(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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)。
【0023】
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)。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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)。
【0031】
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)。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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)。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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)。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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)。
【0047】
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。
【0048】
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)。
【0049】
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)。
【0050】
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。
【0051】
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)。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
[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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
[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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。