專利名稱：接觸探測器、包含接觸探測器的門把手單元和智能入口系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種把手單元，該把手單元包括門把手和具有用于探 測把手單元的操作的傳感器的接觸探測器。
背景技術：
為了通過操縱車輛的門把手將門打開，提供一種單元，其具有當 從用于探測與門把手的接觸或者門把手的操作的傳感器輸出探測信號 時在預定條件下釋放門鎖的功能。這里所述的接觸主要是指在門把手 的推動方向或拉動方向上以及在為了進行開/關門操作的拉動操作的早 期階段中與門把手的接觸。對于用于探測與門把手的接觸或者門把手的操作的本領域的傳感 器，例如，專利文獻1公開了一種利用例如傳感器的薄膜開關的觸點 開關釋放門鎖的車門把手。薄膜開關是一種公知的結構；在通過隔離 物相對放置的一對柔性膜片的相對內部面上印刷一對以預定間隔布置 的電極部分。薄膜開關通常處于關斷狀態，當通過觸發裝置擠壓放置 在一個片上從而位于電極部分上的硅橡膠等彈性體時，電極相互接觸， 由此使薄膜開關處于導通狀態。專利文獻2公開了一種利用電容型傳感器釋放門鎖的車用人體靠 近探測傳感器。利用車用人體靠近探測傳感器的外把手形成為中空形 狀，將電容型傳感器形成為非接觸傳感器的兩條平行電纜容納在中空 部分中，以便沿外把手的抓握部的長度方向延伸。平行電纜連接到屏 蔽線，該屏蔽線設置為使得基端部分通過形成在外把手樞軸部分附近 的開口延伸到外側且屏蔽線的相對端連接到電路板。
此外，近年來，使用卡、發射器等釋放門鎖的用于個人識別的無鑰匙入口裝置已經應用到車門、房門等中，其不用將鑰匙插入鑰匙孔中，而普通的釋放門鎖的方法為通過將鑰匙插入門把手的鑰匙孔內以釋放門鎖。在專利文獻3中公開了這種無線電波車鎖裝置。在該無線電波車鎖裝置中，當控制部分在拉動車輛門把手時進行操作時，通過從車輛的發射器接收發射一接收代碼使便攜式收發器處于發射狀態，并且控制部分基于來自便攜式收發器的唯一代碼執行釋放操作。提供用于探測門把手被拉動的探測裝置，并且基于來自該探測裝置的探測 信號從車輛的發射器發出發射一接收代碼。專利文獻l: JP-A-2002-322834 專利文獻2: JP-A-10-308149 專利文獻3: JP-A-8-53964發明內容發明要解決的問題但是，上述相關技術中的與門把手單元一起使用的觸點開關具有 由長期變化造成的接觸故障和僅利用輕微觸碰接觸不能進行操作的缺 點等。因為存在對觸點的撞擊，所以必然會產生從接觸瞬間至開關操 作的時間延遲，從而導致響應惡化。例如，當門把手被抓握和拉動時， 如果門被突然拉動，則鎖定裝置的釋放將較遲而保持鎖定狀態或者發 生松動。因而，在等待預定時間后抓握和拉動門把手，即操縱感被反 向影響。另一方面，如果門把手由于下雨或洗車而變濕，則電容型傳感器 存在故障問題，以及存在用戶在戴手套時即使接觸門把手也不工作的 問題。因為電容量因人而異，且還會根據所穿的鞋子改變，所以很難 調節靈敏度；這也是一個問題。優選地，使用壓電傳感器作為接觸開關，其能夠提高探測靈敏度， 隔離噪音成分并且僅通過與輕觸相作用的觸感而接通和斷開。
但是，通常的壓電傳感器是由陶瓷等制成的壓電元件布置的剛性 體，并且如果存在對傳感器放置面積的限制，壓電傳感器就無法放置 并且無法結合在任何期望的位置；這是一個問題。還可以使用非接觸型的光學傳感器，但是因為光學傳感器經常會 由于沉積在傳感器上的灰塵、雨雪等天氣條件等發生故障，所以不實 用。由于這種情況，在使用觸點開關、電容型傳感器、通用壓電傳感 器或光學傳感器的門把手單元或包括該門把手單元的無鑰匙入口裝置 中，很難實現良好的操縱感、操縱可靠性和合并特性。因此，本發明的目的是提供一種接觸探測器、包括用于探測開/關 操作的接觸探測器的門把手單元，該接觸探測器使用壓電傳感器，該 壓電傳感器具有柔性結構且即使對于輕觸也能夠提供足夠的探測靈敏 度。解決問題的方法為了解決上述的相關技術中的問題，本發明的接觸探測器包括具 有根據受到的接觸而移動的運動部分的支撐裝置；具有由支撐裝置支撐的部分并與運動部分的移動一起發生變形的壓電傳感器；以及用于對壓電傳感器的輸出進行信號處理的信號處理裝置，其特征在于壓電 傳感器具有彎曲部分以形成多個同時變形部分，并且該同時變形部分與運動部分一起發生變形，由此對接觸進行探測。因此，壓電傳感器可以具有柔性并聯接到門把手等。由于探測到 運動部分的移動，故當探測到在人或物體接觸時間時的微小移動時， 根據壓電傳感器的多個部分的同步變形探測該移動，使得可以進行更 高靈敏度和更高輸出的探測。
本發明的優點在本發明的接觸探測器中，壓電傳感器可以具有柔性并聯接至到 門把手等。由于探測到運動部分的移動，故當探測到在人或物體接觸 時間時的微小移動時，根據壓電傳感器的多個部分的同步變形探測該 移動，使得可以進行更高靈敏度和更高輸出的探測。因此，當有人簡 單觸碰門把手等的接觸探測物體時獲得足夠的信號輸出，并且可以探 測在接觸探測物體上的觸碰。由于電極不需要暴露，因此很難受到干 擾和沉積的灰塵、雨、雪等的影響。此外，該壓電傳感器能夠發生柔 性變形，因此對安裝位置的限制數量較少，占用空間也減少了。
圖1是在本發明第一實施例中具有包括接觸探測器的門把手單元 的車門的外視圖。圖2是在本發明第一實施例中從車輛外部觀察時把手支架2的外視圖。圖3是在本發明第一實施例中從車輛內部觀察時把手支架2的外 視圖。圖4是在本發明第一實施例中壓電傳感器4的截面圖。 圖5是表示在門把3的操作時門把3、壓電傳感器4、彈性體8和 臂部9的移動的示意圖。圖6是從S方向觀察的圖5的示意圖。圖7是表示在本發明第一實施例中在探測裝置中放大和過濾的信 號V和確定部分的確定輸出J的特性圖。圖8 (a)是在本發明第二實施例中當從車輛內部觀察時把手支架 2的外視圖，圖8 (b)是從S方向觀察圖8 (a)的示意圖。圖9 (a)是表示在本發明第二實施例中在把手支架2的門把3的 操作時門把3、壓電傳感器4、彈性體8和臂部9的移動的示意圖，圖 9 (b)是從S方向觀察圖9 (a)的示意圖。圖10是在本發明另一實施例中把手支架2的外視圖。
圖11是在本發明第三實施例中具有包括接觸探測器的門把手單 元的車門的外視圖。
圖12是在本發明第三實施例中當從車輛外部觀察時把手支架1002的外視圖。
圖13是在本發明第三實施例中當從車輛內部觀察時把手支架 1002的外視圖。
圖14是在本發明第三實施例中把手支架的主要部分的放大透視圖。
圖15A是在本發明第三實施例中壓電傳感器1004的截面圖。
圖15B是壓電傳感器1004的改進例的截面圖(偏心結構)。
圖15C是壓電傳感器1004的改進例的截面圖(矩形)。
圖15D是表示帶狀壓電傳感器的旋轉形狀的視圖。
圖15E是帶狀壓電傳感器的截面圖。
圖15F是偏心結構的帶狀壓電傳感器的截面圖。
圖15G是偏心結構的壓電傳感器的彎曲部分主要部分的放大視圖。
圖16是表示在門把手1003的操作時門把手1003、壓電傳感器 1004、支撐裝置1008和臂部IOIO的移動的示意圖。
圖17 (a)是從S方向觀察圖16的示意圖，圖17 (b)是圖17 (a) 中把手操作時的示意圖。
圖18是表示在本發明第三實施例中在探測裝置中放大和過濾的 信號V和確定部分的確定輸出J的特性圖。
圖19是表示在本發明第三實施例中在彎曲部分數量和接觸探測 器的壓電傳感器的輸出信號之間關系的圖表。
圖20(a)是在本發明第四實施例中當從車輛內部觀察時把手支架 1002的外視圖，圖20 (b)是從S方向觀察圖20 (a)的示意圖。
圖21是在本發明第五實施例中當從車輛內部觀察時把手支架 1002的主要部分的放大外視圖。
圖22 (a)是描述本發明第五實施例的另一聯接結構的視圖，圖 22 (b)是從S方向觀察圖22 (a)的示意圖。
圖23是在本發明第六實施例中當從車輛內部觀察時把手支架1002的主要部分的放大外視圖。
圖24(a)是在本發明第七實施例中當從車輛內部觀察時把手支架1002的外視圖，圖24 (b)是從S方向觀察圖24 (a)的示意圖。 圖25是在本發明第八實施例中門把手單元的外部透視圖。 圖26是在本發明第八實施例中當從車輛內部觀察時把手支架的外視圖。
圖27 (a)是當把手位于通常位置時從圖26中的z方向觀察第八 實施例的外視圖，圖27 (b)是當在圖27的b方向上拉動把手時從圖 26的z方向觀察第八實施例的外視圖。
圖28A是表示壓電傳感器1004的發條形部分的改進例的視圖。 圖28B是壓電傳感器1004的發條形部分的改進例的主要部分的放 大視圖。
圖29是表示另一種結構的把手的應用示例的視圖。 圖30 (a)是第八實施例的接觸探測器的外部透視圖，圖30 (b) 是第八實施例的前視圖。
附圖標記 1門 3門把4壓電傳感器 4a彎曲部分 5探測裝置 8彈性體 8a固定部分 8b支撐部分 9臂部 9a上端 9b固定軸 500傳感器單元
1001門 1003門把手 1004壓電傳感器 1004a彎曲部分1005探測裝置(信號處理裝置)1008支撐裝置1008a固定部分1008b支撐部分1009多層重疊部分1010臂部1012彈簧(彈性連接裝置) 1014鉤部(連接部分) 1015控制彈簧(連接裝置) A同時變形部分具體實施方式
本發明的第一個方面包括具有在受到接觸之后移動的運動部分的 支撐裝置；具有由支撐裝置支撐并與運動部分的移動一起產生變形的 部分的壓電傳感器；以及用于執行壓電傳感器的輸出的信號處理的信 號處理裝置，其中壓電傳感器具有彎曲部分以形成多個同時變形部分， 并且該同時變形部分與運動部分一起產生變形，由此探測到接觸。根據這種配置，壓電傳感器可以具有柔性并聯接到門把手等。由 于探測到運動部分的移動，故當探測到在人或物體接觸時的微小移動 時，根據壓電傳感器的多個部分的同時變形進行探測，使得可以進行 更高靈敏度和更高輸出的探測。因此，當有人簡單觸碰接觸探測物體 時獲得足夠的信號輸出，并且可以探測在接觸探測物體上的觸碰。由 于電極不需要暴露，因此很難受到干擾和沉積的灰塵、雨、雪等的影 響。此外，該壓電傳感器能夠發生柔性變形，并且由此對安裝位置的 限制數量較少，也減少了占用空間。
在本發明的第二個方面中，特別在本發明的第一個方面，支撐裝 置的運動部分的移動量具有預定的上限值，并且如果運動部分的移動 變成該預定的上限值或更大，就會抑制該移動。根據這種配置，由于運動部分的運動范圍受限制，因此，壓電傳 感器的變形寬度也受到限制。這樣，為了獲得傳感器的輸出，傳感器 變形不會超過必要值，并且傳感器在變形時的負載也受到限制。在本發明的第三個方面中，特別在本發明的第一個或第二個方面 中，通過信號處理裝置固定支撐裝置和壓電傳感器。根據這種配置，接觸探測器形成為一體，使得容易聯接至門把手 等的物體。本發明的第四個方面，特別在本發明第一個到第三個方面中任一 個中，包括壓電傳感器的位置調節裝置，其中支撐裝置的運動部分具 有由彈性體制成的連接裝置，由此運動部分和位置調節裝置彈性接合， 并且同時變形部分隨運動部分的移動而產生變形。根據這種配置，可以提供壓力以利用連接裝置的彈性進行推壓， 使得如果有人和接觸物體進行接觸，運動部分很容易移動，以致可以 獨立于壓電傳感器的彈性執行穩定的操作，并且能夠具有良好響應性、 更高靈敏度以及更高輸出地進行基于微小移動的探測的人或物體的接 觸探測，并且能夠提高可靠性。在本發明的第五個方面中，特別在本發明第一個至第三個方面中 的任一個中，支撐裝置由彈性體制成，并且同時變形部分由運動部分 支撐，由此同時變形部分隨運動部分的移動而產生變形。
根據這種配置，可以提供壓力以利用連接裝置的彈性進行推壓， 使得如果有人和接觸物體進行接觸，運動部分很容易移動，以致可以 進行穩定的操作，并且能夠具有良好響應性、更高靈敏度以及更高輸 出地進行接觸探測，并且能夠提高可靠性。在本發明的第六個方面中，特別在本發明的第五個方面中，支撐 裝置具有一端固定到包括支撐裝置、壓電傳感器和信號處理裝置的傳感器單元的固定部分，支撐裝置模制為大致類似于與懸臂相似的板， 并在固定部分的相對側的延伸方向上支撐壓電傳感器的一部分。根據這種配置，能夠提供當彈性體發生變形時也使壓電傳感器變 形的實際配置。在本發明的第七個方面中，特別在本發明的第六個方面中，壓電 傳感器包括在固定部分的相對側的延伸方向上的同時變形部分。根據這種配置，如果受到相同的移動，彎曲部分的變形的輸出信 號可大于線性部分的變形的輸出信號，使得壓電傳感器的靈敏度提高。在本發明的第八個方面中，特別在本發明的第七個方面中，信號 處理裝置在變形時從支撐裝置受到預定壓力推壓的狀態探測壓電傳感 器的信號。根據這種配置，在支撐裝置的運動部分的接觸或移動中不會產生 間隙，并且在受到接觸后，運動部分具有良好響應性地產生變形，使 得能夠具有高速和高靈敏度地對接觸進行探測。在本發明的第九個方面中，特別在本發明的第一個至第八個方面 中的任一個中，通過巻繞壓電傳感器至少一圈或更多圈形成同時變形 部分。
根據這種配置，如果接收到相同的移動，通過巻繞壓電傳感器至 少一圈或更多圈形成的彎曲部分比簡單通過對壓電傳感器進行U形巻 繞形成的彎曲部分具有更多的彎曲點，并且根據彎曲點的數量增加基 于壓電效應的電荷產生量，能夠獲得更大的輸出信號，使得壓電傳感 器的靈敏度進一步提高。在本發明的第十個方面中，特別在本發明的第一個至第九個方面 中的任一個中，通過形成一個帶有多層重疊部分的壓電傳感器形成同 時變形部分。 ''根據這種配置，當探測接觸時，通過將壓電傳感器纏繞為多次纏 繞等而形成的多層重疊部分發生變形，由此使壓電傳感器的多個部分 同時發生變形，使得可以進行更高靈敏度和更高輸出的探測。因此， 當有人簡單觸碰接觸探測物體時會獲得足夠的信號輸出，并且可以探測在接觸探測物體上的觸碰。該同時變形部分由多層重疊部分形成， 由此結構變得緊湊，對安裝位置的限制數量較少，占用空間也減少了。在本發明的第十一個方面中，特別在本發明第九個或第十個方面 中，寬松地支撐壓電傳感器的多層重疊部分。根據這種配置，由于多層重疊部分處于松配合狀態，因此可以容 易發生變形，對變形的限制減少，傳感器上的負載減少。在本發明的第十二個方面中，特別在本發明第一個至第十一個方 面中的任一個中，壓電傳感器包括按順序同軸形成的中央電極、壓電 體、外電極和覆層，并且該外電極由編織金屬線形成。根據這種配置，提高了壓電傳感器的柔性，使得容易進行彎曲以 形成同時變形部分，防止柔性變差和由彎曲造成的外電極的變形所引
起的輸出異常，穩定實現高靈敏度和高輸出的探測，并能提高可靠性。在本發明的第十三個方面，特別在本發明第一個至第十二個方面 中，壓電傳感器具有中央電極相對于壓電體偏心的偏心結構，并沿相 對于偏心方向的特定方向彎曲以形成同時變形部分。根據這種配置，當在使用時彎曲壓電傳感器使得中央電極變為外 側時，在中央電極上施加大的張力，從而提供大的輸出。相反，當在 使用時彎曲壓電傳感器使得中央電極變成內側時，則在中央電極上提 供小的輸出。 '在本發明的第十四個方面中，特別在本發明的第十三個方面中， 壓電傳感器的作為外形截面形狀的截面為矩形。根據這種配置，當壓電傳感器被纏繞一圈以上以形成彎曲部分時， 為了成形而使矩形面部分相互重疊，這樣配置變得更好。在本發明的第十五個方面中，特別在本發明的第一個至第十四個 方面的任一個中，將門把手的運動臂和支撐裝置的運動部分相接觸以 進行聯接。根據這種配置，將門把手單元用于建筑的門，前門等中的無鑰匙 入口裝置或智能入口裝置，并且改進了裝置的門把手部分的可操作性； 能夠實現具有多功能和良好便利性的門把手單元。本發明的第十六個方面，特別在本發明的第十五個方面中，包括 用于連接門把手的運動臂和支撐裝置的運動部分的連接部分，其中在 門把手的操作中，至少在運動臂的移動的早期階段中通過連接部分保 持運動臂和運動部分的連接狀態。
根據這種配置，至少在門把手操作的運動臂移動的早期階段中， 通過連接部分保持臂部和運動部分的連接狀態，由此如果通過門把手 操作移動運動臂，則運動部分不會脫離并能夠進行可靠的移動，從而 穩定實現高靈敏度和高輸出的探測，并能夠提高可靠性。本發明的第十七個方面是包括本發明第十五個方面或第十六個方 面中的門把手單元的智能入口系統。根據這種配置，該門把手單元應用到側門、后門等的門中的智能 入口系統，并且能夠改進智能入口系統的門把手部分的可操作性。將參考
本發明的實施例。本發明并不限于這些實施例。(第一實施例) 參考圖1至圖7說明本發明的第一實施例。圖1是在本發明第一實施例中包括門把手單元的車門的外視圖。在圖中，把手支架2聯接至門1。該把手支架2具有門把3。圖2是從 車外部觀察的把手支架2的外視圖，圖3是從車內部觀察的把手支架2 的外視圖。在圖中，形狀與具有柔性的電纜相似的壓電傳感器4和探 測裝置5 —起聯接至把手支架2。用于供電和探測信號輸出的電纜6和 接頭7連接到探測裝置5。在板簧制成的彈性體8的尖端(圖中的支撐 部分8b)支撐并固定壓電傳感器4。該壓電傳感器4包括沿從彈性體8 的尖端側的延伸方向的彎曲部分4a。彈性體在相對端處類似懸臂地固 定在探測裝置5上(圖中的8a)。如圖所示，在相距較遠的位置上設 置彈性體8的用于壓電傳感器4的支撐部分8b和彈性體8的固定部分 Sa，在本實施例中，該支撐部分8b和固定部分Sa如片狀地沿長度方向 設置在兩端。然而，它們并不必位于兩端，僅僅需要位于不同的位置 即可。彈性體8和在上端9a處可操作地連接到門把3的臂部9接觸。 在這種情況下，當不使用門把3時，彈性體8被預定壓力推動并和臂
部的上端9a相接觸。彈簧10向臂部9提供預定的彈簧壓力，從而始終 沿關閉方向擠壓門把3。如圖3所示，將壓電傳感器4、彈性體8和探測裝置5整體模制 以形成傳感器單元500。使用螺釘5c穿過包括在探測裝置5中的安裝 支架5a和5b將傳感器單元500聯接到把手支架2上。圖4是壓電傳感器4的截面圖。壓電傳感器4由同軸形成的中央 電極4b、壓電體4c、外電極4d和覆層4e構成；其結構在整體上具有 良好的柔性。中央電極4b可以使用通常的金屬固體導線；這里，使用 具有在絕緣聚合體纖維周圍繞上金屬線圈的電極。優選地，分別使用 在商業上用于電熱毯的聚酯纖維和含5wt^銀的銅合金作為絕緣聚合 體纖維和金屬線圈。通過混合和揉制聚乙烯基樹脂和壓電陶瓷(這里為鋯鈦酸鉛)以 提供壓電體4c;將它們和中央電極4b —起連續擠出以形成具有柔性的 壓電體4c。關于壓電陶瓷，考慮到環境，優選使用非鉛基材料，例如 基于鈦酸鉍鈉或堿性鈮酸鹽的壓電陶瓷。當在中央電極4b周圍擠出壓電體4c之后，在中央電極4b和將與 壓電體4c的表面接觸的偽電極之間施加數千伏的直流電壓以使壓電體 4c極化。由此，壓電體4c具有壓電效應。在壓電體4c的周圍繞有具 有粘附在聚合體層上的金屬膜的條形電極以形成外電極4d。使用聚對 苯二甲酸乙二醇酯(PET)作為聚合體層并具有粘附在其上的鋁膜的電 極在12(TC下具有高熱穩定性并且也能夠以商業規模生產，因此優選地 作為外電極4d。為了屏蔽來自外部環境的電噪聲，優選外電極4d繞在 壓電體4c的周圍，使得部分地與壓電體4c重疊。盡管出于可靠性希望 使用聚氯乙烯作為覆層4e，但是從環境考慮優選使用例如熱塑性彈性 體的非聚氯乙烯材料。
探測裝置5包括至少一個由運算放大器和外圍器件構成的帶通濾 波部分和由運算放大器和外圍器件構成的用于消除包含門1的固有頻 率的信號分量的帶阻濾波部分或低通濾波部分。該探測裝置5包括用于基于濾波器部分的輸出信號探測物體與門把3接觸、門把3的開啟 操作和關閉操作中的至少一個的確定部分。比較器用作該確定部分。 每個濾波部分和確定部分都使用lmA或更小的低電流消耗型元件。設置帶通濾波部分，使得特性變為允許例如3Hz至8Hz的頻域通 過，該頻域是在實驗性地對門把3進行操作時通過對來自壓電傳感器4 的輸出信號進行頻率分析獲得的特征頻率帶。設置帶阻濾波部分,使得特性變為消除例如10Hz或更高的頻域， 該頻域是在例如故意撞擊門1時，通過對來自壓電傳感器4的輸出信 號進行頻率分析獲得特征頻率帶。如果該固有頻率的強度小以及在壓 電傳感器4的輸出信號上的影響小，就不需要提供帶阻濾波部分或低 通濾波部分。此外，由于假設門的固有頻率特性根據車型、尺寸和門重等發生 變化，因此優選基于上述的實驗分析優化帶通濾波部分和帶阻濾波部 分或低通濾波部分的設置。為了除去外部電噪聲，優選地用屏蔽構件覆蓋整個探測裝置5以 電屏蔽探測裝置5。可以把穿通電容器、EMI濾波器等添加到探測裝置 5的輸入/輸出部分以采用克服強場的措施。操作如下如果有人向車外部拉動門把3或者輕微觸碰門把3的 內側以執行開門操作，門把3就被移至車外側，且臂部9與門把3 — 起移動。圖5和圖6是表示此時門把3、壓電傳感器4、彈性體8和臂 部9的移動的示意圖。圖6是從S方向觀察圖5的示意圖。如圖所示， 當把門把3移動至車的外側時，臂部9的上端9a下降，并且在尖端側
以固定部分為中心在固定軸9b上旋轉時，以預定壓力推靠上端9a的彈 性體8也向下運動以產生最大移動。這樣，壓電傳感器4也在彎曲部 分4a的曲率半徑增加的方向上發生變形。這時，例如如圖6中所示，由于上端9a和彈性體8的接觸位置關 系，盡管上端9a的移動為Ax，但是彈性體8的尖端部的移動變成比A x大的Ay，并且彈性體8產生了比上端9a的直接移動更大的移動。圖7是表示此時在探測裝置5中放大和過濾的信號V和確定部分 的確定輸出J的特性圖。圖中，垂直軸按從上開始的順序表示V和J， 水平軸表示時間t。如果當操縱門把3并且壓電傳感器4發生變形時產 生移動，壓電傳感器4通過壓電效應響應于壓電傳感器4的變形加速 度輸出信號。這時，在輸出信號中出現具有大約3至8Hz頻率的信號， 在探測裝置5中放大并過濾該信號，就獲得圖7中的V所示的信號。如果V的離V0的振幅的絕對值IV-VOI是D0或更大，則確定部分 確定發生物體與門把3的接觸、門把3的打開操作和門把3的關閉操 作中的至少一個，并輸出低-高-低的脈沖信號作為在時刻tl時的確定 輸出。如果從車外部推動門把3，壓電傳感器4也通過臂部9和彈性體8 發生變形。這種情況下，壓電傳感器4的彎曲部分4a在曲率半徑減小 的方向上發生變形，并且由此壓電傳感器4通過從壓電傳感器4的輸 出特性輸出極性與彎曲部分4a在曲率半徑增加的方向上發生變形的情 況相反的輸出信號。因此，圖7中的離參考電位V0的負信號表現在過 濾器信號V中。如果V的離VO的振幅的絕對值IV-VOI是DO或更大， 則確定部分確定發生物體與門把3的接觸、門把3的打開操作和門把3 的關閉操作中的至少一個，并在IV-VOI為DO或更大的時間周期中輸出 高信號。這樣，如果從車外部推動門把3，也能夠被檢測到該操作并且 非常便于應用。特別是當有人雙手持物品或如果是弱小的孩子或年邁 的老人使用時，因為從車外部推動門把3的操作要比向車外部拉動門 把3的操作更容易，所以使用的便利性得到了改進。當執行所述操作時，在門把手單元中，壓電傳感器可以具有柔性并添加到門把3上，其能夠高靈敏度地探測門把3的微小移動。因此， 當有人簡單觸碰門把3時就獲得足夠的信號輸出，并且可以探測在門 把3上的接觸。因為電極不必暴露，所以很難受到干擾和沉積的灰塵、雨、雪等的影響。此外，壓電傳感器能夠產生柔性變形，由此安裝位 置的限制數量很少并且占用空間也減少了。壓電傳感器4被支撐在形狀與片大致相似的彈性體8上，其中該 彈性體8的一端類似懸臂地固定，并且當不使用門把3時，彈性體8 的一部分被預定壓力推壓并和臂部9的上端相接觸；由于壓電傳感器4 通過彈性體8和臂部9的上端相接觸，所以例如，壓電傳感器4不與 臂部9相接觸，且因此不會磨損，并且不會直接受到操作震擊，進而 改進了可靠性。當門把3不使用時，彈性體8的一部分被預定的壓力推壓并和臂 部9的上端相接觸。由此，當執行門把3的打開操作時，在臂部9的 上端，彈性體8和壓電傳感器4隨門把3的移動而移動，而探測裝置5 則響應于壓電傳感器4的變形輸出打開探測信號。在預定的移動之后， 彈性體8不再移動，壓電傳感器4也保持變形，這樣就不會發生由于 太大的移動量而導致的壓電傳感器4的破壞，由此提高了傳感器單元 500的可靠性。調節臂部9、彈性體8和壓電傳感器4之間的位置關系，由此可 以調整探測區域和移動量，并且還可以對于結構、尺寸不同的各種門 把手優化傳感器單元500。由于在上端和彈性體8之間的接觸位置關系，故彈性體8的尖端
部的移動變得比臂部9上端的移動要大，并且壓電傳感器4的移動變 得更大，從而靈敏度提高。壓電傳感器4包括從彈性體8的尖端側沿延伸方向的彎曲部分， 并且當接收到相同移動時，該彎曲部分變形的輸出信號能夠大于線性部分的輸出信號，由此提高了壓電傳感器4的靈敏度。當壓電傳感器4 的靈敏度提高時，例如，安裝在傳感器單元500中的探測裝置5中信 號處理的放大因子也可以減小，以便能夠減小電噪音的影響，以及能 夠減少運算放大器的放大器的安裝數量等，并且還可以使單元最小化。將壓電傳感器4、彈性體8和探測裝置5整體模制以形成傳感器 單元500，并能夠作為傳感器單元500聯接到門1，以便能夠有效地裝 配門把手單元。(第二實施例) 參考圖8和圖9說明本發明的第二實施例。圖8 (a)是在本發明第二實施例中當從車內側觀察時把手支架2 的外視圖，圖8 (b)是從S方向觀察圖8 (a)的示意圖，圖9 (a)是 表示在本發明第二實施例中在把手支架2的門把3的操作時門把3、壓 電傳感器4、彈性體8和臂部9的移動的示意圖，圖9 (b)是從S方 向觀察圖9 (a)的示意圖。如圖8和圖9中所示，本實施例與第一實 施例的不同之處在于通過巻繞壓電傳感器4至少一圈或多圈(在圖8 和圖9中將其巻繞了兩圈半)來形成壓電傳感器4的彎曲部分4a。當 在彎曲部分4a處巻繞壓電傳感器4之后，壓電傳感器4被綁住，并被 支撐在彈性體8和支撐部8c上，同時還被支撐在從探測裝置5延伸的 引導部5d和支撐部5e上。當巻繞的壓電傳感器4保持堆疊狀態時，在 支撐部8c和5e上，使用捆綁帶等將其與彈性體8和引導部5d固定。 固定不限于上述方法，可以將它們鉤在形狀類似鉤子等的固定物上； 希望以松配合狀態固定上述部件，但是優選不用粘合劑等固定支撐部
分和壓電傳感器。如果用粘合劑等固定壓電傳感器4的形狀，由于阻 礙壓電體的變形且抑制壓電傳感器的變形，并使輸出減小，所以不優 選粘合劑該。支撐部8c和支撐部5e與壓電傳感器的接觸面可以和彎曲部分4a 的一部分相接觸；因為彎曲部分4a同時可靠變形，因此優選地，上述 接觸面是比面向支撐部8c堆疊的壓電傳感器4的彎曲部分4a更寬的區 域。如果增加巻繞的數量，則增加包括彎曲部分4a的整個變形部分的 剛性，并且變形變得較難發生，因此要避免上述情況，使用編織線作 為壓電傳感器4的外電極4d。這時，例如，如果使用直徑為50um或 更小的鍍錫銅線的超細線作為形成編織線的組成線并以4到10mm的 間距交織在壓電體4c的周圍，則和在第一實施例中使用的纏繞帶狀電 極的結構相比增加和改進了壓電傳感器4的柔性，由此如果如上所述 地在彎曲部分4a處巻繞壓電傳感器4，就能夠抑制彎曲部分4a的剛性 增加，并且能夠實現容易變形的結構。如果使用上述的編織線，對于形成外電極4d的加工速度，也能夠 實現等于或高于纏繞帶狀電極的加工速度并能夠提高生產效率。通過 該編織線能夠獲得和纏繞帶狀電極相同的抗強場噪音的能力。對于壓電傳感器4，為了纏繞帶狀電極作為外電極4d，帶狀電極 纏繞為部分重疊，由此如果彎曲并布置壓電傳感器4，則帶狀電極在彎 曲部分的覆層4中會產生部分松動。因此，如果壓電傳感器4的彎曲 部分發生變形，則帶狀電極將部分松散，由此該帶狀電極和壓電體4c 可能會相互摩擦，可能會產生摩擦電流，進而可能產生噪音，從而導 致錯誤探測的發生。另一方面，如果把由上述超細線制成的編織線用 作外電極4d時，在壓電體4c和編織線之間的緊密接觸良好，使得編織 線不會在彎曲部分產生部分松動，如果彎曲部分發生變形，則抑制了
引起噪音的摩擦電流的產生并能夠防止錯誤探測。根據所述的結構，如果有人向車外部拉動門把3或者輕微觸碰門把3的內側以從圖8中的狀態執行如圖9中的開門操作，則門把3移 動到車外側，臂部9的上端9a與門把3—起下降，以預定壓力推壓在 上端9a上的彈性體8也向下移動以產生最大移動，同時尖端側以固定 部分為中心在固定軸9b上旋轉。由此，壓電傳感器4也發生變形；具 體地，其在圖9 (b)所示彎曲部分4a的兩側部分4b和4c的曲率半徑 都增加的方向上發生變形。由于壓電效應而響應于壓電傳感器4的變 形加速度產生電壓信號。 '根據上述操作，當接收到相同移動時，通過巻繞壓電傳感器4至 少一圈或更多圈形成的彎曲部分具有比第一實施例中簡單通過形成壓 電傳感器4的U形巻繞而形成的彎曲部分更多數量的彎曲點，并且基 于壓電效應的電荷產生量根據彎曲點的數量而增加，并能夠獲得更大 的輸出信號，使得壓電傳感器4的靈敏度進一步提高，并能夠進一步 縮短門把操作的探測時間和與門把接觸的探測時間。如果從車外部推動門把3，壓電傳感器4也會通過臂部9和彈性 體8發生變形。具體地，側部分4b和4c的曲率半徑從圖8中的狀態在 變小的方向上發生變形，使得以與上述方式相似的方式通過壓電效應 從壓電傳感器4輸出大的電壓信號，如果從車外部推門把3，壓電傳感 器4的靈敏度進一步提高，并且能夠進一步縮短門把操作的探測時間 和與門把接觸的探測時間。在本實施例中，為了在彎曲部分4a處巻繞壓電傳感器4，釆用依 次堆疊結構使得制成與圖8和圖9所示形狀相同的壓電傳感器4的纏 線形狀。但是，壓電傳感器4可以例如類似蚊香地螺旋形巻繞以形成 彎曲部分4a，或者與制作傳統的日本把手以形成彎曲部分4a相似，可 以類似球形表面地從各個方向巻繞壓電傳感器4;如果當壓電傳感器4
的彎曲部分4a受到變形時彎曲點的數量增加，就可以使用任何其他各 種巻繞結構。作為本發明的另一實施例，可以與兩個臂部9 一一對應地提供彈 性體8，該兩個臂部9與門把3—起操作，如圖10所示，在兩個彈性 體8上支撐和固定壓電傳感器4。由于在超過一個的位置上探測門把的 移動，所以增加了探測冗余并提高了探測的可靠性。能夠提供帶有應用到側門、后門等的門中的智能入口系統的上述 實施例的門把手單元的汽車和帶有應用到前門等的門中的智能入口系 統的該門把手單元的建筑。能夠基于上述實施例的門把手單元的輸出信號以各種方式控制任 何其他機器。例如，可以將上述實施例的門把手單元放置到汽車的動 力滑動門或動力艙口后門或者例如建筑的自動門的門中，并且可以探 測門把的操作以自動控制門的開和關；提高了便利性。此時，利用當 從車外部拉動門把3和當如在本實施例的操作描述中所述地推動門把3 時壓電傳感器4的輸出信號的極性變為相反的事實，可以基于壓電傳 感器4的輸出信號的極性執行門的開/關控制，例如采用如下的方式， 即當從車外部拉動門把3時門被打開，當從車外部推動門把3時門被 關閉。可以響應于壓電傳感器4的輸出信號的大小控制門打開/關閉的速 度。例如，根據壓電傳感器4的輸出信號越大，門打開/關閉的速度越 大的設置，如果用戶想要快速打開或關閉門，他或她可以有力地操作 門把3以增加來自壓電傳感器4的輸出信號；改進了便利性。此外，門把手單元可以以如下方式控制各種機器，即基于門把手 單元的輸出信號，打開和關閉電源窗口，打開、關閉和調暗照明，或 者打開和關閉AV機器。(第三實施例) 參考圖11至圖19描述本發明的第三實施例。圖11是在本發明第三實施例中包括具有接觸探測器的門把手單 元的車門的外視圖。圖中，把手支架1002聯接到門1001上。把手支架1002具有門把手1003。圖12是從車外部觀察時的把手支架1002的 外視圖，圖13是當從車內側觀察時的把手支架1002的外視圖，圖14 是表示把手支架1002的主要部分的放大透視圖。圖中，具有柔性的壓 電傳感器1004和探測裝置1005 —起聯接到把手支架1002上。用于供 電和探測信號輸出的電纜1006和接頭1007連接到包括信號處理裝置 的探測裝置1005。形狀為片狀的支撐裝置1008被支撐以在探測裝置 1005的側面的上端部分中旋轉，并被延伸，把壓電傳感器1004支撐并 固定在支撐裝置1008的尖端(圖中的支撐部分1008b)。壓電傳感器 4包括作為同時變形部分的多層重疊部分1009，其由通過巻繞壓電傳 感器1004至少一圈或更多圈(在圖12、 13和14中巻繞兩圈半)形成 的多個彎曲部分1004a組成。當在彎曲部分1004a處巻繞壓電傳感器 1004之后，將其綁住并支撐在支撐裝置1008和支撐部分1008b上，并 且從探測裝置1005的上部延伸引導部分1005d，引導部分1005d和位 置調節裝置的支撐部分1005e支撐壓電傳感器1004。在支撐部分1008b 和1005e上，使用捆扎帶等，在保持巻繞的壓電傳感器1004的堆疊狀 態時將它們和支撐裝置1008及引導部分1005e相固定。固定不限于上 述方法，可以將它們鉤在類似鉤子等的固定物上；希望以松配合狀態 固定它們，其中僅固定壓電傳感器的巻繞部分的一部分(多層重疊部 分)，而其它的部分具有活動部分，但是優選不使用粘合劑等固定支 撐部分和壓電傳感器。如果用粘合劑等固定壓電傳感器1004的形狀， 由于阻礙壓電體的變形且壓電傳感器的變形被抑制，從而輸出減小， 因此不優選粘合劑。支撐部分1008b和支撐部分1005e與壓電傳感器的接觸面可以和
多層重疊部分的一部分相接觸；由于多層重疊部分同時可靠變形，所
以優選地，接觸面是比面向支撐部分1008c堆疊的壓電傳感器1004的 彎曲部分1004a更寬的區域。也就是說，本實施例不限于這種配置，其 由于壓電傳感器可以和支撐部分1008b及支撐部分1005e接觸，因此使 得壓電傳感器的多個彎曲部分同時產生變形。
如圖13和14中所示，支撐裝置1008的運動部分1008c和在上端 1010a處可操作地連接到門把手1003的臂部1010相接觸。由圖14的 五個箭頭A所示的部分是通過纏繞壓電傳感器1004形成的彎曲部分的 同時變形部分。支撐裝置1008被支撐以與作為旋轉軸的固定在探測裝 置1005和引導部分1005d的軸1011 —起旋轉，當不使用門把手1003 時，支撐裝置1008通過彈性接合裝置的彈簧1012的作用由預定壓力 推壓并與臂部的上端1010a相接觸。通過把手彈簧1013將預定彈簧壓 力施加到臂部1010，使得始終沿關閉方向擠壓門把手1003。使用螺釘 1005c通過安裝支架1005a和1005b把探測裝置1005聯接到把手支架 1002上。
圖15A是壓電傳感器1004的截面圖。壓電傳感器1004具有同軸 形成的中央電極1004b、壓電體1004c、外電極1004d和覆層1004e; 其結構整體上具有良好的柔性。中央電極1004b可以使用常用的固體 導線；這里，使用具有纏繞在絕緣聚合體纖維圓周上的金屬線圈的電 極。優選地，分別使用在商業上用于電熱毯的聚酯纖維和含5wt^銀的 銅合金作為絕緣聚合體纖維和金屬線圈。
通過混合和揉制聚乙烯基樹脂和壓電陶瓷(這里為鋯鈦酸鉛)以 提供壓電體1004c;將它們和中央電極1004b—起連續擠出以形成具有 柔性的壓電體1004c。關于壓電陶瓷，考慮到環境，優選使用非鉛基材 料，例如基于鈦酸鉍鈉或堿性鈮酸鹽的壓電陶瓷。
當在中央電極1004b周圍擠出壓電體1004c之后，在中央電極
1004b和與壓電體1004c的表面將接觸的偽電極之間提供數千伏的直流 電壓以使壓電體1004c極化。因此，壓電體1004c具有壓電效應。使用編織結構的金屬線形成外電極1004d。為了形成多層重疊部 分1009，如果增加壓電傳感器1004的巻繞數，則增加包括彎曲部分 1004a的整個變形部分的剛性，并且變形變得難以發生，因此為了避免 上述情況，使用編織線作為壓電傳感器1004的外電極1004d。這時， 例如，如果使用直徑為50um或更小的鍍錫銅線的超細線作為形成編 織線的組成線，并以4到10mm的間距交織在壓電體1004c的周圍， 則與當金屬膜粘附在聚合體層上時纏繞帶狀電極的結構相比，增加合 改進了壓電傳感器1004的柔性，由此如果如上所述地在彎曲部分1004a 處巻繞壓電傳感器1004，就能夠抑制彎曲部分1004a的剛性的增加， 并且能夠實現容易變形的結構。如果使用上述的編織線，對于形成外電極1004d的加工速度，也 能夠實現等于或高于纏繞帶狀電極的加工速度并能夠提高生產效率。 通過該編織線能夠獲得與纏繞帶狀電極相同的抗強場噪音的性能。對于壓電傳感器1004，為了纏繞帶狀電極作為外電極1004d，帶 狀電極纏繞成部分重疊，由此如果彎曲并布置壓電傳感器1004，則帶 狀電極在彎曲部分的覆層1004中會產生部分松動。因此，如果壓電傳 感器1004的彎曲部分發生變形，帶狀電極將部分松散，由此該帶狀電 極和壓電體1004c可能會相互摩擦，可能會產生摩擦電流，進而可能產 生噪音，從而導致錯誤探測的發生。另一方面，如果把由上述超細線 制成的編織線用作外電極1004d，在壓電體1004c和編織線之間的緊密 接觸良好，使得編織線在彎曲部分不會產生部分松動，如果彎曲部分 發生變形，抑制了產生噪音的摩擦電流的產生并能夠防止錯誤探測。圖15B表示壓電傳感器1004的改進例。圖15B所示的壓電傳感 器1004具有偏心結構，其中在相對于壓電體1004c的偏心位置上形成
中央電極1004f。其他部分與圖15A所示相同。根據這種配置，當為了
使用而使壓電傳感器1004變形以具有彎曲部分時，例如，當為了使用 而彎曲壓電傳感器以使中央電極1004f變成外側時，與圖15A所示結 構的壓電傳感器相比，由于在中央電極1004f上施加了大的張力，因此 提供大的輸出。相反，當為了使用而彎曲壓電傳感器以使中央電極 1004f變成內側時，與圖15A所示結構的壓電傳感器相比，在中央電極 1004f上提供小的輸出。
圖15C表示壓電傳感器1004的改進例。圖15C所示的壓電傳感 器1004具有偏心結構，其中在相對于壓電體1004c的偏心位置上形成 中央電極1004f，并且中央電極1004f形成為類似于矩形。其他部分與 圖15A所示相同。根據這種配置，當壓電傳感器纏繞超過一圈以形成 彎曲部分時，周圍表面的扁平部分在結構上以截面矩形相互重疊，使 得配置變得良好并且變得容易確定偏心方向，并且在彎曲的預定側(外 側或內側)處定位變得容易。
在已經給出的描述中，假設使用由具有柔性的同軸電纜形成的壓 電傳感器。但是，對于壓電傳感器，僅僅需要形成長形的巻繞結構或 重疊結構；可使用以帶狀形成的壓電傳感器。例如，如圖15D所示， 可以在相同平面中使用和纏繞帶狀壓電傳感器1004以形成同時彎曲部 分A。如圖15E所示，具有柔性的壓電傳感器1004c作為堆層夾在第 一電極1004g和第二電極1004h之間，且整體由覆層1004e覆蓋以形成 具有預定長度的形狀類似細線或薄帶子(帶)的壓電傳感器1004，由 此就能實現具有多個同時彎曲部分的結構。具有柔性的長壓電元件的 同時彎曲部分發生變形，由此探測到移動，產生足夠的電壓，以及能 夠提高靈敏度和作為傳感器的聯接簡易性。
作為帶狀壓電傳感器1004的改進例，如圖15F所示，可以將第一 電極1004g、第一壓電體1004cl、芯電極1004i、第二壓電體1004c2 和第二電極1004h堆疊并由覆層4e覆蓋。在圖中，芯電極1004i形成
在從中心向第一電極1004g側的偏心位置上，并且第一壓電體1004cl 形成為薄于第一壓電體1004c2。如果圖15B、 15C或15F所示偏心結構的壓電傳感器1004在預定 電壓上被極化，則在壓電體1004c的較薄部分中電場強度變大，由此靈 敏度(相對于變形的輸出)容易變大。如圖15G所示，靈敏度大的部 分是位于變形量大的外側，由此提供大的輸出。如果由于壓電體1004c 的厚度而使靈敏度小，當相對于中央電極1004f或芯電極1004i具有較 小剛性的壓電體1004c的較薄部分到達外側時，該較薄部分產生同心變 形并且提供大的輸出。相反，在壓電體1004c的較厚部分中電場強度減 小并由此靈敏度(相對于變形的輸出)容易變小。相對于變形的輸出 減小。探測裝置1005包括由運算放大器和外圍器件構成的至少一個帶通濾波部分和由運算放大器和外圍器件構成的用于消除包含門1001的 固有頻率的信號分量的帶阻濾波部分或低通濾波部分。該探測裝置1005包括用于基于濾波部分的輸出信號確定部分探測物體和門把手 1003的接觸、門把手1003的打開操作和關閉操作中的至少一個的確定 部分。比較器用作確定部分。濾波部分和確定部分的每一個都使用lmA 或更小的低電流消耗型元件。設置帶通濾波部分，使得特性變為允許例如3Hz至8Hz的頻域通 過，該頻域是在實驗性地對門把手1003進行操作時通過對來自壓電傳 感器1004的輸出信號進行頻率分析獲得的特征頻率帶。設置帶阻濾波部分，使得特性變為消除例如10Hz或更高的頻域， 該頻域是在例如故意撞擊門1001時，通過對來自壓電傳感器1004的 輸出信號進行頻率分析獲得特征頻率帶。如果該固有頻率的強度小以 及在壓電傳感器1004的輸出信號上的影響小，就不需要提供帶阻濾波 部分或低通濾波部分。
此外，由于假設門的固有頻率特性根據車型、尺寸和門重等發生 變化，因此優選基于上述的實驗分析優化帶通濾波部分和帶阻濾波部 分或低通濾波部分的設置。
為了除去外部電噪聲，優選地用屏蔽構件覆蓋整個探測裝置1005
以電屏蔽探測裝置1005。可以把穿通電容器、EMI濾波器等添加到探 測裝置1005的輸入/輸出部分以采用克服強場的措施。
操作如下如果有人向車外部拉動門把手1003或者輕微觸碰門把
手1003的內側以執行開門操作，門把手1003就被移至車外側，且臂 部IOIO與門把手1003 —起移動。圖16和圖17是表示此時門把手1003、 壓電傳感器1004、支撐裝置1008和臂部1010的移動的示意圖。圖17 是從S方向觀察圖13的示意圖。如圖所示，當把門把手1003移動至 車的外側時，臂部1010的上端1010a下降，并且在尖端側以軸1011 為中心與軸1011 —起旋轉時，以預定壓力推靠在上端9a上的支撐裝置 1008也向下運動以產生最大移動。這樣，壓電傳感器1004也在彎曲部 分1004a的曲率半徑增加的方向上發生變形。
圖1S是表示此時在探測裝置1005中放大和過濾的信號V和確定 部分的確定輸出J的特性圖。圖中，垂直軸按從上開始的順序表示V 和J，水平軸表示時間t。如果當操縱門把手1003并且壓電傳感器1004 發生變形時產生移動，壓電傳感器1004通過壓電效應響應于壓電傳感 器1004的變形加速度輸出信號。這時，在輸出信號中出現具有大約3 至8Hz頻率的信號，在探測裝置1005中放大并過濾該信號，就獲得圖 18中的V所示的信號。
如果V的離VO的振幅的絕對值IV-V01是DO或更大，則確定部分 確定發生物體與門把手1003的接觸、門把手1003的打開操作和門把 手1003的關閉操作中的至少一個，并輸出低-高-低的脈沖信號作為在
時刻tl時的確定輸出。如果從車外部推動門把手1003，壓電傳感器1004也通過臂部1010 和支撐裝置1008發生變形。這種情況下，壓電傳感器1004的彎曲部 分1004a在曲率半徑減小的方向上發生變形，并且由此壓電傳感器1004 通過壓電傳感器1004的輸出特性輸出極性與彎曲部分1004a在曲率半 徑增加的方向上發生變形的情況相反的輸出信號。因此，圖18中的離 參考電位VO的負信號表現在過濾器信號V中。如果V的離VO的振幅 的絕對值1V-V01是D0或更大，則確定部分確定發生物體與門把手1003 的接觸、門把手1003的打開操作和門把手1003的關閉操作中的至少 一個，并在IV-V01為D0或更大的時間周期中輸出高信號。這樣，如果 從車外部推動門把手1003,也能夠被檢測到該操作并且非常便于應用。 特別是當有人雙手持物品或如果是弱小的孩子或年邁的老人使用時， 因為從車外部推動門把手1003的操作要比向車外部拉動門把手1003 的操作更容易，所以使用的便利性得到了改進。當執行上述操作時，在門把手單元中，線狀壓電傳感器1004可以 具有柔性并聯接到門把手1003的接觸探測物體等上。由于探測到運動 部分1008c的移動，故當探測人或物體在接觸時的微小移動時，根據壓 電傳感器的多個部分的同時變形探測該移動。由此，當接收到相同的 移動時，如果彎曲點的數量多，則基于壓電效應的電荷產生量根據彎 曲點的數量增加，并能夠獲得更大的輸出信號，以便提高壓電傳感器 1004的靈敏度，并可以進行更高靈敏度和更高輸出的探測。圖19以圖表形式表示彎曲部分的數量和輸出信號之間的關系。對 于圖18中的V所示的輸出信號，將V的離VO的振幅的絕對值IV-VOi 變成最大時的值設為IV-VOImax，如果通過試驗改變巻繞數量來改變彎 曲點的數量并發現輸出的IV-V01max，在明顯的是，如果彎曲點的數量 增加，則輸出值變大，并且如果彎曲點的數量超過三個，則在用于執 行預定的放大和濾波的探測裝置1005中的輸出值飽和。這種飽和現象
是由電路特性造成的，如果消除了電路特性的限制，信號輸出會隨變 形量而變大。
因此，當有人簡單觸碰接觸探測物體時就獲得足夠的信號輸出， 而且可以在接觸探測物體上探測觸碰。當提高壓電傳感器1004的靈敏 度時，例如，還可以減小安裝在探測裝置1005中的信號處理裝置中的 信號處理的放大因子，使得能夠減小電噪音的影響，并且能夠減少運 算放大器的放大器的安裝數量等，還可以使單元的小型化。由于不必 暴露電極，因此很難受到干擾和沉積的灰塵、雨、雪等的影響。此外， 線形壓電傳感器能夠產生柔性變形，由此對安裝位置的限制數量較少， 還減少了占用空間。
作為壓電傳感器1004的位置調節裝置，將引導部分1005d和支撐 部分1005e固定到探測裝置1005，并且支撐裝置1008具有連接裝置的 彈簧1012并被旋轉，由此運動部分1008c和位置調節裝置彈性連接并 且多層重疊部分1009的彎曲部分同時隨運動部分的移動而產生變形。 這樣，能夠提供壓力以利用彈簧1012的彈性進行推壓，使得如果有人 和接觸物體進行接觸時容易地移動運動部分1008c，進而可以獨立于壓 電傳感器1004的彈性執行穩定的操作，并且能夠具有良好響應性和更 高靈敏度以及更高輸出地進行基于微小移動的探測的人或物體的接觸 探測，并且能夠提高可靠性。
由通過巻繞壓電傳感器1004至少一圈或更多圈形成的多個彎曲 部分1004a構成的多層重疊部分1009形成同時變形部分，由此結構變 得緊湊，對安裝位置的限制數量較小，同時減少了占用空間。
線形壓電傳感器1004的外電極1004d由編織金屬線形成，由此提 高了該線形壓電傳感器1004的柔性，使得進行彎曲以形成同時變形部 分變得容易，防止了通過由彎曲造成的外電極1004d的變形引起的柔 性的退化和輸出異常，穩定地實現高靈敏度和高輸出的探測，并能夠
提高可靠性。
當不使用門把手1003時，支撐裝置1008的一部分由預定的壓力 推壓并和臂部1010的上端進行接觸。由此，當進行門把手1003的打 開操作時，在臂部1010的上端，支撐裝置1008和壓電傳感器1004隨 著門把手1003的移動而移動，并且探測裝置1005響應于壓電傳感器 1004的變形而輸出打開探測信號。在預定的移動之后，支撐裝置1008 不再移動，壓電傳感器1004也保持變形，由此不會發生由于太大的移 動量造成的壓電傳感器1004的破壞，使得在反復發生的變形中，在變 形前后存在恢復狀態，同時也存在輸出的再現性，因此提高了探測裝 置1005的可靠性。關于支撐裝置1008不會隨臂部1010的移動而移動 超過預定量的結構，調節彈性連接裝置1012的彈性以及支撐裝置1008 與臂部的接觸位置關系，由此能夠確定最大的移動量。因此可以制成 考慮壓電傳感器1004的耐用性的結構，并且能夠實現即使反復變形也 很難發生壓電傳感器的彎曲退化的結構。
調節臂部1010、支撐裝置1008和壓電傳感器1004之間的位置關 系，由此能夠調節探測區域和移動量，還可以為結構、尺寸等不同的 各種門把手單元優化探測裝置1005。
將壓電傳感器1004、支撐裝置1008和探測裝置1005模制成整體 以形成探測裝置1005并聯接到門1001上作為探測裝置1005，使得能 夠有效地裝配門把手單元。
(第四實施例) 參考圖20描述本發明的第四實施例。
圖20 (a)是在本發明第四實施例中當從車內部觀察時把手支架 1002的放大外視圖，圖20 (b)是從S方向觀察圖20 (a)的示意圖。 本實施例與第三實施例的不同之處在于臂部1010的上端1010c形成為
類似于可分離插鎖的形狀，并在支撐裝置1008的下部提供桿狀鉤部1014，使得如圖20所示，上端1010c和鉤部1014形成插鎖型連接部。根據所述的結構，在門把手1003操作中的臂部1010移動的早期 階段中，上端1010c接合鉤部1014,并且將臂部IOIO的移動可靠地傳 遞到支撐裝置1008。當門把手1003向車外部移動時，臂部1010在旋 轉的同時向下移動，使得形狀類似插鎖的上端1010c從鉤部1014分離， 且由于彈簧1012的彈性，支撐裝置1008恢復到操作之前的先前位置。 然后，如果用戶將他或她的手從門把手1003上移開，則通過把手彈簧 1013的作用，門把手1003恢復到不使用時的位置，并且上端1010c再 次接合鉤部1014。這樣，至少在門把手操作中的運動臂移動的早期階段中，通過連 接部分保持臂部IOIO和支撐裝置1008與運動部分1008c的接合，使得 在運動臂移動時，運動部分1008c不會分離，可靠地傳遞該移動，穩定 地實現高靈敏度和高輸出的探測，并能夠提高可靠性。在預定的移動 之后，支撐裝置1008不會再移動，壓電傳感器1004也保持變形，這 樣就不會發生由太大的移動量引起的壓電傳感器的破壞，由此提高了 探測裝置1005的可靠性。如果雨水等進入把手支架并暴露在低溫下，本實施例將可以強制 性地使壓電傳感器1004與臂部1010 —起產生變形，由此即使該傳感 器發生硬化或冷凍也能夠可靠地獲得信號輸出。(第五實施例) 參考圖21描述本發明的第五實施例。圖21是在本發明第五實施例中當從車內部觀察時把手支架1002 的主要部分的放大外視圖。本實施例與第三和第五實施例的不同之處 在于，如圖20所示，在巻繞成形成多層重疊部分1009的壓電傳感器1004的圈內提供控制彈簧1015，并在與位置調節裝置的引導部分1005d 相對的位置上放置支撐裝置1016、支撐部分1016b和運動部分1016c， 使得通過控制彈簧的彈性將支撐裝置1016壓靠在臂部1010的上端 1010c上。根據這種配置，作為壓電傳感器1004的位置調節裝置，把引導部 分1005d和支撐部分1005e固定到探測裝置1005，并且支撐裝置1016 具有連接裝置的控制彈簧1015且上下移動，由此運動部分1016c和位 置調節裝置彈性連接，并且多層重疊部分1009隨運動部分的移動而變 形。這樣，當不使用門把手1003時，支撐裝置1016的運動部分1016c 被預定的壓力所推壓并和臂部IOIO的上端相接觸，使得當執行門把手 1003的打開操作時，在臂部1010的上端，支撐裝置1016和壓電傳感 器1004隨門把手1003的移動而移動，并且探測裝置1005響應于壓電 傳感器1004的變形輸出打開探測信號。因此，可以提供壓力以利用控 制彈簧1015的彈性進行推壓，使得如果有人和接觸物體進行接觸，容 易移動運動部分1016c，使得可以獨立于壓電傳感器1004的彈性進行 穩定的操作，并能夠具有良好響應性和更高靈敏度以及更高輸出地進 行基于微小移動探測的人或物體的接觸探測，并且能夠提高可靠性。 在預定的移動之后，支撐裝置1016不再移動，壓電傳感器1004也保 持變形，由此不會發生由太大的移動量造成的壓電傳感器1004的破壞， 由此提高了探測裝置1005的可靠性。圖22 (a)是說明本實施例的另一種聯接結構的視圖，而圖22 (b) 是從S方向觀察圖20 (a)的示意圖。提供接觸探測器，使得可與不同 于第五實施例中的運動部分的運動部分操作地結合，且與把手支架的 把手一起操作。如此所示，接觸探測器的安裝靈活性很高，因此也能 夠根據另一種結構實現。(第六實施例) 參考圖23描述本發明的第六實施例。圖23是在本發明第六實施例中當從車內部觀察時把手支架1002的主要部分的放大外視圖。如圖23所示，本實施例與第三至第五實施 例的不同之處在于，支撐裝置1018形成為通過如下方式設置的形狀， 即通過彎曲在尖端具有彎曲部分的大致呈字母J形的彈性體的板簧，并 使彎曲尖端1017進入位置調節裝置的引導部分1005d中，再將其旋轉 90度，使得通過板簧的彈性使支撐裝置1018壓靠臂部1010的上端 1010c。根據這種配置，作為壓電傳感器1004的位置調節裝置，把引導部 分1005d和支撐部分1005e固定到探測裝置1005，支撐裝置1018由彈 性體形成，并且多層重疊部分1009隨運動部分的移動而變形。這樣， 當不使用門把手1003時，支撐裝置1018的運動部分1018c被預定的壓 力所推壓并和臂部1010的上端相接觸，由此，當執行門把手1003的 打開操作時，在臂部1010的上端，支撐裝置1018和壓電傳感器1004 隨門把手1003的移動而移動，并且探測裝置1005響應于壓電傳感器 1004的變形輸出打開探測信號。因此，可以提供壓力以利用支撐裝置 1018的彈性進行推壓，使得如果有人和接觸物體進行接觸，很容易移 動運動部分1018c，使得可以獨立于壓電傳感器1004的彈性進行穩定 的操作，并能夠具有良好響應性和更高靈敏度以及更高輸出地進行基 于微小移動探測進的人或物體的接觸探測，并且能夠提高可靠性。在 預定的移動之后，支撐裝置1018不再移動，壓電傳感器1004也保持 變形，由此不會發生由太大的移動量造成的壓電傳感器1004的破壞， 由此提高了探測裝置1005的可靠性。(第七實施例) 參考圖24描述本發明的第七實施例。圖24(a)是在本發明的第七實施例中當從車內部觀察時把手支架 1002的放大外視圖，圖24 (b)是從S方向觀察圖24 (a)的示意圖。 本實施例與第三至第六實施例的不同之處在于，巻繞成形成多層重疊部分1009的壓電傳感器1004被板簧制成的支撐裝置1019從巻繞平面 的頂部和底部夾在兩個支撐部分1019b之間，支撐裝置1019被懸臂狀 地固定，并且從門把手延伸的臂1020移動，由此運動部分1019c在彎 曲巻繞平面的方向上移動。根據這種配置，不同于在第三實施例的彎曲部分1004a的巻繞曲 率半徑增大或減小時同時變形部分發生變形的配置，多個彎曲部分 1004a在當臂1020移動時壓電傳感器1004a的巻繞平面彎曲的方向上 發生變形。因此，由于探測到運動部分1019c的移動時，故當探測在人 或物體接觸時的微小移動時，根據壓電傳感器的多個部分的同時變形 來探測該移動。這樣，當接收相同的移動時，如果彎曲點的數量多， 則根據彎曲點的數量，基于壓電效應的電荷產生量就增加，能夠獲得 更大的輸出信號，以便提高壓電傳感器1004的靈敏度，并且能夠進行 更高靈敏度和更高輸出的探測。因此，當有人簡單觸碰接觸探測物體 時就獲得足夠的信號輸出，而且可以在接觸探測物體上探測觸碰。當 提高壓電傳感器1004的靈敏度時，例如，還可以減小安裝在探測裝置 1005中的信號處理裝置中的信號處理的放大因子，使得能夠減小電噪 音的影響，并且能夠減少運算放大器的放大器的安裝數量等，還可以 使單元小型化。由于不必暴露電極，因此很難受到干擾和沉積的灰塵、 雨、雪等的影響。此外，線形壓電傳感器能夠產生柔性變形，由此對 安裝位置的限制數量較少，還減少了占用空間。在本實施例中，為了在彎曲部分1004a上巻繞壓電傳感器1004， 采用順序堆疊的結構，得以將壓電傳感器1004的形狀巻繞成相同的形 狀。但是，例如，壓電傳感器1004可以類似蚊香地螺旋形巻繞以形成 彎曲部分1004a，或者與制作傳統的日本把手以形成用于形成多層重疊 部分1009的彎曲部分1004a時相似，可以類似球形表面從各個方向巻 繞壓電傳感器1004，或者壓電傳感器1004可以是曲折的以形成具有多 個彎曲部分1004a的同時變形部分。不必在彎曲部分1004a中提供壓電 傳感器1004的同時變形部分A;例如，如果壓電傳感器1004是曲折的，則可布置壓電傳感器1004使得平行疊置的壓電傳感器1004的多 條線路同時接收變形，并且如果同時變形部分的變形量增加，就能夠 提供類似的效果。(第八實施例)參考圖25至30描述本發明的第八實施例。在下面的描述中，用 相同的附圖標記表示與上述部件相同的部件，并且不再說明該部件。 門把手單元1600聯接到車門(門外側面板)1063。把手1061具有把 手主體1023，該把手主體1023由通過支撐軸1021相對門1063擺動的 一個端側1023a和通過擺動在拉動方向上運動的相對端側所支撐。這意 味著形成了一側作為鉸鏈的稱為拉升型、夾緊型或抓取型的把手1061。圖26是把手1061的內部的結構性示意圖。在圖中，具有柔性的 線形壓電傳感器1004和探測裝置1005 —起放置在把手支架中，并固 定在外面板1063上。壓電傳感器1004形成為巻繞形狀(發條形)， 得以具有帶有捆綁帶1067a和1067b的同時變形部分的多個彎曲部分。 巻繞形部分(發條形部分)的一部分固定到位置調節部分1066，而發 條形的相對側整體地固定到支撐部分1065的運動部分，以便通過板簧 制成的支撐部分1065與把手的臂部1064 —起運動。通過固定部分 1005c將探測裝置1005固定在支架上，同樣地通過固定部分1066a將 位置調節部分1066固定在支架上，并通過固定部分1065a將支撐部分 1065懸臂狀地固定在支架上，使得與臂部1064相接觸的支撐部分1065 的部分變成運動部分。這樣，只固定壓電傳感器巻繞部分的一部分， 而其他則以具有活動部分的松散配合狀態進行固定。圖27 (a)是當把手處于通常位置時從圖26中的z方向觀察第八 實施例的視圖。圖27 (b)是當沿向前b方向拉動把手時從圖26中的 z方向觀察第八實施例的視圖。如圖27 (a)和(b)中所示，在操作前 和操作后，壓電傳感器1004的發條形部分1004g與臂1064的移動一
起被拉動，由此在巻繞平面彎曲的方向上發生變形。根據這種配置，當探測到在人或物體的接觸時的微小移動時，形 成在壓電傳感器1004的發條形部分中的多個彎曲部分也同時隨著臂的 移動而發生變形，使得可以進行具有高靈敏度和高輸出的探測。如圖28A所示，壓電傳感器1004的發條形部分可以通過類似蚊香 形地螺旋形巻繞而形成為具有彎曲部分。用捆綁帶1068b將壓電傳感 器1004固定在支撐部分1068的一部分上。另一方面，在兩點上壓住 并固定壓電傳感器1004，使得不如圖28B所示地疊置在支撐部分1068 的凸起部分內。由固定部分1068a通過支架將支撐部分1068固定在外 面板1063上。根據這種配置，為了形成發條形部分，將利用捆綁帶等固定的壓 電傳感器1004的部分可以較小，使得所形成的發條形部分具有高的柔 性，彎曲部分也與臂上的變化一起發生柔性變形，可以進行具有高靈 敏度和高輸出的探測。可以在圖29所示的把手中提供類似的配置。圖29表示當朝向用 戶拉動把手1023時的狀態，發條形部分1004g被向外推向臂1064并 在發條形部分1004g的巻繞平面彎曲的方向上變形。由此，形成在壓 電傳感器1004的發條形部分中的多個彎曲部分同時與臂1064的外推 一起發生變形，使得可以進行具有高靈敏度和高輸出的探測。如圖30 (a)和30 (b)所示，可以在探測裝置1005主體的厚度 方向上的中央處的對稱位置上，設置用于在支架上固定探測裝置1005 的腿部安裝支架1005a和1005b。根據這種配置，為了在支架上聯接包 括壓電傳感器1004和探測裝置1005的探測裝置單元，可以不管探測 裝置單元的方位而將該探測裝置單元聯接到駕駛座椅側或是乘客座椅
能夠提供帶有應用到側門、后門等的門中的智能入口系統的上述 實施例的門把手單元的汽車和帶有應用到前門等的門中的智能入口系 統的該門把手單元的建筑。在車輛等的智能入口系統中，由于傳感器的特性，故在把手柄中 提供用于探測與把手接觸的電容型傳感器。另一方面，考慮到外部通 訊的方便和精確，可以在把手柄的中空結構部分中安裝用于發射發射-接收代碼的天線，在這種情況下必須設計成在僅具有有限空間的柄中 容納天線和傳感器。在本實施例中，在支架上而不是在把手柄中固定接觸探測傳感器 的一部分，以便可以分開安裝天線和傳感器，并增加了設計靈活性。可以基于上述實施例的門把手單元的輸出信號用各種方式控制任 何其他機器。例如，可以將上述實施例的門把手單元放置在車輛的動 力側滑門或動力后艙門中或者例如車門或建筑的門，并且可以為了控 制門的自動打開和關閉而探測門把操作；提高了便利性。此時，利用 當從車外部拉動門把手1003時和當如在本實施例的操作的描述所述地推動門把手1003時壓電傳感器1004的輸出信號極性的變為相反的事 實，可以基于壓電傳感器1004的輸出信號極性執行門的開/關控制，例 如釆用如下方式，即當從車外部拉動門把手1003時門打開，當從車外 部推動門把手1003時，門關閉。可以響應于壓電傳感器1004的輸出信號的大小控制門打開/關閉 的速度。例如，根據壓電傳感器1004的輸出信號越大則門打開/關閉的 速度越大的設置，如果用戶想要快速打開或關閉門，他或她可以有力 地操作門把手1003以增加來自壓電傳感器1004的輸出信號；改進了 便利性。此外，門把手單元可以以如下方式控制各種機器，即基于門把手 單元的輸出信號，打開和關閉電源窗口，打開、關閉和調暗照明，或 者打開和關閉AV機器。盡管已經參考具體實施例對本發明進行了詳細描述，但是對于本 領域技術人員顯而易見的是，能夠在不脫離本發明精神和范圍的情況 下進行各種變化和修改。本申請是基于2005年4月14日提交的日本專利申請 No.2005-116829 、 2005年 11月 2 日提交的日本專利申請 No.2005-319042、2006年1月31日提交的日本專利申請No.2006-022051 以及2006年3月28日提交的日本專利申請No.2006-089002，上述專利在此作為參考并入。工業實用性如上所述，在根據本發明的門把手單元中，壓電傳感器可以具有 柔性并被添加到門把手，并且能夠高靈敏度地探測門把手的微小移動。 因此，當有人簡單觸碰門把手時將獲得足夠的信號輸出，并且可以探 測在門把手上的觸碰。由此，例如，該門把手單元也能夠作為高靈敏 度開關應用到不同于門的各種領域中，使得可以將該門把手單元應用 到門的把手構件，以允許將物體放入或拿出，和允許人體進入或離開。
權利要求
1.一種接觸探測器，其包括支撐裝置，其具有在受到接觸之后移動的運動部分；壓電傳感器，其具有由所述支撐裝置支撐的部分，并與該運動部分的移動一起產生變形；和信號處理裝置，其用于執行所述壓電傳感器的輸出的信號處理；其中，所述壓電傳感器具有彎曲部分以形成多個同時變形部分，以及所述同時變形部分與所述運動部分一起產生變形，由此探測到接觸。
2. 如權利要求l所述的接觸探測器，其中，所述支撐裝置的運動 部分的移動量具有預定的上限值，以及如果所述運動部分的移動變為所述預定的上限值或更大，則抑制 移動。
3. 如權利要求1或2所述的接觸探測器，其中，通過所述信號處 理裝置來固定所述支撐裝置和所述壓電傳感器。
4. 如權利要求1至3中的任一項所述的接觸探測器，還包括所述 壓電傳感器的位置調節裝置，其中，所述支撐裝置的運動部分具有由彈性體制成的連接裝置， 由此所述運動部分和所述位置調節裝置被彈性連接，并且所述同時變 形部分隨所述運動部分的移動而變形。
5. 如權利要求1至3中的任一項所述的接觸探測器，其中，所述 支撐裝置由彈性體制成，并且所述同時變形部分由所述運動部分支撐， 由此所述同時變形部分隨所述運動部分的移動而變形。
6. 如權利要求5所述的接觸探測器，其中，所述支撐裝置具有固定部分，所述固定部分在一端固定至包括所述支撐裝置、所述壓電傳 感器和所述信號處理裝置的傳感器單元，所述支撐裝置被模制為大致 類似于懸臂的板的形狀，并在向所述固定部分的相對側延伸的方向上 支撐所述壓電傳感器的一部分。
7. 如權利要求6所述的接觸傳感器，其中，所述壓電傳感器在向 所述固定部分的相對側延伸的方向上包括同時變形部分。
8. 如權利要求7所述的接觸傳感器，其中，所述信號處理裝置在變形時從所述支撐裝置受到預定應力推壓的狀態探測所述壓電傳感器 的信號。
9. 如權利要求1至8中的任一項所述的接觸探測器，其中，通過 巻繞所述壓電傳感器至少一圈或更多圈來形成所述同時變形部分。
10. 如權利要求1至9中的任一項所述的接觸探測器，其中，通 過形成具有多層重疊部分的一個壓電傳感器來形成所述同時變形部 分。
11. 如權利要求9或IO所述的接觸探測器，其中，松散地支撐所 述壓電傳感器的多層重疊部分。
12. 如權利要求1至11中的任一項所述的接觸探測器，其中所述 壓電傳感器包括按順序同軸形成的中央電極、壓電體、外電極和覆層， 并且所述外電極由編織金屬線形成。
13. 如權利要求1至12中的任一項所述的接觸探測器，其中，所 述壓電傳感器具有中央電極相對于壓電體偏心的偏心結構，并且沿相 對于所述偏心方向的特定方向彎曲以形成所述同時變形部分。
14. 如權利要求13所述的接觸探測器，其中，作為外形截面形狀， 所述壓電傳感器的截面為矩形。
15. —種包括權利要求1至14中的任一項所述的接觸探測器的門把手單元，其中，門把手的運動臂和所述支撐裝置的運動部分相接觸 以進行聯接。
16. 如權利要求15所述的門把手單元，還包括用于連接所述門把 手的運動臂和所述支撐裝置的運動部分的連接部分，其中在所述門把 手的操作中，至少在所述運動臂的移動的早期階段中，通過所述連接 部分來保持所述運動臂和所述運動部分的連接狀態。
17. —種智能入口系統，其包括權利要求15或16所述的門把手單元。
全文摘要
用于門把手的探測操作的傳統開關包括觸點型和電容型，并且其具有例如由于老化的接觸故障以及由于雨水的故障等問題，并且此外，在其他應用所需要的多功能性方面較差。本發明的接觸探測器包括具有在受到接觸時移動的運動部分的支撐裝置(8)；具有由支撐裝置(8)部分支撐并與運動部分(8c)的移動相關聯地產生變形的線形壓電傳感器(4)；以及用于對線形壓電傳感器(4)的輸出信號進行處理的信號處理裝置。其中線形壓電傳感器(4)具有彎曲部分(4a)以形成多個同時變形部分，并且當所述同時變形部分與運動部分(8c)操作地相關聯地一起產生變形時探測到接觸。
文檔編號H01H35/00GK101160637SQ20068001245
公開日2008年4月9日 申請日期2006年4月4日 優先權日2005年4月14日
發明者乾弘文, 河合美幸, 白井滋, 米野范幸, 荻野弘之, 近藤龍太, 阿部幸夫 申請人:松下電器產業株式會社