JP4250114B2 - パワーウィンド用安全装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両ドアのパワーウィンド用安全装置に関する。

車両の窓ガラスを昇降モータの駆動力で昇降させるパワーウィンドでは、操作スイッチを閉方向にオンし続けて窓ガラスを閉じていくと、該窓ガラスと窓枠との間に異物が挟み込まれる可能性がある。

そこで既に、窓ガラスと窓枠との間に異物が挟み込まれたことを検知する検知装置を設け、挟み込みを検知したときには、操作スイッチの状況に拘わらずモータを反転駆動して窓ガラスを下降させる安全装置が提案されている。この安全装置の挟み込み検知装置の一つとして、昇降モータの回転数（角）に応じて繰り返しパルスを発生させ、このパルスの幅の増加を検知することで、挟み込みと判断する装置が知られている。すなわち、平常時のパルス幅を記憶しておき、動作時のパルス幅が許容値以上に増加したときに異物挟み込みと判定する。
特開２００２-４６４６８号

しかし、昇降モータは車両に搭載されているバッテリによって駆動されるため、バッテリの電圧変動によりその回転数（回転速度）が増減することが避けられない。回転速度が変化すると、パルス幅も回転速度の変化に伴って変化するため、高精度な挟み込み検知を行おうとすると、誤検知の可能性が増す。つまり、パルス幅の増加がバッテリの電源電圧の低下によるものであるのに異物挟み込みと判断する誤動作の可能性が増える。電源電圧が何らかの原因で基準電圧より上昇した場合も全く同様である。

本発明は従って、バッテリの電圧変動があっても誤検知（誤動作）を生じるおそれの少ないパワーウィンド用安全装置を得ることを目的とする。

本発明によるパワーウィンド用安全装置は、車両の窓ガラスを昇降させる昇降モータ；この昇降モータに対して正逆の回転指令を与える操作スイッチ；昇降モータの回転量に応じて繰り返しパルスを発生するパルス発生器；このパルス発生器で発生するパルスをカウントし窓ガラスの開度情報を得る窓位置カウンタ；パルス発生器による各パルスのパルス幅を検知するパルス幅検知器；パルス幅検知器で検知された複数のパルス幅から予め定めた特定の２つのパルス幅を抽出し、抽出した２つのパルス幅の変化率を窓位置カウンタによる窓位置情報に関連させて演算する演算器；所定の基準設定時において演算器により演算された窓位置情報と関連したパルス幅変化率を記憶する記憶器；及び記憶器による窓位置情報と関連したパルス幅変化率の記憶値と、窓ガラス上昇動作時において演算器により演算された窓位置情報と関連したパルス幅変化率の演算値とを比較し、両パルス幅変化率の差分の合計が許容値を超えたときに、上記操作スイッチの状態に拘わらず昇降モータを窓ガラス開放方向に駆動する制御器；を備えたことを特徴としている。
予め定めた特定の２つのパルス幅は、連続する２つのパルスのパルス幅とする他、特定の数パルス離れた２つのパルス幅とすることができる。

制御器は、記憶器に対する２つのパルスのパルス幅の変化率の記憶を、少なくとも車両製造時に実行することができる。さらに定期的に更新することで経時変化にも対応できる。

本発明によれば、バッテリに電圧変動があり、その電圧変動に起因するパルス幅変動が生じても異物挟み込みと判断することのない、誤動作のないパワーウィンド用安全装置を得ることができる。

図１は、本発明をＸアーム式パワーウィンド（レギュレータ）２０を有する車両ドア１０に適用した例である。車両ドア１０は、上方の窓開口１１を有するサッシュ部１２と下方のパネル部１３とを有し、窓開口１１が窓ガラス１４によって開閉される。

窓ガラス１４を昇降動作させるＸアーム式パワーウィンド２０は、パネル部１３内に支持されている。すなわち、パネル部１３には、Ｘアーム式パワーウィンド２０のリフトアーム２１が軸２２で揺動自在に支持されており、このリフトアーム２１は、軸２２を中心とするセクタギヤ（ドリブンギヤ）２３を一体に有している。このセクタギヤ２３は昇降モータ２４によって回転駆動されるピニオン２５に噛み合っている。

リフトアーム２１の長さ方向の中間部分には、軸２６でイコライザアーム２７の中間部分が枢着されている。リフトアーム２１とイコライザアーム２７の上端部（先端部）にはそれぞれ、ガイドピース（ローラ）２８が回転可能に枢着されており、イコライザアーム２７の下端部には、同様にガイドピース（ローラ）２９が枢着されている。

リフトアーム２１とイコライザアーム２７のガイドピース２８はそれぞれ、窓ガラス１４の下端に固定された窓ガラスブラケット３０に移動自在に嵌められ、イコライザアーム２７のガイドピース２９は、パネル部１３内に固定するイコライザアームブラケット３１に移動自在に案内される。

このＸアーム式パワーウィンド２０は、昇降モータ２４を介してピニオン２５を正逆に駆動すると、セクタギヤ２３を介してリフトアーム２１が軸２２を中心に揺動し、その結果、窓ガラスブラケット３０（窓ガラス１４）が、イコライザアーム２７、ガイドピース２８、２９、イコライザアームブラケット３１により略水平状態に保持されながら昇降運動する。この昇降動作自体は、通常のＸアーム式パワーウィンドの動作である。

昇降モータ２４は、駆動回路３２によって正逆に駆動される。すなわち、バッテリ３３から給電される駆動回路３２は、操作スイッチ３４及び制御器３５を介して上昇信号または下降信号を与えられ、その信号に基づき昇降モータ２４を正逆に駆動する。昇降モータ２４にはまた、その回転角度（数）に応じてパルスを発生する（回転軸が所定角度回転する毎にパルスを発生する）パルス発生器３６が備えられている。

パルス発生器３６は種々のタイプが知られているが、例えばホール素子を利用したパルス発生器では、昇降モータ２４の軸には周方向にＮＳに順に磁化されたマグネットロータが固定されており、このマグネットロータに近接配置したホール素子がモータ回転軸の回転（角）に伴いパルスを発生する。また、昇降モータ２４内のホール素子を２個配置することで、昇降モータ２４の回転方向すなわち窓ガラス１４が上昇動作（窓閉動作）中か下降動作（窓開動作）中であるかを知ることができる。このような昇降モータ２４の回転方向の検知手段は周知である。昇降モータ２４の回転方向は操作スイッチ３４の状態から検知することも可能である。

パルス発生器３６からのパルスは、窓位置カウンタ３７とパルス幅検知器３８に入力される。窓位置カウンタ３７は、パルス発生器３６からのパルスをカウントすることで、窓ガラス１４の開度情報を得る。窓開度情報は、窓ガラス１４が全開状態から全閉状態までの間にパルス発生器３６が発するパルス数に応じて得ることができる。この実施形態では、このパルス数を４００としている。

パルス幅検知器３８は、パルス発生器３６から入力したパルスの幅を検知する。パルス幅は、図２に例示するパルスの立ち上がりから次の立ち上がり（又は立ち下がりから次の立ち下がり）までの間隔（時間）を測定するものであり、このようなパルス幅検知器は周知である。

窓位置カウンタ３７による窓開度情報とパルス幅検知器３８によるパルス幅情報は演算器４０に常時与えられ、演算器４０は、窓ガラス１４が上昇するときに連続して入力した２つの隣り合うパルスの幅の変化率を窓ガラス１４の開度情報に関連させて演算する。すなわち、窓ガラス１４の開度は、上述の例では、窓位置カウンタ３７による１番パルスから４００番パルスまでの分解能で検出することができ、演算器４０は、窓ガラス上昇動作時に発生する全てのパルスについて連続する２つのパルスの幅の変化率（Ｎ番パルスの幅とＮ＋１番パルスの幅（Ｎ＝１から３９９）の変化率を演算する。具体例をあげると、Ｎ番パルスの幅（時間）が例えば１０ｍｓ、Ｎ＋１番パルスの幅（時間）が１０．１ｍｓであれば、その変化率は、（１０．１-１０）／１０＝０．０１（１％）として演算される。以上のパルス幅の変化率を全ての窓開度情報に応じて演算する。

記憶器４２は、制御器３５を介して設定（更新）スイッチ４１をオンしたときに演算器４０の演算結果、すなわち窓ガラス１４が上昇するときの連続する２つのパルス幅の変化率を窓開度情報に関連させて記憶する。この記憶は、少なくとも車両製造時に行われる。また定期的にあるいは任意のタイミングで行うこともできる。

図３は、横軸に窓開度情報（パルス数）をとり、縦軸にパルス幅をとって、バッテリ３３の電圧が正常（基準状態）であるとき（Ａ）と、バッテリ３３の電圧が下降したとき（Ｂ）の双方のパルス幅の変化例を描いた図である。この図のようにバッテリ３３の電圧が下降すると、昇降モータ２４の回転速度が遅くなり、パルス幅が全体として長くなる傾向が認められる。

制御器３５は、記憶器４２による窓位置情報と関連したパルス幅変化率の記憶値と、演算器４０による窓位置情報と関連したパルス幅変化率の演算値とを比較する。すなわち、演算器４０によって窓ガラス１４が上昇する度に演算されるＮ番パルス幅とＮ＋１番パルス幅の変化率と、演算器４０に記憶されているＮ番パルス幅とＮ＋１番パルス幅の変化率との差分の合計が許容値を超えたときに操作スイッチ３４の状態に拘わらず（操作スイッチ３４が窓閉方向に操作されていても）昇降モータ２４を反転させＸアーム式パワーウィンド２０を介して窓ガラス１４を下降させる。

図４は、以上の制御例を具体的な数値で説明する図である。いま、図４の最上段の４つのパルス幅ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４を記憶器４２に記憶されている基準時（バッテリ３３の電圧が所定値であるとき）のパルス幅とし、その下段の４つのパルス幅ａ１、ａ２、ａ３、ａ４をバッテリ３３の電圧が下降した状態で窓ガラス１４を昇降させたときに演算器４０で演算されたパルス幅とする。仮に、演算されたパルス幅ａ１、ａ２、ａ３、ａ４を、記憶されているパルス幅ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４と単純に比較してその変化率の差分を足していくと、８０％にも達し、従来装置では容易に異物挟み込みと判断してしまう可能性がある。しかし、パルス幅の増加は、異物挟み込みによるものではなく、バッテリ３３の電圧降下によるものであり、このときに異物挟み込みと判断してしまうと誤判定となる。

一方、記憶器４２が記憶している連続する２つのパルスのパルス幅（又は数パルス前のパルス幅）の変化率（ｂ１とｂ２、ｂ２とｂ３、ｂ３とｂ４の変化率）はそれぞれ１％であり、同様に、演算器４０で演算された連続する２つのパルスのパルス幅の変化率（ａ１とａ２、ａ２とａ３、ａ３とａ４の変化率）はそれぞれ１％である。

本実施形態は、この記憶器４２に記憶されているパルス幅の変化率と演算器４０で演算されたパルス幅の変化率の差分を加算していきその差分の合計が一定値を超えた場合に異物挟み込みと判断する。この実施形態では、（ｂ１とｂ２のパルス幅の変化率）-（ａ１とａ２のパルス幅の変化率）、（ｂ２とｂ３のパルス幅の変化率）-（ａ２とａ３のパルス幅の変化率）、（ｂ３とｂ４のパルス幅の変化率）-（ａ３とａ４のパルス幅の変化率）は全て０％であり、その総和も０％である。従って異物挟み込みと誤判定することがない。つまり、例えばバッテリの電圧降下に起因する一様な昇降モータ２４の回転速度の低下の場合には異物挟み込みを誤検知することがなく、異物を挟み込んでいないのに昇降モータ２４が反転してしまう誤動作も生じない。

なお、この実施形態において、異物挟み込みと判定するパルス幅変化率の差分の合計は任意に設定できる。また、本発明は、バッテリ電圧が正常（基準値）である場合の異物挟み込みの検知を如何に行うかは問わない。

以上の実施形態では、バッテリ３３の電圧が基準電圧より下がった場合を例にして本発明を説明したが、何らかの原因でバッテリ３３の電圧が基準電圧より上昇した場合にも本発明は有効である。また、図示例のパワーウィンドはＸアーム式であるが、本発明はモータ駆動のパワーウィンドであれば、ワイヤ式等形式を問わずに適用できる。さらに、車両のサイドドアのみならず、バックドア、サンルーフ等にも適用できる。

本発明によるパワーウィンド用安全装置をＸアーム式パワーウィンドに適用した実施形態を示す系統接続図である。 パルス発生器によるパルス及びパルス幅を示す図である。 基準時の窓開度とパルス幅の分布例、及びバッテリ電圧降下時の窓開度とパルス幅の分布例を示すグラフ図である。 本発明によるパワーウィンド用安全装置の制御例を示す図表である。

符号の説明

１０ 車両ドア
１１ 窓開口
１２ サッシュ部
１３ パネル部
１４ 窓ガラス
２０ Ｘアーム式パワーウィンド
２１ リフトアーム
２２ 軸
２３ セクタギヤ（ドリブンギヤ）
２４ 昇降モータ
２５ ピニオン
２６ 軸
２７ イコライザアーム
２８ ガイドピース
２９ ガイドピース
３０ 窓ガラスブラケット
３１ イコライザアームブラケット
３２ 駆動回路
３３ バッテリ
３４ 操作スイッチ
３５ 制御器
３６ パルス発生器
３７ 窓位置カウンタ
３８ パルス幅検知器
４０ 演算器
４１ 設定（更新）スイッチ
４２ 記憶器

Claims (2)

1. 車両の窓ガラスを昇降させる昇降モータ；
   この昇降モータに対して正逆の回転指令を与える操作スイッチ；
   上記昇降モータの回転量に応じて繰り返しパルスを発生するパルス発生器；
   このパルス発生器で発生するパルスをカウントし窓ガラスの開度情報を得る窓位置カウンタ；
   上記パルス発生器による各パルスのパルス幅を検知するパルス幅検知器；
   上記パルス幅検知器で検知された複数のパルス幅から予め定めた特定の２つのパルス幅を抽出し、抽出した２つのパルス幅の変化率を上記窓位置カウンタによる窓位置情報に関連させて演算する演算器；
   所定の基準設定時において上記演算器により演算された窓位置情報と関連したパルス幅変化率を記憶する記憶器；及び
   上記記憶器による窓位置情報と関連したパルス幅変化率の記憶値と、窓ガラス上昇動作時において上記演算器により演算された窓位置情報と関連したパルス幅変化率の演算値とを比較し、両パルス幅変化率の差分の合計が許容値を超えたときに、上記操作スイッチの状態に拘わらず昇降モータを窓ガラス開放方向に駆動する制御器；
   を備えたことを特徴とするパワーウィンド用安全装置。
2. 請求項１記載のパワーウィンド用安全装置において、上記制御器は、記憶器に対するパルス幅の記憶を、定期的に更新するパワーウィンド用安全装置。

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