JP2006207175A - ドアハンドル装置とそれを備えたドア部材およびそれを備えたスマートエントリーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ドアハンドルの操作を検出するスイッチとして、接点接合式や静電容量式等があるが、経年変化による接点不良や、雨による誤作動といった課題があった。
【解決手段】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。
【選択図】図３

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。

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。

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。

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。

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。
特開２００２−３２２８３４号公報 特開平１０−３０８１４９号公報 特開平８−５３９６４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、可撓性を有して少なくともその一部を予め変形させたた圧電センサと、前記圧電センサを支持した弾性体と、ドアの開閉操作のためのドアハンドルと、前記ドアハンドルと連動して作動する作動手段と、前記ドアハンドルと前記作動手段とが取り付けられたフレーム部とを備え、前記弾性体は前記作動手段から前記圧電センサに予め付与されていた変形を解除または増大する方向に押圧を付勢されて前記フレーム部に取り付けられ、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を備え、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前記作動手段から押圧を付勢された前記弾性体に支持されていて、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。

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、予めその一部を変形させたので、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出する。

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、さらに予めその一部を変形させたので、ドアハンドルの微小変位をより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。

第１の発明は、可撓性を有して少なくともその一部を予め変形させた圧電センサと、前記圧電センサを支持した弾性体と、ドアの開閉操作のためのドアハンドルと、前記ドアハンドルと連動して作動する作動手段と、前記ドアハンドルと前記作動手段とが取り付けられたフレーム部とを備え、前記弾性体は前記作動手段から前記圧電センサに予め付与されていた変形を解除または増大する方向に押圧を付勢されて前記フレーム部に取り付けられ、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を備え、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前記作動手段から押圧を付勢された前記弾性体に支持されていて、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。

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。そして、圧電センサが予めその一部を変形させた状態で弾性体に支持されているので、ドアハンドルの微小な変位であっても、変形量が大きくなり、出力信号がより大きくなる構成となり、高感度に検出できる。

第２の発明は、特に第１の発明において、作動手段は、ドアハンドルと連動して作動するアーム部としたものである。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し、アーム部から押圧を付勢された弾性体も変位し、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。

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。

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。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の弾性体が略板状に成型され、一端が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。

第４の発明は、特に第１〜第３のいずれか１つの発明の弾性体が圧電センサの少なくとも一部を予め屈曲変形させて支持したものである。ドアハンドルが微小変位すると、その変位が作動手段と弾性体を介して圧電センサに印加され、屈曲変形した部位がさらに屈曲されたり、または、屈曲変形が開放される方向に変形する。ここで、圧電センサの屈曲部位には圧電センサ内部に張力や圧縮力が発生しており、この部位が変形すると非屈曲部位が同じ変形をした場合よりも圧電センサ内部で伸張や圧縮による大きな変位が発生する。従って、ドアハンドルの変位が微小でも、その変位が作動手段と弾性体を介して圧電センサに印加され、屈曲変形した部位が変形して大きな変位が発生するので、圧電センサから変形に応じた大きな出力信号が発生し、圧電センサの感度が向上する。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、弾性体が圧電センサの少なくとも一部を予めねじり変形させて支持したものである。ドアハンドルが微小変位すると、その変位が作動手段と弾性体を介して圧電センサに印加され、ねじり変形した部位がさらにねじられたり、または、ねじれが開放される方向に変形するので、圧電センサから変形に応じた出力信号が発生し、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。

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。

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。

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。

なお、圧電センサが少なくともその一部を予め変形させた構成というのは、屈曲変形、ねじれ変形の他に、圧縮または伸張などによる変形させた構成でもよい。そしてこの構成により、微小変位をうけた圧電センサが、それ自体のもつ弾性力によってより大きな変位を生じて、予め変形させない状態で変形を受けるよりも比較的大きなまたは確実な変位が生起して、信号出力するような構成としてもよいものである。

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。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１から図８を参照して説明する。

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にはフレーム部としてのハンドルブラケット２が装着されている。ハンドルブラケット２は引手式のドアハンドル３を有している。尚、ドア１１は通常のサイドドアとしたが、スライドドア、テールゲート等の他のドアでもよい。図２はハンドルブラケット２を車外側から見た外観図、図３はハンドルブラケット２を車内側から見た外観図である。図中、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と共にハンドルブラケット２に装着されている。検知手段５には電源と検出信号出力用のケーブル６、コネクタ７が接続されている。圧電センサ４は板バネでできた弾性体８の先端部に支持・固定されている（図中の支持部８ｂ）。圧電センサ４は弾性体８の先端部側から延出する方向において屈曲部４ａを備えている。弾性体は他端を検知手段に片持ち梁状に固定されている（図中の８ａ）。また、弾性体８はドアハンドル３と連動して作動する作動手段としてのアーム部９と上端９ａで接触している。この際、ドアハンドル３非使用時において弾性体８は所定の押圧を付勢されてアーム部上端９ａに接触している。

アーム部９にはバネ１０により所定のバネ圧が印加されて常時ドアハンドル３が閉止方向に押圧されるようになっている。バネ１０によりアーム部９を介して弾性体８に作用する押圧は、弾性体８がアーム部９に作用する押圧よりも大きくしているので、弾性体８がアーム部９に作用する押圧によりアーム部９が押されてドアハンドル３が車外側に開くといったことはない。また、アーム部９は図示しないストッパー部により動きが規制されていて、ストッパー部によりドアハンドル３が閉止方向に行き過ぎることがないようになっている。

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。

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。

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、この上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。

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。そとて、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。

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に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。

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、特徴的な周波数帯として例えば、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。

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。

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。

図５は、ドアハンドル３を車外側に引いた時のドアハンドル３、圧電センサ４、弾性体８、アーム部９の変位の様子示す概略図である。図５に示したように、ドアハンドル３を車外側に引くと、アーム部９の上端９ａが下がり、上端９ａに所定の押圧で付勢された弾性体８も固定部を中心して先端部側が固定軸９ｂを中心にして回転しながら最大変位を示して下方へ変位する。そして、ドアハンドル３をさらに車外側に引くと、アーム部９の上端９ａがさらに下がり、上端９ａから弾性体８が離れる。すなわち、上端９ａからの押圧が無いと、弾性体８は固定部８ａ近傍で予め下方へ屈曲した形状をしていて、弾性体８により圧電センサ４も屈曲部４ａで予め屈曲変形された形状を備えている。そして、圧電センサ４、弾性体８、検出手段５をハンドルブラケット２に取り付けて、アーム部９の上端９ａと弾性体８とを接触させると、図２または図３に示したように、弾性体８はアーム部９の上端９ａから圧電センサ４に予め付与されていた屈曲変形を増大する方向（屈曲部４ａでの曲率半径が小さくなる方向）に押圧を付勢されて、弾性体８自身も固定部８ａ近傍で屈曲が減少する方向に変形する。

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を車外側に引くか、または、軽くドアハンドル３の内側に手を触れると、ドアハンドル３が車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。図５および図６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６は図５をＳ方向から見た概略図である。図示したように、ドアハンドル３が車外側に変位すると、アーム部９の上端９ａが下がり、上端９ａに所定の押圧で付勢された弾性体８も固定部を中心して先端部側が固定軸９ｂを中心にして回転しながら最大変位を示して下方へ変位する。そのため、圧電センサ４も変形し、屈曲部４ａの曲率半径が大きくなる方向に変形する。

この際、たとえば、図６に示したように、上端９ａと弾性体８との接触位置の関係から、上端９ａはΔｘの変位でも弾性体８の先端部ではΔｘより大きいΔｙとなり、上端９ａの直接的な変位よりも大きな変位が弾性体８によりもたらされる。

図７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。ドアハンドル３の操作による変位があり、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。

判定部はＶのＶ０からの振幅Ｖ−Ｖ０がＤ０以上ならばドアハンドル３への物体の接触や、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。

尚、ドアハンドル３を車外側から押してもアーム部９と弾性体８を介して圧電センサ４が変形する（曲率半径が小さくなる方向）ので、この際も同様に検出可能である。

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。

また、圧電センサ４が、一端を固定して片持ち梁状とした略板状の弾性体８に支持され、弾性体４の一部は所定の押圧を付勢されてアーム部９上端９ａに接触するもので、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。

また、圧電センサ４は直接アーム部９上端９ａに接触するのはなく、弾性体８を介して上端９ａ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と接して磨耗したり、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。また、ドアハンドル３の開動作時にアーム部９上端９ａに弾性体８と圧電センサ４とが追従して変位するとともに、所定の変位後は弾性体８は変位しないので、変位しすぎて圧電センサ４が断線したりすることがない。

また、アーム部９上端９ａと弾性体８との接触位置の関係から、アーム部９上端９ａの変位よりも弾性体８の先端部の変位が大きくなり、圧電センサ４の変位がより大きくなって、感度が向上する。

また、弾性体８が圧電センサ４の一部を予め屈曲変形させて支持したもので、ドアハンドル３が微小変位すると、その変位がアーム部９と弾性体８を介して圧電センサ４に印加され、屈曲変形した部位がさらに屈曲る。ここで、圧電センサ４の屈曲部位には圧電センサ内部に張力や圧縮力が発生しており、この部位が変形すると非屈曲部位が同じ変形をした場合よりも圧電センサ内部で伸張や圧縮による大きな変位が発生する。従って、ドアハンドル３の変位が微小でも、その変位がアーム部９と弾性体８を介して圧電センサ４に印加され、屈曲変形した部位が変形して大きな変位が発生するので、圧電センサ４から変形に応じた大きな出力信号が発生し、圧電センサ４の感度が向上する。

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。

尚、本発明の他の実施の形態として、図８に示したように、ドアハンドル３と連動して作動する２つのアーム部９それぞれのに対応して弾性体８を設け、圧電センサ４を２つの弾性体８にそれぞれ支持・固定する構成としてもよく、ドアハンドルの変位を複数箇所で検出するので、検出の冗長性が高まり、検出の信頼性が向上する
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を図９から図１４を参照して説明する。

図９は本発明の第２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１１にはアウタバネル（ドアパネル）１２に把手式のドアハンドル１３が装着されている。尚、ドア１１は通常のサイドドアとしたが、スライドドア、テールゲート等の他のドアでもよい。図１０（ａ）は図９のＢＢ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１０（ｂ）は図１０（ａ）のＥ方向から見たＦＦ断面におけるドアハンドル装置の断面図である。図１１はドアハンドル装置を図１０のＣ方向、すなわち、車内側から見た外観図である。図１０および図１１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１４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１４に固定されている。また、検知手段５は圧電センサ４をフレーム部１４との間で支持するガイド部５ｄを備え、ガイド部５ｄの先端５ｅで圧電センサ４を固定している。

圧電センサ４は板バネでできた弾性体１５の端部（図中の支持部１５ａ）と圧電センサ４の先端部（図中の支持部１５ｂ）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１５の端部側（図中の支持部１５ａ）から延出する方向において屈曲部４ｂを備えている。弾性体１５は固定部１５ｃ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１５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。

弾性体１５は固定部１５ｃで片持ち梁状に固定されている。また、弾性体１５はドアハンドル１３と連動して作動する作動手段としてのアーム部１６と端部１６ａで接触している。ここで、弾性体１５はもともと固定部１５ｃ近傍で車外側に所定角度、屈曲した形状を有しているが、ドアハンドル１３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１５が端部１６ａにより車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１３の非使用時には弾性体１５の固定部１５ｃ近傍での屈曲がほぼ無い状態になっている。

アーム部１６にはベルクランクアーム１７の一部が当接し、ベルクランクアーム１７にはバランスウエイト１８の一部が当接している。そして、コイル状のバネ１９が所定のバネ圧でバランスウエイト１８を付勢しているので、バネ１９のバネ圧がバランスウエイト１８とベルクランクアーム１７を介してアーム部１６に印加されて、常時、ドアハンドル１３が閉止方向（車内側）に押圧されるようになっている。また、上述した端部１６ａによる弾性体１５への押圧付勢は、バネ１９のバネ圧がアーム部１６を介して端部１６ａに作用したものであり、バネ１９のバネ圧により端部１６ａが弾性体１５へ付勢する押圧が、弾性体１５の板バネとしての反発力よりも大きくなるよう弾性体１５のバネ特性が設定されている。

ドアハンドル１３にはアーム部１６とは反対側に作動中心アーム部２０が備えられており、ドアハンドル１３を車外側に引いたとき、作動中心アーム部２０を略回転中心としてドアハンドル１３が回転・変位する。アーム部１６には隣接してキーシリンダー２１が配設されている。

圧電センサ４のおよび検知手段の構成は実施の形態１で述べたので、ここでの詳細な説明は省略する。

図１２（ａ）および（ｂ）はドア開動作のため、ドアハンドル１３に手指をかけてドアハンドル１３を把手して車外側に引いた際の、ドアハンドル１３、圧電センサ４、弾性体１５、アーム部１６の変位の様子を示した概略図である。ここで、図１２（ａ）は図９のＡＡ断面に対応し、ドアハンドル１３を車外側（図中、Ｓ方向）に引いた際に弾性体１５が変位して、弾性体１５がまだアーム部１６に接している状態の概略図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の状態からドアハンドル１３を車外側（図中、Ｓ方向）にさらに引いて、弾性体１５が変位し終えてアーム部１６から離れた状態の概略図である。

また、図１３（ａ）および（ｂ）は、 それぞれ、図１２（ａ）および（ｂ）のＥ方向から見たＦＦ断面におけるドアハンドル装置の断面図で、図中、上方が車内側、下方が車外側である。

図１２（ａ）および図１３（ａ）に示したように、ドアハンドル１３が車外側に変位すると、アーム部１６の端部１６ａが車外側に変位し、端部１６ａによって所定の押圧で付勢されていた弾性体１５も端部１６ａと接しながら固定部１５ｃ付近を中心として支持部１５ａ側が車外側へ変位する。そして、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示したように、ドアハンドル１３がさらに車外側へ引かれると、アーム部１６の端部１６ａもさらに車外側へ変位して、端部１６ａによる弾性体１５への押圧付勢が無くなり、弾性体１５はそれ以上変位しない。すなわち、端部１６ａからの押圧が無いと、弾性体１５は固定部１５ｃ付近を中心として予め車外側へ屈曲した形状をしていて、弾性体１５により圧電センサ４はガイド部５ｅの先端５ｅで図１３（ｂ）のＧ方向に予めねじれ変形された形状を備えている。そして、圧電センサ４、弾性体１５、検出手段５をケース部１４に取り付けて、アーム部１６の端部１６ａと弾性体１５とを接触させると、図１０（ｂ）に示したように、弾性体１５はアーム部１６の端部１６ａから圧電センサ４に予め付与されていたねじり変形を減少する方向、好ましくはねじり変形が無くなる状態に押圧を付勢されて、弾性体１５も固定部１５ｃ近傍で屈曲が減少する方向に変形する。尚、ねじり変形のＧ方向は、外側電極４ｄとして帯状電極を圧電体４ｃに巻きつける方向とは逆方法にすることが好ましい。これは、帯状電極を圧電体４ｃに巻きつける方向とＧ方向とを同じにすると、圧電センサ４にねじり変形を印加しても、帯状電極を巻き上げる（締め上げる）方向になるので、有効なねじり変形を印加しにくいためである。

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１３に手指をかけてドアハンドル１３を把手して車外側に引くと、ドアハンドル１３が車外側に変位するとともに、ドアハンドル１３と連動してアーム部１６が変位する。軽くドアハンドル１３の車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１３には変位が生じて、それに連動してアーム部１６も変位する。そして、図１２（ａ）および図１３（ａ）に示したように、ドアハンドル１３が車外側に変位すると、アーム部１６の端部１６ａが車外側に変位し、端部１６ａによって所定の押圧で付勢されていた弾性体１５も端部１６ａと接しながら固定部１５ｃ付近を中心として支持部１５ａ側が車外側へ変位する。弾性体１５が変位すると、弾性体１５に支持されていた圧電センサ４も図１２（ａ）中のＫ点で屈曲変形するとともに、屈曲部４ａで車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。また、弾性体１５が変位すると、ガイド部５ｅの先端５ｅで図１３（ｂ）のＧ方向にねじれ変形が印加される。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、ガイド部５ｅの先端５ｅでのねじれ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。

上記弾性体１５の変位は、ドアハンドル１３がさらに車外側へ引かれてアーム部１６の端部１６ａが車外側へ変位して、端部１６ａによる弾性体１５への押圧付勢が無くなるまで継続し、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示したように、端部１６ａによる弾性体１５への押圧付勢が無くなると、弾性体１５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１３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。

図１４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１３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。

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１３への人または物体の接触、ドアハンドル１３による開動作、ドアハンドル１３による閉動作の少なくとも１つが生じたと判定し、時刻ｔ２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１４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。

尚、ドアハンドル１３を車外側から押してもアーム部１６が車内側にわずかに変位し、弾性体１５が車室内側に押されて、圧電センサ４がＫ点で車内側へ屈曲変形するとともに、Ｇ方向とは反対にねじり変形し、圧電センサ４変形にる圧電効果により電圧信号を出力するので、ドアハンドル１３を車外側から押したことを検出可能である。

上記作用により、このドアハンドル装置では、実施の形態１と同様な効果がある上、弾性体１５が圧電センサ４の少なくとも一部を予めねじり変形させて支持していて、ドアハンドル１３が微小変位すると、その変位が作動手段としてのアーム部１６と弾性体１５を介して圧電センサ４に印加され、ねじり変形した部位がさらにねじられたり、または、ねじれが開放される方向に変形するので、圧電センサ４から変形に応じた出力信号が発生し、ドアハンドル１３への人または物体の接触の際の、ドアハンドル１３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１３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１３に対する接触、ドアハンドル１３による開動作、ドアハンドル１３による閉動作の少なくとも１つが検出可能となる。

尚、本実施の形態２では、圧電センサ４はドアハンドル１３と連動して作動するアーム部１６に弾性体１５を介して間接的に接触する構成としたが、ドアハンドル１３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１７やバランスウエイト１８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１３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。

また、圧電センサ４をバネ１９に巻きつけて配設して、ドアハンドル１３の操作によるバネ１９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。

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。

尚、上記実施の形態１および２では、弾性体８、１５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。

また、上記実施の形態１および２では、弾性体８、１５を使用したが、アーム部９、１６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、１６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。

また、弾性体８、１５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９、１６の一部に接触する構成としてもよい。

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スライドドア、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。

また、上記実施の形態１および２のドアハンドル装置を使って自動車のさまざまな機器の制御を行ってもよい。例えば、ドアハンドルに人体が接触したことを検出してバワーウィンドウを作動させて窓ガラスを空けて車室内を換気したり、ドアハンドルに人体が接触したことを検出してカーエアコンやシートヒータ、カーナビ等を起動させる構成としてもよく、カーライフにおける快適性や利便性の向上に寄与できる。

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。

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を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。

本発明の実施の形態１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 本発明の実施の形態１におけるハンドルブラケット２を車外側から見た外観図 本発明の実施の形態１におけるハンドルブラケット２を車内側から見た外観図 本発明の実施の形態１における圧電センサ４の断面図 ドアハンドル３操作時のドアハンドル３、圧電センサ４、弾性体８、アーム部９の変位の様子示す概略図 図５をＳ方向から見た概略図 本発明の実施の形態１における検出手段で増幅・濾波した信号Ｖ、判定部の判定出力Ｊを示す特性図 ドアハンドル３と連動して作動する２つのアーム部９それぞれのに対応して弾性体８を設け、圧電センサ４を２つの弾性体８にそれぞれ支持・固定する構成におけるハンドルブラケット２の外観図 本発明の実施の形態２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 （ａ）本発明の実施の形態２におけるドアハンドル装置で、図９のＢＢ断面におけるドアハンドル装置の断面図（ｂ）図１０（ａ）のＥ方向から見たＦＦ断面におけるドアハンドル装置の断面図 本発明の実施の形態２におけるドアハンドル装置を図１０のＣ方向、すなわち、車内側から見た外観図 （ａ）ドアハンドル１３を車外側（図中、Ｓ方向）に引いた際に弾性体１５が変位して、弾性体１５がまだアーム部１６に接している状態の概略図（ｂ）図１２（ａ）の状態からドアハンドル１３を車外側（図中、Ｓ方向）にさらに引いて、弾性体１５が変位し終えてアーム部１６から離れた状態の概略図 （ａ）図１２（ａ）のＥ方向から見たＦＦ断面におけるドアハンドル装置の断面図（ｂ）図１２（ｂ）のＥ方向から見たＦＦ断面におけるドアハンドル装置の断面図 本発明の実施の形態２における検出手段で増幅・濾波した信号Ｖ、判定部の判定出力Ｊを示す特性図

符号の説明

１ ドア
２ ドアハンドルブラケット（フレーム部）
３ ドアハンドル
４ 圧電センサ
５ 検出手段
８ 弾性体
９ アーム部（作動手段）
１１ ドア
１３ ドアハンドル
１４ フレーム部
１５ 弾性体
１６ アーム部（作動手段）

Claims (8)

1. 可撓性を有して少なくともその一部を予め変形させた圧電センサと、前記圧電センサを支持した弾性体と、ドアの開閉操作のためのドアハンドルと、前記ドアハンドルと連動して作動する作動手段と、前記ドアハンドルと前記作動手段とが取り付けられたフレーム部とを備え、前記弾性体は前記作動手段から前記圧電センサに予め付与されていた変形を解除または増大する方向に押圧を付勢されて前記フレーム部に取り付けられ、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を備えたドアハンドル装置。
2. 作動手段は、ドアハンドルと連動して作動するアーム部とした請求項１記載のドアハンドル装置。
3. 弾性体は、略板状に成型され、一端が固定されて片持ち梁状とした請求項１または２記載のドアハンドル装置。
4. 弾性体は、圧電センサの少なくとも一部を予め屈曲変形させて支持した請求項１〜３のいずれか１項記載のドアハンドル装置。
5. 弾性体は、圧電センサの少なくとも一部を予めねじり変形させて支持した請求項１〜４のいずれか１項記載のドアハンドル装置。
6. 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請求項１〜５のいずれか１項記載のドアハンドル装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載のドアハンドル装置を備えたドア部材。
8. 請求項１〜６のいずれか１項記載の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。

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