(57)【要約】【課題】  ハンチングの発生を抑制して、無駄な電力消費を抑制できるドア開閉アシスト装置を提供すること。【解決手段】  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、車両のドア動作状態を検出する速度センサ７１と、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、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、ドア開閉制御演算部８１は、ドア動作状態が停止状態と判断すると、車両ドアを強制的に停止させた。【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、前記車両ドアを移動させる機構へギアで伝達する駆動力伝達ギア機構と、
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、
車両のドア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、
前記ドア制御手段は、ドア動作状態が停止状態と判断すると、前記車両ドアを強制的に停止させる停止手段と、
を備えた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、
前記アクチュエータは、一条ギアの出力軸を備えたモータであり、
前記ドア動作状態検出手段は、ドア速度を検出するものであり、
前記ドア制御手段は、
前記ドア開閉操作力から目標ドア速度を演算する目標ドア速度演算手段と、
目標ドア速度と実ドア速度の偏差から第１の駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、
を備え、
前記停止手段は、
前記目標ドア速度が停止速度の場合には、停止相当の駆動指令値を出力し、前記目標ドア速度が停止速度以外の場合には、第１駆動指令値を前記ドア制御手段の駆動指令値として出力する切換手段を備えた、
ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
【請求項３】
請求項１に記載のドア開閉アシスト装置において、
前記アクチュエータは、ブレーキ手段を備えたモータであり、
前記ドア動作状態検出手段は、ドア速度を検出するものであり、
前記ドア制御手段は、
前記ドア開閉操作力から目標ドア速度を演算する目標ドア速度演算手段と、
目標ドア速度と実ドア速度の偏差から第１の駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、
を備え、
前記停止手段は、
前記目標ドア速度が停止速度の場合には、停止相当の駆動指令値を出力し、前記目標ドア速度が停止速度以外の場合には、第１駆動指令値を前記ドア制御手段の駆動指令値として出力する第１の切換手段と、
前記目標ドア速度が停止速度の場合には、前記ブレーキ手段に制動を行わせる出力を行い、前記目標ドア速度が停止速度以外の場合には、前記ブレーキ手段に解放を行わせる出力を行う第２の切換手段と、
を備えた、
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】
従来においては、小さい操作力でドアを操作できるようアシスト力を得るものでは、勾配路でスライドドアを操作し、途中で停止させた場合、ドア側とモータ側との間のギア伝達する部分におけるバックラッシュ分、ドアが動く。次にこれを抑える方向にモータが回転すると、ギア同士が衝突し逆方向へドアが動く。次にこれを抑える方向にモータが回転すると、再びギアのバックラッシュ分ドアが動くことになりこれが繰り返されるハンチングが発生する問題があった。
【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、ハンチングの発生を抑制して、無駄な電力消費を抑制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、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、前記車両ドアを移動させる機構へギアで伝達する駆動力伝達ギア機構と、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、車両のドア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、前記ドア制御手段は、ドア動作状態が停止状態と判断すると、前記車両ドアを強制的に停止させる停止手段と、を備えたことを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、ハンチングの発生を抑制して、無駄な電力消費を抑制できる。
【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１，２に対応する実施例１と、請求項１，３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、速度センサ７１、コントローラ８、クラッチ１６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。
なお、実施例１では、モータ１の出力軸となるウォームギアを、外部からの力で回転しない１条ギアとしている。
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。
【００１０】
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、ベルト９を回転させる。
ガイドプーリ４ａ，４ｂ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の位置変化を検出することで、スライドドア６の開閉速度を検出する速度センサ７１を設ける。
クラッチ１６は、コントローラ８の制御によって、減速機構のギア２ａ〜２ｅのギア２ｂとギア２ｃの間の回転伝達のオンオフ切替を行う。
【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、速度センサ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。
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と、速度センサ７１からのドア開閉速度からアシスト力を演算して、駆動指令値を出力する。また、必要に応じてクラッチ１６の接続、非接続を制御する。
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。
【００１６】
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、目標速度演算部８１１、加算器８１２、データ出力部８１３、比較器８１４、第１駆動指令値演算部８１５、停止相当駆動指令値出力部８１６、切換スイッチ８１７を主要な構成としている。
目標速度演算部８１１は、操作力から理想的な摩擦力を減算し、実際よりも軽い理想的なドア質量で割って（除算）、目標ドア加速度を演算し、目標ドア加速度を積分して、目標ドア速度を演算する。
【００１７】
加算器８１２は、目標ドア速度と実ドア速度の偏差を演算する。
データ出力部８１３は、速度０ｍ／ｓに相当する出力である。
比較器８１４は、目標ドア速度と速度０ｍ／ｓを比較し、同じならばオンを出力、異なるならばオフを出力する。
【００１８】
第１駆動指令値演算部８１５は、目標ドア速度と実際のドア速度の偏差に従って、例えば比例制御、つまり偏差に所定ゲインを乗じて、駆動指令値を演算する。
停止相当駆動指令値出力部８１６は、ドアを停止した状態で維持させるための駆動指令値を出力する（実施例では０を出力する）。
切換スイッチ８１７は、目標ドア速度が０ｍ／ｓでない、つまり比較器８１４からの出力がオフの場合には、第１駆動指令値を第２駆動指令値として出力し、目標ドア速度が０ｍ／ｓ、つまり比較器８１４からの出力がオンの場合には、停止相当の駆動指令値を第２駆動指令値として出力する。
【００１９】
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、速度センサ７１で検出するドアの開閉速度、そして、演算で求める実ドア速度により得るに応じて、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。
【００２０】
[勾配路におけるドアの動作について]
ここで、実施例１のドア開閉アシスト装置の背景となる勾配路におけるドアの動作について、図を参照して詳細に説明する。
図６は勾配路において、ドアを開閉途中で停止した状態の説明図である。
図７は駆動プーリとクラッチとの間の駆動力伝達系の説明図である。
図８は勾配路におけるドアの動作での駆動プーリとクラッチの角度、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
図９は勾配路におけるドアの動作でのバックラッシュの動きの説明図である。
図１に示す駆動プーリ３と、クラッチ１６の間には、図７に示すバックラッシュが存在する。そのため、駆動プーリ３はバックラッシュ分自由に動くことができ、このとき微小なドア速度が発生する。これを抑えるためにモータ１が駆動するとハンチングが発生する。以下、更に説明する。
【００２１】
勾配路に停車のため、重力によりドア６が開方向に動く。ドア６（駆動プーリ３側）はギアバックラッシュの範囲内で開方向へ動き、ドア速度が発生する。目標速度は０ｍ／ｓのままなので、ドア６の動きを止める方向に駆動指令値を出力しモータ１（クラッチ１６側）はドア閉方向へ動く（図９(a)、図８の状態(α)参照）。
【００２２】
ドア６（駆動プーリ３側）とモータ１（クラッチ１６側）が衝突し、それぞれ逆方向の力を受ける。その際、ドア６が閉方向に微小速度で動き、これを抑えるための駆動指令値が出力される。出力された駆動指令値によりモータ１（クラッチ側）は開方向へ移動する（図９(b)、図８の状態(β)参照）。
【００２３】
状態(β)の衝突によるドア速度が抑えられた瞬間はドア速度が０ｍ／ｓになるため、ドア（駆動プーリ３側）もモータ１（クラッチ１６側）も停止する（図９(c)、図８の状態(γ)参照）。
再び重力によりドア６が動き出し、上記説明した状態(α)〜状態(γ)が繰り返される（図９(d)、図８の状態(α)〜状態(γ)参照）。
【００２４】
[ハンチングを抑制し無駄な消費電力を抑制する作用]
図１０は実施例１のドア開閉アシスト装置におけるドア速度、ドア位置、駆動指令値のタイムチャートである。
実施例１の制御を用いない場合では、図８に示すように、ドア６の微小な移動により生じるドア速度に対して、目標ドア速度は０であるため、波形として、ドア速度を反転させた駆動指令値が出力され、これによりハンチングが書じる。
【００２５】
実施例１では、操作によるドア停止により、目標ドア速度が０ｍ／ｓになると、比較器８１４によるデータ出力部８１３の出力（速度０ｍ／ｓ）と同じと判断される。すると、切換スイッチ８１７は、停止相当駆動指令値８１６の出力を出力値とする。具体的には、駆動指令値０を出力する。
【００２６】
そのため、駆動力が０になり、これが維持される。実施例１では、モータ１の出力軸となるウォームギアが外部からの力により回転しない一条ギアとなっているため、ドア６はギアのバックラッシュ分だけ移動し停止する。
このように、実施例１では、ハンチングが十分に抑制される。そのため、無駄にモータ１が可動しなくなり、消費電力が抑制される。
【００２７】
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、以下の効果を有する。
【００２８】
(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、車両のドア動作状態を検出する速度センサ７１と、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、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、ドア開閉制御演算部８１は、ドア動作状態が停止状態と判断すると、車両ドアを強制的に停止させるため、ハンチングの発生を抑制して、無駄な電力消費を抑制できる。
【００２９】
(2)アクチュエータは、一条ギアの出力軸を備えたモータ１であり、ドア動作状態検出手段は、ドア速度を検出する速度センサ７１であり、ドア制御手段は、ドア開閉操作力から目標ドア速度を演算する目標ドア速度演算部８１１と、目標ドア速度と実ドア速度の偏差から第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算部８１５を備え、停止手段は、データ出力部８１３と比較器８１４により判断される目標ドア速度が停止速度の場合には、停止相当の駆動指令値を出力し、目標ドア速度が停止速度以外の場合には、第１駆動指令値をドア開閉制御演算部８１の駆動指令値として出力する切換スイッチ８１７を備えたため、ドア停止の
操作により目標速度が停止速度（略０）になった際に、停止相当の駆動指令値（略０）が出力されるようにし、駆動を強制的に停止させ、モータの一条ギヤの特性によりドア６をハンチングしない停止状態に維持させることができる。
【実施例２】
【００３０】
実施例２は、ブレーキ付きモータを用いて強制的にドアを停止させる例である。
図１１は実施例２のドア開閉アシスト装置の概略を示す説明図である。
実施例２では、モータ１にブレーキ１７を設ける。
次に、実施例２におけるドア開閉制御演算部８１のブロック構成について説明する。
図１２は実施例２のドア開閉制御演算部８１のブロック図である。
【００３１】
実施例２のドア開閉制御演算部８１は、目標速度演算部８１１、加算器８１２、データ出力部８１３、比較器８１４、第１駆動指令値演算部８１５、停止相当駆動指令値出力部８１６、切換スイッチ８１７に加えて、ブレーキ開放出力部８１８、切換スイッチ８１９を設けている。
ブレーキ開放出力部８１８は、ブレーキ１７を開放させる制御指令値を出力する。
切換スイッチ８１９は、停止相当駆動指令値出力部８１６が停止相当の駆動指令値を出力した場合には、ブレーキ１７をオンにする制御指令値をブレーキ１７に出力し、停止相当駆動指令値出力部８１６が停止相当の駆動指令値を出力しない場合には、ブレーキ開放出力部８１８のブレーキ１７を開放させる制御指令値をブレーキ１７に出力する。
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。
【００３２】
作用を説明する。
[ハンチングを抑制し無駄な消費電力を抑制する作用]
実施例２では、操作によるドア停止により、目標ドア速度が０ｍ／ｓになると、比較器８１４によるデータ出力部８１３の出力（速度０ｍ／ｓ）と同じと判断される。すると、切換スイッチ８１７は、停止相当駆動指令値８１６の出力を出力値とする。具体的には、駆動指令値０を出力する。
【００３３】
そのため、駆動力が０になり、これが維持される。実施例１では、停止相当駆動指令値８１６の出力が停止相当のもの（駆動指令値０）になると、切換スイッチ８１９がブレーキオンの制御指令値を出力し、ブレーキをオンさせる。そのため、ドア６が停止し、停止が保持される。
このように、実施例２では、ハンチングが十分に抑制され、そのため、無駄にモータ１が可動しなくなり、消費電力が抑制される。
【００３４】
効果を説明する。実施例２のドア開閉アシスト装置にあっては、上記(1)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(3)アクチュエータは、ブレーキ１７を備えたモータ１であり、ドア動作状態検出手段は、ドア速度を検出する速度センサ７１であり、ドア制御手段は、ドア開閉操作力から目標ドア速度を演算する目標ドア速度演算部８１１と、目標ドア速度と実ドア速度の偏差から第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算部８１５を備え、停止手段は、目標ドア速度が停止速度の場合には、停止相当駆動指令値出力部８１６からの停止相当の駆動指令値を出力し、目標ドア速度が停止速度以外の場合には、第１駆動指令値をドア開閉制御演算部８１の駆動指令値として出力する切換スイッチ８１７と、目標ドア速度が停止速度の場合には、ブレーキ手段に制動を行わせる出力を行い、目標ドア速度が停止速度以外の場合には、ブレーキ手段に解放を行わせるようブレーキ開放出力部８１８からの出力を行う切換スイッチ８１９を備えたため、ドア停止の操作により目標速度が停止速度（略０）になった際に、停止相当の駆動指令値（略０）が出力されるようにし、駆動を強制的に停止させ、ブレーキ１７の制動によりドア６をハンチングしない停止状態に維持させることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
速度センサは、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。
実施例１、実施例２では、車両のドア動作状態として、例えばドア速度を検出するようにしたが、ドア位置やドア加速度であってもよい。
【００３７】
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】
【００３８】
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】
【００３９】
【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】ドア開閉制御演算部のブロック図である。
【図６】勾配路において、ドアを開閉途中で停止した状態の説明図である。
【図７】駆動プーリとクラッチとの間の駆動力伝達系の説明図である。
【図８】勾配路におけるドアの動作での駆動プーリとクラッチの角度、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
【図９】勾配路におけるドアの動作でのバックラッシュの動きの説明図である。
【図１０】実施例１のドア開閉アシスト装置におけるドア速度、ドア位置、駆動指令値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概略を示す説明図である。
【図１２】実施例２のドア開閉制御演算部８１のブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
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  速度センサ
８  コントローラ
８１  ドア開閉制御演算部
８１１  目標ドア加速度演算部
８１２  加算器
８１３  データ出力部
８１４  比較器
８１５  第１駆動指令値演算部
８１６  停止相当駆動指令値出力部
８１７  切換スイッチ
８１８  ブレーキ解放出力部
８１９  切換スイッチ
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
１６  クラッチ
１７  ブレーキ
【図１】
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【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】
2008214922.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008214922.tif 000011
【図１０】
2008214922.tif 000012
【図１１】
2008214922.tif 000013
【図１２】
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