JP2009030256A - 電動開閉ドア装置とそれを備えた自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】動作が確実で、しかも使い勝手のよい自動車用電動開閉ドア装置を提供することを目的とする。
【解決手段】接触を受けると変位する可動部を有する支持手段８と、この支持手段８により一部を支持され前記可動部８ｃの変位と連動して変形するケーブル状圧電センサ４と、同ケーブル状圧電センサ４の出力を信号処理する信号処理手段とを備え、前記ケーブル状圧電センサ４は屈曲部４ａを有して複数の同時変形部を形成し、前記同時変形部が可動部８ｃと連動して変形することで接触を検出し、ドア１の電動開閉を行うものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、ドアハンドルにセンサを設けて、このドアハンドルの操作を検出する接触検出手段を備えた電動開閉ドア装置に関する。

自動車のパワースライドドア、電動スライドドアなどと称される電動開閉式のスライドドア装置は、モータなどの駆動手段により自動的にドアラッチが解除されドアが開閉するものである。

この電動スライドドアを自動的に開閉させるには、通常、ドアハンドルを使用者が引くことにより引き操作のストロークに連動してマイクロスイッチのレバーが接点を閉じ、スライドドアの駆動手段の制御装置に電気信号が送られ、これにより駆動手段が作動してスライドドアが閉じているときには開き、開いているときには閉じる動作を行う。

しかしながら、電動スライドドアは通常、手動で開閉することも考慮されてドアハンドルに連結したリンクでドアラッチ機構などの操作が可能になっているため、ドアハンドルを引くのはある程度の力が必要で、子供や老人などではドアが開かないという問題がある。そこで、ドアハンドル近傍などにプッシュスイッチを設けて、電動スライドドアを駆動させるものが提案されている。

一方、上記電動スライドドアとは別に、車両のドアハンドルを操作してドアのロック解除を行うに際し、ドアハンドルへの接触や操作を検出するセンサを設けて、このセンサから検出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。

なお、ここで言う接触とは主に、開閉操作を目的にドアハンドルの押し込み方向や、あるいは引き方向、更には引く動作初期のドアハンドルへの接触のことである。

ドアハンドルへの接触や操作を検出する従来のセンサとしては例えば、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ハンドル装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。

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も提案されている（例えば特許文献２参照）。

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。
特開２００２−３２２８３４号公報 特開平１０−３０８１４９号公報

ところが、上記した従来の電動開閉ドア装置に用いられるプッシュボタンスイッチは、経年変化による接点不良や、接点接合までのストロークが存在するため接触のみ等の軽いタッチでは動作しない不具合がある。

ドアハンドルと別部位に設けたスイッチを操作する場合は、自動車の所有者でない者が最初に使用するときは何のスイッチかわからず、電動開閉の使用方法にとまどう。また、ドアハンドル上にプッシュボタンスイッチを設けていても、同様のことが生じる可能性とともに、使用者が両手に荷物を持っている場合、指でスイッチを押すために一旦荷物を下ろさなければならず利便性が悪いという問題があった。

そして、指以外の例えば肘でプッシュボタンスイッチを操作できるようにするには、その接点構成やストローク、さらにはプッシュボタンの大きさなどが限定され、ドアハンドル上に設置することが困難になるとともに、ドア周辺の外観デザインを損ねるといった問題もあった。

また、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。

そして、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ドアハンドルを引くのは、やはりある程度の力が必要で、子供や老人などではドアが開かないという問題がある。

一方、静電容量形のセンサでは、降雨や洗車によりドアハンドル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ハンドル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。

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、静電容量形センサ、或いは光学式センサを用いた電動開閉ドア装置では、良好な操作フィーリングと利便性、動作信頼性、及び組込み性や外観デザイン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た接触検出手段とし、これを備えて、ドアハンドルへの接触を開閉動作として検出する電動開閉ドア装置を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、本発明の電動開閉ドア装置は、使用者が操作することで手動開閉するためのドアハンドルと、前記ドアハンドルへの接触を検出する接触検出手段とを備え、前記接触検出手段の検出信号に基づきドアの電動開閉を行うものである。

これによって、自動車の電動スライドドアのような電動開閉ドア装置において、別部位
に設けたスイッチを操作するのではなく、通常のドアハンドルの引き操作でドアハンドルに触れればよい。また、ある程度の力が必要なドアハンドルを引く操作をすることなくドアハンドルに触れるだけで、子供や高齢者など力が弱い者や荷物を持った者でも容易に開閉操作ができる。

本発明の電動開閉ドア装置は、自動車の電動スライドドアにおいて、ある程度の力が必要なドアハンドルを引く操作をすることなくドアハンドルに触れるだけで、子供や高齢者など力が弱い者や荷物を持った者でも容易に開閉操作ができるので、利便性が向上する。また、別部位に設けたスイッチを操作するのではなくドアハンドルに触れればよいので自動車の所有者でなくとも簡単に操作方法がわかり同乗者がとまどうことなく操作できる。また、バッテリー切れなど電動故障時でもドアハンドルがあるので、そのまま引く操作でラッチ解除し手動開閉することができ、操作性の良い電動ドア開閉装置が提供できる。

第１の発明は、使用者が操作することで手動開閉するためのドアハンドルと、ドアハンドルへの接触を検出する接触検出手段とを備え、接触検出手段の検出信号に基づきドアの電動開閉を行うことを特徴としたことにより、電動開閉ドア装置において、ドアハンドルを引く操作がラッチ解除のためにある程度の力を必要とするような構成であっても、ドアハンドルに触れるだけで、子供や高齢者など力が弱い者や荷物を持った者でも容易に開閉操作ができるので、利便性が向上する。また、別部位に設けたスイッチを操作するのではなくドアハンドルに触れればよいので自動車の所有者でなくとも簡単に操作方法がわかり同乗者がとまどうことなく操作できる。

また、バッテリー切れなど電動故障時でもドアハンドルがあるので、そのまま引く操作でラッチ解除し手動開閉することができ、操作性の良い電動ドア開閉装置が提供できる。

第２の発明は、特に、第１の発明の接触検出手段において、ドアハンドルの開閉操作時に一体または連動して動くドアハンドルの可動アームを備え、接触検出手段はドアハンドル部に設けられて可動アームの変位を検出する変位検出手段と、変位検出手段の出力信号に基づきドアハンドルへの人や物体の接触またはドアハンドルによる開閉動作の少なくとも１つを判別する判別手段とを有するようにしたことにより、変位検出手段が可動アームの変位を検出することで、ドアハンドルへの人または物体の接触の際のドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。

従って、ドアハンドルに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドルに対する接触、ドアハンドルによる開閉動作の少なくとも１つが検出可能となり、軽く触っただけで反応するタッチ感と、ドア開閉時の良好な操作感が得られる。

また、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生じることなく、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等の影響を受けにくい。

第３の発明は、特に、第２の発明の変位検出手段を、可撓性を有したケーブル状の圧電センサを備えたものにしたことにより、圧電センサは微小変位を高感度に検出でき、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４の発明は、特に、第３の発明の変位検出手段を、接触を受けると変位する可動部を有する支持手段と、支持手段により一部を支持され可動部の変位と連動して変形するケーブル状圧電センサと、ケーブル状圧電センサの出力を信号処理する信号処理手段とを備え
、ケーブル状圧電センサは屈曲部を有して複数の同時変形部を形成し、支持手段の可動部をドアハンドルの可動アームに接触させて取り付け、同時変形部が可動アームと連動して変形することで接触を検出するものとしたことにより、ケーブル状圧電センサが可撓性を有してドアハンドルなどの接触検出対象への取付が可能となる。

また、可動部の変位を検出することで人または物体の接触の際の微小変位を検出する際に、圧電センサの複数箇所の同時変形により検出するので、より高感度・高出力に検出可能となる。

従って、接触検出対象に単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、接触検出対象に対するタッチが検出可能となる。

第５の発明は、特に、第４の発明において、ケーブル状圧電センサの位置規制手段を備え、支持手段の可動部に弾性体からなる連結手段を設けることで可動部と位置規制手段との間を弾性を有して連結し、可動部の変位に伴って同時変形部の変形を行うものとしたことにより、接触対象に接触があった場合に可動部が変位しやすいよう連結手段の弾性で押圧を付勢することができるので、ケーブル状圧電センサの弾性に依らず安定した動作が可能となり、微小変位の検出による人または物体の接触検出を応答性良く、より高感度・高出力で行えるとともに、信頼性を向上できる。

第６の発明は、特に、第４または第５の発明における同時変形部を、１本のケーブル状圧電センサに多層重畳部を形成することで構成したことにより、接触を検出する際に、ケーブル状圧電センサを多重巻きなどして形成した多層重畳部が変形することで圧電センサの複数箇所が同時変形するので、より高感度・高出力に検出可能となる。従って、接触検出対象に単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、接触検出対象に対するタッチが検出可能となる。

また、多層重畳部により同時変形部を形成することで構成がコンパクトになり、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７の発明は、特に、第３〜６のいずれか１つの発明におけるケーブル状圧電センサを、中心電極、圧電体、外側電極、被覆層とを備えてこれらを順に同軸状に成形して構成し、外側電極を編組金属線で形成したことにより、ケーブル状圧電センサの可撓性が向上するので、同時変形部形成のための屈曲が容易になるとともに、屈曲による外側電極の変形から生じる可撓性の低下や出力異常を防止し、高感度・高出力な検出を安定して実現し信頼性を向上できる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明において、使用者認証手段と、使用者認証手段が使用者を認証すると機器動作を許可する認証許可手段とを備え、認証許可手段が未認証状態である間は接触検出手段の検出信号があっても、ドアの電動開閉を行わないものとしたことにより、認証手段によって使用者を認証した上で、使用者がドアハンドルに触れるとドアの電動開閉を作動するので、使用者の意思に反して非使用者が勝手に装置を作動させることがないので、周りに人がいても他人に操作されるという防犯上の心配なく操作することができる。

第９の発明は、特に、第８の発明において、使用者認証手段を備え、使用者認証を常時行うものとしたことにより、電動開閉ドア装置を備えた自動車において、停車中であっても常時使用者認証を行うようスタンバイしているので、使用者が認証可能なエリア内に接近するだけで使用者認証が完了し、電動開閉ドアを操作したいときには既に使用者認証が終了しているので、すぐにドアの電動開閉を作動可能となり、使用者の手間が省けて利便
性が向上する。

第１０の発明は、特に第８または第９の発明において、自動車がスマートエントリーシステムを備えていて、スマートエントリーシステムの認証動作を認証手段が兼用することにより、認証手段がスマートエントリーシステムの認証動作を兼用するので、システムの合理化が可能となる上、利便性が向上する。

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）
図１は電動開閉ドア装置を備えた自動車ドアを示し、スライドドア１にはハンドルブラケット２が装着され、このハンドルブラケット２はドアハンドル３が配置されている。

図２〜図４において、可撓性を有したケーブル状の圧電センサ４が判別手段５と共にハンドルブラケット２に装着されている。

判別手段５には電源と検出信号出力用のケーブル６、コネクタ７が接続されており、信号処理手段を内蔵している。

板状の支持手段８は判別手段５で回動支持されて延出しており、この支持手段８の先端支持部８ｂに圧電センサ４が支持・固定されている。

圧電センサ４には、少なくとも１回以上、例えば２回半旋回させて構成した複数の屈曲部４ａからなる同時変形部となる多層重畳部９を備えている。

ここで、圧電センサ４は屈曲部４ａで旋回後、束ねて支持手段８と支持部８ｂで支持されるとともに、判別手段５の上部からはガイド部５ｄが延出しており、位置規制手段であるこのガイド部５ｄと支持部５ｅで圧電センサ４は支持されている。

この支持部８ｂ、５ｅでは結束バンドなどを用いてそれぞれ支持手段８、ガイド部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８ｂ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８ｂ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。

すなわち、圧電センサの複数の屈曲部が同時に変形を生じるように支持部８ｂと支持部５ｅに接していればよいので、この構成に限るものではない。

このようにして変位検出手段１０２がケーブル状の圧電センサ４を有して構成され、ドアハンドル３に設けられている。

図３および図４に示すように、支持手段８の可動部８ｃはドアハンドル３と連動して作
動するアーム部１０と先端１０ａで接触している。

図４の５つの矢印Ａで示す部分は、圧電センサ４を巻回して構成した屈曲部の同時変形部である。

支持手段８は、判別手段５およびガイド部５ｄに固定された軸１１を回転軸として回動支持されており、弾性体連結手段であるバネ１２の作用によりドアハンドル３非使用時において支持手段８は所定の押圧を付勢されてアーム部先端１０ａに接触している。

アーム部１０にはハンドルバネ１３により所定のバネ圧が印加されて常時ドアハンドル３が閉止方向に押圧されるようになっている。判別手段５は取り付け金具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５に示すように、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は編組構造の金属線を用いて構成する。多層重畳部９の形成においては、圧電センサ４の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、高分子層の上に金属膜の接着されたような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。

判別手段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。

そして、上記フィルタ部の出力信号に基づきドアハンドル３への物体の接触、ドアハンドル３による開閉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、実験的にドアハンドル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、３Ｈｚ〜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判別手段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、判別手段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。

図６は電動開閉ドア装置の制御ブロックで、制御システム１０１は、ドア１の駆動手段であるモータ１０３、およびドア１のラッチと施錠を行うロック手段１０４の動作を制御するもので、接触検出手段である変位検出手段１０２と、モータ１０３およびロック手段
１０４の動作を制御する装置制御部１０５と、電動開閉ドアの使用者を認証する使用者認証手段１０８と、報知手段１０９を備えている。

使用者認証手段１０８は使用者が携帯可能な無線式の子機１０８ａと、この子機１０８ａと無線通信可能であって所定の認証動作を行う親機１０８ｂとを備えている。

そして、使用者認証手段１０８の認証動作により使用者認証されるとモータ１０３およびロック手段１０４の動作を許可する認証許可手段１１０を備えている。

次に作用について説明する。親機１０８ｂと子機１０８ａは、少なくとも１分以内の間隔、好ましくは５秒以内の間隔で常時通電されて互いの通信を確認しており、子機１０８ａを携帯した使用者が施錠済みの車体に接近し、親機１０８ｂのアンテナの検出対象とする領域に入ると、親機１０８ｂと子機１０８ａとは通信を行い、子機の有する固有コードを送受する方法など所定の方法の認証動作を行う。

そして、認証が完了すると認証許可手段１１０によって制御手段によるモータ１０３およびロック手段１０４の動作を許可状態とし、例えば、報知手段１０９としてハザードランプを所定回数点灯して、認証が正常に済んでリズム入力の入力待機中であることを使用者に報知する。

なお、子機１０８ａを携帯していない人が施錠済みの車体に接近しても親機１０８ｂは通信が成立しないので、認証動作は行われず認証許可手段１１０は未認証・未許可状態であるので、電動開閉ドア装置の入力待機中にはならない。

認証完了後、使用者がドア開閉動作のため、ドアハンドル３を車外側に引くか、または、軽くドアハンドル３の内側に手を触れると、ドアハンドル３が車外側に変位するとともに、ドアハンドル３と連動してアーム部１０が変位する。

図７および図８は、この時のドアハンドル３、圧電センサ４、支持手段８、アーム部１０の変位の様子を示したもので、ドアハンドル３が車外側に変位すると、アーム部１０の先端１０ａが右方へ変位し、先端１０ａに所定の押圧で付勢された支持手段８も軸１１を中心として先端部側が回転しながら最大変位を示して右方へ変位する。

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。

図９はこの際、判別手段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。ドアハンドル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、その信号は判別手段５内で増幅、濾波され、図９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以上ならばドアハンドル３への物体の接触、ドアハンドル３による開閉動作、ドアハンドル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、ドアハンドル３を車外側から押してもアーム部１０と支持手段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９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以上ならばドアハンドル３への物体の接触、ドアハンドル３による開動作、ドアハンドル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。

この判別手段５からの信号出力を受けて認証許可手段１１０が許可状態であると、装置制御部１０５はモータ１０３およびロック手段１０４を駆動して、スライドドア１が開状態であれば閉方向へ、閉状態であれば開方向へ、ドアの電動開閉動作を行う。

このように、自動車の電動スライドドアにおいて、ある程度の力が必要なドアハンドルを引く操作をすることなく、ドアハンドル３に引き操作のつもりで触れるだけで、子供や高齢者など力が弱い者や荷物を持った者でも容易に開閉操作ができるので、利便性が向上する。

また、別部位に設けたスイッチを操作するのではなくドアハンドル３に触れればよいので自動車の所有者でなくとも簡単に操作方法がわかり同乗者がとまどうことなく操作できる。

また、バッテリー切れなど電動故障時でもドアハンドル３があるので、そのまま引く操作でラッチ解除し手動開閉することができ、操作性の良い電動ドア開閉装置が提供できる。

さらに、ドアハンドル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、ドアハンドル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。

また、変位検出手段１０２がアーム部１０の変位を検出することで、ドアハンドル３への人または物体の接触の際のドアハンドル３の微小変位を高感度に検出可能となる。

従って、ドアハンドル３に単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドルに対する接触、ドアハンドルによる開閉動作の少なくとも１つが検出可能となり、軽く触っただけで反応するタッチ感と、ドア開閉時の良好な操作感が得られる。

また、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生じることなく、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等の影響を受けにくい。

また、圧電センサは微小変位を高感度に検出でき、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、上記作用により、この電動開閉ドア装置では、ケーブル状圧電センサ４が可撓性を有してドアハンドル３などの接触検出対象への取付が可能となる。

また、可動部８ｃの変位を検出することで人または物体の接触の際の微小変位を検出する際に、圧電センサの複数箇所の同時変形により検出するので、同じ変位を受けた場合に屈曲箇所が多いと、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の感度が向上し、より高感度・高出力に検出可能となる。

図１０に屈曲箇所数と出力信号との関係をグラフにて示す。図９のＶに示すような出力信号のうち、ＶのＶ０からの振幅の絶対値｜Ｖ−Ｖ０｜が最大となる値を｜Ｖ−Ｖ０｜ｍａｘとし、実験により旋回回数を変えることで屈曲箇所数を変化させて出力｜Ｖ−Ｖ０｜ｍａｘを求めると、屈曲箇所数が多くなると出力値が大きくなることが明らかであり、屈曲が３箇所を超えると、所定の増幅、濾波を行う判別手段５においては出力値が飽和している。この飽和現象は回路の特性によるもので、回路特性の限定をなくすと信号の出力は変形量に伴って大きくなる。

従って、接触検出対象に単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、接触検出対象に対するタッチが検出可能となる。

そして、圧電センサ４の感度が向上すると、判別手段５内に収めた信号処理手段においても、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、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、ケーブル状圧電センサは、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の位置規制手段としてガイド部５ｄと支持部５ｅを判別手段５に固定して備え、支持手段８に連結手段であるバネ１２を設けて回動させることで、可動部８ｃと位置規制手段との間を弾性を有して連結し、可動部の変位に伴って多層重畳部９の屈曲部が同時に変形を行うので、接触対象に接触があった場合に可動部８ｃが変位しやすいようバネ１２の弾性で押圧を付勢することができるので圧電センサ４の弾性に依らず安定した動作が可能となり、微小変位の検出による人または物体の接触検出を応答性良く、より高感度・高出力で行えるとともに、信頼性を向上できる。

また、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複数の屈曲部４ａからなる多層重畳部９により同時変形部を形成することで、構成がコンパクトになり、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、ケーブル状圧電センサ４の外側電極４ｄを編組金属線で形成したことにより、ケーブル状圧電センサ４の可撓性が向上するので、同時変形部形成のための屈曲が容易になるとともに、屈曲による外側電極４ｄの変形から生じる可撓性の低下や出力異常を防止し、高感度・高出力な検出を安定して実現し信頼性を向上できる。

また、ドアハンドル３非使用時において支持手段８の一部が所定の押圧を付勢されてアーム部１０上端に接触した状態なので、ドアハンドル３開閉動作時にはドアハンドル３の変位に伴いアーム部１０上端に支持手段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、判別手段５が開検出の信号を出力する。

そして、所定の変位後は支持手段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、繰り返し生じる変形
の際に変形の前後の状態の復元性があり、出力も再現性のあるものとなるので判別手段５としての信頼性が向上する。

また、アーム部１０と支持手段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電動開閉ドア装置に対しても判別手段５の最適化が可能となる。

また、圧電センサ４、支持手段８、判別手段５は一体として成型され判別手段５を形成しており、判別手段５としてドア１に取り付け可能なので、電動開閉ドア装置としての組み立てが効率的にできる。

また、使用者認証手段１０８によって使用者を認証した上で、使用者がドアハンドル３に触れるとドア１の電動開閉を作動するので、使用者の意思に反して非使用者が勝手に装置を作動させることがないので、周りに人がいても他人に操作されるという防犯上の心配なく操作することができる。

また、停車中であっても５秒以内の間隔で常時使用者認証を行うようスタンバイしているので、使用者が認証可能なエリア内に接近するだけで使用者認証が完了し、電動開閉ドアを操作したいときには既に使用者認証が終了しているので、すぐにドアの電動開閉を作動可能となり、使用者の手間が省けて利便性が向上する。

次に、スマートエントリー機能について説明する。子機１０８ａを携帯した使用者が施錠済みの車体に接近し、親機１０８ｂのアンテナの検出対象とする領域に入ると、親機１０８ｂと子機１０８ａとは通信を行い、所定の認証動作を行う。

そして、認証が完了すると、例えば、ハザードランプを所定回数点灯して、認証が正常に済んでドアハンドル操作検出の待機中であることを使用者に報知する。

なお、子機１０８ａを携帯していない人が施錠済みの車体に接近しても親機１０８ｂは通信が成立しないので、認証動作は行われず、ドアハンドル操作検出の待機中にはならない。

そして、この認証完了後にドアハンドル操作が検出されると、ドア１の施錠が開錠されるよう、例えば、キーシリンダーのロックモータあるいはソレノイドなどのアクチュエータで構成されたロック手段１０４が制御されて、ドア１の施錠が開錠され、使用者は引き続きそのままドアハンドル３を引き上げることにより、ドアを開けることができる。

そして、本実施の形態における電動開閉ドア装置では、スマートエントリー機能を備え、このスマートエントリーシステムの認証動作を使用者認証手段１０８が兼用しているので、システムの合理化が可能となる上、ドアハンドル３に触れるだけで、施錠されたスライドドア１であっても電動で容易に開閉操作ができるので、利便性が向上する。

なお、上記構成では報知手段１０９としてハザードランプ１０３ｄを使用したが、他の構成としてドアにブザーを配設してブザーを報知手段１０９として使用してもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図１１から図１３を参照して説明する。なお、以下の説明では、上述した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

ドアハンドル装置６００は、車両のドア（ドアアウタパネル）６３に組み付けられる。
ハンドル６１は、支持軸２１を介して一端側２３ａをドア６３に揺動自在に支持して、この揺動によって他端側２３ｂを引き出し方向に移動するハンドル本体２３を有している。つまり、片側がヒンジとなるプルライズ式やグリップ式、グラブ式と呼ばれるハンドル６１を構成している。

可撓性を有したケーブル状の圧電センサ４が判別手段５と共にハンドルブラケットに装着されてアウタパネル６３に固定されている。

圧電センサ４は、結束バンド６７ａ、６７ｂにより同時変形部である屈曲部を複数有するように旋回形状（巻回形状）に形成されている。

その旋回形状部（巻回形状部）の一部が位置規制部６６に固定されており、また、巻回形状の他方側は、板バネからなる支持部６５を介してハンドルのアーム部６４と連動して可動するように支持部６５の可動部に一体的に固定されている。

判別手段５は、固定部５ｃによりブラケット内に固定され、同様に位置規制部６６は、固定部６６ａによりブラケット内に固定され、支持部６５は、アーム部６４と接触する部分が可動部となるように、固定部６５ａにより片持ち梁状にブラケット内に固定されている。

そして、このように圧電センサの旋回部分のうち一部だけが固定され他は遊びの部分を有する遊嵌状態で固定されている。

図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電センサ４の巻回形状部４ｇは、動作の前後においてアーム６４が変位することに連動して引っ張られるので、その旋回平面が曲がる方向に変形している。

この構成により、人または物体の接触の際の微小変位を検出する際に、アームの変位により圧電センサ４の巻回形状部に形成されている複数の屈曲部も同時に変形するので、高感度・高出力に検出可能となる。

なお、本実施の形態では、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を形成して多層重畳部９を構成したり、あるいは圧電センサ４を蛇行させて屈曲部４ａを複数有する同時変形部を形成してもよい。圧電センサ４の同時変形部Ａは、屈曲部４ａに設けられなくても、例えば蛇行させた場合では、複数の平行に重なった直線状の圧電センサが同時に変形を受けるように配設すればよく、同時変形部の変形量が多くなる構成であれば同様の効果を得られる。

また本実施の形態では、使用者認証手段１０８を無線式の子機１０８ａと親機１０８ｂで構成したが、例えば、虹彩や静脈パターン等のバイオメトリクス応用の認証を行う構成としてもよい。

また、上記実施の形態のドアハンドル装置をトランクリッド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、ドアハンドル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、ドアハンドル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、ドアハンドル３を車外側から引くとドアを開動作し、ドアハンドル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、ドアハンドル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。

以上のように、本発明にかかる電動開閉ドア装置は、圧電センサが可撓性を有してドアハンドルに付設可能となり、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドルに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドル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。

本発明の実施の形態１における電動開閉ドア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におけるハンドルブラケットの要部拡大斜視図 本発明の実施の形態１における圧電センサ４の断面図 本発明の実施の形態１における電動開閉ドア装置の制御ブロック図 ドアハンドル操作時の構成外略図 ドアハンドル操作時の作用説明図 信号処理手段で増幅・濾波した信号Ｖ、判定部の判定出力を示す特性図 接触検出手段の圧電センサの屈曲箇所数と出力信号との関係を示すグラフ 本発明の実施の形態２における自動車ドアの外観図 本発明の実施の形態２におけるハンドルブラケットを車内側から見た概略構成図 実施の形態２におけるハンドルの作用説明図

符号の説明

１ ドア
３ ドアハンドル
４ 圧電センサ
４ａ 屈曲部
４ｂ 中心電極
４ｃ 圧電体
４ｄ 外側電極（編組金属線）
４ｅ 被覆層
５ 判別手段（信号処理手段）
５ｄ ガイド部（位置規制手段）
５ｅ 支持部（位置規制手段）
８ 支持手段
８ｃ 可動部
９ 多層重畳部
１０ アーム部（可動アーム）
１２ バネ（弾性連結手段）
１０２ 変位検出手段（接触検出手段）
１０８ 使用者認証手段
１１０ 認証許可手段
６１ ハンドル
６３ ドア
６４ アーム部（可動アーム）
６５ 支持部（支持手段）
６６ 位置規制部
Ａ 同時変形部

Claims (10)

1. 使用者が操作することで手動開閉するためのドアハンドルと、前記ドアハンドルへの接触を検出する接触検出手段とを備え、前記接触検出手段の検出信号に基づきドアの電動開閉を行う電動開閉ドア装置。
2. ドアハンドルの開閉操作時に一体または連動して動くドアハンドルの可動アームを備え、接触検出手段は前記ドアハンドル部に設けられて前記可動アームの変位を検出する変位検出手段と、前記変位検出手段の出力信号に基づき前記ドアハンドルへの人や物体の接触または前記ドアハンドルによる開閉動作の少なくとも１つを判別する判別手段とを有する請求項１記載の電動開閉ドア装置。
3. 変位検出手段は、可撓性を有したケーブル状の圧電センサを備えた請求項２記載の電動開閉ドア装置。
4. 変位検出手段は、接触を受けると変位する可動部を有する支持手段と、前記支持手段により一部を支持され前記可動部の変位と連動して変形するケーブル状圧電センサと、前記ケーブル状圧電センサの出力を信号処理する信号処理手段とを備え、前記ケーブル状圧電センサは屈曲部を有して複数の同時変形部を形成し、前記支持手段の前記可動部をドアハンドルの可動アームに接触させて取り付け、前記同時変形部が前記可動アームと連動して変形することで接触を検出する請求項２記載の電動開閉ドア装置。
5. ケーブル状圧電センサの位置規制手段を備え、支持手段の可動部に弾性体からなる連結手段を設けることで前記可動部と前記位置規制手段との間を弾性を有して連結し、可動部の変位に伴って同時変形部の変形を行う請求項４記載の電動開閉ドア装置。
6. 同時変形部は、１本のケーブル状圧電センサに多層重畳部を形成することで構成した請求項４または５記載の電動開閉ドア装置。
7. ケーブル状圧電センサは、中心電極、圧電体、外側電極、被覆層とを備えてこれらを順に同軸状に成形して構成し、前記外側電極は編組金属線で形成した請求項３〜６のいずれか１項記載の電動開閉ドア装置。
8. 使用者認証手段と、前記使用者認証手段が使用者を認証すると機器動作を許可する認証許可手段とを備え、前記認証許可手段が未認証状態である間は接触検出手段の検出信号があってもドアの電動開閉を行わない請求項１〜７のいずれか１項記載の電動開閉ドア装置。
9. 使用者認証手段による使用者認証を常時行うようにした請求項８に記載の電動開閉ドア装置。
10. スマートエントリーシステムを備え、前記スマートエントリーシステムの認証動作を認証手段が兼用する請求項８または９記載の電動開閉ドア装置を搭載した自動車。