JPWO2019142448A1 - ドアハンドル - Google Patents

Abstract

ドアハンドルケースの中に静電センサが設置されているドアハンドルであって、前記静電センサは、平坦な導体板、または、平坦な基板の表面や内部に検出電極が形成されているものであり、前記検出電極は、前記検出電極の長手方向の中央部分と、前記検出電極の長手方向の両端近傍の各々の周辺部分と、を有しており、前記検出電極における前記長手方向とは垂直な方向の幅が、前記中央部分よりも、前記周辺部分の幅が広く、前記長手方向の端部に向かって徐々に広がっていることを特徴とするドアハンドル。

Description

本発明は、ドアハンドルに関するものである。

自動車等のドアには、ドアを開閉するためのドアハンドルが設けられており、近年は、ドアハンドルに手を近づけてジェスチャ操作することにより、ドアの開閉のロックまたはロックの解除を行うことのできるものも登場している。このようなドアハンドルには、手の操作を検知するための静電センサ等が内部に設置されている。

特開２００７−２７０５１６号公報

ところで、ドアハンドルは、人の手の指等が掴みやすいように、手の指等が触れる内側の表面は曲面となっている。しかしながら、ドアハンドルの内側の表面を曲面により形成した場合に、ドアハンドルの内側の表面と静電センサの電極との距離が場所によって異なり、ドアハンドルの内側の表面と静電センサの電極との距離が離れている部分では、静電センサによる検出感度が低下するため、手の指等を正確に検出できない場合がある。

このため、ドアハンドルの内側の表面と静電センサの電極との距離が離れている部分においても、静電センサによる検出感度が低下することなく、ドアハンドルの内側の表面と静電センサの電極との距離が近い部分と同等の検出感度が得られるドアハンドルが求められている。即ち、ドアハンドルの人の手が触れる内側の表面においては、触れる場所に依存することなく、所定の検出感度の得られるドアハンドルが求められている。

本実施の形態の一観点によれば、ドアハンドルケースの中に静電センサが設置されているドアハンドルであって、前記静電センサは、平坦な導体板、または、平坦な基板の表面や内部に検出電極が形成されているものであり、前記検出電極は、前記検出電極の長手方向の中央部分と、前記検出電極の長手方向の両端近傍の各々の周辺部分と、を有しており、前記検出電極における前記長手方向とは垂直な方向の幅が、前記中央部分よりも、前記周辺部分の幅が広く、前記長手方向の端部に向かって徐々に広がっていることを特徴とする。

開示のドアハンドルによれば、ドアハンドルの人の手が触れる内側の表面においては、触れる場所に依存することなく、所定の検出感度を得ることができる。

本実施の形態におけるドアハンドルの斜視図 本実施の形態におけるドアハンドルの上面図 本実施の形態におけるドアハンドルの断面図 本実施の形態におけるドアハンドルの内部構造図 静電センサの構造図 図５に示される静電センサを用いたドアハンドルの断面図 本実施の形態における静電センサの説明図（１） 本実施の形態における静電センサの説明図（２） 本実施の形態における静電センサの説明図（３） 本実施の形態における静電センサの変形例１の説明図 本実施の形態における静電センサの変形例２の説明図 本実施の形態における静電センサの変形例３の説明図 本実施の形態における静電センサの変形例４の説明図 本実施の形態における静電センサの変形例５の説明図 本実施の形態における静電センサの変形例６の説明図（１） 本実施の形態における静電センサの変形例６の説明図（２）

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本願においては、Ｘ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向、Ｚ１−Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。また、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１−Ｙ２方向及びＺ１−Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１−Ｚ２方向及びＸ１−Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。

（ドアハンドル）
図１から図４に基づきドアハンドル１０について説明する。図１はドアハンドル１０の斜視図であり、図２は上面図であり、図３は断面図であり、図４は第１のドアハンドルケース１１を取り除いた状態の正面図である。

ドアハンドル１０は、自動車等の車両のドアの外側に取り付けられている。ドアハンドル１０の筐体部分となるドアハンドルケースは、第１のドアハンドルケース１１と第２のドアハンドルケース１２により形成されている。ドアハンドル１０は、静電センサ１００が、第１のドアハンドルケース１１と第２のドアハンドルケース１２とにより覆われており、ドアハンドル１０の内部に、静電センサ１００が設置されている。尚、第２のドアハンドルケース１２には、静電センサ１００に接続されている配線１１３等を通すために貫通穴１３が設けられている。配線１１３は、静電センサ１００をドアハンドル１０の外部と電気的に接続するために設けられている。

静電センサ１００は、絶縁体により形成された平坦な基板の表面又は内部に、静電容量を検出するための電極が形成されている。静電センサ１００の基板は略長方形で形成されており、ドアハンドル１０の長手方向がＸ１−Ｘ２方向である場合には、ドアハンドル１０の内部の静電センサ１００の基板も、長手方向がＸ１−Ｘ２方向となっており、静電センサ１００の基板の基板面は、ＸＹ方向と略平行となっている。尚、静電センサ１００は、金属板等の導体板により形成されているものであってもよく、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等のフレキシブル基板が平らに保持されているものであってもよい。

このような構造のドアハンドル１０では、人の手の指等がドアハンドル１０を掴みやすいように、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａは、中央部分１２ｂがＺ１側に凹んだ凹状の曲面により形成されている。この表面１２ａは手の指等が触れる把持部の一部となる。本願においては、第２のドアハンドルケース１２のＺ２側の表面１２ａをドアハンドルの内側の表面１２ａ、または、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａと記載する場合がある。

ここで、ドアハンドルの内部に、図５に示される静電センサ９００が設置されている場合について考える。この静電センサ９００は、長手方向がＸ１−Ｘ２方向の長方形の基板１１０の表面等に、検出電極９２０と、ガード電極９３１、９３２が形成されている。検出電極９２０は、基板のＹ１−Ｙ２方向の中央部分に、長手方向がＸ１−Ｘ２方向となるように形成されており、ガード電極９３１は、検出電極９２０のＹ１側に、長手方向がＸ１−Ｘ２方向となるように形成されており、ガード電極９３２は、検出電極９２０のＹ２側に、長手方向がＸ１−Ｘ２方向となるように形成されている。この静電センサ９００では、検出電極９２０のＹ１−Ｙ２方向の幅は一定であって、Ｘ１−Ｘ２方向に細長い形状で形成されている。

このように静電センサ９００の基板１１０には、長手方向がＸ１−Ｘ２方向となる検出電極９２０が形成されており、静電センサ９００の検出電極９２０と手の指等との間の静電容量の変化により、手の指等がドアハンドルの内側の表面１２ａに触れたことを検出することができる。静電センサ９００により検出される静電容量は、静電センサ９００の検出電極９２０と手の指等との間の距離に依存し、静電センサ９００の検出電極９２０と手の指等との間の距離が短いと大きくなり、静電センサ９００の検出電極９２０と手の指等との距離が長いと小さくなる。静電センサ９００により検出される静電容量が大きい場合には、検出感度が高いため、手の指等がドアハンドルの内側の表面１２ａに触れたことを正確に検出することができるが、静電センサ９００により検出される静電容量が小さい場合には、検出感度が低いため、手の指等がドアハンドルの内側の表面１２ａに触れたことを正確に検出することができない。

具体的に、図６に示されるドアハンドルの断面図に基づき説明する。図６に示されるドアハンドルには、図５に示される静電センサ９００が設置されている。ドアハンドルの内側の表面１２ａが最もＺ１側に凹んでいる中央部分１２ｂでは、ドアハンドルの内側の表面１２ａと静電センサ９００との距離が短い。このように、ドアハンドルの内側の表面１２ａと静電センサ９００との距離が短い部分では、手の指等がドアハンドルの内側の表面１２ａの中央部分１２ｂに接触した際、静電センサ９００の電極と手の指等との距離が短いため、高い検出感度で手の指等を検出することができる。

しかしながら、ドアハンドルの内側の表面１２ａのＸ１側の端部近傍の周辺部分１２ｃやＸ２側の端部近傍の周辺部分１２ｄでは、ドアハンドルの内側の表面１２ａと静電センサ９００との距離が長いため、手の指等がドアハンドルの内側の表面１２ａの周辺部分１２ｃ、１２ｄに接触しても、静電容量の変化は少なく、検出感度が低いため、手の指等がドアハンドルの内側の表面１２ａに触れたことを精度よく検出することができない場合がある。

ドアハンドルの内側の表面１２ａの曲面部分は、手の指等が触れる部分であるため、中央部分１２ｂに触れる場合もあれば、周辺部分１２ｃ、１２ｄに触れる場合もある。このため、ドアハンドルの内側の表面１２ａであれば、中央部分１２ｂであっても、周辺部分１２ｃ、１２ｄであっても、手の指等がドアハンドルの内側の表面１２ａに触れたことを精度よく検出することのできるドアハンドルが求められていた。

尚、静電センサ９００が、ドアハンドルの内側の表面１２ａの曲面部分に対応した形状で形成されていれば、上記のような問題が生じないが、静電センサ９００の基板１１０は、ガラスエポキシ樹脂等により形成された平坦で硬質な基板であるため、この基板１１０を曲げて所望の曲面にすることは極めて困難であり、また、平坦ではなく曲面の基板に電極パターンを形成することは極めて複雑な工程となるため、多大な時間と費用を要し、ドアハンドルが高価なものとなってしまう。

（静電センサ）
次に、本実施の形態における静電センサ１００について、図７に基づき説明する。本実施の形態における静電センサ１００は、長手方向がＸ１−Ｘ２方向の長方形の平坦な基板１１０の表面には、検出電極１２０と、ガード電極１３１、１３２が形成されている。検出電極１２０は、基板１１０のＹ１−Ｙ２方向の中央部分に、長手方向がＸ１−Ｘ２方向となるように形成されており、検出電極１２０のＹ１側には、長手方向がＸ１−Ｘ２方向となるガード電極１３１が形成されており、検出電極１２０のＹ２側には、長手方向がＸ１−Ｘ２方向となるガード電極１３２が形成されている。尚、Ｙ１−Ｙ２方向が長手方向と垂直な短手方向となる。また、検出電極１２０、ガード電極１３１、１３２は、基板１１０の表面ではなく内部に形成されていてもよい。

本実施の形態における静電センサ１００では、検出電極１２０は、中央部分１２１では、Ｙ１−Ｙ２方向の幅Ｗ１は一定で形成されているが、Ｘ１側の端部１２０ａ近傍の周辺部分１２２では、Ｙ１−Ｙ２方向における幅が、Ｘ１側の端部１２０ａに向かって徐々に広がっており、端部１２０ａでは幅Ｗ２となっている。また、Ｘ２側の端部１２０ｂ近傍の周辺部分１２３では、Ｙ１−Ｙ２方向における幅が、Ｘ２側の端部１２０ｂに向かって徐々に広がっており、端部１２０ｂでは幅Ｗ３となっている。このように、検出電極１２０のＹ１−Ｙ２方向における幅を中央部分１２１よりも周辺部分１２２、１２３を広くすることにより、周辺部分における検出感度を向上させている。尚、本願において、徐々に広がっている構造には、検出電極１２０が一部が局所的に幅が狭くなっているような構造、例えば、１ヶ所だけ少し凹んでいるような分割ほど規則的ではない構造や、他の電極や部材、スルーホールの配置等がなされている構造のものも含まれるものとする。

ところで、静電容量Ｃは、数１に示す式のように、電極の面積Ｓに比例し、電極間の距離ｄに反比例する。尚、εは第２のドアハンドルケース１２等の比誘電率である。

本実施の形態においては、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａのＸ１側やＸ２側の周辺部分１２ｃ、１２ｄでは、静電センサ１００との距離が離れるため、静電容量は減少するが、この静電容量が減少した分を電極の面積を広げて補うことにより、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａの中央部分１２ｂであっても、Ｘ１側やＸ２側の周辺部分１２ｃ、１２ｄであっても、静電容量の値を略同じにして、周辺部分１２ｃ、１２ｄにおける感度の低下を防いでいる。尚、ガード電極１３１、１３２では、Ｘ１−Ｘ２方向の端部近傍の周辺部分は、検出電極１２０の周辺部分１２２、１２３の形状に対応して、Ｙ１−Ｙ２方向における幅が狭くなっている。

具体的には、図８に示されるように、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａの中央部分１２ｂにおける表面１２ａと静電センサ１００との距離がＬ１とし、検出電極１２０の中央部分１２１のＹ１−Ｙ２方向の幅をＷ１とし、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａの周辺部分１２ｃにおける表面１２ａと静電センサ１００との距離がＬ２とした場合、この位置に対応する検出電極１２０の周辺部分１２２のＹ１−Ｙ２方向の幅Ｗ２は、Ｗ２≒（Ｗ１×Ｌ２）／Ｌ１となるように形成する。尚、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａの周辺部分１２ｃが、検出電極１２０の周辺部分１２２のＸ１側の端部１２０ａに対応した位置であるものとする。

また、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａの周辺部分１２ｄにおける表面１２ａと静電センサ１００との距離がＬ３である場合、この位置に対応する検出電極１２０の周辺部分１２３のＹ１−Ｙ２方向の幅Ｗ３は、Ｗ３≒（Ｗ１×Ｌ３）／Ｌ１となるように形成する。尚、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａの周辺部分１２ｄが、検出電極１２０の周辺部分１２３のＸ２側の端部１２０ｂに対応した位置であるものとする。

更には、本実施の形態においては、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａと静電センサ１００との距離Ｌと、対応する位置の検出電極１２０のＹ１−Ｙ２方向の幅Ｗとが略比例するように形成してもよい。また、ドアハンドルケースの内側の表面１２ａと静電センサ１００との距離Ｌと、検出電極１２０のＹ１−Ｙ２方向の幅Ｗとが略同じとなるように形成してもよい。

本実施の形態においては、図９に示すように、静電センサ１００には制御部１５０が設けられており、検出電極１２０、及び、ガード電極１３１、１３２は、制御部１５０に接続されている。制御部１５０は、制御部１５０から検出電極１２０に電圧を印加し、流れる電流量を測定することにより、検出電極１２０と手の指等の間における静電容量を測定することができる。また、ガード電極１３１、１３２には、制御部１５０から、接地電位、所定の電位のバイアス電位、検出電極１２０に印加される電位と同じ電位のうちのいずれかが印加されている。尚、制御部１５０は、検出電極１２０に電圧を印加して、静電容量を検出し、検出された静電容量の値に基づいて、接触操作やジェスチャ操作等の判別を行う。また、ガード電極１３１、１３２を設けることにより、ノイズ等による静電容量の変動が抑制され、本実施の形態においては、特にＹ１−Ｙ２方向の側面からのノイズや意図せぬ接触等による変動を抑えることができる。

よって、本実施の形態においては、ドアハンドル１０の内側の表面１２ａと静電センサ１００の電極との距離が離れている周辺部分１２ｃ、１２ｄであっても、静電センサ１００の検出感度が低下することはなく、中央部分１２ｂと同等の検出感度を得ることができる。即ち、ドアハンドル１０の人の手が触れる内側の表面１２ａにおいては、触れる場所に依存することなく、一定の検出感度を得ることができる。従って、ドアハンドル１０の内側の表面１２ａにおいては、触れる場所に依存することなく、ドアハンドル１０の内側の表面１２ａに手の指等が触れたことを検知することができる。また、本実施の形態におけるドアハンドルは、静電センサ１００に形成される電極パターンを変更するだけであるため、図５に示される静電センサ９００と同等のコストで製造することができる。

（変形例）
また、本実施の形態は、図１０に示されるように、基板１１０の表面に検出電極１２０のみが設けられており、ガード電極１３１、１３２が設けられていない構造のものであってもよい。

また、本実施の形態は、図１１に示されるように、検出電極２２０をＹ２側に設け、Ｙ１側にガード電極２３１を設けた構造のものであって、Ｘ１−Ｘ２方向が長手方向となっている検出電極２２０は、中央部分２２１におけるＹ１−Ｙ２方向の幅が狭く、Ｘ１側の端部２２０ａ及びＸ２側の端部２２０ｂに向かって、Ｙ１−Ｙ２方向の幅が徐々に広がっているものであってもよい。即ち、検出電極２２０の中央部分２２１のＹ１−Ｙ２方向の幅よりも、Ｘ１側の端部２２０ａ近傍の周辺部分２２２及びＸ２側の端部２２０ｂ近傍の周辺部分２２３のＹ１−Ｙ２方向の幅が広くなっているものであってもよい。尚、Ｘ１−Ｘ２方向が長手方向となるように形成されたガード電極２３１は、検出電極２２０の形状に対応し、Ｙ１−Ｙ２方向の幅が、Ｘ１側の端部及びＸ２側の端部に向かって徐々に狭くなっている。

また、本実施の形態は、図１２に示されるように、検出電極１２０に相当するものを２本形成し、２本の検出電極１２０に相当するものをＸ１側で接続しＵ字状の形状としたものであってもよい。具体的には、検出電極１２５は、Ｘ１−Ｘ２方向が長手方向となる２つの電極部１２５ａ、１２５ｂをＹ１−Ｙ２方向に並べ、電極部１２５ａと電極部１２５ｂとをＸ１側の端部の接続部１２５ｃにより接続した構造のものであってもよい。この場合には、電極部１２５ａと電極部１２５ｂとの間にＸ１−Ｘ２方向が長手方向となるガード電極１３５を設け、電極部１２５ａよりもＹ１側にＸ１−Ｘ２方向が長手方向となるガード電極１３６を設け、電極部１２５ａよりもＹ２側にＸ１−Ｘ２方向が長手方向となるガード電極１３７を設けてもよい。

また、検出電極１２０は、中央部分と周辺部分とを分割した構造のものであってもよい。具体的には、図１３に示すように、検出電極１２０の中央部分１２１に相当する中央検出電極３２１、Ｘ１側の周辺部分１２２に相当する周辺検出電極３２２、Ｘ２側の周辺部分１２３に相当する周辺検出電極３２３に、複数に分割されていてもよい。

また、図１４に示すように、中央検出電極３２１、周辺検出電極３２２、３２３は、更に分割されていてもよい。図１４に示される場合では、中央検出電極３２１は、電極３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ、３２１ｄ、３２１ｅ、３２１ｆ、３２１ｇ、３２１ｈに分割され、Ｘ１−Ｘ２方向に沿って配置されていてもよい。また、周辺検出電極３２２は、電極３２２ａ、３２２ｂに分割され、周辺検出電極３２３は、電極３２３ａ、３２３ｂに分割されていてもよい。尚、図１３、図１４に示される分割されている電極は、それぞれの電極が接続され合わせた静電容量を検出値としてもよく、個別に制御部１５０に接続され、それぞれ検出値を得てもよい。

また、本実施の形態は、検出電極１２０のＸ１側、または、Ｘ２側のいずれか一方の端部のみがＹ１−Ｙ２方向における幅が広がるように形成されているものであってもよい。具体的には、図１５及び図１６に示されるように、検出電極１２０のＸ２側の端部１２０ｂ近傍の周辺部分１２３のＹ１−Ｙ２方向における幅が、端部１２０ｂとは反対側のＸ１側の端部１２０ｃよりも広くなっている構造のものであってもよい。尚、本願では、図１６に示される静電センサにおいては、検出電極１２０のＸ１側の端部１２０ｃを一方の端部と記載し、Ｘ２側の端部１２０ｂを他方の端部と記載する場合がある。

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
尚、本国際出願は、２０１８年１月１７日に出願した日本国特許出願第２０１８−００５６４１号に基づく優先権を主張するものであり、その出願の全内容は本国際出願に援用する。

１０ ドアハンドル
１１ 第１のドアハンドルケース
１２ 第２のドアハンドルケース
１２ａ 表面
１２ｂ 中央部分
１２ｃ 周辺部分
１２ｄ 周辺部分
１００ 静電センサ
１１０ 基板
１２０ 検出電極
１２０ａ 端部（Ｘ１側の端部）
１２０ｂ 端部（Ｘ２側の端部）
１２１ 中央部分
１２２ 周辺部分
１２３ 周辺部分
１３１ ガード電極
１３２ ガード電極

Claims (7)

1. ドアハンドルケースの中に静電センサが設置されているドアハンドルであって、
   前記静電センサは、平坦な導体板、または、平坦な基板の表面や内部に検出電極が形成されているものであり、
   前記検出電極は、前記検出電極の長手方向の中央部分と、前記検出電極の長手方向の両端近傍の各々の周辺部分と、を有しており、
   前記検出電極における前記長手方向とは垂直な方向の幅が、前記中央部分よりも、前記周辺部分の幅が広く、前記長手方向の端部に向かって徐々に広がっていることを特徴とするドアハンドル。
2. 前記ドアハンドルにおいて人の手が触れる内側の表面は曲面により形成されており、
   前記検出電極の中央部分における前記静電センサから前記ドアハンドルの内側の表面までの長さよりも、前記検出電極の周辺部分における前記静電センサから前記ドアハンドルの内側の表面までの長さが長いことを特徴とする請求項１に記載のドアハンドル。
3. ドアハンドルケースの中に静電センサが設置されているドアハンドルであって、
   前記静電センサには、平坦な基板の表面又は内部に検出電極が形成されており、
   前記検出電極は、前記検出電極の長手方向の一方の端部と、他方の端部と、を有しており、
   前記検出電極における前記長手方向とは垂直な方向の幅が、前記一方の端部よりも、前記他方の端部の幅が広く、前記他方の端部に向かって徐々に広がっていることを特徴とするドアハンドル。
4. 前記ドアハンドルにおいて人の手が触れる内側の表面は曲面により形成されており、
   前記検出電極の一方の端部における前記静電センサから前記ドアハンドルの内側の表面までの長さよりも、前記検出電極の他方の端部における前記静電センサから前記ドアハンドルの内側の表面までの長さが長いことを特徴とする請求項３に記載のドアハンドル。
5. 前記検出電極における長手方向と垂直な方向の幅と、前記静電センサから前記ドアハンドルの内側の表面までの長さは、略比例していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のドアハンドル。
6. 前記静電センサの長手方向は、前記ドアハンドルの長手方向であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のドアハンドル。
7. 前記基板の表面又は内部には、前記検出電極の長手方向と垂直な方向にガード電極が形成されており、
   前記ガード電極には、接地電位、または、所定の電位が印加されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のドアハンドル。

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