JP3767263B2 - 挟み込み検出装置及び開閉装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開口部と前記開口部を開閉する開閉部との間への物体の挟み込みを検出する挟み込み検出装置および開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の挟み込み検出装置は、例えば引例１として特開平９−１０２２３９号公報に開示
されているものがある。図１３にその構成を示す。図１３は自動車のパワーウィンドウ付ドアの窓枠近傍の断面図である。１は窓枠、２はウエザストリップ、３はガラスシール、４はコードスイッチでウエザストリップ２の下端に配設されている。コードスイッチ４は壁部５の内面に導電ゴム６が配設され、空隙を隔てて導電ゴム７が配設され、導電ゴム６と導電ゴム７各々の一部にワイヤ８、ワイヤ９が埋め込まれた構成となっている。窓ガラス１０が閉動作中に物体１１が挟み込まれるとコードスイッチ４が押圧されて導電ゴム６と導電ゴム７が接触し、これによってコードスイッチ４が作動して挟み込みが検出されていた。
【０００３】
また、引例２として特開平１０−２５８６３４号公報に開示されているものがある。図１４にその構成を示す。図１４は自動車のパワーウィンドウ付ドアの窓枠近傍の断面図で、窓枠１２とサイドバイザ１３との接合部にコードスイッチ１４を配設したもので、サイドバイザ１３と窓ガラス１５との間に物体１１が挟み込まれるとサイドバイザ１３に作用する外力によりコートスイッチ１４が作動して挟み込みが検出されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の挟み込み検出装置に関し、例えば引例１の場合は、図１３の点線で示す物体１１が直線Ｌ１位置で窓ガラス１０により挟み込まれた場合はＬ１より窓ガラス１０側にコードスイッチ４の一部が位置しているのでの、コードスイッチ４が押圧されて挟み込みを検出できるが、直線Ｌ２位置のように物体１１の端部がガラスシール３にはまった状態で窓ガラス１０に挟み込まれた場合は、物体１１がガラスシール３とウエザストリップ２の下端部に接して動きが制約されてしまい、コードスイッチ４が押圧され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。
【０００５】
また、引例２の場合は、サイドバイザ１３以外の窓枠１２での挟み込みを検出することは出来ないといった課題があり、この課題を解決するには別途他の挟み込み検出手段を窓枠１２等に配設する必要があり、構成が複雑になる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、物体の端部が挟み込まれた場合と、サイドバイザでの挟み込みとサイドバイザ以外の窓枠での挟み込みの双方の場合とを検出可能とする挟み込み検出装置および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は、車のサイドバイザを有した開口部と、前記開口部を開閉して内外を分ける開閉部と、前記開口部に配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号に基づき前記開口部と前記開閉部の間への物体の挟み込みを判定する判定手段とを備え、前記感圧手段の一部は、前記開口部の上辺の断面図において、前記開閉部の開閉動作の中心軸（Ｌ０）と、前記開閉部の全閉時の上端点と前記開口部の内側下端点との接線（Ｌ２）とが成す角度の中にあって、前記サイドバイザの下端点と前記開口部の内側下端点との接線（Ｌ３）よりも前記開閉部の開動作方向側の領域に位置するように配設され、前記開閉部の開閉動作の中心軸（Ｌ０）は車の内外を分ける境界である。そして、上記手段によりサイドバイザでの挟み込みとサイドバイザ以外の窓枠での挟み込みの双方を検出可能とすることができる。
【０００８】
【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、車のサイドバイザを有した開口部と、前記開口部を開閉して内外を分ける開閉部と、前記開口部に配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号に基づき前記開口部と前記開閉部の間への物体の挟み込みを判定する判定手段とを備え、前記感圧手段の一部は、前記開口部の上辺の断面図において、前記開閉部の開閉動作の中心軸（Ｌ０）と、前記開閉部の全閉時の上端点と前記開口部の内側下端点との接線（Ｌ２）とが成す角度の中にあって、前記サイドバイザの下端点と前記開口部の内側下端点との接線（Ｌ３）よりも前記開閉部の開動作方向側の領域に位置するように配設され、前記開閉部の開閉動作の中心軸（Ｌ０）は車の内外を分ける境界
である。
【０００９】
よって、物体の端部が開口部の上端に挟み込まれても検出することができる上、サイドバイザでの挟み込みとサイドバイザ以外の窓枠での挟み込みの双方を検出可能とすることができる。
【００１０】
また本発明は、感圧手段と前記開閉部との最短距離が３mm〜５mmの範囲となるよう前記開口部に配設されたもので、ＦＭＶＳＳ１１８で要求される直径４mmの棒での挟み込みを検出することができる。
【００１１】
また本発明は、感圧手段は、弾性体と、前記弾性体に配設された圧電センサとからなり、物体の挟み込みの際に弾性体が圧縮されて圧電センサの変形量を増大することが可能なので、挟み込みの検出感度を向上することができる。
【００１２】
また本発明は、圧電センサがゴム弾性体の有機基材に圧電セラミックの焼結粉体を混合して成型し分極処理して構成した圧電センサからなるもので、高温耐久性を向上することができる。
【００１３】
また本発明は、弾性体が中空部を有し、挟み込みの際に中空部が変形して圧電センサの変形量を増大することが可能なので、挟み込みの検出感度をさらに向上することができ、より小さな押圧で挟み込みの検出ができるので、挟み込み荷重の印加による物体の損傷等を軽減することができる。
【００１４】
また本発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み検出装置を備え、判定手段の出力信号に基づき挟み込み判定時には挟み込みを解除するよう開閉部の開閉動作を制御する制御手段を有したもので、精度良く挟み込みを判定するとともに、挟み込み時には挟み込みを解除するので不要な挟み込みを防止することができる。
【００１５】
また本発明は、開閉部が自動車のパワーウィンドウであるもので、パワーウィンドウでの不要な挟み込みを防止することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１から図１２を参照して説明する。
【００１７】
（実施例１）
実施例１の発明を図１から図８を参照して説明する。
【００１８】
図１は実施例１の発明の挟み込み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、左側が車外側である。
【００１９】
先ず、本発明の実施例１の挟み込み検出装置の構成は以下の通りである。図１より、１６は開口部としての窓枠、１７は開閉部としての窓ガラスである。窓枠１６の周縁部には感圧手段１８が配設されている。１９は感圧手段１８の出力信号に基づき窓枠１６と窓ガラス１７の間への物体の挟み込みを判定する判定手段である。
【００２０】
また、本発明の実施例１の開閉装置は上記の挟み込み検出装置と窓ガラス１７を開閉さ
せるパワーウインドウ駆動装置２１、パワーウインドウ駆動装置２０を制御する制御手段２５から成る。ここで、パワーウインドウ駆動装置２０はモータ２１、ワイヤ２２、窓ガラス１７の支持具２３、ガイド２４等から成る。モータ２１によりワイヤ２２を動かし、ワイヤ２２と連結された支持具２３をガイド２４に沿って上下させることにより窓ガラス１７を開閉する構造となっている。尚、パワーウインドウ駆動装置２０は上記のようなワイヤ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２５はモータ２１と一体化してもよい。
【００２１】
図２に示すように、窓枠１６はガラスシール２６を有している。感圧手段１８はゴムや発泡樹脂部材等の弾性体２７と、ケーブル状の圧電センサ２８からなり、弾性体２７は中空部２９を有している。３０は所定の寸法を有する物体で、ここでは直径４mm〜２００mmの棒を使用する。感圧手段１８は、物体３０の端部近傍が窓ガラス１７により挟み込まれた際に物体３０が存在する位置（図２中の直線Ｌ２）よりも窓ガラス１７側に感圧手段１８の一部が位置するよう窓枠１６に配設されている。又は、窓ガラス１７の中心軸Ｌ０とＬ２とが成す角度の中に感圧手段１８の一部が位置するように感圧手段１８が窓枠１６に配設される。尚、Ｌ２は窓ガラス１７の全閉時上端点（図２中の点Ｐ１）と窓枠１６の窓ガラス１７側端部（図２中の点Ｐ２）との接線として求めてもよい。
【００２２】
図３は感圧手段１８の外観図である。感圧手段１８は両面テープや接着剤により窓枠１６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手段１８を窓枠１６に固定したり、窓枠１６に溝部を設けて溝部に感圧手段１８をはめ込んで固定してもよい。
【００２３】
図４は圧電センサ２８の断面構成図である。圧電センサ２８は中心電極３１と、ゴム弾性体の有機基材に圧電セラミックの焼結粉体を混合した圧電層３２と、外側電極３３と、被覆層３４とを同心円状に積層して成形し分極処理して構成したケーブル状の圧電センサからなり、優れた可撓性を有し、変形に応じた出力信号を発生する。ゴム弾性体としては例えば塩素化ポリエチレンを用い、圧電セラミックとしては例えばチタン酸ジルコン酸鉛の焼結粉体を用いる。
【００２４】
図５は感圧手段１８と判定手段１９との位置関係を示す構成図である。図５に示すように、感圧手段１８は判定手段１９に直接接続されいて、感圧手段１８と判定手段１９とは一体化されている。これにより、感圧手段１８と判定手段１９とを接続するケーブル等が不要となる。また、感圧手段１８の窓枠１６以外の場所での引き回しが短くなるので、感圧手段１８が挟み込み以外の不要な振動の影響を受けることがない。判定手段１９はドアの内張り部３５の内側に配設されている。感圧手段１８が内張り部３５と接する部分には、内張り部３５のびびりや車体から内張り部３５を介して感圧手段１８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。判定手段１９は圧電センサ２８の出力信号のインピーダンスを変換するＦＥＴ、信号増幅用のオペアンプ、後述する挟み込み判定用の信号処理回路等を内蔵している。ＦＥＴの代わりにチャージアンプ回路を用いてもよい。外来の電気的ノイズを除去するため判定手段１９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、圧電センサ２８の外側電極３３は判定手段１９のシールド部材と導通し、外側電極３３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。また弾性体２７を導電ゴム等の可撓性シールド部材で構成し圧電センサ２８のシールドを行ってもよい。
【００２５】
次に作用について説明する。図６に示すように窓枠１６と窓ガラス１７の間に物体３０が挟み込まれると感圧手段１８が物体３０と接触して、図６のように感圧手段１８の弾性体２７が圧縮され、中空部２９が押しつぶされる。これにより圧電センサ２８は大きく変形する。また図７に示すように物体３０の端部が挟み込まれても、感圧手段１８の一部がＬ２よりも窓ガラス１７側に位置するので、ここでも弾性体２７が圧縮され、中空部２９が押しつぶされて圧電センサ２８は大きく変形する。
【００２６】
図８はこの際の圧電センサ２８からの出力信号Ｖ、判定手段１９の判定出力Ｊ、モータ２１への印加電圧Ｖmを示す特性図である。時刻ｔ１でモータ２１に＋Ｖｄの電圧を印加して窓ガラス１７を上昇させる。挟み込みが起こると圧電センサ２８からは圧電効果により圧電センサ２８の変形の加速度に応じた信号（図８の基準電位Ｖ０より大きな信号成分）が出力される。この際、単に圧電センサ２８を窓枠１６に配設した構成であれば、挟み込みの際の圧電センサ２８の変形はわずかであるが、本実施例の場合は図２のように感圧手段１８が弾性体２７からなり、さらに弾性体２７は中空部２９を有していて、挟み込みの際に弾性体２７が圧縮されるので圧電センサ２８の変形量が増大する。また、弾性体２７が中空部２９を有していて、挟み込みの際に中空部２９が押しつぶされるので圧電センサ２８の変形量がさらに増大する。このように圧電センサ２８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２８の出力信号も大きくなる。これにより、本来の挟み込み時の信号成分と外来振動や電気的ノイズによる信号成分との判別がつき易くなる。
【００２７】
判定手段１９はＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０以上ならば挟み込みが生じたと判定し、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。制御手段２５ではこのパルス信号があるとモータ２１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１７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２８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。
【００２８】
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２８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２８の支持方向により変わるが、判定手段１９ではＶのＶ０からの振幅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。
【００２９】
上記作用により、実施例１の挟み込み検出装置によれば、所定の寸法を有する物体の端部近傍が開閉部により挟み込まれた際に前記物体が存在する位置よりも前記開閉部側に感圧手段の一部が位置するように前記感圧手段が開口部に配設されたので、物体の端部近傍が挟み込まれても挟み込みを検出することができる。
【００３０】
また、感圧手段は、弾性体と、前記弾性体に配設された圧電センサとからなり、物体の挟み込みの際に弾性体が圧縮されて圧電センサの変形量を増大することが可能なので、挟み込みの検出感度を向上することができ、より小さな押圧で挟み込みの検出ができるので、挟み込み荷重の印加による物体の損傷等を軽減することができる。
【００３１】
また、感圧手段がゴム弾性体の有機基材に圧電セラミックの焼結粉体を混合して成型し分極処理して構成した圧電センサからなるもので、通常使用されているようなポリフッ化ビニリデン等の高分子樹脂系の圧電センサよりも高温耐久性を向上することができる。
【００３２】
また、弾性体が中空部を有し、挟み込みの際に中空部が変形して圧電センサの変形量を増大することが可能なので、挟み込みの検出感度をさらに向上することができ、より小さな押圧で挟み込みの検出ができるので、挟み込み荷重の印加による物体の損傷等をさらに軽減することができる。
【００３３】
また、実施例１の開閉装置によれば、判定手段により精度良く挟み込みを判定するとと
もに、制御手段により開閉部を下降させて挟み込みを解除するようモータを制御するので、不要な挟み込みを防止することができるといった効果がある。
【００３４】
また、実施例１の開閉装置によれば、自動車のドアのパワーウィンドウ（開閉部）での不要な挟み込みを防止することができる。
【００３５】
尚、実施例１では感圧手段１８の弾性体２７に中空部２９を設けていたが、弾性体２７の圧縮率を変えることにより、中空部２９を設けなくても挟み込みの際に弾性体２７がより大きく圧縮される構成としてもよい。
【００３６】
また、図２に示すように感圧手段１８と窓ガラス（開閉部）１７との最短距離ｘが３mm〜５mmの範囲となるよう窓枠（開口部）１６に配設された構成としてもよく、挟み込みに関する米国規制ＦＭＶＳＳ１１８で要求される直径４mmの棒での挟み込みを検出することができる。
【００３７】
（実施例２）
実施例２の発明を図９及び図１０を参照して説明する。
【００３８】
図９及び図１０は実施例２の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図で、図１のＡ−Ａ’位置に対応している。実施例２が実施例１と相違する点は、図９に示すように、窓枠１６がサイドバイザ３６を有し、所定の寸法を有する物体３０の端部近傍が窓ガラス１７により挟み込まれた際に物体３０が存在する位置（図９中の直線Ｌ２）よりも窓ガラス１７側に感圧手段１８の一部が位置するように感圧手段１８が窓枠１６に配設され、かつ、物体３０がサイドバイザ３６下端と窓枠１６下端とに接して窓ガラス１７により挟み込まれた際に物体３０が存在する位置（図９中の直線Ｌ３）よりも窓ガラス１７側に感圧手段１８の一部が位置するように感圧手段１８が窓枠１６に配設された点にある。Ｌ３はサイドバイザ３６下端（図９中の点Ｐ３）と窓枠１６の下端（図９中の点Ｐ４）との接線として求めてもよい。尚、その他の構成並びに判定手段１９や制御手段２５の作用は実施例１と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３９】
上記構成により、物体３０がサイドバイザ３６で以外の窓枠１６で挟み込まれる場合の検出手順は実施例１と同様であり、物体３０の端部近傍が挟み込まれても挟み込みを検出することができる。また、Ｌ３よりも窓ガラス１７側に感圧手段１８の一部が位置するように感圧手段１８が窓枠１６に配設されているので、物体３０がサイドバイザ３６で挟み込まれるても図１０に示すように感圧手段１８が物体３０から押圧を受けて変形し、実施例１と同様な処理手順で判定手段１９により挟み込みが検出される。
【００４０】
上記作用により、実施例２の挟み込み検出装置によれば、所定の寸法を有する物体がサイドバイザ下端と開口部下端とに接して開閉部により挟み込まれた際に前記物体が存在する位置よりも前記開閉部側に前記感圧手段の一部が位置するように前記感圧手段が前記開口部に配設されたので、サイドバイザでの挟み込みとサイドバイザ以外の窓枠での挟み込みの双方を検出可能とすることができる。
【００４１】
また、所定の寸法を有する物体の端部近傍が開閉部により挟み込まれた際に前記物体が存在する位置よりも前記開閉部側に感圧手段の一部が位置するように前記感圧手段が開口部に配設され、かつ、前記物体がサイドバイザ下端と開口部下端とに接して前記開閉部により挟み込まれた際に前記物体が存在する位置よりも前記開閉部側に前記感圧手段の一部が位置するように前記感圧手段が前記開口部に配設されたので、物体の端部近傍が挟み込まれても挟み込みを検出することができる上、サイドバイザでの挟み込みとサイドバイザ以外の窓枠での挟み込みの双方を検出可能とすることができる。
【００４２】
尚、図１１に示すように、窓枠１６がガラスシール２６とウェザストリップ３７とを有し、感圧手段３７がウェザストリップ３７に配設された構成としてもよく、上記実施例と同様な効果がある。
【００４３】
また、図１２に示すように、感圧手段１８の弾性体２７が屈曲部３８、３９を有する構成としてもよく、挟み込み時に物体からの押圧を受けた際に屈曲部３８、３９が屈曲することにより感圧手段１８の変形量がさらに増大するので、圧電センサ２８からの出力が大きくなり、より小さな押圧で挟み込みの検出ができるので、挟み込み荷重の印加による物体の損傷等をさらに軽減することができる。
【００４４】
また、窓枠１６にはめ込み可能なカバーに感圧手段１８を配設したこうせいとしてもよい。カバーは窓枠の装飾具や保護用として使用される。
【００４５】
以上の実施例では本発明を自動車のパワーウインドウへ適用した場合を示したが、電動サンルーフに適用してもよい。
【００４６】
また、本発明を自動車、列車、飛行機、建物の自動ドアに適用したり、ガレージや店舗等の電動シャッターに適用してもよい。この場合、感圧手段は開口部と開閉部の少なくとも一方に配設すればよい。
【００４７】
また、感圧手段は圧電センサに限定するものではなく、例えば静電容量型や感圧抵抗型、光透過量検出型等、変形に応じた出力信号を発生する他のセンサを用いてもよい。センサ形状もケーブル状に限定するものではなく、例えば帯状のものでもよい。
【００４８】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、本発明によれば、物体の端部が開口部の上端に挟み込まれても検出することができる上、サイドバイザでの挟み込みとサイドバイザ以外の窓枠での挟み込みの双方の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の発明の挟み込み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】 同装置の感圧手段の外観図
【図４】 同装置の感圧部の断面構成図
【図５】 同装置の感圧手段と判定手段との位置関係を示す構成図
【図６】 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７】 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８】 同装置の感圧部からの出力信号Ｖ、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９】 実施例２の発明の挟み込み検出装置及び開閉装置の断面構成図
【図１０】 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１１】 同装置の窓枠（開口部）の他の実施例を示す断面構成図
【図１２】 同装置の感圧手段の他の実施例を示す断面構成図
【図１３】 従来の挟み込み検出装置の引例１における断面構成図
【図１４】 従来の挟み込み検出装置の引例２における断面構成図
【符号の説明】
１６ 窓枠（開口部）
１７ 窓ガラス（開閉部）
１８ 感圧手段
１９ 判定手段
２５ 制御手段
２７ 弾性体
２８ 圧電センサ
２９ 中空部
３０ 棒（物体）
３６ サイドバイザ

Claims (7)

1. 車のサイドバイザを有した開口部と、前記開口部を開閉して内外を分ける開閉部と、前記開口部に配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号に基づき前記開口部と前記開閉部の間への物体の挟み込みを判定する判定手段とを備え、前記感圧手段の一部は、前記開口部の上辺の断面図において、前記開閉部の開閉動作の中心軸（Ｌ０）と、前記開閉部の全閉時の上端点と前記開口部の内側下端点との接線（Ｌ２）とが成す角度の中にあって、前記サイドバイザの下端点と前記開口部の内側下端点との接線（Ｌ３）よりも前記開閉部の開動作方向側の領域に位置するように配設され、前記開閉部の開閉動作の中心軸（Ｌ０）は車の内外を分ける境界である挟み込み検出装置。
2. 感圧手段と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た請求項１記載の挟み込み検出装置。
3. 感圧手段は、弾性体と、前記弾性体に配設された圧電センサとからなる請求項１乃至２のいずれか１項記載の挟み込み検出装置。
4. 圧電センサはゴム弾性体の有機基材に圧電セラミックの焼結粉体を混合して成型し分極処理して構成した請求項３記載の挟み込み検出装置。
5. 弾性体は中空部を有し、挟み込みの際に中空部が変形して圧電センサの変形量を増大することが可能な請求項３又は４記載の挟み込み検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み検出装置を備え、判定手段の出力信号に基づき挟み込み判定時には挟み込みを解除するよう開閉部の開閉動作を制御する制御手段を有した開閉装置。
7. 開閉部が自動車のパワーウィンドウである請求項６記載の開閉装置。

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