JP2005507038A - マルチゾーン容量式挟み込み防止システム - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車に支持される閉鎖パネルに使用される挟み込み防止アセンブリを提供する。閉鎖パネルは、開位置と閉位置との間で移動可能である。制御装置は、閉鎖パネルの作動を制御するために閉鎖パネルに作動的に接続される。位置センサは制御装置に接続され、閉鎖パネルが開位置と閉位置との間で移動する際にその位置を表す。容量センサは、自動車のフレーム上に取り付けられ、制御装置に接続され、閉鎖パネルの経路内の異物の存在を表す出力信号を制御装置に供給する。制御装置は、位置指示器により表された閉鎖パネルの位置の関数として、複数の閾値レベルにわたって容量センサの関数を変える。閉鎖パネルの閉位置に近接した移動臨界区域において、容量センサは、接触モード、非接触モード、及びこれらの組み合わせモードのいずれかで使用できる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の開口部に関連する閉鎖システムのための挟み込み防止システムに関し、詳細には、複数の区域を識別する自動車の開口部のための挟み込み防止システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車は、開口部を選択的に開閉するために使用される電動式閉鎖アセンブリに関連する挟み込み防止システムを有する。例えば、自動車の開口部は、ドア又は側面であり、この開口部に関連する閉鎖パネルは、窓及びこれに連結された制御機構である。閉鎖アセンブリには、これらが全てではないが、ドアウインドウ、スライドドア、リフトゲート、デッキリッド、サンルーフ等が含まれる。
【０００３】
これらの閉鎖アセンブリに関連する挟み込み防止システムは、典型的にはモータ電流、又はホール効果センサ、位置センサ、回転計等のフィードバック手段等の特性を使用することによって閉鎖パネルの経路内の異物の存在を検出する。これらのフィードバック手段は、閉鎖パネルの正常な又は妨げられていない差動特性と比較して、検出パラメータの異常な特性を検出する。
【０００４】
２０００年８月１８日にＦｕｒｕｋａｗａに付与された米国特許第６，０５１，９４５号明細書には、閉鎖パネルのための挟み込み防止アセンブリが開示されている。制御装置は、窓ガラスを開位置と閉位置との間で動かすモータを制御する。ホール効果検出装置は、モータの出力シャフトの速度を検出できるように配置されている。ホール効果センサは、速度を検出するためにモータシャフトの周りに配置されている。シャフトには磁石が固定されており、磁石は、ホール効果センサによる検出に必要な磁場を形成する。シャフトの速度を測定して加速度を求め、窓ガラスの質量を用いて力を計算する。このシステムには、物体の存在を判定するために複数のセンサ及び計算を使用する必要がある。
【０００５】
通常、これらのパラメータの特性は、閉鎖パネルの全移動範囲にわたって変化するので、モータ速度又はモータ電流に基づく障害物の簡単な検出を十分に行えない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
感度が変化する複数の区域をもつ挟み込み防止システムを備えて自動車の閉鎖パネルに物体が挟み込まれるのを防止する挟み込み防止アセンブリを提供することによって、この問題点を解決することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様によれば、自動車に支持される閉鎖パネルに使用される挟み込み防止アセンブリが提供される。閉鎖パネルは、開位置と閉位置との間で移動可能である。制御装置は、閉鎖パネルの作動を制御するために閉鎖パネルに作動的に接続される。位置センサは制御装置に接続され、閉鎖パネルが開位置と閉位置との間で移動する際にその位置を表す。容量センサは、自動車のフレーム上に取り付けられ、制御装置に接続され、閉鎖パネルの経路内の異物の存在を表す出力信号を制御装置に供給する。制御装置は、位置指示器により表された閉鎖パネルの位置の関数として、複数の閾値レベルにわたって容量センサの関数を変える。閉鎖パネルの閉位置に近接した移動臨界区域において、容量センサは、接触モード、非接触モード、及びこれらの組み合わせモードのいずれかで使用できる。
【０００８】
本発明の利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明を参照して本発明を良く理解することで容易に理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面を参照すると、挟み込み防止アセンブリが、全体として符号１０で示されている。挟み込み防止アセンブリ１０は、閉鎖パネルアセンブリと共に使用される。閉鎖パネルアセンブリは、前縁１３を備える閉鎖パネル１２と、以下に説明する作動システムとを含む。閉鎖パネル１２は、開位置と閉位置との間の経路に沿って移動する。挟み込み防止アセンブリ１０は、閉鎖パネル１２が閉位置に接近するとき、自動車１６の開口部１４（共に図２に示す）を通って延在する障害物又は物体（図示せず）を閉鎖パネル１２が挟み込むこと又は押しつぶすことを防止する。当業者であれば、閉鎖パネル１２は、開位置と閉位置との間で移動する任意のモータ駆動式又は自動式構造体であってもよいことを理解できる。例えば、閉鎖パネル１２としては、これらが全てではないが、窓ガラス、ドア、リフトゲート、サンルーフ等がある。開口部としては、窓枠、ドア開口部、サンルーフ開口部等がある。説明を容易にするために、以下、窓ガラスと窓枠とを組み合わせたものを例に説明する。
【００１０】
挟み込み防止アセンブリ１０は制御装置１８を含む。制御装置１８は、電源２０に直接的又は間接的に接続されている。導線２２は、この接続を模式的に示す。電源２０は、自動車１６の電源２０であることが好ましい。電源２０は、バッテリ、発電機、又は他の任意の電力発電装置、又はそれらの組合せであってもよい。
【００１１】
モータ２４には導線２６を介して電力が供給され、この導線２６は、モータ２４と電源２０との間で直接的又は間接的に作動的に延びる。モータ２４は、従来と同じ方法で閉鎖パネル１２に作動的に連結されたシャフト２８を回転させる。作動的な連結により、回転エネルギーが機械エネルギーに変換される。詳細には、モータ２４の電気的出力を閉鎖パネル１２の開閉運動に変換する。モータ２４には、別個のモータ制御装置をオプションで設けてもよい。モータ２４はモータ制御装置によって作動させられる。
【００１２】
位置センサ３０が、モータ２４に隣接して配置されている。位置センサ３０は、モータ２４のシャフト２８の位置を特定して位置信号を生成する。制御装置１８は、位置信号を受信してシャフト２８の位置を特定することにより、閉鎖パネル即ち窓ガラス１２の前縁１３の位置を正確に決定する。シャフト２８が回転すると、位置センサ３０は、シャフト２８がどの回転位置にあるのか、並びに何回転したかを特定する。位置センサ３０の精度は、特定の設計に応じて変更可能である。
【００１３】
１実施形態においては、位置センサ３０は、シャフト２８に固定された単一の磁石（図示せず）を利用したホール効果センサである。磁石は、シャフト２８と共に回転し、磁場は位置センサ３０が傍らを通過すると位置センサに影響を及ぼす。
【００１４】
別の実施形態においては、位置センサは、窓ガラスを開位置と閉位置との間で移動させる機構（図示せず）の一部に固定されたホール効果センサである。位置センサ３０は、駆動ねじ、ガラスランチャンネル、又は窓ガラス又は閉鎖パネル１２に追従して移動する機構の特定の別の部分に固定できる。
【００１５】
容量センサ３２は、窓枠に対して間隔をあけた状態で取り付けられ、制御装置１８に電気的に接続されている。
【００１６】
容量センサ３２は、誘電率が周囲空間とは異なる物体の導入に起因する、周囲空間の磁場変化を測定することができる。容量センサ３２は、周囲空間の僅かな変化、即ち、非接触モードと呼ばれる、特定の物体が窓枠４０に触れることなく窓枠を通って延在する状態を検出するように調整できる。後述するように、容量センサ３２は、静電容量を測定することにより、開口部１４により規定される周囲空間の変化を検出する。この変化は、閉鎖パネル１２が閉じる前に、及び物体が閉鎖パネル１２を通って延在する場合に発生する。開口部１４を通って延びる物体は、容量センサ３２が測定する誘電場を乱し、センサ３２は、これに反応して誘電場の乱れに応じた出力信号を生成する。
【００１７】
容量センサ３２は、第２のモード、即ち接触モードにおいても使用できる。接触モードでは、容量センサ３２の感度は低下させられる。従って、容量センサ３２を取り巻く誘電場の変化は、物体がセンサ３２又はセンサ３２を収納する密閉システム３７に実際に接触して物体が容量センサ３２を動かした場合にのみ、挟み込み防止アセンブリ１０を起動する。閉鎖パネル１２の前縁１３が挟み込み防止アセンブリ１０を起動させないようにセンサ３２の感度を低下させ、結果的に閉鎖パネル１２が閉位置に到達しない。
【００１８】
図４を参照すると、容量センサ３２は、可撓性の成形材料及び／又は４０から５０ショアよりも小さな低デュロメータ成形材料内に成形される。成形材料は可撓性を有しており、開口部１４の密閉システム３７として形成される。密閉システム３７の可撓性は断面形状によっても調整可能であり、容量センサを支持するアーム及び壁の厚さによっても調整可能である。図４に示す実施形態において、容量センサ３２は、密閉システム３７内に直接成形される。
【００１９】
同じ符号が別の実施形態における同じ部品を表している図５を参照すると、容量センサ３２′は、接着剤３９を使用し密閉システム３７に取り付けことにより、アフターマーケット用品として追加することができる。
【００２０】
図２は、自動車１６のドア３６を示す。ドア３６は、基部３８と、前側境界４２、上側境界４４、及び後側境界４６を有する窓枠４０の周りとの間に拡がる開口としての開口部１４（この場合は窓枠の）を備える。容量センサ３２は、前側境界４２及び上側境界４４に沿って延びる。容量センサ３２は、開口部１４におけるセンサ直下の電磁場を測定するように設計されている。
【００２１】
容量センサ３２は、窓枠４０から所定距離だけ離間して窓枠４０に沿って延びる、長い導電体であることが好ましい。容量センサ３２は窓枠４０をアースとして使用するので、この所定距離は、容量センサ３２に対して特定の静電容量を与える。容量センサ３２と窓枠４０との間の距離変化は、物体が窓枠４０を通過して延在するが容量センサ３２に接触していない場合よりも遥かに大きく静電容量を変化させる。この静電容量の変化は、制御装置１８によってモニタされる。物体が、その誘電率に関わりなく、容量センサ３２に接触して容量センサ３２をその位置から外側に十分に撓ませると、制御装置１８は、その変化を検出して、窓の閉鎖を停止及び／又は逆転させることになる。
【００２２】
制御装置１８は、容量センサ３２の閾値を発生する閾値発生器３３を含む。この閾値は、挟み込み防止アセンブリ１０が作動する範囲を決定する。閾値は、容量センサ３２が検出可能な誘電値である。閾値発生器３３は、パルス発生器３４と閾値コンデンサ３５とを含む。閾値コンデンサ３５は、容量センサ３２と並列に接続され、容量センサ３２の静電容量の約１０００倍である。パルス発生器３４は、約１２Ｍｈｚ（２００から５００ｎｓ／パルス）の周波数で、５ボルトより小さい、好ましくは３から５ボルトの小さな規則的パルス列を発生し、この信号は、容量センサ３２に印加される。容量センサ３２は、閾値コンデンサ３５に比べて小さいので、急速にフル充電されることになる。フル充電状態になると、パルス列は、閾値コンデンサ３５に折り返され、閾値コンデンサ３５をこれがフル充電になるまで符号３９で図示す段階式に充電する。カウンタ１３７は、閾値コンデンサ３５をフル充電するのに必要なパルス数を計数し、計数値はフローティングメモリに保存される。次に、コンデンサ３２、３５は放電又はリセットされ、プロセスが再起動される。
【００２３】
計数値は、天候及び他の外的状況の影響を考慮できるように、所定時間にわたり平均化することができる。比較器４５は、経時的計数値の計数値を比較する。
【００２４】
障害物存在の判定は、計数値をモニタすることにより行われる。測定信号は、モニタした計数値に基づいて生成される。身体の一部分であるか又はその他のものであるかを問わず、窓の開口部１４内に延在するか又は密閉部材４４に接触する全ての障害物が、電場の誘電率に影響を及ぼす。閾値コンデンサ３５をフル充電するのに必要なパルス数は、物体が存在する場合には増加するので、測定信号が増大することになる。所定数の経時的計数値の間の変化が、第１の所定閾値信号又は計数値から逸脱するか又はこれを超えて増大する場合には、制御装置１８は、物体が、窓枠４０を通って延在すると判定するか、又は、密閉システム３７に接触するか又はこれを動かすことによって容量センサ３２を動かしたと判定する。
【００２５】
障害物が検出されると、制御装置１８は、モータ２４に供給されるモータ信号を変える。新しいモータ制御信号は、モータ２４に対して、閉鎖パネル１２の移動を停止するか、又はシャフト２８を逆回転させて閉鎖パネル１２を格納するように指令する。閉鎖パネル１２が開位置に戻されると、制御装置１８はモータ制御信号を正常化して、モータ２４が正常動作によって作動できるようにする。閉鎖パネル１２が同じ位置に留まる場合、挟み込み防止アセンブリ１０は、比較値が取り除かれるまで、閉鎖パネル１２を閉位置に進めることはない。
【００２６】
前述のように、モータは、位置センサを有する別個のモータ制御装置を備えることができる。つまり、モータ制御装置は、制御装置１８に位置信号を供給し、制御装置１８は、モータ制御装置に対してモータ制御信号を送り返すことになる。
【００２７】
図４を参照すると、複数の区域は全体として５６で図示されている。グラフ５６は、各々の区域５８、６０、６２を窓ガラス１２の前縁１３の位置の関数として示している。各々の異なる区域５８、６０、６２は、隣の区域と隣接しているので、窓ガラス１２の前縁１３は、制御装置１８が容量センサ３２の静電容量をモニタする位置に必ず存在する。区域５８、６０、６２の各々は、挟み込み防止アセンブリ１０が窓ガラス１２を停止又は逆転させる前に計数値が達する必要がある複数の閾値の各々に関するグラフである。
【００２８】
下側区域又は第１の区域５８において、制御装置１８は、容量センサ３２の感度を高め、物体が容量センサ３２を物理的に動かすことができないほど低い場合でも容量センサ３２が物体の存在を検出できるようにする。
【００２９】
第２の区域６０において、この区域では、通常、窓ガラス１２の上縁１３はセンサ３２から約４ｍｍ離れており、制御装置１８は、容量センサ３２の感度を低下させる。位置センサ３０は位置信号を発生し、制御装置１８は、これに応答して窓ガラス１２が第２の区域６０に入った場合を判定する。
【００３０】
この作動区域内において、物体を検出する能力は低下する。言い換えると、制御装置１８は、第１の所定閾値よりも大きな大きさ及び／又は持続時間を有する第２の所定閾値を与える。
【００３１】
感度の低下により、窓ガラス１２は、制御装置１８が窓ガラス１２と窓枠４０との間に挟まれる可能性のある物体と窓ガラス１２とを間違えることなく、容量センサ３２に接近することができる。当業者であれば理解できるように、容量センサ３２は、感度が低下しても、依然として接触状態の物体を検出できる。従って、上縁１３が密閉システム３７に接近する際に物体が窓ガラス１２の経路内に留まっているとすれば、制御装置１８は、この物体を検出して、窓ガラス１２を停止又は格納させることができる。
【００３２】
随意的な第３の区域又は上側作動区域において、制御装置１８は、容量センサ３２を不作動にする。これにより窓ガラス１２は、密閉システム３７に入って適切に密閉される。密閉システム３７にもよるが、容量センサ３２は窓ガラスの進入時に動くので、容量センサ３２は非作動にされる。容量センサ３２が依然として作動状態にあると、容量センサ３２は、窓又は開口部１４の閉鎖を阻止する場合がある。窓ガラス１２が下がると、制御装置１８は、感度低下モード（中間区域６０）に戻り、その後、高感度モード（下側区域５８）に戻る。挟み込み防止アセンブリ１０は、窓ガラス１２が閉位置に戻り密閉システム３７に当接するまで作動し続けることになる。
【００３３】
本発明は例示的に説明されている。用語は限定的ではなく本発明を説明するために使用されていることを理解されたい。以上の教示に照らして、本発明の多数の変更及び変形が可能である。従って、本発明は、特に前述したもの以外の形態でも実施可能であり、請求項の範囲で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１つの実施形態の概略図である。
【図２】本発明の１つの実施形態を組み込んだ自動車ドア開口部の側面図である。
【図３】図１の発明の駆動回路の概略図である。
【図４】模式的に示した各区域に隣接して配置された開口部及び窓ガラスの一部分の断面図である。
【図５】接着剤によって取り付けられるセンサストリップを組み込んだ開口部及び窓ガラスの断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 挟み込み防止アセンブリ
１２ 閉鎖パネル
１８ 制御装置
２０ 電源
２２ 導線
２４ モータ
２８ シャフト
３０ 位置センサ
３２ 容量センサ
３３ 閾値発生器
３４ パルス発生器
３５ 閾値コンデンサ
４５ 比較器
１３７ カウンタ

Claims (29)

1. 閉鎖枠を有し、閉鎖モータを使用して所定経路に沿って開位置と閉位置との間で移動可能な、自動車の閉鎖パネルのための挟み込み防止アセンブリであって、
   制御装置と、
   前記制御装置に作動的に接続され、前記閉鎖パネルの移動時に前記閉鎖パネルの位置を表す位置信号を発生する位置センサと、
   前記自動車に取り付けられ、静電場を検出する位置に配置され、前記制御装置に作動的に接続されて前記制御装置に出力信号を供給し、前記閉鎖枠と前記閉鎖パネルとの間に物体が延在することで生じる静電場の変化を検出し、その後、前記閉鎖パネルが前記閉位置に向かって移動するのを停止させるように作動する容量センサと、
   を備え、
   前記制御装置が、複数の感度レベルを与える複数の閾値レベルにおいて前記容量センサを作動させる、
   ことを特徴とする挟み込み防止アセンブリ。
2. 前記制御装置が、周囲の状況が変化した時に前記複数の閾値レベルを変更する閾値発生器を含む、
   請求項１に記載の挟み込み防止アセンブリ。
3. 前記閾値発生器が、前記容量センサと並列に前記制御装置に電気接続される閾値コンデンサを含む、
   請求項１に記載の挟み込み防止アセンブリ。
4. 前記閾値発生器が、一連の電気パルスを発生して、前記一連の電気パルスを前記容量センサへ送信して前記容量センサを充電するためのパルス発生器を更に含む、
   請求項３に記載の挟み込み防止アセンブリ。
5. 前記閾値発生器が、前記パルス発生器に作動的に接続され、前記一連の電気パルスの各々を計数するカウンタを含む、
   請求項４に記載の挟み込み防止アセンブリ。
6. 前記位置センサが、前記閉鎖パネルの位置を特定するために前記閉鎖パネルに隣接して配置されている、
   請求項５に記載の挟み込み防止アセンブリ。
7. 前記位置センサが、閉鎖モータに隣接して配置されている、
   請求項５に記載の挟み込み防止アセンブリ。
8. 前記位置センサが、ホール効果センサである、
   請求項７に記載の挟み込み防止アセンブリ。
9. 前記容量センサが、閉鎖枠の一部に沿って延びる、
   請求項８に記載の挟み込み防止アセンブリ。
10. 前記容量センサが、細長い導電体で作られている、
    請求項８に記載の挟み込み防止アセンブリ。
11. 前記制御装置が、位置指示器が表す閉鎖パネル位置の関数として、複数の閾値レベルにわたり容量センサの関数を変える、
    請求項1に記載の挟み込み防止アセンブリ。
12. 容量センサが、接触モード、非接触モード、又はこれらの組み合わせモードで作動する、
    請求項1に記載の挟み込み防止アセンブリ。
13. 閉鎖枠を有し、閉鎖モータを使用して前記閉鎖枠に対して開位置と閉位置との間で移動可能な、自動車の閉鎖パネルのための挟み込み防止アセンブリであって、
    制御装置と、
    閉鎖モータに隣接して配置され、前記制御装置に作動的に接続され、前記閉鎖パネルの移動時に前記閉鎖パネルの位置を表す位置信号を発生する位置センサと、
    前記自動車に取り付けられ、前記制御装置に作動的に接続されて前記制御装置に出力信号を供給する容量センサと、
    を備え、
    前記制御装置が、複数の感度レベルにて前記容量センサを作動させて、前記容量センサが、前記閉鎖枠を通って異物が延在することを特定することを可能にし、前記閉鎖枠を通って前記異物が延在することを前記容量センサが特定した場合、前記閉鎖パネルが閉位置に向かって移動することを停止させる、
    ことを特徴とする挟み込み防止アセンブリ。
14. 前記位置センサが、ホール効果センサである、
    請求項１３に記載の挟み込み防止アセンブリ。
15. 前記制御装置が、周囲の状況が変化した時に前記複数の閾値レベルを変更する閾値発生器を含む、
    請求項１４に記載の挟み込み防止アセンブリ。
16. 前記閾値発生器が、前記容量センサと並列に前記制御装置に電気接続される閾値コンデンサを含む、
    請求項１５に記載の挟み込み防止アセンブリ。
17. 前記閾値発生器が、一連の電気パルスを発生して、前記一連の電気パルスを前記容量センサへ送信して前記容量センサを充電するためのパルス発生器を更に含む、
    請求項１６に記載の挟み込み防止アセンブリ。
18. 前記閾値発生器が、前記パルス発生器に作動的に接続されて前記一連の電気パルスの各々を計数するカウンタを含む、
    請求項１７に記載の挟み込み防止アセンブリ。
19. 前記容量センサが、閉鎖枠の一部に沿って延びる、
    請求項１８に記載の挟み込み防止アセンブリ。
20. 前記容量センサが、細長い導電体で作られている、
    請求項１９に記載の挟み込み防止アセンブリ。
21. モータにより開位置と閉位置との間で移動可能な閉鎖パネルの経路内における物体の存在を、容量センサ、閾値コンデンサ、及びパルス発生器を使用して検出するための方法であって、
    閾値信号を発生させる段階と、
    前記閉鎖パネルの経路に広がる電場の誘電性を測定して測定信号を発生させる段階と、
    前記測定信号を前記閾値信号と比較する段階と、
    前記測定信号が前記閾値信号を超える場合に前記閉鎖パネルが前記閉位置に向かって移動することを停止させる段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
22. 閾値信号を発生する段階が、パルス信号を生成する段階を含む、
    請求項２１に記載の方法。
23. 前記パルス信号中のパルスを計数してパルス計数値を取得する段階を含む、
    請求項２２に記載の方法。
24. 前記パルス計数値を前記閾値信号と比較する段階を含む、
    請求項２３に記載の方法。
25. 前記閉鎖パネルを停止させる段階が、前記パルス計数値が前記閾値信号を超える場合に生じる、
    請求項２４に記載の方法。
26. 前記閾値信号が、複数の閾値を含む、
    請求項２５に記載の方法。
27. 前記閉鎖パネルの経路に沿った位置に基づいて、前記複数の閾値の１つを使用する段階を含む、
    請求項２６に記載の方法。
28. 前記容量センサを使用して前記測定信号を発生させる段階を含む、
    請求項２７に記載の方法。
29. 前記閾値コンデンサを使用して前記閾値信号を発生させる段階を含む、
    請求項２８に記載の方法。

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