JP2002538755A - 安全機能を有する閉鎖装置 - Google Patents
安全機能を有する閉鎖装置Info
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Abstract
Description
って場合によりこの開放部に存在している対象物を挟み込んだり損傷させたりす
ることを回避する安全機能を有する閉鎖装置に関する。
ンルーフであり、ここではウィンドウガラスおよびスライディングルーフが電気
的な駆動モータを介してシフトされる。
より挟み込み防止機能(フィンガートラップ防止機能)を設けて、ユーザが身体
の一部を挟んでしまって怪我をすることがないようにしなければならない。この
防止機能は、閉鎖装置によって行使される閉鎖力が100Nまでに制限されるこ
とにより達成される。
トルク、または閉鎖運動とは反対に閉鎖体へ作用する力を検出し、検出された値
の変化によりトラップされた対象物が開放部に存在していることが指示された場
合に閉鎖運動をリバースすることにより満足される。
制限するだけではユーザを怪我から保護するのに充分ではないことが判明してい
る。したがって挟み込み防止機能を有する閉鎖装置を開発して、より小さな最大
力を行使できるようにする努力が行われてきた。ただしこれは閉鎖装置が動作中
に振動を発生する場合、特に閉鎖装置がウィンドウおよびスライディングルーフ
に対する閉鎖装置として使用される場合、問題に突き当たる。こうした振動は閉
鎖装置によって閉鎖力の制限のために監視されるパラメータ、例えば機関回転ト
ルク、抵抗力などを場合によって振動させる。閉鎖装置の最大閉鎖力が小さく設
定されると、それにともなって監視パラメータが所定の限界値を上回りやすくな
る。閉鎖装置によって最大の閉鎖力が超過されたことが検出され、これに応じて
閉鎖運動が遮断ないしリバースされる。このような装置では、例えば凸凹道を走
行中に車両のサイドウィンドウを閉鎖することができない。
号明細書では、請求項1の上位概念に記載された特徴を有する閉鎖装置において
、センサ素子を用いて垂直方向で車両ボディに作用する加速力から得られる測定
信号を使用することが提案されている。このセンサ素子によって測定された加速
度は同時に測定されている閉鎖装置の監視パラメータにより相殺され、これによ
り加速度の障害影響が抑圧される。
小さい場合にも閉鎖装置の確実な動作は達成されるが、複数の理由から完全に満
足できるものではない。
振動によって閉鎖体またはその駆動機構が励振されて発振してしまうことがある
点である。これにより外部の振動がすでに終息していても、駆動モータでは力の
ピークが閉鎖力の限界値を上回って検出されてしまう。このような後振動は周知
の装置では補償できず、依然として閉鎖運動中の振動による望ましくないリバー
スが起こることがある。
動機構に発生する摩擦抵抗により、同様に監視パラメータが所定の限界値を上回
ってしまい、閉鎖装置が閉鎖力の限界値の超過を検出してしまうことがある点で
ある。例えば監視パラメータがウィンドウレバーの駆動モータによって行使され
る回転トルクである場合、この回転トルクはウィンドウガラスとそのフレームと
の間に対象物が挟まった場合だけでなく、ウィンドウガラスがガイド部内を進行
しにくくなった場合にも増大することがわかっている。こうした摩擦抵抗は閉鎖
装置の動作期間が経過するにつれて摩耗により増大し、しかも構造に起因して閉
鎖運動の種々の個所で種々の値を取りうる。周知の閉鎖装置は、閉鎖力の限界値
があまり低く選定されず、特に限界値を定める際に安全性のマージンを算入する
ことによってのみ考慮される。これにより閉鎖装置が経年にしたがって重くなる
可能性が考慮される。
ンドウまたはスライディングルーフに対する閉鎖装置が製造され、その超過によ
り閉鎖運動を遮断またはリバースする閉鎖力の限界値を低く選定して、身体の一
部を閉鎖すべき開放部に挟んで怪我をしてしまう危険を確実に排除することがで
きる。閉鎖力の限界値を変更できることに基づいて、この限界値を通常の使用条
件に対してきわめて精密に計算することができ、その際に安全性のマージンを考
慮して閉鎖運動全体にわたる摩擦力の不均一な分布または閉鎖装置の劣化に配慮
しなくともよくなる。この装置では、早い時点で測定されて閉鎖体に対して行使
された力に依存して限界値を変化させることにより、閉鎖体で発生する振動をフ
ィルタリング除去することができ、その際にもこれに専用のセンサは必要ない。
限界値の変化を維持する持続時間を適切に選択することにより、外部の振動を生
じさせる閉鎖体の後振動現象、または閉鎖力をモータから閉鎖体へ伝送するため
に使用される駆動機構の後振動現象に対して装置を不感に構成することができる
。これらの後振動現象はモータによって行使される駆動力を振動させる。
力を検出するセンサが急激な力の低下を検出した場合、すなわち制御回路が限界
値を制限された時間間隔にわたってまたは閉鎖体の制限されたストローク距離に
わたって増大させたことを検出した場合に行われる。このことは急激な力の低下
が大抵の場合に閉鎖装置の取り付けられている対象物が下方へ加速されることに
帰せられ、所定の上方加速度が対象物の下方への運動が終了すると直ちに生じる
という知識に基づいている。この状況は車両では例えば縁石のコーナーを踏み外
したり、または道路の穴などの凹部に入りこんだりした際に発生する。これらの
上方加速度は閉鎖運動とは反対に作用する力を上昇させるが、フィンガートラッ
プには至らないので、本発明の閉鎖装置では限界値がこうした力の発生時点で増
大することは無視される。
体のストローク距離の拡大を検出するように構成されている。反対方向の加速度
はほぼ等しい値およびほぼ等しい持続時間で作用していると考えられるので、有
利には、限界値が増大する個所の時間間隔またはストローク距離を検出された拡
大量と同じにするか、または振動現象を考慮してそれより大きく選定する。
続時間中に測定される下方加速度に比例する。
依存して求め、力が経路にしたがって限界弾性率に相応するよりも迅速に増大す
る際に限界値を上昇させる。
にわずか数秒の間に生じる。これは閉鎖体の進む経路としてはいずれの場合にも
数mmまたは数mmの数分の1に相応し、したがって高い弾性率である。この場
合の限界値の上昇により望ましくない閉鎖装置のリバースが抑圧される。身体の
一部がトラップされる際の力の増大はこれに比べてはるかに小さい。低い弾性率
で低い力の限界値を使用することにより、身体の一部がトラップされて怪我をし
てしまう危険は予防される。限界弾性率に対する適切な値は例えば20N/mm
以上である。この力の限界値の増大は、制御回路により力の監視を時折中断する
ことによって簡単に行うことができる。
鎖体の1つまたは複数の隣接する位置に相応する力の値を記憶することである。
記憶された力の値は、相応の位置で測定された力の値、または当該の位置に相当
する限界値である。これらの値はそれぞれ閉鎖体の種々の位置に対して異なって
設定されており、これにより行使すべき閉鎖力において閉鎖装置の構造に起因す
る不均一性を考慮することができる。
平均値を形成することにより連続的に更新される。これにより閉鎖装置の消耗現
象や汚れなどを考慮できる。
されている値との偏差が閉鎖運動の遮断に至らないことが確認されてはじめて、
移動平均値の更新に利用される。このようにして移動平均値の誤りは実際にトラ
ップが発生した際に測定された力の値により回避される。
置にわたる平均化により維持される。これによりメモリスペースが節約されるだ
けでなく、閉鎖運動中の複数の位置にわたる平均値形成により、個々の誤差を有
する測定影響が抑圧される。
されている。図3には図2に示されている実施例の制御回路で行われる処理のフ
ローチャートが示されている。
ている。この閉鎖装置は制御回路1を有しており、この制御回路はマイクロプロ
セッサまたはマイクロコントローラとして構成することができる。制御回路1は
“開放”または“閉鎖”の指示を2つの制御スイッチ11、12から受信する。
これらの制御スイッチは車両のキャビン内に配置されており、そこに存在する人
物がウィンドウガラスを閉鎖する(制御スイッチ11)かまたは開放する(制御
スイッチ12)ために操作することができる。制御回路1は運動する個々のウィ
ンドウガラスのそれぞれに配属されており、この場合制御回路は単に2つの制御
スイッチ11、12から信号を受信するだけである。また制御回路を運動する複
数または全てのウィンドウおよびスライディングルーフに配属して、この実施例
より多くの数の制御スイッチに対する相応の入力側を設けてもよい。以下では簡
単のために、制御回路1が個々のガラスに配属されている場合のみを考察する。
なぜなら本発明の実施例は、1つまたは複数のウィンドウまたはスライディング
ルーフに対する制御回路のかたちで、以下の説明に基づき当業者には問題なく理
解できるからである。
するために設けられており、この電流源は本発明が車両に適用される場合には車
両のバッテリである。スイッチ6〜9のステータスは制御回路1によって以下に
実施例として説明する手段で操作される。
ルーフ)の並進運動に変換する機構は周知であり、ここで詳細には説明しない。
直列に配置されている。特にモータ4の角速度は得られた回転トルクに依存せず
にほぼ一定であり、このモータでは抵抗3で降下する電圧の値はモータ4から得
られる出力に比例し、ひいてはモータ4によって駆動される閉鎖体のシフトの反
対方向の力に比例する。抵抗は閉鎖方向とは反対に閉鎖体に作用する力に対する
センサ3の機能を果たす。
ル値はAD変換器から制御回路1へ送出される。図示されたステータスでは制御
スイッチ11、12およびスイッチ6〜9が開放されており、モータ4は停止し
ている。
6、9を閉成し、モータ4にこのモータの回転方向の極性で電圧を加える。この
モータの回転方向は閉鎖体の開放運動に相応する。この時点では制御回路1はA
D変換器2から送出された測定値を監視していない。なぜなら閉鎖体が下方に運
動する際にはフィンガートラップの危険は存在しないからである。スイッチ6、
9は制御スイッチ12が操作されている間、または(図示されない)外部のセン
サが制御回路1に対して閉鎖体が完全な開放位置に達したことを信号化するまで
閉成されて維持される。これに代えて、制御回路1はAD変換器から出力された
センサ抵抗3での電圧降下のディジタル値を評価し、このディジタル値が急激に
増大したことに基づいて、閉鎖体がその経路の端部のストッパの完全な開放位置
に達したことが検出された場合にスイッチ6、9を開放するように構成してもよ
い。
7、8を閉成し、モータ4に閉鎖体を閉鎖方向に駆動させる極性で電圧を加える
。センサ抵抗3での電圧降下はこの場合には制御回路1によって連続的に監視さ
れる。制御回路の第1の動作状態はノーマル動作状態と称され、制御回路1によ
ってAD変換器から送出された値が検出され、第1の限界値と比較されて、時間
または閉鎖体の進む経路に依存して変化速度が求められる。変化速度が小さい場
合、特に20N/mmより小さい場合には、この力は100N程度の限界値を上
回り、制御回路1はスイッチ7、9を開放してスイッチ6、8を閉成する。これ
に応じて閉鎖体は開放方向に運動する。力の増大が閉鎖体によって閉鎖すべき開
放部に対象物がトラップされたことによる場合、閉鎖体の開放運動が再び解放さ
れる。
つ車両が不均一な路面を走行している場合には、閉鎖体の慣性力が作用すること
がある。この慣性力はセンサ抵抗3から送出される測定値を誤らせる。
、この車両が例えば穴の空いた道路を走行している場合、閉鎖体を形成するウィ
ンドウガラスはまず閉鎖方向の加速度を受け、次にこの加速度に比例する力で再
び制動される。この比例する力は閉鎖装置によってウィンドウを閉鎖方向に運動
させるために付加的に調達される。これによりセンサ抵抗3を用いて検出された
力が第1の限界値を上回るが、その際にも実際にはフィンガートラップは発生し
ない。したがって制御回路1は、センサ抵抗3により力の急激な低下が検出され
た後に第2の状態へ移行する。この第2の状態で、検出された力が第1の限界値
よりも大きな第2の限界値と比較される。第2の限界値との差は予め検出された
力の低下に比例する。比例係数および/または第2の状態が維持される持続時間
は有利には車両の弾性特性およびウィンドウガラスの駆動機構に依存して調整さ
れる。一般には弾性率が低い(硬い)ほど第2の限界値または比例係数も大きく
選定され、これにより穴の空いた道路を走行する際にもウィンドウガラスの望ま
しくないリバースは回避される。また上昇力をウィンドウガラスに対して作用さ
せる時間間隔が短くなればなるほど、第2の状態を維持する時間も短くしなけれ
ばならない。第2の状態の最小持続時間は、予め力の低下を検出するのにかかっ
た持続時間に相応する。
ドウガラスに対して下方に向かう力が発生し、これにより第1の限界値が超過さ
れることがある。このような場合にウィンドウガラスが誤ってリバースすること
を回避するために、制御回路はモータによって行使される力の変化速度と限界弾
性率とを比較する。この限界弾性率は例えば20N/mmである。人物の身体の
一部がウィンドウの開放部にトラップされている場合、測定される力の増加は経
路を進行するにしたがってこの値よりも小さくなる。測定された増加がこれより
も大きい場合には、力の増大が外部の振動に帰せられることが示唆されているの
で、閉鎖装置のリバースは不必要であるか、または所望されない。このような状
況では制御回路1はこれに応じて場合により第3の状態へ移行する。ここでは行
使される力と第1の動作状態で相当する限界値よりも大きな第3の限界値とが比
較されるか、または行使される力と限界値との比較が完全に中止される。これは
実際には限界値の無限の上昇に相応する。
と比較される限界値が変更されるが、これは付加的な外部のセンサを用いて測定
された外部から作用する加速度には依存せず、先行の時点で測定された力のみに
依存する。
サ抵抗3、モータ4、電流源5、スイッチ6〜9、および制御スイッチ11、1
2は図1の実施例に相応しているので、ここでは詳細には説明しない。
続されている。この回転センサは例えば誘導センサのかたちで構成されており、
モータ4の駆動シャフト10に配置されている。回転センサ14を用いると、制
御回路1は各時点でシャフト10から閉鎖体の開放位置または閉鎖位置に相応す
るストッパへ至る回転角、ひいては閉鎖体の瞬時の位置を“知る”ことができる
。メモリ13は閉鎖体の各位置において、当該の位置で通常得られる閉鎖力の値
を有している。この値はセンサ抵抗3を用いて検出された瞬時の閉鎖力から差し
引かれる。このようにして得られた差は理想的には閉鎖体に作用する力の正確な
尺度であり、外部の加速度に起因して発生する力、または閉鎖すべき開放部にト
ラップされた対象物によって行使される力が閉鎖体の駆動機構またはそのガイド
部で発生する摩擦力から除去される。
って固定に設定されている。この場合メモリ13にエントリされている力の値は
閉鎖装置の基準見本で測定された値であり、シリーズで同じ構造形式により製造
された閉鎖装置で同様に発生する値のなかから予期される。これにより例えば閉
鎖装置の構造、特に閉鎖体の駆動機構に起因する摩擦力のローカル最大値が駆動
機構の死点の近傍で補償される。
され、当該の閉鎖装置に配属されているメモリ13内に記憶される。
の動作中に連続的に更新するように構成されており、これにより長期間にわたる
変化、例えば消耗現象を考慮することができる。この連続的な更新は移動平均値
形成の原理に基づいており、閉鎖体の所定の位置で測定された値と当該の位置に
対して記憶されている力の値とが異なっている場合に、記憶されている値を補正
値のぶんだけ測定値に接近させる。ここで補正値は記憶された値と測定値との差
よりも小さい。ただしこのような更新は閉鎖運動中に測定された閉鎖力の増大が
フィンガートラップ過程に帰せられるものでないことが確実である場合にのみ行
われる。
力から摩擦力を消去し、さらにメモリ13に記憶されている力の値を連続的に更
新する処理が行われるが、この実施例を図3に関連して説明する。モータによっ
て行使される閉鎖力は周期的に検出され、各検出サイクルで図示の処理が行われ
る。
始される。ステップ31では検出された値Ftが加算され、合計値ΣFtが形成
される。この加算ステップによれば、そのつど相互に連続する4つの測定位置x
の力の値Ftの合計が形成される。ステップ32では、先行のサイクルが第4の
サイクルであるか否か、すなわち4つの力の値Ftが加算されたか否かが判別さ
れる。まだ4つの値が加算されていない場合にはこの処理は直接にステップ39
へジャンプし、すでに加算されている場合にはステップ33で合計値ΣFtが加
数の4で除算されて、行使される力の4つの位置にわたる平均値が形成される。
導出された値を有する。これらの値のうち最も旧いB(15)の値は、ステップ
34で、閉鎖体が目下得ている位置に相応するメモリ位置x−15でメモリ13
に記憶されている力の値Fのテーブル内に記憶される。続いてバッファ内の残り
のバッファエレメントB(0)〜B(14)がそれぞれ1つずつ位置をシフトさ
れ、位置1〜15に移される。
テーブルF内に記憶された値F(x)と比較される。新たに測定された平均値Σ
Ftのほうが大きい場合には、ステップ37において、バッファエレメントB(
0)として、相応の位置xに対する記憶された力の値F(x)が増分εを加えて
エントリされる。平均値のほうが小さい場合には、B(0)はステップ38で値
F(x)−εを取る。この場合εは固定に設定された値であり、この値は差ΣF
t−F(x)に比例する。この場合の比例の関係は、発生する摩擦力が変化する
際にどれだけ迅速に記憶された値F(x)が実際の比に追従するかを表す尺度で
ある。
tから差し引かれる。このようにして精算された力の値Ftは、理想的には、外
部の力すなわち加速力またはフィンガートラップ力などが閉鎖体に作用している
場合にのみ0から偏差する。
力の値Ftについて、力の限界値が超過されるか、またはこの値が外部の加速度
の影響ないし振動を示唆するために変更されるかを、力の急激な降下または上昇
により監視する。このことは図1に関連して上述した。この監視の際にフィンガ
ートラップ過程が検出された場合、バッファBのエレメント全てが記憶された力
の値F(x−15)〜F(x)で上書きされる。このようにして、発生した力の
増大によりフィンガートラップ状態の検出前にはメモリ13に記憶された力の値
は変化しないことが保証される。
度は、行使される力と比較される限界値を変更することによって補償されるため
、制御回路1のノーマル状態で相当する限界値を車両の技術分野で通用している
規制値100Nよりもはるかに小さく定めることができる。これによりフィンガ
ートラップに対して人間を保護する手段が格段に改善され、その際に閉鎖装置の
確実性の低減または望ましくないリバースを甘受する必要はない。
装置によってノーマル動作中摩擦力の克服によって行使される力にほぼ相応する
。別のバリエーションとして、この値に代えて、割増分を加えた摩擦力に相応す
る値をメモリ13に記憶する。ここでの割増分は特にノーマル状態中に相当する
限界値に等しい。
出する手段とすることに限定されない。一般に行使される力を結論することので
きるセンサまたはセンサ装置のいずれも適している。これには例えば圧電素子ま
たは駆動機構のストリップ形膨張度測定素子などが挙げられる。
。
Claims (11)
- 【請求項1】 閉鎖体を閉鎖すべき開放部でシフトする駆動モータ(4)が
設けられており、 閉鎖方向と反対に前記閉鎖体に作用する力を検出するセンサが設けられており
、 前記力を監視し、かつ該力が所定の限界値を上回ったことをセンサ(3)が検
出した場合に閉鎖体の閉鎖運動を遮断する制御回路(1)が設けられている、 閉鎖装置、特に車両ウィンドウまたは車両スライディングルーフの閉鎖装置にお
いて、 制御回路(1)により限界値が先行の時点で測定された力に依存して変更され
る、 ことを特徴とする閉鎖装置。 - 【請求項2】 前記センサ(3)が力の急激な低下を検出した場合、制御回
路により、制限された時間間隔または閉鎖体の制限されたストローク距離に対す
る限界値が増大される、請求項1記載の閉鎖装置。 - 【請求項3】 制御回路(1)により前記力の低下が持続する個所での時間
間隔またはストローク距離の増大が検出され、所定の時間間隔または所定のスト
ローク距離にわたって限界値が少なくとも同じ拡大分だけ増大される、請求項2
記載の閉鎖装置。 - 【請求項4】 制御回路(1)により車両の下方加速度が求められ、前記力
の低下が持続している間、前記限界値は該下方加速度に比例する値だけ増大され
る、請求項2記載の閉鎖装置。 - 【請求項5】 制御回路(1)により前記力の変化が閉鎖体の進む経路に依
存して求められ、前記力が前記経路にしたがって限界弾性率よりも迅速に増大す
る場合に前記限界値が増大される、請求項1から4までのいずれか1項記載の閉
鎖装置。 - 【請求項6】 前記限界弾性率は20N/mm以上である、請求項5記載の
閉鎖装置。 - 【請求項7】 前記力の監視を一時的に中断することにより、制御回路(1
)により前記限界値が増大される、請求項5または6記載の閉鎖装置。 - 【請求項8】 それぞれの閉鎖体の位置(x)に相応する力の値を記憶する
メモリが設けられている、請求項1から7までのいずれか1項記載の閉鎖装置。 - 【請求項9】 前記メモリ(13)は相応の位置(x)で閉鎖体に作用する
力(Ft)の移動平均値(F(x))を有する、請求項8記載の閉鎖装置。 - 【請求項10】 前記メモリ(13)は相応の位置(x)で閉鎖体に作用す
る力(Ft)の移動平均値(F(x))に割増分を加えた量を有する、請求項8
記載の閉鎖装置。 - 【請求項11】 測定された力の値と相応に記憶された値との差が閉鎖運動
の遮断には至らないことが確認されてはじめて、制御回路により移動平均値が更
新される、請求項9または10記載の閉鎖装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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