技術 雨滴検出装置

0001

本発明は、ウィンドシールドに付着した雨滴を検出する雨滴検出装置に関するものである。

0002

従来より、発光素子からの光をウィンドシールドの内面側から照射し、ウィンドシールドの外面で反射した光を受光素子にて検出することにより、ウィンドシールドの外面のうちの雨滴検出領域に付着した雨滴を検出する雨滴検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

0003

このような雨滴検出装置は、発光素子や受光素子が収容されたケーシングの一面側にポッティング樹脂部材を配置し、ポッティング樹脂部材がウィンドシールドの内面側に押し付けられた状態で配置される。なお、ケーシングの一面は、円形状とされており、ポッティング樹脂部材はケーシングの一面の形状に沿って配置されている。

0004

特開２０１２−７１８２１号公報

0005

しかしながら、上記雨滴検出装置では、ケースの一面が円形状となっており、搭載スペースが大型化し易い。このため、ケースの一面を多角形状等にすることが考えられる。

0006

しかしながら、本発明者らが検討したところ、ケースの一面を多角形状にして一面上にポッティング樹脂部材を配置した場合、一面の中心から遠い部分では、一面の中心に近い部分よりポッティング樹脂部材の高さが低くなり易いことが確認された。つまり、ケースの一面を多角形状にして一面上にポッティング樹脂部材を配置した場合、ポッティング樹脂部材におけるケースと反対側の表面の平坦性が低下することが確認された。

0007

そして、このような雨滴検出装置では、ポッティング樹脂部材をウィンドシールドの内面側に押し付けて配置すると、ポッティング樹脂部材とウィンドシールドとの間に気泡が残存し易くなることが確認された。このため、ケーシングの一面を円形状と異なる形状にした雨滴検出装置では、検出精度が低下すると共に意匠性が低下する可能性がある。

0008

本発明は上記点に鑑み、搭載スペースが大型化することを抑制しつつ、ポッティング樹脂部材の表面の平坦性が低下することを抑制できる雨滴検出装置を提供することを目的とする。

0009

上記目的を達成するための請求項１では、内面（２００ａ）及び外面（２００ｂ）を有するウィンドシールド（２００）の外面に付着する雨滴を検出する雨滴検出装置であって、一面（１０ａ）を有し、一面側が内面に対向して配置されるケーシング（９０）と、ケーシング内に配置され、ウィンドシールドに向かって測定光を照射する発光素子（３０）と、ケーシング内に配置され、外面で反射した光を受光する受光素子（４０）と、一面に配置され、ウィンドシールドに配置される際に内面と当接するポッティング樹脂部材（８０）と、を備えている。そして、一面は、一面の中心（ｃ）から外縁端までの距離が異なる部分を有する平面形状とされ、外縁端に一面の法線方向に沿って突出し、外縁端に沿って一周する枠状のダム部（１４）が形成されており、ダム部は、中心から最も遠い最遠部分（１４ａ）の高さが最も高くされていると共に、中心に最も近い最近部分（１４ｂ）の高さが最も低くされており、ポッティング樹脂部材は、ダム部における突出方向先端の先端面（１４１）を覆うように配置され、一面側と反対側の表面（８０ａ）と一面との間の長さにおいて、一面の中心（ｃ）上に位置する部分の長さ（Ｌ１）は、最遠部分上に位置する部分の長さ（Ｌ２）以上とされている。

0010

これによれば、ケーシングの一面は、中心から外縁端までの距離が異なる部分を有する形状とされている。このため、中心を通り、外縁端までの距離が最も長い部分の長さを半径とする円形状とされている場合と比較して、搭載スペースの小型化を図ることができる。

0011

また、ポッティング樹脂部材は、最遠部分でも盛り上がり易くなる。また、最遠部分は、ポッティング樹脂部材の表面と一面との間の長さにおいて、一面の中心上に位置する部分の長さが最遠部分上に位置する部分の長さ以上となる高さとされている。このため、例えば、ダム部の高さが外縁端に沿って均一とされている場合と比較して、ポッティング樹脂部材の表面の平坦性が低下することを抑制できる。

0012

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

0013

第１実施形態における雨滴検出装置の平面図である。
図１中のII−II線に沿った断面図である。
図１中の矢印III方向から視た側面図である。
図１中のIV−IV線に沿った断面図である。
図１に示す雨滴検出装置をウィンドシールドに配置した状態を示す断面図である。
第２実施形態における雨滴検出装置の断面図である。
第３実施形態における雨滴検出装置の断面図である。
他の実施形態における雨滴検出装置の平面図である。
他の実施形態における雨滴検出装置の平面図である。

0014

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

0015

（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の雨滴検出装置は、例えば、被取付部材としての車両のウィンドシールドに付着した雨滴を検出するのに利用されると好適である。以下では、ウィンドシールドの外面を車両の外側の面とし、ウィンドシールドの内面を車室内の面として説明する。

0016

雨滴検出装置１は、図１〜図３に示されるように、ケース１０、回路基板２０、発光素子３０、受光素子４０、レンズ５０、カバー６０、バネ部材７０、ポッティング樹脂部材８０等を備える構成とされている。なお、本実施形態では、後述するように、ケース１０とカバー６０とが組み付けられることによってケーシング９０が構成されている。

0017

ケース１０は、ポリカーボネートやアクリル等の樹脂を型成形することにより作られており、レンズ５０と一体的に成形されている。本実施形態では、ケース１０は、一面１０ａおよび他面１０ｂと、一面１０ａおよび他面１０ｂを繋ぐ側面１０ｃを有し、他面１０ｂ側に凹部１１が形成された箱形状とされている。そして、ケース１０は、一面１０ａが矩形状とされている。なお、ケース１０の一面１０ａは、後述するが、図５に示されるように、ウィンドシールド２００の内面２００ａと対向して配置される面であり、ポッティング樹脂部材８０が配置される面である。レンズ５０の構成については、後述する。

0018

回路基板２０は、一面２０ａおよび他面２０ｂを有する板状のプリント基板等で構成されている。そして、回路基板２０は、一面２０ａ側が凹部１１の底面と対向しつつ、ケース１０に形成された凹部１１を閉塞するように、ケース１０に組み付けられている。具体的には、図２とは別断面において、ケース１０には、凹部１１の開口端に突起部が形成され、回路基板２０には、凹部１１の開口端と対向する部分に突起部と対応する孔部が形成されている。そして、回路基板２０は、当該回路基板２０に形成された孔部にケース１０の突起部が差し込まれ、突起部がかしめられることによってケース１０に組み付けられている。

0019

回路基板２０の一面２０ａ側には、発光素子３０および受光素子４０が配置されている。なお、発光素子３０および受光素子４０は、回路基板２０の一面２０ａにおいて所定の距離だけ離れて配置されている。また、回路基板２０には、特に図示しないが、ＩＣチップ等の電子部品も配置されている。

0020

発光素子３０は、後述するウィンドシールド２００の外面２００ｂに付着した雨滴を検出するための測定光を照射する発光装置であり、ウィンドシールド２００に向かって測定光を照射する発光ダイオード（すなわち、ＬＥＤ）等で構成されている。

0021

受光素子４０は、発光素子３０から照射された測定光を受光する受光装置であり、受光した光の強度に応じた検出信号を出力するフォトダイオード（すなわち、ＰＤ）等で構成されている。そして、受光素子４０は、ウィンドシールド２００の外面２００ｂで反射した測定光を受光する。

0022

また、回路基板２０には、発光素子３０を駆動する駆動回路や受光素子４０の検出結果を処理する処理回路等が配置されている。特に限定されるものではないが、駆動回路は、例えば、発光素子３０をＰＷＭ（Pulse Width Modulationの略）制御するように構成されている。すなわち、駆動回路は、パルス信号によって発光素子３０を点滅させるように構成されている。なお、駆動回路は、一定の電圧を印加することによって発光素子３０を駆動する構成とされていてもよい。処理回路は、受光素子４０の信号を増幅処理等するように構成されている。

0023

また、ケース１０には、側面１０ｃにコネクタ部１２が配置されている。本実施形態では、ケース１０とコネクタ部１２とは、別部材で構成されており、ケース１０およびコネクタ部１２に形成された一対の嵌合部が嵌合されることで組み付けられている。但し、ケース１０およびコネクタ部１２は、一体的に形成されていてもよい。

0024

そして、ケース１０およびコネクタ部１２には、回路基板２０と外部回路とを電気的に接続するための複数のターミナル１３が備えられている。具体的には、各ターミナル１３は、棒状部材であり、一端側がコネクタ部１２に形成されている開口部１２ａ内に露出すると共に、他端側が凹部１１内に露出するように備えられている。なお、図２では、１本のターミナル１３のみが図示されている。

0025

そして、各ターミナル１３のうちの凹部１１内に露出している他端側は、回路基板２０と電気的、機械的に接続されている。本実施形態では、各ターミナル１３の他端側は、図２とは別断面において、回路基板２０に形成された挿通孔に挿通され、はんだ等が配置されることによって回路基板２０と電気的、機械的に接続されている。

0026

レンズ５０は、上記のように、ケース１０と一体的に成形されており、凹部１１内に位置している。そして、本実施形態のレンズ５０は、発光素子３０から照射された測定光をウィンドシールド２００に導く入射側レンズ面５１を有すると共に、ウィンドシールド２００の外面２００ｂで反射した測定光を受光素子４０に導く出射側レンズ面５２を有する構成とされている。

0027

カバー６０は、ケース１０に対応した箱形状とされており、ケース１０との間に回路基板２０が収容されるように、ケース１０における他面１０ｂ側に配置されてケース１０に組み付けられている。本実施形態では、カバー６０は、スナップフィット接合等によってケース１０に組み付けられている。これにより、ケース１０およびカバー６０によってケーシング９０が構成され、ケーシング９０内に発光素子３０および受光素子４０が配置された構成となる。

0028

バネ部材７０は、板バネ等で構成されており、カバー６０および回路基板２０の他面２０ｂと当接するように配置されている。なお、バネ部材７０は、コイルバネ等で構成されていてもよい。

0029

ポッティング樹脂部材８０は、ケース１０（すなわち、ケーシング９０）の１０ａに配置されており、シリコーン系等の柔らかい樹脂材料で構成されている。なお、このポッティング樹脂部材８０は、ケース１０の一面１０ａに樹脂材料がポッティングされることで構成される。

0030

ここで、本実施形態におけるケース１０の一面１０ａ側の形状と、ポッティング樹脂部材８０との関係について、図１〜図４を参照しつつ説明する。なお、図４では、ポッティング樹脂部材８０を省略し、ケース１０の断面のみを図示している。

0031

ケース１０の一面１０ａは、上記のように矩形状とされており、外縁端に一面１０ａの法線方向に突出するダム部１４が形成されている。具体的には、ダム部１４は、ケース１０の一面１０ａにおける外縁端を一周するように、枠状に形成されている。また、ダム部１４は、突出方向先端に位置する先端面１４１と、先端面１４１と一面１０ａとを繋ぐ内壁面１４２とを有する形状とされており、内壁面１４２と一面１０ａとの成す角度θが略直角となるように構成されている。

0032

そして、ダム部１４は、一面１０ａの法線方向に沿った長さを高さとすると、一面１０ａの中心ｃから最も遠い最遠部分１４ａの高さが最も高くなり、一面１０ａの中心ｃに最も近い最近部分１４ｂの高さが最も低くなるように構成されている。本実施形態では、図１に示されるように、一面１０ａは、一対の短辺１０１ａ、１０１ｃと一対の長辺１０１ｂ、１０１ｄとを有する矩形状とされている。このため、ダム部１４は、矩形状とされた一面１０ａにおける各角部に位置する部分が最遠部分１４ａとなり、長辺１０１ｂ、１０１ｄの中心ｃに位置する部分が最近部分１４ｂとなる。そして、ダム部１４は、一面１０ａにおける各角部に位置する部分の高さが最も高くなり、長辺１０１ｂ、１０１ｄの中心ｃに位置する部分の高さが最も低くなる構成とされている。

0033

また、ダム部１４は、図３に示されるように、一面１０ａの外縁端に沿って、高さが連続的に変化する形状とされている。言い換えると、ダム部１４は、高さが滑らかに変化する形状とされている。すなわち、ダム部１４は、一面１０ａの外縁端に沿って、尖った部分を有さず、局所毎に曲率を有する形状とされている。つまり、ダム部１４は、一面１０ａの外縁端に沿って、先端面１４１が連続した面とされている。

0034

そして、ポッティング樹脂部材８０は、一面１０ａに樹脂材料がポッティングされることにより、ダム部１４の先端面１４１を覆うように配置される。この際、ダム部１４の高さが外縁端に沿って均一とされている場合には、ポッティング樹脂部材８０は、一面１０ａの中心ｃ上に位置する部分が最も盛り上がり易く、一面１０ａの中心ｃから遠くなるほど盛り上がり難くなる。このため、ポッティング樹脂部材８０におけるケース１０と反対側の表面（以下では、単にポッティング樹脂部材８０の表面と称する）の平坦性が低くなる。なお、ポッティング樹脂部材８０の表面とは、言い換えると、後述するウィンドシールド２００の内面２００ａと当接する面のことである。

0035

これに対し、本実施形態では、ダム部１４は、上記のように、最遠部分１４ａが最も高くなると共に、最近部分１４ｂが最も低くなるように構成されている。このため、ポッティング樹脂部材８０は、一面１０ａの中心ｃから遠い部分でも表面張力によって盛り上がり易くなる。したがって、ポッティング樹脂部材８０の表面８０ａの平坦性が低くなることを抑制できる。

0036

なお、最遠部分１４ａは、ポッティング樹脂部材８０の表面８０ａと一面１０ａとの間の長さにおいて、一面の中心ｃ上に位置する部分の長さＬ１が最遠部分１４ａ上に位置する部分の長さＬ２以上となる高さとされている。この場合、ダム部１４は、長さＬ１と長さＬ２とがほぼ同じになる高さとされることが好ましい。

0037

以上が本実施形態における雨滴検出装置１の構成である。そして、このような雨滴検出装置１は、図５に示されるように、ポッティング樹脂部材８０がウィンドシールド２００の内面２００ａに押し付けられた状態で配置される。具体的には、雨滴検出装置１は、カバー６０が押圧されることにより、バネ部材７０を介して、回路基板２０およびケース１０が押圧されてポッティング樹脂部材８０がウィンドシールドの内面に押し付けられた状態で配置される。

0038

この際、本実施形態では、ポッティング樹脂部材８０における表面８０ａの平坦性が向上した状態となっている。このため、ポッティング樹脂部材８０とウィンドシールド２００との間に気泡が残存することを抑制できる。したがって、検出精度が低下することを抑制できると共に、意匠性が低下することを抑制できる。

0039

そして、このように配置された雨滴検出装置１では、発光素子３０から測定光を照射する。これにより、測定光は、入射側レンズ面５１からレンズ５０の内部に進むと共にコリメートされてウィンドシールド２００の外面２００ｂに導かれる。なお、測定光は、入射側レンズ面５１により、ウィンドシールド２００の外面に対して４５°の角度にコリメートされる。つまり、レンズ５０は、測定光がポッティング樹脂部材８０を介してウィンドシールド２００の外面２００ｂの雨滴検出面で全反射（臨界角以上）するように形成されている。その後、測定光は、ウィンドシールド２００の外面２００ｂで反射された後、出射側レンズ面５２を介して受光素子４０で集光される。

0040

そして、雨滴検出装置１は、ウィンドシールド２００の外面２００ｂに雨滴が付着していない状態での受光素子４０の受光量を１００％とし、この受光量に対する変化を雨滴として検出する。なお、この雨滴検出結果は、例えば、車両のワイパの自動制御に用いられる。

0041

すなわち、ウィンドシールド２００の外面２００ｂに雨滴が付着すると、発光素子３０からウィンドシールド２００の雨滴検出面に達した測定光は、雨滴と空気の屈折率の違いにより、全反射を起こさなくなり、受光素子４０に到達する測定光は減少する。そして、この測定光の減少量が閾値に達すると、雨滴検出装置１は、ウィンドシールド２００の雨滴検出面に雨滴が付着したと判定し、その判定結果を外部装置に出力する。

0042

以上説明したように、本実施形態では、ケース１０は、一面１０ａが矩形状とされている。このため、例えば、一面１０ａが長辺１０１ｂ、１０１ｄを直径とする円形状とされている場合と比較して、搭載スペースの小型化を図ることができる。

0043

また、一面１０ａの外縁端にダム部１４が形成されており、ダム部１４は、最遠部分１４ａの高さが最も高く、最近部分１４ｂの高さが最も低くなるように形成されている。このため、ポッティング樹脂部材８０は、最遠部分１４ａでも盛り上がり易くなる。また、最遠部分１４ａは、ポッティング樹脂部材８０の表面８０ａと一面１０ａとの間の長さにおいて、一面の中心ｃ上に位置する部分の長さが最遠部分１４ａ上に位置する部分の長さ以上となる高さとされている。したがって、ポッティング樹脂部材８０の表面８０ａの平坦性が低下することを抑制できる。

0044

これにより、ポッティング樹脂部材８０をウィンドシールド２００の内面２００ａに押し付けて雨滴検出装置１を配置する際、ポッティング樹脂部材８０とウィンドシールド２００との間に気泡が残存することを抑制できる。このため、検出精度が低下することを抑制できると共に意匠性が低下することを抑制できる。

0045

また、本実施形態では、ダム部１４は、一面１０ａの外縁端に沿って、先端面１４１が連続した面とされている。このため、樹脂材料を一面１０ａにポッティングした際、樹脂材料がダム部１４から漏れ出ることを抑制できる。

0046

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対し、ダム部１４における内壁面１４２の形状を変更したものである。その他に関しては、上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

0047

本実施形態では、図６に示されるように、ダム部１４は、内壁面１４２と一面１０ａとの間の成す角度θが鈍角とされている。つまり、ダム部１４は、内壁面１４２と一面１０ａとの間の成す角度が直角とされている場合と比較して、内壁面１４２と一面１０ａとの面方向の変化が緩やかになるように構成されている。

0048

これによれば、樹脂材料を一面１０ａにポッティングしてポッティング樹脂部材８０を形成する際、ダム部１４の内壁面１４２と一面１０ａとの間の成す角度θが直角である場合と比較して、ダム部１４の内壁面１４２と一面１０ａとの境界部に気泡が形成されることを抑制できる。つまり、ダム部１４の内壁面１４２と一面１０ａとの境界部に気泡が残存することを抑制できる。このため、当該部分からポッティング樹脂部材８０が剥離してしまうことを抑制できる。

0049

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対し、ダム部１４における内壁面１４２の形状を変更したものである。その他に関しては、上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

0050

本実施形態では、図７に示されるように、ダム部１４は、先端面１４１および内壁面１４２に微小な凹凸で構成されるシボ部１４３が形成されている。なお、このようなシボ部１４３は、ケース１０を樹脂成形する際に形成される。

0051

これによれば、樹脂材料を一面１０ａにポッティングしてポッティング樹脂部材８０を形成する際、樹脂材料がシボ部１４３よって漏れ難くなる。このため、ポッティング樹脂部材８０は、先端面１４１を覆う部分が厚くなり易くなり、ウィンドシールド２００に押し付けられた際にダム部１４上の部分も潰れ易くなる。したがって、ポッティング樹脂部材８０におけるダム部１４上の部分とウィンドシールド２００の内面との間にも気泡が残存し難くなり、さらに意匠性の向上を図ることができる。

0052

また、シボ部１４３によってポッティング樹脂部材８０とダム部１４との接合性を向上できるため、ポッティング樹脂部材８０が剥離することも抑制できる。

0053

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

0054

例えば、上記各実施形態において、ケース１０の一面１０ａの形状は、円形状でなければ適宜変更可能である。例えば、図８Ａに示されるように、一面１０ａは、矩形状における角部が面取りされた八角形とされていてもよい。この場合、ダム部１４の最遠部分１４ａは、各短辺１０１ａ、１０１ｃと各長辺１０１ｂ、１０１ｄとの間に位置する一辺１０１ｅと、各短辺１０１ａ、１０１ｃおよび各長辺１０１ｂ、１０１ｄとの境界部分となる。

0055

また、図８Ｂに示されるように、一面１０ａは、一対の直線１０１ｃ、１０１ｄと、各直線１０１ｃ、１０１ｄを繋ぐ円弧１０１ｆとが組み合わされた形状とされていてもよい。なお、本実施形態では、各円弧１０１ｆは、中心ｃを中心とする円の一部で構成されている。このため、最遠部分１４ａは、ダム部１４のうちの円弧１０１ｆ上に位置するダム部１４となる。

0056

そして、上記各実施形態を適宜組み合わせてもよい。例えば、上記第２実施形態を上記第３実施形態に組み合わせてもよい。

0057

１０ケース
１０ａ 一面
１４ダム部
１４ａ 最遠部分
１４ｂ 最近部分
３０発光素子
４０ 受光素子