(57)【要約】【課題】パワーテールゲート１の回転軸６の近傍では、移動速度が遅いため、物体接触時に圧電センサ９の変形が小さく、判定手段３が物体の接触を判定することが困難な場合があるといった課題があった。【解決手段】特徴量抽出手段１５がテールゲート１の閉止速度に応じて抽出する特徴量を設定するので、テールゲート１の閉止速度が遅くても感圧手段８の出力信号から物体の接触に特有なある特定の特徴量を有した信号を抽出して接触を判定することができる。【選択図】図１
2006144418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部と、前記開口部を開閉する開閉部と、前記開口部と前記開閉部の少なくとも一方に配設され、物体の接触による変形により出力信号が変化する感圧手段と、前記感圧手段の出力信号からある特定の特徴量を有した信号を抽出する特徴量抽出手段と、前記特徴量抽出手段の出力信号に基づき物体の接触を判定する判定手段とを備え、前記特徴量抽出手段は前記開閉部の開閉速度に応じて抽出する特徴量を設定する接触検出装置。
【請求項２】
特徴量抽出手段は、感圧手段の出力信号から少なくとも１つの周波数領域を有する信号を抽出し、開閉部の開閉速度が遅い程、前記周波数領域を低周波側に設定する請求項１記載の接触検出装置。
【請求項３】
特徴量抽出手段は、感圧手段の出力信号から開口部と開閉部の少なくとも一方の固有振動周波数を含む信号成分を除去する請求項１または２記載の接触検出装置。
【請求項４】
開閉部は一端を回転軸として開口部を開閉し、特徴量抽出手段は前記開閉部の回転軸近傍の開閉速度に応じて抽出する特徴量を設定する請求項１〜３のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項５】
特徴量抽出手段と判定手段は、それぞれ１ｍＡ以下の低消費電流型の信号処理部を備え、外部電源との接続により常時通電可能な請求項１〜４のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項６】
特徴量抽出手段に予め設定された基準信号を入力する基準信号入力手段と、前記特徴量抽出手段に前記基準信号が入力された際の前記特徴量抽出手段と判定手段の少なくとも一方の出力信号に基づき前記特徴量抽出手段と判定手段の少なくとも一方の異常を検出する異常検出手段を備えた請求項１〜５のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項７】
感圧手段は、中心電極と、可撓性を有した圧電体と、外側電極とを同軸状に成形したケーブル状の圧電センサを備えた請求項１〜６のいずれか１項記載の接触検出装置。
【請求項８】
圧電センサは、ケーブルの一方の先端側において中心電極と外側電極の間に抵抗体を接続した請求項７記載の接触検出装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の接触検出装置と開閉部を駆動する駆動手段とを備え、判定手段の出力信号に基づき物体の接触判定時には前記開閉部の駆動を停止するかまたは物体の接触を解除するよう前記駆動手段を制御する制御手段を有した開閉装置。
【請求項１０】
開閉装置は、自動車の自動開閉する開閉部である請求項９記載の開閉装置。
【請求項１１】
開閉装置は、建築物や乗用物の出入り口に設けた自動ドアまたは自動開閉部である請求項９記載の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のバワースライドドア、パワーテールゲート、パワーウィンドウ、パワーサンルーフ等や、自動車以外の乗物や建物等の自動ドアへの物体の接触を検出する接触検出装置および開閉装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の接触検出装置には、自動車のパワーテールゲートに配設された感圧センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、特許文献１に記載された従来の接触検出装置の構成図である。図７において、従来の接触検出装置は、自動車のパワーテールゲート１の周縁部に配設されケーブル状の圧電センサを有した感圧手段２と、感圧手段２の出力信号に基づきパワーテールゲート１への物体の接触を検出する判定手段３とを備えている。パワーテールゲート１は駆動手段４により駆動され、駆動手段４は制御手段５により制御される。
【０００４】
上記構成により、パワーテールゲート１の閉止中に物体が感圧手段２に接触すると、感圧手段２の圧電センサの出力信号に基づき判定手段３が物体の接触を検出する。そして制御手段５は閉止中に判定手段３が物体の接触を検出するとパワーテールゲート１の駆動を停止して物体の接触を解除するよう駆動手段４を制御する。感圧手段２は圧電センサを有しており、変形の加速度に応じた出力信号を発生するので、一般的な電極接触型の長尺状の感圧スイッチより反応時間が速く、接触をより迅速に検出可能である。
【特許文献１】特開２００３−１０６０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、次のような課題を有していた。通常テールゲートの開閉時には、相対的に回転軸の近傍の開閉速度は遅く、テールゲートの回転軸の反対側の先端部の開閉速度は早くなる。感圧手段２がケーブル状の変形の加速度に応じた出力信号を出力する圧電センサを有すると、図７の領域Ｓに示したようにパワーテールゲート１の回転軸６の近傍では、パワーテールゲート１の開閉速度が遅いため、物体が接触した場合、感圧手段２に接触した際に生じる圧電センサの変形の加速度は小さくなる。そして圧電センサの特性により変形加速度が小さい場合には変形が生じていても出力電圧が小さくなってしまう。すると、判定手段３の判定方法によっては、電圧の大小によって、物体の接触判定が困難な場合が生じるという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、パワーテールゲート等の開閉部の移動速度が遅くても物体の接触を確実に検出できる接触検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の接触検出装置は、開口部と、前記開口部を開閉する開閉部と、前記開口部と前記開閉部の少なくとも一方に配設され、物体の接触による変形により出力信号が変化する感圧手段と、前記感圧手段の出力信号からある特定の特徴量を有した信号を抽出する特徴量抽出手段と、前記特徴量抽出手段の出力信号に基づき物体の接触を判定する判定手段とを備え、前記特徴量抽出手段は前記開閉部の開閉速度に応じて抽出する特徴量を設定するものである。そして、前記特徴量抽出手段が前記開閉部の開閉速度に応じて抽出する特徴量を設定するので、前記開閉部の開閉速度が遅くても前記感圧手段の出力信号から物体の接触に特有なある特定の特徴量を有した信号を抽出して接触を判定することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の接触検出装置は、特徴量抽出手段が開閉部の開閉速度に応じて抽出する特徴量を設定するので、前記開閉部の開閉速度が異なっても感圧手段の出力信号から物体の接触に特有なある特定の特徴量を有した信号を抽出して接触を確実に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、開口部と、前記開口部を開閉する開閉部と、前記開口部と前記開閉部の少なくとも一方に配設され、物体の接触による変形により出力信号が変化する感圧手段と、前記感圧手段の出力信号からある特定の特徴量を有した信号を抽出する特徴量抽出手段と、前記特徴量抽出手段の出力信号に基づき物体の接触を判定する判定手段とを備え、前記特徴量抽出手段は前記開閉部の開閉速度に応じて抽出する特徴量を設定するものである。そして、前記特徴量抽出手段が前記開閉部の開閉速度に応じて抽出する特徴量を設定するので、前記開閉部の開閉速度が異なっても前記感圧手段の出力信号から物体の接触に特有なある特定の特徴量を有した信号を抽出して接触を判定することができる。
【００１０】
第２の発明は、特に第１の発明の特徴量抽出手段が、感圧手段の出力信号から少なくとも１つの周波数範囲を有する信号を抽出し、開閉部の開閉速度が遅い程、前記周波数範囲を低周波側に設定するものである。そして、開閉部の開閉速度が遅い程、抽出する周波数範囲を低周波側に設定するので、開閉速度が遅く、物体が感圧手段に接触した際に感圧手段の変形が低速となり、感圧手段の出力信号も低速で変化して、低周波数の出力信号となっても、物体の接触を検出できる。
【００１１】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の特徴量抽出手段が、感圧手段の出力信号から開口部と開閉部の少なくとも一方の固有振動周波数を含む信号成分を除去するものである。そして、開閉部の開閉動作や外乱振動により開口部や開閉部が振動し、その振動が感圧手段に伝播して感圧手段の出力信号に伝播振動に対応した周波数の信号が現れても、感圧手段の出力信号から開口部と開閉部の少なくとも一方の固有振動周波数を含む信号成分を除去するので、誤検知がない。
【００１２】
第４の発明は、特に第１〜第３のいずれか一つの発明において、開閉部は一端を回転軸として開口部を開閉し、特徴量抽出手段は前記回転軸近傍の前記開閉部の開閉速度に応じて抽出する特徴量を設定するものである。そして、前記回転軸近傍の前記開閉部の開閉速度が遅くても、前記回転軸近傍の前記開閉部の開閉速度に応じて抽出する周波数範囲を低周波側に設定するので、前記回転軸近傍で開閉速度が低く、物体が感圧手段に接触した際に感圧手段の変形が低速となり、感圧手段の出力信号も低速で変化して、低周波数の出力信号となっても、物体の接触を検出できる。
【００１３】
第５の発明は、特に第１〜第４のいずれか一つの発明において、特徴量抽出手段と判定手段は、それぞれ１ｍＡ以下の低消費電流型の信号処理部を備え、外部電源との接続により常時通電可能なものである。そして、特徴量抽出手段は一般的にはフィルタ回路で実現できるが、開閉部の開閉速度が低いと低周波のフィルタ回路となり、開閉開始時に前記フィルタ回路に通電を開始すると信号が安定するまでに時間がかかり、検知不能の時間帯が生じるが、特徴量抽出手段と判定手段は、それぞれ１ｍＡ以下の低消費電流型の信号処理部を備え、外部電源との接続により常時通電可能なので、省電力でかつ検知不能の時間帯の発生がない。
【００１４】
第６の発明は、特に第１〜第５のいずれか一つの発明において、特徴量抽出手段に予め設定された基準信号を入力する基準信号入力手段と、前記特徴量抽出手段に前記基準信号が入力された際の前記特徴量抽出手段と判定手段の少なくとも一方の出力信号に基づき前記特徴量抽出手段と判定手段の少なくとも一方の異常を検出する異常検出手段を備えたものである。
【００１５】
そして、前記基準信号を前記特徴量抽出手段に入力した際の前記特徴量抽出手段と判定手段の少なくとも一方の出力信号に基づき前記特徴量抽出手段と判定手段の少なくとも一方の異常を検出するので、装置の信頼性が向上する。
【００１６】
第７の発明は、特に第１〜第６のいずれか一つの発明において、感圧手段は、中心電極と、可撓性を有した圧電体と、外側電極とを同軸状に成型したケーブル状の圧電センサを備えたもので、感圧手段としてケーブル状の圧電センサを用いており、物体の接触による感圧手段の変形の加速度に応じた出力信号を発生するので、わずかな変形に対しても大きな出力信号を得ることができ、接触検知の感度が向上する。
【００１７】
第８の発明は、特に第７の発明の圧電センサが、一方の先端側において中心電極と外側電極の間に抵抗体を接続したもので、抵抗体を介して中心電極と外側電極の間に所定の電流を印加することにより中心電極と外側電極の断線や短絡を検出することができ、信頼性が向上する。
【００１８】
第９の発明は、第１〜第８のいずれか一つの発明の接触検出装置と開閉部を駆動する駆動手段とを備え、判定手段の出力信号に基づき物体の接触判定時には前記開閉部の駆動を停止するかまたは物体の接触を解除するよう前記駆動手段を制御する制御手段を有したもので、物体の接触判定時には前記開閉部の駆動を停止するかまたは物体の接触を解除するよう前記駆動手段を制御するので、開口部と開閉部の間への不要な挟み込みが防止される。
【００１９】
第１０の発明は、第９の発明の開閉装置が、自動車の自動開閉する開閉部であるもので、例えば自動車のパワースライドドア、パワーテールゲート、パワーウインドウ、パワーサンルーフといった、自動で開閉制御される開口部に設けたものである。これらの開口部の開閉速度は、開閉開始、途中、終了時で、速度を変えるようにしていたり、回転軸をもち開閉する場合は、回転軸近傍とその扉の反対側の先端部とで開閉速度が変わったりと、開閉部の開閉速度が、開閉の時系列で異なるように、あるいは、部位に応じて異なるものであったりする。しかし、自動開閉制御されるものは、電動制御により開閉速度が予め定められるので、装置の設置前に速度を把握することができる。そして、装置設置前に、最も、圧電センサの検知能力に不利である最低速度に応じた特徴抽出手段の設定を予め行うことが可能である。よって、開閉部の開閉速度が時系列的に異なるものや、扉全体で速度分布があるものに関しても、確実に検知可能な装置とすることができるので、車での不要な挟み込みが防止される。
【００２０】
第１１の発明は、第９の発明の開閉装置が、建築物や乗用物の出入り口に設けた自動ドアまたは自動開閉部であるもので、例えばビルのエントランスに設けた自動ドア、電車の自動ドアなどに設けたものである。これらの自動ドアは、開閉速度を電動制御するため予め開閉速度を把握することができる。よって、開閉装置の設置前に速度を把握することができる。そして、装置設置前に、最も、圧電センサの検知能力に不利である最低速度に応じた特徴抽出手段の設定を予め行うことが可能である。よって、開閉部の開閉速度が時系列的に異なるものや、扉全体で速度分布があるものに関しても、確実に検知可能な装置とすることができるので、自動ドアでの不要な挟み込みが防止される。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１から図５を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施の形態における接触検出装置及び開閉装置の外観図である。図中、開閉部としてのテールゲート１と開口部６が自動車に備えられている。テールゲート１には左右両サイドの端部周縁に沿って感圧手段８が配設されている。
【００２４】
図２（ａ）は感圧手段８に備えられたケーブル状の圧電センサ９の構成図である。圧電センサ９は、ケーブル状の感知部１０と抵抗体が内蔵された先端部１１とを備え、回路ユニット１２と直接接続されている。回路ユニット１２には電源供給と入出力用の信号ケーブル１３が接続され、信号ケーブル１３にはコネクタ１４が備えている。
【００２５】
図２（ｂ）は図２（ａ）のＡＡ位置における断面図である。感知部１０は、中心電極１０ａ、圧電体１０ｂ、外側電極１０ｃ、被覆層１０ｄとを同軸状に成形したもので、全体として可撓性に優れた構成を有している。中心電極１０ａは通常の金属単線導線を用いてもよいが、ここでは絶縁性高分子繊維の周囲に金属コイルを巻いた電極を用いている。絶縁性高分子繊維と金属コイルとしては、電気毛布において商業的に用いられているポリエステル繊維と銀を５wt％含む銅合金がそれぞれ好ましい。
【００２６】
圧電体１０ｂはポリエチレン系樹脂と圧電セラミック（ここでは、チタン酸ジルコン酸鉛）粉末とを混錬したもので、中心電極１０ａと共に連続的に押し出されて可撓性のある圧電体１０ｂを形成する。尚、圧電セラミックとしては、環境面への配慮から非鉛系の材料、たとえば、チタン酸ビスマスナトリウム系やニオブ酸アルカリ系の圧電セラミック材料を用いることが好ましい。
【００２７】
中心電極１０ａの周囲に圧電体１０ｂを押し出し加工した後、中心電極１０ａと圧電体１０ｂの表面に接触させた擬似電極との間に数ｋＶの直流電圧を印加して圧電体１０ｂの分極を行う。これにより圧電体体１０ｂが圧電効果を備える。その後に、外側電極１０ｃは高分子層の上に金属膜の接着された帯状電極を用い、これを圧電体１０ｂの周囲に巻きつけるようにして構成する。高分子層としてはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）を用い、この上にアルミニウム膜を接着した電極は、１２０℃で高い熱的安定性を有するとともに商業的にも量産されているので、外側電極１０ｃとして好ましい。尚、感知部１０を外部環境の電気的雑音からシールドするために、外側電極１０ｃは部分的に重なるようにして圧電体１０ｂの周囲に巻きつけることが好ましい。被覆層１０ｄは信頼性面で塩化ビニールを使用するのがよいが、環境面への配慮から熱可塑性エラストマー等の非塩ビ系材料を用いることが好ましい。
【００２８】
圧電センサ９は、物体の接触の際に、圧電センサ９が変形しやすいよう、圧電センサ９よりも柔軟性及び可撓性の良いゴム等の弾性体を介してテールゲート１の端部に配設される。弾性体は圧電センサ９の支持も兼るている。弾性体は、車搭部品として耐熱性、耐寒性を考慮して選定し、具体的には−３０℃〜８５℃で可撓性の低下が少ないものを選定することが好ましい。このようなゴムとして、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、シリコンゴム（Ｓｉ）、熱可塑性エラストマー等を用いればよい。また、弾性体８は、圧電センサ９とテールゲート１への支持面との間に中空部を形成し、物体の接触により前記中空部が圧縮可能な緩衝部を設けてもよい。
【００２９】
先端部１１では、中心電極１０ａと外側電極１０ｃとの間に断線・短絡検出用の抵抗体が接続されている。抵抗体の周囲は熱収縮チューブ等で絶縁された上、外側電極と接続されたシールド材でシールドされ、さらに、その上を保護のため熱収縮チューブで覆われる。
【００３０】
図３は本実施の形態のブロック図である。図３より、回路ユニット１２は、圧電センサ９の出力信号からある特定の特徴量を有した信号を抽出する特徴量抽出手段１５、特徴量抽出手段１５の出力信号に基づき物体の接触を判定する判定手段１６、特徴量抽出手段１５に予め設定された基準信号を入力する基準信号入力手段１7、特徴量抽出手段１５と判定手段１６の少なくとも一方の異常を検出する異常検出手段１８、テールゲート１を駆動する駆動手段１９、判定手段１６の出力信号に基づき駆動手段１９を制御する制御手段２０、異常発生表示用の異常表示灯２１、車速に応じて出力を行う車速センサ２２を備えている。回路ユニット１２と制御手段２０とはコネクタ１４で接続される。圧電センサ９の先端部１１には抵抗体２３が内蔵され、圧電センサ９の出力信号ライン上には回路側抵抗体２４が電源２５との間に設置されている。
【００３１】
特徴量抽出手段１５はオペアンプと周辺部品で構成される少なくとも１つのバンドパスフィルタ部と、同じくオペアンプと周辺部品で構成され、テールゲート１の固有振動周波数を含む信号成分を除去するバンドエリミネーションフィルタ部とを備えている。判定手段１６はコンパレータを備えている。特徴量抽出手段１５と判定手段１６は、それぞれ１ｍＡ以下の低消費電流型の信号処理部としてのオペアンプとコンパレータを備えている。
【００３２】
次に、前記バンドパスフィルタ部の設定方法を示す。発明者らは実験的に１０ｍｍ／ｓ以下での接触速度で物体を感圧手段８に接触した際の圧電センサ９の出力信号を測定した。物体としては半径５ｍｍの円柱を使用した。接触速度１０ｍｍ／ｓ以下というのは、実際のテールゲート１では概ね図１の回転軸６の近傍である領域Ｓで観測される閉止速度に相当する。その結果、例えば、５ｍｍ／ｓで物体を感圧手段８に接触させると、圧電センサ９からは約１．３Ｈｚ前後の周波数を有する波形が観測された。従って、前記バンドパスフィルタ部の周波数特性としては、１．３Ｈｚ前後の周波数を含む領域、例えば、１〜２Ｈｚの周波数領域にピークをもつ特性となるように設定する。
【００３３】
尚、比較として、接触速度５０〜１５０ｍｍ／ｓの場合は、圧電センサ９の出力信号に約５Ｈｚ前後の周波数を有する波形が観測された。従って、開閉部の開閉速度が低い程、バンドパスフィルタ部で通過させる周波数領域を低周波側に設定すればよい。以上の実験的解析の結果に基づき、図４に開閉部の開閉速度Ｖとバンドパスフィルタ部の中心周波数ｆｏの関係を示す。
【００３４】
また、前記バンドエリミネーションフィルタ部の設定については、例えば、テールゲート１が全開の状態で故意に叩いて振動させた時や、閉止開始時の圧電センサ９の出力信号を測定したところ、約７〜８Ｈｚの信号が観測された。この信号はテールゲート１の固有振動によるものと考えられ、物体が接触しない場合でも感圧手段８にこのような振動が印加されて接触判定を誤検出する恐れがあるので、圧電センサ９の出力信号から固有振動数である約７〜８Ｈｚの周波数領域を除去するようバンドエリミネーションフィルタ部を設定した。尚、固有振動の強度が小さく、圧電センサ９の出力信号への影響が小さい場合は、バンドエリミネーションフィルタ部を設けなくてもよい。
【００３５】
さらに、車種やテールゲートのサイズ、重量等により、閉止速度やテールゲートの固有振動特性が異なることが想定されるため、上記のような実験的な解析に基づき、バンドパスフィルタ部やバンドエリミネーションフィルタ部の設定の最適化を行うことが好ましい。
【００３６】
回路ユニット１２はテールゲート１の上端に配設または内蔵されている。外来の電気的ノイズを除去するため、回路ユニット１２はシールド部材で全体を覆って電気的にシールドすることが好ましい。また、  回路ユニット１２の入出力部に貫通コンデンサやＥＭＩフィルタ等を付加して強電界対策を行ってもよい。
【００３７】
次に作用について説明する。テールゲート１の領域Ｓとボディ開口部６との間に物体が挟み込まれると物体が感圧手段８と接触し、物体の押圧により感圧手段８内の圧電センサ９が変形する。図５はこの際の特徴量抽出手段１５の出力信号Ｖ、判定手段１６の判定出力Ｊ、駆動手段１９への印加電圧Ｖｍを示す特性図である。図５において、縦軸は上から順にＶ、Ｊ、Ｖｍ、横軸は時刻ｔである。時刻ｔ１で駆動手段１９に＋Ｖｄの電圧を印加してテールゲート１を閉止方向に駆動させる。この際、図１の領域Ｓでのテールゲート１の閉止速度は１０ｍｍ／ｓ以下である。物体が感圧手段８と接触して圧電センサ９が変形すると、圧電センサ９からは圧電効果により圧電センサ９の変形の加速度に応じた信号が出力される。この時、出力信号には約１〜２Ｈｚの周波数を有した信号が現れ、その信号は特徴量抽出手段１５により抽出され、図５のＶに示すような信号が得られる。
【００３８】
判定手段１６はＶのＶ０からの振幅Ｖ−Ｖ０がＤ０以上ならば物体の接触が生じたと判定し、時刻ｔ０で判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのバルス信号を出力する。制御手段２０ではこのパルス信号があると駆動手段１９への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を一定時間印加してテールゲート１を開方向へ駆動させ、挟み込みを解除する。尚、挟み込みを解除する際、圧電センサ９からは変形が復元する加速度に応じた信号（図５の基準電位Ｖ０より小さな信号成分）が出力される。
【００３９】
尚、挟み込みの際、ＶがＶ０より大となるか小となるかは、圧電センサ９の屈曲方向や分極方向、電極の割付け（どちらを基準電位とするか）、圧電センサ９の支持方向により変わるため、判定手段１６でＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜に基づき挟み込みを判定する構成としてもよく、ＶのＶ０に対する大小によらず挟み込みを判定することができる。
【００４０】
また、物体が感圧手段８に接触した際、圧電センサ９を支持する弾性体が物体による押圧により圧縮可能な緩衝部を有しているため、判定手段１６が接触を検出した後、テールゲート１が反転するまでに緩衝部が圧縮されるので、物体に印加される接触荷重の増加を緩衝部が抑制し、物体へのストレスや損傷を低減することができる。また、緩衝部がつぶれることにより圧電センサ９の変形度合いがより大きくなり、圧電センサ９からの出力信号が増大するので、接触を検出し易くなる。
【００４１】
断線・短絡判定の手順を以下に示す。図３において、圧電センサ９の先端部１１の抵抗体２３と回路側抵抗体２４の抵抗値をそれぞれＲ１とＲ２、Ｐｃ点の電圧をＶｃ、電源２５の電圧をＶｓとする。Ｒ１、Ｒ２は通常数メガ〜数十メガオームの抵抗値が用いられる。圧電センサ９の中心電極１０ａおよび外側電極１０ｃが正常の場合、ＶｃはＶｓに対して、Ｒ１と圧電体１０ｂの抵抗が形成する並列抵抗値とＲ２との分圧値となる。ここで、圧電体１０ｂの抵抗値は通常数百メガオーム以上であるのでＲ１と圧電体の抵抗が形成する並列抵抗は、見かけ上Ｒ１に等しい。従って、ＶｃはＶｓに対して、Ｒ１とＲ２との分圧値となる。
【００４２】
次に、圧電センサ９の中心電極１０ａおよび外側電極１０ｃの少なくとも一方が断線すると、等価的にはＰａ点またはＰｂ点がオープンとなるので、ＶｃはＶｓとなる。中心電極１０ａと外側電極１０ｃが短絡すると等価的にはＰａ点とＰｂ点がショートすることになるので、Ｖｃはグランドレベルとなる。判定手段１６はこのようなＶｃの値をモニタし、圧電センサ９の電極の断線や短絡といった異常を検出し、異常があった場合は、物体の接触があった時と同じ信号を連続的に出力する。制御手段２０では判定手段１６からある一定時間以上連続して物体の接触の判定の信号があると、圧電センサ９に異常が生じたとして、以降、駆動手段１９の電動制御を行わず、異常表示灯２１を点灯するとともに、テールゲート１をマニュアル操作のみで開閉するよう切り替える。
【００４３】
また、図３において、特徴量抽出手段１５と判定手段１６は、それぞれ１ｍＡ以下の低消費電流型の信号処理部としてのオペアンプとコンパレータを備えており、消費電力が小さいので、電源２５からの常時通電を可能としている。
【００４４】
さらに、走行中はテールゲート１の開閉を行わないことから、図３において、車が走行を開始して、制御手段２０により車速センサ２２の出力信号がある一定値以上であることが検出されると、制御手段２０により基準信号入力手段１7が作動され、特徴量抽出手段１５に予め設定された基準信号を入力する。基準信号としては、所定の時間幅と所定の電圧レベルを有したパルス信号を用い、擬似的に物体接触時と同等な入力信号が特徴量抽出手段１５に入力されたようにする。そして、上記基準信号の入力による特徴量抽出手段１５と判定手段１６の出力信号を異常検出手段１８がモニタする。異常検出手段１８では、特徴量抽出手段１５と判定手段１６の出力信号として予め記憶していた波形とモニタ波形とを比較し、予め記憶していた波形と異なる波形がモニタされた場合は該当する特徴量抽出手段１５および判定手段１６が異常であるとして制御手段２０に異常信号を出力する。制御手段２０では異常検出手段１８から異常信号を受けると、回路ユニット１２に異常が生じたとして、以降、駆動手段１９の電動制御を行わず、異常表示灯２１を点灯するとともに、テールゲート１をマニュアル操作のみで開閉するよう切り替える。
【００４５】
上記作用により、特徴量抽出手段１５がテールゲート１の閉止速度に応じて抽出する特徴量を設定するので、テールゲート１の閉止速度が遅くても感圧手段８の出力信号から物体の接触に特有なある特定の特徴量を有した信号を抽出して接触を判定することができる。
【００４６】
また、感圧手段８の出力信号から少なくとも１つの周波数範囲を有する信号を抽出し、テールゲート１の閉止速度が低い程、前記周波数範囲を低周波側に設定するので、閉止速度が低く、物体が感圧手段８に接触した際に感圧手段８の変形が低速となり、感圧手段８の出力信号も低速で変化して、低周波数の出力信号となっても、物体の接触を検出できる。
【００４７】
また、テールゲート１の閉止動作や外乱振動により開口部や開閉部が振動し、その振動が感圧手段８に伝播して感圧手段８の出力信号に伝播振動に対応した周波数の信号が現れても、感圧手段８の出力信号から開口部とテールゲート１の少なくとも一方の固有振動周波数を含む信号成分を除去するので、誤検知がない。
【００４８】
また、テールゲート１の回転軸近傍の閉止速度が低くても、回転軸近傍のテールゲート１の閉止速度に応じて抽出する周波数範囲を低周波側に設定するので、回転軸近傍で閉止速度が低く、物体が感圧手段８に接触した際に感圧手段の変形が低速となり、感圧手段８の出力信号も低速で変化して、低周波数の出力信号となっても、物体の接触を検出できる。
【００４９】
また、特徴量抽出手段１５は一般的にはフィルタ回路で実現できるが、テールゲート１の閉止速度が低いと低周波のフィルタ回路となり、開閉開始時に前記フィルタ回路に通電を開始すると信号が安定するまでに時間がかかり、検知不能の時間帯が生じるが、特徴量抽出手段１５と判定手段１６は、それぞれ１ｍＡ以下の低消費電流型の信号処理部を備え、外部電源との接続により常時通電可能なので、省電力でかつ検知不能の時間帯の発生がない。
【００５０】
また、基準信号を特徴量抽出手段１５に入力した際の特徴量抽出手段１５と判定手段１６の少なくとも一方の出力信号に基づき特徴量抽出手段１５と判定手段１６の少なくとも一方の異常を検出するので、装置の信頼性が向上する。
【００５１】
また、感圧手段８としてケーブル状の圧電センサ９を用いており、物体の接触による感圧手段８の変形の加速度に応じた出力信号を発生するので、わずかな変形に対しても大きな出力信号を得ることができ、接触検知の感度が向上する。
【００５２】
また、圧電センサ９の先端部に配設された抵抗体を介して中心電極と外側電極の間に所定の電流を印加することにより中心電極と外側電極の断線や短絡を検出することができ、信頼性が向上する。
【００５３】
また、物体の接触判定時にはテールゲート１の駆動を停止するかまたは物体の接触を解除するよう駆動手段１９を制御するので、開口部とテールゲート１の間への不要な挟み込みが防止される。
【００５４】
尚、上記実施の形態では、感圧手段８をテールゲート１の車室内側へ配設したが、、感圧手段８をテールゲート１の車外側へ配設してテールゲート１の開動作中の物体の接触を検出する構成としてもよい。
【００５５】
また、図６（ａ）に示したように、本発明の接触検出装置を自動車のパワースライドドア２６、パワーウィンドウ２７、パワーサンルーフ２８に配設したり、図６（ｂ）に示したように、自動車以外の乗物、例えば電車や建物の自動ドア２９に適用してもよく、自動車のパワースライドドア、パワーウィンドウ、パワーサンルーフや、自動車以外の乗物や建物等の自動ドアなどでの不要な挟み込みが防止される。
【００５６】
これらの自動開閉部は、予め設定された速度で開閉動作を電動制御される開閉部であるので、開閉部の開閉速度を予め把握することが可能であるので、備え付ける圧電センサの特性を補完するため、開閉部の低速度帯の感度を高速度帯と同様に向上させるよう、特徴量抽出手段の設定の設定をすることができるので、確実な物体の接触判定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明にかかる接触検出装置は、特徴量抽出手段が開閉部の開閉速度に応じて抽出する特徴量を設定するので、前記開閉部の開閉速度が遅くても、早くても感圧手段の出力信号から物体の接触に特有なある特定の特徴量を有した信号を抽出して接触を判定することが可能となるので、例えば、移動体のバンパーに感圧手段を配設して、低速時の異物への接触・衝突を検出したり、ロボットの触覚センサ等の用途としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における接触検出装置及び開閉装置の外観図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における圧電センサ９の構成図（ｂ）図２（ａ）のＡＡ位置における断面図
【図３】本発明の実施の形態１における接触検出装置および開閉装置のブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における開閉部の開閉速度Ｖとバンドパスフィルタ部の中心周波数ｆｏの関係を示す特性図
【図５】本発明の実施の形態１における特徴量抽出手段１５の出力信号Ｖ、判定手段１６の判定出力Ｊ、駆動手段１９への印加電圧Ｖｍを示す特性図
【図６】（ａ）本発明の接触検出装置を自動車のパワースライドドア、パワーウィンドウ、パワーサンルーフに配設した構成図（ｂ）本発明の接触検出装置を自動車以外の乗物や建物等の自動ドアに適用した構成図
【図７】従来の接触検出装置の構成図
【符号の説明】
【００５９】
１  テールゲート（開閉部）
６  開口部
８  感圧手段
９  圧電センサ
１０ａ  中心電極
１０ｂ  圧電体
１０ｃ  外側電極
１５  特徴量抽出手段 
１６  判定手段
１７  基準信号入力手段 
１８  異常検出手段
１９  駆動手段
２０  制御手段
２３  抵抗体
２６  ワースライドドア
２７  パワーウィンドウ
２８  パワーサンルーフ
２９  自動ドア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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