JPH06509652A - 窓に取り付けられ、かつ遊端を備えた光パイプを有する光学的水滴センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

窓に取り付けられ、かつ遊端を備えた光パイプを有する光学的水滴センサ ２朋Ｌ１遣

【粟上へ用」λ１ 本発明は、車輌用ウィンドシールドの外側表面の水滴の有無に応答して自動車の ウィンドシールド用ワイパの動作を制御するための光学的センサに関し、特にウ ィンドシールドの内側表面に取り付けられた光学的センサに関する。 従来の技術 これまで、自動車の車輌には少なくとも運転者の視界内の、より一般的にはウィ ンドシールドを通した視野を広げるべくより広い面積内の、ウィンドシールドの 外側表面から水滴を除去するための、モータによって駆動されたウィンドシール ド用ワイパが備え付けられてきた。初期の型式の車輌では、運転者がワイパの動 作を制御するための手動で操作するオンオフスイッチが備え付けられていた。そ の後の新しい型式の車輌には、降雨量またはウィンドシールド上の水滴に応じて 、低速または高速でワイパを作動させる動作を可能にする２位置スイッチが備え 付けられていた。 更に新しい型式の車輌には、運転者が状況に応じて無限ではないが広範囲の速度 を選択することのできる複数位置または可変速度スイッチが備え付けられてきた 。より最近では、ワイパ制御装置は遅れ特性を有し、従ってワイパは所定時間の 遅ね間隔で断続的に動作することができる。 今［ｌでは、上述された手動で操作されるウィンドシールド用ワイパモータ制御 を改良することによって、ウィンド／−ルドまたはリヤウィンド等のワイパが使 用される他の窓ガラスの表面に水滴が付着したときに、モータを自動的に作動さ せるウィンドシールド用ワイパモータ制御が開発されている。そのような自動的 な作動を行うための制御装置は、例えば、Ｆｕｋ　ａ　ｔ　ｓｕ等による米国特 許第４，４７６．４１９号明細書、Ｎｏａｃｋによる米国特許第４゜３５５．２ ７１号明細書、Ｂｌａｓｚｋｏｗｓｋｉによる米国特許第４，１３１，８３４号 明細書、Ｇｉ　ｂｓｏｎによる米国特許第４，４６３，２９４号明細書及びＢｏ ｅｇｈ−Ｐｅ　ｔ　ｅ　ｒ　ｓｏｎによる米国特許第４．　４９５．　４５２号 明細書に開示されている。ＭｃＣｕｍｂｅ　ｒ等による米国特許第４，６２０， １４１号明細書には、ウィンドシールドの外側表面の水滴に応答してワイパブレ ードを往復させるための自動制御回路が開示されており、ここではブロック型の センサハウジングがウィンドシールドの内側表面に取着されている。センサの構 造及びセンサに関連する回路は、この米国特許第４，６２０．１４１号明細書に 詳しく記載されており、この特許明細書はここで言及したことによって本出願の 一部とされたい。 ワイパを自動的に作動させるための多くの感知ユニツトまたは検知ユニットは、 ウィンドシールドの外側表面に水滴が存在することによる、光のビームの通常の 通路からの拡散または反射の原理に基づいて動作するものである。そのような装 置のあるものでは、箱形のハウジングがウィンドシールドの内側表面に取着され ている。ハウジングにはそれを貫通する第１の集合のボアが備えられており、そ のボアは、ウィンドシールドの関連する領域の平面に対（７て所定の角度を成し て配置されている。ボア内には、光バイブまたは光ロッド及び発光ダイオードが 取着されている。 対応する第２の集合のボアが第１の集合のボアと角度を成して配置され、ハウジ ングが内側表面に取着されたとき、第１のボアの長手方向の軸と第２のボアの長 手方向の軸は、ウィンドシールドの外側表面の点で交差することになる。 第２の集合のボア内には、光伝達ロッド及び光感知装置が収容されている。発光 ダイオードからの光は、空気とガラスの境界面即ちウィンドシールドの外側表面 から光検知器へ反射される。ウィンドシールドの表面に存在する水滴によって、 空気とガラスの境界面での光の反射が影響を受け、この反射された光の変化は、 電気的に処理されかつウィンドシールド用ワイパを動作させるための信号として 利用される。 このシステムを適切に作動させるためには、例えば、ウィンドシールドの外側表 面での水滴の凝縮または埃の堆積によって引き起こされるウィンドシールドの内 側表面からの光のスプリアスな反射を妨げるように、センサハウジングかウィン ドシールドの表面に対して固定した位置に取着されなければならず、先パイプま たは光ロッドが、ウィンドシールドに光学的に結合されていなければならない。 言い換えれば、光バイブまたは光ロンドと板ガラス表面との間の境界面を効果的 に光学的な観点から除去するべく、センサハウジングがウィンド゛シールドに締 着され、かつウィンドシールドと光学的に結合されていなければならない。 センサハウジングをウィンドシールドと面対面に機械的にまたは他の方法によっ て係合させるための様々な装置が提案されてきた。それらの装置は、しばしば取 付けが困難かつ美観的に優れたらのではなく、過度に運転者の視野を妨害する傾 向がある。従って、それらの装置の何れもが、センサハウジングをウィンドシー ルドに取着するために完全に満足なものでないことが明らかとなっている。 ル肌皇−隨去 本発明に基づけば、センサ／＼ウジング吉ウィンドシールドの内側表面との間に 配置された中間層によって、ウィンドシールドまたは車輌の他の窓ガラスの表面 に直接センサハウシングか取着される。中間層は好ましくは、ウィンドシールド の内側面とセンサハウソングの向かい合う面の両方に接打する両面の粘着体を有 する。センサユニ・ノドの光バイブまたは光ロッドは光学的に中間層と結合して おり、言い替えれば中間層は光バイブまたは先口・ノドがウィンドシールドまた は他の窓ガラスと適切に光学的に結合されるような透明度を有する。センサは、 ワイパの動作を制御するための回路に従来通り電気的に接続されている。 欧侮」（朋 第１図は、本発明に基ついて、自動車のウィンドシールドに取り付けられた光セ ンサの部分斜視図である。 第２図は、本発明の部品の構成を示す拡大部分群斜視図である。 第３図は、第１図の線３−３から見た断面図である。 第４図は、本発明の他の実施例を示す第３図と同様の拡大部分断面図である。発 明の開示 本発明に基づけば、車輌用ウィンドシールドの外側表面に存在する水滴を検知す るための前記ウィンドシールドの内側表面に取り付けられたセンサであって、前 記ウィンドシールドの前記内側表面に面した基底面を備えたブロックと、関連す る光源からの入射光を前記ウィンドシールドへ伝達するための、前記ブロック内 の第１の光パイプと、前記ウィンドシールドのからの反射光を受け取り、関連す る光検知素子へ前記反射光を伝達するための前記ブロック内の第２の光パイプと 、前記基底面と前記ウィンドシールドの前記内側面との間に配置され、かつ前記 基底面と前記ウィンドシールドの前記内側面とに面した複数の粘着性の表面を備 えた光伝達中間層とを有し、前記中間層が、前記ブロックを前記ウィンドシール ドに接着し、かつ前記第１の光パイプ及び前記第２の光パイプを前記内側面に光 学的に結合することを特徴とするセンサが提供される。 好ＵＪＬｆＬ？！ｌｐ１珊 第１図を参照すると、ウィンドシールド１４が取着されている開口部を画定する フード１１、サイドポスト１２及びルーフ１３を成形している自動車の一部分１ ０が示されている。ウィンドシールドの下側エツジに沿った休息位置にあるウィ ンドシールド用ワイパブレード１５は、円弧１６を描くように動きかつウィンド シールドの表面に堆積した水滴を拭き取るために、従来通り動作可能である。ワ イパによって拭き取られるウィンドシールドの領域の内側表面には、ウィンドシ ールドの反対側の表面または外側表面の水滴を感知し、かつウィンドシールド用 ワイパの動作を開始させるための感知ユニット１７が取着されている。 第２図及び第３図に最も良く示されているように、雨粒感知ユニット１７は、以 下に説明されるように用られる粘着性の中間層３３に適合しかつ粘着性の中間層 ３３に接着される不透明な材料からなるブロック１８を有する。ブロックは例え ば、金属または適切な硬質プラスチック材料からなる。ブロックは、ウィンドシ ールドに向かい合う基底面２１に対して、例えば約４５度の適切な角度を成して 配置された向かい合う傾斜面１９及び２０を有するように形成されている。ウィ ンドシールドは、ブロックが取着されるべき領域では比較的平坦なので、基底面 ２１も平坦である。しかし、基底面２】か、湾曲したウィンドシールドの表面と 適合するように湾曲したウィンドシールドに対応する形状を有することも予測さ れる。 −組の間隔を置いて配置されたボア２２は、基底面２１に対しである角度を成し て、好ましくは約４５度の角度を成して表面１９からブロック１８を通して延在 している。 商標Ｌｕｃｉｔｅ等の製品である光バイブ２３が、その下側端部または遊端２４ がブロック１８の基底面２１と同一平面上にあるように構成されかつ配置される ようにボア内に配置されている。発光ダイオード２５は、ボア２２内に取着され ている。間隔を置いて配置されたボア２６の第２の集合（４個が図示されている ）も同様に、基底面２１に対して約４５度の適切な角度を成してブロック１８を 通って傾斜面２０から延在している。ボア２６内に配置されたアクリルなどの透 明なプラスチック製ロッドまたは光バイブ２７は、基底面２１と同一平面上にあ るように構成かつ配置された下側端部または遊端２８を有する。フォトトランジ スタ２９が、光パイプ２７と連通するボア２６内に取着されている。 感知ユニット１７が、内側表面の動作可能な位置に取り付けられたときに、ボア ２２及び２６の長手方向の軸とボア内の光バイブ２３及び２７の軸は、第３図の 破線で示されるように、ウィンドシールドの反対側の表面または外側の表面で交 差する。発光ダイオード２５及びフォトトランジスタ２９は従来通り制御システ ムの回路に接続されており、その詳細な部分は本発明の一部を形成するものでは ない。 水滴感知ユニット１７は本発明に基づいて車輌用のウィンドシールドに取着され 、従って説明のために、光感知ユニット１７は通常の積層ガラスのウィンドシー ルド１４に取着されるものとして例示されかつ記載されている。その３ようなウ ィンドシールドは、各々がプラスチック中間層３２に積層された外側板ガラス３ ０及び内側板ガラス３１を負する。プラスチック中間層３２に板ガラスを積層す ることによって、板ガラスの向かい合う内側表面が光学的な観点で効果的に除去 される。（７かし、感知ユニットが、自動車のリアウィンドウ及びサイドウィン ドウに従来通り用いられているような一枚の板ガラスにも良好に取着されること は容易に理解される。何れの場合でも、感知ユニットを適切に動作させるために は、感知ユニットをウィンドシールド１４または他の窓ガラスの内側表面に光学 的に結合しなければならない。光バイブ２３及び２７の端部と、内側の板ガラス ３１の向かい合う表面との間に空隙または不連続な部分か存在してはならない。 そのような空隙は、光パイプを通したウィンドシールドへの及びウィンドシール ドからの尤の伝達を妨害するものである。このために、光バーイブを板ガラス３ １に光学的に結合するために、従来、ブロック１８は、光バイブの端部２４及び ２８を板ガラスの表面に直接接触させるか、または板ガラスの表面と光バイブの 端部との間に透明なスペーサまたはシムを配置しかつ接触させた状態でウィンド シールドに取り付けられていた。 ブロック１８は、概ね機械的に板ガラスの表面との接触を保持されているか、ま たは光学的に結合された構造を妨げることのない液体の接着剤からなる薄い層に よって取着されていた。 本発明に基づけば、ブロック１８を板ガラス３１の表面に接着し、かつ光バイブ ２３及び２７を板ガラスに光学的に結合させるための中間層３３が提供される。 中間層３３は、ブロックの基底面２１と光バイブ２３及び２７の端部、及び板ガ ラス３１の表面に各々接着される向かい合う粘着性の主面３４と３５とを有する 。中間層３３は、光学的な特性であるとみなされる充分な透明度を有する必要は なく、しかし制御システムの回路を動作させるために、ダイオード２２からウィ ンドシールド１４への入射光と、外側の板ガラス３０の外側表面からフォトトラ ンジスタ２９への反射光とを充分に伝達するものでなければならない。制御シス テムを作動させるために赤外線の範囲の光を充分に伝達し、かつ接着面を備えた 重合体の材料が有効に用いられる。 適切な材料の例としては、アクリル、ポリウレタン及びシリコーンがある。中間 層３３は、板ガラスの表面の僅がな湾曲に適合し、かつブロックと板ガラスとの 間に空気の泡を閉じこめることなしに板ガラスの表面と基底面２１との空隙を満 たすように充分な厚み及び可塑性を備えなければならない。中間層３３として用 いるために適切な製品は、合衆国ミネソタ州ミネアポリスの３Ｍ社から製品番号 第４゜９０５の製品を入手することができる。その製品は厚さ約２０ｏｏｏであ り、かつ感知ユニットと板ガラスの表面とを確実に接看するものである。その製 品より厚いまたは薄い中間層３３を用いることもできる。最大の強度を提供する ために、中間層のバッチ３３は第２図に示されるようにブロック１８の基底面２ １と重合することが好ましい。 第４図には本発明の他の実施例が例示されており、この実施例では光バイブ２３ 及び２７の端部は、光学的な結合領域に空気の泡が形成されることを防止し、か つ取着領域のウィンドシールドの表面の僅かな湾曲に調和するように適合されて いる。このために、光バイブ２３及び２７は、その端部に各々円形のフランジ３ ６及び３７が形成されており、この円形のフランジ３６及び３７は、ボア２２及 び２６を囲繞する基底面２１の対応する凹部３８及び３９内に位置するように適 合されている。管状フランジは、０゜１２−０．２５ｍｍ（０，００５−０，０ ０１０インチ）の範囲で、平坦な基底面２１から僅かに突出しており、かつ光パ イプ２３及び２７の端部には、各々凸状に湾曲した表面またはクラウン４０及び ４１が形成されている。クラウンの高さは、０．１２ｍｍ（０，００５インチ） 程度である。 四部３８及び３９内のフランジ３６及び３７の弁座は、圧力がブロック１８を取 着するために加えられたとき、光バイブが後退することを防止するものである。 従って、光パイプと板ガラスの表面との間の光学的な結合が要求される領域では 、光バイブは上昇した凸状の曲率を有する。これらの２つの要因は、第４図から 明らかなように光学的な結合領域の中間層３３に高い圧力の領域を生み出し、こ の高い圧ツノの領域が空気の泡の形成を防止する。泡及び空隙が形成されたとし ても、圧力の上昇した領域からかなり隔てられた圧力の低い場所で形成されるこ とになる。これまで説明されてきたように、圧力の上昇した光学的な結合領域は また、センサユニットが取着される様々な曲率を有するウィンドシールドに、セ ンサユニットをより良好に適合させることが可能である。 センサユニットの何れの実施例をウィンドシールドに取り付ける場合でも、中間 層パッチ３３が表面２１の上に単に配置され、次にブロック１８がウィンドシー ルドの上に配置されかつ圧力を加えられて組立が完了する。代わりに、パンチが 板ガラスの表面の上に配置され次にブロック１８が中間層パッチの上に配置され て加圧されても良い。何れの場合でも、例えばウレタンプライマなどのプライマ 材料からなる層が、中間層パッチ３３の板ガラスへの粘着を強化するために、従 来通り板ガラスの表面に塗布される。ブロック及び中間層パッチは、ウィンドシ ールドに人手を介して取着されるが、その組立手順は自動化にも適合することの できるものである。何れの場合でも、中間層３３はブロック１８をウィンドシー ルドに確実に取着し、かつ効果的に光パイプをウィンドシールドに光学的に結合 する。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．車輌用ウインドシールドの外側表面に存在する水滴を検知するための前記ウ インドシールドの内側表面に取り付けられたセンサであって、 前記ウインドシールドの前記内側表面に面した基底面を備えたブロックと、 関連する光源からの人射光を前記ウインドシールドへ伝達するための、前記ブロ ック内の第１の光パイプと、前記ウインドシールドのからの反射光を受け取り、 関連する光検知素子へ前記反射光を伝達するための前記ブロック内の第２の光パ イプと、 前記基底面と前記ウインドシールドの前記内側面との間に配置され、かつ前記基 底面と前記ウインドシールドの前記内側面とに面した複数の粘着性の表面を備え た光伝達中間層とを有し、 前記中間層が、前記ブロックを前記ウインドシールドに接着し、かつ前記第１の 光パイプ及び前記第２の光パイプを前記内側面に光学的に結合することを特徴と するセンサ。
2. ２．前記第１の光パイプ及び前記第２の光パイプが前記内側面に面し、かつ前記 中間層に係合する複数の遊端を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ 。
3. ３．前記光パイプが、前記ブロックの前記基底面と同一平面にある遊端を有する ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
4. ４．前記第１の光パイプと前記第２の光パイプの少なくとも一方が、前記ブロッ クの前記基底面から突出する遊端を有することを特徴とする請求項１に記載のセ ンサ。
5. ５．前記少なくとも一方の光パイプの前記遊端が、前記ブロックの前記基底面か ら突出する環状フランジを有することを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
6. ６．前記少なくとも一方の光パイプを囲繞する前記基底面内に画定されると共に その内部に前記環状フランジが位置する凹部を有することを特徴とする請求項５ に記載のセンサ。
7. ７．前記遊端が凸状クラウンを有することを特徴とする請求項４に記載のセンサ 。
8. ８．前記光パイプの各々が、前記ブロックの前記基底面から突出した前記環状フ ランジを備えた遊端と、前記光パイプの各々を囲繞する前記基底面内に画定され ると共にその内部に前記関連する光パイプの前記環状フランジが位置する凹部と を有し、 前記遊端の各々が、前記中間層に面した凸状クラウンを有することを特徴とする 請求項１に記載のセンサ。
9. ９．前記中間層が前記基底面と重合することを特徴とする請求項１に記載のセン サ。
10. １０．前記中間層の厚さが約２０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記 載のセンサ。
11. １１．前記ブロックが、複数の前記第１の光パイプと複数の前記第２の光パイプ とを有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
12. １２．前記ブロックが、該ブロックを通って前記基底面まで延在する互いに角度 を成して配置されたポアを含み、前記光パイプが、前記ポア内に配置され、かつ 前記基底面と同一平面にある複数の遊端を有することを特徴とする請求項１に記 載のセンサ。
13. １３．入射光を前記ポア内の関連する一方の光パイプに向けて発する一方の前記 ポア内に配置された光源と、関連する一方の前記光パイプからの反射光を受け取 るための他方の前記ポア内に配置された光検知素子とを有することを特徴とする 請求項１２に記載のセンサ。
14. １４．人射光を前記ボア内の関連する一方の光パイプに向けて発する一方の前記 ポア内の配置された光源と、関連する一方の前記光パイプからの反射光を受け取 るための他方の前記ポア内に配置された光検知素子とを有することを特徴とする 請求項１に記載のセンサ。
15. １５．添付の図面を参照して概ね説明された車輌用ウインドシールドの前記内側 表面に取り付けられたセンサ。