ドア開閉アシスト装置
【課題】 駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感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】 実際の車両のドア動作状態から駆動指令値を演算するドア開閉補助力演算部８１と、ドア動作状態と駆動指令値からアシスト力を推定するアシスト力推定部８３と、アシスト力推定値からクラッチ１６に対する動力伝達許可判定を行う動力伝達許可判定部８４を備えるため、駆動指令値が飽和した状態でさらに速くドア操作を行う場合にモータ１がブレーキとならないようクラッチを解放するようにした。
【解決手段】 実際の車両のドア動作状態から駆動指令値を演算するドア開閉補助力演算部８１と、ドア動作状態と駆動指令値からアシスト力を推定するアシスト力推定部８３と、アシスト力推定値からクラッチ１６に対する動力伝達許可判定を行う動力伝達許可判定部８４を備えるため、駆動指令値が飽和した状態でさらに速くドア操作を行う場合にモータ１がブレーキとならないようクラッチを解放するようにした。
【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、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。）。
【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、駆動指令値が飽和状態にある場合についての考慮がなく問題であった。
【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、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感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、ドア開閉の操作力をアシストするアクチュエータと、前記アクチュエータ駆動力の伝達状態と非伝達状態を切り換えるクラッチと、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、実際の車両のドア動作状態を検出するドア動作状態検出手段と、前記ドア開閉操作力と、実際の車両のドア動作状態から駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、ドア動作状態と駆動指令値からアシスト力を推定するアシスト力推定手段と、アシスト力推定値から前記クラッチに対する動力伝達許可判定を行う手段と、を備え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、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感にできる。
【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と、請求項２、請求項３に対応する実施例２及び請求項３に対応する実施例３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、加速度センサ７３、コントローラ８、クラッチ１６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の開閉加速度を検出する加速度センサ７３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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
クラッチ１６は、モータ１の出力軸とモータ１の出力を減速機構２に伝達する円筒ギヤ１７の間に設けられ、回転伝達のオンオフを行う。
実施例１のクラッチ１６は、電磁クラッチとし、一方を可動鉄心側、もう一方を電磁コイル側とし、オンの際に可動鉄心が軸方向に移動し電磁コイル側と係合することで、回転伝達がオンになるものである。
【００１６】
コントローラ８は、トルクセンサ１０、位置センサ７１、加速度センサ７３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。
ドア開閉補助力演算部８１は、開閉加速度、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。
【００１７】
アシスト力推定部８３は、駆動指令値とドア速度からモータ１が発生する駆動力を推定する。より具体的には、駆動指令値に所定ゲインを乗算し演算したモータ１が発生するトルクからドア速度に所定ゲインを乗じて演算した、モータが回ることで発生する逆起電力によるトルクを減算し、アシスト力を推定する。
動力伝達許可判定部８４は、モータ１が発生する力をドアへ伝達するかどうかを判定する。具体的には、アシスト力推定値がドア操作を助ける方向に発生する場合には、動力伝達を許可し、アシスト力推定値がドア操作を妨げる方向に発生する場合には、動力伝達を禁止する。
【００１８】
次にドア開閉補助力演算部８１について、図５を参照してさらに説明する。
図５はドア開閉補助力演算部８１のブロック図である。
ドア開閉補助力演算部８１は、理想摩擦演算部８１１、加算器８１２、目標加速度演算部８１３、目標速度演算部８１４、加算器８１５、乗算器８１６を主要な構成としている。
理想摩擦演算部８１１は、ドア開閉操作力、目標速度より理想摩擦力を演算する。具体的には、予め設定する理想ドアの静止摩擦力以下のドア開閉操作力を加えた場合、理想摩擦力は操作力と同等の量を出力し、一度ドア開閉操作力が静止摩擦力を超えると所定の一定値、つまり理想静止摩擦力より小さい値で動的な摩擦力に相当する値を出力する。
【００１９】
加算器８１２は、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算する。
目標加速度演算部８１３は、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算した値を理想ドア質量で割り（除算）、目標加速度を演算する。
目標速度演算部８１４は、目標加速度を積分し、目標速度を演算する。
加算器８１５は、目標加速度と加速度センサ７３で検出する実際のドア加速度との偏差を演算する。
乗算器８１６は、加算器８１５で演算した偏差に所定ゲインを乗じて駆動指令値を出力する。
【００２０】
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、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。
【００２１】
さらに、実施例１では、理想摩擦演算部８１１により理想摩擦力を演算するため、軽い良好な操作感を得る理想ドアを操作した際に、違和感を感じさせない理想の摩擦力が考慮された制御となる。
図６は実施例１の理想摩擦演算部における理想摩擦演算処理を示す状態遷移図である。
実施例１において、操作開始時は状態１となるようにし、操作開始後の理想摩擦力は、操作力相当とし、操作力が理想摩擦力を超えると状態２へ移行する。
状態２においては、理想摩擦力は所定値とし、ドア目標速度が０となった際に状態２から状態１へ移行する。
これにより、ドアが動き出す際、静止摩擦力を超えるとドアが軽くなる実際と同じ操作感を得ることができ、違和感を生じさせないようにできる。
【００２２】
駆動指令値が飽和した状態での作用について説明する。
図７はドア開閉アシスト装置において従来制御を行った場合の操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。図８は実施例１のドア開閉アシスト装置における操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
なお、図７、図８におけるグラフ線は、操作力１０１、アシスト力１０２、ドア速度１０３、駆動指令値１０４とする。
【００２３】
図７に示すように、駆動指令値が飽和状態にある場合に、さらに操作力を加えてドア速度を上げようとすると、モータ１が逆起電力を発生し、やがてアシスト力はドア操作を妨げる方向に発生しブレーキとなる。
これにより操作が重くなる。
【００２４】
実施例１のドア開閉アシスト装置では、図８に示すように、駆動指令値が飽和状態にあるときにさらに操作力を加えてドア速度を上げると、やがてアシスト力はドア操作を妨げる方向に発生しブレーキとなろうとする。
その際に、アシスト力推定部８３では、駆動指令値に所定ゲインを乗じて演算したモータ１が発生するトルクからドア速度に所定ゲインを乗じて演算したモータ１が回ることで発生する逆起電力によるトルクを減算し、アシスト力を推定する。そのため、アシスト力推定値は、ブレーキになろうとすることから、ドア操作を妨げる方向に発生する値（例えば符号が反転）となる。
【００２５】
動力伝達許可判定部８４では、アシスト力推定値がドア操作を妨げる方向に発生していると判定すると、動力伝達を禁止する。つまり、クラッチ１６を動力伝達しない状態にする。なお、実施例１では、クラッチ１６が切られることに対応して、駆動指令値を０にしている（図８参照）。
【００２６】
よって、操作力を大きく与え、アシスト力の駆動指令値が飽和した状態から、さらにドアを速く動かす操作を行ったような場合には、モータ１が操作のブレーキにならないようクラッチ１６が制御される。すると、アシスト力が無くなることになり、操作者は本来の重いドアの質量を感じるようになるが、駆動指令値の飽和からさらに速く動かすような大きな操作力を既にドアが得ているため、その慣性により比較的軽いドアとして操作が継続される。
【００２７】
つまり、モータ１でブレーキをかけてしまうと、直接的に操作感を重くしてしまうが、既に大きな慣性を得た重いドアに切り替えることで、より理想ドアに近い操作感を得るようにする。
【００２８】
次に、シミュレーション結果を示す。
図９はドア開閉アシスト装置において従来制御を行ったシミュレーション試験結果のタイムチャートである。図１０は実施例１のドア開閉アシスト装置のシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
なお、図９、図１０において、符号１０１〜１０４は、図７、図８に同じとし、さらにグラフ線として、理想摩擦力１０５、ドア位置１０６、ドア目標速度１０７、ドア加速度１０８を示す。
【００２９】
従来制御においては、操作力を大きく与え、アシスト力の駆動指令値が飽和した状態から、さらにドアを速く動かす操作を行うことにより、モータ１の逆起電力が生じ、ブレーキとなることにより、ドア加速度が変動している。つまり、ブレーキにより、操作が重くなる軽くなるが繰り返される違和感が生じているのがわかる。
これに対し、実施例１では、クラッチ１６による伝達しない状態への移行により、操作が重くなる軽くなるが繰り返される違和感が生じていないことがわかる。このように、逆方向に発生するアシスト力をクラッチの解放により抑制することによって、軽い操作力でのドア操作を行うことができる。
【００３０】
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。
【００３１】
(1)ドア開閉の操作力をアシストするモータ１と、モータ１駆動力の伝達状態と非伝達状態を切り換えるクラッチ１６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、実際の車両のドア加速度を検出する加速度センサ７３と、ドア開閉操作力と、実際の車両のドア動作状態から駆動指令値を演算するドア開閉補助力演算部８１と、ドア動作状態と駆動指令値からアシスト力を推定するアシスト力推定部８３と、アシスト力推定値からクラッチ１６に対する動力伝達許可判定を行う動力伝達許可判定部８４を備えるため、駆動指令値が飽和した状態でさらに速くドア操作を行う場合にモータ１がブレーキとならないようクラッチを解放するため、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感にできる。
【００３２】
(3)ドア動作状態は、ドア加速度であるため、ドア操作力への対応が容易な検出値として、駆動指令値を負荷軽く演算することができ、積分によりドア速度を求めることも容易にでき、これらにより、精度と演算の容易さを両立させて、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感にできる。
【実施例２】
【００３３】
実施例２のドア開閉アシスト装置は、ドア動作状態をドア速度とし、第１駆動指令値と第２駆動指令値を設けて、クラッチ切替の際に第１駆動指令値から第２駆動指令値へ徐々に切り替える例である。
構成を説明する。
図１１は実施例２の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。
実施例２のドア開閉アシスト装置では、加速度センサ７３を用いず速度センサ７２を設けるようにする。ドア開閉補助力演算部８５については後述する。
速度センサ７２は、スライドドア６の開閉速度を検出する。
【００３４】
次にドア開閉補助力演算部８５についてさらに説明する。
図１２は実施例２のドア開閉補助力演算部８５のブロック図である。
ドア開閉補助力演算部８５は、第１駆動指令値演算部８５１、第２駆動指令値演算部８５２、最終駆動指令値演算部８５３を主要な構成としている。
第１駆動指令値演算部８５１は、ドア開閉操作力とドア速度から、理想的なドア開閉操作力となるような駆動指令値を第１駆動指令値として演算する。
【００３５】
は、アシスト力が０となるような駆動指令値を、ドア速度から第２駆動指令値として演算する。具体的には、ドア速度に所定ゲインを乗じることで第２駆動指令値として演算する。
最終駆動指令値演算部８５３は、第１駆動指令値が上限に達したことを検知すると最終駆動指令値を第１駆動指令値から第２駆動指令値に徐々に切り替える。なお、第１駆動指令値が上限に達しない場合には、第１駆動指令値を最終駆動指令値とする。
【００３６】
次に、第１駆動指令値演算部８５１についてさらに説明する。
図１３は、実施例２の第１駆動指令値演算部８５１のブロック図である。
第１駆動指令値演算部８５１は、理想摩擦演算部８５１ａ、加算器８５１ｂ、目標加速度演算部８５１ｃ、目標速度演算部８５１ｄ、加算器８５１ｅ、乗算器８５１ｆを主要な構成としている。
理想摩擦演算部８５１ａは、ドア開閉操作力、目標速度より理想摩擦力を演算する。
【００３７】
加算器８５１ｂは、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算する。
目標加速度演算部８５１ｃは、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算した値を理想ドア質量で割り（除算）、目標加速度を演算する。
目標速度演算部８５１ｄは、目標加速度を積分し、目標速度を演算する。
加算器８５１ｅは、目標速度と速度センサ７２で検出する実際のドア速度との偏差を演算する。
乗算器８５１ｆは、加算器８５１ｅで演算した偏差に所定ゲインを乗じて駆動指令値を出力する。
その他構成は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
作用を説明する。
[駆動指令値の飽和状態を考慮した制御]
図１４は実施例２における操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。なお、図中のグラフ線は、第１駆動指令値１０８、第２駆動指令値１０９、最終駆動指令値１０４とし、他のグラフ線は実施例１と同様の対応とする。
【００３９】
実施例２においても、操作力を大きく与え、アシスト力の駆動指令値が飽和した状態から、さらにドアを速く動かす操作を行う際に、アシスト力によるブレーキを発生させないように、クラッチ１６の解放を行う。さらに実施例２では、クラッチ１６の解放が操作フィーリングに影響しないように、アシスト力を徐々に無くしていき、無くなった時点でクラッチを解放させる。
【００４０】
言い換えて説明すると、第１駆動指令値が上限に達するまでは、第１駆動指令値を最終駆動指令値として出力し、第１駆動指令値が上限に達すると、徐々に第２駆動指令値となるように最終駆動指令値を出力し、最終駆動指令値と第２駆動指令値とが一致した、つまりアシスト力が０になったとき、クラッチ１６を解放する。
【００４１】
これにより、クラッチ１６の解放によるショックのような感触が発生しないようにし、クラッチ１６による伝達解放による良好な操作感がさらに良好に得られるようにする。
【００４２】
図１５に示すのは、実施例２のドア開閉アシスト装置のシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
なお、図中のグラフ線は上記説明と同様とする。
図１０に示した実施例１のタイムチャートでは、アシスト力０と同時にクラッチの解放を行っているが、そのドア加速度の変化は急変している。加速度が急変していると、ドア開閉操作力の重さ、軽さに影響を与えることになる。例えば、ショックのようなものを感じるなどである。
【００４３】
実施例２では、アシスト力を徐々に０に近づけ、０になったところでクラッチ１６を解放する。そのため、クラッチ解放時において加速度の急変は見られず、操作フィーリングを良好に保つことができる。
さらに説明する。実施例２では、モータ１への駆動指令値はPWM制御デューティ比である。そのため、アシスト力は、電源電圧にデューティ比を乗じたものから逆気電圧を減算したものに所定係数を乗じたもので得られることになる。
つまり、逆気電圧を超える電圧印加分がアシスト力となる。
【００４４】
この逆起電圧は、ドア速度に比例するため、ドア速度に所定係数を乗じると得られることになる。
この２つのことから、第２駆動指令値演算部８５２で演算するアシスト力を０にする駆動指令値は、アシスト力が０になるよう、電源電圧とデューティ比から求められる駆動電圧とドア速度に比例して発生する逆起電圧がつり合う駆動指令値として求められる。車両の電源電圧がほぼ一定して得られることを考慮し、第１駆動指令値が１００％で飽和することを考慮すれば、第２駆動指令値は、ドア速度に所定ゲインを乗じて得られるものとなる。
【００４５】
そして、実施例２の最終駆動指令値演算部８５３では、第１駆動指令値が飽和すると、第１駆動指令値を第２駆動指令値に徐々に近づけるようにする。これにより、最終駆動指令値は一端下降するが、ドア速度の増大に伴う第２駆動指令値の上昇により、最終駆動指令値も途中から上昇する（図１５参照）。
そして、最終駆動指令値は第２駆動指令値に一致すると、最終駆動指令値はアシスト力を０にする駆動指令値となる。
このような最終駆動指令値の動きによって、ドア加速度の変化は、クラッチ１６解放後の状態と緩やかに合致し、急変を生じない。
よって、クラッチ１６の解放時にドア加速度の急変は生じず、操作フィーリングが良好に保たれる。
【００４６】
効果を説明する。
実施例２のドア開閉アシスト装置では、上記(1)の効果に加えて以下の効果を有する。
(2)ドア開閉補助力演算部８１は、ドア開閉操作力と前記ドア動作状態から、理想的なドア操作感として軽く設定した理想ドア操作力となるように第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算部８５１と、モータ１によるアシスト力が０となるような駆動指令値を、ドア動作状態から、第２の駆動指令値として演算する第２駆動指令値演算部８５２と、駆動指令値の上限に第１駆動指令値が達した場合に、駆動指令値を第１駆動指令値から第２駆動指令値に徐々に切り替える最終駆動指令値演算部８５３とを備えるため、クラッチ１６の解放時にドア加速度の急変は生じず、操作フィーリングを良好に保つことができる。
【００４７】
(3)´ドア動作状態は、ドア速度であるため、理想的な操作として目標ドア速度を設定し検出するドア速度を近づけるよう制御することにより、理想ドアに近い操作感を得ることができ、ドア速度から演算する第２駆動指令値に最終駆動指令値を近づける制御により、クラッチ１６を解放する際の操作感を良好に維持することができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００４８】
実施例３のドア開閉アシスト装置は、ドア動作状態をドア位置とした例である。
構成を説明する。
図１６は、実施例３のドア開閉補助力演算部８１のブロック図である。
実施例３のドア開閉補助力演算部８１は、理想摩擦演算部８１１、加算器８１２、目標加速度演算部８１３、目標速度演算部８１４、目標位置演算部８１７、加算器８１５、乗算器８１６からなる。
目標位置演算部８１７は、目標速度を積分し、目標位置を演算する。
また、検出値として、位置センサ７１の検出値を用いるようにする。
その他構成は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００４９】
作用を説明する。
実施例３では、ドア開閉補助力演算部８１において目標位置を演算し、検出するドア位置が目標ドア位置に近づくように制御を行う。
このように目標動作演算部８１７において目標ドア位置を演算するようにしてもよい。
【００５０】
効果を説明する。
実施例３のドア開閉アシスト装置では、上記(1),(2)の効果に加えて以下の効果を有する。
(3)´´ドア動作状態は、ドアの位置であるため、理想的な操作感を得る位置になるよう駆動指令値を演算し、駆動指令値が飽和した状態でさらに速くドア操作を行う場合にモータ１がブレーキとならないようクラッチを解放するため、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感にできる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００５１】
以上、本発明のドア開閉アシスト装置を実施例１〜実施例３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。
【００５２】
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。
図５、図１３、図１６で説明した駆動指令値を演算するブロック図は、いずれも実施例１のドア開閉補助力演算部８１又は実施例２の第２駆動指令値演算部８５２に用いてもよい。
【００５３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
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】
【００５５】
【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コントローラのブロック図である。
【図５】ドア開閉補助力演算部のブロック図である。
【図６】実施例１の理想摩擦演算部における理想摩擦演算処理を示す状態遷移図である。
【図７】ドア開閉アシスト装置において従来制御を行った場合の操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
【図８】実施例１のドア開閉アシスト装置における操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
【図９】ドア開閉アシスト装置において従来制御を行ったシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
【図１０】実施例１のドア開閉アシスト装置のシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
【図１１】実施例２の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。
【図１２】実施例２のドア開閉補助力演算部のブロック図である。
【図１３】実施例２の第１駆動指令値演算部８５１のブロック図である。
【図１４】実施例２における操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
【図１５】実施例２のドア開閉アシスト装置のシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
【図１６】実施例３のドア開閉補助力演算部８１のブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
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
７３ 加速度センサ
８ コントローラ
８１ ドア開閉補助力演算部
８１１ 理想摩擦演算部
８１２ 加算器
８１３ 目標加速度演算部
８１４ 目標速度演算部
８１５ 加算器
８１６ 乗算器
８２ モータ駆動制御部
８３ アシスト力推定部
８４ 動力伝達許可判定部
８５ ドア開閉補助力演算部
８５１ 第１駆動指令値演算部
８５２ 第２駆動指令値演算部
８５３ 最終駆動指令値演算部
８５１ａ 理想摩擦演算部
８５１ｂ 加算器
８５１ｃ 目標加速度演算部
８５１ｄ 目標速度演算部
８５１ｅ 加算器
８５１ｆ 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
１５ 装置設置位置
１６ クラッチ
【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、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。）。
【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、駆動指令値が飽和状態にある場合についての考慮がなく問題であった。
【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、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感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、ドア開閉の操作力をアシストするアクチュエータと、前記アクチュエータ駆動力の伝達状態と非伝達状態を切り換えるクラッチと、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、実際の車両のドア動作状態を検出するドア動作状態検出手段と、前記ドア開閉操作力と、実際の車両のドア動作状態から駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、ドア動作状態と駆動指令値からアシスト力を推定するアシスト力推定手段と、アシスト力推定値から前記クラッチに対する動力伝達許可判定を行う手段と、を備え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、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感にできる。
【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と、請求項２、請求項３に対応する実施例２及び請求項３に対応する実施例３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、加速度センサ７３、コントローラ８、クラッチ１６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の開閉加速度を検出する加速度センサ７３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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
クラッチ１６は、モータ１の出力軸とモータ１の出力を減速機構２に伝達する円筒ギヤ１７の間に設けられ、回転伝達のオンオフを行う。
実施例１のクラッチ１６は、電磁クラッチとし、一方を可動鉄心側、もう一方を電磁コイル側とし、オンの際に可動鉄心が軸方向に移動し電磁コイル側と係合することで、回転伝達がオンになるものである。
【００１６】
コントローラ８は、トルクセンサ１０、位置センサ７１、加速度センサ７３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。
ドア開閉補助力演算部８１は、開閉加速度、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。
【００１７】
アシスト力推定部８３は、駆動指令値とドア速度からモータ１が発生する駆動力を推定する。より具体的には、駆動指令値に所定ゲインを乗算し演算したモータ１が発生するトルクからドア速度に所定ゲインを乗じて演算した、モータが回ることで発生する逆起電力によるトルクを減算し、アシスト力を推定する。
動力伝達許可判定部８４は、モータ１が発生する力をドアへ伝達するかどうかを判定する。具体的には、アシスト力推定値がドア操作を助ける方向に発生する場合には、動力伝達を許可し、アシスト力推定値がドア操作を妨げる方向に発生する場合には、動力伝達を禁止する。
【００１８】
次にドア開閉補助力演算部８１について、図５を参照してさらに説明する。
図５はドア開閉補助力演算部８１のブロック図である。
ドア開閉補助力演算部８１は、理想摩擦演算部８１１、加算器８１２、目標加速度演算部８１３、目標速度演算部８１４、加算器８１５、乗算器８１６を主要な構成としている。
理想摩擦演算部８１１は、ドア開閉操作力、目標速度より理想摩擦力を演算する。具体的には、予め設定する理想ドアの静止摩擦力以下のドア開閉操作力を加えた場合、理想摩擦力は操作力と同等の量を出力し、一度ドア開閉操作力が静止摩擦力を超えると所定の一定値、つまり理想静止摩擦力より小さい値で動的な摩擦力に相当する値を出力する。
【００１９】
加算器８１２は、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算する。
目標加速度演算部８１３は、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算した値を理想ドア質量で割り（除算）、目標加速度を演算する。
目標速度演算部８１４は、目標加速度を積分し、目標速度を演算する。
加算器８１５は、目標加速度と加速度センサ７３で検出する実際のドア加速度との偏差を演算する。
乗算器８１６は、加算器８１５で演算した偏差に所定ゲインを乗じて駆動指令値を出力する。
【００２０】
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、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。
【００２１】
さらに、実施例１では、理想摩擦演算部８１１により理想摩擦力を演算するため、軽い良好な操作感を得る理想ドアを操作した際に、違和感を感じさせない理想の摩擦力が考慮された制御となる。
図６は実施例１の理想摩擦演算部における理想摩擦演算処理を示す状態遷移図である。
実施例１において、操作開始時は状態１となるようにし、操作開始後の理想摩擦力は、操作力相当とし、操作力が理想摩擦力を超えると状態２へ移行する。
状態２においては、理想摩擦力は所定値とし、ドア目標速度が０となった際に状態２から状態１へ移行する。
これにより、ドアが動き出す際、静止摩擦力を超えるとドアが軽くなる実際と同じ操作感を得ることができ、違和感を生じさせないようにできる。
【００２２】
駆動指令値が飽和した状態での作用について説明する。
図７はドア開閉アシスト装置において従来制御を行った場合の操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。図８は実施例１のドア開閉アシスト装置における操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
なお、図７、図８におけるグラフ線は、操作力１０１、アシスト力１０２、ドア速度１０３、駆動指令値１０４とする。
【００２３】
図７に示すように、駆動指令値が飽和状態にある場合に、さらに操作力を加えてドア速度を上げようとすると、モータ１が逆起電力を発生し、やがてアシスト力はドア操作を妨げる方向に発生しブレーキとなる。
これにより操作が重くなる。
【００２４】
実施例１のドア開閉アシスト装置では、図８に示すように、駆動指令値が飽和状態にあるときにさらに操作力を加えてドア速度を上げると、やがてアシスト力はドア操作を妨げる方向に発生しブレーキとなろうとする。
その際に、アシスト力推定部８３では、駆動指令値に所定ゲインを乗じて演算したモータ１が発生するトルクからドア速度に所定ゲインを乗じて演算したモータ１が回ることで発生する逆起電力によるトルクを減算し、アシスト力を推定する。そのため、アシスト力推定値は、ブレーキになろうとすることから、ドア操作を妨げる方向に発生する値（例えば符号が反転）となる。
【００２５】
動力伝達許可判定部８４では、アシスト力推定値がドア操作を妨げる方向に発生していると判定すると、動力伝達を禁止する。つまり、クラッチ１６を動力伝達しない状態にする。なお、実施例１では、クラッチ１６が切られることに対応して、駆動指令値を０にしている（図８参照）。
【００２６】
よって、操作力を大きく与え、アシスト力の駆動指令値が飽和した状態から、さらにドアを速く動かす操作を行ったような場合には、モータ１が操作のブレーキにならないようクラッチ１６が制御される。すると、アシスト力が無くなることになり、操作者は本来の重いドアの質量を感じるようになるが、駆動指令値の飽和からさらに速く動かすような大きな操作力を既にドアが得ているため、その慣性により比較的軽いドアとして操作が継続される。
【００２７】
つまり、モータ１でブレーキをかけてしまうと、直接的に操作感を重くしてしまうが、既に大きな慣性を得た重いドアに切り替えることで、より理想ドアに近い操作感を得るようにする。
【００２８】
次に、シミュレーション結果を示す。
図９はドア開閉アシスト装置において従来制御を行ったシミュレーション試験結果のタイムチャートである。図１０は実施例１のドア開閉アシスト装置のシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
なお、図９、図１０において、符号１０１〜１０４は、図７、図８に同じとし、さらにグラフ線として、理想摩擦力１０５、ドア位置１０６、ドア目標速度１０７、ドア加速度１０８を示す。
【００２９】
従来制御においては、操作力を大きく与え、アシスト力の駆動指令値が飽和した状態から、さらにドアを速く動かす操作を行うことにより、モータ１の逆起電力が生じ、ブレーキとなることにより、ドア加速度が変動している。つまり、ブレーキにより、操作が重くなる軽くなるが繰り返される違和感が生じているのがわかる。
これに対し、実施例１では、クラッチ１６による伝達しない状態への移行により、操作が重くなる軽くなるが繰り返される違和感が生じていないことがわかる。このように、逆方向に発生するアシスト力をクラッチの解放により抑制することによって、軽い操作力でのドア操作を行うことができる。
【００３０】
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。
【００３１】
(1)ドア開閉の操作力をアシストするモータ１と、モータ１駆動力の伝達状態と非伝達状態を切り換えるクラッチ１６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、実際の車両のドア加速度を検出する加速度センサ７３と、ドア開閉操作力と、実際の車両のドア動作状態から駆動指令値を演算するドア開閉補助力演算部８１と、ドア動作状態と駆動指令値からアシスト力を推定するアシスト力推定部８３と、アシスト力推定値からクラッチ１６に対する動力伝達許可判定を行う動力伝達許可判定部８４を備えるため、駆動指令値が飽和した状態でさらに速くドア操作を行う場合にモータ１がブレーキとならないようクラッチを解放するため、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感にできる。
【００３２】
(3)ドア動作状態は、ドア加速度であるため、ドア操作力への対応が容易な検出値として、駆動指令値を負荷軽く演算することができ、積分によりドア速度を求めることも容易にでき、これらにより、精度と演算の容易さを両立させて、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感にできる。
【実施例２】
【００３３】
実施例２のドア開閉アシスト装置は、ドア動作状態をドア速度とし、第１駆動指令値と第２駆動指令値を設けて、クラッチ切替の際に第１駆動指令値から第２駆動指令値へ徐々に切り替える例である。
構成を説明する。
図１１は実施例２の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。
実施例２のドア開閉アシスト装置では、加速度センサ７３を用いず速度センサ７２を設けるようにする。ドア開閉補助力演算部８５については後述する。
速度センサ７２は、スライドドア６の開閉速度を検出する。
【００３４】
次にドア開閉補助力演算部８５についてさらに説明する。
図１２は実施例２のドア開閉補助力演算部８５のブロック図である。
ドア開閉補助力演算部８５は、第１駆動指令値演算部８５１、第２駆動指令値演算部８５２、最終駆動指令値演算部８５３を主要な構成としている。
第１駆動指令値演算部８５１は、ドア開閉操作力とドア速度から、理想的なドア開閉操作力となるような駆動指令値を第１駆動指令値として演算する。
【００３５】
は、アシスト力が０となるような駆動指令値を、ドア速度から第２駆動指令値として演算する。具体的には、ドア速度に所定ゲインを乗じることで第２駆動指令値として演算する。
最終駆動指令値演算部８５３は、第１駆動指令値が上限に達したことを検知すると最終駆動指令値を第１駆動指令値から第２駆動指令値に徐々に切り替える。なお、第１駆動指令値が上限に達しない場合には、第１駆動指令値を最終駆動指令値とする。
【００３６】
次に、第１駆動指令値演算部８５１についてさらに説明する。
図１３は、実施例２の第１駆動指令値演算部８５１のブロック図である。
第１駆動指令値演算部８５１は、理想摩擦演算部８５１ａ、加算器８５１ｂ、目標加速度演算部８５１ｃ、目標速度演算部８５１ｄ、加算器８５１ｅ、乗算器８５１ｆを主要な構成としている。
理想摩擦演算部８５１ａは、ドア開閉操作力、目標速度より理想摩擦力を演算する。
【００３７】
加算器８５１ｂは、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算する。
目標加速度演算部８５１ｃは、ドア開閉操作力から理想摩擦力を減算した値を理想ドア質量で割り（除算）、目標加速度を演算する。
目標速度演算部８５１ｄは、目標加速度を積分し、目標速度を演算する。
加算器８５１ｅは、目標速度と速度センサ７２で検出する実際のドア速度との偏差を演算する。
乗算器８５１ｆは、加算器８５１ｅで演算した偏差に所定ゲインを乗じて駆動指令値を出力する。
その他構成は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
作用を説明する。
[駆動指令値の飽和状態を考慮した制御]
図１４は実施例２における操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。なお、図中のグラフ線は、第１駆動指令値１０８、第２駆動指令値１０９、最終駆動指令値１０４とし、他のグラフ線は実施例１と同様の対応とする。
【００３９】
実施例２においても、操作力を大きく与え、アシスト力の駆動指令値が飽和した状態から、さらにドアを速く動かす操作を行う際に、アシスト力によるブレーキを発生させないように、クラッチ１６の解放を行う。さらに実施例２では、クラッチ１６の解放が操作フィーリングに影響しないように、アシスト力を徐々に無くしていき、無くなった時点でクラッチを解放させる。
【００４０】
言い換えて説明すると、第１駆動指令値が上限に達するまでは、第１駆動指令値を最終駆動指令値として出力し、第１駆動指令値が上限に達すると、徐々に第２駆動指令値となるように最終駆動指令値を出力し、最終駆動指令値と第２駆動指令値とが一致した、つまりアシスト力が０になったとき、クラッチ１６を解放する。
【００４１】
これにより、クラッチ１６の解放によるショックのような感触が発生しないようにし、クラッチ１６による伝達解放による良好な操作感がさらに良好に得られるようにする。
【００４２】
図１５に示すのは、実施例２のドア開閉アシスト装置のシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
なお、図中のグラフ線は上記説明と同様とする。
図１０に示した実施例１のタイムチャートでは、アシスト力０と同時にクラッチの解放を行っているが、そのドア加速度の変化は急変している。加速度が急変していると、ドア開閉操作力の重さ、軽さに影響を与えることになる。例えば、ショックのようなものを感じるなどである。
【００４３】
実施例２では、アシスト力を徐々に０に近づけ、０になったところでクラッチ１６を解放する。そのため、クラッチ解放時において加速度の急変は見られず、操作フィーリングを良好に保つことができる。
さらに説明する。実施例２では、モータ１への駆動指令値はPWM制御デューティ比である。そのため、アシスト力は、電源電圧にデューティ比を乗じたものから逆気電圧を減算したものに所定係数を乗じたもので得られることになる。
つまり、逆気電圧を超える電圧印加分がアシスト力となる。
【００４４】
この逆起電圧は、ドア速度に比例するため、ドア速度に所定係数を乗じると得られることになる。
この２つのことから、第２駆動指令値演算部８５２で演算するアシスト力を０にする駆動指令値は、アシスト力が０になるよう、電源電圧とデューティ比から求められる駆動電圧とドア速度に比例して発生する逆起電圧がつり合う駆動指令値として求められる。車両の電源電圧がほぼ一定して得られることを考慮し、第１駆動指令値が１００％で飽和することを考慮すれば、第２駆動指令値は、ドア速度に所定ゲインを乗じて得られるものとなる。
【００４５】
そして、実施例２の最終駆動指令値演算部８５３では、第１駆動指令値が飽和すると、第１駆動指令値を第２駆動指令値に徐々に近づけるようにする。これにより、最終駆動指令値は一端下降するが、ドア速度の増大に伴う第２駆動指令値の上昇により、最終駆動指令値も途中から上昇する（図１５参照）。
そして、最終駆動指令値は第２駆動指令値に一致すると、最終駆動指令値はアシスト力を０にする駆動指令値となる。
このような最終駆動指令値の動きによって、ドア加速度の変化は、クラッチ１６解放後の状態と緩やかに合致し、急変を生じない。
よって、クラッチ１６の解放時にドア加速度の急変は生じず、操作フィーリングが良好に保たれる。
【００４６】
効果を説明する。
実施例２のドア開閉アシスト装置では、上記(1)の効果に加えて以下の効果を有する。
(2)ドア開閉補助力演算部８１は、ドア開閉操作力と前記ドア動作状態から、理想的なドア操作感として軽く設定した理想ドア操作力となるように第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算部８５１と、モータ１によるアシスト力が０となるような駆動指令値を、ドア動作状態から、第２の駆動指令値として演算する第２駆動指令値演算部８５２と、駆動指令値の上限に第１駆動指令値が達した場合に、駆動指令値を第１駆動指令値から第２駆動指令値に徐々に切り替える最終駆動指令値演算部８５３とを備えるため、クラッチ１６の解放時にドア加速度の急変は生じず、操作フィーリングを良好に保つことができる。
【００４７】
(3)´ドア動作状態は、ドア速度であるため、理想的な操作として目標ドア速度を設定し検出するドア速度を近づけるよう制御することにより、理想ドアに近い操作感を得ることができ、ドア速度から演算する第２駆動指令値に最終駆動指令値を近づける制御により、クラッチ１６を解放する際の操作感を良好に維持することができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００４８】
実施例３のドア開閉アシスト装置は、ドア動作状態をドア位置とした例である。
構成を説明する。
図１６は、実施例３のドア開閉補助力演算部８１のブロック図である。
実施例３のドア開閉補助力演算部８１は、理想摩擦演算部８１１、加算器８１２、目標加速度演算部８１３、目標速度演算部８１４、目標位置演算部８１７、加算器８１５、乗算器８１６からなる。
目標位置演算部８１７は、目標速度を積分し、目標位置を演算する。
また、検出値として、位置センサ７１の検出値を用いるようにする。
その他構成は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００４９】
作用を説明する。
実施例３では、ドア開閉補助力演算部８１において目標位置を演算し、検出するドア位置が目標ドア位置に近づくように制御を行う。
このように目標動作演算部８１７において目標ドア位置を演算するようにしてもよい。
【００５０】
効果を説明する。
実施例３のドア開閉アシスト装置では、上記(1),(2)の効果に加えて以下の効果を有する。
(3)´´ドア動作状態は、ドアの位置であるため、理想的な操作感を得る位置になるよう駆動指令値を演算し、駆動指令値が飽和した状態でさらに速くドア操作を行う場合にモータ１がブレーキとならないようクラッチを解放するため、駆動指令値が飽和した状態を考慮して、軽い操作で、良好な操作感にできる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００５１】
以上、本発明のドア開閉アシスト装置を実施例１〜実施例３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。
【００５２】
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。
図５、図１３、図１６で説明した駆動指令値を演算するブロック図は、いずれも実施例１のドア開閉補助力演算部８１又は実施例２の第２駆動指令値演算部８５２に用いてもよい。
【００５３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
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】
【００５５】
【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コントローラのブロック図である。
【図５】ドア開閉補助力演算部のブロック図である。
【図６】実施例１の理想摩擦演算部における理想摩擦演算処理を示す状態遷移図である。
【図７】ドア開閉アシスト装置において従来制御を行った場合の操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
【図８】実施例１のドア開閉アシスト装置における操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
【図９】ドア開閉アシスト装置において従来制御を行ったシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
【図１０】実施例１のドア開閉アシスト装置のシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
【図１１】実施例２の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。
【図１２】実施例２のドア開閉補助力演算部のブロック図である。
【図１３】実施例２の第１駆動指令値演算部８５１のブロック図である。
【図１４】実施例２における操作力、アシスト力、ドア速度、駆動指令値のタイムチャートである。
【図１５】実施例２のドア開閉アシスト装置のシミュレーション試験結果のタイムチャートである。
【図１６】実施例３のドア開閉補助力演算部８１のブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
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
７３ 加速度センサ
８ コントローラ
８１ ドア開閉補助力演算部
８１１ 理想摩擦演算部
８１２ 加算器
８１３ 目標加速度演算部
８１４ 目標速度演算部
８１５ 加算器
８１６ 乗算器
８２ モータ駆動制御部
８３ アシスト力推定部
８４ 動力伝達許可判定部
８５ ドア開閉補助力演算部
８５１ 第１駆動指令値演算部
８５２ 第２駆動指令値演算部
８５３ 最終駆動指令値演算部
８５１ａ 理想摩擦演算部
８５１ｂ 加算器
８５１ｃ 目標加速度演算部
８５１ｄ 目標速度演算部
８５１ｅ 加算器
８５１ｆ 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
１５ 装置設置位置
１６ クラッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドア開閉の操作力をアシストするアクチュエータと、
前記アクチュエータ駆動力の伝達状態と非伝達状態を切り換えるクラッチと、
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、
実際の車両のドア動作状態を検出するドア動作状態検出手段と、
前記ドア開閉操作力と、実際の車両のドア動作状態から駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、
ドア動作状態と駆動指令値からアシスト力を推定するアシスト力推定手段と、
アシスト力推定値から前記クラッチに対する動力伝達許可判定を行う手段と、
を備え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、
前記駆動指令値演算手段は、
ドア開閉操作力と前記ドア動作状態から、理想的なドア操作感として軽く設定した理想ドア操作力となるように第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算手段と、
前記アクチュエータによるアシスト力が０となるような駆動指令値を、ドア動作状態から、第２の駆動指令値として演算する第２駆動指令値演算手段と、
駆動指令値の上限に前記第１駆動指令値が達した場合に、駆動指令値を前記第１駆動指令値から前記第２駆動指令値に徐々に切り替える駆動指令値切替手段と、
を備え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または請求項２に記載のドアアシスト装置において、
前記ドア動作状態検出手段が検出するドア動作状態は、
ドアの加速度、ドアの速度、ドアの位置のいずれかである、
ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
【請求項１】
ドア開閉の操作力をアシストするアクチュエータと、
前記アクチュエータ駆動力の伝達状態と非伝達状態を切り換えるクラッチと、
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、
実際の車両のドア動作状態を検出するドア動作状態検出手段と、
前記ドア開閉操作力と、実際の車両のドア動作状態から駆動指令値を演算する駆動指令値演算手段と、
ドア動作状態と駆動指令値からアシスト力を推定するアシスト力推定手段と、
アシスト力推定値から前記クラッチに対する動力伝達許可判定を行う手段と、
を備え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、
前記駆動指令値演算手段は、
ドア開閉操作力と前記ドア動作状態から、理想的なドア操作感として軽く設定した理想ドア操作力となるように第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算手段と、
前記アクチュエータによるアシスト力が０となるような駆動指令値を、ドア動作状態から、第２の駆動指令値として演算する第２駆動指令値演算手段と、
駆動指令値の上限に前記第１駆動指令値が達した場合に、駆動指令値を前記第１駆動指令値から前記第２駆動指令値に徐々に切り替える駆動指令値切替手段と、
を備え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または請求項２に記載のドアアシスト装置において、
前記ドア動作状態検出手段が検出するドア動作状態は、
ドアの加速度、ドアの速度、ドアの位置のいずれかである、
ことを特徴とするドア開閉アシスト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−３８４８８（Ｐ２００８−３８４８８Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１４９４６（Ｐ２００６−２１４９４６）
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
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