CN1521031A - 电容传感器及开关体夹入检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在雨水等水滴飞散的环境中也难以产生误动作的电容传感器或使用了该电容传感器的可靠性高的开关体夹入检测装置。在传感器主体(1)及其周边部分(托架(11)和凸边部(14))的外表面上施行了防水加工，使传感器主体(1)的检测面为凸的形状，将开关体(滑动门(10))接地，将传感器主体(1)的检测面配置在比开关体的开关端部的前端(凸边部(14)的前端)更向前面门(13)侧突出的位置上。

Description

电容传感器及开关体夹入检测装置

技术领域

本发明涉及检测例如车辆的滑动门等的开关体的夹入的电容传感器及开关体夹入检测装置。

背景技术

例如，在车辆的动力滑动门(电动滑动门)等的开关体的控制系统中，为了防止人体等的夹入，设置了防止夹入功能，在自动关闭动作(即使用户停止了操作，开关体也自动地运动到全关闭位置地动作)时，检测这种夹入的发生或发生的可能，至少使开关体的自动关闭动作停止或进而反向动作。

而作为现有的用于防止这种夹入而进行夹入检测的检测装置的方式，有间接检测和直接检测。间接检测基于开关体的驱动电机的工作信息(旋转位置和旋转速度等)和驱动电流，间接地检测夹入，直接检测使用传感器检测与开关体的开关端部接近或接触的对象物(人体等)。其中，间接检测有较难用尽量低的负载尽早且准确地检测夹入的缺点。另一方面，直接检测由于直接检测对象物，因此有可靠性高的优点，但作为现有的这种传感器，由于使用压敏开关，因此，不能用尽量低的负载尽早检测夹入。这是因为压敏开关是使用了例如导电性树脂的电缆状的压敏开关，利用因对象物的压力的变形，内部导体接触并导通来工作。因此压敏开关是对象物以一定程度的压力接触而开始动作，在这时，才启动防止夹入的功能。

而作为一般以非接触检测物体的接近的传感器，有光学式的、电波式的、电容式的。其中，光学式传感器不能沿车辆门等开关体的弯曲的开关端部配置检测区域(即，产生不敏感带)，此外，电波式传感器有这样的问题：难以将方向性仅限制在与开关端部接近的方向上，误动作的可能性高。另一方面，电容式传感器容易沿弯曲的开关端部安装，没有不敏感带，容易控制方向性，在这点上有可利用的前途。

因此，作为车辆的动力滑动门等的夹入检测装置，发明者们对适用电容传感器的情况进行了研究。

再有，作为车辆的动力滑动门等的夹入检测装置，没发现适用了电容传感器的现有例子，但在专利文献1中记述了使用电容传感器检测电车的门的开关状态(包括夹入)的门开关检测装置。此外，在专利文献2中公开了将电容传感器使用于开闭挡板中的人的夹入检测的技术。此外，作为高性能的电容传感器，有在专利文献3中公开的弹子机用弹子通过检测器，其设置多组构成电容(capacitance)的电极，基于对应于各电容的信号的差分，高敏感度地检测对象物。

专利文献1为特开平10-96368号公报；

专利文献2为特开2001-264448号公报；

专利文献3为特开2001-318162号公报。

但是，根据发明者们的研究可知，若将上述的电容传感器适用于车辆的门等开关体上，则由于雨水等水滴而产生下面这样的问题。

(1)若开关体变为正电位，则在开关体上附着了雨水等水滴时，容易产生人体(手等)仅接近开关体的侧面(外面)，传感器就接通了的误动作。

(2)若在整个电容传感器的检测面上附着水滴，则由于该水滴而传感器就接通的误动作发生的可能性高。例如，应该尽量将方向性仅设定在检测面侧，若是具有检测面侧开口了的剖面呈字形的屏蔽电极的主体结构，若横跨该屏蔽电极的两端位置这样的在检测面上附着了连续的水滴，则检测信号接通而发生误动作。

(3)此外，若从开关体到检测面的一部分附着了连续的水滴，则即使水滴没附着在整个检测面上，也还是发生误动作。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种即使在雨水等水滴飞散的环境中也难以发生误动作的电容传感器、或使用了该电容传感器的可靠性高的开关体夹入检测装置。

本发明的第一电容传感器是在传感器主体的包括检测面的外表面上施行了防水加工。

在此，所述“检测面”是指应该限制检测对象物的方向(即方向性)的、提高了敏感度的部分的表面。此外，所述“防水加工”是指用防水性材料形成表面，或者，用防水性材料(最好是膜或层状)覆盖表面，可以用在表面粘贴例如硅酮胶带这样简单的操作来实现。此外，所述“外表面”是指具有检测电极的传感器主体(传感器头部分)的表面(例如，覆盖传感器主体的保护罩的表面)，最好尽可能在整个该外表面上(也包括不是检测面的侧面)施行上述防水加工。

根据该电容传感器，由于难以在包括检测面的外表面上附着水滴，即使附着了水滴，也由于防水作用而分散流掉，不产生能引起误动作这样的大水滴或连续的水滴。因此，至少特别降低上述的(2)和(3)的误动作的发生可能性。

下面，本发明的第二电容传感器是传感器主体的检测面为凸状、凹状、或具有凹凸的形状的电容传感器。

根据该结构，由于利用检测面的凹凸形状干扰水滴的附着，以相当高的可靠性防止水滴横跨整个检测面而连续附着。因此，至少特别降低上述的(2)的误动作的发生可能性。

再有，上述第一或第二电容传感器中的传感器主体的结构最好包括：检测面侧开口的屏蔽电极；配置在该屏蔽电极内侧的检测电极；覆盖这些屏蔽电极和检测电极的保护罩。

根据该主体结构，由于屏蔽电极的屏蔽作用，可以特别提高检测面侧的方向性，基本可以降低对象物接近了不是期望的检测区域的侧面时的误动作的可能性。因此，结合上述的第一或第二电容传感器的特征涉及的作用，可以得到误动作的可能性低且可靠性高的电容传感器。

此外，可以组合上述的第一电容传感器的特征和第二电容传感器的特征，该情况下，可以得到复合效果。

下面，本发明的第一开关体夹入检测装置由电容传感器构成，该电容传感器是在开关体的开关端部设置传感器主体，检测接近有被夹入开关体危险的位置范围的对象物，其中在上述传感器主体的包括检测面的外表面和上述开关体中的上述传感器主体的周边部分施行了防水加工。

另外，所述的“开关体”不限于车辆的门，也可以是车辆的行李箱的盖和敞篷车顶的窗、建筑物的门和窗、或金库的盖等。此外，所述的“开关端部”是在打开了开关体后形成其开口的一边的边缘部(可动侧的边缘部)的开关体的端部，在关闭了开关体后，与其开口的另一边的边缘部(固定侧的边缘部)接合的部分。

根据该结构，以与上述的第一电容传感器相同的作用，对于传感器主体的外表面和传感器主体的周边部分，可以防止连续的水滴附着，至少特别降低上述的(2)和(3)的误动作的发生可能性。特别是在该情况下，由于对于传感器主体的周边部分，也难以附着水滴，因此，高可靠性地防止上述的(3)的问题。

下面，本发明的第二开关体夹入检测装置与第一开关体夹入检测装置相同，而传感器主体的检测面为凸状、凹状、或具有凹凸的形状。

根据该结构，由于以与上述的第二电容传感器相同的作用，以相当高的可靠性防止水滴横跨整个检测面而连续附着。因此，至少特别降低上述的(2)的误动作的发生可能性。

下面，本发明的第三开关体夹入检测装置与第一开关体夹入检测装置相同，设置了将上述开关体接地的配线装置。

在此，所述接地的“地”并不限定于完全的大地(成为接地电位)，也可以是具有开关体的物体(例如车辆)中的等于接地电位的导体(例如，所谓的车辆接地)。

根据该结构，由于可以确实回避开关体变为正电位，因此，可以高可靠性地防止上述的(1)的误动作。

下面，本发明的第四开关体夹入检测装置与第一开关体夹入检测装置相同，上述传感器主体的检测面配置在比上述开关端部的前端更突出的位置上。

根据该结构，由于将检测面配置在离开开关端部的位置上，因此，极端地降低水滴从开关体到检测面连续地附着的可能性，至少可以高可靠性地防止上述的(2)和(3)的误动作。

上述的第一～第四检测装置中的传感器主体的结构最好也包括：检测面侧开口的屏蔽电极；配置在该屏蔽电极内侧的检测电极；覆盖这些屏蔽电极和检测电极的保护罩。

根据该主体的结构，如上所述，基本可以降低对象物接近了不是期望的检测区域的侧面时的误动作的可能性。因此，结合上述的第一～第四检测装置的特征涉及的作用，可以得到误动作的可能性低且可靠性高的电容传感器。

此外，可以任意组合上述的第一～第四检测装置中的多个特征，该情况下，可以得到复合效果。

附图说明

图1是示出电容传感器的传感器主体及其周边结构的水平剖面图；

图2A、图2B是示出传感器主体的内部结构和剖面形状及尺寸例的视图；

图3A、图3B是说明传感器电路部的结构和工作的视图；

图4A、图4B、图4C是示出传感器主体的其他例子的视图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式的一例。

本例是在四轮汽车(车辆)中，利用电容传感器检测接近了某个位置范围的人体等(对象物)的夹入检测装置，在该位置范围是有被夹入滑动门(开关体)中的危险的范围。

图1是示出本例的电容传感器的传感器主体1及其周边结构的水平剖面图，图2A是示出传感器主体1的内部结构的视图，图2B是示出传感器主体1的剖面形状及尺寸例的视图。

如图2A所示，传感器主体1由下述内容构成：屏蔽电极S，例如由铝箔形成，在检测面侧开口，剖面为字形；检测电极A、B，例如由铜箔形成，配置在该屏蔽电极S的内侧；低介电常数绝缘材料2(例如，发泡苯乙烯)，其在屏蔽电极S的内部而填充检测电极A、B之间；低介电常数绝缘材料3(例如，热收缩管)，其覆盖保护全体。在此，低介电常数绝缘材料3相当于本发明的保护罩。

这样结构的传感器主体1，可以充分小型化，同时具有足够的柔性，容易使其在纵向上弯曲，可以充分地沿滑动门10的开口端部的形状紧密地配置。此外，可以根据屏蔽电极S的屏蔽作用，仅使检测面侧(即，与滑动门的端部对置，有被滑动门10夹住的可能性的位置范围侧)具有高敏感度，使其他面基本上为不敏感面。

再有，在图2A中，为了方便，将传感器主体1的剖面外形图示为矩形，但如图1和图2B所示，实际上是检测面侧外伸成山形的凸状形状。可以通过使例如低介电常数绝缘材料3仅在检测面侧鼓起成山形的形状来实现该凸状的形状。此外，传感器主体1的外形尺寸作为汽车的滑动门用，可以例如如图2B所示，宽度为15mm，厚度为20mm。

而如图1所示，在滑动门10(后面门)的开关端部，通过托架11安装着传感器主体1。再有，图1示出滑动门10关闭着的状态，在该关闭状态中，滑动门10以夹住B立柱(位于前面门与滑动门之间的车主体侧的立柱部)12的形式仅与前面门13有很小间隙地接合。此外，在滑动门10的开关端部形成向前面门13侧突出的凸边部14，在关闭状态中，利用该凸边部14的前端伸到前面门13的内侧，滑动门10和前面门13的结合部相对于车外而被关闭。

在此，传感器主体1配置在比凸边部14更向内侧(车内侧)的位置上，通过例如粘接等，将其安装在向前面门13侧突出的托架11的前端，使得其检测面位于比凸边部14进一步向前面门13侧突出的位置(例如，突出了3mm以上的位置)。

此外，在传感器主体1和传感器主体1的周边部分(托架11和凸边部14的全体，或它们的传感器主体1侧的部分)的表面(例如，图1中用点划线围起的部分)上粘贴例如硅酮胶带，施行防水加工。

此外，该情况下，滑动门10和前面门13及B立柱12连接于车辆接地。再有，滑动门10的门身对门内机构的致动器(省略图示)供给电源，该门内机构用于在自动关闭动作的最后引入滑动门10，并且，现有通常为施加成正电位的状态。但是，在本例中，通常在处于门下侧的车辆接地的导体上设置连接滑动门10的门身的电线(配线装置)，图示中省略了该电线，这样，滑动门10的门身也成为车辆接地的电位。

下面，关于与传感器主体1连接、进行传感器主体1的驱动和信号处理的传感器电路部进行说明。图3A是该传感器电路部的一例。该传感器电路部包括检测电极A的脉冲驱动电路21A、检测电路B的脉冲驱动电路21B、电荷积分电路22A、电荷积分电路22B、差分电路23、同步检波电路24。

脉冲驱动电路21A由省略了图示的驱动电路驱动，由高速转换检测电极A的连接的开关SW-A1构成。开关SW-A1具有共用端子、接地端子、DPA端子，共用端子与检测电极A连接，接地端子与车辆接地连接，DPA端子与后述的OP放大器25A的倒相输入连接。此外，开关SW-A1如图3B的最上段所示，高速周期地转换成共用端子与接地端子导通的GND状态、共用端子与哪一个端子都不导通的Open状态、共用端子与DPA端子导通的DPA连接状态。再有，在图3A中，用符号Ca示出的电容器示出了由作为检测对象的手等人体和检测电极A构成的静电电容(电容)。

脉冲驱动电路21B由与脉冲驱动电路21A的开关SW-A1相同的开关SW-B1构成。开关SW-B1的共用端子与检测电路B连接，接地端子与车辆接地连接，DPA端子与后述的OP放大器25B的倒相输入连接。此外，开关SW-B1如图3B的最上段所示，与开关SW-A1同样地进行工作。再有，在图3A中，用符号Cb示出的电容器示出了由作为检测对象的手等人体和检测电极B构成的静电电容。

电荷积分电路22A包括OP放大器(运算放大器)25A、构成OP放大器25A的反馈电路的开关SW-A2和电容器Cfa、向OP放大器25A的非倒相输入供给脉冲电压的电源电路26A。

在此，电容器Cfa连接在OP放大器25A的输出(输出A)与倒相输入之间。此外，开关SW-A2与电容器Cfa并联，开闭电容器Cfa的两端子间(即，OP放大器25A的输出与倒相输入之间)。此外，开关SW-A2由省略了图示的驱动电路驱动，如图3B的从上数第三段所示，在开关SW-A1变为DPA连接状态之前的Open状态的时刻，从On状态转换成Off状态，在开关SW-A1从Open状态转换为GND状态的时刻，从Off状态转换成On状态。此外，如图3B的从上数第二段所示，电源电路26A的输出周期地变化。即，在开关SW-A2从On状态转换为Off状态的时刻，从接地电压变为充电电压Vr，在开关SW-A1从DPA连接状态转换为Open状态之后的时刻，从充电电压Vr转换成接地电压。

电荷积分电路22B与电荷积分电路22A相同，包括OP放大器25B、构成其反馈电路的开关SW-B2和电容器Cfb、向OP放大器25B的非倒相输入供给脉冲电压的电源电路26B。

在此，电容器Cfb连接在OP放大器25B的输出(输出B)与倒相输入之间。此外，开关SW-B2与电容器Cfb并联，开闭电容器Cfb的两端子间(即，OP放大器25B的输出与倒相输入之间)。此外，如图3B的从上数第三段所示，开关SW-B2与开关SW-A2同样地进行工作。此外，如图3B的从上数第二段所示，电源电路26B的输出与电源电路26A同样地变化。

差分电路23是计算OP放大器25A的输出(输出A)与OP放大器25B的输出(输出B)的差分后进行输出的电路。

接着，同步检波电路24是从差分电路23的输出V0输出信号电压V1的电路。该情况下，差分电路23的输出V0如图3B的从上数第四段(最下段)所示地进行变化，但该输出V0的波形中的高电压部分(即，开关SW-A2、B2变为Off状态，输出V0稳定后的电压)被作为信号电压V1而被输出。

在这样构成的电容传感器中，由于手等电介质一接近检测面，信号电压V1就敏感地变化，因此，通过将该信号电压与规定的阈值进行比较，就可以高敏感度地检测。此外，由于是获取对应于两个检测电极A、B的信号的差分的差分式，因此，不容易受噪声等的影响，基本上可以高可靠性地进行检测。再有，该电容传感器是差分式，同时还是在电容器Cfa、Cfb与电容器Ca、Cb之间进行电荷传送的电荷传送型的电容传感器。

由以上说明的电容传感器构成的夹入检测装置，可以得到如下的效果。

(1)可以沿车辆门的弯曲的开关端部配置检测区域(即，能够不存在不敏感带)，同时可以利用屏蔽电极S将方向性限制在仅接近开关端部的方向上，误动作的可能性低。

(2)由于可以用非接触来检测作为对象物的人体等电介质，因此，可以早期判断夹入或夹入发生的危险，几乎不产生夹入负载而执行防止夹入动作(开关体的关闭动作的停止或重新进行规定量的开动作)。

(3)由于使用差分电荷传送型的电容传感器，因此，可以高敏感度地检测噪声。

(4)由于对传感器主体1及其周边部分的表面施行防水加工，难以在其表面附着水滴，即使附着了，也由于防水作用而分散并容易流掉，不产生能引起误动作这样的大的水滴或连续的水滴，因此，至少特别降低上述的(2)和(3)的误动作的发生可能性。

(5)由于使传感器主体1的检测面为凸形，因此，利用该凸形干扰水滴的附着，用相当高的可靠性来防止水滴跨整个检测面地连续附着，至少特别降低上述的(2)的误动作的发生可能性。

(6)由于滑动门10(开关体)连接于接地，因此，可以确实回避开关体变为正电位，可以高可靠性地防止上述的(1)的误动作。

(7)由于传感器主体1的检测面配置在比滑动门10的开关部的前端(凸边部14的前端)更突出的位置上，因此，可以极端降低水滴从滑动门10到检测面连续地附着的可能性，根据该点，可以高可靠性地防止上述的(2)和(3)的误动作。

再有，本发明不限于上述的实施例，可以有各种各样的变形和应用。

例如，在上述实施例中，使传感器主体1的检测面的形状为图2B中示出的单纯的凸状，但例如如图4A～图4C所示，也可以成为凹状或具有凹凸的形状。

根据本发明，可以实现一种即使在雨水等水滴飞散的环境中也难以产生误动作的电容传感器或使用了该电容传感器的可靠性高的开关体夹入检测装置。

Claims (8)

1.一种电容传感器，其特征在于，在传感器主体的包括检测面的外表面上施行了防水加工。

2.一种电容传感器，其特征在于，传感器主体的检测面为凸状、凹状、或具有凹凸的形状。

3.如权利要求1或2所述的电容传感器，其特征在于，传感器主体具有：检测面侧开口的屏蔽电极；配置在该屏蔽电极内侧的检测电极；覆盖这些屏蔽电极和检测电极的保护罩。

4.一种开关体夹入检测装置，由电容传感器构成，该电容传感器是在开关体的开关端部设置传感器主体，检测接近有被夹入开关体危险的位置范围的对象物，其特征在于，

在上述传感器主体的包括检测面的外表面和上述开关体中的上述传感器主体的周边部分施行了防水加工。

5.一种开关体夹入检测装置，由电容传感器构成，该电容传感器是在开关体的开关端部设置传感器主体，检测接近有被夹入开关体危险的位置范围的对象物，其特征在于，

上述传感器主体的检测面为凸状、凹状、或具有凹凸的形状。

6.一种开关体夹入检测装置，由电容传感器构成，该电容传感器是在开关体的开关端部设置传感器主体，检测接近有被夹入开关体危险的位置范围的对象物，其特征在于，

设置有将上述开关体接地的配线装置。

7.一种开关体夹入检测装置，由电容传感器构成，该电容传感器是在开关体的开关端部设置传感器主体，检测接近有被夹入开关体危险的位置范围的对象物，其特征在于，

上述传感器主体的检测面配置在比上述开关端部的前端更突出的位置上。

8.如权利要求4至7中任意一项所述的开关体夹入检测装置，其特征在于，上述传感器主体具有：检测面侧开口的屏蔽电极；配置在该屏蔽电极内侧的检测电极；覆盖这些屏蔽电极和检测电极的保护罩。

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