(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部と、この開口部を開閉する開閉部と、この開閉部が全閉した時に当たる前記開口部の近傍に配置され変形に応じた出力信号を発生する可撓性を有した圧電材からなる圧電センサと、この圧電センサが変形したときの出力信号に基づき前記開口部と前記開閉部の間への物体の挟み込みを判定する判定手段と、前記開閉部を駆動させる駆動手段と、前記開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせる信号を前記駆動手段に出力する制御手段を有し、前記判定手段は、前記開閉部が前記短時間の動作をし前記圧電センサが復元することによる出力信号を検知し、前記開閉部が閉じ始めるよりも速く物体の挟み込みを検出することを特徴とした挟み込み検出装置。
【請求項２】
開口部と、この開口部を開閉する開閉部と、全閉した時に開口部と当たる開閉部の位置に配置され変形に応じた出力信号を発生する可撓性を有した圧電材からなる圧電センサと、この圧電センサが変形したときの出力信号に基づき前記開口部と前記開閉部の間への物体の挟み込みを判定する判定手段と、前記開閉部を駆動させる駆動手段と、前記開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせる信号を前記駆動手段に出力する制御手段を有し、前記判定手段は、前記開閉部が前記短時間の動作をし前記圧電センサが復元することによる出力信号を検知し、前記開閉部が閉じ始めるよりも速く物体の挟み込みを検出することを特徴とした挟み込み検出装置。
【請求項３】
開閉部の開動作時は圧電センサの変形が復元したときに発生する極性の出力信号を捉える判定手段とした請求項１または２記載の挟み込み検出装置。
【請求項４】
開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせてからの一連の動作中に圧電センサの出力信号を判定部が捉えると、以降の閉動作を停止するよう制御する請求項１または２記載の挟み込み検出装置。
【請求項５】
開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせてからの一連の動作中に圧電センサの出力信号を判定部が捉えると、開閉部を初期位置よりもさらに大きく開口するよう制御する請求項１から３のいずれか1項に記載の挟み込み検出装置。
【請求項６】
閉動作前の開動作の駆動時間を２００ミリ秒以下とした請求項１から３のいずれか1項に記載の挟み込み検出装置。
【請求項７】
閉動作前の開動作による変位量を２ミリメートル以下とした請求項１から３のいずれか1項に記載の挟み込み検出装置。
【請求項８】
最初に受け付けた閉指令信号だけで全閉するまで開閉部を閉駆動させる自動モードの時だけ開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせる請求項１から３のいずれか1項に記載の挟み込み検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開口部と前記開口部を開閉する開閉部との間への物体の挟み込みを検出する挟み込み検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の挟み込み検出装置は、例えば特開平１０−１３２６６９号公報に開示されているものがある。これは図８に示すように、ポリフッ化ビリニデン等の高分子圧電材からなるピエゾケーブル１を自動車の窓枠２に沿って配設し、ピエゾケーブル１の出力信号に基づき窓枠２と窓ガラス３との間への物体の挟み込みを検出するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では意図的にあるいは偶発的に一旦物体を挟み込んだ状態が作り出されてしまった後において、さらに閉動作を始めたときにはピエゾケーブルにさらなる変形を与えることができないため出力信号が得られず挟み込み検知ができないという課題があった。一般に圧電素子は変形量が増したり減ったりしている過程において圧電材の表面に電荷を発生するものであり、すでに変形し電荷が自然消滅してしまった後では圧電体の出力信号から変形を検知することはできない。このため一度挟み込みが発生し、それが解除されない状態に陥ってしまうと、次に閉動作を始めたときにはピエゾケーブルからは信号が何も得られなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の挟み込み検出装置は、開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせる制御手段を設けたものである。
【０００５】
これによって一度挟み込みが発生し、それが解除されない状態に陥ってしまっても、次に閉動作を始めたときには開閉部が少し開いた後、閉まり始める。このため、最初の挟み込み状態での圧電センサの変形が開閉部が少し開くことにより復元し、変形するため圧電センサから信号が出され挟み込みを検出できるものである。
【０００６】
【発明の実施形態】
上記課題を解決するために請求項１に記載した発明は、開口部と、この開口部を開閉する開閉部と、この開閉部が全閉した時に当たる前記開口部の近傍に配置され変形に応じた出力信号を発生する可撓性を有した圧電材からなる圧電センサと、この圧電センサが変形したときの出力信号に基づき前記開口部と前記開閉部の間への物体の挟み込みを判定する判定手段と、前記開閉部を駆動させる駆動手段と、前記開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせる信号を前記駆動手段に出力する制御手段を有し、前記判定手段は、前記開閉部が前記短時間の動作をし前記圧電センサが復元することによる出力信号を検知し、前記開閉部が閉じ始めるよりも速く物体の挟み込みを検出することを特徴としたもので、請求項２に記載した発明は、開口部と、この開口部を開閉する開閉部と、全閉した時に開口部と当たる開閉部の位置に配置され変形に応じた出力信号を発生する可撓性を有した圧電材からなる圧電センサと、この圧電センサが変形したときの出力信号に基づき前記開口部と前記開閉部の間への物体の挟み込みを判定する判定手段と、前記開閉部を駆動させる駆動手段と、前記開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせる信号を前記駆動手段に出力する制御手段を有し、前記判定手段は、前記開閉部が前記短時間の動作をし前記圧電センサが復元することによる出力信号を検知し、前記開閉部が閉じ始めるよりも速く物体の挟み込みを検出することを特徴としたものである。
この構成によって、一度挟み込みが発生し、それが解除されない状態に陥ってしまっても、次に閉動作を始めたときには開閉部が少し開いたときに圧電センサの変形が復元するため圧電センサから信号が出され挟み込みを検出できるものである。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２における発明の判定手段に開閉部が開動作した時には圧電センサの変形が復元したときに発生する極性の出力信号を捉えるようにさせることでより速く挟み込みを検出できるものである。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２における発明の判定手段に開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせてからの一連の動作中に圧電センサの出力信号を捉えると、以降の閉動作を停止するよう制御させることで、再び物体を強く挟み込んでしまうことを回避できるものである。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項における発明の判定手段に開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせてからの一連の動作中に圧電センサの出力信号を捉えると、開閉部を初期位置よりもさらに大きく開口するよう制御させることで物体の挟み込みを解除できるものである。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項における発明において閉動作前の開動作の駆動時間を２００ミリ秒以下とすることで、閉めるときに一旦開く無駄な所要時間を必要最小限に押さえることができる。
【００１１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項における発明において閉動作前の開動作による変位量を２ミリメートル以下とすることで、実用上違和感のない閉動作を実現できるものである。
【００１２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項における発明において、最初に受け付けた閉指令信号だけで全閉するまで開閉部を閉駆動させる自動モードの時だけ、開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせるようにすることで、意図的に物体を挟み込むことも可能になるものである。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施例における挟み込み検出装置の外観図で、自動車のパワーウインドウに適用した場合を示している。図２（ａ）、（ｂ）は図１のＡ−Ａ’位置における断面図で図２（ａ）は物体Ｍが挟まれていない状態、図２（ｂ）は物体Ｍが挟み込まれた状態を示している。
【００１５】
先ず図１より、４は開口部としての窓枠、５は開閉部としての窓ガラスである。窓枠４の周縁部には圧電センサである圧電センサ６が配設されている。７は圧電センサ６の出力信号を増幅する増幅手段および、この信号に基づき窓枠４と窓ガラス５の間への物体の挟み込みを判定する判定手段などが入っている回路ユニットであり、ドアのサイドミラー取り付け位置近傍のドア本体内に配設されている。
【００１６】
また、８はパワーウインドウ駆動装置、９はパワーウインドウ駆動装置８を制御する制御手段であり、窓ガラス５を閉じる時には閉動作前に開動作を瞬間的に行うように設計されている。パワーウインドウ駆動装置８はモータ８ａ、ワイヤ８ｂ、窓ガラス５の支持具８ｃガイド８ｄ等からなる。モータ８ａによりワイヤ８ｂを動かし、ワイヤ８ｂと連結された支持具８ｃをガイド８ｄに沿って上下させることにより窓ガラス５を開閉する構造となっている。パワーウインドウ駆動装置８は上記のようなワイヤを用いた方式に限定するものではなく、他の方式でも良い。制御手段９はモータ８ａと一体化しても良い。
【００１７】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電センサ６は支持部１０を持った弾性体１７に包まれた状態で配設されている。弾性体１７の支持部１０は窓枠４に形成された溝孔部１２にはめ込むことにより窓枠４に支持される。弾性体１７は図２（ｂ）のように窓枠４と窓ガラス５の間に物体Ｍが挟み込まれた場合は屈曲自在に変形し、当然、内部にある圧電センサ６も変形する。１３はウエザストリップである。弾性体１７は窓ガラス５が開閉する方向とおおむね平行になるよう窓枠４に支持してある。尚、図２（ａ）、（ｂ）は窓ガラス５の左側が車室内、右側が車外側である。
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）は圧電センサ６を包み込んだ弾性体１７の外観図である。図３（ａ）は物体Ｍが挟まれていない状態、図３（ｂ）は物体Ｍが挟み込まれた状態を示しており、図３（ｂ）は図２（ｂ）の際の弾性体１７を車室内から見た図である。図４は圧電センサ６の構造を示しており、中心に可撓性のある心線電極１６を持ち、その周囲にゴム弾性体の有機基材に圧電セラミックの焼結粉体を混合した圧電層１４を置き、さらにその周囲に可撓性のあるシールド電極１５、一番外側を外皮１８にて全体を包んでおり、外見は一般のシールド線に似た構造をしている。この圧電センサ６は最後に、分極処理して構成されたもので優れた可撓性を有し、変形に応じた出力信号を発生する。ゴム弾性体としては例えば塩素化ポリエチレンを用い、圧電セラミックとしては例えばチタン酸ジルコン酸鉛の焼結粉体を用いる。
【００１９】
増幅手段及び判定手段等が入った回路ユニット７は図１のように圧電センサ６の端部に直接接続されている。そのため、圧電センサ６と回路ユニット７との間を接続するリード線やコネクタは不要となる。
【００２０】
図５は本発明の実施例における挟み込み検出装置の圧電センサの出力信号を受けて処理する回路の構成図である。２１は増幅手段であり正転入力端子２１ａは圧電センサ６の心線電極１６に、反転入力端子２１ｂは圧電センサ６のシールド電極１５に接続されている。この増幅手段２１の出力には圧電センサ６からの信号がないときは通常２．５ボルトの直流電圧が出力されている。破線枠２２は判定手段を示している。判定手段２２の中身は比較器２３及び２４と、基準電圧源２５及び２６で構成されている。増幅器２１の出力２１ｃは比較器２３の反転入力２３ｂ及び比較器２４の正転入力２４ａに接続されている。また、基準電圧源２５は比較器２３の正転入力２３ａに、そして基準電圧源２６は比較器２４の反転入力２４ｂに接続されている。ここで基準電圧源２５は３ボルト、基準電圧源２６は２ボルトである。
【００２１】
従って、増幅手段２１からの信号がなく２．５ボルト付近であると比較器２３の出力と比較器２４の出力はともにハイレベルである。一方、圧電センサ６が変形し心線電極１６側がプラス極になるような電荷が発生するが、圧電センサ６の局部的な変形のため発生する電荷はわずかであり１００ミリ秒程度で消滅する。このため発生した電荷は山波形の信号となって増幅手段２１に入り増幅される。増幅手段２１からの信号が３ボルトを越えると比較器２３の出力がローレベルになる。また、逆に、圧電センサ６を変形させていた外圧が取り除かれ圧電センサ６の変形が復元すると、先ほどとは逆極性の心線電極１６がマイナス極になるような電荷が発生するが、先ほどと同様に圧電センサ６の局部的な変形であったため発生する電荷はわずかであり１００ミリ秒程度で消滅する。このため発生した電荷は谷波形の信号となって増幅手段２１に入り増幅される。増幅手段２１からの信号が２ボルトを下回ると比較器２４の出力がローレベルになる。
【００２２】
図６（ａ）は物体Ｍを挟み込んだときの増幅手段２１の出力、図６（ｂ）は判定手段２２の出力を示している。物体Ｍを挟み込むと圧電センサ６は図３（ｂ）に示したように変形し、その結果図６（ａ）のような波形の信号を出力する。また、図６（ｂ）に示すように挟み込みを生じ増幅手段２１からの信号が３ボルトを越えると比較器２３の出力がローレベルになる。
【００２３】
次に作用について説明する。図７は物体を挟み込んだ後で、さらに窓ガラス５を閉めようとしたときの圧電センサ６から出る信号波形の説明図である。制御手段９は窓ガラス５を閉めよという指令を受けたときに瞬間的に先ず開動作をするように設計されていることは先に述べた。このため物体を挟み込んだ後で、さらに窓ガラス５を閉めようとしたときには窓ガラス５が瞬間的に開くため、圧電センサ６を変形させていた外圧が取り除かれ圧電センサ６の変形が復元する。従って、心線電極１６がマイナス極になるような電荷が発生し、図７に示すような谷波形の信号が先ず最初に現れる。ここで圧電センサ６の変形が復元し比較器２４の基準電圧源２６の電圧を下回るような谷波形の信号を得るためには、窓ガラス５の移動量にして１〜２ミリメートル程度で良いことや、時間にして１００〜２００ミリ秒間程度の開動作で良いことが実験で確かめられている。
【００２４】
瞬間的に窓ガラス５を開いた後はすぐに窓ガラス５を閉めるように動作するため、再び物体を挟み込み圧電センサ６が変形する。従って、心線電極１６側がプラス極になるような電荷が発生し、図７に示すような山波形の信号が先ほどの谷波形の次に現れる。判定手段２２の比較器２３は山波形の信号すなわち物体を挟み込んだときに出力される信号を検知するためのものとなっており、この比較器２３の出力２３ｃの信号がローレベルになったときに挟み込みがあったと初めて判定してももちろん良い。しかし、判定手段２２の比較器２４は谷波形の信号すなわち挟み込んでいた物体にかかる圧力を一瞬緩めたときに出力される信号を検知するためのものとなっており、この比較器２４の出力２４ｃの信号がローレベルになったときに挟み込みがあったと判定すれば図７に示したように実際に窓ガラス５が閉じ始めるよりも速く物体の挟み込みを検出できる。
【００２５】
以上のように本一実施例において、開口部と、この開口部を開閉する開閉部と、この開閉部と前記開口部の少なくとも一方に配設され変形に応じた出力信号を発生する可撓性を有した圧電材からなる圧電センサと、この圧電センサが変形したときの出力信号に基づき前記開口部と前記開閉部の間への物体の挟み込みを判定する判定手段と、前記開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせる制御手段を有し、開閉部の開動作時は圧電センサの変形が復元したときに発生する極性の出力信号を捉える判定手段としたことにより、物体を挟み込んでいたならば開動作を短時間行わせたときに圧電センサにかかっていた圧力が解除され変形が復元することによる信号を出力するため窓ガラスが閉じ始めるよりも速く物体の挟み込みを検出できるものである。
【００２６】
また、判定手段２２の比較器２３または比較器２４の出力がハイレベルからローレベルになったことを制御手段９が検知して窓ガラス５を閉じる動作を中止することにより、窓ガラスが物体を強い力で押さえる前に動きを停止できるため、物体を強力な力で挟み込み、物体を損傷させるということを防ぐこともできる。
【００２７】
また、判定手段２２の比較器２３または比較器２４の出力がハイレベルからローレベルになったことを制御手段９が検知したときに窓ガラス５をさらに開くようにすることにより、窓ガラスが物体を強い力で押さえる前に動きを反転できるので、挟み込んでいた物体を損傷させることなく解放することもできる。
【００２８】
また、制御手段９が窓ガラス５を閉めよという指令を受けたときに２００ミリ秒間だけ開動作を行うようにすれば、窓ガラス５を閉めようとしたのに閉まり始めるのが遅いといった印象を使用者に与えることがない。
【００２９】
また、制御手段９が窓ガラス５を閉めよという指令を受けたときに２ミリメートルだけ窓ガラス５を初期位置よりも開くようにすれば、窓ガラス５を閉めようとしたのに逆に動いてしまうという違和感を使用者に与えることがない。
【００３０】
また、最初に閉じよという指令信号を受け付けただけで全閉するまで開閉部を閉駆動させる自動モードの時だけ、開閉部が閉動作を始める前に開動作を短時間行わせるようにすることで、意図的に物体を挟み込むことも可能になる。ここでいう物体とは車のルーフサイドに付けた無線機用アンテナのアンテナ線や日よけの支持部である。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように請求項１と請求項２に記載の発明によれば、一度挟み込みが発生し、それが解除されない状態に陥ってしまっても、次に閉動作を始めたときには開閉部が少し開いたときに圧電センサの変形が復元するため圧電センサから信号が出され挟み込みを検出できる優れた挟み込み検出装置を実現できるものである。
【００３２】
また、請求項３に記載の発明によれば、圧電センサの変形が復元したときに発生する極性の出力信号を捉えるようにさせることでより速く挟み込みを検出できる。
【００３３】
また、請求項４に記載の発明によれば、物体に強くかかっていた圧力を速やかに解除できる。
【００３４】
また、請求項５に記載の発明によれば、開閉部を初期位置よりもさらに大きく開口するように制御することで物体の挟み込みを解除できる。
【００３５】
また、請求項６に記載の発明によれば、閉めるときに一旦開く無駄な所要時間を必要最小限に押さえることができる。
【００３６】
また、請求項７に記載の発明によれば、実用上違和感のない閉動作を実現できるものである。
【００３７】
また、請求項８に記載の発明によれば、意図的に物体を挟み込むことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例における挟み込み検出装置の外観図
【図２】  （ａ）同圧電センサが取り付けられた窓枠の断面図
（ｂ）同物体が挟み込まれた状態の断面図
【図３】  （ａ）同圧電センサが入った弾性体部の物体が挟まれていない状態の外観図
（ｂ）同物体が挟み込まれた状態の外観図
【図４】  同圧電センサの構造図
【図５】  同圧電センサの信号処理回路構成図
【図６】  同増幅手段の出力信号波形図
【図７】  同開動作時の圧電センサの信号波形図
【図８】  従来の挟み込み検出装置の外観図
【符号の説明】
４  窓枠（開口部）
５  窓ガラス（開閉部）
６  圧電センサ
１０  支持部
１２  溝孔部
１３  ウエザストリップ
１４  圧電層
１５  シールド電極
１６  心線電極
１７  弾性体
１８  外皮
２１  増幅手段
２２  判定手段
２３、２４  比較器
２５、２６  基準電圧源
【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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【図８】
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