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JP2002038818A - 自動車のパワーウインドに加えられた抵抗力を検知するための方法およびシステム - Google Patents

自動車のパワーウインドに加えられた抵抗力を検知するための方法およびシステム

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Publication number
JP2002038818A
JP2002038818A JP2001178695A JP2001178695A JP2002038818A JP 2002038818 A JP2002038818 A JP 2002038818A JP 2001178695 A JP2001178695 A JP 2001178695A JP 2001178695 A JP2001178695 A JP 2001178695A JP 2002038818 A JP2002038818 A JP 2002038818A
Authority
JP
Japan
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signal
window
drive motor
control circuit
regulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001178695A
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English (en)
Inventor
Timothy Davies
デイヴィーズ ティモシー
Pascal Bonduel
ボンデュアル パスカル
Francois Breynaert
ブレナール フランソワ
Charles Hopson
ホプソン チャールズ
Kirutososu Christos
キルトソス クリストス
Joseph Tyckowski
ティコウスキー ジョゼフ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ArvinMeritor OE LLC
Original Assignee
Meritor Light Vehicle Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meritor Light Vehicle Systems Inc filed Critical Meritor Light Vehicle Systems Inc
Publication of JP2002038818A publication Critical patent/JP2002038818A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワーウインドに加えられる抵抗力を容易に
かつ正確に感知するための方法およびシステムを提供す
る。 【解決手段】 自動車のウインドとそれに対応するフレ
ームとの間にはさまれた物体の存在を検知するための方
法およびシステムは、自動車のウインドを開閉するため
の電気駆動モータを含む。電気駆動モータは、電力線に
連結された第１のブラシ組立体を介して、電力供給源か
ら電力を受ける。圧電センサが、レギュレータに加えら
れた抵抗トルクを感知し、かつ該抵抗トルクを示す値を
有する信号を発生するために、駆動モータに取り付けら
れている。次いで、この信号は制御回路に伝達され、こ
の信号に基づいて、物体がウインドとフレームとの間に
はさまれたかどうかが決定される。信号は制御回路に、
第１ブラシ組立体により電力線を介して、または、制御
回路に直接連結された第２ブラシ組立体により伝達され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のパワーウ
インドに、自動車のウインドの通路においてはさまれた
物体により加えられた抵抗力を検知するための方法およ
びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】今日の自動車の多くが、電子工学的に制
御されたクロージャ、例えばウインドあるいはサン／ム
ーンルーフを有する。これらのクロージャの全てを、こ
の出願に関してはウインドと称する。これらのシステム
は、操作者にウインドの容易な開閉をさせる。しかし、
操作者がウインドを閉めているときに注意をそらすこと
があれば、腕、手または指などの物体が、自動車ウイン
ドのウインドとウインドフレームとの間にはさまれる可
能性がある。
【０００３】パワーウインドシステムは、ウインドに連
結されかつ電気駆動モータにより駆動されるレギュレー
タから成る。標準的なモータの１つは、ギヤホイールに
係合されたウォームに連結された出力シャフトを含む。
ギヤホイールは、レギュレータに連結された出力部材に
連結されている。モータが回転するとウォームが回転
し、またギヤホイールも回転させる。ギヤホイールが回
転することにより、レギュレータが上下方向に駆動す
る。
【０００４】かかるシステムの１つは、本願と共に係属
している出願である「自動車ウインドの通路においては
さまれた物体を圧電トルク感知装置を用いて検知するた
めの方法およびシステム」と題された、１９９９年９月
９日に出願された米国特許出願第０９／３９１，２９８
号に開示されている。
【０００５】ウインドが閉じるときにウインドとそのフ
レームとの間にはさまれた物体を感知／検知するための
技術の１つは、ギヤホイールと出力部材との間に連結さ
れた弾性的に変形可能なダンパを用いる。弾性的に変形
可能な部材は、出力部材に加えられている抵抗トルクに
応じたホイールと出力部材との角度変位を許容する。次
いで角度変位が、１対の角度位置エンコーダを用いて検
知される。一方のエンコーダはギヤホイールと関連づけ
られており、他方のエンコーダは出力部材と関連づけら
れている。物体が存在すれば、抵抗トルクが出力部材に
加えられてダンパを変形させ、出力部材とギヤホイール
との角度変位を生じさせる。しかしこの技術は、ダンパ
に関する幾つかの解決すべき技術的問題を有する。例え
ば、システムが正確なフィードバックをもたらすために
は、弾性定数がトルクの全範囲を通じて線形でなければ
ならず、弾性定数は角度変位を、エンコーダにより検知
されるように十分に大きくしなければならない。またこ
のシステムは、ダンパが古くなるにつれて弾性率が変化
するため複雑である。
【０００６】したがって、パワーウインドに加えられた
抵抗力と関連づけられるトルクを感知するための、以上
に述べた問題を克服する方法および装置が必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、パワ
ーウインドの通路にはさまれた物体によりパワーウイン
ドのレギュレータのモータシャフトに加えられている抵
抗力を感知するための方法およびシステムを提供するこ
とにある。
【０００８】本発明の別の目的は、モータシャフトに加
えられた抵抗力を圧電センサを用いて感知することにあ
る。
【０００９】本発明のさらに別の目的は、圧電センサに
よる抵抗力の検知をパワーウインドモータに連結された
第２ブラシを用いて伝達することにある。
【００１０】本発明のさらにまた別の目的は、圧電セン
サによる抵抗力の検知を電力線キャリア技術を用いて伝
達することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の上記および他の
目的、特徴ならびに利点の実行において、自動車のウイ
ンドと該ウインドに対応するフレームとの間に物体が存
在することを検知するための方法が提供される。この方
法は、レギュレータを介してウインドを開閉することを
含み、前記レギュレータは、制御回路により制御されか
つ電力線を介して電力を供給される電気駆動モータによ
り駆動される。前記電気駆動モータは、シャフトと、該
シャフトに係合するギヤホイールを含み、このギヤホイ
ールは、レギュレータに連結された出力部材の第２ギヤ
ホイールと協働する。この方法は、また、レギュレータ
に加えられた抵抗トルクを感知して該抵抗トルクに比例
した値を有する信号を発生することと、前記信号を電力
線を介して制御回路に伝達することと、前記信号を処理
して、ウインドと該ウインドに対応するフレームとの間
に物体がはさまれたかどうかを決定することとを含む。
【００１２】自動車のウインドの通路に存在する物体を
検知するための別の方法が提供される。この方法は、レ
ギュレータを介してウインドを開閉することを含み、前
記レギュレータは、制御回路により制御される電気駆動
モータにより駆動される。前記電気駆動モータはロータ
シャフトを含み、前記ロータシャフトには、レギュレー
タに連結された出力部材の第２ギヤホイールと協働する
ためのギヤホイールが係合される。電気駆動モータは、
さらに、制御回路に直接連結された第２ブラシ組立体を
含む。この方法は、また、レギュレータに加えられた抵
抗トルクを感知して該抵抗トルクに比例した値を有する
信号を発生することと、前記信号を制御回路に第２ブラ
シ組立体を介して伝達することと、周波数信号を処理し
て、物体がウインドと該ウインドに対応するフレームと
の間にはさまれたかどうかを決定することとを含む。
【００１３】さらに、本発明の上記および他の目的、特
徴ならびに利点の実行において、上記の方法のステップ
を実行するためのシステムが提供される。このシステム
は、電気駆動モータにより駆動されるレギュレータを介
して開閉する自動車ウインドを含む。電気駆動モータ
は、電力供給源から、電力線に連結された第１のブラシ
組立体を介して電力を受ける。このシステムは、また、
レギュレータに加えられた抵抗トルクを感知しかつ該抵
抗トルクを示す値を有する信号を発生するための、駆動
モータに取り付けられた圧電センサを含む。連結部が、
センサからの信号を制御回路に伝達し、制御回路は前記
信号に基づいて、物体がウインドとフレームとの間には
さまれたかどうかを決定する。
【００１４】本発明のこれらおよび他の特徴を、以下の
説明および図面から理解することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のトルク感知装置
を組み込んだパワーウインドシステム１０を示す。自動
車車両がドア１２およびウインドフレーム１４を有して
ウインド開口部１６を画成している。サイドウインドが
図示されているが、本出願において、特に特許請求の範
囲において用いられる用語「ウインド」は、リアウイン
ド、ムーンルーフ、サンルーフまたは他の車両クロージ
ャ部品も含む。
【００１６】ドア１２には、ウインド開口部１６内を上
下方向に移動可能なウインドガラス１８と、ウインドガ
ラス１８を上下方向に移動させるためのレギュレータ２
２に連結した駆動モータ２０とが設けられている。マイ
クロプロセッサまたは制御回路２４が、ウインドガラス
１８の上下方向の移動を命令するスイッチ２８からの信
号に反応して、駆動モータ２０をモータ駆動回路２６を
介して制御する。
【００１７】ここで図２を参照すると、本発明のトルク
感知装置の部分斜視図が示されている。装置は、駆動モ
ータ（概して番号２０で示す）に組み込まれている。駆
動モータ２０は、モータ部３０、出力ロータシャフト３
２、および、シャフト３２にスライド可能に取り付けら
れた円筒形のウォームスリーブ３４を含む。したがっ
て、ウォームスリーブ３４は、ロータシャフト３２が回
転すると回転し、ギヤホイール３６も回転させる。ギヤ
ホイール３６が回転すると出力部材３８もまた回転す
る。出力部材３８はレギュレータ２２に、出力部材３８
が回転するとレギュレータ２２がそれに従って上下に移
動するように連結されている。ギヤホイール３６および
出力部材３８の構造は幾分概略的に示されている。
【００１８】図３に示されるように、圧電層５は、境界
面３７において構成部分３４と３２の間に位置する。し
たがって、部分３２と３４の間のトルクが増大すると、
力Ｆが増大して、この圧電気層５に加えられる。このト
ルクは、制御回路２４にフィードバックをもたらし、過
大なトルクが加えられていることを示すものを提供す
る。その後、これは、制御回路２４によって、障害物が
ガラス１８とフレーム１４の間に閉じ込められているこ
とを示すものと考えられる。
【００１９】他の実施例は図４に示される。モータ部３
０は、カプラー４４に連結シャフト４６を介して連結さ
れたロータ４２、第１ブラシ４５および第１接触部４７
を収容するためのモータハウジング４０から成る。ブラ
シ４５は、車両バッテリなどの電力供給源４９に連結さ
れており、ロータ４２を回転させるように制御回路２４
を介して制御される。カプラー４４は上部４８および下
部５０を含み、それらの間に圧電センサ層５２がはさま
れている。したがって、ウインド１８とフレーム１４と
の間に障害物が存在すれば、抵抗力がレギュレータ２２
に対して加えられ、次いでカプラー４４に伝達されるこ
とになる。この力は圧電センサ層５２により感知され、
次いで、圧電センサ層５２は、カプラー４４に加えられ
ている力の量に比例する値を有する信号、例えば電圧信
号を発生する。すなわち、もし抵抗力が増大すれば、そ
れに従って、圧電センサ層５２により発生する信号が増
大する。
【００２０】次いで、圧電センサ層５２が発生した信号
は制御回路２４に伝達される。動作において、駆動モー
タは、スイッチ２８に反応して制御回路２４により発生
された制御信号に従って回転する。レギュレータ２２を
介して出力部材３８に加えられる抵抗力がなければ、ウ
ォームスリーブ３４は圧電センサ層５２に対して押し付
けられない。一方、抵抗力が出力部材３８に加えられれ
ば、ウォームスリーブ３４は圧電センサ層５２に対して
押し付けられる。圧電センサ層５２は、この力に比例す
る信号を発生し、この信号を制御回路２４が受信する。
この信号は参照信号と比較される。特定の信号レベル
が、障害物がウインドの通路に存在することを示すこと
と関連付けられる。このレベルが超えられたと制御回路
２４が認識すると、制御回路２４は駆動モータ３０に、
停止または方向を逆にするように命令する。
【００２１】圧電センサ層５２により発生される信号の
制御回路２４への伝達は、幾つかの方法により達成され
得る。第１に、信号は、駆動モータ３０に含まれる、制
御回路２４に連結された少なくとも１つの第２ブラシ５
４と、これに対応する第２接触部５６とを介して伝達さ
れ得る。ここで、圧電センサ層５２は、結合シャフト４
６を通るワイヤ連結を介して第２接触部５６に連結され
ている。第２接触部５６が第２ブラシ５４と回転可能な
接触をしているため、信号は第２ブラシ５４を介して制
御回路２４に伝達される。ノイズを最小にしかつ他の回
路を駆動させることができるように信号を増幅するため
に、ドライバ／バッファ回路５８を圧電センサ層５２と
第２接触部５６との間に連結してもよい。
【００２２】さらなる質の向上として、圧電センサ層５
２により発生された電圧信号を周波数信号に変換するた
めに、ドライバ／バッファ回路５８を、第２接触部５６
に連結する前に電圧−周波数コンバータ６０に連結して
もよい。このようにすると、周波数信号が平坦な電圧信
号と同様に歪まないため、ノイズがより一層最小化され
る。
【００２３】別の実施形態において、圧電センサ層５２
からの信号は、回転電気連結によってではなく電力線キ
ャリア（ＰＬＣ）技術により制御回路２４に伝達され
る。この実施形態において、電圧信号は、ＰＬＣ装置６
２により高周波数に変調され、第１接触部４７および第
１ブラシ４５を介して電力線を通る。好ましくは、信号
は、信号の劣化を最小にするために帯域幅が十分に大き
いように拡散スペクトル技術を用いて送られる。電力線
６５からの情報を解読するために、ＰＬＣデコーダ６４
が制御回路２４に必要である。
【００２４】この実施形態においても、ドライバ／バッ
ファ回路５８からの出力は、ＰＬＣ装置６２により変調
される前に電圧−周波数コンバータ６０を通過させても
よい。こうして圧電センサ層５２からの信号は、増幅さ
れ、次いで、変調されて電力線６５に送られる前にロバ
スト(robust)な周波数に変換される。
【００２５】したがって、レギュレータ２２に加えられ
た抵抗力はいずれも圧電センサ層５２を介して直接感知
され、圧電センサ層５２は、レギュレータ２２に加えら
れている力の量に比例する値を有する信号を発生する。
次いで、この信号は制御回路２４に、回転電気連結によ
り、またはモータ３０への電力線により伝達されて、前
記加えられた力がパワーウインドの通路に障害物がある
ことを示すのに十分であるかどうかを決定するために参
照信号と比較される。
【００２６】好ましい実施形態を開示してきた。しか
し、当業者は、本発明の範囲内で修正が行われ得ること
を理解するであろう。したがって、以下の特許請求の範
囲は、本発明の範囲および内容を決定するために吟味さ
れるべきである。
【００２７】
【発明の効果】以上に記載したように、本発明に従え
ば、パワーウインドに加えられる抵抗力を容易にかつ正
確に感知するための方法およびシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のトルク感知装置を組み込んだ
パワーウインドシステムの概略的ブロックダイヤグラム
である。
【図２】図２は、本発明のトルク感知装置の部分斜視図
である。
【図３】図３は図２の線３−３に沿った断面図である。
【図４】図４は別の実施形態の図である。
【符号の説明】
１４ フレーム １８ ウインドガラス ２４ 制御回路 ２８ スイッチ ３０ 駆動モータ ３４ ウォームスリーブ ３６ ギヤホイール ３８ 出力部材 ４２ ロータ ４５，５４ ブラシ ４７，５６ 接触部 ６０ 電圧−周波数コンバータ ６２ ＰＬＣ装置 ６４ ＰＬＣデコーダ ６５ 電力線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランソワ ブレナール フランス国 14000 ケーン アヴェニュ ド ブリュッセル 15 (72)発明者 チャールズ ホプソン アメリカ合衆国 37087 テネシー州 レ バノン ポイント バートン ドライブ 1921 (72)発明者 クリストス キルトソス アメリカ合衆国 48076 ミシガン州 サ ウスフィールド チェリー ヒル ドライ ブ 19680 (72)発明者 ジョゼフ ティコウスキー アメリカ合衆国 48017 ミシガン州 ク ローソン テクムセ 111 Ｆターム(参考） 2E052 AA09 BA01 CA06 DA08 DB08 EA11 EB01 EC01 GA01 GB06 GC06 GD07 GD09 HA01 KA01 KA15 3D127 AA02 CB05 CC05 DF04 DF12 DF35 FF06 FF08

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車のウインドと該ウインドに対応す
    るフレームとの間にはさまれた物体の存在を検知するた
    めの方法であって、 レギュレータを介してウインドを開閉する工程であっ
    て、前記レギュレータは、制御回路により制御されかつ
    電力線を介して電力を供給される電気駆動モータにより
    駆動され、前記電気駆動モータは、シャフトと、該シャ
    フトに係合された、レギュレータに連結された出力部材
    の第２ギヤホイールと協働するためのギヤホイールとを
    含む工程と；レギュレータに加えられた抵抗トルクを感
    知して、該抵抗トルクに比例した値を有する信号を発生
    する工程と；前記信号を電力線を介して制御回路に伝達
    する工程と；前記信号を処理して、ウインドと該ウイン
    ドに対応するフレームとの間に物体がはさまれたかどう
    かを決定する工程からなる方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、 信号を発生する工程が、さらに、信号を伝達する前に信
    号を増幅することを含む方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法であって、 信号を発生する工程が、さらに、増幅された前記信号を
    伝達する前に周波数信号に変換することを含む方法。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の方法であって、 信号を処理する工程が、 信号を予め決められた値と比較することと、 信号が前記予め決められた値と予め決められた量だけ異
    なるならば物体を検知することとからなる方法。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法であって、 さらに、物体の検知に反応して駆動モータを制御する工
    程からなる方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の方法であって、 駆動モータを制御する工程が、ウインドが閉まるのを止
    めるように駆動モータを停止させることからなる方法。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の方法であって、 駆動モータを制御する工程が、ウインドを開けるように
    駆動モータを逆転させることからなる方法。
  8. 【請求項８】 自動車のウインドと該ウインドに対応す
    るフレームとの間にはさまれた物体の存在を検知するた
    めの方法であって、 レギュレータを介してウインドを開閉する工程であっ
    て、前記レギュレータは、制御回路により制御される電
    気駆動モータにより駆動され、前記電気駆動モータは、
    レギュレータに連結された出力部材の第２ギヤホイール
    と協働するためのギヤホイールが係合されたロータシャ
    フトを含み、前記電気駆動モータが、さらに、制御回路
    に直接連結された第２ブラシ組立体を含む工程と；レギ
    ュレータに加えられた抵抗トルクを感知して、該抵抗ト
    ルクに比例した値を有する信号を発生する工程と；前記
    信号を第２ブラシ組立体を介して制御回路に伝達する工
    程と；周波数信号を処理して、物体がウインドと該ウイ
    ンドに対応するフレームとの間にはさまれたかどうかを
    決定する工程とからなる方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法であって、 信号を発生する工程が、さらに、信号を伝達する前に信
    号を増幅することを含む方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の方法であって、 信号を発生する工程が、さらに、増幅された前記信号を
    伝達する前に周波数信号に変換することを含む方法。
  11. 【請求項１１】 請求項８に記載の方法であって、 信号を処理する工程が、 信号を予め決められた値と比較することと、 信号が前記予め決められた値と予め決められた量だけ異
    なるならば物体を検知することとからなる方法。
  12. 【請求項１２】 請求項８に記載の方法であって、 さらに、物体の検知に反応して駆動モータを制御する工
    程からなる方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の方法であって、 駆動モータを制御する工程が、ウインドが閉まるのを止
    めるように駆動モータを停止させることからなる方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の方法であって、 駆動モータを制御する工程が、ウインドを開けるように
    駆動モータを逆転させることからなる方法。
  15. 【請求項１５】 ウインドシステムであって、 電気駆動モータにより駆動されるレギュレータを介して
    開閉する自動車ウインドであって、前記電気駆動モータ
    が電力供給源から、電力線に連結された第１のブラシ組
    立体を介して電力を受ける自動車ウインドと；レギュレ
    ータに加えられた抵抗トルクを感知しかつ該抵抗トルク
    を示す値を有する信号を発生するための、駆動モータに
    取り付けられた圧電センサと；センサからの信号を伝達
    するための連結部と；信号を受信し、かつ、物体がウイ
    ンドとフレームとの間にはさまれたかどうかを前記信号
    に基づいて決定するための、前記連結部および駆動モー
    タと連通している制御回路とからなるウインドシステ
    ム。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載のシステムであっ
    て、 連結部が、信号を電力線を介して制御回路に伝達するた
    めの第１ブラシ組立体からなるシステム。
  17. 【請求項１７】 請求項１５に記載のシステムであっ
    て、 連結部が、信号を制御回路に直接伝達するための、制御
    回路に連結されかつ圧電センサに回転可能に連結された
    第２のブラシ組立体からなるシステム。
  18. 【請求項１８】 請求項１５に記載のシステムであっ
    て、 制御回路が、さらに、物体が存在すると決定したことに
    応じて駆動モータを制御するように動作するシステム。
  19. 【請求項１９】 請求項１８に記載のシステムであっ
    て、 制御回路が、駆動モータの制御において、さらに駆動モ
    ータを停止するために動作するシステム。
  20. 【請求項２０】 請求項１８に記載のシステムであっ
    て、 制御回路が、駆動モータの制御において、さらに、ウイ
    ンドを開けるように駆動モータを逆転させるために動作
    するシステム。
  21. 【請求項２１】 請求項１５に記載のシステムであっ
    て、 制御回路が、物体がはさまれたかどうかを決定すること
    において、さらに、信号の値を予め決められた値と比較
    するために動作するシステム。
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