JP2007163175A - 物体検出センサ及び開閉駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形成容易且つ構成簡素な物体検出センサを提供すること。
【解決手段】異物検出センサは、センサ本体１５と、該センサ本体１５への異物の近接及び接触を検出する検出部とからなる。センサ本体１５は、長尺に形成された第１電極２１と、該第１電極２１の外周を被覆する中間被覆層２２と、該中間被覆層２２の外側に配置された第２電極２３と、これら中間被覆層２２及び第２電極２３を被覆する外皮２４とを備えてケーブル状に形成されるとともに、中間被覆層２２、及び外皮２４は、弾性を有する絶縁体により形成される。そして、検出部は、センサ本体１５の静電容量変化に基づいてセンサ本体１５への異物の近接及び接触を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、物体検出センサ及び該物体検出センサを備えた開閉駆動装置に関するものである。

従来、乗降口を開閉すべく設けられたドアパネルが車体の前後方向にスライド移動する所謂スライドドアを備えた車両がある。そして、近年では、このドアパネルをモータ等により駆動する開閉駆動装置を備えたものが増えている。

ところで、このようなモータを駆動源としてドアパネルを開閉駆動する所謂電動スライドドアにおいては、その閉作動時における異物の挟み込み、即ちドアパネルと車体開口部周縁との間への異物の挟み込みが問題となる。このため、こうした電動スライドドアにおいては、ドアパネルの一端（又は車体開口部周縁）に上記異物の挟み込みを検出するための物体検出センサを設置するのが一般的である。

例えば、特許文献１に記載の物体検出センサは、長尺をなす接地電極と、該接地電極を被覆する圧電体層と、該圧電体層の外側を被覆するように設けられた検出電極と、該検出電極を被覆する外皮とからなるケーブル状のセンサヘッドを有している。そして、ドアパネルの一端（或いは車体開口部周縁）に沿うようにこのセンサヘッドを設置することにより、ドアパネルの閉作動における該ドアパネルへの異物の近接及び挟み込みを検知することが可能となっている。
特開２００４−２５７７８８号公報

しかしながら、上記従来例の構成では、圧電体層の基材となる樹脂材に対する圧電材料の配合が難しい。そして、センサヘッドに対する近接については静電容量変化、また接触（感圧）については電流（抵抗）変化に基づいて、それぞれ異なる方法で個別に検出することになるため、その検出部の構成が複雑なものとなるという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、形成容易且つ構成簡素な物体検出センサ及び開閉駆動装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、長尺状の第１電極、該第１電極を被覆する中間被覆層、該中間被覆層の外側に配置された第２電極、並びに該第２電極及び前記中間被覆層を被覆する外皮とからなるセンサ本体と、前記センサ本体への物体の近接及び接触を検出する検出手段とを備えた物体検出センサであって、前記中間被覆層は弾性変形可能な絶縁体により形成され、前記検出手段は、前記センサ本体の静電容量変化に基づいて前記近接及び接触を検出すること、を要旨とする。

上記構成によれば、センサ本体における静電容量変化のみに基づいてセンサ本体への物体の近接及び接触を検出するため、検出手段の構成が簡素なものとなる。そして、圧電体を用いないことから中間被覆層の形成も容易であり、これにより製造工程の簡素化並びに低コスト化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、前記第２電極は、線状に形成されるとともに前記中間被覆層の外周に螺旋状に巻回されること、を要旨とする。
上記構成によれば、線状の第２電極を中間被覆層の外周に巻回する構成であるため、中間被覆層外周の全面を被覆する膜状或いは網目状の電極とした場合と比較して容易且つ低コストにて形成可能である。そして、第２電極が螺旋状に巻回されることで、第２電極に近接する物体との距離は、常に第２電極の長手方向に対して略直交する方向に変化することとなり、これによって、より高精度の近接検出が可能となる。

請求項３に記載の発明は、前記センサ本体は、長手方向に直交する断面形状が円形となるように形成されること、を要旨とする。
上記構成によれば、検出対象物に対する方向性を問わないことから、その設置が容易なものとなる。

請求項４に記載の発明は、前記検出手段は、前記静電容量の変化率に基づいて前記近接及び接触の少なくとも一方を検出すること、を要旨とする。
即ち、静電容量は、湿度に依存して変化するため、湿度の変動によりその検出精度にバラツキが生じやすい。従って、上記構成よれば、静電容量の変化率、即ち微分値をとることで、静電容量の急激な変化を捉えることができ、これにより、湿度変化の影響を排除して、より精度良い検出を行うことができるようになる。

請求項５に記載の発明は、移動により開口部を開閉可能な開閉部材と、該開閉部材を駆動する駆動手段とを備えるとともに、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の物体検出センサにより、前記開閉部材への異物の近接及び挟み込みを検知する開閉駆動装置であること、を要旨とする。

上記構成によれば、簡素な構成にて精度良く異物の近接及び挟み込みを検知することができる。
請求項６に記載の発明は、前記物体検出センサのセンサ本体は、前記開閉部材の閉方向側端部に設けられ、前記物体検出センサの検出手段は、前記開閉部材の閉作時、検出された静電容量が該開閉部材の開閉位置に応じて設定された閾値を超えるか否かを判定することにより、前記開閉部材への異物の近接及び接触を検出すること、を要旨とする。

上記構成によれば、開口部周縁の影響を排除して、高精度に開閉部材への異物の近接及び接触を検出することができる。

本発明によれば、形成容易且つ構成簡素な物体検出センサ及び開閉駆動装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の車両１において、車体２側面の乗降口３を開閉するドアパネル４は、同車体２側面に沿って前後方向にスライド移動可能に設けられている。そして、本実施形態では、このドアパネル４が開閉部材駆動装置としての電動スライドドア装置により開閉駆動されるようになっている。

図２に示すように、本実施形態の電動スライドドア装置５は、ドアパネル４をスライド移動させるスライドアクチュエータ６と、ハーフラッチ位置まで移動したドアパネル４を全閉位置に移動させるクローザアクチュエータ７と、これらスライドアクチュエータ６及びクローザアクチュエータ７の作動を制御する制御回路装置８と備えている。

詳述すると、制御回路装置８は、上記スライドアクチュエータ６の駆動源であるスライドモータ９及びクローザアクチュエータ７の駆動源であるクローザモータ１０とバッテリ１１との間の電源供給経路の途中に設けられており、同制御回路装置８には、車室内に設けられた操作スイッチ１２、及びドアパネル４の開閉位置を検出する位置検出装置１３が接続されている。尚、本実施形態では、位置検出装置１３は、スライドアクチュエータ６に設けられた回転センサ（図示略）が同スライドアクチュエータ６の作動に応じて出力するパルス信号をカウントすることにより、ドアパネル４の開閉位置を検出するように構成されている。そして、制御回路装置８は、操作スイッチ１２の操作状態及び検出されるドアパネル４の開閉位置に基づいて、スライドモータ９及びクローザアクチュエータ７に駆動電力を供給することにより、その回転、即ちスライドアクチュエータ６及びクローザアクチュエータ７の作動を制御し、これによりドアパネル４の開閉動作を制御するようになっている。

また、本実施形態の電動スライドドア装置５は、ドアパネル４への異物の近接及びその挟み込みを検知するための物体検出センサとしての異物検出センサ１４を有しており、同異物検出センサ１４は、制御回路装置８に接続されている。そして、制御回路装置８は、この異物検出センサ１４の出力する異物検出信号に基づいて、ドアパネル４の閉作動を停止、及びその反転作動を実行するようになっている。

詳述すると、本実施形態の異物検出センサ１４は、ドアパネル４の閉方向側端部４ａに設けられたセンサ本体１５（図１参照）と、該センサ本体１５への異物の近接及び接触を検出する検出手段としての検出部１６とにより構成されている。

図３及び図４（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態では、センサ本体１５は、長尺に形成された第１電極２１と、該第１電極２１の外周を被覆する中間被覆層２２と、該中間被覆層２２の外側に配置された第２電極２３と、これら中間被覆層２２及び第２電極２３を被覆する外皮２４とを備えてケーブル状に形成されている。そして、同センサ本体１５は、ドアパネル４の閉方向側端部４ａにおいて、その長手方向に沿うように設置されている。尚、本実施形態では、車体２の前方方向が閉方向側端部４ａとなっている。

さらに詳述すると、本実施形態では、第１電極２１は、車体２に接地されており、第２電極２３は、断面扁平をなす線状に形成されるとともに、第１電極２１を被覆する中間被覆層２２の外周に所定のピッチを有して螺旋状に巻回されている。

尚、本実施形態では、第１電極２１は、複数（３本）の線材を束ねてなり、センサ本体１５（詳しくは、その中間被覆層２２）は、その長手方向に直交する断面形状が円形に形成されている。また、本実施形態では、第１電極２１と第２電極２３との間に介在された中間被覆層２２、及び外皮２４は、復元性を有する弾性変形可能な絶縁体（ゴム等）により形成されている。そして、第２電極２３は、中間被覆層２２の外周に略埋没した状態で同中間被覆層２２に巻回されている。

一方、図２に示すように、検出部１６は、発振回路２５、静電容量検出回路２６、及び異物検出回路２７を備えており、同検出部１６は、発振回路２５において生成した交流電圧をセンサ本体１５の第２電極２３に印加する。そして、静電容量検出回路２６において、その波形変化に基づくセンサ本体１５における静電容量の検出を実行し、異物検出回路２７において、その静電容量変化に基づくセンサ本体１５への異物の近接及び接触の検出を実行するように構成されている。

即ち、静電容量検出回路２６において検出される静電容量Ｃは、第２電極２３と異物Ｍとにより形成されるコンデンサ３０の静電容量Ｃａと、第２電極２３と第１電極２１とにより形成されるコンデンサ３１の静電容量Ｃｂとの合成値となる（図２参照）。

従って、図５及び図６に示すように、センサ本体１５に異物Ｍが接近し第２電極２３と異物Ｍとにより形成されるコンデンサ３０の静電容量Ｃａが増大することにより、静電容量検出回路２６において検出される静電容量Ｃもまた大となる。そして、その値は、第２電極２３と異物Ｍとの間の距離Ｌ１が小さいほど大となる。

また、図７に示すように、センサ本体１５に異物Ｍが接触することで、同センサ本体１５、詳しくは外皮２４及び中間被覆層２２が弾性変形し、これにより同中間被覆層２２に巻回された第２電極２３と第１電極２１との間隔が狭くなる。そして、図８に示すように、第２電極２３と第１電極２１とにより形成されるコンデンサ３１の静電容量Ｃｂが増大することにより、静電容量検出回路２６において検出される静電容量Ｃもまた大となる。その値は、第２電極２３と異物Ｍとの間隔が狭いほど、即ちセンサ本体１５への異物Ｍの圧接距離Ｌ２が大きいほど大となるとともに、その増加幅Ｇ２は、上記近接時における増加幅Ｇ１と比較してより大きなものとなる（図６参照）。従って、こうした静電容量Ｃの変化に基づいて、センサ本体１５、即ちドアパネル４の閉方向側端部４ａへの異物Ｍの近接及び接触を検出することが可能である。

詳述すると、本実施形態では、異物検出回路２７には、制御回路装置８からドアパネル４の開閉位置Ｓが入力されるようになっており、同異物検出回路２７は、ドアパネル４の閉作時、上記検出された静電容量Ｃがその開閉位置Ｓに応じて設定された閾値を超えるか否かを判定することにより、センサ本体１５への異物Ｍの近接及び接触を検出する。

具体的には、図９に示すように、本実施形態では、ドアパネル４の開閉位置Ｓがその全閉位置から所定位置Ｓ０よりも開方向側にある場合、即ちセンサ本体１５が設けられたドアパネル４の閉方向側端部４ａと乗降口３の閉方向側周縁部３ａ（図１参照）との間隔が距離Ｌ０を超える場合と、その間隔が距離Ｌ０以下である（閉方向側にある）場合とで、二つの閾値Ｃ１，Ｃ２が設定されている。そして、異物検出回路２７は、ドアパネル４の開閉位置Ｓが所定位置Ｓ０よりも開方向側にあり、且つ検出された静電容量Ｃが第１の閾値Ｃ１以上である場合には、ドアパネル４に異物Ｍが近接する状態にあると判定し、所定位置Ｓ０よりも閉方向側にあり、且つ上記検出された静電容量Ｃが第２の閾値Ｃ２以上である場合に、挟み込みが発生していると判定する。

即ち、ドアパネル４の閉方向側端部４ａと乗降口３の閉方向側周縁部３ａとの間に異物Ｍがない場合、図９中の波形αに示すように、ドアパネル４が閉作動しその閉方向側端部４ａが乗降口３の閉方向側周縁部３ａに近づくことにより、検出される静電容量Ｃは、その閉方向側周縁部３ａの影響によって次第に大きくなる。そして、その値は、所定位置Ｓ０において第１の閾値Ｃ１以上となる。

一方、ドアパネル４の閉方向側端部４ａと乗降口３の閉方向側周縁部３ａとの間に異物Ｍが存在する場合、同図中の波形βに示すように、検出される静電容量Ｃは、この異物Ｍの影響によって、ドアパネル４がより開方向側ある状態において増加し、所定位置Ｓ０よりも開方向の位置Ｓ１において第１の閾値Ｃ１以上となる。従って、ドアパネル４の開閉位置Ｓが所定位置Ｓ０よりも開方向側にあり、且つ検出された静電容量Ｃが第１の閾値Ｃ１以上である場合には、ドアパネル４に異物Ｍが近接する状態にあると判定することができる。

そして、第２の閾値Ｃ２を、ドアパネル４の閉方向側端部４ａと乗降口３の閉方向側周縁部３ａとの間に異物Ｍがない場合において検出される静電容量Ｃの最大値よりも大きな値に設定することで、ドアパネル４の開閉位置Ｓが所定位置Ｓ０よりも閉方向側にあり、且つ検出された静電容量Ｃが第２の閾値Ｃ２以上である場合には、挟み込みが発生したものと判定することができるのである。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）異物検出センサ１４は、センサ本体１５と、該センサ本体１５への異物の近接及び接触を検出する検出部１６とからなる。センサ本体１５は、長尺に形成された第１電極２１と、該第１電極２１の外周を被覆する中間被覆層２２と、該中間被覆層２２の外側に配置された第２電極２３と、これら中間被覆層２２及び第２電極２３を被覆する外皮２４とを備えてケーブル状に形成されるとともに、中間被覆層２２、及び外皮２４は、弾性変形可能な絶縁体により形成される。そして、検出部１６は、センサ本体１５の静電容量変化に基づいて同センサ本体１５への異物の近接及び接触を検出する。

上記構成によれば、センサ本体１５における静電容量変化のみに基づいてセンサ本体１５への異物の近接及び接触を検出するため、検出部１６の構成が簡素なものとなる。そして、圧電体を用いないことから中間被覆層２２の形成も容易であり、これにより製造工程の簡素化並びに低コスト化を図ることができる。

（２）第２電極２３は、線状に形成されるとともに、第１電極２１を被覆する中間被覆層２２の外周に所定のピッチを有して螺旋状に巻回される。
上記構成によれば、線状の第２電極２３を中間被覆層２２の外周に巻回する構成であるため、中間被覆層２２外周の全面を被覆する膜状或いは網目状の電極とした場合と比較して容易且つ低コストにて形成可能である。そして、第２電極２３が螺旋状に巻回されることで、第２電極２３に近接する異物との距離は、常に第２電極２３の長手方向に対して略直交する方向に変化することとなり、これによって、より高精度の近接検出が可能となる。

（３）センサ本体１５、詳しくはその中間被覆層２２は、その長手方向に直交する断面形状が円形に形成される。
上記構成によれば、異物に対する方向性を問わないことから、ドアパネル４の閉方向側端部４ａへの取り付けが容易なものとなる。

（４）異物検出回路２７は、ドアパネル４の閉作時、上記検出された静電容量Ｃがその開閉位置Ｓに応じて設定された閾値を超えるか否かを判定することにより、センサ本体１５への異物Ｍの近接及び接触を検出する。

上記構成によれば、乗降口３の閉方向側周縁部３ａの影響を排除して、高精度にセンサ本体１５への異物の近接及び接触を検出することができる。
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。

・本実施形態では、本発明を電動スライドドア装置５及びそれに用いられる異物検出センサ１４に具体化したが、電動バックドア装置やこれ以外の開閉部材駆動装置、並びに物体検出センサに具体化してもよい。

・中間被覆層２２を構成する絶縁体としては、ゴムの他にスポンジ（発泡体）を用いてもよい。
・本実施形態では、第２電極２３は、中間被覆層２２の外周に略埋没した状態で同中間被覆層２２に巻回されることとしたが、埋没した状態でなくともよい。

・本実施形態では、検出部１６は、発振回路２５において生成した交流電圧をセンサ本体１５の第２電極２３に印加することにより、その波形変化に基づいてセンサ本体１５における静電容量を検出することとしたが、静電容量の検出方式は、これに限るものではなく、例えば、チャージアンプ方式等、その他の方式を用いてもよい。

・更に、図１０に示すように、異物検出センサ３４の検出部３６に静電容量変化率検出回路３９を設け、検出された静電容量Ｃの変化率ΔＣに基づいて、センサ本体１５への異物の近接及び接触の少なくとも何れかを検出する構成としてもよい。

即ち、図１１に示すように、静電容量Ｃは、湿度Ｈに依存して変化するため、湿度Ｈの変動によりその検出精度にバラツキが生じやすい。そこで、静電容量変化率検出回路３９において、静電容量Ｃの変化率ΔＣ、即ち微分値をとり、静電容量Ｃの急激な変化を捉えることで、湿度変化の影響を排除するのである。

例えば、図１２（ａ）に示すように、検出される静電容量Ｃが時間ｔとともに変化した場合、その変化率ΔＣは、図１２（ｂ）に示すように、時間ｔ０において、急激に変化することとなる。尚、静電容量変化率検出回路３９に波形整形機能を持たせることで、その出力波形δは、図１２（ｃ）に示すように、より鮮明なものとなる。そして、この値が閾値ΔＣ０を超える場合に、センサ本体１５への異物の近接又は接触が発生したものと判定する。このような構成とすれば、湿度変化の影響を排除してより精度良く異物の近接及び接触を行うことができるようになる。

電動スライドドア装置を備えた車両の斜視図。 電動スライドドア装置の概略構成を示すブロック図。 センサ本体の概略構成図。 （ａ）（ｂ）センサ本体の断面図。 異物の近接検出の態様を示す説明図。 異物近接時における静電容量変化を示す波形図。 異物の接触検出の態様を示す説明図。 異物接触時における静電容量変化を示す波形図。 静電容量変化に基づく異物の近接及び接触検出の態様を示す説明図。 別例の電動スライドドア装置の概略構成を示すブロック図。 静電容量の湿度依存性を示す波形図。 （ａ）静電容量の経時変化を例示する波形図、（ｂ）静電容量の変化率の経時変化を例示する波形図、（ｃ）整形後の波形図。

符号の説明

３…乗降口、３ａ…閉方向側周縁部、４…ドアパネル、４ａ…閉方向側端部、５…電動スライドドア、１３…位置検出装置、１４，３４…異物検出センサ、１５…センサ本体、１６，３６…検出部、２１…第１電極、２２…中間被覆層、２３…第２電極、２４…外皮、２６…静電容量検出回路、２７…異物検出回路、３９…静電容量変化率検出回路、Ｍ…異物、Ｃ…静電容量、Ｃ１，Ｃ２…閾値、ΔＣ…変化率、Ｃ０…閾値、Ｓ…開閉位置。

Claims (6)

1. 長尺状の第１電極、該第１電極を被覆する中間被覆層、該中間被覆層の外側に配置された第２電極、並びに該第２電極及び前記中間被覆層を被覆する外皮とからなるセンサ本体と、前記センサ本体への物体の近接及び接触を検出する検出手段とを備えた物体検出センサであって、
   前記中間被覆層は弾性変形可能な絶縁体により形成され、前記検出手段は、前記センサ本体の静電容量変化に基づいて前記近接及び接触を検出すること、
   を特徴とする物体検出センサ。
2. 請求項１に記載の物体検出センサにおいて、
   前記第２電極は、線状に形成されるとともに前記中間被覆層の外周に螺旋状に巻回されること、を特徴とする物体検出センサ。
3. 請求項２に記載の物体検出センサにおいて、
   前記センサ本体は、長手方向に直交する断面形状が円形となるように形成されること、
   を特徴とする物体検出センサ。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の物体検出センサにおいて、
   前記検出手段は、前記静電容量の変化率に基づいて前記近接及び接触の少なくとも一方を検出すること、を特徴とする物体検出センサ。
5. 移動により開口部を開閉可能な開閉部材と、該開閉部材を駆動する駆動手段とを備えるとともに、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の物体検出センサにより、前記開閉部材への異物の近接及び挟み込みを検知する開閉駆動装置。
6. 請求項５に記載の開閉駆動装置において、
   前記物体検出センサのセンサ本体は、前記開閉部材の閉方向側端部に設けられ、
   前記物体検出センサの検出手段は、前記開閉部材の閉作時、検出された静電容量が該開閉部材の開閉位置に応じて設定された閾値を超えるか否かを判定することにより、前記開閉部材への異物の近接及び接触を検出すること、を特徴とする開閉駆動装置。

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