JP2007162390A

JP2007162390A - ウインドレギュレータ

Info

Publication number: JP2007162390A
Application number: JP2005361841A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Igawa; 義春井川
Original assignee: Shiroki Corp
Current assignee: Shiroki Corp
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】窓ガラスの上昇／下降を行なうモータと、少なくとも窓ガラスの上端面に配置された第１の電極と、車体側に配置された第２の電極と、前記第１の電極、前記第２の電極間の静電容量を測定する静電容量測定手段と、前記静電容量測定手段で測定された静電容量の変化から挟み込み可能性の有無を判別する判別手段と、前記判別手段での判別結果を参照して、前記モータの回転を制御する駆動手段とを備えたウインドレギュレータにおいて、耐久性が良好で、挟み込み検出の感度も安定するウインドレギュレータを提供することを課題とする。
【解決手段】第１の電極１０１は、導電性材料でなる板材であるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、窓ガラスの上昇／下降を行なうモータと、少なくとも窓ガラスの上端面に配置された第１の電極と、車体側に配置された第２の電極と、前記第１の電極、前記第２の電極間の静電容量を測定する静電容量測定手段と、前記静電容量測定手段で測定された静電容量の変化から挟み込み可能性の有無を判別する判別手段と、前記判別手段での判別結果を参照してモータの回転を制御する駆動手段とを備えたウインドレギュレータに関する。

窓ガラスをモータの力により上昇／下降（以下、単に昇降とも言う）させるパワー式ウインドレギュレータにおいては、モータの回転力でワイヤ若しくはアームを駆動することで昇降を実現している。このような場合、バッテリからの電圧をモータに供給するに際して切替スイッチで極性を切替えることで、モータの正転／逆転を切替えている。そして、このモータの正転／逆転により窓ガラスの昇（閉）降（開）が行なわれる。

このようにモータを利用したウインドレギュレータでは、窓ガラスを上昇させる際に首や手を窓ガラスと窓枠との間に挟み込まないようにするため、挟み込みの発生を検知して窓ガラスを停止あるいは下降させるような安全装置が設けられたものがある。

安全装置の一方式に、窓ガラスと車体側の間の静電容量を利用して挟み込みを検出するようにしたものがある。この種の安全装置では、窓ガラス側の電極は、金属粉を混合した導電性塗料を印刷等の手段により、板ガラスの端面及び端面近傍の窓ガラスの表面、裏面に形成している（例えば、特許文献１参照）。
実願昭６０−１５５９１９号（実開昭６２−６３３８０号のマイクロフィルム）（第３−第７頁、図３−図４）

しかし、窓ガラスを昇降させると、窓ガラスは、ガラスラン（リップ）に摺接する。一方、金属粉を混合した導電性塗料を印刷等の手段により窓ガラスの端面及び端面近傍の窓ガラスの表面、裏面に形成した電極は、耐摩耗性に乏しい。よって、窓ガラスの昇降により、窓ガラス側の電極（第１の電極）が磨耗し、耐久性がない問題点がある。又、第１の電極が磨耗すると、検出感度が不安定となる問題点もある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、耐久性が良好で、挟み込み検出の感度も安定するウインドレギュレータを提供することにある。

上記課題を解決する請求項１に係る発明は、窓ガラスの上昇／下降を行なうモータと、少なくとも窓ガラスの上端面に配置された第１の電極と、車体側に配置された第２の電極と、前記第１の電極、前記第２の電極間の静電容量を測定する静電容量測定手段と、前記静電容量測定手段で測定された静電容量の変化から挟み込み可能性の有無を判別する判別手段と、前記判別手段での判別結果を参照してモータの回転を制御する駆動手段とを備えたウインドレギュレータにおいて、前記第１の電極は、導電性材料でなる板材であることを特徴とするウインドレギュレータである。

請求項２に係る発明は、前記第１の電極は、前記窓ガラスの端面に沿って取り付けられ、前記第１の電極の前記窓ガラスのコーナー部分に対向する箇所は、他の部分より幅が狭くなる切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のウインドレギュレータである。

請求項３に係る発明は、前記第１の電極の端面には、配線が接続される端子部が一体的に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のウインドレギュレータである。

請求項１−３に係る発明によれば、前記第１の電極は、導電性材料でなる板材であることにより、窓ガラス昇降時にガラスラン（リップ）に摺接しても、磨耗しにくく、耐久性が良好となり、挟み込み検出の感度も安定する。

請求項２に係る発明によれば、前記第１の電極は、前記窓ガラスの端面に沿って取り付けられ、前記第１の電極の前記窓ガラスのコーナー部分に対向する箇所は、他の部分より幅が狭くなる切り欠き部が形成されていることにより、窓ガラスのコーナー部分の曲げ剛性が小さくなり、窓ガラスのコーナー部分に沿い易くなる。

請求項３に係る発明によれば、前記第１の電極の端面には、配線が接続される端子部が一体的に形成されることにより、第１の電極からの端子部のはがれ、接触不良がなくなる。

図３は形態例のウインドレギュレータの電気的構成を示す構成図、図４は形態例のウインドレギュレータの機構を示す構成図、図５は形態例のウインドレギュレータの電極の配置の様子を示す断面図、図６は形態例のウインドレギュレータの電極の配置の様子を示す側面図である。また、図７及び図８は形態例のウインドレギュレータの静電容量測定の原理を示すブロック図、図９は形態例のウインドレギュレータの動作状態を示すフローチャートである。

まず、図４を参照してウインドレギュレータの機構及びその作動を簡単に説明する。ここでは、ワイヤを用いて窓ガラスを昇降させる自動車用のワイヤ式ウインドレギュレータ機構の構造を例にして説明を行う。

窓ガラス１は、ガラスラン１３に案内されて上下方向に移動可能となっている。ドア２１のドア内板（インナパネル）２１ａには、ベース２４を介してモータ９が取り付けられている。

ドア内板２１ａには、窓ガラス１の移動方向に沿ってガイド２５が設けられ、このガイド２５には、窓ガラス１の下端に固着されたブラケット２７に取り付けられたるホルダ２６が移動可能に係合している。

２８及び２９はドア内板２１ａに対してガイド２５の上下端に取付けられた取付板である。これら取付板２８及び２９には、プーリ３０及び３１が取り付けられている。
２６ａは窓ガラス１の下降時の下限位置を規制するためのストッパであり、この下限位置でクッション２６ｂとホルダ２６とが当接する。また、モータ９の出力軸に固着された出力ギア３４の歯はギア３５と噛合されており、モータ９の回転によりドラム３６が回転する。なお、ドラム３６の外周にはネジ状の溝が設けられており、溝に沿ってワイヤ３３が巻回されている。ワイヤ３３の一方の端部側は、プーリ３０を介してホルダ２６に接続されている。ワイヤ３３の他方の端部側は、プーリ３１を介してホルダ２６に接続されている。

このようなウインドレギュレータ機構において、後述するウインドレギュレータ安全装置によりモータ９を駆動すると、モータ９の回転力はギア３４及び３５を介してドラム３６に伝達される。このドラム３６の回転によりワイヤ３３全体が移動する。

そして、ホルダ２６及びブラケット２７を介してワイヤ３３に連結された窓ガラス１が上下方向に移動する。ここで、モータ９の回転方向を正転／逆転と切替えることにより、上昇／下降の動作を行なわせることができる。

なお、以下に詳細説明するウインドレギュレータ安全装置は、ここに示したワイヤ式以外の各種ウインドレギュレータ、例えばアーム式などにも用いることができるものである。

ここで、図３以降を参照して本発明のウインドレギュレータの原理的構成及びその動作について説明を行う。
１はウインドレギュレータにより昇降の駆動がなされる窓ガラスである。２は窓ガラス側電極であり、少なくとも窓ガラス１の上端面全体、望ましくは、下降時に窓枠と隙間を生じる範囲全体に設けておく。

３は窓枠側電極であり、窓ガラス側電極２と対向する範囲の窓枠側に設けておく。４は測定電圧発生回路であり、窓ガラス側電極２と窓枠側電極３との間に形成されるコンデンサの静電容量を測定するための所定の信号を発生する回路である。なお、所定の信号とは、所定の電圧及び波形を有する信号のことであり、この実施の形態例では、正弦波信号を例にして説明を行う。

５は静電容量測定回路であり、窓ガラス側電極２と窓枠側電極３との間に形成されるコンデンサの静電容量を測定する回路である。なお、この図３に示した例では、測定電圧発生回路４の出力が窓ガラス側電極２に接続され、窓枠側電極３が静電容量測定回路５の入力に接続されているが、この逆であっても構わない。また、測定手法が異なれば、他の接続になることもある。

６は挟み込み判別回路であり、測定された静電容量の変化により挟み込み可能性（挟み込みが発生し得る状態：２つの電極の間に物体が存在する状態であって、物体が電極に接触する以前の状態）の有無を検出する。７はドア内側やコンソール等に設けられた操作部であり、窓ガラス昇降の指示がなされるスイッチを備えている。

８はモータ駆動回路であり、操作部７からの操作及び挟み込み判別回路６の判別結果を受けてモータを駆動する電流を発生する。９は窓ガラスを昇降させるモータであり、ウインドレギュレータ１０の駆動源である。

また、上述した窓ガラス側電極２及び窓枠側電極３の配置については、図５及び図６に示すようにする。すなわち、窓ガラス側電極（第１の電極）２については、図５のような窓ガラス１の上部端面に設ける。また、その範囲は図６に示すように、フロントドアにあってはａ−ａ、リヤドアにあってはｂ−ｂのような隙間を生じる範囲にする。図６の例では、フロントドアでは窓ガラス１ａの上端面及び斜め前方向端面に窓ガラス側電極２を設ける。また、リヤドアでは窓ガラス１ｂの上端面及び両側端面に窓ガラス側電極２を設ける。

また、窓枠側電極（第２の電極）３についても同様にして、図５に示すように、窓ガラス１が閉じた際に保持するためのガラスラン１３の下端面などに設けておき、その範囲は、図６に示すように、フロントドアにあってはａ−ａ、リヤドアにあってはｂ−ｂのような隙間を生じる範囲にする。この窓枠側電極３は、導電性物質を貼付，塗布，印刷あるいは埋め込む等して所定の位置に設けるようにする。尚、窓枠側電極として、窓枠そのものでもよい。

このような電極の配置とすることで、図５に示すようなコンデンサＣｘが電気的に形成される。また、このコンデンサＣｘは、窓ガラス１の昇降に伴って（電極間の距離に反比例して）静電容量が変化する。

ここで、図７を参照してコンデンサＣｘの静電容量の検出について説明する。なお、ここに示す検出手法は一例であって、他の検出手法を用いて本実施の形態例の安全装置を構成することも可能である。

測定電圧発生回路４は所定の周波数の交流信号ｅｓを発生する信号源（発振器）を備えており、この交流信号ｅｓを電流バッファ４ｂを介して出力する。そして、出力された交流信号ｅｓを窓ガラス側電極２に供給し、コンデンサＣｘを流れる測定電流を窓枠側電極３から静電容量測定回路５で検出する。

ここで、交流信号ｅｓの電圧と測定電流から、コンデンサＣｘのインピーダンスＺｃが求まる。また、交流信号ｅｓの角周波数をωとすれば、コンデンサＣｘの静電容量は、１／（ω・Ｚｃ）として正確に求めることができる。

また、図８を参照してコンデンサＣｘの静電容量の検出の他の手法について説明する。ここで、測定電圧発生回路４’はＤＣ−ＤＣコンバータ等により所定の直流電圧を昇圧により生成する。

そして、窓ガラス１を上昇させる前に、この所定の直流電圧を窓ガラス側電極２と窓枠側電極３との間のコンデンサに印加する。上昇前のコンデンサの静電容量をＣ１とした場合、印加する電圧Ｖとにより、蓄積される電荷ＱがＱ＝Ｃ１・Ｖで決定される。

窓ガラス１が上昇すると、コンデンサの静電容量が大きくなり（Ｃ１ →Ｃ２）、蓄積された電荷Ｑが一定であることにより、電圧Ｖが徐々に低下する（Ｖ１ →Ｖ２）。ここで、窓ガラス側電極２と窓枠側電極３との間に人体等の誘電率の高い物質が入り込むと、静電容量が急激に上昇する。従って、電圧Ｖが急激に低下する。このようにして、電圧の変化から静電容量の変化を求めることができる。

次に、図９を参照して第１の実施の形態例のウインドレギュレータ安全装置の動作について説明する。操作部７から窓ガラス上昇の指示（図９Ｓ１）があると、モータ駆動回路８はモータ９を駆動してウインドレギュレータ１０により窓ガラス１を上昇させる（図９Ｓ２）。

この上昇させる駆動を行っているとき、モータ駆動回路８は挟み込み可能性の検出を行っている（図９Ｓ３）。すなわち、窓ガラス側電極２と窓枠側電極３との間の静電容量を静電容量測定回路５で測定し、この静電容量に急激な変化が発生していないか挟み込み判別回路６が監視している。そして、この判別結果を参照してモータ駆動回路８が挟み込み可能性の検出とモータ駆動とを実行している。

発明者らの実験によれば、窓ガラス側電極２と窓枠側電極３との間に人体等の誘電率の高い物質が入り込むと、静電容量が急激に約７％上昇することが確かめられた。これは、窓ガラス１の上昇に伴う静電容量の変化を大きく上回るものであり、確実に検出できる範囲である。

従って、挟み込み判別回路６はこのような急激な静電容量の変化により挟み込み可能性の有無を判別している。挟み込み可能性が検出された場合（図９Ｓ３：ＹＥＳ）には、モータ駆動回路８はモータ９を逆回転させて窓ガラス１を下降させるようにする（図９Ｓ４）。

そして、窓ガラス１を全開の状態にして次の動作指示を待つようにする（図９Ｓ６）。また、窓ガラス１の上昇中に挟み込み可能性が検出されない（図９Ｓ３：ＮＯ）場合は、上死点に達するまでモータ駆動を続け（図９Ｓ５〜Ｓ２）、窓ガラス１が全閉状態になるようにする。

以上のように、窓ガラス側電極２（窓ガラス上端）と窓枠側電極３（窓枠）の間でコンデンサを形成し、この静電容量を監視することで、窓ガラスと窓枠との間に空気以外の何か（人体などの誘電率の大きなもの）が入り込んだ状態を、非接触状態で検出することができる。

従って、挟み込みが発生しうる状態を前もって非接触状態のうちに検出して、窓ガラスを下降させることが可能になる。また、ウインドレギュレータの摺動抵抗が増加しても誤動作が発生することもない。

ここで、窓ガラス側の電極（第１の電極）の形態例を図１−図２を用いて説明する。窓ガラス１ａ、１ｂ側に設けられる電極の構造は、同一なので、窓ガラス１ａ側の電極を用いて説明する。

形態例の発明部分を説明する構成図である図１（ａ）に示すように、本形態例の電極１０１は、導電性材料（例えば、Ｃｕ）でなる長尺の薄板材（例えば、厚さ０．１〜０．２ｍｍ）でなっている。この電極１０１は、窓ガラス１ａの端面に沿う形状に成形され、図１（ａ）の切断線Ａ−Ａでの断面図である図１（ｂ）に示すように、接着剤１０３で窓ガラス１ａの端面に取り付けられている。

又、窓ガラス１ａのコーナー部分、例えば、図１（ａ）のＢ部分の拡大斜視図である図１（ｃ）、図２(ａ)、図２(ｂ)に示すように、電極１０１の窓ガラス１ａのコーナー部分Ｃに対向する箇所の幅（ｗ）は、他の部分の幅（Ｗ）より狭くなる切り欠き部１０７が形成されている。

更に、電極１０１の端面には、配線が接続される端子部１０５が一体的に形成されている。
このような構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電極１０１は、導電性材料でなる板材であることにより、窓ガラス１ａ昇降時にガラスラン（リップ）に摺接しても、磨耗しにくく、耐久性が良好となり、挟み込み検出の感度も安定する。
(２)電極１０１は、窓ガラス１ａの端面に沿って取り付けられ、電極１０１の窓ガラス１ａのコーナー部分Ｃに対向する箇所は、他の部分より幅が狭く形成されていることにより、窓ガラス１ａのコーナー部分Ｃに対向する部分の曲げ剛性が小さくなり、窓ガラス１ａのコーナー部分に沿い易くなる。
(３)電極１０１の端面には、配線が接続される端子部１０５が一体的に形成されることにより、電極１０１からの端子部１０５のはがれ、接触不良がなくなる。

尚、切り欠き部の形状は、図２(ａ)、図２(ｂ)に示すように、電極１０１の長手方向側部に、比較的長さが長い切り欠き１１１を形成してなる切り欠き部１０７に限定するものではない。

例えば、図２(ｃ)、図２(ｄ)に示すように、台形状の細かな切り欠き１１３が多数形成された切り欠き部１１５でもよい。又、図２(ｅ)、図２(ｆ)に示すように、半円状の細かな切り欠き部１１７が多数形成された切り欠き部１１９でもよい。このような場合、電極１０１にコーナー部を形成した際に、切り欠き部１１５の切り欠き１１３の開口部の隙間、切り欠き部１１９の切り欠き１１７の開口部の隙間が閉じる方向に圧縮され、見映えがよくなるという効果がある。

形態例の発明部分を説明する構成図である。他の形態例を説明する図である。形態例のウインドレギュレータの電気的構成を示す構成図である。形態例のウインドレギュレータの機構を示す構成図である。形態例のウインドレギュレータの電極の配置の様子を示す断面図である。形態例のウインドレギュレータの電極の配置の様子を示す側面図である。形態例のウインドレギュレータの静電容量測定の原理を示すブロック図である。形態例のウインドレギュレータの静電容量測定の原理を示すブロック図である。形態例のウインドレギュレータの動作状態を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１電極

Claims

窓ガラスの上昇／下降を行なうモータと、
少なくとも窓ガラスの上端面に配置された第１の電極と、
車体側に配置された第２の電極と、
前記第１の電極、前記第２の電極間の静電容量を測定する静電容量測定手段と、
前記静電容量測定手段で測定された静電容量の変化から挟み込み可能性の有無を判別する判別手段と、
前記判別手段での判別結果を参照して、前記モータの回転を制御する駆動手段とを備えたウインドレギュレータにおいて、
前記第１の電極は、
導電性材料でなる板材であることを特徴とするウインドレギュレータ。
前記第１の電極は、
前記窓ガラスの端面に沿って取り付けられ、
前記第１の電極の前記窓ガラスのコーナー部分に対向する箇所は、
他の部分より幅が狭くなる切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のウインドレギュレータ。
前記第１の電極の端面には、配線が接続される端子部が一体的に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のウインドレギュレータ。