JP4705871B2 - Door handle device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車や建物等のスマートエントリーシステムを構成するドアハンドル装置に関する。 The present invention relates to a door handle device that constitutes a smart entry system such as an automobile or a building.
近年の自動車では、利便性やセキュリティの向上を図るべく、運転者がスマートキー(電子キー)を携帯するだけで、ドアロックの解錠やエンジンの始動等が可能となるスマートキーシステムの採用が進められている。スマートエントリーシステムの装置本体(車載機)は、例えば、運転者がドアハンドルを握ったこと、或いは運転者の手がドアハンドルに接近したことを静電容量センサ等によって検知する。センサが手の接近を検出すると、車載器はドアハンドル内のアンテナを介してスマートキーとの間で通信を行い、スマートキーから送信されたIDコードをROMに記憶しているIDコードと照合してドアロックの解錠を行う。通常、スマートエントリーシステムでは、ドアハンドルやトランクリッドにアンテナが内蔵されており、車載機は、これらのアンテナを介して電子キーとの通信を行う。 In recent automobiles, in order to improve convenience and security, a smart key system has been adopted that allows the driver to unlock the door lock and start the engine simply by carrying a smart key (electronic key). It is being advanced. The device body (on-vehicle device) of the smart entry system detects, for example, by a capacitance sensor or the like that the driver has gripped the door handle or that the driver's hand has approached the door handle. When the sensor detects the approach of the hand, the vehicle-mounted device communicates with the smart key via the antenna in the door handle, and collates the ID code transmitted from the smart key with the ID code stored in the ROM. To unlock the door lock. Usually, in a smart entry system, an antenna is built in a door handle or a trunk lid, and the vehicle-mounted device communicates with an electronic key via these antennas.
スマートエントリーシステムが搭載された自動車では、一般に、ハンドル本体とアウタカバーとからなる中空のドアハンドルが採用されている。このドアハンドルの中空部分に回路基板を内蔵し、近接センサの電極としての一対の検出電極と、両電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを回路基板に設け、電極を回路基板にパターン形成したことで薄型化を実現したドアハンドル装置が提案されている(特許文献1参照)。また、スマートキーとの間で情報の送受信を行うアンテナと、近接センサの電極とをドアハンドルの中空部に内蔵したドアハンドル装置が提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、アンテナと近接センサの電極とを内蔵する従来のドアハンドルでは、導線が巻回されたアンテナコイルに電流が流れると、アンテナから発生した磁束が回路基板に設けられた導電体の電極を貫通し、電磁誘導効果によって電極内部で渦電流が発生する。すると、導電体からアンテナの磁束方向と反対方向の磁束が発生し、アンテナから発生する磁束と導電体から発生する磁束とが互いに打ち消し合うことにより、アンテナ通信性能が低下する(すなわち、アンテナの通信距離が短くなる等の弊害が生じる)虞がある。 However, in a conventional door handle that incorporates an antenna and an electrode of a proximity sensor, when a current flows through an antenna coil wound with a conducting wire, the magnetic flux generated from the antenna penetrates the conductor electrode provided on the circuit board. However, an eddy current is generated inside the electrode due to the electromagnetic induction effect. Then, a magnetic flux in the direction opposite to the magnetic flux direction of the antenna is generated from the conductor, and the magnetic flux generated from the antenna and the magnetic flux generated from the conductor cancel each other, so that the antenna communication performance deteriorates (that is, the antenna communication performance). There is a risk that a bad effect such as a short distance may occur).
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、導電体から発生する磁束によりアンテナの性能が低下することを抑制したアンテナ内蔵のドアハンドル装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a door handle device with a built-in antenna that suppresses a decrease in the performance of the antenna due to a magnetic flux generated from a conductor.
上記課題を解決するために、本発明のドアハンドル装置は、導線を巻回してなる外部通信用のアンテナコイルと、近接センサの検出電極および近接センサの接地電極を含む回路基板とをドアハンドルに内蔵してなるドアハンドル装置であって、前記検出電極および前記接地電極はともに前記アンテナコイルの巻回軸方向に対して略平行に延在するスリットを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a door handle device according to the present invention uses an antenna coil for external communication formed by winding a conductive wire and a circuit board including a detection electrode of a proximity sensor and a ground electrode of the proximity sensor as a door handle. a built-door handle device comprising, the detection electrode and the ground electrode you characterized by having both a slit which extends substantially parallel to the winding axis direction of the antenna coil.
本発明のドアハンドル装置によれば、両電極に、アンテナコイルの巻回軸方向に対して略平行に延在するスリットが形成されたことにより、スリットを備えない通常の電極と比べて、導電パターンに発生する渦電流が発生し難くなる。したがって、渦電流によって発生されるアンテナの磁束方向と反対方向に働く磁束が発生するのを抑制することができる。すなわち、近接センサの性能を低下させることなく、アンテナの通信性能低下を抑制して安定した通信距離を確保することができる。 According to the door handle device of the present invention , the slits extending substantially parallel to the winding axis direction of the antenna coil are formed on both electrodes , so that it is more conductive than a normal electrode without a slit. The eddy current generated in the pattern is less likely to occur. Therefore, it can suppress that the magnetic flux which acts on the direction opposite to the magnetic flux direction of the antenna generated by an eddy current is generated. That is, a stable communication distance can be secured by suppressing the communication performance degradation of the antenna without degrading the performance of the proximity sensor .
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1はドアハンドル装置の正面図であり、図2は図1中のII−II断面図であり、図3は図1中のIII−III断面図である。図4はドアハンドル装置の分解斜視図である。図5はセンサ/アンテナユニットの正面図であり、図6は図5中のVI−VI模式的断面図であり、図7は図6中のVII−VII断面図であり、図8は図6中のVIII−VIII断面図であり、図9は図5中のIX−IX模式的断面図である。また、図10はアンテナから発生する磁束を示す正面図である。さらに、図11は変形実施形態に係る検出電極パターンを示す正面図であり、図12は変形実施形態に係るグランドパターンを示す正面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of the door handle device, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view of the door handle device. 5 is a front view of the sensor / antenna unit, FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along IX-IX in FIG. 5. FIG. 10 is a front view showing the magnetic flux generated from the antenna. Further, FIG. 11 is a front view showing a detection electrode pattern according to a modified embodiment, and FIG. 12 is a front view showing a ground pattern according to the modified embodiment.
<実施形態の構成>
図1,図2に示すように、ドアハンドル装置1は、乗用車用ドアのアウタパネル2の外面に固定されたハンドルベース3と、ハンドルベース3にピン4を介して揺動自在に支持されたドアハンドル5と、ハンドルベース3に設けられたキー挿入口6等から構成されている。
<Configuration of Embodiment>
As shown in FIGS. 1 and 2, the door handle device 1 includes a handle base 3 fixed to the outer surface of an outer panel 2 of a passenger car door, and a door that is swingably supported by the handle base 3 via a pin 4. The handle 5 and a key insertion slot 6 provided in the handle base 3 are configured.
図2〜図4に示すように、ドアハンドル5は、アンテナ/センサユニット7と、これを収納するハンドル本体8およびアウタカバー9等から構成されている。アンテナ/センサユニット7は、ハンドル本体8側に配置された回路基板10と、回路基板10のアウタカバー9側に配置されたアンテナコイル11および回路部品12,13と、ハーネス14により回路基板10に接続されたロックセンサ15とから構成されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the door handle 5 includes an antenna /
図2に示すように、アンテナコイル11、回路部品12,13およびハーネス14の一部はウレタン樹脂等によるポッティング16によって封止されることで衝撃や湿気あるいは腐食などから保護されている。また、ロックセンサ15は、ロックセンサケース17と、ロックセンサケース17の内側に形成されるとともにハーネス14に接続されたロックセンサの検出電極18とからなり、ロックセンサケース17内もウレタン樹脂等によるポッティング19によって封止されている。
As shown in FIG. 2, the
運転者の手がハンドル本体8に近づくと、回路基板10に配置されるアンロックセンサおよび回路部品13が手の接近を検出し、正規の運転者であるか否かを認識するために、アンテナコイル11を介して運転者の所有するスマートキーとの間で通信を行う。車両側に設けられた受信装置がスマートキーから送信されたIDコードを受信して、IDコードが一致した場合にはドアロックが解錠される。また、ユーザの手がロックセンサ15に近づくと、ロックセンサ15が検出体の接近を検出し、同様にアンテナコイル11を介してスマートキーとの間で通信を行ってIDコードが一致するとドアロックが施錠される。
When the driver's hand approaches the
図3、図4に示すように、アンテナ/センサユニット7は、ハンドル本体8とアウタカバー9とに挟まれるかたちでドアハンドル5の内部に収容されている。アンテナコイル11は、磁性体であるフェライトからなる磁心21(図5参照)を内蔵したボビン22と、ボビン22の外周に銅線(導線)を巻回してなるコイル23とから構成されており、回路部品12に電気的に接続されている。図4には示されていないが、前述の通りアンテナコイル11、回路部品12,13およびハーネス14の一部はウレタン樹脂等によってポッティングされている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the antenna /
図5、図6に示すように、アンテナ/センサユニット7は、回路基板10、回路基板10上に設置されてスマートキーとの通信に供されるアンテナコイル11、回路基板10に載置された回路部品12,13、および回路基板10の端部にハーネス14により接続された静電容量型のロックセンサ15とから構成されている。なお、図6においては、理解を容易にするため、回路基板10の厚さを実際よりも厚くなるように拡大して示している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the antenna /
図6〜図9に示すように、回路基板10はガラス入りエポキシ樹脂からなる3層の基板10a〜10cから構成されており、互いに接着剤で接合されている。アンテナコイル11が取り付けられる側から順に第1の層である電源層10aには静電容量型近接センサの電源パターン31が形成され、第2の層であるグランド層10bには静電容量型近接センサのグランドパターン32が形成され、第3の層である検出電極層10cには静電容量型近接センサの検出電極パターン33,34が形成されている。本実施例においては、各パターン31,32,33,34はそれぞれ銅箔で形成されており、その厚さは数十μmのオーダーである。
As shown in FIGS. 6-9, the
図7に示すように、検出電極パターン33,34は検出電極層10cの長手方向に沿って上下対象に形成されており、車両ユーザがドアハンドルを握ると、或いはユーザの手がドアハンドルに近づくと、両電極33,34間の静電容量の変化が検出回路によって検出される。回路部品13は、両電極33,34間の静電容量の変化に応じて発振が開始するCR発振回路を含み、発振振幅の増加により検出体の接近を検知する。また、図8に示すように、グランドパターン32はグランド層10bに形成されており、接地電位に設定されて検出電極パターン33,34が外部ノイズの影響を受けるのを抑制する。また、電源パターン31は、グランドパターン32と電源パターン31との間にバイパスコンデンサを挿入したのと同様に機能して、ノイズ吸収用のバイパスコンデンサを省略することを可能としている。
As shown in FIG. 7, the
図7に示すように、一対の検出電極パターン33,34は、アンテナコイルの巻回軸方向Aに対して略平行に延在し、長手方向両端部が閉じられた複数のスリット33S,34Sをそれぞれ有している。すなわち、各検出電極パターン33,34は、アンテナコイルの巻回軸方向Aに対して略平行に延在する複数の長尺の導体部材33C,34Cからそれぞれ構成されて、各導体部材33C,34Cが両端部において隣接する導体部材33C,34Cと互いに接続した形状となっている。
As shown in FIG. 7, the pair of
同様に、図8に示すグランドパターン32は、アンテナコイルの巻回軸方向Aに対して略平行に延在し、長手方向両端部が閉じられた複数のスリット32Sを有している。すなわち、グランドパターン32は、アンテナコイルの巻回軸方向Aに対して略平行に延在する複数の長尺の導体部材32Cから構成されており、各導体部材32Cが両端部において隣接する導体部材32Cと互いに接続した形状となっている。
Similarly, the
図7、図8に示すように、検出電極層10cおよびグランド層10bには、回路基板10の厚さ方向に貫通する複数のスルーホール32H、33H,34Hが形成されている。スルーホール32H,33H,34Hはそれぞれ、電源層10a(図6参照)の回路部品12,13が設置された面に形成された回路パターン(図示せず)に接続され、この回路パターンを経由して回路部品13に電気的に接続されている。図7に示すように、検出電極パターン33は、スルーホール33Hが接続されることによって通電され、検出電極パターン34は、スルーホール34Hが接続されることによって通電される。また、図8に示すように、グランドパターン32は、スルーホール32Hが接続されることによって通電される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図7〜図9に示すように、回路基板10の平面視において、一対の検出電極パターン33,34は回路基板10の長手方向の2辺に沿うように離隔して平行に配置され、グランドバターン32は回路基板10の中心に検出電極パターン33,34と可能な限り重複しないように配置されている。これは、検出電極パターン33,34とグランドパターン32との間の容量が増加し、両電極33,34が静電容量の変化を検出するにあたって、回路基板がもともと有しているベース容量に前記容量の増加分が追加されてしまうため、ユーザの手が接近もしくは接触したときの静電容量の変化率が小さくなり、そのために感度を向上させるとノイズを検出し易くなってしまうためである。
As shown in FIGS. 7 to 9, in plan view of the
<実施形態の作用>
図10に示すように、ボビン22に巻回された銅線に電流が流れると磁束Bが発生する。電源パターン31、グランドパターン32、および検出電極パターン33,34を含む導電体が形成された回路基板10はアンテナコイル11に隣接して平行に設けられ、導電体にアンテナコイル11からの磁束Bが貫通すると、導電パターン内部では電磁誘導効果により渦電流が発生する。渦電流の発生により導電パターンからアンテナコイル11の磁束方向と反対方向の磁束が発生するために、アンテナコイル11からの磁束と導電体からの磁束同士が打ち消し合うことによって、アンテナコイル11の磁束が減少してアンテナコイル11の通信性能を低下させることになる。
<Operation of Embodiment>
As shown in FIG. 10, when a current flows through the copper wire wound around the
ところが、図7に示すように検出電極パターン33、34のそれぞれの形状を、アンテナコイル11の巻回軸方向Aに対して略平行に延在し、長手方向両端部が閉じられた複数のスリット33S,34Sをそれぞれ有するように形成することによって、検出電極パターン33,34に渦電流が発生し難いようにして、渦電流によって発生されるアンテナの磁束方向と反対方向に磁束が発生するのを抑制することができる。
However, as shown in FIG. 7, each of the
また、図8に示すようにグランドパターン32の形状を、アンテナコイル11の巻回軸方向Aに対して略平行に延在し、長手方向両端部が閉じられた複数のスリット32Sを有するように形成することによって、グランドパターン32に渦電流が発生し難いようにして、渦電流によって発生されるアンテナの磁束方向と反対方向に磁束が発生するのを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 8, the shape of the
<変形実施形態>
図11に示すように、変形実施形態における各検出電極パターン33,34は、アンテナコイルの巻回軸方向Aに対して略平行に延在し、長手方向の一端が解放されたスリット33S,34Sをそれぞれ有している。すなわち、各検出電極パターン33,34は、アンテナコイルの巻回軸方向Aに対して略平行に延在する複数の長尺の導体部材33C,34Cからそれぞれ構成されて、各導体部材33C,34Cが一端において隣接する導体部材33C,34Cと互いに接続した櫛歯形状となっている。
<Modified Embodiment>
As shown in FIG. 11, the
図12に示すように、変形実施形態におけるグランドパターン32は、アンテナコイルの巻回軸方向Aに対して略平行に延在し、長手方向の一端が解放された複数のスリット32Sを有している。すなわち、グランドパターン32は、アンテナコイルの巻回軸方向Aに対して略平行に延在する複数の長尺の導体部材32Cから構成されており、各導体部材32Cが一端において隣接する導体部材32Cと互いに接続した櫛歯形状となっている。
As shown in FIG. 12, the
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、検出電極パターンやグランドパターンは銅箔に限られるものではなく、真鍮などの導電性の薄板であればよい。また、導電体に形成されるスリットは導電体の長手方向の一端から他端まで連続して形成されていなくてもよく、途中で分断されるように形成されてもよい。また、外部通信用のアンテナコイルには磁心としてフェライトを用いているが、高周波透磁率の大きな鉄アルミケイ素合金や鉄ニッケル合金等を用いてもよく、或いは磁心を用いない空心のアンテナコイルとしてもよい。 This is the end of the description of specific embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, the detection electrode pattern and the ground pattern are not limited to copper foil, but may be any conductive thin plate such as brass. Moreover, the slit formed in the conductor may not be formed continuously from one end to the other end in the longitudinal direction of the conductor, and may be formed so as to be divided in the middle. In addition, although ferrite is used as the magnetic core for the antenna coil for external communication, an iron aluminum silicon alloy or iron nickel alloy having a high high frequency magnetic permeability may be used, or an air core antenna coil that does not use a magnetic core. Good.
また、各検出電極パターンに形成されるスリットの本数が多いほど、すなわち各検出電極パターンを構成する導体部材の幅が細くなるほどアンテナコイルの通信性能を向上させるが、各検出電極パターンは少なくとも1本のスリットを備えていればよい。また、グランドパターンについても、少なくとも1本のスリットを備えていればアンテナコイルの通信性能を向上させることができる。 In addition, as the number of slits formed in each detection electrode pattern increases, that is, as the width of the conductor member constituting each detection electrode pattern decreases, the communication performance of the antenna coil improves. However, each detection electrode pattern has at least one detection electrode pattern. What is necessary is just to provide the slit of this. Further, the communication performance of the antenna coil can be improved if the ground pattern is provided with at least one slit.
1 ドアハンドル装置
5 ドアハンドル
7 アンテナ/センサユニット
10 回路基板
11 アンテナコイル
12,13 回路部品
15 ロックセンサ
21 磁心
23 コイル
31 電源パターン
32 グランドパターン
32C 導体部材
32S スリット
33,34 検出電極パターン
33C,34C 導体部材
33S,34S スリット
32H,33H,34H スルーホール
A アンテナコイルの巻回軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Door handle apparatus 5
Claims (1)
前記検出電極および前記接地電極はともに前記アンテナコイルの巻回軸方向に対して略平行に延在するスリットを有することを特徴とするドアハンドル装置。 A door handle device in which an antenna coil for external communication formed by winding a conductive wire and a circuit board including a detection electrode of a proximity sensor and a ground electrode of the proximity sensor are incorporated in the door handle,
The detection electrode and the ground electrode both have a slit extending substantially parallel to the winding axis direction of the antenna coil.
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