JPH056156B2 - - Google Patents
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- JPH056156B2 JPH056156B2 JP57162176A JP16217682A JPH056156B2 JP H056156 B2 JPH056156 B2 JP H056156B2 JP 57162176 A JP57162176 A JP 57162176A JP 16217682 A JP16217682 A JP 16217682A JP H056156 B2 JPH056156 B2 JP H056156B2
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- Japan
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- diaphragm
- raindrop sensor
- natural frequency
- raindrops
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/0006—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances
- G01P13/0073—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances by using vibrations generated by the fluid
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Description
本発明は、雨滴の衝突による振動を検出してワ
イパを自動的に作動するための車両用雨滴センサ
に関する。 従来、この種の雨滴センサとしては雨滴の衝突
による振動を検出する圧電素子を用いたものが知
られており（例えば特公昭50−3670号公報参照）、
またこの雨滴センサを車両に適用した例として、
雨滴センサの検出出力に基づいてワイパの間欠時
間の制御およびワイパの作動制御を行なうように
したワイパ駆動モード制御装置が知られている
（特開昭58−112853号公報参照）。 ところで、上記従来の雨滴センサを車両に取り
付けた場合、雨滴の衝突による振動のみならず、
ドアの開閉による振動、悪路走行時の走行振動、
もしくはホーンを鳴らしたときの振動等が車体を
通じて雨滴センサに伝搬し、誤動作を起す恐れが
ある。そこで、従来にあつては雨滴の衝撃により
振動する振動板を利用し、その機械的振動を電気
信号に変換するようにした降雨状態検出器が知ら
れている。（実開昭55−179376号公報参照）。この
振動板による雨滴センサを車両に適用する場合、
この振動板の固有振動数を所定の周波数以上に設
定し、雨滴の衝突以外の振動を誤検出しないよう
にすることが考えられるが該振動板の固有振動数
を一般に25KHz以上の超音波領域に設定した場合
には、固有振動数を高めるために振動板が厚くな
り、そのため雨滴の衝突による振動エネルギの減
衰が大きく、雨滴センサの近傍もしくは一体に高
利得増幅器を設けて検出感度を確保しなければな
らず、構造が複雑化すると共にコスト的にも高価
になる。 一方、振動板の厚さを薄くして雨滴の衝突エネ
ルギの減衰を少なくしようとすると、振動板の面
積が小さくなり、圧電素子の大きさも振動板の面
積で決まるため雨滴の当る確率が少なくなり、雨
滴センサとして十分な性能を確保できなくなると
いう問題点があつた。 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、雨滴の検出感度が高く且つ誤動作
のない雨滴センサを提供することを目的とし、こ
の目的を実現するため、雨滴センサを一方の面に
雨滴の衝突を受けて振動する振動板と、前記振動
板の他方の面に固着され、前記振動板の振動を電
気信号に変換する圧電素子と、前記振動板を支持
する弾性支持材と、から構成し、前記振動板を、
前記圧電素子が固着された状態で固有振動数が
10kHz乃至25kHzの範囲に設定したものである。 以下、本発明を図面に基づいて説明する。 第１図は本発明の雨滴センサを備えた車両の説
明図である。 第１図において、１は車体であり、雨滴センサ
２はフロントガラスの近傍となるカウルトツプも
しくはエンジンフード上に設置され、且つ、走行
時に正圧となる斜線で示す領域に設置される。こ
の正圧領域に対する雨滴センサ２の設置は、負荷
領域に設置したときの雨滴の巻き上げによるセン
サ面への衝突入射角の低下による衝突エネルギの
減衰を避けて検出感度を高めるためである。 第２図は本発明の一実施例をワイパ制御部と共
に示した説明図である。 まず雨滴センサ２の構成を説明すると、３は振
動板であり、振動板３は車体を伝搬してくる不要
振動を吸収するため弾性支持材４により支持され
ており、振動板３の表面３ａは外部に露出されて
いる。 振動板３の裏面３ｂには両面に電極５，５′を
備えた圧電素子６が接着剤等により固着され、圧
電素子６の電極５，５′をリード線７，７′を介し
て増幅器８に入力接続している。 このような状態で振動板３はその固有振動数が
10KHz〜25KHzの範囲内となるように肉厚及び大
きさ（面積）が定められている。このように圧電
素子６が固着された振動板３の固有振動数を10〜
25KHzの範囲内としているのは次の理由による。 まず固有振動数10KHzの下限値は車体を伝搬し
てくる不要振動による誤動作を防止するためで、
この誤動作の原因となる各種の不要振動を実験的
に確認したところ、最も大きな振動周波数の広が
りをもつのはホーンを鳴したときの振動であるこ
とが判明した。 すなわち、ホーンを鳴らしたときに雨滴センサ
２の振動板に伝わる振動を計測すると第３図のグ
ラフに示す振動周波数特性が検出され、振動エネ
ルギの上限は約9KHz付近にあり、10KHzを越え
ることがない。 従つて、車体を伝搬してくる不要振動による誤
動作を防止するためには、振動板３の固有振動数
を10KHz以上とすれば良い。 次に固有振動数の上限25KHzは、雨滴センサ２
の検出感度を確保するために規制される。 すなわち、固有振動数を高くする程、車体を伝
わつてくる不要振動による誤動作を少なくするこ
とが可能であるが、25KHzを上回る超音波領域の
固有振動数を設定するためには、振動板３の大き
さが同じであつたとすると、固有振動数を高める
ために振動板３の肉厚が厚くなり、振動板３の剛
性が強まつて雨滴が衝突しても振動板の振動が小
さく、圧電センサの検出電圧も低くなる。このよ
うな検出感度の低下に対しては、増幅器８として
高価な高利得オペアンプ等を使用し、且つリード
線７，７′による信号損失及びノイズ混入を防止
するため、増幅器８を雨滴センサ２と一体又は近
傍に設けなければならなくなる。 一方、振動板３の肉厚を変えずに固有振動数を
25KHzを上回わる超音波領域にするには、振動板
３の面積を狭めなければならず、検出面積の低下
で振動板３に対する雨滴の衝突確率が下り、性能
低下を招く。 従つて、本発明では適正な振動板の厚さと面積
を確保できる振動板３の固有振動数上限を25KHz
にするものである。 再び第２図を参照するに、増幅器８で増幅され
た雨滴センサ２の検出信号は制御回路９に与えら
れ、制御回路９において検出信号のレベル、周波
数等から降雨量を判別し、ワイパの間欠時間及び
ワイパ作動速度の制御出力によりワイパモータ１
０を駆動するようにしている。 次に、第１図に示すように車体１の正圧領域に
設置した雨滴センサ２の取付け角、すなわち雨滴
センサ２の検出面（雨滴衝突面）の水平方向に対
する傾斜角θは、車両進行方向に向けてθ＝５〜
25の取付け角をもたせることが望ましい、 すなわち、車両の走行時には車速に応じてセン
サ面に対する雨滴の衝突入射角が変り、高速とな
るほど衝突入射角は小さくなり、衝突エネルギが
低下する。 例えば、雨滴の落下速度は１〜5m／secであ
り、通常の市街地走行時の車速は約30〜40Km／ｈ
であることから、このとき規定の検出感度が得ら
れる雨滴センサの取付け角θは運動方程式よりの
演算から次表−１のように定まる。
イパを自動的に作動するための車両用雨滴センサ
に関する。 従来、この種の雨滴センサとしては雨滴の衝突
による振動を検出する圧電素子を用いたものが知
られており（例えば特公昭50−3670号公報参照）、
またこの雨滴センサを車両に適用した例として、
雨滴センサの検出出力に基づいてワイパの間欠時
間の制御およびワイパの作動制御を行なうように
したワイパ駆動モード制御装置が知られている
（特開昭58−112853号公報参照）。 ところで、上記従来の雨滴センサを車両に取り
付けた場合、雨滴の衝突による振動のみならず、
ドアの開閉による振動、悪路走行時の走行振動、
もしくはホーンを鳴らしたときの振動等が車体を
通じて雨滴センサに伝搬し、誤動作を起す恐れが
ある。そこで、従来にあつては雨滴の衝撃により
振動する振動板を利用し、その機械的振動を電気
信号に変換するようにした降雨状態検出器が知ら
れている。（実開昭55−179376号公報参照）。この
振動板による雨滴センサを車両に適用する場合、
この振動板の固有振動数を所定の周波数以上に設
定し、雨滴の衝突以外の振動を誤検出しないよう
にすることが考えられるが該振動板の固有振動数
を一般に25KHz以上の超音波領域に設定した場合
には、固有振動数を高めるために振動板が厚くな
り、そのため雨滴の衝突による振動エネルギの減
衰が大きく、雨滴センサの近傍もしくは一体に高
利得増幅器を設けて検出感度を確保しなければな
らず、構造が複雑化すると共にコスト的にも高価
になる。 一方、振動板の厚さを薄くして雨滴の衝突エネ
ルギの減衰を少なくしようとすると、振動板の面
積が小さくなり、圧電素子の大きさも振動板の面
積で決まるため雨滴の当る確率が少なくなり、雨
滴センサとして十分な性能を確保できなくなると
いう問題点があつた。 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、雨滴の検出感度が高く且つ誤動作
のない雨滴センサを提供することを目的とし、こ
の目的を実現するため、雨滴センサを一方の面に
雨滴の衝突を受けて振動する振動板と、前記振動
板の他方の面に固着され、前記振動板の振動を電
気信号に変換する圧電素子と、前記振動板を支持
する弾性支持材と、から構成し、前記振動板を、
前記圧電素子が固着された状態で固有振動数が
10kHz乃至25kHzの範囲に設定したものである。 以下、本発明を図面に基づいて説明する。 第１図は本発明の雨滴センサを備えた車両の説
明図である。 第１図において、１は車体であり、雨滴センサ
２はフロントガラスの近傍となるカウルトツプも
しくはエンジンフード上に設置され、且つ、走行
時に正圧となる斜線で示す領域に設置される。こ
の正圧領域に対する雨滴センサ２の設置は、負荷
領域に設置したときの雨滴の巻き上げによるセン
サ面への衝突入射角の低下による衝突エネルギの
減衰を避けて検出感度を高めるためである。 第２図は本発明の一実施例をワイパ制御部と共
に示した説明図である。 まず雨滴センサ２の構成を説明すると、３は振
動板であり、振動板３は車体を伝搬してくる不要
振動を吸収するため弾性支持材４により支持され
ており、振動板３の表面３ａは外部に露出されて
いる。 振動板３の裏面３ｂには両面に電極５，５′を
備えた圧電素子６が接着剤等により固着され、圧
電素子６の電極５，５′をリード線７，７′を介し
て増幅器８に入力接続している。 このような状態で振動板３はその固有振動数が
10KHz〜25KHzの範囲内となるように肉厚及び大
きさ（面積）が定められている。このように圧電
素子６が固着された振動板３の固有振動数を10〜
25KHzの範囲内としているのは次の理由による。 まず固有振動数10KHzの下限値は車体を伝搬し
てくる不要振動による誤動作を防止するためで、
この誤動作の原因となる各種の不要振動を実験的
に確認したところ、最も大きな振動周波数の広が
りをもつのはホーンを鳴したときの振動であるこ
とが判明した。 すなわち、ホーンを鳴らしたときに雨滴センサ
２の振動板に伝わる振動を計測すると第３図のグ
ラフに示す振動周波数特性が検出され、振動エネ
ルギの上限は約9KHz付近にあり、10KHzを越え
ることがない。 従つて、車体を伝搬してくる不要振動による誤
動作を防止するためには、振動板３の固有振動数
を10KHz以上とすれば良い。 次に固有振動数の上限25KHzは、雨滴センサ２
の検出感度を確保するために規制される。 すなわち、固有振動数を高くする程、車体を伝
わつてくる不要振動による誤動作を少なくするこ
とが可能であるが、25KHzを上回る超音波領域の
固有振動数を設定するためには、振動板３の大き
さが同じであつたとすると、固有振動数を高める
ために振動板３の肉厚が厚くなり、振動板３の剛
性が強まつて雨滴が衝突しても振動板の振動が小
さく、圧電センサの検出電圧も低くなる。このよ
うな検出感度の低下に対しては、増幅器８として
高価な高利得オペアンプ等を使用し、且つリード
線７，７′による信号損失及びノイズ混入を防止
するため、増幅器８を雨滴センサ２と一体又は近
傍に設けなければならなくなる。 一方、振動板３の肉厚を変えずに固有振動数を
25KHzを上回わる超音波領域にするには、振動板
３の面積を狭めなければならず、検出面積の低下
で振動板３に対する雨滴の衝突確率が下り、性能
低下を招く。 従つて、本発明では適正な振動板の厚さと面積
を確保できる振動板３の固有振動数上限を25KHz
にするものである。 再び第２図を参照するに、増幅器８で増幅され
た雨滴センサ２の検出信号は制御回路９に与えら
れ、制御回路９において検出信号のレベル、周波
数等から降雨量を判別し、ワイパの間欠時間及び
ワイパ作動速度の制御出力によりワイパモータ１
０を駆動するようにしている。 次に、第１図に示すように車体１の正圧領域に
設置した雨滴センサ２の取付け角、すなわち雨滴
センサ２の検出面（雨滴衝突面）の水平方向に対
する傾斜角θは、車両進行方向に向けてθ＝５〜
25の取付け角をもたせることが望ましい、 すなわち、車両の走行時には車速に応じてセン
サ面に対する雨滴の衝突入射角が変り、高速とな
るほど衝突入射角は小さくなり、衝突エネルギが
低下する。 例えば、雨滴の落下速度は１〜5m／secであ
り、通常の市街地走行時の車速は約30〜40Km／ｈ
であることから、このとき規定の検出感度が得ら
れる雨滴センサの取付け角θは運動方程式よりの
演算から次表−１のように定まる。
【表】
従つて、雨滴センサの取付け角θをθ＝５〜25
の範囲に定めれば良い。 勿論、車速に応じて雨滴センサの取付け角θを
可変するようにしても良い。この取付け角可変手
段としては、例えば雨滴センサの検出面に対する
走行抵抗風の風圧で角度が可変する構造が簡潔で
好ましい。 以上説明したように、本発明によれば、車両用
雨滴センサを、一方の面に雨滴の衝突を受けて振
動する振動板と、振動板の他方の面に固着され、
振動板の振動を電気信号に変換する圧電素子と、
振動板を支持する弾性支持材と、から構成し、振
動板を、圧電素子が固着された状態で固有振動数
が10kHz乃至25kHzの範囲に設定するようにした
から、車体から振動板に伝搬する振動、例えば、
走行振動、ホーンの鳴動等の振動は弾性支持材で
吸収されて振動板に伝搬されにくくなると共に、
本発明の装置が車体に設置されたときに固有振動
数が変化することを防止できる。また、圧電素子
が固着された状態で振動板の固有振動数を10kHz
以上にしたから、約9kHz以下の周波数を有する
これらの振動が例えば空気中から伝わつてもこれ
は検出せず、雨滴の衝突以外の振動による誤動作
を確実に防止することができる。 更に、上記固有振動数を25kHz以下としたの
で、雨滴の衝突エネルギを減衰させることがなく
高い効率で振動エネルギに変換できると共に、雨
滴衝突頻度も高いものとすることができ、充分な
検出感度が得られ、コスト的にも安価で高い信頼
性を得ることができるという効果を奏する。
の範囲に定めれば良い。 勿論、車速に応じて雨滴センサの取付け角θを
可変するようにしても良い。この取付け角可変手
段としては、例えば雨滴センサの検出面に対する
走行抵抗風の風圧で角度が可変する構造が簡潔で
好ましい。 以上説明したように、本発明によれば、車両用
雨滴センサを、一方の面に雨滴の衝突を受けて振
動する振動板と、振動板の他方の面に固着され、
振動板の振動を電気信号に変換する圧電素子と、
振動板を支持する弾性支持材と、から構成し、振
動板を、圧電素子が固着された状態で固有振動数
が10kHz乃至25kHzの範囲に設定するようにした
から、車体から振動板に伝搬する振動、例えば、
走行振動、ホーンの鳴動等の振動は弾性支持材で
吸収されて振動板に伝搬されにくくなると共に、
本発明の装置が車体に設置されたときに固有振動
数が変化することを防止できる。また、圧電素子
が固着された状態で振動板の固有振動数を10kHz
以上にしたから、約9kHz以下の周波数を有する
これらの振動が例えば空気中から伝わつてもこれ
は検出せず、雨滴の衝突以外の振動による誤動作
を確実に防止することができる。 更に、上記固有振動数を25kHz以下としたの
で、雨滴の衝突エネルギを減衰させることがなく
高い効率で振動エネルギに変換できると共に、雨
滴衝突頻度も高いものとすることができ、充分な
検出感度が得られ、コスト的にも安価で高い信頼
性を得ることができるという効果を奏する。
第１図は本発明の雨滴センサを取り付けた車両
の説明図、第２図は本発明の一実施例を示した説
明図、第３図は振動板に伝わるホーンの鳴動によ
る振動エネルギの周波数分布を示したグラフ図で
ある。 １……車体、２……雨滴センサ、３……振動
板、４……弾性支持材、５，５′……電極、６…
…圧電素子、７，７′……リード線、８……増幅
器、９……制御回路、１０……ワイパモータ。
の説明図、第２図は本発明の一実施例を示した説
明図、第３図は振動板に伝わるホーンの鳴動によ
る振動エネルギの周波数分布を示したグラフ図で
ある。 １……車体、２……雨滴センサ、３……振動
板、４……弾性支持材、５，５′……電極、６…
…圧電素子、７，７′……リード線、８……増幅
器、９……制御回路、１０……ワイパモータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一方の面に雨滴の衝突を受けて振動する振動
板と、 前記振動板の他方の面に固着され、前記振動板
の振動を電気信号に変換する圧電素子と、 前記振動板を支持する弾性支持材と、 からなり、 前記振動板は、前記圧電素子が固着された状態
で固有振動数が10kHz乃至25kHzの範囲に設定さ
れている ことを特徴とする車両用雨滴センサ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57162176A JPS5952763A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 車両用雨滴センサ |
| US06/527,776 US4527105A (en) | 1982-09-02 | 1983-08-30 | Automatic windshield wiper speed control with piezoelectric sensor |
| DE8383108597T DE3380844D1 (en) | 1982-09-02 | 1983-08-31 | Wiper speed control system for an automotive windshield wiper |
| EP83108597A EP0102622B1 (en) | 1982-09-02 | 1983-08-31 | Wiper speed control system for an automotive windshield wiper |
| EP88116206A EP0308990B1 (en) | 1982-09-02 | 1983-08-31 | Wiper speed control system for an automotive windshield wiper |
| DE8888116206T DE3382667T2 (de) | 1982-09-02 | 1983-08-31 | Wischergeschwindigkeitssteuersystem fuer einen autowindschutzscheibenwischer. |
| US07/069,141 USRE33848E (en) | 1982-09-02 | 1987-07-02 | Automatic windshield wiper speed control with piezoelectric sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57162176A JPS5952763A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 車両用雨滴センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5952763A JPS5952763A (ja) | 1984-03-27 |
| JPH056156B2 true JPH056156B2 (ja) | 1993-01-25 |
Family
ID=15749456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57162176A Granted JPS5952763A (ja) | 1982-09-02 | 1982-09-20 | 車両用雨滴センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5952763A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0233181Y2 (ja) * | 1984-09-18 | 1990-09-06 | ||
| US4835435A (en) * | 1988-01-19 | 1989-05-30 | Hewlett-Packard Company | Simple, sensitive, frequency-tuned drop detector |
| JPH0233386U (ja) * | 1988-08-26 | 1990-03-02 | ||
| DE3902231A1 (de) * | 1989-01-26 | 1990-08-09 | Voralp Ets | Einrichtung fuer die steuerung eines scheibenwischers |
| JPH06180291A (ja) * | 1991-08-07 | 1994-06-28 | Meiwa Denki Kogyo Kk | 円筒内面検査方法とその装置 |
| DE102017219906A1 (de) | 2017-11-09 | 2019-05-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Steuergerät zum Messen von Niederschlag |
| CN112347652B (zh) * | 2020-11-10 | 2023-08-29 | 艾莫瑞信息技术咨询(厦门)有限公司 | 基于水文气象地区线性矩频率分析的暴雨高风险区划方法 |
| CN116794345A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-09-22 | 东南大学 | 一种液体泄漏监测装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS503670A (ja) * | 1973-05-14 | 1975-01-16 | ||
| JPS5812558B2 (ja) * | 1974-09-13 | 1983-03-09 | アンリツデンキ カブシキガイシヤ | コウセツケイ |
| JPS55179376U (ja) * | 1979-06-13 | 1980-12-23 |
-
1982
- 1982-09-20 JP JP57162176A patent/JPS5952763A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5952763A (ja) | 1984-03-27 |
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