JP2008095359A - ドア開閉アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操作中にアシストモードと自動モードの切り替えを行うことができ、且つその切り替えが自然で良好な操作フィーリングを得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】 目標ドア速度演算部８１ａは、自動動作中に操作力が入力されると、目標ドア速度を所定自動ドア速度値から目標ドア加速度の積分値へ切替え、且つその際に、目標ドア加速度の積分演算に対し、切替え時点のドア速度になるよう初期化を行う目標速度切替部８１５を備えた。
【選択図】 図１

Description

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。

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。）。

また、車両乗員によりパワースライドドア開閉スイッチが操作されると、スライドドアを自動開閉するスライドドアアクチュエータを駆動させて、スライドドアを自動開閉作動させるものもある（例えば、特許文献２参照。）。
特開平９−３２８９５７号公報（第２−１１頁、全図） 特開２００５−２１２７３６号公報（第２−８頁、全図）

しかしながら、従来では、このように乗員のドア開閉操作をアシストするものと、乗員の操作入力によりドアを自動で開閉させるものがあり、それぞれをアシストモードと自動モードとして切り替えて使用することは可能であるが、操作中に切り替えを可能にするとドアの動きが不自然となり操作フィーリングが問題となるものであった。

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、操作中にアシストモードと自動モードの切り替えを行うことができ、且つその切り替えが自然で良好な操作フィーリングを得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。

上記目的を達成するため、本発明では、車両のドアに開閉力を付与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、ドアを自動で動かすよう指示する指示入力手段と、前記アクチュエータの駆動指令値を演算して制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記指示入力手段により自動動作を指示されると、目標ドア速度として所定自動ドア速度値を設定し、前記操作力検出手段により操作力が入力されると、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、操作力から演算した目標ドア加速度の積分値を目標ドア速度として設定する目標ドア速度設定手段と、実際のドア速度が前記目標ドア速度に近づくように前記アクチュエータへの駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、を備え、前記目標ドア速度設定手段は、自動動作中に操作力が入力されると、目標ドア速度を所定自動ドア速度値から目標ドア加速度の積分値へ切替え、且つその際に、目標ドア加速度の積分演算に対し、切替え時点のドア速度になるよう初期化を行う初期化手段を備える、ことを特徴とする。

よって、本発明にあっては、操作中にアシストモードと自動モードの切り替えを行うことができ、且つその切り替えが自然で良好な操作フィーリングを得ることができる。

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１，２，３に対応する実施例１に基づいて説明する。

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。

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。

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）

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。

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。

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。

また、実施例１では、図２に示すように、ドアノブの部分に、自動ドアとして作動を操作者が指示するための操作入力部（スイッチ）である自動ドア指示部１６を設ける。

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。
ドア開閉制御演算部８１は、開閉速度、開閉位置、開閉操作力、自動ドア指示から、モータの駆動指令値を演算し、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。

次にドア開閉制御演算部８１について、図５を参照してさらに説明する。
図５はドア開閉制御演算部のブロック図である。
ドア開閉制御演算部８１は、目標ドア速度演算部８１ａ、駆動指令値演算部８１ｂを主要な構成としている。
目標ドア速度演算部８１ａは、目標加速度演算部８１１、アシストモード目標速度設定部８１２、動作モード設定部８１３、自動モード目標速度設定部８１４、目標速度切替部８１５を主要な構成としている。

目標加速度演算部８１１は、操作力を、実際よりも軽い仮想ドア質量で割って、目標加速度を演算する。
アシストモード目標速度設定部８１２は、基本的には、目標加速度を積分して目標速度を演算する。但し、動作モードが自動モードからアシストモードに切替った場合、積分器もしくは積分器として動作する部分を、その時点のドア速度に初期化する。

動作モード設定部８１３は、自動ドア指示信号により、自動ドアモードの実行が指示されたら、自動ドアモードを継続する処理を行う。また、操作力が検出されたならばアシストモードを継続する。
自動モード目標速度設定部８１４は、自動ドアモードにおける所定の目標ドア速度を記憶し、常に出力する。

目標速度切替部８１５は、動作モードに応じて、２つの目標速度を切替えるもので、遅れ制御部８１５ａと禁止期間カウント部８１５ｂを備えている。
遅れ制御部８１５ａは、アシストモードから自動モードに切替った場合に直ちに自動モードの目標速度に切替えるのではなく、所定期間をかけて徐々に移行させる。
禁止期間カウント部８１５ｂは、自動ドアの実行が指示され、自動モードに移ったら、それ以降、所定期間はアシストモードに移ることを禁止する。
駆動指令値演算部８１２は、目標速度と、実際の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ることにより、駆動指令値を演算する。

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、アシストモードの際には、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。

[自動ドア制御処理]
実施例１のドア開閉アシスト装置では、自動モードの際には、徐々にドアの移動速度を立ち上げて、所定の一定速度でドアを移動させ、ドアが全開、全閉の付近になると、徐々にドアの移動速度を下げるように予め設定された所定目標速度でドアを自動で移動させる制御を行う。

[アシストモードと自動モードについて]
実施例１のドア開閉アシスト装置では、アシストモードと自動モードの両方を備えている。従来のスライドドアでは、自動でドアを動かすものが多く採用されている。この自動ドア方式は、実施例１のドア開閉アシストドア装置が備えるアシスト方式と比べて、ドアの開閉操作が不要となることから、手が使えないような状況では大変便利である。但し、自動で動かすドアに人や物にあたることなどを考慮して、ドアの動きが遅く、乗り降りの際に時間がかかるという不便な点もある。

これに対して、実施例１のドア開閉アシスト装置が備えるアシスト方式は、アシスト力を加える結果、ドアの動きがより速くなるが、あくまで軽いドアと同等の操作感を実現しようとすることから、操作力を緩めれば、アシスト力は減ることになり、ドアが操作者の意に反して動くことはなく、上記で説明した自動ドア方式の問題点を解消することができる。

このように、自動ドア方式とアシスト方式は、利便性に関して、お互いに補うような面があり、状況に応じて使い分けを行うことが望ましい。ドアの操作開始から終了までを、どちらかの方式で固定するならば、それぞれの従来と同じ制御を行えばよく、実現は容易であるが、操作中に切替えられるようにすることが、より利便性が高く望ましい。しかし、操作中に切替えられるようにするには、ドアの動きが切替えにより不自然な動作となり、これを違和感と感じてしまうことになり、操作フィーリングを良好に維持することが困難であり問題となる。
実施例１のドア開閉アシスト装置では、この問題を解決している。

[アシストモードと自動モードの自然な切替え作用]
図６は実施例１のドア開閉アシスト装置における自動モードとアシストモードの切替状態における自動ドア指示信号、目標速度、操作力、動作モード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では、自動モードの実行中でも、アシストモードを優位に設定されており、いつでもアシストモードへの切替えが行われる。
つまり、自動モード制御中に、トルクセンサ１０により操作力が検出されると、動作モード設定部８１３の判断制御により、アシストモードに切替えられる（図６(c),(d)及び符号１０１部分参照）。
言い換えると、操作力>０となってアシストモードになり、目標速度が変化することになる。

この際に、アシストモード目標速度設定部８１２では、動作モード設定部８１３からの動作モード状態を示す信号入力により、自動モードからアシストモードへの切替えの際には、積分器もしくは積分器として作用する部分を、その時点のドア速度に初期化する。

すると、図６(b)の符号１０２の部分に示すように、自動モードからアシストモードに切替った際に、目標速度が変化しないことになる。
これにより、操作フィーリングを良好に保ちつつ、自動モードからアシストモードに切替えることになる。
この積分器の初期化を行わないと、例えば、目標速度は０から大きくなり、ドアを止めようとして操作が重くなることが発生する。

次に、アシストモードから自動モードへの切替えの場合には、自動ドア指示部１６への操作入力による自動ドア指示信号によりアシストモードから自動モードへの切替えが行われる（図６(a)参照）。
動作モードがアシストモードから自動モードに切替ると（図６(d)及び符号１０３部分参照）、目標速度がアシストモード目標速度設定部８１２による設定値から自動モード目標速度設定部８１４による一定値である設定値に変更される。

この際に、目標速度切替部８１５では、遅れ制御部８１５ａの処理により、目標速度を直ちに切替えるのではなく、所定時間をかけて徐々に移行させる（図６(b)及び符号１０４部分参照）。
これによって、この切替え部分でのドアの動きの変化は緩やかになり、操作フィーリングが良好に保たれる。

さらに、実施例１のドア開閉アシスト装置では、目標速度切替部８１５が禁止期間カウント部８１５ｂを備えることによって、自動ドアの実行が指示され、自動モードに移ったら、それ以降、所定期間は、禁止期間カウント部８１５ｂがアシストモードに移ることを禁止する。

これにより、自動モードへの充分な切替えが終了後に再度アシストモードへの切替えを可能にすることで、操作フィーリングを良好に保持しつつ行う切り替え動作を確実なものにしている。

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。

(1)車両のドアに開閉力を付与するモータ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、ドアを自動で動かすよう指示する自動ドア指示部１６と、モータ１の駆動指令値を演算して制御するコントローラ８を備え、コントローラ８は、自動ドア指示部１６により自動動作を指示されると、目標ドア速度として所定自動ドア速度値を設定し、トルクセンサ１０により操作力が入力されると、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、操作力から演算した目標ドア加速度の積分値を目標ドア速度として設定する目標ドア速度演算部８１ａと、実際のドア速度が目標ドア速度に近づくようにモータ１への駆動指令値を演算する駆動指令値演算部８１ｂを備え、目標ドア速度演算部８１ａは、自動動作中に操作力が入力されると、目標ドア速度を所定自動ドア速度値から目標ドア加速度の積分値へ切替え、且つその際に、目標ドア加速度の積分演算に対し、切替え時点のドア速度になるよう初期化を行う目標速度切替部８１５を備えるため、操作中にアシストモードと自動モードの切り替えを行うことができ、且つその切り替えが自然で良好な操作フィーリングを得ることができる。

(2)目標ドア速度演算部８１ａは、目標ドア速度を、目標ドア加速度の積分値としている場合に、自動ドア指示部１６により自動動作が指示されると、目標ドア速度を所定自動ドア速度値へ徐々に移行させる遅れ制御部８１５ａを備えたため、アシストモードから自動モードに切替える際に、急激に目標が変わることにより違和感を感じるドア動作、操作力にならないように緩やかに変更し、切り替えが自然で良好な操作フィーリングを得ることができる。

(3)目標ドア速度演算部８１ａは、目標ドア速度を、目標ドア加速度の積分値としている場合に、自動ドア指示部１６により自動動作が指示されると、その後の所定期間、目標ドア速度を目標ドア加速度の積分値にする切り替えを禁止する禁止期間カウント部８１５ｂを備えるため、自動モードへの充分な切替えが終了後に再度アシストモードへの切替えを可能にすることで、操作フィーリングを良好に保持しつつ行う切り替え動作を確実なものにできる。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 ドア開閉制御演算部のブロック図である。 実施例１のドア開閉アシスト装置における自動モードとアシストモードの切替状態における自動ドア指示信号、目標速度、操作力、動作モードのタイムチャートである。

符号の説明

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 ドア開閉制御演算部
８１ａ 目標ドア速度演算部
８１１ 目標加速度演算部
８１２ アシストモード目標速度設定部
８１２ 駆動指令値演算部
８１３ 動作モード設定部
８１４ 自動モード目標速度設定部
８１５ 目標速度切替部
８１５ａ 制御部
８１５ｂ 禁止期間カウント部
８１ｂ 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
１６ 自動ドア指示部

Claims (3)

1. 車両のドアに開閉力を付与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、
   ドアを自動で動かすよう指示する指示入力手段と、
   前記アクチュエータの駆動指令値を演算して制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記指示入力手段により自動動作を指示されると、目標ドア速度として所定自動ドア速度値を設定し、
   前記操作力検出手段により操作力が入力されると、予め設定される理想的なドア操作感に基づいて、操作力から演算した目標ドア加速度の積分値を目標ドア速度として設定する目標ドア速度設定手段と、
   実際のドア速度が前記目標ドア速度に近づくように前記アクチュエータへの駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、
   を備え、
   前記目標ドア速度設定手段は、
   自動動作中に操作力が入力されると、目標ドア速度を所定自動ドア速度値から目標ドア加速度の積分値へ切替え、且つその際に、目標ドア加速度の積分演算に対し、切替え時点のドア速度になるよう初期化を行う初期化手段を備える、
   ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
2. 請求項１に記載のドア開閉アシスト装置において、
   前記目標ドア速度設定手段は、
   目標ドア速度を、目標ドア加速度の積分値としている場合に、前記指示入力手段により自動動作が指示されると、前記目標ドア速度を所定自動ドア速度値へ徐々に移行させる目標ドア速度移行手段を備えた、
   ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のドア開閉アシスト装置において、
   前記目標ドア速度設定手段は、
   目標ドア速度を、目標ドア加速度の積分値としている場合に、前記指示入力手段により自動動作が指示されると、その後の所定期間、目標ドア速度を目標ドア加速度の積分値にする切り替えを禁止する切替禁止手段を備える、
   ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。

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