JP2006312837A - ウィンドウレギュレータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人体接触以外では挟み込み回避を行わないウィンドウレギュレータ制御方法を実現する。
【解決手段】窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で窓ガラスを往復させるウィンドウレギュレータについて窓ガラスと窓枠の間の静電容量を利用して人体の接触を検出し挟み込みを回避させるにあたり、窓ガラスの移動中の静電容量検出信号の変化率が予め規定された範囲に属するか否かに応じて挟み込み回避をそれぞれ有効および無効とする。あるいは、窓枠を閉じきる位置の近傍における窓ガラスの移動中の静電容量検出信号の変化率が予め規定された範囲に属するか否かに応じて挟み込み回避をそれぞれ有効および無効とする。【選択図】 図１８

Description

本発明は、ウィンドウレギュレータ制御方法に関し、とくに、窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で窓ガラスを往復させるウィンドウレギュレータについて窓ガラスによる人体の挟み込みを回避させるウィンドウレギュレータ制御方法に関する。

車両等のパワーウィンドウは、ウィンドウレギュレータによって窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で窓ガラスを往復させるように構成されている。ウィンドウレギュレータについては、搭乗者の身体等が窓ガラスで挟まれるのを防止するための制御が行われる。

そのような制御の一手法として、窓ガラスと窓枠の間の静電容量を利用して人体の接触を検出し挟み込み回避するようにしたものがある。人体接触の有無の判定は、静電容量の値を所定の閾値と比較することによって行われる（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１１０５７４号公報（第４−６，８頁、図１−４，１４）

上記のように静電容量の値を閾値と比較して人体接触の有無を判定する手法では、人体接触以外の原因で静電容量が閾値を超えた場合にも、挟み込み回避が行われる可能性がある。このため、例えば、窓枠を閉じきる寸前で窓ガラスが反転するような誤動作が起こり得る。

そこで、本発明の課題は、人体接触以外では挟み込み回避を行わないウィンドウレギュレータ制御方法を実現することである。

上記の課題を解決するための請求項１に係る発明は、窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で窓ガラスを往復させるウィンドウレギュレータについて窓ガラスと窓枠の間の静電容量を利用して人体の接触を検出し挟み込みを回避させるにあたり、窓ガラスの移動中の静電容量検出信号の変化率が予め規定された範囲に属するか否かに応じて挟み込み回避をそれぞれ有効および無効とする、ことを特徴とするウィンドウレギュレータ制御方法である。

上記の課題を解決するための請求項２に係る発明は、窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で窓ガラスを往復させるウィンドウレギュレータについて窓ガラスと窓枠の間の静電容量を利用して人体の接触を検出し挟み込みを回避させるにあたり、窓枠を閉じきる位置の近傍における窓ガラスの移動中の静電容量検出信号の変化率が予め規定された範囲に属するか否かに応じて挟み込み回避をそれぞれ有効および無効とする、ことを特徴とするウィンドウレギュレータ制御方法である。

請求項１に係る発明によれば、窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で窓ガラスを往復させるウィンドウレギュレータについて窓ガラスと窓枠の間の静電容量を利用して人体の接触を検出し挟み込みを回避させるにあたり、窓ガラスの移動中の静電容量検出信号の変化率が予め規定された範囲に属するか否かに応じて挟み込み回避をそれぞれ有効および無効とするので、人体接触以外では挟み込み回避を行わないウィンドウレギュレータ制御方法を実現することができる。

請求項２に係る発明によれば、窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で窓ガラスを往復させるウィンドウレギュレータについて窓ガラスと窓枠の間の静電容量を利用して人体の接触を検出し挟み込みを回避させるにあたり、窓枠を閉じきる位置の近傍における窓ガラスの移動中の静電容量検出信号の変化率が予め規定された範囲に属するか否かに応じて挟み込み回避をそれぞれ有効および無効とするので、窓枠を閉じきる位置の近傍において、人体接触以外では挟み込み回避を行わないウィンドウレギュレータ制御方法を実現することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１に、パワーウィンドウのブロック図を示す。同図に示すように、パワーウィンドウは、ウィンドウ１００、ウィンドウレギュレータ２００および安全装置３００からなる。

ウィンドウ１００は窓ガラス１０２を有する。ウィンドウレギュレータ２００は昇降モータ２０２と昇降機構２０４を有し、昇降モータ２０２により昇降機構２０４を介して窓ガラス１０２を昇降させるようになっている。安全装置３００は、ウィンドウレギュレータ２００による窓ガラス１０２の昇降の安全を管理する。

安全装置３００は、発明を実施するための最良の形態の一例のウィンドウレギュレータ制御方法を用いて安全管理を行う。安全装置３００の動作によって、ウィンドウレギュレータ制御方法に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

安全装置３００はＣＰＵ３０２を有する。ＣＰＵ３０２は安全装置３００の中枢であり、所定のプログラムに基づいてウィンドウレギュレータ２００の安全管理を遂行する。ＣＰＵ３０２は駆動回路３０４を介して昇降モータ２０２を制御する。昇降モータ２０２の回転量はパルス発生器３０６とカウンタ３０８を通じて、ＣＰＵ３０２にフィードバックされる。ＣＰＵ３０２には、パルス発生器３０６の出力信号も入力される。

ＣＰＵ３０２には、スイッチ３１０を通じて窓ガラス昇降指令が入力される。スイッチ３１０の操作は使用者によって行われる。ＣＰＵ３０２はメモリ３１２を有し、プログラム実行の過程で適宜データの書込および読出を行う。

窓ガラス１０２には電極３２０が設けられている。電極３２０の静電容量が静電容量検出部３３０によって検出され、静電容量検出信号がＣＰＵ３０２に入力される。
図２に、このようなパワーウィンドウを備えた車両用ドアの一例を示す。ここでは、セダン形車両の後部ドアの例を示す。このドアは、ドア本体１１０の上部がウィンドウ１００となっている。ウィンドウ１００は、ドア本体１１０側から昇降する窓ガラス１０２により窓枠１０４を開閉する構造となっている。窓ガラス１０２を昇降させるウィンドウレギュレータ２００とその安全装置３００はドア本体１１０内に設けられる。

窓枠１０４は、上枠１０４ａ、後枠１０４ｂおよび前枠１０４ｃを有する。上枠１０４ａは概ね水平になっている。後枠１０４ｂは概ね後下がりに傾斜している。前枠１０４ｃは概ね垂直になっている。窓ガラス１０２の電極３２０は、上枠１０４ａおよび後枠１０４ｂに対応する二辺にかけて設けられる。

図３に、窓ガラス１０２における電極３２０の配置を示す。同図に示すように、窓ガラス１０２の上辺から後辺にかけて電極３２０が設けられる。電極３２０は、例えば導電材料等を用いて構成される。電極３２０に対応する窓枠側の電極は、窓枠を構成する金属そのものであってよい。

電極３２０は、対応する窓枠に対して静電容量ｃｘを持つ。窓枠はグラウンド電位にあるので静電容量ｃｘはグラウンドに対する静電容量となる。グラウンドに対する静電容量は、電極３２０に例えば搭乗者の手や指等の人体が触れたときに増大する。

これは、図４に等価回路で示すように、電極３２０の静電容量ｃｘに人体の静電容量ｃｘ’が並列接続されるためである。電極３２０の静電容量ｃｘは例えば８０ｐＦ程度であり、人体の静電容量ｃｘ’は例えば４００ｐＦ程度であるので、等価回路の静電容量は大幅に増大することになる。このような静電容量の変化が人体の接触の検出に利用される。

図５に、静電容量の変化を検出する回路の一例を示す。本回路は静電容量検出部３３０の主要部を構成する。同図に示すように、本回路は、ＯＰアンプ３３２を用いて構成される。ＯＰアンプ３３２には例えばＶＣ＝＋５Ｖ、ＶＥ＝０Ｖの片極性の直流電源が供給されている。

ＯＰアンプ３３２は、非反転入力端子とグラウンドの間にキャパシタｃｘと抵抗Ｒｘが並列に接続され、反転入力端子とグラウンドの間にキャパシタｃｉが並列に接続され、反転入力端子と出力端子が抵抗Ｒｆで接続されている。

キャパシタｃｘは窓ガラスの電極３２０の静電容量ｃｘである。キャパシタｃｉは、補償用のキャパシタであり、人体等が接触しないときの電極３２０の静電容量に相当する静電容量を持つものである。抵抗Ｒｘは抵抗Ｒｆと値が等しい。

このようなＯＰアンプ３３２の非反転入力端子および反転入力端子に、電圧発生器３３４の電圧Ｖｉが、抵抗Ｒｉ＋およびＲｉ−を通じてそれぞれ入力される。抵抗Ｒｉ＋およびＲｉ−は値が等しい。

ＯＰアンプ３３２は、非反転入力端子の電圧Ｖ＋と反転入力端子の電圧Ｖ−の差を増幅率Ｒｆ／Ｒｉで増幅した電圧を出力する。この電圧が抵抗ＲｏとキャパシタＣｏからなる平滑回路で平滑されて出力電圧Ｖｏとなる。出力電圧Ｖｏは静電容量検出信号としてＣＰＵ３０２に入力される。

図６および図７に、電圧Ｖｉ、Ｖ−、Ｖ＋およびＶｏの波形の一例を示す。同図に示すように、電圧Ｖｉは単極性の定周期の矩形波パルスである。電圧Ｖ−およびＶ＋は、それぞれ、電圧ＶｉによるキャパシタＣｉおよびＣｘの充電電圧となる。電圧ＶｏはＶ＋とＶ−の差の増幅値を平滑したものとなる。

図６は窓ガラスの電極３２０に対して人体等の接触がない場合であり、キャパシタＣｘとＣｉの静電容量に差がないことにより、電圧Ｖ＋およびＶ−は波形も振幅も同一となり、それらの差を増幅および平滑して得られる電圧Ｖｏは０Ｖとなる。

図７は窓ガラスの電極３２０に対して人体等の接触がある場合であり、キャパシタＣｘの静電容量の増加により電圧Ｖ＋の波形や振幅が変わるので、Ｖ＋とＶ−の差を増幅かつ平滑して得られる電圧Ｖｏは０Ｖから増加したものとなる。増加量はキャパシタＣｘの静電容量の増加に対応する。

図８に、窓ガラス１０２の昇降過程を示す。同図に示すように、窓ガラス１０２は（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の順に上昇する。下降はこの逆順になる。（ａ）は窓ガラス１０２が下死点にある状態を示し、（ｅ）は上死点にある状態を示す。（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は途中の状態を示す。

各状態についてさらに説明すれば、（ａ）はパワーウィンドウの全開状態である。（ｂ）は窓ガラス１０２が上昇し始めた状態である。この状態では、窓ガラス１０２の上辺および後辺がそれぞれ上枠１０４ａおよび後枠１０４ｂに対して隙間を生じている。なお、窓ガラス１０２の前辺は昇降の全過程を通じて前枠１０４ｃの中にある。

（ｃ）は窓ガラス１０２の上辺および後辺がそれぞれ上枠１０４ａおよび後枠１０４ｂに接近した状態である。（ｄ）は窓ガラス１０２の上辺および後辺がそれぞれ上枠１０４ａおよび後枠１０４ｂに進入し始める状態である。（ｅ）は窓ガラス１０２の上辺および後辺がそれぞれ上枠１０４ａおよび後枠１０４ｂに完全に進入した状態である。これはパワーウィンドウの全閉状態である。

（ｄ）および（ｅ）の状態をさらに詳細に示せば、例えば図９のようになり、（ｄ）の状態では、窓ガラス１０２の上辺および後辺が上枠１０４ａおよび後枠１０４ｂのガラスラン１４４ａに接触し、（ｅ）の状態では、窓ガラス１０２の上辺および後辺が上枠１０４ａおよび後枠１０４ｂのガラスラン１４４ａ内に完全に進入する。ガラスラン１４４ａは例えばゴムやプラスチック等の絶縁材料で構成される。

図１０に、窓ガラス１０２の昇降に伴う静電容量検出信号の変化を示す。同図は、窓ガラス位置を横軸とし静電容量検出信号の信号強度を縦軸とするグラフである。横軸の各所に付した符号ａ−ｅは、図８に示した窓ガラス位置（ａ）−（ｅ）に対応する。以下、窓ガラスをガラスともいい、窓ガラス位置をガラス位置ともいう。また、静電容量検出信号を検出信号ともいう。

検出信号は、位置ａからｃまでは信号強度が小さく変化の少ないものとなる。これは電極３２０と窓枠１０４との間に十分な間隔があるためである。位置ｃからｄまでは信号強度が急増する信号となる。これは電極３２０が窓枠１０４に入り込むためである。位置ｄからｅまでは信号強度が大きく変化の少ない信号となる。これは電極３２０が窓枠１０４に完全に入り込んだためである。

検出信号は所定のタイミングで測定される。測定のタイミングは、例えば、パルス発生器３０６が発生するパルスの周期の１／４ずつのタイミングである。このような測定タイミングは、例えば図１１に示すように、１／４周期の位相差を持つ２系列のパルスに基づいて作成される。なお、測定のタイミングはこれに限らず適宜に定めてよい。

このような測定によって、例えば図１２に折れ線グラフで示すような測定結果が得られる。グラフの各折れ点は測定のタイミングを表す。以下、測定のタイミングをチェックポイントともいう。

黒丸の折れ線グラフは人体の接触がない場合であり、上死点の手前から上死点にかけて信号強度が急増する。これに対して、人体の接触がある場合は、×印の折れ線グラフで示すように、接触した位置から信号強度の増加が始まる。

通常、人体が接触した場合の信号強度の増加率は、上死点接近による信号強度の増加率より小さい。その一例を図１３および図１４に示す。図１３は人体の接触による信号強度の増加を示し、図１４は上死点接近による信号強度の増加を示す。

両者の変化部分だけをグラフで示すと図１５のようになる。また、数値で示せば図１６のようになる。図１６の（ａ）人体接触の場合、（ｂ）は上死点接近の場合である。人体接触の場合は、チェックポイント３点にわたる変化量が、最初は０．１ｖ、次が０．４ｖ、その次が１．０ｖとなる。上死点接近の場合は、チェックポイント３点にわたる変化量が、最初は２．０ｖ、次が４．０ｖとなる。両者の間に顕著な相違があることが明らかである。

このような相違を利用することにより、人体の接触による検出信号の変化と上死点接近による検出信号の変化を区別し、人体接触時にのみ挟み込み回避を有効として窓ガラスを反転させ、それ以外では挟み込み回避を無効として窓を閉じきるようにすることが可能である。挟み込み回避の有効および無効の制御はＣＰＵ３０２によって行われる。

検出信号変化の原因を判別するために、検出信号の変化率について上限および下限が設定されている。検出信号変化率の上限および下限は、例えば、図１７に示すように設定されている。上限は、例えば、チェックポイント３点にわたる変化量が１．５ｖである。下限は、例えば、チェックポイント３点にわたる変化量が０．５ｖである。下限値は人体以外の物体の接触等による軽微な信号変化を無視するために設けられる。なお、上限値および下限値はこれに限らず適宜に定めてよい。

このような上下限設定値に対して、人体接触時の信号変化および上死点接近時の信号変化は図１８に示すようになる。図１８に示すように、人体接触時には信号変化が上限と下限で規定された範囲に入るが、上死点接近時には信号変化は上限を超えたものとなる。

したがって、このような上下限値に基づいて検出信号の変化率を判定することにより、人体接触と上死点接近を区別し、人体接触時にのみ挟み込み回避を有効にして窓ガラスの反転を行い、上死点接近時には挟み込み回避を無効にして窓ガラスの誤反転を防止する。

誤反転防止は、上死点付近に限定して行うようにしてもよい。また、信号変化率としては、チェックポイント３点にわたる変化率に限らず、それ以上または以下の適宜のポイント数にわたる変化としてよい。

以上は、車両用のパワーウィンドウの例であるが、パワーウィンドウは車両用のパワーウィンドウに限らず、ウィンドウレギュレータによって窓ガラスを移動させるものであればよい。また、窓ガラスを上昇させて窓枠を閉じるパワーウィンドウの例であるが、パワーウィンドウは窓ガラスを下降させて窓枠を閉じるものであってよく、あるいは、窓ガラスを水平方向または斜め方向に移動させて窓枠を閉じるものであってよい。また、静電容量検出信号として電圧信号を利用する例を示したが、静電容量検出信号は電流信号、周波数信号、あるいは、静電容量そのものであってよい。

本発明を実施するための最良の形態の一例のウィンドウレギュレータ制御方法を使用するパワーウィンドウのブロック図である。 本発明を実施するための最良の形態の一例のウィンドウレギュレータ制御方法を使用するパワーウィンドウの構成を示す図である。 窓ガラスにおける電極の配置を示す図である。 電極の静電容量を示す等価回路図である。 静電容量検出部の主要部の回路図である。 静電容量検出部の主要部の回路中の電圧波形を示す図である。 静電容量検出部の主要部の回路中の電圧波形を示す図である。 窓ガラスの昇降状態を示す図である。 窓ガラスとガラスランの関係を示す図である。 窓ガラス位置と静電容量検出信号の関係を示す図である。 静電容量測定のタイミングを示す図である。 静電容量測定結果を示す図である。 静電容量測定結果を示す図である。 静電容量測定結果を示す図である。 静電容量測定結果の一部を示す図である。 静電容量測定結果の一部を示す図である。 静電容量判別用の上下限値を示す図である。 静電容量測定結果の一部と静電容量判別用上下限値との関係を示す図である。

符号の説明

１００ ウィンドウ
１０２ 窓ガラス
１０４ 窓枠
１１０ ドア本体
２００ ウィンドウレギュレータ
２０２ 昇降モータ
２０４ 昇降機構
３００ 安全装置
３０２ ＣＰＵ
３０４ 駆動回路
３０６ パルス発生器
３０８ カウンタ
３１０ スイッチ
３１２ メモリ
３２０ 電極
３３０ 静電容量検出部
３３２ ＯＰアンプ
３３４ 電圧発生器

Claims (2)

1. 窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で窓ガラスを往復させるウィンドウレギュレータについて窓ガラスと窓枠の間の静電容量を利用して人体の接触を検出し挟み込みを回避させるにあたり、
   窓ガラスの移動中の静電容量検出信号の変化率が予め規定された範囲に属するか否かに応じて挟み込み回避をそれぞれ有効および無効とする、
   ことを特徴とするウィンドウレギュレータ制御方法。
2. 窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で窓ガラスを往復させるウィンドウレギュレータについて窓ガラスと窓枠の間の静電容量を利用して人体の接触を検出し挟み込みを回避させるにあたり、
   窓枠を閉じきる位置の近傍における窓ガラスの移動中の静電容量検出信号の変化率が予め規定された範囲に属するか否かに応じて挟み込み回避をそれぞれ有効および無効とする、
   ことを特徴とするウィンドウレギュレータ制御方法。

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