JP6086386B2 - パワーウインドウ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、パワーウインドウ装置に関し、特に、浸水したときに窓を開くことを可能にしたパワーウインドウ装置に関する。
従来から、車両には、ドアのウインドウを自動的に開閉させるパワーウインドウ装置が搭載されている。搭乗者がパワーウインドウ装置の開閉操作に使用されるスイッチモジュールの操作スイッチを操作することにより、ウインドウガラスが開くまたは閉じるように駆動される。
また、車両内に人を残したまま車両が水没したような場合に搭乗者が内部に閉じ込められるのを防止するために、浸水時にもパワーウインドウ装置が正常に動作するように対策を施した水没対策回路も付加したスイッチモジュールを備えたパワーウインドウ装置が提案されている。
特許文献1(従来例1)に記載されているパワーウインドウ装置900では、図5に示すように、モータECU部912は、入力信号V1,V2の電圧値に基づいてローアクティブでモータMを作動させるマイコン922を備える。スイッチ部911は、トランスファ接点型スイッチで構成される操作スイッチ910を備える。操作スイッチ910が操作されないとき、DN端子916及びUP端子919はB端子917に接続される。B端子917には電源Voが接続されている。このため、浸水時においても、操作スイッチ910を操作しない場合には、DN端子916及びUP端子919の電圧値はハイレベル(電源Voレベル)に保持される。従って、マイコン922はモータMを作動させないため、パワーウインドウ装置900が水没等しても、操作者の意図に反してウインドウガラスが上昇または下降されることを防止することができる。
特開2004‐339708号公報
しかしながら、上述した従来例では、操作スイッチがトランスファ接点型スイッチで構成されているため、スイッチの構造が複雑になってしまうという課題があった。
本発明は、上述した課題を解決するもので、簡易な構造のスイッチを用いて、浸水時に閉動作を確実に防ぐことが可能なパワーウインドウ装置を提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明のパワーウインドウ装置は、窓の閉操作を行うための閉操作スイッチと、前記窓の開操作を行うための開操作スイッチと、一対の浸水検出電極からなる浸水センサと、前記開操作スイッチ及び前記閉操作スイッチの一方の端子にそれぞれ接続される接続端子と、接地される接地端子と、電源に接続される電源端子とを有するスイッチ部と、前記接続端子に出力される電圧に基づいて前記閉操作スイッチ及び前記開操作スイッチの状態を検出し、前記接続端子から出力される電圧が電源電圧の場合にモータを駆動して窓を上昇または下降させる制御手段を備えたECU部と、を備えたパワーウインドウ装置であって、前記閉操作スイッチの他方の端子と前記電源端子との間には、前記浸水センサが浸水を検出した場合にオフ状態となる第1のスイッチ素子が接続されると共に、前記閉操作スイッチの一方の端子と前記接地端子との間には、前記浸水センサが浸水を検出した場合にオン状態となる第2のスイッチ素子が接続され、前記第1のスイッチ素子はPNP型の第1のトランジスタで、前記第2のスイッチ素子はNPN型の第2のトランジスタで、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタはそれぞれベースとエミッタとコレクタを備え、前記第1のトランジスタは、エミッタが前記電源端子と接続され、コレクタが前記閉操作スイッチの他方の端子と接続され、ベースが第1の抵抗を介して前記浸水センサの一方の浸水検出電極に接続され、前記第2のトランジスタは、エミッタが前記接地端子と接続され、コレクタが前記閉操作スイッチの一方の端子と接続され、ベースが第2の抵抗を介して前記浸水センサの一方の浸水検出電極に接続され、前記浸水センサの他方の浸水検出電極は前記電源端子に接続されていることを特徴とする。
これによれば、浸水センサが浸水を検出した場合、閉操作スイッチの他方の端子と電源端子との間に接続された第1のスイッチ素子がオフ状態となり、一方の端子と前記接地端子との間に接続された第2のスイッチ素子がオン状態となる。このため、閉操作スイッチの一方の端子に接続された接続端子の電位を確実に接地電位に固定できるので、浸水時に閉操作スイッチへの浸水が発生することによって閉動作するのを確実に防ぐことができる。従ってトランスファ接点型スイッチを使用することなく、簡易な構造のスイッチと、2つのトランジスタによる簡単な回路を用いて、浸水時の閉動作を確実に防ぐことが可能なパワーウインドウ装置を提供することができる。
また、本発明のパワーウインドウ装置は、前記浸水センサの一方の浸水検出電極と前記接地端子との間に第3の抵抗が接続されていることを特徴とする。
これによれば、第3の抵抗の値を選択するによって、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタの動作点を簡単に設定することができるので、想定される浸水状態の場合に閉動作を防ぐように動作点を設定することができる。
本発明によれば、簡易な構造のスイッチを用いて、浸水時に閉動作を確実に防ぐことが可能なパワーウインドウ装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係るパワーウインドウ装置ブロック図である。 本実施形態パワーウインドウ装置のスイッチ部を説明する配線図である。 通常状態のパワーウインドウ装置の動作を説明する図である。 浸水状態のパワーウインドウ装置の動作を説明する図である。 従来技術のパワーウインドウ装置を示す図である。
[第1実施形態]
以下に第1実施形態におけるパワーウインドウ装置100について説明する。
まず始めに本実施形態におけるパワーウインドウ装置100の構成について図1を用いて説明する。図1はパワーウインドウ装置100の構成を示すブロック図である。
パワーウインドウ装置100は、図1に示すように、スイッチ部10と、ECU部20と、を備えている。スイッチ部10とECU部20とは、図示しないコネクタを介してワイヤハーネス30により接続されている。
スイッチ部10は図1に示すように、閉操作スイッチ1と、開操作スイッチ2と、浸水センサ3と、接続端子11,12と、電源端子13と、接地端子14と、を有している。
ECU部20は図1に示すように、制御部21と、駆動部22と、モータ23と、ECU接続端子24,25と、ECU電源端子26と、ECU接地端子27と、を有している。制御部21と駆動部22とでモータ23を駆動して窓を上昇または下降させる制御手段を構成している。
閉操作スイッチ1と開操作スイッチ2は、それぞれ一対の端子を有している。閉操作スイッチ1は窓の閉操作を行うために操作され、開操作スイッチ2は窓の開操作を行うために操作される。閉操作スイッチ1の一方の端子には接続端子11が、また、開操作スイッチ2の一方の端子には接続端子12がそれぞれ接続されている。
電源端子13は電源VBに接続されており、接地端子14は接地されている。
制御部21は、スイッチ部10に設けられた接続端子11または接続端子12から出力される電圧に基づいて閉操作スイッチ1及び開操作スイッチ2の状態を検出する。具体的には、接続端子11から出力される電圧が、電源電圧が入力されたと判断する閾値より高い電圧の場合に閉操作スイッチ1が操作されていると判断し、モータ23を駆動して窓を上昇させるように駆動部22を制御する。また、接続端子12から出力される電圧が、電源電圧が入力されたと判断する閾値より高い電圧の場合に開操作スイッチ2が操作されていると判断し、モータ23を駆動して窓を下降させるように駆動部22を制御する。閾値は電源VBの電圧(12V)と接地電位(0V)の間で適宜決定されている。制御部21に接続されているECU接続端子24,25とECU接地端子27の間には図示しない概ね10kΩ以上の抵抗値のプルダウン抵抗が接続されており、接続端子11または接続端子12が開放された場合、制御部21には接地電位(0V)が入力される。
ECU電源端子26は電源VBに接続されており、ECU接地端子27は接地されている。
次に、スイッチ部10について図2を用いて説明する。図2はスイッチ部10の回路構成を示す配線図である。
スイッチ部10は先に記したように、閉操作スイッチ1と、開操作スイッチ2と、浸水センサ3と、接続端子11,12と、電源端子13と、接地端子14と、を有している。スイッチ部10は更に、第1のスイッチ素子4として機能する第1のトランジスタTR1と、第2のスイッチ素子5として機能する第2のトランジスタTR2と、第1の抵抗R1と、第2の抵抗R2と、第3の抵抗R3と、を有している。第1のトランジスタTR1と、第2のトランジスタTR2はそれぞれベースとエミッタとコレクタを備えている。
浸水センサ3は、図2に示すように一対の浸水検出電極3aによって構成されており、一方の浸水検出電極3aには第1の抵抗R1が接続され、他方の浸水検出電極3aは電源端子13に接続されている。また、浸水センサ3の一方の浸水検出電極3aと接地端子14との間には第3の抵抗R3が接続されている。
閉操作スイッチ1は図2に示すように、メーク接点型のスイッチであり、非操作時は閉操作スイッチ1の両端は非導通状態であり、操作によって接点が閉じることで、両端が導通する。閉操作スイッチ1の他方の端子には、第1のスイッチ素子4としてPNP型の第1のトランジスタTR1のコレクタが接続されている。また、第1のトランジスタTR1のエミッタが電源端子13と接続されている。従って、閉操作スイッチ1の他方の端子と電源端子13との間に、第1のスイッチ素子4である第1のトランジスタTR1が接続されている。第1のトランジスタTR1のベースは、第1の抵抗R1を介して浸水センサ3の一方の浸水検出電極3aと接続されている。また、閉操作スイッチ1の一方の端子には、第2のスイッチ素子5としてNPN型の第2のトランジスタTR2のコレクタが接続されている。また、第2のトランジスタTR2のエミッタが接地端子14接続されている。従って、閉操作スイッチ1の一方の端子と、接地端子14との間に第2のスイッチ素子5である第2のトランジスタTR2が接続されている。第2のトランジスタTR2のベースは、第2の抵抗R2を介して浸水センサ3の一方の浸水検出電極3aと接続されている。第1のトランジスタTR1と第2のトランジスタTR2は、それぞれそのベースとエミッタを抵抗(R4、R5)で接続され、それぞれのトランジスタが適切に動作するようにそれぞれの抵抗値が決定されている。
開操作スイッチ2は図2に示すように、メーク接点型のスイッチであり、非操作時は開操作スイッチ2の両端は非導通状態であり、操作によって接点が閉じることで、両端が導通する。開操作スイッチ2の他方の端子は、電源端子13に接続されている。
次に、パワーウインドウ装置100の動作について図1ないし図4を用いて説明する。図3は、正常状態でのパワーウインドウ装置100の動作を説明する図で、図3(a)は閉動作を説明する図であり、図3(b)は開動作を説明する図である。図4は、浸水時のパワーウインドウ装置100の動作を説明する図で、図4(a)は閉動作を説明する図であり、図4(b)は開動作を説明する図である。
最初に、パワーウインドウ装置100を備えた車両が正常な状態で使用されている場合の動作について図1ないし図3を用いて説明する。
車両が正常な状態で使用されている場合、浸水センサ3の一対の浸水検出電極3aの間に水などが付着していないため電極間の電気抵抗値が非常に大きくなっている。第1の抵抗R1が接続されている一方の浸水検出電極3aは第3の抵抗R3及び第2の抵抗R2と抵抗R5を介して接地端子14に接続されているため、第1のトランジスタTR1には、第1の抵抗R1と第3の抵抗R3を介してベース電流が流れる。このため第1のトランジスタTR1はオン状態(ON)となっており、閉操作スイッチ1の他方の端子には電源VBと同じ電圧が加わる。また、第2のトランジスタTR2にはベース電流が流れないため、第2のトランジスタTR2はオフ状態(OFF)になっている。
閉操作スイッチ1及び開操作スイッチ2が操作されていない場合、どちらのスイッチともOFFであるため、接続端子11及び接続端子12は電源端子13にも接地端子14にも接続されず開放状態となる。このため、前述した通り制御部21には接地電位(0V)が入力されるので、制御部21は閉操作スイッチ1と開操作スイッチ2のどちらも操作されていないと判断し、窓はいずれの方向にも駆動されることはない。
閉操作スイッチ1が操作され、閉操作スイッチ1が閉じると、図3(a)に示すように接続端子11には、電源VBとほぼ同じ12Vが出力される。接続端子11から出力される電圧が電源電圧となるのでECU部20の制御部21は閉操作スイッチ1が操作されていると判断し、モータ23を駆動して窓を上昇させるように駆動部22を制御する。
開操作スイッチ2が開操作され、開操作スイッチ2が閉じると、図3(b)に示すよう接続端子12には、電源VBと同じ12Vが出力される。接続端子12から出力される電圧が電源電圧となるのでECU部20の制御部21は開操作スイッチ2が操作されていると判断し、モータ23を駆動して窓を下降させるように駆動部22を制御する。
次に、パワーウインドウ装置100を備えた車両が水没するなどによって、パワーウインドウ装置100が浸水している場合の動作について図4を用いて説明する。
パワーウインドウ装置100が浸水して、浸水センサ3の一対の浸水検出電極3aの間に水が存在するようになると、浸水検出電極3aの間の電気抵抗値が減少する。このことによってバッテリ電源から一対の浸水検出電極3aを介して第3の抵抗R3に電圧が印加され、第3の抵抗R3に電流が流れることになる。このため、第1の抵抗R1が接続されている一方の浸水検出電極3aの電位が上昇して第1のトランジスタTR1のベース電流が流れなくなり、第1のトランジスタTR1はオフ状態(OFF)となる。
同様に、浸水センサ3の一方の浸水検出電極3aの電位が上昇するため、第2の抵抗R2と抵抗R5及び、第2の抵抗R2を介して第2のトランジスタTR2のベースにも電流が流れるようになる。このため第2のトランジスタTR2のベースに電流が流れ、図4に示すように第2のトランジスタTR2がオン状態(ON)となるので、そのコレクタ電圧が接地電位(0V)となる。
浸水センサ3の一方の浸水検出電極3aの電位は、水による浸水検出電極3a間の電気抵抗値と第3の抵抗R3の抵抗値によって電源VBの電圧(12V)が分圧することで決定される。このため、第3の抵抗R3の抵抗値を選択することで、浸水センサ3の一対の浸水検出電極3aの間に水が存在する場合の第1のトランジスタTR1がオフ状態となる動作点と、第2のトランジスタTR2がオン状態となる動作点を簡単に設定することができる。
このように、第1のスイッチ素子4である第1のトランジスタTR1は、浸水センサ3が浸水を検出した場合にオフ状態となり、第2のスイッチ素子5である第2のトランジスタTR2は、浸水センサ3が浸水を検出した場合にオン状態となるように動作する。このため、接続端子11には、閉操作スイッチ1に対する操作の有に関わらず接地電位(0V)が出力されることとなる。
閉操作スイッチ1及び開操作スイッチ2が操作されていない場合、接続端子11には接地電位(0V)が出力されているので、制御部21は閉操作スイッチ1が操作されたと判断することはなく、窓を上昇させるように制御されることはない。
開操作スイッチ2の両端に浸水による水分によって電気抵抗値が減少すると、減少した電気抵抗によって、接続端子12には電源VBの電圧(12V)と接地電位(0V)との中間の電位が出力される。水分による電気抵抗が比較的大きく、接続端子12に表れる電圧が、制御部21に電源電圧が入力されたと判断する閾値より低い場合には、制御部21は開操作スイッチ2が操作されていないと判断し、窓はいずれの方向にも駆動されることはない。水分による電気抵抗が比較的小さく、接続端子12に表れる電圧が、制御部21が電源電圧が入力されたと判断する閾値より高くなった場合には、制御部21は開操作スイッチ2が操作された判断し、窓を下降させる方向に駆動する。このため窓は自動的に開くように動作する。
閉操作スイッチ1が閉操作された場合でも、接続端子11には接地電位(0V)が出力されているので、制御部21によって閉操作スイッチ1が操作されたと判断されることはなく、窓を上昇させるように制御されることはない。
開操作スイッチ2が開操作された場合、開操作スイッチ2が閉じると、図4(b)に示すよう接続端子12には、電源VBと同じ12Vが出力される。接続端子12から出力される電圧が電源電圧となるのでECU部20の制御部21は開操作スイッチ2が操作されていると判断し、モータ23を駆動して窓を下降させるように駆動部22を制御する。この場合、浸水による水分によって開操作スイッチ2の両端に生じる電気抵抗は開操作スイッチ2オンとなることで短絡されるので、水分によって生じる電気抵抗が開操作に影響を与えることはない。
このように、浸水センサ3が浸水を検出した場合に、閉操作スイッチ1を無効にすることで、浸水時に確実にウインドウが閉じることを防ぐことができる。このためトランスファ接点型スイッチを用いることなく、簡易な構造のメーク接点型のスイッチを用いて浸水時の閉動作を確実に防ぐことが可能なパワーウインドウ装置を提供することができる。
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
本実施形態のパワーウインドウ装置100では、窓の閉操作を行うための閉操作スイッチ1と、窓の開操作を行うための開操作スイッチ2と、一対の浸水検出電極3aからなる浸水センサ3と、閉操作スイッチ1及び開操作スイッチ2の一方の端子にそれぞれ接続される接続端子11,12と、接地される接地端子14と、電源VBに接続される電源端子13とを有するスイッチ部10と、接続端子11,12に出力される電圧に基づいて閉操作スイッチ1及び開操作スイッチ2の状態を検出し、接続端子11,12から出力される電圧が電源電圧の場合にモータ23を駆動して窓を上昇または下降させる制御手段を備えたECU部20と、を備えている。閉操作スイッチ1の他方の端子と電源端子13との間には、浸水センサ3が浸水を検出した場合にオフ状態となる第1のスイッチ素子4が接続されると共に、閉操作スイッチ1の一方の端子と接地端子14との間には、浸水センサ3が浸水を検出した場合にオン状態となる第2のスイッチ素子5が接続されるように構成した。
これにより、浸水センサ3が浸水を検出した場合、閉操作スイッチ1の他方の端子と電源端子13との間に接続された第1のスイッチ素子4がオフ状態となり、一方の端子と接地端子14との間に接続された第2のスイッチ素子5がオン状態となる。このため、閉操作スイッチ1の一方の端子に接続された接続端子11の電位を確実に接地電位に固定できるので、浸水時に閉操作スイッチ1への浸水が発生することによって閉動作するのを確実に防ぐことができる。従ってトランスファ接点型スイッチを使用することなく、簡易な構造のスイッチを用いて、浸水時の閉動作を確実に防ぐことが可能なパワーウインドウ装置を提供することができる。
また、本実施形態のパワーウインドウ装置100では、第1のスイッチ素子4はPNP型の第1のトランジスタTR1で、第2のスイッチ素子5はNPN型の第2のトランジスタTR2で、第1のトランジスタTR1と第2のトランジスタTR2はそれぞれベースとエミッタとコレクタを備え、第1のトランジスタTR1は、エミッタが電源端子13と接続され、コレクタが閉操作スイッチ1の他方の端子と接続され、ベースが第1の抵抗R1を介して浸水センサ3の一方の浸水検出電極3aに接続され、第2のトランジスタTR2は、エミッタが接地端子14と接続され、コレクタが閉操作スイッチ1の一方の端子と接続され、ベースが第2の抵抗R2を介して浸水センサ3の一方の浸水検出電極3aに接続され、浸水センサ3の他方の浸水検出電極3aは電源端子13に接続されるように構成した。
これにより、2つのトランジスタによる簡単な回路で、浸水を検出した場合に閉動作を確実に防ぐことができる。
また、本実施形態のパワーウインドウ装置100では、浸水センサ3の一方の浸水検出電極3aと接地端子14との間に第3の抵抗R3が接続されるように構成した。
これにより、第3の抵抗R3の値を選択するによって、第1のトランジスタTR1及び第2のトランジスタTR2の動作点を簡単に設定することができるので、想定される浸水状態の場合に閉動作を防ぐように動作点を設定することができる。
以上のように、本発明の実施形態に係るパワーウインドウ装置100を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
(1)本実施形態において、第1のトランジスタTR1がPNP型のトランジスタであり、第2のトランジスタTR2がNPN型のトランジスタで構成された例を示して説明を行った。しかしながら、これらの素子は、制御信号によってスイッチ動作をするものであれば良く、適用するパワーウインドウ装置に合わせて極性が異なるトランジスタや電界効果トランジスタに等に変更して実施しても良い。この場合、使用する素子に合わせて回路や制御信号の極性を変更することで同様の動作及び効果をえることができる。
(2)本実施形態において、閉操作スイッチ1と開操作スイッチ2とを有している例を示して説明を行ったが、これら以外の操作スイッチが追加されて構成されても良い。また、閉操作スイッチと開操作スイッチが一体的に構成されている一体型のスイッチに変形して実施しても良い。
1 閉操作スイッチ
2 開操作スイッチ
3 浸水センサ
3a 浸水検出電極
4 第1のスイッチ素子
5 第2のスイッチ素子
10 スイッチ部
11 接続端子
12 接続端子
13 電源端子
14 接地端子
20 ECU部
21 制御部
22 駆動部
23 モータ
24 ECU接続端子
26 ECU電源端子
27 ECU接地端子
30 ワイヤハーネス
100 パワーウインドウ装置
R1 第1の抵抗
R2 第2の抵抗
R3 第3の抵抗
TR1 第1のトランジスタ
TR2 第2のトランジスタ

Claims (2)

  1. 窓の閉操作を行うための閉操作スイッチと、前記窓の開操作を行うための開操作スイッチと、一対の浸水検出電極からなる浸水センサと、前記開操作スイッチ及び前記閉操作スイッチの一方の端子にそれぞれ接続される接続端子と、接地される接地端子と、電源に接続される電源端子とを有するスイッチ部と、
    前記接続端子に出力される電圧に基づいて前記閉操作スイッチ及び前記開操作スイッチの状態を検出し、前記接続端子から出力される電圧が電源電圧の場合にモータを駆動して窓を上昇または下降させる制御手段を備えたECU部と、を備えたパワーウインドウ装置であって、
    前記閉操作スイッチの他方の端子と前記電源端子との間には、前記浸水センサが浸水を検出した場合にオフ状態となる第1のスイッチ素子が接続されると共に、前記閉操作スイッチの一方の端子と前記接地端子との間には、前記浸水センサが浸水を検出した場合にオン状態となる第2のスイッチ素子が接続され、
    前記第1のスイッチ素子はPNP型の第1のトランジスタで、前記第2のスイッチ素子はNPN型の第2のトランジスタで、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタはそれぞれベースとエミッタとコレクタを備え、
    前記第1のトランジスタは、エミッタが前記電源端子と接続され、コレクタが前記閉操作スイッチの他方の端子と接続され、ベースが第1の抵抗を介して前記浸水センサの一方の浸水検出電極に接続され、
    前記第2のトランジスタは、エミッタが前記接地端子と接続され、コレクタが前記閉操作スイッチの一方の端子と接続され、ベースが第2の抵抗を介して前記浸水センサの一方の浸水検出電極に接続され、
    前記浸水センサの他方の浸水検出電極は前記電源端子に接続されていることを特徴とするパワーウインドウ装置。
  2. 前記浸水センサの一方の浸水検出電極と前記接地端子との間に第3の抵抗が接続されていることを特徴とする請求項に記載のパワーウインドウ装置。
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