JP2006193960A - Door handle device and door member equipped therewith and smart entry system equipped with the door member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドアハンドルを備えたハンドル装置にセンサを設けて、該ハンドル装置の操作を感知するハンドル装置に関する。 The present invention relates to a handle device that is provided with a sensor in a handle device including a door handle and senses an operation of the handle device.
車両のドアハンドルを操作してドアのロック解除を行うに際し、ドアハンドルへの接触や操作を検知するセンサを設けて、このセンサから検知信号が出力されたときに、所定の条件の下でドアロックを解除する機能を持たせたものがある。 When unlocking the door by operating the door handle of the vehicle, a sensor is provided to detect contact and operation of the door handle, and when a detection signal is output from this sensor, the door is operated under a predetermined condition. Some have the function of unlocking.
例えば、センサにメンブレンスイッチ等の接点接合式スイッチを用いてドアロックの解除を行う車両用ドアハンドル装置が特許文献1に開示されている。このメンブレンスイッチは、周知の構造であって、スペーサを介して対向配置される対のフレキシブルフィルム状ハンドルレートの対向内面に、所定の間隔をもって配置される対の電極部を印刷したものである。このメンブレンスイッチは、常時は、オフ状態にあり、電極部上に位置するよう一方ハンドルレートに載置されるシリコンゴム等の弾性体がトリガーによって押圧されることで電極部同士が接触し、これにより、オン状態となる。
For example,
また、センサに静電容量形のセンサを用いてドアロックの解除を行う自動車用人体接近検出センサが特許文献2に開示されている。自動車用人体接近検出センサを用いたアウタハンドルは、中空形状に形成されており、その中空部分には非接触センサとしての静電容量形センサを構成する平行ケーブルがアウタハンドルの把持部の長手方向に沿って延在するように受容されている。平行ケーブルは、基端部がアウタハンドルの枢支部の近傍に設けられた開口を介して外部に延出するように設けられたシールド線と連結され、そのシールド線の他端が回路基板に接続される。
Further,
ところで、近年、ドアハンドルのキー孔にキーを挿入してドアのロック解除する一般的なドアロックの解除方法に対して、キー孔にキーを差し込むことなく、個人認識用のカードや送信機等を用いてドアロックを解除させる、所謂キーレスエントリー装置が、自動車や住宅等のドアに適用されるようになってきた。この種の車両用電波錠装置が特許文献3に開示されている。この車両用電波錠装置は、車両のドアハンドルが引かれることにより制御部が作動される一方、車両側の送受信器からの送受信コードを受信することにより携帯送受信器が送信状態となり、携帯送受信器からの固有コードに基づいて制御部が解錠処理を行う。そして、ドアハンドルが引かれたことを検出する検出手段を設け、この検出手段からの検出信号に基づいて車両側の送受信器から送受信コードを発信するようにしている。
ところが、上記した従来のドアハンドル装置に用いられる接点接合式スイッチは、経年変化による接点不良や、接触のみ等の軽いタッチでは動作しない不具合がある。また、接点接合までのストロークが存在するため、タッチした瞬間からスイッチが動作するまでの時間差がどうしても生じ、これがレスポンスを悪化させる要因となる。例えば、ドアハンドルを掴んで引くときに、急峻にドアを引くと、ロック手段の解除が間に合わずにロック状態のままとなったり、がたつきを生じることになる。そのため、ドアハンドルを掴んで所定時間待ってから引き出さねばならないというような操作フィーリングに悪い影響を与える。 However, the contact junction type switch used in the above-described conventional door handle device has a problem that it does not operate with a light touch such as contact failure due to secular change or contact. In addition, since there is a stroke up to contact joining, a time difference from the moment of touching to the operation of the switch is inevitably generated, and this causes a deterioration in response. For example, when the door handle is grabbed and pulled, if the door is pulled suddenly, the lock means cannot be released in time, and the locked state remains, or rattling occurs. This adversely affects the operation feeling of having to hold the door handle and wait for a predetermined time before pulling it out.
一方、静電容量形のセンサでは、降雨や洗車によりドアハンドルが濡れると誤作動するといった問題や、手袋を装着しているとドアハンドルに触れても作動しないといった問題があった。また、人により静電容量が異なり、履いている靴によっても変化するため、感度の調整が極めて難しいという問題があった。 On the other hand, the capacitance type sensor has a problem that it malfunctions when the door handle gets wet due to rain or a car wash, and a problem that it does not operate even if it touches the door handle when wearing gloves. In addition, there is a problem in that it is extremely difficult to adjust the sensitivity because the capacitance varies depending on the person and varies depending on the shoes worn.
検出感度を高めてかつノイズ成分との分離が行え、わずかに触っただけでも反応するタッチ感をもってオンオフ切り換え可能な接触スイッチとしては、圧電センサを用いることが好ましい。 It is preferable to use a piezoelectric sensor as a contact switch that can increase the detection sensitivity and can be separated from a noise component and can be switched on and off with a touch feeling that reacts even with a slight touch.
しかし、一般的な圧電センサは、セラミックス等からなる圧電素子を配列してなる剛体であり、センサの配置領域に制約のある場合には、所望の場所に圧電センサを配置して組込みできない問題がある。 However, a general piezoelectric sensor is a rigid body in which piezoelectric elements made of ceramics or the like are arranged. If there is a restriction on the sensor placement area, there is a problem that the piezoelectric sensor cannot be placed and incorporated at a desired location. is there.
また、非接触方式である光学式センサを用いることも考えられるが、センサに付着する塵埃や雨や雪等の気象条件等により誤動作が多く、実用的なものではない。 Although it is conceivable to use an optical sensor that is a non-contact type, there are many malfunctions due to weather conditions such as dust, rain, and snow adhering to the sensor, which is not practical.
このような事情から、接点接合式スイッチ、製電容量形センサ、一般的な圧電センサ或いは光学式センサを用いたドアハンドル装置や、これらドアハンドル装置を備えたキーレスエントリー装置では、良好な操作フィーリング、動作信頼性、及び組込み性を実現することが困難となっていた。 Under these circumstances, a door operation device using a contact bonding type switch, a capacitance type sensor, a general piezoelectric sensor or an optical sensor, and a keyless entry device equipped with these door handle devices have a good operation fee. It has been difficult to realize ring, operation reliability, and embeddability.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、柔軟な構造を有し低圧力で接触するのみでも十分な検出感度の得られる圧電センサを用いて、開閉動作を検出するドアハンドル装置提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a door handle device that detects an opening / closing operation using a piezoelectric sensor that has a flexible structure and can obtain sufficient detection sensitivity even by contact at low pressure. With the goal.
前記従来の課題を解決するために、本発明に係るドアハンドル装置は、ドアの開閉操作のための把手式のドアハンドルと、前記ドアハンドルの変位に基づき変形する可撓性を有する圧電センサと、前記圧電センサの出力信号に基づき前記ドアハンドルへの人または物体の接触、前記ドアハンドルによる開動作、前記ドアハンドルによる閉動作の少なくとも1つを検出する検出手段とを備え、前記前記圧電センサは、前記ドアハンドルと連動して作動するアーム部に直接または間接的に接触することでドアハンドルの微小な変位でも変形するので、ドアハンドルの変位を高感度に検出可能となる。 In order to solve the conventional problems, a door handle device according to the present invention includes a handle-type door handle for opening and closing a door, and a flexible piezoelectric sensor that is deformed based on displacement of the door handle. Detecting means for detecting at least one of contact of a person or an object to the door handle, an opening operation by the door handle, and a closing operation by the door handle based on an output signal of the piezoelectric sensor, and the piezoelectric sensor Is deformed even by a minute displacement of the door handle by directly or indirectly contacting the arm portion that operates in conjunction with the door handle, so that the displacement of the door handle can be detected with high sensitivity.
このドアハンドル装置では、圧電センサが可撓性を有しており柔軟に変形させて付設できる。 In this door handle device, the piezoelectric sensor has flexibility and can be attached by being deformed softly.
本発明のドアハンドル装置は、圧電センサが可撓性を有しており柔軟に変形させてドアハンドルに付設可能となり、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドルに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドルに対する接触、ドアハンドルによる開動作、ドアハンドルによる閉動作の少なくとも1つが検出可能となる。また、電極を表出させる必要がないので、外乱や、付着する塵埃や雨や雪等の影響を受けにくい。さらに、圧電センサは、柔軟な変形が可能なことから設置場所の制約条件が少なく、かつ配置スペースも少なくなるので、ドアハンドルの構成を大幅に変更しなくても、現状の構成に合わせて付設することが可能となる。 In the door handle device of the present invention, the piezoelectric sensor has flexibility, can be flexibly deformed and attached to the door handle, and minute displacement of the door handle can be detected with high sensitivity. Therefore, a sufficient signal output can be obtained by simply touching the door handle, and at least one of contact with the door handle, opening operation with the door handle, and closing operation with the door handle can be detected. Further, since it is not necessary to expose the electrode, it is not easily affected by disturbance, adhering dust, rain, snow, or the like. In addition, since the piezoelectric sensor can be flexibly deformed, there are few restrictions on the installation location and the installation space is reduced. Therefore, the piezoelectric sensor can be installed according to the current configuration without having to change the door handle configuration. It becomes possible to do.
第1の発明は、ドアの開閉操作のための把手式のドアハンドルと、前記ドアハンドルの変位に基づき変形可能な可撓性を有する圧電センサと、前記圧電センサの出力信号に基づき前記ドアハンドルへの人または物体の接触、前記ドアハンドルによる開動作、前記ドアハンドルによる閉動作の少なくとも1つを検出する検出手段とを備え、前記前記圧電センサは前記ドアハンドルと連動して作動するアーム部に直接または間接的に接触することでドアハンドルの変位により変形可能なことを特徴とする。 A first invention is a handle-type door handle for opening and closing a door, a flexible piezoelectric sensor that can be deformed based on displacement of the door handle, and the door handle based on an output signal of the piezoelectric sensor. Detecting means for detecting at least one of contact of a person or an object to the object, an opening operation by the door handle, and a closing operation by the door handle, and the piezoelectric sensor is operated in conjunction with the door handle. It can be deformed by displacement of the door handle by directly or indirectly contacting the door.
このドアハンドル装置では、圧電センサが可撓性を有してドアハンドルに付設可能となり、ドアハンドルへの人または物体の接触の際の、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドルに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドルに対する接触、ドアハンドルによる開動作、ドアハンドルによる閉動作の少なくとも1つが検出可能となる。また、電極を表出させる必要がないので、外乱や、付着する塵埃や雨や雪等の影響を受けにくい。さらに、圧電センサは、柔軟な変形が可能なことから設置場所の制約条件が少なく、それぞれのドアハンドルの構成に合わせて適切な形状にして付設することが容易で、かつ配置スペースも少なくなるので、現状のドアハンドルの構成を大幅に変更しなくても、付設することが可能となる。 In this door handle device, the piezoelectric sensor has flexibility and can be attached to the door handle, and a minute displacement of the door handle when a person or an object contacts the door handle can be detected with high sensitivity. Therefore, a sufficient signal output can be obtained by simply touching the door handle, and at least one of contact with the door handle, opening operation with the door handle, and closing operation with the door handle can be detected. Further, since it is not necessary to expose the electrode, it is not easily affected by disturbance, adhering dust, rain, snow, or the like. In addition, since the piezoelectric sensor can be flexibly deformed, there are few restrictions on the installation location, and it is easy to install it in an appropriate shape according to the configuration of each door handle, and the arrangement space is also reduced. Even if the configuration of the current door handle is not significantly changed, it can be added.
第2の発明は、特に第1の発明において、ドアハンドル非使用時において所定の押圧を付勢されてアーム部の一部と接触するように設けた弾性体を備え、前記弾性体によって圧電センサの一部を支持するようにしたものである。そして、ドアハンドルへの人または物体の接触によりドアハンドルが微小変位すると、アーム部がドアハンドルと連動して変位する。弾性体が変位すると、弾性体に支持されていた圧電センサもその一部が弾性体とともに変形し、変形に応じた出力信号を発生する。そして、圧電センサの出力信号に基づき、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。弾性体は、付勢された所定の押圧がなくなるまでアーム部の一部に接触して変位するが、その変位をうけて圧電センサは十分に信号を出力する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, there is provided an elastic body provided so as to come into contact with a part of the arm portion by being urged by a predetermined pressure when the door handle is not used. It is intended to support a part of. When the door handle is slightly displaced by contact of a person or an object with the door handle, the arm portion is displaced in conjunction with the door handle. When the elastic body is displaced, a part of the piezoelectric sensor supported by the elastic body is deformed together with the elastic body, and an output signal corresponding to the deformation is generated. Based on the output signal of the piezoelectric sensor, the minute displacement of the door handle can be detected with high sensitivity. The elastic body contacts and displaces a part of the arm portion until the biased predetermined pressure disappears, but the piezoelectric sensor sufficiently outputs a signal in response to the displacement.
また、圧電センサは、弾性体を介してアーム部の変位を受けるので、たとえば、圧電センサがアーム部と接触して磨耗したり、ドアハンドルの急な操作による衝撃を直接受けたりするといったことがなく、信頼性が向上する。 Further, since the piezoelectric sensor receives the displacement of the arm portion through the elastic body, for example, the piezoelectric sensor comes into contact with the arm portion and wears, or the shock due to a sudden operation of the door handle is directly received. And reliability is improved.
また、ドアハンドル開動作に伴い、弾性体に付勢された押圧が解除されると、弾性体はそれ以上変位しないので、圧電センサも変形しない。これにより圧電センサに過剰な変形が印加されて断線したりすることがない。 In addition, when the pressure applied to the elastic body is released along with the door handle opening operation, the elastic body is not displaced any further, so that the piezoelectric sensor is not deformed. This prevents excessive deformation from being applied to the piezoelectric sensor and disconnection.
第3の発明は、特に第2の発明の弾性体が略板状に成型され、一端を固定されて片持ち梁状としたもので、極めてシンプルな形状でアーム部から所定の押圧を付勢される構成が実現できる。 In the third invention, in particular, the elastic body of the second invention is formed into a substantially plate shape, and one end is fixed to form a cantilever, and a predetermined pressure is urged from the arm portion with an extremely simple shape. Can be realized.
第4の発明は、特に第2または第3の発明の弾性体の一部がドアハンドル非使用時において所定のねじり応力を付勢されてアーム部の一部に接触するものである。そして、ドアハンドルへの人または物体の接触によりドアハンドルが微小変位すると、アーム部がドアハンドルと連動して変位し、付勢されたねじり応力がなくなるまで弾性体の一部はアーム部の一部に接触して変位する。その際、弾性体の一部は付勢されたねじり応力を解除する方向、すなわち、ねじられた形状からもとの形状にも戻ろうとする方向にねじられて変形する。この時、弾性体に支持されていた圧電センサもその一部が弾性体の一部とともにねじられて変形し、変形に応じた出力信号を発生する。そして、圧電センサの出力信号に基づき、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。 In the fourth aspect of the invention, a part of the elastic body of the second or third aspect of the invention is urged by a predetermined torsional stress when the door handle is not used, and comes into contact with a part of the arm portion. When the door handle is slightly displaced due to contact of a person or an object with the door handle, the arm part is displaced in conjunction with the door handle, and a part of the elastic body is part of the arm part until the biased torsional stress disappears. Displaces in contact with the part. At that time, a part of the elastic body is twisted and deformed in a direction to release the biased torsional stress, that is, in a direction to return from the twisted shape to the original shape. At this time, a part of the piezoelectric sensor supported by the elastic body is also deformed by being twisted together with a part of the elastic body, and an output signal corresponding to the deformation is generated. Based on the output signal of the piezoelectric sensor, the minute displacement of the door handle can be detected with high sensitivity.
第5の発明は、特に第2〜4のいずれか1つの発明において、圧電センサは弾性体の支持部から延出する方向において屈曲部を備えたもので、弾性体の変位に伴い圧電センサの屈曲部も変形して、屈曲部の変形に応じた出力信号が発声する。従って、弾性体の変形に伴う出力信号やねじりの変形に伴う出力信号に重畳して、屈曲部の変形に応じた出力信号も出力されるので、圧電センサの感度が向上する。 According to a fifth invention, particularly in any one of the second to fourth inventions, the piezoelectric sensor includes a bent portion in a direction extending from the support portion of the elastic body. The bent portion is also deformed, and an output signal corresponding to the deformation of the bent portion is uttered. Accordingly, an output signal corresponding to the deformation of the bent portion is also output by superimposing it on the output signal accompanying the deformation of the elastic body and the output signal accompanying the deformation of the torsion, so that the sensitivity of the piezoelectric sensor is improved.
第6の発明は、特に第2〜5のいずれか1つの発明において、圧電センサと弾性体が検出手段と一体として成型されたもので、ドアハンドル装置の組み立てが効率的にできる。 In the sixth invention, in particular, in any one of the second to fifth inventions, the piezoelectric sensor and the elastic body are molded integrally with the detection means, and the door handle device can be efficiently assembled.
第7の発明は、特に第1〜第6のいずれか1つの発明におけるドアハンドル装置を備えたドア部材である。これにより、建物や玄関ドアなどのドアでのスマートエントリーシステムに適用して、スマートエントリーシステムのドアハンドル部の操作性が向上する。 The seventh invention is a door member provided with the door handle device according to any one of the first to sixth inventions. As a result, the operability of the door handle portion of the smart entry system is improved by applying to a smart entry system with a door such as a building or a front door.
第7の発明は、特に第1〜第6のいずれか1つの発明におけるドアハンドル装置を備えたスマートエントリーシステムであり、該ドアハンドル装置をサイドドアやテールゲート等のドアでのスマートエントリーシステムに適用して、スマートエントリーシステムのドアハンドル部の操作性を向上できる。 The seventh invention is a smart entry system provided with the door handle device according to any one of the first to sixth inventions, and the door handle device is a smart entry system for doors such as side doors and tailgates. When applied, the operability of the door handle part of the smart entry system can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
本発明の第1の実施の形態を図1から図6を参照して説明する。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の第1の実施の形態におけるドアハンドル装置を備えた自動車ドアの外観図である。図中、ドア1にはアウタバネル(ドアパネル)2に把手式のドアハンドル3が装着されている。図2は図1のAA断面におけるドアハンドル装置の断面図(車体上部側から見たもの)で、図中、左側が車体前方、右側が車体後方である。図3はドアハンドル装置を図2のB方向、すなわち、車室内側から見た外観図である。図2および図3において、可撓性を有したケーブル状の圧電センサ4が検知手段5と共にフレーム部6に装着されている。検知手段5には電源供給用と検出信号出力用のケーブル7a、コネクタ7bが接続されている。検知手段5は取り付け金具5a、5bと接続され、ビス5cでフレーム部6に固定されている。
FIG. 1 is an external view of an automobile door provided with a door handle device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, the
圧電センサ4は板バネでできた弾性体8の端部(図中の支持部8a)と圧電センサ8の先端部(図中の支持部8b)で弾性体8に支持・固定されている。また、圧電センサ4は弾性体8の端部側(図中の支持部8a)から延出する方向において屈曲部4aを備えている。弾性体8は固定部8c方向の他端を検知手段5の取り付け金具5aと溶接で接合されており、圧電センサ4と弾性体8は取り付け金具5aを介して検知手段5と一体として成型されている。
The
弾性体8は固定部8cで片持ち梁状に固定されている。また、弾性体8はドアハンドル3と連動して作動するアーム部9と端部9aで接触している。ここで、弾性体8はもともと固定部8c近傍で車室外側に所定角度、屈曲した形状を有しているが、ドアハンドル3の非使用時(人や物体の接触や、ドアハンドルによる開動作、閉動作が無い、ドアパネルに取り付けられているだけの定常状態)には、弾性体8が端部9aにより車室内側へ所定の押圧を付勢されて押し込まれるため、ドアハンドル3の非使用時には弾性体8の固定部8c近傍での屈曲がほぼ無い状態になっている。
The
アーム部9にはベルクランクアーム10の一部が当接し、ベルクランクアーム10にはバランスウエイト11の一部が当接している。そして、コイル状のバネ12が所定のバネ圧でバランスウエイト11を付勢しているので、バネ12のバネ圧がバランスウエイト11とベルクランクアーム10を介してアーム部9に印加されて、常時、ドアハンドル3が閉止方向(車室内側)に押圧されるようになっている。また、上述した端部9aによる弾性体8への押圧付勢は、バネ12のバネ圧がアーム部9を介して端部9aに作用したものであり、バネ12のバネ圧により端部9aが弾性体8へ付勢する押圧が、弾性体8の板バネとしての反発力よりも大きくなるよう弾性体8のバネ特性が設定されている。
A part of the bell crank
ドアハンドル3にはアーム部9とは反対側に作動中心アーム部13が備えられており、ドアハンドル3を車室外側に引いたとき、作動中心アーム部13を略回転中心としてドアハンドル3が回転・変位する。アーム部9には隣接してキーシリンダー14が配設されている。
The
図4は圧電センサ4の断面図である。圧電センサ4は、中心電極4b、圧電体4c、外側電極4d、被覆層4eとを同軸状に成形したもので、全体として可撓性に優れた構成を有している。中心電極4bは通常の金属単線導線を用いてもよいが、ここでは絶縁性高分子繊維の周囲に金属コイルを巻いた電極を用いている。絶縁性高分子繊維と金属コイルとしては、電気毛布において商業的に用いられているポリエステル繊維と銀を5wt%含む銅合金がそれぞれ好ましい。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
圧電体4cはポリエチレン系樹脂と圧電セラミック(ここでは、チタン酸ジルコン酸鉛)粉末とを混錬したもので、中心電極4bと共に連続的に押し出されて可撓性のある圧電体4cを形成する。尚、圧電セラミックとしては、環境面への配慮から非鉛系の材料、たとえば、チタン酸ビスマスナトリウム系やニオブ酸アルカリ系の圧電セラミック材料を用いることが好ましい。 The piezoelectric body 4c is obtained by kneading a polyethylene resin and a piezoelectric ceramic (here, lead zirconate titanate) powder, and is continuously extruded together with the center electrode 4b to form a flexible piezoelectric body 4c. . As the piezoelectric ceramic, it is preferable to use a lead-free material, for example, a bismuth sodium titanate or alkali niobate piezoelectric ceramic material from the viewpoint of environmental considerations.
中心電極4bの周囲に圧電体4cを押し出し加工した後、中心電極4bと圧電体4cの表面に接触させた擬似電極との間に数kVの直流電圧を印加して圧電体4cの分極を行う。これにより圧電体4cが圧電効果を備える。外側電極4dは高分子層の上に金属膜の接着された帯状電極を用い、これを圧電体4cの周囲に巻きつけるようにして構成する。高分子層としてはポリエチレン・テレフタレート(PET)を用い、この両面にアルミニウム膜を接着した電極は、120℃で高い熱的安定性を有するとともに商業的にも量産されているので、外側電極4dとして好ましい。尚、外部環境の電気的雑音からシールドするために、外側電極4dは部分的に重なるようにして圧電体4cの周囲に巻きつけることが好ましい。被覆層4eは信頼性面で塩化ビニールを使用するのがよいが、環境面への配慮から熱可塑性エラストマー等の非塩ビ系材料を用いることが好ましい。 After extruding the piezoelectric body 4c around the center electrode 4b, the piezoelectric body 4c is polarized by applying a DC voltage of several kV between the center electrode 4b and the pseudo electrode brought into contact with the surface of the piezoelectric body 4c. . Thereby, the piezoelectric body 4c has a piezoelectric effect. The outer electrode 4d is constituted by using a band-like electrode in which a metal film is bonded on a polymer layer, and winding this around the piezoelectric body 4c. As the polymer layer, polyethylene terephthalate (PET) is used, and an electrode having an aluminum film adhered to both sides thereof has high thermal stability at 120 ° C. and is also commercially mass-produced. preferable. In order to shield from electrical noise in the external environment, the outer electrode 4d is preferably wound around the piezoelectric body 4c so as to partially overlap. The covering layer 4e is preferably made of vinyl chloride in terms of reliability, but it is preferable to use a non-vinyl chloride material such as a thermoplastic elastomer in consideration of the environment.
検出手段5はオペアンプと周辺部品で構成される少なくとも1つのバンドパスフィルタ部と、必要であればオペアンプと周辺部品で構成され、ドア1の固有振動周波数を含む信号成分を除去するバンドエリミネーションフィルタ部またはローパスフィルタ部とを備えている。そして、上記フィルタ部の出力信号に基づきドアハンドル3への人や物体の接触、ドアハンドル3による開動作と閉動作の少なくとも1つを検出するための判定部を備える。判定部としてはコンパレータを使用する。上記フィルタ部や判定部は、それぞれ1mA以下の低消費電流型の素子を使用している。
The detection means 5 is at least one band-pass filter unit composed of an operational amplifier and peripheral components, and if necessary, a band elimination filter composed of an operational amplifier and peripheral components to remove signal components including the natural vibration frequency of the
前記バンドパスフィルタ部の特性としては、実験的にドアハンドル3を操作した際の圧電センサ4からの出力信号を周波数解析することにより、特徴的な周波数帯として例えば、3Hz〜8Hzの周波数領域を通過するような特性となるように設定する。
As a characteristic of the band-pass filter unit, for example, a frequency range of 3 Hz to 8 Hz is obtained as a characteristic frequency band by analyzing the frequency of the output signal from the
また、前記バンドエリミネーションフィルタ部またはローパスフィルタ部の設定については、例えば、ドア1を故意に叩いたりした際の圧電センサ4からの出力信号を周波数解析することにより、特徴的な周波数帯を確認して行う。例えば、ドア1を故意に叩くと圧電センサ4の出力信号から主に10Hz以上の周波数領域でピークを有する信号が確認できるので、この場合はローパスフィルタ部が、10Hz以上の周波数領域を除去するような特性となるように設定する。尚、固有振動の強度が小さく、圧電センサ4の出力信号への影響が小さい場合は、バンドエリミネーションフィルタ部またはローパスフィルタ部を設けなくてもよい。
For setting the band elimination filter unit or the low pass filter unit, for example, a characteristic frequency band is confirmed by frequency analysis of the output signal from the
さらに、車種やドアのサイズ、重量等によりドアの固有振動特性が異なることが想定されるため、上記のような実験的な解析に基づき、バンドパスフィルタ部やバンドエリミネーションフィルタ部、ローパスフィルタ部の設定の最適化を行うことが好ましい。 Furthermore, since it is assumed that the natural vibration characteristics of the door differ depending on the vehicle type, door size, weight, etc., based on the above experimental analysis, the bandpass filter unit, the band elimination filter unit, the lowpass filter unit It is preferable to optimize the setting.
外来の電気的ノイズを除去するため検知手段5はシールド部材で全体を覆って電気的にシールドすることが好ましい。また、検知手段5の入出力部に貫通コンデンサやEMIフィルタ等を付加して強電界対策を行ってもよい。 In order to remove extraneous electrical noise, it is preferable that the detection means 5 is electrically shielded by covering the whole with a shield member. Further, a countermeasure against strong electric field may be taken by adding a feedthrough capacitor, an EMI filter or the like to the input / output part of the detection means 5.
次に作用について説明する。ドア開動作のため、ドアハンドル3に手指をかけてドアハンドル3を把手して車室外側に引くと、ドアハンドル3が車室外側に変位するとともに、ドアハンドル3と連動してアーム部9が変位する。軽くドアハンドル3の車室内側壁面に手を触れるだけでも、微小な振動が生じてドアハンドル3には変位が生じて、それに連動してアーム部9も変位する。図5(a)および(b)はこの時のドアハンドル3、圧電センサ4、弾性体8、アーム部9の変位の様子を示した概略図である。ここで、図5(a)は図1のAA断面に対応し、ドアハンドル3を車室外側(図中、S方向)に引いた際に弾性体8が変位して、弾性体8がまだアーム部9に接している状態の概略図、図5(b)は図5(a)の状態からドアハンドル3を車室外側(図中、S方向)にさらに引いて、弾性体8が変位し終えてアーム部9から離れた状態の概略図である。
Next, the operation will be described. In order to open the door, when a finger is placed on the
図5(a)に示したように、ドアハンドル3が車室外側に変位すると、アーム部9の端部9aが車室外側に変位し、端部9aによって所定の押圧で付勢されていた弾性体8も端部9aと接しながら固定部8c付近を中心として支持部8a側が車室外側へ変位する。弾性体8が変位すると、弾性体8に支持されていた圧電センサ4も図5(a)中のK点で屈曲変形するとともに、屈曲部4aで車室外側への引張り力が作用するので屈曲部4aの曲率半径が大きくなる方向に変形する。そして、圧電センサ4は、K点での屈曲変形により圧電効果によって生じる電圧信号と、屈曲部4aの変形により圧電効果によって生じる電圧信号とを重畳した出力信号を発生する。
As shown in FIG. 5A, when the
上記弾性体8の変位は、ドアハンドル3がさらに車室外側へ引かれてアーム部9の端部9aが車室外側へ変位して、端部9aによる弾性体8への押圧付勢が無くなるまで継続し、図5(b)に示したように、端部9aによる弾性体8への押圧付勢が無くなると、弾性体8はそれ以上変位しないので、圧電センサ4も変形しない。しかし、このとき圧電センサ4は、既にドアハンドル3が操作されたために生じた変位を受けて十分に信号を出力している。
As for the displacement of the
図6はこの際、検知手段5内で増幅、濾波された信号V、判定部の判定出力Jを示す特性図である。図中、縦軸は上から順にV、J、横軸は時刻tである。上述したようなドアハンドル3の操作により圧電センサ4が変形すると、圧電センサ4からは圧電効果により圧電センサ4の変形の加速度に応じた信号が出力される。この時、出力信号には約3〜8Hzの周波数を有した信号が現れ、その信号は検知手段5内で増幅、濾波され、図7のVに示すような信号が得られる。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the signal V amplified and filtered in the detection means 5 and the determination output J of the determination unit at this time. In the figure, the vertical axis represents V and J in order from the top, and the horizontal axis represents time t. When the
判定部はVのV0からの振幅の絶対値|V−V0|がD0以上ならばドアハンドル3への人または物体の接触、ドアハンドル3による開動作、ドアハンドル3による閉動作の少なくとも1つが生じたと判定し、時刻t1で判定出力としてLo→Hi→Loのバルス信号を出力する。振幅の絶対値を使うのは、圧電センサ4の位置や変形状態により、図6の信号の極性が反対になる場合があるためで、具体的には判定部としてウィンドウコンパレータを使えばよい。
If the absolute value | V−V0 | of the amplitude from V0 of V0 is equal to or greater than D0, the determination unit has at least one of contact of a person or an object with the
尚、ドアハンドル3を車室外側から押してもアーム部9が車室内側にわずかに変位し、弾性体8が車室内側に押されて圧電センサ4が変形するので、この際も同様に検出可能である。
Even if the
上記作用により、このドアハンドル装置では、圧電センサ4が可撓性を有してドアハンドル3に付設可能となり、ドアハンドル3の微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドル3に単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドル3に対する接触、ドアハンドルによる開動作、ドアハンドルによる閉動作の少なくとも1つが検出可能となる。また、電極を表出させる必要がないので、外乱や、付着する塵埃や雨や雪等の影響を受けにくい。さらに、圧電センサ4は、柔軟な変形が可能なことから設置場所の制約条件が少なく、かつ配置スペースも少なくなる。
Due to the above action, in this door handle device, the
また、ドアハンドル3への人または物体の接触によりドアハンドル3が微小変位すると、アーム部9がドアハンドル3と連動して変位し、付勢された押圧がなくなるまで弾性体8の一部はアーム部9の端部9aに接触して変位する。弾性体8が変位すると、弾性体8に支持されていた圧電センサ4もその一部が弾性体8とともに変形し、変形に応じた出力信号を発生する。そして、圧電センサ8の出力信号に基づき、ドアハンドル3の微小変位を高感度に検出可能となる。
Further, when the
また、圧電センサ4が弾性体8を介してアーム部9の変位を受けるので、たとえば、圧電センサ4がアーム部9と接触して磨耗したり、ドアハンドル3の急な操作による衝撃を直接受けたりするといったことがなく、信頼性が向上する。
Further, since the
また、ドアハンドル3の開動作に伴い、弾性体8に付勢された押圧が解除されると、弾性体8はそれ以上変位しないので、圧電センサ4も変形しない。これにより圧電センサ4に過剰な変形が印加されて断線したりすることがない。
In addition, when the pressure applied to the
また、弾性体8が略板状に成型され、一端を固定されて片持ち梁状としたもので、極めてシンプルな形状でアーム部9から所定の押圧を付勢される構成が実現できる。
In addition, the
また、圧電センサ4は弾性体8の支持部8aから延出する方向において屈曲部4aを備えたもので、弾性体8の変位に伴い圧電センサ4の屈曲部4aも変形して、屈曲部4aの変形に応じた出力信号が発声する。従って、弾性体8の変形に伴う出力信号に重畳して、屈曲部4aの変形に応じた出力信号も出力されるので、圧電センサ4の感度が向上する。
The
また、圧電センサ4と弾性体8が検出手段5と一体として成型されたもので、ドアハンドル装置の組み立てが効率的にできる。
Further, the
尚、本実施の形態1では、圧電センサ4はドアハンドル3と連動して作動するアーム部9に弾性体8を介して間接的に接触する構成としたが、ドアハンドル3と連動して作動する他の構成要素、例えば、ベルクランクアーム10やバランスウエイト11の一部に圧電センサ4が直接または間接的に接触することでドアハンドル3の変位により圧電センサ4が変形可能となる構成としてもよい。
In the first embodiment, the
また、圧電センサ4をバネ12に巻きつけて配設して、ドアハンドル3の操作によるバネ12の回転方向の変位を圧電センサ4で検出する構成としてもよい。
Alternatively, the
特に、本実施の形態では、可撓性のある圧電センサを用いているので、現状のドアハンドルの構成を大幅に変更することなく、圧電センサ自体を適切な形状に変形させて、簡単な構成を付加するだけで、多様な構成に対応して容易に付設することができるといった効果がある。 In particular, in this embodiment, since a flexible piezoelectric sensor is used, the piezoelectric sensor itself can be deformed into an appropriate shape without greatly changing the configuration of the current door handle. There is an effect that it can be easily attached corresponding to various configurations.
(実施の形態2)
本発明の第2の実施の形態を図7を参照して説明する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態が実施の形態1と相違する点は、弾性体8に所定のねじり応力が印加されるよう弾性体8の一部がアーム部9の一部(端部9a)に接触する構成とした点にある。ここで、図7(a)はドアハンドル3非使用状態での弾性体8が圧電センサ4の概略図、図7(b)はドアハンドル3を車室外側に引いた状態での弾性体8が圧電センサ4の概略図である。図7(a)、図7(b)に示したように、弾性体8はもともと固定部8c近傍で図7(b)のR方向にねじれた形状となり、かつ、固定部8c近傍で車室外側に所定角度、屈曲した形状を有しているが、ドアハンドル3の非使用時(人や物体の接触や、ドアハンドルによる開動作、閉動作が無い状態)には、バネ12のバネ圧のため弾性体8が端部9aにより車室内側へ所定の押圧を付勢されて押し込まれるため、ドアハンドル3の非使用時には弾性体8の固定部8c近傍でのねじれと屈曲がほぼ無い状態になっている。ここで、バネ12のバネ圧により端部9aが弾性体8へ付勢する押圧が、弾性体8の板バネとしての反発力よりも大きくなるよう弾性体8のバネ特性が設定されている。
This embodiment is different from the first embodiment in that a part of the
同図より、実施の形態1と同様に、ドアハンドル3への人または物体の接触によりドアハンドル3が微小変位すると、アーム部9がドアハンドル3と連動して変位し、付勢された押圧がなくなるまで弾性体8の一部はアーム部9の端部9aに接触して変位する。弾性体8が変位すると、弾性体8に支持されていた圧電センサ4もその一部が弾性体8とともに変形し、変形に応じた出力信号を発生する。
As in the first embodiment, when the
さらに、弾性体8の一部がドアハンドル非使用時において所定のねじり応力を付勢されてアーム部9の端部9aに接触していて、ドアハンドル3への人または物体の接触によりドアハンドル3が微小変位すると、アーム部9がドアハンドル3と連動して変位し、付勢されたねじり応力がなくなるまで弾性体8の一部はアーム部9の端部9aに接触して変位する。その際、弾性体8の一部は付勢されたねじり応力を解除する方向、すなわち、ねじられた形状からもとの形状にも戻ろうとする方向にねじられて変形する。この時、弾性体8に支持されていた圧電センサ4もその一部が弾性体の一部とともにねじられて変形し、変形に応じた出力信号を発生する。
Further, a part of the
従って、圧電センサ4からは屈曲とねじりの双方に対応した電圧信号が重畳して出力される。これにより、実施の形態1で示した屈曲のみの変形が生じる場合よりも、ドアハンドル3の微小変位を信頼性よく検出可能となる。
Therefore, a voltage signal corresponding to both bending and twisting is output from the
尚、ドアハンドル3を車室外側から押してもアーム部9が車室内側にわずかに変位し、弾性体8が車室内側に押されて圧電センサ4が変形するので、この際も同様に検出可能である。
Even if the
また、上記実施の形態2で、弾性体8を屈曲させず、弾性体8にねじりのみの変形をさせる構成としてもよい。
In the second embodiment, the
また、圧電センサ4へのねじり変形をもたらす構成は、実施の形態2の構成に限定するものではなく、ドアハンドル3への人または物体の接触、ドアハンドル3による開動作、閉動作の少なくとも1つにより圧電センサ4へねじり変形を生じさせる構成であれば、他の構成をとってもよい。
Further, the configuration that causes torsional deformation to the
また、上記実施の形態1および2では、弾性体8として板バネを使用したが、他の弾性体、例えば、コイルバネやトーションバー等を使用してもよい。
In the first and second embodiments, a leaf spring is used as the
また、上記実施の形態1および2では、弾性体8を使用したが、アーム部9の一部に圧電センサ4を直接当接させる構成としてもよく、アーム部9の変位が直接圧電センサ4に伝わるので感度が向上する。
In the first and second embodiments, the
また、弾性体8の代わりに、圧電センサ4の被覆層4eを所定の弾性率を有した弾性体で構成したり、被覆層4eの形状を変えることにより所定の弾性率を持たせた構成として、ドアハンドル非使用時において圧電センサ4の一部が所定の押圧を付勢してアーム部の一部に接触する構成としてもよい。
Further, instead of the
また、上記実施の形態1および2のドアハンドル装置をサイドドアやテールゲート等のドアでのスマートエントリーシステムに適用した自動車や、玄関ドアなどのドアでのスマートエントリーシステムに適用した建物を提供できる。 In addition, it is possible to provide a vehicle in which the door handle device of the first and second embodiments is applied to a smart entry system using a door such as a side door or a tailgate, or a building applied to a smart entry system using a door such as a front door. .
また、上記実施の形態1および2では可撓性圧電センサを用いたが、ドアハンドルの変位に基づく変形に応じた出力信号を発生する他のセンサ、例えば、変形により静電容量が変化する静電容量型のケーブル状または帯状のセンサや、変形により透過光量が変化する光ファイバー型のセンサ等を用いてもよい。 In the first and second embodiments, the flexible piezoelectric sensor is used. However, another sensor that generates an output signal corresponding to the deformation based on the displacement of the door handle, for example, a static electricity whose capacitance changes due to the deformation. A capacitance-type cable-shaped or band-shaped sensor, an optical fiber-type sensor whose transmitted light amount changes due to deformation, or the like may be used.
以上のように、本発明にかかるドアハンドル装置は、圧電センサが可撓性を有して把手式のドアハンドルに付設可能となり、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドルに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドルに対するタッチが検出可能となるので、例えば、ドアハンドル以外での多くの分野にわたる高感度なスイッチとしても適用できるので、物の出し入れ、または人体の出入りするドアの開閉制御用スイッチや、移動式の物品収納庫の移動制御用スイッチ等に適用することが可能となる。 As described above, in the door handle device according to the present invention, the piezoelectric sensor has flexibility and can be attached to the handle type door handle, so that the minute displacement of the door handle can be detected with high sensitivity. Therefore, a sufficient signal output can be obtained by simply touching the door handle, and the touch on the door handle can be detected. For example, it can be applied as a highly sensitive switch in many fields other than the door handle. The present invention can be applied to a door opening / closing control switch for taking in / out an object or a human body in / out, a movement control switch for a mobile article storage, and the like.
1 ドア
3 ドアハンドル
4 圧電センサ
4a 屈曲部
5 検出手段
8 弾性体
8a、8b 支持部
9 アーム部
9a 端部
DESCRIPTION OF
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