CN104781689B - 超声波传感器 - Google Patents
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Abstract
超声波传感器包括波发射和接收设备和盖。波发射和接收设备具有包括波发射和接收表面的前表面，并被配置为通过波发射和接收表面发射和接收超声波。盖覆盖波发射和接收设备以使波发射和接收表面暴露。盖由多个部分构成，并且该多个部分由彼此不同的多种材料单独地制成。
Description
技术领域
本发明涉及超声波传感器。
背景技术
在过去，已经提供有超声波传感器，其被配置为发射超声波并接收由障碍物反射的超声波。这种超声波传感器可例如如文献1(JP 2012-122936 A)所公开的那样附接在车辆保险杠上。
文献1中公开的超声波传感器包括待结合到保险杠内表面的两个安装基座、和支撑收发器以发射和接收超声波的传感器本体。相应的安装基座和传感器本体包括允许在安装基座和传感器本体之间实现可拆卸连接的连接部。为将超声波传感器固定于保险杠，首先两安装基座分别附接至穿透保险杠的暴露孔的相反的两侧。之后，传感器本体的连接部连接至相应的安装基座，并且从而将超声波传感器固定至保险杠。
在上文传统的实例中，当超声波传感器固定于保险杠后，超声波发射和接收表面与保险杠的外表面齐平。然而，有些超声波传感器包括从暴露孔略微突出的部分，以隐藏暴露孔(附接孔)的内表面。在通常的超声波传感器中，为了减少有害的振动，使用由弹性材料制成的盖来覆盖收发器。在上文的结构中，盖的一部分从附接孔略微突出。
然而，在这种结构中，例如当在洗车或给车打蜡过程中用毛巾擦拭保险杠时，毛巾可能撞击到盖从附接孔突出的部分，并且因此会有外力作用于这一部分。这会导致盖的一部分被卷起，并因此可能出现盖的局部掀起(盖的一部分可能被掀起)。
发明内容
考虑到上面的不足，本发明旨在提出一种超声波传感器，其能够抑制由外力导致的盖的部分掀起(抑制盖的一部分被外力掀起)。
根据本发明第一方面的超声波传感器包括波发射和接收设备和盖。波发射和接收设备具有包括波发射和接收表面的前表面，并被配置为通过波发射和接收表面发射和接收超声波。盖覆盖波发射和接收设备以使波发射和接收表面暴露。盖由多个部分构成，并且该多个部分由彼此不同的多种材料单独地制成。
根据本发明第二方面的超声波传感器，其与第一方面结合实施，还包括容纳波发射和接收设备和盖的传感器本体，以使波发射和接收表面暴露。
在根据本发明第三方面的超声波传感器中，其与第一方面结合实施，盖包括覆盖波发射和接收设备的侧表面的侧部以及覆盖波发射和接收设备的底表面并由与侧部的材料不同的材料制成的底部。底部的材料具有比侧部的材料更大的弹性模量。
在根据本发明第四方面的超声波传感器中，其与第三方面结合实施，盖的侧部由硅橡胶制成。底部由比用于制造侧部的硅橡胶弹性模量更大的硅橡胶制成。
在根据本发明第五方面的超声波传感器中，其与第一方面结合实施，盖通过由同时模塑整体地形成所述多个部分而被形成为单个物体。
在根据本发明第六方面的超声波传感器中，其与第一方面结合实施，盖通过将所述多个部分结合起来而被形成为单个物体。
附图说明
图1A和图1B是透视图，其中每个透视图都示出根据本发明一个实施例的超声波传感器的盖，以及图1C和图1D是截面图，其中每个截面图都示出外力作用于根据本发明实施例的超声波传感器的盖的情形。
图2A是示出根据本发明实施例的超声波传感器的示意性透视图，以及图2B是示出根据本发明实施例的超声波传感器的使用状态的视图。
图3A至图3C的视图各自示出如何将根据本发明实施例的超声波传感器附接至保险杠。
图4A是示出传统的超声波传感器的盖的透视图，以及图4B和图4C是截面图，其中每个截面图都示出外力作用于传统的超声波传感器的盖的情形。
图5A是传统的超声波传感器的盖的原理图，图5B是示出传统的超声波传感器的主要部分的截面图，以及图5C是图5B中的传统的超声波传感器的主要部分的截面图，其中省去了不必要的部分。
具体实施方式
下面参考附图说明根据本发明的一个实施例的超声波传感器100。应注意，在下文的说明中，前后方向由图1C所示的双向箭头定义。如图1A至图2B所示，本实施例的超声波传感器100被附接至车辆A1的保险杠A10，并主要包括传感器本体1、波发射和接收设备2和盖3。如图2A所示，通过将传感器本体1设置在穿入车辆A1的保险杠A10的附接孔A11中来使用本实施例的超声波传感器100。本实施例的超声波传感器100被配置为通过从车辆A1向前或向后发送超声波，来判断是否在检测区域(图2B中所示的虚线围住的区域)内出现有障碍物。应注意，图2B中示出的检测区域仅为一个示例，而并非意图将检测区域限定为由虚线围住的区域。
传感器本体1形成为具有开口前面和封闭后面的中空圆柱形。换句话说，传感器本体1形成为中空圆柱形并在传感器本体1的后端具有底部。传感器本体1在内部容纳波发射和接收设备2、盖3和电路板(未示出)。控制电路(未示出)安装在电路板上，该控制电路用于处理通过波发射和接收设备2发射和接收的超声信号。如图2A所示，在传感器本体1的外表面上设置有一对固定部4和连接器10。该对固定部4被布置成使传感器本体1定位在该对固定部4之间。连接器10用于与外部电源(未示出)连接。
波发射和接收设备2包括压电元件(未示出)和壳体20，压电元件用来发射和接收超声波，壳体20用来容纳压电元件。壳体20例如由铝制成。壳体20形成为具有开口前面和封闭后面的中空圆柱形。换句话说，壳体20形成为中空圆柱形，并在壳体20的后端具有底部。通过向壳体20内部填充装填物，压电元件被封装在壳体20内。壳体20的前端作为波发射和接收表面21。即，通过位于波发射和接收设备2的前表面处的波发射和接收表面21发射和接收超声波。例如由硅橡胶制成的盘形垫片22和由树脂材料制成的盘形基座23附接至壳体20的后端。垫片22和基座23用来抑制压电元件的振动向后传递。
连接至压电元件的一对条形端子24从壳体20的后端向后伸出。端子24各自穿透垫片22和基座23，并穿过下文述及的盖3的孔31A向后伸出。端子24各自与安装在电路板上的控制电路连接。
如图1A和图1B所示，盖3形成为具有开口前面和封闭面的中空圆柱形。换句话说，盖3形成为中空圆柱形，并在盖3的后端具有底部31。盖3覆盖波发射和接收设备2，以使波发射和接收表面21暴露于超声波。盖3由同时模塑形成的侧部30和底部31形成单个物体，其中侧部30覆盖波发射和接收设备2的侧表面，底部31覆盖波发射和接收设备2的底表面。可替换地，盖3可通过将侧部30和底部31结合在一起而形成单个物体。盖3的底部31包括孔31A，孔31A具有圆形形状并允许各个端子24穿过以从壳体20伸出。
固定部4例如由树脂材料制成。如图2A所示，固定部4包括形成单个物体的第一主件40和第二主件41。第一主件40和第二主件41中的每一个都形成为四边形形状，并且它们在厚度方向上间隔开预定间隔。第一主件40和第二主件41在它们的后端(图2A中的上端)相连。第一主件40被形成为在厚度方向上是柔性的。第一主件40具有穿透第一主件40的四边形插入孔40A。插入孔40A用于接收下文描述的安装基座5的突出部50A。
安装基座5例如由树脂材料制成。如图2A所示，安装基座5包括形成单个物体的直立件50和附接件51。附接件51形成为带圆角的四边形盘状。附接件51通过使用粘结片52附接至保险杠A10的后表面(图2A中的上表面)。在附接件51的后表面(图2A中的上表面)上形成有多个槽51A和多个缝51B。通过在因形成槽和/或改变缝51B的宽度而产生的薄部处弯折所述附接件51，附接件51可改变形状以配合保险杠A10的形状。
直立件50形成为四边形盘状，该四边形盘在它的后端具有圆角。直立件50从附接件51的中心沿长度方向向后伸出。直立件50被形成为具有能够使直立件50插入到固定部4的主件40和41之间的尺寸。而且，突出部50A在厚度方向上与直立件50的一个表面(图2A中的近面)整体地形成，以便在该一个表面所指向的方向上突出。当直立件50插入到第一主件40和第二主件41之间形成的空间内时，插入孔40A接收突出部50A。
如图3A和图3B所示，为了将传感器本体1附接至保险杠A10，首先，使用粘结片52将一对安装基座5结合至保险杠A10。更详细地，安装基座5各自结合至保险杠A10，使得附接孔A11位于该一对安装基座5之间。应注意，用来将安装基座5各自附接至保险杠A10的方法不限于使用粘结片52的结合方式，而是也可采用其他方法。
接下来，将安装基座5的每个直立件50插入到固定部4的相应的第一主件40和相应的第二主件41之间，以将相应的突出部50A设置到相应的插入孔40A内，并且由此安装基座5分别与固定部4互锁。在进行这种操作的同时，盖3的前端被插入附接孔A11。通过将固定部4分别以这种方式附接至安装基座5，传感器本体1能够附接至保险杠A10(见图3C)。
下面简要说明本实施例的超声波传感器100的操作。电路板的控制电路由通过连接器10从外部电源经供给的电力启动。由控制电路输出的驱动脉冲信号被传递至波发射和接收设备2，并且波发射和接收设备2接收驱动脉冲信号并发送超声波。接下来，波发射和接收设备2接收超声波在障碍物处反射形成的波，并发送波接收信号给控制电路。控制电路基于从发送驱动脉冲信号到接收波接收信号的时间来计算到障碍物的距离。这样，本实施例的超声波传感器100被配置为判断在检测区域内是否有障碍物，并且在存在障碍物的情况下，计算从超声波传感器100到障碍物的距离。
压电元件的振动不仅传递到波发射和接收设备2的前表面，而且传递到波发射和接收设备2的侧表面。因此，从波发射和接收设备2的侧表面传递的振动可到达传感器本体1和保险杠A10，并因此可能发生错误检测。在传统的超声波传感器中，如图4A所示，覆盖波发射和接收设备2以使波发射和接收表面21暴露的盖300抑制从波发射和接收设备2的侧表面传递过来的有害振动。
盖300由单一的树脂材料，例如硅橡胶制成，并形成为具有底部的中空圆柱形。换句话说，盖300形成为中空圆柱形，并在盖300的后端具有底部。然而，就图4B和图4C所示的传统的超声波传感器而言，当外力作用于盖300的从保险杠A10伸出的部分时，由于盖300的整体强度不足，盖300可能被拉伸。因此，外力有可能导致盖300的一部分卷起，并且因此可能出现盖300的部分掀起(盖300的一部分可能被掀起)。
如图5A所示，已知的是，压电元件的振动向壳体20的侧部传递，但不大可能向壳体20的后部传递。原因是壳体20的后端附接有用于吸收振动的垫片22和基座23。因此，如图5B所示，没有必要用盖300完全覆盖壳体20的侧表面和底表面，并且如图5C所示，通过仅用盖300覆盖壳体20的侧表面，就能够抑制从波发射和接收设备2传递来的不期望的振动。即，没有必要为减震目的而用具有低弹性模量的材料制造盖300的底部31。
因此，如图1A和图1B所示，在本实施例的超声波传感器100中，盖3由彼此不同的多种材料(这里为两种材料)制成。具体地，覆盖波发射和接收设备2的侧表面的盖3的侧部30由硅橡胶制成。而且，覆盖波发射和接收设备2的底表面的盖3的底部31由比用于侧部30的硅橡胶弹性模量更大的硅橡胶制成。因此，本实施例的超声波传感器100的盖3具有比传统盖300更大的强度。
因此，至于图1C和图1D所示的本实施例的超声波传感器100，由于盖3的整体强度高，因此即使外力作用于盖3的从保险杠A10伸出的部分，盖3也不太可能被拉伸。这样，本实施例的超声波传感器100能够抑制由于外力导致的盖3的一部分卷起而出现的盖3的部分掀起(盖3的一部分被掀起)。具体地，在本实施例的超声波传感器100中，盖3的底部31由具有高弹性模量的材料制成，并且因此即使外力作用于盖3的一部分，底部31也不太可能发生形状改变。因此，就本实施例的超声波传感器100而言，底部31不太可能发生形状改变，并因此能够阻止侧部30被拉伸，并抑制由于外力导致的盖3的一部分卷起而出现的盖3的部分掀起(盖3的一部分被掀起)。
应注意，在本实施例的超声波传感器100中，盖3的侧部30和底部31分别由彼此不同的材料制成。然而，盖3可由三部分或更多的部分组成，并且这些部分可分别由彼此不同的材料制成。该结构也能够达到抑制由于外力导致的盖3的一部分卷起而出现的盖3的部分掀起(盖3的一部分被掀起)的效果。
如上所述，本实施例的超声波传感器100具有下面的第一特征。
在第一特征中，本实施例的超声波传感器100包括波发射和接收设备2、盖3和传感器本体1。波发射和接收设备2被配置为发射和接收超声波。盖3覆盖波发射和接收设备2以使波发射和接收表面21暴露。传感器本体1用来容纳波发射和接收设备2和盖3。盖3由多个部分构成，并且该多个部分由彼此不同的多种材料单独地制成。
换句话说，本实施例的超声波传感器100包括波发射和接收设备2和盖3。波发射和接收设备2具有包括波发射和接收表面21的前表面，并被配置为通过波发射和接收表面21发射和接收超声波。盖3覆盖波发射和接收设备2以使波发射和接收表面21暴露。盖3由多个部分构成，并且该多个部分由彼此不同的多种材料单独地制成。
本实施例的超声波传感器100可具有下面的与第一特征结合实施的第二特征。
在第二特征中，本实施例的超声波传感器100进一步包括容纳波发射和接收设备2和盖3的传感器本体1，以使波发射和接收表面21暴露。
本实施例的超声波传感器100可具有下面的与第一或第二特征结合实施的第三特征。
在第三特征中，盖3包括覆盖波发射和接收设备2的侧表面的侧部30，以及覆盖波发射和接收设备2的底表面的底部31，所述底部31由与侧部30的材料不同的材料制成。底部31的材料具有比侧部30的材料更大的弹性模量。
本实施例的超声波传感器100可具有下面的与第三特征结合实施的第四特征。
在第四特征中，盖3的侧部30由硅橡胶制成。底部31由比用于制造侧部30的硅橡胶弹性模量更大的硅橡胶制成。
本实施例的超声波传感器100可具有下面的与第一至第四特征中任一特征结合实施的第五特征。
在第五特征中，通过同时模塑处理多种材料提供作为单个物体的盖3。
换句话说，通过同时模塑整体地形成多个部分来提供作为单个物体的盖3。
本实施例的超声速传感器100可具有下面的与第一至第四特征中任一特征结合实施的第六特征。
在第六特征中，通过结合多种材料来提供作为单个物体的盖3。
换句话说，通过将多个部分结合起来提供作为单个物体的盖3。
从上文描述的本发明的当前实施例可以清楚理解，盖3由彼此不同的多种材料制成，以便加强盖3的强度。因此，本发明能够抑制由于外力导致的盖3的一部分卷起而出现的盖3的部分掀起(盖3的一部分被掀起)。
Claims (5)
1.一种超声波传感器，包括：
波发射和接收设备，所述波发射和接收设备具有包括波发射和接收表面的前表面，并被配置为通过所述波发射和接收表面发射和接收超声波；以及
盖，所述盖覆盖所述波发射和接收设备以使所述波发射和接收表面暴露，
所述盖包括覆盖所述波发射和接收设备的侧表面的侧部以及覆盖所述波发射和接收设备的底表面并由与所述侧部的材料不同的材料制成的底部；并且
所述底部的材料具有比所述侧部的材料更大的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的超声波传感器，还包括容纳所述波发射和接收设备和所述盖的传感器本体，以使所述波发射和接收表面暴露。
3.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中：
所述侧部由硅橡胶制成；并且
所述底部由比用于制造所述侧部的硅橡胶弹性模量更大的硅橡胶制成。
4.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中
所述盖通过同时模塑整体地形成所述侧部和所述底部而被形成为单个物体。
5.根据权利要求1所述的超声波传感器，其中
所述盖通过将所述侧部和所述底部结合起来而被形成为单个物体。
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