JP6188481B2 - 雨滴センサ - Google Patents

Description

本発明は、雨滴センサに関する。

特許文献１には、車両のウインドシールドガラスに付着した雨滴を検出する光学式の雨滴センサが開示されている。

特許第３７０１３０９号公報

この種の雨滴センサは、ウインドシールドガラスに向けて光を照射する発光素子と、ウインドシールドガラスで反射された光を受光する受光素子と、を備えており、受光素子の受光量に基づいて、雨滴を検出している。
特許文献１の雨滴センサは、ウインドシールドガラスの車室内側の面に固定されたプリズム（導光部材）を有しており、このプリズムにより、発光素子から照射された光を、ウインドシールドガラスに設定された雨滴検出領域に誘導すると共に、雨滴検出領域で反射された光を、受光素子に誘導するようになっている。

プリズムは、ウインドシールドガラスとの間に介在させた光透過性の接着シートにより、ウインドシールドガラスに貼付けて固定されるようになっている。そのため、プリズムをウインドシールドガラスに固定する際に、接着シートとウインドシールドガラスとの接触界面に気泡が残ることがある。

ここで、発光素子から照射された光が受光素子で受光されるまでの間の光の通過経路上に気泡（空気の層）が存在すると、この空気の層で光が反射されて、受光素子での受光量が低下してしまう。そのため、雨滴センサの正常な作動のためには、光の経路上に空気の層を介在させないようにする必要がある。

従来では、接着シートをウインドシールドガラスに圧接させて、接触界面に存在する気泡を、圧力により接触界面の外側に移動させることで、気泡を除去することが一般的に行われている。
しかし、気泡を除去するのに必要な圧接力（付勢力）が大きいので、雨滴センサをウインドシールドガラスに取り付ける際には、この接着シートを圧接させる付勢力が、雨滴センサのウインドシールドガラスへの取付けに対する阻害要因となってしまう。

そこで、雨滴センサのウインドシールドガラスへの取付けを容易に行えるようにしつつ、接着シートとウインドシールドガラスとの接触界面に気泡が残らないようにすることが求められている。

本発明は、
発光素子から照射された光をウインドシールドガラスに誘導すると共に前記ウインドシールドガラスで反射された光を受光素子に誘導する導光部材が、光透過性の弾性部材を介して、前記ウインドシールドガラスに取り付けられた雨滴センサであって、
前記ウインドシールドガラスに固定されたブラケットと、
前記前記ブラケットに着脱自在とされたカバーと、
前記カバーにおいて前記導光部材を、前記ウインドシールドガラスへの取付方向に進退移動可能に支持する支持部材と、を備え、
前記弾性部材を、シリコンオイルを含有する気体透過性のシリコンシートで構成すると共に、
前記カバーを前記ブラケットに取り付けた際に、前記支持部材と前記弾性部材とが、前記取付方向に圧縮されて、前記導光部材が前記弾性部材を介して前記ウインドシールドガラスに圧着されるようにし、
前記支持部材の圧縮ばね定数を、前記弾性部材の圧縮ばね定数よりも小さい値に設定して、前記カバーを前記ブラケットに取り付けた際の前記弾性部材の前記取付方向の圧縮量が、前記支持部材の前記取付方向の圧縮量よりも小さくなるようにしたことを特徴とする雨滴センサとした。

弾性部材は、シリコンオイルを含有する気体透過性のシリコンシートであり、このシリコンシートは、当該弾性部材が接触するウインドシールドガラスとの間に気泡が存在していても、シリコンシートにわずかな荷重（負荷）が作用している状態で時間が経過すると、気体成分がシリコンシート内を通って外部に排出されて、ウインドシールドガラスとの間に存在していた気泡を消失させる特性を有している。
そのため、わずかな荷重をかけて弾性部材をウインドシールドガラスに圧接させておくだけで、弾性部材とウインドシールドガラスとの間に存在していた気泡を取り除くことができる。よって、従来の雨滴センサのように、大きな荷重かけて弾性部材をウインドシールドガラスに圧接させる必要がないので、雨滴センサのウインドシールドガラスへの取付けが容易に行えるようになる。
また、カバーをブラケットに取り付けた際の弾性部材の取付方向の圧縮量が、支持部材の取付方向の圧縮量よりも小さくなるので、わずかな荷重で弾性部材をウインドシールドガラスに圧接させても、ウインドシールドガラスに対する弾性部材の取付方向における誤差の影響が小さくなる。よって、弾性部材をウインドシールドガラスにわずかな荷重で圧接させても、雨滴センサの光学性能が、取付方向の誤差の影響により低下することを好適に防止できる。

雨滴センサの分解斜視図である。 雨滴センサの断面図である。 雨滴センサの断面図である。 雨滴センサを、ウインドシールドガラス側から見た平面図である。 雨滴センサ本体のブラケットへの取り付けを説明する図である。 スプリングと光コンタクトの圧縮を説明する図である。 ウインドシールドガラスのダフリ量を説明する図である。 ウインドシールドガラスの厚みのばらつきと、光の照射領域および雨滴の検出領域との関係を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を、ウインドシールドガラス２に付着した雨滴を検出する雨滴センサ１の場合を例に挙げて説明する。
図１は、雨滴センサ１の分解斜視図であり、図２は、雨滴センサ１の断面図であって、（Ａ）は、図１における面Ａでケース７を切断した断面を、雨滴センサ１の他の構成要素と共に示した断面図であり、（Ｂ）は、図２の（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
図３は、雨滴センサ１の断面図であって、（Ａ）は、図２の（Ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図であり、（Ｂ）は、図３の（Ａ）におけるＡーＡ断面図である。図４は、雨滴センサ１をウインドシールドガラス２側から見た平面図であって、スプリングＳｐの位置を仮想線で示した図である。なお、図２の（Ｂ）および図３では、ウインドシールドガラス２の図示を省略している。また、以下においては、説明の便宜上、図１における上側を上方、下側を下方として説明する。

雨滴センサ１は、ウインドシールドガラス２に固定されたブラケット３に、雨滴センサ本体４を組みつけて構成される。

ブラケット３は、一枚の金属板を折り曲げて形成されており、ウインドシールドガラス２に固定される板状の取付部３０を有している。
実施の形態において取付部３０は、当該取付部３０のウインドシールドガラス２側の面に貼り付けられた接着シートＳｈ（図２の（Ａ）参照）を介して、ウインドシールドガラス２の車室内側の内側面２ｂに貼付固定されている。

取付部３０の略中央には、矩形形状の開口部３１が形成されており、この開口部３１の内側に、ウインドシールドガラス２に設定された雨滴の検出領域（雨滴検出領域）が露出している。
この開口部３１の両側には、取付部３０をウインドシールドガラス２とは反対側に折り曲げて形成された補強壁部３２、３２が設けられており、取付部３０における開口部３１周りの剛性強度が、これら補強壁部３２、３２により高められている。

取付部３０の長手方向における一方側には、後記するカバー８の掛止部８４３を係止させる係止部３３、３３が、取付部３０の幅方向における両側部から下方に突出して形成されている。
この係止部３３、３３は、取付部３０の両側部を補強壁部３２と同方向に折り曲げて形成されており、取付部３０から離れる方向の下方に延びる基部３３１と、基部３３１の下部から延びる延出部３３２と、を有している。
延出部３３２は、補強壁部３２よりも下側を、取付部３０に対して平行に開口部３１から離れる方向に延びており、この延出部３３２の取付部３０側（図中上側）の側縁３３２ａに、後記するカバー８の掛止部８４３が係止されるようになっている。

取付部３０の長手方向における他方側には、後記するカバー８の係合突起８２１（図２の（Ａ）参照）を係合させる係合部３４が、補強壁部３２と同方向に延出して設けられている。この係合部３４は、取付部３０に接続された矩形形状の枠部３４１を、その基端側で折り曲げて形成されており、枠部３４１の下方側の側縁に、ウインドシールドガラス２側の上方に延びる弾性係合部３４２を有している。
弾性係合部３４２は、取付部３０の長手方向（図２の（Ａ）における左右方向）に弾性変形可能となっており、ブラケット３に雨滴センサ本体４を取り付ける際に、この弾性係合部３４２の係合孔３４２ａ（図４参照）に、後記するカバー８の係合突起８２１がスナップ係合するようになっている。

図１に示すように、雨滴センサ本体４は、ウインドシールドガラス２側から順番に、光コンタクト５と、プリズム６と、ケース７（可動盤）と、カバー８と、を備えて構成される。
この雨滴センサ本体４では、プリズム６と基板９とが組み付けられたケース７が、カバー８で支持されており、カバー８においてケース７は、当該ケース７とカバー８との間に介在させたスプリングＳｐにより、図中上下方向に進退移動可能に支持されている。

光コンタクト５は、平面視において矩形形状を成しており、ブラケット３に設けた開口部３１内に収容可能な大きさで形成されている。
光コンタクト５は、光透過性を有する弾性部材であり、実施の形態では、シリコンオイルを含有する気体透過性のシリコンシートが用いられている。

この光コンタクト５は、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付ける前に、プリズム６（貼付部６１）のブラケット３側の面に貼り付けられるようになっており、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際に、ウインドシールドガラス２と貼付部６１の間で圧縮された状態で保持されるようになっている。

ここで気体透過性のシリコンシートは、当該シリコンシートが接触するウインドシールドガラス２や貼付部６１との間に気泡（気体成分）が存在していても、シリコンシートにわずかな荷重（負荷）が作用している状態で時間が経過すると、気体成分がシリコンシート内を通って外部に排出されて、ウインドシールドガラス２や貼付部６１との間に存在していた気泡を消失させる特性を有している。

プリズム６の貼付部６１は、光コンタクト５が貼り付けられる板状の部位であり、平面視においてこの貼付部６１は、光コンタクト５よりも大きく、かつブラケット３の開口部３１内に収容可能な大きさの矩形形状に形成されている（図４参照）。

貼付部６１の幅方向における両側部には、プリズム６をケース７に係合支持させるための係合壁部６２、６２が、ケース７側に延出して形成されている。
係合壁部６２、６２は、それぞれ貼付部６１の側縁に沿って直線状に延びており、その外周面には、径方向外側に突出して係合突起６２ａが設けられている（図１、図２の（Ｂ）参照）。

図２の（Ｂ）に示すように、実施の形態においてプリズム６は、係合壁部６２、６２をケース７の側壁部７２、７２の内側に挿入して、ケース７に組み付けられるようになっており、この際に、プリズム６側の係合突起６２ａ、６２ａが、ケース７側の側壁部７２、７２に設けた係合孔７２ａ、７２ａに係合することで、プリズム６のケース７からの脱落が阻止されるようになっている。

プリズム６では、係合壁部６２、６２の間に導光部６３が設けられており、図２の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、この導光部６３は、発光素子９１、９１から照射された光が入射する発光側レンズ部６４、６４と、ウインドシールドガラス２で反射された光を受光素子９２に誘導する受光側レンズ部６５と、を有している。
発光側レンズ部６４、６４のレンズ径Ｄａは、受光側レンズ部６５のレンズ径Ｄｂよりも大きい径に設定されており、ウインドシールドガラス２における光の照射領域ＩＲに対して、受光素子９２による雨滴の検出領域ＤＲの方が狭く設定されている。

これは、発光素子９１からの光の照射領域ＩＲが、雨滴センサ１が取り付けられるウインドシールドガラス２の厚みＷａに応じて、図中左右方向にズレるので、雨滴の検出領域を狭く設定することで、雨滴の検出領域が光の照射領域から外れないようにするためである。

ここで、光の照射領域ＩＲと雨滴の検出領域ＤＲとの関係を、図８を参照して説明する。図８は、ウインドシールドガラス２の厚みのばらつきと、光の照射領域ＩＲおよび雨滴の検出領域ＤＲとの関係を説明する図であり、（Ａ）は、ウインドシールドガラス２の厚みが、（Ｂ）に示す基準の厚みＷａよりも大きい厚みＷｂである場合を、（Ｂ）は、ウインドシールドガラス２の厚みが基準の厚みＷａである場合を、（Ｃ）は、ウインドシールドガラス２の厚みが、（Ｂ）に示す基準の厚みＷａよりも小さい厚みＷｃである場合を、それぞれ示している。

発光素子９１から照射されて、発光側レンズ部６４から導光部６３内に入射した光は、発光側レンズ部６４で屈折して、ウインドシールドガラス２の表面２ａに対して約４５°方向の平行光となる。プリズム６の屈折率と、光コンタクト５の屈折率と、ウインドシールドガラス２の屈折率はほぼ同じであり、発光側レンズ部６４で屈折した平行光は、その角度を維持したまま、ウインドシールドガラス２の表面２ａに到達して、レンズ径Ｄａに応じて決まる所定幅の光の照射領域ＩＲを、ウインドシールドガラス２の表面２ａに形成する。
ここで、光の照射領域ＩＲの幅は、レンズ径Ｄａの約１．４倍である。

ウインドシールドガラス２の表面２ａに到達した平行光は、ウインドシールドガラス２の屈折率（約１．５）と、空気の屈折率（約１．０）の違いにより、表面２ａで全反射して、平行光のままで、プリズム６内に戻ることになる。
そして、この平行光は、導光部６３の右側の壁部で全反射して、受光側レンズ部６５に到達し、受光側レンズ部６５に到達した平行光は、受光側レンズ部６５で屈折して、受光素子９２に集光される。
ここで、受光側レンズ部６５で屈折する平行光の範囲（受光素子９２による雨滴の検出領域ＤＲ）は、受光側レンズ部６５のレンズ径Ｄｂに応じて決まる所定幅であり、この所定幅は、レンズ径Ｄｂの約１．４倍である。

ここで、ウインドシールドガラス２の厚みが、基準の厚みＷａよりも大きい厚みＷｂになると、光の照射領域ＩＲが発光素子９１から離れる方向（図中右方向）に移動し（図８の（Ａ）参照）、基準の厚みＷａよりも小さい厚みＷｃになると、光の照射領域ＩＲが発光素子９１に近づく方向（図中左方向）に移動する（図８の（Ｃ）参照）。
そのため、実施の形態では、ウインドシールドガラス２の厚みが基準の厚みＷａであるときに、光の照射領域ＩＲの照射領域の略中央に雨滴の検出領域ＤＲが設定されて、ウインドシールドガラス２の厚みが基準の厚みＷａの誤差範囲内（厚みＷｃと厚みＷｂの間）であるときに、光の照射領域ＩＲの照射領域から外れないようにすることが可能となるように、発光側レンズ部６４のレンズ径Ｄａと受光側レンズ部６５のレンズ径Ｄｂとを設定している（図８の（Ｂ）参照）。

例えば、実施の形態では、ウインドシールドガラス２の厚みの誤差が±０．５ｍｍの場合、発光側レンズ部６４のレンズ径Ｄａ−受光側レンズ部６５のレンズ径Ｄｂ≧１．０ｍｍ／１．４となるように設定している（Ｄａ−Ｄｂ≧１．０ｍｍ／１．４）。

これにより、ウインドシールドガラス２の厚みが所定の誤差範囲内であるときに、光の照射領域ＩＲ内に雨滴の検出領域ＤＲを確実に位置させることができるので、ウインドシールドガラス２の厚みに誤差があっても、雨滴の検出領域ＤＲが光の照射領域ＩＲ内に収まるので、雨滴センサ１の光学安定性が向上することになる。
なお、受光側レンズ部６５のレンズ径Ｄｂを、発光側レンズ部６４のレンズ径Ｄａよりも大きくする事も考えられるが、この場合、太陽光等のノイズ光が入射し易くなるので、光学性能が低下してしまう。

図２の（Ａ）に示すように、プリズム６が組み付けられたケース７の基部７１には、発光素子９１、９１からプリズム６に向かう光の経路と、プリズム６から受光素子９２に向かう光の経路を確保するために、開口７１ａが形成されており、基部７１におけるプリズム６とは反対側の面に、発光素子９１と受光素子９２を備える基板９が取り付けられている。

そのため、実施の形態にかかる雨滴センサ１では、発光素子９１から照射された光は、基部７１に設けた開口７１ａを通って、発光側レンズ部６４から導光部６３内に入射したのち、導光部６３と光コンタクト５とを通過してウインドシールドガラス２の表面２ａで反射される。そして、ウインドシールドガラス２で反射された光は、光コンタクト５と導光部６３とを再び通過したのちに、受光側レンズ部６５から開口７１ａを経て受光素子９２で受光されるようになっている。

図１および図２の（Ａ）に示すように、基板９は、ケース７の側縁部からプリズム６とは反対側の下方に延出する係止爪７５に係止されて、ケース７の下面に取り付けられており、この基板９の長手方向における一側には、側面視においてＬ字形状を成すコネクタ端子７６の一端７６ａが接続されている。

コネクタ端子７６は、ケース７の基部７１内を、基板９の直交方向に延びたのち、基部７１に隣接するコネクタ部７７に向けて、基板９に対して平行に延びており、コネクタ端子７６の他端７６ｂは、コネクタ部７７の筒状壁７７１内に位置している（図２の（Ａ）、図３の（Ｂ）参照）。

図５は、ブラケット３に対する雨滴センサ本体４の組み付けを説明する図であり、（Ａ）は、ブラケット３への組み付け前の雨滴センサ本体４の断面図であり、（Ｂ）は、ブラケット３の係止部３３に、雨滴センサ本体４側の掛止部８４３を係止させた状態を示す図であり、（Ｃ）は、ブラケット３の弾性係合部３４２に、雨滴センサ本体４側の係合突起８２１をスナップ係合させる直前を示す図であり、（Ｄ）は、ブラケット３に雨滴センサ本体４を取り付けた状態を示す図である。
図６は、スプリングＳｐと光コンタクト５の圧縮状態を模式的に説明する図であり、（Ａ）は、スプリングＳｐの圧縮状態の変化を模式的に示した図であり、（Ｂ）は、光コンタクト５の圧縮状態の変化を模式的に示した図である。
図７は、ウインドシールドガラス２によるダフり量を説明する図である。

図１に示すように、ケース７の基部７１の四隅には、スプリングＳｐの支持軸７３が設けられている。支持軸７３は、カバー８側の下方に向けて直線状に延びており、これら支持軸７３の各々には、スプリングＳｐの一端側が外挿されて取り付けられている。

スプリングＳｐは、その一端側が支持軸７３に外挿された状態において、その他端側がカバー８側の下方に突出する自由長Ｌ０（図６の（Ａ）における自由長、参照）を有している。
実施の形態では、ケース７の側壁部７２に設けた係合爪７２ｂをカバー８の周壁部８２に設けた係合凹部８２ｂに係合させて、ケース７とカバー８とを組み付けた際に、支持軸７３の先端側が、カバー８の壁部８１に設けた円筒形状の支持台８３に挿入されるようになっている（図５の（Ａ）参照）。
そして、この状態においてスプリングＳｐは、カバー８側の他端が、支持台８３の上端８３ａ（図３の（Ａ）参照）に押圧されて、その長さが、自由長Ｌ０から所定長さＬ１まで軸方向に圧縮されるようになっている（図５の（Ａ）、図６の（Ａ）におけるブラケット組み付け前、参照）。

この状態においてケース７は、上下方向に移動可能な状態でカバー８に支持されており、ケース７に組み付けられたプリズム６の貼付部６１を、カバー８の周壁部８２の上端８２ａよりも、上方に突出させた位置に配置している。

図４に示すように、スプリングＳｐは、ブラケット３の長手方向における光コンタクト５の中心線Ｌｍを挟んで対象となる位置に、光コンタクト５の幅方向に間隔を開けて設けられている。スプリングＳｐの各々は、光コンタクト５を囲む四角形形状の仮想線Ｉｍの角に位置しており、光コンタクト５に各スプリングＳｐからの付勢力が均等に作用して、光コンタクト５がその全面に亘って均等な荷重で、ウインドシールドガラス２に圧接させられるようになっている。

図１に示すようにカバー８では、ケース７の外周を囲む周壁部８２に、コネクタカバー部８４が一体に形成されている。コネクタカバー部８４は、コネクタ部７７の延出方向に沿って周壁部８２の側方に延びており、コネクタ部７７の筒状壁７７１の下面を覆う壁部８４１と、筒状壁７７１の両側を覆う側壁部８４２、８４２と、を有している。

そして、コネクタカバー部８４の壁部８４１は、カバー８の壁部８１よりもウインドシールドガラス２側の上方に位置していると共に、コネクタカバー部８４の突出方向側から見て、当該コネクタカバー部８４の側壁部８４２は、カバー８の周壁部８２よりも内側に位置している。

側壁部８４２、８４２の先端部には、前記したブラケット３の取付部３０に掛け止められる掛止部８４３が設けられている。掛止部８４３、８４３は、側壁部８４２から側方に突出して設けられており、図３の（Ａ）に示すように、側壁部８４２の高さ方向に所定の厚みＷｘを有している。
掛止部８４３の下辺８４３ａは、側壁部８４２の先端から周壁部８２側に直線状に延びており、この下辺８４３ａの周壁部８２側（図中左側）は、周壁部８２に向かうにつれて掛止部８４３、８４３の厚みが薄くなる方向の傾斜面８４３ｂとなっている。

図１および図４に示すように、側壁部８４２の基端側には、側壁部８４２に対して平行な外壁部８４４、８４４が設けられている。この外壁部８４４、８４４は、側壁部８４２、８４２から側方に離間した位置を、側壁部８４２に沿って直線状に延びている。
実施の形態では、ブラケット３の取付部３０に掛止部８４３を掛け止める際に、この外壁部８４４と側壁部８４２との間に、取付部３０の係止部３３（基部３３１）が挿入されて、ブラケット３の幅方向におけるカバー８の位置決めが行われるようになっている。
そのため、外壁部８４４、８４４の先端部には、側壁部８４２、８４２から離れる方向に延びる補強壁８４４ａ、８４４ａが設けられており、外壁部８４４、８４４の剛性強度が、補強壁８４４ａ、８４４ａにより高められている。

以下、ブラケット３に対する雨滴センサ本体４の組み付けを説明する。
はじめに、プリズム６と基板９とが組み付けられたケース７を、カバー８に組み付けて雨滴センサ本体４を組み立てると、ケース７を支持するスプリングＳｐは、その長さが自由長Ｌ０から所定長さＬ１まで軸方向に圧縮される（図５の（Ａ）および図６の（Ａ）参照）。

この状態においてケース７は、図５の（Ａ）において上下方向に移動可能な状態でカバー８に支持されており、ケース７に組み付けられたプリズム６の貼付部６１を、カバー８の周壁部８２の上端８２ａよりも、上方に突出させた位置に配置している。

図５の（Ｂ）に示すように、ウインドシールドガラス２の車室内側の内側面２ｂには、接着シートＳｈを介してブラケット３が貼付固定されており、雨滴センサ本体４をブラケット３への取り付ける際には、雨滴センサ本体４のカバー８に設けた掛止部８４３が、ブラケット３の係止部３３に最初に係止される。
この際、雨滴センサ本体４は、掛止部８４３の傾斜面８４３ｂを、係止部３３の延出部３３２の上面３３２ａに沿わせた向きで、係止部３３に係止される。
そして、係止部３３における基部３３１と延出部３３２との交点Ｐ付近を支点として、雨滴センサ本体４を回動させて、光コンタクト５をブラケット３の開口部３１に近づける方向に回動させる（図中矢印参照）。
そうすると、ブラケット３に設けた係合部３４（枠部３４１）が、カバー８とケース７との間の隙間に挿入されて、カバー８の周壁部８２に設けた係合突起８２１が、係合部３４の弾性係合部３４２を弾性変形させながら、当該弾性係合部３４２に係合して、ブラケット３に対する雨滴センサ本体４の取り付けが完了する（図５の（Ｃ）、（Ｄ）参照）。

この際に、光コンタクト５は、ウインドシールドガラス２の内側面２ｂと、プリズム６の貼付部６１との間で圧縮されて、圧縮前の厚みＷ１よりも小さい厚みＷ２まで圧縮される。さらに、ケース７をカバー８で支持するスプリングＳｐもまた、ケース７とカバー８との間で圧縮されて、ケース７をカバー８で支持させていたときの長さＬ１から、この長さＬ１よりも短い長さＬ２まで圧縮されるようになっている（図５の（Ｄ）参照）。

なお、光コンタクト５は、雨滴センサ本体４の回動の支点側（図中右側）から、ウインドシールドガラス２に圧接するようになっている。そのため、光コンタクト５は、ウインドシールドガラス２との間に存在する気泡を、係合突起８２１側（図中左側）に押し出しながら、ウインドシールドガラス２に圧接するので、ブラケット３に対する雨滴センサ本体４の取り付けが完了した時に、ウインドシールドガラス２との間に存在する気泡を少なくできるようになっている。

実施の形態では、スプリングＳｐの圧縮ばね定数ｋ１が、光コンタクト５の圧縮ばね定数ｋ２よりも小さい値に設定されており、これにより、光コンタクト５をウインドシールドガラス２の内側面２ｂに圧接させながら、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際に、光コンタクト５の圧縮量（ΔＷ＝Ｗ１−Ｗ２）の方が、スプリングＳｐの圧縮量（ΔＬｂ＝Ｌ１−Ｌ２）よりも小さくなるようになっている（ΔＬｂ＞ΔＷ）。
そして、この際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬｂ＝Ｌ１−Ｌ２）が、ケース７をカバー８で支持させるときのスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬａ＝Ｌ０−Ｌ１）よりも小さくなるように設定されている（ΔＬｂ＜ΔＬａ）。

ここで、スプリングＳｐと光コンタクト５に作用する荷重について説明する。
スプリングＳｐの圧縮ばね定数をｋ１、光コンタクト５の圧縮ばね定数をｋ２として、荷重の変動量ΔＦによる、スプリングＳｐの圧縮量の変化量をΔＬｂ、光コンタクト５の圧縮量の変化量をΔＷ、全体の圧縮量の変化量をΔＸとすると、ΔＬｂ＝ΔＦ／ｋ１、ΔＷ＝ΔＦ／ｋ２、ΔＸ＝ΔＬｂ＋ΔＷとなる。
ここで、例えば、ΔＦ＝１、ｋ１＝１、ｋ２＝１０とすると、ΔＬｂ＝１、ΔＷ＝０．１、ΔＸ＝１．１となり、全体の変位量ΔＸに対する、スプリングＳｐの圧縮量の変化量ΔＬｂと、光コンタクト５の圧縮量の変化量ΔＷの影響度は、スプリングＳｐの影響度ΔＬｂ／ΔＸ＝９０％、光コンタクト５の影響度ΔＷ／ΔＸ＝１０％となる。
よって、スプリングＳｐの圧縮ばね定数ｋ１を、光コンタクト５の圧縮ばね定数ｋ２よりも十分に小さい値に設定すると、ウインドシールドガラス２と平行方向にあるブラケット３の接着誤差などの変位誤差に対して、光コンタクト５の圧縮量の変動の影響が小さくなり、雨滴センサ１における光学性能が安定することになる。

実施の形態にかかる雨滴センサでは、光コンタクト５の影響度が２０％以下となるように、光コンタクト５の圧縮ばね定数ｋ２を、スプリングＳｐの圧縮ばね定数ｋ１の１／５以下、好ましくは１／１０以下に設定している。

さらに、実施の形態では、図７に示すように、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際に、スプリングＳｐの圧縮量（ΔＬｂ＝Ｌ１−Ｌ２）が、ウインドシールドガラス２の曲率に応じて決まる雨滴センサ本体４の取付方向の誤差量（ダフり量Ｌｄ）と、ブラケット３のウインドシールドガラス２への固定に用いられる接着シートＳｈの取付方向の誤差量Ｌｇとを加算した値よりも大きくなるように、雨滴センサ本体４をブラケット３への取り付ける際のスプリングＳｐの最小の圧縮量（ストローク量）が設定されている。

図７に示すように、車両用のウインドシールドガラス２は、雨滴センサ１が取り付けられる内側面２ｂが、凹状の曲面を成している。ここで、ウインドシールドガラス２の曲面の半径がＲ２５００ｍｍ、光コンタクト５の接触面の幅Ｗが、３０ｍｍの場合、ダフリ量Ｌｄ＝０．０５ｍｍ（５０μｍ）となる。
そうすると、光コンタクト５を、ウインドシールドガラス２の曲面に沿って密着させるのに必要なスプリングＳｐのストローク量は、０．０５ｍｍ（５０μｍ）となる。
そして、ウインドシールドガラス２とブラケット３との間の接着シートＳｈによる接着高さのばらつきＬｇ（光コンタクト５をウインドシールドガラス２に圧着させる方向のばらつき）が、±０．２５ｍｍである場合、必要とされるスプリングのストローク量は、０．５０＋０．０５＝０．５５（約０．６ｍｍ）となる。
よって、雨滴センサ本体４をブラケット３への取り付ける際のスプリングＳｐの最小の圧縮量（ストローク量：変化量ΔＬｂ＿ｍｉｎ）を、ウインドシールドガラス２の曲面の半径と、光コンタクト５の接触面の幅Ｗに応じて決まるダフリ量Ｌｄと、接着シートＳｈによる接着高さのばらつきＬｇとから算出されるストローク量よりも大きくすることで、光コンタクト５をウインドシールドガラス２に確実に圧着させることができるので、雨滴センサ１における光学性能が安定することになる。

さらに、実施の形態の雨滴センサ１では、ケース７をカバー８に組み付けて支持させる際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬａ＝Ｌ０−Ｌ１）よりも、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬｂ＝Ｌ１−Ｌ２）が十分小さくなるように設定されている。

実施の形態にかかる雨滴センサでは、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量ΔＬｂを、ケース７をカバー８に組み付けて支持させる際のスプリングＳｐの圧縮量ΔＬａの１／５以下、好ましくは１／１０以下に設定している。

ここで、スプリングＳｐの圧縮ばね定数ｋ１を０．５ｋｇ／ｍｍ、光コンタクト５の圧縮ばね定数ｋを２．５ｋｇ／ｍｍ、ケース７をカバー８に組み付けて支持させた際のスプリングＳｐの圧縮量ΔＬａを５ｍｍ、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量ΔＬｂを１ｍｍとして、ブラケット３の取り付け高さの誤差の影響と、光コンタクト５に作用する最低荷重を説明する。

雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付ける前において、スプリングＳｐに作用する荷重Ｆ０は、Ｆ０＝ｋ１×５ｍｍ＝２．５ｋｇとなる。
雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた後において、スプリングＳｐに作用する荷重Ｆ１は、Ｆ１＝ｋ１×（５＋１）ｍｍ＝３ｋｇとなる。
そして、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際における、ブラケット３の取り付け高さなどの誤差による荷重誤差ΔＦ（光コンタクトに作用する荷重の誤差）は、０．５ｋｇ（＝３ｋｇ−２．５Ｋｇ）となる。

ここで、この荷重誤差（０．５ｋｇ）に対する光コンタクト５の圧縮量の誤差Δｘは、Δｘ＝ΔＦ／ｋ２＝０．５／５＝０．１ｍｍとなる。
よって、この場合には、ブラケット３の取り付け高さの誤差１ｍｍの影響が、０．１ｍｍまで低減され、光コンタクトに作用する最低荷重は、２．５ｋｇになる。

［比較例１］
スプリングＳｐの自由長Ｌ０を短くして、ケース７をカバー８に組み付けて支持させる際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬａ＝Ｌ０−Ｌ１）と、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬｂ＝Ｌ１−Ｌ２）とを同じにした比較例の場合におけるブラケット３の取り付け高さの誤差の影響と、光コンタクト５に作用する最低荷重を説明する。

スプリングＳｐの圧縮ばね定数ｋ１を０．５ｋｇ／ｍｍ、光コンタクト５の圧縮ばね定数ｋを２．５ｋｇ／ｍｍ、ケース７をカバー８に組み付けて支持させた際のスプリングＳｐの圧縮量ΔＬａを１ｍｍ、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量ΔＬｂを１ｍｍとすると、
雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付ける前において、スプリングＳｐに作用する荷重Ｆ０は、Ｆ０＝ｋ１×１ｍｍ＝０．５ｋｇとなる。
雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた後において、スプリングＳｐに作用する荷重Ｆ１は、Ｆ１＝ｋ１×（１＋１）ｍｍ＝１ｋｇとなる。
そして、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際における、ブラケット３の取り付け高さなどの誤差による荷重誤差ΔＦは、０．５ｋｇ（＝１ｋｇ−０．５Ｋｇ）となる。

そして、この荷重誤差（０．５ｋｇ）に対する光コンタクト５の圧縮量の誤差Δｘは、Δｘ＝ΔＦ／ｋ２＝０．５／５＝０．１ｍｍとなる。
よって、ケース７をカバー８に組み付けて支持させる際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬａ＝Ｌ０−Ｌ１）と、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬｂ＝Ｌ１−Ｌ２）とを同じにした場合には、ブラケット３の取り付け高さの誤差１ｍｍの影響が、０．１ｍｍまで低減されるものの、光コンタクト５に作用する最低荷重が、０．５ｋｇまで低下してしまう。

［比較例２］
スプリングＳｐのばね定数を大きくして、スプリングの圧縮ばね定数と光コンタクト５の圧縮ばね定数との差を小さくした比較例の場合におけるブラケット３の取り付け高さの誤差の影響と、光コンタクト５に作用する最低荷重を説明する。

スプリングＳｐの圧縮ばね定数ｋ１を２．５ｋｇ／ｍｍ、光コンタクト５の圧縮ばね定数ｋ２を５ｋｇ／ｍｍ、ケース７をカバー８に組み付けて支持させた際のスプリングＳｐの圧縮量ΔＬａを１ｍｍ、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量ΔＬｂを１ｍｍとすると、
雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付ける前において、スプリングＳｐに作用する荷重Ｆ０は、Ｆ０＝ｋ１×１ｍｍ＝２．５ｋｇとなる。
雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた後において、スプリングＳｐに作用する荷重Ｆ１は、Ｆ１＝ｋ１×（１＋１）ｍｍ＝５ｋｇとなる。
そして、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際における、ブラケット３の取り付け高さなどの誤差による荷重誤差ΔＦは、２．５ｋｇ（＝５ｋｇ−２．５Ｋｇ）となる。

そして、この荷重誤差（２．５ｋｇ）に対する光コンタクト５の圧縮量の誤差Δｘは、Δｘ＝ΔＦ／ｋ２＝２．５／５＝０．５ｍｍとなる。
よって、スプリングの圧縮ばね定数と光コンタクト５の圧縮ばね定数との差を小さくした場合には、ブラケット３の取り付け高さの誤差１ｍｍの影響が、０．５ｍｍとなり、上記した実施の形態の場合よりも誤差の影響が大きくなる。

このように、実施の形態にかかる雨滴センサ１のように、ケース７をカバー８に組み付けて支持させる際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬａ＝Ｌ０−Ｌ１）よりも、雨滴センサ本体４をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬｂ＝Ｌ１−Ｌ２）が十分小さくなるように設定すると共に、スプリングＳｐの圧縮ばね定数ｋ１を、光コンタクト５の圧縮ばね定数ｋ２よりも十分に小さくすることで、光コンタクト５に作用する最低荷重を確保しつつ、ブラケット３の取り付け高さの誤差の影響を抑えることができるので、光学性能が安定した雨滴センサ１を提供できる。

以上の通り、実施の形態では、発光素子９１から照射された光をウインドシールドガラス２に誘導すると共にウインドシールドガラス２の表面２ａで反射された光を受光素子９２に誘導するプリズム６（導光部材）が、光透過性の光コンタクト５（弾性部材）を介して、ウインドシールドガラス２に取り付けられる雨滴センサ１であって、
ウインドシールドガラス２に固定されたブラケット３と、
ブラケット３に着脱自在とされたカバー８と、
カバー８においてプリズム６を、ウインドシールドガラス２への取付方向に進退移動可能に支持するスプリングＳｐ（支持部材）と、を備え、
光コンタクト５を、シリコンオイルを含有する気体透過性のシリコンシートで構成すると共に、
カバー８をブラケット３に取り付けた際に、スプリングＳｐと光コンタクト５とが、取付方向に圧縮されて、プリズム６が光コンタクト５を介してウインドシールドガラス２に圧着されるようにし、
スプリングＳｐの圧縮ばね定数ｋ１を、光コンタクト５の圧縮ばね定数ｋ２よりも小さい値に設定して、カバー８をブラケット３に取り付けた際の光コンタクト５の取付方向の圧縮量ΔＷ（図６参照）のほうが、スプリングＳｐの取付方向の圧縮量ΔＬｂ（図６参照）よりも小さくなるようにした。

光コンタクト５は、シリコンオイルを含有する気体透過性のシリコンシートであり、この気体透過性のシリコンシートは、当該シリコンシートが接触するウインドシールドガラス２や貼付部６１との間に気泡（気体成分）が存在していても、シリコンシートにわずかな荷重（負荷）が作用している状態で時間が経過すると、気体成分がシリコンシート内を通って外部に排出されて、ウインドシールドガラス２や貼付部６１との間に存在していた気泡を消失させる特性を有している。
そのため、わずかな荷重をかけて光コンタクト５をウインドシールドガラス２に圧接させておくだけで、光コンタクト５とウインドシールドガラス２との間に存在していた気泡を取り除くことができる。よって、従来の雨滴センサのように、大きな荷重かけて光コンタクト５をウインドシールドガラス２に圧接させる必要がないので、雨滴センサ１のウインドシールドガラス２への取付け時に必要となる荷重を低くすることができるので、雨滴センサ１の取り付け作業を容易に行えるようになる。
また、カバー８をブラケット３３に取り付けた際の光コンタクト５の取付方向の圧縮量ΔＷが、スプリングＳｐの取付方向の圧縮量ΔＬｂよりも小さくなるので、わずかな荷重をかけて光コンタクト５をウインドシールドガラス２に圧接させても、ウインドシールドガラス２に対する光コンタクト５の取付方向における誤差の影響が小さくできる。
よって、光コンタクト５をウインドシールドガラス２にわずかな荷重をかけて圧接させても、雨滴センサ１の光学性能が、取付方向における誤差の影響で低下することを好適に防止できる。

カバー８をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量ΔＬｂを、ウインドシールドガラス２の曲率に応じて決まる取付方向の誤差量Ｌｄ（ダフリ量）と、ウインドシールドガラス２に固定されたブラケット３の取付方向の誤差量Ｌｇ（接着高さの誤差）とを加算した値よりも大きく設定した。

このように構成すると、ウインドシールドガラス２のダフリ量や、ブラケットの接着高さの誤差の影響を受けずに、光コンタクト５をウインドシールドガラス２に圧接させることができるので、雨滴センサ１の光学性能が、取付方向における誤差の影響を受けて低下することを好適に防止できる。

カバー８のブラケット３への取り付け前では、スプリングＳｐは、当該スプリングＳｐの自由長Ｌ０（図６の（Ａ）参照）から長さＬ１まで圧縮された状態で、プリズム６を取付方向に進退移動可能に支持しており、
カバー８のブラケット３への取り付け前におけるスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬａ＝Ｌ０−Ｌ１）よりも、カバー８をブラケット３に取り付けた際のスプリングＳｐの圧縮量（ΔＬｂ＝Ｌ１−Ｌ２）を小さく設定した。

このように構成すると、カバー８をブラケット３に取り付ける際に必要となる荷重を抑えることができるので、雨滴センサ１のウインドシールドガラス２への取付けが容易に行えるようになる。

プリズム６は、カバー８において取付方向に進退移動可能に支持されたケース７に組み付けられて、ケース７と一体に取付方向に進退移動するように設けられており、
スプリングＳｐは、ケース７を取付方向に進退移動可能に支持すると共に、取付方向から見てプリズム６のウインドシールドガラス２側の面（貼付部６１）に貼り付けられた光コンタクト５の中心を挟んで対象となる位置であって、プリズム６の幅方向に間隔を開けた２カ所ずつを支持している構成とした。

このように構成すると、光コンタクト５には、合計４カ所に設けたスプリングＳｐからの付勢力が均等に作用して、光コンタクト５がその全面に亘って均等な荷重で、ウインドシールドガラス２に圧接させられるので、雨滴センサ１の光学性能が安定する。

カバー８は、当該カバーの長手方向における一端側に設けた掛止部８４３を、ブラケット３に設けた係止部３３に係止させたのち、長手方向における他端側を、掛止部８４３と係止部３３との係合点Ｐ周りの周方向に回動させて、光コンタクト５を、一端側（掛止部８４３側）から取付方向に圧縮させながらブラケット３に取り付けるように構成した。

このように構成すると、光コンタクト５とウインドシールドガラス２との接触界面に存在する気泡を、他端側に押しのけながら、光コンタクト５をウインドシールドガラス２に圧接させることができるので、カバー８をブラケット３に取り付けて光コンタクト５をウインドシールドガラス２に圧接させた直後における接触界面での気泡の含有量を少なくできる。

プリズム６は、発光素子９１が照射した光が入射する発光側レンズ部６４と、ウインドシールドガラス２で反射された光を受光素子９２に向けて出射する受光側レンズ部６５と、を備えており、発光側レンズ部６４のレンズ径Ｄａを、受光側レンズ部６５のレンズ径Ｄｂよりも大きい径に設定した構成とした。

このように構成すると、ウインドシールドガラス２における光の照射領域ＩＲに対して、受光素子９２による雨滴の検出領域ＤＲの方が狭くなるので、雨滴センサ１が取り付けられるウインドシールドガラス２の厚みＷａに応じて、光の照射領域ＩＲがズレても、雨滴の検出領域が光の照射領域から外れないようにすることができる。

１ 雨滴センサ
２ ウインドシールドガラス
２ａ 表面
２ｂ 内側面
３ ブラケット
４ 雨滴センサ本体
５ 光コンタクト
６ プリズム
７ ケース
８ カバー
９ 基板
３０ 取付部
３１ 開口部
３２ 補強壁部
３３ 係止部
３４ 係合部
６１ 貼付部
６２ 係合壁部
６２ａ 係合突起
６３ 導光部
６４ 発光側レンズ部
６５ 受光側レンズ部
７１ 基部
７１ａ 開口
７２ 側壁部
７２ａ 係合孔
７２ｂ 係合爪
７３ 支持軸
７５ 係止爪
７６ コネクタ端子
７６ａ 一端
７６ｂ 他端
７７ コネクタ部
８１ 壁部
８２ 周壁部
８２ａ 上端
８２ｂ 係合凹部
８３ 支持台
８３ａ 上端
８４ コネクタカバー部
９１ 発光素子
９２ 受光素子
３２２ａ 上面
３３１ 基部
３３２ 延出部
３３２ａ 側縁
３４１ 枠部
３４２ 弾性係合部
３４２ａ 係合孔
７７１ 筒状壁
８２１ 係合突起
８４１ 壁部
８４２ 側壁部
８４２ａ 補強壁
８４３ 掛止部
８４３ａ 下辺
８４３ｂ 傾斜面
８４４ 外壁部
Ａ 面
Ｄａ レンズ径
Ｄｂ レンズ径
ＤＲ 検出領域
Ｆ０ 荷重
Ｆ１ 荷重
ＩＲ 照射領域
Ｉｍ 仮想線
Ｌ０ 自由長
Ｌｍ 中心線
Ｐ 交点
Ｐ 係合点
Ｓｈ 接着シート
Ｓｐ スプリング
Ｗ 幅
ｋ 定数
ｋ１ 定数
ｋ２ 定数

Claims (6)

1. 発光素子から照射された光をウインドシールドガラスに誘導すると共に前記ウインドシールドガラスで反射された光を受光素子に誘導する導光部材が、光透過性の弾性部材を介して、前記ウインドシールドガラスに取り付けられた雨滴センサであって、
   前記ウインドシールドガラスに固定されたブラケットと、
   前記ブラケットに着脱自在とされたカバーと、
   前記カバーにおいて前記導光部材を、前記ウインドシールドガラスへの取付方向に進退移動可能に支持する支持部材と、を備え、
   前記弾性部材を、シリコンオイルを含有する気体透過性のシリコンシートで構成すると共に、
   前記カバーを前記ブラケットに取り付けた際に、前記支持部材と前記弾性部材とが、前記取付方向に圧縮されて、前記導光部材が前記弾性部材を介して前記ウインドシールドガラスに圧着されるようにし、
   前記支持部材の圧縮ばね定数を、前記弾性部材の圧縮ばね定数よりも小さい値に設定して、前記カバーを前記ブラケットに取り付けた際の前記弾性部材の前記取付方向の圧縮量が、前記支持部材の前記取付方向の圧縮量よりも小さくなるようにしたことを特徴とする雨滴センサ。
2. 前記カバーを前記ブラケットに取り付けた際の前記支持部材の圧縮量を、前記ウインドシールドガラスの曲率に応じて決まる前記取付方向の誤差量と、前記ウインドシールドガラスに固定された前記ブラケットの前記取付方向の誤差量とを加算した値よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の雨滴センサ。
3. 前記カバーの前記ブラケットへの取り付け前では、前記支持部材が、当該支持部材の自由長から圧縮された状態で、前記導光部材を前記取付方向に進退移動可能に支持しており、
   前記カバーの前記ブラケットへの取り付け前における前記支持部材の圧縮量よりも、前記カバーを前記ブラケットに取り付けた際の前記支持部材の圧縮量を小さくしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の雨滴センサ。
4. 前記導光部材は、前記カバーにおいて前記取付方向に進退移動可能に支持されたケースに組み付けられて、前記ケースと一体に前記取付方向に進退移動するように設けられており、
   前記支持部材は、前記ケースを前記取付方向に進退移動可能に支持すると共に、前記取付方向から見て前記導光部材の前記ウインドシールドガラス側の面に貼り付けられた前記弾性部材の中心を挟んで対称となる位置を支持していることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の雨滴センサ。
5. 前記カバーは、当該カバーの長手方向における一端側に設けた掛止部を、前記ブラケットに設けた係止部に係止させたのち、前記長手方向における他端側を、前記掛止部と前記係止部との係合点周りの周方向に回動させて、前記支持部材と前記弾性部材とを、前記一端側から前記取付方向に圧縮させながら前記ブラケットに取り付けるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の雨滴センサ。
6. 前記導光部材は、前記発光素子が照射した光が入射する発光側レンズ部と、前記ウインドシールドガラスで反射された光を前記受光素子に向けて出射する受光側レンズ部と、を備えており、
   前記発光側レンズ部のレンズ径を、前記受光側レンズ部のレンズ径よりも大きい径に設定したことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の雨滴センサ。

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