JP4645909B2 - 雨滴検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等のウインドシールドガラスに付着する雨滴を光学的に検知するための雨滴検出装置（以下、レインセンサとも称する）の取り付け構造の改良に関する。

ウインドシールドガラスに光照射部から光を照射し、ウインドシールドガラスの表面で反射された反射光を受光部で検出する形式のレインセンサ（以下、反射式レインセンサとも称する ）がたとえば下記の特許文献１に示されている。このレインセンサでは、反射光量がウインドシールドガラスの表面に付着した雨滴の量により変調される現象を利用して降雨を検出している。

このレインセンサでは、ウインドシールドガラスの内側表面での光反射などの低減のために光照射部からウインドシールドガラスの外側表面を介して受光部に戻る光経路に空気層を介在させないことが好適であり、このため光照射部及び受光部が内蔵されたレインセンサを軟質の透光シートを介してウインドシールドガラスの内側表面に押圧して、密着させる構造を採用する方法が採用されている。更に説明すると、従来のレインセンサは、検出系が内蔵された内側ハウジングと、この内側ハウジングを収容する外側ハウジングと、外側ハウジング固定構造と、ばねとを有している。外側ハウジングは、ウインドシールドガラス側に向けて開口する一端開口形状を有しており、外側ハウジング固定構造を介してウインドシールドガラスに係止されている。内側ハウジングは、外側ハウジング内にウインドシールドガラスに対して進退自在に保持されおり、ばねは、外側ハウジングと内側ハウジングとの間に介設されて、内側ハウジングをウインドシールドガラスに向けて押圧している。すなわち、従来のレインセンサでは、ウインドシールドガラスと外側ハウジングとの間に内側ハウジングとばねとを順次配置した内側ハウジング押圧構造（ばね重ね方式と称する）を採用している。この従来のレインセンサは、外側ハウジングと内側ハウジングとの間にばねを介設するため、レインセンサの高さが増大し、体格が増大するという欠点があった。

本出願人に出願になる下記の特許文献２は、従来のレインセンサの上記欠点をなされたものであり、以下に簡単に説明する。この従来のレインセンサは、外側ハウジングと、内側ハウジングと、固定部材と、固定機構と、ばねとを有している。このレインセンサによれば、内側ハウジングの両側端部にそれぞれ屈曲した一対のばねを個別に設け、外側ハウジングの中央部を前方へ突出させてガイドとし、このガイドによりこのばねをウインドシールドガラス側へ押圧することにより、内側ハウジングをウインドシールドガラスに押し付ける構造（ばね並べ方式とも称する）を採用している。すなわち、このレインセンサでは、内側ハウジングの両側端部側にばねを設けたため、言い換えれば内側ハウジングの信号検出系（特にその光路系）の両側にばねが個別に配置したため、ばね収容空間と内側ハウジングの光路系とがウインドシールドガラスの面方向へ重ねることができ、その分だけレインセンサの前後方向高さが減少する。
特表平９−５１０４１６号公報 特開２００１−１４１６４５号公報

しかしながら、本発明者らは、上記したばね並べ方式のレインセンサは、センサをコンパクト化できるものの温度変化や経時的変化による検出信号の変動が大きいという問題をもつことを見いだした。検討によれば、この検出レベルの変動は、外側ハウジングの左右方向両端部が固定機構を介してウインドシールドガラスに支持され、外側ハウジングの左右方向中央部がばねをウインドシールドガラスに向けて押圧する構造であるため、外側ハウジングの機械的特性や形状の経時的変化や温度変化により上記押圧力が変化し、この結果として光路部の形状変化などが生じて検出レベルが変動し、検出精度が低下するという現象を見い出した。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、センサ体格をコンパクトに維持しつつ、検出精度を良好に確保可能なレインセンサを提供することをその目的としている。

上記課題を解決した本発明は、ウインドシールドガラスに接着固定される固定装置と、前記ウインドシールドガラスに付着する雨滴を光学的に検出する検出手段が収納される内側ハウジングと、この内側ハウジングを収納するとともに前記内側ハウジングに固定される外側ハウジングと、前記固定装置の係止部に着脱可能に係止される被係止部を有するとともに前記内側ハウジングに着脱可能に係合することにより前記内側ハウジングを前記固定装置に着脱自在に固定する固定部材と、前記内側ハウジングを前記ウインドシールドガラスに向けて押圧付勢可能に前記内側ハウジングに係合する板ばねとを備える雨滴検出装置において、前記固定部材は、前記内側ハウジング上に配置された前記板ばねに当接して前記板ばねを前記ウインドシールドガラスに向けて所定の押圧力で弾性付勢する板ばね付勢部を有し、前記固定部材の前記被係止部と前記板ばね付勢部とを結ぶ線は、前記ウインドシールドガラスの法線と略平行とされることを特徴としている。

すなわち、この発明では、上記したばね並べ方式を採用するため、板ばね及び固定部材を内側ハウジングの横に配置することができ、これによりセンサの高さを減少することができる。更に、この発明では、固定部材が、内側ハウジングを固定装置に係止するため機能に加えて、内側ハウジングに両端が支持される板ばねをウインドシールドガラス側へ押し付ける機能をもつため、部品点数を増加することなく、内側ハウジングをウインドシールドガラスに押し付けることができる。

特にこの発明では、固定装置に係止される固定部材の板ばね付勢部が板ばねを直接押圧する構造を採用しているので、従来のばね並べ方式のように固定部材に係止される外側ハウジングが板ばねを押圧するのに比べて、外側ハウジングを通じての長い力の伝達経路が存在せず、その結果として外側ハウジングの弾性変形量が温度などによりばらついたり、製造ばらつきによりそれがばらついたりすることが少ない。したがって、内側ハウジング内や外側ハウジングとウインドシールドガラスとの間の透光シートにおける光学経路のばらつきが大幅に低減できるため、このばらつきに起因する検出光量の変動に起因する検出光量の変動と、それによる検出精度の低下を低減することができる。また、前記固定部材の前記被係止部と前記板ばね付勢部とを結ぶ線は、前記ウインドシールドガラスの法線と略平行とされるので、板ばねを押圧する固定部材の弾性変形特にその曲がりを良好に低減することができ、それによる検出精度の低下を低減することができる。

好適な態様において、前記板ばねの長さ方向及び幅方向は、前記ウインドシールドガラスの主面と略平行に配置される。このようにすれば、板ばねは、内側ハウジングをバランス良くウインドシールドガラスに向けて押圧することができる。

好適な態様において、前記板ばねは、平板ばねからなる。このようにすれば、構造を簡素化できるとともに、センサ高さの抑止が一層容易となる。

好適な態様において、前記板ばねの両端部は、前記内側ハウジングに設けられた一対の板ばね係止部に支承され、前記ばねの長さ方向中央部は、前記固定部材の前記板ばね付勢部により前記ウインドシールドガラスに向けて弾性付勢される。このようにすれば、板ばねの一カ所を押圧することにより、内側ハウジングの両側２カ所をバランス良く弾性付勢することができ、内側ハウジング各部の内側ハウジングへの押圧力を均一化することができる。

好適な態様において、前記外側ハウジングは、前記固定部材を前記ウインドシールドガラスの主面と略平行に挿入可能な開口を前記外側ハウジングの一側端面に有する。このようにすれば、外側ハウジングを固定装置に容易に固定することができる。

なお、固定装置は、固定部材を受け入れる方向に開口するコ字状に形成されることが好適である。更に好適には、板ばね、固定装置及び固定部材は、内側ハウジングの両側に配置される。これにより、内側ハウジング内の検出系の動作に影響を与えることなく、内側ハウジングを固定装置に強固に固定することができる。この場合、一対の板ばねをコ字状に一体化したり、固定部材をコ字状に一体化したりしてもよい。

好適な態様において、前記板ばねは、前記固定部材よりも前記ウインドシールドガラス側に位置して前記固定部材の前記挿入方向へ延設される。このようにすれば、固定部材の挿入により、固定部材により板ばねをウインドシールドガラス側へ容易に押圧することができる。

好適な態様において、前記固定部材の前記板ばね付勢部は、前記固定部材の挿入時に前記板ばねの主面を摺動しつつ前記板ばねを前記ウインドシールドガラスへ向けて湾曲させる。このようにすれば、固定装置に外側ハウジングを係止し、板ばねをウインドシールドガラス側へ押圧するのを容易に行うことができる。

以下、本発明のレインセンサ（雨滴検出装置）の好適な実施形態を図１〜図３を参照して説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるものではなく、本発明の技術思想の範囲で適宜変更を行ってもよいことはもちろんである。なお、図１〜図３に示す前後左右上下の方向は方向の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。図１は、このレインセンサの一部破断平面図、図２はそのばね幅方向を示す断面図、図３〜図５はそのばね長さ方向を示す断面図である。

このレインセンサ１は、外側ハウジング２をもち、外側ハウジング２は、内側ハウジング４と、板ばね７と、固定部材３と、固定装置５とを有している。

外側ハウジング２は、略角形の樹脂ケースであって、ウインドシールドガラス８に向けて全面的に開口する前端開口２１の他に、固定部材３を挿入するための下端窓２２（図３参照）を下端壁の一部の一部に有し、更に内側ハウジング４がはめ込まれる上端溝２３（図３参照）ももつ。

内側ハウジング４は、略角形ブロック状に形成されてウインドシールドガラス８の外側表面に付着する雨滴を車室側である内側表面より光学的に検出するための光路系４１（図１参照）と、光路系４１と赤外光を授受して雨滴検出する回路が実装された回路基板４２（図１参照）とからなる。内側ハウジング４の光路系４１は図示しないシリコンシートを介してウインドシールドガラス８に押し付けられている。回路基板４２は光路系４１の後端面にねじ４３により締結されている。内側ハウジング４は外側ハウジング２内に前後方向へスライド可能に収容され、外側ハウジング２の前端開口２１からはめ込み可能とされている。内側ハウジング４の上端面からコネクタが突出している。

固定装置５は、内側ハウジング４の光路系４１を囲んでウインドシールドガラス８に接着されている角枠状の本体枠部５１と、この本体枠部５１の左右方向両側に個別に後方へ立設された一対の係止部５２とを有し、板金加工により形成されている。係止部５２は固定部材３を係止するために下方向へ向けて開口するコ字状爪（図３参照）である。ただし、図１では、図面の理解容易のため、係止部５２の図示は省略されている。

固定部材３は、横プレート部３１と、一対の縦プレート部３２と、一対の被係止部３３と、一対の板ばね付勢部３４からなる。ただし、図１に示すように、一方の縦プレート部３２は、内側ハウジング４の左側壁と外側ハウジング２の左側壁との間に配置されて上方へ延在する断面角形の樹脂プレートからなり、他方の縦プレート部３２は、内側ハウジング４の右側壁と外側ハウジング２の右側壁との間に配置されて上方へ延在する断面角形の樹脂プレートからなる。一対の被係止部３３は一対の縦プレート部３２と個別に一体形成されている。横プレート部３１は、左右方向に延在して一対の縦プレート部３２の基端部同士を連ねる連結部材であって、縦プレート部３２と一体樹脂成形されている。横プレート部３１は、外側ハウジング２の下端窓２２にはめ込まれてこの下端窓２２を遮蔽する機能も有している。

被係止部３３は、横プレート部３１の外側側面から外側ハウジング２へ向けて突出する突部である。被係止部３３は、コ字状爪形状に形成された固定装置５の係止部５２に下方からはめ込まれて係止部５２に対して前後方向移動不能となっている。被係止部３３及び横プレート部３１は外側ハウジング２と係合しており、外側ハウジング２は被係止部３３及び横プレート部３１に対して実質的に前後方向移動不能となっている。これにより、固定部材３の被係止部３３を固定装置５の係止部５２にはめ込むことにより、外側ハウジング２は固定装置５に前後方向移動不能に支持されることになる。

板ばね付勢部３４は、被係止部３３と上下方向略同一位置にて、縦プレート部３２から前方へ突出する先細突起であって、縦プレート部３２と一体に樹脂成形されて形成されている。板ばね付勢部３４は、固定装置５の係止部５２の内側に隣接配置されているため、図３では十分に図示できないため、図３において固定装置５の係止部５２の図示を省略した図を図４に示す。また、図５は、板ばね係止部４４、４５を破線表示したものである。

一対の板ばね７は、内側ハウジング４の上に収容されてウインドシールドガラス８と平行かつ上下方向へ延在する平板ばねであって、内側ハウジング４の左右両側に個別に配置されている。板ばね７の両端は、内側ハウジング４の側壁外面にそれぞれ突設された一対の板ばね係止部４４、４５に支承されている。ただし、図１では、理解を容易とするため、板ばね係止部４４、４５の図示は省略している。板ばね係止部４４、４５は、互いに上下の方向へ一定距離隔てて配置されて、板ばね７の両端とウインドシールドガラス８との間の距離を所定値に確保するためのストッパとして機能する。ただし、重要なことは、板ばね係止部４４、４５に係止された板ばね７の後側の平坦な主面は、固定部材３の挿入時に固定部材３の板ばね付勢部３４により、ウインドシールドガラス８側へ（前方へ）湾曲するように、板ばね係止部４４、４５の位置は、設定されているとする。

（組み付け）
上記したレインセンサ１の組み付け順序を以下に説明する。まずウインドシールドガラス８に固定装置５の本体枠部５１を接着し、その内側にシリコンシート（図示せず）をたとえば接着する。次に内側ハウジング４と外側ハウジング２とを図中、前後方向に嵌合させた状態にて、外側ハウジング２を固定装置５の一対の係止部５２の外側に被せ、内側ハウジング４の光路系４１の光授受面をシリコンシートに密着させる。なお、内側ハウジング４の板ばね係止部４４、４５により板ばね７の両端部を係止させておく。次に、全体としてコ字状の固定部材３の一対の縦プレート部３２を外側ハウジング２の下端窓２２から上方へ挿入し、固定部材３の縦プレート部３２を外側ハウジング２の側壁と内側ハウジング４の側壁との間に押し込む。その結果、縦プレート部３２のウインドシールドガラス８側の面から突出する板ばね付勢部３４は、板ばね７の後側の主面を上方へ摺動しつつ上方に沿いつつ板ばね７をウインドシールドガラス８側に湾曲させる。これにより、一対の板ばね７の両端部は、光路系４１の４隅に個別に近接配置された総計４つの板ばね係止部４４、４５により、シリコンシートに向けて予め定められた押圧力で押し付けられることになる。

なお、内側ハウジング４と外側ハウジング２と板ばね７とを組み付け、更に固定部材３を一部挿入した仮組み付けアセンブリを予め作製しておき、それを固定装置５にセットした後、固定部材３を押し込んで組み付けを完了してもよい。

（変形態様）
上記実施形態では、内側ハウジング４と外側ハウジング２とは別体に構成したが、内側ハウジング４は外側ハウジング２に対して内側ハウジング４の厚さ方向へ所定の小距離だけ変位可能であればよく、完全に別体に構成されることは必須ではない。

上記実施形態では、板ばね７は、その長さ方向及び幅方向がウインドシールドガラス８の主面に対して平行となるように配置されたが多少の斜めに配置されてもよい。

上記実施形態では、板ばね７を平板ばねとしたが、たとえばその厚さ方向へ多少、屈曲したり湾曲したりしてもよい。

上記実施形態では、固定部材３の板ばね付勢部３４の前端は、板ばね７の長さ方向中央位置にて板ばね７をウインドシールドガラス８に向けて弾性付勢したが、弾性付勢位置が前後方向へ多少ずれていてもよい。

上記実施形態では、固定部材３の被係止部３３の実質的な係止点と、板ばね付勢部３４の実質的付勢点であるその前端とは、前後方向へ完全に重なって配置されるので、固定装置５から板ばね７に至る力の伝達経路がきわめて短く、この伝達経路の力伝達特性のばらつきや変動を低減することができ、検出精度を向上することができる。ただし、この検出精度向上効果は、固定部材３の被係止部３３の実質的な係止点と、板ばね付勢部３４の実質的付勢点であるその前端とを結ぶ線が、ウインドシールドガラス８の法線と略平行であれば良好に奏することができる。

（作用）
上記説明したレインセンサ１の作用を以下に説明する。ただし、レインセンサ１は従来と同様、回路基板４２に固定された発光ダイオードから光路系４１及びシリコンシートを通じてウインドシールドガラス８に斜めに赤外光を照射する。回路基板４２に設けられた光電変換素子が、ウインドシールドガラス８の外表面からの反射光を光電変換し、回路基板４２に設けられた信号処理回路により降雨判定が行われる。この雨滴検出原理自体は本発明の要旨ではない上、もはや周知となっているため、説明を省略する。必要であれば、既出の特許文献などを参照されたい。

（効果）
上記したレインセンサ１の効果を図６、図７を参照して説明する。

図６は、所定の標準条件で内側ハウジング４に標準荷重を基準とした場合の、高温条件、高湿条件、冷熱条件の３つの条件で耐久試験を行った後のレインセンサ１がウインドシールドガラス８を押圧する荷重の割合を示す特性図である。図７は、所定の標準条件で内側ハウジング４に標準荷重で与えた状態にて得た出力を基準とした場合の、高温条件、高湿条件、冷熱条件の３つの条件で耐久試験を行った後の出力の割合を示す特性図である。aは実施例品、bは特許文献２の構造の従来品である。

図６、図７から、実施例品は温度や湿度の変化における耐久試験によるレインセンサ１の荷重変動が少ないため、出力変化が小さくなることがわかる。

その他の効果については、既述した通りであり、再述を省略する。

一実施形態の雨滴検出装置を前後方向にみた場合を示す部分断面平面図である。 図１の雨滴検出装置を上下方向にみた場合を示す断面図である。 図１の雨滴検出装置を左右方向にみた場合を示す断面図である。 図１の雨滴検出装置を左右方向にみた場合を示す断面図である。 図１の雨滴検出装置を左右方向にみた場合を示す断面図である。 温度及び湿度による実施例品と従来品との荷重変動を示す特性図である。 温度及び湿度による実施例品と従来品との出力特性変動を示す特性図である。

符号の説明

１ レインセンサ（雨滴検出装置）
２ 外側ハウジング
３ 固定部材
４ 内側ハウジング
５ 固定装置
７ 板ばね
８ ウインドシールドガラス
２１ 前端開口
２２ 下端窓
２３ 上端溝
３１ 横プレート部
３２ 縦プレート部
３３ 被係止部
３４ 板ばね付勢部
４１ 光路系
４２ 回路基板
４４ 板ばね係止部
４５ 板ばね係止部
５１ 本体枠部
５２ 係止部

Claims (7)

1. ウインドシールドガラスに接着固定される固定装置と、
   前記ウインドシールドガラスに付着する雨滴を光学的に検出する検出手段が収納される内側ハウジングと、
   この内側ハウジングを収納するとともに前記内側ハウジングに固定される外側ハウジングと、
   前記固定装置の係止部に着脱可能に係止される被係止部を有するとともに前記内側ハウジングに着脱可能に係合することにより前記内側ハウジングを前記固定装置に着脱自在に固定する固定部材と、
   前記内側ハウジングを前記ウインドシールドガラスに向けて押圧付勢可能に前記内側ハウジングに係合する板ばねと、
   を備える雨滴検出装置において、
   前記固定部材は、
   前記内側ハウジング上に配置された前記板ばねに当接して前記板ばねを前記ウインドシールドガラスに向けて所定の押圧力で弾性付勢する板ばね付勢部を有するものであり、
   前記固定部材の前記被係止部と前記板ばね付勢部とを結ぶ線は、前記ウインドシールドガラスの法線と略平行とされることを特徴とする雨滴検出装置。
2. 請求項１記載の雨滴検出装置において、
   前記板ばねの長さ方向及び幅方向は、前記ウインドシールドガラスの主面と略平行に配置される雨滴検出装置。
3. 請求項１記載の雨滴検出装置において、
   前記板ばねは、平板ばねからなる雨滴検出装置。
4. 請求項１記載の雨滴検出装置において、
   前記板ばねの両端部は、前記内側ハウジングに設けられた一対の板ばね係止部に支承され、
   前記ばねの長さ方向中央部は、前記固定部材の前記板ばね付勢部により前記ウインドシールドガラスに向けて弾性付勢される雨滴検出装置。
5. 請求項４記載の雨滴検出装置において、
   前記外側ハウジングは、前記固定部材を前記ウインドシールドガラスの主面と略平行に挿入可能な開口を前記外側ハウジングの一側端面に有する雨滴検出装置。
6. 請求項５記載の雨滴検出装置において、
   前記板ばねは、前記固定部材よりも前記ウインドシールドガラス側に位置して前記固定部材の前記挿入方向へ延設される雨滴検出装置。
7. 請求項６記載の雨滴検出装置において、
   前記固定部材の前記板ばね付勢部は、前記固定部材の挿入時に前記板ばねの主面を摺動しつつ前記板ばねを前記ウインドシールドガラスへ向けて湾曲させる雨滴検出装置。

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