JP2006316562A - ウィンドウレギュレータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不注意なスイッチ操作が不都合な事態を招か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】静電容量を利用した検出信号に基づいて人体の挟み込みを回避しつつ窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で複数のウィンドウの窓ガラスをそれぞれ往復させる複数のウィンドウレギュレータを個別に制御するにあたり、窓ガラスが停止している状態でかつ前記検出信号が閾値を越えている状況の下で窓ガラス移動させるためのスイッチ操作が少なくとも１つのウィンドウについてなされたとき（１０３−１０７）、当該のウィンドウの窓ガラスを不動にする（１０９）。スイッチ操作は運転席で行われる。
【選択図】 図１１

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、静電容量を利用した検出信号に基づいて人体の挟み込みを回避しつつ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の制御方法に関する。

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）。

ウィンドウレギュレータの動作モードには、人体の挟み込みを回避しつつ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オートモードと、使用者のスイッチ操作に従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マニュアルモードがある。オートモードでは、スイッチのワンタッチ操作により窓ガラスの上昇または下降が行われ、マニュアルモードでは、スイッチを投入している間だけ窓ガラスの上昇または下降が行われる（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−１１０５７４号公報（第４−６，８頁、図１−４，１４） 特開平７−３１７４３０号公報（第３−６頁、図１−３）

複数のパワーウィンドウを有する車両において、集中操作用のスイッチを運転席側に設け、複数のパワーウィンドウのどれでも運転席から任意に操作できるようにした場合、スイッチ操作にあたっては他席の状況に十分注意する必要がある。

すなわち、例えば他席の乗員が窓全開の状態でベルトラインに肘をかけているときなどは、不意の窓ガラス上昇が乗員を慌てさせる原因となり、また、半開の状態で止まっている窓ガラスに身体が凭れかかっているときなどは、窓ガラスの不意の上昇または下降により危険な事態が発生しかねないので、十分な注意が必要である。

そこで、本発明の課題は、不注意なスイッチ操作が不都合な事態を招か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、静電容量を利用した検出信号に基づいて人体の挟み込みを回避しつつ窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で複数のウィンドウの窓ガラスをそれぞれ往復させる複数のウィンドウレギュレータを個別に制御するにあたり、窓ガラスが停止している状態でかつ前記検出信号が閾値を越えている状況の下で窓ガラス移動させるためのスイッチ操作が少なくとも１つのウィンドウについてなされたとき、当該のウィンドウの窓ガラスを不動にする、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、前記複数のウィンドウは車両のウィンドウであり、前記スイッチ操作は運転席で行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の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、静電容量を利用した検出信号に基づいて人体の挟み込みを回避しつつ窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で複数のウィンドウの窓ガラスをそれぞれ往復させる複数のウィンドウレギュレータを個別に制御するにあたり、窓ガラスが停止している状態でかつ前記検出信号が閾値を越えている状況の下で窓ガラス移動させるためのスイッチ操作が少なくとも１つのウィンドウについてなされたとき、当該のウィンドウの窓ガラスを不動にするので、不注意なスイッチ操作が不都合な事態を招か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、前記複数のウィンドウは車両のウィンドウであり、前記スイッチ操作は運転席で行われるので、運転席で集中的にスイッチ操作を行う際に、不注意なスイッチ操作が不都合な事態を招か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一例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は、カウンタ３０８計数値に基づいて窓ガラス位置を認識する。

複数のパワーウィンドウを有する車両では、ウィンドウ１００とウィンドウレギュレータ２００からなる系統は複数系設けられ、それに対応して、パルス発生器３０６、カウンタ３０８、電極３２０および静電容量検出部３３０も複数系統設けられる。図１ではそのうちの１系統だけを示す。ＣＰＵ３０２は、ウィンドウとウィンドウレギュレータの複数系統について、窓ガラス１０２の昇降の安全を個々に管理する。

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。オートモードでは、スイッチ３１０のワンタッチ操作により窓ガラスの上昇または下降が行われる。マニュアルモードでは、スイッチ３１０を投入している間だけ窓ガラスの上昇または下降が行われる。

スイッチ３１０は、複数のウィンドウに対応した複数のスイッチを有する。それらのスイッチは運転席の近傍に集中的に設けられ、複数のウィンドウのどれもが運転席から開閉できるようになっている。以下、それらのスイッチをマスタースイッチともいう。マスタースイッチ以外の各スイッチは、対応するウィンドウの近傍にそれぞれ設けられる。

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。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。

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が、他のドアも基本的には同様な構成となっている。車両用ドアは、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単に静電容量あるいは検出信号ともいう。

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。

このような検出信号について、人体の接触ないし挟み込みの有無を判定するための閾値が設定されている。閾値としては、窓ガラス１０２が窓枠に入り込まないときの検出信号強度より大きく、窓ガラス１０２が窓枠に入り込んだときの検出信号強度より小さく、かつ、一点鎖線で示すような人体接触等による検出信号の増加を確実に判別できる値が、例えば破線で示すように設定される。閾値はガラス位置ごとに設定するようにしてもよい。閾値はメモリ３１２に記憶され、ＣＰＵ３０２による挟み込み判定に利用される。ＣＰＵ３０２は、挟み込みと判定したとき窓ガラス１０２を降下させて挟み込みを回避させる。

ＣＰＵ３０２は、また、使用者の不注意なスイッチ操作によって不都合な事態が生じないようにするための制御を行う。図１１に、そのような制御を行うときのＣＰＵ３０２の動作の一例のフロー図を示す。

ステップ１０１でマスタースイッチ操作入力を待機する。マスタースイッチ操作入力待機中に、ステップ１０３でガラスが停止しているか否かを判断する。ガラスが停止しているときはステップ１０５で静電容量（検出信号）が閾値を越えたか否かを判断し、静電容量が閾値を越えていないときはステップ１０１に戻ってマスタースイッチ操作入力待機を行う。ガラスが停止しかつ静電容量が閾値を越えていない間は、ステップ１０１−１０５の動作を繰り返す。

静電容量が閾値を越えているときは、ステップ１０７でマスタースイッチ操作ありか否かを判断し、マスタースイッチの操作がないと判断したときはステップ１０１に戻ってマスタースイッチ操作入力待機を行う。ガラスが停止し、静電容量が閾値を越え、かつ、マスタースイッチ操作がない間は、ステップ１０１−１０７の動作を繰り返す。

ステップ１０７でマスタースイッチ操作ありと判断したときは、ステップ１０９でガラス不動処理を行う。ガラス不動処理とは、マスタースイッチ操作にも関わらず窓ガラス１０２を動かさないようにする処理である。この処理によって窓ガラス１０２は現在位置にとどめおかれる。

このため、ガラスが停止している状態で、かつ、静電容量が閾値を越えている状況下で、使用者がマスタースイッチで窓ガラスを上昇または下降させようとしても、その操作に無関係に窓ガラス１０２は現在位置にとどまる。なお、マスタースイッチの操作はオートモードまたはマニュアルモードのいずれであってもよい。

したがって、例えば他席の乗員が窓全開の状態でベルトラインに肘をかけているときなどは、運転席でマスタースイッチを操作しても窓ガラスが上昇するようなことがなく、また、半開の状態で止まっている窓ガラスに他席の乗員が凭れかかっているときにマスタースイッチが操作されても窓ガラスが急に上昇または下降することがない。他席ばかりでなく自席についても同様である。

ステップ１０３でガラスが停止していないと判断したときは、ステップ１１１でガラス上昇中か否かを判断する。なお、ガラスの上昇または下降はオートモードでのスイッチ操作に基づく。

ステップ１１１でガラス上昇中でないと判断したときは、ステップ１１３でガラス開動作を行わせてステップ１０１に戻る。なお、ガラス開動作は窓ガラス１０２を全開方向に下降させる動作である。

ステップ１１１でガラス上昇中と判断したときは、ステップ１２１で静電容量が閾値を越えたか否かを判断する。静電容量が閾値を越えていないときはステップ１２３でガラス閉動作を行わせてステップ１０１に戻る。なお、ガラス閉動作は窓ガラス１０２を全閉方向に上昇させる動作である。

ステップ１２１で静電容量が閾値を越えたと判断したときは、ステップ１３１でガラス反転を行わせる。これによって、ガラスが上昇中でかつ静電容量が閾値を越えたときは、上昇中の窓ガラス１０２は下降する。

ガラス上昇中の静電容量の閾値超過は、人体が窓ガラス１０２に挟まれそうになったときに発生するが、そのときガラス反転がするので、他席または自席における挟み込みが回避される。

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。 本発明を実施するための最良の形態の一例の安全装置の動作のフロー図である。

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. 静電容量を利用した検出信号に基づいて人体の挟み込みを回避しつつ窓枠を閉じた位置と開いた位置の間で複数のウィンドウの窓ガラスをそれぞれ往復させる複数のウィンドウレギュレータを個別に制御するにあたり、
   窓ガラスが停止している状態でかつ前記検出信号が閾値を越えている状況の下で窓ガラス移動させるためのスイッチ操作が少なくとも１つのウィンドウについてなされたとき、当該のウィンドウの窓ガラスを不動にする、
   ことを特徴とするウィンドウレギュレータ制御方法。
2. 前記複数のウィンドウは車両のウィンドウであり、
   前記スイッチ操作は運転席で行われる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のウィンドウレギュレータ制御方法。

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