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Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallwellensender/empfänger, der beispielsweise als ein Abstandssensor und ein Rücksensor für die Verwendung bei einem Automobil verwendet wird.
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Bisher ist ein Ultraschallwellensender/empfänger bekannt, bei dem ein piezoelektrisches Schwingungselement auf der inneren Unterseitenoberfläche eines zylindrischen Gehäuses mit einer Unterseite befestigt ist, und das die äußere Unterseitenoberfläche des Gehäuses als eine Ultraschallwellensende/empfangsoberfläche verwendet. Wenn ein solcher Ultraschallwellensender/empfänger als ein Sensor für die Verwendung in einem Auto verwendet wird, werden reflektierte Wellen vom Boden als Rauschen erfaßt, falls der Sende/Empfangsbereich in der vertikalen Richtung hinsichtlich dem Boden zu breit ist, und der Erfassungsbereich weist einen toten Bereich auf, falls der Sende/Empfangsbereich in der horizontalen Richtung zu schmal ist. Keines von beidem ist wünschenswert. Dementsprechend wurde ein Ultraschallwellensender/empfänger erfunden, der so angeordnet ist, daß sein Sende/Empfangsbereich in der vertikalen Richtung schmal ist, und daß sein Sende/Empfangsbereich in der horizontalen Richtung breit ist, und zwar durch Bilden des hohlen Abschnitts des Gehäuses derart, daß derselbe in der vertikalen Richtung lang und in der horizontalen Richtung kurz ist, und ferner durch Bilden eines dickwandigen Abschnitts und dünnwandiger Abschnitte auf der Unterseite des Gehäuses. Bei einem solchen Ultraschallwellensender/empfänger kann beispielsweise durch Bilden eines dickwandigen Abschnitts mit einer Dicke von 0,75 mm und dünnwandigen Abschnitte mit einer Dicke von 0,3 mm auf der Unterseite des Gehäuses mit einem Durchmesser von 18 mm und durch Anordnen der dünnwandigen Abschnitte in der vertikalen Richtung ein Ultraschallwellensender/empfänger erhalten werden, bei dem der Sende/Empfangsbereich in der vertikalen Richtung 40 Grad beträgt.
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9 zeigt ein Beispiel eines Ultraschallwellensenders/empfängers 1, der als Rücksensor für die Verwendung bei einem Auto verwendet wird. Der Sende/Empfangsbereich ist durch einen vollen Winkel bei halbem Maximalwert bzw. durch einen Halbwertsvollwinkel ausgedrückt. Der ”volle Winkel bei halbem Maximalwert” bezieht sich auf einen Winkel, der durch beide Richtungen gebildet ist, an denen eine Reduktion von 20·log 0,5 dB (etwa 6 dB) der Sende/Empfangsempfindlichkeit hinsichtlich der Sende/Empfangsempfindlichkeit in der Richtung entgegengesetzt zu dem Boden (der Richtung von 0°) auftritt.
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Da bei einem solchen herkömmlichen Ultraschallwellensender/empfänger die Widerhallcharakteristika instabil sind und die Widerhallzeit lang ist, können jedoch Ultraschallwellen, die von einem Objekt, das zu dem Ultraschallwellensender/empfänger benachbart ist, reflektiert werden, den Widerhall desselben stören, so daß es Fälle gibt, bei denen das Vorhandensein des benachbarten Objekts nicht erfaßt werden kann und/oder bei denen der Abstand zu dem benachbarten Körper nicht gemessen werden kann. Insbesondere wenn Wassertropfen auf der Sende/Empfangsoberfläche haften, ist die Widerhallzeit tendenziell länger, und folglich tritt ein Problem auf, wenn dieser Ultraschallwellensender/empfänger als ein Sensor für die Verwendung bei einem Auto verwendet wird, da der Sensor Wind und Regen ausgesetzt ist.
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Die
DE 199 17 862 A1 zeigt einen Ultraschallsensor, der ein Gehäusebauglied mit einem piezoelektrischen Element aufweist. Das Gehäusebauglied umfaßt einen Bodenabschnitt, der einen dicken Abschnitt und ein Paar von dünnen Abschnitten umfaßt, die eine kleinere Dicke aufweisen als der dicke Abschnitt. Das piezoelektrische Element ist auf einer inneren Oberfläche des Bodenabschnitts in einem Bereich des dicken Abschnitts angebracht, so daß der Bodenabschnitt eine erhöhte Festigkeit gegenüber den von dem piezoelektrischen Element erzeugten Ultraschallwellen aufweist. Die Dicke des dicken Abschnitts ist vorgesehen um größer als eine minimale Dicke der äußeren peripheren Seitenwand des Gehäusebauglieds zu sein. Ferner ist die Dicke des dünnen Abschnitts vorgesehen, um geringer als die minimale Dicke der äußeren peripheren Seitenwand des Gehäusebauglieds zu sein. Zur Unterdrückung von Nachhallschwingungen der dünnen Abschnitte ist es vorgesehen, auf den dünnen Abschnitten des Bodenabschnitts des Gehäusebauglieds ein isolierendes Harz aufzubringen, um eine wirksame Schallabsorption der Nachhallschwingungen zu erreichen.
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Die
DE 3505872 C2 offenbart einen Ultraschallwandler, der ein piezoelektrisches Element aufweist, das an die Innenfläche einer Platte eines Gehäuseteils geklebt ist. Das Gehäuseteil weist ferner identische Seitenwände und einen offenen Endabschnitt auf, der mit einer Abdeckplatte versehen ist. Das piezoelektrische Element kann konzentrisch auf der Oberfläche angeordnet sein, wobei die Oberplatte einen ringförmigen Abschnitt aufweist, der einen Grenzbereich eines erhabenen Abschnitts ist, der von der Außenfläche und der Innenfläche der Oberplatte vorgesehen ist. Die Höhe des erhabenen Abschnitts und die Tiefe der Ringnut soll eingestellt sein, so daß diese nicht größer als ein Drittel der Dicke der Oberplatte sind.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ultraschallwellensender/empfänger zu schaffen, bei dem der Sende/Empfangsbereich desselben in zumindest einer Richtung relativ schmal ist, und der stabile Widerhallcharakteristika aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ultraschallwellensender/empfänger gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Ultraschallwellensender/empfänger geschaffen, der ein zylindrisches Gehäuse mit einer Unterseite, ein piezoelektrisches Schwingungselement, das auf der inneren Unterseitenoberfläche der Unterseite des Gehäuses befestigt ist, und eine Ultraschallwellensende/Empfangsoberfläche, die durch die äußere Unterseitenoberfläche der Unterseite des Gehäuses definiert ist, umfaßt. Bei diesem Ultraschallwellensender/empfänger umfaßt die Unterseite des Gehäuses einen dickwandigen Abschnitt, auf dem das piezoelektrische Schwingungselement befestigt ist, und einen dünnwandigen Abschnitt, der dünner ist als der dickwandige Abschnitt. Wenn die Dicke des dickwandigen Abschnitts t1 ist, die Dicke des dünnwandigen Abschnitts t2 ist, die Dicke eines Seitenabschnitts, der fortlaufend mit dem dünnwandigen Abschnitt vorgesehen ist, A ist, und die Gleichungen als x = t2/t1, und y = A/t2 eingestellt sind, ist dieser Ultraschallwellensender/empfänger so gebildet, daß x und y innerhalb des Bereichs liegen, der durch die folgenden Gleichungen definiert ist: 0,50 ≤ x ≤ 0,64 0,75 ≤ y ≤ 1,75 y ≤ –(50/7)·x – 163/28 y ≥ –(50/7)·x + 135/28
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht, die einen Ultraschallwellensender/empfänger gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2A eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Gehäuses des in 1 gezeigten Ultraschallwellensenders/empfängers zeigt, wobei das Gehäuse entlang einer Ebene parallel mit der Unterseitenoberfläche desselben gezeigt ist;
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2B einen vertikalen Abschnitt des Gehäuses entlang einer Linie b-b in 2A;
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3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen t2/t1 und dem vollen Winkel bei halbem Maximalwert zeigt, wenn A/t2 variiert sind;
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4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen t2/t1 und der Widerhallzeit zeigt, wenn A/t2 variiert sind;
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5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen A/t2 und dem vollen Winkel bei halbem Maximalwert zeigt, wenn t2/t1 variiert sind;
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6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen A/t2 und der Widerhallzeit zeigt, wenn t2/t1 variiert sind;
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7 ein Diagramm, das einen wünschenswerten Bereich numerischer Werte zeigt, wenn x = t2/t1, und y = A/t2;
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8 ein Diagramm, das die Sende/Empfangsempfindlichkeit des Ultraschallwellensenders/empfängers zeigt;
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9 eine schematische Ansicht, die den Erfassungsbereich eines Rücksensors für die Verwendung bei einem Auto zeigt; und
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10 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem vollen Winkel bei halbem Maximalwert und dem Erfassungsabstand zeigt.
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1 ist eine Schnittansicht, die einen Ultraschallwellensender/empfänger gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser Ultraschallwellensender/empfänger 10 umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 12. Das Gehäuse 12 besteht beispielsweise aus Aluminium. Auf der inneren Unterseite des Gehäuses sind ein dickwandiger Abschnitt 14 und dünnwandige Abschnitte 16 gebildet. Ein piezoelektrisches Schwingungselement 18 ist auf dem dickwandigen Abschnitt 14 in der inneren Unterseite des Gehäuses 12 befestigt. Eine Elektrode des piezoelektrischen Schwingungselements 18 ist mit dem Gehäuse verbunden, das geerdet ist. Ein schallabsorbierendes Material 20 ist auf der gegenüberliegenden Seite an der inneren Unterseitenoberfläche des Gehäuses 12 befestigt, wobei das piezoelektrische Schwingungselement 18 dazwischen liegt.
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Ein Kondensator 22 ist dem piezoelektrischen Schwingungselement 18 über das absorbierende Material 20 gegenüberliegend angeordnet. Befestigungsbauglieder 24, die aus Silikongummi oder dergleichen hergestellt sind, sind jeweils an beiden Endes des Kondensators 22 befestigt. Eine Elektrode des Kondensators 22 und die andere Elektrode des piezoelektrischen Schwingungselements 18 sind durch eine Leitung 26 elektrisch verbunden. Ein externer Anschluß 28 ist mit der einen Elektrode des Kondensators 22 verbunden. Die andere Elektrode des Kondensators 22 ist mit dem Gehäuse verbunden, das durch eine Leitung (nicht gezeigt) geerdet ist. Außerdem ist ein externer Anschluß (nicht gezeigt) auf dem Gehäuse 12 vorgesehen.
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Die innere Unterseite des Gehäuses 12 ist mit einem ersten Haftmittel 30 gefüllt, wie z. B. einem auf Silikon basierendem Haftmittel mit einer relativ hohen Viskosität. Das erste Haftmittel bedeckt das schallabsorbierende Material 20 und das piezoelektrische Schwingungselement 18. Der Zweck der Verwendung eines Haftmittels mit einer hohen Viskosität ist es, die Einflüsse des Haftmittels, mit dem das schallabsorbierende Material getränkt ist, auf die akustischen Charakteristika zu minimieren. Nachdem das erste Haftmittel 30 ausgehärtet ist, werden die Befestigungsbauglieder 24 auf beiden Seiten des Kondensators 22 darauf plaziert. Ferner wird ein zweites Haftmittel 32, wie z. B. ein auf Silikon basierendes Haftmittel mit einer relativ niedrigen Viskosität, darüber gefüllt. Der Grund für die Verwendung eines Haftmittels mit einer niedrigen Viskosität als das zweite Haftmittel ist es, den Füllvorgang zu ermöglichen.
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2A ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des Gehäuses 12 des Ultraschallwellensenders/empfängers 10, der in 1 gezeigt ist, darstellt, wobei das Gehäuse entlang einer Ebene parallel mit der Unterseite desselben gezeigt ist, und 2B ist ein vertikaler Abschnitt, der das Gehäuse entlang der Linie b-b in 2A zeigt. Wie in 2A gezeigt, ist ein hohler Abschnitt des Gehäuses 10 bei einer Draufsicht beispielsweise in einer im wesentlichen ovalen Form gebildet. In der Richtung der lange Achse des Ovals sind die dünnwandigen Abschnitte 16, die dünner sind als der dickwandige Abschnitt 14 auf beiden Seiten des dickwandigen Abschnitts 14 gebildet. Der dickwandige Abschnitt 14 ist dagegen so gebildet, daß er sich in der Richtung der kurzen Achse des Ovals erstreckt. Der Ultraschallwellensender/empfänger 10, der in 1 gezeigt ist, wird so verwendet, daß die Richtung der langen Achse des Querschnitts des Gehäuses 12 in der Richtung vertikal hinsichtlich des Bodens eingestellt ist, und die kurze Achse desselben in der Richtung horizontal hinsichtlich des Bodens eingestellt ist. Bei dem Ultraschallwellensender/empfänger 10 definiert die äußere Unterseitenoberfläche des Gehäuses 12 eine Sende/Empfangsoberfläche. Hier ist die Form des Querschnitts des Gehäuses 12 nicht auf eine im wesentlichen ovale Form beschränkt, sondern der Querschnitt desselben kann in einer im wesentlichen rechteckigen Form, einer im wesentlichen elliptischen Form oder einer im wesentlichen runden Form gebildet sein.
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Durch Variieren der Dicke des dickwandigen Abschnitts
14, jedes der dünnwandigen Abschnitte
16 und des Seitenabschnitts
12a, der fortlaufend mit den dünnwandigen Abschnitten
16 des in
2 gezeigten Gehäuses vorgesehen ist, wurden volle Winkel bei halbem Maximalwert in vertikaler Richtung und Widerhallzeiten des Ultraschallwellensenders/empfängers
10, der diese Gehäuse
12 verwendet, gemessen. Die Meßergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 10 und in den
3 bis
6 gezeigt. Hier ist das Gehäuse
12, das in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, vollständig aus Aluminium gebildet und hat einen Durchmesser von 18 mm. [Tabelle 1]
A/t2 = 0,75
| | | t2/t1 |
| 0,43 | 0,50 | 0,57 | 0,64 | 0,71 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 29 | 32 | 35 | 38 | 41 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 2,18 | 1,56 | 1,35 | 1,22 | 1,07 |
| MAX | 2,40 | 1,75 | 1,50 | 1,35 | 1,15 |
| MIN | 2,05 | 1,45 | 1,25 | 1,15 | 1,00 |
AVE = AVERAGE = DURCHSCHNITT [Tabelle 2]
A/t2 = 1,00
| | | t2/t1 |
| 0,43 | 0,50 | 0,57 | 0,64 | 0,71 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 30 | 33 | 36 | 39 | 42 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 2,15 | 1,53 | 1,32 | 1,19 | 1,07 |
| MAX | 2,35 | 1,70 | 1,45 | 1,30 | 1,15 |
| MIN | 2,00 | 1,40 | 1,20 | 1,10 | 1,00 |
[Tabelle 3]
A/t2 = 1,25
| | | t2/t1 |
| 0,43 | 0,50 | 0,57 | 0,64 | 0,71 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 31 | 34 | 37 | 40 | 43 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 2,12 | 1,50 | 1,29 | 1,17 | 1,07 |
| MAX | 2,30 | 1,65 | 1,40 | 1,30 | 1,15 |
| MIN | 1,95 | 1,35 | 1,15 | 1,10 | 1,00 |
[Tabelle 4]
A/t2 = 1,50
| | | t2/t1 |
| 0,43 | 0,50 | 0,57 | 0,64 | 0,71 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 32 | 35 | 38 | 41 | 44 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 2,10 | 1,48 | 1,27 | 1,15 | 1,07 |
| MAX | 2,25 | 1,60 | 1,35 | 1,25 | 1,15 |
| MIN | 1,90 | 1,30 | 1,10 | 1,05 | 1,00 |
[Tabelle 5]
A/t2 = 1,75
| | | t2/t1 |
| 0,43 | 0,50 | 0,57 | 0,64 | 0,71 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 33 | 36 | 39 | 42 | 45 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 2,08 | 1,46 | 1,25 | 1,14 | 1,07 |
| MAX | 2,25 | 1,60 | 1,35 | 1,25 | 1,15 |
| MIN | 1,90 | 1,30 | 1,10 | 1,05 | 1,00 |
[Tabelle 6]
t2/t1 = 0,43
| | | A/t2 |
| 0,75 | 1,00 | 1,25 | 1,50 | 1,75 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 2,25 | 2,20 | 1,97 | 1,84 | 1,72 |
| MAX | 2,60 | 2,35 | 2,10 | 1,90 | 1,75 |
| MIN | 2,00 | 2,00 | 1,90 | 1,80 | 1,70 |
[Tabelle 7]
t2/t1 = 0,50
| | | A/t2 |
| 0,75 | 1,00 | 1,25 | 1,50 | 1,75 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 1,85 | 1,80 | 1,49 | 1,38 | 1,32 |
| MAX | 2,20 | 1,95 | 1,60 | 1,40 | 1,35 |
| MIN | 1,60 | 1,60 | 1,40 | 1,35 | 1,30 |
[Tabelle 8]
t2/t1 = 0,57
| | | A/t2 |
| 0,75 | 1,00 | 1,25 | 1,50 | 1,75 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 1,45 | 1,35 | 1,14 | 1,02 | 1,02 |
| MAX | 1,70 | 1,45 | 1,20 | 1,05 | 1,05 |
| MIN | 1,20 | 1,20 | 1,10 | 1,00 | 1,00 |
[Tabelle 9]
t2/t1 = 0,64
| | | A/t2 |
| 0,75 | 1,00 | 1,25 | 1,50 | 1,75 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 1,37 | 1,29 | 1,09 | 1,02 | 1,02 |
| MAX | 1,65 | 1,40 | 1,15 | 1,05 | 1,05 |
| MIN | 1,15 | 1,15 | 1,05 | 1,00 | 1,00 |
[Tabelle 10]
t2/t1 = 0,71
| | | A/t2 |
| 0,75 | 1,00 | 1,25 | 1,50 | 1,75 |
| Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) | AVE | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 |
| Widerhallzeit (ms) | AVE | 1,35 | 1,27 | 1,07 | 1,02 | 1,02 |
| MAX | 1,65 | 1,40 | 1,15 | 1,05 | 1,05 |
| MIN | 1,15 | 1,15 | 1,05 | 1,00 | 1,00 |
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Nachfolgend zeigen Tabelle 11 und
10 die Beziehung zwischen dem vollen Winkel bei halbem Maximalwert in der vertikalen Richtung und dem Erfassungsabstand, mit einer Installationshöhe von einer Einstellung von 40 cm, wenn der Ultraschallwellensender/empfänger
10 wie in
9 gezeigt als Rücksensor für die Verwendung bei einem Auto verwendet wird. [Tabelle 11]
| | Voller Winkel bei halbem Maximalwert (°) |
| 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| Erfassungsabstand (cm) | 110 | 85 | 70 | 60 | 50 |
Installationsposition des Ultraschallwellensenders/empfängers: eine Höhe von 40 cm über dem Boden
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Wie aus Tabelle 11 und 10 ersichtlich, ist der Erfassungsabstand umso länger, je kleiner der volle Winkel bei halbem Maximalwert ist. Genauer gesagt ist der Erfassungsabstand in einem Fall, bei dem der volle Winkel bei halbem Maximalwert 40° beträgt, 1,5 mal so lang wie in einem Fall, bei dem der volle Winkel bei halbem Maximalwert 60° beträgt. Da bei diesem Ultraschallwellensender/empfänger 10 jedoch die Sende/Empfangsoberfläche sowohl als Sendeoberfläche als auch als Empfangsoberfläche für Ultraschallwellen dient, solange nicht die Schwingungen, wenn Ultraschallwellen gesendet werden, in einer so kurzen Zeit wie möglich getrennt werden, werden reflektierte Wellen beim Senden in den Schwingungen vergraben und werden den Ultraschallwellensender/empfänger daran hindern, eine Erfassung durchzuführen. Folglich ist es zusätzlich dazu, daß der volle Winkel bei halbem Maximalwert klein ist, praktischerweise erforderlich, daß die Widerhallzeit nicht mehr als 1,5 ms beträgt bei Bedingungen, unter denen Wassertropfen auf der Sender/empfängeroberfläche haften. Falls die Widerhallzeit nicht mehr als 1,5 ms beträgt, während Wassertropfen auf der Sender/empfängeroberfläche haften, wird unter trockenen Bedingungen eine geringere Widerhallzeit erhalten.
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Dementsprechend werden aus den obigen Ergebnissen die Bedingungen, die gleichzeitig die Eigenschaft erfüllen, daß der volle Winkel bei halbem Maximalwert nicht mehr als 40° ist, und daß die Widerhallzeit nicht mehr als 1,5 ms beträgt, in Tabelle 12 gezeigt. [Tabelle 12]
| | | t2/t1 |
| 0,43 | 0,50 | 0,57 | 0,64 | 0,71 |
| A/t2 | 0,75 | O/ | O/ | O/O | O/O | /O |
| 1,00 | O/ | O/ | O/O | O/O | /O |
| 1,25 | O/ | O/O | O/O | O/O | /O |
| 1,50 | O/ | O/O | O/O | /O | /O |
| 1,75 | O/ | O/O | O/O | /O | /O |
O/: voller Winkel bei halbem Maximalwert = 40° oder weniger
/O: Widerhallzeit = 1,5 ms oder weniger
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Um die Effekte zu erreichen, die durch die vorliegende Erfindung beabsichtigt sind, ist es, wie es aus Tabelle 12 ersichtlich ist, wenn das Verhältnis der Dicke t2 des dünnwandigen Abschnitts 16 hinsichtlich der Dicke t1 des dickwandigen Abschnitts 14 0,57 beträgt, wünschenswert, daß das Verhältnis der Dicke A des Seitenabschnitts 12a hinsichtlich der Dicke t2 des dünnwandigen Abschnitts 16 auf 0,75 bis 1,75 eingestellt ist.
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Wenn außerdem das Verhältnis der Dicke t2 des dünnwandigen Abschnitts 16 hinsichtlich der Dicke t1 des dickwandigen Abschnitts 14 0,64 beträgt, ist es wünschenswert, daß das Verhältnis der Dicke A des Seitenabschnitts 12a hinsichtlich der Dicke t2 des dünnwandigen Abschnitts 16 auf 0,75 bis 1,25 eingestellt ist.
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Aus diesen Ergebnissen ergibt sich die in 7 gezeigte Beziehung. Das heißt, wenn x = t2/t1, und y = A/t2, ist die Dicke t1 des dickwandigen Abschnitts 14, die Dicke t2 jedes der dünnwandigen Abschnitte 16 und die Dicke A des Seitenabschnitts 12a so eingestellt, daß x und y innerhalb des Bereichs liegen, der durch die folgenden Gleichungen definiert ist, wobei die Effekte, die durch die vorliegende Erfindung erreicht werden sollen, erreicht werden können. 0,50 ≤ x ≤ 0,64 (1) 0,75 ≤ y ≤ 1,75 (2) y ≤ –(50/7)·x + 163/28 (3) y ≥ –(50/7)·x + 135/28 (4)
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In 8 zeigen die durchgezogenen Linien die Direktivitätscharakteristika in der vertikalen und der horizontalen Richtung des Ultraschallwellensenders/empfängers 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das ein Aluminiumgehäuse verwendet, bei dem der Durchmesser 18 mm, die Dicke t1 des dickwandigen Abschnitts 14 0,70 mm, die Dicke t2 jedes der dünnwandigen Abschnitte 16 0,40 mm und die Dicke A des Seitenabschnitts 12a, der fortlaufend mit den dünnwandigen Abschnitten vorgesehen ist, 0,4 mm beträgt.
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Ebenfalls in 8 zeigen die gestrichelten Linien die Direktivitätscharakteristika in der vertikalen Richtung des Ultraschallwellensenders/empfängers 10 gemäß einem vergleichbaren Beispiel, das ein Aluminiumgehäuse verwendet, bei dem der Durchmesser 18 mm, die Dicke t1 des dickwandigen Abschnitts 0,70 mm, die Dicke t2 jedes der dünnwandigen Abschnitte 0,30 mm und die Dicke des Seitenabschnitts 12a, der fortlaufend mit dem dünnwandigen Abschnitt vorgesehen ist, 0,4 mm beträgt.
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Es ist aus 8 offensichtlich, daß der volle Winkel bei halbem Maximalwert (etwa 30°) des Ultraschallwellensenders/empfängers 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bessere Direktivitätscharakteristika in der vertikalen Richtung schafft im Vergleich zu dem vollen Winkel bei halbem Maximalwert (etwa 60°) des herkömmlichen Beispiels.
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Folglich kann gemäß dem Ultraschallwellensender/empfänger 10 dieses Ausführungsbeispiel der Erfassungsabstand länger gemacht werden, da der volle Winkel bei halbem Maximalwert in der vertikalen Richtung nicht mehr als 40° beträgt, und ist kaum Einflüssen von reflektierten Wellen von dem Boden ausgesetzt. Da ferner gemäß dem Ultraschallwellensender/empfänger 10 dieses Ausführungsbeispiels die Widerhallzeit nicht mehr als 1,5 ms beträgt, wenn Wassertropfen an der Sender/empfängeroberfläche haften, kann der Einfluß von Sendewellen auf reflektierte Wellen minimiert werden.
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Wie aus dem vorhergehenden offensichtlich, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ultraschallwellensender/empfänger geschaffen, bei dem der Sender/Empfangsbereich desselben in zumindest einer Richtung relativ schmal ist, und der stabile Widerhallcharakteristika aufweist. Dieser Ultraschallwellensender/empfänger weist einen langen Erfassungsabstand auf, und kann als ein Rücksensor mit einer besseren Leistungsfähigkeit verwendet werden.
