JP2012154053A - 車両用ドアハンドルの静電センサー - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で製造が容易、かつ個体ごとの品質のバラツキが生じにくい車両用ドアハンドルの静電センサーを提供する。
【解決手段】
車両の樹脂製ドアハンドルに内蔵され、静電容量の変化により該ドアハンドルに対するユーザーの手を感知して車両のドアロック装置をロック状態とアンロック状態との間で切り替えるために使用される車両用ドアハンドルの静電センサーである。この静電センサーは、平板状の樹脂基板と、その樹脂基板の表面に、金属層が所定の形態でパターン印刷された静電センサー電極と、その静電センサー電極の端子につながるリード線と、を備え、前記パターン印刷された静電センサー電極と車両の金属製ドアパネルとの間の静電容量が変化することにより前記ユーザーの手を感知することを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

この発明は、車両用ドアハンドルの静電センサーに関する。

車両、主に自動車のドアを開閉するための車両用ドアハンドルに関するスマートキーシステムの一種に、ユーザーがスマートキーを携帯して車両に接近すると、車両とスマートキーとの間の通信によりユーザーのＩＤが確認され、その後、ユーザーがドアハンドルに触れる（通常は把持する）と、ドアロック装置がアンロックされるものが知られている。このシステムは、ドアハンドルに内蔵された静電センサーにより、その静電センサー電極と車両ドアとの間の静電容量が、その間に入る人の手により（ドアハンドルを握る動作により）変化することを検出して、ドアロックを解除するものである。この種のシステムにおける静電センサーとして、特許文献１の技術が知られている。

特開２００６−９７２３０

特許文献１の図５を参照すれば、樹脂被覆金属線材（以下、ハーネスという）を繰り返し折り返すように連続させてハーネスの直線部の集合からなる帯状部を形成し、その帯状部を樹脂でモールドして固め、これを静電センサー電極としてドアパネルとの間に所定の静電容量が生じるようにドアハンドルに内蔵した構造が開示されている。

しかしながら、ハーネスを繰り返し折り返して帯状にすることや、その帯状部分を樹脂モールドすることは、複雑で面倒な製造工程を必要とし、コストが高くなり、また個体ごとの品質にバラツキが生じやすい欠点がある。

本発明の課題は、構造が簡単で製造が容易、かつ個体ごとの品質のバラツキが生じにくい車両用ドアハンドルの静電センサーを提供することにある。

課題を解決するための課題及び効果

本発明は、車両の樹脂製ドアハンドルに内蔵され、静電容量の変化により該ドアハンドルに対するユーザーの手を感知して車両のドアロック装置をロック状態とアンロック状態との間で切り替えるために使用される車両用ドアハンドルの静電センサーであって、
平板状の樹脂基板と、
その樹脂基板の表面に、金属層が所定の形態でパターン印刷された静電センサー電極と、
その静電センサー電極の端子につながるリード線と、を備え、
前記パターン印刷された静電センサー電極と車両の金属製ドアパネルとの間の静電容量が変化することにより前記ユーザーの手を感知することを特徴とする。

このようにすれば、ハーネスを何回も折り返して帯状に加工する等、電極形状を得るのに面倒な機械加工が必要なく、電子基板を生産する容易さで静電センサー電極を形成することができ、また印刷技術を用いるため量産がしやすく、そのため個々に品質的なバラツキの少ないセンサー電極を提供できる。

また本発明は、前記樹脂基板の表面にパターン印刷された金属層を第１の金属層として、該樹脂基板の裏面に第２の金属層が形成され、それら表裏の第１及び第２の金属層により前記樹脂基板は両面基板構造とされる。

また本発明では、前記樹脂基板の表面にパターン印刷された金属層又は第１の金属層は、直線状かつ所定の間隔で平行に延びる複数の直線部がそれらの端で方向転換して隣りの直線部に一筆書状に連続するパターンで形成され、その一筆書状に連続するパターンの一端が第１の端子部、他端が第２の端子部とされる。

また本発明において、前記金属層のパターンにおける隣り合う直線部間のピッチはすべての直線部相互においてほぼ一定で差があるとしても１０％以下とされ、その直線部のピッチｐと、前記樹脂基板の板厚ｔとの関係が、ｐ＝ｔ~３ｔの範囲に設定される。

さらに本発明において、前記樹脂基板の裏面に生成された第２の金属層は、その樹脂基板の裏面の全面を被う金属箔で形成される。

ドアハンドル装置を備えた車両の概略図。 ドアハンドル装置の概略的な平面図。 ハンドル本体内の静電センサーの位置関係を示す平面図。 本発明の一実施例である静電センサーの簡略な平面図。 図４の簡略な横断面図。 その静電センサーの機能を示す概念図。 その静電センサーを含む制御系のブロック図。 本発明の別の実施例を示す、図５に対応する簡略な横断面図。 図８に示す静電センサーの機能概念図。 図８に示す静電センサーの等価概念図。 図５又は図８に示す静電センサーのハンドル本体に対する組付け例を簡略に示す説明図。

以下、この発明の実施例を説明する。本実施例の静電センサーは、図１に示す車両のドアハンドル装置１におけるドアハンドル内に組み込まれる。図２に示すようにドアハンドル装置１は使用者により把持される、ドアパネル２の外面に露出するハンドル本体３と、ドアパネル２の内側（車体の内側）に固定されて外部からは見えないベース部材４とを備える。この例では、ハンドル本体４の一端部がベース部材４に対して軸５周りに回動するように引き起こされてドアが開放されるタイプが示され、ハンドル本体３及びベース部材４はいずれも樹脂製であり、ハンドル本体３ひいてはドアは、ドア内部のドアロック装置６によって施錠・解錠される。

ハンドル本体の３のユーザーの手で把持される把持部３ａの内部には、図３に概念的に示すように、本実施例の静電センサー８が組み込まれ、把持部３ａがユーザーの手で握られるとき（厳密にはユーザーの手とハンドル本体３内の静電センサーとの距離が接近するとき）の静電容量の変化を検知して、ドアロック装置６を解錠する（又は施錠する）。言い換えれば、ドアロック装置６をロック状態とアンロック状態との間で切り替える。ドアのトリガを外すには、ドアロック装置６の解錠状態で、ドア本体３のノブ３ｂを押し、ハンドル本体３を引き起こすことによりドアを開けられる。

なお、この例の静電センサー８はスマートキーシステムを前提とするもので、ハンドル本体３の内部にはアンテナ１０が組み込まれ、アンテナ１０はスマートキー（無線携帯機）９を所持したユーザーが車両に接近するとき、発信する電波によりスマートキー９を検知し、またスマートキー９からの応答電波を受信することができる。スマートキーのＩＤ情報が正規のものと判定された状態で、ユーザーによりハンドル本体３が把持されると、ドアロック装置６が解錠される仕組みが一般的である。なお、図３においては、静電センサー８との関係でアンテナ１０を概念的に示すもので、実際の位置関係や組付け状態を示すものではない。またアンテナ１０が送信用と受信用とに共通のものか、別々に設けられるか、その設置位置がハンドル装置かそれ以外か等は、適宜選択することができる。

静電センサー８は、図４に概略的に示すように、平板状（この例では細長い長方形状）の樹脂基板１１と、その樹脂基板１１の表面に、金属層１２が所定の形態でパターン印刷された静電センサー電極１３と、静電センサー電極１３の端子部１４、１５につながるリード線１６、１７とを備え、パターン印刷された静電センサー電極１３と車両の金属製ドアパネル２との間の静電容量が変化することによりユーザーの手を感知するものである。

より具体的には、樹脂基板１１は例えばエポキシ樹脂基板であり、その表面にパターン印刷された金属層１３は例えば銅箔によるパターンであって、それは、直線状かつ所定の間隔で平行に延びる複数の直線部がそれらの端で方向転換して隣りの直線部に一筆書状に連続するパターンである。この例では、樹脂基板１１の長手方向と直線部１２ａ（の長手方向）とはほぼ平行となっている。その一筆書状に連続するパターンの一端が第１の端子部１４、他端が第２の端子部１５とされる。このようなパターンにより、印刷回路を作成するのと同様の手法で平板状の電極が得られる。パターン印刷の方法としては、銅箔等の金属箔に対するパターン印刷によるマスキング後のエッチング、あるいはその金属箔に形成されたフォトレジストに対する感光後のエッチング、さらにはエッチングによらないで、金属ペースト、金属粉あるいは金属を含むインクによる直接的なパターン印刷等、公知の回路パターン印刷手法のいずれでも利用できる。

金属層１３のパターンにおける隣り合う直線部間のピッチｐはすべての直線部相互においてほぼ一定で差があるとしても１０％以下とされ（望ましくは１％以下）、その直線部のピッチｐと、前記樹脂基板の板厚ｔとの関係が、ｐ＝ｔ~３ｔの範囲に設定され、例えばｐをｔの２倍程度とすることができる。これは、公知のハーネス（金属線）を絶縁樹脂（例えばポリ塩化ビニル：ＰＶＣ）で被覆した線材を繰り返し密着するよう往復させて帯状の静電センサー電極を形成する場合（その場合の基板の板厚が絶縁樹脂の肉厚とほぼ等しいことを前提とする）と同様の機能を付与することに対応する。それにより、絶縁樹脂で被覆された金属線材を繰り返し密着するように往復させて帯状にする面倒な手法に比べて、樹脂基板へのパターン印刷による簡単な手法及び構造より同等の機能の静電センサー電極を得ることができる。ハンドル本体３内への静電センサー８の設置に当たっては、樹脂基板１１の長手方向がハンドル本体３の長手方向に沿い、かつ樹脂基板１１の一面にパターン印刷により形成されたセンサー電極１３が車両のドアパネル２側（内側）を向くように、言い換えれば樹脂基板１１のセンサー電極１３が形成された側とは反対側も板面がドアパネル２とは反対側（外側）を向くように配置される。なお上記とは逆向きに静電センサー８を配置することもできる（樹脂基板１１の誘電率を考慮する等して）。

そして図６に等価的に示すように、静電センサー８の上記パターン印刷によるセンサー電極１３とドアパネル（金属板）２とが所定の間隔で対向して、センサー電極１３とドアパネル２による一種の平行平板コンデンサが形成され、両者間にはその間隙の誘電率により所定の静電容量Ａが保持される。ハンドル本体３がユーザーの手で把持される等、ユーザーの手が接近ないし接触すると、その手の存在によりドアパネル２とセンサー電極１３との間の静電容量が変化する。

図７に概念的に示すように、その静電容量の変化の信号は、静電センサー１が接続された制御部１４に出力され、制御部１４ではその静電容量の変化量が閾値を超えたかどうかを判定し、超えていればユーザーの手でハンドル本体３が把持された又は触れられ若しくは接近したと判断して、制御部１４がドアロック装置６に解錠信号を出力してドアロックを解除する。もっとも上記閾値を超えていれば、制御部１４がドアロック装置６へ施錠信号を出力してドアロック装置６を施錠するシステムとすることもできる。なお、スマートキーシステムを前提とすれば、例えばドアロック解除の場合、アンテナ１０とスマートキーとの交信の結果が制御部１４へ送られ、制御部１４でスマートキー９のＩＤが正しいと認識されたこと、及び静電センサー１３から制御部１４へ送られた静電容量の変化が閾値を超えたと制御部１４で判定されたことのアンド条件によって、制御部１４がドアロック装置６を解錠する。

図８に示す静電センサー１８は、図５に示した静電センサー８の、パターン印刷によるセンサー電極１３が形成された板面（表面）とは反対側の板面（裏面）に金属層１５が形成されたもので、樹脂基板１１の両面に金属層を有する両面基板構造をなす。ここでセンサー電極１３を構成する、往復して一筆書き状にターンを繰り返す金属層１２を第１の金属層とすれば、樹脂基板１１の反対側の面（裏面）に形成された金属層１５が第２の金属層となる。この第２の金属層１５は例えば銅箔であり、銅箔等の金属層１５が樹脂基板１１の裏面の全体を被うように樹脂基板１１と一体化される。

なお、第２の金属層１５が樹脂基板１１の裏面の全面に形成されるのに対し、第１の金属層としてのセンサー電極１３が往復一筆書き状のパターン印刷により形成される理由のひとつに、静電センサーとしての特性、効率を高めることが挙げられるが、前述のアンテナ１０との関係では、アンテナ１０との電気的な干渉を回避する上で有効になる場合がある。

表面にパターン印刷によるセンサー電極１３が、また裏面に第２の金属層１５が全面に形成された両面基板構造の静電センサー１８は、図５の静電センサー８と同様、図９に概念的に示すように、センサー電極１３がドアパネル２に対向するようにハンドル本体３内に配置される。それに伴い、樹脂基板１１の裏面の全体に形成された金属層１５（銅箔等）はドアパネル２とは反対側（外側）を向くこととなる。なお、これとは逆向きに静電センサー１８を配置することもできる。

この静電センサー１８の場合、図１０に示すように、センサー電極１３とドアパネル２との間に静電容量Ａが生じ、かつセンサー電極１３と金属層１５との間にも一種の平行平板コンデンサを構成してそこに静電容量Ｂが生じる（なお、裏面の金属層２０とドアパネルとの間に静電容量Ｃが生じるとみることもできる）。そして、センサ電極１３は前記端子を介して図７の制御部１４に接続され、また金属層１５も図示しない端子を介して制御部１４に接続される。そして、センサー電極１３を基準としてドアパネル２側と金属層１５側との双方に個別の静電容量が保持され、いわば二重のコンデンサが形成された形態となり、各静電容量は制御部１４に入力される。

そこで、ユーザーの手がハンドル本体３を把持すると、静電容量Ａの領域と静電容量Ｂの領域との双方で静電容量の変化が生じるから、それらの変化に対してそれぞれ閾値を設定し、制御部１４で各閾値をともに超える等の条件を満足したときに、ユーザーがハンドル本体３を把持した等と判断して、ドアロック装置６をロック状態とアンロック状態との間で切り替えることができる。または、センサー電極１３とドアパネルとの間の静電容量Ａ、金属層２０とドアパネルとの間の静電容量Ｃをパラメータとし、それぞれの静電容量の変化が各閾値をともに超えたと制御部１４が判断したとき、ドアロック装置６をロック状態とアンロック状態との間で切り替えてもよい。このような二重の静電容量の判断は、静電センサーの検出精度を上げ、例えば雨天時にドアパネルに付着する水滴等の外乱により静電容量が乱れても、ユーザーの手の存在が誤検出されることを防ぐ上で有効となる。

なお、樹脂基板１１の裏面に形成する金属層１５を、その裏面の全体を被覆する単一膜ではなく、所定のパターン印刷による金属層としてもよい。また、樹脂基板１１の表面と裏面とにそれぞれ異なるパターンの第１及び第２の金属層を形成することもできるし、その表面と裏面の双方に同様のパターン（例えば直線的に往復を繰り返す一筆書き状の印刷パターンの）金属層を形成することもできる。

なお、ハンドル本体３に対する静電センサー８又は１８の取付けは、例えば図１１に示すように、ハンドル本体３のインナー材３ｃの凹部に静電センサー８又は１８が装着され固定されるようにし、アンテナ１０が組み込まれる場合は、アンテナ１０が静電センサー８又は１８に対しアウター材３ｄの側に配置される構造とすることができる。インナー材３ｃとアウター材３ｄは分割構造で合体され、内部に静電センサー８又は１８や、アンテナ１０を設置できる空間を形成する。

１ 車両用ドアハンドル装置
２ ドアパネル
３ ハンドル本体
４ ベース部材
６ ドアロック装置
７ 制御部
８，１８ 静電センサー
９ スマートキー
１０ アンテナ
１１ 樹脂基板
１２ （第１の）金属層
１２ａ 直線部
１３ センサー電極
１４，１５ 端子部
１６，１７ リード線
１５ 第２の金属層

Claims (5)

1. 車両の樹脂製ドアハンドルに内蔵され、静電容量の変化により該ドアハンドルに対するユーザーの手を感知して車両のドアロック装置をロック状態とアンロック状態との間で切り替えるために使用される車両用ドアハンドルの静電センサーであって、
   平板状の樹脂基板と、
   その樹脂基板の表面に、金属層が所定の形態でパターン印刷された静電センサー電極と、
   その静電センサー電極の端子につながるリード線と、を備え、
   前記パターン印刷された静電センサー電極と車両の金属製ドアパネルとの間の静電容量が変化することにより前記ユーザーの手を感知することを特徴とする車両用ドアハンドルの静電センサー。
2. 前記樹脂基板の表面にパターン印刷された金属層を第１の金属層として、該樹脂基板の裏面に第２の金属層が形成され、それら表裏の第１及び第２の金属層により前記樹脂基板は両面基板構造とされる請求項１に記載の車両用ドアハンドルの静電センサー。
3. 前記樹脂基板の表面にパターン印刷された金属層又は第１の金属層は、直線状かつ所定の間隔で平行に延びる複数の直線部がそれらの端で方向転換して隣りの直線部に一筆書状に連続するパターンで形成され、その一筆書状に連続するパターンの一端が第１の端子部、他端が第２の端子部とされる請求項１又は２に記載の車両用ドアハンドルの静電センサー。
4. 前記金属層のパターンにおける隣り合う直線部間のピッチはすべての直線部相互においてほぼ一定で差があるとしても１０％以下とされ、その直線部のピッチｐと、前記樹脂基板の板厚ｔとの関係が、ｐ＝ｔ~３ｔの範囲に設定される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用ドアハンドルの静電センサー。
5. 前記樹脂基板の裏面に生成された第２の金属層は、その樹脂基板の裏面の全面を被う金属箔で形成される請求項２ないし４のいずれか１項に記載の車両用ドアハンドルの静電センサー。

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