JP2013147195A - 戸挟み検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗客やその所持品が触れることによって戸先ゴムが凹状に弾性変形しても戸挟み状態は検出されず、異物が挟まった戸挟み状態だけを正確に検出可能な戸挟み検出装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る戸挟み検出装置１０は、開閉可能に設けられた車両用ドア２が、その閉止時に異物が挟まった戸挟み状態であることを検出するためのものであって、中空の弾性部材からなり、車両用ドア２の閉止方向先端部に設けられた戸先ゴム１１と、戸先ゴム１１の内側面１１１ａであって、車両用ドア２の厚み方向中央部に設けられた圧電材１２と、圧電材１２から発生する電荷量の変化を検知することにより、車両用ドア２が戸挟み状態であることを検出する検出器と、を備えるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、開閉可能に設けられた車両用ドアがその閉止時に戸挟み状態であることを検出するための戸挟み検出装置に関する。

鉄道車両の進行方向に向かって両側部には、乗客が乗降用に使用する車両用ドアが開閉可能に設けられている。この車両用ドアの開閉方式としては、戸板が左右方向にスライドする引き戸方式が一般的であって、特に、相対向して設けられた一対の戸板が互いに近接または離間するようにして開閉する方式が広く用いられている。

このような車両用ドアにおいては、一対の戸板の間に乗客やその所持品等の異物が挟まれた不完全な閉止状態、すなわち戸挟み状態のままで鉄道車両が発車することを防止すべく、戸挟み状態であることを確実に検出することが必要とされる。そこで従来、戸挟み状態を検出可能な戸挟み検出装置が車両用ドアの近傍に設置され（例えば、特許文献１を参照）、戸挟み状態が検知されると車掌等が車両用ドアを開いて戸挟み状態を解消するようになっている。

ここで、特許文献１に記載された従来の戸挟み検出装置では、戸板の閉止方向先端部に設けられる中空の戸先ゴムの内部圧力を検出し、その内部圧力が予め定めた所定値より大きい時は、戸先ゴムが押圧されて凹状に弾性変形している、すなわち相対向する戸板の間に異物が挟まった戸挟み状態であると判断するようになっている。

特願平１１−２２８０２５号公報

しかし、特許文献１に記載された従来の戸挟み検出装置によれば、実際には戸挟み状態ではないにも拘らず戸挟み状態が検出される場合があり、検出精度に問題があった。より詳細に説明すると、特許文献１の戸挟み検出装置は、戸先ゴムの内部圧力の増加を検知することによって戸挟み状態を検出する。しかし、異物等が挟まることなく車両用ドアが正常に閉じている状態においても、乗客やその所持品が戸先ゴムに接触することによって戸先ゴムが凹状に弾性変形した場合、その内部圧力が高くなることによって戸挟み状態が誤検出されてしまう。

本発明の課題は、このような事情を考慮してなされたものであり、乗客やその所持品が触れることによって戸先ゴムが凹状に弾性変形しても戸挟み状態は検出されず、異物が挟まった戸挟み状態だけを正確に検出可能な戸挟み検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る戸挟み検出装置は、開閉可能に設けられた車両用ドアが、その閉止時に異物が挟まった戸挟み状態であることを検出するための戸挟み検出装置であって、中空の弾性部材からなり、前記車両用ドアの閉止方向先端部に設けられた戸先弾性部材と、前記戸先弾性部材の内側面であって、前記車両用ドアの厚み方向中央部に設けられた圧電材と、前記圧電材から発生する電荷量の変化を検知することにより、前記車両用ドアが戸挟み状態であることを検出する検出器と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、車両用ドアが閉止時に戸挟み状態である場合、戸先弾性部材における車両用ドアの厚み方向中央部は、挟まった異物に押圧されることによって凹状に弾性変形する。従って、戸先弾性部材の内側面に設けられた圧電材も変形し、圧電材から生じる電荷量が変化することにより、検出器が戸挟み状態を検出する。

一方、車両用ドアが正常に閉止した状態において、戸先弾性部材における車両用ドアの厚み方向中央部から離間した位置に乗客やその所持品が接触した場合、戸先弾性部材の当該接触位置が凹状に弾性変形しても、そこから離間した位置に設けられた圧電材には変形が生じない。従って、圧電材で生じる電荷は変化せず、検出器が戸挟み状態を検出することもない。これにより、車両用ドアが戸挟み状態であることを精度良く検知することができる。

また、本発明に係る戸挟み検出装置は、前記圧電材から発生する電荷を電圧に変換して前記検出器に入力するチャージアンプを更に備えることを特徴とする。

このような構成によれば、圧電材で発生する電荷の変化をチャージアンプで電圧に変換することによって、電化の変化を検出器で正確に検出することができる。

また、本発明に係る戸挟み検出装置は、前記圧電材が、前記戸先弾性部材の長手方向に渡って設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、圧電材が戸先弾性部材の長手方向に渡って設けられているので、戸先弾性部材の長手方向に沿ってどの位置に異物が挟まっても、圧電材には変形が生じる。従って、異物の挟まった位置によらず、車両用ドアが戸挟み状態であることを確実に検出することができる。

また、本発明に係る戸挟み検出装置は、前記車両用ドア及び前記戸先ゴムのいずれか一方に嵌合凸部が突出して設けられるとともに、いずれか他方に前記嵌合突起に嵌合する形状の嵌合凹部が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、車両用ドア及び戸先ゴムのいずれか一方に設けられた嵌合凸部といずれか他方に設けられた嵌合凹部とを互いに嵌合させることにより、車両用ドアの閉止方向先端面に戸先ゴムを強固に取り付けることができる。

本発明に係る戸挟み検出装置によれば、乗客やその所持品が触れることによって戸先ゴムが凹状に弾性変形しても戸挟み状態は検出されず、異物が挟まった戸挟み状態だけを正確に検出することができる。

本発明の実施形態に係る戸挟み検出装置を備えた車両用ドア装置の一部を示す分解斜視図である。 圧電材の構成を示す概略正面図である。 戸挟み検出装置の回路構成を示す模式図である。 圧電材を構成する圧電ゴム部について、作用する荷重と発生する変位との関係、及び作用する荷重と発生する電荷との関係を調べるために用いる動的加振試験装置を示す概略斜視図である。 圧電ゴム部についての試験結果を示すグラフであって、（ａ）は作用する荷重と発生する変位との関係を、（ｂ）は作用する荷重と発生する電荷との関係をそれぞれ示している。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態の一例について説明する。まず、本発明の実施形態に係る戸挟み検出装置１０の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る戸挟み検出装置１０を備えた車両用ドア装置１の一部を示す分解斜視図である。

車両用ドア装置１は、図１に示すように、開閉方向に沿ってスライド可能に設けられた車両用ドア２と、この車両用ドア２の閉止方向先端部に設けられた戸挟み検出装置１０と、を備えるものである。尚、図１に詳細は示さないが、この車両用ドア装置１は、開閉方向に相対向するようにして一対が設けられ、これら車両用ドア装置１は、その戸挟み検出装置１０を互いに向かい合わせた状態となっている。

車両用ドア２は、図１に示すように、略矩形の平板部材であってその厚み方向へ貫通して窓部３が形成された戸板４と、この戸板４の窓部３に嵌合された窓ガラス５と、を有している。そして、戸板４の閉止方向先端面には、横断面で略矩形形状を有する嵌合凹部６が、戸板４の高さ方向すなわち閉止方向に略直交する方向に延びるように形成されている。この嵌合凹部６は、その内部における溝幅よりも開口部７における溝幅の方が若干狭く形成されている。

戸挟み検出装置１０は、車両用ドア２を構成する戸板４の閉止方向先端部に設けられる戸先ゴム１１（戸先弾性部材）と、この戸先ゴム１１の内部に設けられる圧電材１２と、を備えている。

戸先ゴム１１は、図１に示すように、ゴム材からなる長尺な部材であって、中空の本体部１１１と、この本体部１１１から突出して設けられた嵌合凸部１１２と、を有している。ここで、本体部１１１は、横断面で略半円形状を有し、その内部を長手方向に渡って貫通するようにして、横断面で略半円形状の空洞１１３が形成されている。一方、嵌合凸部１１２は、図１に示すように、横断面で略矩形形状を有し、その大きさは戸板４の嵌合凹部６と比較して略等しいか若干大きい程度に形成されている。この戸先ゴム１１の組成は、例えば、母材である天然ゴムの表面に、耐久性の高いクロロプレンゴムを配したものである。

このように構成される戸先ゴム１１は、その嵌合凸部１１２が嵌合凹部６に嵌合されることにより、戸板４の閉止方向先端部に装着される。そして、前述のように嵌合凹部６と略同形状に形成された嵌合凸部１１２は、嵌合凹部６の開口部７における溝幅よりも幅広に形成されている。これにより、嵌合凹部６に嵌合された嵌合凸部１１２は、開口部７から外部へ脱落しないようになっている。

圧電材１２は、媒体中に複数の圧電粒子が分散された板状の部材であって、より詳細には、媒体に加わる電界の方向と複数の圧電粒子の分極方向とが同一になるように、電界の方向に沿って圧電粒子が連続して配向されたものである。この圧電材１２としては、例えば、シリコーンゴムなどの媒体内にチタン酸ジルコン酸鉛などの圧電粒子が厚さ方向に連続して配向された圧電ゴムが挙げられる。

圧電粒子は、圧電効果を示す粒子である。この圧電粒子は、機械的応力が加わると応力に応じた電気分極を発生して電界を発生（正効果）し、電界を加えて電気分極を発生させると電界の大きさに応じた歪みを発生（逆効果）する圧電効果を示す。圧電粒子は、例えば、媒体がゴムであるときには、ゴム中に連続して配向されている。この圧電粒子は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、又は水晶等の粒子である。

媒体は、圧電粒子を保持する母材（マトリックス）である。この媒体は、加わる電界の方向に複数の圧電粒子が連続して配向されるようにこれらの圧電粒子を保持しており、複数の圧電粒子が複数列になって並ぶように保持されている。媒体は、例えば、シリコーンゴム又はウレタンゴムなどの熱硬化型又は二液硬化型のゴム、スチレン系、オレフィン系又は塩化ビニル系の熱可塑性エラストマー、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのオレフィン系又は塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂、加熱硬化前のエポキシ又はポリエステルなどの熱硬化性樹脂、シリコーンオイル又はエチレングリコール（不凍液）などの液体が好ましい。また、媒体としては、柔軟性及びたわみ性に優れたゴムが特に好ましく、ゴムに比べて柔軟性及びたわみ性の利点は失われるが寸法及び成型の自由度があり、圧電セラミックスに比べてもろくなく、高たわみを示す樹脂が好ましい。

ここで、圧電ゴムは、例えば、クロロプレンゴム等のゴム材とチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミック粉末とを混合する混合工程と、この混合工程後の混合物を加硫する加硫工程と、この加硫工程後の混合物の両端部に電圧を印加してこの混合物を分極させる分極工程とによって製造される。

図２は、圧電材１２の構成を示す概略正面図である。圧電材１２は、略矩形の圧電ゴム部１２１と、この圧電ゴム部１２１の幅方向両端部に長手方向に沿ってそれぞれ設けられた一対の電極１２２と、一対の電極１２２にそれぞれ電気的に接続された一対の配線１２３と、を備えるものである。このように構成される圧電材１２は、図１に示すように、戸先ゴム１１を構成する本体部１１１の内側面１１１ａに、圧電ゴム部１２１が高さ方向に沿って貼り付けられている。より詳細には、圧電ゴム部１２１は、戸先ゴム１１の本体部１１１の内側面１１１ａのうち円弧形状を有する部分であって戸板４の厚み方向中央部に貼り付けられている。

図３は、戸挟み検出装置１０の回路構成を示す模式図である。戸挟み検出装置１０は、圧電材１２を構成する一対の配線１２３がそれぞれ接続されたチャージアンプ１３と、このチャージアンプ１３に対して電気的に接続された検出器１４と、を有している。ここで、チャージアンプ１３は、圧電材１２から発生する電荷を電圧に変換する役割を果たすものである。また、検出器１４は、チャージアンプ１３から入力された電圧の変化を検知する役割を果たすものである。

次に、本発明の実施形態に係る戸挟み検出装置１０の作用効果について、図３から図５に基づいて説明する。図３に示すように、戸挟み検出装置１０を備えて相対向する一対の車両用ドア装置１が閉止した場合、戸挟み検出装置１０を構成して相対向する一対の戸先ゴム１１の間に、乗客の所持品等の異物Ｏが挟まる場合がある。この場合、この異物Ｏに押圧されることによって、異物Ｏを挟んで両側に位置する一対の戸先ゴム１１は、閉止方向に向かって凹状にそれぞれ弾性変形する。

そうすると、図３に示すように、これら一対の戸先ゴム１１の内側面１１１ａにそれぞれ貼り付けられた一対の圧電材１２も、戸先ゴム１１の弾性変形に追従するようにして、その圧電ゴム部１２１が閉止方向に向かって凹状にそれぞれ弾性変形する。これにより、圧電ゴム部１２１から発生する電荷量がそれぞれ変化し、この電荷量の変化がチャージアンプ１３によって電圧の変化に変換される。そして、この電圧の変化を検出器１４が検出することにより、圧電ゴム部１２１に変形が生じた、すなわち一対の車両用ドア２の間に異物Ｏが挟まっている戸挟み状態であることが検出される。

そして、このように戸挟み状態が検出されると、図に詳細は示さないが、自動的に或いは車掌の操作により車両用ドア２が開かれることにより、戸挟み状態が解消される。尚、戸挟み検出装置１０は、車両用ドア２の閉止時にのみ動作して戸挟み状態を検出し、車両の走行中は動作しない。これにより、車両の走行中に戸挟み状態が検出されて車両用ドア２が開かないようになっている。

また、図に詳細は示さないが、一対の車両用ドア装置１が閉止した状態において、乗客やその所持品が、車内側或いは車外側から戸先ゴム１１に接触する場合がある。しかし、前述のように、戸先ゴム１１の内側面１１１ａに貼り付けられた圧電ゴム部１２１は、戸先ゴム１１の円弧形状に形成された部分において戸板４の厚み方向中央部に貼り付けられている。従って、乗客やその所持品が戸先ゴム１１に対して車内側や車外側から接触しても、戸先ゴム１１における戸板４の厚み方向中央部には弾性変形が殆ど生じないため、圧電ゴム部１２１にも弾性変形は生じない。これにより、戸挟み検出装置１０は、乗客やその所持品による戸先ゴム１１への接触は検知することがなく、戸挟み状態だけを確実に検出することができる。

図４は、圧電材１２を構成する圧電ゴム部１２１について、作用する荷重と発生する変位との関係、及び作用する荷重と発生する電荷との関係を調べるために用いる動的加振試験装置２０を示す概略斜視図である。この動的加振試験装置２０は、試験片としての圧電ゴム部１２１を挟持する上下一対の電極２１と、これら電極２１にそれぞれ電気的に接続された一対の配線２２と、一対の電極２１を支持して上下方向への振動を加える試験機本体２３と、を有している。

このように構成される動的加振試験装置２０によれば、試験機本体２３から圧電ゴム部１２１に対して所定の大きさの振動が加えられるとともに、それに応じて圧電ゴム部１２１で発生する変位及び電荷がそれぞれ測定される。ここで、図５は、圧電ゴム部１２１についての試験結果を示すグラフであって、（ａ）は作用する荷重と発生する変位との関係を、（ｂ）は作用する荷重と発生する電荷との関係をそれぞれ示している。このうち、（ａ）によれば、圧電ゴム部１２１に荷重が作用すると、それに伴って圧電ゴム部１２１には所定量の変位が生じている。また、（ｂ）によれば、圧電ゴム部１２１に荷重が作用すると、それに伴って圧電ゴム部１２１には所定量の電荷が生じている。

尚、本実施形態では、一対の車両用ドア装置１が戸挟み検出装置１０を互いに向かい合わせた構成の下、これら一対の車両用ドア装置１の間に異物Ｏが挟まった状態が本発明に係る戸挟み状態として説明した。しかし、車両用ドア装置１が片開きの場合には、車両用ドア装置１と壁部との間に異物Ｏが挟まった状態を戸挟み状態としてもよい。

また、本実施形態では、車両用ドア装置１の閉止方向を横方向としたが、これに限られず、閉止方向を上下方向とすることも可能である。この場合、戸挟み検出装置１０を戸板４の上端部や下端部に設ければよい。また、本発明に係る戸挟み検出装置１０を、バス等に設けられるいわゆるグライドスライドドアに適用することも可能である。

また、本実施形態では、戸挟み検出装置１０を車両用ドア２に取り付ける手段として、戸先ゴム１１に嵌合凸部１１２を車両用ドア２に嵌合凹部６をそれぞれ設けたが、これとは逆に、戸先ゴム１１に嵌合凹部６を車両用ドア２に嵌合凸部１１２をそれぞれ設けてもよい。

尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１ 車両用ドア装置
２ 車両用ドア
３ 窓部
４ 戸板
５ 窓ガラス
６ 嵌合凹部
７ 開口部
１０ 戸挟み検出装置
１１ 戸先ゴム
１２ 圧電材
１３ チャージアンプ
１４ 検出器
２０ 動的加振試験装置
２１ 電極
２２ 配線
２３ 試験機本体
１１１ 本体部
１１２ 嵌合凸部
１１３ 空洞
１２１ 圧電ゴム部
１２２ 電極
１２３ 配線
１１１ａ 内側面
Ｏ 異物

Claims (4)

1. 開閉可能に設けられた車両用ドアが、その閉止時に異物が挟まった戸挟み状態であることを検出するための戸挟み検出装置であって、
   中空の弾性部材からなり、前記車両用ドアの閉止方向先端部に設けられた戸先弾性部材と、
   前記戸先弾性部材の内側面であって、前記車両用ドアの厚み方向中央部に設けられた圧電材と、
   前記圧電材から発生する電荷量の変化を検知することにより、前記車両用ドアが戸挟み状態であることを検出する検出器と、
   を備えることを特徴とする戸挟み検出装置。
2. 前記圧電材から発生する電荷を電圧に変換して前記検出器に入力するチャージアンプを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の戸挟み検出装置。
3. 前記圧電材が、前記戸先弾性部材の長手方向に渡って設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の戸挟み検出装置。
4. 前記車両用ドア及び前記戸先弾性部材のいずれか一方に嵌合凸部が突出して設けられるとともに、いずれか他方に前記嵌合凸部に嵌合する形状の嵌合凹部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の戸挟み検出装置。

Images