JPS6070983A - 車上電動装備の開閉駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、パワーウィンドウ（電動窓駆動装置）、ルー
フパネル駆動装置等電気エネルギーを用いて各種開閉機
構を駆動する装置に関し、特に安全装置に関する。

［従来技術］ 最近の車輌では、窓、ルーフパネル等の各種開閉機構を
電気モータを用いて簡単なスイッチ操作で開閉できるも
のが多い。この種の装置を装着した場合に注意しなけれ
ばならないのは、開閉機構に挟まれないように、窓ガラ
ス等の移動範囲内に手や顔を出した状態で閉動作を行な
わないことである。通常であれば、もし手等を挟んだ場
合でも、ドライバ等スイッチの機能を知っている者が、
大きな事故が生ずる前に装置を停止させたり逆転させた
りして危険を回避できる。

しかしながら、新聞等でも報道されているように、幼児
が１人で車内に残された状態で、誤まってスイッチ操作
を行ない、首を挟まれて死亡するという事故が生じてい
る。この種の車輌ではドライバが車輌を離れる場合には
装置が作動しないような安全装置が備わっているが、ド
ライバがエンジンを停止させなかったり、所定のスイッ
チ操作を行なわなかったような場合には、安全装置が作
動しない。

またこのような事故を防止するため、従来より、１度ス
イッチを操作すると全開位置より手前の所定位置まで閉
動作して停止し、もう１度スイッチ操作すると全開位置
まで移動する、いわゆるダブルアクションタイプのもの
（例えば実開昭５７−１７３７２号）が提案されている
。しかし、この種のものはスイッチ操作が煩わしいし、
これにおいても最終的にはスイッチ操作者の判断により
装置が動作するので確実に事故が起きないという保障は
ない。

し目的］ 本発明は、人間がスイッチを誤操作した場合に、電動機
構に挟まれて人体等が障害を受けることを防止すること
を目的とする。

［構成］ この種の装置に挟まれて障害を受けるのは、装置の駆動
トルクが通常の負荷よりもかなり大きく、人がその機構
に挟まれても人の力にうち勝って更に駆動を続けるだけ
のトルクが発生しているからである。したがって、モー
タの発生するトルクを必要最小限にすれば、人が機構に
挟まれた場合には、負荷が大きくなってそれ以上閉まら
ないので人に障害を与えることはない。しかしながら、
車輌等の開閉装置においては、気密性を高めるために例
えば窓ガラスでは全開位置にウエザストリッ＝３− プを配置してあり、全閉位置近傍で負荷が急激に増大す
る。このため負荷よりも少し大きい程度のトルクで駆動
すると、全閉位置まで動作せず、そのままでは雨や風が
車室内に侵入する。

そこで、本発明においては、複数の電機子巻線を備える
電動機を用いて駆動源のトルクを少なくとも２段階に変
更可能とし、可動物体の位置を判別して通常の位置では
小さなトルクで駆動し、全閉位置近傍では大きなトルク
で駆動する。

駆動源の発生トルクが負荷よりもわずかに大きい程度の
場合５人が挟まれた場合の危検は小さいが、駆動速度が
遅くなるし、経時変化により負荷が自然増大した場合に
人が挟まれなくても装置が動がなくなる危検性がある。

そこで本発明の１つの好ましい態様においては、電動機
の負荷の大きさを検出し、全閉位置近傍に達する前に負
荷の増大（人の挟まれた状態）を検出すると、駆動源を
停止もしくは逆転制御する。これによれば、人が挟まれ
るのは一時的であるから通常の駆動トルクを多少大きく
しても、人に損傷を与えるようなこと４− はない。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１ａ図に、助手席ドア１の窓ガラス２を昇降駆動する
電動機構を示し、第１ｂ図にその要部を拡大して示す。

窓ガラス２に固着されている上、下ガイドレールのそれ
ぞれに、リンクアーム３ａ。

３ｂの一端のピンが結合しており、リンクアーム３ｂの
他端に係合する昇降アームを、それに結合した扇形歯車
４が昇降駆動する。扇形歯車４は、図示しないウオーム
ホイール組体を介して電気モータＭａに結合している。

これにより、モータＭａが正回転すると扇形歯車４が第
１ａ図の時計方向に回転してガラス２を上方に押し上げ
、モータＭａが逆回転すると扇形歯車４が反時計方向に
回転してガラス２を下降させる。

モータＭａと扇形歯車４とを結合するウオームホイール
組体に、ガラス位置検出用のポテンショメータＰＴＭが
結合している。これにより、モータＭａが回動してガラ
ス２が昇降すると、それとともにポテンショメータＰＴ
Ｍの摺動子が移動し、ガラス２の位置に応じた電気信号
を出力する。電気モータＭａとポテンショメータＰＴＭ
は、後述する電気回路に接続されている。なお、ここで
は助手席ドア１のみを示したが、他のドアにも同様の機
構が備わっている。

第１ｃ図に、電気モータＭａの内部構造の概略を示す。

この電気モータＭａは、２組の巻線を有し、駆動トルク
を変更できるようになっている。

第１　’ｃ図を参照して説明すると、電機子ＡＭにはそ
れぞれ独立した２組の巻線が同様に巻かれている。整流
子ＣＯＭも２つに分かれており、電機子ＡＭから引き出
された巻線の端部は、それぞれ異なる整流子に接続され
ている。主整流子には刷子Ｂ　ＲＭ　ａ　、　Ｂ　Ｒ，
Ｍ　ｂが接触しており、副整流子には刷子ＢＲ８ａ、Ｂ
Ｒ８ｂが接触している。したがって、刷子Ｂ　ＲＭ　ａ
　、　Ｂ　ＲＭ　ｂ間に所定の直流電圧を印加すれば電
機子ＡＭの主巻線に電流が流れて所定のトルクが発生し
、刷子ＢＲ８ａ、ＢＲの副巻線に電流が流れて所定のト
ルクが発生する。

２組の刷子に同時に電圧を印加すれば、電機子の主巻線
と副巻線に同時に電流が流れるので大きな駆動トルクが
発生する。

第２図に、窓ガラス２を下限位置から上昇駆動する場合
のストロークとそれを駆動するのに必要なトルクとの関
係を示す。第２図を参照すると駆動開始位置から全閉位
置近傍までは駆動トルクは５０　Ｋｇ−ｃｍ程度と略一
定であるが、全開位置に近づくと急激に大きくなってい
る。これはウェザ−ストリップの影響によるものである
。すなわち、窓ガラス２が第１ａ図に実線で示す位置に
ある場合には窓ガラス２の上昇を大き゛く妨げるものは
ないが、第１ａ図に点線で示す位置αに達すると、この
部分で窓ガラス２の上端に対向する部分に、窓の気密性
を保持するためのウェザストリップが存在するので、こ
の位置から全閉位置βまで更に窓ガラス２に上昇させる
ためには、それまでよりも大きな駆動トルクが必要にな
る。

７− ここで使用している電気モータＭａは、主巻線のみの通
電時には全開以外の位置で窓ガラス２を上昇するのに必
要なトルクよりも僅かに大きな５５Ｋｇ−ｃ＋ｎ程度の
トルクを発生しうるようになっており、主巻線と副巻線
の両者に通電する場合には窓ガラス２を全閉しうるトル
クを発生するようになっている。したがって、主巻線の
みに通電して窓ガラス２を上昇駆動している時に、もし
人が窓から手を出すと、負荷がモータの発生トルクより
も大きくなってモータＭａはロックし、それ以上動かな
くなる。この時１手を挟まれた人に加わる力は非常に小
さいので、人に損傷を与えることはない。

第３図に、第１ａ図の電動装置を制御する電気回路を示
す。なお、実際には全てのドアにそれぞれ設けられた電
気モータを制御する電気回路が備わっているが、他の電
気モータを制御する回路もこれと同一構成のため、他の
回路は説明を省略する。まずスイッチを説明すると、Ｓ
ＷＩは運転席に備わった、全てのドアの窓ガラスを同時
に制御＝８− するためのメインキー、ＳＷ２は各々のドアに１つずつ
備わったそれぞれのドアの窓ガラスを制御するためのサ
ブキー、ＳＷ３は窓ガラスの駆動を停止させるためのス
トップキーである。メインキーＳＷＩおよびサブキーＳ
Ｗ２は、通常は中立位置であり、力を加えることにより
上昇又は下降を指示する接点が閉となる。この電気回路
の電源は、イグニッションキースイッチＩＧＳを介して
車載バッテリーから供給される。

電気モータＭａの刷子Ｂ　ＲＭ　ａおよびＢＲＭｂはそ
れぞれリレーＲＬＩおよびＲＬ２の共通端子に接続され
、刷子ＢＲ５ａは接地され、刷子ＢＲ８ｂはリレーＲＬ
３の共通端子に接続されている。

リレーＲＬ１．ＲＬ２およびＲＬ３のソレノイドは、そ
れぞれトランジスタＱ２．Ｑ３およびＱｌに接続されて
いる。

トランジスタＱ２およびＱ３は、それぞれ、インバータ
ＩＮＩおよびＩＮ２を介して、ＲＳフリップフロップＦ
ＦＩおよびＦＦ２に接続されている。

フリップフロップＦＦＩおよびＦＦ２は、それぞれキー
スイッチＳＷＩ又はＳＷ２による上昇、下降指示を記憶
するための回路である。すなわち、メインキーＳＷＩ　
（又は５Ｗ２）を一時的に上昇側に接続すると、ブリッ
ププロップＦＦＩのセット入力端Ｓに低レベルＬが印加
されてＦＦＩの出力端が低レベルＬ（０２オン）にセッ
トされ、同様に、下降側に接続すると、フリップフロッ
プＦＦ２のセット入力端Ｓに低レベルＬが印加されてＦ
Ｆ２の出力端が低レベルＬ（Ｑ３オン）にセットされる
。

なお、上昇指示の際には上記動作と同時にフリッププロ
ップＦＦ２のリセット端子Ｒに低レベルＬが印加されて
下降指示がクリアされ、下降指示の際にはブリップフロ
ップＦＦＩのリセット端子Ｒに低レベルＬが印加されて
上昇指示がクリアされる。また、ストップキースイッチ
８Ｗ３がオンすると、フリップフロップＦＦＩおよびＦ
Ｆ２が共にリセットされて、上昇指示および下降指示が
クリアされる。

演算増幅器ＯＰＩ、ＯＰ２およびＯＦ２は、それぞれ基
準電圧Ｖｌ、Ｖ２およびｖ３とポテンショメータＰＴＭ
の出力電圧ＶＤとを比較して、上限位置、全閉館基準位
置（第２図の５ＴＲ）および下限位置を判別するアナロ
グ比較器として動作する。上昇動作においてガラス２が
上限位置に達すると、ＶＤ≧ｖ１となって演算増幅器Ｏ
ＰＩの出力端がＬとなり、フリッププロップＦＦＩがリ
セットされ、モータＭａを消勢するとともにガラス上昇
指示の保持をクリアする。また、下降動作においてガラ
ス２が下限位置に達すると、ＶＤ≦■３となって演算増
幅器ＯＰ３の出力端がＬとなり。

フリッププロップＦＦ２がリセットされ、モータＭａを
消勢するとともにガラス下降指示の保持をクリアする。

第４図に、ガラス上昇指示を行なう場合の回路動作例を
示す。第４図を参照して説明する。まずメインキースイ
ッチＳＷｌを上昇側に接続すると。

フリッププロップＦＦＩがセット、ＦＦ２がリセットさ
れる。したがってトランジスタＱ２がオンしてリレーＲ
ＬＩがオンし、Ｑ３がオフしてリレー１ｌ− ＲＬ２がオフするから、モータＭａを正方向（ガラス上
昇方向）に駆動するように刷子Ｂ　ＲＭ　ａ　。

ＢＲＭｂを介して電流ＩＭが流れる。

このとき、刷子Ｂ　ＲＭ　ａの電位は高レベルＨである
からダイオードＤ５は逆バイアスであるが、ＶＤ＜Ｖ２
のため演算増幅器ＯＦ２の出力端が低レベルＬとなり、
トランジスタＱｌがオンしてリレーＲＬ３を付勢する。

したがって刷子ＢＲ８ｂは開放となり電流ＩＳは零１′
−なる。つまり、この状態ではモータＭａの主巻線のみ
に通電が行なわれる。

窓ガラス２が上昇して、その位置が全閉位置手前の基準
位置ＳＴＲに達すると、ＶＤ＞Ｖ２に状態が反転し演算
増幅器ＯＰ２の出力端が高レベルＨに反転し、ダイオー
ドＤ６が逆バイアスになってトランジスタＱ１がオフし
、リレーＲＬ３がオフして刷子ＢＲ８ｂに電源電圧が印
加され、モータＭａの副巻線にも通電が行なわれる。こ
れ番；よりモータＭａは十分大きな駆動トルクを発生し
、全開位！（上限位Ｍ）まで窓ガラスを駆動する。全１
２− 閉位置に達すると、Ｖｌ＜ＶＤとなり演算増幅器ＯＰＩ
の出力端がＬとなって、ブリップフロップＦＦＩをリセ
ットしモータＭａを消勢する。

下降指示の場合、ブリッププロップＦＦＩがリセット、
ＦＦ２がセットされて、リレーＲＬＩがオフ、ＲＬ２が
オンし、モータＭａの刷子ＢＲＭａ、ＢＲＭｂ間には上
昇時と逆極性の電圧が印加されてモータＭａは逆転し、
窓ガラス２は下降する。この場合、刷子Ｂ　ＲＭ　ａは
接地されるのでダイオードＤ５は順方向バイアスとなり
、トランジスタＱ１をオンしてリレーＲＬ３をオンする
ので、モータＭａの刷子ＢＲ８ｂは開放となる。つまり
、下降時には主巻線のみに通電され副巻線には通電さ゛
れない。下降時には比較的小さいトルクでも窓ガラスを
駆動できるので、副巻線を付勢する必要はない。

・第５図に、本発明のもう１つの実施例を示す。

第５図を参照して説明する。概略でいうと、この実施例
ではモータＭａの温度を検出し、その温度が所定以上に
なったら、窓ガラス２を下降駆動する。すなわち、人の
手等を挟んだ場合、モータＭａは過負荷になるので通常
よりも発熱が大きくなるので、それを監視して、過負荷
になった場合には、窓ガラスを開ける方向にモータを付
勢して、挟んだ人や物を自動的に開放する。

温度を検出するために、ここではモータＭａにサーミス
タＴＨを固着しである。サーミスタＴＨは、アナログ比
較器として動作する演算増幅＠ＯＰ４に接続しである。

演算増幅器ＯＰ４の出力信号と刷子ＢＲ８ｂの電位を分
圧した信号がオアゲートＯＲＩに印加される。オアゲー
トＯＲＩの出力端は、ダイオードＤ９を介して、フリッ
ププロップＦＦ２のセット入力端に接続されている。し
たがって、オアゲートＯＲＩの出力端が低レベルＬとな
る条件が満たされると、すなわちＯＲＩの２つの入力端
が共にＬになると、窓ガラス２が上昇している状態でも
、下降指示を与えてフリップフロップＦＦ２をセットし
、ＦＦＩをリセットして、モータＭａを逆方向に駆動し
て窓ガラス２を下降させる。

上にある場合、リレーＲＬ３がオンして刷子ＢＳｂの電
位がＨとなるからオアゲートＯＲＩの一方の入力端に高
レベルＨが印加されるため、モータＭａが所定以上の温
度になってもＯＲＩから下降指示は出力されない。つま
り、窓ガラスが全閉位置近傍にある場合には、人の手等
を挟む恐れは皆無であるから、モータが過負荷ぎみにな
っても窓ガラスを下降させる必要はない。このようにす
ると、副巻線の通電によるモータ温度上昇が無視できる
から、演算増幅器○Ｐ４の判定レベルを、通常のモータ
Ｍａの温度よりも僅かに高い程度に設定して、異物の挟
み込みを高感度で（短時間で）検出できる。

なお、上記実施例においてはボテンシミメータＰＴＭを
用いて窓ガラスの位置を検出し、副巻線の通電制御を行
なっているが、マイクロスイッチのような機械的な検出
方式、磁気検出方式、静電容量検出方式、光学検出方式
等、他方式の位置検出手段を用いてもよい。また、モー
タの負荷検出　１５− についても、温度に限らず例えばモータ電流を検出する
ことで過負荷を判別しうる。更に、実施例ではドアの窓
ガラスを開閉駆動する装置について説明したが、同様に
、人の手９首等を挟む恐れのある部分、例えば電動ルー
フパネル（サンルーフ）、ドア開閉装置等にも本発明を
実施しうる。

また、実施例では駆動開始時に低トルクでモータを付勢
する構成になっているが、駆動開始時に通常よりも大き
なトルクを必要とする装置においては、駆動開始時も、
一時的に高トルクで（すなわち主巻線、　Ｉ’Ｊ巻線共
に通電）モータを付勢してもよい。

［効果］ 以上説明した実施例によれば、人や物を挟む恐れのある
場合には比較的小さな駆動トルクとなるようにモータを
付勢するので、仮シ；スイッチ操作を誤まって手を挟ん
だとしても損傷を受けることはなく安全であり、しかも
装置構成が単純であるから故障が生ずる危険も小さい。

【図面の簡単な説明】

１６− 第１ａ図は車輌の助手席ドアの窓開閉機構を示す正面図
、第１ｂ図は第１ａ図の主要部を示す拡大斜視図、第１
Ｃ図はモータＭａの構造の概略を示す斜視図である。 第２図は、窓ガラス上昇時のガラスストロークとそれを
駆動するのに必要なトルクとの関係を示すグラフである
。 第３図は、第１ａ図の機構を制御する電気回路を示す電
気回路図である。 第４図は、第３図の電気回路の動作例を示すタイミング
チャートである。 第５図は、他の実施例を示す電気回路図である。 １：助手席ドア　２：ｇガラス（可動物体）３ａ、３ｂ
：リンクアーム ４：扇形歯車 Ｍａ：電気モータ（電動機） ＡＭ：電機子　ＣＯＭ：整流子 ＰＴＭ：ボテンショメータ（位置検出手段）ＦＦＩ、Ｆ
Ｆ２：ＲＳフリップフロップＢＲＭａ、ＢＲＭｂ、ＢＲ
８ａ、ＢＲ８ｂ　：刷子ＲＬＩ、ＲＬ２．ＲＬ３　：リ
レー ＩＧＳ：イグニツシゴンキースイッチ ＯＰＩ、ＯＦ２．ＯＦ２．ＯＦ２　：演算増幅器１９− ＣＱ− 区 ０ 壬

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定位置で往復移動する可動物体；複数の電機子
   巻線を有する電動機を備え、前記可動物体を駆動し、該
   可動物体を車体上の開位置および閉位置に位置決めする
   、駆動手段；前記可動物体又は駆動手段の位置を検出す
   る位置検出手段；および スイッチ操作に応じて前記駆動手段の電動機を付勢し、
   閉動作時には、前記位置検出手段の出力信号に応じて、
   第１の領域では一部の電機子巻線に通電し第２の領域で
   は第１の領域の場合よりも多くの電機子巻線に通電する
   、電子制御手段；を備える車上電動装備の開閉駆動装置
   。
2. （２）電子制御手段は、第１の領域では電動機の負荷を
   検出し、それが所定以上であると電動機を停止もしくは
   逆転付勢する、前記特許請求の範囲第（１）項記載の車
   上電動装備の開閉駆動装置。
3. （３）電子制御手段は、電動機の発熱を検知して電動機
   負荷を検出判別する、前記特許請求の範囲第（２）項記
   載の車上電動装備の開閉駆動装置。
4. （４）前記電動機は、一部の電機子巻線の通電時には通
   常負荷を駆動するのに必要な力よりもわずかに大きな力
   を発生し、全電機子巻線の通電時には可動物体の全閉に
   必要な力を発生する、前記特許請求の範囲第（１）項、
   第（２）項又は第（３）項記載の車上電動装備の開閉駆
   動装置。