JP3367446B2 - 防滴型超音波振動子 - Google Patents

防滴型超音波振動子

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JP3367446B2
JP3367446B2 JP04815399A JP4815399A JP3367446B2 JP 3367446 B2 JP3367446 B2 JP 3367446B2 JP 04815399 A JP04815399 A JP 04815399A JP 4815399 A JP4815399 A JP 4815399A JP 3367446 B2 JP3367446 B2 JP 3367446B2
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drip
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ultrasonic transducer
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case
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真武 宇野
俊昌 高木
裕介 橋本
直哉 東
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波信号を送信
するとともに障害物からの反射波を受信して障害物の存
在を検出する超音波センサの超音波振動子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の障害物検知を行う超音波センサと
しては、超音波センサより超音波パルスを空気中に発信
し、検知対象物体等の障害物に反射させて、その反射波
を超音波センサで受信し、その受信信号の処理を行い、
警報等を発するような構成になっている。その超音波を
発信している超音波振動子は図7に示すに、断面が一端
開放で片側は閉端面の筒状ケース1と、閉端面の内面側
に接着剤で貼りあわせた圧電素子2と、圧電素子2の裏
側に配置された吸音材3と、圧電素子2及び筒状ケース
1からのリード線4と、回路側(不図示)から入出力信
号を伝達するシールド線6と、シールド線6とリード線
4を接続するためのターミナル基板5と、筒状ケース1
の内部を充填する充填材7とから構成される。しかし、
この超音波振動子では振動面は、円形でケースの振動面
厚み1aは均肉で一定のため、超音波振動子自体では、
超音波振動子からみて全方向(水平方向と垂直方向)に
略均一な指向性となる。
【0003】しかし、車両用の障害物検知の超音波セン
サでは、センサを車両のバンパー等に取付けるため、車
両取付け時における超音波センサの横方向の検知エリア
は障害物の存在を検知するために広くしているが、縦方
向は路面上の不要物体の反射を除去したいため、狭い検
知エリアが必要となり、横方向(水平方向)と縦方向
(垂直方向)とでビームの太さの異なる指向性が必要と
される。そのため、従来の超音波振動子では、振動子の
手前にホーン8を有して、超音波のビーム制御を行わな
ければならない。ホーンとしては、図2に示すように表
面からくぼんだ長さが必要となり、この開口部の縦径
A、横径B、及び深さCで決定されるビーム制御を行っ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したホ
ーン型超音波センサでは、走行中にホーンの部分に雨水
が入り込んでしまったり、雪やほこりなどが溜りやすく
なり、それにより超音波のビームが変化して検知エリア
が変わってしまうことがある。或いは、ホーン内部に入
ったものを検知してしまい、障害物が検知エリアに無い
にもかかわらず、障害物があるかのように報知してしま
うと言う問題がある。また、バンパー等に取付けるた
め、ホーン取り付けによる穴がバンパーにできてしまう
ため、外観上もよくないという問題もある。
【0005】本発明は、この点を鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、超音波センサのホーン
によるビーム制御ではなく、超音波振動子のみで縦と横
のビームの太さを変えられることができる優れた防滴型
超音波振動子を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の内容で
は、振動子の表面の一方方向全体を一段突き出させて凸
面を形成し、振動面に厚肉部と薄肉部を形成しすること
を特徴とするものである。
【0007】請求項2に記載の内容では、振動子の表面
の中央部を一段突き出させて長円形状で凸面を形成し、
振動面に厚肉部と薄肉部を形成することを特徴とするも
のである。
【0008】請求項3に記載の内容では、請求項1また
は2)で振動面の水平方向にあたる軸方向にのみ曲面に
することを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る防滴型超音波
振動子の第1の実施の形態を図1乃図3に、第2の実施
の形態を図4に、第3の実施の形態を図5に、第4の実
施の形態を図6に基づいて、夫々詳細に説明する。
【0010】[第1の実施の形態] 図1は、本発明に係る防滴型超音波振動子の断面図及び
正面図であり、図2は防滴型超音波振動子の振動面の振
動モードを示す図である。また、図3は、防滴型超音波
振動子の指向性を示す図である。
【0011】図1に示すように、防滴型超音波振動子は
断面が一端開放で片側は閉端面の筒状ケース1と、閉端
面の内面側に接着剤で貼りあわせた圧電素子2と、圧電
素子の裏側に配置された吸音材3と、圧電素子及び筒状
ケースからのリード線5と、回路側(不図示)から入出
力信号を伝達するシールド線6と、シールド線6とリー
ド線4を接続するためのターミナル基板5と、筒状ケー
スの内部を充填する充填材7と、から成っている。閉端
面(以下、振動面とする。)の厚みは、振動子の垂直方
向にあたる軸方向においてのみ周辺の振動面厚a2に比
べて、中央側の振動面厚a1を厚くして、表面側に突き
出す形状にする。
【0012】これにより、振動子の振動面の振動モード
は、図2(a)に示すように、振動子の水平方向にあた
る軸方向は単純なたわみ振動形状であるが、図2(b)
に示すように、垂直方向にあたる軸方向の振動形状は圧
電素子を貼り付けている厚肉部a1でたわみ振動が生
じ、その厚肉部の外側は薄肉部のために振動しやすくな
るので、その厚肉部のたわみ振動に引かれるように薄肉
部a2がたわむために、水平方向に比べて平面振動の部
分が大きくなる振動をする。
【0013】その結果、振動子の振動面上の各方向(垂
直方向及び水平方向)の指向性は、図3(b)に示す垂
直方向と図3(a)に示す水平方向で、夫々の半値角の
比が約1:2程度の縦横のビーム太さの違う指向性を得
ることが可能になる。
【0014】[第2の実施の形態] 図4に示すように、振動子の垂直方向にあたる軸方向の
振動面の肉厚を中央部を厚肉に、周辺部を薄肉にするこ
とにより、この軸方向の振動面の振動が広く平面振動す
るようにする為に、振動面の中央部のみを長円形状で突
出させる形状にする。
【0015】なお、本実施の形態の防滴型超音波振動子
の基本構成は、第1の実施の形態のものとよく似てお
り、同じ部分については同一の番号を付して、その詳細
な説明を省略する。
【0016】これにより、上述した第1の実施の形態と
同様に、超音波振動子の駆動時の振動面の振動は、振動
子の水平方向の振動に比べて垂直方向の振動は振動面全
体を振動させることができ、水平方向にくらべて垂直方
向の振動の方が、平面振動をすることになり、水平方向
に比べて垂直方向のビームを鋭くすることが可能にな
る。
【0017】[第3の実施の形態] 防滴型超音波振動子は、断面が一端開放で片側は閉端面
の筒状ケース1と、閉端面の内面側に接着剤で貼りあわ
せた圧電素子2と、圧電素子の裏側に配置された吸音材
3と、圧電素子及び筒状ケースからのリード線5と、回
路側(不図示)から入出力信号を伝達するシールド線6
と、シールド線6とリード線4を接続するためのターミ
ナル基板8と、筒状ケースの内部を充填する充填材7
と、から成っている。
【0018】振動面の厚みは、振動子の垂直方向にあた
る軸方向においてのみ、周辺の振動面厚a2に比べて中
央側の振動面厚a1を厚くして、表面側に突き出す形状
にする。そして、振動子の水平方向にあたる軸方向の振
動面においてはRのついた曲面形状にする。
【0019】なお、本実施の形態の防滴型超音波振動子
の基本構成は、第1の実施の形態のものとよく似てお
り、同じ部分については同一の番号を付して、その詳細
な説明を省略する。
【0020】これにより、垂直方向にあたる軸方向の振
動形状は、上述した第1の実施の形態と同様に厚肉部a
1のたわみ振動に引かれるように薄肉部a2がたわむた
めに、平面振動の部分が大きくなる振動をする。それに
対して、水平方向にあたる軸方向の振動形状は球面形状
をしているため、平面振動の部分が平面状態の場合に比
べて小さくなる。また、球面形状のため、球面波も出や
すくなる。これにより、水平方向のビームは上述した第
1の実施の形態よりも太くすることが可能となり、縦横
のビーム太さの違う指向性を得ることが可能になる。
【0021】[第4の実施の形態] 上述した第3の実施の形態のように、振動子の水平方向
に当たる軸方向の振動面においてのみRのついた曲面に
することで、平面状態の場合に比べて平面振動の部分が
小さくなり、また球面形状のため、球面波も出やすくな
るため、水平方向のビームを太くすることが可能となる
ことから、図6に示すような振動面の中央部のみを長円
形状で突出させ、その面の水平方向にあたる軸方向にの
み曲面形状にすることによっても、同様の結果が得られ
る。
【0022】なお、本実施の形態の防滴型超音波振動子
の基本構成は、第1の実施の形態のものとよく似てお
り、同じ部分については同一の番号を付して、その詳細
な説明を省略する。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び請求
項2の発明によれば、超音波振動子の振動面の振動は、
振動子の水平方向の振動に比べて垂直方向の振動は振動
面全体を振動させることができ、水平方向にくらべて垂
直方向の振動の方が平面振動をすることになり、水平方
向に比べて垂直方向のビームを鋭くすることが可能にな
る。これにより、従来のようにホーンによる超音波のビ
ーム制御をする必要がなくなり、走行中にホーンの部分
に雨水が入り込んでしまったり、雪やほこりなどがたま
り、それにより超音波のビームが変化し、検知エリアが
変わってしまったり、ホーン内部に入ったものを検知し
てしまうために、障害物が検知エリアに無いにもかかわ
らず、障害物があるように報知してしまうということが
なくなると言う効果を奏する。
【0024】また、バンパー等に取付けた場合にホーン
型では穴があいていたが、その穴もなくなることから、
見栄えも向上されるとともに圧電素子の貼り付け部の形
状は従来通り平面のため、圧電素子の筒状ケースへの貼
り付けやすさは従来通りの作業性を維持できると言う効
果を奏する。
【0025】請求項3の発明によれば、請求項1及び請
求項2記載の発明の効果に加え更に、水平方向にあたる
軸方向の面のみを曲面にすることで、超音波振動子の水
平方向へ放射する音は球面波を出しやすくなるなり、水
平方向により太いビームを放射することが可能になると
いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施の形態の防滴型超音波
振動子の断面図及び正面図である。
【図2】上記防滴型超音波振動子の振動面の振動モード
を示す図である。
【図3】上記防滴型超音波振動子の指向性を示す図であ
る。
【図4】本発明に係る第2の実施の形態の防滴型超音波
振動子の断面図及び正面図である。
【図5】本発明に係る第3の実施の形態の防滴型超音波
振動子の断面図及び正面図である。
【図6】本発明に係る第4の実施の形態の防滴型超音波
振動子の断面図及び正面図である。
【図7】従来の超音波振動子の断面図及び正面図であ
る。
【図8】従来の超音波センサのホーン形状を示す図であ
る。
【符号の説明】 1 超音波振動子筒状ケース 2 圧電素子 3 吸音材 4 リード線 5 ターミナル基板 6 シールド線 7 充填材 a1 振動面厚 a2 振動面厚
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 直哉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 実開 昭58−166599(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 17/00 330 G01S 7/521 H04R 1/32 330

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 断面が一端は開端面で他端は閉端面であ
    る筒状ケースと、筒状ケースの閉端面の内側に貼り合わ
    された圧電素子と、圧電素子の裏側に配置された吸音材
    と、圧電素子及び筒状ケースに接続されたリード線と、
    回路側から入出力信号を伝達するシールド線と、シール
    ド線とリード線を接続する為のターミナル基板と、筒状
    ケースの内部を充填する充填材とから成る防滴型超音波
    振動子において、筒状ケースの閉端面の一方方向全体を
    一段突き出させて凸面を形成し、筒状ケースの振動面に
    厚肉部と薄肉部を形成することを特徴とする防滴型超音
    波振動子。
  2. 【請求項2】 断面が一端は開端面で他端は閉端面であ
    る筒状ケースと、筒状ケースの閉端面の内側に貼り合わ
    された圧電素子と、圧電素子の裏側に配置された吸音材
    と、圧電素子及び筒状ケースに接続されたリード線と、
    回路側から入出力信号を伝達するシールド線と、シール
    ド線とリード線を接続する為のターミナル基板と、筒状
    ケースの内部を充填する充填材とから成る防滴型超音波
    振動子において、筒状ケースの表面の中央部を一段突き
    出させて長円形状で凸面を形成し、筒状ケースの振動面
    に厚肉部と薄肉部を形成することを特徴とする防滴型超
    音波振動子。
  3. 【請求項3】 上記筒状ケースの振動面の水平方向にあ
    たる軸方向のみを曲面で形成することを特徴とする請求
    項1または2記載の防滴型超音波振動子。
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JP2009065380A (ja) * 2007-09-05 2009-03-26 Mitsumi Electric Co Ltd 超音波センサ
DE102011105047B4 (de) * 2011-06-20 2022-10-27 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Anordnung mit einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Fahrzeug und einem Verkleidungsteil

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