(57)【要約】【課題】簡単な構成によって、各超音波素子の保護及び各超音波素子相互の距離の維持を図ること。【解決手段】車体１１に設けられるベース３１から複数の超音波素子３２が互いに同一方向に突出している、超音波式風向き風速センサ２１を備え、該超音波式風向き風速センサによって車両１０が受ける風速や風向きを検出するようにした車両用風向き風速検出装置２０である。該複数の超音波素子の突出している端面３２ａの全てが、単一のカバー３３によって覆われ且つ該カバーに固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に設けられるベースから複数の超音波素子が互いに同一方向に突出している、超音波式風向き風速センサを備え、該超音波式風向き風速センサによって車両が受ける風速や風向きを検出するようにした車両用風向き風速検出装置において、
前記複数の超音波素子の突出している端面の全てが、単一のカバーによって覆われ且つ該カバーに固定されている、ことを特徴とする車両用風向き風速検出装置。
【請求項２】
前記超音波式風向き風速センサを前記車体内に収納及び該車外に突出駆動するためのセンサ駆動部を備えた、ことを特徴とする請求項１記載の車両用風向き風速検出装置。
【請求項３】
前記センサ駆動部は、車両の車速が所定値を超えたときに、前記車体内に収納されている前記超音波式風向き風速センサを車外に突出駆動する、ことを特徴とする請求項２記載の車両用風向き風速検出装置。
【請求項４】
前記超音波式風向き風速センサは、前記複数の超音波素子から等間隔となる位置に、該複数の超音波素子の温度を調整するための温度調整部を備えている、ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の車両用風向き風速検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波式の車両用風向き風速検出装置の改良された技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は、走行中に強い横風の影響を受けることがある。突然の横風に対して、車両が受ける影響を極力減少するには、走行風と横風とを正確に区別して情報を得ることが好ましい。また、運転者は、通常よくある季節風や突風などについては、あまり意識することがない。急激な風の変化は、運転者の負担が大きい。
【０００３】
そこで、車両の運転に影響を及ぼす風についての情報を得るために、車両に風向き風速検出装置を搭載する技術の開発が進められている。風向き風速検出装置の風向き風速センサとしては、風車や風杯やピトー管等を用いた機械式センサや、超音波式センサが知られている。車両が走行する環境は比較的厳しい場合も多い。厳しい条件下での長期にわたる耐久性や性能を確保するには、機械式センサよりも超音波式センサが優れている。
【０００４】
該超音波式センサ（超音波式風向き風速センサ）は、複数の超音波素子により超音波の発信及び受信を行うことによって、車両が受ける風速や風向きを検出するものである。一般的な超音波式風向き風速センサの技術は、特許文献１及び下記の周知技術から知られている。
【０００５】
特許文献１で知られている超音波式風向き風速センサは、起立した支柱の上端部に、一対の風速検出管が設けられる。該一対の風速検出管は、平面視十文字状に組み合わされている。該一対の風速検出管の内部には、それぞれ２つの超音波素子が設けられている。該２つの超音波素子同士は、風速検出管の長手方向に互いに離間している。該風速検出管の管内風速を超音波素子によって検出することにより、管外の風速と風向きとを求めることができる。
【０００６】
周知技術で知られている超音波式風向き風速センサは、起立した支柱の上端部から複数の超音波素子が互いに同一方向に突出した構成である。該周知技術では、特許文献１とは異なり、一対の風速検出管の内部の風速を検出することなく、周囲の風速と風向きを直接に検出する。
【０００７】
前記周知技術で知られている超音波式風向き風速センサを、車両に設けた場合について考える。図８は、車両１００のルーフ１０１の上に、前記周知の超音波式風向き風速センサ１０２を設けたことを示す。該超音波式風向き風速センサ１０２は、ルーフ１０１から上方へ延びた複数の超音波素子１０３を有する。該複数の超音波素子１０３により、超音波の発信及び受信を行うことによって、車両１００が受ける風速や風向きを検出することが可能である。
【０００８】
しかしながら、超音波素子１０３の検出部分には冬季に雪が付着し得る。雪による超音波の吸収が発生すると、車両が受ける風速や風向きの検出精度に影響を受ける。また、洗車のときなど、外部の物体に各超音波素子の突出端が当たることが考えられる。各超音波素子相互の距離の維持を図るとともに、各超音波素子の保護を図るには、改良の余地がある。上記特許文献１で知られている超音波式風向き風速センサも、同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−１１１４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、簡単な構成によって、各超音波素子の保護及び各超音波素子相互の距離の維持を図ることができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、車体に設けられるベースから複数の超音波素子が互いに同一方向に突出している、超音波式風向き風速センサを備え、該超音波式風向き風速センサによって車両が受ける風速や風向きを検出するようにした車両用風向き風速検出装置において、前記複数の超音波素子の突出している端面の全てが、単一のカバーによって覆われ且つ該カバーに固定されている、ことを特徴とする車両用風向き風速検出装置である。
【００１２】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記超音波式風向き風速センサを前記車体内に収納及び車外に突出駆動するためのセンサ駆動部を備えている。
【００１３】
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記センサ駆動部は、車両の車速が所定値を超えたときに、前記車体内に収納されている前記超音波式風向き風速センサを車外に突出駆動する。
【００１４】
請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記超音波式風向き風速センサは、前記複数の超音波素子から等間隔となる位置に、該複数の超音波素子の温度を調整するための温度調整部を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、複数の超音波素子は、ベースから同一方向に突出している。該複数の超音波素子の突出している端面の全てが、単一のカバーによって覆われている。このため、カバーによって外部から各超音波素子を十分に保護することができる。しかも、各超音波素子の突出している端面は、単一のカバーに固定されている。このため、各超音波素子相互の距離を、常に適切なように保持することができる。従って、車両が受ける風速や風向きを、超音波式風向き風速センサによって常に精度良く検出することができる。この結果、車両の走行路付近の天候の変化や車両の挙動の変化に対する、走行制御のロバスト性（制御の安定性）を高めることができる。また、カバーを設けるだけの簡単な構成ですむ。このように、簡単な構成によって、各超音波素子の保護及び各超音波素子相互の距離の維持を図ることができる。
【００１６】
例えば、超音波式風向き風速センサを車体のルーフの上に設けた場合には、各超音波素子は上向きとなる。しかし、各超音波素子の突出端面はカバーによって覆われる。各超音波素子の突出端面又はその周囲、つまり素子の検出部分に雪が付着しないように、カバーによって抑制することができる。このため、雪による超音波の吸収を防止することができるので、車両が受ける風速や風向きを正確に検出することが可能となる。また、洗車のときなど、外部の物体に各超音波素子の突出端が当たることを、カバーによって防止することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明では、超音波式風向き風速センサ全体を車体内に収納及び車外に突出するための、センサ駆動部を備える。このため、不使用状態では超音波式風向き風速センサを車体内に収納しておき、使用するときだけ超音波式風向き風速センサを車外に突出させればよい。例えば、洗車のときに超音波式風向き風速センサを保護するために、作業者が車体から取り外し、折り畳み、又は傾ける必要はない。このため、超音波式風向き風速センサの検出性能を維持し続けることができる。また、不使用状態の超音波式風向き風速センサを車体内に収納することができるので、該センサが車両全体の外観性に影響を及ぼすことはない。従って、超音波式風向き風速センサを多種多様な車種に搭載することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、車両の走行状態に風の影響を受けない程度の低速走行中には、超音波式風向き風速センサを収納しておく。一方、車両が高速走行中には、風向きや風速が車両の走行に影響を及ぼす可能性があるので、超音波式風向き風速センサを突出させて風向きや風速を検出し、該検出データに従って走行制御をすることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明では、複数の超音波素子から等間隔となる位置に、該複数の超音波素子の温度を調整するための温度調整部（例えばヒータやクーラ）を備えている。温度調整部によって、各超音波素子の温度を実質的に一定とすることによって、超音波式風向き風速センサの検出精度を維持することができる。例えば、太陽光による素子の温度上昇、走行風による素子の急激な冷却、冬季における素子の低温や凍結を、温度調整部によって抑制することができる。また、複数の超音波素子に対する結線は、ハンダによる接続が多く、車両の周囲の過酷な環境温度に晒されるので、耐久性を高める必要がある。これに対し、温度調整部によって素子やハンダ接続部分の温度変化を抑制することによって、耐久性を高めることができる。
【００２０】
しかも、複数の超音波素子から等間隔となる位置に、温度調整部を備えることにより、該温度調整部によって全ての超音波素子をまとめて温度調節できる。従って、超音波素子の数量に対して温度調整部が少なくてすむ。部品数が少なく、しかも超音波式風向き風速センサの組立が簡単になるので、生産コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１に係る車両用風向き風速検出装置を搭載した車両の構成図である。
【図２】図１に示された超音波式風向き風速センサの突出状態と収納状態とを示す断面図である。
【図３】図１に示された超音波式風向き風速センサのカバーの形状を変形した構成図である。
【図４】図１に示された超音波式風向き風速センサのカバーに別部材を付設した変形例図である。
【図５】図１に示された超音波式風向き風速センサのベースに温度調整部を付加した斜視図である。
【図６】本発明の実施例２に係る超音波式風向き風速センサの断面図である。
【図７】本発明の実施例３に係る車両用風向き風速検出装置を搭載した車両の構成図である。
【図８】従来の超音波式風向き風速センサを備えた車両の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００２３】
実施例１に係る車両用風向き風速検出装置について図１〜図５に基づき説明する。図１（ａ）は、車両用風向き風速検出装置２０を備えた車両１０を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示された超音波式風向き風速センサ２１が車外に突出した状態を示す。図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示された超音波式風向き風速センサ２１が車体１１内に収納された状態を示す。図１（ｄ）は、図１（ｂ）に示された超音波式風向き風速センサ２１を上から見た状態を示す。図２（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面を示す。図２（ｂ）は、図１（ｃ）のＢ−Ｂ線断面を示す。
【００２４】
図１（ａ）に示されるように、車両１０は例えば乗用車であって、車両用風向き風速検出装置２０を備えている。該車両用風向き風速検出装置２０は、超音波式風向き風速センサ２１によって車両１０が受ける風速や風向きを検出するものである。該超音波式風向き風速センサ２１は、車幅中心線ＣＬ上に位置し、車体１１、例えばルーフ１２に設けられている。該超音波式風向き風速センサ２１のことを、以下「風向き風速センサ２１」と略称する。
【００２５】
図１及び図２に示されるように、該風向き風速センサ２１は、円板状のベース３１と、該ベース３１から互いに同一方向に突出している複数の超音波素子３２と、該複数の超音波素子３２の突出している端面３２ａの全てを覆う単一のカバー３３とから成る。
【００２６】
ベース３１は車体１１、例えばルーフ１２に設けられる。複数の超音波素子３２は、ルーフ１２の上方へ突出することになる。該複数の超音波素子３２は、例えば、ベース３１から突出した複数の細長いバー３５と、該複数のバー３５の先端に一体的に設けられた複数の素子本体３６とから成る。該複数のバー３５は、ベース３１から互いに同一方向に突出している。
【００２７】
図１（ｄ）及び図２（ａ）に示されるように、超音波素子３２の個数は例えば４個であり、素子本体３６も同じ個数である。該４個の素子本体３６（トランスデューサ３６）は、２個ずつ超音波送受信の対をなす。
【００２８】
さらに、該４個の超音波素子３２は、ベース３１に対して同一面上に位置しており、平面視矩形の各コーナに相当する部位に位置し、配列ピッチはＰａである。つまり、該４個の超音波素子３２は、車幅中心線ＣＬに対して左側と右側とに、それぞれ前後２つずつ配列されている。前後２つの超音波素子３２の、一方が超音波を発信するとともに、他方が超音波を受信することによって、車両１０が受ける風速や風向きを検出することが可能である。
【００２９】
単一のカバー３３は、例えばベース３１と同径の円板状の部材であって、少なくとも複数の素子本体３６全体を覆っている。図１（ｄ）に示されるように、該カバー３３の径Ｄａは、複数の超音波素子３２の配列ピッチＰａよりも大きい。
【００３０】
図２（ａ）に示されるように、さらに、複数の超音波素子３２の突出している端面３２ａ（複数の素子本体３６）の全てが、単一のカバー３３に固定されている。該カバー３３に対する各端面３２ａの固定は、例えば接着、ビス止め、リベット止め、カシメである。
【００３１】
このように、複数の超音波素子３２は、ベース３１の同一面から同一方向に突出している。該複数の超音波素子３２の突出している端面３２ａの全てが、単一のカバー３３によって覆われている。このため、カバー３３によって外部から各超音波素子３２を十分に保護することができる。しかも、各超音波素子３２の突出している端面３２ａは、単一のカバー３３に固定されている。このため、各超音波素子３２相互の距離Ｐａを、常に適切なように保持することができる。従って、車両１０が受ける風速や風向きを、風向き風速センサ２１によって常に精度良く検出することができる。この結果、車両１０の走行路付近の天候の変化や車両１０の挙動の変化に対する、走行制御のロバスト性（制御の安定性）を高めることができる。また、カバー３３を設けるだけの簡単な構成ですむ。このように、簡単な構成によって、各超音波素子３２の保護及び各超音波素子３２相互の距離の維持を図ることができる。
【００３２】
例えば、各超音波素子３２の突出端面３２ａ又はその周囲、つまり該素子３２の検出部分（素子本体３６）に雪が付着しないように、カバー３３によって抑制することができる。このため、雪による超音波の吸収を防止することができるので、車両１０が受ける風速や風向きを正確に検出することが可能となる。また、洗車のときなど、外部の物体に各超音波素子３２の突出端が当たることをカバー３３によって防止することができる。
【００３３】
図２（ａ）に示されるように、該車両用風向き風速検出装置２０は、センサ駆動部２２と、車速センサ２３と制御部２４とを備えている。該センサ駆動部２２は、風向き風速センサ２１を車体１１内に収納及び車外に突出駆動するものであり、車両１０の車速が所定値を超えたときに、車体１１内に収納されている風向き風速センサ２１を車外に突出駆動する構成である。
【００３４】
詳しく述べると、図１（ｃ）及び図２（ｂ）に示されるように、風向き風速センサ２１は車体１１内、例えばルーフ１２とルーフライニング１３との間の空間部１４に収納される。ルーフ１２には、風向き風速センサ２１が突出することが可能な貫通孔１２ａが形成されている。この状態において、カバー３３は貫通孔１２ａに嵌合しており、該カバー３３の上面３３ａ（外面３３ａ）は、ルーフ１２の外面１２ｂに対して面一に設定されている。
【００３５】
該センサ駆動部２２は、車体１１に固定された固定基盤４１と、該固定基盤４１の上に設けられたリンク機構４２と、該リンク機構４２の上端部に設けられた可動基盤４３と、該リンク機構４２を駆動する駆動部４４とからなる。
【００３６】
該リンク機構４２は、駆動部４４によって上下方向に伸縮可能であって、例えば側面視Ｘ字状に組み合わされた一対のリンク用バー４５，４５（図２（ａ）参照）から成る。該可動基盤４３の上には、風向き風速センサ２１のベース３１が取り付けられている。
【００３７】
図２（ｂ）に示されるように、風向き風速センサ２１が車体１１内に収納されている状態において、制御部２４は、車速センサ２３によって検出された車速が、予め設定されている所定値（基準値、閾値）を超えたと判断したときに、駆動部４４に対して突出駆動信号を発する。該所定値は、例えば、走行中の車両１０が風の影響を受けない程度の、車速の値に設定される。
【００３８】
突出駆動信号を受けた該駆動部４４は、リンク機構４２を伸張方向に駆動することによって、可動基盤４３を上昇させる。この結果、風向き風速センサ２１は上昇して、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示されるように、車外に突出する。従って、走行中の車両１０が受ける風速や風向きを風向き風速センサ２１によって検出することが可能となる。
【００３９】
その後、制御部２４は、車速センサ２３によって検出された車速が、前記所定値を超えないと判断したときに、駆動部４４に対して収納駆動信号を発する。収納駆動信号を受けた該駆動部４４は、リンク機構４２を収縮方向に駆動することによって、可動基盤４３を下降させる。この結果、風向き風速センサ２１は下降して、図１（ｃ）及び図２（ｂ）に示されるように、車体１１の内部に収納される。従って、風向き風速センサ２１による検出は不能となる。
【００４０】
このように、走行中の車両１０が、風の影響を受けない程度の低速走行中には、風向き風速センサ２１を収納しておく。該風向き風速センサ２１が車両１０の外方へ突出しないので、該車両の意匠性が高い。一方、車両１０が高速走行中には、風向きや風速が車両１０の走行に影響を及ぼす可能性があるので、風向き風速センサ２１を突出させて風向きや風速を検出し、該検出データに従って走行制御をすることができる。
【００４１】
なお、該ベース３１及び該カバー３３の形状は、円盤状に限定されるものではない。例えば、図３（ａ）に示されるように、車両１０の前方に先細りの平面視二等辺三角形状とすることができる。このようにすることにより、走行風はカバー３３の側面に沿って流れる。風向き風速センサ２１の周りで、走行風が乱流になることを抑制することができる。このため、風向き風速センサ２１による検出精度を高めることができる。
【００４２】
この場合においても、単一のカバー３３は、少なくとも複数の素子本体３６全体を覆っている。図３（ｂ）に示されるように、該カバー３３の大きさＤｂは、複数の超音波素子３２の配列ピッチＰｂよりも大きい。
【００４３】
さらに、図４に示されるように、該カバー３３は、多種多様な構成とすることが可能である。図４（ａ）に示される風向き風速センサ２１は、円盤状のカバー３３の上にバー状のアンテナ５１を付設した構成である。図４（ｂ）に示される風向き風速センサ２１は、平面視二等辺三角形状のカバー３３の上にバー状のアンテナ５１を付設した構成である。図４（ｃ）に示される風向き風速センサ２１は、平面視二等辺三角形状のカバー３３の上に縦板状のアンテナ５２（通称「シャークアンテナ」）を付設した構成である。図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示される風向き風速センサ２１は、平面視三角形状のカバー３３の上にオーナメント５３，５４を付設した構成である。
【００４４】
さらに、図５に示されるように、該風向き風速センサ２１は、複数の超音波素子３２から等間隔となる位置に、該複数の超音波素子３２の温度を調整するための温度調整部２６を備えている。該温度調整部２６は、例えばヒータやクーラであり、円盤状のベース３１の概ね全面に付設されている。該温度調整部２６によって、各超音波素子３２の温度を実質的に一定とすることによって、風向き風速センサ２１の検出精度を維持することができる。例えば、太陽光による素子３２の温度上昇、走行風による素子３２の急激な冷却、冬季における素子３２の低温や凍結を、温度調整部２６によって抑制することができる。また、複数の超音波素子３２に対する結線は、ハンダによる接続が多く、車両１０の周囲の過酷な環境温度に晒されるので、耐久性を高める必要がある。これに対し、温度調整部２６によって素子やハンダ接続部分の温度変化を抑制することによって、耐久性を高めることができる。
【００４５】
しかも、複数の超音波素子３２から等間隔となる位置、例えば円盤状のベース３１の中央に、温度調整部２６を備えることにより、該温度調整部２６によって全ての超音波素子３２をまとめて温度調節できる。従って、超音波素子３２の数量に対して温度調整部２６が少なくてすむ。部品数が少なく、しかも風向き風速センサ２１の組立が簡単になるので、生産コストを低減することができる。
【実施例２】
【００４６】
実施例２に係る車両用風向き風速検出装置について図６に基づき説明する。実施例２の車両用風向き風速検出装置２０Ａは、上記図１及び図２に示されている実施例１の超音波式風向き風速センサ２１を、図６に示される実施例２の超音波式風向き風速センサ２１Ａに変更したことを特徴とし、他の構成については上記図１及び図２に示される構成と同じなので、説明を省略する。さらには、図６に示される実施例２に、上記図３〜図５に示される構成の一部又は全部を組み合わせることが可能である。
【００４７】
具体的には、実施例２の超音波式風向き風速センサ２１Ａは、基本的な構成及び形状が実施例１に対して同じであり、ベース３１と複数の超音波素子３２とカバー３３が、中空の構成であることを特徴とする。下位のベース３１と上位のカバー３３とには、車両１０（図１参照）の走行時に風下となる部位６１，６１に、内外貫通したそれぞれ通気孔６２，６３が形成されている。各通気孔６２，６３は、上下対流用の孔である。複数の超音波素子３２の中空内部６４は、ベース３１の中空内部６５と、カバー３３の中空内部６６とに、連通している。
【００４８】
複数の超音波素子３２の温度上昇により、該超音波素子３２の中空内部６４の空気は暖まる。しかし、該超音波素子３２の中空内部６４は、ベース３１の通気孔６２と、カバー３３の通気孔６３とに連通している。このため、該超音波素子３２の中空内部６４の熱気Ｗｔは、外部に放散される。従って、該複数の超音波素子３２の温度上昇を抑制することができるので、超音波式風向き風速センサ２１Ａの検出精度を維持することができる。
【００４９】
また、ベース３１の通気孔６２とカバー３３の通気孔６３とは、車両１０の走行時に風下となる部位６１，６１に位置しているので、各通気孔６２，６３の部位において、走行風Ｗｒによる圧力変化は基本的に同時に発生する。このため、該超音波素子３２の中空内の熱気Ｗｔは、対流によって外気に容易に放散することができる。
【実施例３】
【００５０】
実施例３に係る車両用風向き風速検出装置について図７（ａ），（ｂ）に基づき説明する。図７（ａ）は、超音波式風向き風速センサ２１Ｂがエアスポイラ７１内に収納されている状態を示す。図７（ｂ）は、超音波式風向き風速センサ２１Ｂがエアスポイラ７１から上方へ突出している状態を示す。
【００５１】
上記図１及び図２に示されている実施例１の超音波式風向き風速センサ２１は、ルーフ１２に設けられている。これに対し、図７に示される実施例３の車両用風向き風速検出装置２０Ｂの超音波式風向き風速センサ２１Ｂは、車両１０Ｂの車体１１のなかの、エアスポイラ７１に設けられることを特徴とし、他の構成については上記図１及び図２に示される構成と同じなので、説明を省略する。さらには、図７に示される実施例３に、上記図３〜図６に示される構成の一部又は全部を組み合わせることが可能である。
【００５２】
カバー３３の形状は、風向き風速センサ２１がエアスポイラ７１内に収納された状態において、エアスポイラ７１の輪郭に沿うように形成されている。
【００５３】
なお、本発明では、超音波式風向き風速センサ２１，２１Ａ，２１Ｂは車体１１に設ける構成であればよく、ルーフ１２やエアスポイラ７１に設ける構成に限定されない。例えば、超音波式風向き風速センサ２１，２１Ａ，２１Ｂをボンネット、トランクリッドまたはバンパに設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の車両用風向き風速検出装置２０，２０Ａ，２０Ｂは、乗用車に採用するのに好適である。
【符号の説明】
【００５５】
１０，１０Ｂ…車両、１１…車体、１２…ルーフ、２０，２０Ａ，２０Ｂ…車両用風向き風速検出装置、２１，２１Ａ，２１Ｂ…超音波式風向き風速センサ、２２…センサ駆動部、２３…車速センサ、２４…制御部、２６…温度調整部、３１…ベース、３２…超音波素子、３２ａ…超音波素子の突出している端面、３３…カバー、３６…素子本体、７１…エアスポイラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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