのため、ドア自走の発生はこのようなドア開閉アシスト装置において問題となる。
実施例１のドア開閉アシスト装置はこのような問題を解決している。
【００２１】
[リセット作用]
図８は実施例１の制御ブロック構成による操作力、アシスト力、ドア位置、ドア速度、駆動指令値デューティ比のタイムチャートである。なお、図７、図８の各値は測定値としてはマイナス方向へ操作した場合のものである。
実施例１のドア開閉アシスト装置では、図８に示すように、非常に早いドア操作の場合、操作力がドアを動き出してからもあまり小さくならないことになる。
【００２２】
そのため、目標ドア速度は上昇し続け、これに追従するよう駆動指令値は上昇し１００％で限界となる。
そして、目標加速度が０、つまり図８に示す目標ドア速度が変化しなくなると、リセット部８１３により目標速度が現在の実測速度に初期化される。
すると、この時点で速度偏差がなくなるため、操作終了後に制御上偏差が残らないこととなり、ドアが自走しない。つまり、図８に示すように考慮された仮想ドア質量Ｍｉや理想として設定された摩擦力が考慮されて停止へ向かうよう演算される目標ドア速度に見合った駆動指令値となり、ドアが自走しない。
よって、大きな操作入力、速いドア操作が行われた場合であっても、ドアが自走するようなことがなく、良好な操作感を得るドア操作性を向上させることができる。
【００２３】
次に、効果を説明する。
実施例１のドア開閉アシスト装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００２４】
(1)ドア開閉の操作力をアシストするモータ１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、車両のドア速度を検出する速度センサ７２と、ドア開閉操作力から、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、ドアの目標加速度を演算する目標加速度演算部８１１と、目標加速度を積分して目標速度を演算する目標速度演算部８１２とを備え、目標速度演算部８１２は、目標加速度が０となった時点において、積分演算により得られる目標速度をドア速度検出値となるように、リセット部８１３の演算結果により積分演算の初期化を行うため、ドアを自走させない制御にすることができる。
【実施例２】
【００２５】
実施例２のドア開閉アシスト装置は、目標速度と駆動指令値の演算部を２系統にした例である。
構成を説明する。
図９は実施例２のドア開閉補助力演算部８１のブロック図である。
実施例２のドア開閉補助力演算部８１は、目標加速度演算部８１１、第１目標速度演算部８１６、リセット部８１７、第２第１目標速度演算部８１８、加算器８１９、加算器８２０、第１駆動指令値演算部８２１、第２駆動指令値演算部８２２、最終駆動指令値演算部８２３を主要な構成にしている。
なお、実施例１と同様の処理を行うブロック（目標加速度演算部８１１）は同じ符号を付し説明を省略する。
【００２６】
第１目標速度演算部８１６は、目標加速度αを積分することにより目標速度ｔＶｄを演算する。
リセット部８１７は、目標加速度が０になった時、第１目標速度を実測したドア速度に初期化する。
第２目標速度演算部８１８は、目標加速度αを積分することにより目標速度ｔＶｄを演算する。
加算器８１９は、検出したドア速度と第１目標速度の偏差を演算する。
【００２７】
加算器８２０は、検出したドア速度と第２目標速度の偏差を演算する。
第１駆動指令値演算部８２１は、第１目標速度と実速度（検出したドア速度）の偏差に所定値を乗じて、第１駆動指令値を演算する（Ｐ制御分）。
第２駆動指令値演算部８２２は、第２目標速度と実速度の偏差を微分し、所定値を乗じて、第２駆動指令値を演算する（Ｄ制御分）。
最終駆動指令値演算部８２３は、第１駆動指令値と第２駆動指令値を加算し、最終駆動指令値を演算する。
その他構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００２８】
作用を説明する。
[リセット時のＤ制御分を抑制する作用]
図１０は、実施例１のドア開閉アシスト装置が比例制御分と微分制御分を有する場合の操作力、アシスト力、ドア位置、ドア速度、駆動指令値デューティ比のタイムチャートである。
実施例１のドア開閉アシスト装置のドア開閉補助力演算部８１が比例制御分（Ｐ制御）、微分制御分（Ｄ制御）を備える構成の場合に、リセット処理を行うと、急激に速度偏差が無くなるため、速度偏差を微分した値が急変する。つまりＤ制御分が急変する。
これにより図１０に示すように駆動指令値及びアシスト力に急変部分が生じ、操作フィーリングに影響を与え問題となる。
【００２９】
図１１は実施例２のドア開閉アシスト装置の操作力、アシスト力、ドア位置、ドア速度、駆動指令値デューティ比のタイムチャートである。
なお、図１１のグラフ線において、操作力１０１、アシスト力１０２、ドア位置１０３、ドア速度１０４、第１目標速度１０５、駆動デューティ比１０６、第２目標速度１０７として示す。
実施例２では、第１目標速度、第２目標速度を設定するようにし、これに対してそれぞれＰ制御分となる第１駆動指令値とＤ制御分となる第２駆動指令値を演算し、加算して最終的な駆動指令値を演算するようにし、リセット部８１７が、目標加速度が０になった際に、第１目標速度演算部８１６で演算する第１目標速度をリセットする。
【００３０】
すると、第１目標速度は、大きな目標速度となっていたものが実際の検出速度になり、大きな速度偏差が解消される。
一方、第２目標速度では大きな目標速度となっていたものが維持されるが、Ｄ制御分であるため、第１駆動指令値と第２駆動指令値の加算で最終的な駆動指令値になる際の第１目標速度が実際の検出速度になったことに比較的素早く反応し、第２目標速度は小さくなる。そのため、操作終了後にドアを自走させるような制御上の偏差が残ることがない。よって、ドアは自然な操作感で停止へ向かうことになる。
【００３１】
このように実施例２では、リセットによる目標速度の急変がＤ制御分には発生しないため、操作感に影響を与えるような駆動指令値の急変が発生せず、操作感が良好に維持されつつ、操作終了後に制御上偏差が残らないこととなり、ドアが自走しない。
【００３２】
効果を説明する。
実施例２のドア開閉アシスト装置では、上記(1)の効果に加えて以下の効果を有する。
(2)目標速度演算手段は、目標加速度を積分して目標速度を演算する第１目標速度演算部８１６と第２目標速度演算部８１８を備え、駆動指令値演算手段は、第１目標速度とドア速度検出値の差に所定値を乗じて第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算部８２１と、第２目標速度とドア速度検出値の差に所定値を乗じ、微分して第２の駆動指令値を演算する第２駆動指令値演算部８２２と、第１駆動指令値と第２駆動指令値を加算して駆動指令値を演算する最終駆動指令値演算部８２３を備え、第１目標速度演算部８１６は、目標加速度が０となった時点において、積分演算により得られる第１目標速度をドア速度検出値となるように、積分演算の初期化を行うため、操作感に影響を与えるような駆動指令値の急変が発生せず、操作感が良好に維持されつつ、操作終了後に制御上偏差が残らないこととなり、ドアが自走しないようにできる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００３３】
以上、本発明のドア開閉アシスト装置を実施例１、実施例２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。
【００３４】
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。
【００３５】
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】
【００３６】
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】
【００３７】
【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】ドア開閉補助力演算部のブロック図である。
【図６】ドア開閉アシスト装置で従来制御を行う場合のブロック図である。
【図７】図６の制御ブロック構成による操作力、アシスト力、ドア位置、ドア速度、駆動指令値デューティ比のタイムチャートである。
【図８】実施例１の制御ブロック構成による操作力、アシスト力、ドア位置、ドア速度、駆動指令値デューティ比のタイムチャートである。
【図９】実施例２のドア開閉補助力演算部のブロック図である。
【図１０】実施例１のドア開閉アシスト装置が比例制御分と微分制御分を有する場合の操作力、アシスト力、ドア位置、ドア速度、駆動指令値デューティ比のタイムチャートである。
【図１１】実施例２のドア開閉アシスト装置の操作力、アシスト力、ドア位置、ドア速度、駆動指令値デューティ比のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１  モータ
２  減速機構
３  駆動プーリ
４ａ〜４ｃ  ガイドプーリ
５  駆動アーム
６  スライドドア
７  支持部材
７０  ドア動作状態検出器
７１  位置センサ
７２  速度センサ
８  コントローラ
８１  ドア開閉補助力演算部
８１１  目標加速度演算部
８１２  目標速度演算部
８１３  リセット部
８１４  加算器
８１５  駆動指令値演算部
８１６  第１目標速度演算部
８１７  リセット部
８１８  第２目標速度演算部
８１９  加算器
８２０  加算器
８２１  第１駆動指令値演算部
８２２  第２駆動指令値演算部
８２３  最終駆動指令値演算部
８２  モータ駆動制御部
９  ベルト
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】
2008038489.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008038489.tif 000010
【図９】
2008038489.tif 000011
【図１０】
2008038489.tif 000012
【図１１】
2008038489.tif 000013