JP6132566B2 - タッチセンサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、外力を検知するタッチセンサ装置に関する。

従来、自動車の開閉体を電動モータの動力で自動的に開閉する開閉装置が知られている。この開閉装置は、開閉体に物体が接触したことを検知するタッチセンサ装置を備えており、開閉体を閉じる途中で物体が開閉体に接触したことが検知されると、開閉体を停止させるか、または開閉体を開く制御を行う。このような開閉装置に用いられるタッチセンサ装置の一例が、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたタッチセンサ装置は、支持部材及びセンサ本体を備えている。センサ本体は、弾性を有する絶縁材を円筒形状に一体成形したものであり、センサ本体の内周には、複数、具体的には４本の電極が螺旋状に取り付けられている。また、支持部材には孔が形成されており、孔の内径は、センサ本体の外径と略同程度に構成されている。そして、センサ本体が孔に挿入されて、センサ本体が支持部材に取り付けられている。さらに、支持部材はドアパネルのブラケットに固定されている。

一方、４本の電極はリード線を介して電気回路に接続されており、電気回路の電流値を検出する電流検出素子が設けられている。また、電流検出素子から出力される信号が入力されるコンピュータが設けられている。

そして、ドアパネルは、電動モータの動力で動作し、車両に設けられた開口部を開閉する。ドアパネルを動作して開口部を閉じるときに、ドアパネルの動作方向の前方に物体が存在すると、センサ本体に外力が加わってセンサ本体が変形する。すると、電極同士が接触し、電気回路の電流値が変化する。電気回路の電流値の変化が電流検出素子により検出され、その電流検出素子から出力された信号がコンピュータに入力され、コンピュータは物体の存在を検知する。

特開平１１−２８３４５９号公報

ところで、特許文献１に記載されたタッチセンサ装置は、センサ本体が支持部材の孔に挿入されて、支持部材に取付けられている。しかしながら、孔の内径はセンサ本体の外径と略同程度に構成されているため、タッチセンサ装置の組み立て工程において、センサ本体を取付部材の孔に挿入するときの摩擦抵抗が大きく、タッチセンサ装置の組み立て作業性が低下する問題があった。

本発明の目的は、組み立て作業性を向上することの可能なタッチセンサ装置を提供することにある。

本発明のタッチセンサ装置は、弾性変形が可能なセンサ本体と、前記センサ本体により互いに離れた状態で支持され、かつ、前記センサ本体の変形にともない相互に接触する複数の電極と、を備えたタッチセンサ装置であって、前記センサ本体とは別に設けられて前記センサ本体を支持する支持部材と、前記支持部材に形成され、かつ、前記センサ本体が固定される凹部と、前記センサ本体とは別に設けられて前記センサ本体のうち前記凹部から露出している部位の外表面に固定された被覆部と、前記支持部材と前記被覆部との間に形成された隙間と、を有する。

本発明のタッチセンサ装置は、前記センサ本体が、接着材により前記凹部に固定されている。

本発明のタッチセンサ装置は、前記複数の電極が、第１の電極及び第２の電極を含み、前記第１の電極及び前記第２の電極の配置方向と、前記凹部の深さ方向とが同じである。

本発明のタッチセンサ装置は、前記支持部材が車両の開口部を開閉する開閉体に固定され、前記開閉体の動作方向は、前記第１の電極及び前記第２の電極の配置方向と同じである。

本発明のタッチセンサ装置は、組み立て工程でセンサ本体を支持部材の凹部に固定することができ、センサ本体と支持部材との摩擦抵抗が増加することを抑制できる。したがって、タッチセンサ装置の組み立て作業性が向上する。また、タッチセンサ装置を対象物に取り付けた状態で、センサ本体に、凹部の深さ方向に対して交差する方向の外力が加わると、センサ本体に伝達された外力を凹部の側面で受けることができ、センサ本体を支持部材に固定する力が低下することを抑制できる。

本発明のタッチセンサ装置によれば、センサ本体を支持部材に固定する接着力が低下することを抑制できる。

本発明のタッチセンサ装置によれば、第１の電極及び第２の電極の配置方向に沿って、外力がセンサ本体に加わった時に、センサ本体が潰れることを抑制できる。したがって、第２の電極が第１の電極から離れる向きで移動することを抑制でき、第１の電極と第２の電極との接触性を確保できる。

本発明のタッチセンサ装置によれば、開閉体が動作して開口部を閉じる際に、外力がセンサ本体に加わったことを、検知することができる。

本発明のタッチセンサ装置を取り付けた車両の側面図である。 本発明のタッチセンサ装置の断面図である。 図２のタッチセンサ装置の構造例を示す拡大断面図である。 本発明のタッチセンサ装置の外観を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示す車両１０は、車体１１にフロントドア１２及びスライドドア１３が取り付けられている。車体１１には、フロア１４とルーフ１５とを接続するセンターピラー１６が設けられている。センターピラー１６はＢピラーとも呼ばれる。センターピラー１６は、車両１０の高さ方向に沿って設けられた支柱である。センターピラー１６は、フロントドア１２及びスライドドア１３よりも車両１０の車内Ａに近い位置に設けられている。

スライドドア１３は、車体１１の側面に設けられたガイドレール１７に沿って、車両１０の前後方向に動作可能である。フロントドア１２が閉じられた状態で、フロントドア１２の後端１２ａは、車両１０の前後方向でセンターピラー１６の配置範囲内に位置する。スライドドア１３が閉じられた状態で、スライドドア１３の前端１３ａは、車両１０の前後方向でセンターピラー１６の配置範囲内に位置する。また、車両１０の前後方向で、スライドドア１３とフロントドア１２との間に開口部１８が形成される。

車体１１またはスライドドア１３に電動モータが設けられており、電動モータの動力が、ケーブルを介してスライドドア１３に伝達されて、スライドドア１３が動作する。車両１０の車内Ａまたはスライドドア１３には、スライドドア１３の動作を制御するスイッチが設けられている。スイッチにはコントローラが接続されており、コントローラから出力される信号により、電動モータの回転、停止、回転方向が制御される。

また、コントローラには、電気回路を介してタッチセンサ装置１９が接続されている。タッチセンサ装置１９は、車両１０の前後方向でスライドドア１３の前端１３ａに取り付けられている。タッチセンサ装置１９は、フロントドア１２とスライドドア１３との間、または、センターピラー１６とスライドドア１３との間に存在する物体を検知するためのものである。

図２のようにスライドドア１３は、車両１０の前後方向に沿って延ばされた外壁２０と、外壁２０の前端から車内Ａ側に向けて延ばされた前壁２１と、外壁２０と平行に配置された内壁２２とを有する。なお、図２は、水平方向に沿った平面断面図であり、図２を用いて説明される各要素の位置関係、寸法等の構成は、原則として水平方向の平面内における構成である。また、図３も水平方向に沿った平面断面図である。内壁２２は、外壁２０よりも車内Ａに近い位置に配置されている。前壁２１における内壁２２側の端部に、Ｕ字形状に屈曲された屈曲部２３が形成されており、屈曲部２３が内壁２２の前端を挟んでいる。

タッチセンサ装置１９は、カバー２４と、カバー２４により支持されたセンサ本体２５とを備えている。カバー２４はセンサ本体２５を支持する支持部材である。カバー２４は、弾性変形可能な材料、例えば、ゴム、軟質樹脂等により一体成形されており、カバー２４は導電性を有していない。カバー２４は、車両１０の幅方向に延ばされたベース２６と、ベース２６における車外Ｂに近い方の端部に連続された第１壁片２７と、ベース２６における車内Ａに近い方の端部に連続された第２壁片２８と、を備えている。

車両１０の幅方向とは、水平方向の平面内で車両１０の前後方向に対して直角な方向である。車両１０の幅方向は、図２の左右方向に表されている。第１壁片２７及び第２壁片２８は、車両１０の幅方向で屈曲部２３の両側に配置されている。第１壁片２７は、屈曲部２３よりも車外Ｂに近い位置に配置され、第２壁片２８は、屈曲部２３よりも車内Ａに近い位置に配置されている。車両１０の前後方向で、屈曲部２３の前側にベース２６が配置されている。つまり、ベース２６、第１壁片２７、第２壁片２８は、水平方向の平面内における断面形状がコ字形となるように連続されている。

さらに、ベース２６及び第１壁片２７及び第２壁片２８に亘り、金属材料の芯金２９が埋め込まれている。芯金２９の剛性はカバー２４の剛性よりも高く、芯金２９はカバー２４の形状を保持する補強部材としての役割を持つ。芯金２９は、ベース２６に埋め込まれた第１平板部２９ａと、第１壁片２７に埋め込まれた第２平板部２９ｂと、第２壁片２８に埋め込まれた第３平板部２９ｃとを有する。第１平板部２９ａの両端に第２平板部２９ｂ及び第３平板部２９ｃが連続されているため、第１平板部２９ａ及び第２平板部２９ｂ及び第３平板部２９ｃを備えた芯金２９は、水平方向の平面内における断面形状が全体としてコ字形となっている。

第１壁片２７における屈曲部２３側には突出部２７ａが設けられている。突出部２７ａは水平方向に突出されており、突出部２７ａは屈曲部２３に接触している。第２壁片２８における屈曲部２３側には接触片２８ａが設けられている。接触片２８ａは水平方向に突出されており、接触片２８ａの先端が屈曲部２３に接触している。このように、突出部２７ａ及び接触片２８ａが屈曲部２３を挟んでいる。突出部２７ａ及び接触片２８ａが屈曲部２３を挟む力は、芯金２９の剛性、カバー２４の剛性、突出部２７ａの突出量、接触片２８ａの長さ等により定まる。

さらに、カバー２４は、図４のように長尺形状を有しており、カバー２４の長さ方向が車両１０の高さ方向と一致している。また、カバー２４には、複数の接続片２４ａが設けられており、複数の接続片２４ａが、ボルト、ねじ等の固定要素によりスライドドア１３の内壁２２に固定されている。

また、第１壁片２７における車両１０の前後方向で後端には、張り出し部３０が連続されている。張り出し部３０は、第１壁片２７から車外Ｂに向けて張り出している。張り出し部３０における車外Ｂ側の端部に、折り返し片３１が連続して設けられている。折り返し片３１の自由端は、ベース２６と第１壁片２７との境界部分の前方に位置している。

一方、センサ本体２５は、弾性変形可能な材料、例えば、ゴム、軟質樹脂等により一体成形されている。センサ本体２５は導電性を備えていない。センサ本体２５の剛性はカバー２４の剛性よりも高く、センサ本体２５は車両１０の高さ方向に沿って直線状に延ばされている。センサ本体２５は、基部２５ａと、基部２５ａの両端に連続された側壁２５ｂと、側壁２５ｂの両端を接続した円弧形状部２５ｃとを有する。基部２５ａは、水平方向の平面内で車両１０の幅方向に延ばされている。円弧形状部２５ｃは、水平方向の平面内で、車両１０の前方に向けて膨らむ向きで湾曲している。円弧形状部２５ｃは、車両１０の前後方向で、押し返し片３１の前端よりも前方に配置されている。

さらに、センサ本体２５は、基部２５ａ、側壁２５ｂ、円弧形状部２５ｃに取り囲まれた孔２５ｄを有する。孔２５ｄは、センサ本体２５の長さ方向に亘って設けられている。また、センサ本体２５における車両１０の前後方向の後端には端面２５ｅが形成されている。端面２５ｅは、センサ本体２５の長さ方向に沿って平坦に形成されている。

また、孔２５ｄ内に複数、具体的には２つの電極３４，３５が設けられている。電極３４，３５は、本発明における第１の電極及び第２の電極に相当する。電極３４，３５は、孔２５ｄの長さ方向に沿って直線状に固定されている。電極３４，３５を構成する材料は、ゴムにカーボンブラック、金属粉末を配合した材料が含まれる。電極３４，電極３５は、弾性変形可能な導電性材料により成形されている。電極３４には導電線３４ａが埋め込まれ、電極３５には導電線３５ａが埋め込まれている。電極３４，３５は、車両１０の高さ方向に沿って長尺形状に構成されている。

電極３４は、車両１０の前後方向で電極３５よりも前方に配置されている。そして、電極３４は円弧形状部２５ｃの内面に固定され、電極３４は基部２５ａの内面に固定されている。電極３４には導電線３４ａが埋め込まれ、電極３５には導電線３５ａが埋め込まれている。導電線３４ａ，３５ａは電気回路に接続されている。さらに、電極３４には平坦面３４ｂが設けられ、電極３５には平坦面３５ｂが設けられている。平坦面３４ｂ，３５ａは、車両１０の前後方向に対して垂直である。また、センサ本体２５が変形していない状態で、平坦面３４ｂと平坦面３５ｂとは相互に平行である。

さらに、センサ本体２５は以下の構造によりベース２６に固定されている。車両１０の前後方向でベース２６の前方端に溝３９が設けられている。溝３９は、センサ本体２５が固定される凹部であり、溝３９は、車両１０の高さ方向に沿って直線状に設けられている。溝３９は、車両１０の前後方向に沿った深さを備えている。つまり、図２及び図３に示す水平方向の平面内で、電極３４，３５の配置方向は、溝３９の深さ方向と同じである。

図３のように、溝３９は、底面３９ａと、底面３９ａの両端に連続された２つの側面３９ｂとにより形成されている。底面３９ａは、車両１０の高さ方向に沿って直線状に形成されている。また、底面３９ａは、車両１０の前後方向に対して垂直となるように平坦に形成されている。２つの側面３９ｂは、車両１０の幅方向で底面３９ａの両端に接続されている。２つの側面３９ｂは車両１０の高さ方向に沿って直線状に形成されており、２つの側面３９ｂは底面３９ａに対して垂直である。

そして、センサ本体２５の一部、具体的には基部２５ａが溝３９内に配置されており、基部２５ａがベース２６に対して接着材３６により接着されている。接着材３６は、センサ本体２５の端面２５ｅと、溝３９の底面３９ａとの間に介在されている。接着材３６は、接着剤、両面テープのいずれでもよい。接着剤は、有機系接着剤、無機系接着剤を含む。接着材３６は、センサ本体２５に外力が加わったときに、センサ本体２５がカバー２４から脱落することを防止する要素である。図３に示す水平方向の平面断面において、車両１０の幅方向における基部２５ａの幅は、車両１０の幅方向における２つの側面３９ｂの間隔と同じか若干短い。

一方、センサ本体２５の外表面を覆う被覆部３７が設けられている。被覆部３７は、弾性変形可能な材料、例えば、発泡樹脂等により一体成形されている。被覆部３７は、センサ本体２５のうち溝３９から露出している部位の外表面に固定されている。具体的には、被覆部３７は、円弧形状部２５ｃの表面、側壁２５ｂの表面に亘って固定されている。さらに、被覆部３７は、センサ本体２５の長さ方向の全域に亘って設けられている。

さらに、図４のように、カバー２４における前端には保持部３８が２個設けられている。２個の保持部３８は、車両１０の高さ方向で異なる位置に設けられている。２個の保持部３８にはそれぞれの保持孔が設けられており、保持孔にセンサ本体２５の長さ方向の端部、電極３４，３５に接続された部品の端末等が挿入されている。

ここで、本実施形態のタッチセンサ装置１９の組み立て工程を説明する。カバー２４は、芯金２９が埋め込まれてインサート成形されている。一方、孔２５ｄ内に電極３４，３５が固定され、かつ、被覆部３７が固定されたセンサ本体２５が、カバー２４とは別の工程で製造されている。つまり、センサ本体２５とカバー２４とは、分離された状態で製造される。そして、センサ本体２５の基部２５ａを、カバー２４の溝３９に挿入して、センサ本体２５とカバー２４とを接着材３６により接着して固定する。また、センサ本体２５の上下端を保持部３８により保持することにより、タッチセンサ装置１９の組み立てが完了する。

このように、本実施形態のタッチセンサ装置１９は、センサ本体２５とカバー２４とが接着材３６を介して固定されている。したがって、タッチセンサ装置１９の組み立て工程で、センサ本体２５とカバー２４とが擦れあって摩擦抵抗が増加する状態となることはなく、タッチセンサ装置１９の組み立て作業性が向上する。

次に、タッチセンサ装置１９の作用を説明する。タッチセンサ装置１９を取り付けたスライドドア１３が、車両１０の前方に向けて移動すると、車両１０の前後方向の所定距離の範囲では、車両１０の前後方向に沿って直線状に動作する。その後、車両１０の車内Ａ側に向けて斜めに動作し、図２のように折り返し片３１がフロントドア１２の後端に接触した状態で電動モータが停止し、スライドドア１３が停止する。このようにして、開口部１８はスライドドア１３により閉じられる。

これに対して、スライドドア１３が開口部１８を閉じている状態で、開口部１８を開くときは、スライドドア１３が車両１０の後方へ向けて斜めに動作する。スライドドア１３の動作により、折り返し片３１がフロントドア１２の後端から離れた後、スライドドア１３は車両１０の後方に向けて直線状に動作し、所定位置で停止する。

開口部１８を閉じる向きでスライドドア１３が動作中に、タッチセンサ装置１９の被覆部３７が物体に接触して、被覆部３７が変形すると、その外力でセンサ本体２５が弾性変形する。特に、センサ本体２５のうち、側壁２５ｂが変形して荷重を吸収する。センサ本体２５が弾性変形すると、電極３４，３５が相互に接触する。具体的には、平坦面３４ｂと平坦面３５ｂとが接触する。すると、電気回路の電流値が変化し、コントローラは、物体がタッチセンサ装置１９に接触したことを検知する。そして、コントローラは電動モータを停止してスライドドア１３を停止する制御、または電動モータを逆回転させてスライドドア１３を開く向きで動作させる制御を行う。

電極３４，３５の配置方向に対して交差する向きの外力がセンサ本体２５に加わると、電極３４が電極３５に対して平行移動する。そして、電極３４には平坦面３４ｂが形成され、電極３５には平坦面３５ｂが形成されている。また、平坦面３４ｂと平坦面３５ｂとは平行である。したがって、平坦面３４ｂと平坦面３５ｂとの接触面積を確保することができ、タッチセンサ装置１９の応答性が低下することを抑制できる。

一方、図２及び図３に示す水平方向の平面内において、車両１０の前後方向に対して交差する向きの外力が被覆部３７に加わると、水平方向の平面内で、センサ本体２５とカバー２４とを、車両１０の前後方向に対して交差する方向に相対移動させようとする分力が生じる。

ここで、本実施形態のタッチセンサ装置１９は、センサ本体２５の基部２５ａが溝３９に配置されており、センサ本体２５の基部２５ａと溝３９の側面３９ｂとが接触している。言い換えれば、センサ本体２５とカバー２４との間に係合力が発生している。このため、ベース２６が前記分力を受け止め、分力が接着材３６に伝達されることを抑制できる。その結果、カバー２４に対するセンサ本体２５の固定力、つまり、接着力が低下することを抑制でき、また、センサ本体２５がカバー２４から脱落することを防止できる。したがって、タッチセンサ装置１９の外力検知性能が低下することを防止できる。

さらに、外力の一部が基部２５ａに伝達されると、水平方向の平面内で、基部２５ａが車両１０の前後方向に変形するとともに、基部２５ａが車両１０の左右方向に膨らむ可能性がある。基部２５ａが車両１０の幅方向に膨らむと、電極３５が電極３４から離れる向きで移動する量が増加する。

これに対して、本実施形態では、基部２５ａが溝３９内に配置されているため、基部２５ａが２つの側面３９ｂに接触することで、基部２５ａが車両１０の幅方向に膨らむことを抑制できる。このため、電極３５が電極３４から離れる向きに移動することを抑制できる。したがって、タッチセンサ装置１９が、外力に対して応答性が低下することを抑制できる。

なお、スライドドア１３が、本発明の開閉体に相当し、カバー２４が、本発明の支持部材に相当し、溝３９が、本発明の凹部に相当する。また、図２及び図３に示す水平方向の平面内で、車両１０の前後方向が、本発明における「第１の電極及び前記第２の電極の配置方向」に相当する。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明のタッチセンサ装置は、センサ本体、カバー、電極、溝、接着部等の要素が、車両の高さ方向に沿って設けられている構造の他、前記要素が車両の高さ方向に対して交差する方向に沿って設けられている構造を含む。本発明における複数の電極は、接触が想定される箇所に、平坦面を備えた構造の他、円弧面を備えた構造、湾曲面を備えた構造を含む。本発明における凹部は、センサ本体の一部を収容する構造であり、凹部は、溝、窪みを含む。本発明において、センサ本体を凹部に固定する方法は、接着、溶着を含む。

また、本発明のタッチセンサ装置が取り付けられる対象物である開閉体は、車両のルーフに形成された開口部を開閉する開閉体を含む。車両のルーフに設けられた開口部を開閉する開閉体の動作方向は、車両の前後方向または車両の左右方向を含む。本発明のタッチセンサ装置をルーフに設けられた開閉体に取り付ける場合、センサ本体、カバー、電極、溝、接着部等の要素は、水平方向に沿って設けることが可能である。

１０ 車両
１１ 車体
１２ フロントドア
１３ スライドドア
１２ａ 後端
１３ａ 前端
１４ フロア
１５ ルーフ
１６ センターピラー
１７ ガイドレール
１８ 開口部
１９ タッチセンサ装置
２０ 外壁
２１ 前壁
２２ 内壁
２３ 屈曲部
２４ カバー
２４ａ 接続片
２５ センサ本体
２５ａ 基部
２５ｂ 側壁
２５ｃ 円弧形状部
２５ｄ 孔
２５ｅ 端面
２６ ベース
２７，２８ 壁片
２７ａ 突出部
２８ａ 接触片
２９ 芯金
２９ａ 第１平板部
２９ｂ 第２平板部
２９ｃ 第３平板部
３０ 張り出し部
３１ 折り返し片
３４，３５ 電極
３４ａ，３５ａ 導電線
３４ｂ，３５ｂ 平坦面
３６ 接着材
３７ 被覆部
３８ 保持部
３９ 溝
３９ａ 底面
３９ｂ 側面
Ａ 車内
Ｂ 車外

Claims (4)

1. 弾性変形が可能なセンサ本体と、前記センサ本体により互いに離れた状態で支持され、かつ、前記センサ本体の変形にともない相互に接触する複数の電極と、を備えたタッチセンサ装置であって、
   前記センサ本体とは別に設けられて前記センサ本体を支持する支持部材と、
   前記支持部材に形成され、かつ、前記センサ本体が固定される凹部と、
   前記センサ本体とは別に設けられて前記センサ本体のうち前記凹部から露出している部位の外表面に固定された被覆部と、
   前記支持部材と前記被覆部との間に形成された隙間と、
   を有する、タッチセンサ装置。
2. 請求項１に記載のタッチセンサ装置において、
   前記センサ本体は、接着材により前記凹部に固定されている、タッチセンサ装置。
3. 請求項１または２に記載のタッチセンサ装置において、
   前記複数の電極は、第１の電極及び第２の電極を含み、
   前記第１の電極及び前記第２の電極の配置方向と、前記凹部の深さ方向とが同じである、タッチセンサ装置。
4. 請求項３に記載のタッチセンサ装置において、
   前記支持部材は、車両の開口部を開閉する開閉体に固定され、
   前記開閉体の動作方向は、前記第１の電極及び前記第２の電極の配置方向と同じである、タッチセンサ装置。

Images