JP4705872B2 - ドアハンドル装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や建物等のスマートエントリーシステムを構成するドアハンドル装置に関する。

近年の自動車では、利便性やセキュリティの向上を図るべく、運転者がスマートキー（電子キー）を携帯するだけで、ドアロックの解錠やエンジンの始動等が可能となるスマートキーシステムの採用が進められている。スマートエントリーシステムの装置本体（車載機）は、例えば、運転者がドアハンドルを握ったこと、或いは運転者の手がドアハンドルに接近したことを静電容量センサ等によって検知する。センサが手の接近を検出すると、車載器はドアハンドル内のアンテナを介してスマートキーとの間で通信を行い、スマートキーから送信されたＩＤコードをＲＯＭに記憶しているＩＤコードと照合してドアロックの解錠を行う。通常、スマートエントリーシステムでは、ドアハンドルやトランクリッドにアンテナが内蔵されており、車載機は、これらのアンテナを介して電子キーとの通信を行う。

スマートエントリーシステムが搭載された自動車では、一般に、ハンドル本体とアウタカバーとからなる中空のドアハンドルが採用されている。このドアハンドルの中空部分に回路基板を内蔵し、近接センサの電極としての一対の検出電極と、両電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを回路基板に設け、電極を回路基板にパターン形成したことで薄型化を実現したドアハンドル装置が提案されている（特許文献１参照）。また、スマートキーとの間で情報の送受信を行うアンテナと、近接センサの電極とをドアハンドルの中空部に内蔵したドアハンドル装置が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００５−９８０３０号公報 特開２００４−３２４０９８号公報

しかしながら、アンテナと近接センサの電極とを内蔵する従来のドアハンドルでは、導線が巻回されたアンテナコイルに電流が流れると、アンテナから発生した磁束が回路基板に設けられた導電体の電極を貫通し、電磁誘導効果によって電極内部で渦電流が発生する。すると、導電体からアンテナの磁束方向と反対方向の磁束が発生し、アンテナから発生する磁束と導電体から発生する磁束とが互いに打ち消し合うことにより、アンテナ通信性能が低下する（すなわち、アンテナの通信距離が短くなる等の弊害が生じる）虞がある。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、導電体から発生する磁束によりアンテナの性能が低下することを抑制したアンテナ内蔵のドアハンドル装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のドアハンドル装置は、導線を巻回してなる外部通信用のアンテナコイルと、近接センサの検出電極および近接センサの接地電極を含む回路基板とをドアハンドルに内蔵してなるドアハンドル装置であって、前記検出電極および前記接地電極はともに櫛歯形状に形成されたことを特徴とする。

本発明のドアハンドル装置によれば、両電極が櫛歯形状に形成されたことにより、両電極に渦電流が発生しないようになる。したがって、渦電流によって発生されるアンテナの磁束方向と反対方向に働く磁束が発生するのを抑制することができる。すなわち、近接センサの性能を低下させることなく、アンテナの通信性能低下を抑制して安定した通信距離を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１はドアハンドル装置の正面図であり、図２は図１中のII−II断面図であり、図３は図１中のIII−III断面図である。図４はドアハンドル装置の分解斜視図である。図５はセンサ／アンテナユニットの正面図であり、図６は図５中のVI−VI模式的断面図であり、図７は図６中のVII−VII断面図であり、図８は図６中のVIII−VIII断面図であり、図９は図５中のIX−IX模式的断面図である。また、図１０はアンテナから発生する磁束を示す正面図である。

＜実施形態の構成＞
図１，図２に示すように、ドアハンドル装置１は、乗用車用ドアのアウタパネル２の外面に固定されたハンドルベース３と、ハンドルベース３にピン４を介して揺動自在に支持されたドアハンドル５と、ハンドルベース３に設けられたキー挿入口６等から構成されている。

図２〜図４に示すように、ドアハンドル５は、アンテナ／センサユニット７と、これを収納するハンドル本体８およびアウタカバー９等から構成されている。アンテナ／センサユニット７は、ハンドル本体８側に配置された回路基板１０と、回路基板１０のアウタカバー９側に配置されたアンテナコイル１１および回路部品１２，１３と、ハーネス１４により回路基板１０に接続されたロックセンサ１５とから構成されている。

図２に示すように、アンテナコイル１１、回路部品１２，１３およびハーネス１４の一部はウレタン樹脂等によるポッティング１６によって封止されることで衝撃や湿気あるいは腐食などから保護されている。また、ロックセンサ１５は、ロックセンサケース１７と、ロックセンサケース１７の内側に形成されるとともにハーネス１４に接続されたロックセンサの検出電極１８とからなり、ロックセンサケース１７内もウレタン樹脂等によるポッティング１９によって封止されている。

運転者の手がハンドル本体８に近づくと、回路基板１０に配置されるアンロックセンサおよび回路部品１３が手の接近を検出し、正規の運転者であるか否かを認識するために、アンテナコイル１１を介して運転者の所有するスマートキーとの間で通信を行う。車両側に設けられた受信装置がスマートキーから送信されたＩＤコードを受信して、ＩＤコードが一致した場合にはドアロックが解錠される。また、ユーザの手がロックセンサ１５に近づくと、ロックセンサ１５が検出体の接近を検出し、同様にアンテナコイル１１を介してスマートキーとの間で通信を行ってＩＤコードが一致するとドアロックが施錠される。

図３、図４に示すように、アンテナ／センサユニット７は、ハンドル本体８とアウタカバー９とに挟まれるかたちでドアハンドル５の内部に収容されている。アンテナコイル１１は、磁性体であるフェライトからなる磁心２１（図５参照）を内蔵したボビン２２と、ボビン２２の外周に銅線（導線）を巻回してなるコイル２３とから構成されており、回路部品１２に電気的に接続されている。図４には示されていないが、前述の通りアンテナコイル１１、回路部品１２，１３およびハーネス１４の一部はウレタン樹脂等によってポッティングされている。

図５、図６に示すように、アンテナ／センサユニット７は、回路基板１０、回路基板１０上に設置されてスマートキーとの通信に供されるアンテナコイル１１、回路基板１０に載置された回路部品１２，１３、および回路基板１０の端部にハーネス１４により接続された静電容量型のロックセンサ１５とから構成されている。なお、図６においては、理解を容易にするため、回路基板１０の厚さを実際よりも厚くなるように拡大して示している。

図６〜図９に示すように、回路基板１０はガラス入りエポキシ樹脂からなる３層の基板１０ａ〜１０ｃから構成されており、互いに接着剤で接合されている。アンテナコイル１１が取り付けられる側から順に第１の層である電源層１０ａには静電容量型近接センサの電源パターン３１が形成され、第２の層であるグランド層１０ｂには静電容量型近接センサのグランドパターン３２が形成され、第３の層である検出電極層１０ｃには静電容量型近接センサの検出電極パターン３３，３４が形成されている。本実施例においては、各パターン３１，３２，３３，３４はそれぞれ銅箔で形成されており、その厚さは数十μｍのオーダーである。

図７に示すように、検出電極パターン３３，３４は検出電極層１０ｃの長手方向に沿って上下対象に形成されており、車両ユーザがドアハンドルを握ると、或いはユーザの手がドアハンドルに近づくと、両電極３３，３４間の静電容量の変化が検出回路によって検出される。回路部品１３は、両電極３３，３４間の静電容量の変化に応じて発振が開始するＣＲ発振回路を含み、発振振幅の増加により検出体の接近を検知する。また、図８に示すように、グランドパターン３２はグランド層１０ｂに形成されており、接地電位に設定されて検出電極パターン３３，３４が外部ノイズの影響を受けるのを抑制する。また、電源パターン３１は、グランドパターン３２と電源パターン３１との間にバイパスコンデンサを挿入したのと同様に機能して、ノイズ吸収用のバイパスコンデンサを省略することを可能としている。

図７に示すように、一対の検出電極パターン３３，３４は、アンテナコイルの巻回軸方向Ａに対して略平行に延在し、長手方向の一端が解放された複数のスリット３３Ｓ，３４Ｓをそれぞれ有している。すなわち、各検出電極パターン３３，３４は、アンテナコイルの巻回軸方向Ａに対して略平行に延在する複数の長尺の導体部材３３Ｃ，３４Ｃからそれぞれ構成されて、各導体部材３３Ｃ，３４Ｃが一端において隣接する導体部材３３Ｃ，３４Ｃと互いに接続した櫛歯形状となっている。

同様に、図８に示すグランドパターン３２は、アンテナコイルの巻回軸方向Ａに対して略平行に延在し、長手方向の一端が解放された複数のスリット３２Ｓを有している。すなわち、グランドパターン３２は、アンテナコイルの巻回軸方向Ａに対して略平行に延在する複数の長尺の導体部材３２Ｃから構成されており、各導体部材３２Ｃが一端において隣接する導体部材３２Ｃと互いに接続した櫛歯形状となっている。

図７、図８に示すように、検出電極層１０ｃおよびグランド層１０ｂには、回路基板１０の厚さ方向に貫通する複数のスルーホール３２Ｈ、３３Ｈ，３４Ｈが形成されている。スルーホール３２Ｈ，３３Ｈ，３４Ｈはそれぞれ、電源層１０ａ（図６参照）の回路部品１２，１３が設置された面に形成された回路パターン（図示せず）に接続され、この回路パターンを経由して回路部品１３に電気的に接続されている。図７に示すように、検出電極パターン３３は、スルーホール３３Ｈが接続されることによって通電され、検出電極パターン３４は、スルーホール３４Ｈが接続されることによって通電される。また、図８に示すように、グランドパターン３２は、スルーホール３２Ｈが接続されることによって通電される。

図７〜図９に示すように、回路基板１０の平面視において、一対の検出電極パターン３３，３４は回路基板１０の長手方向の２辺に沿うように離隔して平行に配置され、グランドバターン３２は回路基板１０の中心に検出電極パターン３３，３４と可能な限り重複しないように配置されている。これは、検出電極パターン３３，３４とグランドパターン３２との間の容量が増加し、両電極３３，３４が静電容量の変化を検出するにあたって、回路基板がもともと有しているベース容量に前記容量の増加分が追加されてしまうため、ユーザの手が接近もしくは接触したときの静電容量の変化率が小さくなり、そのために感度を向上させるとノイズを検出し易くなってしまうためである。

＜実施形態の作用＞
図１０に示すように、ボビン２２に巻回された銅線に電流が流れると磁束Ｂが発生する。電源パターン３１、グランドパターン３２、および検出電極パターン３３，３４を含む導電体が形成された回路基板１０はアンテナコイル１１に隣接して平行に設けられ、導電体にアンテナコイル１１からの磁束Ｂが貫通すると、導電パターン内部では電磁誘導効果により渦電流が発生する。渦電流の発生により導電パターンからアンテナコイル１１の磁束方向と反対方向の磁束が発生するために、アンテナコイル１１からの磁束と導電体からの磁束同士が打ち消し合うことによって、アンテナコイル１１の磁束が減少してアンテナコイル１１の通信性能を低下させることになる。

ところが、図７に示すように検出電極パターン３３、３４のそれぞれの形状を、アンテナコイル１１の巻回軸方向Ａに対して略平行に延在し、長手方向の一端が解放されたスリット３３Ｓ，３４Ｓをそれぞれ有するように形成することによって、検出電極パターン３３，３４に渦電流が発生しないようにして、渦電流によって発生されるアンテナの磁束方向と反対方向に磁束が発生するのを抑制することができる。

また、図８に示すようにグランドパターン３２の形状を、アンテナコイル１１の巻回軸方向Ａに対して略直角に延在し、長手方向の一端が解放されたスリット３２Ｓを有するように形成することによって、グランドパターン３２に渦電流が発生しないようにして、渦電流によって発生されるアンテナの磁束方向と反対方向に磁束が発生するのを抑制することができる。

以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、検出電極パターンやグランドパターンは銅箔に限られるものではなく、真鍮などの導電性の薄板であればよい。また、導電体に形成されるスリットは導電体の長手方向の一端から他端まで連続して形成されていなくてもよく、途中で分断されるように形成されてもよい。また、外部通信用のアンテナコイルには磁心としてフェライトを用いているが、高周波透磁率の大きな鉄アルミケイ素合金や鉄ニッケル合金等を用いてもよく、或いは磁心を用いない空心のアンテナコイルとしてもよい。

また、各検出電極パターンに形成されるスリットの本数が多いほど、すなわち各検出電極パターンを構成する導体部材の幅が細くなるほどアンテナコイルの通信性能を向上させるが、各検出電極パターンは少なくとも１本のスリットを備えていればよい。また、グランドパターンについても、少なくとも１本のスリットを備えていればアンテナコイルの通信性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、検出電極パターンおよびグランドパターンは、アンテナコイルの巻回軸方向Ａに対して略平行に延在するスリットを有するように形成されているが、スリットは当該巻回軸方向Ａに対して略平行に形成される必要は無く、例えば当該巻回軸方向Ａに対して略直角に形成されてもよく、また、当該巻回軸方向Ａに対して斜めに形成されもよい。

さらに、各パターンに形成されるスリットは一端が解放されているが、スリットを解放する方向を本実施形態のように図面左方向に限定する必要は無く、図面右方向を解放させてもよい。またスリットを解放する方向を統一させる必要は無く、スリットを左右交互に解放させて櫛歯を噛み合わせたように形成してもよい。また、スリットは直線に限られるものではなく、曲線や、幅が変化するような形状であってもよい。

ドアハンドル装置の正面図である。 図１中のII−II断面図である。 図１中のIII−III断面図である。 ドアハンドル装置の分解斜視図である。 アンテナ／センサユニットの正面図である。 図５中のVI−VI図解式断面図である。 図６中のVII−VII矢視図である。 図６中のVIII−VIII断面図である。 図５中のIX−IX模式的断面図である。 アンテナから発生する磁束を示す正面図である。

符号の説明

１ ドアハンドル装置
５ ドアハンドル
７ アンテナ／センサユニット
１０ 回路基板
１１ アンテナコイル
１２，１３ 回路部品
１５ ロックセンサ
２１ 磁心
２３ コイル
３１ 電源パターン
３２ グランドパターン
３２Ｃ 導体部材
３２Ｓ スリット
３３，３４ 検出電極パターン
３３Ｃ，３４Ｃ 導体部材
３３Ｓ，３４Ｓ スリット
３２Ｈ，３３Ｈ，３４Ｈ スルーホール
Ａ アンテナコイルの巻回軸

Claims (1)

1. 導線を巻回してなる外部通信用のアンテナコイルと、近接センサの検出電極および近接センサの接地電極を含む回路基板とをドアハンドルに内蔵してなるドアハンドル装置であって、
   前記検出電極および前記接地電極はともに櫛歯形状に形成されたことを特徴とするドアハンドル装置。

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