JPH0829270A - 押圧力検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外部雑音があっても確実に押圧力の検知が行え
る押圧力検知装置の提供。 【構成】押圧力により潰れ、内部を伝播してくる音波を
遮断する管状のセンサ10と、前記音波を受信するマイク
ロフォン14とを有する押圧力検知装置４であって、外部
で発生する雑音を受けて雑音に応じた信号を出力するマ
イクロフォン15と、マイクロフォン14が出力する信号か
らマイクロフォン15が出力する信号を減ずる差動増幅器
33を設け、マイクロフォン14の出力信号から雑音の成分
をキャンセルし、センサ10の内部を伝播してきた音波の
成分に相当する電気信号のみを取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は押圧力検知装置に関し、
人間の手等の異物を挟み込むと、自動的にパワーウィン
ドウを開けて怪我等を未然に防止するパワーウィンドウ
の安全装置等に利用できる。

【０００２】

【背景技術】従来より、自動車には、スイッチの操作に
より駆動するモータでドアの窓ガラスを開閉するパワー
ウィンドウ装置を有するものがある。このようなパワー
ウィンドウ装置は、各ドアに設けられた窓ガラス開閉操
作用の手元スイッチと、運転席のドアに設けられた遠隔
開閉操作用の遠隔スイッチとを有するものとなってい
る。これにより、手元だけでなく運転席でも各窓ガラス
の開閉操作が行える。また、パワーウィンドウ装置を不
用意に操作すると、閉じる方向に駆動された窓ガラスに
手等が挟まれ、乗員等に怪我をさせるおそれがある。こ
のような危険を回避するために、パワーウィンドウ装置
のなかには、窓ガラスが閉方向駆動中に手等の異物を挟
み込んだことを検知し、窓ガラスを停止・反転させ、挟
み込んだ異物を開放するものがある。挟み込みの検知に
あたっては、押圧力により容易に潰れてしまうチューブ
状のセンサで押圧力を検知する押圧力検知装置を用いて
いる。

【０００３】図８および図９には、従来の押圧力検知装
置の一例が示されている。図において、自動車のドア１
は、モータで窓ガラス２を開閉するパワーウィンドウ装
置を有したものである。このドア１の窓枠フレーム３の
内側には、チューブ状のセンサ10が設けられている。セ
ンサ10は、内部に音波を伝達させる空洞11が設けられた
柔らかい管状のものである。センサ10に外部から押圧力
を加えると、空洞11が潰れて内部を伝播する音波が遮断
されるようになっている。センサ10の一端には、送信手
段としてのスピーカ12が設けられている。スピーカ12
は、所定周波数の電気信号を発する発振器13により駆動
されて音波を発するようになっている。

【０００４】センサ10の他端には、スピーカ12が発する
音波を受ける受信手段としてのマイクロフォン14が設け
られている。マイクロフォン14には、このマイクロフォ
ン14が出力する所定周波数の交流電気信号からセンサ10
が押圧されているか否かを検知する検知手段20が接続さ
れている。検知手段20は、マイクロフォン14からの電気
信号を増幅する増幅器21と、増幅器21で増幅した前記電
気信号を直流電気信号に変換して出力する全波整流平滑
回路22とを有するものである。このような押圧力検知装
置によれば、窓ガラス２と窓枠フレーム３との間に異物
が挟み込まれると、センサ10が潰れてスピーカ12からの
音波が遮断される。これにより、マイクロフォン14が音
波を受信しなくなり、検知手段20から直流電気信号が出
力されないので、異物の挟み込みを検知できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
押圧力検知装置では、受信器が音波を受信したか否かに
より、異物の挟み込みを検出している。このため、受信
器の付近で送信器が発生する音波と近似した雑音が発生
していると、押圧力によりセンサが潰れて音波が遮断さ
れているにもかかわらず、受信器が前記雑音を前記送信
器からの音波として受信するので、押圧力の検知が不可
能となるという問題がある。また、雑音による影響を低
減するために、送信器の送る音波と同じ周波数の信号の
みを通過させる帯域通過フィルタを設けることが考えら
れるが、雑音が前記周波数の成分を含んでいる場合に
は、やはり、押圧力の検知が不可能となるので、帯域通
過フィルタの設置では、前記問題を完全に解決できな
い。

【０００６】本発明の目的は、外部雑音があっても確実
に押圧力の検知が行える押圧力検知装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、押圧力が加わ
ると潰れて送信手段から受信手段に送られる音波を遮断
する管状のセンサを有する押圧力検知装置であって、外
部で発生する雑音を受けて雑音に応じた信号を出力する
雑音受信手段と、前記受信手段が出力する信号から前記
雑音受信手段が出力する信号を減ずる減算手段とを設け
たことを特徴とする。以上において、前記センサには、
音波が伝播される前記空洞とは別のダミー空洞を設け、
このダミー空洞の前記送信手段側の一端を閉鎖するとと
もに他端を開口し、この開口に前記雑音受信手段を設け
ることができる。また、前記送信手段が送る音波として
は、その周波数を５ｋＨｚ以下に設定することが好まし
い。

【０００８】

【作用】このような本発明では、受信器で受信される雑
音は、雑音受信手段でも受信される。そして、減算手段
で受信器の出力信号から雑音受信手段の出力信号を減ず
ることにより、受信手段の出力信号から当該雑音の成分
が相殺されるので、送信器が発生する音波に似た雑音が
受信器の付近で発生しても、送信手段からの音波の成分
のみが取り出され、押圧力によりセンサが潰れて音波が
遮断されているか否かが確実に検知されるようになり、
これにより前記目的が達成される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、以下の説明では既に説明した部材と同じ部
材には同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略に
する。図１には、本発明の第１実施例に係る押圧力検知
装置４が示されている。この押圧力検知装置４には、受
信手段としてのマイクロフォン14の近傍に、外部の雑音
を受ける雑音受信手段としてのマイクロフォン15が設け
られている。押圧力検知装置４の検知手段30は、マイク
ロフォン14の出力を増幅する増幅器21および交流信号を
直流信号に変換する全波整流平滑回路22の他に、マイク
ロフォン15の出力を増幅する増幅器31と、増幅器21の出
力および増幅器31の出力の大きさを整える四つの抵抗Ｒ
₁ 〜Ｒ₄ を有する減衰器32と、減算手段としての差動増
幅器33とを有している。

【００１０】ここで、増幅器21, 31の増幅率は、同一雑
音源が発する雑音のみをマイクロフォン14, 15の両方に
与えたときに、互いの出力電圧（図の点ａ，ｂの電圧）
ｅ_a,ｅ_b が等しくなるように設定されている。また、減
衰器32は、抵抗Ｒ₁ および抵抗Ｒ₃ の抵抗値が互いに等
しくされ、かつ、抵抗Ｒ₂ および抵抗Ｒ₄ の抵抗値が互
いに等しくされている。これにより、差動増幅器33の出
力電圧（図の点ｃの電圧）ｅ_c は、

【数１】 ｅ_c ＝（ｅ_a −ｅ_b ）・Ｒ₂ ／Ｒ₁ ‥‥‥‥‥‥‥‥（１） となる。この式（１）からも判るように、差動増幅器33
からは、マイクロフォン14の出力を増幅器21で増幅した
信号から雑音の成分を相殺した信号が出力されるように
なっている。

【００１１】一方、センサ10の空洞11内を伝播する音波
は、周波数が高くなるにつれて、直進性が強くなる。こ
のため、センサ10の長さやその空洞11の内径に応じて発
振器13の発振周波数が調整され、スピーカ12（図示せ
ず）からは、周波数が５ｋＨｚ以下の音波が発生するよ
うになっている。例えば、空洞11の内径が５mmのセンサ
10を用いる場合、図２に示されるように、センサ10の全
長Ｌを２．５ｍとするときには、スピーカ12の発する音
波の周波数は、１０〜３００Ｈｚの範囲内で設定するの
が好ましい。また、同センサ10の全長Ｌを０．２５ｍと
するときには、当該音波の周波数は１０〜３０００Ｈｚ
の範囲内まで拡張できる。これにより、窓枠フレーム３
に沿って取付けたためにセンサ10が曲がっていても、ス
ピーカ12の音波がマイクロフォン14まで確実に到達可能
となっている。

【００１２】このような本実施例では、窓ガラス２と窓
枠フレーム３との間に異物が挟み込まれると、センサ10
が潰れてスピーカ12からの音波が遮断される。これによ
り、マイクロフォン14が音波を受信しなくなり、検知手
段30の出力がなくなり、これにより、異物の挟み込みが
検知される。この際、マイクロフォン14に雑音が入る
と、マイクロフォン14からは、スピーカ12の音波および
雑音の両方の成分を含んだ電気信号が出力され、この電
気信号は増幅器21で増幅される。一方、マイクロフォン
15も前記雑音を受け、このマイクロフォン15からは、当
該雑音の成分のみからなる電気信号が出力される。この
電気信号は増幅器31で増幅される。増幅器21および増幅
器31の増幅率は、出力される電気信号に含まれる雑音成
分の電圧レベルが互いに等しくなるように設定されてい
る。これにより、差動増幅器33で増幅器21の出力ら増幅
器31から出力を減じると、雑音成分が相殺され、スピー
カ12からの音波の成分に相当する電気信号のみが取り出
される。このため、マイクロフォン14の付近でスピーカ
12が発生する音波と近似した雑音が発生していても、押
圧力が確実に検知されるようになる。

【００１３】前述のような本実施例によれば、次のよう
な効果がある。すなわち、雑音のみを受けるマイクロフ
ォン15と、マイクロフォン14で得た電気信号からマイク
ロフォン15で得た電気信号を減じる差動増幅器33とを設
け、マイクロフォン14からの電気信号から雑音成分を除
去し、スピーカ12からの音波の成分に相当する電気信号
のみを取り出すようにしたので、スピーカ12が発生する
音波と近似した雑音がマイクロフォン14の付近で発生し
ていても、押圧力を確実に検知できる。

【００１４】また、マイクロフォン14の付近で雑音が発
生していても、雑音の影響を受けなくなるので、カース
テレオ装置等のスピーカ装置をドア１に設けることがで
きるうえ、このスピーカ装置の発する大きな音により、
押圧力検知装置４が動作不良を起こすことがない。

【００１５】さらに、帯域通過フィルタを採用しないの
で、帯域通過フィルタに用いる抵抗、静電容量、およ
び、コイル等の素子が要らず、これらの構成素子の数が
少なくてすみ、押圧力検知装置４を簡素化できるうえ、
帯域通過フィルタのように、構成素子の劣化により性能
が大きく低下することがないので、所定の性能を長期に
維持することができる。

【００１６】図３および図４には、本発明の第２実施例
に係る押圧力検知装置５で用いるセンサ40が示されてい
る。このセンサ40は、前記第１実施例におけるセンサ10
とは空洞の数が異なるものである。すなわち、センサ40
の内部には、二つの空洞41, 42が設けられている。この
うち、図中下方の空洞41は、センサ40の両端40A,40B で
開口され、その内部に音波を伝播させることが可能とな
っている。一方、図中上方の空洞42は、センサ40の図中
左側の一端40A 側が閉鎖され、図中右側の他端40B 側が
開口されている。これにより、空洞42は、一端が閉鎖さ
れて内部に音波を伝播させないダミー空洞となってい
る。センサ40の一端40A 側には、スピーカ12（図示せ
ず）が備えられる。このスピーカ12は、センサ40の一端
側40A に設けられた空洞41の開口に嵌め込まれ、空洞41
の内部に音波を送信するようになっている。

【００１７】センサ40の一端40A には、図５に示される
ように、マイクロフォン14, 15が設けられている。マイ
クロフォン14は、センサ40の他端側40B に設けられた空
洞41の開口に嵌め込まれ、空洞41の内部を伝播してきた
音波を受信するようになっている。マイクロフォン15
は、センサ40の他端側40B に設けられた空洞42の開口に
嵌め込まれ、空洞42の内部に侵入してきた雑音を受信す
るようになっている。押圧力検知装置５は、前記第１実
施例と同じ構成の検知手段30を有している。押圧力検知
装置５のマイクロフォン14, 15の出力信号は、前記第１
実施例と同様に、検知手段30に入力されるようになって
いる。このような本実施例においても、前記第１実施例
および前記第２実施例と同様な作用、効果を奏すること
ができるうえ、マイクロフォン15をダミー空洞42に嵌め
込んだので、雑音受信手段としてのマイクロフォン15が
受信手段としてのマイクロフォン14と等しい環境の下に
置かれることとなり、雑音をより効果的に排除できると
いう効果を付加できる。

【００１８】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明は、この実施例に限られるもので
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改
良並びに設計の変更が可能である。例えば、ダミー空洞
を有するセンサとしては、二つの空洞41, 42を押圧方向
に配列したセンサ40に限らず、図６に示されるように、
二つの空洞43, 44を押圧方向とは交差する方向に配列し
たセンサ45でもよい。また、送信手段、受信手段、およ
び、減算手段としては、前記実施例で示したスピーカ、
マイクロフォン、および、差動増幅器に限らず、それぞ
れの機能を達成できれば、各種のものが適宜選択でき
る。例えば、送信手段としてはブザーやベル等が採用で
きる。受信手段としては圧電素子や静電容量（コンデン
サ）等が採用できる。減算手段としては差動トランス等
のアナログ素子が採用できる他、デジタル式のものも採
用できる。

【００１９】さらに、押圧力検知装置としては、挟み込
みの検知時に出力信号がなくなるものに限らず、センサ
の空洞とは別経路で送信手段の信号を検知手段に送り、
受信手段の信号から、雑音受信手段の信号と送信手段か
らの信号とを合わせた信号を減じ、挟み込みの検知時に
のみ出力信号を生じさせるものでもよい。例えば、図７
に示されるように、発振器13の電気信号を分割器51で分
割し、この分割した電気信号を結合器52でマイクロフォ
ン15の出力信号に加算し、マイクロフォン14で得た信号
から、前記加算した信号を減じる押圧力検知装置６を採
用することができる。この場合、分割器51で分割した信
号は、マイクロフォン14で得た信号とレベルおよび位相
を合わせる必要があるので、押圧力検知装置６には、分
割器51の結合器52側の出力段に減衰器53および位相調整
器54を設けることが好ましい。

【００２０】

【発明の効果】前述のように本発明によれば、外部雑音
があっても確実に押圧力を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る押圧力検知装置を示
す概略構成図である。

【図２】前記実施例のセンサ内を伝播する音波について
の周波数と伝達率との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の第２実施例に係るセンサを示す断面図
である。

【図４】図３のIV−IV線における断面図である。

【図５】前記実施例の押圧力検知装置を示す図１に相当
する図である。

【図６】本発明の変形例を示す図４に相当する図であ
る。

【図７】本発明の別の変形例を示す図１に相当する図で
ある。

【図８】従来例に係る自動車のドアを示す正面図であ
る。

【図９】従来例を示す図１に相当する図である。

【符号の説明】

４〜６ 押圧力検知装置。 10,40,45 センサ 11,41,43 空洞 12 送信手段としてのスピーカ 14 受信手段としてのマイクロフォン 15 雑音受信手段としてのマイクロフォン 30 検知手段 33 減算手段としての差動増幅器 42, 44 ダミー空洞

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に音波を伝達させる空洞が設けられる
   とともに外部からの押圧により前記空洞が潰れて内部を
   伝播する音波を遮断する管状のセンサと、このセンサの
   一端側から音波を送る送信手段と、前記センサの他端側
   に設けられて前記空洞内部を伝播してきた音波を受信す
   る受信手段と、この受信手段が出力する信号から前記セ
   ンサに押圧力が加わったことを検知する検知手段とを有
   する押圧力検知装置であって、 外部で発生する雑音を受けて雑音に応じた信号を出力す
   る雑音受信手段と、 前記受信手段が出力する信号から前記雑音受信手段が出
   力する信号を減ずる減算手段とを設けたことを特徴とす
   る押圧力検知装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の押圧力検知装置におい
   て、前記センサには、音波が伝播される前記空洞とは別
   のダミー空洞が設けられ、このダミー空洞の一端は閉鎖
   されるとともに他端は開口され、この開口された他端側
   に前記雑音受信手段が設けられていることを特徴とする
   押圧力検知装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の押圧力検
   知装置において、前記送信手段が送る音波は、その周波
   数が５ｋＨｚ以下とされていることを特徴とする押圧力
   検知装置。