(57)【要約】【課題】窓枠の傾斜した部位や角部においても、確実且つ迅速に挟み込みの発生を検出することができ、しかも、感圧センサの装備数を単一で済ませることのできる感圧センサの取付構造を提供する。【解決手段】傾斜辺とこれに角部を介して接続される他辺とを有する開口部１３と、該開口部１３を開閉する開閉部材１５の少なくともいずれかに配設され、開口部１３と開閉部材１５との間への物体の挟み込みを検出する感圧センサ１７の取付構造であって、感圧センサ１７は、可撓性を有し弾性変形時の変形加速度に応じて電気信号を出力する圧電素子材によって長尺軸状に形成され、開口部１３又は開閉部材１５のいずれかに支持する弾性支持手段内に挿通して備えられ、傾斜辺と他辺とを含む領域の弾性支持手段に、連続した単一の感圧センサ１７を挿通させて装備した。【選択図】  図１
2004210124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜辺とこれに角部を介して接続される他辺とを有する開口部と、該開口部を開閉する開閉部材の少なくともいずれかに配設され、前記開口部と前記開閉部材との間への物体の挟み込みを検出する感圧センサの取付構造であって、
前記感圧センサは、可撓性を有して長尺状に形成され、前記開口部又は前記開閉部材のいずれかに支持する弾性支持手段内に挿通して備えられると共に、前記開口部の少なくとも傾斜辺に配設されていることを特徴とする感圧センサの取付構造。
【請求項２】
傾斜辺とこれに角部を介して接続される他辺とを有する開口部と、該開口部を開閉する開閉部材の少なくともいずれかに配設され、前記開口部と前記開閉部材との間への物体の挟み込みを検出する感圧センサの取付構造であって、
前記感圧センサは、可撓性を有して長尺軸状に形成され、前記開口部又は前記開閉部材のいずれかに支持する弾性支持手段内に挿通して備えられ、
前記傾斜辺と他辺とを含む領域の前記弾性支持手段に、連続した単一の前記感圧センサを挿通させて装備したことを特徴とする感圧センサの取付構造。
【請求項３】
前記感圧センサが、弾性変形時の変形加速度に応じて電気信号を出力するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の感圧センサの取付構造。
【請求項４】
前記感圧センサの圧電素子材料が、塩素化ポリエチレンと圧電セラミックス粉体とを混合した複合圧電材により形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の感圧センサの取付構造。
【請求項５】
前記弾性支持手段の表面が、高摩擦処理が施されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の感圧センサの取付構造。
【請求項６】
前記弾性支持手段の全体又は一部の表面が、コーティング層を有しない素材表面を露出した面であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の感圧センサの取付構造。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の感圧センサの取付構造によって取り付けられた感圧センサと、
前記感圧センサの出力信号に基づき前記感圧センサへの物体の接触の有無を判定する判定手段と、
前記開口部を開閉するために前記開閉部材を動作させる開閉駆動手段と、
前記判定手段が前記感圧センサからの電気信号により物体との接触があったと判定すると、前記開閉部材の動作を停止、又は前記開閉部材が開動作を開始するように前記開閉駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の挟み込み防止機能が要求される自動車のパワーウィンドウ装置等に用いて好適な感圧センサの取付構造及び開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両の窓ガラスの開閉装置には、モータの駆動力を利用して開閉を行う、所謂パワーウィンドウ装置が採用されている。このパワーウィンドウ装置では、窓ガラスを閉動作した際に、例えば窓枠と窓ガラスとの間に誤って手指等が挟み込まれそうな場合に、窓ガラスの閉動作の停止、或いは開動作への移行によって手指等の損傷を回避する、挟み込み検出装置を装備しているものがあった。
【０００３】
この種のパワーウィンドウ装置用の挟み込み検出装置としては、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、長尺紐状の弾性筒体２０１の内周に導電性の接点線材２０２，２０３，２０４，２０５を対向配置した感圧センサ２１０を、窓枠の縁に沿って装備される弾性支持手段に埋め込むように装備したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００１−１５３７３４号公報
【０００５】
上記の感圧センサ２１０は、物体の挟み込みによって弾性筒体２０１が一定以上潰れると、図１６（ｂ）に示すように、弾性筒体２０１内の対向する導電性の接点線材同士が接触することで、所定の検出信号を出力するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の感圧センサ２１０を使用した挟み込み検出装置では、例えば車両の前部席の窓枠の角部に沿って敷設するために、窓枠の角部に合わせて感圧センサ２１０を図１６（ａ）に示すように折り曲げると、折曲位置では弾性筒体２０１が潰れて、図１６（ｂ）に示すように、接点線材同士が接触して、誤検出をしてしまう虞がある。そこで、従来では、一つの感圧センサ２１０が窓枠の角部を跨いで敷設されないように、窓枠を構成している略直線状の各辺毎に独立に、感圧センサ２１０を装備するようにしている。
【０００７】
しかし、このような感圧センサの取付け構造では、使用する感圧センサ２１０の数量が多くなり、各感圧センサ２１０からのリード線の結線処理に手間がかかるという問題があった。
また、このような感圧センサの取付け構造では、窓枠の角部自体には、感圧センサが存在しないため、窓枠角部における局部的な物体の挟み込みに対しては、挟み込みの検出ができない虞がある。
【０００８】
さらに、上記の感圧センサ２１０では、物体の挟み込みによって感圧センサ２１０の断面が潰れても、断面の潰れが一定以上になるまでは接点線材同士の接触が発生しないため、挟み込みの検知が遅れ、その結果、窓ガラスの閉動作の停止が遅れるという問題があった。
【０００９】
そして、車両の前部席の開閉ドアのように窓枠に傾斜辺がある場合、その傾斜辺に配置した感圧センサ２１０では、物体の挟み込み時に、感圧センサ２１０の断面を変形させる方向に作用する力が、物体を挟む窓ガラスの上昇力よりも小さな分力となってしまう結果、弾性筒体２０１が十分に弾性変形せず、結局、物体の挟み込みの速やかな検出ができない虞があった。
【００１０】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、窓枠の傾斜した部位や角部においても、確実且つ迅速に挟み込みの発生を検出することができ、しかも、感圧センサの装備数を単一で済ませて、その感圧センサからのリード線の処理等を容易にすることができる感圧センサの取付構造及び開閉装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記構成の感圧センサの取付構造及び開閉装置により達成される。
（１）  傾斜辺とこれに角部を介して接続される他辺とを有する開口部と、該開口部を開閉する開閉部材の少なくともいずれかに配設され、前記開口部と前記開閉部材との間への物体の挟み込みを検出する感圧センサの取付構造であって、前記感圧センサは、可撓性を有して長尺状に形成され、前記開口部又は前記開閉部材のいずれかに支持する弾性支持手段内に挿通して備えられると共に、前記開口部の少なくとも傾斜辺に配設されていることを特徴とする感圧センサの取付構造。
（２）  傾斜辺とこれに角部を介して接続される他辺とを有する開口部と、該開口部を開閉する開閉部材の少なくともいずれかに配設され、前記開口部と前記開閉部材との間への物体の挟み込みを検出する感圧センサの取付構造であって、前記感圧センサは、可撓性を有して長尺軸状に形成され、前記開口部又は前記開閉部材のいずれかに支持する弾性支持手段内に挿通して備えられ、前記傾斜辺と他辺とを含む領域の前記弾性支持手段に、連続した単一の前記感圧センサを挿通させて装備したことを特徴とする感圧センサの取付構造。
（３）  前記感圧センサが、弾性変形時の変形加速度に応じて電気信号を出力するものであることを特徴とする（１）又は（２）記載の感圧センサの取付構造。
（４）  前記感圧センサの圧電素子材料が、塩素化ポリエチレンと圧電セラミックス粉体とを混合した複合圧電材により形成されたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項記載の感圧センサの取付構造。
（５）  前記弾性手段の表面が、高摩擦処理が施されていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載の感圧センサの取付構造。
（６）  前記弾性支持手段の全体又は一部の表面が、コーティング層を有しない素材表面を露出した面であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載の感圧センサの取付構造。
（７）  （１）〜（６）のいずれか１項記載の感圧センサの取付構造によって取り付けられた感圧センサと、前記感圧センサの出力信号に基づき前記感圧センサへの物体の接触の有無を判定する判定手段と、前記開口部を開閉するために前記開閉部材を動作させる開閉駆動手段と、前記判定手段が前記感圧センサからの電気信号により物体との接触があったと判定すると、前記開閉部材の動作を停止、又は前記開閉部材が開動作を開始するように前記開閉駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする開閉装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施の形態に係る感圧センサの取付構造及び開閉装置を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る感圧センサの取付構造に従って感圧センサを装備した挟み込み検出装置１００及び開閉装置１５０の外観図で、自動車のパワーウインドウ装置に適用した例を示している。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図２では、図面右側が車室内側、左側が車室外側である。
【００１３】
挟み込み検出装置１００の基本構成は、次の通りである。図１より、１１は自動車のドア、１３は開口部としての窓枠、１５は開閉部材としての窓ガラスである。１７は感圧センサで、窓枠１３の端部周縁に配設されている。１９は感圧センサ１７の出力信号に基づき感圧センサ１７への物体の接触を判定する判定手段である。
【００１４】
また、本実施の形態の開閉装置１５０は、上記の挟み込み検出装置１００と、窓ガラス１５を開閉させる開閉駆動手段２１、開閉駆動手段２１を制御する開閉制御手段２３から成る。ここで、開閉駆動手段２１は、モータ２５、ワイヤ２７、窓ガラス１５の支持具２９、ガイド３１等からなる。モータ２５によりワイヤ２７を動かし、ワイヤ２７と連結された支持具２９をガイド３１に沿って上下させることにより窓ガラス１５を開閉させる構造となっている。
なお、開閉駆動手段２１は、上記のようなワイヤ２７を用いた方式に限定するものではなく、他の方式であってもよい。また、開閉制御手段２３は、モータ２５と一体化しても良い。
【００１５】
図２に示すように、本実施の形態の感圧センサ１７は、感圧手段としての可撓性の圧電素子材３３と、この圧電素子材３３を挿通支持させる中空部４２を有した弾性支持手段３５とからなる。
弾性支持手段３５は、合成ゴムや発泡樹脂部材等の弾性体によって形成されて、窓ガラス１５との密着によるパッキンとしての機能、窓ガラス１５の接触部の緩衝用としての機能を果たすために、窓枠１３の縁に沿って装着されるもので、その最下部近傍に、圧電素子材３３を挿通する中空部４２が装備されている。
また、図中１４は窓枠１３に配設されたウエザストリップである。
【００１６】
図３は、圧電素子材３３の断面図である。この圧電素子材３３は、信号導出用電極としての中心電極４５、外側電極４７と、塩素化ポリエチレンからなるゴム弾性体に圧電セラミックスの焼結粉体を混合した複合圧電材からなる複合圧電体層４９と、被覆層５１とを同心円状に積層してケーブル状（即ち、長尺軸状）に成形し、分極処理して構成したもので、優れた可撓性を有し、変形時の変形加速度に応じた出力信号を発生する。圧電セラミックスとしては、例えば、チタン酸鉛、又はチタン酸ジルコン酸鉛の焼結粉体を用いる。
【００１７】
以上の圧電素子材３３は、以下の工程により製造される。最初に塩素化ポリエチレンシートと４０〜７０体積％の圧電セラミックス（ここでは、チタン酸ジルコン酸鉛）粉末がロール法によりシート状に均一に混合される。このシートを細かくペレット状に切断した後、これらのペレットは中心電極４５と共に、連続的に押し出されて複合圧電体層４９を形成する。それから、外側電極４７が複合圧電体層４９の周囲に巻き付けられる。外側電極４７を取り巻いて被覆層５１も連続的に押し出される。最後に、複合圧電体層４９を分極するために、中心電極４５と外側電極４７の間に、５〜１０ｋＶ／ｍｍの直流高電圧が印加される。
【００１８】
上記塩素化ポリエチレンに圧電セラミックス粉体を添加するとき、前もって、圧電セラミックス粉体をチタン・カップリング剤の溶液に浸漬・乾燥することが好ましい。この処理により、圧電セラミックス粉体表面が、チタン・カップリング剤に含まれる親水基と疎水基で覆われる。
親水基は、圧電セラッミクス粉体同士の凝集を防止し、また、疎水基は塩素化ポリエチレンと圧電セラミックス粉体との濡れ性を増加する。この結果、圧電セラミックス粉体は、塩素化ポリエチレン中に均一に、最大７０体積％までに多量に添加することができる。上記チタン・カップリング剤溶液中の浸漬に代えて、塩素化ポリエチレンと圧電セラミックス粉体のロール時にチタン・カップリング剤を添加することにより、上記と同じ効果の得られることが見出された。この処理は、特別にチタン・カップリング剤溶液中の浸漬処理を必要としない点で優れている。このように、塩素化ポリエチレンは、圧電セラミックス粉体を混合する際のバインダー樹脂としての役割も担っている。
【００１９】
中心電極４５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５ｗｔ％を含む銅合金がそれぞれ好ましい。
【００２０】
外側電極４７は、高分子層の上に金属膜の接着された帯状電極を用い、これを複合圧電体層４９の周囲に巻き付けた構成としている。そして、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共に、商業的にも量産されているので、外側電極４７として好ましい。この電極を判定手段１９に接続する際には、例えば、加締めや、ハトメにより接続することができる。また、外側電極４７のアルミニウム膜の周りに金属単線コイルや金属編線を判定手段１９に半田付けする構成としてもよく、半田付けが可能となるので、作用の効率化が図れる。なお、圧電素子材３３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４７は部分的に重なるようにして複合圧電体層４９の周囲に巻き付けることが好ましい。
【００２１】
被覆層５１としては、塩化ビニルやポリエチレンを用いればよいが、物体の合おう厚地に圧電素子材３３が変形し易いように複合圧電体層４９よりも柔軟性及び可撓性の良いゴム等の弾性材料を用いてもよい。車載部品として耐熱性、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。以上のような構成により、圧電素子材３３の最小曲率は、半径５ｍｍまで可能になる。
【００２２】
上記のように、圧電素子材３３の複合圧電材が塩素化ポリエチレンの有する可撓性と圧電セラミックスの有する高温耐久性とを併せ持つので、圧電体としてポリフッ化ビニリデンを用いた従来の圧電センサのおうな高温での感度低下がなく、高温耐久性がよい上、ＥＰＤＭのようなゴムのように成形時に加硫工程が不要なので生産効率がよいという利点が得られる。
【００２３】
図４は圧電素子材３３の外観図で、圧電素子材３３の一方の端部５３には、断線検出用抵抗体５５を内蔵してある。断線検出用抵抗体５５は圧電素子材３３の中心電極４５と外側電極４７との間に接続されている。断線検出用抵抗体５５は、焦電効果によって圧電素子材３３に発生する電荷を放電する放電部を兼用しており、部品の合理化となっている。圧電素子材３３は判定手段１９に直接接続され、圧電素子材３３と判定手段１９とは一体化されている。また、判定手段１９には、電源供給用と検出信号の出力用のケーブル５７、及びコネクタ５９が接続されている。圧電素子材３３を弾性支持手段３５に配設する場合は、端部５３に断線検出用抵抗体５５を内蔵し、圧電素子材３３を弾性支持手段３５の中空部４２に挿入した後、圧電素子材３３と判定手段１９とを接続し、一体化する。
なお、弾性支持手段３５を押し出し成型法により成形する際に同時に圧電素子材３３を押し出して、圧電素子材３３を弾性支持手段３５に配設し、その後、端部５３に断線検出用抵抗体５５を内蔵させ、圧電素子材３３と判定手段１９とを一体化してもよい。
【００２４】
図５は、本実施の形態の挟み込み検出装置１００及び開閉装置１５０のブロック図である。
判定手段１９は、感圧センサ１７の断線を検出する際に使用する分圧用抵抗体６１、圧電素子材３３からの出力信号から所定の周波数成分のみを通過させる瀘波部６２、瀘波部６２からの出力信号に基づき感圧センサ１７への物体の接触を判定する判定部６３、断線検出用抵抗体５５と分圧用抵抗体６１におり形成される電圧値から圧電素子材３３の中心電極４５と外側電極４７の弾性以上を判定する異常判定部６４を備えている。
また、中心電極４５と外側電極４７を判定手段１９に接続し、圧電素子材３３からの出力信号を判定手段１９に入力する信号入力部６５と、判定部６３からの判定信号を出力する信号出力部６６とは、隣接して判定手段１９内に配設してある。信号出力部６６には、判定手段１９への電源ラインとグランドラインも接続されている。さらに、判定手段１９は、信号入力部６５と信号出力部６６との間に設けられ高周波信号をバイパスするコンデンサ等のバイパス部６７を有している。
【００２５】
駆動手段２１は、モータ２５の回転パルスを検出するためのホール素子６８を有する。
開閉制御手段２３は、ホール素子６８からの出力信号に基づき窓ガラス１５の上端位置を検出する位置検出部７１と、ホール素子６８からの出力信号に基づき窓ガラス１５の移動速度を検出して窓ガラス１５への物体の接触を判定する開閉部接触判定部７２と、判定手段１９と位置検出部７１と開閉部接触判定部７２との出力信号に基づきモータ２５を制御する制御部７３とを備えている。
【００２６】
位置検出部７１は、ホール素子６８から出力されるパルス信号をカウントして記憶することにより、窓ガラス１５の上端の現在位置を検出する。ここで、窓ガラス１５の上端位置Ｙは、図１に示したように、窓枠１３の最下点からの高さで表される。
【００２７】
開閉部接触判定部７２では、窓ガラス１５に物体が接触すると窓ガラス１５の移動速度が遅くなることに基づき、ホール素子６８から出力されるパルス信号のパルス間隔から窓ガラス１５の移動速度を演算し、演算した移動速度の単位時間当たりの変化量｜ΔＶｗ｜が予め設定した設定値ＶＷ１より大となった場合、窓ガラス１５が物体に接触したと判定し、Ｌｏ→Ｈｉ→Ｌｏのパルス信号を出力する。
【００２８】
また、開閉制御手段２３には、判定手段１９の判定結果を車室内のフロントパネルに設置された所定のライト等で報知する報知手段７４、窓ガラス１５を開閉するための開閉スイッチ７５が接続され、この開閉スイッチ７５は、ワンタッチ操作で窓ガラス１５を開閉するオートアップスイッチ、オートダウンスイッチと、マニュアル操作で窓ガラス１５を開閉するマニュアルアップスイッチ、マニュアルダウンスイッチ等からなる。そして、判定手段１９を通じて電力を供給する自動車のバッテリー等からなる電源７６が設けられている。
【００２９】
瀘波部６２は、圧電素子材３３の出力信号から自動車の車体の振動等に起因する不要な信号を除去し、物体の接触による押圧により圧電素子材３３が変形する際に圧電素子材３３の出力信号に現れる特有な周波数成分のみを抽出するような濾波特性を有する。濾波特性の決定には、自動車の車体の振動特性や走行時の車体振動を解析して最適化すればよい。
【００３０】
外来の電気的ノイズを除去するため、判定手段１９はシールド部材で全体を覆って電気的にシールドしてある。また、外側電極４７は判定手段１９のシールド部材と導通史、感圧センサ１７も電気的にシールドされている。なお、上記回路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良い。
【００３１】
次に、挟み込み検出装置１００による物体の感圧センサ１７への接触を検出する際の基本動作について説明する。
図６に窓枠と窓ガラスの間に物体としての物体７７が侵入して挟み込まれた場合の感圧センサ１７の様子を示した。物体７７が感圧センサ１７と接触すると、物体７７による押圧が弾性支持手段３５及び圧電素子材３３に作用する。弾性支持手段３５は圧電素子材３３より柔軟性を有しているので、図示のように物体７７が接触する点を中心として押圧により弾性支持手段３５が圧縮されて、側壁部４３が変形し、同時に中空部４１が押し潰される。    これにより圧電素子材３３も物体７７が弾性支持手段３５と接触する点を中心として屈曲して変形する。また、感圧センサ１７を含めて窓枠を手で握ることでも、同様の変形が感圧センサ１７に生じる。
【００３２】
このようにして圧電素子材３３が変形すると、圧電効果により圧電素子材３３から変形の加速度に応じた出力信号が出力される。圧電素子材３３からの出力信号は瀘波部６２により濾波される。圧電素子材３３の出力信号に自動車の車体の振動等に起因する不要な振動成分による出力信号が現れることがあるが、瀘波部６２がこの不要な信号を除去する。
【００３３】
ここで、判定部６３と制御部７３の動作手順について、図７に基づいて説明する。
図７は瀘波部６２からの出力信号Ｖ、判定手段１９の判定出力Ｊ、モータ２５への印加電圧Ｖｍを示す特性図である。図７中、縦軸は上から順にＶ、Ｊ、Ｖｍ、横軸は時刻ｔである。
時刻ｔに開閉スイッチ７５のオートアップスイッチをオンにすると、制御部７３がモータ２５に＋Ｖｄの電圧を印加して窓ガラス１５を閉動作させる。判定手段１９は窓ガラス１５の閉動作時に判定動作を行う。図６に示したように物体７７が挟み込まれると、圧電素子材３３からは、圧電効果により圧電素子材３３の変形の加速度に応じた信号が出力され、瀘波部６２からは図７（ａ）に示すような基準電位Ｖ０より大きな信号成分が現れる。この際、単に圧電素子材３３を窓枠１３に配設した構成であれば、挟み込みの際の圧電素子材３３の変形は僅かであるが、本実施の形態の場合は、図２に示すように、弾性支持手段３５が柔軟性を有しており、挟み込みの際に弾性支持手段３５が容易に圧縮されるので、圧電素子材３３の変形量が増大する。
【００３４】
そして、挟み込みの際に中空部４１も押し潰されるので、圧電素子材３３の変形量がさらに増大する。このように圧電素子材３３は大きな変形量が得られ、変形量の２次微分値である加速度も大きくなり、結果として、圧電素子材３３の出力信号も大きくなる。判定部６３はＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０よりも大ならば物体７７と接触があったものと判定し、図７（ｂ）に示すように、時刻ｔ２で判定出力として、Ｌｏ→Ｈｉのパルス信号を出力する。
【００３５】
制御部７３は、この判定信号があると、図７（ｃ）に示すように、モータ２５への＋Ｖｄの電圧印加を停止し、−Ｖｄの電圧を時刻ｔ３まで一定時間印加して窓ガラス１５を一定量下降させ、挟み込みを解除、或いは挟み込みの発生を未然に防止する。感圧センサ１７への圧力を解除する場合には、圧電素子材３３からは変形が復元する加速度に応じた信号（図７（ａ）の基準電位Ｖ０より小さな信号成分）が出力される。
【００３６】
なお、感圧センサ１７の変形の際、ＶがＶ０より大となるか小となるかは、圧電素子材３３の屈曲方向や分極方向、電極の割り付け（どちらを基準電位とするか）、圧電素子材３３の支持方向により変化するが、判定部６３ではＶのＶ０からの振幅の絶対値に基づき挟み込みを判定しているので、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。
【００３７】
上記の基本的な判定方法に加えて、次のようにして物体となる物体との接触の有無を判定すると、挟み込みの発生を未然に防止することが可能になる。
図８は、瀘波部６２からの出力信号Ｖ、判定手段１９の判定出力Ｊを示す特性図である。図８中、縦軸は上から順にＶ，Ｊ、横軸は時刻ｔである。
図８（ａ）に示すように、時刻ｔ４において窓枠１３を握る等して感圧センサ１７を変形させると、圧電素子材３３からは圧電効果によって信号が出力され、その結果瀘波部６２からは基準電位Ｖ０より大きな信号成分が現れる。
【００３８】
そして、判定部６３は出力信号Ｖが予め設定されたＶ１以上となった場合に、即ち、出力信号ＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＶ１より大きくなった場合に、物体と接触したものと判定し、図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ４で判定出力として、Ｌｏ→Ｈｉのパルス信号を出力してこれを保持する。
次に、窓枠１３から手を離す等して感圧センサ１７の変形を解除すると、圧電素子材３３からは同等の圧電効果によって信号が出力され、瀘波部６２からは基準電位Ｖ０より小さな信号成分が現れる。このとき、判定部６３は、出力信号Ｖが予め設定したＶ２以下となった場合に、即ち、出力信号のＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＶ２より大きくなった場合に、物体から離反したものと判定し、時刻ｔ５で判定信号であるＨｉレベルのパルス信号をＨｉ→Ｌｏとする。つまり、物体の接触を検出してから離反を検出するまでの間、パルス信号をＨｉに保持し、判定信号の出力を保持する。
【００３９】
ここで、判定信号が出力されて物体の接触を検出した時刻ｔ４から物体の離反を検出した時刻ｔ５までの間は、仮に窓ガラス１５を昇降動作させようと開閉スイッチ７５を操作しても、制御部７３は窓ガラス１５の動作をロックするように制御する。これにより、障害物が検出されて挟み込みの発生が未然に防止でき、安全性が高められる。
【００４０】
なお、上記した出力信号Ｖは、圧電素子材３３を分極する場合の極性により変化する。その場合には、図示した信号の正負が逆転する信号となるので、Ｖ１，Ｖ２の設定値を正負逆転させればよい。
また、上記判定手段１９の機能を、接続される開閉制御手段２３側に持たせることにより感圧センサ１７から判定手段１９を切り離し、感圧センサ１７自体の設置等の取り扱い性を向上させた構成としてもよい。
【００４１】
以上の挟み込み検出装置１００及び開閉装置１５０において、弾性支持手段３５は、図９に示すように、窓ガラス１５の上縁に対向する窓枠１３の傾斜辺１６１、及びこれに角部を介して接続される他辺、即ち、傾斜辺１６１の上端に略水平に交わる水平上辺１６３のそれぞれに、略全長に渡って貼付されている。
但し、傾斜辺１６１と水平上辺１６３とが交差する窓枠１３の角部１６５の部位では、図１０に図９のＢ部拡大図を示すように、傾斜辺１６１に貼付される弾性支持手段３５ａと水平上辺１６３に貼付された弾性支持手段３５ｂとの突き合わせ端で、これらの各弾性支持手段３５ａ，３５ｂ相互の圧電素子材挿通用の中空部４２が滑らかに連通するように、それぞれの弾性支持手段の突き合わせ端部を所定角度で斜めに切断した後に接着している。
【００４２】
そして、本実施の形態の感圧センサ１７は、１本の長尺の圧電素子材３３が、それぞれの弾性支持手段３５ａ，３５ｂの連通した中空部４２内に挿通されて、判定手段１９に接続された取付構造となっている。
【００４３】
このように構成された感圧センサ１７の取付構造においては、圧電素子材３３が連続した一本の形態であるために、角部１６５においても不感部分が存在せず、窓枠１３の圧力検知が必要な領域全体を隙間無く圧力検出領域とすることができる。また、感圧センサ１７が弾性変形時の変形加速度に応じて電気信号を出力する圧電素子であるため、窓枠１３の角部１６５等に折曲した状態で敷設した場合であっても、敷設のための圧電素子材３３の折曲部は変形するが、新たに弾性変形を受けない限り挟み込みを示す信号を出力することはない。従って、上記の感圧センサ１７であれば、窓枠等の角部１６５に跨っても誤検出等の支障を生じること無く敷設することができる。
【００４４】
また、感圧センサ１７が弾性変形時の変形加速度に応じて電気信号を出力する圧電素子であるため、一定量の弾性変形時に接点線材同士が接触することで信号を出力する従来の感圧センサ１７と比較すると、僅かな弾性変形でも、その弾性変形の発生を示す信号を速やかに出力することができる。
例えば、図１１（ａ）に示すように、窓枠１３の傾斜辺１６１の範囲で、物体１６７の挟み込みが発生した場合、図１１（ｂ）に示すように、傾斜辺１６１の圧電素子材３３に弾性変形を生じさせる傾斜辺に直交する方向の分力ＦＮは、窓ガラス１５の閉口方向の付勢力Ｆと比較してかなり小さくなり、物体１６７の挟み込み時に小さな弾性変形しか生じない。しかし、圧電素子材３３は、僅かな弾性変形でも、弾性変形の変形加速度に応じた信号を出力するため、判定手段１９側では、その挟み込みを確実、且つ迅速に検出することができる。
【００４５】
即ち、本実施の形態の感圧センサ１７は、窓枠１３の傾斜した部位や角部１６５に敷設した場合においても、確実且つ迅速に挟み込みの発生を検出することができ、そのために、長尺の単一の感圧センサ１７を、窓枠の傾斜部位や角部１６５を含む窓枠上の敷設域全域に渡って連続的に敷設して、感圧センサ１７の装備数を単一で済ませることができる。その結果、上記実施の形態で示したように、一つの開口部に対して、使用する感圧センサ１７の数量を単一に抑えて、その感圧センサ１７からの信号線の処理等を容易にすることができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、一つの開口部に敷設する感圧センサ１７は、長尺の単一の圧電素子材３３としているため、例えば、上述のように傾斜辺１６１で物体の挟み込みが発生し、その時の、物体の接触部位への弾性変形が小さい場合でも、図１２に示すように、一本の連続した圧電素子材３３は、物体の接触による押圧力ＦＮの作用位置で引っ張られて、物体との接触部以外の部位も、図１２に破線で示す位置から実線で示すように、接触部の周辺まで変形が及び、これの周辺の変形も、変形加速度に応じた信号を出力するため、圧電素子材３３の全体としては、大きな検出信号を出力することが可能になり、物体の接触を、確実且つ迅速に検出することが可能になる。
【００４７】
また、本実施の形態では、圧電素子材３３が、塩素化ポリエチレンと圧電セラミックス粉体とを混合した複合圧電材により形成されていて、このような構成であれば、僅かな外力の作用によっても断面が大きく変形する柔軟性を圧電素子材３３に確保できるため、車両の前席ドアの窓枠の傾斜部などのように、挟み込みが生じたときに作用する力が、窓ガラスの閉じる力よりも弱い分力となる場合でも、挟み込みの発生時に圧電素子材３３に大きな弾性変形を生じさせて、挟み込みを確実且つ迅速に検出させることができる。
【００４８】
また、上記のように感圧センサ１７を取付けした開閉装置１５０では、開閉部材である窓ガラス１５の閉動作時に、窓ガラス１５と窓枠１３の縁との間に物体が挟まった場合に、上記取付け構造の感圧センサ１７が確実且つ速やかに挟み込みの発生を検出し、その検出結果に基づいて、直ちに開閉部材の閉動作の停止、或いは開閉部材の開動作の開始がなされるため、挟み込みの検出遅れや検出不良による事故の発生を確実に防止できる。
従って、車両の窓ガラスを電動モータによって開閉駆動するパワーウィンドウ装置等において、手指等の挟み込みによる損傷防止に、極めて有用である。
【００４９】
次に、本発明に係る他の実施形態を説明する。
図１３に自動車の後部座席側のドア部の構成例を示した。図１３（ａ）は窓枠８１ａ，８１ｂ，８１ｃの他に仕切枠８２を設け、仕切枠８２と窓枠８１ａ，８１ｂ，８１ｃの間に固定窓８３を設けて、窓ガラス８４が、窓枠８１ａ及びこれに接続されるガイド８５と、仕切枠８２及びこれに接続されるガイド８６との間を隙間無く昇降する構成である。この場合には、物体の挟み込みを防止するために、窓枠８１ｂだけに感圧センサ１７を設ければよい。
【００５０】
ところが、近年、デザイン的な観点から、図１３（ｂ）に示すように、仕切枠を設けない構成が多く見受けられる。この構成では、窓ガラス８４が昇降する際に、窓ガラス８４と窓枠８１ｃとの間に隙間が生じるため、この隙間での物体の挟み込みを防止することが必要となる。しかし、従来のような接点式の感圧センサを、この傾斜した窓枠８１ｃに配設すると、前述したように、接点の接続による誤検出や、感圧センサ１７へ作用する力が分圧となってしまう結果、物体の挟み込みの速やかな検出ができないといった不具合が生じる。
【００５１】
そこで、本発明の感圧センサを窓枠８１ｃに配設することにより、感圧センサが圧電素子からなるため、僅かな弾性変形でも、その弾性変形の発生を示す信号を速やかに出力することができ、窓枠８１ｃと窓ガラス８４との間での物体の挟み込みを確実、且つ、迅速に検出することができる。
また、本発明の感圧センサ１７の圧電素子材３３は屈曲可能なため、窓枠８１ｃから窓枠８１ｂに亘って配設した構成としても良く、その場合には、１つの感圧センサで窓枠８１ｂ、８１ｃの双方の領域での挟み込みを検出することが可能となる。
【００５２】
上記説明した各実施形態における弾性支持手段３５は、少なくとも窓枠の傾斜部位に配設される領域において、その表面を、物体との接触時に物体が感圧センサの配設方向に沿って滑り生じにくくするための高摩擦処理が施されることが好ましい。これにより、物体が窓ガラスの動作に従動して弾性指示手段３５の表面を滑動することが防止される。
高摩擦処理の具体例としては、次のものが挙げられる。即ち、弾性支持手段３５の押し出し成形時と同時に微少な凹凸形状を形成する方法や、押し出し成形により弾性支持手段３５を成形した後、熱金型を押し当ててシボ加工面に仕上げる方法や、成形後の弾性支持手段３５にグラインダやサンドペーパー等により表面に凹凸を付けて荒らす方法等により処理することができる。また、弾性支持手段３５の表面をコーティングすることによっても可能である。例えば、静摩擦係数の高いウレタン系、エポキシ系等のコーティング材、低粘着性を有する粘性材料等を塗布することで、高摩擦となるコーティング層を形成することができる。さらに、弾性支持手段３５の材質を滑りにくい材質で成形することでもよい。
【００５３】
また、一般にゴム材料を自動車等の工業製品に適用する場合には、その表面に低摩擦化や美観、耐久性向上のための低摩擦コーティング層を設けることが広く行われているが、上記弾性支持手段３５は、むしろ高摩擦であることが好ましいので、弾性支持手段３５の全体又は一部の表面を低摩擦コーティング層を有しない素材表面を露出した面にするとよい。即ち、少なくとも物体の検出を行う部位に対しては、低摩擦コーティングを施すことなく、押し出し成形等の素材加工後、ほぼそのままの表面状態にする。そして、必要に応じて、物体の検出を行う部位をマスクして、他の部位に対して低摩擦コーティングを施すようにしてもよい。これにより、簡単な製造プロセスの変更により弾性支持手段３５に高摩擦面を形成することができる。
【００５４】
なお、上記高摩擦処理は、弾性支持部材３５に限らず、ウェザストリップ１４（図２参照）に対しても同様に施すことが好ましい。
【００５５】
本発明に係る感圧センサの取付構造及び開閉装置を適用対象は、上記実施の形態で説明した自動車の前席や後席のドアのパワーウィンドウ装置に限らない。図１４に示すように、自動車のバックドア１７０の窓枠１７１に対して、窓ガラス１７３の開閉を電動で行うようにした電動バックドアウィンドウ１７５に対しても適用可能である。
また、本発明は、自動車の窓枠に配設する感圧センサに限らず、例えば、自動車の車体側面のスライドドア、車体天井の電動サンルーフ、車体後部の電動ハッチドア、或いは電動トランク等に適用することもでき、前述同様の効果が奏される。さらには、自動車に限らず、列車或いは建物の自動ドア等に対しても適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の感圧センサの取付構造によれば、感圧センサが弾性変形時の変形加速度に応じて電気信号を出力する圧電素子であるため、角部等に折曲した状態で敷設しても、敷設のための折曲部は物体の挟み込みによって新たに変形を受けない限り挟み込みを示す信号を出力することが無く、窓枠等の角部に跨って敷設することができる。また、感圧センサが圧電素子であるため、一定量の弾性変形時に接点線材同士が接触することで信号を出力する従来の感圧センサと比較すると、僅かな弾性変形でも、その弾性変形の発生を示す信号を速やかに出力することができ、例えば、窓枠の傾斜辺等に敷設した場合でも、挟み込みの発生を確実、且つ迅速に検出することができる。
従って、長尺の単一の感圧センサを、窓枠の傾斜部位や角部を含む窓枠上の敷設域全域に渡って連続的に敷設して、感圧センサの装備数を単一で済ませることができ、それによって、一つの開口部に対して、使用する感圧センサの数量を単一に抑えて、その感圧センサからのリード線の処理等を容易にすることができる。
【００５７】
また、本発明に係る開閉装置では、開閉部材の閉動作時に、開閉部材と開口部の縁との間に物体が挟まった場合に、上記感圧センサの取付構造で取り付けられた感圧センサが確実且つ速やかに挟み込みの発生を検出し、その検出結果に基づいて、直ちに開閉部材の閉動作の停止、或いは開閉部材の開動作の開始がなされるため、挟み込みの検出遅れや検出不良による事故の発生を確実に防止できる。
従って、車両の窓ガラスを電動モータによって開閉駆動するパワーウィンドウ装置等において、手指等の挟み込みによる損傷防止に、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る感圧センサの取付構造に従って感圧センサを装備した開閉装置の一実施の形態の外観図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の感圧センサとなる圧電素子材の断面図である。
【図４】本発明の感圧センサとなる圧電素子材の外観図である。
【図５】図１に示した挟み込み検出装置及び開閉装置のブロック図である。
【図６】開口部の閉口動作時に物体を挟み込んだ感圧センサの変形状態を示す斜視図である。
【図７】図１に示した開閉装置における瀘波部からの出力信号Ｖ、判定手段の判定出力Ｊ、モータへの印加電圧Ｖｍを示す特性図である。
【図８】図１に示した開閉装置における瀘波部からの出力信号Ｖ、判定手段の判定出力Ｊで、挟み込みを未然に防止する方法の説明図である。
【図９】本発明に係る感圧センサの取付構造を説明する車両窓枠の拡大図である。
【図１０】図９のＢ部の拡大図である。
【図１１】本発明の一実施の形態の感圧センサの取付構造で、窓枠の傾斜辺で物体の挟み込みが生じた場合の動作説明図である。
【図１２】本発明の一実施の形態の感圧センサの取付構造で、窓枠の傾斜辺で物体の挟み込みが生じた場合に、圧電素子材に発生する変形の補足説明図である。
【図１３】自動車の後部座席側のドア部の構成例で（ａ）は窓枠の他に仕切枠を設けた場合に構成図、（ｂ）は仕切枠を設けない場合の構成図である。
【図１４】本発明の感圧センサの取付構造及び開閉装置が適応される自動車の他の部位の説明図である。
【図１５】従来の挟み込み検出装置で使用する感圧センサの説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１６】従来の挟み込み検出装置で使用する感圧センサを折曲した状態の説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１１  ドア
１３  窓枠（開口部）
１５  窓ガラス（開閉部材）
１７  感圧センサ
１９  判定手段
２１  開閉駆動手段
２３  開閉制御手段
２５  モータ
２７  ワイヤ
２９  支持具
３１  ガイド
３３  圧電素子材
４２  中空部
４５  中心電極
４７  外側電極
４９  複合圧電体層
５１  被覆層
５５  断線検出用抵抗体
６１  分圧用抵抗体
６２  瀘波部
６３  判定部
６５  信号入力部
６６  信号出力部
６７  バイパス部
７２  開閉部接触判定部
７３  制御部
１００  挟み込み検出装置
１５０  開閉装置
【図１】
2004210124.tif 000003
【図２】
2004210124.tif 000004
【図３】
2004210124.tif 000005
【図４】
2004210124.tif 000006
【図５】
2004210124.tif 000007
【図６】
2004210124.tif 000008
【図７】
2004210124.tif 000009
【図８】
2004210124.tif 000010
【図９】
2004210124.tif 000011
【図１０】
2004210124.tif 000012
【図１１】
2004210124.tif 000013
【図１２】
2004210124.tif 000014
【図１３】
2004210124.tif 000015
【図１４】
2004210124.tif 000016
【図１５】
2004210124.tif 000017
【図１６】
2004210124.tif 000018