(57)【要約】【課題】挟み込み等の発生を低荷重かつ短時間で確実に検出する。【解決手段】バックドア１２を開閉する車両用自動開閉装置１０は、バックドア１２を駆動する電動モータの電流値ｉを算出し、電流値ｉに基づいて第１微分値Ｄ１および第２微分値Ｄ２を算出する。第１微分値Ｄ１は所定期間Ｔ１における電流値ｉの変化量を示し、第２微分値Ｄ２は所定期間Ｔ１よりも短い所定期間Ｔ２における電流値ｉの変化量を示す。第１微分値Ｄ１が閾値Ｃを超えた後に、第２微分値Ｄ２が判定期間Ｔｃ中に電流値ｉの上昇傾向を示すときには挟み込みであると判定する一方、第２微分値Ｄ２が判定期間Ｔｃ内に電流値ｉの下降傾向を示すときには、外乱によるバックドア１２の荷重変動であると判定する。これにより、外乱による誤判定を回避するとともに閾値Ｃを低く設定することができ、挟み込みの発生を低荷重かつ短時間で確実に検出することができる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に装着される開閉部材を自動的に開閉する車両用自動開閉装置であって、
前記開閉部材を駆動する駆動手段の負荷を算出する負荷算出手段と、
前記負荷算出手段からの負荷算出値に基づいて、所定期間における前記負荷算出値の第１変化量と前記所定期間よりも短期間における第２変化量とを算出する変化量算出手段と、
前記第１変化量が所定の閾値を超えたときには、前記第２変化量の推移に基づいて前記開閉部材の障害物を判定する判定手段とを有することを特徴とする車両用自動開閉装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用自動開閉装置において、前記第１変化量が所定の閾値を超えた後に、前記第２変化量が所定の判定期間中に継続して前記負荷算出値の上昇傾向を示すときには障害物が有ると判定する一方、前記第２変化量が判定期間内に前記負荷算出値の下降傾向を示すときには障害物が無いと判定することを特徴とする車両用自動開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に設けられるバックドアやスライドドア等を開閉する車両用自動開閉装置に関し、特に、バックドアやスライドドア等による障害物との接触や挟み込みを判定するために適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車両に装着される開閉部材としては、ヒンジを支点に揺動するバックドア、トランクリッド等や、レールに沿って移動するスライドドア等がある。たとえば、ワンボックス車は後方にバックドアを備えており、バックドアを開いて荷物の積み下ろし等を容易に行い得るようにしている。このバックドアは、車体の後端部に固定されたヒンジを介して車両に装着され、ヒンジを支点として上下方向に開閉される。しかしながら、バックドアは開放時に大きく跳ね上げられるため、女性や子供にとってはバックドアを閉じることが困難となっていた。このため、女性や子供でもバックドアを容易に開閉できるように、自動開閉装置を搭載した車両が増加している。
【０００３】
また、自動開閉装置によりバックドアは自動的に開閉されるため、開閉中のバックドア付近に障害物を近づけた場合には、閉方向に作動するバックドアと車両との間に障害物が挟み込まれるおそれがあり、開方向に作動するバックドアと車外の対象物との間に障害物が挟み込まれるおそれもある。また、挟み込み状態に至らない場合であっても、バックドアと障害物との接触を早期に判定することが困難であるという課題もある。このような挟み込みや接触に対する安全対策は自動開閉装置にとって必須の条件となっている。
【０００４】
そこで、バックドア等の開閉部材による挟み込み等を検知して、開閉部材の動作を停止させたり開閉部材の動作方向を逆転させたりすることにより、挟み込み等を回避する自動開閉装置が開発されている。このような自動開閉装置は挟み込み状況を検出するために挟み込み判定機能を備えており、この挟み込み判定機能としては、開閉部材を駆動する電動モータに供給される電流を検出し、挟み込みに伴って増大する電流値に基づいて挟み込み等の発生を判定するものや、電流値を微分した微分値に基づいて挟み込み等の発生を判定するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２８６９４２０号公報（第３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両には様々な外乱が加えられるため、これらの外乱によって開閉中のバックドアやスライドドア等にかかる荷重が変動することも多い。たとえば、バックドアが開閉作動している状態のもとで、車両の後部座席に乗員が着座すると、バックドアに振動が伝達されバックドアにかかる荷重が変動することになる。このため、バックドアを駆動する電動モータの負荷が変動して電動モータに供給される電流が一時的に増大し、着座による外乱を自動開閉装置が挟み込みの発生と誤判定してしまうおそれがある。特に、バックドアはヒンジを支点として揺動する構造であるため、外乱の影響を受け易いという問題がある。
【０００７】
また、外乱による誤判定を無くすために外乱の収束を待って挟み込みを検知しようとすると、挟み込みの判定時間を長く設定する必要があるため、実際に障害物の挟み込みが発生したときには、長い判定時間の経過により開閉部材にかかる荷重が高くなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、開閉部材による障害物の挟み込みや障害物との接触を低荷重かつ短時間で判定するとともに、外乱による誤判定を解消することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用自動開閉装置は、車両に装着される開閉部材を自動的に開閉する車両用自動開閉装置であって、前記開閉部材を駆動する駆動手段の負荷を算出する負荷算出手段と、前記負荷算出手段からの負荷算出値に基づいて、所定期間における前記負荷算出値の第１変化量と前記所定期間よりも短期間における第２変化量とを算出する変化量算出手段と、前記第１変化量が所定の閾値を超えたときには、前記第２変化量の推移に基づいて前記開閉部材の障害物を判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の車両用自動開閉装置は、前記第１変化量が所定の閾値を超えた後に、前記第２変化量が所定の判定期間中に継続して前記負荷算出値の上昇傾向を示すときには障害物が有ると判定する一方、前記第２変化量が判定期間内に前記負荷算出値の下降傾向を示すときには障害物が無いと判定することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、障害物の介在のおそれがある負荷算出値の立ち上がり現象を第１変化量によって捉えた後に、この負荷算出値の立ち上がりが一時的なものであるか否かを第２変化量によって判定するようにしたので、第１変化量と比較判定される閾値を低く設定することができる。これにより、障害物の介在を低荷重かつ短時間で検出することができる。
【００１２】
また、閾値を低く設定した場合であっても、負荷算出値の立ち上がりが一時的なものであるか否かを第２変化量によって判定するようにしたので、外乱による負荷変動に伴う誤判定を回避することができる。これにより、車両用自動開閉装置による障害物の有無の判定の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態である車両用自動開閉装置１０を備える車両１１の後部を示す側面図であり、図２は図１に示すバックドア１２が開かれた状態の車両１１の後部を示す側面図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、車両１１の後端部の開口１１ａには開閉部材であるバックドア１２が設けられている。車両１１のルーフ部１３にはヒンジ１４が固定されており、このヒンジ１４を介してバックドア１２は車両１１に揺動自在に装着されている。バックドア１２はヒンジ１４に組み込まれたピン１５を支点として、図１に示す全閉状態と図２に示す全開状態との間の約９０度の範囲で開閉自在となっている。なお、バックドア１２の開閉範囲は約９０度に限られることはなく、約９０度よりも広い開閉範囲や狭い開閉範囲に設定しても良い。
【００１６】
車両１１のルーフ部１３にはバックドア１２を自動的に開閉するための車両用自動開閉装置１０（以下、自動開閉装置という）が取り付けられている。ここで、図３は図１の上方から自動開閉装置１０を示す拡大平面図である。図３に示すように、自動開閉装置１０は駆動手段としての電動モータ１６を備えており、この電動モータ１６は制御ユニット１７からの駆動信号に従って駆動される。電動モータ１６から出力された駆動力は、図示しないウォームやウォームホイールなどからなる減速機構１８を介してピニオンギヤ１９を回転駆動する。
【００１７】
また、自動開閉装置１０はスライド機構２０を備えており、スライド機構２０は直線状のレール２１とこれに案内されるスライダ２２とを備えている。スライダ２２の側面にはピニオンギヤ１９に噛み合うラックギヤ２３が形成される一方、反対側の側面には連結ロッド２４の一端が揺動自在に装着されており、この連結ロッド２４の他端はバックドア１２に固定された湾曲状のアーム２５に揺動自在に装着されている。つまり、電動モータ１６からの駆動力は、減速機構１８を介して所定の回転数に減速された後にスライド機構２０を介して直線運動に変換され、連結ロッド２４を介してバックドア１２に開閉力として伝達されることになる。
【００１８】
図４は自動開閉装置１０の制御系を概略的に示すブロック図である。図４に示すように、制御ユニット１７はＣＰＵ３０を備えており、このＣＰＵ３０にはバスラインを介してＲＡＭ３１、ＲＯＭ３２およびＩ／Ｏポート３３が接続されている。ＲＯＭ３２には制御プログラム、演算式およびマップデータなどが格納されており、ＲＡＭ３１はＣＰＵ３０で演算処理したデータを一時的に格納するようになっている。また、制御ユニット１７のＩ／Ｏポート３３には、乗員によって操作される開閉スイッチ３４、電動モータ１６に電流を供給する駆動回路３５、そして電動モータ１６に供給される電流を検出する電流検出回路３６などが接続されている。なお、Ｉ／Ｏポート３３には図示しないホールＩＣやレゾルバなどの位置センサが接続されており、電動モータ１６の回転速度やバックドア１２の開閉位置を示す検出信号がＩ／Ｏポート３３を介してＣＰＵ３０に入力されるようになっている。
【００１９】
開閉スイッチ３４は図示しない車室内に設けられており、乗員により開方向または閉方向のいずれかに操作される。開閉スイッチ３４から出力される操作信号はＩ／Ｏポート３３を介してＣＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ３０は制御プログラムに従って駆動回路３５に駆動信号を出力する。駆動状態となった駆動回路３５を介して電動モータ１６の電源端子間には電圧が印加されるため、電動モータ１６に電流が供給されて電動モータ１６は回転駆動を開始する。
【００２０】
開閉スイッチ３４が開方向に操作された場合には、電動モータ１６によってピニオンギヤ１９は図３に示す矢印Ａ方向に駆動されるため、スライダ２２を一点鎖線Ｂで示す全開位置まで前進移動させることができ、バックドア１２を図２に示す全開状態まで開くことができる。一方、開閉スイッチ３４が閉方向に操作された場合には、ＣＰＵ３０からの駆動信号により電源端子間に供給される電流の向きが逆転されるため、スライダ２２を図３に示す全閉位置まで後退移動させることができ、バックドア１２を図１に示す全閉状態まで閉じることができる。なお、ＣＰＵ３０には位置センサから電動モータ１６の回転速度やバックドア１２の開閉位置などが入力されており、バックドア１２が全開状態や全閉状態まで開閉されたときには、ＣＰＵ３０は電動モータ１６に対する駆動信号を遮断して電動モータ１６を停止する。
【００２１】
一方、自動開閉装置１０は、障害物を判定する判定手段としての挟み込み判定機能を備えており、この挟み込み判定機能によって車両１１の開口１１ａとバックドア１２との間に挟み込まれる障害物の有無が判定される。ここで、図５（Ａ）はバックドア１２によって障害物が挟み込まれた状態の車両１１を示す側面図であり、図５（Ｂ）は挟み込みが発生した状態のもとで電動モータ１６に供給される電流値ｉとこれの微分値Ｄ１，Ｄ２とを示す線図である。また、図６（Ａ）はバックドア１２に対して振動的な外乱が加えられた状態の車両１１を示す側面図であり、図６（Ｂ）はバックドア１２に外乱が加えられた状態のもとで電動モータ１６に供給される電流値ｉとこれの微分値Ｄ１，Ｄ２とを示す線図である。さらに、図７は制御ユニット１７による挟み込み判定の手順を示すフローチャートである。
【００２２】
まず、図５（Ａ）に示すように、バックドア１２を閉じる際に、車両１１の開口１１ａとバックドア１２との間に障害物が挟み込まれた場合には、バックドア１２にかかる荷重が増大するとともに電動モータ１６にかかる負荷が増大するため、図５（Ｂ）に示すように、電動モータ１６に供給される電流値ｉが負荷に応じて増大することになる。つまり、電動モータ１６に供給される電流値ｉは負荷算出値となっており、電流値ｉは電動モータ１６にかかる負荷の大きさを示している。そして、電動モータ１６に供給される電流の微分値Ｄ１を算出することにより、電流値ｉが急激に上昇する立ち上がり現象を判定することができるため、この微分値Ｄ１に基づいて障害物の挟み込みを検出することができる。
【００２３】
しかしながら、図６（Ａ）に示すように、車両１１の後部座席に乗員が着座した場合などには、車両１１に振動的な外乱が加えられることになる。この外乱は開閉途中のバックドア１２に対しても伝達されるため、障害物の挟み込みが発生していない場合であっても、バックドア１２にかかる荷重が変化して、図６（Ｂ）に示すように、電動モータ１６に供給される電流値ｉが変動することになる。このため、電動モータ１６に供給される電流の微分値Ｄ１が、挟み込みが発生した際と同様の立ち上がり現象を示すおそれがあり、車両１１に加えられる外乱を障害物の挟み込みと誤判定してしまうおそれがある。
【００２４】
そこで、本発明の一実施の形態である自動開閉装置１０に設けられる制御ユニット１７は、図７に示すフローチャートに従って以下のようにバックドア１２による障害物の挟み込みを判定する。図７に示すように、まずステップＳ１では電動モータ１６に供給される電流値ｉを算出する。電動モータ１６にかかる負荷の大きさを示す電流値ｉは、電流検出回路３６からＣＰＵ３０に入力される電流信号に基づいて所定のサンプリング周期で算出される。続くステップＳ２では電流値ｉから第１微分値Ｄ１が算出される。この第１微分値Ｄ１は所定期間Ｔ１（たとえば２００ｍｓｅｃ）における電流値ｉの第１変化量を示している。
【００２５】
続くステップＳ３では、第１微分値Ｄ１が所定の閾値Ｃを超えるか否かが判定される。第１微分値Ｄ１が閾値Ｃを超える場合にはステップＳ４に進む一方、第１微分値Ｄ１が閾値Ｃを下回る場合には、挟み込みのおそれがないため再びステップＳ１に戻って電動モータ１６に供給される電流値ｉを算出する。なお、第１微分値Ｄ１との判定に使用される閾値Ｃは、挟み込みに伴って電流が急激に上昇する電流の立ち上がり現象を検出できるように、予めシミュレーションあるいは実験等によって求められた閾値である。
【００２６】
ステップＳ４では電動モータ１６に供給される電流値ｉから第２微分値Ｄ２が算出される。この第２微分値Ｄ２は前述の第１微分値Ｄ１を算出する所定期間Ｔ１よりも短い所定期間Ｔ２（たとえば５０ｍｓｅｃ）における電流値ｉの第２変化量を示している。つまり、第２微分値Ｄ２によって示される電流値ｉの変化量は、第１微分値Ｄ１よりも短期の変化量を示すこととなる。
【００２７】
続いて、ステップＳ５では、第２微分値Ｄ２が電流値ｉの下降傾向を示すか否かが判定される。電流値ｉが下降傾向にある場合つまり第２微分値Ｄ２が負の値を示す場合には、ステップＳ６に進み、障害物の挟み込みではなく外乱によるバックドア１２の荷重変動であると判定されてルーチンを抜ける一方、電流値ｉが上昇傾向にある場合つまり第２微分値Ｄ２が正の値を示す場合には、ステップＳ７に進み、引き続き挟み込み判定が行われる。
【００２８】
ステップＳ７では、第１微分値Ｄ１が閾値Ｃを超えたと判定されてから所定の判定期間Ｔｃ（たとえば２００ｍｓｅｃ）を経過したか否かが判定される。判定期間Ｔｃが経過していない場合には、再びステップＳ４に戻って新たな第２微分値Ｄ２が算出された後に、ステップＳ５において新たな第２微分値Ｄ２が判定される一方、判定期間Ｔｃが経過している場合には、ステップＳ８に進み、バックドア１２により障害物の挟み込みが発生していると判定されてルーチンを抜ける。
【００２９】
つまり、長いスパンで電流値ｉの変化量を示す第１微分値Ｄ１によって、挟み込みのおそれがある電流値ｉの立ち上がり現象を捉えた場合には、短いスパンで電流値ｉの変化量を示す第２微分値Ｄ２によって、電流値ｉの上昇が一時的なものか否かが判定されることになる。
【００３０】
ここで、図５（Ｂ）に示すように、第２微分値Ｄ２が判定期間Ｔｃ中に継続して電流値ｉの上昇傾向を示す場合は、一旦大きな上昇過程にあった電流値ｉがその後も判定期間Ｔｃに渡って上昇を続ける場合であるため、バックドア１２による障害物の挟み込みが有ると判定される。一方、図６（Ｂ）に示すように、第２微分値Ｄ２が判定期間Ｔｃ内に電流値ｉの下降傾向を示す場合は、一旦大きな上昇過程にあった電流値ｉがその後のいただきを越えて下降する場合であるため、バックドア１２による障害物の挟み込みではなく、外乱によるバックドア１２の荷重変動であると判定される。つまり、第１微分値Ｄ１が閾値Ｃを超えた後に、第２微分値Ｄ２の推移に基づいて挟み込みを判定することにより、外乱による挟み込みの誤判定を確実に回避することができる。なお、図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に示すように、第２微分値Ｄ２は所定期間Ｔ２毎に算出され続けているが、挟み込みを判定する判定期間Ｔｃ内だけ第２微分値Ｄ２を算出するようにしても良い。
【００３１】
このように、負荷算出手段、変化量算出手段および判定手段として機能する制御ユニット１７により、バックドア１２による障害物の挟み込みが有ると判定された場合には、制御プログラムに従ってＣＰＵ３０から駆動回路３５に新たな駆動信号が出力され、バックドア１２を開方向に反転させることによって障害物の挟み込みが解消される。また、挟み込みではなく外乱によるバックドア１２の荷重変動と判定された場合には、バックドア１２の閉動作は全閉状態まで続行されることになる。なお、障害物の挟み込みが有ると判定された場合には、電動モータ１６の駆動を停止することにより、バックドア１２の閉方向作動を停止させても良い。
【００３２】
これまで説明したように、挟み込みのおそれがある電流値ｉの立ち上がり現象を第１微分値Ｄ１によって捉えた後に、この電流値ｉの立ち上がりが一時的なものであるか否かを第２微分値Ｄ２によって判定するようにしたので、第１微分値Ｄ１と比較判定される閾値Ｃを低く設定することができるだけでなく、閾値Ｃを低く設定した場合であっても外乱による誤判定を確実に回避することができる。これにより、外乱による誤判定を回避するとともに、挟み込みの発生つまり障害物の介在を低荷重かつ短時間で検出することができる。
【００３３】
また、判定期間Ｔｃ中に電流値ｉの上昇傾向が継続した場合に、挟み込みの発生を確定するようにしたので、たとえば、柔らかい障害物を挟み込むことにより、電動モータ１６にかかる負荷の上昇が緩やかとなる場合であっても、障害物の有無を確実に判定することができ、自動開閉装置１０の安全性や信頼性を高めることができる。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、本実施の形態においては、電動モータ１６にかかる負荷を電動モータ１６に供給される電流値ｉによって算出しているが、この電流値ｉに限定されることはなく、電動モータ１６に印加される電源端子間の電圧値であっても良く、電動モータ１６の回転軸の回転速度であっても良い。また、減速機構１８の回転速度であっても良く、バックドア１２やスライド機構２０の移動速度であっても良いことはいうまでもない。
【００３５】
また、第１および第２変化量を算出するため電動モータ１６に供給される電流を微分しているが、これに限られることはなく、電流値ｉの増加量や減少量をそのまま第１および第２変化量として採用しても良い。
【００３６】
なお、本発明の実施の形態では、バックドア１２と車両１１の開口１１ａとの間の障害物の挟み込みを判定する方法について説明しているが、開閉部材を閉じるときの単なる障害物との接触や、開閉部材を開くときの障害物との接触を早期に判定する方法として用いても良い。
【００３７】
さらに、本発明の自動開閉装置１０は、車両１１に揺動自在に取り付けられ外乱の影響を受け易いバックドア１２やトランクリッドに適用することが特に有効であるが、開閉部材としてはバックドア１２やトランクリッドに限られることはなく、ドア、スライドドア、エンジンフード、サンルーフ、ウィンドガラスなど他の開閉部材であっても良い。
【００３８】
なお、図示する自動開閉装置１０は、ラックピニオン式の自動開閉装置であるが、この形式に限られることはなく、ドラムに巻き付けられたワイヤーを介して開閉部材を作動させるワイヤー式の自動開閉装置や、ボールねじを介して開閉部材を作動させるボールねじ式の自動開閉装置であっても良いことはいうまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、障害物の介在のおそれがある負荷算出値の立ち上がり現象を第１変化量によって捉えた後に、この負荷算出値の立ち上がりが一時的なものであるか否かを第２変化量によって判定するようにしたので、第１変化量と比較判定される閾値を低く設定することができる。これにより、障害物の介在を低荷重かつ短時間で検出することができる。
【００４０】
また、閾値を低く設定した場合であっても、負荷算出値の立ち上がりが一時的なものであるか否かを第２変化量によって判定するようにしたので、外乱による負荷変動に伴う誤判定を回避することができる。これにより、車両用自動開閉装置による障害物の有無の判定の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である車両用自動開閉装置を備える車両の後部を示す側面図である。
【図２】バックドアが開かれた状態の車両の後部を示す側面図である。
【図３】図１の上方から車両用自動開閉装置を示す拡大平面図である。
【図４】車両用自動開閉装置の制御系を概略的に示すブロック図である。
【図５】（Ａ）はバックドアによって障害物が挟み込まれた状態の車両を示す側面図であり、（Ｂ）は挟み込みが発生した状態のもとで電動モータに供給される電流値とこれの微分値とを示す線図である。
【図６】（Ａ）はバックドアに対して振動的な外乱が加えられた状態の車両を示す側面図であり、（Ｂ）はバックドアに外乱が加えられた状態のもとで電動モータに供給される電流値とこれの微分値とを示す線図である。
【図７】制御ユニットによる挟み込み判定の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０    自動開閉装置（車両用自動開閉装置）
１１    車両
１２    バックドア（開閉部材）
１３    ルーフ部
１４    ヒンジ
１５    ピン
１６    電動モータ（駆動手段）
１７    制御ユニット（負荷算出手段，変化量算出手段，判定手段）
１８    減速機構
１９    ピニオンギヤ
２０    スライド機構
２１    レール
２２    スライダ
２３    ラックギヤ
２４    連結ロッド
２５    アーム
３０    ＣＰＵ
３１    ＲＡＭ
３２    ＲＯＭ
３３    Ｉ／Ｏポート
３４    開閉スイッチ
３５    駆動回路
３６    電流検出回路
ｉ      電流値（負荷算出値）
Ｄ１    第１微分値（第１変化量）
Ｄ２    第２微分値（第２変化量）
Ｔ１    所定期間
Ｔ２    所定期間
Ｔｃ    判定期間
Ｃ      閾値
【図１】
2004346618.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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