JP2009227002A

JP2009227002A - ドアセンサユニット

Info

Publication number: JP2009227002A
Application number: JP2008072295A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Sugiura; 岳彦杉浦
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】ドアハンドルに依存することなく、車両用ドアの開閉の際の、利用者による人為的な操作を良好に検出可能なドアセンサユニットを提供する。
【解決手段】車両用ドア２２の車外に面したドアパネル２３の内側に、ドアパネル２３に直接に支持されて設置され、車外から車室内側へ向かって印加されてドアパネル２３を変形させる応力を検出する感圧センサ１と、感圧センサ１の検出信号に基づいて、ドアパネル２３へ印可された応力が、利用者による人為的な操作によるものであるか否かを判定する操作判定部２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用のドアへの人為的操作を検出するドアセンサユニットに関する。

車両用ドアを開閉駆動するために、モータなどのアクチュエータを備えた駆動制御装置が当該車両に搭載される場合がある。この駆動制御装置は、車両用ドアに備えられたドアハンドルなどに対する利用者による開閉操作の有無を検出するドアセンサユニットからの検出結果に応じて、車両用ドアを開閉駆動する。このようなドアセンサユニットとして、ドアハンドルに圧電センサを配接し、利用者が開閉操作のためにドアハンドルを握ろうとしたことなどの挙動を迅速に検出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３８１２５９２号公報（第４９〜５２段落等）

特許文献１のようにドアハンドルに備えた圧電センサでドアハンドルへの操作を検出するものでは、電気的な処理によって車両用ドアを開閉駆動するアクチュエータを容易に制御することができる。つまり、圧電素子の検出信号に基づいてロックユニットのロック解除や、車両用ドアの開閉の制御を実現できる。車両用ドアの電気的な制御は、機械的にドアハンドルを作動させてロックを解除し、車両用ドアの開閉を行うものと比較して、軽い操作でロックユニットの解除や、車両用ドアの開閉を実現するという良好な面を現出する。

しかし、特許文献１の第５２段落にも記載されているように、圧電センサを組み込むための所定の大きさの中空部がドアハンドルに無い場合がある。また、このような場合には、特許文献１の第２９段落に記載されているように、ドアハンドル本体の車両用ドアに対向する面にケーブル状の圧電センサが配接される。このように、ドアハンドルに利用者による開閉操作を検出するセンサを設ける場合、ドアハンドルの構造が複雑になったり、ドアハンドルのデザイン性が損なわれたりする可能性がある。また、車両の生産時には、信頼性を確保するためにドアハンドルを車両用ドアに取り付けた状態でセンサの感度を調整する必要があり、生産性が損なわれる。

本発明は上記課題に鑑みて創案されたもので、ドアハンドルに依存することなく、車両用ドアの開閉の際の、利用者による人為的な操作を良好に検出可能なドアセンサユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るドアセンサユニットの特徴構成は、
車両用ドアの車外に面したドアパネルの内側に、当該ドアパネルに直接に支持されて設置され、車外から車室内側へ向かって印加されて当該ドアパネルを変形させる応力を検出する感圧センサと、
前記感圧センサの検出信号に基づいて、前記ドアパネルへ印可された応力が、利用者による人為的な操作によるものであるか否かを判定する操作判定部と、を備える点にある。

この特徴構成によれば、ドアパネルに直接に支持される感圧センサの検出信号に基づいて、利用者による人為的な操作の有無が判定される。従って、ドアハンドル等に依存されることなく、簡単な構造で生産性もよく、防水性にも優れたドアセンサユニットを提供することができる。

また、本発明に係るドアセンサユニットは、前記ドアパネルが、前記感圧センサを挟む又は囲うリブを内側に有して構成されると好適である。

この構成によれば、感圧センサがリブに囲まれてドアパネルに設置されるので、感圧センサが設置されたスイッチ部に人為的な操作として印加される応力以外の応力の感圧センサへの伝達を抑制することができる。従って、ドアセンサユニットの信頼性を向上させることができる。

また、本発明に係るドアセンサユニットは、前記ドアパネルが、前記感圧センサが設置される部位の肉厚が他の部位に比べて薄く形成されると好適である。

感圧センサが設置される部位の肉厚が他の部分に比べて薄く形成されることにより、人為的な操作として印加される応力が感圧センサに伝達し易くなる。その結果、ドアセンサユニットの感度が向上し、ドアセンサユニットの信頼性が向上される。

また、本発明に係るドアセンサユニットは、前記感圧センサが複数設置され、複数の異なる種別の人為的操作が検出されると好適である。

これによれば、利用者は、複数の種別の異なる人為的操作を与えることができるので、利便性が向上される。

ここで、本発明に係るドアセンサユニットの前記操作判定部は、複数の前記感圧センサからの検出信号に対して、強度比較及び位相比較の一方又は双方を実施することにより、前記人為的操作の種別を判別すると好適である。

複数の感圧センサの内の１つに対して人為的操作による応力が印加されても、ドアパネルを介して、その応力は他の感圧センサに伝搬する。但し、人為的操作による応力が直接印加された感圧センサに比べて、他の感圧センサの応力は伝搬による減衰を伴うため、その強度は小さくなり、位相は遅れることとなる。従って、強度比較及び位相比較の一方又は双方を実施することにより、ドアセンサユニットは人為的操作の種別を判別することができる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のドアセンサユニット１０が搭載される車両２１の側面図である。本実施形態において、車両２１のドア（車両用ドア）２２は、図６を参照して後述するドアＥＣＵ２０により制御される不図示のモータなどのアクチュエータにより自動で開閉作動可能なドアである。ドアＥＣＵ２０は、ドアセンサユニット１０から開閉指示のための人為的操作があったか否かの判定結果を受け取り、アクチュエータを駆動してドア２２を開閉させる。利用者による開閉指示は、ドア２２の車外に面したドアパネル２３に設けられたスイッチ部３０に対する人為的操作として実施される。人為的操作は、例えば、スイッチ部３０を押す操作である。

図２は、第１実施形態のドアセンサユニット１０の構成例を模式的に示す説明図であり、図３は、感圧センサ１の設置形態の関係の一例を示す図２のIII−III断面図である。ドアパネル２３のスイッチ部３０は、図３に示すように、ドアパネル２３の内側に、当該ドアパネル２３に直接に指示されて設置された感圧センサ１が備えられている。感圧センサ１からは、配線９（９ａ、９ｂ）が延出し、ドアパネル２３の内部に備えられた操作判定部２と接続される。

感圧センサ１は、本実施形態では圧電センサにより構成される。本実施形態において、感圧センサ１は、被覆１１と被覆１５との間に、第１電極１２と、圧電体１３と、第２電極１４とを挟んで構成される短冊状の圧電センサである。圧電体１３は、第１電極１２と第２電極１４とに挟持されている。圧電体１３に掛かる応力による圧電効果に起因して発生する電荷は、第１電極１２及び第２電極１４によって検出される。第１電極１２には第１配線９ａが接続され、第２電極１４には第２配線９ｂが接続されて、操作判定部２へ伝達される。

感圧センサ１は、図２に示すＡ位置のようなスイッチ部３０の外周部の一箇所に対応するドアパネル２３の内側（図３に示すＣの位置）において、短冊状の一方の端部を固定支持されて設置される。感圧センサ１の短冊状の他方の端部は、スイッチ部３０のほぼ中央部に位置することとなる。スイッチ部３０が押圧されると、ドアパネル２３のスイッチ部３０がたわみ変形し、感圧センサ１に応力が印加される。この応力に応答して圧電効果により生じる電荷が操作判定部２により検出され、人為的操作の有無が判定される。

図４及び図５は、感圧センサ１の設置形態の他の例を示す図２のIII−III断面図である。図４は、ドアパネル２３の感圧センサ１が設置される部位の肉厚Ｄ２が他の部位の肉厚Ｄ１に比べて薄く形成される例を示している。感圧センサ１が設置される部位の肉厚Ｄ２が他の部分の肉厚Ｄ１に比べて薄く形成されることにより、人為的な操作として印加される応力が感圧センサ１に伝達し易くなる。その結果、ドアセンサユニットの感度が向上し、ドアセンサユニットの信頼性が向上される。

また、図５は、ドアパネル２３の感圧センサ１が設置される部位において、感圧センサ１を挟む又は囲うリブ２４がドアパネル２３の内側に設けられる例を示している。感圧センサ１がリブ２４に囲まれてドアパネル２３に設置されるので、感圧センサ１が設置されたスイッチ部３０に人為的な操作として印加される応力以外の応力の感圧センサ１への伝達を抑制することができる。従って、ドアセンサユニット１０の信頼性を向上させることができる。

図６は、第１実施形態のドアセンサユニット１０の構成例を模式的に示すブロック図である。ドアセンサユニット１０の操作判定部２は、増幅部３と、フィルタ部４と、判定部５とを有して構成される。利用者がスイッチ部３０を押圧する人為的操作は、おおむね２０Ｈｚ以下の振動となる。従って、感圧センサ１の出力信号は増幅部２１において増幅された後、例えば、２０Ｈｚ以下の周波数の信号を通過させるローパスフィルタとして構成されたフィルタ部４を介して、判定部５へ入力される。判定部２５は感圧センサ１の出力信号が所定の電圧レベルに達しているかなどの判定を行って、利用者による開閉操作の有無、即ち開閉指示の有無を判定する。

なお、利用者による人為的操作とは、必ずしも押圧操作に限らず、利用者によるスイッチ３０近辺へのノック操作をも含むものとする。こうしたノック操作が行われた場合、ドアパネル２３の厚さやリブ２４の形状等により多少変動するものの、おおむね１００〜３００Ｈｚ程度の振動がスイッチ３０に付与されることとなる。フィルタ部４が、１００〜３００Ｈｚ程度の周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタで構成されていれば、フィルタ部４を介して判定部５が当該ノック操作による振動を検出し、こうしたノック操作の有無を判定可能となる。そして、判定部５は、ドア２２の開閉状態に応じて、利用者による開閉操作の有無、すなわち開閉指示の有無を判定可能となる。

図７は、操作判定部２による判定原理の一例を示す説明図である。感圧センサ１の検出信号Ｓは、例えば図７に示すような振動波形である。尚、図７に示す検出信号Ｓは、図６に示すブロック図における増幅部３及びフィルタ部４を介して判定部５へ入力される波形を模式的に示したものである。判定部５は、感圧センサ１の検出信号Ｓのピーク値Ｐが、所定の電圧レベルＴＨ以上の場合に、検出信号Ｓの強度が満たされているとして、人為的操作有りと判定する。操作判定部２の判定結果は、上述したようにドアＥＣＵ２０に伝達される。ドアＥＣＵ２０は、操作判定部２の判定結果に基づいて、ドア２２を開閉させる。

このように、ドアパネル２３に直接に支持される感圧センサ１の検出信号に基づいて、利用者による人為的な操作の有無が判定される。従って、ドアハンドル等に依存されることなく、簡単な構造で生産性もよく、防水性にも優れたドアセンサユニット１０を提供することができる。尚、スイッチ部３０の位置については、ドアパネル２３に簡単なマーキングを施すなどにより、利用者に対する視認性を確保すると好適である。

〔第２実施形態〕
以下、図８〜図１０を利用して本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態と同様の部分については適宜説明を省略する。第２実施形態においては、図８に示すように、複数のスイッチ部３０がドアパネル２３に設けられる。具体的には、本実施形態においては、スイッチ部３１、３２、３３の３つのスイッチ部が設けられる。これら３つのスイッチ部３１〜３３は、それぞれ異なる種別の人為的操作の入力を受け付けるために設けられる。ドア２２が図１に示したようなスライドドアである場合、例えば、スイッチ部３１が閉扉指示、スイッチ部３２が開閉駆動の停止指示、スイッチ部３３が開扉指示をそれぞれ受け付けるスイッチ部とすることができる。この時、各スイッチ部３１〜３３に図８に示すようなマーク４１〜４３を設けておくと利用者に対する視認性を確保することができて好適である。

各スイッチ部３１〜３３には、それぞれ感圧センサ１が備えられる。即ち、複数のスイッチ部３０に対応して、感圧センサ１が複数設置され、上述したように複数の異なる種別の人為的操作が検出される。但し、複数の感圧センサ１の内の１つに対して人為的操作による応力が印加されても、ドアパネル２３を介して、その応力は他の感圧センサ１にも伝搬する。そこで、第２実施形態においては、スイッチ部３１〜３３の内のどのスイッチ部３０に人為的操作が加えられたのかを以下に述べるようにして判別する。

図９は、第２実施形態のドアセンサユニット１０Ａの構成例を模式的に示すブロック図であり、図１０は、操作判定部２Ａによる判定原理の一例を示す説明図である。図１０では、第１スイッチ部３１に人為的操作があった場合を例示している。

図９に示すように、第２実施形態において、感圧センサ１は、３つのスイッチ部３１〜３３に対応して、それぞれ第１感圧センサ１ａ、第２感圧センサ１ｂ、第３感圧センサ１ｃの３つが設けられる。そして、第１感圧センサ１ａに対しては、第１増幅部３ａと、第１フィルタ部４ａと、第１判定部５ａとが設けられる。また、第２感圧センサ１ｂに対しては、第２増幅部３ｂと、第２フィルタ部４ｂと、第２判定部５ｂとが設けられる。また、第３感圧センサ１ｃに対しては、第３増幅部３ｃと、第３フィルタ部４ｃと、第３判定部５ｃとが設けられる。

第１増幅部３ａ、第２増幅部３ｂ、第３増幅部３ｃは、それぞれ対応する感圧センサ１の出力を増幅する機能部であり、その機能は第１実施形態の増幅部３と同様である。また、第１フィルタ部４ａ、第２フィルタ部４ｂ、第３フィルタ部４ｃは、それぞれ対応する増幅部３の出力に対してローパスフィルタ処理を施す機能部であり、その機能は第１実施形態のフィルタ部４と同様である。第１判定部５ａ、第２判定部５ｂ、第３判定部５ｃは、それぞれ対応するフィルタ部４の出力が、所定の電圧レベルに達しているかなどの判定を行う機能部である。その機能については、所定の電圧レベルに達しているかなどの判定を行う点では第１実施形態の判定部５と同様である。

第１実施形態では、第１判定部５ａ、第２判定部５ｂ、第３判定部５ｃに対応する機能がほぼ判定部５の全ての機能であった。即ち、感圧センサ１の検出信号Ｓが図７に示すように所定の電圧レベルＴＨ以上であるか否かを判定することによって、人為的操作の有無が判定された。しかし、第２実施形態においては、感圧センサ１が３つ備えられるため、複数の感圧センサ１の検出信号Ｓが所定の電圧レベルＴＨ以上となる可能性がある。この場合、どのスイッチ部３０に対して人為的操作がなされたのかが判らず、人為的操作の種別を判別することができなくなる可能性がある。そこで、第２実施形態の判定部５Ａは、第１実施形態の判定部５の機能に加えて、人為的操作の種別を判別する機能を有して構成される。

図１０の上段に示す波形は、第１感圧センサ１ａの検出信号Ｓ１であり、ここでは増幅部３ａ及びフィルタ部４ａを介して判定部５Ａへ入力される波形を模式的に示している。図１０の中段に示す波形は、第２感圧センサ１ｂの検出信号Ｓ２であり、ここでは増幅部３ｂ及びフィルタ部４ｂを介して判定部５Ａへ入力される波形を模式的に示している。図１０の下段に示す波形は、第３感圧センサ１ｃの検出信号Ｓ３であり、ここでは増幅部３ｃ及びフィルタ部４ｃを介して判定部５Ａへ入力される波形を模式的に示している。上述したように、図１０では、第１スイッチ部３１に対して人為的操作による応力が加えられた場合を例示している。

第１スイッチ部３１に加えられた応力は直ちにドアパネル２３の内側に備えられた第１感圧センサ１ａによって検出され、図１０に示す時刻ｔ０においてピーク値Ｐ１を有する検出信号Ｓ１が得られる。また、第１スイッチ部３１に加えられた応力は、ドアパネル２３を介して第２感圧センサ１ｂにも伝達され、図１０に示す時刻ｔ１においてピーク値Ｐ２を有する検出信号Ｓ２が得られる。また、第１スイッチ部３１に加えられた応力は、ドアパネル２３を介して第３感圧センサ１ｃにも伝達され、図１０に示す時刻ｔ２においてピーク値Ｐ３を有する検出信号Ｓ３が得られる。

ドアパネル２３を介して、第１スイッチ部３１から第２感圧センサ１ｂ及び第３感圧センサ１ｃに伝搬される応力は、伝搬途上で幾分か減衰する。このため、検出信号Ｓ１のピーク値Ｐ１に比べて、検出信号Ｓ２のピーク値Ｐ２及び検出信号Ｓ３のピーク値Ｐ３は、低い電圧レベルとなる。従って、判定部５Ａは、ほぼ同じ時刻において観測される検出信号Ｓの内、ピーク値Ｐの電圧レベルが最も高い検出信号Ｓに係るスイッチ部３０に人為的操作がなされたと判別することができる。つまり、操作判定部２Ａは、複数の感圧センサ１からの検出信号Ｓに対して強度比較を実施することにより、人為的操作の種別を判定することができる。

また、ドアパネル２３を介して、第１スイッチ部３１から第２感圧センサ１ｂ及び第３感圧センサ１ｃに応力が伝搬される際には時間差が生じる。そこで、人為的操作の種別を判別するための１つの機能を担う機能部として、図９に示すように、判定部５Ａに位相比較部５ｄを備えると好適である。

位相比較部５ｄは、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との位相差Ｔ１、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ３との位相差Ｔ２を検出する。人為的操作がなされたスイッチ部３０の検出信号Ｓの位相は、図１０に示すように最も進んでいる。従って、判定部５Ａは、ほぼ同じ時刻において観測される検出信号Ｓの内、最も位相の進んでいる検出信号Ｓに係るスイッチ部３０に人為的操作がなされたと判別することができる。操作判定部２Ａは、複数の感圧センサ１からの検出信号Ｓに対して位相比較を実施することにより、人為的操作の種別を判定することができる。

また、判定部５Ａは、ほぼ同じ時刻において観測される検出信号Ｓの内、ピーク値Ｐの電圧レベルが最も高く、且つ、最も位相の進んでいる検出信号Ｓに係るスイッチ部３０に人為的操作がなされたと判別すると好適である。つまり、操作判定部２Ａは、複数の感圧センサ１からの検出信号Ｓに対して、強度比較及び位相比較の双方を実施することにより、人為的操作の種別を判定すると好適である。２つの条件を満たすことにより、より信頼性の高い判別が可能となる。

第２実施形態のように、複数のスイッチ部３０が設けられる場合、センサユニット１０が感圧センサ１を挟む又は囲うリブを内側に有して構成されるとさらに好適である。人為的操作がなされるスイッチ部３０に印加される応力が他のスイッチ部３０に伝搬されにくくなり、人為的操作がなされたスイッチ部３０の判別性が向上する。

尚、上記各実施形態においては、車両用ドアとしてスライドドアを例として説明したが、本発明は当然ながらスイングドアにも適用することができる。また、車両の側面に設けられるドアに限らず、バックドアにも適用することができる。

以上、説明したように、本発明によれば、ドアハンドルに依存することなく、車両用ドアの開閉の際の、利用者による人為的な操作を良好に検出可能なドアセンサユニットを提供することが可能となる。即ち、車両２１にドアハンドルを設けることなく、車両用ドアを構成することも可能となる。尚、この場合、緊急時などに、アクチュエータを用いずに車両の外から車両用ドアを開閉させる操作手段が必要となる可能性がある。例えば、ドアミラーを折りたたみ方向と逆方向に動かして車両用ドアの解錠や開扉を可能とすることで、ドアミラーを操作手段として構成することができる。

本発明のドアセンサユニットが搭載される車両の側面図第１実施形態のドアセンサユニットの構成例を模式的に示す説明図感圧センサの設置形態の一例を示す図２のIII−III断面図感圧センサの設置形態の他の例を示す図２のIII−III断面図感圧センサの設置形態のさらに別の例を示す図２のIII−III断面図第１実施形態のドアセンサユニットの構成例を模式的に示すブロック図操作判定部による判定原理の一例を示す説明図第２実施形態のドアセンサユニットの構成例を模式的に示す説明図第２実施形態のドアセンサユニットの構成例を模式的に示すブロック図操作判定部による判定原理の一例を示す説明図

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ：感圧センサ
２、２Ａ：操作判定部
１０、１０Ａ：ドアセンサユニット
２１：車両
２２：ドア（車両用ドア）
２３：ドアパネル
２４：リブ
Ｄ１、Ｄ２：肉厚
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３：検出信号

Claims

車両用ドアの車外に面したドアパネルの内側に、当該ドアパネルに直接に支持されて設置され、車外から車室内側へ向かって印加されて当該ドアパネルを変形させる応力を検出する感圧センサと、
前記感圧センサの検出信号に基づいて、前記ドアパネルへ印可された応力が、利用者による人為的な操作によるものであるか否かを判定する操作判定部と、
を備えるドアセンサユニット。
前記ドアパネルは、前記感圧センサを挟む又は囲うリブを内側に有して構成される請求項１に記載のドアセンサユニット。
前記ドアパネルは、前記感圧センサが設置される部位の肉厚が他の部位に比べて薄く形成される請求項１又は２に記載のドアセンサユニット。
前記感圧センサが複数設置され、複数の異なる種別の人為的操作が検出される請求項１〜３の何れか一項に記載のドアセンサユニット。
前記操作判定部は、複数の前記感圧センサからの検出信号に対して、強度比較及び位相比較の一方又は双方を実施することにより、前記人為的操作の種別を判別する請求項４に記載のドアセンサユニット。