JP2006344554A - 静電容量式のドア用タッチセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のこの種のスマートエントリーシステムでは、通行人などがドアハンドルに触れるたびにエントリーキーに対する電波の送信が行われ、消費電力が増加してバッテリーあがりの要因となる問題点を生じていた。
【解決手段】 本発明により、ドアハンドル１内またはドアハンドルの近傍に導電性部材により形成された少なくとも２つ以上のセンサー電極（２Ａ、２Ｂ）を設置し、夫々のセンサー電極の物体接近による容量変化を電圧または容量のパラメータに変換する変換回路と、その変換された電圧または容量のパラメータを検出する判断回路とを設け、それら２つ以上のセンサー電極による出力の論理積をもって検出出力を生じる静電容量式のドア用タッチセンサとしたことで、使用者以外が触れたときの動作発生をを少なくし、課題を解決する。
【選択図】 図２

Description

本発明はキーレスエントリーシステム、スマートエントリーシステムなどと称され、当該の車両のエントリーキーを所持する者がドアノブに触れるなどして乗車の意志があることを車両側に伝えると、その信号をトリガーとして電波などでイグニッションキー、あるいは、エントリーキーに対してキー番号の問い合わせなどの確認を行い、一致しているときにはロックを解除して乗車を可能とするシステムに関するものである。

従来のこの種のスマートエントリーシステム用のドア用タッチセンサの構成としては、図８に示すように、中空の樹脂部材で形成されたドアハンドル本体９０の内部に金属など導電性部材で形成されたセンサー電極９１を設けておき、ユーザーがドアハンドル本体９０に手を触れると、前記ドアハンドル本体９０内に組み込まれた前記センサー電極９１とアース間の静電容量が変化するものとなる。

よって、この変化を、例えば図９に示すような交流増幅器９３、整流回路９４などを有する検出回路を介して電圧などに変換し、電圧比較回路９５の出力が所定電圧となったときにはトリガーとして、車両側に設けた送受信機（図示は省略する）を作動させ、電波を発信してユーザーの所有するエントリーキーに信号を送り認識コードを確認する。

そして、認識コードが合致したときには、ドアロックを解除したり、エンジンの始動を行うなど、走行に必要な準備を行う。尚、前記ドアハンドル本体９０には、必要に応じて施錠用センサー電極も設けられており、車両の使用が終わった後には、前記施錠用のセンサー電極の近傍に手を触れれば、同様なトリガー回路からエントリーキーに信号が送信され、エンジン停止、ドアロックの施錠など、停車に必要な動作を行う。

このときに、例えば、人通りの多い場所に駐車した場合、通りすがりの通行人が無意識にドアハンドル本体９０に触れた場合にも前記した送受信機が作動し電波を発射するなど、無駄な電力消費が行われ、バッテリーなどに負担を生じるものとなるので、前記ドアハンドル本体９０の車体の外側となる部分には接地が行われた静電シールド板９２を設け、単に外側から触れられた場合には前記センサー電極９１に容量変化を生じないようにしている。

よって、前記センサー電極９１は、前記ドアハンドル本体９０の内側まで手を回り込ませ、握られた状態に成ったときに、必要量の静電容量に変化を生じるものとなり、このような状態で触れられたときには、使用者に乗車する意志があるものとして、トリガー動作を行い、車両側に設けた送受信機に所定の動作を行わせる。
特開２００２−２９５０９３号公報

しかしながら、前記した従来の静電容量式のセンサでは、例えば、部外者が、車両に対する興味などにより、前記ドアハンドル本体９０を操作したり、車体に寄りかかるなど、ドアハンドル本体９０の近傍に大きな静電容量が存在する状態を生じたり、あるいは、降雨、降雪などにより水のような誘電体が近傍に存在する状態を生じると、センサー電極９１に容量変化を生じ、車体側に設けられた送受信機に対しトリガー動作を行ってしまうことがある。

よって、前記車体側に搭載された送受信機は、トリガー動作が行われたことで、開錠動作、または、施錠動作が要求されたと解釈し、エントリーキーに向ける送信を行うこのとなり、自動車の電源であるバッテリーの浪費につながる。また、たまたま、近所にエントリーキーを所持した所有者が居ると、本人の意志に関わりなく、自動車の開錠、エンジンの始動などが行われるという誤動作を生じるものとなる。

本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、ドアハンドル内またはドアハンドルの近傍に導電性部材により形成された少なくとも２つ以上のセンサー電極を設置し、夫々のセンサー電極の物体接近による容量変化を電圧または周波数のパラメータに変換する変換回路と、その変換された電圧または周波数のパラメータを検出する判断回路とを有し、それら２つ以上のセンサー電極による出力の論理積をもって検出出力を生じることを特徴とする静電容量式のドア用タッチセンサを提供することで、誤動作を生じる可能性を低減させ、課題を解決するものである。

本発明により、独立する２つ以上のセンサー電極と、それらセンサー電極の夫々に独立して設けられる電圧変換回路と、それら電圧変換回路からの出力の論理積の出力をもって車体側の送受信機に対してトリガーを出力するドアハンドルの構成としたことで、例えば、ドアの開閉を行うときに、採用されたドアハンドルのデザインなどに合わせて、双方から適宜な電圧が出力され、且つ、部外者においては通常、触れる確率の低い位置に電極を設けるものとしておく。

そして、その２つ以上の出力の論理積で送受信機のトリガーを行うものとしたことで、例えば、単に通りすがりに触った程度と、開錠の意志の認められない接触では、双方の電極が所定の電圧を発生するものとは成らず、よって、論理積回路の出力も発生せず、前記車体側の送受信機に対してトリガーを行うことはなく無駄な消費電力を生じることはない。よって、当然に、予想外の時点でドアの解錠が行われるなどの不都合も生じなくなり、信頼性の向上に優れた効果を奏するものとなる。

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に示すものは本発明に係るドアハンドル１の第一実施形態であり、まず、説明に先立って、以降の説明では、前後、左右、上下、内外など、方向については、自動車の車体を基準として説明を行うものとする。

まず、図１に示す第一実施形態においても、従来例で説明したようにドアハンドル１の内側には、センサー電極が設けられるものとされ、例えば人間に手など誘電性物体の近接を検知を目的とするものである点は同様であるが、この第一実施形態では、センサー電極として、第一センサー電極２Ａと第二センサー電極２Ｂとの２つが採用され、車両に取付けられたドアハンドル１に対して上下に分割した状態として設置されている。

そして、前記第一センサー電極２Ａと第二センサー電極２Ｂのそれぞれには、図２に示すように、これらセンサー電極２Ａ、２Ｂに手などが近づいたことにより生じた静電容量の変化を電圧化するために、従来例で説明したのと同様に交流増幅回路３ａ、平滑回路３ｂ、電圧比較回路３ｃなどから成る検出回路３が接続され、センサー電極２Ｂにも同様に交流増幅回路４ａ、平滑回路４ｂ、電圧比較回路４ｃなどから成るな構成とした検出回路４が接続され、更に、これら検出回路３、４からの出力は、論理積回路、即ち、ＡＮＤ回路５に入力されている。

よって、本発明の構成によれば、第一センサー電極２Ａと、第二センサー電極２Ｂとに同時に手が近づき、静電容量に影響を与え、双方に所定の電圧が出力されている状態と判断される状態とならないと、前記ＡＮＤ回路５からは出力を生じることはなく、よって、車体側に設けられている送受信機６に対してトリガーを行うこともなく、従って、送受信機６による無駄な電力消費も生じない。

ここで、上記にも説明したように、前記第一センサー電極２Ａ、及び、第二センサー電極２Ｂは樹脂製のドアハンドル１内に埋め込まれているものであるので、ドアハンドル１の外部からは設けられている位置が明確に認識されることはないので、例えば、センサー電極２Ａ、２Ｂを設ける位置を適宜に前後方向にオフセットしておくなどしておけば、所定の位置を握るとき以外は、ＡＮＤ回路５が出力を生じる可能性を低くすることができる。

よって、オフセット量などを知ることのない、車両の使用者以外の第三者がドアハンドル１に触れるときには、ＡＮＤ回路５から出力を生じて送受信機６を動作させ、無用な電力を消費してバッテリー（図示せず）を消耗させるなどの確率を低下させることができるものとなる。尚、説明は、第一センサー電極２Ａと、第二センサー電極２Ｂとの２つを設けた例で説明したが、これは、第三センサー電極を加えても良く、これにより誤動作の発生の一層の低下が期待できる。

図３は、本発明に係るドアハンドル１の第二実施形態を示すものである。この第二実施形態においても、第一センサー電極２Ｃと、第二センサー電極２Ｄの２つのセンサー電極を用いた例で示してある。

ここで、第一実施形態においては、第一センサー電極２Ａと、第二センサー電極２Ｂとはドアハンドル１に対して上下に分割されていたが、この第二実施形態では、前記ドアハンドル１に対して前後に分割された状態で取付けられている。そして、前記第一センサー電極２Ｃと、第二センサー電極２Ｄには、図２に示したのと同様に検出回路３、４が設けられ、それぞれの検出回路３、４の出力は論理積を演算するＡＮＤ回路５に入力されている。

尚、第一実施形態における第一センサー２Ａ、及び、第二センサー２Ｂにおいても、第二実施形態における第一センサー電極２Ｃ、及び、第二センサー電極２Ｄにおいても、外側から触られたときの静電容量の変化を少なくするために、従来例と同様に車体の外側となる側に接地した静電シールド板１０（従来例の図８も参照されたい）を設けるなどは自在である。

また、前記ドアハンドル１に施錠用センサー２１が設けられている場合においても、図４、及び、図５に、第三実施形態、第四実施形態として示すように、これら施錠用センサーは分割して形成しても良いものである。

そして、その分割は、第一実施形態と同様に、ドアハンドル１に対して、上下方向に第一施錠用センサー２１Ａ、及び、第二施錠用センサー２１Ｂとするように分割して設けても良く（図４参照）、あるいは、第二実施形態と同様に前後方向に第一施錠用センサー２１Ａ、及び、第二施錠用センサー２１Ｂとするように分割して設けても良い（図５参照）ものである。

このように形成された第一施錠用センサー２１Ａと、第二施錠用センサー２１Ｂとには図２にも示したように検出回路３（４）が設けられて、その出力により送受信機６のトリガーが行われ、そして、ドアの施錠と共に、エンジンの停止、パーキングブレーキの操作、照明などの電源の切断など、自動車の操作を中止するときに必要とされる動作を行う。

上記に説明した第一実施形態〜第四実施形態の何れも、複数個として用意した第一センサー電極２Ａ（２Ｃ）、第二センサー電極２Ｂ（２Ｄ）の何れにも検出回路３（４）をそれぞれに設けるものであり、そして、それら検出回路３（４）からの出力はＡＮＤ回路５に入力され、このＡＮＤ回路５の出力をもって送受信機６のトリガーとするものであり、即ち、容量の変化を電圧の変化に置き換え動作を行うものであったが、本発明では図６、図７に第五実施形態として示すように、容量の変化を周波数の変化として検出動作を行わせても良いものである。

図６は、上記第四実施形態を実施するときの例をブロック図で示すものであり、通常には第一センサー電極２Ｅに接続されたＣＲ発振器７Ａを動作させておき、基準発振器７Ｃの周波数との周波数の差分をカウンタ８ａで監視することで、物体の近接を看視しており、例えば、基準発振器７Ｃの周波数に第一ＣＲ発振器７Ａの周波数とが近づくことで物体の近接が判定回路９により知れるものとしておく。

よって、この第四実施形態では常時は第一センサー電極２Ｅに接続された第一ＣＲ発振器７Ａのみが動作しているが、前記第一センサー電極２Ｅに物体が近づいたことが確認された時点で、前記判定回路９ａにより、第二センサー電極２Ｆに接続された第二ＣＲ発振器７Ｂを起動させ、上記と同様に基準発振器７Ｃの周波数と比較して、カウンタ８ｂにより第二センサー電極２Ｆへの物体の近接を看視し、近接が確認された時点で出力回路により、前の実施形態と同様な送受信機６（図示せず）のトリガーを行う。よって、常時は第一ＣＲ発振器７Ａのみが作動しているので消費電力が低減することができる。

図７は、第四実施形態に使用するドアハンドル１の例を示すものであり、上記の説明のように、通常は、一方のＣＲ発振器（説明の例ではＣＲ発振器７Ａ）のみを作動させ、物体の近接を検出した時点で、他方のＣＲ発振器（７Ｂ）を起動させる構成とすると、全体としての動作が遅れ気味となり、使用者に違和感を感じさせる場合もある。

よって、本発明では常時発信している第一ＣＲ発振器７Ａが接続されている第一センサー電極２Ｅの面積を増すことで感度を向上させ、比較的に早期に第二ＣＲ発振器７Ｂが起動されるようにして、反応時間に遅れを生じるのを補償し、使用者に生じる違和感を緩和している。

以上のように本発明により、センサー電極を複数化し、全てのセンサー電極の作動により送受信機のトリガーを行わせる構成としたことで、通りすがりの第三者などがドアハンドルに触れたときにも、全てのセンサー電極が作動するような触れ方をしない限りにはスマートエントリーシステムが動作することはなく、信頼性が向上できるものとなる。

本発明に係る静電容量式のドア用タッチセンサの第一実施形態におけるセンサー電極のドアハンドルへの配置の状態を示す説明図である。 同じく本発明に係る静電容量式のドア用タッチセンサにおける検出回路の例を示す略示的な配線図である。 同じく、静電容量式のドア用タッチセンサの第二実施形態におけるセンサー電極のドアハンドルへの配置の状態を示す説明図である。 静電容量式のドア用タッチセンサの第三実施形態における施錠用センサー電極のドアハンドルへの配置の状態を示す説明図である。 同じく、ドア用タッチセンサの第四実施形態における施錠用センサー電極の配置の状態を示す説明図である。 検出回路を容量−周波数変換式としたときの例を示すブロック図である。 ドア用タッチセンサの動作速度の改善を図るときのセンサー電極の形状の例を示す説明図である。 従来例を示す断面図である。 従来例の検出回路の例を示す配線図である。

符号の説明

１…ドアハンドル
２Ａ、２Ｃ、２Ｅ…第一センサー電極
２Ｂ、２Ｄ、２Ｆ…第二センサー電極
２１…施錠用センサー
２１Ａ、２１Ｃ…第一施錠用センサー
２１Ｂ、２１Ｄ…第二施錠用センサー
３、４…検出回路
３ａ…交流増幅回路
３ｂ…平滑回路
３ｃ…電圧比較回路
５…ＡＮＤ回路
６…送受信機
７Ａ…第一ＣＲ発振器
７Ｂ…第二ＣＲ発振器
７Ｃ…基準発振器
８ａ、８ｂ…カウンタ
９ａ…判定回路
９ｂ…出力回路
１０…静電シールド板

Claims (3)

1. ドアハンドル内またはドアハンドルの近傍に導電性部材により形成された少なくとも２つ以上のセンサー電極を設置し、夫々のセンサー電極の物体接近による容量変化を電圧または周波数のパラメータに変換する変換回路と、その変換された電圧または周波数のパラメータを検出する判断回路とを有し、それら２つ以上のセンサー電極による出力をもって検出出力を生じることを特徴とする静電容量式のドア用タッチセンサ。
2. ドアハンドル内またはドアハンドルの近傍に導電性部材により形成された少なくとも２つ以上のセンサー電極を設置し、夫々のセンサー電極の物体接近による容量変化を周波数に変換する変換回路と、その周波数の変化を検出する判断回路とを有し、第一センサ電極あるいは前段の回路出力により第二センサ電極あるいは後段の回路を作動させることを特徴とする静電容量式のドア用タッチセンサ。
3. 第一センサー電極の面積を他のセンサー電極よりも大きくしたことを特徴とする請求項２記載の静電容量式のドア用タッチセンサ。

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