(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開口され、中空部及び底面を有する、横断面形状が略円形のセンサ筐体と、該センサ筐体の中空部内に収納され、該底面上に配置される圧電振動子とを備える超音波センサにおいて、
前記センサ筐体の開口側は、その左右が円弧状に切り落とされて、横断面形状が、小判状の外形となっており、また
前記中空部は、前記センサ筐体の開口側の小判状の外形線に沿う形で形成され、その横断面形状が同様に小判状となっており、これにより
前記センサ筐体の前記底面の一部で与えられる超音波センサの振動面が、前記センサ筐体の開口側の前記小判状の外形線に沿った形で形成されており、かつ前記センサ筐体の開口側の前記外形線が曲率を有していて、前記振動面の外形線が同一の曲率を有しており、クリアランスソナー搭載車両の路面垂直方向に寄与する側の前記振動面の前記外形線が、前記センサ筐体の振動面側の外形線の曲率と同一の曲率を有するようになっており、またクリアランスソナー搭載車両の路面垂直方向に寄与する側の前記振動面の最も薄い部分の外形線が、前記センサ筐体の振動面側の外形線に沿った形で形成されていて、前記振動面の最も薄い部分の外形線と前記センサ筐体の振動面側の外形線とが同一の曲率を有することを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
クリアランスソナー搭載車両の路面垂直方向に寄与する側の前記振動面の最も薄い部分の振動面の外形と、前記センサ筐体の振動面側の外形とが形成する肉厚が均一であることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記センサ筐体の外形は、開口側でその左右で円弧状に一部が切り落されて外段部が形成されており、かつ前記中空部は、その軸方向の略中間部に、小判状の側面に沿って内段部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記センサ筐体は、左右の前記外段部及び前記内段部が形成されている部分を除いて、同じ肉厚で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、障害物衝突防止において、車両の駐車時及び旋回時等での障害物に接触する可能性があることを検出し、運転者に警告する装置に使用するクリアランスソナーに用いる超音波センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両と障害物の距離をもとに警報を発令し、運転者に注意を促すものに超音波クリアランスソナーがある。このセンサには防滴型の超音波センサが使われている。ところで超音波センサを車両に用いることに関して、路面と路面上の駐車用縁石は障害物として警告しないことが望ましいため、水平方向における超音波の送受波範囲が広く、しかも垂直方向における超音波の送受波範囲が狭くなるような指向特性、即ち水平方向の指向性に対し、垂直方向の指向性を絞るようにしている。このような指向特性を得るために、従来よりセンサ筐体にホーンを取り付けて、このホーンによりそのような指向特性を達成していた。
【０００３】
しかしながら、このようなホーンを取り付けている超音波センサにあっては、センサ筐体とホーンとの間に雨水や土砂, 塵埃などが留まって詰まることがあり、超音波センサの誤動作が発生する原因となっていた。また、車両等に取り付けた場合、ホーンが車両外表面、例えばバンパー、から突出するため外観が損なわれるという問題があった。更には、指向特性に影響を及ぼさないようにセンサ筐体にホーンを取り付ける取り付け精度を確保するという煩しさがあった。
【０００４】
そのため、近年外観の向上等のためホーンが無い構造のクリアランスソナーが開発されており、そのようなものとして特開平９−２８４８９６号公報に示されたような超音波送受波器がある。この超音波送受波器は、センサ筐体の中空部の形状を横断面視形状が矩形状もしくは長円形状とし、該筐体の側面厚さをその底面厚さよりも厚くすることで、上記したような指向特性が得られるようにしている。即ち、垂直方向の指向性を狭く、水平方向の指向性を広くするため、中空部の長軸方向に沿って長く、短軸方向に沿って短い長円形状を有する振動モードが得られる中空形状にしている。しかしながら、この超音波送受波器のように単に矩形もしくは長円形振動面をもたせただけでは、車両用クリアランスソナーに適用する上で目標とする狭指向性に達せず、路面と路面上の物体（例えば駐車用縁石）を検出してしまうという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたもので、その目的は、超音波センサの指向性をより絞ることができ、車両用クリアランスソナーに用いても路面と路面上の駐車用縁石を検出せず正しく障害物判定ができるようにする超音波センサを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、振動面の形状と超音波センサの筐体の外形に着目し、振動面の形状を筐体外形形状に近づけることが指向性を狭くすることを見出したものである。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された超音波センサを提供する。
【０００７】
請求項１に記載の超音波センサは、一面が開口され、中空部及び底面を有するセンサ筐体と、中空部内に収納され、底面上に配置される圧電振動子とを備える超音波センサであって、センサ筐体の開口側は、その左右が円弧状に切り落とされて、横断面形状が小判状の外形となっており、また中空部は、センサ筐体の開口側の小判状の外形線に沿う形で形成され、その横断面形状が同様に小判状となっており、これにより、センサ筐体の底面の一部で与えられる超音波センサの振動面が、センサ筐体の開口側の外形線に沿った形で形成されており、かつセンサ筐体の開口側の外形線が曲率を有していて、振動面の外形線がこれと同一の曲率を有しており、クリアランスソナー搭載車両の路面垂直方向に寄与する側の振動面の外形線がセンサ筐体の振動面側の外形線の曲率と同一の曲率を有するようになっており、またクリアランスソナー搭載車両の路面垂直方向に寄与する側の振動面の最も薄い部分の外形線が、センサ筐体の振動面側の外形線に沿った形で形成されていて、振動面の最も薄い部分の外形線とセンサ筐体の振動面側の外形線とが同一の曲率を有することにある。これにより、超音波の指向性を狭くすることが可能となった。また、垂直方向の指向性を狭くすることができる超音波センサを車両用クリアランスソナーに採用することで、障害物として扱わない方が望ましい駐車用縁石を検出しないようにすることができる。更に、振動面の外形線が、センサ筐体の外形線の曲率と同一の曲率を有することで、振動面中心からの距離及びセンサ筐体の肉厚が均一となり振動面端が振動し易い構造となっている。更にまた、振動面の外形線の内方に沿って振動面の最も薄い部分が形成されており、振動面が、一層振動し易い構造となっている。
【０００８】
請求項２，４においては、振動面の外形とセンサ筐体の振動面側の外形とで形成する肉厚を均等とすることで、センサ筐体の外形が円弧で形成されていない場合にあっても、外形に沿って厚みが均等となり、円弧で形成された場合と同様に振動面端が振動し易い構造となっている。
また、請求項３は、センサ筐体が、開口側でその左右で円弧状に一部が切り落されて外段部が形成され、中空部は、その軸方向の中間部に小判状の側面に沿って内段部が形成されていることを規定している。これにより、内段部上にセンサ内側に放射される音波を吸収する吸収材を載置することができる。また、センサ筐体は、外段部及び内段部が形成される部位を除いて、同じ肉厚で形成している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の超音波センサを図面を用いて説明する。
図１は、本発明の超音波センサであり、その構造を平面図及び側面図を用いて示している。符号１は円形平板形状の圧電振動子（ＰＺＴ）であり、センサ筐体２の内底面２０上の中心位置に接着剤等により固着されている。センサ筐体２は、横断面形状がほぼ円形であり、その内部は中空部２１が形成され、一面が開口されている。センサ筐体２の外形は、開口部側がその左右で円弧状に一部が切り落されて外段部２２が形成されている。中空部２１は、センサ筐体２の外形に沿う形で内部が小判状に削られて形成されており、その軸方向のほぼ中間部には、内段部２３が形成されている。従って外段部２２及び内段部２３は、小判形状の側面に沿って設けられている。これにより、センサ筐体２は、左右の内外段部２２，２３を形成している部分を除いて、ほぼ同じ肉厚で形成されている。このセンサ筐体２は、高弾性なアルミニウム等の軽合金又は合成樹脂等により形成される。
【００１０】
センサ筐体２の中空部２１内の圧電振動子１に接して空気層３が設けられ、この空気層３に接してセンサ内側に放射される音波を吸収するスポンジ、フェルト等よりなる吸収材４が内段部２３上に載置され、更にこの吸収材４に接してシリコンゴム等の封止樹脂５を充填して、センサ筐体２を封止している。
また、超音波センサに電力を伝えるためのリード線６ａ，６ｂの各々が、圧電振動子１とセンサ筐体２の内側面にそれぞれ接続されている。
【００１１】
振動面９は、圧電振動子１を固着したセンサ筐体２の底面２０の一部で与えられる。図１の実施例においては、その平面図に示すように、振動面９の上下の部分の外形線８はセンサ筐体２の外形線７と同じ曲線で形成されている。図１の側面図に示すように振動面９の長軸方向が垂直方向寄与振動面１０を、短軸方向が水平方向寄与振動面１１を構成している。更に振動面９の円弧状の外形線８に沿って、底面２０に振動面９の最も肉厚の薄い部分２４が形成されている。
【００１２】
このように構成された超音波センサの動作は、リード線６ａ，６ｂを介してある周波数（例えば４０KHz ）をもつ電気信号を送ると、圧電振動子１が振動し、それに伴いセンサ筐体２の底面２０の一部である振動面９が振動し、超音波が空気中に放射される。この超音波は極短い時間（例えば４０KHz の超音波を２５０μsec 間）送出する。その後送受信切替手段（図示せず）を用いて送信から受信に切り替える。空気中に放射された超音波は、対象物（障害物）に反射して戻ってきて振動面９を共振させたうえで電圧として取り出すことで受信が行われる。この送信した超音波が対象物にあたってから跳ね返って超音波センサで受信するまでの時間を測定することで、対象物との距離が判る。
【００１３】
図２は、本発明の実施例の超音波センサと比較するための超音波センサの構造を示す図である。この比較例の超音波センサは、振動面９の長軸方向での振動面９の外形線８’がセンサ筐体２の当該部分の外形線７の曲率とは異なって形成されている以外は、図１の実施例の超音波センサの構造と同じである。
【００１４】
図３は、上記２つの超音波センサを実験して比較した結果を表わすグラフである。横軸は角度を、縦軸は音圧を表わしている。３−１は、図２の比較例の構造をもつ超音波センサの水平指向性を示しており、３−２は、図１の本発明の実施例の構造をもつ超音波センサの水平指向性を示している。更に３−３は、比較例の超音波センサの垂直指向性を示しており、３−４は、実施例の超音波センサの垂直指向性を示している。このグラフから分るように、実施例の超音波センサは、比較例に比べて垂直方向が指向性が鋭くなっており、水平方向の指向性に関しては、実施例と比較例とでほとんど差がない。
【００１５】
このように超音波センサの振動面９（超音波放射面側の筐体の肉薄の部分）の外形線８が、当該部分に対応するセンサ筐体２の外形線７と同一の曲率をもつ構造にすると、図２のようにセンサ筐体外形線７に対し振動面の外形線８’が曲率の異なる構造をもつ超音波センサに比較して、垂直指向性が鋭くなることが分る。従って、このような筐体構造をもつ超音波センサを車両用クリアランスソナーに採用することにより、垂直指向性が絞れ、障害物として扱わない方が望ましい対象物や路面を検出しなくなる。
【００１６】
なお、図１の実施例では、超音波センサ筐体外形が円弧で形成されている場合について説明しているが、センサ筐体外形が円弧で形成されていない場合は、センサ筐体の外形に沿って振動面の外形を形成、即ちセンサ筐体の肉厚を均等にする構造でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の超音波センサの平面図とそれぞれの側面図である。
【図２】比較例の超音波センサの平面図とそれぞれの側面図である。
【図３】実施例と比較例との超音波センサの比較実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１…圧電振動子
２…センサ筐体
３…空気層
４…吸収材
５…封止樹脂
９…振動面
【図１】
0004274679.tif 000002
【図２】
0004274679.tif 000003
【図３】
0004274679.tif 000004