JP2014024437A - 車両用距離センサ - Google Patents

Abstract

【課題】取付部材と反射部材を一体的に構成し、意匠性が損なわれことを防止し得る車両用距離センサを提供する。
【解決手段】超音波センサ１（車両用距離センサ）は、センサ本体、ケース体２０及びベゼル３０を備える。ベゼル３０は、ケース体２０の開口部に外嵌される筒部を介してケース体２０をバンパ２の内側に配置する。ベゼル３０の筒部には、センサ本体から発信された信号の向きを反射により変える、バンパ２の取付孔２ａから外部に突出する形態の反射部３３が一体的に設けられる。筒部と反射部３３は視認困難な単一材料で形成される。ケース体２０は、車両の上又は下方向に向けて信号が発信されるように開口部が車両の上又は下向きに配置される。反射部３３は、センサ本体から発信された信号を水平方向のうち予め定められた方向に送り、該方向にある障害物からの反射信号をセンサ本体に送る。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両の障害物検出装置に使用される車両用距離センサに関する。

車両用距離センサとして、例えば駐車時における運転を支援するために、「クリアランスソナー」と称される超音波センサを用いたものがある。この超音波センサは、車両の前後のバンパにそれぞれ複数個設けられ、各超音波センサから発信した超音波が障害物に当たって戻ってくるまでの時間を検出することにより、車両と障害物までの距離を計測する。そして、その距離が設定値よりも小さくなれば、音声等で運転者に報知する。この超音波センサを用いた一例として、例えば下記特許文献１に記載された障害物検知装置が知られている。

この障害物検知装置では、装置本体の開口に段穴を有する円筒状の保持部が設けられ、その保持部に超音波センサが保持されている。保持部には、その軸線周りに回動可能に回動体が取り付けられ、回動体には、超音波センサから発信された信号の向きを反射により変える反射部材が固定されている。このような構成により、回動体を保持部の軸線周りに回動させることで超音波センサから外部へ向けての信号の発信方向を容易に変えることができ、任意の指向性を得ることが可能となる。

特開平４−１５８２８９号公報

しかし、上記特許文献１に記載された障害物検出装置では、超音波センサから発信された信号の向きを反射により変える構成を含めるようにしたために、装置本体以外に、装置本体を車両に取り付けるための取付部材、回動体、反射部材、リング、ねじなどの複数の構成部品が必要である。回動体等は機能上材料の制約があることから、外部から視認されることにより意匠性が損なわれるおそれがある。

本発明は、上記の不具合に鑑み、取付部材と反射部材を視認困難な材料を用いて一体的に構成することで、意匠性が損なわれことを防止し得る車両用距離センサを提供することを課題としている。

上記の課題を解決するための本発明は、
車両のバンパの取付孔に取り付けられ、車両から障害物までの距離を計測可能な車両用距離センサであって、
車両の外部へ信号を発信し、障害物からの反射信号を受信するセンサ本体と、
センサ本体を筒状の開口部にて保持するケース体と、
ケース体の開口部に外嵌される筒部を介して該ケース体をバンパの内側に配置するベゼルと、を備え、
ベゼルの筒部には、センサ本体から発信された信号の向きを反射により変える、バンパの取付孔から外部に突出する形態の反射部が一体的に設けられ、ケース体は、センサ本体から車両の上又は下方向に向けて信号が発信されるように開口部が車両の上又は下向きに配置され、反射部は、センサ本体から発信された信号を水平方向のうち予め定められた方向に送り、該方向にある障害物からの反射信号をセンサ本体に送ることを特徴とする。

本発明の車両用距離センサでは、ケース体がベゼルの筒部を介してバンパの取付孔に取り付けられ、反射部がベゼルの筒部と一体的に設けられる。すなわち、ベゼルは、ケース体をバンパの取付孔に取り付ける機能と、反射部を一体的に支持する機能との両機能を併有している。このため、両機能をベゼルに集約することによってベゼルと反射部を単一の材料で構成することが可能となる。

また、本発明の車両用距離センサでは、ケース体が、センサ本体から車両の上又は下方向に向けて信号が発信されるように開口部が車両の上又は下向きに配置され、反射部が、センサ本体から発信された信号を水平方向のうち予め定められた方向に送り、該方向にある障害物からの反射信号をセンサ本体に送る。すなわち、センサ本体を外部から視認することはできないが、突出した形態の反射部のみが視認されるように構成することが可能である。このため、反射部を外部からの視認が困難な色の材料で形成、例えば透明な樹脂材料あるいはガラスで形成した場合には、反射部が外部から視認できる位置に設けられる場合でも、車両用距離センサ全体の意匠性が損なわれることを良好に防止することができる。

本発明の実施例１に係り、超音波センサをバンパの取付孔に取り付けた状態を示す斜視図。 （Ａ）は図１の縦断面図。（Ｂ）は（Ａ）と異なる方向における図１の要部縦断面図。 図１の分解斜視図。 （Ａ）は超音波センサをバンパに取り付けた一例を示す車両の背面図。（Ｂ）は（Ａ）の要部の側面図。 本発明の実施例２に係り、図３に相当する分解斜視図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

図１及び図２に示されるように、車両用距離センサとしての超音波センサ１は、例えば圧電効果により後述する圧電素子１４を振動させて超音波を発射し、また圧電素子１４に入射した超音波の振動を電気信号に変換する送受信兼用型の周知のものであり、バンパ２の取付孔２aに取り付けられる。超音波センサ１は、センサ本体１０として機能する超音波振動子１１及び回路基板１２と、ケース体２０とベゼル３０とを含んで構成されている。なお、図１及び図２では、バンパ２が所定厚さの四角形状の平板として模式的に示されている。

超音波振動子１１（マイクロホン）は、シリコーンゴム等からなる円筒状のクッション材１３を介してケース体２０の円筒状の開口部２１に、振動面１１ａが露出した状態で収容されている。振動面１１ａの内側（裏側）には、所定の固有振動数を有する圧電素子１４が内装されている。

回路基板１２を作動させて圧電素子１４に所定の電圧を付加するとこの圧電素子１４が振動し、超音波が発生する。この超音波が、超音波振動子１１の振動面１１ａから外部（図示上向き）に発信されるようにケース体２０の開口部２１が配置されている。そして、障害物に当たって反射した超音波を超音波振動子１１が受信する。

回路基板１２は、送波回路、受波回路、波形整形回路、距離演算回路及び通信回路を備えている。送波回路は、超音波を発信する回路であり、発振回路と、圧電素子１４を駆動する駆動回路とを含んで構成されている。

受波回路は、送波回路が発信した発射波に基づく反射波を受信する回路である。波形整形回路は、受波回路からの検出信号を整えるための回路である。距離演算回路は、波形整形回路で得られた反射波の波形に基づいて発射波が反射して戻って来るまでの時間を計測し、その時間に基づいて物体までの距離を演算する回路である。通信回路は、距離演算回路で演算された距離を表す検出信号（例えばシリアル信号）をＥＣＵ（電子制御ユニット）に送信する回路である。

ケース体２０は、中空状の略直方体をなす本体の上面（図３の図示上面）に開口部２１を有するとともに、本体の一側面にコネクタ２２を有するものであり、開口部２１の外周面に外嵌されるベゼル３０を介してバンパ２に組み付けられる。ケース２０体には、図２に示されるように、超音波振動子１１や回路基板１２が収容された状態で、残余の中空部に防湿材として機能する、例えばシリコーン樹脂やウレタン樹脂など（図示省略）が充填される。

図３に示されるように、ケース体２０の、コネクタ２２が設けられていない側の対向配置された両側面には、それぞれ係合凸部２３，係合凹部２４が設けられている。係合凸部２３は、開口部２１の軸線方向に延び出す棒状をなし、後述するベゼル３０の係合凹部３５に係合する。具体的には、係合凸部２３は、一対の支点部２３ａ，２３ａを介してケース体２０と一体に接続され、それら支点部２３ａ，２３ａを回動支点とした弾性変形に伴い、先端に設けられたフック部２３ｂがベゼル３０の係合凹部３５に嵌まり込んで引っ掛けられる。

係合凹部２４は、本体の上面を基端として係合凸部２３から遠ざかる向きに上面とほぼ平行に延び出す略Ｕ字形状をなし、後述するベゼル３０の係合凸部３４に係合する。具体的には、ベゼル３０の係合凸部３４での基端側を回動支点とした弾性変形に伴い、係合凸部３４の先端に設けられたフック部３４ａ（図２参照）が係合凹部２４の貫通孔２４ａに挿入されて引っ掛けられる。

ベゼル３０は、例えば透明な樹脂製のものであり、図２及び図３に示されるように、略円筒状の筒部３１と、その筒部３１の一端部に一体形成され、筒部３１の外径に比して拡径した形態の円環状のフランジ部３２と、そのフランジ部３２の上面の一領域から一体に立設された反射部３３とを含んで構成されている。

筒部３１は、ケース体２０の開口部２１の外径よりも僅かに大きく形成された内径を有し、その開口部２１の外周に嵌合される。筒部３１の外周面における下部には、略Ｌ字状をなす係合凸部３４が一体形成されている。係合凸部３４には、その先端部にフック部３４ａが一体形成され、フック部３４ａが上述したケース体２０の係合凹部２４の貫通孔２４ａに挿入される。

また、筒部３１の外側中間部には、係合凹部３５が形成されている。係合凹部３５は、正面視にて四角形状の穴であり、この係合凹部３５には、上述したケース体２０の係合凸部２３のフック部２３ｂが係合する。

さらに、筒部３１の外側中間部であって、係合凸部３４が設けられていない周部位には、中心を挟んだ対称位置に一対の抜け防止フック部３６が設けられている。なお、図３には、一対の抜け防止フック部３６の一方のみが示されている。抜け防止フック部３６は、フランジ部３２の下端面からバンパ２の厚み、もしくはそれよりも僅かに大きな間隔を空けた部位に設けられている。

抜け防止フック部３６は、その両側に形成されたスリット３６ａにより筒部３１との接続部位を回動支点として径方向に弾性変位可能とされている。すなわち、ベゼル３０をバンパ２の取付孔２ａに挿入すると、抜け防止フック部３６が取付孔２ａの外側周縁部との接触により上記接続部位を回動支点として径方向内側に弾性変位し、取付孔２ａの内側周縁部を通過すると、該接続部位を回動支点として径方向外側に弾性復帰する。弾性復帰によって抜け防止フック部３６が取付孔２ａの内側周縁部に引っ掛かることにより、取付孔２ａからのベゼル３０の抜けが防止されるようになる。

さらに、筒部３１の外側中間部には、その中心軸線周りに９０°の等間隔で４個の金属ばね３７が組み付けられている。金属ばね３７は、帯状の金属板材を略三角形状に曲げ加工したものであり、図２（Ｂ）に示されるように、筒部３１に形成された第１貫通孔３１ａの内周縁に引っ掛かかるように折り曲げられた一端部３７ａと、一端部３７ａと一体に接続された部位から筒部３１の内壁面に沿い、下端面を経由して外壁面に沿って延び出すとともに、フランジ部３２へ向かうに従って筒部３１の外周面から次第に遠ざかり、筒部３１の外周面から最も遠ざかった凸部３７ｂを境としてフランジ部３２へ向かうに従って筒部３１の外周面に次第に近付く中間部３７ｃと、中間部３７ｃと一体に接続された部位から筒部３１に形成された第２貫通孔３１ｂ内をフランジ部３２と反体方向へ延び出すようにＵ字状に折り返されて筒部３１の外周面に係止された他端部３７ｄとを備える。

バンパ２の取付孔２ａに取り付けられたベゼル３０に、ケース体２０の開口部２１が嵌合されると、金属ばね３７は、その一端部３７ａを固定端として、自由端である他端部３７ｄがバンパ２の取付孔２ａとケース体２０の開口部２１とによって弾性的に圧縮される。これにより、ケース体２０の開口部２１に対して該開口部２１を径方向内側に押圧する向きの反力が付与され、ケース体２０がバンパ２の取付孔２ａに強固に固定される。

反射部３３は、略半球形状をなし、バンパ２の取付孔２ａから外部に突出する形態をなすように支持部３３ｂを介してフランジ部３２と一体に形成されている。反射部３３は、超音波振動子１１から発信された信号の向きを、円形状をなす平らな反射面３３ａでの反射により変える。反射面３３ａは、図２に示されるように、ケース体２０の開口部２１の軸線Ｌ１と例えば４５°の角度（鋭角）で交差し、かつ、超音波振動子１１の振動面１１ａ全体を軸線Ｌ１の方向に沿って投影した場合の投影面を包含する大きさに設定されている。

次に、上記のように構成された超音波センサ１をバンパ２に取り付ける場合について説明する。図３に示されるように、まず、ベゼル３０をバンパ２の外側から取付孔２ａに挿入する。このとき、抜け防止フック部３６が取付孔２ａの内側周縁部を乗り越えるまで入れ込むようにする。

抜け防止フック部３６がバンパ２の取付孔２ａの内側周縁部に引っ掛かることで、バンパ２からのベゼル３０の抜けが規制される。また、ベゼル３０の取付孔２ａへの挿入に伴い、金属ばね３７が取付孔２ａの周縁部と接触し、筒部３１の径方向内側に向けて押圧されることで、筒部３１は金属ばね３７の弾性変形に応じた反力を受ける。抜け防止フック部３６及び金属ばね３７により、ベゼル３０はバンパ２に強固に固定される。

ベゼル３０がバンパ２に取り付けられている状態で、超音波振動子１１及びクッション材１３を組み込んだケース体２０の開口部２１を、バンパ２の内側からベゼル３０の筒部３１内に嵌め入れると、ベゼル３０の係合凸部３４のフック部３４ａがケース体２０の係合凹部２４と係合し、ケース体２０の係合凸部２３のフック部２３ｂがベゼル３０の筒部３１の係合凹部３５と係合する。

そして、金属ばね３７の他端部３７ｄがバンパ２の取付孔２ａとケース体２０の開口部２１とによって弾性的に圧縮される。これにより、ケース体２０がベゼル３０を介してバンパ２に強固に固定される。ケース体２０がベゼル３０を介してバンパ２に固定された状態では、超音波振動子１１の振動面１１ａがベゼル３０のフランジ部３２の上面と面一に配置される。

図４は、超音波センサ１をリヤ側のバンパ２に取り付けた一例を示す。この場合、ケース体２０は、超音波振動子１１から車両の下方向に向けて信号が発信されるように開口部２１が車両の下向きに配置される。反射部３３は、超音波振動子１１から発信された信号を水平方向のうち車両の後方に送り、その後方にある障害物からの反射信号を超音波振動子１１に送る。

一方、超音波センサ１をフロント側のバンパ２に取り付けた場合には、ケース体２０は、超音波振動子１１から車両の下方向に向けて信号が発信されるように開口部２１が車両の下向きに配置される。反射部３３は、超音波振動子１１から発信された信号を水平方向のうち車両の前方に送り、その前方にある障害物からの反射信号を超音波振動子１１に送ることとなる。

以上の説明からも明らかなように、本実施例１では、超音波センサ１のケース体２０がベゼル３０を介してバンパ２の取付孔２ａに取り付けられ、反射部３３がベゼル３０の筒部３１及びフランジ部３２と一体的に設けられる。すなわち、ベゼル３０は、ケース体２０をバンパ２の取付孔２ａに取り付ける機能と、反射部３３を一体的に支持する機能との両機能を併有している。このため、両機能をベゼル３０に集約することによってベゼル３０と反射部３３を単一の材料（上記実施例１は透明な樹脂材料である場合を例示）で構成することができる。

また、上記実施例１では、超音波振動子１１（振動面１１ａ）を外部から視認することはできず、突出した形態の反射部３３のみが視認される構成となる。ところが、反射部３３を含むベゼル３０は外部からの視認が困難な透明な樹脂材料で形成されている。これにより、反射部３３が視認されることとなっても、超音波センサ１の意匠性が損なわれることを良好に防止することができる。

なお、上記実施例１では、反射部３３を含むベゼル３０を透明な樹脂材料で形成したが、これに限らず、例えば車両のボディーの色と同じ系統の色の樹脂材料で形成してもよい。これによっても、反射部が外部から視認困難となるので、反射部を設けることとしても、超音波センサ１の意匠性が損なわれることを防止できる効果が得られる。

上記実施例１等の超音波センサ１では、反射部３３を含むベゼル３０を樹脂材料で形成したが、これに代えて、例えば図５に示されるように、反射部１３３を含むベゼル１３０を透明なガラスで形成してもよい。この実施例２の超音波センサ１’では、バンパ２の取付孔２ａからのベゼル１３０の抜け出しを阻止するための阻止部材１４０が設けられている。ケース体２０の構成は上記実施例１と同じであるため、対応する部位には同一の符号を付してケース体２０の説明は省略する。

ベゼル１３０は、上述したように透明なガラス製のものであり、その外形が略段付き円筒状の筒部１３１と、その筒部１３１の一端部に一体形成され、筒部１３１の外径に比して拡径した形態の円環状のフランジ部１３２と、そのフランジ部３２の上面の一領域から一体に立設された反射部１３３とを含んで構成されている。

筒部１３１は、ケース体２０の開口部２１の外径よりも僅かに大きく形成された内径を有し、その開口部２１の外周に嵌合される。筒部１３１には、小径部１３１ａと大径部１３１ｂとの境に段部１３１ｃが形成され、ケース体２０の係合凸部２３のフック部２３ｂが段部１３１ｃに係合するようになっている。

反射部１３３は、上記実施例１の反射部３３と同様、略半球形状をなし、バンパ２の取付孔２ａから外部に突出する形態をなすように支持部１３３ｂを介してフランジ部１３２と一体に形成されている。反射部１３３は、超音波振動子１１から発信された信号の向きを、円形状をなす平らな反射面１３３ａでの反射により変える。

阻止部材１４０は、平面視にて矩形状のベース部１４１と、ベース部１４１の上面にて対向配置された一対の樹脂ばね１４２とを備えている。各樹脂ばね１４２は、ベース部１４１側の基端から先端に向かうに従って互いに遠ざかるように延び出す逆八の字形の曲線形状に形成されている。

ベース部１４１には、矩形の一辺側から中央領域にわたって切り欠かれた切り欠き部１４１ａが形成されている。切り欠き部１４１ａの幅寸法は、筒部１３１の小径部１３１ａの外径よりも僅かに大きく、かつ大径部１３１ｂの外径よりも僅かに小さく形成されており、筒部１３１の小径部１３１ａがベース部１４１の切り欠き部１４１ａに対してスライド係合可能とされている。

この場合、バンパ２の取付孔２ａに挿入されたベゼル１３０に対して、各樹脂ばね１４２をバンパ２の裏面と接触させて所定量だけ撓ませることを条件として、ベース部１４１の切り欠き部１４１ａが筒部１３１の小径部１３１ａの形成位置に対応するようになっている。すなわち、ベース部１４１が切り欠き部１４１ａにて小径部１３１ａを挟み込み、切り欠き部１４１ａの下端縁が筒部１３１の段部１３１ｃと係合して各樹脂ばね１４２の撓み量に応じた弾性復帰力でベゼル１３０をバンパ２の内側へ引き込む。阻止部材１４０が本発明の阻止手段として機能し、各樹脂ばね１４２が本発明の付勢部として機能する。

次に、上記のように構成された超音波センサ１’をバンパ２に取り付ける場合について説明する。図５に示されるように、まず、ベゼル１３０をバンパ２の外側から取付孔２ａに挿入する。このベゼル１３０に対して、ベース部１４１の切り欠き部１４１ａが筒部１３１の小径部１３１ａを挟み込むように、ベース部１４１を筒部１３１の軸線方向Ｌ１と直交する方向Ｌ２（筒部１３１の径方向）に移動させる。このとき、各樹脂ばね１４２はバンパ２の裏面と接触して撓んだ状態にあり、切り欠き部１４１ａの下端縁が筒部１３１の段部１３１ｃに係合してベゼル１３０をバンパ２の内側に向けて付勢する。フランジ部１３２がバンパ２の表面に係止されることで、ベゼル１３０がバンパ２に強固に固定される。

ベゼル１３０がベース部材１４０を介してバンパ２に取り付けられている状態で、超音波振動子１１及びクッション材１３を組み込んだケース体２０の開口部２１を、バンパ２の内側からベゼル１３０の筒部１３１内に嵌め入れると、ケース体２０の係合凸部２３のフック部２３ｂがベゼル１３０の筒部１３１の段部１３１ｃと係合する。

これにより、ケース体２０がベゼル１３０及びベース部材１４０を介してバンパ２に強固に固定される。ケース体２０がベゼル１３０を介してバンパ２に固定された状態では、超音波振動子１１の振動面１１ａがベゼル１３０のフランジ部１３２の上面と面一に配置される。

この実施例２では、ベゼル１３０と共に阻止部材１４０が、ケース体２０をバンパ２の取付孔２ａに取り付ける機能を有し、ベゼル１３０が反射部１３３を一体的に支持する機能を有している。このため、この実施例２によっても、両機能をベゼル３０に関連付けて集約することができ、ベゼル１３０と反射部１３３を単一の材料（上記実施例２は透明なガラスである場合を例示）で構成することができる。

なお、上記実施例２は、ベゼル１３０がガラス製である場合に特に好適であるが、必ずしもガラス製に限らず、樹脂製であってもよい。

上記実施例１，２では、超音波センサ１，１’をリヤ側及び／又はフロント側のバンパ２に取り付ける場合について説明した。すなわち、ケース体２０は、超音波振動子１１から車両の下方向に向けて信号が発信されるように開口部２１が車両の下向きに配置され、反射部３３，１３３は、超音波振動子１１から発信された信号を水平方向のうち車両の後方（車両の前方）に送り、その後方（前方）にある障害物からの反射信号を超音波振動子１１に送るように構成されていた。

ただし、これに限らず、例えば超音波センサ１，１’をバンパ２以外の部位、例えば車両の天井に取り付けることも可能である。この場合、ケース体２０は、超音波振動子１１から車両の上方向に向けて信号が発信されるように開口部２１が車両の上向きに配置され，反射部３３，１３３は、超音波振動子１１から発信された信号を水平方向のうち車両の前方、後方又は側方に送り、その方向にある障害物からの反射信号を超音波振動子１１に送るように構成される。

また、上記実施例１，２では、車両用距離センサの一例である超音波センサについて説明したが、光、電磁波等を利用して距離を測定するセンサであってもよい。

１、１’ 超音波センサ（車両用距離センサ）
２ バンパ
２ａ 取付孔
１０ センサ本体
１１ 超音波振動子
１２ 回路基板
２０ ケース体
２１ 開口部
３０，１３０ ベゼル
３１，１３１ 筒部
３２，１３２ フランジ部
３３，１３３ 反射部
３３ａ，１３３ａ 反射面
３３ｂ，１３３ｂ 支持部
１４０ 阻止部材（阻止手段）
１４１ ベース部
１４２ 樹脂ばね（付勢部）

Claims (5)

1. 車両のバンパの取付孔に取り付けられ、車両から障害物までの距離を計測可能な車両用距離センサであって、
   車両の外部へ信号を発信し、障害物からの反射信号を受信するセンサ本体と、
   前記センサ本体を筒状の開口部にて保持するケース体と、
   前記ケース体の開口部に外嵌される筒部を介して該ケース体を前記バンパの内側に配置するベゼルと、を備え、
   前記ベゼルの筒部には、前記センサ本体から発信された信号の向きを反射により変える、前記バンパの取付孔から外部に突出する形態の反射部が一体的に設けられ、前記ケース体は、前記センサ本体から車両の上又は下方向に向けて信号が発信されるように前記開口部が車両の上又は下向きに配置され、前記反射部は、前記センサ本体から発信された信号を水平方向のうち予め定められた方向に送り、該方向にある障害物からの反射信号を前記センサ本体に送ることを特徴とする車両用距離センサ。
2. 前記バンパの内側にて前記ベゼルの筒部に取り付けられ、前記バンパの取付孔からの前記ベゼルの抜け出しを阻止する阻止手段を備えた請求項１に記載の車両用距離センサ。
3. 前記阻止手段は、前記ベゼルを前記バンパの内側に向けて付勢する付勢部を有する請求項２に記載の車両用距離センサ。
4. 前記反射部は、外部からの視認が困難な色の材料で形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用距離センサ。
5. 前記反射部は、透明な樹脂材料あるいはガラスで形成されている請求項４に記載の車両用距離センサ。

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