JP2006193960A - ドアハンドル装置とそれを備えたドア部材およびそれを備えたスマートエントリーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ドアハンドルの操作を検出するスイッチとして、接点接合式や静電容量式等があるが、経年変化による接点不良や、雨による誤作動といった課題があった。
【解決手段】圧電センサ４が可撓性を有して把手式のドアハンドル３に付設可能となり、ドアハンドル３の微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドル３に単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドル３に対するタッチが検出可能となる。また、電極を表出させる必要がないので、外乱や、付着する塵埃や雨や雪等の影響を受けにくい。さらに、圧電センサ４は、柔軟な変形が可能なことから設置場所の制約条件が少なく、かつ配置スペースも少なくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ドアハンドルを備えたハンドル装置にセンサを設けて、該ハンドル装置の操作を感知するハンドル装置に関する。

車両のドアハンドルを操作してドアのロック解除を行うに際し、ドアハンドルへの接触や操作を検知するセンサを設けて、このセンサから検知信号が出力されたときに、所定の条件の下でドアロックを解除する機能を持たせたものがある。

例えば、センサにメンブレンスイッチ等の接点接合式スイッチを用いてドアロックの解除を行う車両用ドアハンドル装置が特許文献１に開示されている。このメンブレンスイッチは、周知の構造であって、スペーサを介して対向配置される対のフレキシブルフィルム状ハンドルレートの対向内面に、所定の間隔をもって配置される対の電極部を印刷したものである。このメンブレンスイッチは、常時は、オフ状態にあり、電極部上に位置するよう一方ハンドルレートに載置されるシリコンゴム等の弾性体がトリガーによって押圧されることで電極部同士が接触し、これにより、オン状態となる。

また、センサに静電容量形のセンサを用いてドアロックの解除を行う自動車用人体接近検出センサが特許文献２に開示されている。自動車用人体接近検出センサを用いたアウタハンドルは、中空形状に形成されており、その中空部分には非接触センサとしての静電容量形センサを構成する平行ケーブルがアウタハンドルの把持部の長手方向に沿って延在するように受容されている。平行ケーブルは、基端部がアウタハンドルの枢支部の近傍に設けられた開口を介して外部に延出するように設けられたシールド線と連結され、そのシールド線の他端が回路基板に接続される。

ところで、近年、ドアハンドルのキー孔にキーを挿入してドアのロック解除する一般的なドアロックの解除方法に対して、キー孔にキーを差し込むことなく、個人認識用のカードや送信機等を用いてドアロックを解除させる、所謂キーレスエントリー装置が、自動車や住宅等のドアに適用されるようになってきた。この種の車両用電波錠装置が特許文献３に開示されている。この車両用電波錠装置は、車両のドアハンドルが引かれることにより制御部が作動される一方、車両側の送受信器からの送受信コードを受信することにより携帯送受信器が送信状態となり、携帯送受信器からの固有コードに基づいて制御部が解錠処理を行う。そして、ドアハンドルが引かれたことを検出する検出手段を設け、この検出手段からの検出信号に基づいて車両側の送受信器から送受信コードを発信するようにしている。
特開２００２−３２２８３４号公報 特開平１０−３０８１４９号公報 特開平８−５３９６４号公報

ところが、上記した従来のドアハンドル装置に用いられる接点接合式スイッチは、経年変化による接点不良や、接触のみ等の軽いタッチでは動作しない不具合がある。また、接点接合までのストロークが存在するため、タッチした瞬間からスイッチが動作するまでの時間差がどうしても生じ、これがレスポンスを悪化させる要因となる。例えば、ドアハンドルを掴んで引くときに、急峻にドアを引くと、ロック手段の解除が間に合わずにロック状態のままとなったり、がたつきを生じることになる。そのため、ドアハンドルを掴んで所定時間待ってから引き出さねばならないというような操作フィーリングに悪い影響を与える。

一方、静電容量形のセンサでは、降雨や洗車によりドアハンドルが濡れると誤作動するといった問題や、手袋を装着しているとドアハンドルに触れても作動しないといった問題があった。また、人により静電容量が異なり、履いている靴によっても変化するため、感度の調整が極めて難しいという問題があった。

検出感度を高めてかつノイズ成分との分離が行え、わずかに触っただけでも反応するタッチ感をもってオンオフ切り換え可能な接触スイッチとしては、圧電センサを用いることが好ましい。

しかし、一般的な圧電センサは、セラミックス等からなる圧電素子を配列してなる剛体であり、センサの配置領域に制約のある場合には、所望の場所に圧電センサを配置して組込みできない問題がある。

また、非接触方式である光学式センサを用いることも考えられるが、センサに付着する塵埃や雨や雪等の気象条件等により誤動作が多く、実用的なものではない。

このような事情から、接点接合式スイッチ、製電容量形センサ、一般的な圧電センサ或いは光学式センサを用いたドアハンドル装置や、これらドアハンドル装置を備えたキーレスエントリー装置では、良好な操作フィーリング、動作信頼性、及び組込み性を実現することが困難となっていた。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、柔軟な構造を有し低圧力で接触するのみでも十分な検出感度の得られる圧電センサを用いて、開閉動作を検出するドアハンドル装置提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明に係るドアハンドル装置は、ドアの開閉操作のための把手式のドアハンドルと、前記ドアハンドルの変位に基づき変形する可撓性を有する圧電センサと、前記圧電センサの出力信号に基づき前記ドアハンドルへの人または物体の接触、前記ドアハンドルによる開動作、前記ドアハンドルによる閉動作の少なくとも１つを検出する検出手段とを備え、前記前記圧電センサは、前記ドアハンドルと連動して作動するアーム部に直接または間接的に接触することでドアハンドルの微小な変位でも変形するので、ドアハンドルの変位を高感度に検出可能となる。

このドアハンドル装置では、圧電センサが可撓性を有しており柔軟に変形させて付設できる。

本発明のドアハンドル装置は、圧電センサが可撓性を有しており柔軟に変形させてドアハンドルに付設可能となり、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドルに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドルに対する接触、ドアハンドルによる開動作、ドアハンドルによる閉動作の少なくとも１つが検出可能となる。また、電極を表出させる必要がないので、外乱や、付着する塵埃や雨や雪等の影響を受けにくい。さらに、圧電センサは、柔軟な変形が可能なことから設置場所の制約条件が少なく、かつ配置スペースも少なくなるので、ドアハンドルの構成を大幅に変更しなくても、現状の構成に合わせて付設することが可能となる。

第１の発明は、ドアの開閉操作のための把手式のドアハンドルと、前記ドアハンドルの変位に基づき変形可能な可撓性を有する圧電センサと、前記圧電センサの出力信号に基づき前記ドアハンドルへの人または物体の接触、前記ドアハンドルによる開動作、前記ドアハンドルによる閉動作の少なくとも１つを検出する検出手段とを備え、前記前記圧電センサは前記ドアハンドルと連動して作動するアーム部に直接または間接的に接触することでドアハンドルの変位により変形可能なことを特徴とする。

このドアハンドル装置では、圧電センサが可撓性を有してドアハンドルに付設可能となり、ドアハンドルへの人または物体の接触の際の、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドルに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドルに対する接触、ドアハンドルによる開動作、ドアハンドルによる閉動作の少なくとも１つが検出可能となる。また、電極を表出させる必要がないので、外乱や、付着する塵埃や雨や雪等の影響を受けにくい。さらに、圧電センサは、柔軟な変形が可能なことから設置場所の制約条件が少なく、それぞれのドアハンドルの構成に合わせて適切な形状にして付設することが容易で、かつ配置スペースも少なくなるので、現状のドアハンドルの構成を大幅に変更しなくても、付設することが可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明において、ドアハンドル非使用時において所定の押圧を付勢されてアーム部の一部と接触するように設けた弾性体を備え、前記弾性体によって圧電センサの一部を支持するようにしたものである。そして、ドアハンドルへの人または物体の接触によりドアハンドルが微小変位すると、アーム部がドアハンドルと連動して変位する。弾性体が変位すると、弾性体に支持されていた圧電センサもその一部が弾性体とともに変形し、変形に応じた出力信号を発生する。そして、圧電センサの出力信号に基づき、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。弾性体は、付勢された所定の押圧がなくなるまでアーム部の一部に接触して変位するが、その変位をうけて圧電センサは十分に信号を出力する。

また、圧電センサは、弾性体を介してアーム部の変位を受けるので、たとえば、圧電センサがアーム部と接触して磨耗したり、ドアハンドルの急な操作による衝撃を直接受けたりするといったことがなく、信頼性が向上する。

また、ドアハンドル開動作に伴い、弾性体に付勢された押圧が解除されると、弾性体はそれ以上変位しないので、圧電センサも変形しない。これにより圧電センサに過剰な変形が印加されて断線したりすることがない。

第３の発明は、特に第２の発明の弾性体が略板状に成型され、一端を固定されて片持ち梁状としたもので、極めてシンプルな形状でアーム部から所定の押圧を付勢される構成が実現できる。

第４の発明は、特に第２または第３の発明の弾性体の一部がドアハンドル非使用時において所定のねじり応力を付勢されてアーム部の一部に接触するものである。そして、ドアハンドルへの人または物体の接触によりドアハンドルが微小変位すると、アーム部がドアハンドルと連動して変位し、付勢されたねじり応力がなくなるまで弾性体の一部はアーム部の一部に接触して変位する。その際、弾性体の一部は付勢されたねじり応力を解除する方向、すなわち、ねじられた形状からもとの形状にも戻ろうとする方向にねじられて変形する。この時、弾性体に支持されていた圧電センサもその一部が弾性体の一部とともにねじられて変形し、変形に応じた出力信号を発生する。そして、圧電センサの出力信号に基づき、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。

第５の発明は、特に第２〜４のいずれか１つの発明において、圧電センサは弾性体の支持部から延出する方向において屈曲部を備えたもので、弾性体の変位に伴い圧電センサの屈曲部も変形して、屈曲部の変形に応じた出力信号が発声する。従って、弾性体の変形に伴う出力信号やねじりの変形に伴う出力信号に重畳して、屈曲部の変形に応じた出力信号も出力されるので、圧電センサの感度が向上する。

第６の発明は、特に第２〜５のいずれか１つの発明において、圧電センサと弾性体が検出手段と一体として成型されたもので、ドアハンドル装置の組み立てが効率的にできる。

第７の発明は、特に第１〜第６のいずれか１つの発明におけるドアハンドル装置を備えたドア部材である。これにより、建物や玄関ドアなどのドアでのスマートエントリーシステムに適用して、スマートエントリーシステムのドアハンドル部の操作性が向上する。

第７の発明は、特に第１〜第６のいずれか１つの発明におけるドアハンドル装置を備えたスマートエントリーシステムであり、該ドアハンドル装置をサイドドアやテールゲート等のドアでのスマートエントリーシステムに適用して、スマートエントリーシステムのドアハンドル部の操作性を向上できる。

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。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１から図６を参照して説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるドアハンドル装置を備えた自動車ドアの外観図である。図中、ドア１にはアウタバネル（ドアパネル）２に把手式のドアハンドル３が装着されている。図２は図１のＡＡ断面におけるドアハンドル装置の断面図（車体上部側から見たもの）で、図中、左側が車体前方、右側が車体後方である。図３はドアハンドル装置を図２のＢ方向、すなわち、車室内側から見た外観図である。図２および図３において、可撓性を有したケーブル状の圧電センサ４が検知手段５と共にフレーム部６に装着されている。検知手段５には電源供給用と検出信号出力用のケーブル７ａ、コネクタ７ｂが接続されている。検知手段５は取り付け金具５ａ、５ｂと接続され、ビス５ｃでフレーム部６に固定されている。

圧電センサ４は板バネでできた弾性体８の端部（図中の支持部８ａ）と圧電センサ８の先端部（図中の支持部８ｂ）で弾性体８に支持・固定されている。また、圧電センサ４は弾性体８の端部側（図中の支持部８ａ）から延出する方向において屈曲部４ａを備えている。弾性体８は固定部８ｃ方向の他端を検知手段５の取り付け金具５ａと溶接で接合されており、圧電センサ４と弾性体８は取り付け金具５ａを介して検知手段５と一体として成型されている。

弾性体８は固定部８ｃで片持ち梁状に固定されている。また、弾性体８はドアハンドル３と連動して作動するアーム部９と端部９ａで接触している。ここで、弾性体８はもともと固定部８ｃ近傍で車室外側に所定角度、屈曲した形状を有しているが、ドアハンドル３の非使用時（人や物体の接触や、ドアハンドルによる開動作、閉動作が無い、ドアパネルに取り付けられているだけの定常状態）には、弾性体８が端部９ａにより車室内側へ所定の押圧を付勢されて押し込まれるため、ドアハンドル３の非使用時には弾性体８の固定部８ｃ近傍での屈曲がほぼ無い状態になっている。

アーム部９にはベルクランクアーム１０の一部が当接し、ベルクランクアーム１０にはバランスウエイト１１の一部が当接している。そして、コイル状のバネ１２が所定のバネ圧でバランスウエイト１１を付勢しているので、バネ１２のバネ圧がバランスウエイト１１とベルクランクアーム１０を介してアーム部９に印加されて、常時、ドアハンドル３が閉止方向（車室内側）に押圧されるようになっている。また、上述した端部９ａによる弾性体８への押圧付勢は、バネ１２のバネ圧がアーム部９を介して端部９ａに作用したものであり、バネ１２のバネ圧により端部９ａが弾性体８へ付勢する押圧が、弾性体８の板バネとしての反発力よりも大きくなるよう弾性体８のバネ特性が設定されている。

ドアハンドル３にはアーム部９とは反対側に作動中心アーム部１３が備えられており、ドアハンドル３を車室外側に引いたとき、作動中心アーム部１３を略回転中心としてドアハンドル３が回転・変位する。アーム部９には隣接してキーシリンダー１４が配設されている。

図４は圧電センサ４の断面図である。圧電センサ４は、中心電極４ｂ、圧電体４ｃ、外側電極４ｄ、被覆層４ｅ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４ｂ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。

圧電体４ｃ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４ｂと共に連続的に押し出されて可撓性のある圧電体４ｃ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。

中心電極４ｂの周囲に圧電体４ｃを押し出し加工した後、中心電極４ｂと圧電体４ｃ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４ｃの分極を行う。これにより圧電体４ｃが圧電効果を備える。外側電極４ｄ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４ｃ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、この両面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４ｄとして好ましい。尚、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４ｄは部分的に重なるようにして圧電体４ｃの周囲に巻きつけることが好ましい。被覆層４ｅ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。

検出手段５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、必要であればオペアンプと周辺部品で構成され、ドア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またはローパスフィルタ部とを備えている。そして、上記フィルタ部の出力信号に基づきドアハンドル３への人や物体の接触、ドアハンドル３による開動作と閉動作の少なくとも１つを検出するための判定部を備える。判定部としてはコンパレータを使用する。上記フィルタ部や判定部は、それぞれ１ｍＡ以下の低消費電流型の素子を使用している。

前記バンドパスフィルタ部の特性としては、実験的にドアハンドル３を操作した際の圧電センサ４からの出力信号を周波数解析することにより、特徴的な周波数帯として例えば、３Ｈｚ〜８Ｈｚの周波数領域を通過するような特性となるように設定する。

また、前記バンドエリミネーションフィルタ部またはローパスフィルタ部の設定については、例えば、ドア１を故意に叩いたりした際の圧電センサ４からの出力信号を周波数解析することにより、特徴的な周波数帯を確認して行う。例えば、ドア１を故意に叩くと圧電センサ４の出力信号から主に１０Ｈｚ以上の周波数領域でピークを有する信号が確認できるので、この場合はローパスフィルタ部が、１０Ｈｚ以上の周波数領域を除去するような特性となるように設定する。尚、固有振動の強度が小さく、圧電センサ４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またはローパスフィルタ部を設けなくてもよい。

さらに、車種やドアのサイズ、重量等によりドア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、ローパスフィルタ部の設定の最適化を行うことが好ましい。

外来の電気的ノイズを除去するため検知手段５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、検知手段５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。

次に作用について説明する。ドア開動作のため、ドアハンドル３に手指をかけてドアハンドル３を把手して車室外側に引くと、ドアハンドル３が車室外側に変位するとともに、ドアハンドル３と連動してアーム部９が変位する。軽くドアハンドル３の車室内側壁面に手を触れるだけでも、微小な振動が生じてドアハンドル３には変位が生じて、それに連動してアーム部９も変位する。図５（ａ）および（ｂ）はこの時のドアハンドル３、圧電センサ４、弾性体８、アーム部９の変位の様子を示した概略図である。ここで、図５（ａ）は図１のＡＡ断面に対応し、ドアハンドル３を車室外側（図中、Ｓ方向）に引いた際に弾性体８が変位して、弾性体８がまだアーム部９に接している状態の概略図、図５（ｂ）は図５（ａ）の状態からドアハンドル３を車室外側（図中、Ｓ方向）にさらに引いて、弾性体８が変位し終えてアーム部９から離れた状態の概略図である。

図５（ａ）に示したように、ドアハンドル３が車室外側に変位すると、アーム部９の端部９ａが車室外側に変位し、端部９ａによって所定の押圧で付勢されていた弾性体８も端部９ａと接しながら固定部８ｃ付近を中心として支持部８ａ側が車室外側へ変位する。弾性体８が変位すると、弾性体８に支持されていた圧電センサ４も図５（ａ）中のＫ点で屈曲変形するとともに、屈曲部４ａで車室外側への引張り力が作用するので屈曲部４ａの曲率半径が大きくなる方向に変形する。そして、圧電センサ４は、Ｋ点での屈曲変形により圧電効果によって生じる電圧信号と、屈曲部４ａの変形により圧電効果によって生じる電圧信号とを重畳した出力信号を発生する。

上記弾性体８の変位は、ドアハンドル３がさらに車室外側へ引かれてアーム部９の端部９ａが車室外側へ変位して、端部９ａによる弾性体８への押圧付勢が無くなるまで継続し、図５（ｂ）に示したように、端部９ａによる弾性体８への押圧付勢が無くなると、弾性体８はそれ以上変位しないので、圧電センサ４も変形しない。しかし、このとき圧電センサ４は、既にドアハンドル３が操作されたために生じた変位を受けて十分に信号を出力している。

図６はこの際、検知手段５内で増幅、濾波された信号Ｖ、判定部の判定出力Ｊを示す特性図である。図中、縦軸は上から順にＶ、Ｊ、横軸は時刻ｔである。上述したようなドアハンドル３の操作により圧電センサ４が変形すると、圧電センサ４からは圧電効果により圧電センサ４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３〜８Ｈｚの周波数を有した信号が現れ、その信号は検知手段５内で増幅、濾波され、図７のＶに示すような信号が得られる。

判定部はＶのＶ０からの振幅の絶対値|Ｖ−Ｖ０|がＤ０以上ならばドアハンドル３への人または物体の接触、ドアハンドル３による開動作、ドアハンドル３による閉動作の少なくとも１つが生じたと判定し、時刻ｔ１で判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのバルス信号を出力する。振幅の絶対値を使うのは、圧電センサ４の位置や変形状態により、図６の信号の極性が反対になる場合があるためで、具体的には判定部としてウィンドウコンパレータを使えばよい。

尚、ドアハンドル３を車室外側から押してもアーム部９が車室内側にわずかに変位し、弾性体８が車室内側に押されて圧電センサ４が変形するので、この際も同様に検出可能である。

上記作用により、このドアハンドル装置では、圧電センサ４が可撓性を有してドアハンドル３に付設可能となり、ドアハンドル３の微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドル３に単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドル３に対する接触、ドアハンドルによる開動作、ドアハンドルによる閉動作の少なくとも１つが検出可能となる。また、電極を表出させる必要がないので、外乱や、付着する塵埃や雨や雪等の影響を受けにくい。さらに、圧電センサ４は、柔軟な変形が可能なことから設置場所の制約条件が少なく、かつ配置スペースも少なくなる。

また、ドアハンドル３への人または物体の接触によりドアハンドル３が微小変位すると、アーム部９がドアハンドル３と連動して変位し、付勢された押圧がなくなるまで弾性体８の一部はアーム部９の端部９ａに接触して変位する。弾性体８が変位すると、弾性体８に支持されていた圧電センサ４もその一部が弾性体８とともに変形し、変形に応じた出力信号を発生する。そして、圧電センサ８の出力信号に基づき、ドアハンドル３の微小変位を高感度に検出可能となる。

また、圧電センサ４が弾性体８を介してアーム部９の変位を受けるので、たとえば、圧電センサ４がアーム部９と接触して磨耗したり、ドアハンドル３の急な操作による衝撃を直接受けたりするといったことがなく、信頼性が向上する。

また、ドアハンドル３の開動作に伴い、弾性体８に付勢された押圧が解除されると、弾性体８はそれ以上変位しないので、圧電センサ４も変形しない。これにより圧電センサ４に過剰な変形が印加されて断線したりすることがない。

また、弾性体８が略板状に成型され、一端を固定されて片持ち梁状としたもので、極めてシンプルな形状でアーム部９から所定の押圧を付勢される構成が実現できる。

また、圧電センサ４は弾性体８の支持部８ａから延出する方向において屈曲部４ａを備えたもので、弾性体８の変位に伴い圧電センサ４の屈曲部４ａも変形して、屈曲部４ａの変形に応じた出力信号が発声する。従って、弾性体８の変形に伴う出力信号に重畳して、屈曲部４ａの変形に応じた出力信号も出力されるので、圧電センサ４の感度が向上する。

また、圧電センサ４と弾性体８が検出手段５と一体として成型されたもので、ドアハンドル装置の組み立てが効率的にできる。

尚、本実施の形態１では、圧電センサ４はドアハンドル３と連動して作動するアーム部９に弾性体８を介して間接的に接触する構成としたが、ドアハンドル３と連動して作動する他の構成要素、例えば、ベルクランクアーム１０やバランスウエイト１１の一部に圧電センサ４が直接または間接的に接触することでドアハンドル３の変位により圧電センサ４が変形可能となる構成としてもよい。

また、圧電センサ４をバネ１２に巻きつけて配設して、ドアハンドル３の操作によるバネ１２の回転方向の変位を圧電センサ４で検出する構成としてもよい。

特に、本実施の形態では、可撓性のある圧電センサを用いているので、現状のドアハンドルの構成を大幅に変更することなく、圧電センサ自体を適切な形状に変形させて、簡単な構成を付加するだけで、多様な構成に対応して容易に付設することができるといった効果がある。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を図７を参照して説明する。

本実施の形態が実施の形態１と相違する点は、弾性体８に所定のねじり応力が印加されるよう弾性体８の一部がアーム部９の一部（端部９ａ）に接触する構成とした点にある。ここで、図７（ａ）はドアハンドル３非使用状態での弾性体８が圧電センサ４の概略図、図７（ｂ）はドアハンドル３を車室外側に引いた状態での弾性体８が圧電センサ４の概略図である。図７（ａ）、図７（ｂ）に示したように、弾性体８はもともと固定部８ｃ近傍で図７（ｂ）のＲ方向にねじれた形状となり、かつ、固定部８ｃ近傍で車室外側に所定角度、屈曲した形状を有しているが、ドアハンドル３の非使用時（人や物体の接触や、ドアハンドルによる開動作、閉動作が無い状態）には、バネ１２のバネ圧のため弾性体８が端部９ａにより車室内側へ所定の押圧を付勢されて押し込まれるため、ドアハンドル３の非使用時には弾性体８の固定部８ｃ近傍でのねじれと屈曲がほぼ無い状態になっている。ここで、バネ１２のバネ圧により端部９ａが弾性体８へ付勢する押圧が、弾性体８の板バネとしての反発力よりも大きくなるよう弾性体８のバネ特性が設定されている。

同図より、実施の形態１と同様に、ドアハンドル３への人または物体の接触によりドアハンドル３が微小変位すると、アーム部９がドアハンドル３と連動して変位し、付勢された押圧がなくなるまで弾性体８の一部はアーム部９の端部９ａに接触して変位する。弾性体８が変位すると、弾性体８に支持されていた圧電センサ４もその一部が弾性体８とともに変形し、変形に応じた出力信号を発生する。

さらに、弾性体８の一部がドアハンドル非使用時において所定のねじり応力を付勢されてアーム部９の端部９ａに接触していて、ドアハンドル３への人または物体の接触によりドアハンドル３が微小変位すると、アーム部９がドアハンドル３と連動して変位し、付勢されたねじり応力がなくなるまで弾性体８の一部はアーム部９の端部９ａに接触して変位する。その際、弾性体８の一部は付勢されたねじり応力を解除する方向、すなわち、ねじられた形状からもとの形状にも戻ろうとする方向にねじられて変形する。この時、弾性体８に支持されていた圧電センサ４もその一部が弾性体の一部とともにねじられて変形し、変形に応じた出力信号を発生する。

従って、圧電センサ４からは屈曲とねじりの双方に対応した電圧信号が重畳して出力される。これにより、実施の形態１で示した屈曲のみの変形が生じる場合よりも、ドアハンドル３の微小変位を信頼性よく検出可能となる。

尚、ドアハンドル３を車室外側から押してもアーム部９が車室内側にわずかに変位し、弾性体８が車室内側に押されて圧電センサ４が変形するので、この際も同様に検出可能である。

また、上記実施の形態２で、弾性体８を屈曲させず、弾性体８にねじりのみの変形をさせる構成としてもよい。

また、圧電センサ４へのねじり変形をもたらす構成は、実施の形態２の構成に限定するものではなく、ドアハンドル３への人または物体の接触、ドアハンドル３による開動作、閉動作の少なくとも１つにより圧電センサ４へねじり変形を生じさせる構成であれば、他の構成をとってもよい。

また、上記実施の形態１および２では、弾性体８として板バネを使用したが、他の弾性体、例えば、コイルバネやトーションバー等を使用してもよい。

また、上記実施の形態１および２では、弾性体８を使用したが、アーム部９の一部に圧電センサ４を直接当接させる構成としてもよく、アーム部９の変位が直接圧電センサ４に伝わるので感度が向上する。

また、弾性体８の代わりに、圧電センサ４の被覆層４ｅを所定の弾性率を有した弾性体で構成したり、被覆層４ｅの形状を変えることにより所定の弾性率を持たせた構成として、ドアハンドル非使用時において圧電センサ４の一部が所定の押圧を付勢してアーム部の一部に接触する構成としてもよい。

また、上記実施の形態１および２のドアハンドル装置をサイドドアやテールゲート等のドアでのスマートエントリーシステムに適用した自動車や、玄関ドアなどのドアでのスマートエントリーシステムに適用した建物を提供できる。

また、上記実施の形態１および２では可撓性圧電センサを用いたが、ドアハンドルの変位に基づく変形に応じた出力信号を発生する他のセンサ、例えば、変形により静電容量が変化する静電容量型のケーブル状または帯状のセンサや、変形により透過光量が変化する光ファイバー型のセンサ等を用いてもよい。

以上のように、本発明にかかるドアハンドル装置は、圧電センサが可撓性を有して把手式のドアハンドルに付設可能となり、ドアハンドルの微小変位を高感度に検出可能となる。従って、ドアハンドルに単に触れただけでも十分な信号出力が得られ、ドアハンドルに対するタッチが検出可能となるので、例えば、ドアハンドル以外での多くの分野にわたる高感度なスイッチとしても適用できるので、物の出し入れ、または人体の出入りするドアの開閉制御用スイッチや、移動式の物品収納庫の移動制御用スイッチ等に適用することが可能となる。

本発明の実施の形態１におけるドアハンドル装置を備えた自動車ドアの外観図 本発明の実施の形態１におけるドアハンドル装置で、図１のＡＡ断面におけるドアハンドル装置の断面図 本発明の実施の形態１におけるドアハンドル装置を図２のＢ方向、すなわち、車室内側から見た外観図 本発明の実施の形態１における圧電センサ４の断面図 （ａ）ドアハンドル３を車室外側（図中、Ｓ方向）に引いた際に弾性体８が変位して、弾性体８がまだアーム部９に接している状態の概略図（ｂ）図５（ａ）の状態からドアハンドル３を車室外側（図中、Ｓ方向）にさらに引いて、弾性体８が変位し終えてアーム部９から離れた状態の概略図 本発明の実施の形態１における検出手段で増幅・濾波した信号Ｖ、判定部の判定出力Ｊを示す特性図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるドアハンドル３非使用状態での弾性体８と圧電センサ４の概略図（ｂ）本発明の実施の形態２におけるドアハンドル３を車室外側に引いた状態での弾性体８と圧電センサ４の概略図

符号の説明

１ ドア
３ ドアハンドル
４ 圧電センサ
４ａ 屈曲部
５ 検出手段
８ 弾性体
８ａ、８ｂ 支持部
９ アーム部
９ａ 端部

Claims (8)

1. ドアの開閉操作のための把手式のドアハンドルと、前記ドアハンドルの変位に基づき変形する可撓性圧電センサと、前記圧電センサの出力信号に基づき前記ドアハンドルへの人または物体の接触、前記ドアハンドルによる開動作、前記ドアハンドルによる閉動作の少なくとも１つを検出する検出手段とを備え、前記圧電センサは前記ドアハンドルと連動して作動するアーム部に直接または間接的に接触することでドアハンドルの変位により変形可能なことを特徴とするドアハンドル装置。
2. ドアハンドル非使用時において所定の押圧を付勢されてアーム部の一部と接触するように設けた弾性体を備え、前記弾性体によって圧電センサの一部を支持するようにした請求項１記載のドアハンドル装置。
3. 弾性体は、略板状に成型され、一端が固定されて片持ち梁状とした請求項２記載のドアハンドル装置。
4. 弾性体は、前記弾性体の一部がドアハンドル非使用時において所定のねじり応力を付勢されてアーム部の一部に接触する請求項２または３記載のドアハンドル装置。
5. 圧電センサは、弾性体によって支持された部分から延出する方向において屈曲部を備えた請求項２〜４のいずれか１項記載のドアハンドル装置。
6. 圧電センサと弾性体が検出手段と一体として成型された請求項２〜５のいずれか１項記載のドアハンドル装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載のドアハンドル装置を備えたドア部材。
8. 請求項１〜６のいずれか１項記載のドアハンドル装置を備えたスマートエントリーシステム。

Images