【手続補正書】
【提出日】平成17年3月24日(2005.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  挟み込み防止装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  車両用の窓枠からなる開口を開閉する開閉部と、前記窓枠に備えられ前記窓枠と前記開閉部とを密閉する密閉体と、前記密閉体に配設され前記窓枠と前記開閉部との間の物体の接触を検出するケーブル状圧電センサと、前記ケーブル状圧電センサの出力に基づき前記物体の接触を判定する接触検出手段を備え、前記ケーブル状圧電センサは、中心電極と外層電極との間に圧電体を配設しケーブル状に成形され、かつ複数であり、前記窓枠と平行に配設されることを特徴とする挟み込み防止装置。
【請求項２】  車両用の窓枠からなる開口を開閉する開閉部と、前記窓枠に備えられ前記窓枠と前記開閉部とを密閉する密閉体と、前記密閉体に配設され前記窓枠と前記開閉部との間の物体の接触を検出するフィルム状圧電センサと、前記フィルム状圧電センサの出力に基づき前記物体の接触を判定する接触検出手段を備え、前記フィルム状圧電センサは、圧電体の両面に電極を配設しフィルム状に成形され、かつ複数であり、前記窓枠と平行に配設されることを特徴とする挟み込み防止装置。
【請求項３】  複数の圧電センサは、窓枠からなる開口を閉め切った状態の開閉部を挟んで車両の外側及び内側にそれぞれ配設される請求項１又は２記載の挟み込み防止装置。
【請求項４】  複数の圧電センサは、窓枠に沿って配設される請求項１又は２記載の挟み込み防止装置。
【請求項５】  複数の圧電センサは窓枠に沿って配設され、前記接触検出手段は、前記複数の圧電センサのうちいずれかの圧電センサの出力を検出する時は物体の接触が有ると判定し、前記複数の圧電センサのうち全ての圧電センサから出力を検出する時は物体の接触がないと判定する請求項１又は２記載の挟み込み防止装置。
【請求項６】  密閉体が圧電材料からなり、圧電センサが密閉体を兼用する請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み防止装置。
【請求項７】  圧電センサはゴム材に圧電セラミックスを混合した圧電材料からなる請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み防止装置。
【請求項８】  接触検出手段は圧電センサの出力信号の特定周波数成分に基づき物体の接触を検出する請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み防止装置。
【請求項９】  開閉部の開閉位置を検出する開閉位置検出部を有し、制御手段は前記開閉位置検出部から出力される開閉位置信号が予め定められた設定範囲にある場合にのみ接触検出手段からの出力信号を有効とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み防止装置。
【請求項１０】  圧電センサは電極を備えた複数の圧電体を積層して成形され、前記圧電センサを構成する少なくとも１つの圧電体の電極に特定周波数の電圧信号を印加して振動を発生させる信号印加部を備え、接触検出手段は、前記振動により他の圧電体の電極間に発生する出力信号に基づき前記圧電センサに印加される圧力を演算する圧力演算部と、前記圧力演算部の出力信号に基づき物体の接触を判定する接触判定部とを備えた請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み防止装置。
【請求項１１】  接触検出手段は、物体が枠部に接触した際の歪みにより生じる圧電センサの出力信号と、同時に出力される圧力演算部の出力信号とに基づき前記物体の接触を検出する請求項１０記載の挟み込み防止装置。
【請求項１２】  圧電センサはセンサ先端側の電極間にセンサの断線や短絡を検出するための抵抗体を備えた請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み防止装置。
【請求項１３】  圧電センサは電極の導通を検出してセンサの断線や短絡を検出する請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み防止装置。
【請求項１４】  開閉部の閉め切り時に圧電センサから出力される信号に基づき前記圧電センサの感度の異常を判定することが可能な請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み防止装置。
【請求項１５】  圧電センサからの出力信号に基づき警報を発生する警報発生手段を備え、接触検出手段により物体が接触していると判定する間は、前記警報発生手段により警報を発生する請求項１乃至５のいずれか１項記載の挟み込み防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は窓や扉といった開閉部に物体が挟み込まれるのを防止する挟み込み防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の挟み込み防止装置は以下のようなものであった。第１の従来例としては、特開平６−３３６６５号公報に記載のように、パワーウィンドウ用モータの駆動電流の変化に基づいて窓ガラスの上昇時の物体の挟み込みを検出してモータを停止するものであった。
【０００３】
また第２の従来例としては、実開昭５８−２２８号公報に記載のように、閉鎖時に扉と接触する固定部接触面に導電体を設け、この導電体の静電容量の変化を検出して物体の挟み込みを検出して扉の閉動作を停止するものであった。
【０００４】
さらに第３の従来例としては、特開平１０−２９４２５号公報に記載のように、相対する導電部からなる感圧スイッチを窓枠の密封部材に内蔵して物体の挟み込みを検出してモータを停止するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の挟み込み防止装置では以下のような課題を有していた。第１の従来例では、例えば物体が人の手や指のように柔らかいと窓に手や指が触れただけではモータの駆動電流の変化が小さいため、その時点での挟み込みの検出はできず、さらに窓が上昇して窓と窓枠の間に手や指が挟まれて窓の上昇が停止する段階にならないと挟み込みの検出ができないといった課題を有していた。
【０００６】
また第２の従来例では、雨や洗車等により導電体がぬれてしまうと導電体の静電容量が変化して挟み込みを誤検出してしまうといった課題を有していた。
【０００７】
さらに第３の従来例では、経年変化により感圧スイッチの接点が劣化して接触不良になったり、密封部が変形して導電部が短絡する等、耐久性が悪いといった課題を有していた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、車両用の窓枠からなる開口を開閉する開閉部と、前記窓枠に備えられ前記窓枠と前記開閉部とを密閉する密閉体と、前記密閉体に配設され前記窓枠と前記開閉部との間の物体の接触を検出するケーブル状圧電センサと、前記ケーブル状圧電センサの出力に基づき前記物体の接触を判定する接触検出手段を備え、前記ケーブル状圧電センサは、中心電極と外層電極との間に圧電体を配設しケーブル状に成形され、かつ複数であり、前記窓枠と平行に配設されるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の挟み込み防止装置は、車両用の窓枠からなる開口を開閉する開閉部と、前記窓枠に備えられ前記窓枠と前記開閉部とを密閉する密閉体と、前記密閉体に配設され前記窓枠と前記開閉部との間の物体の接触を検出するケーブル状圧電センサと、前記ケーブル状圧電センサの出力に基づき前記物体の接触を判定する接触検出手段を備え、前記ケーブル状圧電センサは、中心電極と外層電極との間に圧電体を配設しケーブル状に成形され、かつ複数であり、前記窓枠と平行に配設されるものである。
【００１０】
また本発明は、車両用の窓枠からなる開口を開閉する開閉部と、前記窓枠に備えられ前記窓枠と前記開閉部とを密閉する密閉体と、前記密閉体に配設され前記窓枠と前記開閉部との間の物体の接触を検出するフィルム状圧電センサと、前記フィルム状圧電センサの出力に基づき前記物体の接触を判定する接触検出手段を備え、前記フィルム状圧電センサは、圧電体の両面に電極を配設しフィルム状に成形され、かつ複数であり、前記窓枠と平行に配設されることを特徴とする挟み込み防止装置である。
【００１１】
また本発明は、複数の圧電センサは、窓枠からなる開口を閉め切った状態の開閉部を挟んで車両の外側及び内側にそれぞれ配設される挟み込み防止装置である。
【００１２】
また本発明は、複数の圧電センサは、窓枠に沿って配設される挟み込み防止装置である。
【００１３】
また本発明は、複数の圧電センサは窓枠に沿って配設され、前記接触検出手段は、前記複数の圧電センサのうちいずれかの圧電センサの出力を検出する時は物体の接触が有ると判定し、前記複数の圧電センサのうち全ての圧電センサから出力を検出する時は物体の接触がないと判定する挟み込み防止装置である。
【００１４】
また本発明は、密閉体が圧電材料からなり、圧電センサが密閉体を兼用する挟み込み防止装置である。
【００１５】
また本発明は、圧電センサはゴム材に圧電セラミックスを混合した圧電材料からなる挟み込み防止装置である。
【００１６】
また本発明は、接触検出手段は圧電センサの出力信号の特定周波数成分に基づき物体の接触を検出する挟み込み防止装置である。
【００１７】
また本発明は、開閉部の開閉位置を検出する開閉位置検出部を有し、制御手段は前記開閉位置検出部から出力される開閉位置信号が予め定められた設定範囲にある場合にのみ接触検出手段からの出力信号を有効とする挟み込み防止装置である。
【００１８】
また本発明は、圧電センサは電極を備えた複数の圧電体を積層して成形され、前記圧電センサを構成する少なくとも１つの圧電体の電極に特定周波数の電圧信号を印加して振動を発生させる信号印加部を備え、接触検出手段は、前記振動により他の圧電体の電極間に発生する出力信号に基づき前記圧電センサに印加される圧力を演算する圧力演算部と、前記圧力演算部の出力信号に基づき物体の接触を判定する接触判定部とを備えた挟み込み防止装置である。
【００１９】
また本発明は、接触検出手段は、物体が枠部に接触した際の歪みにより生じる圧電センサの出力信号と、同時に出力される圧力演算部の出力信号とに基づき前記物体の接触を検出する挟み込み防止装置である。
【００２０】
また本発明は、圧電センサはセンサ先端側の電極間にセンサの断線や短絡を検出するための抵抗体を備えた挟み込み防止装置である。
【００２１】
また本発明は、圧電センサは電極の導通を検出してセンサの断線や短絡を検出する挟み込み防止装置である。
【００２２】
また本発明は、開閉部の閉め切り時に圧電センサから出力される信号に基づき前記圧電センサの感度の異常を判定することが可能な挟み込み防止装置である。
【００２３】
また本発明は、圧電センサからの出力信号に基づき警報を発生する警報発生手段を備え、接触検出手段により物体が接触していると判定する間は、前記警報発生手段により警報を発生する挟み込み防止装置である。
【００２４】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１に本発明の実施例１の挟み込み防止装置の外観図を示す。本実施例は開閉部として例えば車両用のパワーウィンドウに応用した場合を示している。図中、１は開閉部としての窓ガラス、２は窓ガラス１を昇降するためのクランク、３はクランク２を駆動する駆動部で例えばパルス駆動の電動モータからなる。４は例えば駆動部３に印加されるパルス信号をカウントして窓ガラス１の開閉位置を検出する開閉位置検出部である。５は例えばパルス信号を出力して駆動部３を制御する制御手段である。６は窓ガラス１の枠部としての窓枠で、窓枠６と窓ガラス１との間の隙間を密閉する密閉体としてのウエザストリップ７を備えている。
【００２６】
図２はウエザストリップ７のＡ−Ａ’位置での断面図である。図２に示すようにウエザストリップ７内の２つの溝にはそれぞれ同じ構造を有する圧電センサ８ａ、８ｂが１本ずつ配設されている。圧電センサ８ａ、８ｂは以下で述べるように同軸ケーブル状に成形されおり、窓枠６やウエザストリップ７の形状に沿って装着することができる。９は圧電センサ８からの出力信号に基づき物体の接触を検出する接触検出手段である。接触検出手段９では２本の圧電センサ８ａ、８ｂの出力信号を別々に処理する信号処理回路を設けている。
【００２７】
図３は本実施例のブロック図である。図３に示すように接触検出手段９は、圧電センサ８ａ、８ｂからの出力信号それぞれのインピーダンスを変換するインピーダンス変換部１０ａ、１０ｂ、インピーダンス変換部１０ａ、１０ｂからの出力信号を濾波する第１の濾波部１１ａ、１１ｂと第２の濾波部１２ａ、１２ｂ、前記２つの濾波部からの出力信号に基づき物体の接触を判定する接触判定部１３を有している。
【００２８】
図４は圧電センサ８ａの外観図、図５は同センサのＢ−Ｂ’位置での断面図である。図５に示すように、圧電センサ８ａは中心電極１４と外層電極１５との間に圧電体１６を配設し被覆材１７で全体を被覆して同軸ケーブル状に成形されている。圧電体１６はゴム材に圧電セラミックスを混合した圧電材料からなる。外層電極１５は電気的なシールド層も兼ねている。上記圧電セラミックスは例えばＰＺＴ等の粉体を用い、これをゴム材と混合して中心電極１４、外層電極１５、被覆材１７を設け、分極して圧電センサ８ａを製造する。圧電センサ８ｂも同様にして製造する。
【００２９】
図４に示すように、圧電センサ８ａ、８ｂの先端部１８には中心電極１４と外層電極１６との断線・短絡検出用の抵抗体１９が内蔵されている。抵抗体１９は中心電極１４と外層電極１５との間に接続されている。圧電センサ８ａ、８ｂの他端は接触検出手段９に接続されている。接触検出手段９は使用環境や設置場所等に応じて電気的ノイズから信号処理回路を遮蔽するため、金属ケース等で全体を電気的にシールドしてもよい。
【００３０】
図６は上記の断線・短絡検出のための回路図の一例を示したものである。図中、Ｐｓは圧電センサ８ａまたは８ｂ、Ｒ１は断線検出用の抵抗体１９で、上述のように圧電センサの中心電極１４と外層電極１５との間（図中、ｐ１とｐ２）に接続されている。Ｒ１は他の抵抗Ｒ２を介して電源Ｖｄと接続されている。Ｒ３、Ｒ４は圧電センサ８ａまたは８ｂからの信号導出用の抵抗、Ｑ１はインピーダンス変換用のＦＥＴである。
【００３１】
次に図に基づいて動作、作用について説明する。
【００３２】
図１において、例えば窓ガラス１が開口されている状態で、車両内に設置されたパワーウィンドウの駆動スイッチを作動させ駆動部３が作動開始する際、または、駆動部３が作動して窓ガラス１が閉じられている最中に、人体の一部や鞄のような物体が窓枠６、特にウエザストリップ７に接触する場合を想定する。物体の接触により、ウエザストリップ７が歪み、さらにウエザストリップ７内に配設されている圧電センサ８ａ、８ｂにも歪が生じるので、圧電センサ８ａ、８ｂからは圧電効果により歪に応じた電圧が発生する。発生する電圧レベルは接触時の歪の大きさと、圧電センサ８ａ、８ｂ自体の感度、すなわち圧電材１６の圧電定数により変化する。
【００３３】
次に、圧電センサ８ａ、８ｂから発生した信号は接触検出手段９のインピーダンス変換部１０ａ、１０ｂで低インピーダンスに変換される。インピーダンス変換された信号は第１の濾波部１１ａ、１１ｂと第２の濾波部１２ａ、１２ｂで濾波される。図７に第１の濾波部１１ａ、１１ｂと第２の濾波部１２ａ、１２ｂの濾波特性を示す。図中、縦軸はパワーＰｗ、横軸は周波数ｆである。同図において、物体の接触、特に人体の一部が接触する場合には主に低周波のｆ１を中心とする出力信号が圧電センサ８から出力される。そのため、第１の濾波部１１ａ、１１ｂの濾波特性はｆ１としている。また、本実施例のように車両のパワーウィンドウへの適用の場合には、主にエンジンや走行による振動等によるｆ２を中心とする車両自体の振動がノイズ成分として圧電センサ８に重畳してくるため、第２の濾波部１２ａ、１２ｂではこの成分を捉えるため、濾波特性はｆ２としている。次に、接触判定部９では上記２つの濾波部からの濾波信号に基づき物体の接触の判定を行う。
【００３４】
図８はその判定基準を図示したものである。縦軸は第１の濾波部１１ａまたは１１ｂからの出力信号Ｖ１、横軸は第２の濾波部１２ａまたは１２ｂからの出力信号Ｖ２である。同図において、領域Ｄ１のようにＶ１／Ｖ２の値が大きい場合は物体が接触したと判定し、領域Ｄ２のようにＶ１／Ｖ２の値が小さい場合は接触なしと判定する。
【００３５】
図９は上記の判定の手順を示した判定フロー図である。ステップＳＴ１でパワーウィンドウのスイッチがオンされると、ステップＳＴ２で駆動部３が作動し、ステップＳＴ３で圧電センサ８ａ、８ｂの出力信号に対応して第１の濾波部１１ａ、１１ｂと第２の濾波部１２ａ、１２ｂでそれぞれＶ１及びＶ２が算出される。ステップＳＴ４では接触判定部１３でＶ１とＶ２の比ｒが算出され、ステップＳＴ５でｒが予め定められた設定値ｒ０と比較される。そしてｒ＞ｒ０ならばステップＳＴ６で接触判定部１３により物体の接触ありと判定され、ステップＳＴ７で制御手段５により駆動部３を逆転し窓ガラス１を下降して物体の挟み込みを防止する。そしてステップＳＴ８で制御手段５により窓ガラス１が開き切ったことが検出されるまでステップＳＴ７の処理が継続され、窓ガラス１が開き切るとステップＳＴ９で制御手段５により駆動部３を停止する。ステップＳＴ１でパワーウィンドウのスイッチをオンした直後にステップＳＴ６で物体の接触ありと判定された場合も、ステップＳＴ９で駆動部３の動作を停止するので窓ガラス１の閉動作は行われない。
【００３６】
ステップＳＴ５で接触判定部１３によりｒ＞ｒ０でないと判定されると、ステップＳＴ１０で接触判定部１３により接触なしと判定され、ステップＳＴ１１で制御手段５により窓ガラス１の閉め切りが検出されるまでステップＳＴ３以降の処理が継続される。窓ガラス１の開き切り、閉め切りの検出は、例えば窓ガラス１の開き切り、閉め切りの際に駆動部３のモータに印加される電流値がある一定値以上になることを制御手段５により検出して行う。
【００３７】
ステップＳＴ６で一旦、物体の接触がありと判定されると、その判定結果を一定時間保持するような構成としてもよく、より安全性が向上する。また、物体の接触が検出されている間は警報を発生するような構成としてもよい。
【００３８】
上記では２つの濾波部を設けたが、濾波部は２つに限定するものではなく、挟み込みを検出するよう適用事例に応じて濾波部の特性や個数を最適化することも可能である。また、ｒの値は車両の振動特性等を考慮して事前に実験等により最適化すればよい。
【００３９】
接触検出手段９では、２本の圧電センサ８ａ、８ｂの出力信号を別々の処理回路で処理して上記のような判定処理を行うので、車両の外側、内側のどちらから物体が接触しても、少なくとも１つの圧電センサ８の出力信号に基づき接触を判定することができ、検出精度がよい。
【００４０】
尚、２本の圧電センサ８ａ、８ｂへ物体が接触する際には、圧電センサ８ａ、８ｂに対して同時に同じ強度で物体が接触する場合は少なく、接触の時間や強度に差があるので、圧電センサ８ａ、８ｂの出力信号にも差が生じる。従ってこのような出力信号の差に基づき、例えば接触検出手段９が圧電センサ８ａ、８ｂの出力信号の差を演算し、その差がある閾値以上ならば物体の接触があると判定するような構成としてもよい。この構成によれば、上記のような出力信号の差に基づき物体の接触を判定することができる上、例えば窓ガラス１の開閉動作による振動や車両の走行振動やドアの開閉による振動のような外来振動があっても、接触検出手段９で圧電センサ８ａ、８ｂの差を演算することにより外来振動による信号成分をなくすことができるので、誤検出の発生を少なくすることができ、さらに検出精度が向上する。
【００４１】
また、接触判定手段９の信号処理回路で２本の圧電センサ８の電極を並列または直列に接続すれば、１つの信号処理回路で物体の接触を判定することができ、省スペースで経済的である。
【００４２】
次に、図１０は上段からそれぞれ縦軸に圧電センサ８ａまたは８ｂの出力Ｖ、窓ガラス１の開閉のため駆動部３の電動モータに印加されるパルス信号の数Ｐ、窓ガラス１の開閉位置Ｌ（図１参照）をとり、横軸に時間ｔをとってそれぞれの関係を示したものである。駆動部３は印加パルスにより駆動するため、ＰとＬとは比例関係にある。出力Ｖとしてここでは第１の濾波部１１ａまたは１１ｂの出力を使っている。
【００４３】
図中のＳ１、Ｓ２、Ｓ３はそれぞれ窓ガラス１の閉動作の開始時点、物体が窓ガラス１に触れた時点、窓ガラス１が窓枠６やウエザストリップ７に接触し閉め切られた時点を示しており、ＶＳ１、ＶＳ２、ＶＳ３は上記各時点における圧電センサ３の出力である。ＶＳ１は窓ガラス１への物体の接触を判定するための設定値ＶＳ０よりも小さく、ＶＳ２、ＶＳ３はは共にＶＳ０よりも大きい。このため、窓ガラス１への物体の接触がない場合は、Ｓ３でも物体の接触を判定してしまい、場合によっては窓ガラスが完全に閉まらない状態が発生する可能性がある。そこでパルス数Ｐに基づき開閉位置検出部４により窓ガラス１の開閉位置Ｌが検出され、窓ガラス１の開閉位置Ｌが予め定められた設定範囲、すなわち図１０中のＬ１以下にある場合にのみ接触検出手段７からの出力信号を有効としている。
【００４４】
したがって前記開閉位置検出部４から出力される開閉位置信号が予め定められた設定範囲にある場合にのみ物体が接触したかどうかの出力信号を有効とするので、開閉位置Ｌが上記設定範囲Ｌ１を越えて正常に窓ガラス１が閉め切られる場合には、圧電センサ８ａまたは８ｂが窓枠６上端に接触して圧電センサ８ａまたは８ｂから信号が出て接触検出手段９が物体の接触有りと検出しても、その検出信号を無視して正常に窓ガラス１の閉動作を窓枠６上端奥部（開閉位置Ｌ２）まで行う。
【００４５】
また、図４に示したように圧電センサ８ａ、８ｂは先端部１８の電極間に断線検出用の抵抗体１９（図６中のＲ１）を有している。そして図６のように抵抗体Ｒ１を介して電極間に電圧を印加して出力ＶＯ１をモニタすることにより電極の断線を検出することができる。すなわち、図６において正常時のＶＯ１は、電源電圧Ｖｄに対して、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の分圧値となる。圧電センサ８ａまたは８ｂの電極が断線すると等価的には点ｐ１または点ｐ２がオープンとなるので、ＶＯ１はＲ２、Ｒ３の分圧値となる。電極がショートすると等価的にはｐ１、ｐ２がショートすることになるので、Ｖ１はＶｄに等しくなる。このようにＶ１の値に基づいて圧電センサ８の電極の断線やショートといった異常を検出することができ、信頼性を向上することができる。
【００４６】
さらに図１０のように、窓ガラス１が正常に閉め切られた時Ｓ３では、圧電センサ８ａまたは８ｂからＶＳ３の出力が発生する。したがって、制御手段５は開閉位置検出部４からの出力がＬ２である場合にＶＳ３の値が予め定められた設定値以上であれば圧電センサ８の感度に異常がないと判定し、ＶＳ３が上記設定値未満ならば異常と判定する。
【００４７】
以上の作用により、圧電センサの出力信号に基づき物体の接触を検出した時点で開閉部の開閉動作を停止することができる上、圧電センサは物体との接触により生じる歪を電気的な信号に変換して出力するので、雨や洗車等により圧電センサがぬれても誤検出がなく挟み込みを防止できる。また圧電センサは感圧スイッチのような接点がないので接触不良や短絡がなく耐久性のよい挟み込みを防止装置が実現できる。
【００４８】
また圧電センサが同軸ケーブル状に成形されているため枠部の形状に沿って装着し易い。
【００４９】
また圧電センサが密閉体に配設されているため、圧電センサの強度的保護が可能となりる。また、経年変化により密閉体にが変形しても従来の感圧スイッチのような接触不良や短絡がなく、信頼性が向上する。
【００５０】
また圧電センサがゴム材に圧電セラミックスを混合した圧電材料からなり、圧電セラミックスは脱分極の耐熱性に優れているので、例えば車両の窓枠等、外界に暴露される場所に圧電センサを配設しても耐久性がよく、圧電センサにより物体の接触を検出する際の信頼性が向上する。また、ゴム材を使用しているので圧電センサの加工性がよく任意の形状に対応可能である。
【００５１】
また複数の圧電センサが枠部に配設され、接触検出手段は前記複数の圧電センサからの出力信号に基づき物体の接触を判定するので、例えば開閉部の開閉動作による振動や外来振動など物体の接触以外の振動による圧電センサの出力信号と物体の接触による圧電センサの出力信号とを区別して物体の接触を検出することができ、検出精度が向上する。
【００５２】
また接触検出手段が圧電センサから出力される信号のうち物体の接触時に発生する特定周波数成分のみを検出するので、例えば開閉部の開閉動作による振動や外来振動など物体の接触以外の振動による圧電センサの出力信号とと物体の接触による圧電センサの出力信号とを区別して物体の接触を検出することができ、検出精度が向上する。
【００５３】
また開閉位置検出部から出力される開閉位置信号が予め定められた設定範囲にある場合にのみ物体が接触したかどうかの出力信号を有効とするので、開閉位置が上記設定範囲を越えて正常に開閉部が閉め切られる場合には、圧電センサが枠部に接触して圧電センサから信号が出て接触検出手段が物体の接触有りと検出してもその検出信号を無視して開閉部の閉動作を完了する。
【００５４】
また圧電センサがセンサ先端側の電極間にセンサの断線や短絡を検出するための抵抗体を備え、抵抗体を介して電極間に電圧を印加してモニタすることにより電極の断線や短絡を検出することができるので信頼性を向上することができる。
【００５５】
さらに開閉部の閉め切り時に圧電センサから出力される信号に基づき圧電センサの感度の異常を判定することが可能なので、物体の接触を検出する上での信頼性が向上する。
【００５６】
尚、上記実施例では図２のように圧電センサを２本配設したが、図１１（ａ）に示すように、ウエザストリップ７の一端で圧電センサ８を折り返して圧電センサ８をウエザストリップ７に配設し、圧電センサ８の端部１８でどちらか一方の出力信号に基づき物体の接触を検出する構成にしてもよく、１本の圧電センサで物体の接触を検出することができ信号処理回路の小型化ができる。
【００５７】
また上記構成の場合、図１１（ｂ）に示すように、圧電センサ８の一方の外層電極１５を接地し、他方の外層電極１５を抵抗体Ｒ５を介して電源電圧Ｖｄに接続する構成としてもよい。この構成で出力ＶＯ２をモニタすることにより、例えば、圧電センサ８が断線して外層電極１５が切れるとＶＯ２はＶｄに等しくなり、圧電センサ８の外層電極１５と中心電極１４が短絡するとＶＯ２はゼロとなるので、圧電センサ８の電極の断線や短絡を検出することができる。
【００５８】
また、ウエザストリップ７の溝内のどちらか一方に圧電センサを１本配設する構成としてもよく経済的である。
【００５９】
また、上記実施例では同軸ケーブル状に成形された圧電センサを用いたが、圧電体の両面に電極を配設しフィルム状に成形された圧電センサを用いてもよく、圧電センサがフィルム状に成形されているため厚みが少なく設置スペースをさらに少なくでき装着もし易い。
【００６０】
また密閉体としてのウエザストリップ７自体に圧電材料を用い、圧電センサ８がウエザストリップ７を兼用する構成としてもよい。図１２は上記のようにウエザストリップ７自体に圧電材料を用いた場合の窓枠６とウエザストリップ７の断面図を示したもので、図２と同じ断面に対応している。図中、ウエザストリップ７は例えばゴム材に圧電セラミックスを混合した圧電材料からなり、窓枠６に装着できるよう成形されている。ウエザストリップ７の一部には電極２１（２１ａ、２１ｂ）が配設されている。電極２１と相対するウエザストリップ７の別の面にもう一つの電極を設けてもよいが、図１２のように窓枠６を接地側の電極としてもよい。ウエザストリップ７へ物体が接触すると、ウエザストリップ７自体の歪みによりウエザストリップ７を構成する圧電材料に圧電起電力が生じ、この圧電起電力信号は電極２１と窓枠（接地側電極）とにより導出され、物体の接触が判定される。上記の構成によれば、密閉体としてのウエザストリップ７が圧電材料からなり、圧電センサ８がウエザストリップ７を兼用するので、図２に示すように圧電センサ８をウエザストリップ７に新たに配設する必要がなく製造時の手間がかからない上、ウエザストリップ７のどのような形状にも対応して圧電センサが構成できるので生産性がよく、デザイン面での対応も容易となる。
【００６１】
また図１３に示すように、複数の圧電センサ８１〜８Ｎを窓枠６に配設し、接触検出手段９が圧電センサ８１〜８Ｎからの出力信号に基づき物体の接触を判定する構成としてもよい。この構成によれば、例えば圧電センサ８１〜８Ｎの少なくとも一つに物体が接触する場合、接触した圧電センサからは図１０のＶＳ２のような信号が出力される。一方、圧電センサ８１〜８Ｎに物体の接触が無い場合、圧電センサ８１〜８Ｎからの出力はゼロである。また、例えば窓ガラス１の開閉動作による振動や車両の走行振動やドアの開閉による振動のような外来振動があっても、そのような外来振動は窓枠６から圧電センサ８１〜８Ｎに等しく伝達されるため、圧電センサ８１〜８Ｎの出力はそれぞれ同じ大きさで変化する。従って、圧電センサ８１〜８Ｎの出力Ｖ１〜ＶＮのうち一部が図１０に示すＶＳ０以上である場合は物体の接触があると判定する。また、Ｖ１〜ＶＮの全てがＶＳ０以上である場合は上記のような外来振動が印加されたとして、物体の接触は無いと判定する。そして、Ｖ１〜ＶＮの全てがＶＳ０未満である場合は外来振動の印加や物体の接触も無いと判定する。これにより、複数の圧電センサ８１〜８Ｎからの出力信号に基づき物体の接触を判定するので、例えば開閉部の開閉動作による振動や外来振動など物体の接触以外の振動による圧電センサの出力信号と物体の接触による圧電センサの出力信号とを区別して物体の接触を検出することができ、検出精度が向上する。
【００６２】
（実施例２）
図１４は本発明の実施例２における挟み込み防止装置の圧電センサ８の外観図、図１５は同装置の動作ブロックを示したものである。図１５では図１４のＣ−Ｃ’位置での圧電センサ８の断面も示している。本実施例が実施例１と異なる点は圧電センサ８が電極２１ａと２１ｂ、２１ｃと２１ｄを備えた２つの圧電体２２ａ、２２ｂを積層して成形され、圧電センサ８を構成する一方の圧電体２２ｂの電極２１ｃと２１ｄに特定周波数の電圧信号を印加して振動を発生させる信号印加部２３を備え、接触検出手段９は、前記振動により他の圧電体２２ａの電極２１ａと２１ｂ間に発生する出力信号に基づき圧電センサ８に印加される圧力を演算する圧力演算部２６と、圧力演算部２６の出力信号に基づき物体の接触を判定する接触判定部２７とを備えたところにある。接触検出手段９は、信号印加部２３の発生周波数ｆ３を中心周波数とする第１のバンドパスフィルタ２４と、図７のｆ１を中心周波数とする第２のバンドパスフィルタ２５を備えている。圧電センサ８は、好ましくはポリフッ化ビニリデン等の高分子圧電体の両面に銀ペースト等の金属薄膜の電極を配設したものを積層して成形したものを用いればよく、可撓性のある薄膜フィルム状の圧電センサが実現できる。さらにその外側をＰＥＴ等の保護層や電気的シールドのための金属フィルムで封止してもよい。圧電センサ８は図１５に示すようにウエザストリップ７内に装着される。尚、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００６３】
次に動作、作用について説明する。
【００６４】
圧電センサ８では信号印加部２３で発生する周波数ｆ３の電圧信号に応じて圧電体２２ｂが振動する。そしてその振動に応じて圧電体２２ａでは圧電起電力が発生する。発生した出力信号は第１のバンドパスフィルタ２４で濾波される。この時の信号印加部２３の発振信号Ｖ３、第１のバンドパスフィルタ２４の出力Ｖ４の信号波形は、それぞれ図１６（ａ）、（ｂ）のようになる。図１６（ａ）、（ｂ）で縦軸はＶ３とＶ４、横軸は時間ｔで、時刻ｔ１よりウエザストリップ７に物体が接触し圧電センサ８に圧力Ｐｒ１が印加されたものとする。ウエザストリップ７に物体が接触していない状態（ｔ＜ｔ１）では、Ｖ４の振幅はＤ４０である。そして時刻ｔ１でウエザストリップ７に物体が接触し圧電センサ８に圧力Ｐｒ１が印加されると、Ｖ４の振幅はＤ４１に変化する。ここで、Ｖ４の振幅Ｄ４と圧力Ｐｒとの間には図１７に示すような関係があり、圧力Ｐｒが増加するとＤ４は減少する特性をもつ。この特性は発振周波数ｆ３や圧電体２２ａ、２２ｂの形状等により変化するので、用途に応じて予め実験等により最適化すればよい。圧力演算部２６では図１７の関係に基づいてＤ４１からＰｒ１を算出する。そして接触判定部２７ではＰｒ１がある閾値Ｐｒ０以上ならば物体が接触したと判定し、Ｐｒ１がＰｒ０より小ならば物体の接触は無いと判定する。そして窓ガラス１の閉動作中に上記のようにして物体の接触が検出されると、閉動作を逆転し物体の挟み込みを防止する。
【００６５】
上記作用により、例えば車両の走行時の振動が窓枠１に配設された圧電センサ８に印加される場合は、実施例１のように圧電センサ８が振動や歪みを検出するタイプであると、走行振動による圧電センサ８の出力信号と物体の接触による圧電センサ８の出力信号との区別が困難となる場合があるが、本実施例の圧電センサ８は物体の接触圧に応じた信号を出力し、接触検出手段９の圧力演算部２６により物体の接触圧を検出し、接触判定部２７により接触を判定するので、上記のような走行振動が印加されても精度よく物体の接触を検出することができる。
【００６６】
尚、接触判定部２７ではＰｒ１がある閾値Ｐｒ０以上ならば物体が接触したと判定するが、Ｐｒ１の変化率や変動パターンに基づき物体の接触を判定するようにしてもよい。
【００６７】
また、図１６に示すように接触検出手段９はｆ１を中心周波数とする第２のバンドパスフィルタ２５を備えており、接触判定部２６が第２のバンドパスフィルタ２４と圧力演算部２６の双方の出力信号に基づき物体の接触を検出する構成としてもよい。この構成による作用を以下に述べる。図１６（ｃ）は第２のバンドパスフィルタ２５の出力Ｖ５の信号波形を示したものである。図中、縦軸はＶ５、横軸は時間ｔである。時刻ｔ１でウエザストリップ７に物体が接触すると、圧電体２２ａには圧電体２２ａによる周波数ｆ３の振動と、物体の接触による歪みによりｆ３よりも低いｆ１近傍の振動が印加され、圧電体２２ａからはｆ３とｆ１の重畳した周波数成分をもつ信号が出力される。この出力信号に基づき、圧力演算部２６では第１のバンドパスフィルタ２４経由で上述したように圧力Ｐｒが算出され、第２のバンドパスフィルタ２５の出力Ｖ５には例えば図１６（ｃ）のような周波数ｆ１で振幅Ｄ５の信号が現れる。そして接触判定部２７では、例えばＤ５がある閾値Ｄ５０以上の場合は、圧電センサ８に車の走行振動のような外来振動が印加されたとして、上述のようにＰｒの値に基づき物体の接触を判定する。またＤ５がＤ５０より小の場合は、Ｄ５の変化率や変動パターンとＰｒの値の少なくとも１つに基づき物体の接触を判定する。これにより、外来振動の有無を圧電センサ８の出力信号により判定し、外来振動の有無に応じて接触判定の閾値を切り替えて接触判定を行うので、圧電センサにより検出する振動のみ或いは圧力のみで物体の接触を検出する場合よりも検出精度が向上する。
【００６８】
尚、衣服のような柔らかくて厚みのない物体の場合は、窓枠６に衣服が接触しても圧電センサ８の出力信号が小さいため、接触の検出が困難となり挟み込みに至る場合があるが、窓ガラス１が閉め切り状態であっても衣服の引っ張り等により出力Ｐｒや出力Ｖ５が変動することを検出して物体の接触があると判定し、駆動部３の開動作を行うようにしてもよい。
【００６９】
また、窓枠６や窓枠６の支持体等で物体が接触しない部分に別の圧電センサを配設し、接触検出用の圧電センサの出力信号と上記圧電センサの出力信号との差を演算することにより、検出用の圧電センサの出力信号から走行振動等の外来振動の成分を除去し、物体の接触による信号のみを抽出して物体の接触を検出する構成としてもよい。
【００７０】
また、上記実施例２でも実施例１と同様な構成にして圧電センサの断線や短絡、圧電センサの感度異常を検出することができる。
【００７１】
尚、圧電センサ８は図２のようにウエザストリップ７の溝に配設したが、図１８や図１９のように同軸状の圧電センサ８をウエザストリップ７と窓枠６との間に配設したり、ウエザストリップ７に内蔵してもよい。また、図２０や図２１のようにフィルム状の圧電センサ８をウエザストリップ７と窓枠６との間に配設したり、ウエザストリップ７に内蔵してもよい。ここで、図１８〜図２１において、圧電センサ８の配設位置は、物体の接触を検出し易い場所に最適化すればよい。
【００７２】
また、圧電センサ８を窓枠６やウエザストリップ７に配設する際、図２２に示すように圧電センサ８を両面から凹凸体２８で挟み込んで配設してもよい。この場合、凹凸体２８の一方の凹部が他方の凸部に合うように圧電センサ８が挟み込まれるため、圧電センサ８自体に張力が印加され、外部からの歪みや振動印加に対して圧電センサ８自体の感度が向上し、窓枠６やウエザストリップ７に配設した際に物体の接触の検出感度を向上することができる。
【００７３】
また、上記実施例において、開閉部から人が侵入する際に開閉部に生じる振動特性を圧電センサで検出して警報・報知を行う防。物体の挟み込み防止装置が防犯装置を兼ねているので、効率的でかつ経済的である。
【００７４】
以上の実施例では、本発明の応用として車両のパワーウィンドウを具体例として説明したが、車両のスライド扉やサンルーフ、車両や建物の自動扉等への挟み込み防止へ応用が可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の挟み込み防止装置は、複数の圧電センサからの出力信号に基づき、例えば開閉部の開閉動作による振動や外来振動など物体の接触以外の振動による圧電センサの出力信号と物体の接触による圧電センサの出力信号とを区別して物体の接触を検出することができ、検出精度が向上するといった効果がある。
【００７６】
また本発明に係る挟み込み防止装置は、密閉体が圧電材料からなり、圧電センサが密閉体を兼用するので、圧電センサを密閉体に新たに配設する必要がなく製造時の手間がかからない上、密閉体のどのような形状にも対応して圧電センサが構成できるので生産性がよく、デザイン面での対応も容易となるといった効果がある。
【００７７】
また本発明に係る挟み込み防止装置は、圧電センサがゴム材に圧電セラミックスを混合した圧電材料からなり、圧電セラミックスは脱分極の耐熱性に優れているので、圧電センサにより物体の接触を検出する際の信頼性が向上する上、ゴム材を使用しているので圧電センサの加工性がよく任意の形状に対応可能であるといった効果がある。
【００７８】
また本発明に係る挟み込み防止装置は、接触検出手段が圧電センサから出力される信号のうち物体の接触時に発生する特定周波数成分のみを検出するので、例えば開閉部の開閉動作による振動や外来振動など物体の接触以外の振動による圧電センサの出力信号と物体の接触による圧電センサの出力信号とを区別して物体の接触を検出することができ、検出精度が向上するといった効果がある。
【００７９】
また本発明に係る挟み込み防止装置は、開閉位置検出部から出力される開閉位置信号が予め定められた設定範囲にある場合にのみ物体が接触したかどうかの出力信号を有効とするので、開閉位置が上記設定範囲を越えて正常に開閉部が閉め切られる場合には、圧電センサが枠部に接触して圧電センサから信号が出て接触検出手段が物体の接触有りと検出してもその検出信号を無視して開閉部の閉動作を完了するので、誤検出がないといった効果がある。
【００８０】
また本発明にかかる挟み込み防止装置は、例えば走行時の自動車のように走行振動が窓枠に配設された圧電センサに印加され、走行振動による圧電センサの出力信号と物体の接触による圧電センサの出力信号との区別が困難な場合でも、圧力演算部により物体の接触圧を検出して接触判定部により接触を判定するので検出精度が向上するといった効果がある。
【００８１】
また本発明にかかる挟み込み防止装置は、例えば開閉部の閉め切りによる圧力や、開閉部の開閉動作による振動や外来振動など物体の接触以外の振動による圧電センサの出力信号と、物体の接触による圧電センサの出力信号及び圧力とを区別して物体の接触を検出することができ、検出精度が向上するといった効果がある。
【００８２】
また本発明にかかる挟み込み防止装置は、圧電センサがセンサ先端側の電極間にセンサの断線や短絡を検出するための抵抗体を備え、抵抗体を介して電極間に電圧を印加してモニタすることにより電極の断線や短絡を検出することができ信頼性を向上することができるといった効果がある。
【００８３】
また本発明にかかる挟み込み防止装置は、圧電センサが電極の導通を検出してセンサの断線や短絡を検出することができ信頼性を向上することができるといった効果がある。
【００８４】
また本発明にかかる挟み込み防止装置は、開閉部の閉め切り時に圧電センサから出力される信号に基づき前記圧電センサの感度の異常を判定することが可能なので、物体の接触を検出する上での信頼性が向上するといった効果がある。
【００８５】
さらに本発明にかかる挟み込み防止装置は、物体の挟み込み防止装置が防犯装置を兼ねているので、設置性や経済性での利点があるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１における挟み込み防止装置の外観図
【図２】
同装置の密閉体（ウエザストリップ）のＡ−Ａ’位置での断面図
【図３】
同装置のブロック図
【図４】
同装置のケーブル状圧電センサの外観図
【図５】
同装置のケーブル状圧電センサの断面図
【図６】
同装置の圧電センサの断線検出用の回路図
【図７】
同装置の第１の濾波部と第２の濾波部の濾波特性を示す特性図
【図８】
同装置の開閉部への物体の接触を判定するための判定基準を示した特性図
【図９】
同装置の動作を表すフローチャート
【図１０】
同装置の圧電センサからの出力信号と開閉部の開閉位置および開閉位置検出部の出力信号の関係を表す特性図
【図１１】
同装置の圧電センサの他の実施例を示した外観図
【図１２】
同装置の圧電センサの他の実施例を示した断面図
【図１３】
同装置の圧電センサの他の実施例を示した外観図
【図１４】
本発明の実施例２における挟み込み防止装置の圧電センサの外観図
【図１５】
同装置の動作ブロック図
【図１６】
（ａ）同装置の信号印加部の発振信号Ｖ３の波形特性図
（ｂ）第１のバンドパスフィルタの出力Ｖ４の波形特性図
（ｃ）第２のバンドパスフィルタの出力Ｖ５の出力波形を示した波形特性図
【図１７】
同装置の第１のバンドパスフィルタの出力Ｖ４の振幅Ｄ４と圧力Ｐｒとの関係を示した特性図
【図１８】
同装置の圧電センサの他の実施例を示した断面図
【図１９】
同装置の圧電センサの他の実施例を示した断面図
【図２０】
同装置の圧電センサの他の実施例を示した断面図
【図２１】
同装置の圧電センサの他の実施例を示した断面図
【図２２】
同装置の圧電センサの他の実施例を示した断面図
【符号の説明】
１  窓ガラス（開閉部）
２  クランク（開閉部）
３  駆動部（開閉部）
４  開閉位置検出部
５  制御手段
６  窓枠（枠部）
７  ウエザストリップ（密閉体）
８  圧電センサ
９  接触検出手段
１４  中心電極
１５  外層電極
１６  圧電体
２３  信号印加部
２６  圧力演算部
２７  接触判定部