(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング形状の壁部と、振動板としての底面とを有する鉢状のケースを備えた超音波トランスジューサであって、前記底面の内側には振動エレメントとして圧電素子を被着しており、壁部（２）は種々異なった壁厚さを有し、外側の底面の一部分のみが振動板（３）として作用する形式のものにおいて、
超音波トランスジューサ（１）の壁部（２）の外面に安定リング（６）が配置されており、該安定リング（６）は前記ケースに剛さを付与し、前記振動板（３）への超音波振動を制限し、さらに該安定リング（６）によって前記壁部（２）の質量が大きくなり、前記振動板（３）の減衰振動時間を短縮させ、
該安定リング（６）は前記壁部（２）に対して隆起しており、
前記超音波トランスジューサ（１）は、前記振動板（３）を制限する、矩形である断面をもった切欠（４）を有していることを特徴とする
超音波トランスジューサ。
【請求項２】
壁部（２）に配置された安定リング（６）は、振動板（３）から離れて配置されていることを特徴とする
請求項１記載の超音波トランスジューサ。
【請求項３】
安定リング（６）はケースの材料から成っていることを特徴とする
請求項１または２記載の超音波トランスジューサ。
【請求項４】
壁部（２）の外面の振動板（３）の領域に音波調整器（７）が配置されていることを特徴とする
請求項１から３までのいずれか１項記載の超音波トランスジューサ。
【請求項５】
音波調整器（７）は振動板（３）を取り囲むリングとして形成されていることを特徴とする
請求項４記載の超音波トランスジューサ。
【請求項６】
音波調整器（７）は振動板（３）と同一平面上で結合されていることを特徴とする
請求項４または５記載の超音波トランスジューサ。
【請求項７】
音波調整器（７）は振動板（３）と結合して漏斗形を形成していることを特徴とする
請求項４または５記載の超音波トランスジューサ。
【請求項８】
音波調整器（７）は壁部（２）に関連して円すい形に形成されており、壁部（２）をくびれ形状にしていることを特徴とする
請求項４から７までのいずれか１項記載の超音波トランスジューサ。
【発明の詳細な説明】
従来技術
本発明は請求項１の上位概念に記載されている種類の、鉢状のケースを備えた超音波トランスジューサから出発する。欧州特許第００７５３０２Ｂ１号明細書により、鉢形のケースを備えた超音波トランスジューサはすでに公知である。この公知の超音波トランスジューサにおいては、内側の鉢底に圧電セラミックスの振動エレメントが被着されている。高調波を減衰するために、またこの装置の伝搬ローブ若しくは受信ローブを形成するために、鉢形のトランスジューサケースの内側の、２つの相対向する側に、弓形の制動体が配置されている。この超音波トランスジューサは軟質プラスチック製または軟質ゴム製のケースに入れて固定する。この構造において不都合なのは、鉢形のケースの壁の厚さが均一であるために、振動板だけでなくケース壁部も振動してしまうので、送信ローブも受信ローブも高調波の重畳により不都合な影響を受ける、若しくは消されてしまうことである。
発明の利点
これに対し請求項１の特徴部分を備えた、本発明に係る超音波トランスジューサでは有利にも、鉢状のケースの壁部に安定リングを備えたことにより、ケースのより大きな剛さが実現されるので、ケースの底面の残りの部分が振動板として働き、この振動板は有利には基本波に基づいて振動する。特に有利には、壁部の質量がより大きいために振動板の減衰振動時間も短縮されるので、有利には全体としてより良好な伝搬ローブや受信ローブ、またより良好な振動特性が生じる。特に減衰振動時間が短縮されることにより、例えば自動車の駐車を補助するときに、障害物までの距離が非常に短いときでも距離の測定を行うことができる。
従属請求項に記載された方法により、請求項１に記載された超音波トランスジューサをさらに有利に発展し改良することができる。特に有利には、安定リングを振動板の壁部から離して配置することにより、センサヘッドの組立寸法を最小に低減することができるので、例えばバンパの中に組込めば最適な外観が実現され、外観が邪魔になることはない。
安定リングはケースの製造時にすでに形成されるので、製造コストは比較的かからない。
伝搬ローブを有利に形成するために、壁部の外面に振動板の領域に音波調整器を設置する。水平方向にできるだけ幅の広い伝搬ローブが生じたり、また垂直方向にできるだけ細い伝搬ローブが生じたりするように、それぞれの使用目的に応じて前記音波調整器を形成することができる。この音波調整器はリングとして形成され、振動板を取り囲んでいる。さらに有利にも、音波調整器が相応に形成されていれば超音波トランスジューサの到達距離を前もって定めることができる。
外観を目立たなくすることに着目すれば、音波調整器を振動板の平面と同一平面上に実現する。もうひとつの実現形式としては音波調整器も円すい形に形成し、超音波の伝搬ローブと受信ローブにさらに強い影響を与えるようにする。より良い組込み条件を作るためには、音波調整器の横断面が矩形若しくは円すい形になるようにする。
図面
図面に複数の実施例が表示されており、以下にその実施例を詳細に説明する。図１ａ、ｂ、ｃは第１の実施例の、図２ａ、ｂ、ｃは第２の実施例の、図３ａ、ｂ、ｃは第３の実施例の、図４ａ、ｂ、ｃは第４の実施例の、図５ａ、ｂ、ｃは第５の実施例の、そして図６ａ、ｂ、ｃは第６の実施例のそれぞれ様々な概略図である。
第１の実施例において図１ａは超音波トランスジューサ１の平面図である。鉢底が見てとれるが、この鉢底は振動板３として形成されている。外壁にはリング形状に安定リング６が配置されている。図１ｂは超音波トランスジューサ１の断面図である。鉢状のケースには比較的厚い壁部２と、鉢底としての振動板３と、安定リング６とが備わっていることがわかる。内側の鉢底上に振動エレメント５が、有利には接着により被着されているので、振動板３に対し機械的に良好に接触している。ケースの内室は切欠４として表す。図１ｃはケースの内側の、裏側から見た平面図である。切欠４はほぼ矩形の断面を有し、この断面が同時に振動板３を形成している。完全を期すために言っておくが、振動エレメント５に対する給電はわかり易くするために省略した。
後述の実施例では、第１の実施例と匹敵する部分に示された参照番号と同じ番号が使用されている。後述の実施例の構造も第１の実施例の構造も、ほぼ同一なので、重要な差異のみ詳細に説明する。ただし図示の方法は第１の実施例の方法に匹敵する。
図２ａに記載の第２の実施例において、壁部の外面に配置された安定リングは円対称に形成されておらず、２つの相対向する側に強化された壁部を備え、９０度ずれている側での壁部は平坦になっている。この形状により壁部が補強されるだけでなく、超音波の伝搬ローブおよび受信ローブも作られる。図２ｂ及び図２ｃにおいて、ここでの切欠は第１の実施例とは異なり円筒状に形成されていることがわかる。
図３ａからｃに図示の第３の実施例においては、安定リング６を切欠４の断平面に対しほぼ平行な方向にほぼ楕円形に形成することが提案されている。これにより壁部２の後ろの部分はほぼ矩形に形成されているが、振動板３の領域は円形である。この円形の構造は、音波を制限する音波調整器７を形成する。該音波調整器７は振動板３の外面と同一平面上に実現されており、断面は矩形状に形成されている。それぞれのエレメントの寸法は一方では動作周波数に、他方では例えば自動車のバンパーにおける使用可能な組込みサイズに依存している。個々のサイズは有利には比較実験によって検出される。
図４から６に示される実施例は、図３に示される実施例から派生している。第４の実施例は第３の実施例に広範囲にわたり相応する。切欠４はほぼ矩形状もしくは楕円形に実施されている。安定リングは回転対称に形成され、第３の実施例より著しく強く実現されている（図４ｂ）。楕円形状の鉢形ケースと回転対称形状の振動板３の結合により、外側にある非対称に音波調整器が生じる。
この非対称の音波調整器の作用により、外側にある音波調整器の、振動板に対して逆相の共振が生じる。この逆相の共振により、有利にも音波調整器の機能が強化される。
図５ａからｃに図示の第５の実施例は、実質壁部２のくびれ形状により第４の実施例とは異なっている。音波調整器７は裏面が円すい状に実現されている。これにより、鉢形ケースの後ろの領域が振動板から部分的に離されることになる。
さらに図６ａからｃに図示の第６の実施例においては、音波調整器７は外側の底面が円すい状に形成されているので、振動板３と結合して小さな漏斗形を形成している。これにより伝搬ローブおよび受信ローブをさらに強化して形成できる。さらに図２から６に図示の実施例においては、壁部２のくびれ形状により望まないのに共振する材料の量が小さくなるので、励振インパルスの遮断後の超音波トランスジューサの減衰期間（減衰振動時間）は低減される。この結果、公知の超音波センサよりも短かい距離を測定可能になるので、このセンサを用いれば狭い空間状態でも有利に検出可能なので、このセンサは特に駐車補助装置内に組込むのに適合している。
【図１】
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【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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