JP2007108003A - 接触検出装置並びに挟み込み防止装置 - Google Patents

接触検出装置並びに挟み込み防止装置 Download PDF

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Abstract

【課題】検出遅れが少ない接触検出装置、並びに、そのような検出装置を有する挟み込み防止装置を実現する。
【解決手段】接触検出装置は、可撓性を有する導電性物質からなり接触検出範囲にわたって延在する第1の電極(430)と、前記第1の電極の裏側において前記第1の電極から離間して延在する第2の電極(440)と、前記第1の電極の静電容量に基づいて前記第1の電極への物体の接触を検出する検出手段とを具備する。前記第1の電極は、埋込導電体を有する導電性樹脂からなる、
【選択図】図3

Description

本発明は、接触検出装置並びに挟み込み防止装置に関し、とくに、物体の接触を検出する装置、並びに、少なくとも一方が駆動部で駆動される2つの部材による異物の挟み込みを検出し、挟み込みを防止するように駆動部を制御する挟み込み防止装置に関する。
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、窓枠の近傍に検出器を設け、その検出信号に基づいて挟み込み防止を行うものがある。
検出器は、弾性変形可能なチューブ内に1対の平行電極を間隔をあけて対向配置し、チューブの潰れに伴う電極の短絡(例えば、特許文献1参照)、または、電極間隔の減少による静電容量の増加(例えば、特許文献2参照)を挟み込み検出に利用している。
特開昭61−45518号公報 特開2000−329506号公報
上記の検出器は、チューブが十分に潰れないうちは検出信号を発生しない。このため、挟み込みが発生してから防止制御が始まるまで遅れが生じ、その間人体等は強い力で挟まれ続ける。
そこで、本発明の課題は、検出遅れが少ない接触検出装置、並びに、そのような検出装置を有する挟み込み防止装置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、可撓性を有する導電性物質からなり接触検出範囲にわたって延在する第1の電極と、前記第1の電極の裏側において前記第1の電極から離間して延在する第2の電極と、前記第1の電極の静電容量に基づいて前記第1の電極への物体の接触を検出する検出手段と、を具備することを特徴とする接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項2に係る発明は、前記第1の電極は、埋込導電体を有する導電性樹脂からなる、ことを特徴とする請求項1に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項3に係る発明は、前記埋込導電体は前記第1の電極の基部に位置する、ことを特徴とする請求項2に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項4に係る発明は、前記埋込導電体は埋込金属である、ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項5に係る発明は、前記検出手段は、前記第1の電極の静電容量が予め定められた閾値を超えたことによって接触を検出する、ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項6に係る発明は、前記第2の電極は前記閾値を超える静電容量を有する、ことを特徴とする請求項5に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項7に係る発明は、前記検出手段は、前記第1の電極の静電容量が前記閾値より小さいもう一つの閾値を下まわったことによっても接触を検出する、ことを特徴とする請求項5に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項8に係る発明は、前記第2の電極は接地された電極である、ことを特徴とする請求項7に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項9に係る発明は、前記第2の電極は導電性物質からなる、ことを特徴とする請求項8に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項10に係る発明は、前記導電性物質は金属である、ことを特徴とする請求項9に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項11に係る発明は、前記導電性物質は導電性ゴムである、ことを特徴とする請求項9に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項12に係る発明は、前記導電性物質は導電性樹脂である、ことを特徴とする請求項9に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項13に係る発明は、前記導電性樹脂は埋込導電体を有する、ことを特徴とする請求項12に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項14に係る発明は、前記埋込導電体は埋込金属である、ことを特徴とする請求項13に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項15に係る発明は、前記第1の電極および前記第2の電極は、結合用の絶縁性樹脂とともに押し出し成形によって一体的に形成される、ことを特徴とする請求項13または請求項14に記載の接触検出装置である。
上記の課題を解決するための請求項16に係る発明は、少なくとも一方が駆動部で駆動される2つの部材による異物の挟み込みを検出する検出装置と、前記検出装置の挟み込み検出信号に基づいて前記駆動部を挟み込みを防止するように制御する制御装置とを有する挟み込み防止装置であって、前記検出装置として、請求項1ないし請求項15のうちのいずれか1つに記載された接触検出装置、を具備することを特徴とする挟み込み防止装置である。
請求項1または請求項16に係る発明によれば、接触検出装置が、可撓性を有する導電性物質からなり接触検出範囲にわたって延在する第1の電極と、前記第1の電極の裏側において前記第1の電極から離間して延在する第2の電極と、前記第1の電極の静電容量に基づいて前記第1の電極への物体の接触を検出する検出手段とを具備するので、検出遅れが少ない接触検出装置、または、そのような検出装置を有する挟み込み防止装置を実現することができる。
請求項2に係る発明によれば、前記第1の電極は、埋込導電体を有する導電性樹脂からなるので、等電位性を良くすることができる。
請求項3に係る発明によれば、前記埋込導電体は前記第1の電極の基部に位置するので、第1の電極の変形時の負荷が小さい。
請求項4に係る発明によれば、前記埋込導電体は埋込金属であるので、等電位性を良くすることができる。
請求項5に係る発明によれば、前記検出手段は、前記第1の電極の静電容量が予め定められた閾値を超えたことによって接触を検出するので、人体接触の検出が容易である。
請求項6に係る発明によれば、前記第2の電極は前記閾値を超える静電容量を有するので、静電容量の小さい物体の接触が検出可能である。
請求項7に係る発明によれば、前記検出手段は、前記第1の電極の静電容量が前記閾値より小さいもう一つの閾値を下まわったことによっても接触を検出するので、静電容量の小さい物体の接触が検出可能である。
請求項8に係る発明によれば、前記第2の電極は接地された電極であるので、第1の電極との接触により静電容量を低下させることが可能である。
請求項9に係る発明によれば、前記第2の電極は導電性物質からなるので、接地が容易である。
請求項10に係る発明によれば、前記導電性物質は金属であるので、等電位化が容易である。
請求項11に係る発明によれば、前記導電性物質は導電性ゴムであるので、成形が容易である。
請求項12に係る発明によれば、前記導電性物質は導電性樹脂であるので、成形が容易である。
請求項13に係る発明によれば、前記導電性樹脂は埋込導電体を有するので、等電位化が容易である。
請求項14に係る発明によれば、前記埋込導電体は埋込金属であるので、等電位化が容易である。
請求項15に係る発明によれば、前記第1の電極および前記第2の電極は、結合用の絶縁性樹脂とともに押し出し成形によって一体的に形成されるので、取扱が容易である。
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の昇降時の安全を管理する。
安全装置300は、発明を実施するための最良の形態の一例である。安全装置300の構成によって、挟み込み防止装置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の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、センサ320および接触検出部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の昇降時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。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。
ウィンドウ100にはセンサ320が設けられる。センサ320の出力信号が接触検出部330に入力される。接触検出部330は、センサ320の出力信号に基づいて物体の接触の有無を判定し、判定信号をCPU302に入力する。CPU302は、接触検出部330からの入力信号に基づいてウィンドウレギュレータ200を制御する。
センサ320と接触検出部330からなる部分は、発明を実施するための最良の形態の一例である。この部分の構成によって、接触検出装置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。接触検出部330は、本発明における検出手段の一例である。
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内の開口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。センサ320は、上枠104aから後枠104bにかけて設けられる。
図3に、ウィンドウ100におけるセンサ320の取り付け状態を示す。これは、図2についてのA−A断面図に相当する。図3に示すように、センサ320は、ドアサッシュ140の室内側に下向きに設けられる。ドアサッシュ140の室外側にはモール142が設けられ、窓ガラス102の上端を受容する部分にはウェザーストリップ144が設けられる。
センサ320は、外側電極430と内側電極440が結合部材450を介して一体化されたものとなっている。外側電極430は、本発明における第1の電極の一例である。内側電極440は、本発明における第2の電極の一例である。結合部材450は例えばオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)等の絶縁性樹脂で構成されている。センサ320は、結合部材450のU字状部分によってドアサッシュ140に取り付けられる。
外側電極430は、結合部材450とともにチューブ状の構造体を形成し、このチューブ状構造体の内壁の中央上部において、内側電極440が、結合部材450によって支持されている。内側電極440と外側電極430は長さが同じである。本書では、チューブ状構造体の外壁側を表側ともいい、内壁側を裏側ともいう。したがって、内側電極440は外側電極の裏側に位置することとなる。
外側電極430は、可撓性を有する導電性材料で構成される。そのような材料としては例えば導電性ゴムや導電性樹脂等が用いられる。導電性樹脂は、TPOにカーボンを含有させたもの等である。
外側電極430は、その基部すなわち結合部材450との接合部付近に、埋込金属432を有する。埋込金属432は、外側電極430の全長にわたる長さを持つステンレスや銅のワイヤである。埋込金属432を持つことにより、外側電極430は全長にわたって等電位化される。なお、埋込金属432に代えて、金属以外の導電体を用いてもよい。そのような導電体として、例えば、導電性を特に良くした導電性樹脂や導線性ゴムを用いることができる。
外側電極430は信号線を通じて接触検出部330に接続される。接触検出部330は、外側電極430の静電容量に基づいて、外側電極430への人体の接触の有無を検出する。接触の有無の検出は所定の閾値を基準として行われる。
内側電極440も、導電性材料で構成される。そのような材料としては例えば導電性樹脂等が用いられる。内側電極440は埋込金属442を有する。埋込金属442は、内側電極440の全長にわたる長さを持つステンレスや銅のワイヤである。なお、埋込金属442に代えて、金属以外の導電体を用いてもよい。そのような導電体として、例えば、導電性を特に良くした導電性樹脂や導線性ゴムを用いることができる。
埋込金属442を持つことにより、内側電極440は全長にわたって等電位化される。なお、埋込金属442は省略可能である。内側電極440はドアサッシュ140に接続されている。なお、内側電極440は、安全装置300を構成する電気系のアースに接続するようにしてもよい。これによって、内側電極440はグラウンド電極となる。
このような構成のセンサ320が、押し出し成形等によって一体成形される。このため、外側電極430、内側電極440および結合部材450からなるセンサ320を容易に製造することができる。
図4に、人体(例えば手)の挟み込みが発生した状態を示す。図4に示すように、手が窓ガラス102とセンサ320の間に挟まれると、人体が持つ静電容量によって外側電極430の静電容量が増加する。
接触検出部330は、このときの静電容量の増加に基づいて挟み込みを検出する。挟み込み検出信号はCPU302に入力される。CPU302は挟み込み検出信号に基づいて駆動回路304を制御して窓ガラス102を下降させる。
このような挟み込み防止は人体がセンサ320に接触するやいなや開始されるので、遅滞なく行われる。しかも、センサ320の外側電極430が可撓性を有するので、挟み込まれた人体に大きな力が加わることもない。
静電容量の小さい物体が挟まれたときは、外側電極430の静電容量が閾値を超えない場合があり得る。そのような事態は、例えば手袋をした手が挟まれたときなどに発生する。そのような場合は、物体がセンサ320に接触しただけでは挟み込み防止が行われない。
このため、物体を挟み込んだまま窓ガラス102の上昇が継続して、図5に示すように、外側電極430がつぶれて内側電極440に接触する状態が発生する。すなわち、外側電極430と内側電極440がショートする状態となる。内側電極440はグラウンド電極なので、それとのショートにより外側電極430の静電容量が急減(消滅)する。
接触検出部330は、静電容量の急減(消滅)も接触検出の条件としている。静電容量の急減(消滅)による接触検出は、別な閾値を基準として行われる。この閾値は、静電容量の増加に対する閾値より小さい閾値である。
この閾値を利用した接触検出に基づいて、CPU302による制御の下で挟み込み防止が行われる。このようにして、静電容量が小さい物体が挟まれたときでも、挟み込み防止を確実に行うことができる。
なお、内側電極440をグラウンド電極ではなく大きな静電容量を持つ電極としてもよい。そのようにした場合は、外側電極430の静電容量が内側電極440との接触によって閾値を超えるので、それに基づいて物体の接触を検出することができる。内側電極440に静電容量を持たせる場合は、埋込金属442を省略してよい。
図6−図15および図17−図19に、センサ320の様々な構成例を示す。各図において、図3に示したものと同様な部分に同一の符号を付す。図6では、内側電極440を構成する導電性樹脂が結合部材450のU字状部分の内側まで伸びており、この部分でドアサッシュ140との電気的接続が保たれている。
図7では、内側電極440として金属電極が用いられる。金属電極を用いることにより、内側電極440全面にわたっての等電位性が極めてよくなる。図8では、内側電極440がドアサッシュ140と電気的接続可能な構造を有することに加えて、外側電極430の片側が結合部材450から分離した構造となっている。
図9では、内側電極440が金属ワイヤーだけで構成され、外側電極430が内側電極440を半円状に囲む構造となっている。図10では、外側電極430が半小判状に金属ワイヤーの内側電極440を囲む構造となっている。
図11は、内側電極440が静電容量を持つものの例である。内側電極440は樹脂材料で構成され、かつ、埋込金属を有しない。さらに、結合部材450の実質をポリプロピレン(PP)樹脂で構成しその表面をTPO樹脂でコーティングしてある。これによって、結合部材450の外見をTPO樹脂と同じにしている。図12では、結合部材450をTPO樹脂で構成し表面のコーティングを不要にしている。
図13は、内側電極440を埋込金属入りとし、かつ、外側電極430を片側が結合部材450から分離した構造としたものである。図14では、埋込金属入りの内側電極440の大部分が結合部材450に埋設されており、突起部が顔を出すようになっている。この突起部を外側電極430が半円状に取り囲む。また、結合部材450の実質部はPP樹脂で構成されTPO樹脂のコーティング452を有する。
図15では、結合部材450に内側電極440の金属埋込部分が埋設され、内側電極440のその他の部分が結合部材450の端面に広がる構造となっている。また、結合部材450はPP樹脂の実質とTPOのコーティングからなる。
図17では、外側電極430の内壁の一部が内側電極440に向かって突出したものとなっている。このため、図18に示すように、物体が外側電極430の側面と窓ガラス102の側面によって挟み込まれたとき、外側電極430の突起部が内側電極440と接触するので、挟み込み状態を検出することができる。
図19は、内側電極440が外側電極430の内側で同心円柱状構造体となるように構成され、隙間を隔てて対向するようになっている。このような構成によっても、物体が外側電極430の側面と窓ガラス102の側面によって挟み込まれた状態を検出することが可能である。
本装置の動作を説明する。図16に、本装置の動作のフローチャートを示す。この動作は、CPU302による制御の下で行われる。ステップ601で窓ガラス上昇指示があると、ステップ603で、窓ガラスを上昇させるようにモータ駆動を行う。
ステップ605で、挟み込み可能性を検出したか否かを判定し、挟み込み可能性を検出しないときは、ステップ607で上死点か否かを判定する。上死点でないときはステップ603に戻る。挟み込み可能性を検出せず、窓ガラスが上死点に達しない間は、ステップ603−607の動作を繰り返す。この間窓ガラスは上昇を続ける。そして、挟み込み可能性が検出されずに上死点に達したときは、ステップ611で、次の動作の指示待ちとなる。
ステップ605で、挟み込み可能性を検出したと判定したときは、ステップ609で窓ガラスを停止または反転させる。挟み込み可能性の検出は、図4または図5に示したように、センサ320による人体等の接触検出に基づいて行われる。
接触した物体が素手等であるときは図4の状態で検出され、この状態から窓ガラスが反転する。接触した物体が手袋をはめた手等であるときは、図5の状態で検出され、この状態から窓ガラスが反転する。
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。さらには、パワーウィンドウに限らず、動力で駆動されるサンルーフ、スライドドア、バックドア、回転扉等であってよい。
本発明を実施するための最良の形態の一例の接触検出装置並びに挟み込み防止装置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接触検出装置並びに挟み込み防止装置を使用するパワーウィンドウの構成を示す図である。 ウィンドウにおけるセンサの取り付け状態を示す図である。 人体の挟み込みが発生した状態を示す図である。 人体の挟み込みが発生した状態を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 センサの構成例を示す図である。 挟み込み防止動作のフローチャートである。 センサの構成例を示す図である。 人体の挟み込みが発生した状態を示す図である。 センサの構成例を示す図である。
符号の説明
100 : ウィンドウ
102 : 窓ガラス
104 : 窓枠
104a : 上枠
104b : 後枠
104c : 前枠
110 : ドア本体
140 : ドアサッシュ
142 : モール
144 : ウェザーストリップ
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
304 : 駆動回路
306 : パルス発生器
308 : カウンタ
310 : スイッチ
320 : センサ
330 : 接触検出部
430 : 外側電極
432 : 埋込金属
440 : 内側電極
442 : 埋込金属
450 : 結合部材
452 : コーティング

Claims (16)

  1. 可撓性を有する導電性物質からなり接触検出範囲にわたって延在する第1の電極と、
    前記第1の電極の裏側において前記第1の電極から離間して延在する第2の電極と、
    前記第1の電極の静電容量に基づいて前記第1の電極への物体の接触を検出する検出手段と、
    を具備することを特徴とする接触検出装置。
  2. 前記第1の電極は、埋込導電体を有する導電性樹脂からなる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の接触検出装置。
  3. 前記埋込導電体は前記第1の電極の基部に位置する、
    ことを特徴とする請求項2に記載の接触検出装置。
  4. 前記埋込導電体は埋込金属である、
    ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の接触検出装置。
  5. 前記検出手段は、前記第1の電極の静電容量が予め定められた閾値を超えたことによって接触を検出する、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載の接触検出装置。
  6. 前記第2の電極は前記閾値を超える静電容量を有する、
    ことを特徴とする請求項5に記載の接触検出装置。
  7. 前記検出手段は、前記第1の電極の静電容量が前記閾値より小さいもう一つの閾値を下まわったことによっても接触を検出する、
    ことを特徴とする請求項5に記載の接触検出装置。
  8. 前記第2の電極は接地された電極である、
    ことを特徴とする請求項7に記載の接触検出装置。
  9. 前記第2の電極は導電性物質からなる、
    ことを特徴とする請求項8に記載の接触検出装置。
  10. 前記導電性物質は金属である、
    ことを特徴とする請求項9に記載の接触検出装置。
  11. 前記導電性物質は導電性ゴムである、
    ことを特徴とする請求項9に記載の接触検出装置。
  12. 前記導電性物質は導電性樹脂である、
    ことを特徴とする請求項9に記載の接触検出装置。
  13. 前記導電性樹脂は埋込導電体を有する、
    ことを特徴とする請求項12に記載の接触検出装置。
  14. 前記埋込導電体は埋込金属である、
    ことを特徴とする請求項13に記載の接触検出装置。
  15. 前記第1の電極および前記第2の電極は、結合用の絶縁性樹脂とともに押し出し成形によって一体的に形成される、
    ことを特徴とする請求項13または請求項14に記載の接触検出装置。
  16. 少なくとも一方が駆動部で駆動される2つの部材による異物の挟み込みを検出する検出装置と、前記検出装置の挟み込み検出信号に基づいて前記駆動部を挟み込みを防止するように制御する制御装置とを有する挟み込み防止装置であって、
    前記検出装置として、請求項1ないし請求項15のうちのいずれか1つに記載された接触検出装置、
    を具備することを特徴とする挟み込み防止装置。
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