(57)【要約】【課題】  少ないパラメータにより制御ロジックを成立させ、明確な構成で設定や開発等を容易に行えるように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、ドアの開閉速度を検出する速度センサ７２と、ドア開閉の操作力をアシストするモータ１と、ドアの開閉操作力と開閉速度から演算する補助力指令値によりモータ１を制御するコントローラ８とを備え、コントローラ８は、ドアの質量と、ドアに作用する粘性摩擦力と移動速度の関係から決まる粘性摩擦係数と、理想的な操作感が得られる仮想質量及び仮想粘性摩擦係数と、に基づいて補助力指令値を演算する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
ドアの開閉速度を検出する開閉速度検出手段と、
ドア開閉の操作力をアシストするアクチュエータと、
ドアの開閉操作力と開閉速度から演算する補助力指令値により前記アクチュエータを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
ドアの質量と、ドアに作用する粘性摩擦力と移動速度の関係から決まる粘性摩擦係数と、
理想的な操作感が得られる仮想質量及び仮想粘性摩擦係数と、
に基づいて補助力指令値を演算する、
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、
ドア開閉位置を検出する開閉位置検出手段を設け、
前記制御手段は、
ドアの開閉位置が全閉または全開付近の領域に入ったことを検知したら、
仮想粘性摩擦係数を通常よりも大きな値にする、
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又は請求項２に記載のドア開閉アシスト装置において、
前記ドア開閉操作力から、ドアが操作されていないことを検出すると、
仮想粘性摩擦係数を通常よりも大きな値にする、
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】
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、自然な操作感を得ようとすることに対して、違和感を得るための、アシスト力の補正係数の設定について、不十分なものであった。
【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、少ないパラメータにより制御ロジックを成立させ、明確な構成で設定や開発等を容易に行えるように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、ドアの開閉速度を検出する開閉速度検出手段と、ドア開閉の操作力をアシストするアクチュエータと、ドアの開閉操作力と開閉速度から演算する補助力指令値により前記アクチュエータを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、ドアの質量と、ドアに作用する粘性摩擦力と移動速度の関係から決まる粘性摩擦係数と、理想的な操作感が得られる仮想質量及び仮想粘性摩擦係数と、に基づいて補助力指令値を演算する、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、少ないパラメータにより制御ロジックを成立させ、明確な構成で設定や開発等を容易に行えるようにできる。
【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〜請求項３に対応する実施例１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。
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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５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。
【００１５】
次にドア開閉補助力演算部８１について、図６を参照してさらに説明する。
図６はドア開閉補助力演算部８１のブロック図である。
なお、以下の説明及び図６において、Mpはドア質量、Miは仮想ドア質量、Dpはドア粘性摩擦係数、Diは仮想ドア粘性摩擦係数を示す。
【００１６】
乗算器８１１は、開閉操作力を入力とし、Mp/Mi-1で表される演算結果を乗じる演算を行う。
加算器８１２は、乗算器８１１，８１２の出力を加算して、補助力指令値として出力する。
乗算器８１３は、開閉速度を入力とし、Dp-Di×(Mp/Mi)で表される演算結果を乗じる演算を行う。
【００１７】
記憶出力部８１４は、仮想ドア粘性摩擦係数Diを記憶し、外部からDiの入力があるとDiを更新して記憶し、記憶したDiを出力する。
係数設定部８１５は、ドアの開閉位置が全閉、または全開付近に達したら、ドアが停止するまで、Diを通常よりも大きな値にする。
【００１８】
係数設定部８１６は、操作力が０付近の値となって、ドア操作が行われないと判断したら、Diを通常よりも大きな値にする。
【００１９】
次に作用を説明する。
[補助指令値演算処理]
図７は、実施例１のドア開閉アシスト装置のコントローラ８で実行される補助指令値演算処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
なお、以下の説明及び図７において、Fhは操作力検出値、Xdはドア位置検出値、Vdはドア速度、Diは仮想粘性係数、Di1は通常時の粘性摩擦係数、Di2は全閉全開付近到達時用粘性摩擦係数（Diより大きくするもの）、Di3は手を離した場合の粘性摩擦係数（Diより大きくするもの）、Di2フラグはDi1,Di2を切替えるためのフラグ（セット時にDi2を使用）、
【００２０】
ステップＳ１では、Di2フラグが０かどうかを判断し、０ならばステップＳ２へ進み、０でないならばステップＳ５へ進む。
【００２１】
ステップＳ２では、全閉位置よりやや開いた位置として設定した位置の閾値であるXclに対して、Xd(-1)>Xclで且つXd(0)≦Xclが成立するかどうかを判断し、成立すればステップＳ４へ進み、不成立ならばステップＳ３へ進む。ここで、Xd(-1)は、Di2フラグはコントローラ電源ON時に０に初期化を示す１演算前の状態を示す。Xd(0)は、現在のドア位置の検出値を示す。つまり、全閉位置よりわずかに全開側に設定した閾値を超えたかどうかの判断である。
【００２２】
ステップＳ３では、全開位置よりやや閉じた位置として設定した位置の閾値であるXopに対して、Xd(-1)<Xopで且つXd(0)≧Xopが成立するかどうかを判断し、成立すればステップＳ４に進み、不成立ならばステップＳ７へ進む。Xd(-1)は１演算前の状態を示し、Xd(0)は、現在のドア位置の検出値を示す。つまり、全開位置よりわずかに全閉側に設定した閾値を超えたかどうかの判断である。
【００２３】
ステップＳ４では、Di2フラグを１にセットする。
【００２４】
ステップＳ５では、|Vd|<Const1が成立するかどうかを判断し、成立するならばステップＳ６へ進み、不成立ならばステップＳ７へ進む。つまり、ドア速度の絶対値が停止判定閾値より小さくなったかどうかの判断である。
【００２５】
ステップＳ６では、Di2フラグを０にセットする。
【００２６】
ステップＳ７では、Di2フラグが１であるかどうかを判断し、１であるならばステップＳ９へ進み、０であるならばステップＳ８へ進む。
【００２７】
ステップＳ８では、Di=Di1とする。
【００２８】
ステップＳ９では、Di=Di2とする。
【００２９】
ステップＳ１０では、|Fh|<Const2が成立するかどうかを判断し、成立するならばステップＳ１１へ進み、不成立ならばステップＳ１２へ進む。
【００３０】
nステップＳ１１では、Di=Di3とする。Di3は手を離した場合の粘性摩擦係数（Diより大きくする）である。
【００３１】
ステップＳ１２では、操作力検出値Fhとドア速度Vdからドア開閉補助力を演算する。
【００３２】
[ドア開閉アシスト制御]
実施例１のドア開閉アシスト装置では、良好で軽い理想的なドアの操作について、ドアの質量とドア粘性摩擦係数について理想的なものを設定し、ドア開閉補助力演算部８１で演算を行うことにより、理想的な操作感を得られるようにドア開閉アシスト制御を行う。
【００３３】
実施例１のドア開閉アシスト制御において、乗算器８１１，８１３と加算器８１２で構成されるドア開閉補助力演算部８１の作用について説明する。
図９は、実施例１のドア開閉アシスト装置で想定する制御対象モデルのブロック図である。
【００３４】
加算器８３１は、開閉操作力の検出値とドア開閉補助力、及び乗算器８３５の出力を加算する。
乗算器８３２は、1/Mpで表される演算結果を入力に乗じる演算を行う。つまり、粘性を考慮してアシスト力を含めドアを開けようとする力を加速度へ変換する演算である。
積分器８３３は、ドア加速度を積分演算してドア速度を求める。
積分器８３４は、ドア速度を積分演算してドア位置を求める。
乗算器８３５は、ドア速度にDpを乗じて粘性抵抗を求める。
【００３５】
次に、図１０は、実施例１のドア開閉アシスト装置における理想的な場合として想定した仮想モデルのブロック図である。なお、図９と同じ処理を行うブロックについては、同じ符号を付し、説明を省略する。
加算器８３６は、入力される操作力から粘性抵抗分を減算する演算を行う。
乗算器８３７は、1/Miで表される演算結果を入力に乗じる演算を行う。つまり、粘性を考慮してドアを開けようとする力を加速度へ変換する演算である。
乗算器８３８は、ドア速度にDiを乗じて粘性抵抗を求める。
なお、図８の構成と図９の構成を結合し等価変換したものが図１０となる。
【００３６】
実施例１では、図１０に示す理想的なものと、図９に示す実モデルとの偏差を小さくする制御を行う。図９と図１０を比較した場合に、操作力からドア加速度を求める部分と粘性抵抗を求める部分が重要であることがわかる。
よって、操作力からドア加速度を求める部分を乗算器８１１として設定し、Mp/Mi-1により仮想ドア質量と実ドア質量の比を用いた演算を行う。また、ドア速度から粘性抵抗を求める部分を乗算器８１３として設定し、Dp-Di×(Mp/Mi)により仮想粘性係数と実粘性係数の差を用いた演算を行う。
【００３７】
さらに、乗算器８１１への入力は、実際に検出されるドア開閉操作力を用い、また、乗算器８１３への入力は、実際に検出されるドア開閉速度を用いるため、この図９のモデルを図１０の状態に近づけるための図８の演算は、より正確なものとすることができる。
これにより、図９におけるドア開閉補助力としての入力分が、図９を図１０に近づける制御量となるため、結果的に図１０に近い状態を得ることができる。
【００３８】
図１１は、ドア開閉補助力演算部８１を図８に示すように、乗算器８１１，８１３、加算器８１２で構成した場合のアシスト時の状態と理想的な状態を比較したグラフ図である。図１１は左側が時間に対するドア操作力、指令補助力の変化、右側が時間に対するドア位置の変化のグラフ図である。
図１１では、図８に示す演算部分が機能することにより図１１(a)に示すように、理想的な状態（図１１(b)参照）と同じ操作感を得ることができる。
【００３９】
またさらに、実施例１では、係数設定部８１５によりステップＳ１〜Ｓ９までの処理を行うため、全閉、全開付近でのドア粘性摩擦係数を通常より大きくして、粘性抵抗を高め、ドアとボディーとの衝突を穏やかにすることができる（図１２参照）。
【００４０】
またさらに、実施例１では、係数設定部８１６によりステップＳ１０，Ｓ１１の処理を行うため、操作力がなくなって、ドアノブから手が離れたことを検出すると、理想ドアの粘性として使用していたパラメータ大きくすることで、ドアから手を離すとドアが重くなるようにして、ものや人を挟むようなことがないように、また、その際にドアを少しでも速度を遅くするようにして、影響を小さくすることができる。
【００４１】
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。
【００４２】
（1）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、ドアの開閉速度を検出する速度センサ７２と、ドア開閉の操作力をアシストするモータ１と、ドアの開閉操作力と開閉速度から演算する補助力指令値によりモータ１を制御するコントローラ８とを備え、コントローラ８は、ドアの質量と、ドアに作用する粘性摩擦力と移動速度の関係から決まる粘性摩擦係数と、理想的な操作感が得られる仮想質量及び仮想粘性摩擦係数と、に基づいて補助力指令値を演算するため、少ないパラメータにより制御ロジックを成立させ、明確な構成で設定や開発等を容易に行えるようにできる。
【００４３】
(2)ドア開閉位置を検出する位置センサ７１を設け、コントローラ８は、ドアの開閉位置が全閉または全開付近の領域に入ったことを検知したら、仮想粘性摩擦係数を通常よりも大きな値にするため、全閉、全開付近になると理想ドアの粘性として使用していたパラメータを大きくすることで、ドアとボディーの衝突を穏やかにすることができる。
【００４４】
(3)ドア開閉操作力から、ドアが操作されていないことを検出すると、仮想粘性摩擦係数を通常よりも大きな値にするため、操作力がなくなって、ドアノブから手が離れたことを検出すると、理想ドアの粘性として使用していたパラメータを大きくすることで、物などを挟んでしまうような場合に緩やかなドアの移動速度にすることができる。
【００４５】
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。
【００４６】
仮想的に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。
【００４７】
実施例では、ドア開閉補助力演算部８１の一部として、図８の構成を示し、その際の制御対象モデルとして図９を示し、図８の構成と図９の構成を結合して等価変換したものが図１０となるとした。この図８〜図１０に対して実際にコントローラ８内に組み込まれるものは図８の構成とした。
しかしながら、図８〜図１０の構成、またはその一部をコントローラ８内にブロック図として組み込むものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
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】
【００４９】
【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操作モードの状態遷移図である。
【図５】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６】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のブロック図である。
【図７】実施例１のドア開閉アシスト装置のコントローラ８で実行される補助指令値演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】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の一部のブロック図である。
【図９】実施例１のドア開閉アシスト装置で想定する制御対象モデル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における理想的な場合として想定した仮想モデルのブロック図である。
【図１１】ドア開閉補助力演算部８１を図８に示すように、乗算器８１１，８１３、加算器８１２で構成した場合のアシスト時の状態と理想的な状態を比較したグラフ図である。
【図１２】時間とドア位置、Di2フラグの状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
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
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
８２  モータ駆動制御部
８１１  乗算器
８１２  加算器
８１３  乗算器
８１４  記憶出力部
８１５  係数設定部
８１６  係数設定部
８３１  加算器
８３２  乗算器
８３３  積分器
８３４  積分器
８３５  乗算器
８３６  加算器
８３７  乗算器
８３８  乗算器
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
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007238014.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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