JP2001016694A - 超音波センサ - Google Patents
超音波センサInfo
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- JP2001016694A JP2001016694A JP11180256A JP18025699A JP2001016694A JP 2001016694 A JP2001016694 A JP 2001016694A JP 11180256 A JP11180256 A JP 11180256A JP 18025699 A JP18025699 A JP 18025699A JP 2001016694 A JP2001016694 A JP 2001016694A
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Abstract
を狭化可能な超音波センサを提供する。 【解決手段】底面部21が振動板をなして超音波振動子
1が固定される筒状ケース2の筒部(支持筒部)22
と、外側フレーム3との間に振動エネルギーを吸収する
介設部材4が設けられる。介設部材4は、振動板21の
周縁に近接して筒状ケース2の支持筒部2に密着しない
溝部42を有する。この介設部材4の溝部42は、振動
板21の全周にわたって設けてもよく、周方向の所定角
度範囲だけ設けてもよい。介設部材4の溝部42を振動
板21の全周にわたって設ける場合にはセンサから放射
される超音波エネルギーの指向特性すなわち放射広がり
角度を狭くすることができ、また、介設部材4の溝部4
2を振動板21の周方向の所定角度範囲だけ設ける場合
にはセンサから放射される超音波エネルギーの指向特性
すなわち放射広がり角度を溝部42を設けたサイドにお
いて狭くすることができる。
Description
し、好適には車両用障害物検出センサに適用可能な超音
波センサに関する。
のバンパーに設けた超音波センサにより車両後方あるい
はコーナーから超音波を送信し、障害物にて反射した超
音波を受信してその障害物を検出するようにしている。
て用いる超音波センサの一例を示す。
両主面にそれぞれ電極を設けてなる超音波振動子、2は
超音波振動子1が固定される筒状ケース、3は鍔付き円
筒形状の外側フレーム、40は外側フレーム3と筒状ケ
ース2との間に設けられた介設部材であり、外側フレー
ム3は図示しないバンパーの穴に嵌合している。
なり、この筒状ケース2の底面部21が振動板として超
音波を放射し、反射波を検出する。筒状ケース2の底面
部すなわち振動板21の裏側中央には超音波振動子1が
固定され、超音波振動子1の両電極間に交流電圧を印加
して振動板21を振動させる。
22は、両端開口円筒形状の制振用ゴム体からなる介設
部材40を介して外側フレーム3により支承されてい
る。すなわち、この振動板21は、その筒部(支持筒
部)22に隣接する振動板21の周縁を節とし、振動板
21の径方向中心を腹として振動し、介設部材40は、
振動板21の振動が外側フレーム3を通じて外部のバン
パーに伝達されるのを抑止する。
は、上下方向の指向特性すなわち放射広がり角度が広い
と路面凹凸による反射波により障害物からの反射波と誤
検出する不具合があるため、上下方向特に下側への指向
特性すなわち放射広がり角度を狭くする必要があった。
指向特性すなわち放射広がり角度は周波数を高めること
により狭くすることができるが、周波数選択には他の条
件とのからみで自由ではなく、指向特性すなわち放射広
がり角度の狭化を周波数を変えずに実現したいという要
望があった。
あり、簡素な構成で指向特性すなわち放射広がり角度を
狭化可能な超音波センサを提供することをその目的とし
ている。
置として用いる超音波センサでは、軸方向(振動方向)
に対して左右上下の指向特性すなわち放射広がり角度の
設定が重要であり、特に路面凹凸による反射波を低減す
るために、下方への指向特性すなわち放射広がり角度を
小さくすることが望まれていた。
向)を水平方向より必要な角度だけ上向きに回動させて
もよいが、このようにすると、超音波センサの超音波放
射面をなす振動板21がバンパー1の外表面から外側に
突出又は奥側に窪んで美観を損なうという問題があっ
た。
あり、簡素な構成で、振動板の主面と直交する軸方向
(振動方向)に対する指向特性すなわち放射広がり角度
が振動板の周方向所定部位においてのみ選択的に狭くす
ることができる超音波センサを提供することを、その目
的としている。
項1記載の超音波センサでは、底面部が振動板をなして
超音波振動子が固定される筒状ケースの筒部(支持筒
部)の外周面は、支持用の外側フレームの内周面に振動
エネルギー吸収機能を有する介設部材を通じて支持され
る。本構成では特に、介設部材が、振動板の周縁に近接
して筒状ケースの支持筒部に密着しない溝部を有する。
この介設部材の溝部は、振動板の全周にわたって設けて
もよく、周方向の所定角度範囲だけ設けてもよい。
全周にわたって設ける場合にはセンサから放射される超
音波エネルギーの指向特性すなわち放射広がり角度を狭
くすることができることがわかった。
音波センサにおいて更に、溝部は振動板の周縁の所定角
度範囲の部分に近接する部位においてのみ設けられる。
実験によれば、このようにすることにより溝部を有する
側への指向特性すなわち放射広がり角度を狭くできるこ
とがわかった。
の超音波センサにおいて更に、この超音波センサは車両
用の障害物センサとして用いられ、介設部材の溝部は、
振動板の下縁部に隣接する支持筒部の下部に隣接して配
置される。
センサによれば、底面部が振動板をなして超音波振動子
が固定される筒状ケースの筒部(支持筒部)と、外部フ
レームとの間に介設した介設部材のうち、振動板の周縁
に近接して支持筒部に密着する部分は、他の部位よりも
前記支持筒部を弱く拘束する低拘束領域であることを特
徴としている。この低拘束領域は振動板の全周にわたっ
て設けてもよく、所定の角度にわたって設けてもよい。
動板の全周にわたって設ける場合にはセンサから放射さ
れる超音波エネルギーの指向特性すなわち放射広がり角
度を狭くすることができ、また、介設部材の低拘束領域
を振動板の周方向の所定角度範囲だけ設ける場合にはセ
ンサから放射される超音波エネルギーの指向特性すなわ
ち放射広がり角度を低拘束領域を設けたサイドにおいて
狭くすることができることがわかった。
の超音波センサにおいて更に、この超音波センサは車両
用の障害物センサとして用いられ、介設部材の低拘束領
域は、振動板の下縁部に隣接する支持筒部の下部に隣接
して配置される。
について説明する。
いた本発明の超音波センサの一実施形態を図1に示す模
式縦断面図を参照して以下に説明する。
両主面にそれぞれ電極を設けてなる超音波振動子、2は
超音波振動子1が固定される筒状ケース、3は鍔付き円
筒形状の外側フレーム、4は外側フレーム3と筒状ケー
ス2との間に設けられた介設部材であり、外側フレーム
3の筒部30は図示しないバンパーの穴に嵌合してい
る。
なり、この筒状ケース2の底面部21が振動板として超
音波を放射し、反射波を検出する。筒状ケース2の底面
部すなわち振動板21の裏側中央には超音波振動子1が
固定され、超音波振動子1の両電極間に交流電圧を印加
して振動板21を振動させる。
22は、両端開口円筒形状の制振用ゴム体からなる介設
部材4を介して外側フレーム3により支承されている。
すなわち、この振動板21は、その筒部(支持筒部)2
2に隣接する振動板21の周縁を節とし、振動板21の
径方向中心を腹として振動し、振動板21の振動は筒状
ケース2の支持筒部22の振動を派生させ、この支持筒
部22の振動は介設部材4及び外側フレーム3の筒部3
0を通じて外部の図示しないバンパーに伝達される。
筒状ケース2の支持筒部22と外側フレーム3の筒部3
0の内周面との間の円筒状のギャップに合わせて厚さ一
定の円筒形状に形成され、介設部材4の内周面は支持筒
部22の外周面に密着し、介設部材4の外周面は外側フ
レーム3の内周面に密着している。これにより、超音波
振動子1の屈曲振動により筒状ケース2の振動板21が
振動し、それにより筒状ケース2の支持筒部22が付随
して振動しても、支持筒部22の振動エネルギーは介設
部材4により減衰され、外側フレーム3の筒部の振動が
抑止される。超音波振動子1を長方形に形成することに
より振動板21の振動方向に対する指向特性を左右方向
において広く、上下方向において狭く設定しているのは
従来通りである。筒状ケース2の底面部すなわち振動板
21の外側の主面211、介設部材4の外側の端面41
の上半分、及び、外側フレーム3の外側面31は略垂直
方向に延在する平坦面をなしてバンパーの美観を高めて
いる。
端面41の下側約半分(正確には140度の角度範囲)
は、振動板21の外側の主面211、及び、外側フレー
ム3の外側面31より所定深さだけ凹設されており、こ
れにより溝部42が形成されている。
って設けた。このようにすれば、振動板21の全周にわ
たって溝部42がない場合よりも全周にわたって指向特
性すなわち放射広がり角度が狭くなった。
度の角度範囲、下側に90度の角度範囲で2つ設けた。
このようにすれば、上側及び下側の指向特性すなわち放
射広がり角度が溝部がないばあいよりも狭くなった。
42aは薄い端壁部(本発明で言う低拘束領域)43及
び薄い薄肉筒部(本発明で言う低拘束領域)44に隣接
しており、これにより外部からこの溝部42aが不可視
となっている。
広がり角度の狭化効果は低下したが、溝部42aが不可
視となるので、美観が向上した。
支持筒部22の外周面に密接する薄い薄肉筒部(本発明
で言う低拘束領域)44の代わりに外側フレーム3の内
周面に密接する薄い薄肉筒部(本発明で言う低拘束領
域)45を設けたものである。
力が弱ければ、溝部42に軟質のパテのようなものを充
填してもよい。
動板21の周縁の下側の部分から溝部42を隠すように
遮蔽鍔部(本発明で言う低拘束領域)21aを伸ばした
ものである。ただし、振動によりこの遮蔽鍔部21aの
下端が外側フレーム3の内周面に接触しないだけのギャ
ップgを確保するものとする。
を不可視化することができ、美観が向上する。
実験条件は次の通りである。
示す形状のものであり、溝部42を振動板21の全周に
設けた構造を有する。図8、図9に示す試料モデルBは
試料モデルAにおいて溝部42を上下にだけ設けたもの
である。図10、図11に示す試料モデルCは、試料モ
デルBにおいて溝部42を下側にだけ設けたものであ
る。図12、図13に示す試料モデルDは、試料モデル
Bにおいて溝部42の径方向幅を約半分とし、溝部42
を振動板21側に隣接して設けたものである。図14、
図15に示す試料モデルEは、振動板21の外側の主面
211を外側フレーム3の外側面31よりも軸方向に距
離Jだけ凹ませたものである。
を素材として形成され、内部に略直方体形状の凹部を有
しており、その外周面の半径は8mm、この凹部に面す
る筒状ケース2の底部すなわち振動板21の厚さは約
0.7mm、支持筒部22の長さは9mmである。
なわち振動板21の中央裏側に固定されており、その発
振周波数は40kHzである。外側フレーム3の筒部3
0の内径は19mm、したがって介設部材4の厚さは
1.5mmである。介設部材4としてはシリコンゴムを
用いた。これら各試料モデルで種々寸法を変えた場合の
指向特性を図16〜図29に示す。なお、図16〜図2
9において広、狭二つの指向特性のうち、広い指向特性
の方は左右方向の指向特性を示し、狭い方は上下方向の
指向特性を示す。これらの指向特性の差は、上述した振
動板21が垂直方向に長い長方形状により生じる。指向
特性は、振動板21から30cm離れた位置に垂直方向
にポールを立て、振動板21すなわちセンサをまず左右
に回動させて水平方向の指向特性を調べ、次に上下に回
動させて垂直方向の指向特性を調べた。もちろん、振動
子1の発振時間はポールからの反射波が振動子1に入射
するまでに終了するようにした。
部42の深さAを0mmとした場合の指向特性を示す。
mmとした場合の指向特性を示す。
mmとした場合の指向特性を示す。
Aにおいては、溝部42を設けることにより指向特性が
向上することがわかる。また、図17と図18との比較
から、わずかであるが、溝部42が深すぎるとかえって
指向特性が悪化することがわかる。
部42の左右幅Bを8mm、深さCを1.5mmとした
場合の指向特性を示す。
を10mm、深さCを1mmとした場合の指向特性を示
す。
を10mm、深さCを1.5mmとした場合の指向特性
を示す。
を10mm、深さCを2.0mmとした場合の指向特性
を示す。
図16に示す溝なし型に比較して指向特性が鋭くなって
いることがわかる。
溝部42の左右幅Dを10mm、深さEを1mmとした
場合の指向特性を示す。
Dを10mm、深さEを3mmとした場合の指向特性を
示す。
図20に比較して、上側の指向特性だけが広がっている
ことがわかる。図23と図24との比較から、溝部42
の深さが深い場合のほうが下側の指向特性がわずかに広
がり、上側の指向特性が狭くなっていることがわかる。
溝部42の左右幅Fを10mm、深さGを1.5mmと
した場合の指向特性を示す。図25から、溝部42の径
方向幅を狭化することにより上下方向の指向特性が特に
狭くなっていることがわかる。
溝部42の左右幅Hを10mm、振動板21の窪み距離
Iを1.5mm、溝部42の軸方向深さJを0.5mm
とした場合の指向特性を示す。
Hを10mm、振動板21の窪み距離Iを2mm、溝部
42の軸方向深さJを0.5mmとした場合の指向特性
を示す。
Hを10mm、振動板21の窪み距離Iを2.5mm、
溝部42の軸方向深さJを0.5mmとした場合の指向
特性を示す。
Hを10mm、振動板21の窪み距離Iを3.0mm、
溝部42の軸方向深さJを0.5mmとした場合の指向
特性を示す。
を設けることにより振動板21を窪ませない場合より指
向特性をシャープにできることがわかる。また、図26
と図27〜図29とを比較することにより、窪み距離I
を大きくし過ぎるとかえって指向特性は広くなってしま
うことがわかる。
図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】振動板をなす底面部、及び、前記底面部の
周縁から一方側へ向けて突設される筒状の支持筒部を有
する筒状ケース、 前記振動板の前記一方側の主面に固定されて前記振動板
をその厚さ方向へ振動させる薄板状の超音波振動子、 前記筒状ケースの前記支持筒部に対して所定間隔を隔て
て設けられる外側フレーム、及び、 前記外側フレームと前記超音波センサの支持筒部の外周
面との間に介設されるとともに前記フレームに支承され
つつ前記支持筒部を支承し、かつ、前記支持筒部の振動
エネルギーを減衰させる介設部材を備え、 前記介設部材は、前記振動板の周縁に近接して前記支持
筒部に密着しない溝部を有することを特徴とする超音波
センサ。 - 【請求項2】請求項1記載の超音波センサにおいて、 前記介設部材は、前記振動板の周縁に隣接する前記支持
筒部の周方向の所定の一部に密着しない溝部を有し、前
記溝部と周方向反対側にて前記溝部を持たないことを特
徴とする超音波センサ。 - 【請求項3】請求項2記載の超音波センサにおいて、 車両の側面に固定されて前記車両から水平方向に対して
上下所定の広がり角度を有して超音波を放射することに
より障害物による反射波を検出する車両用障害物センサ
に用いられ、 前記介設部材の前記溝部は、前記振動板の下縁部に隣接
する前記支持筒部の下部に隣接して配置されることを特
徴とする超音波センサ。 - 【請求項4】振動板をなす底面部、及び、前記底面部の
周縁から一方側へ向けて突設される筒状の支持筒部を有
する筒状ケース、 前記振動板の前記一方側の主面に固定されて前記振動板
をその厚さ方向へ振動させる薄板状の超音波振動子、 前記筒状ケースの前記支持筒部に対して所定間隔を隔て
て設けられる外側フレーム、及び、 前記外側フレームと前記超音波センサの支持筒部の外周
面との間に介設されるとともに前記フレームに支承され
つつ前記支持筒部を支承し、かつ、前記支持筒部の振動
エネルギーを減衰させる介設部材を備え、 前記介設部材は、前記振動板の周縁に近接して前記支持
筒部に密着する部分は、他の部分よりも前記支持筒部を
弱く拘束することを特徴とする超音波センサ。 - 【請求項5】請求項4記載の超音波センサにおいて、 前記介設部材は、前記振動板の周縁の所定の一部に近接
して前記支持筒部を弱く拘束する低拘束領域と、前記振
動板の周縁の残部に近接して前記支持筒部を強く拘束す
る高拘束領域とを有することを特徴とする超音波セン
サ。 - 【請求項6】請求項5記載の超音波センサにおいて、 車両の側面に固定されて前記車両から水平方向に対して
上下所定の広がり角度を有して超音波を放射することに
より障害物による反射波を検出する車両用障害物センサ
に用いられ、 前記介設部材の前記低拘束領域は、前記振動板の下縁部
に隣接する前記支持筒部の下部に隣接して配置されるこ
とを特徴とする超音波センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP18025699A JP3613449B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 超音波センサ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3613449B2 JP3613449B2 (ja) | 2005-01-26 |
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ID=16080090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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