JP4358024B2

JP4358024B2 - パワーウィンド用安全装置

Info

Publication number: JP4358024B2
Application number: JP2004133669A
Authority: JP
Inventors: 和志廣瀬; 聰井上; 裕樹西田; 良裕藤村; 貴雄古場
Original assignee: Shiroki Corp; Tachibana Eletech Co Ltd
Current assignee: Shiroki Corp; Tachibana Eletech Co Ltd
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: JP2005314949A

Description

本発明は、車両ドアのパワーウィンド用安全装置に関する。

車両の窓ガラスを昇降モータの駆動力で昇降させるパワーウィンドでは、操作スイッチを閉方向にオンし続けて窓ガラスを閉じていくと、該窓ガラスと窓枠との間に異物が挟み込まれる可能性がある。

そこで既に、窓ガラスと窓枠との間に異物が挟み込まれたことを検知する検知装置を設け、挟み込みを検知したときには、操作スイッチの状況に拘わらずモータを反転駆動して窓ガラスを下降させる安全装置が提案されている。この安全装置の挟み込み検知装置の一つとして、窓ガラスの上縁に静電容量の変化を検出する静電センサを設け、静電容量（電圧）が所定の閾値以下に下降したときを窓ガラス上縁に人体の一部が接触したときと判断して窓ガラスを下降させる装置が提案されている。
特開２００２-４６４６８号

しかし、窓ガラス上縁の電極と窓枠との間の静電容量は、窓ガラスの上昇動作中に変動する。このため、上昇している窓ガラスを反転動作させる静電容量を一定の閾値として設定する従来装置では、異物挟み込みの誤判定（窓ガラスの下降誤動作）が生じる可能性があった。また、静電容量は窓ガラスの上昇動作中に変動するだけでなく、使用状況（天候、経年変化等）によっても変動するが、従来このような使用状況による変動は考慮されておらず、同様に誤判定（誤動作）の原因となるおそれがあった。さらに、同静電容量は、窓ガラスが全閉位置（上死点）近傍に達すると急激に変化（増加）するという性質がある。この急激な静電容量変化を異物挟み込みと判断しないために従来、窓枠側に特別なセンサを設け、該センサが窓ガラスの接近を検出したときは静電センサ出力を無視する制御が行われていた。

本発明は、以上の問題意識に基づき、窓ガラス上昇時の静電容量の変動、さらに静電容量の使用状況による変動を考慮した誤動作の可能性の少ないパワーウィンド用安全装置を得ることを目的とする。また、本発明は、特別なセンサを必要とすることなく、窓ガラス上死点近傍での静電容量変化を無視できるパワーウィンド用安全装置を得ることを目的とする。

本発明によるパワーウィンド用安全装置は、車両の窓ガラスを昇降させる昇降モータ；この昇降モータに対して正逆の回転指令を与える操作スイッチ；この昇降モータの回転量に応じて繰り返しパルスを発生するパルス発生器；このパルス発生器が発生したパルスをカウントして窓ガラスの開度情報を得る窓位置カウンタ；窓ガラスの上縁に設けた電極による静電容量検出器；特定の窓ガラス上昇動作時に、この静電容量検出器によって検出した静電容量変化を上記窓位置カウンタによる窓開度情報に関連させて記憶する記憶器；及びこの記憶器に記憶された窓開度情報に関連する静電容量変化に基づいて反転閾値を各窓開度情報毎に設定し、窓ガラス上昇動作時において、前記静電容量検出器の検出している静電容量が前記窓位置カウンタの得た窓開度情報に対応する反転閾値を超えたか否かを監視し、該静電容量が反転閾値を超えたときは上記操作スイッチの状態に拘わらず昇降モータを反転させて窓ガラスを下降させる制御器；を有することを特徴としている。

本態様では、窓位置カウンタで窓位置情報が得られることを利用して、窓ガラスが上昇時に上死点近傍の特定位置に達したことを検知した後は、制御器によって静電容量検出器による静電変化を無視する制御を行うことができる。すなわち、従来必要であったセンサを省略することができる。

記憶器に対する窓開度情報に関連した静電容量変化の記憶は、制御器により少なくとも車両製造時に実行することができる。あるいは、定期的にまたは変更スイッチが操作されたときに実行することができる。

本発明によれば、窓ガラス上昇時の静電容量の変動、さらに静電容量の使用状況による変動を考慮した誤動作の可能性の少ないパワーウィンド用安全装置を得ることができる。また、特別なセンサを必要とすることなく、窓ガラス上死点近傍での静電容量変化を無視して窓ガラスの閉動作を継続できるパワーウィンド用安全装置を得ることができる。

図１は、本発明をＸアーム式パワーウィンド（レギュレータ）２０を有する車両ドア１０に適用した例である。車両ドア１０は、上方の窓開口１１を有するサッシュ部１２と下方のパネル部１３とを有し、窓開口１１が窓ガラス１４によって開閉される。窓ガラス１４の上縁には、アルミニウム等の金属材料（箔又は線材等）又は伝導性コーティング材等からなる電極１５が付着形成されている。

窓ガラス１４を昇降動作させるＸアーム式パワーウィンド２０は、パネル部１３内に支持されている。すなわち、パネル部１３には、Ｘアーム式パワーウィンド２０のリフトアーム２１が軸２２で揺動自在に支持されており、このリフトアーム２１は、軸２２を中心とするセクタギヤ（ドリブンギヤ）２３を一体に有している。このセクタギヤ２３は昇降モータ２４によって回転駆動されるピニオン２５に噛み合っている。

リフトアーム２１の長さ方向の中間部分には、軸２６でイコライザアーム２７の中間部分が枢着されている。リフトアーム２１とイコライザアーム２７の上端部（先端部）にはそれぞれ、ガイドピース（ローラ）２８が回転可能に枢着されており、イコライザアーム２７の下端部には、同様にガイドピース（ローラ）２９が枢着されている。

リフトアーム２１とイコライザアーム２７のガイドピース２８はそれぞれ、窓ガラス１４の下端に固定された窓ガラスブラケット３０に移動自在に嵌められ、イコライザアーム２７のガイドピース２９は、パネル部１３内に固定するイコライザアームブラケット３１に移動自在に案内される。

このＸアーム式パワーウィンド２０は、昇降モータ２４を介してピニオン２５を正逆に駆動すると、セクタギヤ２３を介してリフトアーム２１が軸２２を中心に揺動し、その結果、窓ガラスブラケット３０（窓ガラス１４）が、イコライザアーム２７、ガイドピース２８、２９、イコライザアームブラケット３１により略水平状態に保持されながら昇降運動する。この昇降動作自体は、通常のＸアーム式パワーウィンド２０の動作である。

昇降モータ２４は、駆動回路３２によって正逆に駆動される。すなわち、バッテリ３３から給電される駆動回路３２は、操作スイッチ３４及び制御器３５を介して上昇信号または下降信号を与えられ、その信号に基づき昇降モータ２４を正逆に駆動する。昇降モータ２４にはまた、その回転角度（数）に応じてパルスを発生するパルス発生器３６が備えられている。

パルス発生器３６は種々のタイプが知られている。例えばホール素子を利用したパルス発生器では、昇降モータ２４の軸に周方向に順にＮＳに磁化されたマグネットロータが固定されており、このマグネットロータに近接配置したホール素子がモータ回転軸の回転（角）に伴いパルスを発生する。また、昇降モータ２４内のホール素子を２個配置することで、昇降モータ２４の回転方向すなわち窓ガラス１４が上昇動作（窓閉動作）中か下降動作（窓開動作）中であるかを知ることができる。このような昇降モータ２４の回転方向の検知手段は周知である。昇降モータ２４の回転方向は操作スイッチ３４の状態から検知することも可能である。

パルス発生器３６からのパルスは、窓位置カウンタ３７に入力される。窓位置カウンタ３７は、パルス発生器３６からのパルスをカウントすることで、窓ガラス１４の開度情報を得る。窓開度情報は、窓ガラス１４が全開状態から全閉状態までの間にパルス発生器３６が発するパルス数に応じて得ることができる。この実施形態では、このパルス数を４００としている。

窓ガラス１４の上縁の電極１５は、静電容量検知器４０に接続されている。静電容量検知器４０は、窓ガラス１４の電極１５で静電容量を常時検出して制御器３５に出力する。制御器３５は、設定（更新）スイッチ４１がオン操作されているときに、静電容量検知器４０によって検出された窓ガラス上昇動作時（全開状態から全閉状態までの上昇動作）における静電容量の変化（変動値）を窓位置カウンタ３７による窓位置情報に関連させて、記憶器４２に記憶する。窓ガラス１４の開度は、上述の例では、窓位置カウンタ３７による１番パルスから４００番パルスまでの分解能で検出することができ、静電容量変化（値）は、この窓開度情報毎（１パルス毎）に記憶される。

図２は、この窓位置情報（１から４００パルス）を横軸にとり、静電容量変化を縦軸にとって両者の具体的な測定例を示したものである。横軸の０パルスは窓ガラス１４が全開状態（下死点）にあることを意味し、４００パルスは窓ガラス１４が全閉状態（上死点）にあることを意味する。曲線Ａは、静電容量検知器４０によって検出される実際の窓ガラス１４の昇降の際に生じる静電容量変化（変動）を示しており、設定（更新）スイッチ４１がオン操作されたとき制御器３５によって記憶器４２に記憶される。曲線Ｂは、この静電容量変化曲線Ａに対応させて、異物挟み込みと判断する変動反転閾値を示しており、各窓位置情報に応じて制御器３５によって設定される。つまり、この実施形態では、反転閾値は固定値（単一値）ではなく、窓開度情報に応じて変化する値である。

以上の本実施形態の安全装置の基本動作は次の通りである。窓ガラス１４上縁の電極１５に人体の一部（例えば手指）が振れると静電容量検知器４０によって検知される静電容量が増加する。制御器３５は、窓ガラス１４の上昇時にこの静電容量の増加を検知しその値が反転閾値を超えたときに駆動回路３２、昇降モータ２４及びＸアーム式パワーウィンド２０を介して窓ガラス１４を反転下降させる。

本実施形態では、この反転閾値が単一値ではなく、静電容量検知器４０に記憶されている静電容量変化曲線Ａに基づいて各窓開度情報毎に設定されている。すなわち、反転閾値は図２に変動反転閾値曲線Ｂで示すように、実際の窓ガラス１４の窓閉動作によって変動する曲線Ａに応じて設定されているため、より誤判定（誤動作）が少なくなる。

記憶器４２に対する静電容量変化曲線Ａの記憶は、少なくとも車両製造時に行われる。また定期的にあるいは任意のタイミングで行う（更新する）ことができる。窓ガラス１４の上縁に設けた電極１５と窓枠との間の静電容量は、摺動抵抗の変化、ガラスランの劣化等の要因で変化しやすいため、定期的に更新することが望ましい。

静電容量変化曲線Ａを更新（学習）する際の制御例を図３のフローチャートに基づいて説明する。図３のフローチャートは、制御器３５によって実行される更新処理（学習処理）に関する。この更新処理（学習処理）は、設定（更新）スイッチ４１がオン操作されたときに開始される。この設定（更新）スイッチ４１のオン操作は、手動で行っても自動的（定期的）に行ってもよい。

制御器３５は、設定（更新）スイッチ４１がオンすると（Ｓ１；Ｙｅｓ）、操作スイッチ３４の状態から操作スイッチ３４によりＵＰ操作されたか否かをチェックし（Ｓ２）、ＵＰ操作されるまで待機する（Ｓ２；Ｎｏ）。そしてＵＰ操作されたら（Ｓ２；Ｙｅｓ）、静電容量変化曲線Ａの更新を禁止するか否かを識別するための更新禁止フラグをクリアして記憶器４２への更新を許可し（Ｓ３）、上昇信号を駆動回路３２に与えて昇降モータ２４を駆動させ、窓ガラス１４の上昇動作（窓閉動作）を開始させる（Ｓ４）。昇降モータ２４が駆動開始すると、該昇降モータ２４が所定角度回転する毎にパルス発生器３６からパルスが出力されて窓位置カウンタ３７でカウントされ、そのカウント値（窓開度情報）は制御器３５に出力される。制御器３５は、静電容量検知器４０から入力した静電容量の変動値と窓位置カウンタ３７から入力した窓開度情報とを関連させて、最新の測定データ（静電容量変化曲線）を生成する。続いて、制御器３５は、窓位置カウンタ３７から入力した窓開度情報に基づき、窓ガラス１４が全閉状態（上死点）であるか否かを検出する（Ｓ５）。

窓ガラス１４が全閉状態でない場合は（Ｓ５；Ｎｏ）、静電容量検知器４０から入力した静電容量の変動値から挟み込みがあるか否かを検出し（Ｓ１０）、挟み込みを検出していない場合は操作スイッチ３４の状態からＤＯＷＮ操作があったか否かをチェックする（Ｓ１０；Ｎｏ、Ｓ１１）。挟み込みを検出した場合（Ｓ１０；Ｙｅｓ）、又は、挟み込みを検出していなくてもＤＯＷＮ操作があった場合（Ｓ１１；Ｙｅｓ）は、駆動回路３２を介して昇降モータ２４を反転させ（Ｓ１５）、該反転処理が終了するまで待機してから駆動回路３２を介して昇降モータ２４を停止させる（Ｓ１６、Ｓ９）。一方、ＤＯＷＮ操作がなかった場合は（Ｓ１１；Ｎｏ）、操作スイッチ３４の状態からＵＰ操作が中止されたか否かをチェックし（Ｓ１２）、ＵＰ操作が中止された場合には駆動回路３２を介して昇降モータ２４を停止させる（Ｓ１２；Ｙｅｓ、Ｓ９）。このように窓ガラス１４が全閉状態になる前に、挟み込みを検知した場合（Ｓ１０；Ｙｅｓ）、ＤＯＷＮ操作があった場合（Ｓ１１；Ｙｅｓ）及びＵＰ操作が中止された場合（Ｓ１２；Ｙｅｓ）には、信頼しうる十分な測定データが得られないので、記憶器４２への更新は行なわない。

ＵＰ操作が中止されていなければ（Ｓ１２；Ｎｏ）、測定データ（静電容量検知器４０から入力した静電容量の変動値及び窓位置カウンタ３７から入力した窓開度情報）が異常値であるか否かをチェックする（Ｓ１３）。ここで、測定データが異常値と判定される場合は、走行中の振動により測定データが突発的に大きく変動してしまった場合等である。測定データが異常値であれば（Ｓ１３；Ｙｅｓ）、更新禁止フラグをセットして記憶器４２への更新を禁止し（Ｓ１４）、Ｓ５へ戻る。測定データが異常値でなければ、そのままＳ５へ戻る（Ｓ１３；Ｎｏ）。

窓ガラス１４が全閉状態になるまでの間は、上記Ｓ１０〜Ｓ１４の処理が繰り返し実行される。

窓ガラス１４が全閉状態であれば（Ｓ５；Ｙｅｓ）、窓開度情報に基づき、窓ガラス１４の全開状態から上昇動作を開始させたか否かをチェックする（Ｓ６）。ここで、窓ガラス１４の全開状態から上昇動作を開始させたか否かをチェックすることは、全開状態から全閉状態までの全測定データを取得しているか否かをチェックすることを意味している。窓ガラス１４の全開状態から上昇動作を開始させていた場合は（Ｓ６；Ｙｅｓ）、更新禁止フラグがクリアされているか否かにより記憶器４２への更新が許可されているか否かをチェックする（Ｓ７）。記憶器４２への更新が許可されていれば（Ｓ７；Ｙｅｓ）、記憶器４２に記憶されている静電容量変化曲線Ａを最新の測定データ（静電容量変化曲線）に更新し（Ｓ８）、駆動回路３２を介して昇降モータ２４を停止させる（Ｓ９）。一方、窓ガラス１４の全開状態から上昇動作を開始させていなかった場合は（Ｓ６；Ｎｏ）、一部の測定データしか取得できていないので、記憶器４２への更新は行なわずに、そのまま駆動回路３２を介して昇降モータ２４を停止させる（Ｓ９）。また、記憶器４２への更新が許可されていない場合（Ｓ７；Ｎｏ）、すなわち取得した測定データが異常値であるとＳ１３にて判定されている場合は、記憶器４２への更新は行なわずに、そのまま駆動回路３２を介して昇降モータ２４を停止させる（Ｓ９）。

以上の更新処理（学習処理）により、窓ガラス１４を全開状態から全閉状態まで上昇動作させているときの測定データ（静電容量変化曲線）が適正に得られた場合に、Ｓ８で記憶器４２に記憶されている静電容量変化曲線Ａが最新の測定データに更新される。

図２の横軸の上死点近傍の特定位置（図示例では３８０パルス位置）Ｃは、窓ガラス１４の上縁がサッシュ部分１２の上部内側に添着されているガラスランに接触する位置として設定されている。窓ガラス１４の上縁が上昇時にこの特定位置Ｃに達した後は、異物挟み込みの可能性はないため、静電容量の変化（増加）を無視して窓ガラスの閉動作を実行するのがよい。従来窓ガラス１４の上縁がこの特定位置に達したことは別のセンサによって検出されていたが、本実施形態では、窓位置カウンタ３７の窓位置情報を用いて同制御を実行する。図４に示されるフローチャートは、窓ガラス１４の閉動作処理の一実施形態に関するものであり、制御器３５によって実行される。

先ず、制御器３５は、操作スイッチ３４の状態からＵＰ操作されたか否かをチェックし（Ｓ２１）、ＵＰ操作されるまで待機する（Ｓ２１；Ｎｏ）。そしてＵＰ操作されたら（Ｓ２１；Ｙｅｓ）、上昇信号を駆動回路３２に与えて昇降モータ２４を駆動させ、窓ガラス１４の上昇動作（窓閉動作）を開始させる（Ｓ２２）。昇降モータ２４が駆動開始すると、該昇降モータ２４が所定角度回転する毎にパルス発生器３６からパルスが出力されて窓位置カウンタ３７でカウントされ、そのカウント値（窓開度情報）は制御器３５に出力される。

続いて、制御器３５は、窓位置カウンタ３７から入力した窓開度情報に基づき、窓ガラス１４が全閉状態（上死点）であるか否かを検出する（Ｓ２３）。窓ガラス１４が全閉状態でなければ（Ｓ２３；Ｎｏ）、操作スイッチ３４の状態からＤＯＷＮ操作されたか否かをチェックする（Ｓ２４）。ＤＯＷＮ操作されていた場合は（Ｓ２４；Ｙｅｓ）、駆動回路３２を介して昇降モータ２４を反転させ（Ｓ２８）、該反転処理が終了するまで待機してから駆動回路３２を介して昇降モータ２４を停止させる（Ｓ２９、Ｓ３０）。ＤＯＷＮ操作されていない場合は（Ｓ２４；Ｎｏ）、同じく操作スイッチ３４の状態からＵＰ操作が中止されたか否かをチェックする（Ｓ２５）。ＵＰ操作が中止された場合は、駆動回路３２を介して昇降モータ２４を停止させる（Ｓ２５；Ｙｅｓ、Ｓ３０）。

ＤＯＷＮ操作されておらず、ＵＰ操作が中止されていない場合は（Ｓ２５；Ｎｏ）、静電容量検出器４０から入力した静電容量値が、窓位置カウンタ３７から入力した窓開度情報に対応する窓位置での反転閾値を超えているか否かをチェックする（Ｓ２６）。この反転閾値は、記憶器４２に記憶された静電容量変化曲線Ａに基づいて設定されている。静電容量値が反転閾値を超えている場合は（Ｓ２６；Ｙｅｓ）、窓位置カウンタ３７の窓開度情報が３８０以上であるか否かにより、窓ガラス１４の上縁がサッシュ部分１２の上部内側に添着されているガラスランに接触する位置に達しているか否かをチェックする（Ｓ２７）。窓位置カウンタ３７の窓開度情報が３８０以上であれば（Ｓ２７；Ｙｅｓ）、異物挟み込みの可能性はないため、そのまま昇降モータ２４の回転を継続させ、Ｓ２３へ戻る。逆に、窓位置カウンタ３７の窓開度情報が３８０未満であれば（Ｓ２７；Ｎｏ）、異物挟み込みの可能性があるので、駆動回路３２を介して昇降モータ２４を反転させ（Ｓ２８）、該反転処理が終了するまで待機してから駆動回路３２を介して昇降モータ２４を停止させる（Ｓ２９、Ｓ３０）。

窓ガラス１４が全閉状態になるまでの間は、上記Ｓ２４〜Ｓ２７の処理が繰り返し実行される。そして窓ガラス１４が全閉状態になったら（Ｓ２３；Ｙｅｓ）、駆動回路３２を開始して昇降モータ２４を停止させる（Ｓ３０）。

なお、挟み込み検知装置の一つとして従来、昇降モータの回転数（角）に応じて繰り返しパルスを発生させ、このパルスの幅の増加を検知することで、挟み込みと判断する装置が知られている。すなわち、平常時のパルス幅を記憶しておき、動作時のパルス幅が許容値以上に増加したときに異物挟み込みと判定する。本実施形態において、窓ガラス１４の上縁がサッシュ部分１２のガラスランに接触する位置に達した後の異物挟み込みを検知するために、この従来周知のパルス幅の変化を検知する構成を併用してもよい。

以上の実施形態では、窓ガラス１４の上縁の静電容量を該窓ガラス１４の上縁に設けた電極１５と静電容量検知器４０を介して検出しているが、静電容量を検出できるものであれば、電極の設定には自由度がある。

また、以上の実施形態では、静電容量変化（反転閾値）は、窓開度情報の１パルス毎に記憶されるとしたが、必ずしも１パルス毎に変化させなくてもよい。例えば、静電容量変化曲線に応じ、窓開度情報を複数ブロックに分割して同一ブロックでは同一の反転閾値とし、さらに、全体の静電容量変化曲線の値を平均して単一の反転閾値を設定してもよい。

以上の実施形態のパワーウィンドはＸアーム式であるが、本発明はモータ駆動のパワーウィンドであれば、ワイヤ式等形式を問わずに適用できる。さらに、車両のサイドドアのみならず、バックドア、サンルーフ等にも適用できる。

本発明によるパワーウィンド用安全装置をＸアーム式パワーウィンドに適用した実施形態を示す系統接続図である。窓開度と静電容量変化の関係の一例を示すグラフ図である。静電容量変化を更新（学習）するフローチャートである。窓ガラスが上死点近傍の特定位置に達したときの制御例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０車両ドア
１１窓開口
１２サッシュ部
１３パネル部
１４窓ガラス
１５電極
２０Ｘアーム式パワーウィンド
２１リフトアーム
２２軸
２３セクタギヤ（ドリブンギヤ）
２４昇降モータ
２５ピニオン
２６軸
２７イコライザアーム
２８ガイドピース
２９ガイドピース
３０窓ガラスブラケット
３１イコライザアームブラケット
３２駆動回路
３３バッテリ
３４操作スイッチ
３５制御器
３６パルス発生器
３７窓位置カウンタ
４０静電容量検知器
４１設定（更新）スイッチ
４２記憶器
Ａ静電容量変化曲線
Ｂ変動反転閾値曲線

Claims

車両の窓ガラスを昇降させる昇降モータ；
この昇降モータに対して正逆の回転指令を与える操作スイッチ；
この昇降モータの回転量に応じて繰り返しパルスを発生するパルス発生器；
このパルス発生器が発生したパルスをカウントして窓ガラスの開度情報を得る窓位置カウンタ；
窓ガラスの上縁に設けた電極による静電容量検出器；
特定の窓ガラス上昇動作時に、この静電容量検出器によって検出した静電容量変化を上記窓位置カウンタによる窓開度情報に関連させて記憶する記憶器；及び
この記憶器に記憶された窓開度情報に関連する静電容量変化に基づいて反転閾値を各窓開度情報毎に設定し、窓ガラス上昇動作時において、上記静電容量検出器の検出している静電容量が上記窓位置カウンタの得た窓開度情報に対応する反転閾値を超えたか否かを監視し、該静電容量が反転閾値を超えたときは上記操作スイッチの状態に拘わらず昇降モータを反転させて窓ガラスを下降させる制御器；
を有することを特徴とするパワーウィンド用安全装置。
請求項１記載のパワーウィンド用安全装置において、上記制御器は、窓位置カウンタで得られる窓開度情報により窓ガラスが上昇時に上死点近傍の特定位置に達したことを検知した後は、静電容量検出器による静電容量変化を無視するパワーウィンド用安全装置。
請求項１または２記載のパワーウィンド用安全装置において、上記制御器は、記憶器に対する窓開度情報に関連した静電容量変化の記憶を、定期的にまたは変更スイッチが操作されたときに実行するパワーウィンド用安全装置。