CN106133549A - 车辆用超声波传感器及具备该传感器的车辆用距离检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供超声波振子的振动难以传递至壳体、车身并能够维持稳定的检测性能与安装尺寸精度的车辆用超声波传感器、及具备这样的车辆用超声波传感器的车辆用距离检测器。在车辆用超声波传感器中，在缓冲部件(20)的保持筒部(21)的内周面(211)形成有大量凹部(213)。上述凹部(213)是具有六个大致正三角形状的下行倾斜面且以大致正六边形状在内周面(211)开口的凹槽。上述大致正六边形状的凹部(213)沿相对于轴线方向正交的正交方向及相对于轴线方向斜向交叉的斜交方向分别以一定的间距间断地配置。

Description

车辆用超声波传感器及具备该传感器的车辆用距离检测器
本申请基于2014年4月8日申请的日本申请编号2014-79598号，并在此引用其记载内容。
技术领域
本公开涉及安装于车身的车辆用超声波传感器、例如在障碍物检测装置中使用的车辆用距离检测器。
背景技术
在车辆(例如汽车)中，例如存在为了辅助驻车时的运转而设置有称为“间隙声纳”的障碍物检测装置的车辆。对该装置而言，在车辆的前后的保险杠安装规定量(例如，在前侧的保险杠安装两个，在后侧的保险杠安装四个)的超声波传感器，对从各超声波传感器发射的超声波碰到障碍物而返回为止的时间进行检测，由此测量车辆至障碍物的距离。而且，若该距离变得小于设定值，则通过声音等报告给驾驶员。
具体而言，超声波振子朝向车辆的外部振荡超声波，接收由外部的物体反射的超声波并振动，由此检测从车辆至物体的距离。即超声波振子在收发信号时自身必须振动，但发射信号(振荡)时的振动传递至超声波振子的收纳壳体、车身的安装部等，若包括超声波振子在内的上述部件的振动在接收时之前未消除(消失)，则会误检测接收信号。因此，像专利文献1、2那样，在超声波振子覆盖缓冲件(弹性体)之后收纳于壳体，利用缓冲件的弹性来防止(吸收)超声波振子的振动传递至壳体、车身。然而，超声波振子的外周面与缓冲件的内周面以较大的面积接触，因此产生在该接触部的振动传递，需要进一步想办法。
专利文献1：日本特开2013-24846号公报
专利文献2：日本特开2013-53988号公报
发明内容
本公开的目的在于提供超声波振子的振动难以传递至壳体、车身并能够维持稳定的检测性能与安装尺寸精度的车辆用超声波传感器、及具备这样的车辆用超声波传感器的车辆用距离检测器。
根据本公开的一方式，车辆用超声波传感器是安装于车身的车辆用超声波传感器，具备：超声波振子，其振荡超声波或接收超声波而振动；筒状的弹性体，其具有与该超声波振子的外周面接触的内周面并保持该超声波振子；以及壳体，其具有收纳该弹性体的筒状部。在上述弹性体的内周面设置有多个凹部，该多个凹部在上述内周面的以轴线为中心的展开状态下，沿与轴线方向交叉的交叉方向呈不连续状排列配置。上述弹性体在上述凹部与上述超声波振子的外周面之间形成空气层，内周面中的凹部非形成部与上述超声波振子的外周面接触并弹性保持该超声波振子。
根据这样的车辆用超声波传感器，在形成于弹性体的内周面的多个凹部与超声波振子的外周面之间形成有空气层(非接触部)，凹部非形成部与外周面接触(接触部)并弹性保持超声波振子。因此，弹性体的内周面与超声波振子的外周面的接触面积变小，而且非接触部被声阻抗大的空气层填满，因此超声波振子的振动难以传递至壳体、车身。当然，从壳体、车身向超声波振子的振动也难以传递。
另外，多个凹部相对于轴线方向沿交叉方向呈不连续状排列配置，能够形成难以变形的凹部构造。因此，特别是在安装于像车身的外部那样暴露在雨水·泥水等的场所的情况下，也能够防止因向凹部的浸水而导致的声阻抗的降低，发挥稳定的检测性能。并且，能够抑制安装时凹部的变形(接触面积的变动)，能够长期地维持尺寸精度，进而能够长期地维持振动传递的抑制、检测性能的稳定。
此外，弹性体例如使用有机硅橡胶、聚氨酯橡胶等非导电性弹性材料。另外，“交叉方向”包括“正交方向”和“斜交方向”，“斜交方向”也可以包括内周面中的螺旋状的排列状态。
例如，形成于弹性体的内周面的多个凹部可取如下方式。(1)多个凹部沿周向呈列状排列，并且该列沿轴线方向设置有多列，在弹性体的内周面中，多个凹部以交错状(即阶梯状)或棋盘格状(即格子状)的排列状态配置。(2)多个凹部在展开状态下，沿与轴线方向正交的正交方向及与轴线方向斜向交叉的斜交方向分别以规定间距间断地配置。(3)多个凹部分别以多边形状(例如正六边形、正方形、正三角形等正多边形、直角三角形)在内周面开口，被超声波振子的外周面封堵而形成空气层。(4)多个凹部以开口形状及开口面积相等的方式在内周面开口。(5)多个凹部以开口形状及/或开口面积沿轴线方向变化的方式在内周面开口。
根据本公开的第二方式，车辆用距离检测器具备上述车辆用超声波传感器。上述壳体经由安装部件安装于车身，上述超声波振子朝向车辆的外部振荡超声波，并接收经外部的物体反射后的超声波而振动，由此检测从车辆至物体的距离。
根据这样的车辆用距离检测器，超声波振子的振动难以传递至壳体、车身，能够维持稳定的距离检测性能与安装尺寸精度。
附图说明
与本公开相关的上述目的及其他目的、特征、优点参照附图并通过下述的详细记述而变得更加明确。在附图中，
图1是例示具备作为本公开所涉及的车辆用距离检测器的间隙声纳的车辆的简要说明图。
图2是表示间隙声纳向保险杠的安装构造的说明图。
图3是间隙声纳的立体图。
图4是间隙声纳的分解立体图。
图5是本公开所涉及的车辆用超声波传感器的主要部位的主视剖视图。
图6是作为超声波振子的麦克风的主视剖视图。
图7是麦克风的后视图。
图8是表示作为弹性体的缓冲部件的一个例子的俯视图。
图9是图8的IX-IX剖视图。
图10是展开图9的内周面而示出的说明图。
图11是表示图10的变形例的说明图。
图12是表示缓冲部件的其他例的俯视图。
图13是图12的XIII-XIII剖视图。
图14是展开图13的内周面而示出的说明图。
图15是表示图14的变形例的说明图。
图16是表示图10的其他变形例的说明图。
图17是表示图15的其他变形例的说明图。
图18是表示图10的又一其他变形例的说明图。
图19是表示图10的另一其他变形例的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图所示的实施例对本公开的实施方式进行说明。如图1所示，车辆的障碍物检测装置1具备安装于车辆的前后的保险杠2(车身)的多个间隙声纳3(车辆用距离检测器)和作为控制部的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)4。在规定条件下，从各间隙声纳3所具备的车辆用超声波传感器(以下，亦简称为超声波传感器)100朝向车辆的外部发射(振荡)超声波。而且，超声波传感器100对碰到位于该超声波的发射方向的障碍物5(外部的物体)而返回的超声波(反射波)进行接收，由此间隙声纳3检测从车辆至障碍物5的距离，ECU4根据该距离通过声音等报告给驾驶员。
参照图2～图4，对具备超声波传感器100的间隙声纳3进行说明。超声波传感器100具备形成传感器主体的圆柱形状的麦克风10(超声波振子)、由有机硅橡胶等非导电性材料构成且覆盖并弹性保持麦克风10的圆筒状的缓冲部件20(弹性体)、以及收纳并支承上述缓冲部件20及麦克风10的树脂制的壳体30。麦克风10朝向车辆的外部发射(振荡)超声波并且对碰到障碍物5(参照图1)而返回的反射波进行接收并振动。间隙声纳3具备作为覆盖壳体30的支座的挡板(bezel)200和作为安装于挡板200的固定器的保持架300，超声波传感器100(壳体30)将挡板200、保持架300作为安装部件而安装于保险杠2。
进而，参照图4～图7对超声波传感器100的构造具体地进行说明。麦克风10在外壳11内收纳压电元件12，并且具有两根导线13、两根连接销14以及连接器15。外壳11由铝等导电性材料制得，在有底圆筒状的底部111的内表面粘贴有压电陶瓷制的压电元件12，其外表面相比保险杠2位于外侧并构成振动面112(参照图2)。在外壳11的筒部113的外周面114，在周向上的两处形成有槽115。
两根导线13的一端侧分别与外壳11和压电元件12连接，它们的另一端侧被向外壳11的外部引出并分别与两根连接销14连接，各连接销14插入于树脂制的连接器15。并且，在外壳11的内部空间填充有具有非导电性和弹性的有机硅橡胶等密封部件16，将压电元件12整体与导线13的一部分密封。
壳体30具有：筒状部32，其收纳并支承缓冲部件20及麦克风10；主体部33，其收纳通过连接销14与麦克风10电连接的电路基板31；以及连接器部34，其用于从电路基板31进行外部输出。在筒状部32的前端部的内周面321形成有凸缘322。
缓冲部件20具有弹性保持麦克风10的圆筒状的保持筒部21和与壳体30嵌合的圆筒状的嵌合筒部22。在缓冲部件20的保持筒部21的内周面211，在周向上的两处形成有凸缘212，凸缘212与在外壳11的筒部113的外周面114形成的槽115卡合。在缓冲部件20的嵌合筒部22的外周面221形成有周向的槽222，槽222与在壳体30的筒状部32的内周面321形成的凸缘322卡合。
在嵌合筒部22的内部空间，为了抑制从麦克风10的后端部向壳体30的振动传递，配置有具有非导电性和弹性的发泡有机硅等缓冲部件23。导线13、连接销14以及连接器15通过形成于缓冲部件23的贯通孔(未图示)而被向壳体30的筒状部32的内部空间引出，连接销14的前端部插入于电路基板31的贯通孔311。另外，在壳体30的筒状部32及主体部33的内部空间填充有具有非导电性和弹性的有机硅橡胶等密封部件35，将导线13、连接销14、连接器15以及电路基板31等密封。
(实施例1)
接下来参照图8～图10，对缓冲部件20的构造进一步详细地进行说明。在缓冲部件20的保持筒部21的内周面211形成有多个(大量)凹部213。如剖视图图9所示，上述凹部213是具有六个大致正三角形状的下行倾斜面且以大致正六边形状在内周面211开口的凹槽。若在展开图图10中观察，则上述大致正六边形状的凹部213沿相对于轴线方向AX正交的正交方向RE(相当于图9的周向)及相对于轴线方向AX斜向交叉的斜交方向OB分别以一定的间距间断地配置，所述轴线方向AX沿着缓冲部件20的轴线AL。
具体而言，在保持筒部21的内周面211中呈大致正六边形状开口的凹部213沿周向(在图9中为左右方向)以规定间隔呈一列状排列，并且该列沿轴线方向AX设置有多列(在图9中，从成为车辆的外侧的上侧朝向成为内侧的下侧为L1～L5五列)。另外，在保持筒部21的内周面211中，上述凹部213的相邻的两列呈交错状(即阶梯状)排列，凹部非形成部214(即接触部)呈所谓的蜂窝构造。
而且，凹部213被外壳11(麦克风10)的外周面114封堵而形成空气层。像这样，在凹部213与外壳11的外周面114之间形成有空气层(非接触部)，由此仅内周面211中的凹部非形成部214与外壳11的外周面114接触，弹性保持麦克风10。
像这样，呈交错状排列大致正六边形状的凹部213，由此凹部非形成部214呈稳固的蜂窝构造，因此缩窄凹部213间的相互间隔，能够缩小保持筒部21(缓冲部件20)的内周面211与外壳11(麦克风10)的外周面114的接触面积(凹部非形成部214的合计面积)。而且非接触部被声阻抗大的空气层填满，因此麦克风10的振动难以传递至壳体30、保险杠2。
另外，多个凹部213相对于轴线方向AX沿正交方向RE以及斜交方向OB呈不连续状排列配置，因此成为难以变形的凹部构造。因此，即便在安装于平时暴露在雨水·泥水等的保险杠2的情况下，也能够防止因向凹部213的浸水而导致的声阻抗的降低，发挥稳定的检测性能。并且，能够抑制安装时凹部213的变形(接触面积的变动)，能够长期地维持尺寸精度，进而能够长期地维持振动传递的抑制、检测性能的稳定。
(变形例1)
图11表示图10的变形例。图11所示的凹部213的L1～L5呈五列棋盘格状(即格子状)排列。
像这样，通过呈棋盘格状排列大致正六边形状的凹部213，能够使凹部213间的相互间隔比交错状排列更宽，从而稍微扩大保持筒部21(缓冲部件20)的内周面211与外壳11(麦克风10)的外周面114的接触面积(凹部非形成部214的合计面积)。因此，即便缓冲部件20是硬度低的柔软材料，也能够避免凹部213的变形、浸水。
(实施例2)
接下来参照图12～图14，对缓冲部件20的其他例进行说明。如剖视图图13所示，多个(大量)凹部213是具有四个大致梯形状的下行倾斜面和一个大致矩形状的底面且以大致矩形状在内周面211开口的凹槽。若在展开图图14中观察，则上述大致正方形的凹部213沿相对于轴线方向AX正交的正交方向RE(相当于图13的周向)及相对于轴线方向AX斜向交叉的斜交方向OB分别以一定的间距间断地配置。
具体而言，在保持筒部21的内周面211中呈大致矩形状开口的凹部213沿周向(在图13中为左右方向)以规定间隔呈一列状排列，并且该列沿轴线方向AX设置有多列(在图13中，从成为车辆的外侧的上侧朝向成为内侧的下侧为L1～L3三列)。另外，在保持筒部21的内周面211中，上述凹部213的L1～L3三列呈棋盘格状(即格子状)排列，凹部非形成部214(即接触部)呈所谓的网眼构造(或格子构造)。
即便在该例中，凹部213也被外壳11(麦克风10)的外周面114封堵而形成空气层，仅内周面211中的凹部非形成部214与外壳11的外周面114接触，弹性保持麦克风10。
像这样，通过呈棋盘格状排列大致矩形状的凹部213，使凹部非形成部214呈简单的网眼构造，因此能够使凹部213间的相互间隔比交错状排列更宽，从而稍微扩大保持筒部21(缓冲部件20)的内周面211与外壳11(麦克风10)的外周面114的接触面积(凹部非形成部214的合计面积)。因此，无论材料的硬度等如何，均能够抑制缓冲部件20的成型成本。
(变形例2)
图15表示图14的变形例。图15所示的凹部213设置有L1～L5五列，相邻的两列呈交错状(即阶梯状)排列，凹部非形成部214呈阶梯差构造。
像这样，通过呈交错状排列大致矩形状的凹部213，使凹部非形成部214呈阶梯差构造，因此缩窄凹部213间的相互间隔，能够缩小保持筒部21(缓冲部件20)的内周面211与外壳11(麦克风10)的外周面114的接触面积(凹部非形成部214的合计面积)。
(变形例3、4)
图16表示图10的其他变形例，呈辐射状地集合六个大致正三角形状的凹部213从而形成大致正六边形状的集合凹部213A，该集合凹部213A设置有L1～L5五列，上述集合凹部213A的相邻的两列呈交错状(即阶梯状)排列。另外，图17表示图15的其他变形例，呈辐射状集合四个大致直角三角形状的凹部213而形成大致矩形状的集合凹部213A，该集合凹部213A设置有L1～L5五列，上述集合凹部213A的相邻的两列呈交错状(即阶梯状)排列。通过呈交错状(或棋盘格状)排列上述集合凹部213A，能够进一步缩窄凹部非形成部214的宽度(凹部213间的相互间隔)，从而进一步缩小接触面积(凹部非形成部214的合计面积)。
(变形例5、6)
图18表示图10的又一其他变形例，在保持筒部21的内周面211中呈大致正六边形状开口的凹部213的开口面积从成为车辆的外侧的最上侧的列L1朝向成为内侧的最下侧的列L5逐渐变小。另外，图19表示图10的另一其他变形例，在保持筒部21的内周面211中呈大致正六边形状开口的凹部213的开口面积从成为车辆的外侧的最上侧的列L1朝向成为内侧的最下侧的列L5逐渐变大。通过使凹部213的开口面积(以及/或开口形状)在轴线方向AX上变化，能够实现与麦克风10的特性对应的缓冲部件20的设计。
在以上的说明中，仅对间隙声纳3进行了记载，但车辆用距离检测器也可以是间隙声纳3以外的距离检测器(例如车间距离检测器)。另外，间隙声纳3可以安装于保险杠2以外的车身。
此外，在实施例2(图12～图14)、各种变形例中，对与实施例1(图8～图10)具有共通的功能的部位标注相同附图标记并省略详细的说明。另外，以上说明过的实施例以及变形例能够在不产生技术矛盾的范围内适当地组合来实施。
本公开是依据实施方式及实施例而记述的，但理解为本公开并不限定于上述构造。本公开也包括各种变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种组合、方式、进而它们中包括仅一个要素、更多或更少的要素的其他组合、形态也属于本公开的范畴、思想范围内。

Claims (7)

1.一种车辆用超声波传感器，是安装于车身(2)的车辆用超声波传感器(100)，其中，
所述车辆用超声波传感器(100)具备：
超声波振子(10)，其振荡超声波或接收超声波而振动；
筒状的弹性体(20)，其具有与所述超声波振子(10)的外周面(114)接触的内周面(211)并保持该超声波振子(10)；以及
壳体(30)，其具有收纳所述弹性体(20)的筒状部(32)，
在所述弹性体(20)的内周面(211)设置有多个凹部(213)，所述多个凹部(213)在所述内周面(211)的以轴线(AL)为中心的展开状态下，沿与轴线方向(AX)交叉的交叉方向(RE、OB)呈不连续状排列配置，
所述弹性体(20)在所述凹部(213)与所述超声波振子(10)的外周面(114)之间形成空气层，内周面(211)中的凹部非形成部(214)与所述超声波振子(10)的外周面(114)接触并弹性保持该超声波振子(10)。
2.根据权利要求1所述的车辆用超声波传感器，其中，
所述多个凹部(213)沿周向呈列状排列，并且该列沿轴线方向(AX)设置有多列(L1～L5)，
在所述弹性体(20)的内周面(211)中，所述多个凹部(213)以交错状或棋盘格状的排列状态配置。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用超声波传感器，其中，
所述多个凹部(213)在所述展开状态下，沿与轴线方向(AX)正交的正交方向(RE)及与轴线方向(AX)斜向交叉的斜交方向(OB)分别以规定间距间断地配置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用超声波传感器，其中，
所述多个凹部(213)分别以多边形状在内周面(211)开口，并被所述超声波振子(10)的外周面(114)封堵而形成所述空气层。
5.根据权利要求4所述的车辆用超声波传感器，其中，
所述多个凹部(213)以开口形状及开口面积相等的方式在内周面(211)开口。
6.根据权利要求4所述的车辆用超声波传感器，其中，
所述多个凹部(213)以开口形状或开口面积的至少一方沿轴线方向(AX)变化的方式在内周面(211)开口。
7.一种车辆用距离检测器(3)，是具备权利要求1～6中任一项所述的车辆用超声波传感器(100)和安装部件(200、300)的车辆用距离检测器，其中，
所述车辆用超声波传感器(100)的所述壳体(30)经由所述安装部件(200、300)安装于车身(2)，
所述超声波振子(10)朝向车辆的外部振荡超声波，并接收经外部的物体(5)反射后的超声波而振动，由此检测从车辆至物体(5)的距离。
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