JP2006316608A - センサユニットと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キーレスエントリーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ドアノブ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ノブ３に付設可能となり、ドアノブ３の微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアノブ３に単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアノブ３に対するタッチが検出可能となる。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、ドアノブ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。

車両のドアノブを操作してドアのロック解除を行うに際し、ドアノブ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ノブ装置が特許文献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のプ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のプ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、ドアノブ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、車両のドアノブ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、ドアノブ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、ドアノブ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、ドアノブを掴んで所定時間
待ってから引き出すといった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ノブ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ノブ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、柔軟な構造を有し軽いタッチ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、ドアの開閉操作のためのドアノブと、前記ドアノブ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ノブへの物体の接触、前記ドアノブによる開動作、前記ドアノブ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ノブ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ノブの変位により変形可能なことを特徴とする。

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ノブに付設可能となり、ドアノブの微小変位を高感度に検出可能となる。

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ドアノブに付設可能となり、ドアノブの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアノブに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアノブに対するタッチが検出可能となる。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。

第１の発明は、ドアの開閉操作のためのドアノブと、前記ドアノブ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ノブへの物体の接触、前記ドアノブによる開動作、前記ドアノブ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ノブ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ノブの変位により変形可能なことを特徴とする。

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ノブに付設可能となり、ドアノブの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアノブに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアノブに対するタッチが検出可能となる。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。

第２の発明は、特に第１の発明のドアハンドル装置が、ドアノブと連動して作動する複数のアーム部を備え、圧電センサは前記ドアノブと連動して作動する複数のアーム部のうちの少なくともいずれか１つが変位することにより変形可能なことを特徴とするもので、ドアノブ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。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の圧電センサが、一端を固定して片持ち梁状とした略板状の弾性体に支持され、ドアノブ非使用時において前記弾性体の一部は所定の押圧を付勢されてアーム部上端に接触するもので、圧電センサが弾性体を介してアーム部上端に接触するので、たとえば、圧電センサがアーム部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、ドアノブ非使用時において弾性体の一部が所定の押圧を付勢されてアーム部の一部に接触するので、ドアノブ開動作時にアーム部の一部に弾性体と圧電センサとが追従して変位するとともに、所定の変位後は弾性体は変位しないので、変位しすぎて圧電センサが断線したりすることがない。

また、アーム部の一部と弾性体との接触位置の関係から、アーム部の一部の変位よりも弾性体の先端部の変位が大きくなり、圧電センサの変位がより大きくなって、感度が向上する。

第４の発明は、特に第３の発明において、圧電センサは弾性体の固定部の反対側から延出する方向において屈曲部を備えたもので、同じ変位を受けた場合に直線部よりも屈曲部が変形に対する出力信号が大きくとれるので、圧電センサの感度が向上する。

第５の発明は、特に第４の発明において、屈曲部が圧電センサを少なくとも１回以上旋回させて構成したもので、例えば、圧電センサを単にＵターンさせた屈曲部よりも、圧電センサを少なくとも１回以上旋回させて構成した屈曲部の方が、同じ変位を受けた場合に屈曲箇所が多くなり、圧電効果による電荷発生量が屈曲箇所分だけ増加して出力信号がより大きくとれるので、圧電センサの感度がさらに向上する。

第６の発明は、特に第３〜第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のいずれか一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や、建物で、玄関ドアなどのドアに備えたものである。これにより、ドア部材の操作性が向上する。

第８の発明は、特に第１〜第６のいずれか一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、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を向上できる。

第９の発明は、可撓性の圧電センサと、前記圧電センサの一部を支持する弾性体と、前記圧電センサの出力信号を検出する検出手段とを備えるセンサユニットであって、前記検出手段は、前記弾性体が所定の応力を付勢された状態から変形したときの前記圧電センサの信号を検出することを特徴とする。

第１０の発明は、、特に第９の発明において、弾性体が、一端をセンサユニットに固定した固定部を有し、片持ち梁状とした略板状に成型され、固定部とは反対側へ延出する方向において圧電センサの一部を支持したもので、弾性体が変形した時に圧電センサも供に変形させる実用的な構成を提供することができる。

第１１の発明は、特に第１０の発明において、圧電センサが、固定部とは反対側へ延出する方向において屈曲部を備えたもので、同じ変位を受けた場合に直線部よりも屈曲部が変形に対する出力信号が大きくとれるので、圧電センサの感度が向上する。

第１２の発明は、特に第１１の発明において、屈曲部が圧電センサを少なくとも１回以上旋回させて構成したもので、例えば、圧電センサを単にＵターンさせた屈曲部よりも、圧電センサを少なくとも１回以上旋回させて構成した屈曲部の方が、同じ変位を受けた場合に屈曲箇所が多くなり、圧電効果による電荷発生量が屈曲箇所分だけ増加して出力信号がより大きくとれるので、圧電センサの感度がさらに向上する。

第１３の発明は、特に第９の発明のセンサユニットにおいて、圧電センサの少なくとも一部が弾性体からなるもので、弾性体の合理化が図れる。

第１４の発明は、第９〜第１３のいずれか１つの発明のセンサユニットの取り付け方法であって、センサユニットをドアに取り付けた時にドアノブと連動して作動するアーム部から圧力を受けて前記弾性体が変形するよう取り付るものである。

第１５の発明は、第９〜第１３のいずれか１つの発明のセンサユニットを備えたドアハンドル装置であって、ドアノブ非使用時に弾性体が所定の応力を付勢された状態にあり、前記ドアノブの変位により前記弾性体が変形したときの前記圧電センサの信号に基づいて、前記ドアノブへの人または物体の接触、または前記ドアノブの操作を検出するドアノブ操作の検出方法である。

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７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はドアノブ３を有している。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５に片持ち梁状に固定されている（図中の８ａ）。図中に示すように、弾性体８の圧電センサ４の支持部８ｂと検知手段５の固定部８ｂとは、離れた位置に設けており、本実施の形態では板状の長手方向の両端にそれぞれを設けている。しかし必ずしも両端に位置させなくてもよく、同一場所としなければよい。また、弾性体８はドアノブ３と連動して作動するアーム部９と上端９ａで接触している。この際、ドアノブ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ノブ３が閉止方向に押圧されるようになっている。

図３に示すように、圧電センサ４、弾性体８、検出手段５は一体として成型されセンサユニット５００を形成している。そして、センサユニット５００は検出手段５に備えられた取り付け金具５ａ、５ｂを介してビス５ｃでハンドルブラケット２に取り付けられている。

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ノブ３への物体の接触、ドアノブ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、実験的にドアノブ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、３
Ｈｚ〜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。

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。

次に作用について説明する。ドア開動作のため、ドアノブ３を車外側に引くか、または、軽くドアノブ３の内側に手を触れると、ドアノブ３が車外側に変位するとともに、ドアノブ３と連動してアーム部９が変位する。図５および図６はこの時のドアノブ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、ドアノブ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。ドアノブ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からの振幅の絶対値｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０以上ならばドアノブ３への物体の接触、ドアノブ３による開動作、ドアノブ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。

尚、ドアノブ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。この場合、圧電センサ４の屈曲部４ａは曲率半径が小さくなる方向に変形するので、圧電センサ４の出力特性から、屈曲部４ａの曲率半径が大きくなる方向に変形した場合とは逆の極性の出力信号が圧電センサ４から出力される。これにより、濾波信号Ｖには図７の基準電位Ｖ０よりマイナス側の信号が現れる。そして、判定部はＶのＶ０からの振幅の絶対値｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０以上ならばドアノブ３への物体の接触、ドアノブ３による開動作、ドアノブ３による閉動作の少なくとも１つが生じたと判定し、｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０以上の期間はＨｉ信号を出力する。このように、ドアノブ３を車外側から押した場合も
検出可能であり、利便性がよい。特に、両手に物を持っている時や、力の弱い子供やお年寄りが利用する場合は、ドアノブ３を車外側に引く動作よりも車外側から押す動作の方がやり易いので、使い勝手が向上する。

上記作用により、このドアハンドル装置では、圧電センサが可撓性を有してドアノブ３に付設可能となり、ドアノブ３の微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアノブ３に単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアノブ３に対するタッチが検出可能となる。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。

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、ドアノブ３非使用時において前記弾性体８の一部は所定の押圧を付勢されてアーム部９上端に接触するもので、圧電センサ４が弾性体８を介してアーム部９上端に接触するので、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、ドアノブ３非使用時において弾性体８の一部が所定の押圧を付勢されてアーム部９上端に接触した状態なので、ドアノブ３開動作時にはドアノブ３の変位に伴いアーム部９上端に弾性体８と圧電センサ４とが追従して変位するとともに、圧電センサ４の変形に応じて、検出手段５が開検出の信号を出力する。そして、所定の変位後は弾性体８は変位せず、圧電センサ４も変形をとどめるので、変位量が大きすぎて圧電センサ４が断線したりすることがないので、センサユニット５００としての信頼性が向上する。

また、アーム部９と弾性体８と圧電センサ４との位置関係を調節することで、検出領域や変位量の調整が可能で、構造や寸法等の異なるさまざまなドアハンドル装置に対してもセンサユニット５００の最適化が可能となる。

また、アーム部９上端と弾性体８との接触位置の関係から、アーム部９上端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、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を備えたもので、同じ変位を受けた場合に直線部よりも屈曲部が変形に対する出力信号が大きくとれるので、圧電センサ４の感度が向上する。圧電センサ４の感度が向上すると、センサユニット５００内に収めた検出手段５においても、例えば、信号処理の増幅率を低減できるので電気的なノイズの影響を低減することができたり、オペアンプ等の増幅器の実装個数を削減できてユニットの小型化も可能となる。

また、圧電センサ４、弾性体８、検出手段５は一体として成型されセンサユニット５００を形成しており、センサユニット５００としてドア１に取り付け可能なので、ドアハンドル装置としての組み立てが効率的にできる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を図８及び図９を参照して説明する。

図８（ａ）は本発明の第２の実施の形態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、図８（ｂ）は図８（ａ）をＳ方向から見た概略図、図９（ａ）は同実施の形態２におけるハンドルブラケット２のドアノブ３操作時のドアノブ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９（ｂ）は図９（ａ）をＳ方向から見た概
略図である。本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、図８及び図９に示すように、圧電センサ４の屈曲部４ａが圧電センサ４を少なくとも１回以上旋回（図８及び図９では、２回半旋回）させて構成した点にある。ここで、圧電センサ４は屈曲部４ａで旋回後、束ねて弾性体８と支持部８ｃで支持されるとともに、検出手段５から延出したガイド部５ｄと支持部５ｅで支持される。この支持部８ｃと、５ｅでは結束バンドなどを用いて、それぞれ弾性体８、ガイド５ｄと、旋回させた圧電センサ４の積層状態を保持して固定する。固定はこの方法に限るわけではなくフック状の固定具に引っ掛けるような構成などでもよく、遊嵌状態で固定されるとよいが、接着剤で支持部と圧電センサを固定してしまうようなものでないのが好ましい。これは接着剤などで、圧電センサ４自体の形状を固定してしまう構成であれば、圧電体の変形が妨げられることになり、圧電センサの変形が抑制され出力が小さくなるので好ましくない。

支持部８ｃと支持部５ｅの圧電センサとの接触面は、屈曲部４ａの一部に接していればよいが、支持部８ｃと対向する積層された圧電センサ４の屈曲部４ａよりも広い面積となるほうが確実に屈曲部４ａに同時に変形を生じさせることができるので好ましい。

また、旋回回数を増すと屈曲部４ａを備えた変形部分全体の剛性が増し、変形しづらくなるので、このことを避けるために圧電センサ４の外側電極４ｄとして、編組線を用いている。この際、編組線を構成する素線として、例えば錫メッキ銅線の直径が５０μｍ以下の極細線を用い、圧電体４ｃ周囲への編み込みを４〜１０ｍｍピッチとすると、第１の実施の形態で用いた帯状電極を巻き付ける構成よりも圧電センサ４の柔軟性が増して可撓性が向上するので、上記のように圧電センサ４を屈曲部４ａで旋回させる構成にしても屈曲部４ａの剛性の増加を抑えて容易に変形できる構成を実現できる。

また、上記のような編組線を用いれば、外側電極４ｄを形成する加工速度も帯状電極を巻き付ける構成と同等以上の速度を実現でき、生産性を向上できる。また、上記編組線により帯状電極を巻き付ける構成と同等の強電界ノイズへの耐性を確保できる。

また、圧電センサ４は、外側電極４ｄとして帯状電極を巻き付ける構成の場合、帯状電極は部分的に重なって巻き付けているため、圧電センサ４が屈曲して配設されると、屈曲している部位では被覆層４の中で帯状電極が部分的に緩みを生じている。従って、圧電センサ４の屈曲部位が変形する場合、帯状電極が部分的に緩んでいるので、帯状電極と圧電体４ｃとが擦れて摩擦電気を発生し、ノイズとなって誤検出の原因となることがある。一方、上述したような極細線からなる編組線を外側電極４ｄに使用すると、圧電体４ｃと編組線との密着が良好であるため、屈曲部位でも編組線が部分的に緩みを生じることはなく、屈曲部位が変形してもノイズとなる摩擦電気の発生が抑制され、誤検出を防止できる。

上記構成により、ドア開動作のため、図８の状態から図９のようにドアノブ３を車外側に引くか、または、軽くドアノブ３の内側に手を触れると、ドアノブ３が車外側に変位するとともに、ドアノブ３と連動してアーム部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、特に、図９（ｂ）に示す屈曲部４ａの両サイド部４ｂ、４ｃの曲率半径が大きくなる方向に変形する。そして、圧電効果により圧電センサ４の変形の加速度に応じて電圧信号が発生する。

上記作用により、第１の実施の形態のように圧電センサ４を単にＵターンさせた屈曲部よりも、圧電センサ４を少なくとも１回以上旋回させて構成した屈曲部の方が、同じ変位を受けた場合に屈曲箇所が多くなり、圧電効果による電荷発生量が屈曲箇所分だけ増加して出力信号がより大きくとれるので、圧電センサ４の感度がさらに向上し、ドアノブ操作やドアノブへの接触の検出時間をさらに短縮することができる。

尚、ドアノブ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。特に、両サイド部４ｂ、４ｃの曲率半径が図８の状態から小さくなる方向に変形するので、上記と同様に、圧電効果により圧電センサ４から大きな電圧信号が出力され、ドアノブ３を車外側から押す場合も、圧電センサ４の感度がさらに向上し、ドアノブ操作やドアノブへの接触の検出時間をさらに短縮することができる。

また、本実施の形態では、図８及び図９に示したように、屈曲部４ａで圧電センサ４を旋回させる際に、圧電センサ４の巻き付け形状が同形状となるよう順次積層した構成だったが、例えば、圧電センサ４を蚊取り線香のように渦巻状に旋回させて屈曲部４ａを形成したり、手毬を作る時のようにさまざまな方向から圧電センサ４を球面状に旋回させて屈曲部４ａを形成してもよく、圧電センサ４の屈曲部４ａが変形を受けたときに屈曲箇所が多くなる構成であれば他のさまざまな旋回構成を使ってもよい。

また、本発明の他の実施の形態として、図１０に示したように、ドアノブ３と連動して作動する２つのアーム部９それぞれに対応して弾性体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、ドアノブ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。

また、上記実施の形態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。

また、上記実施の形態のドアハンドル装置の出力信号に基づき、他の機器のさまざまな制御を行う構成としてもよい。例えば、上記実施の形態のドアハンドル装置を自動車のバワースライドドアやパワーハッチバックドア、建物の自動ドア等のドアに配設し、ドアノブの操作を検出してドアの自動開閉を制御する構成としてもよく利便性が向上する。この際、上記実施の形態の作用の説明で述べたように、ドアノブ３を車外側から引いた場合と押した場合では圧電センサ４の出力信号の極性が逆になることを利用して、例えば、ドアノブ３を車外側から引くとドアを開動作し、ドアノブ３を車外側から押すとドアを閉動作するといったように、圧電センサ４の出力信号の極性に基づきドアの開閉制御を行う構成としてもよい。

また、圧電センサ４の出力信号の大きさに応じてドアの開閉速度を制御する構成としてもよい。例えば、圧電センサ４の出力信号が大きいほどドアの開閉速度を早くする構成により、ドアを急いで開閉したい場合は、ドアノブ３を強く操作して圧電センサ４からの出力信号を増大させればよく、利便性が向上する。

その他、ドアハンドル装置の出力信号に基づき、パワーウィンドウの開閉や、照明のオン・オフ、調光、ＡＶ機器のオン・オフを行う等、さまざまな機器の制御に応用可能である。

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ノブに付設可能となり、ドアノブの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアノブに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアノブに対するタッチが検出可能となるので、例えば、ドア以外での多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ハンドル部材に適用することが可能となる。

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 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 ドアノブ３操作時のドアノブ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 （ａ）本発明の実施の形態２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（ｂ）図８（ａ）をＳ方向から見た概略図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるハンドルブラケット２のドアノブ３操作時のドアノブ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（ｂ）図９（ａ）をＳ方向から見た概略図 本発明の他の実施の形態におけるハンドルブラケット２の外観図

符号の説明

１ ドア
３ ドアノブ
４ 圧電センサ
４ａ 屈曲部
５ 検出手段
８ 弾性体
８ａ 固定部
８ｂ 支持部
９ アーム部
９ａ 上端
９ｂ 固定軸
５００ センサユニット

Claims (15)

1. ドアの開閉操作のためのドアノブと、前記ドアノブ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ノブへの物体の接触、前記ドアノブによる開動作と閉動作の少なくとも１つを検出する検出手段とを備え、前記圧電センサは前記ドアノブ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ノブの変位により変形可能なことを特徴とするドアハンドル装置。
2. ドアノブと連動して作動する複数のアーム部を備え、圧電センサは前記ドアノブと連動して作動する複数のアーム部のうちの少なくともいずれか１つが変位することにより変形可能なことを特徴とする請求項１記載のドアハンドル装置。
3. 圧電センサは、一端が固定され片持ち梁状とした略板状の弾性体に支持され、ドアノブ非使用時において前記弾性体の一部は所定の押圧を付勢されてアーム部の一部に接触する請求項１または２記載のドアハンドル装置。
4. 圧電センサは、弾性体の固定部の反対側から延出する方向において屈曲部を備えた請求項３記載のドアハンドル装置。
5. 屈曲部は圧電センサを少なくとも１回以上旋回させて構成した請求項４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３〜５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。
9. 可撓性の圧電センサと、前記圧電センサの一部を支持する弾性体と、前記圧電センサの出力信号を検出する検出手段とを備えるセンサユニットであって、前記検出手段は、前記弾性体が所定の応力を付勢された状態から変形したときの前記圧電センサの信号を検出することを特徴とするセンサユニット。
10. 弾性体は、一端をセンサユニットに固定した固定部を有し、片持ち梁状とした略板状に成型され、固定部とは反対側へ延出する方向において圧電センサの一部を支持した請求項９記載のセンサユニット。
11. 圧電センサは、固定部とは反対側へ延出する方向において屈曲部を備えた請求項１０記載のセンサユニット。
12. 屈曲部は圧電センサを少なくとも１回以上旋回させて構成した請求項１１記載のセンサユニット。
13. 圧電センサの少なくとも一部が弾性体からなる請求項９記載のセンサユニット。
14. 請求項９〜１３のいずれか１項記載のセンサユニットをドアに取り付けた時にドアノブと連動して作動するアーム部から圧力を受けて前記弾性体が変形するよう取り付けるセンサユニットの取り付け方法。
15. 請求項９〜１３のいずれか１項記載のセンサユニットを備えたドアハンドル装置であって、ドアノブ非使用時に弾性体が所定の応力を付勢された状態にあり、前記ドアノブの変位に伴い前記弾性体が変形したときの前記圧電センサの信号に基づいて、前記ドアノブへの人または物体の接触、または前記ドアノブの操作を検出するドアノブ操作の検出方法。
    

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