車両ドア開閉機構
【課題】ドア開閉駆動手段を備えたスライド式ドアに対して利用者の意思を有効に実現可能な車両ドア開閉機構を提供する。
【解決手段】ドアを開放側と閉鎖側に移動操作可能なドア開閉駆動機構と、ドアのスライド方向に延設されたハンドル３Ｈと、利用者の手をスライド方向に沿って移動可能に受け入れるハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間の操作空間ＭＳと、スライド方向に沿った成分を含む角度で操作空間ＭＳ内に向けて超音波を発信する発信部３１を含む操作検知手段３０と、検出された手の移動方向に基づいて、ドア開閉駆動機構によるドアの移動操作方向を決定する制御装置６１と、を設けた。
【解決手段】ドアを開放側と閉鎖側に移動操作可能なドア開閉駆動機構と、ドアのスライド方向に延設されたハンドル３Ｈと、利用者の手をスライド方向に沿って移動可能に受け入れるハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間の操作空間ＭＳと、スライド方向に沿った成分を含む角度で操作空間ＭＳ内に向けて超音波を発信する発信部３１を含む操作検知手段３０と、検出された手の移動方向に基づいて、ドア開閉駆動機構によるドアの移動操作方向を決定する制御装置６１と、を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のボディに対して開閉操作自在に支持されたドアと、ドアの外面に設けられたハンドルと、ハンドルとドアパネルとの間に設けられ、使用者による手の挿入を許す空間と、同空間内に向けて超音波を発信する発信部を含む検出手段とを備えた車両ドア開閉機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両ドア開閉機構に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された車両ドア開閉機構には、ハンドルの内側からドアパネルに向かって超音波を発信する発信手段とドアパネルなどで反射される反射波を受信する受信手段とを備えた解錠操作検知手段が含まれる。車外の使用者がドアを開けようとする際は、一般にハンドルを手で引こうとして手をハンドルとドアパネルとの間の空間に入れる。同空間に入れられた手は、ドアパネルに向かって発信されている超音波を反射または遮断するので、発信波と反射波との時間差に変化が生じる（反射の場合）、或いは、反射波が無くなる（遮断の場合）などの変化が生じる。このような状態変化が発信信号と受信信号とを入力するＭＰＵ（Micro Processing Unit）などで検出された場合に施錠・解錠アクチュエータを介してドアのロック機構が解錠操作される構成が記されている。他方、施錠操作検知手段は、ハンドルの外側に配置された静電容量センサなどで構成されており、車外の使用者がこのセンサに触れたことをＭＰＵなどが検出した場合に施錠・解錠アクチュエータを介してドアのロック機構が施錠操作される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８２０６９号公報（段落番号００３８〜００４２、００４７、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記された車両ドア開閉機構が備える超音波を用いた解錠操作検知手段の場合、検知手段はハンドルとドアパネルとの間の空間に手が挿入されているか否かの２状態しか判定することができない構成となっている。したがって、例えば、ドアを開放側に移動操作したり閉鎖側に移動操作したりできるドア開閉駆動手段を備えたスライド式ドアへの十分に有効な適用が困難であった。特に使用者が全開と全閉の中間にあるスライド式ドアを全開側または全閉側に向けて移動させたい場合、ハンドルとドアパネルとの間の空間に手を挿入しても、どちらの方向へ移動させたいのかをＭＰＵなどに対して示す手段がないため、適切なドア移動操作を実現することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による車両ドア開閉機構の持つ欠点に鑑み、ドア開閉駆動手段を備えたスライド式ドアに対して有効に適用可能な車両ドア開閉機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴構成による車両ドア開閉機構は、
車両のボディに対してスライド式に開閉操作自在に支持されたドアと、
前記ドアを開放側に移動操作する第１状態と前記ドアを閉鎖側に移動操作する第２状態との間で切り替え可能に設けられたドア開閉駆動手段と、
前記ドアの外面に前記ドアのスライド方向に沿って延設されたハンドルと、
前記ハンドルとドアパネルとの間に設けられ、挿入された使用者の手を前記スライド方向に沿って移動可能に受け入れる操作空間と、
前記スライド方向に沿った成分を含む角度で前記操作空間内に向けて超音波を発信する発信部を含む変位検出手段と、
前記変位検出手段によって検出された前記手の移動方向に基づいて、前記ドア開閉駆動手段による前記ドアの移動操作方向を決定する制御装置と、を備えた点にある。
【０００７】
本発明の第１の特徴構成による車両ドア開閉機構では、変位検出手段の発信部からは超音波がスライド方向に沿った成分を含む角度で発信されるので、使用者がハンドルとドアパネルとの間の操作空間で手をスライド方向に沿って動かすと、変位検出手段は手の移動方向（開放側または閉鎖側）を検出できる。したがって、使用者はスライド式ドアが全開位置と全閉位置との中間にあるとき、操作空間の中で手を全開側に動かすことで、ＭＰＵなどに対してドアを全開側に移動させたいという意思を示すことができ、全閉側に動かせば、ＭＰＵなどに対してドアを全閉側に移動させたいという意思を示すことになる。その結果、適切なドア移動操作を実現することが可能となる。
【０００８】
本発明の他の特徴構成は、前記制御装置は、前記ドア開閉駆動手段によるドアの移動操作開始から一定時間にわたって、前記検出手段による検出結果を前記ドア開閉駆動手段の移動操作方向に反映させない点にある。
【０００９】
すなわち、第１の特徴構成による車両ドア開閉機構では、前述したように、スライド式ドアが全開位置と全閉位置との中間にあるときに使用者が操作空間の中で手を例えば開放側に動かせば、ドア開閉駆動手段によるドアの開放側への移動操作が開始される。しかし、開始直後には、スライド式ドアが手に対して急に位置変位することがあるため、たとえ使用者が手を動かさなくても、見掛け上、ドアの移動と逆の閉鎖側に手が動いたように検出される現象が生じ、開放側への移動操作が継続できなくなる虞がある。しかし、本構成であれば、ドア開閉駆動手段によるドアの移動操作開始から一定時間にわたって、検出手段による検出結果がドア開閉駆動手段の移動操作方向に反映されないので、見掛け上、ドアの移動と逆の側に手が動いても、当初の方向への移動操作が継続できる。
【００１０】
本発明の他の特徴構成は、前記制御装置は、前記ドア開閉駆動手段による前記ドアの移動操作中における前記操作空間内への前記手の挿入に基づいて、前記ドアの移動操作を停止する点にある。
【００１１】
本構成であれば、ドア開閉駆動手段によってドアが開放側または閉鎖側に移動操作されている途中の段階で使用者が操作空間内へ手を挿入すれば、ドアの移動操作が停止され、使用者は移動中のドアを全開と全閉の中間位置で停止させることができる。
【００１２】
本発明の他の特徴構成は、前記制御装置が、前記移動操作の停止に引き続き、前記ドアを前記停止前の方向と逆方向に所定距離だけ移動操作した後、再び移動操作を停止する点にある。
【００１３】
上述の構成では、ドアの質量に基づく慣性やドア開閉駆動手段を構成するモータの回転慣性などによって、手を挿入した瞬間におけるドアの位置より、停止前の移動方向に幾らかオーバーランした位置で停止するという現象が生じる虞がある。しかし、本構成であれば、ドアが移動中の段階で使用者が操作空間内へ手を挿入すれば、ドアの移動操作が停止された後、ドアは停止前の方向と逆方向に所定距離だけ移動操作した後で、再び停止される。その結果、ドアはオーバーランした距離に近似する距離だけ逆向きに戻ることで、手を挿入した瞬間の位置により近接した位置で停止することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、本発明の車両ドア開閉機構１を、スマートエントリーシステムなどのロッキングシステムが適用された車両に用いた例を用いて説明する。但し、本発明の車両ドア開閉機構１はスマートエントリーシステムを備えない車両にも用いることが可能である。
車両ドア開閉機構１の適用対象としては、パワーアシスト機構付きのスライド式サイドドア（パワースライドドア３）を挙げることができる。
【００１５】
〔システム構成〕
図１は、本発明の車両ドア開閉機構１を用いた車両の要部を示す側面図であり、図３は、ロッキングシステムの構成の一例を模式的に示すブロック図である。このロッキングシステムは、リモコンキーと称される携帯機５０を携帯する利用者（運転者）が車両２に接近したことや車室外へ移動したことを認識して、車両２用ドアの解錠と施錠とを自動的に制御する。
【００１６】
例えば、携帯機５０を携帯する利用者が車両に接近すると、車両２の側でこの接近を認識する。そして、例えば利用者がパワースライドドア３を開けようとしてドアハンドル３Ｈの内側に手を挿し入れると、利用者の操作を認識して自動的にパワースライドドア３を解錠するように制御する。また、携帯機５０を携帯する利用者が車外に出ると、車両２の側で降車を認識する。そして、利用者が携帯機５０のトランスミッタボタン５４ａまたはドアハンドル３Ｈの操作検知手段３０を操作すると、利用者の施錠の操作を認識してパワースライドドア３を施錠する。
【００１７】
携帯機５０は、図３に示すように、車両２からの電波を受信するためのアンテナやチューナなどから構成される受信システム５２と、車両へ電波を送信するためのアンテナや変調回路などから構成される送信システム５３と、送受信の制御や、受信信号の判断、送信信号の生成等の信号処理を行うＭＰＵ５１とを有している。
【００１８】
車室内には、システムＥＣＵ７１と、車室内ドライバ７２と、車室内送信アンテナ７３と、受信アンテナ７５と、チューナ７６とが設けられている。システムＥＣＵ７１は、ロッキングシステムの全般的な制御を行う制御手段である。システムＥＣＵ７１は、後述するような携帯機５０との通信によって、この携帯機５０の車両２への接近又は車室外への移動を認識する認識手段を有している。
【００１９】
車室内送信アンテナ７３は、車室内において携帯機５０へ信号を送信するアンテナである。車室内ドライバ７２は、車室内送信アンテナ７３を介して送信する信号に対して変調、増幅等の信号処理を行う信号処理回路である。受信アンテナ７５は、携帯機５０からの送信信号を受信するアンテナである。チューナ７６は、携帯機５０からの信号を検波、復調する信号処理回路である。
【００２０】
車両側から携帯機５０への送信に際しては、ＬＦ帯域（例えば１２５ｋＨｚ程度）の搬送波が用いられ、携帯機５０から車両側への送信に際しては、ＵＨＦ帯域（例えば３１０ＭＨｚ程度）の搬送波が用いられる。上記のアンテナやドライバ、チューナなどはこれらの周波数帯域に合わせて設置される。
【００２１】
〔車両ドア開閉機構の構成〕
図１に示すように、パワースライドドア３に適用される本発明の車両ドア開閉機構１は、パワースライドドア３に配置された駆動モータ６と、パワースライドドア３と車両２との間に配置されたドア開閉ワイヤ１２などの伝達機構、及び制御装置（不図示）を備えた機構として構成されている。ここでは、ドア開閉駆動手段は主に駆動モータ６と前述の伝達機構及び制御装置とからなる。
【００２２】
パワースライドドア３は、車両２の側部に設けられているスライドレール１０に沿ってスライド可能に設けられている。このパワースライドドア３を前後にスライド移動させることにより、乗降口２ａを通じての乗員の乗降が可能となる。ここではパワースライドドア３の後方への移動操作によって乗降口２ａが開放され、前方への移動操作によって閉鎖される構成となっている。駆動モータ６は、パワースライドドア３を開放側に移動操作する第１状態と閉鎖側に移動操作する第２状態との間で切り替え可能に設けられた駆動源である。パワースライドドア３は、運転席に設けられているパワードアスイッチ、携帯機５０に設けられているトランスミッター５４のボタン５４ａの操作、あるいは、後述するようにパワースライドドア３の車外側および車内側に設けられているドアハンドル３Ｈに対する操作に基づいて、駆動モータ６の駆動力によって開方向または閉方向へスライド作動させることが可能となっている。
【００２３】
以下の例はこの駆動モータ６やドア開閉ワイヤ１２等がパワースライドドア３を自動的に作動させる形態として記載するが、手動操作時に手助けをするいわゆるパワーアシスト機構として機能する構成としても良い。また、特に図示してはいないが、この駆動モータ６には、モータ軸とともに回転するマグネットクラッチと、このマグネットクラッチの位置をパルス信号として検出するホールＩＣが設けられている。
【００２４】
パワースライドドア３と車両２との間には、パワースライドドア３の全閉状態からの開放移動を規制するドアロック装置１８と、パワースライドドア３の全開状態からの閉鎖移動を規制する全開ストッパ（不図示）とが設けられている。全閉状態からのパワースライドドア３の開放操作時には、先ず、パワースライドドア３に配置された第１ロック操作装置（不図示）を介してドアロック装置１８が解除される。また、全開状態からのパワースライドドア３の閉鎖操作時には、第２ロック操作装置（不図示）を介して全開ストッパが解除される。ちなみに、ドアロック装置１８はいわゆるイージークローザー（電動でパワースライドドア３を全閉状態にしてロックする）として機能している。
【００２５】
ここでは、駆動モータ６、第１及び第２ロック操作装置、ドアロック装置１８などパワースライドドア３の操作に直接関与する種々のアクチュエータを総称してドアアクチュエータＤＡと呼ぶことにする。
尚、車両ドア開閉機構１には、パワースライドドア３の位置を検出するための位置センサも設けられている。本実施形態においては、上述したホールＩＣが出力するモータ回転軸の１回転あたり１周期のパルスを、この出力に基づきスライドドア操作リレー（不図示）においてカウントすることによってパワースライドドア３の位置検出を行う。
【００２６】
〔ドアハンドル付近の構成〕
パワースライドドア３のドアパネル３Ｐには、パワースライドドア３の開閉操作を行うための操作部として、ドアハンドル３Ｈが備えられている。図２に示すように、ドアハンドル３Ｈは、車両用ドアのドアパネル３Ｐの内部に備えられたハンドルフレーム３Ｆによって保持されている。
ドアハンドル３Ｈはパワースライドドア３のスライド方向（車両の長手方向と平行）に沿って延設されている。ドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間には、パワースライドドア３を開閉操作しようとする使用者が手を挿入し、且つ、スライド方向に沿って手を往復移動させることの可能な操作空間ＭＳが設けられている。
【００２７】
ハンドルフレーム３Ｆにはハンドル本体３Ｍの他、ハンドルキャップ４が保持されている。ハンドルキャップ４には、携帯機５０に付随したキー５０Ｋを差し込んでの手動操作で車両用ドアの解錠や施錠を行う場合に使用されるキーシリンダー４ｃが設けられている。ハンドルフレーム３Ｆ内には、ドアＥＣＵ６１が設けられ、ワイヤハーネス２４を介して車室内のシステムＥＣＵ７１と接続されている。
【００２８】
また、図３に示すように、ドアパネル３Ｐの内部には、ドアアクチュエータＤＡを制御するドアＥＣＵ６１が備えられている。ドアＥＣＵ６１はシステムＥＣＵ７１によって制御される。
【００２９】
ドアハンドル３Ｈには、携帯機５０に信号を送信する車室外送信アンテナ２３、ドアハンドル３Ｈに対する利用者の操作を検知する操作検知手段３０などが備えられている。利用者の操作には、ドアロック装置１８や全開ストッパの施錠・解錠、及び、駆動モータ６などを介してのパワースライドドア３の開放・閉鎖が含まれる。
車室外送信アンテナ２３はドアハンドル３Ｈの水平方向中央部に設置されている。車室外送信アンテナ２３は、例えばフェライトにワイヤを巻回したループアンテナで構成されるが、使用する周波数帯に対応してドアハンドル３Ｈの内部に設置可能であればこれに限らない。
【００３０】
〔操作検知手段の構成〕
図４に示すように、操作検知手段３０は主に圧電素子３１とドアＥＣＵ６１とで構成されている。ドアＥＣＵ６１には、発振回路３２、昇圧回路３３、リミッタ回路３４、受信回路３５、検波回路３６、比較器３７、及び、ＭＰＵ３８などが含まれる。圧電素子３１と発振回路３２と昇圧回路３３とＭＰＵ３８とは超音波発信手段ＳＥに相当する。圧電素子３１とリミッタ回路３４と受信回路３５とは超音波受信手段ＳＲに相当する。検波回路３６と比較器３７とＭＰＵ３８とは検出手段ＤＭに相当する。
【００３１】
図２に示すように、操作検知手段３０の圧電素子３１は、ドアハンドル３Ｈのドアパネル３Ｐと対向する側、すなわち内側に配置されており、超音波発信手段ＳＥと超音波受信手段ＳＲとを兼ねている。圧電素子３１は、防滴型となっており、ドアハンドル３Ｈの前方側の接合部に近い位置に配置されている。圧電素子３１は、圧電素子３１から発信される超音波の放射の中心がドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐの間の操作空間ＭＳに斜め後方に向くように、平面視で車両２の前後軸心に対して傾斜（ドアのスライド方向に沿った成分を含む角度の一例）して配置されている。
【００３２】
ここでは、圧電素子３１を含む非接触式の操作検知手段３０（変位検出手段の一例）は、操作空間ＭＳの内部に挿入された利用者の手の存在・不在を検出するだけでなく、挿入後における利用者の手の動きを検出する機能を備える。すなわち、操作検知手段３０は、利用者の手が挿入後に車両の前進方向及び後進方向のいずれに動いたかを検出可能な変位検出手段をも構成している。手の動きの方向の判定には、手で反射した超音波の反射波が返ってくるのに要する時間の変化、または、移動する手が超音波の周波数に対して及ぼすドップラー効果が利用される。ドアＥＣＵ６１は、この圧電素子３１によって検出された手の挿入操作に基づいて、全開ストッパやドアロック装置１８の施錠・解錠を行い、次に、圧電素子３１によって検出された手の移動方向に基づいて、駆動モータ６によるパワースライドドア３の移動操作方向（開放または閉鎖）を決定する。
【００３３】
ドアハンドル３Ｈはアルミニウムなどの金属製のドアハンドル本体３Ｍ及び内側部材２５からなる。内側部材２５は樹脂製のスペーサ２６を介してドアパネル３Ｐに固定されている。圧電素子３１は内側部材２５に支持されている。樹脂製のスペーサ２６は、圧電素子３１の振動がドアパネル３Ｐへ直接伝播することを抑制する。
【００３４】
超音波発信手段ＳＥとしての圧電素子３１は、ドアハンドル３Ｈの内側から斜め後方に超音波を発信する。超音波受信手段ＳＲとしての圧電素子３１は、超音波発信手段ＳＥから発信された発信波Ｓ１の反射波Ｓ２を受信する。超音波受信手段ＳＲには、超音波発信手段ＳＥからの発信波Ｓ１も入力される。検出手段ＤＭは、超音波受信手段ＳＲを介して、発信波Ｓ１及び反射波Ｓ２を入力し、その発信波Ｓ１及び反射波Ｓ２に基づいて、利用者によるドアハンドル３Ｈへの操作状態を検出する。本実施形態では、同一の圧電素子３１によって超音波発信手段ＳＥと超音波受信手段ＳＲとを構成させているが、それぞれが別の圧電素子を設けてもよい。
【００３５】
〔検出手段による操作状態検出〕
（発信工程）
図５に示すように、ＭＰＵ３８は超音波を送信する指令（発信指令）を時間Ｔ０間隔で定期的に発する。この指令は信号ｗ１として発振回路３２に入力される。ＣＲ発振回路などにより構成された発振回路３２は、所定の発振周波数で数周期分の発振信号ｗ２を生成する。例えば、時間Ｔ０は１〜２ｍｓ程度、発振回路３２の発振周波数は８０ｋＨｚ程度、周期数は８周期程度である。
発振信号ｗ２は、圧電素子３１を振動させるためにコイル等を利用した昇圧回路３３において、３．３〜５Ｖ程度から、６０Ｖ程度まで昇圧される。昇圧された発振信号ｗ３によって、圧電素子３１が振動し、超音波（発信波）Ｓ１が発信される。
【００３６】
後述するように、本発明においては、圧電素子３１から物体（ドアハンドル３Ｈの後方内面または利用者の手）による反射に基づいて操作空間ＭＳの内部を往復する超音波によって、ドアハンドル３Ｈへの利用者の手の存在や動きの有無を検出する。従って、超音波の往復を正確に判定することができるように、圧電素子３１は残響が０．１ｍｓ以内になるように設計している。前述したように圧電素子３１から１〜２ｍｓの間に８０ｋＨｚのバースト発信を行い、例えばその間に受信波が０．５ｍｓ以内に有るか無いかで手による反射の有無を判定できる。
【００３７】
〔信号処理〕
操作検知手段３０の信号処理の一例について、波形を模式的に示す図５を利用して説明する。
（受信工程）
超音波受信手段ＳＲは、超音波発信手段ＳＥから発信された発信波Ｓ１の反射波Ｓ２を受信すると共に、発信波Ｓ１（発振信号ｗ３）を受信する。本実施形態では、送受信において同一の圧電素子３１を用いているため、超音波受信手段ＳＲに高電圧の発振信号ｗ３が入力される。このため、超音波受信手段ＳＲの初段にリミッタ回路３４が備えられている。リミッタ回路３４を経由した信号ｗ５は、インピーダンス変換やフィルタリング処理などを行う受信回路３５で信号処理され、検出手段ＤＭへ出力される。
【００３８】
（検出工程）
超音波受信手段ＳＲから出力された信号ｗ６は、検波回路３６において、例えば包絡線検波される。検波された信号ｗ７は、比較器３７において、所定の閾値ＴＨ１によってパルス化される。パルス化された信号ｗ８はＭＰＵ３８に入力される。
【００３９】
上述したように、受信後の信号ｗ４〜ｗ８には、発信波Ｓ１と反射波Ｓ２との双方が含まれている。発信波Ｓ１と反射波Ｓ２との時間差Ｔ１は、概ね圧電素子３１から発信された超音波が操作空間ＭＳ内での反射によって往復する時間である。ＭＰＵ３８は、発振指令（発信指令）を発してから時間Ｔｄ経過後に、発信波Ｓ１に対応する信号ｗ８のパルスの入力を受ける。操作空間ＭＳに手の挿入がない場合、そこから時間Ｔ１後に反射波Ｓ２に対応する信号ｗ８のパルスの入力を受ける。
【００４０】
（挿入判定）
操作空間ＭＳに対する利用者の手の挿入判定は以下の方法で判定することができる。
ドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間に設けられ操作空間ＭＳに何も物体が存在しない状態（非挿入状態）では、発信波Ｓ１がドアハンドル３Ｈの後方の内面によって反射された反射波Ｓ２が圧電素子３１によって検出される。したがって、信号ｗ８として示すように、発信波Ｓ１と反射波Ｓ２の時間差Ｔ１は、概ね操作空間ＭＳのドアのスライド方向に沿った長さＬ０を超音波が往復する時間となる。
【００４１】
しかし、利用者がドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間に設けられ操作空間ＭＳに手Ｈを挿入した状態（挿入状態）では、発信波Ｓ１が手によって反射された反射波Ｓ２が圧電素子３１によって検出される。したがって、信号ｗ９として示すように、発信波Ｓ１と反射波Ｓ２の時間差Ｔ２は、上記非挿入状態での長さＬ０に比して短い、圧電素子３１から手までの長さＬ１を超音波が往復する時間（Ｔ２＜Ｔ１）となる。
【００４２】
そこで、非挿入状態における時間差Ｔ１よりも短い基準時間ｔｘを設けた場合、（Ｔ２＜ｔｘ）の成立に基づいて利用者の手が挿入されているとの判定がドアＥＣＵ６１によってなされる。尚、検出手段ＤＭの受信回路３５などが拾う外的ノイズに基づく誤判定を除外するために、超音波発信手段ＳＥから連続的に発信された３つの発信波Ｓ１のうち、１発目の反射波Ｓ２では判定を行わず、２発目以降の発信波Ｓ１の反射波Ｓ２で（Ｔ２＜ｔｘ）が成立した時に初めて手が入っているとの判定を実施する。
【００４３】
（手の動き方向判定）
操作空間ＭＳに対する利用者の手の動き方向の判定は以下の方法で判定することができる。
利用者が、操作空間ＭＳ内で挿入した手を前方に動かすと、手が超音波発信手段２としての圧電素子３１に近づくので、手によって反射された反射波Ｓ２が圧電素子３１に届くのに要する時間、すなわち発信波Ｓ１と反射波Ｓ２の時間差Ｔ２が次第に短くなる（負の変化率Ｖ）。
逆に、利用者がドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間に設けられ操作空間ＭＳで手を後方に動かすと、手が超音波発信手段２としての圧電素子３１から遠ざかるので、手によって反射された反射波Ｓ２が圧電素子３１に届くのに要する時間、すなわち発信波Ｓ１と反射波Ｓ２の時間差Ｔ１が次第に長くなる（正の変化率Ｖ）。
【００４４】
そこで、利用者の手の挿入判定時に、最初にサンプリングした時間差Ｔ２をメモリーに一時的に記憶させ、２度目にサンプリングした時間差Ｔ２と比較することで、超音波が往復する時間の変化率が正か負かを判断させればよい。この変化率Ｖが予め設定された負の第１基準値Ｖｍを下回れば（Ｖ＜Ｖｍ）、利用者の手が前方に移動したとの判定がドアＥＣＵ６１によってなされ。変化率が予め設定された正の第２基準値Ｖｐを上回れば（Ｖ＞Ｖｐ）、利用者の手が後方に移動したとの判定がドアＥＣＵ６１によってなされる。
【実施例】
【００４５】
（ドア全開・全閉時からの操作）
図６のフローチャートに示すように、ドア全開時またはドア全閉時からの利用者の操作では、以下のようなドア関連操作が実施される。
（１）前述した（Ｔ２＜ｔｘ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃０１）、成立すれば（ｙｅｓ判定）利用者による操作空間ＭＳへの手の挿入があったとの判断から、ドアロック（ドアロック装置１８または全開ストッパ）が解除される（＃０２）。
【００４６】
（２）次に（Ｖ＜Ｖｍ）または（Ｖ＞Ｖｐ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃０３）、成立すれば（ｙｅｓ判定）挿入された手の動きがあったとの判断から、パワースライドドア３の開放または閉鎖が開始される。この時、ドア全閉状態であるかドア全閉状態であるかの判定が事前になされ（＃０４）、ドア全閉状態であれば、ドア開放が開始される（＃０５）。ドア全閉状態であれば、閉鎖が開始される（＃０６）。すなわち、ここでは、挿入された手の動きがあったか否かのみの判断に基づいてドア開閉操作が開始され、手の動きが前方向きか後方向きかは問われない。
【００４７】
（３）次に、ドア開閉操作（＃０５、＃０６）の開始（移動操作開始の一例）から予め設定された１〜２秒などのマスク時間が経過したか否かの判断がなされる（＃０７）。マスク時間の間は、操作空間ＭＳの内部での手の存在・不在や手の動きが問われずに、開始されたドア開閉操作が継続される。すなわち、ドア開閉操作の開始直後には、ドアの移動によって、見掛け上ドアの移動方向と逆方向の手の動きが現出し、ドアが利用者の意図と異なる検出が行われることを防止するためである。マスク時間の経過後に手の存在が検出されない場合は、全閉状態から全開状態までの開放操作、または、全開状態から全閉状態までの閉鎖操作が行われる。尚、実際には、ドア開閉操作の開始時点として、実際に駆動モータ６によってドアの開閉移動が開始された時点、及び、制御装置がドア開放操作またはドア閉鎖操作のための駆動制御信号を出力した時点のいずれを採用しても良い。或いは、ドア開閉操作の開始時点として、ドアの開放操作または閉鎖操作の実施が必要となったと制御装置が判断した時点を採用しても良い。
【００４８】
（４）再び（Ｔ２＜ｔｘ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃０８）、成立すれば（ｙｅｓ判定）利用者による操作空間ＭＳへの手の挿入があったとの判断から、ドアの開閉操作がドアの中間位置で一旦停止される（＃０９）。
【００４９】
（５）引き続き、ドアを所定距離（例えば１０ｃｍ）だけ戻す操作（開放中であれば閉鎖方向へ、閉鎖中であれば開放方向へ）が行われて、その位置でドアが停止される（＃１０）。これは、ドアの開放操作または閉鎖操作を利用者が途中で止めようとして、手を挿入した場合、一般に挿入の検出（＃０８）からドアの実際の停止までの間に慣性などによってドアが移動を継続すると考えられるので、所定距離だけ戻すことで、利用者が意図する停止位置により近い位置でドアを停止するためである。
【００５０】
（ドア半開時からの操作）
図７のフローチャートに示すように、ドア半開時からの操作では、以下のようなドア関連操作が実施される。
（１）先ず（Ｔ２＜ｔｘ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃１１）、成立すれば（ｙｅｓ判定）、利用者による操作空間ＭＳへの手の挿入があったとの判断から、次のステップに進む。
【００５１】
（２）先ず、（Ｖ＞Ｖｐ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃１２）、成立すれば（ｙｅｓ判定）、利用者が手を後方に動かす操作を行ったとの判断から、ドア開放が開始される（＃１３）。
【００５２】
（３）他方、（Ｖ＞Ｖｐ）の関係が成立しなければ（ｎｏ判定）、逆に（Ｖ＜Ｖｍ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃１４）、成立すれば（ｙｅｓ判定）、利用者が手を前方に動かす操作を行ったとの判断から、ドア閉鎖が開始される（＃１５）。
【００５３】
（４）次に、ドア開閉操作（＃１３、＃１５）の開始から予め設定された１〜２秒などのマスク時間が経過したか否かの判断がなされる（＃１６）。マスク時間の間は、操作空間ＭＳの内部での手の存在・不在や手の動きが問われずに、開始されたドア開閉操作が継続される。マスク時間の経過後に手の存在が検出されない場合は、全閉状態から全開状態までの開放操作、または、全開状態から全閉状態までの閉鎖操作が行われる。
【００５４】
（５）再び（Ｔ２＜ｔｘ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃１７）、成立すれば（ｙｅｓ判定）利用者による操作空間ＭＳへの手の挿入があったとの判断から、ドアの開閉操作がドアの中間位置で一旦停止される（＃１８）。
【００５５】
（６）引き続き、ドアを所定距離（例えば１０ｃｍ）だけ戻す操作（開放中であれば閉鎖方向へ、閉鎖中であれば開放方向へ）が行われて、その位置でドアが停止される（＃１９）。これによって、利用者が意図する停止位置により近い位置でドアが停止される。
【００５６】
〔別実施形態〕
〈１〉利用者の手の動きが前方向きか後方向きかを判定する構成として、利用者の手の動きが形成するドップラー効果による超音波に対する周波数変化を検出しても良い。このために、受信回路３５と検波回路３６との間に、反射によって圧電素子３１に戻ってきた周波数を判定する周波数検出装置を加え、反射波の周波数を発信波の周波数と比較する手段を設けることができる。
【００５７】
〈２〉操作検出装置３０には利用者によるロック解除操作とドアの開閉操作との検出のみを機能させ、利用者によるロックの施錠操作の検出を行う施錠操作検出装置を設けても良い。この場合、施錠操作検出装置としては、ドアハンドル３Ｈの外側に配置された静電容量センサなどで構成することができる。
【００５８】
〈３〉制御装置は、ドア開閉駆動手段によるドアの移動操作中における操作空間内への手の挿入に基づいて、ドアの移動操作を停止するだけで、ドアを停止前の方向と逆方向に所定距離だけ移動操作する工程を除いた形態で実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る車両ドア開閉機構が備えられた車両の要部を示す側面図
【図２】ドアハンドル付近の破断平面図
【図３】車両ドア開閉機構のシステム構成の一例を示すブロック図
【図４】操作検知手段の構成の一例を示すブロック図
【図５】本発明の操作検知手段の信号処理の一例を模式的に示す波形図
【図６】車両ドア開閉機構における制御方法を示すフローチャート
【図７】車両ドア開閉機構における制御方法を示す別のフローチャート
【符号の説明】
【００６０】
１ 車両ドア開閉機構
２ 車両
３ パワースライドドア
３Ｐ ドアパネル
３Ｈ ドアハンドル
３Ｍ ドアハンドル本体
３Ｆ ハンドルフレーム
６ 駆動モータ
２５ 内側部材
３０ 操作検知手段
３１ 圧電素子
３２ 発振回路
３３ 昇圧回路
３４ リミッタ回路
３５ 受信回路
３６ 検波回路
３７ 比較器
３８ ＭＰＵ
５０ 携帯機
６１ ドアＥＣＵ
７１ システムＥＣＵ
７３ 車室内送信アンテナ
７５ 受信アンテナ
ＤＡ ドアアクチュエータ
ＤＭ 検出手段
ＭＳ 操作空間
ＳＥ 超音波発信手段
ＳＲ 超音波受信手段
Ｓ１ 発信波
Ｓ２ 反射波
Ｔ１ 時間差（非操作時）
Ｔ２ 時間差（操作時）
ｔｘ 基準時間
Ｖ 変化率
Ｖｍ 負の第１基準値
Ｖｐ 正の第２基準値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のボディに対して開閉操作自在に支持されたドアと、ドアの外面に設けられたハンドルと、ハンドルとドアパネルとの間に設けられ、使用者による手の挿入を許す空間と、同空間内に向けて超音波を発信する発信部を含む検出手段とを備えた車両ドア開閉機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両ドア開閉機構に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された車両ドア開閉機構には、ハンドルの内側からドアパネルに向かって超音波を発信する発信手段とドアパネルなどで反射される反射波を受信する受信手段とを備えた解錠操作検知手段が含まれる。車外の使用者がドアを開けようとする際は、一般にハンドルを手で引こうとして手をハンドルとドアパネルとの間の空間に入れる。同空間に入れられた手は、ドアパネルに向かって発信されている超音波を反射または遮断するので、発信波と反射波との時間差に変化が生じる（反射の場合）、或いは、反射波が無くなる（遮断の場合）などの変化が生じる。このような状態変化が発信信号と受信信号とを入力するＭＰＵ（Micro Processing Unit）などで検出された場合に施錠・解錠アクチュエータを介してドアのロック機構が解錠操作される構成が記されている。他方、施錠操作検知手段は、ハンドルの外側に配置された静電容量センサなどで構成されており、車外の使用者がこのセンサに触れたことをＭＰＵなどが検出した場合に施錠・解錠アクチュエータを介してドアのロック機構が施錠操作される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８２０６９号公報（段落番号００３８〜００４２、００４７、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記された車両ドア開閉機構が備える超音波を用いた解錠操作検知手段の場合、検知手段はハンドルとドアパネルとの間の空間に手が挿入されているか否かの２状態しか判定することができない構成となっている。したがって、例えば、ドアを開放側に移動操作したり閉鎖側に移動操作したりできるドア開閉駆動手段を備えたスライド式ドアへの十分に有効な適用が困難であった。特に使用者が全開と全閉の中間にあるスライド式ドアを全開側または全閉側に向けて移動させたい場合、ハンドルとドアパネルとの間の空間に手を挿入しても、どちらの方向へ移動させたいのかをＭＰＵなどに対して示す手段がないため、適切なドア移動操作を実現することができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による車両ドア開閉機構の持つ欠点に鑑み、ドア開閉駆動手段を備えたスライド式ドアに対して有効に適用可能な車両ドア開閉機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴構成による車両ドア開閉機構は、
車両のボディに対してスライド式に開閉操作自在に支持されたドアと、
前記ドアを開放側に移動操作する第１状態と前記ドアを閉鎖側に移動操作する第２状態との間で切り替え可能に設けられたドア開閉駆動手段と、
前記ドアの外面に前記ドアのスライド方向に沿って延設されたハンドルと、
前記ハンドルとドアパネルとの間に設けられ、挿入された使用者の手を前記スライド方向に沿って移動可能に受け入れる操作空間と、
前記スライド方向に沿った成分を含む角度で前記操作空間内に向けて超音波を発信する発信部を含む変位検出手段と、
前記変位検出手段によって検出された前記手の移動方向に基づいて、前記ドア開閉駆動手段による前記ドアの移動操作方向を決定する制御装置と、を備えた点にある。
【０００７】
本発明の第１の特徴構成による車両ドア開閉機構では、変位検出手段の発信部からは超音波がスライド方向に沿った成分を含む角度で発信されるので、使用者がハンドルとドアパネルとの間の操作空間で手をスライド方向に沿って動かすと、変位検出手段は手の移動方向（開放側または閉鎖側）を検出できる。したがって、使用者はスライド式ドアが全開位置と全閉位置との中間にあるとき、操作空間の中で手を全開側に動かすことで、ＭＰＵなどに対してドアを全開側に移動させたいという意思を示すことができ、全閉側に動かせば、ＭＰＵなどに対してドアを全閉側に移動させたいという意思を示すことになる。その結果、適切なドア移動操作を実現することが可能となる。
【０００８】
本発明の他の特徴構成は、前記制御装置は、前記ドア開閉駆動手段によるドアの移動操作開始から一定時間にわたって、前記検出手段による検出結果を前記ドア開閉駆動手段の移動操作方向に反映させない点にある。
【０００９】
すなわち、第１の特徴構成による車両ドア開閉機構では、前述したように、スライド式ドアが全開位置と全閉位置との中間にあるときに使用者が操作空間の中で手を例えば開放側に動かせば、ドア開閉駆動手段によるドアの開放側への移動操作が開始される。しかし、開始直後には、スライド式ドアが手に対して急に位置変位することがあるため、たとえ使用者が手を動かさなくても、見掛け上、ドアの移動と逆の閉鎖側に手が動いたように検出される現象が生じ、開放側への移動操作が継続できなくなる虞がある。しかし、本構成であれば、ドア開閉駆動手段によるドアの移動操作開始から一定時間にわたって、検出手段による検出結果がドア開閉駆動手段の移動操作方向に反映されないので、見掛け上、ドアの移動と逆の側に手が動いても、当初の方向への移動操作が継続できる。
【００１０】
本発明の他の特徴構成は、前記制御装置は、前記ドア開閉駆動手段による前記ドアの移動操作中における前記操作空間内への前記手の挿入に基づいて、前記ドアの移動操作を停止する点にある。
【００１１】
本構成であれば、ドア開閉駆動手段によってドアが開放側または閉鎖側に移動操作されている途中の段階で使用者が操作空間内へ手を挿入すれば、ドアの移動操作が停止され、使用者は移動中のドアを全開と全閉の中間位置で停止させることができる。
【００１２】
本発明の他の特徴構成は、前記制御装置が、前記移動操作の停止に引き続き、前記ドアを前記停止前の方向と逆方向に所定距離だけ移動操作した後、再び移動操作を停止する点にある。
【００１３】
上述の構成では、ドアの質量に基づく慣性やドア開閉駆動手段を構成するモータの回転慣性などによって、手を挿入した瞬間におけるドアの位置より、停止前の移動方向に幾らかオーバーランした位置で停止するという現象が生じる虞がある。しかし、本構成であれば、ドアが移動中の段階で使用者が操作空間内へ手を挿入すれば、ドアの移動操作が停止された後、ドアは停止前の方向と逆方向に所定距離だけ移動操作した後で、再び停止される。その結果、ドアはオーバーランした距離に近似する距離だけ逆向きに戻ることで、手を挿入した瞬間の位置により近接した位置で停止することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、本発明の車両ドア開閉機構１を、スマートエントリーシステムなどのロッキングシステムが適用された車両に用いた例を用いて説明する。但し、本発明の車両ドア開閉機構１はスマートエントリーシステムを備えない車両にも用いることが可能である。
車両ドア開閉機構１の適用対象としては、パワーアシスト機構付きのスライド式サイドドア（パワースライドドア３）を挙げることができる。
【００１５】
〔システム構成〕
図１は、本発明の車両ドア開閉機構１を用いた車両の要部を示す側面図であり、図３は、ロッキングシステムの構成の一例を模式的に示すブロック図である。このロッキングシステムは、リモコンキーと称される携帯機５０を携帯する利用者（運転者）が車両２に接近したことや車室外へ移動したことを認識して、車両２用ドアの解錠と施錠とを自動的に制御する。
【００１６】
例えば、携帯機５０を携帯する利用者が車両に接近すると、車両２の側でこの接近を認識する。そして、例えば利用者がパワースライドドア３を開けようとしてドアハンドル３Ｈの内側に手を挿し入れると、利用者の操作を認識して自動的にパワースライドドア３を解錠するように制御する。また、携帯機５０を携帯する利用者が車外に出ると、車両２の側で降車を認識する。そして、利用者が携帯機５０のトランスミッタボタン５４ａまたはドアハンドル３Ｈの操作検知手段３０を操作すると、利用者の施錠の操作を認識してパワースライドドア３を施錠する。
【００１７】
携帯機５０は、図３に示すように、車両２からの電波を受信するためのアンテナやチューナなどから構成される受信システム５２と、車両へ電波を送信するためのアンテナや変調回路などから構成される送信システム５３と、送受信の制御や、受信信号の判断、送信信号の生成等の信号処理を行うＭＰＵ５１とを有している。
【００１８】
車室内には、システムＥＣＵ７１と、車室内ドライバ７２と、車室内送信アンテナ７３と、受信アンテナ７５と、チューナ７６とが設けられている。システムＥＣＵ７１は、ロッキングシステムの全般的な制御を行う制御手段である。システムＥＣＵ７１は、後述するような携帯機５０との通信によって、この携帯機５０の車両２への接近又は車室外への移動を認識する認識手段を有している。
【００１９】
車室内送信アンテナ７３は、車室内において携帯機５０へ信号を送信するアンテナである。車室内ドライバ７２は、車室内送信アンテナ７３を介して送信する信号に対して変調、増幅等の信号処理を行う信号処理回路である。受信アンテナ７５は、携帯機５０からの送信信号を受信するアンテナである。チューナ７６は、携帯機５０からの信号を検波、復調する信号処理回路である。
【００２０】
車両側から携帯機５０への送信に際しては、ＬＦ帯域（例えば１２５ｋＨｚ程度）の搬送波が用いられ、携帯機５０から車両側への送信に際しては、ＵＨＦ帯域（例えば３１０ＭＨｚ程度）の搬送波が用いられる。上記のアンテナやドライバ、チューナなどはこれらの周波数帯域に合わせて設置される。
【００２１】
〔車両ドア開閉機構の構成〕
図１に示すように、パワースライドドア３に適用される本発明の車両ドア開閉機構１は、パワースライドドア３に配置された駆動モータ６と、パワースライドドア３と車両２との間に配置されたドア開閉ワイヤ１２などの伝達機構、及び制御装置（不図示）を備えた機構として構成されている。ここでは、ドア開閉駆動手段は主に駆動モータ６と前述の伝達機構及び制御装置とからなる。
【００２２】
パワースライドドア３は、車両２の側部に設けられているスライドレール１０に沿ってスライド可能に設けられている。このパワースライドドア３を前後にスライド移動させることにより、乗降口２ａを通じての乗員の乗降が可能となる。ここではパワースライドドア３の後方への移動操作によって乗降口２ａが開放され、前方への移動操作によって閉鎖される構成となっている。駆動モータ６は、パワースライドドア３を開放側に移動操作する第１状態と閉鎖側に移動操作する第２状態との間で切り替え可能に設けられた駆動源である。パワースライドドア３は、運転席に設けられているパワードアスイッチ、携帯機５０に設けられているトランスミッター５４のボタン５４ａの操作、あるいは、後述するようにパワースライドドア３の車外側および車内側に設けられているドアハンドル３Ｈに対する操作に基づいて、駆動モータ６の駆動力によって開方向または閉方向へスライド作動させることが可能となっている。
【００２３】
以下の例はこの駆動モータ６やドア開閉ワイヤ１２等がパワースライドドア３を自動的に作動させる形態として記載するが、手動操作時に手助けをするいわゆるパワーアシスト機構として機能する構成としても良い。また、特に図示してはいないが、この駆動モータ６には、モータ軸とともに回転するマグネットクラッチと、このマグネットクラッチの位置をパルス信号として検出するホールＩＣが設けられている。
【００２４】
パワースライドドア３と車両２との間には、パワースライドドア３の全閉状態からの開放移動を規制するドアロック装置１８と、パワースライドドア３の全開状態からの閉鎖移動を規制する全開ストッパ（不図示）とが設けられている。全閉状態からのパワースライドドア３の開放操作時には、先ず、パワースライドドア３に配置された第１ロック操作装置（不図示）を介してドアロック装置１８が解除される。また、全開状態からのパワースライドドア３の閉鎖操作時には、第２ロック操作装置（不図示）を介して全開ストッパが解除される。ちなみに、ドアロック装置１８はいわゆるイージークローザー（電動でパワースライドドア３を全閉状態にしてロックする）として機能している。
【００２５】
ここでは、駆動モータ６、第１及び第２ロック操作装置、ドアロック装置１８などパワースライドドア３の操作に直接関与する種々のアクチュエータを総称してドアアクチュエータＤＡと呼ぶことにする。
尚、車両ドア開閉機構１には、パワースライドドア３の位置を検出するための位置センサも設けられている。本実施形態においては、上述したホールＩＣが出力するモータ回転軸の１回転あたり１周期のパルスを、この出力に基づきスライドドア操作リレー（不図示）においてカウントすることによってパワースライドドア３の位置検出を行う。
【００２６】
〔ドアハンドル付近の構成〕
パワースライドドア３のドアパネル３Ｐには、パワースライドドア３の開閉操作を行うための操作部として、ドアハンドル３Ｈが備えられている。図２に示すように、ドアハンドル３Ｈは、車両用ドアのドアパネル３Ｐの内部に備えられたハンドルフレーム３Ｆによって保持されている。
ドアハンドル３Ｈはパワースライドドア３のスライド方向（車両の長手方向と平行）に沿って延設されている。ドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間には、パワースライドドア３を開閉操作しようとする使用者が手を挿入し、且つ、スライド方向に沿って手を往復移動させることの可能な操作空間ＭＳが設けられている。
【００２７】
ハンドルフレーム３Ｆにはハンドル本体３Ｍの他、ハンドルキャップ４が保持されている。ハンドルキャップ４には、携帯機５０に付随したキー５０Ｋを差し込んでの手動操作で車両用ドアの解錠や施錠を行う場合に使用されるキーシリンダー４ｃが設けられている。ハンドルフレーム３Ｆ内には、ドアＥＣＵ６１が設けられ、ワイヤハーネス２４を介して車室内のシステムＥＣＵ７１と接続されている。
【００２８】
また、図３に示すように、ドアパネル３Ｐの内部には、ドアアクチュエータＤＡを制御するドアＥＣＵ６１が備えられている。ドアＥＣＵ６１はシステムＥＣＵ７１によって制御される。
【００２９】
ドアハンドル３Ｈには、携帯機５０に信号を送信する車室外送信アンテナ２３、ドアハンドル３Ｈに対する利用者の操作を検知する操作検知手段３０などが備えられている。利用者の操作には、ドアロック装置１８や全開ストッパの施錠・解錠、及び、駆動モータ６などを介してのパワースライドドア３の開放・閉鎖が含まれる。
車室外送信アンテナ２３はドアハンドル３Ｈの水平方向中央部に設置されている。車室外送信アンテナ２３は、例えばフェライトにワイヤを巻回したループアンテナで構成されるが、使用する周波数帯に対応してドアハンドル３Ｈの内部に設置可能であればこれに限らない。
【００３０】
〔操作検知手段の構成〕
図４に示すように、操作検知手段３０は主に圧電素子３１とドアＥＣＵ６１とで構成されている。ドアＥＣＵ６１には、発振回路３２、昇圧回路３３、リミッタ回路３４、受信回路３５、検波回路３６、比較器３７、及び、ＭＰＵ３８などが含まれる。圧電素子３１と発振回路３２と昇圧回路３３とＭＰＵ３８とは超音波発信手段ＳＥに相当する。圧電素子３１とリミッタ回路３４と受信回路３５とは超音波受信手段ＳＲに相当する。検波回路３６と比較器３７とＭＰＵ３８とは検出手段ＤＭに相当する。
【００３１】
図２に示すように、操作検知手段３０の圧電素子３１は、ドアハンドル３Ｈのドアパネル３Ｐと対向する側、すなわち内側に配置されており、超音波発信手段ＳＥと超音波受信手段ＳＲとを兼ねている。圧電素子３１は、防滴型となっており、ドアハンドル３Ｈの前方側の接合部に近い位置に配置されている。圧電素子３１は、圧電素子３１から発信される超音波の放射の中心がドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐの間の操作空間ＭＳに斜め後方に向くように、平面視で車両２の前後軸心に対して傾斜（ドアのスライド方向に沿った成分を含む角度の一例）して配置されている。
【００３２】
ここでは、圧電素子３１を含む非接触式の操作検知手段３０（変位検出手段の一例）は、操作空間ＭＳの内部に挿入された利用者の手の存在・不在を検出するだけでなく、挿入後における利用者の手の動きを検出する機能を備える。すなわち、操作検知手段３０は、利用者の手が挿入後に車両の前進方向及び後進方向のいずれに動いたかを検出可能な変位検出手段をも構成している。手の動きの方向の判定には、手で反射した超音波の反射波が返ってくるのに要する時間の変化、または、移動する手が超音波の周波数に対して及ぼすドップラー効果が利用される。ドアＥＣＵ６１は、この圧電素子３１によって検出された手の挿入操作に基づいて、全開ストッパやドアロック装置１８の施錠・解錠を行い、次に、圧電素子３１によって検出された手の移動方向に基づいて、駆動モータ６によるパワースライドドア３の移動操作方向（開放または閉鎖）を決定する。
【００３３】
ドアハンドル３Ｈはアルミニウムなどの金属製のドアハンドル本体３Ｍ及び内側部材２５からなる。内側部材２５は樹脂製のスペーサ２６を介してドアパネル３Ｐに固定されている。圧電素子３１は内側部材２５に支持されている。樹脂製のスペーサ２６は、圧電素子３１の振動がドアパネル３Ｐへ直接伝播することを抑制する。
【００３４】
超音波発信手段ＳＥとしての圧電素子３１は、ドアハンドル３Ｈの内側から斜め後方に超音波を発信する。超音波受信手段ＳＲとしての圧電素子３１は、超音波発信手段ＳＥから発信された発信波Ｓ１の反射波Ｓ２を受信する。超音波受信手段ＳＲには、超音波発信手段ＳＥからの発信波Ｓ１も入力される。検出手段ＤＭは、超音波受信手段ＳＲを介して、発信波Ｓ１及び反射波Ｓ２を入力し、その発信波Ｓ１及び反射波Ｓ２に基づいて、利用者によるドアハンドル３Ｈへの操作状態を検出する。本実施形態では、同一の圧電素子３１によって超音波発信手段ＳＥと超音波受信手段ＳＲとを構成させているが、それぞれが別の圧電素子を設けてもよい。
【００３５】
〔検出手段による操作状態検出〕
（発信工程）
図５に示すように、ＭＰＵ３８は超音波を送信する指令（発信指令）を時間Ｔ０間隔で定期的に発する。この指令は信号ｗ１として発振回路３２に入力される。ＣＲ発振回路などにより構成された発振回路３２は、所定の発振周波数で数周期分の発振信号ｗ２を生成する。例えば、時間Ｔ０は１〜２ｍｓ程度、発振回路３２の発振周波数は８０ｋＨｚ程度、周期数は８周期程度である。
発振信号ｗ２は、圧電素子３１を振動させるためにコイル等を利用した昇圧回路３３において、３．３〜５Ｖ程度から、６０Ｖ程度まで昇圧される。昇圧された発振信号ｗ３によって、圧電素子３１が振動し、超音波（発信波）Ｓ１が発信される。
【００３６】
後述するように、本発明においては、圧電素子３１から物体（ドアハンドル３Ｈの後方内面または利用者の手）による反射に基づいて操作空間ＭＳの内部を往復する超音波によって、ドアハンドル３Ｈへの利用者の手の存在や動きの有無を検出する。従って、超音波の往復を正確に判定することができるように、圧電素子３１は残響が０．１ｍｓ以内になるように設計している。前述したように圧電素子３１から１〜２ｍｓの間に８０ｋＨｚのバースト発信を行い、例えばその間に受信波が０．５ｍｓ以内に有るか無いかで手による反射の有無を判定できる。
【００３７】
〔信号処理〕
操作検知手段３０の信号処理の一例について、波形を模式的に示す図５を利用して説明する。
（受信工程）
超音波受信手段ＳＲは、超音波発信手段ＳＥから発信された発信波Ｓ１の反射波Ｓ２を受信すると共に、発信波Ｓ１（発振信号ｗ３）を受信する。本実施形態では、送受信において同一の圧電素子３１を用いているため、超音波受信手段ＳＲに高電圧の発振信号ｗ３が入力される。このため、超音波受信手段ＳＲの初段にリミッタ回路３４が備えられている。リミッタ回路３４を経由した信号ｗ５は、インピーダンス変換やフィルタリング処理などを行う受信回路３５で信号処理され、検出手段ＤＭへ出力される。
【００３８】
（検出工程）
超音波受信手段ＳＲから出力された信号ｗ６は、検波回路３６において、例えば包絡線検波される。検波された信号ｗ７は、比較器３７において、所定の閾値ＴＨ１によってパルス化される。パルス化された信号ｗ８はＭＰＵ３８に入力される。
【００３９】
上述したように、受信後の信号ｗ４〜ｗ８には、発信波Ｓ１と反射波Ｓ２との双方が含まれている。発信波Ｓ１と反射波Ｓ２との時間差Ｔ１は、概ね圧電素子３１から発信された超音波が操作空間ＭＳ内での反射によって往復する時間である。ＭＰＵ３８は、発振指令（発信指令）を発してから時間Ｔｄ経過後に、発信波Ｓ１に対応する信号ｗ８のパルスの入力を受ける。操作空間ＭＳに手の挿入がない場合、そこから時間Ｔ１後に反射波Ｓ２に対応する信号ｗ８のパルスの入力を受ける。
【００４０】
（挿入判定）
操作空間ＭＳに対する利用者の手の挿入判定は以下の方法で判定することができる。
ドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間に設けられ操作空間ＭＳに何も物体が存在しない状態（非挿入状態）では、発信波Ｓ１がドアハンドル３Ｈの後方の内面によって反射された反射波Ｓ２が圧電素子３１によって検出される。したがって、信号ｗ８として示すように、発信波Ｓ１と反射波Ｓ２の時間差Ｔ１は、概ね操作空間ＭＳのドアのスライド方向に沿った長さＬ０を超音波が往復する時間となる。
【００４１】
しかし、利用者がドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間に設けられ操作空間ＭＳに手Ｈを挿入した状態（挿入状態）では、発信波Ｓ１が手によって反射された反射波Ｓ２が圧電素子３１によって検出される。したがって、信号ｗ９として示すように、発信波Ｓ１と反射波Ｓ２の時間差Ｔ２は、上記非挿入状態での長さＬ０に比して短い、圧電素子３１から手までの長さＬ１を超音波が往復する時間（Ｔ２＜Ｔ１）となる。
【００４２】
そこで、非挿入状態における時間差Ｔ１よりも短い基準時間ｔｘを設けた場合、（Ｔ２＜ｔｘ）の成立に基づいて利用者の手が挿入されているとの判定がドアＥＣＵ６１によってなされる。尚、検出手段ＤＭの受信回路３５などが拾う外的ノイズに基づく誤判定を除外するために、超音波発信手段ＳＥから連続的に発信された３つの発信波Ｓ１のうち、１発目の反射波Ｓ２では判定を行わず、２発目以降の発信波Ｓ１の反射波Ｓ２で（Ｔ２＜ｔｘ）が成立した時に初めて手が入っているとの判定を実施する。
【００４３】
（手の動き方向判定）
操作空間ＭＳに対する利用者の手の動き方向の判定は以下の方法で判定することができる。
利用者が、操作空間ＭＳ内で挿入した手を前方に動かすと、手が超音波発信手段２としての圧電素子３１に近づくので、手によって反射された反射波Ｓ２が圧電素子３１に届くのに要する時間、すなわち発信波Ｓ１と反射波Ｓ２の時間差Ｔ２が次第に短くなる（負の変化率Ｖ）。
逆に、利用者がドアハンドル３Ｈとドアパネル３Ｐとの間に設けられ操作空間ＭＳで手を後方に動かすと、手が超音波発信手段２としての圧電素子３１から遠ざかるので、手によって反射された反射波Ｓ２が圧電素子３１に届くのに要する時間、すなわち発信波Ｓ１と反射波Ｓ２の時間差Ｔ１が次第に長くなる（正の変化率Ｖ）。
【００４４】
そこで、利用者の手の挿入判定時に、最初にサンプリングした時間差Ｔ２をメモリーに一時的に記憶させ、２度目にサンプリングした時間差Ｔ２と比較することで、超音波が往復する時間の変化率が正か負かを判断させればよい。この変化率Ｖが予め設定された負の第１基準値Ｖｍを下回れば（Ｖ＜Ｖｍ）、利用者の手が前方に移動したとの判定がドアＥＣＵ６１によってなされ。変化率が予め設定された正の第２基準値Ｖｐを上回れば（Ｖ＞Ｖｐ）、利用者の手が後方に移動したとの判定がドアＥＣＵ６１によってなされる。
【実施例】
【００４５】
（ドア全開・全閉時からの操作）
図６のフローチャートに示すように、ドア全開時またはドア全閉時からの利用者の操作では、以下のようなドア関連操作が実施される。
（１）前述した（Ｔ２＜ｔｘ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃０１）、成立すれば（ｙｅｓ判定）利用者による操作空間ＭＳへの手の挿入があったとの判断から、ドアロック（ドアロック装置１８または全開ストッパ）が解除される（＃０２）。
【００４６】
（２）次に（Ｖ＜Ｖｍ）または（Ｖ＞Ｖｐ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃０３）、成立すれば（ｙｅｓ判定）挿入された手の動きがあったとの判断から、パワースライドドア３の開放または閉鎖が開始される。この時、ドア全閉状態であるかドア全閉状態であるかの判定が事前になされ（＃０４）、ドア全閉状態であれば、ドア開放が開始される（＃０５）。ドア全閉状態であれば、閉鎖が開始される（＃０６）。すなわち、ここでは、挿入された手の動きがあったか否かのみの判断に基づいてドア開閉操作が開始され、手の動きが前方向きか後方向きかは問われない。
【００４７】
（３）次に、ドア開閉操作（＃０５、＃０６）の開始（移動操作開始の一例）から予め設定された１〜２秒などのマスク時間が経過したか否かの判断がなされる（＃０７）。マスク時間の間は、操作空間ＭＳの内部での手の存在・不在や手の動きが問われずに、開始されたドア開閉操作が継続される。すなわち、ドア開閉操作の開始直後には、ドアの移動によって、見掛け上ドアの移動方向と逆方向の手の動きが現出し、ドアが利用者の意図と異なる検出が行われることを防止するためである。マスク時間の経過後に手の存在が検出されない場合は、全閉状態から全開状態までの開放操作、または、全開状態から全閉状態までの閉鎖操作が行われる。尚、実際には、ドア開閉操作の開始時点として、実際に駆動モータ６によってドアの開閉移動が開始された時点、及び、制御装置がドア開放操作またはドア閉鎖操作のための駆動制御信号を出力した時点のいずれを採用しても良い。或いは、ドア開閉操作の開始時点として、ドアの開放操作または閉鎖操作の実施が必要となったと制御装置が判断した時点を採用しても良い。
【００４８】
（４）再び（Ｔ２＜ｔｘ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃０８）、成立すれば（ｙｅｓ判定）利用者による操作空間ＭＳへの手の挿入があったとの判断から、ドアの開閉操作がドアの中間位置で一旦停止される（＃０９）。
【００４９】
（５）引き続き、ドアを所定距離（例えば１０ｃｍ）だけ戻す操作（開放中であれば閉鎖方向へ、閉鎖中であれば開放方向へ）が行われて、その位置でドアが停止される（＃１０）。これは、ドアの開放操作または閉鎖操作を利用者が途中で止めようとして、手を挿入した場合、一般に挿入の検出（＃０８）からドアの実際の停止までの間に慣性などによってドアが移動を継続すると考えられるので、所定距離だけ戻すことで、利用者が意図する停止位置により近い位置でドアを停止するためである。
【００５０】
（ドア半開時からの操作）
図７のフローチャートに示すように、ドア半開時からの操作では、以下のようなドア関連操作が実施される。
（１）先ず（Ｔ２＜ｔｘ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃１１）、成立すれば（ｙｅｓ判定）、利用者による操作空間ＭＳへの手の挿入があったとの判断から、次のステップに進む。
【００５１】
（２）先ず、（Ｖ＞Ｖｐ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃１２）、成立すれば（ｙｅｓ判定）、利用者が手を後方に動かす操作を行ったとの判断から、ドア開放が開始される（＃１３）。
【００５２】
（３）他方、（Ｖ＞Ｖｐ）の関係が成立しなければ（ｎｏ判定）、逆に（Ｖ＜Ｖｍ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃１４）、成立すれば（ｙｅｓ判定）、利用者が手を前方に動かす操作を行ったとの判断から、ドア閉鎖が開始される（＃１５）。
【００５３】
（４）次に、ドア開閉操作（＃１３、＃１５）の開始から予め設定された１〜２秒などのマスク時間が経過したか否かの判断がなされる（＃１６）。マスク時間の間は、操作空間ＭＳの内部での手の存在・不在や手の動きが問われずに、開始されたドア開閉操作が継続される。マスク時間の経過後に手の存在が検出されない場合は、全閉状態から全開状態までの開放操作、または、全開状態から全閉状態までの閉鎖操作が行われる。
【００５４】
（５）再び（Ｔ２＜ｔｘ）の関係が成立するか否かの判定がなされ（＃１７）、成立すれば（ｙｅｓ判定）利用者による操作空間ＭＳへの手の挿入があったとの判断から、ドアの開閉操作がドアの中間位置で一旦停止される（＃１８）。
【００５５】
（６）引き続き、ドアを所定距離（例えば１０ｃｍ）だけ戻す操作（開放中であれば閉鎖方向へ、閉鎖中であれば開放方向へ）が行われて、その位置でドアが停止される（＃１９）。これによって、利用者が意図する停止位置により近い位置でドアが停止される。
【００５６】
〔別実施形態〕
〈１〉利用者の手の動きが前方向きか後方向きかを判定する構成として、利用者の手の動きが形成するドップラー効果による超音波に対する周波数変化を検出しても良い。このために、受信回路３５と検波回路３６との間に、反射によって圧電素子３１に戻ってきた周波数を判定する周波数検出装置を加え、反射波の周波数を発信波の周波数と比較する手段を設けることができる。
【００５７】
〈２〉操作検出装置３０には利用者によるロック解除操作とドアの開閉操作との検出のみを機能させ、利用者によるロックの施錠操作の検出を行う施錠操作検出装置を設けても良い。この場合、施錠操作検出装置としては、ドアハンドル３Ｈの外側に配置された静電容量センサなどで構成することができる。
【００５８】
〈３〉制御装置は、ドア開閉駆動手段によるドアの移動操作中における操作空間内への手の挿入に基づいて、ドアの移動操作を停止するだけで、ドアを停止前の方向と逆方向に所定距離だけ移動操作する工程を除いた形態で実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る車両ドア開閉機構が備えられた車両の要部を示す側面図
【図２】ドアハンドル付近の破断平面図
【図３】車両ドア開閉機構のシステム構成の一例を示すブロック図
【図４】操作検知手段の構成の一例を示すブロック図
【図５】本発明の操作検知手段の信号処理の一例を模式的に示す波形図
【図６】車両ドア開閉機構における制御方法を示すフローチャート
【図７】車両ドア開閉機構における制御方法を示す別のフローチャート
【符号の説明】
【００６０】
１ 車両ドア開閉機構
２ 車両
３ パワースライドドア
３Ｐ ドアパネル
３Ｈ ドアハンドル
３Ｍ ドアハンドル本体
３Ｆ ハンドルフレーム
６ 駆動モータ
２５ 内側部材
３０ 操作検知手段
３１ 圧電素子
３２ 発振回路
３３ 昇圧回路
３４ リミッタ回路
３５ 受信回路
３６ 検波回路
３７ 比較器
３８ ＭＰＵ
５０ 携帯機
６１ ドアＥＣＵ
７１ システムＥＣＵ
７３ 車室内送信アンテナ
７５ 受信アンテナ
ＤＡ ドアアクチュエータ
ＤＭ 検出手段
ＭＳ 操作空間
ＳＥ 超音波発信手段
ＳＲ 超音波受信手段
Ｓ１ 発信波
Ｓ２ 反射波
Ｔ１ 時間差（非操作時）
Ｔ２ 時間差（操作時）
ｔｘ 基準時間
Ｖ 変化率
Ｖｍ 負の第１基準値
Ｖｐ 正の第２基準値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のボディに対してスライド式に開閉操作自在に支持されたドアと、
前記ドアを開放側に移動操作する第１状態と前記ドアを閉鎖側に移動操作する第２状態との間で切り替え可能に設けられたドア開閉駆動手段と、
前記ドアの外面に前記ドアのスライド方向に沿って延設されたハンドルと、
前記ハンドルとドアパネルとの間に設けられ、挿入された使用者の手を前記スライド方向に沿って移動可能に受け入れる操作空間と、
前記スライド方向に沿った成分を含む角度で前記操作空間内に向けて超音波を発信する発信部を含む変位検出手段と、
前記変位検出手段によって検出された前記手の移動方向に基づいて、前記ドア開閉駆動手段による前記ドアの移動操作方向を決定する制御装置と、を備えた車両ドア開閉機構。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ドア開閉駆動手段によるドアの移動操作開始から一定時間にわたって、前記変位検出手段による検出結果を前記ドア開閉駆動手段の移動操作方向に反映させない請求項１に記載の車両ドア開閉機構。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ドア開閉駆動手段による前記ドアの移動操作中における前記操作空間内への前記手の挿入に基づいて、前記ドアの移動操作を停止する請求項１または２に記載の車両ドア開閉機構。
【請求項４】
前記制御装置が、前記移動操作の停止に引き続き、前記ドアを前記停止前の方向と逆方向に所定距離だけ移動操作した後、再び移動操作を停止する請求項３に記載の車両ドア開閉機構。
【請求項１】
車両のボディに対してスライド式に開閉操作自在に支持されたドアと、
前記ドアを開放側に移動操作する第１状態と前記ドアを閉鎖側に移動操作する第２状態との間で切り替え可能に設けられたドア開閉駆動手段と、
前記ドアの外面に前記ドアのスライド方向に沿って延設されたハンドルと、
前記ハンドルとドアパネルとの間に設けられ、挿入された使用者の手を前記スライド方向に沿って移動可能に受け入れる操作空間と、
前記スライド方向に沿った成分を含む角度で前記操作空間内に向けて超音波を発信する発信部を含む変位検出手段と、
前記変位検出手段によって検出された前記手の移動方向に基づいて、前記ドア開閉駆動手段による前記ドアの移動操作方向を決定する制御装置と、を備えた車両ドア開閉機構。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ドア開閉駆動手段によるドアの移動操作開始から一定時間にわたって、前記変位検出手段による検出結果を前記ドア開閉駆動手段の移動操作方向に反映させない請求項１に記載の車両ドア開閉機構。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ドア開閉駆動手段による前記ドアの移動操作中における前記操作空間内への前記手の挿入に基づいて、前記ドアの移動操作を停止する請求項１または２に記載の車両ドア開閉機構。
【請求項４】
前記制御装置が、前記移動操作の停止に引き続き、前記ドアを前記停止前の方向と逆方向に所定距離だけ移動操作した後、再び移動操作を停止する請求項３に記載の車両ドア開閉機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−７３０７（Ｐ２０１０−７３０７Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６６１１０（Ｐ２００８−１６６１１０）
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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