JP5321879B2

JP5321879B2 - 車両用ドア開閉装置

Info

Publication number: JP5321879B2
Application number: JP2008270085A
Authority: JP
Inventors: 岳彦杉浦; 聡宏小林
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2028-10-20
Also published as: JP2010095975A

Description

本発明は、車両用ドアを開閉させるための当該車両用ドアに対する利用者の開閉指示を検出する車両用ドア開閉装置に関する。

このような車両用ドア開閉装置の一例として、車両用ドアの解錠や施錠を自動的に制御するロッキングシステム（スマートエントリーシステム）と連携した車両用ドア開閉装置が知られている。このようなロッキングシステムは、利用者が携帯する携帯機との通信により利用者の車両への接近や降車を検知し、その利用者の車両用ドアに対する解錠または施錠の指示を認識して当該車両用ドアの施解錠を制御する。特開２００２−２９５０６４号公報（特許文献１）には、このようなスマートエントリーシステムにおける車両用ドア開閉装置として、利用者が車両用ドアの開閉操作を行うドアハンドルに検出電極を設けたものが提案されている。この車両用ドア開閉装置では、検出電極と車両用ドアとの間で形成される静電容量を利用し、検出電極と車両用ドアとの間に利用者の手が挿入されたことにより生じる静電容量の変化を検出して利用者の指示を認識する。また、特開２００５−９８０１６号公報（特許文献２）には、ドアハンドルを握ってロックを開錠、もしくは叩いた振動リズムにより暗証番号を照合させる車両用ドア開閉装置が記載されている。

特開２００２−２９５０６４号公報（第２〜９段落等）特開２００５−９８０１６号公報（第９０〜１０１段落、図２０等）

従来のドアハンドルに設けた検出電極と車両用ドアとの間の静電容量の変化を検出する車両用ドア開閉装置では、利用者の手以外であっても検出電極と車両用ドアとの間に空気と媒質定数が異なるものが存在すると静電容量が変化する。このため、雨等の環境の変化によっても静電容量の変化を検出する場合があり、ロック解錠からドア全開までを自動で行うシステムでは、誤作動により利用者の意志と関係なくドアが開いてしまう場合がある。また、ドアを開ける際には必ずドアハンドルに手を挿入するか、リモートキーを操作する必要があるが、さらなる操作性の向上が求められている。この点において、リズミカルな叩きによりドアを開閉可能とすると、操作性を向上させることができる。しかし、ドアが閉まっている時と開いている時とでは、車両に対するドアの固定度合いが異なるため、叩きによる振動の周波数や振幅に差が生じる可能性がある。また、ドアが開扉中や閉扉中においては、叩きにより印加される応力の方向と、センサの感度の中心軸とがずれ、センサにより検出される振動の振幅に差が生じる可能性がある。

本発明は上記課題に鑑みて創案されたもので、車両用ドアの開閉の際の利用者による人為的な叩き操作を、車両用ドアの開閉状態に拘わらず、良好に検出することが可能な車両用ドア開閉装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る車両用ドア開閉装置の特徴構成は、
車両用ドアに設置され、利用者による当該車両用ドアへの叩き操作により生じる振動を検出する振動検出センサと、
前記振動検出センサのセンサ出力信号から所定の周波数帯域の信号を取り出すと共に、所定の増幅率で当該センサ出力信号を増幅する前処理部と、
前記センサ出力信号が前記利用者による叩き操作により生じたものであるか否かを、前記前処理部を通過した前記センサ出力信号が叩き特徴を有するか否かに基づいて判定する叩き特徴判定部と、
前記車両用ドアの開閉状態に応じて、前記周波数帯域及び前記増幅率の一方又は双方を変更させる前処理調整部と、
を備える点にある。

車両用ドアが閉じている時には車両用ドアの端部が固定されている状態であるが、車両用ドアが開いている時には車両用ドアの何れかの端部は非固定状態となる。その結果、ドアに生じる振動の周波数が、車両用ドアが閉じている時と開いている時とで異なるものとなる。また、車両用ドアが強く固定されていない場合には、利用者の叩き操作による応力が逃げるために、車両用ドアに生じる振動の振幅が小さくなる場合がある。叩き特徴があるか否かが判定される前には、前処理部において対応する振動周波数のフィルタリングや、信号の増幅が実施されるが、この際、上述したような周波数の違いや振幅の違いが考慮されると好適である。本特徴構成によれば、車両用ドアの開閉状態に応じて、前処理部において使用される周波数帯域及び増幅率の一方又は双方を前処理調整部が変更させるので、センサ出力信号の周波数の違いや振幅の違いに拘わらず、良好に叩き特徴が判定される。その結果、本発明によって、車両用ドアの開閉の際の利用者による人為的な叩き操作を、車両用ドアの開閉状態に拘わらず、良好に検出することが可能な車両用ドア開閉装置を提供することが可能となる。

また、本発明に係る車両用ドア開閉装置の前記前処理調整部は、前記車両用ドアが開状態である場合に、前記車両用ドアが閉状態である場合に比べて、前記周波数帯域を高周波数側に変更させ、前記増幅率を高い側に変更させる処理の一方又は双方を実行すると好適である。

車両用ドアが閉じている時には車両用ドアの端部が固定されている状態であるが、車両用ドアが開いている時には車両用ドアの何れかの端部は非固定状態となる。板状の物体に生じる共振周波数は、理論的に、当該物質の端部が固定されている場合に比べて固定されていない場合の方が高くなる。従って、利用者の叩き操作によって車両用ドアに生じる振動の周波数は、車両用ドアが開いている時（非固定状態の時）の方が、閉じている時（固定状態の時）に比べて高くなる。また、車両用ドアが開いている時は、車両用ドアが強く固定されていないので、利用者の叩き操作による応力が逃げ、車両用ドアに生じる振動の振幅が小さくなる可能性がある。従って、前処理調整部が、車両用ドアが開いている場合には閉じている場合に比べて、周波数帯域を高周波数側に変更させ、増幅率を高い側に変更させると、センサ出力信号の周波数の違いや振幅の違いに拘わらず、良好に叩き特徴が判定される。

また、本発明に係る車両用ドア開閉装置の前記前処理調整部は、前記車両用ドアが開状態から閉状態へ、又は閉状態から開状態への移行途上である場合に、前記車両用ドアが停止状態である場合に比べて、前記周波数帯域を高周波数側に変更させ、前記増幅率を高い側に変更させる処理の一方又は双方を実行すると好適である。

車両用ドアが動いている時、つまり、車両用ドアが開状態から閉状態へ、又は閉状態から開状態への移行途上である時に、車両用ドアに対して叩き操作がなされた場合、叩き操作に伴う応力が車両用ドアに対する鉛直方向からずれて、分散してしまう可能性がある。その結果、車両用ドアに生じる振動の振幅が小さくなる可能性がある。また、車両用ドアが動いている時は、車両用ドアが開いている時（非固定状態の時）であるから、車両用ドアが閉じている時（固定状態の時）に比べて利用者の叩き操作によって車両用ドアに生じる振動の周波数は高くなる。従って、前処理調整部が、車両用ドアが移行途上である場合には閉じている場合に比べて、周波数帯域を高周波数側に変更させ、増幅率を高い側に変更させると、センサ出力信号の周波数の違いや振幅の違いに拘わらず、良好に叩き特徴が判定される。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の車両用ドア開閉装置が搭載される車両２１の側面図である。図２は、車両用ドア開閉装置の構成例を模式的に示す説明図である。図３は、振動検出センサ１の設置形態の関係の一例を示す図２のIII−III断面図である。本実施形態において、車両２１のスライドドア（車両用ドア）２２は、後述するドアＥＣＵ２０により制御されるモータなどのアクチュエータ４０により自動で開閉作動可能なドアである。ドアＥＣＵ２０は、開閉指示のための人為的操作があったか否かの判定結果を車両用ドア開閉装置の操作判定部２から受け取り、アクチュエータを駆動してスライドドア２２を開閉させる。利用者による開閉指示は、スライドドア２２の車外に面したドアパネル２３に対する人為的操作として実施される。人為的操作は、例えば、ドアパネル２３をノックするような叩き操作である。ドアパネル２３には、ドアパネル２３への叩き操作による振動を検出する振動検出センサ１がドアパネル２３に支持されて設置されている。

振動検出センサ１は、図１及び図２に示す符号３０の位置のような、一般的にドアハンドルが設けられるような位置に対応するドアパネル２３の内側において、当該ドアパネル２３に直接に支持されて設置されている。また、振動検出センサ１は、本例では、少なくとも短冊状の一方の端部Ｃを固定支持されて設置される。

本実施形態においては、振動検出センサ１が設置される部位のドアパネル２３の肉厚Ｄ２が他の部位の肉厚Ｄ１に比べて薄く形成されており、より振動を受け取り易い構造としている。また、図３には、ドアパネル２３の振動検出センサ１が設置される部位において、振動検出センサ１を挟む又は囲うリブ２４がドアパネル２３の内側に設けられる例を示している。振動検出センサ１がリブ２４に囲まれてドアパネル２３に設置されるので、振動検出センサ１が設置された領域３０に人為的な操作として印加される応力以外の応力が振動検出センサ１へ伝達されることを抑制することができる。

尚、上記構成は一例であり、取り付け用のボスやフランジを有した支持部材を用いてボルトにより締結されて設置されてもよい。尚、振動検出センサ１が支持部材を用いて設置される場合、その支持部材がドアハンドルであると好適である。図１〜図３においては、ドアパネル２３に直接的に振動検出センサ１が備えられる場合を例示したが、ドアハンドルを有する車両において当該ドアハンドルに振動検出センサ１が備えられてもよい。また、ドアハンドルを有する車両において、図１〜図３に示したように、ドアパネル２３に直接的に振動検出センサ１が備えられてもよい。振動検出センサ１からは、配線１６（１６ａ、１６ｂ）が延出し、ドアパネル２３の内部に備えられた操作判定部２と接続される。

尚、車両用ドアは、スライドドア２２に限定されるものではなく、図４に示すように、バックドア２５にも適用することができる。図４に示す例において、振動検出センサ１は、エンブレム２６の裏側近傍に配接される。このとき、振動検出センサ１は、バックドア２５のドアパネルに直接に配接されてもよいし、上述したように、支持部材を介して配接されてもよい。また、バックドア２５を開閉させるドアハンドル２７に設けられてもよい。

振動検出センサ１は、本実施形態では圧電センサにより構成される。本実施形態において、振動検出センサ１は、被覆１１と被覆１５との間に、第１電極１２と、圧電体１３と、第２電極１４とを挟んで構成される短冊状の圧電センサである。圧電体１３は、第１電極１２と第２電極１４とに挟持されている。圧電体１３に掛かる応力による圧電効果に起因して発生する電荷は、第１電極１２及び第２電極１４によって検出される。第１電極１２には第１配線１６ａが接続され、第２電極１４には第２配線１６ｂが接続されて、操作判定部２へ伝達される。ドアパネル２３に対して矢印方向から叩き操作が行われると振動検出センサ１に応力が印加される。この応力に応答して圧電効果により生じる電荷が操作判定部２により検出され、人為的操作の有無が判定される。

例えば、車両用ドア（スライドドア２２及びバックドア２５。以下、特に断らない限りスライドドア２２で代表する。）が閉まっている時に利用者によりノック（人為的操作）が有ったと判定されると、スライドドア２２が開扉される。逆に、スライドドア２２が開いている時に利用者によりノックがあったと判定されると、スライドドア２２が閉扉される。また、スライドドア２２が開扉途上にある時、つまり、閉状態から開状態へと移行している時にノックがあったと判定されると、開状態への移行を中止して停止されたり、閉状態へ戻されたりする。開状態から閉状態への移行の途上においても同様である。

図５は、本発明の車両用ドア開閉装置の構成を模式的に示すブロック図である。車両用ドア検出装置は、振動検出センサ１と、操作判定部２とを備えて構成される。操作判定部２の判定結果を受けたドアＥＣＵ２０は、アクチュエータ４０を駆動して、スライドドア２２を開閉させる。スライドドア２２の開閉状態は、状態検出部５０によって検出される。状態検出部５０は、アクチュエータ４０がモータである場合には、当該モータの回転検出手段を利用することができる。この回転検出手段は、レゾルバや、エンコーダ等の回転センサにより構成されてもよいし、モータ電流に含まれるリップル成分から回転数を演算するものであってもよい。また、状態検出部５０は、スライドドア２２が開いているか、閉じているかを単純に検出するスイッチ等によって構成されてもよい。これら、回転検出手段やスイッチについては、公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。操作判定部２は、状態検出部５０の検出結果を受け取り、スライドドア２２の状態に応じて叩き操作についての判定を行う。

操作判定部２は、前処理部３と、叩き特徴判定部４と、前処理調整部７とを備えて構成される。前処理部３は、フィルタ部５と、増幅部６とを備えて構成される。図５に示した例では、フィルタ部５の後段に増幅部６が備えられる構成を示しているが、増幅部６の後段にフィルタ部５が備えられてもよい。フィルタ部５は、振動検出センサ１のセンサ出力信号から所定の周波数帯域の信号を取り出す機能部である。また、増幅部６は、所定の増幅率でセンサ出力信号を増幅する機能部である。つまり、前処理部３は、振動検出センサ１のセンサ出力信号から所定の周波数帯域の信号を取り出すと共に、所定の増幅率で当該センサ出力信号を増幅する機能部である。

一例として、図５に示すように、フィルタ部５は、フィルタ５１と、周波数設定部５２とを備えて構成される。周波数設定部５２は、フィルタ５１が通過させる信号の周波数帯域を設定する機能部である。この構成に限らず、それぞれ対応する周波数帯域が異なるフィルタを複数個備え、何れかのフィルタが選択される構成であってもよい。また、フィルタ５１は、フィルタ回路により構成されてもよいし、マイクロコンピュータやＤＳＰ（digital signal processor）などを用いてデジタルフィルタにより構成されてもよい。

また、図５に示すように、増幅部６は、一例として、増幅器６１と増幅率設定部６２とを備えて構成される。増幅率設定部６２は、増幅器６１の増幅率を設定する機能部である。フィルタ部５と同様に、それぞれ増幅率が異なる増幅器を複数個備え、何れかの増幅器が選択される構成であってもよい。また、増幅器６１は、増幅回路として構成されてもよいし、マイクロコンピュータやＤＳＰによりデジタル増幅される構成であってもよい。

ところで、車両用ドア（スライドドア２２やバックドア２５）が閉じている時にはドアの端部が固定されている状態であるが、ドアが開いている時にはドアの何れかの端部は非固定状態となる。その結果、ドアに生じる振動の周波数、つまり、センサ出力信号の周波数が、車両用ドアが閉じている時と開いている時とで異なるものとなる。板状の物体に生じる共振周波数は、理論的に、当該物質の端部が固定されている場合に比べて固定されていない場合の方が高くなる。従って、利用者の叩き操作によって車両用ドアに生じる振動の周波数は、車両用ドアが開いている時（非固定状態の時）の方が、閉じている時（固定状態の時）に比べて高くなる。また、車両用ドアが動いている時は、車両用ドアが開いている時（非固定状態の時）であるから、車両用ドアが閉じている時（固定状態の時）に比べて利用者の叩き操作によって車両用ドアに生じる振動の周波数は高くなる。

そこで、前処理調整部７は、車両用ドア（スライドドア２２やバックドア２５）の開閉状態に応じて、前処理部３のフィルタ部５の周波数帯域を変更させる。具体的には、前処理調整部７は、車両用ドアが開状態である場合に、車両用ドアが閉状態である場合に比べて、フィルタ部５の周波数帯域を高周波数側に変更させる。また、前処理調整部７は、車両用ドアが開状態から閉状態へ、又は閉状態から開状態への移行途上である場合に、車両用ドアが停止状態である場合に比べて、周波数帯域を高周波数側に変更させる。

また、車両用ドアが強く固定されていない場合には、利用者の叩き操作による応力が逃げるために、ドアに生じる振動の振幅が小さくなる場合がある。また、車両用ドアが動いている時、つまり、車両用ドアが開状態から閉状態へ、又は閉状態から開状態への移行途上である時に、車両用ドアに対して叩き操作がなされた場合、叩き操作に伴う応力が車両用ドアに対する鉛直方向からずれて、分散してしまう可能性がある。

以下、バックドア２５を例にとって説明する。図６は、バックドア２５が閉まっている場合の叩き操作による応力を示す説明図であり、図７は、バックドア２５が開いている場合の叩き操作による応力を示す説明図である。図６に示すように、バックドア２５が閉まっている場合には、叩き操作により生じる応力Ｆは、振動検出センサ１に対してほぼ鉛直方向の力ｆ１として印加される。従って、振動検出センサ１は、大きい振幅の振動を検出することができる。一方、図７に示すように、バックドア２５が開いている場合には、叩き操作により生じる応力Ｆは、振動検出センサ１に対してほぼ鉛直方向の力ｆ３と、水平方向の力ｆ２とに分散される。その結果、鉛直方向の力ｆ３が弱くなり、振動検出センサ１によって検出される振動の振幅は、バックドア２５が閉まっている場合に比べて小さくなる。

そこで、前処理調整部７は、車両用ドア（スライドドア２２やバックドア２５）の開閉状態に応じて、前処理部３の増幅部６の増幅率を変更させる。具体的には、前処理調整部７は、車両用ドアが開状態である場合に、車両用ドアが閉状態である場合に比べて増幅部６の増幅率を高い側に変更させる。また、前処理調整部７は、車両用ドアが開状態から閉状態へ、又は閉状態から開状態への移行途上である場合に、車両用ドアが停止状態である場合に比べて増幅部６の増幅率を高い側に変更させる。

上述したように、前処理部３において周波数の違いや振幅の違いが考慮されると好適である。尚、上述したフィルタ部５の周波数帯域の変更と、増幅部６の増幅率の変更とは、両方実施されてもよいし、何れか一方だけであってもよい。つまり、前処理調整部７は、車両用ドアの開閉状態に応じて、前処理部３のフィルタ部５の周波数帯域及び増幅部６の増幅率の一方又は双方を変更させる機能部であってよい。具体的には、前処理調整部７は、車両用ドアが開状態である場合に、車両用ドアが閉状態である場合に比べて、周波数帯域を高周波数側に変更させ、増幅率を高い側に変更させる処理の一方又は双方を実行する機能部である。また、前処理調整部７は、車両用ドアが開状態から閉状態へ、又は閉状態から開状態への移行途上である場合に、車両用ドアが停止状態である場合に比べて、周波数帯域を高周波数側に変更させ、増幅率を高い側に変更させる機能部である。

前処理調整部７により、車両用ドアの開閉状態に応じて、前処理部３において使用される周波数帯域及び増幅率の一方又は双方が変更される。従って、叩き特徴判定部４は、センサ出力信号の周波数の違いや振幅の違いに拘わらず、良好に叩き特徴を判定することが可能となる。その結果、車両用ドアの開閉の際の利用者による人為的な叩き操作を、車両用ドアの開閉状態に拘わらず、良好に検出することが可能な車両用ドア開閉装置を提供することが可能となる。

以下、叩き特徴判定部４について詳述する。叩き特徴判定部４は、前処理部３を通過した振動検出センサ１のセンサ出力信号が叩き特徴を有しているか否かを判定する機能部である。つまり、センサ出力信号が利用者による叩き操作により生じたものであるか否かを、前処理部３を通過したセンサ出力信号が叩き特徴を有するか否かに基づいて判定する機能部である。図８は、叩き特徴の判定方法を説明するための波形図である。

叩き特徴判定部４は、図８に示すように、前処理部３を通過したセンサ出力信号から包絡線Ｗを取得し、この包絡線Ｗに基づいて叩き特徴の有無を判定する。包絡線Ｗを取得することにより、アイドリングによるエンジンの振動、車載オーディオの音響による振動、雨による振動等のノイズが除去できる。図８では前処理部３を通過したセンサ出力信号の山を繋いで包絡線Ｗを形成したが、谷を繋いで包絡線を取得してもよい。また、前処理部３を通過したセンサ出力信号を電圧のプラス側あるいはマイナス側に全波整流して、全波整流後の波形の山又は谷を繋いで包絡線を取得してもよい。全波整流後の波形は、山と山、あるいは谷と谷との間隔が、全波整流前の波形に比べて狭くなるので、より高い精度で包絡線を取得することが可能となる。

叩き特徴判定部４は、図８に示されるような包絡線Ｗが所定のしきい値Ｖ_tからピーク値Ｐに至るまでの増加時間Ｔ₁と、包絡線Ｗがピーク値Ｐから所定のしきい値Ｖ_tまで減衰する減衰時間Ｔ₂とに基づいて、叩き特徴の有無を判定する。即ち、包絡線の勾配が特定の勾配である場合に、叩き特徴があったと判定する。

本実施形態では包絡線Ｗのピーク電圧（ピーク値Ｐ）の１／１０の値をしきい値電圧（しきい値Ｖ_t）としている。しきい値Ｖ_tは任意に設定可能である。また、包絡線Ｗごとにしきい値Ｖ_tを設定することなく、例えば平均値などの標準的なピーク値Ｐから標準的なしきい値Ｖ_tが設定されていてもよい。包絡線Ｗがしきい値Ｖ_tを超えてからピーク値Ｐに至るまでの立ち上がり時間（増加時間Ｔ₁）は、数ｍｓ以内（例えば３〜５ｍｓ以内）とすると好適である。また、ピーク値Ｐから所定のしきい値Ｖ_tまで減衰する減衰時間Ｔ₂は、１５０ｍｓ以内とすると好適である。減衰時間Ｔ₂はスライドドア２２の大きさ、取り付け位置、ドアパネル２３の材質等により変化する。

前処理部３及び前処理調整部７の働きによって、叩き特徴判定部４が受け取るセンサ出力信号の振幅（波高）は、所定の範囲内に収まる。従って、上述したような条件を当てはめることによって、良好に叩き特徴の有無を判定することができる。

以上説明したように、本発明によって、車両用ドアの開閉の際の利用者による人為的な叩き操作を、車両用ドアの開閉状態に拘わらず、良好に検出することが可能な車両用ドア開閉装置を提供することが可能となる。

スライドドアに車両用ドア開閉装置が搭載される車両の側面図第１実施形態車両用ドア開閉装置の構成例を模式的に示す説明図振動検出センサの設置形態の一例を示す図２のIII−III断面図バックドアに車両用ドア開閉装置が搭載される車両の背面図車両用ドア開閉装置の構成を模式的に示すブロック図バックドアが閉まっている場合の叩き操作による応力を示す説明図バックドアが開いている場合の叩き操作による応力を示す説明図叩き特徴の判定方法を説明するための波形図

符号の説明

１：振動検出センサ
３：前処理部
４：叩き特徴判定部
７：前処理調整部
２２：スライドドア（車両用ドア）
２５：バックドア（車両用ドア）

Claims

車両用ドアに設置され、利用者による当該車両用ドアへの叩き操作により生じる振動を検出する振動検出センサと、
前記振動検出センサのセンサ出力信号から所定の周波数帯域の信号を取り出すと共に、所定の増幅率で当該センサ出力信号を増幅する前処理部と、
前記センサ出力信号が前記利用者による叩き操作により生じたものであるか否かを、前記前処理部を通過した前記センサ出力信号が叩き特徴を有するか否かに基づいて判定する叩き特徴判定部と、
前記車両用ドアの開閉状態に応じて、前記周波数帯域及び前記増幅率の一方又は双方を変更させる前処理調整部と、
を備える車両用ドア開閉装置。
前記前処理調整部は、前記車両用ドアが開状態である場合に、前記車両用ドアが閉状態である場合に比べて、前記周波数帯域を高周波数側に変更させ、前記増幅率を高い側に変更させる処理の一方又は双方を実行する請求項１に記載に車両用ドア開閉装置。
前記前処理調整部は、前記車両用ドアが開状態から閉状態へ、又は閉状態から開状態への移行途上である場合に、前記車両用ドアが停止状態である場合に比べて、前記周波数帯域を高周波数側に変更させ、前記増幅率を高い側に変更させる処理の一方又は双方を実行する請求項１に記載に車両用ドア開閉装置。