JPH11101698A - 車窓用異物検知素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車窓用異物検知素子において異物検知精度を
上げる。 【解決手段】 線状の内部導体５１と、その周囲を被覆
する圧電層５２と、そのさらに周囲に配置される外部導
体層５３とを断面視同心円状に形成配置する。異物検知
素子２１について下側からの押圧力だけでなく、いずれ
の方向に加えられた押圧力をも確実に検知できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の窓部等にお
いて異物の挟込みを検知する車窓用異物検知素子に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】所定の操作入力に応対して車両のドアや
ルーフ等の窓枠部に設けられた窓ガラス等の開閉部材を
自動的に開閉する自動窓開閉機構において、窓枠部の内
周部分やその内周部分に面する開閉部材の外周部分に感
圧式の異物検知素子を取付け、手や頭部などの挟込みを
防止するようにした車窓用異物検知装置が公知である
（従来例１）。

【０００３】この挟込防止装に用いられる従来の感圧式
異物検知素子は、図６の如く、固定側電極部材１０１
と、その固定側電極部材１０１に対して近接離反変位可
能に配設される移動側電極部材１０２と、固定側電極部
材１０１から離反する方向に移動側電極部材１０２を付
勢する弾性側壁１０３を有するゴム製の収納体１０４と
を備えており、その異物からの所定の押圧力が異物検知
素子に加わると、その押圧力を受けて移動側電極部材１
０２が固定側電極部材１０１に向けて近接変位すること
で、両電極部材１０１，１０２が互いに電気的に導通す
ることにより異物を検知するようになっている。

【０００４】あるいは、開閉部材の閉塞駆動電流を流し
ているにも拘らず異物の挟込みがあって閉塞動作が停止
すると、負荷の増大によりモータの駆動電流が急激に増
大することを利用して、この駆動電流の変化を検知する
ことにより、異物の挟込みを検出する方法もあった（従
来例２）。

【０００５】さらに、モータの回転軸周りに光学式エン
コーダを取付け、モータの回転数を検知することで異物
の挟込み時の動作障害を検出する方法（従来例３）や、
開閉部材に取付けられた光学式障害物検知装置を使用す
る方法もあった（従来例４）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例１のような感圧
式異物検知素子では、構造上、下側から加わった応力を
電気信号に変換するのには適しているが、斜め方向や横
方向から加わった応力を速やかに検知するのには適して
おらず、異物の当接方向によっては確実に検知すること
が困難であった。

【０００７】また、従来例１のような感圧式異物検知素
子では、車両の搭載後に長期間両電極部材１０１，１０
２が接続されない状態が続くと、両電極部材１０１，１
０２の表面が酸化したり、あるいは腐食したりして表面
に絶縁層が生じたり、表面に汚れ等が付着することがあ
る。このように両電極部材１０１，１０２の表面に絶縁
層が生じたり、その表面に汚れ等が付着した場合、両電
極部材１０１，１０２が互いに当接しても電気的に導通
せず、異物を検知できないことがあり、信頼性が保てな
いという問題がある。

【０００８】そこで、本発明は、従来例１の有する問題
点に鑑み、あらゆる方向からの応力を速やかに検知でき
るとともに、長期の使用においても信頼性を保てる車窓
用異物検知素子を提供することを目的とする。

【０００９】また、従来例２において、モータ（負荷）
に流れる駆動電流は、図７のように挟込みによる駆動停
止時以外に、通常はモータ（負荷）の始動期間Ｔｓｔｒ
にもいわゆるラッシュ電流として急激に増大する。した
がって、この時点では、モータの駆動電流の増大を挟込
みと認識しないように予めプログラムしておく必要があ
るが、そうすると、モータ（負荷）の始動期間Ｔｓｔｒ
中に異物の挟込みがあった場合にこのことを検出するこ
とができなくなってしまう。

【００１０】そこで、本発明は、従来例２の有する問題
点に鑑み、モータ（負荷）の始動期間Ｔｓｔｒ中に異物
の挟込みがあった場合でもこのことを検出できる車窓用
異物検知素子を提供することをも目的とする。

【００１１】さらに、従来例３のようにモータ回転軸の
回転数を検出する場合、一定の回転がキャンセルされた
旨を検知しなければならないが、そのためには、判断に
十分な程度の所定期間以上、モータが停止し続けた旨を
検出することになるので、身体の一部を挟み込んだ場合
には、上記所定期間だけ待ってから開閉部材の閉塞動作
を停止せざるを得ず、その結果、身体に多大な苦痛を伴
うことがある。

【００１２】そこで、本発明は、従来例３の挟込防止装
置の有する問題点に鑑み、可及的に迅速に挟込みを判断
し得る車窓用異物検知素子を提供することをも目的とす
る。

【００１３】また、従来例４の場合、光学検出方式にな
るため、昼夜の別等による光量差により受光量検知の判
定が困難になることがあった。また、受光部等に汚れが
発生した場合に、検出精度が大きく劣化するおそれもあ
った。

【００１４】そこで、本発明は、従来例４のような光学
検出方式の挟込防止装置の有する問題点に鑑み、外部環
境の光量の変化や汚れの影響を受けることのない車窓用
異物検知素子を提供することをも目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の技術的手段は、車両の窓部等において異物の挟込みを
検知するものであって、線状の内部導体と、前記内部導
体に断面視同心円状に配置されてその周囲を被覆する圧
電層と、前記圧電層のさらに周囲で前記内部導体及び前
記圧電層と断面視同心円状に配置される外部導体層とを
備えるものである。

【００１６】そして、前記圧電層は、外部圧力により圧
電効果を示す絶縁樹脂からなるものである。

【００１７】また、自動車の窓ガラスが全閉状態となっ
た際に当該窓ガラスの縁端部が埋没される窓枠部の溝に
隣接して突出された頂部に配設されたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】この車窓用異物検知素子は、車両
の窓部等において異物の挟込みを検知するものであっ
て、特に断面円形に形成することで、車窓においてあら
ゆる方向から加わった応力を確実に検知できるものであ
る。以下、この車窓用異物検知素子及びこれが適用され
る挟込防止装置について詳述する。

【００１９】図１は本発明の一実施形態に係る挟込防止
装置を有した車両のドアの自動窓開閉機構構成を示す図
であり、図２は図１の自動窓開閉機構の全体のブロック
図である。

【００２０】本実施形態に係る挟込防止装置が適用され
た自動窓開閉機構は、ドア３の窓枠部５に開閉自在に設
けられた窓ガラス（開閉部材）７と、モータ９と、モー
タ９の動力に基づいて窓ガラス７を開閉する開閉機構１
１と、窓ガラス７の開放動作および閉塞動作を指示する
操作入力を受付ける操作スイッチ（入力受付手段）１３
および１５と、窓ガラス７の上縁部７ｂ（閉塞方向下流
側端部）に面する窓枠部５の内周部に配設された異物検
知素子（感圧素子）２１と、異物検知素子２１からの信
号に基づいて異物の有無を判断しつつ、操作スイッチ１
３，１５を通じて入力される操作入力に従い、図示しな
い駆動回路を通じてモータ９を駆動制御し、窓ガラス７
の開閉を行う制御部２３とを備えている。このうち、異
物検知素子２１および制御部２３に含まれる後述する挟
込判定部（挟込判定手段）２３ａとによって挟込防止装
置が構成されるようになっている。

【００２１】図３は異物検知素子２１の取付け部の構成
を示す断面図であり、図４はその要部を拡大した一部破
断斜視図である。図３に示されるように、ドア３の窓枠
部５の内周部には、窓ガラス７の上縁部７ｂが嵌り込む
溝４１ａを有するウエザーストリップ４１が設けられて
おり、異物検知素子２１は、そのウエザーストリップ４
１の溝４１ａの両側の頂部４１ｂ，４１ｃ内に埋込まれ
ている。

【００２２】異物検知素子２１は、図４の如く、第１の
電極となる芯線（内部導体）５１と、この芯線５１に同
心円状に配置されてその周囲を被覆する圧電層５２と、
この圧電層５２のさらに周囲で芯線５１及び圧電層５２
と同心円状に配置される第２の電極としての外部導体層
５３と、外部導体層５３のさらに外周を覆うウレタンゴ
ム製等の絶縁被覆層５４とを備えて構成されている。

【００２３】ここで、圧電層５２は、例えばビニリデン
フルオライドをモノマ単位とするホモポリマまたはコポ
リマ等の絶縁高分子材料であり、圧縮されると電圧が発
生するものである。

【００２４】そして、芯線５１及び外部導体層５３は、
圧電層５２に圧力が加わると圧電層５２間で電圧が発生
し、この電圧を後述する制御部２３の挟込判定部２３ａ
にて検出することによって、異物検知素子２１に加わる
押圧力の有無、即ち異物の有無を検出できるようになっ
ている。

【００２５】かかる異物検知素子２１は、ウエザースト
リップ４１の頂部４１ｂの挟込みが発生するおそれがあ
る全領域に帯状に配設されている。

【００２６】次に、開閉機構１１について詳述すると、
ドア３内には図１に示されるように、上下方向に沿って
レール１１ａが延設され、ここにスライダ１１ｂが上下
方向に摺動可能に保持され、このスライダ１１ｂにワイ
ヤ１１ｃが連結され、このワイヤ１１ｃがレール１１ａ
の上下端に配設されたプーリ１１ｄに巻回されてモータ
９等からなる駆動部１１ｅに連結され、モータ９が駆動
されたときにワイヤ１１ｃを介してスライダ１１ｂが上
下に移動されるようになっている。このスライダ１１ｂ
には窓ガラス７の下端が固定されており、スライダ１１
ｂと共に上下にスライド移動されたときに窓枠部５によ
り形成される窓空間が開閉される。

【００２７】操作スイッチ１３は、窓ガラス７の開放動
作を指示するためのものであり、操作スイッチ１５は窓
ガラス７の閉塞動作を指示するためのものであり、ここ
では基本的に押圧操作等の所定のスイッチ操作が継続し
て行われている間だけ、窓ガラス７の開放動作または閉
塞動作が行われるようになっているが、操作スイッチ１
３，１５への所定のスイッチ操作が行われると窓ガラス
７が自動的に全開または全閉するようにしてもよい。

【００２８】制御部２３は、異物検知素子２１からの信
号に基づいて異物の有無を判定する挟込判定部２３ａ
と、操作スイッチ１３，１５からの入力信号に基づいて
モータ９を駆動制御し、窓ガラス７の開閉を行う開閉制
御部（開閉制御手段）２３ｂとを備えている。

【００２９】挟込判定部２３ａは、操作スイッチ１５か
らの窓ガラス７の閉塞動作を指示する信号が入力される
と、これに応答し、異物検知素子２１を通じた挟込判定
動作を開始する。

【００３０】次に、上記構成の車窓用異物検知素子の利
用方法について説明する。図５は、制御部２３の窓ガラ
ス７の開閉時の制御を示すフローチャートである。ステ
ップＳ１で、操作スイッチ１３または１５に対するスイ
ッチ操作が行われ、窓ガラス７の開放動作または閉塞動
作を指示する操作入力があると、ステップＳ２に進み、
ステップＳ１で入力された操作入力が窓ガラス７の閉塞
動作を指示するものであるか否かが判断され、判断結果
が肯定的である場合には、ステップＳ３にて窓ガラス７
の閉塞動作が開始されるとともに挟込判定部２３ａによ
る判定動作が開始される。一方、判断結果が否定的であ
る場合には、ステップＳ４にて窓ガラス７の開放動作が
開始される。

【００３１】ステップＳ５では、前述した挟込判定部２
３ａによる挟込判定が行われる。すなわち、ウエザース
トリップ４１の頂部４１ｂ，４１ｃに異物が当接してい
ないときには、異物検知素子２１の圧電層５２は自然状
態のままであるため、芯線５１と外部導体層５３とは圧
電層５２を隔てて同心円状に離間しており、ほぼ絶縁性
が保たれた状態となっている。一方、ウエザーストリッ
プ４１の頂部４１ｂ，４１ｃに異物からの応力が加えら
れたときには、圧電層５２に電位差が生じる。この電位
差を挟込判定部２３ａにより判定することで、異物の有
無を判定できる。

【００３２】この際、異物検知素子２１は、芯線５１、
圧電層５２及び外部導体層５３を同心円状に配置してい
るので、いずれの方向からの押圧力をも確実に検知する
ことができる。

【００３３】このように挟込判定部２３ａによって異物
が存在するか否かが判断され、異物が存在する場合に
は、挟込判定部２３ａから開閉制御部２３ｂに閉塞動作
停止指令が出力され、ステップＳ６に進み、窓ガラス７
の閉塞動作が停止されるとともに、所定の距離だけ窓ガ
ラス７が開放される。一方、異物が存在しない場合に
は、ステップＳ７に進む。

【００３４】ステップＳ７では、操作スイッチ１５への
スイッチ操作が継続されているか否かが判断され、継続
されている場合にはステップＳ８に進み、継続されてい
ない場合にはステップＳ６に進み閉塞動作が停止され
る。ステップＳ８では、全閉時の負荷の増大によるモー
タ９の過電流等を検知することにより、窓ガラス７が全
閉されたか否かが判断され、全閉された場合にはステッ
プＳ６に進み、閉塞動作が停止され、全閉されていない
場合にはステップＳ５に戻り、異物の存在を検知する
か、操作スイッチ１５へのスイッチ操作が解除される
か、あるいは窓ガラス７が全閉されるまで、ステップＳ
５，Ｓ７，Ｓ８が繰り返される。

【００３５】一方、ステップＳ４で窓ガラス７の開放動
作が開始されると、ステップＳ９に進み、操作スイッチ
１３へのスイッチ操作が継続されているか否かが判断さ
れ、継続されている場合にはステップＳ１０に進む一
方、継続されていない場合にはステップＳ６に進み開放
動作が停止される。ステップＳ１０では、全開時の負荷
の増大によるモータ９の過電流等を検知することによ
り、窓ガラス７が全開されたか否かが判断され、全開さ
れた場合にはステップＳ６に進み、開放動作が停止さ
れ、全開されていない場合にはステップＳ９に戻り、操
作スイッチ１３へのスイッチ操作が解除されるか、ある
いは窓ガラス７が全開されるまで、ステップＳ９，Ｓ１
０が繰り返される。

【００３６】以上のように、本実施形態によれば、異物
検知素子２１についていずれの方向に加えられた押圧力
をも検知するようにしているので、主として下側からの
押圧力のみを検知できる従来例１に比べて、異物検知精
度が飛躍的に向上する。

【００３７】また、異物検知素子２１として、圧電層５
２の内外両側に芯線５１及び外部導体層５３を密着配置
した構造を採用しているので、従来例１のようにこれら
の境界面において電極の表面が酸化したり、あるいは腐
食したりする心配がいらず、故に長期の使用においても
信頼性を保つことが可能となる。

【００３８】また、異物検知素子２１の芯線５１及び外
部導体層５３間の電位差を判別することで異物の挟込み
を判断するようにしているので、モータ（負荷）の始動
期間におけるラッシュ電流の影響を一切受けずに異物の
挟込みを検出でき、したがって、従来例２で問題となっ
ていた始動期間の直後の挟込みをも即座に検出すること
ができる。同様に、従来例３のように長期間に亘ってモ
ータの回転キャンセルを検出する場合に比べて、迅速な
挟込み判断を行うことができる。

【００３９】さらに、異物検知素子２１の変形により異
物の挟込みを検出することで、従来例３や従来例４のよ
うな光学検出方式で問題となっていた外部環境の光量の
変化や汚れの影響をなくすことができる。

【００４０】なお、本実施形態では、異物検知素子２１
をウエザーストリップ４１の両頂部４１ｂ，４１ｃに配
設するようにしたが、配設位置はこれに限定するもので
はなく、ウエザーストリップ４１の内側および外側のう
ち一方の頂部４１ｂ，４１ｃ、のみや、ドア３が設けら
れる車体の搭乗口６１の内周部における窓ガラス７の上
縁部７ｂに沿った部分６１ａのうちのいずれかの位置に
配設すれば同様な効果が得られる。

【００４１】あるいは、異物検知素子２１を窓枠側（固
定側）ではなく窓ガラス７（開閉部材）側に設ければ、
移動側の窓ガラス７の上縁端に異物が当接するだけで異
物の存在を検出できる。したがって、窓枠と窓ガラス７
とで異物を挟み込む以前においても、異物の検出を行う
ことが可能になるので、頭や手等の身体に痛みを感じる
以前に、あるいは器物の挟込みによる当該器物の損傷が
おこる以前に、これらの異物を検出して挟込みを未然に
防止することができる。

【００４２】また、本実施形態では、本発明に係る車窓
用異物検知素子を自動窓開閉機構に適用したが、自動的
に開閉される開閉部材が光透過性の材料で形成されるサ
ンルーフの開閉機構に適用してもよい。

【００４３】さらにまた、異物検知素子２１が埋込まれ
たウエザーストリップ４１が絶縁体から構成されること
が多いため、ウエザーストリップ４１自体が異物検知素
子２１の保護部材として機能する場合は、異物検知素子
２１において絶縁被覆層５４は省略しても差支えない。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、線状の内部導体と、その周囲を被覆する圧電層
と、そのさらに周囲に配置される外部導体層とを断面視
同心円状に形成配置しているので、異物検知素子につい
ていずれの方向に加えられた押圧力をも確実に検知で
き、主として下側からの押圧力のみを検知できる従来例
１に比べて、異物検知精度が飛躍的に向上する。

【００４５】また、異物検知素子として、圧電層の内外
両側に内部導体及び外部導体層を密着配置した構造を採
用しているので、従来例１のようにこれらの境界面にお
いて電極の表面が酸化したり、あるいは腐食したりする
心配がいらず、故に長期の使用においても信頼性を保つ
ことが可能となる。

【００４６】また、異物検知素子の内部導体及び外部導
体層間の電位差を判別することで異物の挟込みを判断で
きるので、モータ（負荷）の始動期間におけるラッシュ
電流の影響を一切受けずに異物の挟込みを検出でき、し
たがって、従来例２で問題となっていた始動期間の直後
の挟込みをも即座に検出することができる。同様に、従
来例３のように長期間に亘ってモータの回転キャンセル
を検出する場合に比べて、迅速な挟込み判断を行うこと
ができる。

【００４７】さらに、異物検知素子の圧電層の圧縮変形
により異物の挟込みを検出することで、従来例３や従来
例４のような光学検出方式で問題となっていた外部環境
の光量の変化や汚れの影響をなくすことができる。

【００４８】さらにまた、請求項３記載の発明によれ
ば、自動車の窓ガラスが全閉状態となった際に当該窓ガ
ラスの縁端部が埋没される窓枠部の溝に隣接して突出さ
れた頂部に配設されるので、窓ガラスが全閉状態に至る
以前に、当該窓ガラスの閉動作時の後方の頂部において
迅速に異物を検知できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る車窓用異物検知素子
が適用された車両のドアの自動窓開閉機構を示す図であ
る。

【図２】図１の自動窓開閉機構の全体のブロック図であ
る。

【図３】異物検知素子の取付け部の構成を示す断面図で
ある。

【図４】図３の異物検知素子及びその取付け部を示す一
部破断斜視図である。

【図５】図１の挟込防止装置に備えられる制御部の窓ガ
ラスの開閉時の制御を示すフローチャートである。

【図６】従来例１の異物検知素子を示す斜視図である。

【図７】従来例２における駆動電流の変化を示す図であ
る。

【符号の説明】

３ ドア ５ 窓枠部 ７ 窓ガラス ２１ 異物検知素子 ５１ 芯線（内部導体） ５２ 圧電層 ５３ 外部導体層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の窓部等において異物の挟込みを検
   知するものであって、 線状の内部導体と、 前記内部導体に断面視同心円状に配置されてその周囲を
   被覆する圧電層と、 前記圧電層のさらに周囲で前記内部導体及び前記圧電層
   と断面視同心円状に配置される外部導体層とを備えるこ
   とを特徴とする車窓用異物検知素子。
2. 【請求項２】 前記圧電層は、外部圧力により圧電効果
   を示す絶縁樹脂からなることを特徴とする請求項１に記
   載の車窓用異物検知素子。
3. 【請求項３】 自動車の窓ガラスが全閉状態となった際
   に当該窓ガラスの縁端部が埋没される窓枠部の溝に隣接
   して突出された頂部に配設されたことを特徴とする請求
   項１に記載の車窓用異物検知素子。