JPH0599765A - 感圧センサ及び感圧センサを用いた異物検知回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感圧センサの感度を高めて、人体などの異物挟
込み状態と窓ガラスの全閉塞状態とを識別する。 【構成】定電流素子１４に接続した感圧センサ５を第１
及び第２の比較器２１及び２２に接続する。第１の比較
器２１の他の入力に第１の基準電圧Ｖref1を印加し、そ
の出力を判定回路２３の遅延回路２４及びＤ型フリップ
フロップ２５に接続する。第２の比較器２２の他の入力
に第２の基準電圧Ｖref2を印加し、その出力をアンドゲ
ート２６に接続する。アンドゲート２６の他の入力に遅
延回路２４の出力を接続し、その出力をフリップフロッ
プ２５のＣ入力に接続する。第２の比較器２２の出力を
パルス回路２７に接続する。複数の感圧センサユニット
を直列接続して、感圧センサ５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のパワーウイン
ドなどの自動開閉装置に用いられる感圧センサ及び感圧
センサを用いた異物検知回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のパワーウインドにおいては、図
１に示すように、ドア１内に収容され、駆動モータによ
って上下動作し得ると共にドア１の上部フレーム２に当
接して閉塞する窓ガラス３が設けられる。この上部フレ
ーム２には、閉塞時に雨水の入り込みを防止する弾性体
のウエザーストリップ部４が取付けられる。例えば、自
動車に子供を同乗させている場合には、ちょっとした不
注意で子供の手や指或は首等を挟む恐れがある。この手
や指等の異物の挟み込みを防止する安全装置は、従来、
上部フレーム２に取付けられ、或はウエザーストリップ
部４に埋設される感圧センサ５を用いていた。

【０００３】即ち、手や指が窓ガラス３と感圧センサ５
の埋設部の間に挟み込まれた場合には、挟み込まれた手
や指が感圧センサ５を押圧することで、異物の挟み込み
を検知し、これによって、窓ガラス３の駆動モータを制
御して窓ガラス３の上昇を停止させたり、或は下降させ
ていた。勿論、手や指等の閉塞中の挟み込みは、あらゆ
る箇所で起こり得る可能性があり、従って感圧センサ５
がウエザーストリップ部４の全域に埋設されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなウエザース
トリップ部４の全域に配置される感圧センサ５は、図２
に示すように、閉塞中の窓ガラス３の上面によって押圧
されないように取付或は埋設することが困難である。例
え埋設位置を工夫して閉塞中の窓ガラス３が感圧センサ
５を押圧しないようにしても、異物の検知時には、感圧
センサ３のほんの一部分にしか圧力が印加されず、従っ
て検知感度が極めて低い。これは、従来の感圧センサ３
が基本的に並列型であるからである。

【０００５】本発明は、上述した問題点を複数の感圧ユ
ニットを直列接続することによって解消し、また、閉塞
時の窓ガラスが感圧センサを押圧しても誤動作しない異
物検知回路を提供することを目的とする。例えば、自動
車のパワーウインドのような開閉動作を行う機構におい
て、人体などの異物挟み込み状態と正常全閉塞状態を感
圧センサによって識別可能にすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の感圧センサは、枠と移動体とを備えた開閉
機構において、これら枠及び移動体の接触部分の全域に
複数の感圧ユニットを配置し、これら感圧ユニットを直
列接続したことを特徴とする。

【０００７】また、本発明による感圧センサを用いた異
物検知回路は、枠と移動体とを備えた開閉機構におい
て、これら枠及び移動体の接触部分の全域に配置される
感圧センサと、この感圧センサの第１の圧力値を検知し
て第１の信号を出力する第１の比較器と、前記感圧セン
サの第２の圧力値を検知して第２の信号を出力する第２
の比較器と、前記第１の信号の出力から所定時間後に前
記第２の信号の有無を判定する判定回路とを備えて、前
記判定回路は、前記所定時間後に、前記第２の信号が出
力されない場合に前記第１の信号を異物検知信号として
出力し、或は前記第２の信号が出力された場合に前記第
１の信号を無視し、前記第２の信号を開閉機構の全閉塞
検知信号として出力することを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の感圧センサの一実施例を図
面を参照して説明する。

【０００９】図３には、本発明による感圧センサ５が示
されている。この感圧センサ５は複数のユニット１０を
直列接続して構成され、各ユニット１０が感圧導電ゴム
１１と、この導電ゴム１１を挟むように接着される電極
１２及び１３とを備え、例えば図１に示すように自動車
のドア１の上部フレーム２のウェザーストリップ部４に
配置されている。また、感圧センサ５は、図４に示すよ
うに、１００μＡの一定電流が供給される定電流素子１
４に接続されて、その抵抗値が電圧値に変換される。従
って、定電流素子１４は、アノードに例えば正電圧＋Ｖ
ccが接続されて、カソード側から検知電圧Ｖｏが取り出
される。勿論、感圧センサ５は、窓ガラス３の上面に配
置されても良い。この場合、窓ガラス３が半開きであっ
ても例えば手を載せることによって窓ガラス３を全開さ
せることもできる。

【００１０】ここで、例えば１メートル長の上部フレー
ム２に幅１cmの１本の感圧センサ５を取付けた場合と、
同じ長さ及び幅の感圧センサ５を例えば１００本に均等
に分割して、１００個のユニット１０を形成し、これら
ユニット１０を直列接続して設置した場合との感度の違
いを説明する。これら感圧センサ５の単位面積（平方c
m）当たりの抵抗値を１ｋΩとすると、１メートル長の
感圧センサ５の抵抗値は、１ｋΩの抵抗を１００本並列
接続したのと等価なので、１０Ωである。

【００１１】一方、１cm長さの感圧センサユニット１０
を１００個直列にした感圧センサ５の抵抗値は１００ｋ
Ωである。ここで、１cm長さ分の感圧センサ５或はユニ
ット１０に圧力が印加されて、その抵抗値が５００Ωに
変化した場合には、１メートル長の感圧センサ５の抵抗
値が９.９０１Ωであり、一方、１cm長さの感圧センサ
ユニット１０を１００個直列にした場合の抵抗値が９
９．５ｋΩである。

【００１２】従って、これら感圧センサ５に、同じ一定
電流を供給し得る定電流素子１４を接続した時には、本
発明による直列接続の感圧センサ５が並列接続のそれよ
り高い電圧を得ることができる。即ち、例えば１００μ
Ａの一定電流を供給し得る定電流素子１４を接続した時
には、本発明による直列接続の感圧センサ５の検知電圧
が９．９５Ｖであり、一方従来の感圧センサ５の検知電
圧が０．９９０１ｍＶである。従って、通常の自動車の
バッテリーは約１２Ｖであるので、本発明による感圧セ
ンサ５を用いた場合が直接電流の供給ができ、一方従来
の感圧センサ５では降圧回路或は検知電圧の増幅のため
のプリアンプが必要となる。

【００１３】図５には、１箇所のユニット１０が押圧さ
れた場合（曲線Ａ）、２箇所のユニット１０が同時に押
圧された場合（曲線Ｂ）及び例えば４箇所のユニット１
０が同時に押圧された場合（曲線Ｃ）における圧力と電
圧との関係が各々示されている。尚、これら４個のユニ
ット１０が上部フレーム２の全域に均等に配置されてい
るとする。

【００１４】この図から理解されるように、曲線Ａにお
いて、感圧センサ５の検知電圧は、第１の基準電圧Ｖre
f1になった時点から所定時間ｔ後にＶａであるならば、
１箇所のユニットが押圧されたことが検出できる。ま
た、曲線Ｂにおいて、感圧センサ５の検知電圧は、第１
の基準電圧Ｖref1になった時点から所定時間ｔ後にＶｂ
であるならば、２箇所のユニットが同時に押圧されたこ
とが検出できる。さらに、曲線Ｃにおいて、感圧センサ
５の検知電圧は、第１の基準電圧Ｖref1になった時点か
ら所定時間ｔ後にＶｃであるならば、４箇所のユニット
が同時に押圧されたことが検出できる。この場合、窓ガ
ラス３が閉塞したことを検知しなければならない。

【００１５】従って、窓ガラス３の閉塞時には感圧セン
サ５の電圧が図５の曲線Ｃに沿って変化し、感圧センサ
５の検知電圧は、第１の基準電圧Ｖref1になった時点か
ら所定時間ｔ後において、第２の基準電圧Ｖref2（＝電
圧Ｖｃ）より低ければ、窓ガラス３の閉塞が検知でき
る。この第２の基準電圧Ｖref2は、例えば曲線Ｂの最小
電圧より低く設定することが望ましい。これは、例えば
複数の感圧センサユニット１０を窓ガラス３側に設けた
場合に、曲線Ａ及びＢの状態が挟まれるものからの圧力
を考慮しなければならず、実際の動作では曲線Ａ及びＢ
と対応の最小電圧との間にある曲線或は不連続線を描く
場合があるからである。

【００１６】図６及び図７は、可変抵抗式感圧導電ゴム
を用いた本発明による同軸型の感圧センサ５の別の実施
例を示している。この感圧センサのユニット１０は、中
心電極１２と、このコア電極の回りに同軸配置される感
圧導電ゴム１１と、この感圧導電ゴム１１の外周に形成
される外周電極１３と、この外周電極１３を覆う絶縁外
皮１５とを備える。各ユニット１０は、中心電極１２が
次のユニット１０の外周電極１３に接続され、外周電極
１３が前のユニットの中心電極１２に接続されて、複数
のユニットが直列接続される。両端のユニット１０は、
隣のユニットに接続されていない電極が接地或は定電流
素子１４に接続されて、これらの電極間の電圧Ｖｏが図
８に示す異物検知回路２０の第１及び第２の比較器２１
及び２２に入力される。

【００１７】この異物検知回路２０は、第１の比較器２
１の非反転入力端に接続される第１の基準電圧Ｖref1
と、第２の比較器２２の反転入力端に接続される第２の
基準電圧Ｖref2と、これら第１及び第２の比較器の出力
が入力される判定回路２３を備える。この判定回路２３
は、第１の比較器の出力が接続される遅延回路２４及び
Ｄ型フリップフロップ２５と、遅延回路２４の出力と第
２の比較器２２の出力とが入力されるアンドゲート２６
と、比較器２２の出力が接続されるパルス回路２７とを
備え、アンドゲート２６の出力がＤ型フリップフロップ
２５のＣ入力に入力される。この判定回路２３は、例え
ばマイクロコンピュータシステムに代替されてもよい。

【００１８】まず、感圧センサ５のいずれかのユニット
１０が押圧された時に、第１の比較器２１の出力がＨに
なり、同時に遅延回路２４を起動して、所定時間ｔ後に
単発パルスを発生する。この単発パルスの発生時点で、
第２の比較器２２の出力がＨならばアンドゲートがＤ型
フリップフロップにクロックパルスを送り、Ｄ入力に印
加されているＨが記憶されて、ＨをＱ出力から出力す
る。この信号は、異物検知信号として駆動モータの制御
即ち窓ガラス３の上昇を停止させる。勿論、この異物検
知信号は、同時に光或は音などの警報を発生させて、運
転手等の操作者の窓ガラス開口操作を促し、この開口操
作によってリセット信号がＤ型フリップフロップ２５に
供給されて異物検知信号がリセットされる。

【００１９】或は、遅延回路２４の単発パルスの発生時
点で、第２の比較器２２の出力がＬならば、アンドゲー
トがＤ型フリップフロップにクロックパルスを送らず、
Ｄ入力に印加されているＨは、無視される。一方、第２
の比較器２２のＬの出力はパルス回路２７を起動して、
Ｈの単発パルスを出力する。この単発パルス信号は、全
閉塞検知信号として駆動モータの制御即ち窓ガラス３の
上昇を停止させる。従って、窓ガラス３は一定の圧力で
全閉塞される。

【００２０】勿論、異物検知信号が送出された時には、
窓ガラス３を自動的に開口させてもよい。この場合、リ
セット信号の発生は、検知電圧が第１の基準電圧を越え
た時点で発生するようにしてもよい。従って、Ｈのリセ
ット信号は、第１の比較器２１の出力端からインバータ
（図示略）を経由して供給される。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による感圧
センサは、複数の感圧センサユニットを直列接続したの
で、例えば自動車の電源供給系統に即応した検知電圧を
発生することができ、プリアンプ等を必要としないで、
簡単な回路構成で検知感度を高めることができる。ま
た、その消費電力も従来のそれに比べて少ない。

【００２２】また、本発明による異物検知回路は、窓ガ
ラス３の閉塞動作に連動した、感圧センサ５の検知電圧
を第１の基準電圧と、所定時間後の第２の基準電圧とに
よってモニターしているので、人体などの異物を挟み込
んだ状態と窓ガラスの全閉塞状態とを識別することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の感圧センサが取り付けられ得る自動車
のドアの概略図である。

【図２】図１の上部フレーム近傍の断面図である。

【図３】本発明による感圧センサユニットの接続図であ
る。

【図４】本発明による感圧センサユニットの等価図であ
る。

【図５】本発明の感圧センサに印加される圧力と、感圧
センサの抵抗変化で生ずる圧力−電圧特性図である。

【図６】本発明による別の実施例の感圧センサユニット
の接続図である。

【図７】図７に示す感圧センサユニットの断面図であ
る。

【図８】感圧センサを用いた異物検知回路の１実施例図
である。

【符号の説明】

１ 自動車のドア ２ 上部フレーム ３ 窓ガラス ５ 感圧センサ １０ 感圧ユニット ２０ 異物検知回路 ２１ 比較器 ２２ 比較器 ２３ 判定回路 Ｖref1 第１の基準電圧 Ｖref2 第２の基準電圧

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】枠と移動体とを備えた開閉機構において、
   これら枠及び移動体の接触部分に沿って複数の感圧ユニ
   ットを配置し、これら感圧ユニットを直列接続したこと
   を特徴とする感圧センサ。
2. 【請求項２】前記感圧ユニットは可変抵抗式導電ゴムで
   ある請求項１に記載の感圧センサ。
3. 【請求項３】枠と移動体とを備えた開閉機構において、
   これら枠及び移動体の接触部分に沿って配置される感圧
   センサと、 この感圧センサの第１の圧力値を検知して第１の信号を
   出力する第１の比較器と、 前記感圧センサの第２の圧力値を検知して第２の信号を
   出力する第２の比較器と、 前記第１の信号の出力から所定時間後に前記第２の信号
   の有無を判定する判定回路とを備えて、 前記判定回路は、前記所定時間後に、前記第２の信号が
   出力されない場合に前記第１の信号を異物検知信号とし
   て出力し、或は前記第２の信号が出力された場合に前記
   第１の信号を無視し、前記第２の信号を開閉機構の全閉
   塞検知信号として出力することを特徴とする感圧センサ
   を用いた異物検知回路。
4. 【請求項４】前記感圧センサは、直列接続された複数の
   感圧センサであることを特徴とする請求項３に記載の異
   物検知回路。