(57)【要約】【課題】従来の超音波センサの構造においては、残響時間の低減が困難なため、近距離における障害物検出ができなかった。また、別の問題点として検知エリアの幅が広すぎるため地面を誤って検知してしまうことがあった。【解決手段】超音波センサにおいて、有底筒状ケース内部の吸音材を二重構造とし、一段目に残響を押さえる効果の高い吸音材、二段目にパッキンと仕切りの役目をはたす別の吸音材を配置することにより、残響時間を短く安定させることができ、検知エリアも狭くすることができる。【選択図】        図１
2005039688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波センサにおいて、材質の異なる複数の吸音材を封入したことを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
自動機での組み立てが容易になるよう内部が改良された超音波センサにおいて、材質の異なる複数の吸音材を封入したことを特徴とする超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波周波数帯の送信、受波を行う超音波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の実施の形態に関わる超音波センサにおいて、超音波センサを車のバンパー等に埋め込み設置し、車周辺の障害物を検出しようとした場合、超音波センサにパルスバースト電気信号を入力することにより、超音波センサからその入力パルスバースト電気信号に応じた超音波信号が発振され、発振された超音波信号は障害物に到達し、障害物に当たった超音波信号は、その障害物で反射され、その反射された超音波信号の一部が同じ超音波センサに戻ってくる。超音波センサはその反射信号を受信することによって障害物を検出している。
図３は、従来の実施の形態に関わる超音波センサの車のバンパーに取り付けられた状態の概略縦断面図を表す。図３において、アルミニウム材等から成る有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を貼り合わせ、ユニモルフ振動子を構成する。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側の反対面から入出力リード５a、又、有底筒状ケース２から入出力リード５ｂを半田付けして取り出す。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側と有底筒状ケース２とは電気的に接続されており、更に、圧電素子１と入出力リード５a及び、有底筒状ケース２と入出力リード５ｂとは電気的に接続されている。圧電素子１の上面にシリコン発泡体等から成る吸音材３を載置して、更に、その上からシリコン材、ウレタン材等から成る封止剤４を有底筒状ケース２内に充填し構成する。超音波センサは、事前に穴開けされた車のバンパー６の穴部に、埋め込み設置されている。
従来の実施の形態に関わる超音波センサにおいて、その構造上、どうしても残響時間が長くなってしまう為、近距離における障害物が検出できないという問題があった。また、別の問題点として、従来の構造では有底状ケース２内部の大部分が封止材４で充填されているため、側壁部には大きな応力が発生し、振動しにくくなっている。結果として、検知エリアが広がってしまい誤って地面を検知しやすくなっている。このように従来の実施の形態に関わる超音波センサでは、実用上不十分な点があった。
この改善策として、センサ天面や天面付近のハウジングを一部カットする方法がある。しかしこれらの方法だと、バンパーに埋め込み設置したときに、平らにならないため外観が損なわれるという欠点があった。
【特許文献１】特開２００２−２０９２９４
【特許文献２】特開２００１−１６６９４
【非特許文献１】谷腰欣司著  「超音波とその使い方−超音波センサ・超音波モータ」  日刊工業新聞  １９９４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする問題点は近距離が検知できない点と誤って地面を検知しやすい点である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
超音波センサ内部において２種類の吸音材を組み合わせて使用することにより、残響時間を短く安定させることができ、その結果、確実に近距離の障害物検出ができる。また、有底筒状ケースの側壁部に発生する応力を抑制できるため、検知エリアを狭くすることが可能となる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、近距離の障害物検出がしやすく、地面の誤検知が少ないという利点を持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
近距離の障害物検出がしやすく、地面の誤検知を少なくするという目的を、超音波センサを車のバンパーに埋め込み設置したとき、バンパーの面が平らであるという制約のもとで実現した。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の実施の形態に関わる超音波センサの車のバンパーに取り付けられた状態の概略縦断面図を表す。図1において、アルミニウム材等から成る有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を貼り合わせ、ユニモルフ振動子を構成する。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側の反対面から入出力リード５a、又、有底筒状ケース２から入出力リード５ｂを半田付けし取り出す。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側と有底筒状ケース２とは電気的に接続されており、更に、圧電素子１と入出力リード５a及び、有底筒状ケース２と入出力リード５ｂとは電気的に接続されている。圧電素子１の上面に難燃フェルト等から成る吸音材７を載置して、その上面にシリコン発泡体等から成る吸音材８を載置する。このシリコン発泡体等から成る吸音材８の直径は有底筒状ケース２の直径より大きく設計されており、シリコン発泡体等から成る吸音材８は圧入するように載置する。シリコン発泡体等から成る吸音材８はシリコン発泡体等から成る吸音材３と比較して厚さが厚い。更に、その上からシリコン材、ウレタン材等から成る封止剤４を有底筒状ケース２内部に充填し構成する。超音波センサは、事前に穴開けされた車の  バンパー６の穴部に、埋め込み設置されている。
図３に示すように従来の実施の形態に関わる超音波センサの場合、シリコン発泡体等から成る吸音材３で残響を抑制している。シリコン発泡体等から成る吸音材３は封止材４と接触してもあまり特性が変化しないという長所を持っているが、難燃フェルト等から成る吸音材７と比べて残響を抑制する効果が低い。その結果、超音波センサの残響時間が長くなり、近距離の障害物検知が困難となる。図４に、従来の実施の形態に関わる超音波センサの残響時間を表す模式図を示す。
本発明の実施の形態では、図１に示すように難燃フェルト等からなる吸音材７で残響を抑制する。難燃フェルト等からなる吸音材７は綿形状で、シリコンやウレタンなどからなる封止材４と直接接触すると大きく特性が変化してしまうという短所を持っているが、残響を抑制する効果は高い。難燃フェルト等からなる吸音材７を押さえ込むようにシリコン発泡体等から成る吸音材８を圧入すると、シリコン発泡体等から成る吸音材８は難燃フェルト等からなる吸音材７を押さえ込むパッキンの役目を果たすと共に、難燃フェルト等からなる吸音材７と封止材４が直接触れないように遮断する仕切りの役目も果たす。その結果、超音波センサの残響時間が低減される。本発明の実施の形態に関わる超音波センサの残響時間を表す模式図を図５に示す。
また、従来の実施に形態では図３示すようにセンサの側壁部の大部分に封止材４が接触している。このため側壁部分の振動が抑制されてしまい、センサ天面の振動モードが、本来のセンサより直径の小さいセンサの振動モードに近づいてしまう。そのため指向性の鋭さが失われ、地面を検知しやすくなってしまう。図６に、従来の実施の形態に関わる超音波センサの検知エリアを表す模式図を示す。
本発明の実施の形態では、図1に示すように側壁部に触れる封止剤４は少量のため、従来のセンサより発生する応力が小さく、側壁部が振動しやすくなるため、指向性を鋭くすることができる。結果として、誤って地面を検知することが少なくなる。本発明の実施の形態に関わる超音波センサの検知エリアを表す模式図を図７に示す。
【実施例２】
【０００８】
図２は、本発明の別の実施の形態に関わる超音波センサの車のバンパーに取り付けられた状態の概略縦断面図を表す。図１の発明との違いは、ポール付金属板９である。図1の発明では、圧電素子１と入出力リード５aが電気的に直接接続されているが、図２の発明では、ポール付金属板９を介して接続されている。ポール付金属板９は金属の平板に同じ材質のポールが立てられた形状で、ポール付金属板９の平たい面は圧電素子１に貼り合わされ、金属ポールの先端は入出力リード５aに接続されている。このポール付金属板９は自動機での作業性向上のために取り付けられたものである。
図２に示した別の実施の形態でも、図１に示した発明と同等の残響抑制効果、検知エリアを狭くする効果がある。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明は、車のバックセンサのみならず、防滴型超音波センサが利用されている様々な分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に関わる超音波センサの車のバンパーに取り付けられた状態の概略縦断面図
【図２】本発明の別の実施の形態に関わる超音波センサの車のバンパーに取り付けられた状態の概略縦断面図
【図３】従来の実施形態に関わる超音波センサの車のバンパーに取り付けられた状態の概略縦断面図
【図４】従来の実施の形態に関わる超音波センサの残響時間
【図５】本発明の実施の形態に関わる超音波センサの残響時間
【図６】従来の実施の形態に関わる超音波センサの検知エリア
【図７】本発明の実施の形態に関わる超音波センサの検知エリア
【符号の説明】
【００１１】
１    圧電素子
２    有底筒状ケース
３    シリコン発泡体等からなる吸音材
４    封止剤
５ａ  入出力リード
５ｂ  入出力リード
６    車のバンパー
７    難燃フェルト等からなる吸音材
８    シリコン発泡体等からなる吸音材
９    ポール付金属板
【図１】
2005039688.tif 000003
【図２】
2005039688.tif 000004
【図３】
2005039688.tif 000005
【図４】
2005039688.tif 000006
【図５】
2005039688.tif 000007
【図６】
2005039688.tif 000008
【図７】
2005039688.tif 000009