WO2017006737A1 - 挟み込み検出用センサ - Google Patents

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修司 設楽
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株式会社東海理化電機製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a pinching detection sensor for detecting pinching by an opening / closing body.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which an electrostatic sensor is provided on a door window which is an example of an opening / closing body, and pinching detection is performed using this electrostatic sensor. If pinching is detected by the electrostatic sensor during the door closing operation, the door window operation is reversed. As a result, the sandwiched object is released from the door window.
  • electrostatic sensors are easily affected by surrounding charged objects, so even if there is no actual pinching, the door window is erroneously reversed when pinching is detected while detecting surrounding charged objects. There are concerns.
  • An object of the present invention is to provide a pinching detection sensor that can appropriately detect only a pinching object.
  • the pinch detection sensor for detecting pinching by the opening / closing body includes an anode-side sensor electrode set at a position where pinching by the opening / closing body occurs, and the opening / closing body, A cathode-side sensor electrode set at a position having a gap between the anode-side sensor electrode and the sandwiching detection sensor detects a charged object approaching the anode-side sensor electrode as a sandwiched object, The detection of the charged object approaching the cathode sensor electrode is canceled.
  • (A) is a schematic diagram showing the configuration of the power window device
  • (b) is an enlarged view of the window glass
  • (c) is an enlarged view of the window glass in a top view
  • (d) is a charged object approaching from the side.
  • (A) is a figure which shows the example of a change about the shape of the upper end surface of a window glass
  • (b) is a figure which shows the other example of a change about the shape of the upper end surface of a window glass.
  • the pinch detection sensor of this example is applied to a vehicle power window device which is an example of an opening / closing control device.
  • a pinch detection sensor is used to detect pinching by the window glass.
  • the power window device 1 controls the opening / closing operation of the window glass 3 using the window glass 3 of the door 2 of the vehicle as a control target.
  • the opening operation of the window glass 3 is defined by the lowering operation of the window glass 3
  • the closing operation of the window glass 3 is defined by the raising operation of the window glass 3.
  • the window glass 3 slides in the window frame and corresponds to an opening / closing body.
  • the upper end surface 4 of the window glass 3 is provided with an electrostatic sensor 5 which is an example of a pinch detection sensor.
  • the upper end surface 4 of the window glass 3 corresponds to the front end surface in the traveling direction when the window glass 3 is raised.
  • the electrostatic sensor 5 detects pinching when the electrostatic capacity due to the accumulated electric charge is equal to or greater than a threshold value. At that time, the electrostatic sensor 5 can detect the approach of the charged object in addition to the contact of the charged object, depending on the setting of the threshold value.
  • the power window device 1 has an ECU (electronic control unit) 6 (see FIG. 1 (a)) that controls the overall opening / closing operation of the window glass 3, and an operation input that triggers the opening / closing operation of the window glass 3.
  • An operation switch (not shown) is provided. The operation switch is provided near the seat, and when an operation input is performed on the operation switch, the operation input is recognized by the ECU 6. As a result, when the user opens the operation switch, the window glass 3 is opened under the control of the ECU 6, and when the user closes the operation switch, the window glass is controlled under the control of the ECU 6. 3 is raised.
  • both the opening operation and the closing operation are a manual operation in which the operation of the window glass 3 is stopped when the operation is released, and an automatic operation in which the operation of the window glass 3 is continued until reaching the fully open position or the fully closed position. Both are possible.
  • auto operations an operation in which the lowering operation of the window glass 3 is continued until the fully opened position is called “auto-down operation”, and an operation in which the raising operation of the window glass 3 is continued until the fully closed position is reached is referred to as “automatic operation”. This is called “up operation”.
  • the ECU 6 When the sandwiching is detected by the electrostatic sensor 5 during the upward movement of the window glass 3 triggered by the auto-up operation, the ECU 6 reverses the operation of the window glass 3. As a result, the sandwiched object is released from the window glass 3.
  • the upper end surface 4 of the window glass 3 is formed in a convex R shape (see FIG. 1D).
  • the upper end surface 4 is also referred to as a convex R surface 4.
  • An electrode 7 corresponding to the anode side sensor electrode of the electrostatic sensor 5 is set on the top of the convex R surface 4, and a shield 8 corresponding to the cathode side sensor electrode is set on the flange portion of the convex R surface 4.
  • the top of the convex R surface 4 where the electrode 7 is set is a portion where pinching by the window glass 3 occurs, and the flange of the convex R surface 4 where the shield 8 is set is where no pinching due to the window glass 3 occurs In addition, this is a place where a charged object approaching the window glass 3 from the side is touched.
  • the top of the convex R surface 4 is the center of the upper surface of the end of the window glass 3 extending in a direction substantially orthogonal to the opening / closing direction of the window glass 3, and the flange of the convex R surface 4 is It is an end side surface of the window glass 3 adjacent to the center of the upper surface of the end portion (or the vicinity of the center of the upper surface of the end portion).
  • the potential of the shield 8 is the same as the GND level of the electric circuit including the electrostatic sensor 5 and is also the same as the body earth of the vehicle.
  • both the electrode 7 and the shield 8 are accommodated in the edge portion (the convex R-shaped upper end surface 4) of the window glass 3.
  • the upper end surface 4 of the window glass 3 is not transparent because it is subjected to edge processing (end surface processing).
  • edge processing end surface processing
  • the appearance of the window glass 3 is not impaired.
  • the electrode 7 is set on the top of the upper end surface 4 with a width of 2 mm when viewed from above.
  • a shield 8 having a width of 1 mm when viewed from above is set on the flange of the upper end surface 4 while surrounding the electrode 7 with a gap 9 of 0.5 mm when viewed from above with the electrode 7.
  • the electrostatic sensor 5 detects a change in the electric field from the electrode 7 toward the shield 8.
  • the electrode 7 set on the top of the upper end surface 4 receives charges from the charged object while Capacity increases.
  • the electrostatic sensor 5 detects pinching. That is, the electrostatic sensor 5 sandwiches a charged object approaching the electrode 7 and detects it as a target object.
  • the electrostatic sensor 5 does not detect pinching. In this case, the electrostatic sensor 5 does not detect the charged object approaching the shield 8 as a target object, that is, the detection of the charged object approaching the shield 8 is cancelled.
  • the electrostatic sensor 5 sandwiches and detects a charged object approaching the electrode 7 as an object to be detected, while canceling the detection of the charged object approaching the shield 8. Thereby, it is possible to suitably detect only the sandwiched object.
  • Both the electrode 7 and the shield 8 are set on the front end surface (upper end surface 4 in this example) of the window glass 3 in the traveling direction when the window glass 3 is closed. According to this configuration, the sensor electrode can be set without impairing the appearance of the window glass 3.
  • the electrostatic sensor 5 sandwiches and detects a charged object approaching the top of the convex R-shaped upper end surface 4 as an object to be detected, while detecting the charged object approaching the flange of the convex R-shaped upper end surface 4. Cancel. Thereby, detection of a pinching object can be limited only to the top part where pinching occurs.
  • a shield 8 is set on the upper end surface 4 of the window glass 3 while surrounding the electrode 7. According to this configuration, the electrostatic sensor 5 sandwiches and detects a charged object between the window frame and the window glass 3 as an object to be detected, and cancels detection of a charged object approaching the window glass 3 from the side. Thereby, it is possible to suitably detect only the sandwiched object.
  • the electrostatic sensor 5 detects pinching when the electrostatic capacity due to the electric charge stored between the electrode 7 and the shield 8 is equal to or greater than a threshold value.
  • the distance between the electrode 7 and the shield 8 is defined by the gap 9. And pinching is detected when the electrostatic capacitance in inverse proportion to the distance becomes equal to or greater than the threshold value.
  • the charged object can be suitably detected in the sandwiching direction (upward in this example), and the detection of the charged object can be preferably canceled in the lateral direction and the downward direction different from the sandwiching direction.
  • the said embodiment can also be changed and actualized as follows. -Instead of the structure which makes the upper end surface 4 of the window glass 3 shown in FIG.1 (d) into convex R shape, as shown to Fig.2 (a), the structure which makes the upper end surface 4 of the window glass 3 flat shape. It may be adopted. In this case, the electrode 7 is set near the center in the thickness direction of the window glass 3 in the upper end surface 4, and the shield 8 is set while surrounding the electrode 7 with a gap 9 between the electrode 7. .
  • a configuration in which the shield 8 is set on the side surface 10 of the window glass 3 may be employed instead of or in addition to the configuration in which the shield 8 is set on the upper end surface 4. Incidentally, you may apply the structure which sets the shield 8 to the side surface 10 of the window glass 3 to the said embodiment.
  • the electrode 7 is set at a location including the whole of the recess and the periphery thereof in the vicinity of the center of the upper end surface 4 in the thickness direction of the window glass 3, and there is a gap 9 between the electrode 7.
  • the shield 8 is set while surrounding the electrode 7.
  • a configuration in which the shield 8 is set on the side surface 10 of the window glass 3 may be employed instead of or in addition to the configuration in which the shield 8 is set on the upper end surface 4.
  • variety of the shield 8, and each dimension of the clearance gap 9 can be changed arbitrarily according to the target electrostatic capacitance.
  • the pinch detection sensor according to the present invention is applied to an opening / closing control device that controls an opening / closing body whose opening operation is defined by an ascending operation and whose closing operation is defined by a descending operation, such as a shutter of a building. May be.
  • a sensor electrode is set to a shutter or the like that is an opening / closing body.
  • the sandwiching detection sensor according to the present invention may be applied to an open / close control device that controls an open / close body that operates in a horizontal direction, such as a sliding door of a vehicle or an automatic door of a building.
  • a sensor electrode is set on a door or the like that is an opening / closing body.
  • the pinch detection sensor according to the present invention may be applied to an opening / closing control device that controls a sunroof or the like of a vehicle.
  • a sensor electrode is set on a sunroof or the like that is an opening / closing body.

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Abstract

開閉体（３）による挟み込みを検出する挟み込み検出用センサ（５）は、開閉体のうち、開閉体による挟み込みの発生する箇所に設定された陽極側センサ電極（７）と、開閉体のうち、陽極側センサ電極との間に隙間（９）を有する箇所に設定された陰極側センサ電極（８）とを備える。挟み込み検出用センサ（５）は、陽極側センサ電極（７）に接近する帯電物を挟み込み対象物として検出し、陰極側センサ電極（８）に接近する帯電物の検出をキャンセルする。

Description

挟み込み検出用センサ
　本発明は、開閉体による挟み込みを検出する挟み込み検出用センサに関する。
　特許文献１には、開閉体の一例であるドアウインドに静電センサを設け、この静電センサを用いて挟み込み検出を行う技術が開示されている。ドアウインドの閉動作時に静電センサによって挟み込みが検出されると、ドアウインドの動作が反転される。これにより、挟み込み対象物がドアウインドから解放されることになる。
特開２００５－３１４９４９号公報
　通常、静電センサは、周囲の帯電物の影響を受け易いため、実際には挟み込みが発生していなくても、周囲の帯電物を検出しつつ挟み込みを検出した場合に、ドアウインドが誤反転する懸念がある。
　本発明の目的は、挟み込み対象物だけを適切に検出することを可能にした挟み込み検出用センサを提供することにある。
　一態様によれば、開閉体による挟み込みを検出する挟み込み検出用センサは、前記開閉体のうち、当該開閉体による挟み込みの発生する箇所に設定された陽極側センサ電極と、前記開閉体のうち、前記陽極側センサ電極との間に隙間を有する箇所に設定された陰極側センサ電極とを備え、前記挟み込み検出用センサは、前記陽極側センサ電極に接近する帯電物を挟み込み対象物として検出し、前記陰極側センサ電極に接近する前記帯電物の検出をキャンセルする。
　この構成によれば、陰極側センサ電極に接近する帯電物の検出がキャンセルされるため、陽極側センサ電極に接近する帯電物のみを挟み込み対象物として適切に検出することができる。
　本発明によれば、挟み込み対象物だけを適切に検出することができる。
（ａ）はパワーウインド装置の構成を示す模式図、（ｂ）は窓ガラスの拡大図、（ｃ）は上面視での窓ガラスの拡大図、（ｄ）は側方から接近した帯電物がシールドに接触した状態を示す図。 （ａ）は窓ガラスの上端面の形状について変更例を示す図、（ｂ）は窓ガラスの上端面の形状について他の変更例を示す図。
　以下、挟み込み検出用センサの一実施の形態について説明する。本例の挟み込み検出用センサは、開閉制御装置の一例である車両のパワーウインド装置に適用される。パワーウインド装置では、窓ガラスによる挟み込みを検出するべく、挟み込み検出用センサが用いられる。
　図１（ａ）に示すように、パワーウインド装置１は、車両のドア２の窓ガラス３を制御対象として、その窓ガラス３の開閉動作を制御する。窓ガラス３の開動作が当該窓ガラス３の下降動作によって規定されるとともに、窓ガラス３の閉動作が当該窓ガラス３の上昇動作によって規定されている。窓ガラス３は、窓枠内を摺動するとともに、開閉体に相当する。
　図１（ｂ）に示すように、窓ガラス３の上端面４には、挟み込み検出用センサの一例である静電センサ５が設けられている。窓ガラス３の上端面４は、当該窓ガラス３の上昇動作時における進行方向の先端面に相当する。静電センサ５は、蓄えられた電荷による静電容量が閾値以上となった場合に挟み込みを検出する。その際、静電センサ５は、上記閾値の設定次第で、帯電物の接触の他、帯電物の接近を検出可能である。
　パワーウインド装置１は、窓ガラス３の開閉動作の統括的な制御を司るＥＣＵ（electronic control unit ）６（図１（ａ）を参照）の他、窓ガラス３の開閉動作の契機となる操作入力に供される操作スイッチ（図示略）を備えている。上記操作スイッチは、座席近くに設けられ、この操作スイッチに対する操作入力が行われると、当該操作入力がＥＣＵ６にて認識される。その結果、ユーザが操作スイッチを開操作すると、ＥＣＵ６による制御のもと、窓ガラス３の下降される開動作が行われ、ユーザが操作スイッチを閉操作すると、ＥＣＵ６による制御のもと、窓ガラス３の上昇される閉動作が行われる。
　尚、開操作と閉操作は共に、操作解除に伴って窓ガラス３の動作が停止されるマニュアル操作と、全開位置或いは全閉位置に達するまで窓ガラス３の動作が継続されるオート操作との双方が可能である。オート操作のうち、全開位置に達するまで窓ガラス３の下降動作が継続される操作を「オートダウン操作」と呼び、全閉位置に達するまで窓ガラス３の上昇動作が継続される操作を「オートアップ操作」と呼ぶ。
　オートアップ操作を契機とする窓ガラス３の上昇動作時に静電センサ５によって挟み込みが検出されると、ＥＣＵ６は、窓ガラス３の動作を反転する。これにより、挟み込み対象物が窓ガラス３から解放されることになる。
　ところで、窓ガラス３の上端面４は、凸Ｒ形状に形成されている（図１（ｄ）を参照）。以下では、上端面４を、凸Ｒ面４とも言う。凸Ｒ面４の頂部には、静電センサ５の陽極側センサ電極に相当する電極７が設定されるとともに、凸Ｒ面４の麓部には、陰極側センサ電極に相当するシールド８が設定されている。電極７の設定された凸Ｒ面４の頂部は、窓ガラス３による挟み込みの発生する箇所であり、シールド８の設定された凸Ｒ面４の麓部は、窓ガラス３による挟み込みの発生しない箇所で、且つ、窓ガラス３に側方から接近してくる帯電物が触れる箇所である。言い換えれば、凸Ｒ面４の頂部は、窓ガラス３の開閉方向と略直交する方向に延在する窓ガラス３の端部上面中央であり、凸Ｒ面４の麓部は、窓ガラス３の端部上面中央に隣接する窓ガラス３の端部側面（あるいは、端部上面中央の近傍）である。
　シールド８の電位は、静電センサ５を含む電気回路のＧＮＤレベルと同電位であり、車両のボデーアースとも同電位である。本例では、電極７及びシールド８が共に、窓ガラス３のエッジ部分（凸Ｒ形状の上端面４）に収まっている。通常、窓ガラス３の上端面４は、エッジ加工（端面処理）が施されるため透明ではなく、当該上端面４にセンサ電極を設定した場合、窓ガラス３の外観を損ねないことになる。尚、センサ電極に光透過性の透明電極等を用いることにより、より一層、センサ電極を目立たなくすることも可能である。
　図１（ｃ）に示すように、一例として、窓ガラス３の厚みを５ｍｍとするとき、上端面４の頂部には、上面視２ｍｍ幅で電極７を設定する。そして、電極７との間に上面視０．５ｍｍの隙間９を有して電極７を取り囲みつつ、上端面４の麓部には、上面視１ｍｍ幅のシールド８を設定する。
　次に、静電センサ５の作用について説明する。
　図１（ｄ）を参照して、静電センサ５は、電極７からシールド８に向かう電界の変化を検出する。窓ガラス３の上端面４と窓枠との間に、帯電物である手や指が存在するとき、当該上端面４の頂部に設定された電極７が帯電物から電荷を受けつつ、静電容量が増加する。静電容量が閾値に達すると、静電センサ５は、挟み込みを検出する。すなわち、静電センサ５は、電極７に接近する帯電物を挟み込み対象物として検出する。
　一方、帯電物である手や指が窓ガラス３に側方から接近し、当該帯電物がシールド８に接触したとしても、シールド効果により電界の変化が発生しないため、静電容量は増加しない。よって、静電センサ５は、挟み込みを検出しない。この場合、静電センサ５は、シールド８に接近する帯電物を挟み込み対象物として検出しない、すなわち、シールド８に接近する帯電物の検出をキャンセルされることになる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
　（１）静電センサ５は、電極７に接近する帯電物を挟み込み対象物として検出する一方、シールド８に接近する帯電物の検出をキャンセルする。これにより、挟み込み対象物だけを好適に検出することができる。
　（２）電極７及びシールド８は共に、窓ガラス３のうち、当該窓ガラス３の閉動作時における進行方向の先端面（本例では上端面４）に設定される。この構成によれば、窓ガラス３の外観を損ねずにセンサ電極を設定することができる。
　（３）静電センサ５は、凸Ｒ形状の上端面４の頂部に接近する帯電物を挟み込み対象物として検出する一方、凸Ｒ形状の上端面４の麓部に接近する帯電物の検出をキャンセルする。これにより、挟み込み対象物の検出を挟み込みの発生する頂部だけに限定することができる。
　（４）窓ガラス３の上端面４には、電極７を取り囲みつつシールド８が設定される。この構成によれば、静電センサ５は、窓枠と窓ガラス３との間の帯電物を挟み込み対象物として検出する一方、窓ガラス３に側方から接近する帯電物の検出をキャンセルする。これにより、挟み込み対象物だけを好適に検出することができる。
　（５）静電センサ５は、電極７とシールド８との間に蓄えられた電荷による静電容量が閾値以上となった場合に挟み込みを検出する。この構成によれば、電極７とシールド８との間の距離が隙間９によって規定される。そして、その距離に反比例する静電容量が閾値以上となった場合に挟み込みが検出される。こうした静電センサ５を用いて挟み込み対象物だけを確実に検出することができる。
　（６）本例の静電センサ５に倣い、電極７とシールド８との間の隙間９を狭くした場合、静電容量が高められる。静電容量が高められる分、検出精度を向上できることになる。
　（７）電極７から放射されるノイズを近くのシールド８へ落とすことができる。これにより、放射ノイズを減らすことができる。
　（８）挟み込み方向（本例では上方向）において帯電物を好適に検出し、挟み込み方向とは異なる横方向及び下方向において帯電物の検出を好適にキャンセルすることができる。
　（９）静電センサ５による挟み込み検出のため、帯電物の接近或いは接触により窓ガラス３の動作が反転される。これにより、挟み込み対象物に圧力がかからないようにすることができる。
　尚、上記実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
　・図１（ｄ）に示す窓ガラス３の上端面４を凸Ｒ形状とする構成に代えて、図２（ａ）に示すように、窓ガラス３の上端面４を平坦形状とする構成を採用してもよい。この場合、上端面４のうち、窓ガラス３の厚み方向の中央付近に電極７を設定するとともに、その電極７との間に隙間９を有して当該電極７を取り囲みつつシールド８を設定する。尚、シールド８を上端面４に設定する構成に代えて又は加えて、シールド８を窓ガラス３の側面１０に設定する構成を採用してもよい。ちなみに、シールド８を窓ガラス３の側面１０に設定する構成を上記実施の形態に適用してもよい。
　・図２（ｂ）に示すように、窓ガラス３の上端面４が、当該窓ガラス３の厚み方向の中央付近に窪みを有する構成を採用してもよい。この場合、上端面４のうち、窓ガラス３の厚み方向の中央付近において、当該窪みの全体とその周辺とを含む箇所に電極７を設定するとともに、その電極７との間に隙間９を有して当該電極７を取り囲みつつシールド８を設定する。尚、シールド８を上端面４に設定する構成に代えて又は加えて、シールド８を窓ガラス３の側面１０に設定する構成を採用してもよい。
　・図１（ｃ）に示した窓ガラス３の厚み、電極７の幅、シールド８の幅、隙間９の各寸法は、狙いの静電容量等に応じて任意に変更可能である。
　・建物のシャッタ等のように、開動作が上昇動作によって規定されるとともに、閉動作が下降動作によって規定される開閉体を制御対象とする開閉制御装置に本発明に係る挟み込み検出用センサを適用してもよい。この場合、開閉体であるシャッタ等にセンサ電極が設定される。
　・車両のスライドドア或いは建物の自動ドア等のように、水平方向に動作する開閉体を制御対象とする開閉制御装置に本発明に係る挟み込み検出用センサを適用してもよい。この場合、開閉体であるドア等にセンサ電極が設定される。
　・車両のサンルーフ等を制御対象とする開閉制御装置に本発明に係る挟み込み検出用センサを適用してもよい。この場合、開閉体であるサンルーフ等にセンサ電極が設定される。

Claims (5)

  1. 　開閉体による挟み込みを検出する挟み込み検出用センサにおいて、
    　前記開閉体のうち、当該開閉体による挟み込みの発生する箇所に設定された陽極側センサ電極と、
    　前記開閉体のうち、前記陽極側センサ電極との間に隙間を有する箇所に設定された陰極側センサ電極とを備え、
    　前記陽極側センサ電極に接近する帯電物を挟み込み対象物として検出し、前記陰極側センサ電極に接近する前記帯電物の検出をキャンセルすることを特徴とする挟み込み検出用センサ。
  2. 　前記陽極側センサ電極及び前記陰極側センサ電極は共に、前記開閉体のうち、当該開閉体の閉動作時における進行方向の先端面に設定される、
    　請求項１に記載の挟み込み検出用センサ。
  3. 　前記開閉体の前記先端面は凸Ｒ面として規定され、
    　前記凸Ｒ面の頂部に前記陽極側センサ電極が設定されるとともに、前記凸Ｒ面の麓部に前記陰極側センサ電極が設定される、
    　請求項２に記載の挟み込み検出用センサ。
  4. 　前記開閉体は、窓枠内を摺動する窓ガラスであり、その窓ガラスのうち、当該窓ガラスの閉動作時における進行方向の先端面には、前記陽極側センサ電極を取り囲みつつ前記陰極側センサ電極が設定される、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の挟み込み検出用センサ。
  5. 　前記陽極側センサ電極と前記陰極側センサ電極との間に蓄えられた電荷による静電容量が閾値以上となった場合に前記帯電物を前記挟み込み対象物として検出する、
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の挟み込み検出用センサ。
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