JP7446327B2 - 車両用超音波式物体検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用超音波式物体検出装置に関する。

車両のドアが開放動作時に障害物と衝突するのを回避するための、車両用超音波式物体検出装置が知られている。この車両用超音波式物体検出装置は、超音波の送受信が可能な超音波センサを備える。超音波センサによる超音波の発信から、物体で反射された超音波が超音波センサで受信されるまでの時間を測定し、それに基づいて、障害物の有無と障害物までの距離が検出される。

上述のような超音波センサを車両のドア内に配置する場合、超音波を遮らないために、ドアのアウターパネルに設けられた外部と連通する開口に臨むように、超音波センサが配置される。

特許文献１には、上述のようなドアのアウターパネルに設けられた開口を、超音波を透過させる部材で塞ぐことが開示されている。

特開２０１７－０８８１００号公報（段落００６７）

しかし、上述のように、超音波を遮らないための開口を設けた場合、ドアの外部から開口を介して超音波センサが見えてしまい、車両の外観ないしデザイン上、好ましくない。

また、特許文献１のように、超音波を透過させる部材で開口を塞いでも、アウターパネル（一般に鋼板製）の一部が他の部分とは異なる材料で構成されることになるので、車両の外観ないしデザイン上、好ましくない。

上述のような開口を設けることなく超音波センサを車両のドア内に配置した場合、ドアのアウターパネル（一般に鋼板製）が発信された超音波の一部を遮り、横波がアウターパネルに残留する。超音波センサは、アウターパネルに残留する横波を減衰するまで感知し続ける。その結果、障害物で反射されて戻ってくる縦波と、アウターパネルに残留する横波とを超音波センサが識別できず、障害物の検出が困難な場合がある。

本発明は、車両の外観ないしデザイン性を損なうことなく、物体の検出が可能な、車両用超音波式物体検出装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様は、車両用超音波式物体検出装置であって、車両の車体は、開口部と、前記開口部を開閉するドアと、前記開口部の下側で車長方向に延びるように配置された前記ドアとは異なる部材とを備え、前記ドアは車外側に位置する金属製のドアアウターパネルと、車内側に位置するドアインナーパネルとを有し、車外側から見て前記部材に設けられた貫通孔を覆うように前記部材の車外側に設けられた振動板と、前記貫通孔を貫通すると共に、前記振動板の内面に密着するように配置された、超音波を発信可能な超音波発信器と、前記ドアアウターパネルの内面に密着するように前記ドア内に配置された、前記超音波の反射波を受信可能な超音波受信器とを備える、車両用超音波式物体検出装置を提供する。

超音波発信器は車体の外側に取り付けられているので、超音波発信器が発信する超音波の横波がドアに残留することがない。そのため、ドアに到達した反射波（縦波）がドアに残留する横波と干渉することがなく、ドア内に配置された超音波受信器は確実に反射波を受信できる。言い換えれば、車両の周囲の物体を確実に検出できる。

また、超音波受信器はドア内に配置されているので、外部から見えず、車両の外観ないしデザイン性が損なわれない。

以上のように、本態様の車両用超音波式物体検出装置によれば、車両の外観ないしデザイン性を損なうことなく、超音波による物体の検出が可能である。

超音波発信器は振動板の内側に配置されているので、外部から見えず、車両の外観ないしデザイン性が損なわれない。

ドアアウターパネルの超音波受信器が配置された箇所以外の部分に入射した反射波は、ドアアウターパネルを伝播して超音波受信器に到達する。つまり、反射波をドアアウターパネルの全体で受信することができる。そのため、超音波受信器による反射波の受信領域を拡大できる。

本発明の車両用超音波式物体検出装置によれば、車両の外観ないしデザイン性を損なうことなく、物体の検出が可能である。

本発明の第１実施形態に係る車両用超音波式物体検出装置を備える自動車の側面図。 第１実施形態に係る車両用超音波式物体検出装置のブロック図。 図１の自動車のフロントサイドドアを開放した状態の後方から見た斜視図。 図１のIV－IVに沿った発信ユニットの断面図。 ベースプレートの正面図。 振動板の正面図。 図７のVII－VII線に沿ったドアの断面図。 図４の模式的な部分拡大図。 第１実施形態の第１変形例における、アウターパネル内面の超音波センサの取付部分の部分拡大図。 図９のX－X線に沿った断面図。 第１実施形態の第２変形例の図１と同様の図。 本発明の第２実施形態に係る車両用超音波式物体検出装置を備える自動車の側面図。 第２実施形態における、アウターパネル内面の超音波センサの取付部分の部分拡大図。 図１３のXIV－XIV線に沿った断面図。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用超音波式物体検出装置１（以下、単に物体検出装置１と呼ぶ）を備える、車両の一例である自動車２を示す。本実施形態では、自動車２は、車体３の開口部３ａを開閉するいずれも旋回式の４枚のドア、つまり左右のフロントサイドドア４と、同じく左右のリアサイドドア５を備える。図７を併せて参照すると、フロントサイドドア４は車外側のアウターパネル（ドアアウターパネル）２１と、車内側のインナーパネル（ドアインナーパネル）２２とを備える。アウターパネル２１とインナーパネル２２の上端にはサイドウインドガラス２３の昇降のための開口２４が設けられている。本実施形態では、フロントサイドドア４のアウターパネル２１とインナーパネル２２はいずれも鋼板製である。同様に、リアサイドドア５も鋼板製のアウターパネルとインナーパネルを備える。

本実施形態では、自動車２は、右側のフロントサイドドア４及びリアサイドドア５用の物体検出装置１と、左側のフロントサイドドア４及びリアサイドドア５用の物体検出装置１を備える。本実施形態では、右側用と左側用の物体検出装置１の構成は同一である。以下の説明では、右側用のフロントサイドドア４及びリアサイドドア５用の物体検出装置１について説明する。

図２を併せて参照すると、物体検出装置１は、４個の第１超音波センサ６Ａ～６Ｄと、２個の第２超音波センサ７Ａ，７Ｂと、これら第１及び第２超音波センサ６Ａ～６Ｄ，７Ａ，７Ｂを制御する制御部８（例えばＥＣＵ）を備える。第１及び第２超音波センサ６Ａ～６Ｄ，７Ａ，７Ｂは、いずれも超音波の発信と発信した超音波の反射波の受信とが可能である。本実施形態では、第１超音波センサ６Ａ～６Ｄは超音波の発信にのみ使用され、第２超音波センサ７Ａ，７Ｂは反射波の受信にのみ使用される。第１超音波センサ６Ａ，６Ｂと第２超音波センサ７Ａは、フロントサイドドア３の周囲の物体の検出に使用され、第１超音波センサ６Ｃ，６Ｄと第２センサ７Ｂは、リアサイドドア４の周囲の物体の検出に使用される。後述するように、第１超音波センサ６Ａ～６Ｄは、車体８の外側に取り付けられた発信ユニット１２に組み込まれている。また、後述するように、第２超音波センサ７Ａはフロントサイドドア４内に配置され、第２超音波センサ７Ｂはリアサイドドア４内に配置されている。第１超音波センサ６Ａ～６Ｄは、図４にのみ図示する信号線６ａを介して、制御部８に電気的に接続されている。同様に、第２超音波センサ７Ａ，７Ｂは、図７にのみ図示する信号線７ａを介して、制御部８に電気的に接続されている。

制御部８は、第１超音波センサ６Ａ，６Ｂに超音波を発信させる。物体で反射された超音波（以下、反射波と呼ぶ）は、第２超音波センサ７Ａで受信される。制御部８は、第２超音波センサ７Ａによる反射波の受信の有無に基づいてフロントサイドドア４の周囲の物体の有無を検出する。また、制御部８は第１超音波センサ６Ａ，６Ｂによる超音波の発信から、物体で反射された反射波が第２超音波センサ７Ａで受信されるまでの時間を測定し、それに基づいて、物体までの距離を検出する。また、制御部８は、第１超音波センサ６Ｃ，６Ｄに超音波を発信させ、第２超音波センサ７Ｂによる反射波の受信の有無に基づいてリアサイドドア５の周囲の物体の有無を検出し、第１超音波センサ６Ｃ，６Ｄによる超音波の発信から第２超音波センサ７Ｂによる反射波の受信までの時間に基づいて物体までの距離を検出する。

図２を参照すると、制御部８は、フロントサイドドア４及びリアサイドドア５用のドア開閉駆動装置９を制御し、ドア開閉駆動装置９によるフロントサイドドア４及びリアサイドドア５の開放動作に応じて第１及び第２超音波センサ６Ａ～６Ｄ，７Ａ，７Ｂを制御してもよい。

図１、図３、及び図４を参照すると、車体３は、開口部３ａの下側で車長方向に延びるように配置されたサイドアンダースカート１１を備えている。なお、図４では、サイドアンダースカート１１以外の車体３を構成する部材の図示を省略している。

サイドアンダースカート１１の車外側には、第１センサ６Ａ～６Ｄが内蔵された発信ユニット１２が取り付けられている。発信ユニット１２は、ベースプレート１３と振動板１４，１５を備える。本実施形態では、ベースプレート１３と振動板１４，１５は、いずれも樹脂製である。図５に最も明瞭に示すように、ベースプレート１３は車長方向に延びる細長い矩形穴１３ａを備える枠状体である。ベースプレート１３は、サイドアンダースカート１１の車外側の面、つまり外面１１ａに固定されている。図６に最も明瞭に示すように、振動板１４，１５は細長い矩形状であり、矩形穴１３ａを塞ぐようにベースプレート１３に固定されている。振動板１４は矩形穴１３ａのフロントサイドドア４側の領域を塞ぎ、振動板１５は矩形穴１３ａのリアサイドドア５側の領域を塞いでいる。

図１及び図４を参照すると、振動板１４の車内側の面、つまり内面１４ａには、第１超音波センサ６Ａ，６Ｂが密着して固定されている。また、振動板１５の内面１５ａには、第１超音波センサ６Ｃ，６Ｄが密着して固定されている。サイドアンダースカート１１には、ベースプレート１３の第１超音波センサ６Ａ～６Ｄの取付位置と対応する部分に、貫通穴１１ｂが設けられている。貫通穴１１ｂは矩形穴１３ａと連通し、第１超音波センサ６Ａ～６Ｄは、貫通穴１１ｂ及び矩形穴１３ａ内に配置されている。

第２超音波センサ７Ａのフロントサイドドア４に対する取付態様と第２超音波センサ７Ｂのリアサイドドア５に対する取付態様は同様である。以下、第２超音波センサ７Ａのフロントサイドドア４に対する取付態様を説明する。図１、図７、及び図８を参照すると、第２超音波センサ７Ａはフロントサイドドア４のアウターパネル２１の車内側の面、つまり内面２１ａに密着して固定されている。本実施形態では、後述する図９及び図１０の変形例や第３実施形態（図１２～図１３）とは異なり、アウターパネル２１の内面２１ａには制振材は取り付けられていない。

以下、車両用超音波式物体検出装置１による超音波の発信と受信を、フロントサイドドア４について説明する。リアサイドドア５についても、同様の態様で、車両用超音波式物体検出装置１による超音波の発信と受信が実行される。

制御部８によって駆動された第１超音波センサ６Ａ，６Ｂが発信した超音波は、振動板１４を介してフロントサイドドア４の周囲に放射される。この放射された超音波が物体で反射されると、反射波はフロントサイドドア４のアウターパネル２１に入射する。アウターパネル２１に入射した反射波は第２超音波センサ７Ａにより受信される。前述のように、制御部８は、第２超音波センサ７Ａによる反射波の受信の有無に基づいてフロントサイドドア４の周囲の物体の有無を検出する。また、制御部８は、第１超音波センサ５Ａ，５Ｂによる超音波の発信から、物体で反射された反射波が第２超音波センサ７Ａで受信されるまでの時間を測定し、それに基づいて、物体までの距離を検出する。

物体検出装置１は、フロントサイドドア４用の第１超音波センサ６Ａ，６Ｂと第２超音波センサ７Ａに関して以下の特徴を有する。

第１超音波センサ６Ａ，６Ｂを備える発信ユニット１２は、車体３の外側にいるサイドアンダースカート１１に取り付けられているので、第１超音波発信器６Ａ，６Ｂが発信する超音波の横波が、第２超音波センサ７Ａが取り付けられているフロントサイドドア４のアウターパネル２１に残留することがない。そのため、フロントサイドドア４のアウターパネル２１に到達した反射波（縦波）がフロントサイドドア４のアウターパネル２１に残留する横波と干渉することがなく、第２超音波センサ７Ａは確実に反射波を受信できる。言い換えれば、物体検出装置１は車両の周囲の物体を確実に検出できる。

フロントサイドドア４のアウターパネル２１の第２超音波センサ７Ａが取り付けられた箇所に入射した反射波が第２超音波センサ７Ａで受信される。また、フロントサイドドア４のアウターパネル２１の第２超音波センサ７Ａが取り付けられた箇所以外の部分に入射した反射波もアウターパネル２１を伝播して第２超音波センサ７Ａに到達し、第２超音波センサ７Ａによって受信される。つまり、反射波をアウターパネル２１の全体で受信することができ、第２超音波センサ７Ａによる反射波の受信領域を拡大できる。

第１超音波センサ６Ａ，６Ｂは、振動板１４の内面１４ａに取り付けられ、第１超音波センサ６Ａ，６Ｂが発信した超音波は、振動板１４を介してフロントサイドドア４の周囲に放射される。すなわち、振動板１４は超音波によって振動し、振動板１４全域から超音波が発信される。これにより、第１超音波センサ６Ａ，６Ｂによる物体の検出範囲を拡大できる。

第１超音波センサ６Ａ，６Ｂは、振動板１４の内面１４ａに取り付けられており、外部から見えない。第２超音波センサ７Ａも、フロントサイドドア４のアウターパネル２１の内面２１ａに取り付けられており、外部から見えない。このように、第１超音波センサ６Ａ，６Ｂと第２超音波センサ７Ａがいずれも外部から見えないので、自動車の外観ないしデザイン性を損なうことなく、超音波による物体の検出が可能である。

図３を参照すると、本実施形態においては、フロントサイドドア４の開放時には、第１超音波センサ６Ａ，６Ｂで発信された超音波が、フロントサイドドア４のインナーパネル２２にも入射し得る。インナーパネル２２に入射した超音波がアウターパネル２１に伝播して第２超音波センサ７Ａで受信されると、フロントサイドドア４自体が物体として検出される可能性があり、物体検出の精度が低下する場合がある。本実施形態では、図３においてハッチングを付して概念的に示すように、インナーパネル２２の車内側、つまり外面２２ａのうち鋼板が露出している部分に、超音波吸収材２５が配置されている。この超音波吸収材２５の例としては、不織布のような布、皮、樹脂、シリコーンゴムのようなゴム、ウレタン、スポンジ、防音塗料、防音材、吸音材がある。インナーパネル２２の外面２２ａのうち鋼板が露出している部分に超音波吸収材２５を配置することで、フロントサイドドア４開放時にインナーパネル２２で受信された超音波がインナーパネル２２からアウターパネル２１を伝播して第２超音波センサ７Ａで受信されるのを防止できる。その結果、物体検出の精度を向上できる。

本実施形態では、超音波を発信する第１超音波センサ６Ａ，６Ｂを含む発信ユニット１２は、車体３の下部に位置するサイドアンダースカート１１に取り付けられている。そのため、フロントサイドドア４の開放時において、フロントサイドドア４のインナーパネル２２の車高方向上部には反射波は入射しないか、第２超音波センサ７Ａによって検出されない程度の強度の反射波しか入射しない。そのため、本実施形態では、インナーパネル２２の車高方向下部にのみ超音波吸収材２５が配置されている。

リアサイドドア５のインナーパネルにも、フロントサイドドア４と同様の態様で超音波吸収材が配置されている。

以上のように、本実施形態の物体検出装置１によれば、自動車３の外観ないしデザインを損なうことなく、超音波による物体の検出が可能である。

以上の特徴は、リアサイドドア５用の第１超音波センサ６Ｃ，６Ｄと第２超音波センサ７Ｂについても該当する。

図９から図１１は、第１実施形態の変形例を示す。これらの変形例において、特に言及しない点については、第１実施形態と同様である。

図９及び図１０に示す第１変形例では、フロントサイドドア４のアウターパネル２１の内面２１ａに、間隔をあけて第２超音波センサ７Ａを取り囲むように、環状の制振部材３１が取り付けられている。制振部材３１は、アウターパネル２１の内面２１ａに密着して固定されている粘弾性体３２（例えばブチルゴム製）と、粘弾性体３２の表面に配置された薄厚の金属板３３（例えばアルミニウム製）とを備える。

フロントサイドドア４のアウターパネル２１の制振部材３１で囲まれた領域３４では、アウターパネル２１に入射した反射波は第２超音波センサ７Ａにより受信される。一方、フロントサイドドア４のアウターパネル２１の制振部材３１の外側の領域３５に入射した超音波（反射波を含む）は、第２超音波センサ７Ａで受信されない。これは、この領域３５から第２超音波センサ７Ａに向かって伝播する反射波は、制振部材３１により減衰するので第２超音波センサ７Ａまで到達しないためである。このように、この変形例では、第２超音波センサ７Ａにより反射波が受信されるのは、フロントサイドドア４のアウターパネル２１のうち制振部材３１で囲まれた領域３４に限定される。そのため、この変形例では、第１実施形態の超音波吸収材２５を設けることなく、フロントサイドドア４の開放時にインナーパネル２２で受信された超音波が第２超音波受信器７Ａまで到達するのを防止できる。

リアサイドドア５のインナーパネルの内面にも、図９及び図１０に示す制振部材３１と同様の制振部材が、間隔をあけて第１超音波センサ７Ｂを取り囲むように取り付けられている。

図１１に示す第２変形例では、物体検出装置１は、サイドアンダースカート１１に取り付けられた発信ユニット１２（例えば図１参照）は備えていない。第１超音波センサ６Ａ，６Ｂはフロントサイドドア４の外側に取り付けられた樹脂製のサイドモール４１に内蔵されている。また、第１超音波センサ６Ｃ，６Ｄも、リアサイドドア５の外側に取り付けられた樹脂製のサイドモール４２に内蔵されている。

（第２実施形態）
図１２から図１４は、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態において、特に言及しない点については、第１実施形態と同様である。

第２実施形態に係る物体検出装置１では、フロントサイドドア４のアウターパネル２１の内面２１ａに取り付けられた超音波センサ５１Ａと、同様に、リアサイドドア５のアウターパネルの内面に取り付けられた超音波センサ５１Ｂとが、超音波の発信と、反射波の受信の両方を実行する。従って、本実施形態の物体検出装置１は、サイドアンダースカート１１に取り付けられた発信ユニット１２（例えば図１参照）を備えていない。以下、フロントサイドドア４の超音波センサ５１Ａを例に、本実施形態をさらに説明する。

フロントサイドドア４のアウターパネル２１の内面２１ａに、間隔をあけて超音波センサ５１Ａを取り囲むように、環状の制振部材６１が取り付けられている。

図９及び図１０に示す第１実施形態の第１変形例における制振部材３１よりも高い制振性を得るため、より具体的には、超音波センサ５１Ａが発信した超音波がアウターパネル２１を通過する際、アウターパネル２１に生じる横波を確実に減衰させるために、制振部材６１は、いずれも環状である２個の制振部材６２，６３を重ねた２層構造を有する。個々の制振部材６２，６３は、粘弾性体６４（例えばブチルゴム製）と、粘弾性体３２の表面に配置された薄厚の金属板６５（例えばアルミニウム製）とを備える。

制振部材６２の粘弾性体６４は、アウターパネル２１の内面２１ａに密着して固定されている。制振部材６３の粘弾性体６４は制振部材６２の金属板６５に密着して固定されている。

制振部材６２，６３の外形寸法は同じであるが、第１層の制振部材６２の開口６２ａの面積よりも第２層の制振部材６３の開口６３ａの面積を大きく設定している。そのため、車室側から見て超音波センサ５１Ａを取り囲むアウターパネル２１の内面２１ａが露出している領域６６は、制振部材６２の開口６２ａにより画定される。

本実施形態では、超音波センサ５１Ａが発信した超音波が物体で反射され、反射波が領域６６の部分でアウターパネル２１に入射すると、超音波センサ５１Ａによって受信される。超音波センサ５１Ａによる反射波の受信の有無に基づいてフロントサイドドア４の周囲の物体の有無が検出される。また、超音波センサ５１Ａによる超音波の発信から、物体で反射された反射波が超音波センサ５１Ａで受信されるまでの時間に基づいて、物体までの距離が検出される。

超音波センサ５１Ａが発信した超音波がアウターパネル２１を通過する際、アウターパネル２１に生じる横波が制振部材６１により減衰される。そのため、物体で反射されてフロントサイドドア４のアウターパネル２１の領域６６に到達した反射波（縦波）がアウターパネル２１に残留する横波と干渉することがなく、フロントサイドドア４内に配置された超音波センサ５１Ａは確実に反射波を受信できる。言い換えれば、自動車２の周囲の物体を確実に検出できる。

前述のように、超音波センサ５１Ａはフロントサイドドア４のアウターパネル２１の内面２１ａに配置されているので、外部から見えず、自動車２の外観ないしデザイン性が損なわれない。

以上のように、本実施形態の物体検出装置１によれば、自動車２の外観ないしデザイン性を損なうことなく、超音波による物体の検出が可能である。

旋回式のサイドドアを例に本発明を説明したが、本発明は、ガルウィング式のような旋回式以外のドアにも適用可能であり、リアドアのようなサイドドア以外のドアにも適用可能である。

１ 車両用超音波式物体検出装置
２ 自動車
３ 車体
３ａ 開口部
４ フロントサイドドア
５ リアサイドドア
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 第１超音波センサ（超音波発信器）
６ａ 信号線
７Ａ，７Ｂ 第２超音波センサ（超音波）
７ａ 信号線
８ 制御部
９ ドア開閉駆動装置
１１ サイドアンダースカート
１１ａ 外面
１１ｂ 貫通穴
１２ 発信ユニット
１３ ベースプレート
１３ａ 矩形穴
１４ 振動板
１４ａ 内面
１５ 振動板
１５ａ 内面
２１ アウターパネル
２１ａ 内面
２２ インナーパネル
２２ａ 外面
２３ サイドウインドガラス
２４ 開口
２５ 超音波吸収材
３１ 制振部材
３２ 粘弾性体
３３ 金属板
３４，３５ 領域
４１，４２ サイドモール
５１Ａ，５１Ｂ 超音波センサ
６１，６２，６３ 制振部材
６２ａ，６３ａ 開口
６４ 粘弾性体
６５ 金属板
６６ 領域

Claims (3)

1. 車両用超音波式物体検出装置であって、
   車両の車体は、開口部と、前記開口部を開閉するドアと、前記開口部の下側で車長方向に延びるように配置された前記ドアとは異なる部材とを備え、前記ドアは車外側に位置する金属製のドアアウターパネルと、車内側に位置するドアインナーパネルとを有し、
   車外側から見て前記部材に設けられた貫通孔を覆うように前記部材の車外側に設けられた振動板と、
   前記貫通孔を貫通すると共に、前記振動板の内面に密着するように配置された、超音波を発信可能な超音波発信器と、
   前記ドアアウターパネルの内面に密着するように前記ドア内に配置された、前記超音波の反射波を受信可能な超音波受信器と
   を備える、車両用超音波式物体検出装置。
2. 前記部材と前記振動板の間に介設されたベースプレートを備え、
   前記ベースプレートは、穴が形成されており前記貫通孔を取り囲む枠状であって、前記部材の外面に固定されており、
   前記振動板は前記穴を塞ぐように前記ベースプレートに固定され、
   前記超音波発信器は前記貫通孔及び前記穴内に配置されている、請求項１に記載の車両用超音波式物体検出装置。
3. 前記部材はサイドアンダースカートである、請求項１又は２に記載の車両用超音波式物体検出装置。

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