JP2009501916A - 静電容量型雨滴センサ - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比して良好な感度を有する静電容量型雨滴センサを提供すること。
【解決手段】センサ部２，３及び電子部品が設けられた回路基板５を備えて成る、原動機付き車両用の静電容量型雨滴センサにおいて、センサ部２，３と前記電子部品を、回路基板５を挟んでそれぞれ反対側に設置した。さらに、センサ部を少なくとも２つの導電性の板状部材で構成するとともに、これら少なくとも２つの導電性の板状部材を同心状に配置した。

Description

本発明は、センサ部及び電子部品が設けられた回路基板を備えて成る、原動機付き車両用の静電容量型雨滴センサに関する。

最近の原動機付き車両の機能の一つとして、ワイパーの動作が必要な場合に、これを自動で動作させるものがある。この機能を達成するには、フロントガラスにおける雨滴を検出する必要があり、この雨滴の検出には、特に静電容量型の雨滴センサを用ることが知られている。

また、特許文献１には静電容量型雨滴センサ、曇りセンサ及び解析ユニットが共通の基板上に配置されたセンサユニットが開示されており、これにおける静電容量型雨滴センサは、電気的に互いに断絶させつつコンデンサを形成する２つの導電性の板で構成されている。ここで、誘電率は電界線の範囲で存在する雨量に応じて変化する。
独国特許第１０１５２９９８号明細書 独国特許第１０１５２９９９号明細書

本発明の目的とするところは、より良好な感度を有する冒頭に記載したような静電容量型雨滴センサを提供することにある。

上記目的は、請求項１記載の発明により達成される。また、他の有利な構成は従属請求項に記載されている。

すなわち、請求項１記載の発明は、センサ部及び電子部品が設けられた回路基板を備えて成る、原動機付き車両用の静電容量型雨滴センサにおいて、前記センサ部と前記電子部品を、前記回路基板を挟んでそれぞれ反対側に設置したことを特徴としている。ここで、電子部品とは、例えば雨滴センサと原動機付き車両の電子機器とを接続する解析ユニット及び／又は電子機器である。また、センサ部は、例えばエッチング等の公知の技術によって回路基板上に形成された回路で構成されている。

しかして、センサ部と電子部品を、回路基板を挟んでそれぞれ反対側に設置することにより、回路基板の表面の全体又はそれ以上を雨滴の検出領域とすることが可能である。したがって、回路基板の大きさを大きくすることなく、静電容量型雨滴センサの雨滴検出領域を拡大することが可能である。

また、センサ部は少なくとも２つの導電性の板状部材で構成されており、この板状部材は、静電容量型雨滴センサとして機能するコンデンサの電極を構成している。このように、導電性の板状部材を配置することで電極間での電界線を適切に形成され、本発明による静電容量型雨滴センサの検出領域の拡大を図ることができる。

さらに、導電性の板状部材は互いに同心状に配置されている。すなわち、第１の板状部材は第２の板状部材で包囲されている。また、これら板状部材をくし状に形成して互いに噛合させてもよく、これら導電性の板状部材の形状については適宜形成すればよい。

また、本発明の一実施形態は、静電容量型雨滴センサをケーシング内に収容するとともに、回路基板を該ケーシングの一部として構成したことを特徴としている。ここで、回路基板におけるセンサ部が設けられた板状部材はケーシングの外側を向いており、一方、回路基板における電子部品が設けられた板状部材はケーシングの内側を向いている。したがって、静電容量型雨滴センサを平面部に設置した際に、センサ部をこの平面部に最大限に近づけて設けることが可能である。それゆえ、従来と違い、回路基板がセンサ部と平面部の間に設けられておらず、雨滴の検出感度を向上させることが可能である。

また、本発明の一実施形態は、ケーシングを全体的に又は部分的に導電性材料で形成したことを特徴としている。このため、本発明による静電容量型雨滴センサを電磁波干渉から保護することができるとともに、電界線が電極間からケーシング外部に大きく延出することがないため、ケーシングに付着した水滴を雨滴と誤認することがない。ここで、ケーシングにおける導電性を有する部分は、例えば金属、導電性材料がコーティングされた合成樹脂又はＭＩＤ材料で形成されている。

さらに、ケーシングは回路基板と電気的に接続されており、このような接続は、特にケーシングと前記導電性の板状部材のうち外側のものとの間でなされ、この外側に位置する導電性の板状部材は、該板状部材と回路基板の縁部との間に更なる板状部材が存在しないため、電界線の最適な形成が達成される。

また、本発明の一実施形態は電子部品を埋め込んで設置したことを特徴としており、電子部品は、例えば樹脂又は特別な注形コンパウンドに埋設されている。この際、ケーシング内に湿気が混入して電極間の電界線に悪影響を与えないよう、特にケーシングの内部空間全体を樹脂、注形コンパウンド等で満たすのが望ましい。

また、本発明の一実施形態は、湿度センサを備えていることを特徴としている。したがって、平面部の外側における雨滴のほか、平面部の内側における曇りも検出することが可能である。このような湿度センサは、例えば特許文献２に開示されている。この特許文献２における湿度センサは電極板の間に設けられた誘電体を備えて構成されており、この誘電体は湿度に応じた誘電率を有している。しかし、この湿度センサは、直接あるいは金属板を介して平面部に接続されているわけではない。

一方、本発明による湿度センサは、回路基板における凹部に収容されている。また、湿度センサが使用される際、回路基板上に設けられた電子部品は、湿度センサの制御及びセンサの検出データの解析のための機器が必要である。

また、本発明の一実施形態は、ケーシングを少なくとも二部分で構成し、静電容量型雨滴センサ及び湿度センサをこの二部分に別々に配置したことを特徴としている。ケーシングにおける静電容量型雨滴センサを備えた部分は、上記のように全体的に又は部分的に導電性材料で形成され、及び／又は注形コンパウンドで満たされた部分であるため、電磁波干渉及び車室内の環境が測定結果に与える影響を最小限にとどめることができる。

一方、ケーシングにおける湿度センサが収容された部分には通気部が形成されており、この通気部を介して湿度センサは車室内の空気と接し、平面部近傍の湿度が測定される。なお、湿度センサは、例えばゴアテックス（登録商標）製の湿気を通す膜状部材によって覆われており、ほこり等の異物から保護されている。

また、本発明の一実施形態は、静電容量型雨滴センサ又は該静電容量型雨滴センサ及び湿度センサから成るセンサユニットを、フィルムを介して原動機付き車両の平面部、特にフロントガラスに設置したことを特徴としている。ここで、フィルムとは例えば接着フィルム及び／又は熱伝導フィルムであり、該フィルムは、平面部に生じ得る曲げを相殺するとともに、平面部と静電容量型雨滴センサの間に外気が入り込まないようにするものである。

本発明によれば、従来に比して感度が良好な静電容量型雨滴センサを提供することが可能である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１には、例えば静電容量型として構成された雨滴センサ１の回路基板５におけるセンサ部側の平面図が示されている。ここで、回路基板５には、電極２，３で構成されたセンサ部が取り付けられており、更に湿度センサ４を収容する凹部が形成されている。

また、電極２，３は同心状に配置され、外側の電極２にあっては四隅が面取りされた中空の四角形で形成されており、内側の電極３にあっては中実の四角形に形成されつつ外側の電極２によって完全に包囲されている。

図２には、平面部７上に設けられた静電容量型の雨滴センサ１が示されている。ここでは、図が煩雑となるのを避けるため、ケーシングについては図示していない。

しかして、電極２，３が回路基板５における平面部７と対向する面に設けられている一方、電子部品６は回路基板５における平面部７とは反対の面に設けられている。ここで、電極２，３は、図中に略示した電界線８を生じさせるコンデンサを構成している。電界線８は、一部は平面部７の内部にあるものの、部分的には平面部７の外方へと延びている。

そして、電界線８の範囲における、雨滴センサ１と反対側の平面部７上に雨滴が落下すると、電界線８での誘電率が変化し、これに伴いコンデンサの静電容量も変化する。このような静電容量の変化は、電子部品６によって解析され、例えばワイパーの制御信号としてオンボード電子機器へ伝達される。

図３は静電容量型雨滴センサ１の回路基板５の断面図であり、回路基板５の片面には電極２，３が設けられている。また、スルーホール９によって、電極２あるいは電極３と回路基板５を挟んで対向する電子部品６（図３では不図示）との電気的な接続がなされる。さらに、縁部に位置する導電部材１０は、回路基板５の周縁部を包囲している。この導電部材１０によって、雨滴センサ１と全体又は一部が導電性材料で形成されたケーシング（図３では不図示）の間の電気的な接続がなされる。なお、導電部材１０及びケーシングの導電性によって、電界線８は、その形状が平面部７における雨滴センサ１側の外方に延びることなくほぼ平面部７の内部にとどまるように影響を受ける。

図４ａ〜図４ｃには、同心状に配置された電極２，３の、図１に示すものとは別の形態が示されている。図４ａでは、外側の電極３が中空の四角形に形成され、内側の電極２は中実の四角形に形成されている。また、図４ｂでは、外側の電極３が楕円形のリングで形成され、内側の電極２が中実の楕円に形成されている。さらに、図４ｃでは、外側の電極３が真円状のリングで形成され、内側の電極２は中実の真円状に形成されている。なお、これら電極２，３の形状は雨滴センサ１の構造及び形状に合わせて適宜選択することができる。

図５はケーシング１２内に設けられた雨滴センサ１の断面図であり、この雨滴センサ１は、上記同様、回路基板５と、電極２，３で構成されつつ回路基板５の片面に設けられたセンサ部と、回路基板５のもう一方の面に設けられた電子部品６とをで構成されている。ここで、回路基板５は、ケーシング１２の開口部を閉鎖することにより当該ケーシング１２の一部を構成している。

また、ケーシング１２は、電極２，３を電磁波干渉から保護するとともに、電極２，３間で発生する電界線８が車室内へ伝播するのを防止あるいは低減するため、導電性を有している。このケーシング１２は、更に回路基板５と電気的に接続されている。

ところで、雨滴センサ１は接着フィルム１１を介して平面部７に取り付けられており、この接着フィルム１１は、雨滴センサ１を固定するとともに、平面部７に生じ得る曲げを相殺する機能を果たしている。また、この接着フィルム１１によって雨滴センサ１と平面部７の間への空気の侵入が防がれるため、車室内から電界線８の範囲への湿気の侵入による検出ミスを防止することが可能である。

なお、接着フィルム１１は、本発明による雨滴センサ１のあらゆる実施形態に合わせて形成することができる。接着フィルム１１を、特に雨滴センサ１における平面部７と対向する面全体を覆うように設けるのが望ましいが、雨滴センサ１の縁部から突出するように設けたり、逆に、雨滴センサ１を部分的に覆うように設けることもできる。

また、図３に示す導電部材１０又は図５におけるケーシング１２を電極２，３の電位（特にアース電位（ゼロ電位））とすれば、雨滴センサ１によって覆われた雨滴検出領域をこの雨滴センサ１の縁部まで拡張させることが可能である。すなわち、電界線８がケーシング１２あるいは導電部材１０の少なくとも一部まで延び、雨滴検出領域が拡張される。

図６には、雨滴センサ１及び湿度センサ４で構成されたセンサユニットの分解斜視図が示されている。センサ部及び電子部品６は、湿度センサ４を収容するための凹部を備えた回路基板５上に設けられている。この回路基板５は、ケーシング１２を閉鎖している。

また、ケーシング１２は二部分から成り、この二部分のうち１つは四角形の突出部と楕円状の部分で構成されている。ここで、四角形の突出部には雨滴センサ１が収容されており、この雨滴センサ１が収容される四角形の突出部は、例えばカバー１３で覆われている。さらに、この四角形の突出部及び楕円形状の部分は、湿気を含んだ空気がケーシング１２内に侵入するのを阻止する注形コンパウンド１６で適宜満たされている。

一方、前記二部分のもう１つの部分には湿度センサ４が収容され、この部分は、車室内の空気が湿度センサ４に導入されるように形成されている。このような空気の導入は通気部１５によりなされ、この通気部１５は、湿度センサ４をほこり等の異物から保護するために湿気を通す膜状部材１４（例えばゴアテックス（登録商標）製）によって覆われている。なお、センサユニット全体は、接着フィルム１１で平面部７に接着されている。

図７には図６に示した雨滴センサ１の組立後の斜視図が示されており、ケーシング１２、カバー１３、膜状部材１４及び接着フィルム１１が見えている。

図８は、図７に示す雨滴センサ１の下方からの斜視図である。この雨滴センサ１の構造は図１に示すものに相当するが、ケーシング１２の形状及び電極２，３は別の形態となっている。

図９は、単に電極２，３で構成された雨滴センサ１を示している。

上記の雨滴センサ１は、更に不図示の原動機付き車両の電子部品に接続する接続装置を備えている。この接続装置は例えばコネクタプラグが挿入される接続ジャックで構成されており、この接続ジャックをケーシング１２の一部とすることができる。なお、コネクタプラグを備えたケーブルをケーシング１２から延出させることも可能である。

上記実施の形態は単なる例にすぎず、特にセンサ部又はケーシングの形状は、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

雨滴センサにおける回路基板のセンサ部側の平面図である。 雨滴センサを電界線と共に示す図である。 雨滴センサの回路基板の断面図である。 センサ部の一形態を示す図である。 センサ部の一形態を示す図である。 センサ部の一形態を示す図である。 雨滴センサの断面図である。 雨滴センサ及び湿度センサの分解斜視図である。 組立後の雨滴センサ及び湿度センサを示す図である。 図７に示す雨滴センサ１を別の角度から見た図である。 雨滴センサのみを示す図である。

符号の説明

１ 雨滴センサ
２，３ 電極
４ 湿度センサ
５ 回路基板
６ 電子部品
７ 平面部
８ 電界線
９ スルーホール
１０ 導電部材
１１ 接着フィルム
１２ ケーシング
１３ カバー
１４ 膜状部材
１５ 通気部
１６ 注形コンパウンド

Claims (11)

1. センサ部（２，３）及び電子部品（６）が設けられた回路基板（５）を備えて成る、原動機付き車両用の静電容量型雨滴センサにおいて、
   前記センサ部（２，３）と前記電子部品（６）を、前記回路基板（５）を挟んでそれぞれ反対側に設置したことを特徴とする静電容量型雨滴センサ。
2. 前記センサ部（２，３）を少なくとも２つの導電性の板状部材で構成したことを特徴とする請求項１記載の静電容量型雨滴センサ。
3. 前記少なくとも２つの導電性の板状部材を同心状に配置したことを特徴とする請求項２記載の静電容量型雨滴センサ。
4. 当該静電容量型雨滴センサ（１）をケーシング（１２）内に収容するとともに、前記回路基板（５）を該ケーシング（１２）の一部として構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電容量型雨滴センサ。
5. 前記ケーシング（１２）を全体的に又は部分的に導電性材料で形成したことを特徴とする請求項４記載の静電容量型雨滴センサ。
6. 前記ケーシング（１２）を前記回路基板（５）に電気的に接続したことを特徴とする請求項５記載の静電容量型雨滴センサ。
7. 前記電子部品（６）を埋め込んで設置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電容量型雨滴センサ。
8. 湿度センサ（４）を備える構成としたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の静電容量型雨滴センサ。
9. 前記回路基板（５）に凹部を形成し、該凹部に前記湿度センサ（４）を収容したことを特徴とする請求項８記載の静電容量型雨滴センサ。
10. 前記ケーシング（１２）を少なくとも二部分で構成し、当該静電容量型雨滴センサ（１）と前記湿度センサ（４）を前記二部分に別々に配置したことを特徴とする請求項８又は９記載の静電容量型雨滴センサ。
11. 当該静電容量型雨滴センサ（１）又は該静電容量型雨滴センサ（１）及び前記湿度センサ（４）から成るセンサユニットを、フィルム（１１）を介して原動機付き車両の平面部（７）、特にフロントガラスに設置したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の静電容量型雨滴センサ。

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