(57)【要約】【課題】雨などの水滴が飛散する環境にあっても誤動作し難い静電容量センサ、或いはこれを用いた信頼性の高い開閉体挟み込み検知装置を提供する。【解決手段】センサ本体１やその周辺部分（ブラケット１１やヘム部１４）の外表面に撥水加工を施し、センサ本体１の検出面を凸形状とし、開閉体（スライドドア１０）をグランドに接続し、センサ本体１の検出面を、開閉体の開閉端部の先端（ヘム部１４の先端）よりもフロントドア１３の側に突出した位置に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉体の開閉端部にセンサ本体が設けられて、開閉体に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近した対象物を検知する静電容量センサよりなる開閉体挟み込み検知装置であって、
前記センサ本体の検出面を、前記開閉端部の先端よりも突出した位置に配置したことを特徴とする開閉体挟み込み検知装置。
【請求項２】
前記センサ本体の検出面を含む外表面に撥水加工を施したことを特徴とする請求項１に記載の開閉体挟み込み検知装置。
【請求項３】
前記センサ本体の検出面を凸状、凹状、或いは凹凸のある形状としたことを特徴とする請求項１に記載の開閉体挟み込み検知装置。
【請求項４】
前記センサ本体の検出面を含む外表面、及び前記開閉体における前記センサ本体の周辺部分に撥水加工を施したことを特徴とする請求項１に記載の開閉体挟み込み検知装置。
【請求項５】
前記センサ本体は、検出面の側が開口したシールド電極と、このシールド電極の内側に配置された検出電極と、これらシールド電極及び検出電極を覆う保護カバーとを備えた構成であることを特徴とする請求項１に記載の開閉体挟み込み検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両のスライドドアなどの開閉体の挟み込みを検知する静電容量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両のパワースライドドア（電動スライドドア）などの開閉体の制御システムにおいては、人体などの挟み込みを防止するため、自動閉動作（ユーザが操作を止めても全閉位置まで開閉体が自動的に動く動作）の際には、このような挟み込みの発生或いは発生の恐れを検知して少なくとも開閉体の自動閉動作を停止し、或いはさらに反転動作させる挟み込み防止機能が設けられる。
【０００３】
そして従来、このような挟み込み防止のための挟み込み検知を行う検知装置の方式としては、間接検知と直接検知がある。間接検知は、開閉体の駆動モータの動作情報（回転位置や回転速度など）や駆動電流に基づいて、間接的に挟み込みを検知するもので、直接検知は、開閉体の開閉端部に接近又は接触する対象物（人体など）を検出するセンサを用いるものである。このうち、間接検知は、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに、かつ確実に検知することが比較的困難であるという不利がある。一方、直接検知は、対象物を直接検知するので信頼性が高いという長所があるが、従来のこの種のセンサとしては感圧スイッチが用いられていたため、挟み込みをなるべく低い荷重で早めに検知することができなかった。というのは、感圧スイッチは、例えば導電性樹脂を用いたケーブル状のもので、対象物の圧力による変形によって内部の導電体が接触して導通することによって作動するものである。このため感圧スイッチは、対象物がある程度の圧力で接触してはじめて作動し、その時点でやっと挟み込み防止機能が働くことになるからである。
【０００４】
ところで、一般に物体の接近を非接触で検出するセンサとしては、光学式のもの、電波式のもの、静電容量式のものがある。このうち、光学式は、車両のドアなどの開閉体の湾曲した開閉端部に沿うように検出エリアを配置することができない（即ち、不感帯ができる）、また電波式は、指向性を開閉端部に接近する方向だけに制限することが困難で、誤動作の可能性が高いという問題がある。一方、静電容量式のものは、湾曲した開閉端部に沿うようにして容易に取り付けられる、不感帯がない、指向性が制御容易であるといった点で有望である。
【０００５】
そこで発明者らは、車両のパワースライドドアなどにおける挟み込み検知装置として、静電容量センサを適用することを検討している。
なお、静電容量センサを車両のパワースライドドアにおける挟み込み検知装置として適用した従来例は見当たらないが、特許文献１には、電車のドアの開閉状態（挟み込み含む）を静電容量センサを用いて検知する扉開閉検知装置が記載されている。また、特許文献２には、シャッターにおける人の挟み込み検知に静電容量センサを用いる技術が開示されている。また、静電容量（キャパシタンス）を構成する電極を複数組設けて、各静電容量に応じた信号の差分に基づいて対象物を高感度に検出する高性能な静電容量センサとしては、特許文献３に開示されたパチンコ玉通過検出器がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９６３６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４４４８号公報
【特許文献３】特開２００１−３１８１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、発明者らの研究によると、上述した静電容量センサを車両のドアなどの開閉体に適用しようとすると、雨などの水滴によって、次のような問題があることが分かった。
（Ａ）静電容量センサの検出面の幅全体に及ぶように水滴が付着すると、この水滴によってセンサがオンしてしまう誤動作が発生する可能性が高い。例えば、指向性をなるべく検出面の側にのみ設定すべく、検出面の側が開口した断面コ字状のシールド電極を備えた本体構成のものであると、このシールド電極の両端位置にまたがるように連続する水滴が検出面に付着すると、検知信号がオンしてしまう誤動作が発生する。
（Ｂ）また、開閉体から検出面の一部まで連続する水滴が付着すると、検出面全体に水滴が付着していなくても、やはり誤動作が発生する。
【０００８】
そこで本発明は、雨などの水滴が飛散する環境にあっても誤動作し難い静電容量センサを用いた信頼性の高い開閉体挟み込み検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の開閉体挟み込み検知装置は、開閉体の開閉端部にセンサ本体が設けられて、開閉体に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近した対象物を検知する静電容量センサよりなる開閉体挟み込み検知装置であって、前記センサ本体の検出面を、前記開閉端部の先端よりも突出した位置に配置したものである。
ここで、「開閉端部」とは、開閉体が開いたときに、その開口の一方の縁部（可動側の縁部）を形成する開閉体の端部であり、開閉体が閉じたときには、その開口の他方の縁部（固定側の縁部）に接合する部分である。
この構成であると、開閉端部よりも離れた位置に検出面が配置されるので、開閉体から検出面まで連続するように水滴が付着する可能性が極端に低くなり、前述の（Ａ）や（Ｂ）の誤動作を信頼性高く防止できる。
【００１０】
なお、本願検知装置では、センサ本体の検出面を含む外表面に撥水加工を施した構成とすることが望ましい。
ここで、「検出面」とは、対象物を検知する方向（即ち指向性）を制限すべく、感度が高められた部分の表面を意味する。また、「撥水加工」とは、撥水性の材料で表面を形成すること、或いは撥水性の材料（膜状又は層状でよい）で表面を覆うことを意味し、例えばシリコンテープを表面に貼り付けるといった簡単な作業でも実現可能である。また、「外表面」とは、検出電極を有するセンサ本体（センサヘッド部分）の表面（例えば、センサ本体を覆う保護カバーの表面）を意味し、できればこの外表面の全体に（検出面でない側面などにも）上記撥水加工を施すことが望ましい。
この構成によれば、検出面を含む外表面に水滴が付着し難く、付着したとしても撥水作用によって分散して流れ落ち易く、誤動作を起こすような大きな水滴或いは連続する水滴が発生しないので、前述した（Ａ）や（Ｂ）の誤動作の発生可能性が、格段に低減される。
【００１１】
また、本願検知装置では、センサ本体の検出面を凸状、凹状、或いは凹凸のある形状とすることが望ましい。
この構成であると、検出面の凹凸形状によって水滴の付着が邪魔され、検出面の幅全体に渡るように水滴が連続して付着することが相当の信頼性で防止されるので、少なくとも前述した（Ａ）の誤動作の発生可能性が格段に低減される。
【００１２】
なお、本願検知装置におけるセンサ本体は、検出面の側が開口したシールド電極と、このシールド電極の内側に配置された検出電極と、これらシールド電極及び検出電極を覆う保護カバーと、を備えた構成であることが好ましい。
この本体構成であると、シールド電極のシールド作用によって、検出面の側の指向性を特に高めることができ、所望の検知エリアでない側面などに対象物が接近したときの誤動作の可能性を基本的に低減できる。このため、前述した特徴による作用とあいまって、誤動作の可能性の低い信頼性の高い静電容量センサが得られる。
【００１３】
また、本願検知装置では、前記センサ本体の検出面を含む外表面、及び前記開閉体における前記センサ本体の周辺部分に撥水加工を施した構成としもよい。
この構成によれば、センサ本体の外表面と、センサ本体の周辺部分に対して、連続する水滴が付着することが防止され、前述した（Ａ）や（Ｂ）の誤動作の発生可能性が格段に低減される。特にこの場合、センサ本体の周辺部分に対しても水滴が付着し難いので、前述した（Ｂ）の問題が高い信頼性で防止される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、雨などの水滴が飛散する環境にあっても誤動作し難い静電容量センサを用いた信頼性の高い開閉体挟み込み検知装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
本例は、四輪自動車（車両）において、スライドドア（開閉体）に挟み込まれる恐れのある位置範囲に接近した人体等（対象物）を静電容量センサによって検知する挟み込み検知装置である。
図１は、本例の静電容量センサのセンサ本体１及びその周辺構成を示す水平断面図であり、図２（ａ）はセンサ本体１の内部構成を示す図であり、図２（ｂ）はセンサ本体１の断面形状及び寸法例を示す図である。
センサ本体１は、図２（ａ）に示すように、例えばアルミ箔により形成され、検出面の側が開口した断面コ字状のシールド電極Ｓと、例えば銅箔より形成され、このシールド電極Ｓの内側に配置された検出電極Ａ，Ｂと、シールド電極Ｓの内部であって検出電極Ａ，Ｂの間に充填された低誘電率絶縁材２（例えば、発泡スチロール）と、全体を覆って保護する低誘電率絶縁材３（例えば、熱収縮チューブ）とよりなる。ここで、低誘電率絶縁材３は、本発明の保護カバーに相当する。
このような構成のセンサ本体１は、十分小型にすることが可能であるとともに、十分な柔軟性を有し、長手方向において湾曲させることが容易であり、スライドドア１０の開口端部の形状に沿ってコンパクトに配置することが十分可能である。また、シールド電極Ｓのシールド作用により、検出面側（即ち、スライドドアの端部に対向し、スライドドア１０に挟まれる可能性のある位置範囲の側）だけを高い感度とし、他の面を基本的に不感面とすることが可能となる。
なお図２（ａ）では、センサ本体１の断面外形が便宜上矩形状に図示されているが、実際には図１及び図２（ｂ）に示すように、検出面側が山形に張り出した凸状の形状になっている。この凸状の形状は、例えば低誘電率絶縁材３を検出面側だけ山形に膨らませた形状とすることで実現できる。また、センサ本体１の外形寸法は、自動車のスライドドア用としては、例えば図２（ｂ）に示すように、幅が１５ｍｍ程度、厚さが２０ｍｍ程度でよい。
【００１６】
そしてセンサ本体１は、図１に示すように、スライドドア１０（リヤドア）の開閉端部にブラケット１１を介して取り付けられている。なお図１は、スライドドア１０が閉じている状態を示しており、この閉状態でスライドドア１０は、Ｂピラー（フロントドアとスライドドアの中間に位置する、車本体側の柱部）１２を挟むようにしてフロントドア１３に僅かな隙間で接合している。また、スライドドア１０の開閉端部には、フロントドア１３の側に突出するヘム部１４が形成され、閉状態においてこのヘム部１４の先端がフロントドア１３の内側に伸びることによって、スライドドア１０とフロントドア１３の接合部が車外に対して閉じられる。
ここでセンサ本体１は、ヘム部１４よりも内側（車内側）に配置され、その検出面が、ヘム部１４よりもさらにフロントドア１３側に突出した位置（例えば、３ｍｍ以上突出した位置）になるように、フロントドア１３側に突出するブラケット１１の先端に例えば接着等によって取り付けられている。
【００１７】
また、センサ本体１とセンサ本体１の周辺部分（ブラケット１１やヘム部１４の全体、又はこれらのセンサ本体１側の部分）の表面（例えば図１において鎖線で囲んだ部分）には、例えばシリコンテープが貼着されて撥水加工が施されている。
またこの場合、スライドドア１０とフロントドア１３とＢピラー１２は、車両グランドに接続されている。なお、スライドドア１０のボディは、自動閉動作の最後にスライドドア１０を引き込むためのドア内機構のアクチュエータ（図示省略）に電源供給する関係上、従来通常はプラス電位に印加された状態となっていた。しかし本例では、通常ドア下面側にある車両グランドの導電体に、スライドドア１０のボディを接続する図示省略した電線（配線手段）を設けており、これによって、スライドドア１０のボディも車両グランドの電位となっている。
【００１８】
次に、センサ本体１に接続されてセンサ本体１の駆動及び信号処理を行うセンサ回路部について説明する。図３（ａ）は、このセンサ回路部の一例である。
このセンサ回路部は、検出電極Ａのパルス駆動回路２１Ａ、検出電極Ｂのパルス駆動回路２１Ｂ、電荷積分回路２２Ａ、電荷積分回路２２Ｂ、差分回路２３、及び同期検波回路２４を備える。
パルス駆動回路２１Ａは、図示省略した駆動回路によって駆動されて、検出電極Ａの接続を高速で切り替えるスイッチＳＷ−Ａ１よりなる。スイッチＳＷ−Ａ１は、コモン端子、グランド端子、及びＤＰＡ端子を有し、コモン端子が検出電極Ａに接続され、グランド端子が車両グランドに接続され、ＤＰＡ端子が後述するＯＰアンプ２５Ａの反転入力に接続されている。またスイッチＳＷ−Ａ１は、図３（ｂ）の最上段に示すように、コモン端子がグランド端子に導通したＧＮＤ状態と、コモン端子が何れの端子にも導通していないＯｐｅｎ状態と、コモン端子がＤＰＡ端子に導通したＤＰＡ接続状態とに、高速で周期的に切り替わる。なお、図３（ａ）において符号Ｃａで示すコンデンサは、検知対象である手などの人体と検出電極Ａとで構成される静電容量（キャパシタンス）を示している。
【００１９】
パルス駆動回路２１Ｂは、パルス駆動回路２１ＡのスイッチＳＷ−Ａ１と同様のスイッチＳＷ−Ｂ１よりなる。スイッチＳＷ−Ｂ１は、コモン端子が検出電極Ｂに接続され、グランド端子が車両グランドに接続され、ＤＰＡ端子が後述するＯＰアンプ２５Ｂの反転入力に接続されている。またスイッチＳＷ−Ｂ１は、図３（ｂ）の最上段に示すように、スイッチＳＷ−Ａ１と同様に動作する。なお、図３（ａ）において符号Ｃｂで示すコンデンサは、検知対象である手などの人体と検出電極Ｂとで構成される静電容量を示している。
【００２０】
電荷積分回路２２Ａは、ＯＰアンプ（オペレーショナルアンプ）２５Ａと、ＯＰアンプ２５Ａの帰還回路を構成するスイッチＳＷ−Ａ２及びコンデンサＣｆａと、ＯＰアンプ２５Ａの非反転入力にパルス電圧を供給する電源回路２６Ａとを備える。
ここで、コンデンサＣｆａは、ＯＰアンプ２５Ａの出力（出力Ａ）と反転入力間に接続されている。また、スイッチＳＷ−Ａ２は、コンデンサＣｆａと並列に接続され、コンデンサＣｆａの両端子間（即ち、ＯＰアンプ２５Ａの出力と反転入力間）を開閉するスイッチである。またスイッチＳＷ−Ａ２は、図示省略した駆動回路によって駆動され、図３（ｂ）の上から３段目に示すように、スイッチＳＷ−Ａ１がＤＰＡ接続状態となる前のＯｐｅｎ状態であるタイミングにおいて、Ｏｎ状態からＯｆｆ状態に切り替わり、スイッチＳＷ−Ａ１がＯｐｅｎ状態からＧＮＤ状態に切り替わるタイミングで、Ｏｆｆ状態からＯｎ状態に切り替わる。また、電源回路２６Ａの出力は、図３（ｂ）の上から２段目に示すように周期的に変化する。即ち、スイッチＳＷ−Ａ２がＯｎ状態からＯｆｆ状態に切り替わるタイミングで、グランド電圧から充電電圧Ｖｒとなり、スイッチＳＷ−Ａ１がＤＰＡ接続状態からＯｐｅｎ状態に切り替わった後のタイミングにおいて、充電電圧Ｖｒからグランド電圧に切り替わる。
【００２１】
電荷積分回路２２Ｂは、電荷積分回路２２Ａと同様に、ＯＰアンプ２５Ｂと、その帰還回路を構成するスイッチＳＷ−Ｂ２及びコンデンサＣｆｂと、ＯＰアンプ２５Ｂの非反転入力にパルス電圧を供給する電源回路２６Ｂとを備える。
ここで、コンデンサＣｆｂは、ＯＰアンプ２５Ｂの出力（出力Ｂ）と反転入力間に接続されている。また、スイッチＳＷ−Ｂ２は、コンデンサＣｆｂと並列に接続され、コンデンサＣｆｂの両端子間（即ち、ＯＰアンプ２５Ｂの出力と反転入力間）を開閉するスイッチである。またスイッチＳＷ−Ｂ２は、図３（ｂ）の上から３段目に示すように、スイッチＳＷ−Ａ２と同様に動作する。また、電源回路２６Ｂの出力は、電源回路２６Ａと同様に、図３（ｂ）の上から２段目に示すように変化する。
【００２２】
差分回路２３は、ＯＰアンプ２５Ａの出力（出力Ａ）とＯＰアンプ２５Ｂの出力（出力Ｂ）の差分を演算して出力する回路である。
次に、同期検波回路２４は、差分回路２３の出力Ｖ０から信号電圧Ｖ１を出力する回路である。この場合、差分回路２３の出力Ｖ０は、例えば図３（ｂ）の上から４段目（最下段）に示すように変化するが、この出力Ｖ０の波形における高電圧部分（即ち、スイッチＳＷ−Ａ２，Ｂ２がＯｆｆ状態となり出力Ｖ０が安定した時の電圧）が信号電圧Ｖ１として出力される。
【００２３】
このように構成された静電容量センサにおいては、手などの誘電体が検出面へ接近すると、信号電圧Ｖ１が敏感に変化するので、この信号電圧を所定のしきい値と比較することによって、高感度な検知が可能となる。また、二つの検出電極Ａ，Ｂに応じた信号の差分をとっている差分式であるので、ノイズなどの影響を受け難く、基本的に信頼性の高い検知が可能となる。なお、この静電容量センサは、差分式であるとともに、コンデンサＣｆａ，ＣｆｂとコンデンサＣａ，Ｃｂの間で電荷転送を行なう電荷転送型の静電容量センサである。
【００２４】
以上説明した静電容量センサよりなる挟み込み検知装置であると、次のような効果が得られる。
（１）車両ドアの湾曲した開閉端部に沿うように検出エリアを配置することができる（即ち、不感帯がなくすことができる）とともに、シールド電極Ｓによって指向性を開閉端部に接近する方向だけに制限することが可能で、誤動作の可能性が低い。
（２）対象物である人体等の誘電体を非接触で検知できるので、挟み込み又は挟み込み発生の恐れを早期に判断し、挟み込み荷重をほとんど生じることなく、挟み込み防止動作（開閉体の閉動作の停止、或いはさらに所定量の開動作）を実行可能である。
（３）差分電荷転送型の静電容量センサを使用しているので、ノイズに強く高感度な検知が可能である。
【００２５】
（４）センサ本体１やその周辺部分の表面に撥水加工が施されており、この表面に水滴が付着し難く、付着したとしても撥水作用によって分散して流れ落ち易く、誤動作を起こすような大きな水滴或いは連続する水滴が発生しないので、少なくとも前述した（ロ）や（ハ）の誤動作の発生可能性が格段に低減される。
（５）センサ本体１の検出面を凸形状としたので、この凸形状によって水滴の付着が邪魔され、検出面の幅全体に渡るように水滴が連続して付着することが相当の信頼性で防止され、少なくとも前述した（ロ）の誤動作の発生可能性が格段に低減される。
（６）スライドドア１０（開閉体）が、グランドに接続されているので、開閉体がプラス電位になることが確実に回避され、前述の（イ）の誤動作を信頼性高く防止できる。
（７）センサ本体１の検出面が、スライドドア１０の開閉端部の先端（ヘム部１４の先端）よりも突出した位置に配置されているため、スライドドア１０から検出面まで連続するように水滴が付着する可能性が極端に低くなり、この点からも前述の（ロ）や（ハ）の誤動作を信頼性高く防止できる。
【００２６】
なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば上記形態例では、センサ本体１の検出面の形状を、図２（ｂ）に示す単純な凸状としたが、例えば図４（ａ）〜（ｃ）ように、凹状或いは凹凸のある形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】静電容量センサのセンサ本体及びその周辺構成を示す水平断面図である。
【図２】センサ本体の内部構成や断面形状及び寸法例を示す図である。
【図３】センサ回路部の構成及び動作を説明する図である。
【図４】センサ本体の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  センサ本体
１０  スライドドア（開閉体）
１１  ブラケット（周辺部）
１４  ヘム部（周辺部）
Ｓ  シールド電極
Ａ，Ｂ  検出電極
【図１】
2008275643.tif 000003
【図２】
2008275643.tif 000004
【図３】
2008275643.tif 000005
【図４】
2008275643.tif 000006