JP3680700B2

JP3680700B2 - Pressure sensor, object detection device, and opening / closing device

Info

Publication number: JP3680700B2
Application number: JP2000145162A
Authority: JP
Inventors: 弘之荻野; 直史中谷; 浩二吉野; 彪長井; 成寿金澤; 雅彦伊藤; 優子藤井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2020-05-17
Also published as: JP2001324393A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のパワーウインドウ、電動スライドドア、電動サンルーフ、建物の自動ドア等における物体の挟み込みを防止するために使用される感圧センサ、物体検出装置及び開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物体の挟み込みを防止するために使用される感圧センサとしては、ＵＳＰ３，４６５，４７６号公報や実公昭４１−１５０９５号公報に開示されているような、押圧により接点が閉じるタイプの感圧スイッチが開示されている。しかしながら、このような感圧スイッチは窓枠に沿って配設する際に屈曲させると感圧スイッチが閉じてしまい誤検出するといった課題があった。そのため、屈曲しても誤検出の生じない感圧センサとして、圧電センサを使用する発明が開示されている。すなわち、特開平１０−１３２６６９号公報では、感圧センサとして非圧電領域と圧電領域とを有した圧電センサを使用し、前記圧電領域を有した部分のみをパワーウインドウの窓枠に直接配設する構成が開示されている。そして、この構成により、パワーウインドウの窓ガラスを閉止する際に窓枠と窓ガラスとの間に物体が挟み込まれると、物体の押圧により圧電センサが変形して圧電センサから電圧パルスが出力され、この電圧パルスの有無に基づき窓枠と窓ガラスとの間への物体の挟み込みの有無を検出していた。
【０００３】
また圧電センサを使用した開閉装置として、特開平１−３２２０８１号公報に開示されているものがある。これは窓枠に配設されたウエザストリップに内蔵された圧電センサと、圧電センサの出力信号に基づき窓ガラスを駆動する電動モータとを備えたものである。そして、窓ガラスが閉動作を行う際に窓枠と窓ガラスとの間に物体が挟み込まれると、物体の押圧により圧電センサが変形して圧電センサから電圧パルスが出力され、この電圧パルスが挟み込みの検出閾値以上になると電動モータの回転方向が逆転して挟み込みを解除していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−１３２６６９号公報の圧電センサは窓枠に直接配設されているので、物体が圧電センサを押圧しても圧電センサが変形しにくく、外部評価装置により挟み込みを検出する際に、検出に十分な大きさの電圧パルスが圧電センサから発生しないといった課題があった。
【０００５】
また特開平１−３２２０８１号公報の開閉装置では、ウエザストリップが十分に柔らかくないと物体がウエザストリップを介して圧電センサを押圧しても圧電センサが変形しにくくなり、圧電センサから十分な大きさの電圧パルスが出力されない。そのため、電圧パルスが挟み込みの検出閾値以上になるまで窓ガラスが閉動作を継続してしまい、挟み込みを解除するまでに物体に印加される荷重が大きくなって物体を損傷してしまうといった課題や、検出閾値以上の電圧パルスが発生せず挟み込みを解除できないといった課題があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、開口部もしくは開閉部に配設されて物体の押圧により変形し易い感圧センサ、及び前記感圧センサを用いて確実に前記感圧センサへの物体の接触を検出する物体検出装置、及び物体が挟み込まれた際に挟み込みを解除するまでに物体に印加される荷重を低減できる開閉装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の感圧センサは、変形に応じた出力信号を発生する感圧手段と、前記感圧手段を開口部と前記開口部を開閉する開閉部の少なくともいずれかに支持する支持手段とを備え、前記支持手段は共振周波数が１０Ｈｚ以下で、前記感圧手段よりも柔軟性のある第１の支持部と第２の支持部とを備え、前記第１の支持部は側壁部を備えることにより前記第２の支持部より柔らかいことを特徴とする感圧センサである。この構成により、前記開口部と前記開閉部との間へ物体が侵入し、前記物体が前記感圧センサに接触すると、前記支持手段は共振周波数が１０Ｈｚ以下で、前記感圧手段よりも柔軟性のある第１の支持部と第２の支持部とを備え、前記第１の支持部は側壁部を備えることにより前記第２の支持部より柔らかい構成であり、前記感圧手段の変形を妨げないように前記支持手段が前記感圧手段と共に容易に変形し、この変形に応じて前記感圧手段から出力信号が出力される。このため、外部評価装置により物体が感圧センサに接触したことを検出する際に、検出に十分な大きさの出力信号を発生する感圧センサを提供することができる。
【０００８】
また本発明は、上記のような感圧センサと、前記感圧センサの出力信号に基づき前記感圧センサへの物体の接触を判定する判定手段とを有している。そして、前記物体が前記感圧センサに接触すると、前記支持手段は前記感圧手段よりも柔軟性を有しているので、上記と同様に前記感圧手段が容易に変形し、前記判定手段により物体の接触を検出するのに十分な出力信号が前記感圧センサから出力される。これにより、物体の接触を早期に、かつ、確実に判定する物体検出装置を提供することができる。
【０００９】
さらに本発明は、上記のような物体検出装置と、開閉部を駆動する駆動手段と、前記開閉部が閉動作する際に物体検出装置が感圧センサへの物体の接触を判定すると前記開閉部の閉動作を停止するか又は前記開閉部を開動作するよう前記駆動手段を制御する制御手段とを有している。そして、前記物体が前記感圧センサに接触すると、前記支持手段は前記感圧手段よりも柔軟性を有しているので、上記と同様に前記感圧手段が容易に変形し、前記判定手段により物体の接触を検出するのに十分な出力信号が前記感圧センサから出力される。これにより、物体の接触を早期に、かつ、確実に判定でき、物体の接触後、早期に前記開閉部の閉動作を停止したり又は前記開閉部を開動作することが可能となり、物体が挟み込まれた際に挟み込みを解除するまでに物体に印加される荷重を低減する開閉装置を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために本発明は、変形に応じた出力信号を発生する感圧手段と、前記感圧手段を開口部と前記開口部を開閉する開閉部の少なくともいずれかに支持する支持手段とを備え、前記支持手段は共振周波数が１０Ｈｚ以下で、前記感圧手段よりも柔軟性のある第１の支持部と第２の支持部とを備え、前記第１の支持部は側壁部を備えることにより前記第２の支持部より柔らかいことを特徴とする感圧センサである。この構成により、前記開口部と前記開閉部との間へ物体が侵入し、前記物体が前記感圧センサに接触すると、前記支持手段は前記感圧手段よりも柔軟性を有しており、第１の支持部は第２の支持部よりも柔らかいので、前記感圧手段の変形を妨げないように前記支持手段が前記感圧手段と共に容易に変形し、この変形に応じて前記感圧手段から出力信号が出力される。このため、外部評価装置により物体が感圧センサに接触したことを検出する際に、検出に十分な大きさの出力信号を発生する感圧センサを提供することができる。さらに、支持手段の共振周波数が１０Ｈｚ以下なので自動車のエンジンや走行による振動を除去することができる。
【００１１】
また本発明は、上記記載の感圧センサと、前記感圧センサの出力信号に基づき前記感圧センサへの物体の接触を判定する判定手段とを備えた物体検出装置である。そして、前記物体が前記感圧センサに接触すると、前記支持手段は前記感圧手段よりも柔軟性を有しているので、前記感圧手段が容易に変形し、前記判定手段により物体の接触を検出するのに十分な出力信号が前記感圧センサから出力される。これにより、物体の接触を早期に、かつ、確実に判定する物体検出装置を提供することができる。
【００１２】
また本発明は、判定手段が感圧センサからの信号入力部と物体の判定結果を出力する信号出力部との間に高周波信号をバイパスするバイパス部を設けたもので、前記感圧センサ及び前記判定手段に高周波の強電界が印加されて高周波信号が信号入力部から侵入しても、前記バイパス部により高周波信号を信号出力部へバイパスして判定手段の外部へと逃がすため、高周波の強電界が印加されても誤判定が生じない。
【００１３】
また本発明は、信号入力部と信号出力部とを隣接して高周波信号のバイパス経路を短くしたもので、バイパス経路が短いため感圧センサ及び判定手段に高周波の強電界が印加されて高周波信号が前記信号入力部から侵入しても、高周波信号が前記信号出力部へバイパスし易くなり、高周波の強電界が印加されても誤判定が生じない。
【００１４】
また本発明は、上記記載の物体検出装置と、開閉部を駆動する駆動手段と、前記開閉部が閉動作する際に判定手段の出力信号に基づき感圧センサへの物体の接触を判定すると前記開閉部を開動作させるよう前記駆動手段を制御する制御手段とを備えた開閉装置である。そして、前記物体が感圧センサに接触すると、支持手段は前記感圧手段よりも柔軟性を有しているので、前記感圧手段が容易に変形し、判定手段により物体の接触を検出するのに十分な出力信号が前記感圧センサから出力される。これにより、物体の接触を早期に、かつ、確実に判定でき、物体の接触後、早期に前記開閉部の閉動作を停止したり又は前記開閉部を開動作することが可能となり、物体が挟み込まれた際に挟み込みを解除するまでに物体に印加される荷重を低減する開閉装置を提供することができる。
【００１５】
また本発明は、制御手段が、開閉部を閉動作させる際、感圧センサが変形できない状態になっていても再び変形可能になるように、前記開閉部を一旦開方向へ所定距離もしくは所定時間開動作させた後に閉動作させるよう駆動手段を制御するものである。そして、前記開閉部を閉動作させる前に既に物体による押圧が感圧センサに印加されていて前記感圧センサが変形できない状態になっていても、前記開閉部を閉動作させる際に前記開閉部が一旦開方向へ所定距離もしくは所定時間開動作させた後に閉動作させることにより、前記感圧センサの変形が一旦復元し再び変形可能になるので、その後、再び前記開閉部の閉動作により前記感圧センサが物体の押圧を受けて変形するので、前記感圧センサから押圧に応じた出力信号が出力されて物体の接触が判定され、前記開口部と前記開閉部との間への前記物体の不要な挟み込みを防止することができる。
【００１６】
また本発明は、上記記載の感圧センサが、開閉部である自動車のスライドドアの開口部側に設けられたことを特徴とする。よって、スライドドアとボディ開口部との間に物体が挟みこまれたことが検出できる。
【００１７】
また本発明は、上記記載の感圧センサは、スライドドアの鉛直端部の車室内側に設けられた段部に配設したことを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、上記記載の感圧センサをスライドドアの鉛直端部の形状に沿って配設したことを特徴とするので、ドアパネルが剛性の強化やデザインによって凸凹部が設けられていても、屈曲可能なので配設が可能である。
【００１９】
また本発明は、上記記載の感圧センサの一部がスライドドアの端部より開口部側に迫り出ることを特徴とするので、スライドドアへの物体の接触を検出しやすい。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１から図２４を参照して説明する。
【００２１】
（実施例１）
実施例１の発明を図１から図１４を参照して説明する。
【００２２】
図１は実施例１の発明の物体検出装置及び開閉装置の外観図で、自動車のパワーウインドウに適用した場合を示している。図２は図１のＡ−Ａ´位置における断面構成図である。図２では図面右側が車室内側、左側が車室外側である。
【００２３】
先ず、本発明の実施例１の物体検出装置の構成は以下の通りである。図１より、１は自動車のドア、２は開口部としての窓枠、３は開閉部としての窓ガラスである。４は感圧センサで窓枠２の端部周縁に配設されている。５は感圧センサ４の出力信号に基づき感圧センサ４への物体の接触を判定する判定手段である。
【００２４】
また、本発明の実施例１の開閉装置は、上記の物体検出装置と、窓ガラス３を開閉させる駆動手段６、駆動手段６を制御する制御手段７から成る。ここで、駆動手段６はモータ８、ワイヤ９、窓ガラス２の支持具１０、ガイド１１等から成る。モータ８によりワイヤ９を動かし、ワイヤ９と連結された支持具１０をガイド１１に沿って上下させることにより窓ガラス２を開閉する構造となっている。尚、駆動装置６は上記のようなワイヤ１１を用いた方式に限定するものではなく、他の方式でもよい。制御手段７はモータ８と一体化してもよい。
【００２５】
図２に示すように、本発明の実施例１の感圧センサは４は感圧手段としての可撓性の圧電センサ１２と支持手段１３とからなる。支持手段１３は圧電センサ１２を最下部近傍に内蔵し、圧電センサ１２よりも柔軟性を有したゴムや発泡樹脂部材等の弾性体１４からなる。具体的には、圧電センサ１２又は弾性体１４を所定の形状の部材で圧縮した際の単位変位当たりの圧縮荷重を圧縮率として定義すれば、弾性体１４の圧縮率が圧電センサ１２の圧縮率よりも小さくなるような弾性体１４を使用している。尚、圧電センサ１２が変形し易いように圧電センサ１２の周囲の支持手段１３の肉厚は薄くしてある。支持手段１３は圧電センサ１２の変形を増大する変形増大部１５を有している。変形増大部１５は中空部１６と側壁部１７からなる。また、支持手段１３は振動を減衰する振動減衰部を有し、振動減衰部は側壁部１７を兼用している。側壁部１７の共振周波数は１０Ｈｚ以下にすることが望ましい。１８は窓枠２に配設されたウエザストリップである。尚、弾性体１４の圧縮率が圧電センサ１２よりも大きくても、中空部１６を有する変形増大部１５を設けることにより支持手段１３の圧縮率が圧電センサ１２よりも小さくなるようにした構成を用いてもよい。
【００２６】
圧電センサ１２は窓ガラス３との最短距離が３ｍｍ〜５ｍｍの範囲となるよう窓枠２に配設されるのが好ましい。尚、本実施例の場合は図２に示したように、圧電センサ１２は支持手段１３に内蔵してあるので、支持手段１３と窓ガラス３との最短距離ｘが３ｍｍ〜５ｍｍの範囲となるように支持手段１３が窓枠２に配設してもよい。また、図２の点線で示した所定の寸法を有する物体１９の端部近傍が窓ガラス３により挟み込まれた際に、物体１９が存在する位置（図２中の直線Ｌ１）よりも窓ガラス３側に圧電センサ１２の一部が位置するよう圧電センサ１２を窓枠２に配設してもよい。又は、窓ガラス３の中心軸Ｌ２とＬ１とが成す角度の中に圧電センサ１２の一部が位置するように圧電センサ１２を窓枠２に配設してもよい。尚、Ｌ１は窓ガラス３の全閉時上端点（図２中の点Ｐ１）と窓枠２の窓ガラス３側端部（図２中の点Ｐ２）との接線として求めてもよい。また物体１９としては直径４ｍｍ〜２００ｍｍの棒を使用する。尚、感圧センサ４の窓枠２に固定される部位の形状は、窓枠２の端部形状に応じて変更可能である。
【００２７】
図３（ａ）、（ｂ）は感圧センサ４の外観図である。図３（ａ）は感圧センサ４を車室内側から見た外観図、図３（ｂ）は感圧センサ４を車室外側から見た外観図で、図３（ｂ）ではＰｒ点で物体１９が感圧センサ４に接触している。感圧センサ４は両面テープや接着剤により窓枠２に固定される。他の固定方法としてくさび型のクリップにより感圧センサ４を窓枠１に固定したり、窓枠２に溝部を設けて溝部に感圧センサ４をはめ込んで固定してもよい。
【００２８】
図４は圧電センサ１２の断面構成図である。圧電センサ１２は信号導出用電極としての中心電極２０、外側電極２１と、非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンとを混合したゴム弾性体に圧電セラミックの焼結粉体を混合した複合圧電材からなる複合圧電体層２２と、被覆層２３とを同心円状に積層してケーブル状に成形し分極処理して構成したもので、優れた可撓性を有し、変形に応じた出力信号を発生する。圧電セラミックとしては例えばチタン酸鉛又はチタン酸ジルコン酸鉛の焼結粉体を用いる。圧電センサ１２は以下の工程により製造される。最初に、塩素化ポリエチレンシートと（４０〜７０）ｖｏｌ％の圧電セラミック（ここでは、チタン酸ジルコン酸鉛）粉末がロール法によりシート状に均一に混合される。このシートを細かくペレット状に切断した後、これらのペレットは中心電極２０と共に連続的に押し出されて複合圧電体層２２を形成する。それから、外側電極２１が複合圧電体層２２の周囲に巻きつけられる。外側電極２１を取り巻いて被覆層２３も連続的に押し出される。最後に、複合圧電体層２２を分極するために、中心電極２０と外側電極２１の間に（５〜１０）ｋＶ／ｍｍの直流高電圧が印加される。
【００２９】
上記塩素化ポリエチレンシートには、非晶質塩素化ポリエチレンと結晶性塩素化ポリエチレンの混合物を用いる。この場合、押し出しの加工性、可撓性、圧電特性等を考慮して、分子量６万〜１５万の非晶質塩素化ポリエチレンを７５ｗｔ％、結晶化度（１５〜２５）％で分子量２０万〜４０万の結晶性塩素化ポリエチレンを２５ｗｔ％混合した塩素化ポリエチレンが好ましいことが実験的に見出された。この混合塩素化ポリエチレンは圧電セラミック粉末を約７０ｖｏｌ％まで含むことができる。
【００３０】
この混合塩素化ポリエチレンに圧電セラミック粉体を添加するとき、前もって圧電セラミック粉体をチタン・カップリング剤の溶液に浸漬・乾燥することが好ましい。この処理により、圧電セラミック粉体表面が、チタン・カップリング剤に含まれる親水基と疎水基で覆われる。親水基は圧電セラミック粉体同志の凝集を防止し、また、疎水基は混合塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体との濡れ性を増加する。この結果、圧電セラミック粉体は混合塩素化ポリエチレン中に均一に、最大７０ｖｏｌ％まで多量に添加することができる。上記チタン・カップリング剤溶液中の浸漬に代えて、混合塩素化ポリエチレンと圧電セラミック粉体のロール時にチタン・カップリング剤を添加することにより、上記と同じ効果の得られることが見出された。この処理は、特別にチタン・カップリング剤溶液中の浸漬処理を必要としない点で優れている。
【００３１】
中心電極２０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。
【００３２】
外側電極２１は高分子層の上に金属膜の接着された帯状電極を用い、これを複合圧電体層２２の周囲に巻きつけた構成としている。そして、高分子層としてはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）を用い、この上にアルミニウム膜を接着した電極は、１２０℃で高い熱的安定性を有するとともに商業的にも量産されているので、外側電極２１として好ましい。この電極を判定手段５に接続する際にはアルミニウム膜を半田付けすることが困難なため、例えばカシメやハトメにより接続する。また、外側電極２１のアルミニウム膜の回りに金属単線コイルや金属編線を巻き付けてアルミニウム膜と導通をとり、金属単線コイルや金属編線を判定手段５に半田付けする構成としてもよく、半田付けが可能となるので作業の効率化が図れる。尚、圧電センサを外部環境の電気的雑音からシールドするために、外側電極２１は部分的に重なるようにして複合圧電体層２２の周囲に巻きつけることが好ましい。
【００３３】
被覆層２３としては、塩化ビニルやポリエチレンを用いればよいが、物体の押圧時に圧電センサ１２が変形しやすいよう複合圧電体層２２よりも柔軟性及び可撓性の良いゴム等の弾性材料を用いてもよい。車搭部品として耐熱性、耐寒性を考慮して選定し、具体的には−３０℃〜８５℃で可撓性の低下が少ないものを選定することが好ましい。このようなゴムとして、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、シリコンゴム（Ｓｉ）、熱可塑性エラストマー等を用いればよい。以上のような構成により、圧電センサの最小曲率は半径５ｍｍまで可能となった。
【００３４】
図５は圧電センサ１２の外観図で、圧電センサ１２の一方の端部２５に断線検出用抵抗体２４が内蔵してある。断線検出用抵抗体２４は圧電センサ１２の中心電極２０と外側電極２１との間に接続されている。断線検出用抵抗体２４は焦電効果によって圧電センサ１２に発生する電荷を放電する放電部を兼用しており、部品の合理化となっている。圧電センサ１２は判定手段５に直接接続され、圧電センサ１２と判定手段５とは一体化されている。２６は電源供給用と検出信号の出力用のケーブル、２７はコネクタである。圧電センサ１２を支持手段１３に配設する場合は、端部２５に断線検出用抵抗体２４を内蔵し、圧電センサ１２を支持手段４に挿入した後、圧電センサ１２と判定手段５とを接続し一体化する。尚、支持手段１３を押出し成形法により成形する際に同時に圧電センサ１２を押出して圧電センサ１２を支持手段１３に配設し、その後、端部２５に断線検出用抵抗体２４を内蔵し、圧電センサ１２と判定手段５とを一体化してもよい。
【００３５】
図６は感圧センサ４と判定手段５との位置関係を示す構成図である。図６に示すように、感圧センサ４は判定手段５に直接接続され一体化されているので、感圧センサ４と判定手段５とを接続するケーブル等が不要となる。また、感圧センサ４の窓枠２以外の場所での引き回しが短くなるので、感圧センサ４が窓枠２やドア部材２８からの不要な振動の影響を受けることがない。判定手段５はドア部材２８の内側に配設されており、例えばサイドミラーの取付け部近傍に設置する。感圧センサ４がドア部材２８と接する部分には、ドア部材２８のびびりや車体からドア部材２８を介して感圧センサ４に不要な振動が伝達しないよう振動吸収部材を配設してもよい。
【００３６】
図７は実施例１の発明の物体検出装置及び開閉装置のブロック図である。図７より、２９は感圧センサ１２の断線を検出する際に使用する分圧用抵抗体、３０は圧電センサ１２からの出力信号から所定の周波数成分のみを通過させる濾波部、３１は濾波部３０からの出力信号に基づき感圧センサ４への物体の接触を判定する判定部、３２は断線検出用抵抗体２４と分圧用抵抗体２９により形成される電圧値から圧電センサ１２の中心電極２０と外側電極２１の断線異常を判定する異常判定部である。３３は中心電極２０と外側電極２１を判定手段５に接続し、圧電センサ１２からの出力信号を判定手段５に入力する信号入力部、３４は判定部３１からの判定信号を出力する信号出力部で、信号入力部３３と信号出力部３４とは隣接して判定手段５内に配設してある。信号出力部３４には判定手段５への電源ラインとグランドラインも接続されている。３５は信号入力部３３と信号出力部３４との間に設けられ高周波信号をバイパスするバイパス部で、バイパス部３５はコンデンサからなる。
【００３７】
駆動手段６はモータ８の回転パルスを検出するためのホール素子３６を有する。制御手段７は、ホール素子３６からの出力信号に基づき窓ガラス３の上端位置を検出する位置検出部３７と、ホール素子３６からの出力信号に基づき窓ガラス３の移動速度を検出して窓ガラス３への物体の接触を判定する開閉部接触判定部３８と、判定手段５と位置検出部３７と開閉部接触判定部３８との出力信号に基づきモータ８を制御する制御部３９とを備えている。
【００３８】
位置検出部３７はホール素子３６から出力されるパルス信号をカウントして記憶することにより窓ガラス３の上端の現在位置を検出する。ここで、窓ガラス３の上端位置Ｙは図１に示したように窓枠２の最下点からの高さで表される。
【００３９】
開閉部接触判定部３８では、窓ガラス３に物体が接触すると窓ガラス３の移動速度が遅くなることに基づき、ホール素子３６から出力されるパルス信号のパルス間隔から窓ガラス３の移動速度を演算し、演算した移動速度の単位時間当たりの変化量｜ΔＶｗ｜が予め設定した設定値ＶＷ１より大となった場合、窓ガラス３に物体が接触したと判定し、判定信号としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのバルス信号を出力する。
【００４０】
４０は判定手段５の判定結果を車室内のフロントパネルに設置された所定のライト等で報知する報知手段、４１は窓ガラス３を開閉するための開閉スイッチで、ワンタッチ操作で窓ガラス３を開閉するオートアップスイッチ、オートダウンスイッチと、マニュアル操作で窓ガラス３を開閉するマニュアルアップスイッチ、マニュアルダウンスイッチとを備えている。４２は自動車のバッテリー等からなる電源である。
【００４１】
濾波部３０は圧電センサ１２の出力信号から自動車の車体の振動等に起因する不要な信号を除去し、物体の接触による押圧により圧電センサ１２が変形する際に圧電センサ１２の出力信号に現れる特有な周波数成分のみを抽出するような濾波特性を有する。濾波特性の決定には自動車の車体の振動特性や走行時の車体振動を解析して最適化すればよい。具体的には、自動車のエンジンや走行による振動を除去するため約１０Ｈｚ以下の信号成分を抽出するローパスフィルタとすることが望ましい。
【００４２】
外来の電気的ノイズを除去するため判定手段５はシールド部材で全体を覆って電気的にシールドしてある。また、外側電極２１は判定手段５のシールド部材と導通し、感圧センサ１２も電気的にシールドされている。尚、上記回路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てもよい。
【００４３】
次に作用について説明する。先ず、物体検出装置による物体の感圧センサ４への接触を検出する際の動作について説明する。図８に窓枠２と窓ガラス３の間に物体１９が侵入して挟み込まれた場合の図１のＡ−Ａ´位置における断面構成図を示す。図８のように、物体１９が感圧センサ４と接触すると、物体１９による押圧が支持手段１３及び圧電センサ１２に印加される。支持手段１３は圧電センサ１２より柔軟性を有しているので、図３（ｂ）に示すように、物体１９が接触するＰｒ点を中心として押圧により支持手段１３が圧縮されて、側壁部１７が変形し、同時に中空部１６が押しつぶされる。これにより圧電センサ１２も物体１９が支持手段１３と接触するＰｒ点を中心として屈曲し変形する。
【００４４】
図９に物体１９の端部が窓枠２と窓ガラス３の間に侵入して挟み込まれた場合の図１のＡ−Ａ´位置における断面構成図を示す。図９のように、本実施例では、感圧センサ４がＬ１よりも窓ガラス３側に位置するので、上記と同様に支持手段１３が圧縮され、側壁部１７が変形し、同時に中空部１６が押しつぶされて圧電センサ１２は変形する。また、図２に示したように本実施例では感圧センサ１２と窓ガラス３との距離ｘが３ｍｍ〜５ｍｍの範囲となるよう配設されているので、直径が４ｍｍの物体１９が図９のように挟み込まれても、圧電センサ１２は物体１９からの押圧を受けて変形する。
【００４５】
尚、支持手段４が中空部１６を有していない構成と本実施例の構成とを比較すると、本実施例の構成の方が物体の押圧により中空部１６が押しつぶされて支持手段１３の圧縮の度合いが大きくなるので、圧電センサ１２はより大きく変形する。
【００４６】
上記のようにして圧電センサ１２が変形すると、圧電効果により圧電センサ１２から変形に応じた出力信号が出力される。圧電センサ１２からの出力信号は濾波部３０により濾波される。この際、窓枠２を介して自動車のエンジンや走行による振動が感圧センサ４に伝播されるが、支持手段１３に設けられた側壁部１７が振動減衰部を兼用しているため、このような振動は除去される。また、側壁部１７により除去されなかった振動成分は圧電センサ１２に印加され、圧電センサ１２の出力信号に上記のような不要な振動成分による出力信号が現れるが、濾波部３０が自動車の車体の振動等に起因する不要な信号を除去する。
【００４７】
判定部３１と制御部３９の動作手順を図１０を基に説明する。図１０は濾波部３０からの出力信号Ｖ、判定手段５の判定出力Ｊ、モータ８への印加電圧Ｖｍを示す特性図である。図１０中、縦軸は上から順にＶ、Ｊ、Ｖｍ、横軸は時刻ｔである。時刻ｔ１に開閉スイッチ４１のオートアップスイッチをオンすると、制御部３９がモータ８に＋Ｖｄの電圧を印加して窓ガラス３を閉動作させる。判定手段５は窓ガラス３の閉動作時に判定動作を行う。図８又は図９に示したように物体１９が挟み込まれると、圧電センサ１２からは圧電効果により圧電センサ１２の変形の加速度に応じた信号が出力され、濾波部３０からは図１０に示すような基準電位Ｖ０より大きな信号成分が現れる。この際、単に圧電センサ１２を窓枠２に配設した構成であれば、挟み込みの際の圧電センサ１２の変形はわずかであるが、本実施例の場合は図２のように支持手段１３が圧電センサ１２よりも柔軟性を有した弾性体１４からなり、挟み込みの際に支持手段１３が容易に圧縮されるので、圧電センサ１２の変形量が増大する。そして、挟み込みの際に中空部１６も押しつぶされるので圧電センサ１２の変形量がさらに増大する。このように圧電センサ１２は大きな変形量が得られ、変形量の２次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧電センサ１２の出力信号も大きくなる。判定部３１はＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０より大ならば物体が接触したと判定し、時刻ｔ２で判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのバルス信号を出力する。制御部３９はこのパルス信号があるとモータ８への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を時刻ｔ３まで一定時間印加して窓ガラス３を一定量下降させ、挟み込みを解除する。尚、挟み込みを解除する際、圧電センサ１２からは変形が復元する加速度に応じた信号（図８の基準電位Ｖ０より小さな信号成分）が出力される。
【００４８】
挟み込みの際、ＶがＶ０より大となるか小となるかは、圧電センサ１２の屈曲方向や分極方向、電極の割付け（どちらを基準電位とするか）、圧電センサ１２の支持方向により変わるが、判定部３１ではＶのＶ０からの振幅の絶対値に基づき挟み込みを判定しているので、ＶのＶ０に対する大小によらず挟み込みを判定することができる。
【００４９】
以上、物体検出装置による感圧センサ４への物体の接触を検出する際の動作について説明したが、本実施例では開閉部接触判定部３８が窓ガラス３への物体の接触を検出する構成を有しており、制御部３９は、位置検出部３７により検出される窓ガラス３の上端位置Ｙが図１のＹ０以下ならば、判定部３１による検出信号と、開閉部接触判定部３８による検出信号との少なくとも一方の検出信号が入力されるとモータ８への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を一定時間印加して窓ガラス３を一定量下降させる。またＹがＹ０より大ならば、制御部３９は、判定部３１による検出信号のみにより、モータ８への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を一定時間印加して窓ガラス３を一定量下降させる。ＹがＹ０より大の場合に制御部３９が開閉部接触判定部３８による検出信号を用いない理由は、ＹがＹ０より大の領域で開閉部接触判定部３８による検出動作を行うと、窓ガラス３が全閉する時に｜ΔＶｗ｜がＶＷ１より大となって検出信号を出力してしまうためである。物体検出装置と開閉部接触判定部３８の双方による物体検出の領域をなるべく広くするため、Ｙ０は感圧センサ４の最下端部近傍位置に設定すればよい。具体的には、パワーウインドウ等での挟み込みに関する米国の法規制であるＦＭＶＳＳ１１８で要求される最低直径４ｍｍまでの棒での挟み込みを検出することを考慮すると、Ｙ０は感圧センサ４の最下端部から下側３ｍｍ〜５ｍｍ位置に設定することが好ましい。
【００５０】
尚、上記で説明した物体検出装置及び開閉装置の動作は図８及び図９に示したように物体１９が感圧センサ４に接触し、かつ、窓枠２と窓ガラス３に挟み込まれた場合の動作であるが、物体１９が窓枠２と窓ガラス３に挟み込まれる前に感圧センサ４に接触した場合でも判定部３１は｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０より大ならば物体が接触したと判定し、制御部３９がモータ８への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を一定時間印加して窓ガラス３を一定量下降させる。また、物体１９が窓枠２と窓ガラス３に挟み込まれる前に窓ガラス３に接触した場合でも、開閉部接触判定部３８は｜ΔＶｗ｜がＶＷ１より大ならば、窓ガラス３に物体が接触したと判定する。制御部３９がモータ８への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を一定時間印加して窓ガラス３を一定量下降させる。
【００５１】
次に、異常判定部３２での断線判定の手順を以下に示す。図７において、断線検出用抵抗体２４、分圧用抵抗体２９の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｐ点の電圧をＶｐ、電源４２の電圧をＶｓとする。Ｒ１、Ｒ２は通常数メガ〜数十メガオームの抵抗値が用いられる。ＶｐはＶｓに対するＲ１と複合圧電体層２２の抵抗値との並列抵抗値と、Ｒ２との分圧値として求められるが、複合圧電体層２２の抵抗値は通常数百メガオーム以上であるので前記並列抵抗値にはほとんど寄与しない。従って、ＶｐはＶｓに対するＲ１とＲ２との分圧値Ｖ１２とみなしてよい。圧電センサ１２の中心電極２０、外側電極２１が正常の場合、ＶｐはＶ１２となる。圧電センサ１２の中心電極２０と外側電極２１の少なくとも一方が断線すると、等価的には図７中のＰａ点またはＰｂ点がオープンとなるので、ＶｐはＶｓとなる。中心電極２０と外側電極２１がショートすると等価的にはＰａ点とＰｂ点がショートすることになるので、Ｖｐはグランド電位に等しくなる。このようなＶｐの変化に基づき、異常判定部３２はＶｐの値を検出して中心電極２０と外側電極２１の断線、ショートによる異常を判定する。異常判定部３２で異常が判定されると、判定部３１が判定信号ＪをＨｉで継続する。
【００５２】
図１１は以上で述べた開閉装置の動作手順を表すフローチャートである。先ず、感圧センサ４が正常で、感圧センサ４又は窓ガラス３への物体の接触がない場合の動作手順を以下に示す。ステップＳＴ１では、制御部３９により判定部３１の判定信号ＪがＨｉで継続されているか否かが判定され、感圧センサ４が正常な場合、ステップＳＴ２に進み、制御部３９により開閉スイッチ４１のオートアップスイッチがオンされているか否かが判定される。オートアップスイッチがオンされていない場合はステップＳＴ１に戻る。オートアップスイッチがオンされると、ステップＳＴ３で制御部３９によりモータ８への印加電圧ＶｍをＶｄとし、窓ガラス３を閉動作させる。次に、ステップＳＴ４で判定部３１により｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０より大か否かが判定され、感圧センサ４又は窓ガラス３への物体の接触がない場合は、｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０以下となるのでステップＳＴ５に進む。ステップＳＴ５では制御部３９により、位置検出部３７が検出した窓ガラス３の上端位置Ｙが図１に示す所定の位置Ｙ０より大か否かが判定される。ＹがＹ０より大ならばステップＳＴ６に進み、ＹがＹ０以下ならばステップＳＴ９に進む。ステップＳＴ６では、開閉部接触判定部３８により｜ΔＶｗ｜が予め設定した設定値ＶＷ０より大か否かが判定される。｜ΔＶｗ｜がＶＷ０より大ならば、窓ガラス３が全閉したと判定してステップＳＴ７に進みＶｍをゼロとしてモータ８を停止し窓ガラス３の閉動作を終了する。ステップＳＴ６で｜ΔＶｗ｜がＶＷ０以下ならばステップＳＴ４に戻り、窓ガラス３の閉動作を継続する。ステップＳＴ５からステップＳＴ９へ進む場合、窓ガラス３への物体の接触がない場合は開閉部接触判定部３８により｜ΔＶｗ｜はＶＷ１以下と判定され、ステップＳＴ４に戻り、窓ガラス３の閉動作を継続する。
【００５３】
次に、感圧センサ４の中心電極２０と外側電極２１の少なくとも一方が断線したり、ショートして異常が生じた場合の動作手順を以下に説明する。感圧センサ４に異常が発生し、異常判定部３２で異常判定がなされると、判定部３１は判定信号ＪをＨｉで継続するので、ステップＳＴ１からステップＳＴ８に進み、制御部３９により報知手段４０を点滅させて、感圧センサ４に異常が発生したことを第３者に報知し、ステップＳＴ２以下の手順に進む。この場合、後述するように、感圧センサ４が異常でも、ステップＳＴ９で開閉部接触判定部３８により窓ガラス３への物体の接触の有無が検出されるので、窓枠２と窓ガラス３との間に物体が挟み込まれても、ステップＳＴ９〜ステップＳＴ１３で、開閉部接触判定部３８により物体の接触が検出され、制御部３９によりモータ８への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を一定時間印加して窓ガラス３を一定量下降させて物体の挟み込みを解除できる。
【００５４】
次に、感圧センサ４が正常で、感圧センサ４又は窓ガラス３への物体の接触が発生する場合の動作手順を以下に示す。感圧センサ４が正常なので、ステップＳＴ１からステップＳＴ２へ進み、オートアップスイッチがオンされるとステップＳＴ３へ進んで制御部３９によりモータ８への印加電圧ＶｍをＶｄとし、窓ガラス３を閉動作させる。次に、ステップＳＴ４で感圧センサ４への物体の接触が発生すると、｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０より大となるので、ステップＳＴ１０で判定部３１は判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのバルス信号を出力する。そして、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３で制御部３９がモータ８への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を一定時間印加して窓ガラス３を一定量下降させるとともに、報知手段４０を一定時間点滅させて、物体の接触が発生したことを第３者に報知する。
【００５５】
ステップＳＴ４で感圧センサ４への物体の接触がない場合は、ステップＳＴ５で位置検出部３７により窓ガラス３の上端位置ＹがＹ０より大か否かが判定され、ＹがＹ０より大ならばステップＳＴ６に進み窓ガラス３の閉動作を継続する。ステップＳＴ５でＹがＹ０以下ならばステップＳＴ９で開閉部接触判定部３８による検出動作が行われ、窓ガラス３への物体の接触が発生すると、｜ΔＶｗ｜がＶＷ１より大となるので、ステップＳＴ１０で開閉部接触判定部３８は判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのバルス信号を出力する。そして、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３で制御部３９がモータ８への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を一定時間印加して窓ガラス３を一定量下降させるとともに、報知手段４０を一定時間点滅させて、物体の接触が発生したことを第３者に報知する。ステップＳＴ９で｜ΔＶｗ｜がＶＷ１以下ならば窓ガラス３への物体の接触がないのでステップＳＴ４に進み、窓ガラス４の閉動作を継続する。尚、窓ガラス３へ物体が接触した場合よりも窓ガラス３が全閉した場合の方が窓ガラス３の移動速度の変化が大きいので、ＶＷ０はＶＷ１以上の大きな値として設定される。
【００５６】
窓枠２にサイドバイザを装着した場合は、物体がサイドバイザと窓ガラス３との間に挟み込まれると感圧センサ４に物体が接触しない場合があるが、本実施例では開閉部接触判定部３８により窓ガラス３への物体の接触を検出して挟み込みを解除することができる。
【００５７】
また、感圧センサ４に異常が発生した場合、制御部３９が開閉スイッチ４１のオートアップスイッチによる動作を不許可としてもよく、これにより、窓ガラス３を閉動作する場合は開閉スイッチ４１のマニュアルスイッチによる閉動作のみとなる。
【００５８】
また、一般に圧電材は圧電効果と焦電効果を併せ持つことが多いが、本実施例では環境温度が変化して焦電効果により圧電センサ１３に電荷が発生しても放電部を兼用した断線検出用抵抗体２４により前記電荷を放電し、環境温度の変化があっても濾波部３０に入力される信号に不要なノイズがない。尚、本実施例では放電部を断線検出用抵抗体２４と兼用したが、放電部を判定手段５内の圧電センサ１２からの信号ラインとグランドラインとの間に接続してもよい。
【００５９】
また、高周波の強電界が存在する環境では、感圧センサ４が一種のアンテナとなり、判定手段５に高周波信号が入力されて誤判定が生じる場合があるが、本実施例では高周波信号が信号入力部３３から侵入しても、バイパス部３５により高周波信号を信号出力部３４へバイパスして判定手段５の外部へと逃がすため、濾波部３０に入力される信号に不要なノイズがない。さらに、信号入力部３３と信号出力部３４とを隣接して高周波信号のバイパス経路を短くしているので、高周波信号がバイパスし易い。
【００６０】
上記作用により、実施例１の感圧センサによれば、開口部と開閉部との間へ物体が侵入し、前記物体が感圧センサに接触すると、支持手段は感圧手段よりも柔軟性を有しているので、前記感圧手段の変形を妨げないように前記支持手段が前記感圧手段と共に容易に変形し、この変形に応じて前記感圧手段から出力信号が出力される。このため、外部評価装置により物体が感圧センサに接触したことを検出する際に、検出に十分な大きさの出力信号を発生する感圧センサを提供することができる。
【００６１】
また、変形増大部により感圧手段の変形が増大するので感圧手段の感度を向上することができる。
【００６２】
また、物体の押圧により中空部が変形して感圧手段の変形量を増大することが可能なので、感圧手段の感度をさらに向上することができる。
【００６３】
また、感圧手段が支持される開口部もしくは開閉部から前記感圧手段へ伝播される不要な振動を振動減衰部が減衰し、前記感圧手段に不要な振動が印加されるのを防ぐので、外部評価装置により物体が感圧センサに接触したことを検出する際に、誤検出を生じさせるような出力信号が感圧手段から出力しない。
【００６４】
また、振動減衰部が変形増大部を兼用するので部品の合理化が図れる。
【００６５】
また、感圧手段が開閉部との最短距離が３ｍｍ〜５ｍｍの範囲となるよう開口部に配設されているので、外部評価装置でパワーウインドウ等での挟み込みに関する米国の法規制であるＦＭＶＳＳ１１８で要求される最低直径４ｍｍまでの棒での挟み込みを検出することができる。
【００６６】
また、断線検出用の抵抗体により圧電センサの電極の断線を検出できるので、信頼性が向上する。
【００６７】
また、圧電センサの複合圧電材が非晶質塩素化ポリエチレンの有する可撓性と結晶性塩素化ポリエチレンの有する高温耐久性とを併せ持つので、圧電体としてポリフッ化ビニリデンを用いた従来の圧電センサのような高温での感度低下がなく、高温耐久性がよい上、成形時に加硫工程が不要なので生産効率がよい。
【００６８】
また本発明の物体検出装置は、物体が感圧センサに接触すると、支持手段は前記感圧手段よりも柔軟性を有しているので、前記感圧手段が容易に変形し、判定手段により物体の接触を検出するのに十分な出力信号が前記感圧センサから出力される。これにより、物体の接触を早期に、かつ、確実に判定する物体検出装置を提供することができる。
【００６９】
また、感圧センサへの物体の接触を検出して第３者に報知するので安全性が向上する。
【００７０】
また、感圧センサを判定手段に直接接続しているので、コネクタ等の接続部が不要となり接点不良等の故障がなく信頼性が向上する上、部品の合理化が図れる。
【００７１】
また請求項１４の発明は、濾波部が物体の押圧により感圧センサが変形する際に生じる感圧センサの出力信号に特有な周波数成分のみを抽出し、開口部もしくは開閉部から前記感圧手段へ伝播される不要な振動により感圧センサから出力される信号を除去するので、感圧センサへの物体の接触を判定する際に誤判定が生じない。
【００７２】
また、環境温度が変化して焦電効果により前記圧電センサに電荷が発生しても前記放電部により前記電荷を放電するので、環境温度の変化があっても物体の接触を判定する際に誤判定が生じない。
【００７３】
また、感圧センサ及び判定手段に高周波の強電界が印加されて高周波信号が信号入力部から侵入しても、バイパス部により高周波信号を信号出力部へバイパスして判定手段の外部へと逃がすため、高周波の強電界が印加されても誤判定が生じない。
【００７４】
また、バイパス経路が短いため感圧センサ及び判定手段に高周波の強電界が印加されて高周波信号が前記信号入力部から侵入しても、高周波信号が前記信号出力部へバイパスし易くなり、高周波の強電界が印加されても誤判定が生じない。
【００７５】
また本発明の開閉装置は、物体が感圧センサに接触すると、支持手段は感圧手段よりも柔軟性を有しているので、前記感圧手段が容易に変形し、判定手段により物体の接触を検出するのに十分な出力信号が前記感圧センサから出力される。これにより、物体の接触を早期に、かつ、確実に判定でき、物体の接触後、早期に前記開閉部の閉動作を停止したり又は前記開閉部を開動作することが可能となり、物体が挟み込まれた際に挟み込みを解除するまでに物体に印加される荷重を低減する開閉装置を提供することができる。
【００７６】
また、物体検出装置と開閉部接触判定部のいずれか一方が挟み込みを判定すると開閉部を停止するか又は開動作するよう駆動手段を制御するので、挟み込みを解除する際の安全性が向上する。
【００７７】
また、物体検出装置に異常が生じても開閉部接触判定部の出力信号に基づき前記駆動手段を制御するので、安全性が向上する。
【００７８】
尚、感圧センサ４の他の実施例として、感圧センサ４を図１２（ａ）〜（ｄ）に示すような構成としてもよい。図１２（ａ）〜（ｄ）はいずれも感圧センサ４の断面構成図で、図１２（ａ）は感圧センサ４の支持手段１３が感圧手段１２よりも柔軟性のある弾性体からなる第１の支持部１３ａと、第１の支持部１３ａよりも硬い弾性体からなる第２の支持部１３ｂを有した構成としたものである。第２の支持部１３ｂが第１の支持部１３ａよりも硬い弾性体からなるので、窓枠２に感圧センサ４を接着等により固定する際に固定面がしっかりしていて接着し易い。
【００７９】
また、図１２（ｂ）は支持手段１３の側壁部１７を屈曲させた構成としたもので、側壁部１７が屈曲しているので変形し易く、かつ、振動を減衰しやすい。
【００８０】
また、図１２（ｃ）は感圧手段１２を支持手段１３に内蔵するのではなく感圧手段１２の一部を外部に露出させて支持手段１３で支持する構成としたもので、感圧手段１２の一部を外部に露出させることにより物体が直接感圧手段１２に接触するので、感圧センサ４の感度が向上する。
【００８１】
また、図１２（ｄ）は支持手段１３が自動車のウエザストリップ１８の一部で構成されたもので、ウエザストリップ１８が支持手段１３を兼用しているので部品の合理化が図れる。
【００８２】
また、以上の実施例では感圧センサ４を窓枠２に配設した構成であるが、感圧センサ４を窓ガラス３に配設しても良い。図１３は感圧センサ４を窓ガラス３の上端部に配設した場合の断面構成図である。この構成によれば、窓ガラス３の閉動作時に窓ガラス３の上端部に物体が接触すると、感圧センサ４により物体の接触を検出して窓ガラス３の閉動作を停止し窓ガラス３を開動作するので、未然に挟み込みを防止することができる。
【００８３】
また、図１４に示すように、窓枠２にサイドバイザ４３が装着されている場合は、感圧センサ４４をサイドバイザ４３の先端部に配設した構成としてもよい。この構成により、図１４に示すように、例えば物体１９がＳ１の状態からサイドバイザ４３と窓ガラス３との間に挟み込まれた場合、感圧センサ４のみでは物体１９がＳ２の状態に到達しないと挟み込みを検出することができないが、感圧センサ４４を用いることによりにより、物体１９がＳ１の状態で挟み込みを検出することができるので、早期に挟み込みを検出して挟み込みを解除することができる。
【００８４】
尚、実施例１では判定手段５の判定結果を車室内のフロントパネルに設置された所定のライト等からなる報知手段４０に表示する構成であったが、例えば、報知手段４０を自動車のクラクションとしたり、報知手段４０に通信機能をもたせて判定手段５の判定結果を無線や携帯電話回線等を介して外部の通信端末で報知したりする構成としてもよい。
【００８５】
（実施例２）
実施例２の発明を図１５を参照して説明する。本実施例では判定手段５が圧電センサ１２の出力信号の単位時間当たりの積分値を演算し、前記積分値に基づき物体の接触を判定する構成を有している。図１５は上記構成における圧電センサ１２の出力を濾波部３０で濾波した後の濾波部３０からの出力信号Ｖ、積分値Ｓｖ、判定手段５の判定出力Ｊ、モータ８への印加電圧Ｖｍを示す特性図である。図１５中、縦軸は上から順に、Ｖ、Ｓｖ、Ｊ、Ｖｍ、横軸は時刻ｔである。時刻ｔ４に開閉スイッチ４１のオートアップスイッチをオンすると、制御部３９がモータ８に＋Ｖｄの電圧を印加して窓ガラス３を閉動作させる。感圧センサ４へ物体が接触すると圧電センサ１２は物体の押圧により変形し、変形に応じた出力信号Ｖが発生する。この際、物体が柔らかかったり、環境温度が低温で窓ガラス３の閉動作の速度が遅いと、圧電センサ１２がゆっくりと変形し、図１５に示すようにＶは図１０に比べて信号レベルが小さくなる。そこで、判定部３１では図１５に示すようにＶの単位時間当たりの、積分値Ｓｖを演算し、時刻ｔ５でＳｖが予め設定された設定値Ｓ０より大となると判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのバルス信号を出力する。制御部３９ではこのパルス信号があるとモータ８への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を時刻ｔ６まで一定時間印加して窓ガラス３を一定量下降させ、挟み込みを解除する。
【００８６】
上記作用により、物体による感圧センサへの押圧の速度が遅く、前記感圧センサの出力信号の信号レベルが小さくても、前記判定手段が前記感圧センサの出力信号の積分値に基づき物体の接触を判定するので、柔軟な物体が感圧センサに接触しても物体の接触を確実に判定できる。
【００８７】
（実施例３）
実施例３の発明を図１６を参照して説明する。本実施例は、ドア又はボディに設けられドアの開閉を検出するドア開閉検出部を有し、前記ドア開閉検出部でドアの開閉が検出されると異常判定部３２が窓枠２の振動に対応した感圧センサ４の出力信号に基づき感圧センサ４の異常を判定する構成を備えたものである。図１６は上記構成におけるドア開閉検出部の出力信号Ｓｄと、濾波部３０からの出力信号Ｖとの関係を示す特性図である。図１６中、縦軸は上から順にＳｄ、Ｖ、横軸は時刻ｔである。図１６より、時刻ｔ７でドアが開けられるとＳｄはＬｏからＨｉとなり、ドアが開けられた際の車体振動が窓枠２から感圧センサ４に伝播して感圧センサ４から車体振動による出力が生じ、Ｖには図１６に示すような出力が現れる。また、時刻ｔ８でドアが閉じられるとＳｄはＨｉからＬｏとなり、ドアが閉じられた際の車体振動が感圧センサ４に伝播して感圧センサ４から車体振動による出力が生じ、Ｖには図１６に示すような出力が現れる。異常判定部３２は、ドア開閉検出部の出力信号がＬｏからＨｉ又はＨｉからＬｏへと変化する度に、その際の出力Ｖの振幅｜Ｖ｜が予め設定された設定値Ｄ１より大ならば異常判定部３２は異常がないと判定し、ＶがＤ１以下ならば感圧センサ４の感度が低下したとして異常ありとの判定を行う。異常判定部３２で異常判定がなされた場合は、実施例１と同様に判定部３１の判定信号ＪをＨｉで継続し、開閉部接触判定部３８のみでの物体の接触判定を行う。
【００８８】
上記作用により、異常判定部により感圧センサの異常を判定するので、装置の信頼性が向上する。
【００８９】
（実施例４）
実施例４の発明を図１７を参照して説明する。本実施例では制御手段７が、窓ガラス３を閉動作させる際、窓ガラス３を一旦開方向へ所定距離もしくは所定時間開動作させた後に閉動作させるよう駆動手段６を制御する構成を有したものである。図１７は上記構成における駆動手段６への印加電圧Ｖｍを示す特性図である。図中、縦軸はＶｍ、横軸は時刻ｔである。図１７より、窓ガラス３を閉動作する際に、時刻ｔ９でオートアップスイッチをオンすると制御部３９はモータ８への印加電圧Ｖｍを時刻ｔ１０まで−Ｖｄとして窓ガラス３を開方向へ微小距離だけ移動させ、時刻ｔ１０以降は時刻ｔ１１で完全閉止するまでＶｍを＋Ｖｄとして窓ガラス３を閉動作させる。時刻ｔ９からｔ１０までの時間の設定は開閉部３の重量やモータ８の能力等により最適化すればよいが、最低数百ミリ秒程度でもよい。
【００９０】
上記作用により、窓ガラス３を閉動作させる前に既に物体が窓枠２と窓ガラス３との間に挟み込まれた状態になっていて、感圧センサ４が変形できない状態になっていても、窓ガラス３を閉動作させる際に窓ガラス３が一旦開方向へ所定距離もしくは所定時間開動作させた後に閉動作させることにより、感圧センサ４の変形が一旦復元し、その後、再び窓ガラス３の閉動作により感圧センサ４が物体の押圧を受けて変形するので、感圧センサ４から押圧に応じた出力信号が出力されて物体の接触が判定され、窓枠２と窓ガラス３との間への物体の不要な挟み込みを防止することができる。
【００９１】
（実施例５）
実施例５の発明を図１８〜図２２を参照して説明する。
【００９２】
図１８は実施例５の発明の物体検出装置及び開閉装置の外観図で、自動車の電動スライドドアに適用した場合を示している。図１９は図１８のＢ−Ｂ´位置における断面構成図である。図１８及び図１９より、４５はスライドドア、４６はスライドドアのドアパネル、４７は凹凸部、４８はスライドドア４５の鉛直端部、４９は鉛直端部４８の屈曲部、５０は感圧センサ、５１はドアロック部、５２はスライドドア４５の開閉検出用電極、５３はスライドドア４５が開口して乗員が出入りするためのボディ開口部である。５４は圧電センサ、５５は圧電センサ５４を支持する支持手段、５６は感圧センサ５０をスライドドア４５に固定するための固定部、５７はスライドドア４５が閉止した際にボディ開口部５３とスライドドア４５との間をシールするシール部である。
【００９３】
感圧センサ５０はスライドドア４５のボディ開口部５３側に配設され、鉛直端部４８の車室内側に隣接して設けられた断部に配設される構成が好ましい。尚、このような段部はスライドドア４５にダウンストッパを配設するために通常設けられているもので、例えば、特開昭６２−１３７７１６号公報にもこのような段部を有するスライドドアが開示されている。図１９に示すように感圧センサ５０はスライドドア４５が完全に閉止した際にボディ開口部５３と接触しないようボディ開口部５３との間に所定の距離ｙをおいて固定部５６に固定されている。子供の指等の挟み込みを考慮すると距離ｙは３ｍｍ〜５ｍｍとすることが好ましい。また、感圧センサ５０は、スライドドア４５への物体の接触を検出し易いように、感圧センサ５０の一部が鉛直端部４８よりもボディ開口部５３側に迫り出るように配設されている。尚、感圧センサ５０を鉛直端部４８に配設する構成としてもよい。制御手段７はスライドドア４５内に設置されている。スライドドア４５の鉛直端部４８近傍での物体の接触をより広範囲にわたって検出するため、例えば、実公昭３８−２０１５号公報に開示されているように、制御手段７へ判定信号を出力する判定手段５は感圧センサ５０の最下部に配設される。そして、判定手段５はスライドドア４５の鉛直端部４８の最下部近傍に固定される。また、特開平８−２３２５２５号公報や特開平９−９６１４６号公報に開示されているように、スライドドア４５内にモータやモータの制御ユニット等を配設する場合は、スライドドア４５の窓ガラスを避けて窓ガラスの下端部よりも下側に配設するのが一般的である。従って、本実施例でも制御手段７はスライドドア４５の窓ガラスの下端部よりも下側に配設され、必然的に、判定手段５からの判定信号は窓ガラスの下端部よりも下側、好ましくは判定手段５の近傍に設けられた貫通孔からケーブル２６を介して制御手段７へ伝送される。尚、このような貫通孔は、例えば開閉検出用電極５２をスライドドア４５に配設する時のように、スライドドア４５の外部から内部へと信号を伝送する際に設けられるもので、ごく一般的なものである。スライドドア４５の駆動手段については電動モータ等による一般に普及している構成を用いればよい。
【００９４】
図２０は感圧センサ５０の構成図である。図２０より、感圧センサ５０は、感圧手段としての圧電センサ５４と支持手段５５とからなる。圧電センサ５４は、中心電極２０及び外側電極２１、圧電材としての複合圧電体層２２を同心円状に積層して成形したもので、同軸ケーブル状で可撓性を有している。支持手段５５は圧電センサ５４を内蔵し、圧電センサ５４よりも柔軟性のある弾性体１４と、中空部５８、固定部５６への固定用の溝部５９を有している。実施例１の圧電センサ１２は最外層に被覆層２３を有していたが、本実施例の圧電センサ５４は被覆層を支持手段５５が兼用した構成となっており、部品の合理化を行っている。
【００９５】
次に作用について説明する。本実施例でも実施例１と同様な手順で感圧センサ５０への物体の接触を検出でき、また、物体の不要な挟み込みを防止したり、物体が挟み込まれた際には挟み込みを解除するまでに物体に印加される荷重を低減する開閉装置を提供することができる。
【００９６】
また、図１８に示したように、本実施例ではスライドドア４５とボディ開口部５３との間への物体の挟み込みを防止するために、可撓性の圧電センサ５４を有した感圧センサ５０をスライドドア４５の形状に沿って屈曲可能に配設している。この構成により、ドアパネル４６に剛性の強化やデザイン面から凹凸部４７を設け、鉛直端部４８に屈曲部４９があっても、従来の接点型の感圧スイッチのように屈曲部４９で感圧スイッチが接触して誤検出が生じてしまうといったことがない。従って、ドアパネル４６の剛性の強化やデザイン面での自由度が向上する。
【００９７】
また、従来の接点型の感圧スイッチは屈曲できないのでスライドドア４５に配設する場合は、感圧スイッチと鉛直端部４８との間に隙間が生じてしまい、この隙間とボディ開口部５３との間に物体が挟みこまれると、物体が感圧スイッチに接触しないため挟み込みを検出できないといった課題があったが、本実施例によれば鉛直端部４８と感圧センサ５０との間の隙間を小さくできるので、スライドドア４５とボディ開口部５３との間に物体が挟み込まれた際に物体が確実に感圧センサ５０と接触し、挟み込みを検出することができる。
【００９８】
また、スライドドア４５にドアロック部５１や開閉検出用電極５２等の付属部品が設置されていても、感圧センサ５０を屈曲させてこれらの付属部品を避けて配設することができる。従って付属部品の設置位置にも制約が無い。
【００９９】
上記作用により、実施例１と同様な効果がある上、開口部や開閉部のさまざまな端部形状に沿って可撓性の圧電センサからなる感圧センサを屈曲可能に支持できるので、開口部や開閉部のデザイン面での自由度が高まる上、強度面での工夫がし易くなる。また、前記端部と感圧センサとの間の隙間を小さくできるので、前記開口部と前記開閉部との間に物体が挟み込まれた際に前記物体が確実に前記感圧センサと接触し、挟み込みを検出できる。
【０１００】
尚、感圧センサ５０をスライドドア４５に配設する構成の他の実施例として、感圧センサ５０を図２１及び図２２に示すように配設してもよい。図２１では感圧センサ５０がスライドドア４５の閉方向の鉛直端部４８、上端部６０及び下端部６１に配設された構成を備えている。この構成により、スライドドア４５の鉛直端部４８とボディ開口部５３（図１８）との間への物体の挟み込みを検出できる上、さらに上端部６０及び下端部６１とボディ開口部５３との間への物体の挟み込みも検出できるので、挟み込みの検出範囲が拡大する。尚、スライドドア４５の角部６２で感圧センサ５０を屈曲しなければならないが、可撓性の圧電センサ５４を使用しているので、屈曲しても従来の感圧スイッチのように誤検出することがない。
【０１０１】
図２２では感圧センサ５０がスライドドア４５の端部全周に亘って配設されており、感圧センサ５０の両端は判定手段５に接続された構成を備えている。この構成により、感圧センサ５０がスライドドア４５端部全周に亘って配設されているので、スライドドア４５の端部全周とボディ開口部５３（図１８）との間への物体の挟み込みを検出でき、図１８及び図２１の構成に比べて挟み込みの検出範囲がさらに拡大する。
【０１０２】
尚、図２２の構成において、感圧センサ５０の両端が判定手段５に接続されているので、判定手段５で圧電センサ５４の両端から信号を導出する構成とすれば、圧電センサ５４の中心電極２０又は外側電極２１が途中で断線しても、圧電センサ５４のいずれか一方の端部から検出信号を導出することができるので、冗長性が高まり、信頼性が向上する。さらに、外側電極２１の一端をグランドに接続し、他端を抵抗体を介して電源に接続し、異常判定部３２により抵抗体の外側電極２１側の接点の電圧を検出する構成とすれば、外側電極２１が正常ならば前記接点電圧はグランド電位であり、外側電極２１が断線したならば前記接点電圧は電源電圧となるので、外側電極２１の断線を検出することができ、さらに信頼性が向上する。
【０１０３】
（実施例６）
実施例６の発明を図２３を参照して説明する。本実施例では本発明を自動車の電動サンルーフ６３に適用したもので、電動サンルーフ６３の窓ガラス６４に感圧センサ６５配設した構成を有している。この構成により、電動サンルーフ６３での物体の不要な挟み込みを防止することができる。
【０１０４】
（実施例７）
実施例７の発明を図２４を参照して説明する。本実施例では本発明を列車の自動ドア６６に適用したもので、自動ドア６６のドア６７又はドア開口部６８に感圧センサ６９配設した構成を有している。この構成により、自動ドア６６での物体の不要な挟み込みを防止することができる。
【０１０５】
実施例１〜実施例７では感圧手段としてケーブル状の可撓性の圧電センサを用いた構成であったが、帯状やシート状の可撓性の圧電センサを用いてもよい。また、圧電センサの代わりに電極間の静電容量を検出するタイブの感圧手段や、圧力により導電率の変化するタイプの感圧手段等、他の感圧手段を用いてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、請求項１の発明によれば、開口部と開閉部との間へ物体が侵入し、物体が感圧センサに接触すると、支持手段は共振周波数が１０Ｈｚ以下で、前記感圧手段よりも柔軟性のある第１の支持部と第２の支持部とを備え、前記第１の支持部は側壁部を備えることにより前記第２の支持部より柔らかいので、前記感圧手段の変形を妨げないように前記支持手段が前記感圧手段と共に容易に変形し、この変形に応じて前記感圧手段から出力信号が出力される。このため、外部評価装置により物体が感圧センサに接触したことを検出する際に、検出に十分な大きさの出力信号を発生する感圧センサを提供することができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の物体検出装置及び開閉装置の外観図
【図２】図１のＡ−Ａ´位置における断面構成図
【図３】（ａ）同装置の感圧センサを車室内側から見た外観図
（ｂ）同装置の感圧センサを車室外側から見た外観図
【図４】同装置の圧電センサの断面構成図
【図５】同装置の圧電センサの外観図
【図６】同装置の感圧センサと判定手段との位置関係を示す構成図
【図７】同装置のブロック図
【図８】物体が挟み込まれた際の図１のＡ−Ａ´位置における断面構成図
【図９】物体の端部近傍が挟み込まれた際の図１のＡ−Ａ´位置における断面構成図
【図１０】同装置の濾波部からの出力信号Ｖ、挟み込み判定部の判定出力Ｊ、モータへの印加電圧Ｖｍを示す特性図
【図１１】同装置の動作手順を表すフローチャート
【図１２】（ａ）同装置の感圧センサの他の実施例において支持手段の柔軟性を部分的に異なるようにした構成における断面構成図
（ｂ）同装置の感圧センサの他の実施例において支持手段の側壁部を屈曲させた構成における断面構成図
（ｃ）同装置の感圧センサの他の実施例において圧電センサの一部を外部に露出した構成における断面構成図
（ｄ）同装置の感圧センサの他の実施例において支持手段がウエザストリップ１８の一部からなる構成における断面構成図
【図１３】感圧センサを窓ガラスの上端部に配設に示した場合の断面構成図
【図１４】感圧センサをサイドバイザの先端部に配設した場合の断面構成図
【図１５】本発明の実施例２の開閉装置の濾波部からの出力信号Ｖ、積分値Ｓ、判定手段の判定出力Ｊ、モータへの印加電圧Ｖｍを示す特性図
【図１６】本発明の実施例３の開閉装置のドア開閉検出部の出力信号Ｖｄと、濾波部３０からの出力信号Ｖとの関係を示す特性図
【図１７】本発明の実施例４の開閉装置の駆動手段への印加電圧Ｖｍを示す特性図
【図１８】本発明の実施例５の物体検出装置及び開閉装置の外観図
【図１９】図１８のＢ−Ｂ´位置における断面構成図
【図２０】同装置の感圧センサの構成図
【図２１】同装置の感圧センサをスライドドアに配設する他の実施例において、感圧センサをスライドドアの閉方向の鉛直端部、上端部及び下端部に配設する構成の外観図
【図２２】同装置の感圧センサをスライドドアに配設する他の実施例において、感圧センサをスライドドアの端部全周に亘って配設する構成の外観図
【図２３】本発明の実施例６の電動サンルーフ付自転車の斜視図
【図２４】本発明の実施例７の自動ドア付列車の構成図
【符号の説明】
２窓枠（開口部）
３窓ガラス（開閉部）
４感圧センサ
５判定手段
６駆動手段
７制御手段
１２圧電センサ（感圧手段）
１３支持手段
１５変形増大部
１６中空部
１７側壁部（振動減衰部）
２０中心電極（信号導出用電極）
２１外側電極（信号導出用電極）
２２複合圧電層（複合圧電材）
２４断線検出用抵抗体（放電部）
３０濾波部
３２異常判定部
３３信号入力部
３４信号出力部
３５バイパス部
３８開閉部接触判定部
３９制御部
４０報知手段
４４感圧センサ
４５スライドドア（開閉部）
５０感圧センサ
５３ボディ開口部（開口部）
５４圧電センサ
５５支持手段
６４窓ガラス（開閉部）
６５感圧センサ
６７ドア（開閉部）
６８ドア開口部（開口部）
６９感圧センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure sensor, an object detection device, and an opening / closing device that are used to prevent an object from being caught in an automobile power window, an electric sliding door, an electric sunroof, an automatic door of a building, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a pressure-sensitive sensor used to prevent an object from being caught, a contact type that closes a contact by pressing as disclosed in US Pat. No. 3,465,476 and Japanese Utility Model Publication No. 41-15095 is known. A pressure switch is disclosed. However, when such a pressure sensitive switch is bent along the window frame, the pressure sensitive switch is closed and erroneously detected. Therefore, an invention that uses a piezoelectric sensor as a pressure-sensitive sensor that does not cause false detection even when bent is disclosed. That is, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-132669, a piezoelectric sensor having a non-piezoelectric region and a piezoelectric region is used as a pressure-sensitive sensor, and only the portion having the piezoelectric region is directly disposed on a window frame of a power window. A configuration is disclosed. And with this configuration, when the object is sandwiched between the window frame and the window glass when closing the window glass of the power window, the piezoelectric sensor is deformed by the pressure of the object, and a voltage pulse is output from the piezoelectric sensor, Based on the presence or absence of this voltage pulse, the presence or absence of an object sandwiched between the window frame and the window glass has been detected.
[0003]
An open / close device using a piezoelectric sensor is disclosed in JP-A-1-322081. This includes a piezoelectric sensor built in a weather strip disposed on the window frame, and an electric motor that drives the window glass based on an output signal of the piezoelectric sensor. When an object is sandwiched between the window frame and the window glass when the window glass is closed, the piezoelectric sensor is deformed by the pressing of the object and a voltage pulse is output from the piezoelectric sensor, and this voltage pulse is sandwiched. When the detection threshold is exceeded, the rotation direction of the electric motor is reversed to release the pinching.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the piezoelectric sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-132669 is directly disposed on the window frame, the piezoelectric sensor is not easily deformed even when an object presses the piezoelectric sensor, and when pinching is detected by an external evaluation device. However, there is a problem that a voltage pulse large enough for detection is not generated from the piezoelectric sensor.
[0005]
Further, in the opening / closing apparatus disclosed in JP-A-1-322081, if the weather strip is not sufficiently soft, the piezoelectric sensor is not easily deformed even if an object presses the piezoelectric sensor through the weather strip. Large voltage pulses are not output. Therefore, the window glass continues to close until the voltage pulse exceeds the pinching detection threshold, the problem that the load applied to the object becomes large before the pinching is released and the object is damaged, There has been a problem that the voltage pulse exceeding the detection threshold does not occur and the pinching cannot be released.
[0006]
The present invention solves such a conventional problem. The pressure sensor is provided at an opening or an opening / closing part and is easily deformed by pressing of an object, and the pressure sensitive sensor is surely used. An object of the present invention is to provide an object detection device that detects contact of an object with a sensor and an opening / closing device that can reduce a load applied to the object before the object is released when the object is inserted.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a pressure-sensitive sensor according to the present invention includes a pressure-sensitive unit that generates an output signal according to deformation, and at least one of an opening and an opening / closing unit that opens and closes the opening. Supporting means for supporting, wherein the supporting means includes a first supporting part and a second supporting part having a resonance frequency of 10 Hz or less and being more flexible than the pressure-sensitive means, and the first supporting part. Is a pressure-sensitive sensor characterized in that it is softer than the second support part by having a side wall part. With this configuration, when an object enters between the opening and the opening / closing portion and the object contacts the pressure sensor, the support means has a resonance frequency of 10 Hz or less and is more flexible than the pressure sensing means. A first support portion and a second support portion, and the first support portion includes a side wall portion so that the first support portion is softer than the second support portion and prevents deformation of the pressure-sensitive means. The supporting means is easily deformed together with the pressure-sensitive means so that an output signal is output from the pressure-sensitive means in accordance with the deformation. For this reason, when detecting that the object has contacted the pressure sensor by the external evaluation device, it is possible to provide a pressure sensor that generates an output signal having a magnitude sufficient for detection.
[0008]
The present invention further includes a pressure sensor as described above, and a determination unit that determines contact of an object with the pressure sensor based on an output signal of the pressure sensor. When the object comes into contact with the pressure sensor, the supporting means has more flexibility than the pressure sensitive means, so that the pressure sensitive means can be easily deformed in the same manner as described above. An output signal sufficient to detect contact of an object is output from the pressure sensor. Thereby, the object detection apparatus which determines the contact of an object early and reliably can be provided.
[0009]
Furthermore, the present invention provides the object detecting device as described above, driving means for driving the opening / closing unit, and the opening / closing unit when the object detecting device determines contact of the object with the pressure sensor when the opening / closing unit is closed. Control means for controlling the driving means so as to stop the closing operation or to open the opening / closing section. When the object comes into contact with the pressure sensor, the supporting means has more flexibility than the pressure sensitive means, so that the pressure sensitive means can be easily deformed in the same manner as described above. An output signal sufficient to detect contact of an object is output from the pressure sensor. Thereby, the contact of the object can be determined early and reliably, and after the contact of the object, the closing operation of the opening / closing part can be stopped early or the opening / closing part can be opened, and the object is caught. Thus, it is possible to provide an opening / closing device that reduces the load applied to the object before the pinching is released.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
To solve the above problems Book The invention includes pressure-sensitive means for generating an output signal according to deformation, and support means for supporting the pressure-sensitive means on at least one of an opening and an opening / closing part that opens and closes the opening. A resonance frequency is 10 Hz or less, and includes a first support portion and a second support portion that are more flexible than the pressure-sensitive means, and the first support portion includes a side wall portion, thereby providing the second support. It is a pressure-sensitive sensor characterized by being softer than the part. With this configuration, when an object enters between the opening and the opening / closing part and the object contacts the pressure sensor, the support means has more flexibility than the pressure sensing means, Since the support portion of 1 is softer than the second support portion, the support means is easily deformed together with the pressure sensitive means so as not to hinder the deformation of the pressure sensitive means, and from the pressure sensitive means according to this deformation An output signal is output. For this reason, when detecting that the object has contacted the pressure sensor by the external evaluation device, it is possible to provide a pressure sensor that generates an output signal having a magnitude sufficient for detection. Furthermore, since the resonance frequency of the support means is 10 Hz or less, it is possible to remove vibrations caused by the engine of the automobile and traveling.
[0011]
Also Book The invention the above It is an object detection apparatus provided with the pressure-sensitive sensor of description, and the determination means which determines the contact of the object to the pressure-sensitive sensor based on the output signal of the pressure-sensitive sensor. When the object comes into contact with the pressure sensor, the supporting means is more flexible than the pressure sensitive means, so that the pressure sensitive means is easily deformed, and the judgment means makes contact with the object. An output signal sufficient for detection is output from the pressure sensor. Thereby, the object detection apparatus which determines the contact of an object early and reliably can be provided.
[0012]
Also Book The invention provides a bypass unit that bypasses a high-frequency signal between a signal input unit from the pressure sensor and a signal output unit that outputs an object determination result, and the pressure sensor and the determination unit. Even if a high-frequency strong electric field is applied to the signal input part even if a high-frequency signal enters from the signal input part, the high-frequency strong electric field is applied because the bypass part bypasses the high-frequency signal to the signal output part and escapes outside the determination means. Even if it is done, there is no misjudgment.
[0013]
Also Book In the invention, the bypass path of the high-frequency signal is shortened by adjoining the signal input section and the signal output section. Since the bypass path is short, a high-frequency strong electric field is applied to the pressure-sensitive sensor and the determination means, and the high-frequency signal is Even if it enters from the signal input section, the high-frequency signal is easily bypassed to the signal output section, and no erroneous determination occurs even if a high-frequency strong electric field is applied.
[0014]
Also Book The invention the above When the contact of the object to the pressure sensor is determined based on the output signal of the determination means when the opening / closing section is closed, the opening / closing section is opened. And a control means for controlling the driving means. When the object comes into contact with the pressure sensor, the supporting means is more flexible than the pressure sensitive means, so that the pressure sensitive means is easily deformed, and the judgment means detects the contact of the object. A sufficient output signal is output from the pressure sensor. Thereby, the contact of the object can be determined early and reliably, and after the contact of the object, the closing operation of the opening / closing part can be stopped early or the opening / closing part can be opened, and the object is caught. Thus, it is possible to provide an opening / closing device that reduces the load applied to the object before the pinching is released.
[0015]
Also Book According to the invention, when the control means closes the opening / closing part, the opening / closing part is once opened in the opening direction for a predetermined distance or for a predetermined time so that it can be deformed again even if the pressure-sensitive sensor is in a state where it cannot be deformed. The driving means is controlled so as to be closed after being operated. Even when the pressure sensor is already applied to the pressure sensor before the opening / closing part is closed, and the pressure sensor cannot be deformed, the opening / closing part is not closed when the opening / closing part is closed. Is once opened in the opening direction for a predetermined distance or for a predetermined time and then closed, so that the deformation of the pressure sensor is restored once and can be deformed again. Since the pressure sensor is deformed by receiving the pressure of the object, an output signal corresponding to the pressure is output from the pressure sensor to determine the contact of the object, and the object between the opening and the opening / closing part is determined. Unnecessary pinching can be prevented.
[0016]
Also Book The invention the above The pressure-sensitive sensor described is provided on the opening side of a sliding door of an automobile which is an opening / closing part. Therefore, it can be detected that an object is sandwiched between the slide door and the body opening.
[0017]
Also Book The invention the above The pressure-sensitive sensor described is characterized in that it is arranged in a step provided on the vehicle interior side of the vertical end of the slide door.
[0018]
Also Book The invention the above Since the pressure-sensitive sensor described above is arranged along the shape of the vertical end of the sliding door, the door panel can be bent even if the door panel is provided with a convex recess by reinforcing rigidity or design. Is possible.
[0019]
Also Book The invention the above Since a part of the pressure-sensitive sensor described above protrudes from the end of the slide door toward the opening, it is easy to detect contact of an object with the slide door.
[0020]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0021]
(Example 1)
The invention of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0022]
FIG. 1 is an external view of an object detection apparatus and an opening / closing apparatus according to the first embodiment, and shows a case where the object detection apparatus and the opening / closing apparatus are applied to a power window of an automobile. FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram at the position AA ′ in FIG. 1. In FIG. 2, the right side of the drawing is the vehicle interior side, and the left side is the vehicle interior outside.
[0023]
First, the configuration of the object detection apparatus according to the first embodiment of the present invention is as follows. From FIG. 1, 1 is a door of an automobile, 2 is a window frame as an opening, and 3 is a window glass as an opening / closing part. Reference numeral 4 denotes a pressure-sensitive sensor disposed on the edge of the end of the window frame 2. Reference numeral 5 denotes determination means for determining contact of an object to the pressure sensor 4 based on an output signal of the pressure sensor 4.
[0024]
The opening / closing device according to the first embodiment of the present invention includes the above-described object detection device, driving means 6 for opening and closing the window glass 3, and control means 7 for controlling the driving means 6. Here, the drive means 6 includes a motor 8, a wire 9, a support 10 for the window glass 2, a guide 11 and the like. The window 9 is opened and closed by moving the wire 9 by the motor 8 and moving the support 10 connected to the wire 9 up and down along the guide 11. The driving device 6 is not limited to the method using the wire 11 as described above, and may be another method. The control means 7 may be integrated with the motor 8.
[0025]
As shown in FIG. 2, the pressure sensor 4 according to the first embodiment of the present invention includes a flexible piezoelectric sensor 12 as a pressure sensing means and a support means 13. The support means 13 incorporates a piezoelectric sensor 12 in the vicinity of the lowermost portion, and is made of an elastic body 14 such as rubber or a foamed resin member that is more flexible than the piezoelectric sensor 12. Specifically, if the compression load per unit displacement when the piezoelectric sensor 12 or the elastic body 14 is compressed by a member having a predetermined shape is defined as the compression ratio, the compression ratio of the elastic body 14 is the compression ratio of the piezoelectric sensor 12. An elastic body 14 that is smaller than that is used. The thickness of the support means 13 around the piezoelectric sensor 12 is reduced so that the piezoelectric sensor 12 is easily deformed. The support means 13 has a deformation increasing portion 15 that increases the deformation of the piezoelectric sensor 12. The deformation increasing portion 15 includes a hollow portion 16 and a side wall portion 17. Further, the support means 13 has a vibration attenuating portion for attenuating vibration, and the vibration attenuating portion also serves as the side wall portion 17. The resonance frequency of the side wall portion 17 is desirably 10 Hz or less. Reference numeral 18 denotes a weather strip disposed on the window frame 2. Even if the compression rate of the elastic body 14 is larger than that of the piezoelectric sensor 12, a configuration in which the compression rate of the support means 13 becomes smaller than that of the piezoelectric sensor 12 by providing the deformation increasing portion 15 having the hollow portion 16. It may be used.
[0026]
The piezoelectric sensor 12 is preferably disposed on the window frame 2 so that the shortest distance from the window glass 3 is in the range of 3 mm to 5 mm. In the case of this embodiment, as shown in FIG. 2, since the piezoelectric sensor 12 is built in the support means 13, the shortest distance x between the support means 13 and the window glass 3 is in the range of 3 mm to 5 mm. Thus, the support means 13 may be disposed on the window frame 2. In addition, when the vicinity of the end of the object 19 having a predetermined dimension indicated by the dotted line in FIG. The piezoelectric sensor 12 may be disposed on the window frame 2 so that a part of the piezoelectric sensor 12 is located on the side. Or you may arrange | position the piezoelectric sensor 12 in the window frame 2 so that a part of piezoelectric sensor 12 may be located in the angle which the central axes L2 and L1 of the window glass 3 comprise. L1 may be obtained as a tangent line between the upper end point of the window glass 3 when fully closed (point P1 in FIG. 2) and the window glass 3 side end portion (point P2 in FIG. 2) of the window frame 2. The object 19 is a rod having a diameter of 4 mm to 200 mm. In addition, the shape of the part fixed to the window frame 2 of the pressure sensor 4 can be changed according to the end shape of the window frame 2.
[0027]
3A and 3B are external views of the pressure sensor 4. FIG. 3A is an external view of the pressure-sensitive sensor 4 viewed from the vehicle interior side, FIG. 3B is an external view of the pressure-sensitive sensor 4 viewed from the vehicle exterior side, and FIG. The object 19 is in contact with the pressure sensor 4. The pressure sensitive sensor 4 is fixed to the window frame 2 with a double-sided tape or an adhesive. As another fixing method, the pressure-sensitive sensor 4 may be fixed to the window frame 1 by a wedge-shaped clip, or a groove portion may be provided in the window frame 2 and the pressure-sensitive sensor 4 may be fitted and fixed to the groove portion.
[0028]
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of the piezoelectric sensor 12. The piezoelectric sensor 12 is a composite in which a piezoelectric ceramic sintered powder is mixed with a center electrode 20 and an outer electrode 21 as signal derivation electrodes, and a rubber elastic body in which amorphous chlorinated polyethylene and crystalline chlorinated polyethylene are mixed. A composite piezoelectric layer 22 made of a piezoelectric material and a covering layer 23 are concentrically stacked, formed into a cable shape, and subjected to polarization treatment, and have excellent flexibility and output according to deformation. Generate a signal. As the piezoelectric ceramic, for example, a sintered powder of lead titanate or lead zirconate titanate is used. The piezoelectric sensor 12 is manufactured by the following process. First, a chlorinated polyethylene sheet and (40-70) vol% piezoelectric ceramic (here, lead zirconate titanate) powder are uniformly mixed into a sheet by a roll method. After the sheet is finely cut into pellets, these pellets are continuously extruded together with the center electrode 20 to form the composite piezoelectric layer 22. Then, the outer electrode 21 is wound around the composite piezoelectric layer 22. The coating layer 23 is also continuously extruded around the outer electrode 21. Finally, in order to polarize the composite piezoelectric layer 22, a DC high voltage of (5 to 10) kV / mm is applied between the center electrode 20 and the outer electrode 21.
[0029]
For the chlorinated polyethylene sheet, a mixture of amorphous chlorinated polyethylene and crystalline chlorinated polyethylene is used. In this case, in consideration of extrusion processability, flexibility, piezoelectric characteristics, etc., 75 wt% of amorphous chlorinated polyethylene having a molecular weight of 60,000 to 150,000, and a molecular weight of 200,000 at a crystallinity (15 to 25)%. It has been experimentally found that chlorinated polyethylene mixed with 25 wt% of ~ 400,000 crystalline chlorinated polyethylene is preferred. The mixed chlorinated polyethylene can contain up to about 70 vol% piezoelectric ceramic powder.
[0030]
When adding the piezoelectric ceramic powder to the mixed chlorinated polyethylene, it is preferable to immerse and dry the piezoelectric ceramic powder in a titanium / coupling agent solution in advance. By this treatment, the surface of the piezoelectric ceramic powder is covered with a hydrophilic group and a hydrophobic group contained in the titanium coupling agent. The hydrophilic group prevents aggregation between the piezoelectric ceramic powders, and the hydrophobic group increases the wettability between the mixed chlorinated polyethylene and the piezoelectric ceramic powder. As a result, the piezoelectric ceramic powder can be uniformly added to the mixed chlorinated polyethylene in a large amount up to 70 vol%. It has been found that the same effect as described above can be obtained by adding a titanium coupling agent during the roll of mixed chlorinated polyethylene and piezoelectric ceramic powder instead of immersion in the titanium coupling agent solution. . This treatment is excellent in that it does not require a special immersion treatment in a titanium / coupling agent solution.
[0031]
The center electrode 20 may be a normal metal single wire, but here, an electrode in which a metal coil is wound around an insulating polymer fiber is used. The insulating polymer fiber and the metal coil are each preferably a polyester fiber commercially used in electric blankets and a copper alloy containing 5 wt% silver.
[0032]
The outer electrode 21 has a configuration in which a belt-like electrode having a metal film adhered on a polymer layer is used and is wound around the composite piezoelectric layer 22. The electrode made of polyethylene terephthalate (PET) as the polymer layer and bonded with an aluminum film has high thermal stability at 120 ° C. and is also mass-produced commercially. 21 is preferable. When this electrode is connected to the determination means 5, it is difficult to solder the aluminum film, so that the connection is made, for example, by caulking or eyelet. Alternatively, a metal single wire coil or a metal braided wire may be wound around the aluminum film of the outer electrode 21 to establish conduction with the aluminum film, and the metal single wire coil or the metal braided wire may be soldered to the determination means 5. Therefore, work efficiency can be improved. In order to shield the piezoelectric sensor from electrical noise in the external environment, the outer electrode 21 is preferably wound around the composite piezoelectric layer 22 so as to partially overlap.
[0033]
As the covering layer 23, vinyl chloride or polyethylene may be used, but an elastic material such as rubber having better flexibility and flexibility than the composite piezoelectric layer 22 is used so that the piezoelectric sensor 12 is easily deformed when an object is pressed. May be. It is preferable to select a vehicle-mounted component in consideration of heat resistance and cold resistance, and specifically, to select a vehicle at −30 ° C. to 85 ° C. with little decrease in flexibility. As such rubber, for example, ethylene propylene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), silicon rubber (Si), thermoplastic elastomer, etc. may be used. With the configuration as described above, the minimum curvature of the piezoelectric sensor is possible up to a radius of 5 mm.
[0034]
FIG. 5 is an external view of the piezoelectric sensor 12, and a disconnection detecting resistor 24 is built in one end portion 25 of the piezoelectric sensor 12. The disconnection detecting resistor 24 is connected between the center electrode 20 and the outer electrode 21 of the piezoelectric sensor 12. The disconnection detecting resistor 24 also serves as a discharge unit that discharges electric charges generated in the piezoelectric sensor 12 due to the pyroelectric effect, and rationalizes parts. The piezoelectric sensor 12 is directly connected to the determination unit 5, and the piezoelectric sensor 12 and the determination unit 5 are integrated. 26 is a power supply cable and a detection signal output cable, and 27 is a connector. When the piezoelectric sensor 12 is disposed on the support means 13, a disconnection detecting resistor 24 is built in the end portion 25, and after the piezoelectric sensor 12 is inserted into the support means 4, the piezoelectric sensor 12 and the determination means 5 are connected. And unite. When the support means 13 is formed by the extrusion molding method, the piezoelectric sensor 12 is simultaneously extruded to dispose the piezoelectric sensor 12 in the support means 13, and then a disconnection detecting resistor 24 is built in the end portion 25. The sensor 12 and the determination unit 5 may be integrated.
[0035]
FIG. 6 is a configuration diagram showing the positional relationship between the pressure sensor 4 and the determination means 5. As shown in FIG. 6, since the pressure-sensitive sensor 4 is directly connected to and integrated with the determination unit 5, a cable or the like for connecting the pressure-sensitive sensor 4 and the determination unit 5 becomes unnecessary. Further, since the routing of the pressure sensor 4 at a place other than the window frame 2 is shortened, the pressure sensor 4 is not affected by unnecessary vibration from the window frame 2 or the door member 28. The determination means 5 is disposed inside the door member 28 and is installed, for example, in the vicinity of the attachment portion of the side mirror. A vibration absorbing member may be disposed at a portion where the pressure sensitive sensor 4 is in contact with the door member 28 so that unnecessary vibration is not transmitted to the pressure sensitive sensor 4 from the chatter of the door member 28 or the vehicle body via the door member 28. .
[0036]
FIG. 7 is a block diagram of the object detection device and the opening / closing device according to the first embodiment. 7, 29 is a voltage dividing resistor used when detecting the disconnection of the pressure sensor 12, 30 is a filtering unit that allows only a predetermined frequency component from the output signal from the piezoelectric sensor 12, and 31 is a filtering unit 30. A determination unit 32 for determining contact of an object with the pressure sensor 4 based on an output signal from the voltage sensor 4, and a voltage value formed by the disconnection detecting resistor 24 and the voltage dividing resistor 29 and the central electrode 20 of the piezoelectric sensor 12. It is an abnormality determination unit that determines the disconnection abnormality of the outer electrode 21. 33 is a signal input unit that connects the center electrode 20 and the outer electrode 21 to the determination unit 5 and inputs an output signal from the piezoelectric sensor 12 to the determination unit 5, and 34 is a signal output unit that outputs a determination signal from the determination unit 31. Thus, the signal input unit 33 and the signal output unit 34 are disposed adjacent to each other in the determination unit 5. The signal output unit 34 is also connected to a power supply line and a ground line for the determination means 5. A bypass unit 35 is provided between the signal input unit 33 and the signal output unit 34 and bypasses the high-frequency signal. The bypass unit 35 includes a capacitor.
[0037]
The driving means 6 has a Hall element 36 for detecting a rotation pulse of the motor 8. The control means 7 detects the upper end position of the window glass 3 based on the output signal from the hall element 36, and detects the moving speed of the window glass 3 based on the output signal from the hall element 36 to detect the window glass. 3 is provided with an opening / closing part contact determination part 38 for determining contact of an object 3 and a control part 39 for controlling the motor 8 based on output signals from the determination means 5, the position detection part 37 and the opening / closing part contact determination part 38. Yes.
[0038]
The position detection unit 37 detects the current position of the upper end of the window glass 3 by counting and storing the pulse signal output from the Hall element 36. Here, the upper end position Y of the window glass 3 is represented by the height from the lowest point of the window frame 2 as shown in FIG.
[0039]
The opening / closing part contact determination unit 38 calculates the moving speed of the window glass 3 from the pulse interval of the pulse signal output from the Hall element 36 based on the fact that the moving speed of the window glass 3 is slowed when an object contacts the window glass 3. When the calculated change amount of movement speed per unit time | ΔVw | becomes larger than the preset set value VW1, it is determined that the object is in contact with the window glass 3, and Lo → Hi → Lo as a determination signal. The pulse signal is output.
[0040]
Reference numeral 40 is an informing means for informing the judgment result of the judging means 5 by a predetermined light or the like installed on the front panel of the vehicle interior, and 41 is an open / close switch for opening / closing the window glass 3. The window glass 3 is opened / closed by one-touch operation. Auto up switch, auto down switch, and manual up switch and manual down switch for opening and closing the window glass 3 by manual operation. Reference numeral 42 denotes a power source composed of an automobile battery or the like.
[0041]
The filtering unit 30 removes unnecessary signals caused by vibrations of the automobile body from the output signal of the piezoelectric sensor 12, and the characteristic appearing in the output signal of the piezoelectric sensor 12 when the piezoelectric sensor 12 is deformed by the pressure of contact with an object. It has a filtering characteristic that extracts only a frequency component. The determination of the filtering characteristics may be optimized by analyzing the vibration characteristics of the vehicle body of the automobile and the vehicle body vibration during driving. Specifically, it is desirable to use a low-pass filter that extracts a signal component of about 10 Hz or less in order to remove vibrations caused by an automobile engine or running.
[0042]
In order to remove external electrical noise, the determination means 5 is electrically shielded by covering the whole with a shield member. Further, the outer electrode 21 is electrically connected to the shield member of the determination means 5 and the pressure sensitive sensor 12 is also electrically shielded. Note that a strong electric field countermeasure may be taken by adding a feedthrough capacitor, an EMI filter, or the like to the input / output portion of the circuit.
[0043]
Next, the operation will be described. First, the operation when detecting the contact of the object with the pressure sensor 4 by the object detection device will be described. FIG. 8 shows a cross-sectional configuration diagram at the position AA ′ in FIG. 1 when the object 19 enters and is sandwiched between the window frame 2 and the window glass 3. As shown in FIG. 8, when the object 19 comes into contact with the pressure sensor 4, the pressure by the object 19 is applied to the support means 13 and the piezoelectric sensor 12. Since the support means 13 is more flexible than the piezoelectric sensor 12, as shown in FIG. 3B, the support means 13 is compressed by pressing around the Pr point with which the object 19 contacts, and the side wall portion 17. Is deformed, and at the same time, the hollow portion 16 is crushed. As a result, the piezoelectric sensor 12 is also bent and deformed around the Pr point where the object 19 contacts the support means 13.
[0044]
FIG. 9 shows a cross-sectional configuration diagram at the position AA ′ in FIG. 1 when the end portion of the object 19 enters and is sandwiched between the window frame 2 and the window glass 3. As shown in FIG. 9, in this embodiment, since the pressure-sensitive sensor 4 is positioned on the side of the window glass 3 relative to L1, the support means 13 is compressed in the same manner as described above, the side wall 17 is deformed, and at the same time the hollow 16 Is crushed and the piezoelectric sensor 12 is deformed. In addition, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the distance x between the pressure sensor 12 and the window glass 3 is arranged in the range of 3 mm to 5 mm, so that the object 19 having a diameter of 4 mm is shown in FIG. Even if the piezoelectric sensor 12 is sandwiched as shown in FIG.
[0045]
When the structure in which the support means 4 does not have the hollow portion 16 is compared with the structure in this embodiment, the structure in the present embodiment compresses the support means 13 because the hollow portion 16 is crushed by the pressure of the object. Therefore, the piezoelectric sensor 12 is deformed more greatly.
[0046]
When the piezoelectric sensor 12 is deformed as described above, an output signal corresponding to the deformation is output from the piezoelectric sensor 12 due to the piezoelectric effect. The output signal from the piezoelectric sensor 12 is filtered by the filtering unit 30. At this time, vibrations due to the engine of the automobile and traveling are transmitted to the pressure-sensitive sensor 4 through the window frame 2, but the side wall portion 17 provided in the support means 13 also serves as a vibration damping portion. Vibrations are eliminated. Further, the vibration component that has not been removed by the side wall portion 17 is applied to the piezoelectric sensor 12, and an output signal due to the unnecessary vibration component as described above appears in the output signal of the piezoelectric sensor 12. Eliminate unnecessary signals caused by vibrations.
[0047]
The operation procedure of the determination unit 31 and the control unit 39 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a characteristic diagram showing the output signal V from the filtering unit 30, the determination output J of the determination means 5, and the applied voltage Vm to the motor 8. In FIG. 10, the vertical axis represents V, J, Vm in order from the top, and the horizontal axis represents time t. When the auto up switch of the open / close switch 41 is turned on at time t1, the control unit 39 applies a voltage of + Vd to the motor 8 to close the window glass 3. The determination means 5 performs a determination operation when the window glass 3 is closed. When the object 19 is sandwiched as shown in FIG. 8 or FIG. 9, a signal corresponding to the deformation acceleration of the piezoelectric sensor 12 is output from the piezoelectric sensor 12 due to the piezoelectric effect, and the filtering unit 30 as shown in FIG. A signal component larger than the reference potential V0 appears. At this time, if the piezoelectric sensor 12 is simply arranged on the window frame 2, the deformation of the piezoelectric sensor 12 at the time of clamping is slight, but in this embodiment, the supporting means 13 is provided as shown in FIG. Since the elastic member 14 is more flexible than the piezoelectric sensor 12 and the supporting means 13 is easily compressed when sandwiched, the deformation amount of the piezoelectric sensor 12 increases. And since the hollow part 16 is also crushed at the time of pinching, the deformation amount of the piezoelectric sensor 12 further increases. Thus, the piezoelectric sensor 12 can obtain a large amount of deformation, the acceleration that is the second derivative value of the amount of deformation increases, and as a result, the output signal of the piezoelectric sensor 12 also increases. If the amplitude | V−V0 | from V0 is greater than D0, the determination unit 31 determines that the object has touched and outputs a pulse signal of Lo → Hi → Lo as a determination output at time t2. When this pulse signal is received, the control unit 39 stops applying + Vd voltage to the motor 8, applies the -Vd voltage for a certain period of time until time t3, lowers the window glass 3 by a certain amount, and releases the pinching. Note that when releasing the pinching, the piezoelectric sensor 12 outputs a signal corresponding to the acceleration at which the deformation is restored (a signal component smaller than the reference potential V0 in FIG. 8).
[0048]
At the time of clamping, whether V is larger or smaller than V0 depends on the bending direction and polarization direction of the piezoelectric sensor 12, the electrode allocation (which is set as the reference potential), and the supporting direction of the piezoelectric sensor 12. Since the determination unit 31 determines the pinching based on the absolute value of the amplitude of V from V0, the pinching can be determined regardless of the magnitude of V with respect to V0.
[0049]
As described above, the operation when detecting the contact of the object to the pressure sensor 4 by the object detection device has been described. In this embodiment, the opening / closing part contact determination unit 38 detects the contact of the object to the window glass 3. If the upper end position Y of the window glass 3 detected by the position detection unit 37 is equal to or less than Y0 in FIG. 1, the control unit 39 detects the detection signal from the determination unit 31 and the detection by the opening / closing unit contact determination unit 38. When at least one of the detection signals is input, the voltage application of + Vd to the motor 8 is stopped, the voltage of −Vd is applied for a certain time, and the window glass 3 is lowered by a certain amount. If Y is greater than Y0, the control unit 39 stops applying the voltage of + Vd to the motor 8 only by the detection signal from the determination unit 31, and applies the voltage of -Vd for a certain time to keep the window glass 3 constant. Decrease the amount. The reason why the control unit 39 does not use the detection signal by the opening / closing part contact determination unit 38 when Y is larger than Y0 is that when the detection operation by the opening / closing part contact determination unit 38 is performed in a region where Y is larger than Y0, the window glass is used. This is because when Δ3 is fully closed, | ΔVw | becomes larger than VW1 and a detection signal is output. Y0 may be set in the vicinity of the lowermost end portion of the pressure sensor 4 in order to enlarge the region of object detection by both the object detection device and the opening / closing unit contact determination unit 38 as much as possible. Specifically, Y0 is the lowest end of the pressure-sensitive sensor 4 in consideration of detecting pinching with a rod having a minimum diameter of 4 mm, which is required by FMVSS118, which is a US regulation on pinching in a power window or the like. The lower side is preferably set at a position of 3 mm to 5 mm.
[0050]
The operation of the object detection device and the opening / closing device described above is performed when the object 19 is in contact with the pressure sensor 4 and is sandwiched between the window frame 2 and the window glass 3 as shown in FIGS. However, even when the object 19 contacts the pressure sensor 4 before being sandwiched between the window frame 2 and the window glass 3, the determination unit 31 determines that the object is in contact if | V−V0 | is greater than D0. The controller 39 stops the + Vd voltage application to the motor 8, applies the -Vd voltage for a certain period of time, and lowers the window glass 3 by a certain amount. Even when the object 19 contacts the window glass 3 before being sandwiched between the window frame 2 and the window glass 3, the opening / closing part contact determination unit 38 is in contact with the window glass 3 if | ΔVw | is greater than VW 1. It is determined that The control unit 39 stops the + Vd voltage application to the motor 8 and applies the −Vd voltage for a certain period of time to lower the window glass 3 by a certain amount.
[0051]
Next, the procedure of disconnection determination in the abnormality determination unit 32 is shown below. In FIG. 7, the resistance values of the disconnection detecting resistor 24 and the voltage dividing resistor 29 are R1, R2, the voltage at the point P is Vp, and the voltage of the power source 42 is Vs. R1 and R2 usually have resistance values of several mega to several tens of mega ohms. Vp is obtained as a parallel resistance value of R1 and the resistance value of the composite piezoelectric layer 22 with respect to Vs, and a partial pressure value of R2, but since the resistance value of the composite piezoelectric layer 22 is usually several hundred megaohms or more, Little contribution to parallel resistance. Therefore, Vp may be regarded as a partial pressure value V12 of R1 and R2 with respect to Vs. When the center electrode 20 and the outer electrode 21 of the piezoelectric sensor 12 are normal, Vp is V12. When at least one of the center electrode 20 and the outer electrode 21 of the piezoelectric sensor 12 is disconnected, equivalently, the point Pa or Pb in FIG. 7 is open, so that Vp becomes Vs. When the center electrode 20 and the outer electrode 21 are short-circuited, the Pa point and the Pb point are equivalently short-circuited, so that Vp becomes equal to the ground potential. Based on such a change in Vp, the abnormality determination unit 32 detects the value of Vp and determines abnormality due to disconnection or short-circuit between the center electrode 20 and the outer electrode 21. When abnormality is determined by the abnormality determination unit 32, the determination unit 31 continues the determination signal J at Hi.
[0052]
FIG. 11 is a flowchart showing the operation procedure of the switchgear described above. First, an operation procedure when the pressure sensor 4 is normal and there is no contact of the object with the pressure sensor 4 or the window glass 3 will be described below. In step ST1, the control unit 39 determines whether or not the determination signal J of the determination unit 31 is continued at Hi. If the pressure sensor 4 is normal, the process proceeds to step ST2, and the control unit 39 sets the open / close switch 41. It is determined whether or not the auto up switch is turned on. If the auto up switch is not turned on, the process returns to step ST1. When the auto up switch is turned on, the voltage Vm applied to the motor 8 is set to Vd by the control unit 39 in step ST3, and the window glass 3 is closed. Next, in step ST4, the determination unit 31 determines whether or not | V−V0 | is greater than D0. If there is no object contact with the pressure sensor 4 or the window glass 3, | V−V0 | Since it becomes D0 or less, the process proceeds to step ST5. In step ST5, the control unit 39 determines whether or not the upper end position Y of the window glass 3 detected by the position detection unit 37 is larger than the predetermined position Y0 shown in FIG. If Y is greater than Y0, the process proceeds to step ST6, and if Y is equal to or less than Y0, the process proceeds to step ST9. In step ST6, the opening / closing part contact determination part 38 determines whether or not | ΔVw | is greater than a preset set value VW0. If | ΔVw | is larger than VW0, it is determined that the window glass 3 is fully closed, and the process proceeds to step ST7, Vm is set to zero, the motor 8 is stopped, and the window glass 3 closing operation is terminated. If | ΔVw | is equal to or less than VW0 in step ST6, the process returns to step ST4 and the window glass 3 closing operation is continued. When the process proceeds from step ST5 to step ST9, if there is no contact of the object with the window glass 3, the opening / closing section contact determination section 38 determines that | ΔVw | is equal to or lower than VW1, and returns to step ST4 to close the window glass 3. continue.
[0053]
Next, an operation procedure when at least one of the center electrode 20 and the outer electrode 21 of the pressure sensor 4 is disconnected or short-circuited to cause an abnormality will be described below. When an abnormality occurs in the pressure-sensitive sensor 4 and the abnormality determination unit 32 makes an abnormality determination, the determination unit 31 continues the determination signal J at Hi, so the process proceeds from step ST1 to step ST8, and the control unit 39 notifies the notification means. 40 is blinked to notify the third party that an abnormality has occurred in the pressure-sensitive sensor 4, and the process proceeds to step ST2 and subsequent steps. In this case, as will be described later, even if the pressure sensor 4 is abnormal, the opening / closing part contact determination unit 38 detects whether or not the object touches the window glass 3 in step ST9. Even if an object is sandwiched between them, the contact of the object is detected by the opening / closing unit contact determination unit 38 in steps ST9 to ST13, and the control unit 39 stops applying the voltage of + Vd to the motor 8, and −Vd By applying a voltage for a certain period of time and lowering the window glass 3 by a certain amount, object pinching can be released.
[0054]
Next, an operation procedure when the pressure sensor 4 is normal and an object contacts the pressure sensor 4 or the window glass 3 will be described below. Since the pressure sensor 4 is normal, the process proceeds from step ST1 to step ST2, and when the auto up switch is turned on, the process proceeds to step ST3, where the control unit 39 sets the applied voltage Vm to the motor 8 to Vd and closes the window glass 3. Let Next, when the contact of the object with the pressure sensor 4 occurs in step ST4, | V−V0 | becomes larger than D0. Therefore, in step ST10, the determination unit 31 outputs a pulse signal of Lo → Hi → Lo as a determination output. Is output. Then, in step ST11 to step ST13, the control unit 39 stops applying + Vd voltage to the motor 8, applies the -Vd voltage for a certain period of time, and lowers the window glass 3 by a certain amount. Flashes to notify a third party that an object contact has occurred.
[0055]
If there is no contact of the object with the pressure sensor 4 in step ST4, it is determined in step ST5 whether or not the upper end position Y of the window glass 3 is larger than Y0 by the position detector 37. If Y is larger than Y0. Proceeding to step ST6, the closing operation of the window glass 3 is continued. If Y is less than or equal to Y0 in step ST5, the detection operation by the opening / closing portion contact determination unit 38 is performed in step ST9, and | ΔVw | becomes greater than VW1 when an object contacts the window glass 3, so step ST10 Thus, the opening / closing part contact determination part 38 outputs a pulse signal of Lo → Hi → Lo as a determination output. Then, in step ST11 to step ST13, the control unit 39 stops applying + Vd voltage to the motor 8, applies the -Vd voltage for a certain period of time, and lowers the window glass 3 by a certain amount. Flashes to notify a third party that an object contact has occurred. If | ΔVw | is equal to or less than VW1 in step ST9, there is no contact of the object with the window glass 3, so the process proceeds to step ST4, and the closing operation of the window glass 4 is continued. In addition, since the change of the moving speed of the window glass 3 is larger when the window glass 3 is fully closed than when the object is in contact with the window glass 3, VW0 is set as a larger value than VW1.
[0056]
When the side visor is attached to the window frame 2, the object may not come into contact with the pressure sensor 4 when the object is sandwiched between the side visor and the window glass 3. It is possible to detect the contact of the object with the window glass 3 and release the pinching.
[0057]
In addition, when an abnormality occurs in the pressure sensor 4, the control unit 39 may not permit the operation of the open / close switch 41 by the auto-up switch, whereby the manual operation of the open / close switch 41 is performed when the window glass 3 is closed. Only the closing operation by the switch.
[0058]
In general, a piezoelectric material often has both a piezoelectric effect and a pyroelectric effect. However, in this embodiment, even when the environmental temperature changes and a charge is generated in the piezoelectric sensor 13 due to the pyroelectric effect, disconnection detection that also serves as a discharge portion is detected. The electric charges are discharged by the resistor 24, and there is no unnecessary noise in the signal input to the filtering unit 30 even if the environmental temperature changes. In this embodiment, the discharge part is also used as the disconnection detecting resistor 24. However, the discharge part may be connected between the signal line from the piezoelectric sensor 12 in the determination means 5 and the ground line.
[0059]
In an environment where a high-frequency strong electric field exists, the pressure sensor 4 may be a kind of antenna, and a high-frequency signal may be input to the determination unit 5 to cause an erroneous determination. In this embodiment, a high-frequency signal is input as a signal. Even if it enters from the unit 33, the high-frequency signal is bypassed to the signal output unit 34 by the bypass unit 35 and escaped to the outside of the determination means 5, so that there is no unnecessary noise in the signal input to the filtering unit 30. Further, since the signal input unit 33 and the signal output unit 34 are adjacent to each other and the bypass path of the high frequency signal is shortened, the high frequency signal is easily bypassed.
[0060]
Due to the above action, according to the pressure-sensitive sensor of Example 1, when the object enters between the opening and the opening / closing part and the object contacts the pressure-sensitive sensor, the support means is more flexible than the pressure-sensitive means. Therefore, the support means is easily deformed together with the pressure sensitive means so as not to hinder the deformation of the pressure sensitive means, and an output signal is output from the pressure sensitive means in accordance with the deformation. For this reason, when detecting that the object has contacted the pressure sensor by the external evaluation device, it is possible to provide a pressure sensor that generates an output signal having a magnitude sufficient for detection.
[0061]
Further, since the deformation of the pressure sensitive means is increased by the deformation increasing portion, the sensitivity of the pressure sensitive means can be improved.
[0062]
In addition, since the hollow portion is deformed by the pressing of the object and the deformation amount of the pressure sensitive means can be increased, the sensitivity of the pressure sensitive means can be further improved.
[0063]
In addition, since the vibration damping unit attenuates unnecessary vibration transmitted from the opening or opening / closing portion where the pressure sensitive means is supported to the pressure sensitive means, and prevents unnecessary vibration from being applied to the pressure sensitive means. When the external evaluation device detects that an object has come into contact with the pressure sensor, an output signal that causes a false detection is not output from the pressure sensing means.
[0064]
Further, since the vibration attenuating portion also serves as the deformation increasing portion, the parts can be rationalized.
[0065]
Further, since the pressure-sensitive means is disposed in the opening so that the shortest distance to the opening / closing part is in the range of 3 mm to 5 mm, FMVSS118, which is a US law regarding pinching with a power window or the like by an external evaluation device, is used. It is possible to detect pinching with a rod having a required minimum diameter of 4 mm.
[0066]
Further, since the disconnection of the electrode of the piezoelectric sensor can be detected by the resistor for detecting the disconnection, the reliability is improved.
[0067]
In addition, since the composite piezoelectric material of the piezoelectric sensor has both the flexibility of amorphous chlorinated polyethylene and the high temperature durability of crystalline chlorinated polyethylene, the conventional piezoelectric sensor using polyvinylidene fluoride as the piezoelectric body. There is no reduction in sensitivity at such high temperatures, high temperature durability is good, and a vulcanization step is not required at the time of molding, so that production efficiency is good.
[0068]
In the object detection device of the present invention, when the object contacts the pressure sensor, the support means has more flexibility than the pressure sensing means, so that the pressure sensing means is easily deformed, and the judgment means An output signal sufficient to detect the contact is output from the pressure sensor. Thereby, the object detection apparatus which determines the contact of an object early and reliably can be provided.
[0069]
Further, since the contact of the object to the pressure sensor is detected and notified to a third party, the safety is improved.
[0070]
Further, since the pressure-sensitive sensor is directly connected to the determination means, a connecting portion such as a connector is not required, there is no failure such as a contact failure, and the reliability is improved and the parts can be rationalized.
[0071]
Further, the invention of claim 14 extracts only the frequency component peculiar to the output signal of the pressure sensor generated when the pressure sensor deforms due to the filtering part being pressed by the object, and the pressure sensing means is provided from the opening or the opening / closing part. Since the signal output from the pressure sensor due to unnecessary vibration propagated to is removed, no erroneous determination occurs when determining contact of an object with the pressure sensor.
[0072]
In addition, even if the environmental temperature changes and the electric charge is generated in the piezoelectric sensor due to the pyroelectric effect, the electric charge is discharged by the discharge unit. Judgment does not occur.
[0073]
In addition, even when a high-frequency strong electric field is applied to the pressure sensor and the determination unit and a high-frequency signal enters from the signal input unit, the high-frequency signal is bypassed to the signal output unit by the bypass unit and released to the outside of the determination unit. Even if a high-frequency strong electric field is applied, no erroneous determination occurs.
[0074]
In addition, since the bypass path is short, even if a high-frequency strong electric field is applied to the pressure sensor and the determination unit and a high-frequency signal enters from the signal input unit, the high-frequency signal is easily bypassed to the signal output unit. No misjudgment occurs even when a strong electric field is applied.
[0075]
In the switchgear according to the present invention, when the object contacts the pressure sensor, the support means has more flexibility than the pressure sensor, so that the pressure sensor is easily deformed, and the judgment means contacts the object. A sufficient output signal is detected from the pressure sensor. Thereby, the contact of the object can be determined early and reliably, and after the contact of the object, the closing operation of the opening / closing part can be stopped early or the opening / closing part can be opened, and the object is caught. Thus, it is possible to provide an opening / closing device that reduces the load applied to the object before the pinching is released.
[0076]
In addition, when one of the object detection device and the opening / closing part contact determination part determines the pinching, the driving unit is controlled so as to stop or open the opening / closing part, so that the safety when releasing the pinching is improved.
[0077]
Further, even if an abnormality occurs in the object detection device, the driving means is controlled based on the output signal of the opening / closing part contact determination part, so that safety is improved.
[0078]
As another example of the pressure sensor 4, the pressure sensor 4 may be configured as shown in FIGS. 12 (a) to 12 (d) are cross-sectional configuration diagrams of the pressure-sensitive sensor 4. FIG. 12 (a) is an elastic body in which the support means 13 of the pressure-sensitive sensor 4 is more flexible than the pressure-sensitive means 12. The first support portion 13a and the second support portion 13b made of an elastic body harder than the first support portion 13a are used. Since the second support portion 13b is made of an elastic body that is harder than the first support portion 13a, when the pressure-sensitive sensor 4 is fixed to the window frame 2 by bonding or the like, the fixing surface is firm and easy to bond.
[0079]
FIG. 12B shows a configuration in which the side wall portion 17 of the support means 13 is bent. Since the side wall portion 17 is bent, it is easily deformed and vibration is easily attenuated.
[0080]
FIG. 12C shows a structure in which the pressure sensitive means 12 is not built in the support means 13 but is supported by the support means 13 by exposing a part of the pressure sensitive means 12 to the outside. By exposing a part of 12 to the outside, the object directly contacts the pressure-sensitive means 12, so that the sensitivity of the pressure-sensitive sensor 4 is improved.
[0081]
In FIG. 12D, the support means 13 is constituted by a part of a weather strip 18 of an automobile. Since the weather strip 18 also serves as the support means 13, the parts can be rationalized.
[0082]
In the above embodiment, the pressure sensor 4 is disposed on the window frame 2, but the pressure sensor 4 may be disposed on the window glass 3. FIG. 13 is a cross-sectional configuration diagram when the pressure-sensitive sensor 4 is disposed on the upper end portion of the window glass 3. According to this configuration, when an object comes into contact with the upper end of the window glass 3 during the closing operation of the window glass 3, the pressure sensor 4 detects the contact of the object and stops the closing operation of the window glass 3. Since the opening operation is performed, it is possible to prevent the jamming.
[0083]
As shown in FIG. 14, when the side visor 43 is attached to the window frame 2, the pressure sensitive sensor 44 may be arranged at the tip of the side visor 43. With this configuration, as shown in FIG. 14, for example, when the object 19 is sandwiched between the side visor 43 and the window glass 3 from the state of S1, the object 19 does not reach the state of S2 only by the pressure sensor 4. Although pinching cannot be detected, pinching can be detected early and the pinching can be released by detecting the pinching while the object 19 is in the state of S1 by using the pressure sensor 44.
[0084]
In the first embodiment, the determination result of the determination unit 5 is displayed on the notification unit 40 including a predetermined light or the like installed on the front panel of the vehicle interior. For example, the notification unit 40 is a car horn. Alternatively, the notification unit 40 may have a communication function, and the determination result of the determination unit 5 may be notified by an external communication terminal via a wireless or mobile phone line.
[0085]
(Example 2)
The invention of the second embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the determination means 5 has a configuration in which an integral value per unit time of the output signal of the piezoelectric sensor 12 is calculated and contact of an object is determined based on the integral value. FIG. 15 shows the output signal V from the filtering unit 30 after filtering the output of the piezoelectric sensor 12 in the above configuration by the filtering unit 30, the integrated value Sv, the determination output J of the determination unit 5, and the applied voltage Vm to the motor 8. FIG. In FIG. 15, the vertical axis indicates V, Sv, J, Vm in order from the top, and the horizontal axis indicates time t. When the auto up switch of the open / close switch 41 is turned on at time t4, the control unit 39 applies a voltage of + Vd to the motor 8 to close the window glass 3. When an object comes into contact with the pressure-sensitive sensor 4, the piezoelectric sensor 12 is deformed by pressing the object, and an output signal V corresponding to the deformation is generated. At this time, if the object is soft or the ambient temperature is low and the speed of the closing operation of the window glass 3 is slow, the piezoelectric sensor 12 is slowly deformed, and V has a signal level as compared with FIG. 10 as shown in FIG. Get smaller. Therefore, the determination unit 31 calculates an integral value Sv per unit time of V as shown in FIG. 15, and when Sv becomes larger than the preset set value S0 at time t5, the determination output is Lo → Hi → Lo. The pulse signal is output. When this pulse signal is received, the control unit 39 stops applying + Vd voltage to the motor 8, applies -Vd voltage for a certain period of time until time t6, lowers the window glass 3 by a certain amount, and releases the pinching.
[0086]
Due to the above action, even when the pressure of the pressure sensor by the object is slow and the signal level of the output signal of the pressure sensor is small, the determination means determines the object based on the integrated value of the output signal of the pressure sensor. Since contact is determined, contact of an object can be reliably determined even when a flexible object contacts the pressure sensor.
[0087]
(Example 3)
The invention of Embodiment 3 will be described with reference to FIG. The present embodiment includes a door opening / closing detection unit that is provided on the door or body and detects the opening / closing of the door. When the door opening / closing detection is detected by the door opening / closing detection unit, the abnormality determination unit 32 causes vibration of the window frame 2. A configuration for determining an abnormality of the pressure sensor 4 based on an output signal of the corresponding pressure sensor 4 is provided. FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the output signal Sd of the door opening / closing detection unit and the output signal V from the filtering unit 30 in the above configuration. In FIG. 16, the vertical axis represents Sd and V in order from the top, and the horizontal axis represents time t. As shown in FIG. 16, when the door is opened at time t7, Sd changes from Lo to Hi, and the vehicle body vibration when the door is opened propagates from the window frame 2 to the pressure sensor 4 and is output from the pressure sensor 4 due to the vehicle body vibration. And an output as shown in FIG. Further, when the door is closed at time t8, Sd changes from Hi to Lo, and the vehicle body vibration when the door is closed propagates to the pressure sensor 4, and an output due to the vehicle body vibration is generated from the pressure sensor 4. An output as shown in FIG. 16 appears. Whenever the output signal of the door open / close detection unit changes from Lo to Hi or from Hi to Lo, the abnormality determination unit 32 determines that the amplitude | V | of the output V at that time is greater than a preset set value D1. The abnormality determination unit 32 determines that there is no abnormality. If V is equal to or less than D1, the abnormality determination unit 32 determines that there is an abnormality because the sensitivity of the pressure-sensitive sensor 4 has decreased. When the abnormality determination is made by the abnormality determination unit 32, the determination signal J of the determination unit 31 is continued at Hi as in the first embodiment, and the contact determination of the object is performed only by the opening / closing unit contact determination unit 38.
[0088]
By the above action, the abnormality determination unit determines abnormality of the pressure sensor, so that the reliability of the apparatus is improved.
[0089]
(Example 4)
The invention of Embodiment 4 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, when the control means 7 closes the window glass 3, the drive means 6 is controlled so as to close the window glass 3 after opening the window glass 3 once in the opening direction for a predetermined distance or for a predetermined time. Is. FIG. 17 is a characteristic diagram showing the voltage Vm applied to the driving means 6 in the above configuration. In the figure, the vertical axis represents Vm and the horizontal axis represents time t. From FIG. 17, when closing the window glass 3, when the auto up switch is turned on at time t9, the control unit 39 sets the applied voltage Vm to the motor 8 to -Vd until time t10, and opens the window glass 3 in the opening direction by a small distance. After the time t10, the window glass 3 is closed by setting Vm to + Vd until it is completely closed at time t11. The setting of the time from the time t9 to the time t10 may be optimized by the weight of the opening / closing part 3, the capability of the motor 8, or the like, but it may be at least about several hundred milliseconds.
[0090]
Even if the object is already sandwiched between the window frame 2 and the window glass 3 before the window glass 3 is closed by the above action, the pressure sensor 4 cannot be deformed. When the window glass 3 is closed, the window glass 3 is once opened in the opening direction for a predetermined distance or for a predetermined time and then closed, whereby the deformation of the pressure-sensitive sensor 4 is temporarily restored, and then the window glass 3 again. Since the pressure-sensitive sensor 4 is deformed by receiving the pressure of the object by the closing operation, the output signal corresponding to the pressure is output from the pressure-sensitive sensor 4 to determine the contact of the object, and the window frame 2 and the window glass 3 Unnecessary pinching of objects between them can be prevented.
[0091]
(Example 5)
The invention of Embodiment 5 will be described with reference to FIGS.
[0092]
FIG. 18 is an external view of the object detection device and the opening / closing device according to the fifth embodiment, and shows a case where the object detection device and the opening / closing device are applied to an electric sliding door of an automobile. FIG. 19 is a cross-sectional configuration diagram at the BB ′ position in FIG. 18 and 19, 45 is a sliding door, 46 is a door panel of the sliding door, 47 is an uneven portion, 48 is a vertical end portion of the sliding door 45, 49 is a bent portion of the vertical end portion 48, 50 is a pressure sensor, 51 is a door lock portion, 52 is an electrode for detecting opening and closing of the slide door 45, and 53 is a body opening portion for opening and closing the slide door 45 so that a passenger can enter and exit. 54 is a piezoelectric sensor, 55 is a support means for supporting the piezoelectric sensor 54, 56 is a fixing portion for fixing the pressure sensor 50 to the slide door 45, 57 is a slide with the body opening 53 when the slide door 45 is closed. It is a seal portion that seals between the door 45.
[0093]
The pressure-sensitive sensor 50 is preferably disposed on the side of the body opening 53 of the slide door 45 and disposed on a cut portion provided adjacent to the interior side of the vertical end portion 48. Such a step portion is usually provided for disposing a down stopper on the slide door 45. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-137716 also discloses a slide door having such a step portion. It is disclosed. As shown in FIG. 19, the pressure-sensitive sensor 50 is fixed to the fixing portion 56 with a predetermined distance y between the pressure sensor 50 and the body opening 53 so as not to contact the body opening 53 when the slide door 45 is completely closed. ing. The distance y is preferably 3 mm to 5 mm in consideration of pinching of a child's finger or the like. Further, the pressure sensor 50 is disposed so that a part of the pressure sensor 50 protrudes from the vertical end 48 toward the body opening 53 so that it is easy to detect contact of an object with the slide door 45. ing. The pressure sensor 50 may be arranged at the vertical end 48. The control means 7 is installed in the slide door 45. In order to detect the contact of an object in the vicinity of the vertical end 48 of the slide door 45 over a wider range, for example, as disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 38-2015, a determination unit that outputs a determination signal to the control unit 7 5 is disposed at the bottom of the pressure sensor 50. The determination means 5 is fixed near the lowermost portion of the vertical end 48 of the slide door 45. Further, as disclosed in JP-A-8-232525 and JP-A-9-96146, when a motor, a motor control unit, or the like is disposed in the slide door 45, the window glass of the slide door 45 is used. In general, it is disposed below the lower end of the window glass. Therefore, also in this embodiment, the control means 7 is disposed below the lower end portion of the window glass of the slide door 45, and the determination signal from the determination means 5 is necessarily lower than the lower end portion of the window glass, Preferably, the signal is transmitted to the control means 7 through the cable 26 from a through hole provided in the vicinity of the determination means 5. Such a through-hole is provided when a signal is transmitted from the outside to the inside of the slide door 45, for example, when the open / close detection electrode 52 is provided on the slide door 45. Is something. As the driving means of the slide door 45, a generally popular configuration using an electric motor or the like may be used.
[0094]
FIG. 20 is a configuration diagram of the pressure sensor 50. As shown in FIG. 20, the pressure-sensitive sensor 50 includes a piezoelectric sensor 54 as pressure-sensitive means and a support means 55. The piezoelectric sensor 54 is formed by concentrically laminating the center electrode 20, the outer electrode 21, and the composite piezoelectric layer 22 as a piezoelectric material, and is flexible in the form of a coaxial cable. The support means 55 incorporates a piezoelectric sensor 54, and has an elastic body 14 that is more flexible than the piezoelectric sensor 54, a hollow portion 58, and a groove portion 59 for fixing to the fixing portion 56. The piezoelectric sensor 12 of Example 1 has the coating layer 23 as the outermost layer, but the piezoelectric sensor 54 of this example has a configuration in which the coating layer is also used as the support means 55, and rationalizes the parts. Yes.
[0095]
Next, the operation will be described. In this embodiment as well, the contact of the object with the pressure sensor 50 can be detected in the same procedure as in the first embodiment, and the object can be prevented from being pinched unnecessarily or until the pinching is released when the object is pinched. It is possible to provide a switchgear that reduces the load applied to the object.
[0096]
Further, as shown in FIG. 18, in this embodiment, in order to prevent an object from being caught between the slide door 45 and the body opening 53, the pressure-sensitive sensor 50 having a flexible piezoelectric sensor 54 is used. Are arranged along the shape of the slide door 45 so as to be bendable. With this configuration, even if the door panel 46 is provided with a rugged portion 47 in terms of rigidity and design, and the bent portion 49 is provided on the vertical end portion 48, the bent portion 49 is pressure-sensitive like a conventional contact-type pressure-sensitive switch. There is no possibility of erroneous detection due to contact of the switch. Therefore, the rigidity of the door panel 46 is enhanced and the degree of freedom in design is improved.
[0097]
Further, since the conventional contact-type pressure-sensitive switch cannot be bent, a gap is formed between the pressure-sensitive switch and the vertical end portion 48 when it is disposed on the slide door 45. If an object is sandwiched between the two, there is a problem that the object cannot be detected because the object does not contact the pressure-sensitive switch, but according to the present embodiment, the gap between the vertical end 48 and the pressure-sensitive sensor 50 is present. Therefore, when an object is sandwiched between the slide door 45 and the body opening 53, the object reliably contacts the pressure sensor 50, and the sandwiching can be detected.
[0098]
Further, even if accessory parts such as the door lock portion 51 and the opening / closing detection electrode 52 are installed on the slide door 45, the pressure-sensitive sensor 50 can be bent and arranged so as to avoid these accessory parts. Therefore, there are no restrictions on the installation positions of the accessory parts.
[0099]
With the above-described operation, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and a pressure-sensitive sensor made of a flexible piezoelectric sensor can be flexibly supported along various end shapes of the opening and the opening / closing portion. In addition to increasing the degree of freedom in the design of the opening and closing part, it becomes easier to devise in terms of strength. Further, since the gap between the end portion and the pressure sensor can be reduced, the object reliably contacts the pressure sensor when the object is sandwiched between the opening and the opening / closing portion, Pinching can be detected.
[0100]
As another example of the configuration in which the pressure sensor 50 is disposed on the slide door 45, the pressure sensor 50 may be disposed as shown in FIGS. In FIG. 21, the pressure-sensitive sensor 50 is provided at the vertical end 48 in the closing direction of the slide door 45, the upper end 60, and the lower end 61. With this configuration, it is possible to detect the object being caught between the vertical end 48 of the slide door 45 and the body opening 53 (FIG. 18), and between the upper end 60 and the lower end 61 and the body opening 53. It is also possible to detect the pinching of an object in the area, so that the pinching detection range is expanded. The pressure sensor 50 must be bent at the corner 62 of the slide door 45. However, since the flexible piezoelectric sensor 54 is used, even if it is bent, it is erroneously detected like a conventional pressure sensitive switch. There is nothing to do.
[0101]
In FIG. 22, the pressure-sensitive sensor 50 is disposed over the entire circumference of the end portion of the slide door 45, and both ends of the pressure-sensitive sensor 50 are configured to be connected to the determination means 5. With this configuration, the pressure-sensitive sensor 50 is disposed over the entire periphery of the end portion of the slide door 45, so that the object between the entire end portion of the slide door 45 and the body opening 53 (FIG. 18) can be obtained. The pinching can be detected, and the pinching detection range is further expanded as compared with the configurations of FIGS.
[0102]
In the configuration of FIG. 22, since both ends of the pressure sensor 50 are connected to the determination unit 5, if the determination unit 5 derives a signal from both ends of the piezoelectric sensor 54, the center electrode of the piezoelectric sensor 54 is obtained. Even if the 20 or the outer electrode 21 is disconnected in the middle, the detection signal can be derived from either one end of the piezoelectric sensor 54, so that redundancy is increased and reliability is improved. Further, if one end of the outer electrode 21 is connected to the ground, the other end is connected to a power source via a resistor, and the voltage at the contact on the outer electrode 21 side of the resistor is detected by the abnormality determination unit 32, If the outer electrode 21 is normal, the contact voltage is a ground potential, and if the outer electrode 21 is disconnected, the contact voltage becomes a power supply voltage. Therefore, the disconnection of the outer electrode 21 can be detected, and the reliability is further improved. improves.
[0103]
(Example 6)
The invention of Embodiment 6 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the present invention is applied to an electric sunroof 63 of an automobile, and has a configuration in which a pressure sensor 65 is disposed on a window glass 64 of the electric sunroof 63. With this configuration, it is possible to prevent the object from being caught in the electric sunroof 63.
[0104]
(Example 7)
The invention of Example 7 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the present invention is applied to an automatic door 66 of a train, and has a configuration in which a pressure-sensitive sensor 69 is disposed on a door 67 or a door opening 68 of the automatic door 66. With this configuration, unnecessary object pinching at the automatic door 66 can be prevented.
[0105]
In the first to seventh embodiments, the cable-shaped flexible piezoelectric sensor is used as the pressure-sensitive means. However, a band-shaped or sheet-shaped flexible piezoelectric sensor may be used. Further, instead of the piezoelectric sensor, other pressure-sensitive means such as a type pressure-sensitive means for detecting the capacitance between the electrodes, or a pressure-sensitive means of which conductivity is changed by pressure may be used.
[0106]
【The invention's effect】
As apparent from the above embodiment, according to the invention of claim 1, when an object enters between the opening and the opening / closing part and the object contacts the pressure sensor, the support means has a resonance frequency of 10 Hz or less. The first support portion and the second support portion are more flexible than the pressure-sensitive means, and the first support portion is softer than the second support portion by including a side wall portion. The support means is easily deformed together with the pressure sensitive means so as not to hinder the deformation of the pressure sensitive means, and an output signal is output from the pressure sensitive means in accordance with the deformation. For this reason, when detecting that an object has contacted the pressure sensor by the external evaluation device, there is an effect that it is possible to provide a pressure sensor that generates an output signal having a sufficient magnitude for detection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of an object detection device and an opening / closing device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram at the position AA ′ in FIG.
3A is an external view of the pressure sensor of the apparatus as viewed from the vehicle interior side. FIG.
(B) External view of the pressure sensor of the device viewed from the outside of the passenger compartment
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of the piezoelectric sensor of the same device
FIG. 5 is an external view of the piezoelectric sensor of the same device.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a positional relationship between the pressure sensor and the determination unit of the apparatus.
FIG. 7 is a block diagram of the apparatus.
8 is a cross-sectional configuration diagram at the position AA ′ in FIG. 1 when an object is sandwiched.
9 is a cross-sectional configuration diagram at the position AA ′ in FIG. 1 when the vicinity of the end of the object is sandwiched.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing an output signal V from the filtering unit of the same device, a determination output J of the pinch determination unit, and a voltage Vm applied to the motor.
FIG. 11 is a flowchart showing the operation procedure of the apparatus.
FIG. 12A is a cross-sectional configuration diagram in a configuration in which the flexibility of the support means is partially different in another embodiment of the pressure-sensitive sensor of the same device.
(B) Cross-sectional configuration diagram in a configuration in which the side wall portion of the support means is bent in another embodiment of the pressure-sensitive sensor of the same device.
(C) Cross-sectional configuration diagram in a configuration in which a part of the piezoelectric sensor is exposed to the outside in another embodiment of the pressure-sensitive sensor of the same device
(D) Cross-sectional configuration diagram in a configuration in which the support means is a part of the weather strip 18 in another embodiment of the pressure sensor of the same device.
FIG. 13 is a cross-sectional configuration diagram when a pressure-sensitive sensor is shown in the upper end portion of the window glass.
FIG. 14 is a cross-sectional configuration diagram when a pressure-sensitive sensor is disposed at the tip of a side visor.
FIG. 15 is a characteristic diagram showing an output signal V, an integral value S, a determination output J of a determination unit, and a voltage Vm applied to a motor, from the filtering unit of the switchgear according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the output signal Vd of the door opening / closing detection unit and the output signal V from the filtering unit 30 of the switchgear according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 17 is a characteristic diagram showing a voltage Vm applied to the driving means of the switchgear according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is an external view of an object detection device and an opening / closing device according to a fifth embodiment of the present invention.
19 is a cross-sectional configuration diagram at the position BB ′ in FIG. 18;
FIG. 20 is a configuration diagram of a pressure sensor of the same device.
FIG. 21 is an external view of a configuration in which the pressure-sensitive sensors of the apparatus are disposed at the vertical end, the upper end, and the lower end in the closing direction of the slide door in another embodiment in which the pressure-sensitive sensors are disposed on the slide door.
FIG. 22 is an external view of a configuration in which the pressure sensor is disposed over the entire periphery of the end of the slide door in another embodiment in which the pressure sensor of the apparatus is disposed on the slide door.
FIG. 23 is a perspective view of a bicycle with an electric sunroof according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a block diagram of a train with an automatic door according to a seventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Window frame (opening)
3 Window glass (opening and closing part)
4 Pressure sensor
5 judgment means
6 Driving means
7 Control means
12 Piezoelectric sensor (pressure sensitive means)
13 Support means
15 Deformation increasing part
16 Hollow part
17 Side wall (vibration damping part)
20 Center electrode (electrode for signal derivation)
21 Outer electrode (electrode for signal derivation)
22 Composite piezoelectric layer (composite piezoelectric material)
24 Disconnection detection resistor (discharge section)
30 Filter section
32 Abnormality judgment part
33 Signal input section
34 Signal output section
35 Bypass section
38 Opening / closing part contact judgment part
39 Control unit
40 Notification means
44 Pressure sensor
45 Sliding door (opening / closing part)
50 Pressure sensor
53 Body opening (opening)
54 Piezoelectric sensor
55 Supporting means
64 Window glass (opening / closing part)
65 Pressure sensor
67 Door (opening and closing part)
68 Door opening (opening)
69 Pressure-sensitive sensor

Claims

Arranged in at least one of an opening and an opening / closing part that opens and closes the opening, and is used to detect contact of an object and prevent the object from being caught between the opening and the opening / closing part In the pressure sensor, the pressure sensor includes pressure sensing means for generating an output signal corresponding to deformation, and support means for supporting the pressure sensing means on at least one of the opening and the opening / closing part. The support means includes a first support part and a second support part that have a resonance frequency of 10 Hz or less and are more flexible than the pressure-sensitive means, and the first support part includes a side wall part. The pressure sensor is softer than the second support portion.

An object detection apparatus comprising: the pressure sensor according to claim 1; and a determination unit that determines contact of an object with the pressure sensor based on an output signal of the pressure sensor.

3. The object detection apparatus according to claim 2, wherein the determination unit includes a bypass unit that bypasses the high-frequency signal between the signal input unit from the pressure sensing unit and the signal output unit that outputs the determination result of the object.

The object detection device according to claim 3, wherein the signal input unit and the signal output unit are adjacent to each other to shorten a high-frequency signal bypass path.

Wherein the claims 2 to 4 object detecting apparatus according to any one of the driving means for driving the opening and closing portion, and the opening and closing portion is the determination means when the closing operation to determine the contact of an object to the pressure sensor An opening / closing apparatus comprising: control means for controlling the driving means to stop the closing operation of the opening / closing section or to open the opening / closing section.

The control means once opens / closes the opening / closing part for a predetermined distance or for a predetermined time so that it can be deformed again even if the pressure sensor is in a state where it cannot be deformed. 6. The opening / closing device according to claim 5, wherein the driving means is controlled to perform the closing operation.

Closing portion is a sliding door of a motor vehicle, the pressure sensor is pressure-sensitive sensor according to claim 1, characterized in that provided on the opening side of the sliding door.

The pressure-sensitive sensor according to claim 7 , wherein the pressure-sensitive sensor is disposed in a step portion provided on the vehicle interior side of the vertical end portion of the sliding door.

The pressure-sensitive sensor according to claim 7 or 8 , wherein the pressure-sensitive sensor is disposed along a shape of a vertical end portion of the slide door.

The pressure-sensitive sensor according to any one of claims 7 to 9 , wherein a part of the pressure-sensitive sensor protrudes from the end of the slide door toward the opening.