特許 5691291 電動式ドア制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5691291

(24)【登録日】2015年2月13日

(45)【発行日】2015年4月1日

(54)【発明の名称】電動式ドア制御装置

(51)【国際特許分類】

   E05F 15/632 20150101AFI20150312BHJP

   B61D 19/02 20060101ALI20150312BHJP

【ＦＩ】

   E05F15/14

   B61D19/02 D

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2010-183171(P2010-183171)

(22)【出願日】2010年8月18日

(65)【公開番号】特開2012-41715(P2012-41715A)

(43)【公開日】2012年3月1日

【審査請求日】2013年6月14日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用 （１）研究集会名：産業計測制御研究会 （２）主催者名：社団法人電気学会（産業応用部門） （３）開催日：平成２２年３月８日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091281

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】稲玉 繁樹

【審査官】 佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３４５７６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０５Ｆ １５／００−１５／２０

Ｂ６１Ｄ １９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機により駆動されるドアの位置を検出する位置検出手段と、
ドアの速度を検出する速度検出手段と、
ドアの速度検出値が速度指令値に一致するような通常推力指令値を生成する速度制御手段と、
全閉状態のドアの開動作を阻止する押し付け推力を発生させるための第１の押し付け推力指令値を生成する手段と、
ドアの位置検出値に応じた推力選択指令値により、前記通常推力指令値と前記第１の押し付け推力指令値との何れか一方を選択して出力する推力指令選択手段と、
前記指令選択手段により選択された推力指令値に従って電動機を運転し、ドアを駆動するドア駆動機構と、
を備えた電動式ドア制御装置において、
予め設定された機械定数としての電気ダンパ係数と、前記速度検出値と、を用いて、全閉状態にあるドアが外力により開けられたときに発生するべき抗力に相当する推力指令値を演算し、当該推力指令値を前記第１の押し付け推力指令値に加算して前記第１の押し付け推力指令値よりも大きい第２の押し付け推力指令値を生成する電気ダンパ要素を備え、
前記推力指令選択手段は、
前記推力選択指令値により、通常時は前記通常推力指令値を選択して前記ドア駆動機構に与え、全閉状態にあるドアが外力により開けられたときは前記第２の押し付け推力指令値を選択して前記ドア駆動機構に与えることを特徴とする電動式ドア制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載した電動式ドア制御装置において、
前記推力指令選択手段は、ドアが全閉位置から所定位置に移動するまでの区間だけ、前記推力選択指令値により第２の押し付け推力指令値を選択することを特徴とする電動式ドア制御装置。

【請求項3】

電動機により駆動されるドアの位置を検出する位置検出手段と、
ドアの速度を検出する速度検出手段と、
ドアの速度検出値が速度指令値に一致するような通常推力指令値を生成する速度制御手段と、
ドアの位置検出値に応じた推力選択指令値により、前記通常推力指令値と、全閉状態のドアの開動作を阻止する押し付け推力を発生させるための押し付け推力指令値との何れか一方を選択して出力する推力指令選択手段と、
前記推力指令選択手段により選択された推力指令値に従って電動機を運転し、ドアを駆動するドア駆動機構と、
を備えた電動式ドア制御装置において、
予め設定された機械定数としての電気バネ係数と、ドアの位置検出値と全閉状態におけるドアのオフセット位置との差と、を用いて、全閉状態からのドアの移動距離に比例した押し付け推力を得るための前記押し付け推力指令値を生成する電気バネ要素を備え、
前記推力指令選択手段は、
前記推力選択指令値により、通常時は前記通常推力指令値を選択して前記ドア駆動機構に与え、全閉状態にあるドアが外力により開けられたときは前記押し付け推力指令値を選択して前記ドア駆動機構に与えることを特徴とする電動式ドア制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載した電動式ドア制御装置において、
前記推力指令選択手段は、ドアが全閉位置から所定位置に移動するまでの区間だけ、前記推力選択指令値により前記押し付け推力指令値を選択することを特徴とする電動式ドア制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機によって駆動される電動式ドアの制御装置に関し、詳しくは、全閉状態のドアの無理なこじ開けを電気的なダンパまたはバネの作用により抑制可能とした電動式ドア制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図７は、電車用ドアなどの電動式ドアの開閉動作を示したものである。
従来の電動式ドアにおいては、全開状態にある２枚のドアＤが閉まって全閉状態になると（図７（ａ），図７（ｂ））、２枚のドアＤ同士を押し付ける方向の推力Ｆ_１をドア駆動用の電動機により発生させ、逆向きの外力Ｆ_ｒ１に対する抗力とするような制御を行っている（図７（ｃ），図７（ｄ））。なお、上記外力Ｆ_ｒ１は、例えば無理なこじ開け動作によってドアＤに働く力である。

【0003】

ここで、図８は、従来の電動式ドア制御装置の構成を示すブロック図である。
図８において、１は、ドアの開閉指令Ｃ及び位置検出値Ｐ_ｍが入力され、通常時の開閉動作を行うためのドアの速度指令値Ｖ_ｂと、前記押し付け推力Ｆ_１を発生させるための押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆと、推力選択指令値Ｓｅｌと、を生成するドア指令発生器、２はドアの速度検出値Ｖ_ｍが速度指令値Ｖ_ｂに一致するような通常推力指令値Ｔ_ｓｂを生成して出力する速度制御器、３は推力選択指令値Ｓｅｌに従って通常推力指令値Ｔ_ｓｂまたは押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆの何れかを選択し、推力指令値Ｔ_ｓとして出力する推力指令選択器、４は推力指令値Ｔ_ｓに従って駆動される同期モータ等の電動機や動力伝達機構、ドア等を含むドア駆動機構、５はドアの位置を検出する位置検出器、６は位置検出値Ｐ_ｍからドアの速度を検出する速度検出器、８は減算器である。

【0004】

従来の制御装置では、ドアＤが全閉状態であると、位置検出値Ｐ_ｍに基づく推力選択指令値Ｓｅｌにより推力指令選択器３が押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆを選択してドア駆動機構４に与えるため、ドアＤには押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆに従った押し付け推力Ｆ_１が働き、外力によって簡単には開かないように配慮されている。しかしながら、理論的には、図７（ｄ）に示したように反対方向の外力Ｆ_ｒ１が押し付け推力Ｆ_１を上回れば、全閉状態のドアＤを無理やりこじ開けることが可能である。

【0005】

電車に用いられている電動ドアの場合は、全閉時にドアＤ同士の突合せ部分に指先が入るような隙間が開くことは安全上、許容されない。そのためには、精密かつ堅牢なロック機構等を設けてドアＤが容易に開けられないことを補償する必要があるが、機構部品に精密さが要求され、セッティングの難易度が上がる、コストが増加する等の問題がある。
一方、単純な方法としては、押し付け推力指令Ｔ_ｓｆを大きくすればドアＤのこじ開けが困難になるが、この場合にはドア全閉時の押し付け推力Ｆ_１の増加により、電動機の発熱や大型化、電力の浪費等の問題を生じることとなり、無駄が多くて実用的な対策ではない。

【0006】

ここで、特許文献１には、全閉状態にある引戸を永久磁石の磁力によって保持するための戸閉状態保持手段を備えた車両用引戸の戸閉装置が開示されている。
また、特許文献２には、全閉状態から引戸をこじ開けようとすると引戸側ストッパと固定側ストッパとが係合して一定の隙間以上は開放できないようにした、機械的な開放阻止構造を有する戸閉装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平４−３５３０７０号公報（段落［００１０］〜［００１７］、図１〜図３等）

【特許文献2】特開平１１−１６５６３５号公報（段落［００１３］〜［００１９］、図１〜図４等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１または２に係る従来技術によれば、全閉時の押し付け推力Ｆを増加させる等の方法によらず、磁気的または機械的なロック手段によって戸閉状態を保持することが一応可能である。
しかしながら、特許文献１における戸閉状態保持手段を構成する永久磁石の構造や、特許文献２の引戸側ストッパ及び固定側ストッパ等の構造は概して複雑であると共に、機構部品の数も多いため、製造、組立、調整に要するコストの面で改善が望まれている。

【0009】

そこで、本発明の解決課題は、複雑な構造や多数の機構部品を不要とし、電気的手段によってドアの全閉状態を堅牢、強固に保持可能とした電動式ドア制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、電動機により駆動されるドアの位置を検出する位置検出手段と、
ドアの速度を検出する速度検出手段と、
ドアの速度検出値が速度指令値に一致するような通常推力指令値を生成する速度制御手段と、
全閉状態のドアの開動作を阻止する押し付け推力を発生させるための第１の押し付け推力指令値を生成する手段と、
ドアの位置検出値に応じた推力選択指令値により、前記通常推力指令値と前記第１の押し付け推力指令値との何れか一方を選択して出力する推力指令選択手段と、
前記指令選択手段により選択された推力指令値に従って電動機を運転し、ドアを駆動するドア駆動機構と、
を備えた電動式ドア制御装置において、
予め設定された機械定数としての電気ダンパ係数と、前記速度検出値と、を用いて、全閉状態にあるドアが外力により開けられたときに発生するべき抗力に相当する推力指令値を演算し、当該推力指令値を前記第１の押し付け推力指令値に加算して前記第１の押し付け推力指令値よりも大きい第２の押し付け推力指令値を生成する電気ダンパ要素を備え、
前記推力指令選択手段は、
前記推力選択指令値により、通常時は前記通常推力指令値を選択して前記ドア駆動機構に与え、全閉状態にあるドアが外力により開けられたときは前記第２の押し付け推力指令値を選択して前記ドア駆動機構に与えるものである。

【0011】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した電動式ドア制御装置において、前記推力指令選択手段は、ドアが全閉位置から所定位置に移動するまでの区間だけ、前記推力選択指令値により第２の押し付け推力指令値を選択するものである。

【0012】

請求項３に係る発明は、電動機により駆動されるドアの位置を検出する位置検出手段と、
ドアの速度を検出する速度検出手段と、
ドアの速度検出値が速度指令値に一致するような通常推力指令値を生成する速度制御手段と、
ドアの位置検出値に応じた推力選択指令値により、前記通常推力指令値と、全閉状態のドアの開動作を阻止する押し付け推力を発生させるための押し付け推力指令値との何れか一方を選択して出力する推力指令選択手段と、
前記推力指令選択手段により選択された推力指令値に従って電動機を運転し、ドアを駆動するドア駆動機構と、
を備えた電動式ドア制御装置において、
予め設定された機械定数としての電気バネ係数と、ドアの位置検出値と全閉状態におけるドアのオフセット位置との差と、を用いて、全閉状態からのドアの移動距離に比例した押し付け推力を得るための前記押し付け推力指令値を生成する電気バネ要素を備え、
前記推力指令選択手段は、
前記推力選択指令値により、通常時は前記通常推力指令値を選択して前記ドア駆動機構に与え、全閉状態にあるドアが外力により開けられたときは前記押し付け推力指令値を選択して前記ドア駆動機構に与えるものである。

【0013】

請求項４に係る発明は、請求項３に記載した電動式ドア制御装置において、
前記推力指令選択手段は、ドアが全閉位置から所定位置に移動するまでの区間だけ、前記推力選択指令値により前記押し付け推力指令値を選択するものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ドア駆動機構に与えるドア全閉時の押し付け推力指令値を電気ダンパ要素または電気バネ要素の作用により生成し、磁気的または機械的なロック手段を用いずにドアの全閉状態を堅牢、強固に保持することができる。
このため、構造の複雑化や機構部品数の増加を防ぎ、製造、組立、調整に要するコストの低減が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態を概念的に示した電動式ドアの開閉動作の説明図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る電動式ドア制御装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図２における電気ダンパ要素の概念図である。

【図4】本発明の第２実施形態を概念的に示した電動式ドアの開閉動作の説明図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る電動式ドア制御装置の構成を示すブロック図である。

【図6】図５における電気バネ要素の概念図である。

【図7】電動式ドアの開閉動作を示す図である。

【図8】従来の電動式ドア制御装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は本発明の第１実施形態を概念的に示した電動式ドアの開閉動作の説明図である。図１（ｃ）に示すように、全閉状態にある２枚のドアＤ同士を従来と同様の押し付け推力Ｆ_１によって押し付けているときに、図１（ｄ）に示すごとくドアＤを無理にこじ開けようとすると、押し付け推力Ｆ_１に加算される抗力を発生させて全体的な押し付け推力（抗力）Ｆ_２が押し付け推力Ｆ_１より大きくなるような仮想ダンパ２１を制御装置により電気的に実現する。
なお、図１（ｄ）において、Ｆ_ｒ２は、本実施形態においてドアＤをこじ開けるために必要な反対方向の外力であり、押し付け推力Ｆ_２を更に上回る大きさの力である。
このように仮想ダンパ２１を制御装置によって電気的に実現すれば、全閉状態のドアＤを開けにくくするための永久磁石やロック機構、更には機械的なダンパ装置等を設置する必要がなく、構造の簡略化、製造、組立等に要するコストの低減も可能になる。

【0017】

次に、図２は、この実施形態に係る電動式ドア制御装置の構成を示すブロック図であり、図８と同一機能を有する構成要素には図８と同一番号を付して説明を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。
図２において、ドア指令発生器１Ａには、ドアの開閉指令Ｃ及び位置検出値Ｐ_ｍが入力されており、このドア指令発生器１Ａは、通常の開閉動作を行うためのドアの速度指令値Ｖ_ｂと、図８の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆに相当する押し付け推力指令値（便宜的に第１の押し付け推力指令値とする）Ｔ_ｓｆ１と、電気ダンパ係数Ｋ_ｄｍｐ［Ｎ／(ｍ／ｓ)］と、推力選択指令値Ｓｅｌと、を生成するように構成されている。

【0018】

第１の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ１と電気ダンパ係数Ｋ_ｄｍｐとは、速度検出値Ｖ_ｍと共に電気ダンパ要素７Ａに入力されており、この電気ダンパ要素７Ａにより第２の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ２が生成されて推力指令選択器３に与えられている。ここで、電気ダンパ要素７Ａは、図１に概念的に示した仮想ダンパ２１の主要部を構成するものであり、ドアＤが全閉状態からこじ開けられるときに押し付け推力Ｆ_２を発生させるような第２の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ２を生成するものである。

【0019】

図２におけるその他の構成は図８と同様であり、推力指令選択器３は、通常推力指令値Ｔ_ｓｂまたは第２の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ２の何れかを推力選択指令値Ｓｅｌに従って選択し、選択した推力指令値Ｔ_ｓをドア駆動機構４に出力する。そして、ドア駆動機構４は推力指令値Ｔ_ｓに従って電動機を駆動し、位置検出器５によってドアＤの位置Ｐ_ｍが、速度検出器６によってドアＤの速度Ｖ_ｍが、それぞれ検出されることになる。減算器８及び速度制御器２の作用も、図８と同様である。

【0020】

次に、図３は、図２における電気ダンパ要素７Ａの概念図である。
電気ダンパ係数Ｋ_ｄｍｐは機械設計により予め導き出されたパラメータであり、機械定数を用いてドアＤの全閉時に必要な抗力を設計する。電気ダンパ要素７Ａは、基本的にはドアＤの停止指令が発生している時に使用するため、速度検出値Ｖ_ｍは、外力によってドアＤが無理やり開けられているときのドアＤの速度とみなす。電気ダンパ要素７Ａでは、この速度検出値Ｖ_ｍに電気ダンパ係数Ｋ_ｄｍｐを乗算することでダンパが発生するべき抗力に相当する推力指令値が演算され、この推力指令値に第１の押し付け推力指令Ｔ_ｓｆ１を加算することで第２の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ２が算出される。

【0021】

この実施形態によれば、ドアＤの全閉状態において、外力によってドアＤがこじ開けられて速度検出値Ｖ_ｍが発生すると、電気ダンパ要素７Ａにより第２の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ２が演算される。これと同時に、ドアＤの位置検出値Ｐ_ｍが入力されているドア指令発生器１Ａからの推力選択指令値Ｓｅｌにより、推力指令選択器３が第２の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ２を選択し、これを推力指令値Ｔ_ｓとしてドア駆動機構４に出力する。

【0022】

従って、ドアＤが全閉状態であって速度検出値Ｖ_ｍが発生していない時は外力によるこじ開け等がないものと判断し、第１の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ１を電気ダンパ要素７Ａを介してそのまま推力指令値Ｔ_ｓとして推力指令選択器３から出力し、ドアＤに従来と同様の押し付け推力Ｆ_１を発生させることができる。そして、ドアＤが全閉状態からこじ開けられたときには、第１の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ１よりも大きい第２の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ２を電気ダンパ要素７Ａにより生成し、これを推力指令値Ｔ_ｓとして推力指令選択器３から出力することにより、押し付け推力Ｆ_１よりも大きい押し付け推力Ｆ_２を発生させてドアＤのこじ開けを阻止することができる。

【0023】

既に明らかなように、第２の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ２は、速度検出値Ｖ_ｍと電気ダンパ係数Ｋ_ｄｍｐとに依存する。このため、電気ダンパ係数Ｋ_ｄｍｐを適宜調整すればドアＤの開けづらさを調節することが可能であり、機械的なダンパ装置やロック機構と比べて遜色のないドアＤの拘束力を得ることができる。
なお、この実施形態において、ドア指令発生器１ＡにはドアＤの位置検出値Ｐ_ｍが入力されているので、ドアＤが全閉位置から所定位置に移動するまでの区間だけ、推力選択指令値Ｓｅｌにより第２の押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆ２を選択して出力させることも可能である。

【0024】

次に、本発明の第２実施形態を図４〜図６に沿って説明する。この第２実施形態は、第１実施形態における仮想ダンパ２１に代えて、図４（ｃ），（ｄ）に示す仮想バネ２２によって全閉状態のドアＤの押し付け推力を得るものであり、具体的には、後述する図５の電気バネ要素７Ｂにより機械的バネの引張力に相当する押し付け推力を発生させるものである。
なお、図４（ｃ），（ｄ）において、Ｆ_１’はドアＤの全閉状態の押し付け推力、Ｆ_２’はドアＤが全閉状態から外力によってこじ開けられた時の押し付け推力、Ｆ_ｒ２はドアＤをこじ開けるために必要な反対方向の外力である。

【0025】

図５は、この実施形態に係る電動式ドア制御装置の構成を示すブロック図であり、以下では図２と異なる部分を中心に説明する。
図５において、ドア指令発生器１Ｂには、ドアの開閉指令Ｃ及び位置検出値Ｐ_ｍが入力されており、このドア指令発生器１Ｂは、通常の開閉動作を行うためのドアの速度指令値Ｖ_ｂと、電気バネ係数Ｋ_ｓｐｒ［Ｎ／ｍ］と、仮想バネ２２の一端の固定位置に相当する全閉状態におけるドアＤのオフセット位置Ｐ_ｏｆｆと、推力選択指令値Ｓｅｌと、を生成するように構成されている。

【0026】

電気バネ係数Ｋ_ｓｐｒとオフセット位置Ｐ_ｏｆｆとは、位置検出値Ｐ_ｍと共に電気バネ要素７Ｂに入力されており、この電気バネ要素７Ｂにより押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆが生成されて推力指令選択器３に与えられている。ここで、電気バネ要素７Ｂは、図４に概念的に示した仮想バネ２２の主要部を構成するものであり、ドアＤが全閉状態からこじ開けられるときにドアＤに押し付け推力Ｆ_２’を発生させるような押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆを生成するものである。
図５におけるその他の構成は概ね図２と同様であり、推力指令選択器３は、通常推力指令値Ｔ_ｓｂまたは押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆの何れかを推力選択指令値Ｓｅｌに従って選択し、選択した推力指令値Ｔ_ｓをドア駆動機構４に出力するようになっている。

【0027】

図６は、図５における電気バネ要素７Ｂの概念図である。
電気バネ係数Ｋ_ｄｍｐは機械設計により予め導き出されたパラメータであり、機械定数を用いて設計される。電気バネ要素７Ｂでは、ドアＤの位置検出値Ｐ_ｍとオフセット位置Ｐ_ｏｆｆとの差をバネの伸び量相当値とし、この伸び量相当値と電気バネ係数Ｋ_ｓｐｒとを乗算して押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆを算出する。この押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆを推力指令選択器３を介してドア駆動機構４に与えることにより、図４（ｄ）に示したようにドアＤが全閉状態からこじ開けられるときの押し付け推力Ｆ_２’を発生させ、ドアＤのこじ開けを阻止するものである。

【0028】

この実施形態によれば、電気バネ要素７Ｂにより、全閉状態からのドアＤの移動距離に比例した押し付け推力Ｆ_２’を得ることができ、ドアＤを開けるに従い抗力を増加させてますます開けにくくなるドアを実現することができる。なお、電気バネ係数Ｋ_ｓｐｒを適宜調整することで、押し付け推力Ｆ_２’を任意に設定できることはいうまでもない。
また、第１実施形態と同様に、ドアＤが全閉位置から所定位置に移動するまでの区間だけ、推力選択指令値Ｓｅｌにより押し付け推力指令値Ｔ_ｓｆを選択して出力させることも可能である。

【0029】

なお、第１実施形態、第２実施形態では両開きのドアＤを想定しているが、本発明は、片開きのドアに対しても適用可能である。

【符号の説明】

【0030】

Ｄ：ドア
１，１Ａ，１Ｂ：ドア指令発生器
２：速度制御器
３：推力指令選択器
４：ドア駆動機構
５：位置検出器
６：速度検出器
７Ａ：電気ダンパ要素
７Ｂ：電気バネ要素
８：減算器
２１：仮想ダンパ
２２：仮想バネ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】