(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置の出力軸に一端が固定された第１のクランクアームと、この第１のクランクアームの他端と回動部材の回動端を相対回動自在に連結する第２のクランクアームとを備え、前記駆動装置の回転伝達によって前記回動部材を所定の角度範囲で往復回動させるクランク装置において、
前記駆動装置の出力軸の回転が一定で、
前記回動部材と第２のクランクアームの連結部の運動軌跡の両端を通る仮想直線上に前記駆動装置の回転中心を位置させたことを特徴とするクランク装置。
【請求項２】
駆動装置と、この駆動装置の回転をアンテナに伝達することにより前記アンテナを所定の角度範囲で往復回動させるクランク装置とを備えたアンテナ駆動装置において、
前記駆動装置の出力軸の回転が一定で、
前記クランク装置を前記駆動装置の出力軸に一端が固定された第１のクランクアームと、この第１のクランクアームの他端と前記アンテナを相対回動自在に連結する第２のクランクアームとで構成し、前記アンテナと前記第２のクランクアームの連結部の運動軌跡の両端を通る仮想直線上に前記駆動装置の回転中心を位置させたことを特徴とするアンテナ駆動装置。
【請求項３】
請求項２記載のアンテナ駆動装置を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ等の駆動装置の回転運動を回動部材の往復回動運動に変換するクランク装置、それを用いたアンテナ駆動装置およびアンテナ駆動装置を備えたレーダ装置に関し、特に自動車に装着される衝突警報装置や車間距離制御装置等に用いて好適なクランク装置、アンテナ駆動装置およびレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自車輌の前方または後方の他車輌や障害物との距離、相対速度などを検出することにより、走行時の衝突を未然に防止する衝突警報装置が提案されている。また、加、減速操作をするとき運転者の負担を軽減するために先行車輌の走行速度を検出して自車輌の速度を自動的に変化させることにより自車輌を先行車輌に自動追従させる車間距離制御装置も提案されている。この種の装置は、いずれもアンテナを含むレーダーユニットと、アンテナを所定の角度範囲で往復回動させるための装置と、アンテナの位置を検出するアンテナ位置検出用センサと、アンテナの位置と受信データとに基づいて自車輌の前方または後方の他車輌や障害物との距離、相対速度などを算出し自車輌の車速を自動的に変化させる電子制御装置などを備えている。アンテナの往復回動は、通常駆動装置の回転をクランク装置によって伝達することにより行なっている。
【０００３】
図５は自動車の衝突警報装置に用いられるレーダーユニットの従来例を示す平面図、図６はクランク装置とアンテナの往復回動を示す図、図７はアンテナの振れ角度と時間の関係を示す図である。これらの図において、１は駆動モータ、２はアンテナ、３は駆動モータ１の回転をアンテナ２に伝達するクランク装置で、これらによって衝突警報装置のレーダーユニット４を構成している。５はフレームで、このフレーム５に前記駆動モータ１が固定され、また前記アンテナ２の回動軸６が軸受７を介して回動自在に軸支されている。８はアンテナ２に固定されたアームプレートで、このアームプレート８と駆動モータ１の出力軸９を前記クランク装置３によって連結している。クランク装置３は、連結ピン１０によって互いに一端が相対回動自在に連結された第１、第２のクランクアーム１１，１２を備え、第１のクランクアーム１１が前記出力軸９に固定され、第２のクランクアーム１２が別の連結ピン１３によって前記アームプレート８の回動端部に相対回動自在に連結されている。
【０００４】
このような構造からなるレーダーユニット４において、駆動モータ１に通電してその出力軸９を時計方向に回転させると、第１のクランクアーム１１が出力軸９と一体に回転し、第２のクランクアーム１２を出力軸９を中心として偏心回転させる。これによって、アームプレート８は、アンテナ２の回転中心Ｏ（回動軸６）を中心として時計、反時計方向に一定の角度範囲で往復回動する。この場合、アームプレート８の最大振れ角度は±２θで、図５に実線で示すようにアンテナ２の主面２ａが車体の前後方向と直交する状態においてθ＝０°とすると、アンテナ２が反時計方向に角度−θだけ傾いた初期位置状態において、アームプレート８と第２のクランクアーム１２との連結部（連結ピン１３）は、図６において点Ａ（最小振れ角点）の位置にある。この状態より駆動モータ１が駆動すると、前記連結部は出力軸９の１回転中に点Ａの位置から点Ｂの位置（最大振れ角点）まで前記回転中心Ｏを中心として時計方向に最大角度（＋２θ）回動して点Ｂの位置に移動した後、回転方向が反転して点Ｂから点Ａの位置に移動復帰する。したがって、アンテナ２もアームプレート８と一体に回動し、左右方向に角度±２θだけ往復回動する。この場合、第１、第２のクランクアーム１１，１２の連結部（連結ピン１０）の初期位置は、第１のクランクアーム１１の腕の長さｒ1 を半径とする円１５上の点Ｐ1 の位置で駆動モータ１の回転中心Ｃと前記点Ｂを結ぶ直線上に位置し、アンテナ２の往動作時に点Ｐ2 を通って点Ｐ3 の位置に移動し、復動作時に点Ｐ3 の位置から点Ｐ4 を通って点Ｐ１の位置に戻る。なお、図６において、１６はアームプレート８と第２のクランクアーム１２との連結部（連結ピン１３）の運動軌跡である。
【０００５】
アンテナ２の振れ角度の変化は、出力軸９の回転が一定であれば、設計上では図７に示す振れ角度−時間曲線のように規則的である。この特性を利用してアンテナ２の位置をアンテナ位置検出用センサにより検出する構成を採っている。すなわち、アンテナ位置検出用センサは、基準位置に達した後の経過時間に基づいてアンテナ２の位置を検出するような回路を採っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来のレーダーユニット４においては、駆動モータ１の回転をクランク装置３によってアンテナ２に伝達することにより、アンテナ２を左右方向に一定の角度範囲（±２θ）で往復回動させている。しかしながら、点Ｐ1 と点Ｐ3 の位置が点対称でないと第１のクランクアーム１１は往時の回転角度αが復時の回転角度βよりも大きくなるため、復時よりも往時の時間が長く、このためアンテナ２の回動時間も図７に示すように往時と復時とでは異なり、往時の回動時間Ｔ1 が復時の回動時間Ｔ2 より長くなる。その結果として、アンテナ２の位置を検出する回路が往時と復時とでは異なり、非対称な２種類の検出回路を設計する必要があった。また、アンテナ２の位置と受信データとに基づいて自車輌の前方または後方の他車輌や障害物との距離、相対速度などを算出する処理回路も同様に非対称な２種類の回路を設計する必要があった。また、時間差が大きいと往時と復時の直線領域も異なり、センサとしての直線性に欠けるという問題があった。さらに、同じ角度を回動する場合、時間が短かくなる復時において角速度が大きくなるため、最大角度回動し反転するために停止したときの衝撃が大きく、騒音が発生するという問題もあった。なお、駆動モータ１の出力軸９を反時計方向に回転させたときは、上記とは反対にアンテナ２の往時に要する回動時間が復時よりも短くなる。
【０００７】
上記した問題を解決するために、第１のクランクアーム１１の長さを可及的短くし、アームプレート８を可及的長くすると、アームプレート８と第２のクランクアーム１２の連結部（連結ピン１３）の運動軌跡１６を疑似直線とみなすことができるため、アンテナ２の往時と復時に要する回動時間Ｔ1 ，Ｔ2 を略等しくすることができる。しかし、その場合は、アンテナ２の振れ角度が著しく制約されるため所望の振れ角度が得られず、また駆動モータ１の回転中心Ｃからアンテナ２の回転中心Ｏまでの距離Ｌｆが長くなり装置自体が大型化するなどの問題が惹起されるため実用的ではない。
【０００８】
そこで、本発明者らはクランク装置３の構成について検討した結果、アームプレート８と第２のクランクアーム１２との連結部の運動軌跡１６の両端（最小振れ角点Ａ，最大振れ角点Ｂ）と、駆動モータ１の回転中心Ｃを同一直線上に位置させると、運動軌跡１６が円弧状であってもアームプレート８、言い換えればアンテナ２の往時と復時に要する回動時間Ｔ1 ，Ｔ2 を等しくすることができることを見出した。
【０００９】
本発明は上記した従来の問題および検討結果に基づいてなされたもので、その目的とするところは、回動部材の往時と復時に要する回動時間を等しくすることができるようにしたクランク装置、それを用いたアンテナ駆動装置およびレーダ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は、駆動装置の出力軸に一端が固定された第１のクランクアームと、この第１のクランクアームの他端と回動部材の回動端を相対回動自在に連結する第２のクランクアームとを備え、前記駆動装置の回転伝達によって前記回動部材を所定の角度範囲で往復回動させるクランク装置において、前記駆動装置の出力軸の回転が一定で、前記回動部材と第２のクランクアームの連結部の運動軌跡の両端を通る仮想直線上に前記駆動装置の回転中心を位置させたものである。
【００１１】
第２の発明は、駆動装置と、この駆動装置の回転をアンテナに伝達することにより前記アンテナを所定の角度範囲で往復回動させるクランク装置とを備えたアンテナ駆動装置において、前記駆動装置の出力軸の回転が一定で、前記クランク装置を前記駆動装置の出力軸に一端が固定された第１のクランクアームと、この第１のクランクアームの他端と前記アンテナを相対回動自在に連結する第２のクランクアームとで構成し、前記アンテナと前記第２のクランクアームの連結部の運動軌跡の両端を通る仮想直線上に前記駆動装置の回転中心を位置させたものである。
さらに、第３の発明は、レーダ装置において、前記第２の発明に係るアンテナ駆動装置を備えたものである。
【００１２】
本発明においては、回動部材（またはアンテナ）と第２のクランクアームの連結部の運動軌跡の両端を通る仮想直線上に駆動装置の回転中心を位置させているので、前記連結部が前記仮想直線上に位置するとき、第１、第２のクランクアームは一直線となり前記仮想直線と重なり合う。したがって、第１のクランクアームの半回転毎に回動部材（アンテナ）の回動方向が切り替わり、回動部材（アンテナ）の往時と復時の回動時間が等しくなる。駆動装置としては、モータ、ロータリーアクチュエータ等が用いられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明を自動車用衝突警報装置のレーダーユニットに適用した例を示す平面図、図２は同レーダーユニットの外観斜視図、図３はクランク装置とアンテナの往復回動を示す図、図４はアンテナの振れ角度と時間の関係を示す図である。なお、従来技術の欄で示した構成部材等と同一のものについては同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。
【００１４】
これらの図において、レーダーユニット４自体の構造は上記した従来装置と全く同一で、駆動モータ１、アンテナ２、駆動モータ１の回転をアンテナ２に伝達しアンテナ２を左右方向に所定の角度範囲（±２θ）で往復回動させるクランク装置３、アンテナ２の位置を検出する図示しない位置検出用センサ、アンテナ２の位置と受信データとに基づいて自車輌の前方または後方の他車輌や障害物との距離、相対速度などを算出し自車輌の車速を自動的に変化させる電子制御装置等を備え、駆動モータ１、アンテナ２およびクランク装置３がアンテナ駆動装置を構成している。
【００１５】
前記駆動モータ１としては、ＰＭ（パーマネント・マグネット）型ステップモータ等が用いられ、フレーム５に固定されている。また、このフレーム５には、前記アンテナ２の回動軸６が軸受７を介して回転自在に軸支されている。
【００１６】
前記クランク装置３は、長さが異なる第１、第２のクランクアーム１１，１２からなり、長さが短い第１のクランクアーム１１の一端が前記駆動モータ１の出力軸９に固定され、他端に第２のクランクアーム１２の一端が連結ピン１０を介して相対回動自在に連結されている。第２のクランクアーム１２は第１のクランクアーム１１より長く形成され、他端がアンテナ２の背面側に固定されたアームプレート（回動部材）８の回動端部に連結ピン１３を介して相対回動自在に連結されている。したがって、駆動モータ１を駆動すると、その出力軸９の回転はクランク装置３を介してアームプレート８に伝達され、これによってアンテナ２とアームプレート８を左右方向に所定の角度範囲（±２θ）で往復回動させることができる。このとき、アームプレート８と第２のクランクアーム１２との連結部（連結ピン１３）は、点Ａと点Ｂを結ぶ円弧状の運動軌跡１６を描き、点Ａが最小振れ角点、点Ｂが最大振れ角点である。
【００１７】
ここで、本発明においては、駆動モータ１の回転中心Ｃが前記点Ａと点Ｂを通る仮想直線３０上に位置するように駆動モータ１を配設している。したがって、アームプレート８の回転中心Ｏは、前記運動軌跡１６の中点Ｑにおいて前記仮想直線３０と直交する直線３２上に位置することになる。第１、第２のクランクアーム１１，１２の腕の長さｒ1 ，ｒ2 および駆動モータ１とアンテナ２の取付距離Ｌｆは、位置検出用センサの搭載スペース、駆動モータ１の形状、大きさ、アンテナ２の厚み、アンテナ２の振れ角度（±２θ）等から決定される最小寸法とされる。
【００１８】
このようなレーダーユニットにおいては、アームプレート８、言い換えればアンテナ２のの往時と復時の回動時間Ｔ3 ，Ｔ4 を等しくすることができる。すなわち、アームプレート８と第２のクランクアーム１２との連結部（連結ピン１３）が最小振れ角点である点Ａに位置している初期状態において、第１、第２のクランクアーム１１，１２の連結部（連結ピン１０）は、第１のクランクアーム１１の腕の長さｒ1 を半径とする円１５上の点Ｐ1 に位置している。また、この点Ｐ1 は前記仮想直線３０上に位置している。この状態より駆動モータ１が駆動して第１のクランクアーム１１を１８０°回転させると、第１、第２のクランクアーム１１，１２の連結部は点Ｐ1 の位置から点Ｐ2 を通って点Ｐ3 の位置に移動する。この点Ｐ3 は前記仮想直線３０上に位置している。前記連結点が点Ｐ1 の位置から点Ｐ3 の位置に移動すると、アームプレート８は時計方向に最大角度（＋２θ）回動し、第２のクランクアーム１２との連結部（連結ピン１３）が点Ａの位置から最大振れ角点である点Ｂの位置に移動する。そして、第１のクランクアーム１１がさらに１８０°回転して第２のクランクアーム１２との連結部（連結ピン１０）が点Ｐ3 の位置から点Ｐ4 を通って点Ｐ1 の位置に戻ると、アームプレート８は反転して反時計方向に最大角度（−２θ）回動し、第２のクランクアーム１２との連結部（連結ピン１３）が点Ｂの位置から点Ａの位置に復帰する。したがって、出力軸９の回転が一定であれば、アームプレート８とアンテナ２の往時と復時の回動時間Ｔ3 ，Ｔ4 は図４に示すように等しくなる。その結果として、アンテナ位置検出用センサの検出回路の設計が容易で、往時と復時の検出回路に対称性をもたせることができる。同様に、アンテナ２の位置と受信データとに基づいて自車輌の前方または後方の他車輌や障害物との距離、相対速度などを算出する処理回路も対称性をもたせることができ、回路設計が容易である。また、往時と復時の直線領域も略同じで、直線性を向上させることができる。
【００１９】
さらに、アンテナ２の往時と復時の回動時間Ｔ3 ，Ｔ4 が同じであれば、角速度の変化が小さいため回転方向が切り替わるときに大きな衝撃雑音が発生せず、アンテナ２を静粛に往復回動させることができる。これはとりもなおさず、アームプレート８の回動端の運動軌跡１６の両端（点Ａ，点Ｂ）を通る仮想直線３０上に駆動モータ１の回転中心Ｃを位置させたことによるものである。
【００２０】
なお、上記した実施の形態においては、駆動装置としてモータを用いたが、これに限らずロータリアクチュエータを用いてもよい。
また、上記した実施の形態においては、自動車用衝突警報装置のレーダーユニットに適用した例を示したが、本発明はこれに何等限定されるものではなく、駆動装置によって回動部材を所定の角度範囲で往復回動させる必要がある各種装置、機構の全てに適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るクランク装置、それを用いたアンテナ駆動装置およびアンテナ駆動装置を備えたレーダ装置によれば、回動部材またはアンテナと第２のクランクアームの連結部の運動軌跡の両端を通る仮想直線上に駆動装置の回転中心を位置させたので、回動部材またはアンテナの往時と復時の時間を等しくすることができる。また、反転時の衝撃が小さく静粛に回動させることができ、特に自動車用衝突警報装置、車間距離制御装置等のレーダーユニットに用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を自動車用衝突警報装置のレーダーユニットに適用した例を示す平面図である。
【図２】  同レーダーユニットの外観斜視図である。
【図３】  クランク装置とアンテナの往復回動を示す図である。
【図４】  アンテナの振れ角度と時間の関係を示す図である。
【図５】  衝突警報装置に用いられるレーダーユニットの従来例を示す平面図である。
【図６】  クランク装置とアンテナの往復回動を示す図である。
【図７】  アンテナの振れ角度と時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
１…駆動モータ、２…アンテナ、３…クランク装置、４…レーダーユニット、５…フレーム、６…回動軸、８…アームプレート、９…出力軸、１０…連結ピン、１１…第１のクランクアーム、１２…第２のクランクアーム、１３…連結ピン、３０…仮想直線。
【図１】
0004087542.tif 000002
【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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