JP2515634B2 - 自動車用電子バンパ - Google Patents

自動車用電子バンパ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高周波近接スイッチ
を応用して、車が人体等の物体に近づいたことを感知す
る自動車用電子バンパに関する。
【0002】
【従来の技術】車が人や障害物等に接近したことを検知
し警告を発するバンパとして、特公平2−26414号
公報に記載のように高周波近接スイッチを応用すること
が提案されている。その原理は図13に示すように、発
振回路4と、これと共振し2枚の電極1及び2から成る
感知板3、ローディングコイルL及びデバイドコンデ
ンサCを含む共振回路5とから構成され、共振回路5
の共振周波数f01を発振回路4の共振周波数fに近
づけて調整しておく。この時、人体等が感知板3に近づ
くと感知板の浮遊容量Cが増加し、共振周波数f
01は離調するため発振出力は低下するので、この出
力変化から人体等の接近を検知するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図14は、このような
電子バンパを取付けた車6と人7とが接近した時に生じ
る容量を示すものであり、感知板容量Ccに、人と電極
1との間の容量C、人と車ボディ間の容量COT、車
ボディと大地間の容量C等が加わり、発振器に影響を
与えて検出される。ここで、車が停止した状態で人が車
に近づいた時には問題は発生しないが、車が走行した時
には誤動作を起こす場合がある。この関係は図15によ
り説明される。すなわち、電極1から放射された電気力
線(高周波電流)Eは、車のボディ間に生ずる容量C
に流れる電界Eと、大地間に生ずる容量CE1に流れ
る電界Eを生じ、この電界Eは大地を通して大地と
車ボディ間に生ずる容CE0により電極2へ流れる。こ
の状態で車が走行すると、車のボディと大地間の容量C
E0及び電極1と大地間の容量CE1が振動する(丁度
コンデンサの両極間の距離が変る)ため容量変化が生
じ、感度を上げた場合に誤動作を起すことがある。
【0004】この発明は上述した事情から成されたもの
であり、この発明の目的は、高周波近接スイッチを応用
した自動車用電子バンパにおいて、車が走行中にも誤動
作を起すことがなく、物体の接近を検知し得るバンパを
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述のような誤動作をな
くすには、大地と車のボディ間の容量CE0及び電極1
と大地間の容量CE1の影響を少なくすることが必要で
ある。それには、感知板の電極1及び2が感知対象物に
対向していれば良い。図1はこのような感知板の電極
1、2の配置を示すもので、電極1、2は同一平面上に
置かれる。図1において、電極1から放射された電界
は、車ボディ6を通じて電極2へ入るものや空間を通し
て電極2へ到達する。このような状態で人7が近づく
と、大地とは余り関係なく、電極1に影響を与えて動作
する。すなわち、車が走行しても大地の影響を受けな
い。
【0006】この場合、電極1、2と車ボデイとの距離
Lが短か過ぎると、容量Cを通して電極同士が短絡する
ようになるので、少なくとも電極の幅W位は離す必要が
ある。例えば、電極の幅が100mmであれば距離Lは
100mm以上離さないと感度(最大感知距離)500
〜600mmは得られない。また、電極が丁度ダイポー
ルアンテナの様になり電波の放射が大きく、余り得策で
はない。距離Lが100mm以上に大きくなるとバンパ
設計上の制約を受け、これも望ましくない。上記の点を
考慮して、この発明においては図2の如く、感知板の感
知対象に面した電極を分割して発振側電極10及び同調
回路側電極11とし、これをカップリングコンデンサC
として、図3に示すように発振回路8と同調回路9とを
接続し、発振回路8からの発振出力を同調回路9に供給
することにより、同調回路9の出力を検出し、その変化
から障害物の有無を検知するものである。
【0007】すなわち、この発明の上記目的は、2枚の
平行板電極を感知板とする高周波近接スイッチを応用し
た自動車用電子バンパにおいて、感知対象物に面した電
極を分割してその一方を発振回路に、他方を同調回路に
接続し、前記発振回路を流れる高周波電流によって前記
同調回路に生じる高周波出力を検出し、その変化から障
害物の有無を検知することによって達成される。
【0008】
【作用】今、図3の回路を図4のような等価回路で考
え、発振回路8から周波数fの高周波電流がカップリ
ングコンデンサCにより同調回路9に供給されたとする
と、同調回路9の共振周波数fを、f<fとして
周波数fに近づけて調整しておけば、図5の電圧e
で示される出力が得られる。この時、物体が近づけばカ
ップリングコンデンサC及び同調コンデンサCの容量
は増加して共振周波数が変化しf′になったとする
と、回路は離調し出力はe′に減ずる。このような感
知板容量の変化と、損失抵抗Rとによって物体の検出が
可能となり、図6に示すように電極前面の電界がその中
の物体の検出に有効に使用される結果、大地に対する容
量Cの影響は軽減される。
【0009】
【実施例】この発明に用いる感知板の具体例として次の
ようなものが使用できる。実験の結果によれば、発振側
電極10と同調回路側電極11の面積比が1:1の時、
電極を分割しない場合に比べて感度を同じとすると、車
走行時の対大地容量の振動による影響は約1/2にな
る。更に1:5とすると、殆んど影響を受けないことが
分った。従って実用としては発振には水晶等を使用し、
発振側電極10は出来るだけ小さくして、同調回路側電
極11に近接して横方向に平行に並べて配置することが
好ましく、また、図7のように発振側電極10を同調回
路側電極11で挟み込むようにしても良い。
【0010】次の実施例として、検知する物体の位置を
知るために複数の前記同調回路と、温度その他環境によ
る感知板容量の変化を補償するために、環境変化に安定
した基準容量を持つ基準回路とを併設した場合の例につ
いて説明する。
【0011】感知板の構造は図8の如く同調回路側電極
11を複数個に分割し、分割された電極111,112
…11N(ここでは説明を簡単にするため2個とす
る。)に対して同調回路を形成し、それぞれの電極位置
で検知を行なうようにすれば、物体の位置が検出でき
る。図9はこのような感知板の具体的形状を示したもの
で、アルミ箔のような薄い金属から成る電極2、10、
111及び112がシート状の発泡樹脂支持体の表裏面
に貼着されており、検出部16と共にバンパに付設され
る。しかし、複数の回路系が至近距離で同時発振する
と、互いに干渉して誤動作を起こすので、各電極111
及び112はスイッチを切替えることによって順次同調
回路に接続されて信号出力を出ようにする。
【0012】図10にその回路を示す。電極111或い
は112で形成される各感知板は、リングカウンタ13
から発生するクロックパルスX、Y及びZで制御される
アナログスイッチANG1及びANG2を介して順次同
調回路9に接続される。ここで得られる変調信号は検波
され、ボルテージフォロワOP1を通してクロックパル
スX、Y及びZで同期させたアナログスイッチANG6
及びANG7により各感知板毎に弁別される。各感知板
からの出力はコンデンサで平滑された後、直流増幅器A
mp1及びAmp2で増幅され、コンパレータComp
1及びCopm2により2値化されて、これから障害物
の有無が位置と共に検出できる。
【0013】ここで、アナログスイッチANG3及びA
NG4を用いた意味は、例えば電極111が動作状態の
とき、もしアナログスイッチANG3及びANG4がな
いとすると感知板は高インピーダンスになっており、電
極112に物体が極端に近づいたりすると(人が直接手
で触れるなど)、動作状態の電極111に影響を与え、
出力が変動し不具合な現象が生ずるため、アナログスイ
ッチANG3及びANG4により感知板を短絡するよう
にすると、この現象は取除くことができる。
【0014】更に、図10の回路には電極111、11
2が形成する感知板に相当して、温度等の環境変化に安
定した基準容量Cを有する基準回路14がアナログス
イッチANG5を介して同調回路9に接続されている。
この基準容量Cに接続された時の同期回路9の出力
は、アナログスイッチANG8で弁別され平滑される
が、この出力を基準電圧として直流増幅器Amp1及び
Amp2の零点調整をすることによって、感知板容量が
温度等によって変動した場合の補償を行なう。また、増
幅された出力信号をコンパレータCom1及びCom2
で2値化する基準も、前記基準電圧によって調整され
る。検出した信号は、図11に示したように車のダッシ
ュボードに設けた表示部17のリレーRY1、RY2を
動作し、表示ランプ或いはブザーによる警報を発するよ
うになっている。検出部16と表示部17の間に介挿さ
れたチョークコイルCH1〜CH4は、車のバンパ上に
電極を接着等により固定する時、バンパ自身金属の場合
は問題ないが、樹脂製の場合にはボディアースがとれ
ず、電源側と感知板との間に供給する線(信号線も含
む)に高周波電流が流れて電界を生じ誤動作を起すのを
防止するためのものである。
【0015】次に図10の回路の変形として図12のよ
うな回路としても同様の結果が得られる。この場合は、
各感知板及び基準回路14にはそれぞれ個別に同調回路
が設けられ、これらの出力はアナログスイッチANG
9、ANG10及びANG11を介して時間差を与えて
次の処理回路に入力させるものである。以上述べた通
り、同調回路側電極11を分割して多感知とすることが
できるが、物体が図8における電極111に近づいた時
に、発振レベルの影響が電極112側に現われ誤動作の
原因になることがある。そのため、図16の如く発振側
電極10も分割して電極111及び112に対応させる
ようにすればその影響はなくなる。その場合は、図10
の発振回路8を図17のようにする。すなわち、アナロ
グスイッチANG12及びANG13を用いて、電極1
11及び112側同調回路と、電極101及び102側
発振回路とをクロックパルスX,Yでそれぞれ同期させ
ればよい。
【0016】また、アナログスイッチを使用せず、或る
固定抵抗値を付けることにより、お互いの干渉を軽減す
ることもできる。この値を適当に選べば、感度との兼ね
合いでアナログスイッチを全て取除くことができる。ま
た、スイッチ手段としてアナログスイッチの代りにトラ
ンジスタ又はバリキャップを使用しても良い。
【0017】
【発明の効果】上述のように、この発明の感知板構成に
よれば、電極前面の電界が物体検出に有効に使用され、
車の走行時に大地に対する容量が振動して起こす誤動作
は防止される。また、複数の感知板を干渉することなく
近接して配設できるので、障害物の有無及び位置を検知
することができる。更に基準容量を用いることにより、
感知板容量の環境による変動に対し常時補償が行なわれ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】感知板電極の一配置例を示す図である。
【図2】この発明の感知板の構成を示す図である。
【図3】この発明の主要部を表わす回路図である。
【図4】図3の回路の等価回路図である。
【図5】この発明における周波数と出力との関係を表す
図である。
【図6】この発明における感知板と人との間に生じる電
界を示す図である。
【図7】この発明による感知板の他の構成例を示す図で
ある。
【図8】この発明における複数感知の感知板構成を示す
図である。
【図9】電子バンパの具体例を示す図である。
【図10】この発明による複数感知例を示す回路図であ
る。
【図11】表示部を示す回路図である。
【図12】この発明による複数感知の他の例を示す回路
図である。
【図13】従来の高周波近接スイッチの原理を示す図で
ある。
【図14】高周波近接スイッチを応用した従来の電子バ
ンパと物体との間の静電容量を示す図である。
【図15】車の走行が大地間容量に与える影響を説明す
る図である。
【図16】複数感知の感知板構成の他の例を示す図であ
る。
【図17】図16の感知板における発振回路図である。
【符号の説明】
1 電極 2 電極 3 感知板 4 発振回路 5 共振回路 6 車 7 人 8 発振回路 9 同調回路 10 発振側電極 11 同調回路側電極 12 発泡樹脂支持体 13 リングカウンタ 14 基準回路 15 カーバッテリー 16 検出部 17 表示部 101 分割された発振側電極 102 分割された発振側電極 111 分割された同調回路側電極 112 分割された同調回路側電極

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚の平行板電極を感知板とする高周波
    近接スイッチを応用した自動車用電子バンパにおいて、
    感知対象物に面した電極を分割してその一方を発振回路
    に、他方を同調回路に接続し、前記発振回路を流れる高
    周波電流によって前記同調回路に生ずる高周波出力を検
    出し、その変化から障害物の有無を検知する手段を設け
    たことを特徴とする自動車用電子バンパ。
  2. 【請求項2】 複数の感知板及び基準容量を持つ基準回
    路と、前記複数の感知板及び基準回路を前記同調回路に
    接続するスイッチ手段と、前記同調回路の出力を弁別し
    て前記複数の感知板及び前記基準回路に対応した検出部
    に与える弁別部と、前記スイッチ手段及び弁別部を同期
    して切換える同期手段と、前記基準回路からの出力を基
    準電圧として零点調整する直流増幅器と、前記基準電圧
    によって2値化の基準を調整する比較器とを具備したこ
    とを特徴とする請求項1に記載の自動車用電子バンパ。
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