JP6659694B2 - 車両用センサーシステムの二重平面ヒーター - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１４年１２月２２日に提出された米国仮特許出願第６２／０９５３８８号及び２０１５年７月２３日に提出された同第６２／１９６０００号の利益を主張する。これらの米国仮特許出願は双方とも、引用することにより本明細書の一部をなす。

本発明は、包括的には車両用システムに関し、特に、車線逸脱センサー等の高度な車両用センサーシステムに関する。

車両が道路の車線内に維持されているか否かを判定し、維持されていない場合、運転者に警報（車線逸脱警報）を与える車両用システムが、現在の車両用安全装置の一部として開発されている。

車線逸脱警報（ＬＤＷ）システムとともに使用されるセンサーは、車室内に、通常は中央バックミラーとフロントガラスとの間に取り付けられるカメラを含むことができる。この位置から、カメラは、その視野が車両前方の道路に向けられるように配置される。カメラとフロントガラスとの間の空間は、カメラの視野外からの光がカメラ検知に干渉しないように、グレアシールド（glare shield）によって保護することができる。

ＬＤＷのためにカメラから得られる画像信号は、車線の位置と、ひいては車両の相対位置とを特定するために重要である。これらの画像信号は、フロントガラス上の霜、氷又は曇りによって劣化する可能性がある。

本発明は、フロントガラスとカメラとの間に挿入されて、カメラとフロントガラスとの間に加熱空気ポケットをもたらし、カメラ視野を妨害することなくフロントガラス上の霜、氷及び曇りの消散を向上させることができるヒーターフレームを提供する。ヒーターフレームから後方に延在するフランジは、レンズポケットに嵌入することができる、又は、フレームは、カメラをフロントガラスから離間させて、より大きい加熱容積部をもたらすことができる。ヒーターは、自動温度調節をもたらすポリマー製の正温度係数（ＰＴＣ）材料を使用して、ヒーターの制御を単純化することができる。

１つの実施形態において、本発明は、フロントガラス透過センサー用のアダプターであって、フロントガラスの内面に取付け可能な第１の面と、フロントガラス透過センサーの前面に取付け可能な第２の面とを有するハウジングであって、第１の面と第２の面との間に密閉容積部を画定し、この密閉容積部は、フロントガラス透過センサーに対して、この密閉容積部に隣接するフロントガラスの領域を通したフロントガラス透過センサーによる検知を可能にするように配置される、ハウジングを備えるアダプターを提供することができる。電気抵抗ヒーターが、ハウジングによって支持され、密閉容積部と連通し、密閉容積部内の空気を加熱して、密閉容積部に隣接するフロントガラスの領域を加熱することによって、環境中の水分に抗してフロントガラスの透明度を向上させる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、センサーの機能に干渉することなく又は過剰な電力を要求することなく、フロントガラスから霜、曇り又は氷を除去するシステムを提供することである。収容された或る量の空気を加熱することにより、センサーの妨害を回避しながら集中加熱を可能にする。

ハウジングは、フロントガラスから後方に延在するとともに電気抵抗ヒーターを支持する側壁を備えることができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、センサーの妨害を最小限にするヒーターの取付けをもたらすことである。

ハウジングは、側壁に導電性ポリマーが取り付けられた、熱可塑性ポリマー電気抵抗ヒーターとすることができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、密閉容積部内に熱を閉じ込めるのに役立つ耐熱性ハウジング材料と、このハウジングに適合するヒーター材料とを提供することである。

導電性ポリマーは、正温度係数材料とすることができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、ホットスポットが生じる可能性を正温度係数の自動調節特性によって低減させる、空間的に分散されたヒーターを可能にすることである。

導電性ポリマーは、密閉容積部に近接して側壁の内面に取り付けることができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、ヒーター材料と密閉容積部との間の熱抵抗を低減させることである。

側壁は、フロントガラス透過センサーの収容ポケット内に収まり、フロントガラス透過センサーの収容ポケットの対応する側壁に沿って延在することができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、予め構成されたグレアシールドを備える既存のセンサーシステムとともに機能することができるヒーターシステムを提供することである。

ハウジングの第１の面は、第１のフランジ表面を提供することができ、この第１のフランジ表面は、フロントガラスの内面に当接するとともに、このフランジ表面をフロントガラスに取り付けるための接着剤を備える。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、フロントガラス上でアダプターをシールして支持することができるとともに、多種多様なフロントガラス設計とともに使用可能とすることができる、単純な取付けシステムを提供することである。

ハウジングの第２の面は、第２のフランジ表面を提供することができ、この第２のフランジ表面は、フロントガラス透過センサーの前面に当接するとともに、この第２の平坦な表面をフロントガラス透過センサーに取り付けるための取付け手段を備える。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、センサーとフロントガラスとの間に配置され、所定の向き及び間隔でセンサー及びフロントガラスを支持することができるヒーターアダプターを提供することである。

第１のフランジ表面と第２のフランジ表面とは、密閉容積部の周りで径方向外側に延在する単一のフランジの互いに反対側の側面とすることができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、センサーとフロントガラスとの間の間隔を過度に変更することなく種々の既存のセンサーシステムとともに機能することができる、極めて低プロファイルのヒーターシステムを提供することである。

第２の面のフランジ表面は、このフランジ表面をフロントガラス透過センサーの前面に取り付けるための接着剤を備えることができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、本発明品をフロントガラス及びセンサーシステムの双方に取り付けるための低プロファイル取付け方法を提供することである。

代替的には、第２のフランジ表面は、側壁から内側に延在するフランジ上にあることができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、センサーとの干渉を防ぐために、センサーの視野から外側への側壁の移動を可能にすることである。

電気抵抗ヒーターは、密閉容積部内に延在し、密閉容積部に隣接するフロントガラスの領域の周縁部においてフロントガラスに取り付けられる第１の部分を有することができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、加熱容積部が温度を得る前の迅速な対応として、フロントガラスに直接熱を加えることである。

電気抵抗ヒーターは、可撓性基板上の導電性ポリマーとすることができ、ハウジングの壁に取り付けるために第１の部分の平面に対して変形可能な第２の部分を更に有することができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、加熱領域の２つの平面、すなわち、フロントガラス上の１つの平面と、密閉側壁上の１つの平面とをもたらす、単純な製造方法を提供することである。

第２の部分は、ハウジングの最も下の側壁に取り付けることができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、熱移動を最大限にするとともに、密閉容積部内の自然な対流を利用することである。

第１の部分及び第２の部分は、可撓性材料製の単一の連続シートから形成することができ、第２の部分は、単一の連続シートの第１の部分の内側の領域から形成される。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、入れ子状のヒーター部分設計を使用することにより、廃棄物を低減する製造方法を提供することである。

第１の部分及び第２の部分は、第１の部分の内側かつ第２の部分の外側で単一の連続シートから形成される可撓性アームによって電気的に接合することができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、１つの連続的な材料から２つのヒーター部分が形成されている場合、２つのヒーター部分の変位を可能にすることである。

ハウジングは、フロントガラス透過センサーの機械的支持体を提供する。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の特徴は、本発明のヒーターとともに使用される場合、センサーシステムの製造及び位置合わせを単純化することである。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び図面を検討することによって当業者に明らかになる。図面では、同様の参照符号は同様の特徴を指すために使用される。

ＬＤＷセンサーの通常の配置と、センサー用のカメラ及びグレアシールドの詳細図とを示す、自動車の外側からの自動車フロントガラスの斜視図である。 図１のフロントガラス及びグレアシールドを加熱するヒーターアセンブリの上面図である。 フロントガラス及びグレアシールドを加熱するために、ヒーターアセンブリの一部をフロントガラスに取り付けることができ、一部をグレアシールドの下側プレートの下に装着することができるように分離された、図２のヒーターアセンブリの斜視図である。 本発明によって提供される二重加熱モードを示す、組み付けられたヒーター、フロントガラス及びグレアシールドの簡略化された断面図である。 カメラとフロントガラスとの間に配置することができ、カメラレンズポケット内に延在する後方延在ヒーターフランジを備えるヒーターフレームを提供する、本発明の第２の実施形態の分解斜視図である。 カメラレンズポケット内に延在するフランジを示す、組み付けられたヒーターフレーム及びカメラの簡略化された断面図である。 フロントガラスに取付け可能なフレームの前面上の接着剤と、フランジの内面に取り付けられるヒーター素子との配置を示す、フレームの部分的な正面図である。 フレームをカメラアセンブリに取り付けるためのフレームの後面上の接着剤を示す、図７の線８−８に沿った断面図である。 カメラアセンブリをフロントガラスから離間させて、増大した加熱空気容積部をもたらすヒーターフレームを備える本発明の第３の実施形態の、図５と同様の図である。 フロントガラスに組み付けられた図９のヒーターフレーム及びカメラの断面を示す、図６と同様の図である。

本発明の実施形態が詳細に説明される前に、本発明が、その適用において、以下の説明で述べられるか又は図面で示される構成の詳細及び構成要素の配置に限定されないことが理解される。本発明は、他の実施形態が可能であり、また、種々の方法で実施又は実行されることが可能である。同様に、本明細書で使用される言い回し及び用語は、説明のためのものであり、制限的であるとみなされるべきでないことが理解される。「含む」及び「備える」並びにその変形の使用は、その前に挙げられる事項及びその等価物並びに更なる事項及びその等価物を包含することを意図される。

ここで図１を参照すると、車両１０は、車両１０のフロントガラス１４の中央上方位置に配置される車線逸脱警報（ＬＤＷ）センサーシステム１２を備えることができる。一般に、ＬＤＷセンサーシステム１２は、カメラ１８のレンズの周りに配置されるグレアシールド１６を備えることができ、カメラ１８は、視野軸（view axis）２０に沿って車両１０前方の道路に向けられ、道路上の車線（図示せず）の位置を監視することができる。グレアシールド１６は、例えば、反射を低減させるためにコーティング又はテクスチャ加工された表面を有する、暗色の射出成形された熱可塑性材料で作成することができる。

図４を少し参照すると、グレアシールド１６は、フロントガラス１４からカメラ１８の下縁部まで延在する下側三角形グレアパネル２２と、カメラ１８の上縁部からフロントガラス１４まで延在する上側グレアパネル２４とを備えることができる。上側グレアパネル２４と下側グレアパネル２２とは、互いに離れるように傾斜しており、グレアパネルは、軸２０の周りのカメラの視野２６に沿ってカメラの視野２６を妨害しないようにカメラ１８からフロントガラス１４まで移動する。これは、道路を適切に視認するために必要である。

ここで図２を参照すると、本発明は、台形のヒーターリング３２を提供する可撓性ヒーターシート３０を使用することができる。ヒーターリング３２の内周は、視野２６に一致する。ヒーターリング３２は、後述するように、フロントガラス１４の内面に当接して配置される。

台形ヒーターリングの内側で、台形の外縁を有するより小さいヒーターパネル３４が入れ子になっている。より小さいヒーターパネル３４は、後述するように、下側グレアパネル２２の下面にフィットする大きさになっており、その下側グレアパネル２２の連続領域を加熱する。

ヒーターリング３２は、テール状導体ストリップ３６を介して電気コネクタ３９と連通し、可撓性ヒーターシート３０に電力を供給する。この電力は、次に、ヒーターリング３２から可撓性アーム３８を通して伝達され、ヒーターリング３２からヒーターパネル３４に伝えられる。

ヒーターリング３２、可撓性アーム３８、台形ヒーターパネル３４及びテール状導体ストリップ３６は、ダイカット操作等によって、可撓性ポリマー製の単一の平坦なシートから全て切り出すことができる。より小さいヒーターパネル３４をヒーターリング３２の内周内で右側に変位させ、より小さいヒーターパネル３４の左面とヒーターリング３２の右側の内壁との間に可撓性アーム３８の長さを規定する距離を設けることによって、好適な長さの可撓性アーム３８を実現可能である。

可撓性ヒーターシート３０は、正抵抗温度係数で導電する性質を有するポリマー材料４０製の単一の薄い可撓性連続シートで作成することができる。正抵抗温度係数は、電気の流れる量を材料の温度に応じて変化させるものであり、低温では電気の流れを増大させ、また高温では電気の流れを減少させる。この性質は、実質的に一定の電圧源がポリマー材料４０にわたって印加される場合、ポリマー材料４０の温度の自動調節をもたらす。

ポリマー材料４０の上面は、異なる電圧極性にそれぞれ接続される櫛型電極４２ａ及び４２ｂを支持することができ、櫛型電極４２ａ及び４２ｂは、概ねポリマー材料４０の広がる平面に沿ってポリマー材料４０に通る電流を促す電圧を、ポリマー材料４０にわたって印加する。

本発明に適した正温度係数（ＰＴＣ）ヒーターは、Leslie M. Wattsに対する米国特許第４，８５７，７１１号及び同第４，９３１，６２７号にも開示されている。これらの米国特許は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。

代替的には、可撓性ヒーターシート３０は、抵抗加熱素子又はオーム加熱素子を形成するように抵抗導体が上面に施されたポリマー材料製の可撓性絶縁シートで作成してもよい。この場合、一定の電圧又は電流を導体に加えて、所与の熱出力をもたらすことができる。電流は、温度センサーに従って制御することもできるし、「開ループ」方式で操作することもできる。

ここで図３を参照すると、製造時、ヒーターリング３２は、ヒーターリング３２の平面の下縁部をヒーターパネル３４の平面に対して上方に傾け、下側グレアパネル２２をヒーターリング３２とヒーターパネル３４との間に挿入することによって、ヒーターパネル３４から分離することができる。ヒーターパネル３４をグレアパネル２２の下面に取り付けるために、ヒーターパネル３４の上面４４に感圧接着剤４６を塗布することができる。ヒーターリング３２をフロントガラス１４の内側に取り付けることができるように、ヒーターリング３２の上面４４にも感圧接着剤４６を塗布することができる。

再び図４を参照すると、ヒーターリング３２は、視野２６を囲んでフロントガラス１４のガラスに熱を加えるように、フロントガラス１４の内面に取り付けることができる。熱は、矢印４８によって示されているように、伝導率によってヒーターリング３２から内側に伝わる。加えて、ヒーターパネル３４からの熱は、矢印５０によって示されているように、グレアパネル２２を通って上方へグレアパネル２２と２４との間の空間に伝わり、さらに、グレアパネル２２と２４との間に画定された容積部及びフロントガラス１４を加熱することができる。

代替的な一実施形態において、ヒーターリング３２は、フロントガラス１４に近接するが必ずしも接触せずに、グレアパネル２２及び２４の構造部に直接、例えば、グレアパネル２２及び２４の端部におけるグレアパネル２２及び２４から内側に向くフランジ上に直接取り付けることができることを理解されたい。代替的には、フロントガラス１４に近接して、グレアパネル２２及び２４の縁部にまたがる透明窓（図示せず）を設け、この窓にヒーターリング３２を取り付けてもよい。これらの設計では、接着剤４６は、要求される取付け方法の必要に応じて、ヒーターリング３２の前面と後面との間で移動させることができる。これらの例のうちのいずれの例においても、ヒーターパネル３４は、グレアパネル２２の下面若しくはその上面、又は、所望の加熱作用を呈するレンズポケット６０の他の構造部のいずれに配置してもよい。

多種多様なグレアシールド設計を用いることができ、本ヒーターシステムは、多種多様な構造及び表面取付けに適合して二重平面加熱をもたらすことに更に留意されたい。

ここで図５及び図６を参照すると、第２の実施形態において、本発明は、平坦な前面５４を有する等脚台形の概ね平坦なヒーターフレーム５２を備えるヒーターアセンブリ５１を提供することができる。平坦な前面５４は、フロントガラス１４の裏面にフィットし、取付け領域５６において接着剤又は他の手段によってフロントガラス１４の裏面に取り付けることができる。

ヒーターフレーム５２の内縁部から後方に、センサーシステム１２のレンズポケット６０内に収まる大きさのヒーター支持側壁５８が延在する。レンズポケット６０は、カメラ１８をハウジング前面６１の表面の下方に保持する。カメラ１８は、そうでなければ、フロントガラス１４の平坦な後面に直接取り付けられる。台形のヒーターフレーム５２は、ヒーター支持側壁５８を、レンズポケット６０の壁に略一致させて、カメラ１８がフロントガラス１４を通して向けられる際のカメラ１８の視野２６から外れるように位置決めする。

図７も参照すると、後方に延在するヒーター支持側壁５８の内面は、上記で論じたヒーターリングと同様のヒーターリング３２を保持する。ヒーターリング３２は、正温度係数ポリマー材料４０製の下側基板と電気的に連通する櫛型電極４２を備えることができる。概して、ヒーターリング３２は、ストリップとして別個に製造し、その後、接着剤又は他の手段によってヒーター支持側壁５８の内面に施すことができる。ヒーターリング３２には、テール状導体ストリップ３６によって電気が加えられる。テール状導体ストリップ３６は、ヒーターリング３２を加熱するために、センサーシステム１２に供給される電力を共有するようにセンサーシステム１２のコネクタを介して接続することができる。矢印４８によって示されているように、ヒーターリング３２からの熱は、レンズポケット６０内の空気と、その結果として取付け領域５６内のフロントガラス１４の一部とを温め、取付け領域５６内のフロントガラス１４上の曇り、着氷及び他の同様の支障を低減させる。

図８を参照すると、ヒーターアセンブリ５１がセンサーシステム１２をフロントガラス１４に取り付け、それによりセンサーシステム１２を完全に支持することができるように、フレーム５２の両面に感圧接着剤６３を備えることができる。この取付け方法では、まず、フレーム５２の下側の接着剤６３によって、ヒーターアセンブリ５１をセンサーシステム１２のハウジング前面６１に取り付け、次に、上側の接着剤６３を用いてフレーム５２の前面５４をフロントガラス１４に取り付けることによって、ヒーターアセンブリ５１をフロントガラス１４に取り付ける。

ここで図９及び図１０を参照すると、代替的な一実施形態において、フレーム５２の寸法は、後方に延在する側壁５８がレンズポケット６０内に収まらず、レンズポケット６０よりも大きくなるように増大させてもよい。側壁５８の後方縁部は、側壁５８の後方縁部から内側に延在する副フランジ６２の外周部に接合されている。副フランジ６２は、フレーム５２に対して概ね平行であるが、フレーム５２から後方に離間されており、レンズポケット６０の開口に概ね一致するとともに視野２６との干渉を防ぐ大きさの中央台形開口６４を形成している。

副フランジ６２の後面は、センサーシステム１２のハウジング前面６１の対応するソケット６８内にフィットして保持されることで副フランジ６２をハウジング前面６１に取り付けることができる、後方に延在する取付け要素６６、例えば、返し付きスタッド部（barbed studs）、フック部又はスナップ係合部を有することができる。代替的には、感圧接着剤又は二液型接着剤等の接着剤を使用することができる。前述したように、フレーム５２の前面は、フレーム５２をフロントガラス１４の内側に取り付けるために接着剤６３（例えば感圧接着剤）を備えることができる。

図１０に示すように、ヒーターリング３２は、後方に延在する側壁５８の内壁に取り付けられ、矢印４８によって示されているように、レンズポケット６０及びセンサーシステム１２とフロントガラス１４との間の拡大容積部の双方を加熱する。この増大容積部は、屋外の熱条件における急激な変化に対してレンズポケット６０内の温度を調節するのに役立つ、より大きい熱質量を提供する。

上記実施形態のうちのいずれの実施形態においても、センサーシステム１２は、カメラ等の光学センサーだけでなく、レーダーシステム用のレーダーアンテナ又は超音波システム用の超音波音響トランスデューサーとすることもでき、後者の場合、フロントガラス１４は、特殊な窓材料と置き換えてもよいことを理解されたい。

上記の変形及び変更は本発明の範囲内にある。本明細書に開示及び規定されている本発明は、言及されているか、又は本文及び／又は図面から明らかである個々の特徴の２つ以上の全ての代替的な組み合わせに及ぶことが理解される。これらの様々な組み合わせの全ては、本発明の種々の代替的な態様を構成する。本明細書に記載の実施形態は、本発明を実施するためのわかっている最良の形態を説明しており、当業者が本発明を利用することを可能にする。特許請求の範囲は、従来技術が許容する範囲まで代替的な実施形態を含むものと解釈すべきである。

本発明の種々の特徴は添付の特許請求の範囲内に記載されている。

Claims (4)

1. フロントガラス透過センサー用のアダプターであって、
   フロントガラスの内面に取付け可能な第１の面と、前記フロントガラス透過センサーの前面に取付け可能な第２の面とを有するハウジングであって、前記第１の面と前記第２の面との間に密閉容積部を画定し、該密閉容積部は、前記フロントガラス透過センサーに対して、該密閉容積部に隣接する前記フロントガラスの領域を通した前記フロントガラス透過センサーによる検知を可能にするように配置される、ハウジングと、
   前記密閉容積部と連通し、前記密閉容積部内の空気を加熱して、前記密閉容積部に隣接する前記フロントガラスの前記領域を加熱することによって、環境中の水分に抗して前記フロントガラスの透明度を向上させる、電気抵抗ヒーターと、
   を備えており、
   前記電気抵抗ヒーターは、前記密閉容積部内に延在し、前記密閉容積部に隣接する前記フロントガラスの領域の周縁部において前記フロントガラスに取り付けられる第１の部分を有し、
   前記電気抵抗ヒーターは、可撓性基板上の導電性ポリマーであり、前記ハウジングの壁に取り付けるために前記第１の部分の平面に対して変形可能な第２の部分を更に有しており、
   前記第２の部分は、前記ハウジングの最も下の側壁に取り付けられており、
   前記第１の部分及び前記第２の部分は、可撓性材料製の単一の連続シートから形成することができ、前記第２の部分は、前記単一の連続シートの前記第１の部分の内側の領域から形成される、アダプター。
2. 前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記第１の部分の内側かつ前記第２の部分の外側で前記単一の連続シートから形成される可撓性アームによって電気的に接合される、請求項１に記載のアダプター。
3. 前記ハウジングは、前記フロントガラス透過センサーの機械的支持体を提供する、請求項１に記載のアダプター。
4. 車両の外側の検知された環境を表す信号を提供するフロントガラス透過センサーと、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアダプターと、を備える車両用センサーシステムであって、
   前記フロントガラス透過センサーは、光学撮像カメラ及びレーダーシステムからなる群から選択される、車両用センサーシステム。

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