JPH0823586B2 - 車両用障害物検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の後部バンパー等に超音波送受波器を
対にして並設し、車両の後方に障害物があることを検知
するようにした車両用障害物検知装置における送受波器
の断線検出に関するものである。

（従来技術） 車をバックさせて車庫に入れる場合などに、狭い駐車
スペースであると、障害物に当たることなくスムーズか
つ迅速に行なうことが容易ではない。そこで超音波送受
波器を使用して車両後方の障害物を検出する検知装置が
各種提案されているが、超音波検知エリアは一般に検出
器のホーンの開口部から遠ざかる程広くなるため、第８
図（ａ）に示すように車両Ｃの後部に取付けた検知器Ｓ
による検知エリアＡは車両Ｃの車幅Ｗより相当大きくな
っており、車庫等の入口が狭い場合には入口の柱等を障
害物Ｏとして検知してしまい、駐車スペース内には障害
物がないにもかかわらず誤動作する問題があった。ま
た、第８図（ｂ）に示すように検知器Ｓを車両Ｃの中央
部に寄せて取付けることも考えられるが、近距離に死角
Ｚが生ずる問題があった。

この問題点を解消するため、本出願人は、第８図
（ａ）における両外側の送受波器を内側に向けて取付
け、かつ、コストダウンのために第８図（ａ）に示す送
受波器のうち中央の送受波器を省き、中央の検知エリア
を出すため、送受波器S₁,S₂をまず送受波器S₁で送波と
受波をし、ある周期遅れて送受波器S₂で送波と受波を行
い、また同じ周期遅れて送受波器S₁で送波、送受波器S₂
で受波を行って次に元に戻るという動作を行って障害物
を検知する装置を先に提案した。

ところで、かかる障害物検知装置において、超音波送
受波器の断線などの故障時に、それがチェックされ報知
されるような機能を具備することは、例えば特開昭57−
42866号公報に示されるごとく知られている。すなわ
ち、この公報に示される装置は送波器と受波器が別体の
場合で、送波と受波の論理積をとり故障を点検するよう
にしたものである。しかしながら、上述した本出願人が
提案している送波と受波とが一体の送受波器を２個用い
てスキャン方式にて作動させる構成に、上記公報に示さ
れるような送波器と受波器が別体の場合の断線チェック
手法を用いると次の問題が生じる。

（１）送波器と受波器の回路が超音波作用上の面から確
実に分離されない限り、断線していても送波成分が電気
的に受波側に入り、送波時間中に受波成分が有るかのよ
うに誤動作することがある。

（２）スキャン方式とすると、送波器から受波器への直
接波成分に、送受を一体で行う場合と別体で行う場合と
で、その大きさが前者の方がはるかに大きく、同一レベ
ルでもって直接波の有無を判断することが困難となる。
うなわち、レベル小でもって判断すると、送受一体の検
知時は、断線していても上記（１）で述べた電気的成分
が大となり、断線検知ができなくなり、レベル大でもっ
て判断すると、送受別体の検知時の受波信号が小さいた
め、誤検知することが生じ易い。

（発明の目的） 本発明は、超音波送受波器による検知エリアに死角が
なく、しかも該エリアを車両よりわずかに広い程度の矩
形のものとすることにより車両の後退、車庫れ等を円滑
かつ迅速に行うことができる車両用障害物検知装置にあ
って、送受波器の断線チェックを確実に行うことができ
るようにすることを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、各検知エリアが車両後方で車両中心側へ向
かうように車両の後方両側部に並設された超音波送受波
器に送波駆動手段からの送波信号を伝送するようにし
て、各超音波送受波器が交互に所定幅の超音波パルスの
送波を行い、送波した超音波送受波器自身で反射波を受
波して受波信号パルスを得る第１のモードと、一方の超
音波送受波器で上記所定幅の超音波パルスを送波しその
反射波を他方の超音波送受波器で受波して受波信号パル
スを得る第２のモードとを周期的に交互に行わせること
で車両の後方の障害物を検出して警告するようにした車
両用障害物検知装置において、前記第１、第２のモード
において受波を行う超音波送受波器側に切り換え接続さ
れ、該超音波送受波器から入力されるパルス信号の幅が
所定値以上であるかどうかを判別する判別手段と、前記
第１のモードにおいて送波した超音波送受波器の自己励
振による直線波から得られるパルス信号の幅が上記判別
手段によって所定値以上であると判別される限り、前記
送波駆動手段からの送波信号が正常に超音波送受波器に
伝送されているとして異常信号を出力しない異常信号生
成手段と、前記送波駆動手段からの送波信号が前記超音
波送受波器に正常に伝送される状態で第１のモードにお
いて送波した超音波送受波器の自己励振による直接波か
ら得られるパルス信号の幅に略等しい幅を有するダミー
のパルス信号を、前記第２のモードのとき前記超音波送
受波器による送波に応じて形成し、前記判別手段に出力
するダミー信号形成手段とを備えたものである。

（実施例） 第１図、第２図（ａ），（ｂ）において、車両Ｃの後
部に一対の超音波送受波器S₁,S₂を並設し、その両側端
部に位置する送受波器S₁,S₂のホーンの中心軸A₁,A₂を車
両中心側へ角度θ゜だけ傾斜させている。取付けの高さ
は、上下方向の検知エリアＡが路面を誤検知しない範囲
であればよい。一般に超音波送受波器（超音波センサ）
の検知エリアは、単品の場合、ホーン開口部に近い方が
狭くホーンから遠ざかるに従って検知エリアが拡大す
る。ここでいう検知エリアとは、ホーンの中心軸に対し
て直角の方向に規定の大きさの障害物を置いた時に超音
波送受波器がそれを障害物と判断して検知表示する時の
最大範囲をいう。

このように取付けた時の検知エリアＡのうち車幅方向
のエリアは第２図（ａ）に示すごとく車幅よりわずかに
広い程度の矩形のエリアとなる。なお、図中、Ｏは車庫
の入口等の障害物、Ｂは送受波器S₁,S₂が取付けられる
車両後部のバンパー、ECUはバッテリ電源に接続された
後述する電子制御回路ユニット、Ｉはブザーまたはラン
プなどでなる障害物の存在を警告、表示する報知器、CN
は送受波器S₁,S₂と電子制御回路ユニットECUとを接続す
るコネクタである。

次に、前記電子制御回路ユニットECUの第１実施例の
構成について第３図により、また、その動作のタイムチ
ャートについて第４図により説明する。電子制御回路ユ
ニットECUは、発振回路１と、リレーX,Y,Zの切換制御を
行なう切換制御回路２と、後述するごとき判定機能を奏
するためのゲート回路３と、これらを制御する駆動制御
回路４と、発振回路１の出力がリレーＸを介して入力さ
れ送受波器S₁,S₂を駆動する送波器駆動回路５−1,5−２
と、送受波器S₁,S₂による反射受波がリレーＹを介して
入力され増幅、波形成形および検波が行なわれる受波回
路６と、ゲート回路３と受波回路６の論理積をとるAND
回路７と、AND回路７の出力を記憶する記憶回路８と、
この記憶回路８の出力により前記報知器Ｉを駆動する報
知器駆動回路９と、前記駆動制御回路４により駆動され
る単安定マルチバイブレータ10と、この単安定マルチバ
イブレータ10により駆動される単安定マルチバイブレー
タ11と、リレーＺの接点Z₃を介して前記駆動制御回路４
により駆動される単安定マルチバイブレータ12と、受波
回路６の出力と単安定マルチバイブレータ12の論理和を
とるOR回路13と、単安定マルチバイブレータ11とOR回路
13の論理積をとるAND回路14と、このAND回路14の出力を
入力とする積分回路15と、この積分回路15の出力により
制御される警報駆動回路16と、この警報駆動回路16の出
力により駆動され異常を報知する警報器17などから構成
されている。

また、送波側のリレーＸのリレー接点X₁,X₃が一方の
送受波器S₁側のラインに、リレー接点X₂が他方の送受波
器S₂側のラインに接続され、受波側のリレーＹのリレー
接点Y₁が一方の送受波器S₁側のラインに、リレー接点
Y₂,Y₃が他方の送受波器S₂側のラインに接続され、ま
た、リレーＺのリレー接点Z₁,Z₂はどこにも接続してい
ず、リレー接点Z₃のみ駆動回路４と単安定マルチバイブ
レータ15と接続されている。

また、前記切換制御回路２によるリレーX,Y,Zの開閉
制御にて、後述するごとく、送波した送受波器自身で反
射波を受波する第１のモードと、一方の送受波器で送波
しその反射波を他方の送受波器で受波する第２のモード
とが得られるようになっている。さらに、単安定マルチ
バイブレータ12、OR回路13などにより、第２モードのと
き、一方の送波に応じて反射波による受波信号とは別
の、ダミーとしての受波信号を形成する受波信号形成手
段が構成され、AND回路14,積分回路15などにより、送受
波器の断線故障などの異常と判断する手段が構成されて
いる。

上記構成の動作を第４図とともに以下に説明すると、 （１）まず、発振回路１から信号ａが出力される。

（２）この信号ａと同期して切換制御回路２からリレー
X,Y,Zの接点を切換える信号が出力される。

（３）上記（２）の信号を得てリレーＸのリレー接点が
X₁→X₂→X₃→X₁…とON、OFFし、同じくリレーＹのリレ
ー接点もY₁→Y₂→Y₃→Y₁…と順次ON、OFFを繰返す。

（４）リレーＸのリレー接点が閉じている間に発振回路
１からの信号がb₁,b₂として送波器駆動回路５−1,5−２
に取入れられる。

（５）上記（４）の信号は送波器駆動回路５−1,5−２
により増幅されて駆動信号に変換され送受波器S₁,S₂に
おける超音波振動子を駆動し、超音波信号を送波する。

（６）一方、受波回路６側のリレー接点Y₁,Y₂,Y₃もX₁,X
₂,X₃と同じタイミングで動作しているので、送受波器
S₁,S₂は発射された超音波信号をそのまま受波入力信号
として受波回路６に入力され、ここで増幅、波形成形、
検波されて出力信号ｃが出力される。

（７）ゲート回路３は、反射波でない上記（６）の入力
信号を削除するとともに、反射波が一定距離以内のもの
かどうかを判定するための出力ｄを発するもので、障害
物からの反射波が一定距離以内にあればAND回路７から
出力信号ｅを出力し、その信号が記憶回路８により信号
ｆのごとく保持されて報知器駆動回路９を介して報知器
Ｉを駆動する。

さらに、送受波の詳細を説明すると、 （１）電源スイッチ（図示せず）をON後、まずリレーＸ
の接点X₁がONするので、第１発目は送受波器S₁から信号
が出力され、このときにはリレーＹの接点Y₁がONして
いるので、送波信号の送波に伴う送受波器S₁の自己励
振によって発生する信号が受波回路６側へ直接波として
回り込み、受波信号が得られる（第１のモード）。こ
のとき本発明では送受波器S₁,S₂は傾斜していることか
ら、いま第３図に示すように障害物Ｏが両者の中央でバ
ンパーの近くに位置する場合を想定すると、送受波器S₁
からの送波による障害物反射波は送受波器S₁に戻らず、
送受波器S₁では受波されない。また、リレーＹの接点Y₂
およびY₃はOFFしているため送受波器S₂では障害物反射
物は受波されない。

（２）次にリレーＸの接点X₂がONするので、第２発目の
送波は送受波器S₂から信号が出力され、このときリレ
ーＹのリレー接点Y₂がONしているので送波信号がその
まま送受波器S₂に回り込み、受波信号が得られる（第
１のモード）。このときも上記と同様に障害物反射波は
送受波器S₁およびS₂では受波されない。

（３）続いて、リレーＸの接点X₃がONするので、第３発
目の送波は送受波器S₁から信号が出力され、このとき
リレーＹの接点Y₃がONしているので、送波信号が、電
気的に送受波器S₂に回り込み、受波信号が得られる
（第２のモード）。このとき、第３図に示すように、送
受波器S₁からの送波による障害物反射波は送受波器S₂の
方へ進み、送受波器S₂で信号′として受波される。

（４）ゲート回路３で検知すべき距離l₀（第２図）に相
当する矩形波ｄを作り、これと、受波回路６の出力ｃと
のAND回路７によるANDを取ることにより、検知範囲内の
出力ｅを取り出し、記憶回路８を働かせ報知器駆動回路
９を介して報知器Ｉの駆動出力を得て、ブザーなどによ
り障害物の存在を知らせる。

さて、次に機能が正しく動作しているかどうかをチェ
ックする作用について説明する。第４図には正常に動作
している時の場合を示している。ここに、送受波器との
断線などがないかをチェックするために、送受波器から
電気的信号としてでなく超音波として直接波を検出して
いる。

直接波のみを取出す第１のモードでの受波信号およ
びに対応する受波回路出力ｃには長いパルスT₁が得ら
れる。これに対し、第２のモードでは電気的回り込みの
みであるため、このときの受波信号に対応する受波回
路出力ｃには短いパルスT₂しか得られない。

そこで単安定マルチバイブレータ10の出力ｇはT₂≦T₄
＜T₁に選び、単安定マルチバイブレータ11の出力ｈは、
T₄＋T₅T₁に選ぶ。そして単安定マルチバイブレータ11
は単安定マルチバイブレータ10の出力の立下り時からT₅
をカウントする。送波と受波とが別の送受波器で行われ
る第２のモードのときのみ単安定マルチバイブレータ12
を働かせ、その出力ｌは T₃T₁ となるようにする。

以上のように各パルス巾Ｔを設定しておくとAND回路1
4の出力ｉにはほぼT₆T₅のパルスが毎回出力されるこ
とになる。そしてこの出力ｉがある間は次の積分回路15
の出力ｊは毎回リセットされるので所定のレベルＶを越
えることがなく、このレベルＶを越えない間は警報駆動
回路16が出力を出さない。従って正常な動作のときは警
報器17は働かない。

次に送受波器S₁への配線が断線している場合を第５図
のタイミングチャートで説明する。ここでは受波及び警
報部のパルスのみを示している。第５図の矢印より右側
が断線状態であって、断線すると送受波器S₁の受波信号
の巾が小さくなり、受波回路６の出力パルス巾もT₁→
T₁′のように小さくなる。

従って断線してパルス巾T₁′になるとAND回路14の出
力ｉは無くなり、積分回路15の出力はリセットされずレ
ベルＶを越え、これにより送受波器が異常であるとの判
断を行い、警報駆動回路16の出力が出て警報器17を働か
せる。

第６図は電子制御回路ユニットECUの第２の実施例構
成を示し、この実施例では反射波信号とは別の受波信号
を形成する受波信号形成手段として、上記第１実施例に
おける単安定マルチバイブレータ12、OR回路13およびリ
レーＺの代わりに、一方の送受波器S₁へ送波信号を供給
する送波線路と他方の送受波器S₂に接続されている受波
線路とをコンデンサを介して接続した構成を備えてい
る。

すなわち、送受波器S₁への送波信号分をコンデンサＣ
を介して送受波器S₂の受波回路に接続して、第２のモー
ドのとき、第１実施例では浮遊容量による送受波器S₁か
ら送受波器S₂への電気的回り込みしかなかったものを大
きくしたものである。この実施例の場合のタイムチャー
トの要部を第７図に示す。同図において、第２のモード
のときの受波信号に対応する受波回路６の出力ｃのパ
ルス巾T₁₀が他のもの（T₁）と同じ程度に長くされてい
る。

この構成により、送受波器S₁が断線すると、受波信号
に対応する受波回路６の出力ｃのパルス巾T₁が短かく
なり、送受波器S₂が断線すると受波信号に対応する受
波回路６の出力ｃのパルス巾T₁が短かくなり、いずれも
前述と同様にして異常と判断されて警報を発することが
できる。

以上、要するに本発明では各実施例とも、送受波器
S₁、S₂の断線をチェックするために、送受波器を一体と
するとき（第１モード）において、本来の直接波つまり
反射波信号のレベル（時間巾）を基準値と比較すること
により、断線との判断を行い、送受波器を別体とすると
き（第２モード）は、前記単安定マルチバイブレータ12
などを用い、あるいはコンデンサＣを用いてダミーの信
号を作ることによって、直接波でなく電気的回り込みの
みの短い信号の補償を行い、誤判断を起こすことを防止
し、正確な断線チェックを可能としたものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、第１のモードと第２の
モードとを周期的に交互に行う車両用障害物検知装置に
おいて、前記第１、第２のモードにおいて受波を行う超
音波送受波器側に切り換え接続され、該超音波送受波器
から入力されるパルス信号の幅が所定値以上であるかど
うかを判別する判別手段と、前記第１のモードにおいて
送波した超音波送受波器の自己励振による直接波から得
られるパルス信号の幅が上記判別手段によって所定値以
上であると判別される限り、前記送波駆動手段からの送
波信号が正常に超音波送受波器に伝送されているとして
異常信号を出力しない異常信号生成手段と、前記送波駆
動手段からの送波信号が前記超音波送受波器に正常に伝
送される状態で第１のモードにおいて送波した超音波送
受波器の自己励振による直接波から得られるパルス信号
の幅に略等しい幅を有するダミーのパルス信号を、前記
第２のモードのとき前記超音波送受波器による送波に応
じて形成し、前記判別手段に出力するダミー信号形成手
段とを備えた構成としたので、第２のモードにおける一
方の超音波送受波器の送波に伴って得られる他方の超音
波送受波器への回り込波としての受波信号パルスの幅が
小さくなるにもかかわらず、これをダミー信号で補うよ
うにしたことで断線チェックの誤判断を起こすことがな
くなる。従って、結果的に第１のモードでの直接波パル
スの幅が所定値以下のとき異常の判断を行うようにした
ので、異常判断に際して第２のモードの動作が存在する
にもかかわらず、正確な断線チェックが可能となるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用障害物検知装置の概念構成図、
第２図（ａ）（ｂ）は同装置による障害物検知作用の説
明図、第３図は同装置の第１実施例による具体構成図、
第４図は第１実施例の構成の正常時の作用を示すタイム
チャート図、第５図は異常時の作用を示すタイムチャー
ト図、第６図は本発明装置の第２実施例による具体構成
図、第７図は第２実施例の構成の作用を示すタイムチャ
ート図、第８図（ａ）（ｂ）は従来の車両用障害物検知
装置の概略構成図である。 S₁,S₂……送受波器、X,Y,Z,……リレー、Ｃ……コンデ
ンサ、１……発振回路、２……切換制御回路、６……受
波回路、10,11,12……単安定マルチバイブレータ、13…
…OR回路、14……AND回路、15……積分回路、16……警
報駆動回路、17……警報器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各検知エリアが車両後方で車両中心側へ向
   かうように車両の後方両側部に並設された超音波送受波
   器に送波駆動手段からの送波信号を伝送するようにし
   て、各超音波送受波器が交互に所定幅の超音波パルスの
   送波を行い、送波した超音波送受波器自身で反射波を受
   波して受波信号パルスを得る第１のモードと、一方の超
   音波送受波器で上記所定幅の超音波パルスを送波しその
   反射波を他方の超音波送受波器で受波して受波信号パル
   スを得る第２のモードとを周期的に交互に行わせること
   で車両の後方の障害物を検出して警告するようにした車
   両用障害物検知装置において、前記第１、第２のモード
   において受波を行う超音波送受波器側に切り換え接続さ
   れ、該超音波送受波器から入力されるパルス信号の幅が
   所定値以上であるかどうかを判別する判別手段と、前記
   第１のモードにおいて送波した超音波送受波器の自己励
   振による直接波から得られるパルス信号の幅が上記判別
   手段によって所定値以上であると判別される限り、前記
   送波駆動手段からの送波信号が正常に超音波送受波器に
   伝送されているとして異常信号を出力しない異常信号生
   成手段と、前記送波駆動手段からの送波信号が前記超音
   波送受波器に正常に伝送される状態で第１のモードにお
   いて送波した超音波送受波器の自己励振による直接波か
   ら得られるパルス信号の幅に略等しい幅を有するダミー
   のパルス信号を、前記第２のモードのとき前記超音波送
   受波器による送波に応じて形成し、前記判別手段に出力
   するダミー信号形成手段とを備えたことを特徴とする車
   両用障害物検知装置。
2. 【請求項２】ダミー信号形成手段は、前記送波駆動手段
   からの送波信号が前記超音波送受波器に正常に伝送され
   る状態で第１のモードにおいて送波した超音波送受波器
   の自己励振による直接波から得られるパルス信号の幅に
   略等しい幅を有するパルス信号を第２のモードにおける
   超音波パルスの送波に同期して発生する単安定マルチバ
   イブレータと、前記単安定マルチバイブレータからのパ
   ルス信号と前記一方の超音波送受波器の送波に伴って得
   られる他方の超音波送受波器への回り込波によるパルス
   信号との論理和を取って前記ダミーのパルス信号を形成
   するOR回路とで構成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の車両用障害物検知装置。
3. 【請求項３】ダミー信号形成手段は、一方の超音波送受
   波器への送波信号の伝送線路と他方の超音波送受波器へ
   の送波信号の伝送線路との間に介設されたコンデンサで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車両
   用障害物検知装置。