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Die
gegenwärtige
Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallsensor mit einer an
einem Substrat angebrachten Ultraschallvibrationseinrichtung.
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Ein
Ultraschallsensor, der eine piezoelektrische Vibrationseinrichtung
aufweist, die an einem Substrat angebracht ist, das aus einem Metallmaterial
oder einem Harzmaterial hergestellt ist, ist bisher bekannt. Der
Ultraschallsensor ist an einem Kraftfahrzeug angebracht, und es
werden von ihm Ultraschallwellen zu Objekten vor dem Fahrzeug oder
um dieses herum ausgesendet. Die Objekte werden auf der Grundlage
der Ultraschallwellen erfasst, die von den Objekten reflektiert
und von dem Ultraschallsensor aufgenommen werden. Auf diese Art
werden ein Abstand zu den Objekten und zweidimensionale oder dreidimensionale
Formen der Objekte erfasst.
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Ein
Beispiel für
diese Art von Ultraschallsensor ist in der JP-A-2002-58097 offenbart.
Ein relevanter Abschnitt dieses Ultraschallsensors ist in der beigefügten 8 gezeigt. Ein zylindrisches
Aluminiumgehäuse 119 ist
mit einem Fahrzeugkörperteil 120 verbunden,
und von dem zylindrischen Aluminiumgehäuse 119 wird ein Ultraschallsensor 110 gehalten, der
eine Ultraschallvibrationseinrichtung 111 aufweist, die
aus einem piezoelektrischen Element hergestellt ist, das an einem
Substrat 112 angebracht ist. Die Vibrationseinrichtung 111 ist
an einer ersten Fläche
des Substrates 112 angebracht, und eine zweite Fläche, die
zu der ersten Fläche
des Substrates 112 gegenüberliegend angeordnet ist,
ist einer Vorderseite des Fahrzeugs zugewandt, zu der die Ultraschallwellen übertragen
werden. Ultraschallwellen, die von einem Objekt reflektiert werden,
das sich vor dem Fahrzeug befindet, werden von dem Substrat 112 aufgenommen
und durch die Vibrationseinrichtung 111 in elektrische
Signale umgewandelt.
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Weil
der Ultraschallsensor an einem Fahrzeug an einer von außen sichtbaren
Position angebracht ist, ist es notwendig, ihn so klein wie möglich zu
machen, um nicht das Design des Fahrzeugs zu ruinieren. Es ist jedoch
das Problem vorhanden, dass die Resonanzfrequenz des Substrats 112 höher wird, wenn
seine Größe schrumpft.
Dies führt
zu einem Anstieg der Abschwächung
der Ultraschallwellen und zu einer Verschlechterung der Richtfähigkeit
bzw. der Richtwirkung. Die Resonanzfrequenz kann dadurch verringert
werden, dass die Starrheit des Substrats verringert wird. Daher
ist es denkbar, das Substrat dünner
zu machen oder ein Material zu verwenden, das ein niedrigeres Elastizitätsmodul
aufweist. Die Festigkeit des Substrats gegenüber einer Aufprallkraft wird
jedoch beträchtlich
dadurch verringert, dass die Starrheit des Substrats verringert
wird.
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Es
ist Aufgabe der gegenwärtigen
Erfindung, einen kompakten Ultraschallsensor bereitzustellen, bei
dem die Resonanzfrequenz verringert ist, während eine mechanische Festigkeit
hinsichtlich einer Aufprallkraft beibehalten wird.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale von Anspruch 1 und 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
erfindungsgemäß Ultraschallsensor weist
ein Substrat, das aus einem Material, wie zum Beispiel Harz, hergestellt
ist, und eine Vibrationseinrichtung, die aus einem piezoelektrischen
Element besteht, das an dem Substrat angebracht ist, auf. Der Ultraschallsensor
kann an einem Kraftfahrzeug angebracht sein, um Objekte zu erfassen,
die sich vor dem Fahrzeug oder um dieses herum befinden. Die Vibrationseinrichtung
wird durch ihr zugeführte
elektrische Signale in Schwingung versetzt, und die Schwingungen
der Vibrationseinrichtung werden zu dem Substrat übertragen,
das Ultraschallwellen zu Objekten überträgt, welche sich vor dem Fahrzeug oder
um dieses herum befinden. Ultraschallwellen, die von den Objekten
reflektiert werden, werden von dem Substrat aufgenommen und durch
die Vibrationseinrichtung in elektrische Signale umgewandelt. Beispielsweise
wird ein Abstand zu einem Objekt von dem Fahrzeug auf der Grundlage
der reflektierten Ultraschallwellen erfasst.
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Die
Vibrationseinrichtung ist mit einer ersten Fläche des Substrats mit einem
Klebstoff verbunden, und in dem Substrat sind Ausnehmungen bzw.
Hohlräume,
die zu einer zweiten Fläche
offen sind, ausgeformt, um die Starrheit des Substrates zu verringern. Durch
Verringern der Starrheit des Substrates wird seine Resonanzfrequenz
auf ein Niveau verringert, das wünschenswert
ist, um eine hohe Richtfähigkeit und
Empfindlichkeit zu erzielen, ohne dass die Dicke des Substrats verringert
oder sein Oberflächenbereich
vergrößert werden.
Weil die Dicke des Substrats nicht verringert wird, wird auch die
mechanische Festigkeit des Substrats gegenüber einer Aufprallkraft nicht
verringert.
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Anstelle
der Ausnehmungen oder zusätzlich zu
diesen können
Sackgassendurchgangsausnehmungen ausgeformt sein. Die Ausnehmungen
können
an der ersten Fläche
ausgeformt sein, an der die Vibrationseinrichtung angebracht ist.
In diesem Fall ist es bevorzugt, die Ausnehmungen nicht in einem Bereich
auszuformen, an dem die Vibrationseinrichtung verbunden ist, um
die Verbindungskraft der Vibrationseinrichtung mit dem Substrat
zu erhöhen.
Die Ausnehmungen können
an beiden Flächen
ausgeformt sein. Die Ausnehmungen können in einer Gitteranordnung
ausgeformt sein, so dass die mechanische Festigkeit des Substrats
in jeder Richtung gleichförmig
wird. Anstelle der Ausnehmungen oder zusätzlich zu diesen können in
dem Substrat Durchgangsausnehmungen ausgeformt sein. Entlang Seitenflächen des
Substrats können
außerdem
herausgeschnittene Abschnitte bzw. Aussparungsabschnitte ausgeformt
sein, um die Starrheit des Substrates weiter zu verringern. Die
Ausnehmungen können
mit einem Füllstoff
gefüllt
sein, der eine geringere Starrheit aufweist als das Substrat, um
zu verhindern, dass Fremdpartikel in die Ausnehmungen eindringen.
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Erfindungsgemäß kann die
Resonanzfrequenz des Substrates auf ein gewünschtes Niveau verringert werden,
ohne dass auf die mechanische Festigkeit des Substrats verzichtet
wird, und ohne dass ein Oberflächenbereich
des Substrats vergrößert wird.
Andere Aufgaben und Merkmale der gegenwärtigen Erfindung sind aus einem
besseren Verständnis
der bevorzugten Ausführungsform
schneller ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung im
Folgenden beschrieben wird.
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1A ist
eine Draufsicht, die einen erfindungsgemäßen Ultraschallsensor zeigt,
der von einer ersten Fläche
eines Substrats aus betrachtet wird, an der eine Vibrationseinrichtung
angebracht ist;
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1B ist
eine Querschnittsansicht, die den Ultraschallsensor entlang der
Linie IB-IB, die in 1A gezeigt ist, darstellt;
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2A ist
eine Draufsicht, die eine modifizierte Form des Ultraschallsensors
zeigt, der von einer ersten Fläche
eines Substrates aus betrachtet wird, an der eine Vibrationseinrichtung
angebracht ist;
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2B ist
eine Querschnittsansicht, welche die modifizierte Form des Ultraschallsensors
entlang einer Linie IIB-IIB, die in 2A dargestellt
ist, zeigt;
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3A bis 3D zeigen
verschieden modifizierte Formen des in 1A gezeigten
Ultraschallsensors;
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4A bis 4B zeigen
Variation 1 der erfindungsgemäßen Ausführungsform,
bei der in dem Substrat Durchgangsausnehmungen ausgeformt sind;
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5A bis 5B zeigen
Variation 2 der erfindungsgemäßen Ausführungsform,
bei der entlang Seitenflächen
des Substrats herausgeschnittene Abschnitte bzw. Aussparungsabschnitte
ausgeformt sind;
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6 zeigt
Variation 3 der erfindungsgemäßen Ausführungsform,
bei der Ausnehmungen, die in dem Substrat ausgeformt sind, mit Füllmaterial
gefüllt sind;
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7A bis 7D zeigen
Variation 4 der erfindungsgemäßen Ausführungsform,
bei der an der zweiten Fläche
des Substrats Ausnehmungen ausgeformt sind; und
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8 ist
eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Ultraschallsensor
zeigt, der an einem Fahrzeugkörperelement
angebracht ist.
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung
beschrieben. Wie in den 1A und 1B dargestellt
ist, weist ein Ultraschallsensor 10 eine Ultraschallvibrationseinrichtung 11,
die Ultraschallwellen erzeugt und erfasst, und ein Substrat 12 auf.
Die Ultraschallvibrationseinrichtung 11 ist aus einem piezoelektrischen
Element hergestellt, wie zum Beispiel einem Blei-Zirkonat-Titanat (PZT).
Das piezoelektrische Element ist zwischen einem Paar von Elektroden
angeordnet, das die Ultraschallvibrationseinrichtung 11 bildet,
welche eine Dicke von 0,1 mm und einem Ebenenbereich von 1 mm × 1 mm aufweist.
Weil das PZT einen hohen piezoelektrischen Koeffizienten aufweist,
können
einerseits Ultraschallwellen auf einem hohen Niveau erzeugt und
andererseits Ultraschallwellen auf einem niedrigen Niveau empfangen
werden.
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Das
Substrat 12 ist aus einem Harzmaterial, wie zum Beispiel
technischem Kunststoff, hergestellt und in einer quadratischen Platte
ausgeformt, die eine Dicke von 0,5 mm und einen Ebenenbereich von 3
mm × 3
mm aufweist. Das Harzmaterial kann durch Gießen oder durch maschinelle
Bearbeitung bei geringen Kosten leicht als Substrat 12 ausgeformt
werden. Die Ultraschallvibrationseinrichtung 11 ist mittels
eines Klebstoffs 13 mit einem mittigen Abschnitt einer
ersten Fläche
bzw. Oberfläche 12a des
Substrates 12 verbunden. Der Ultraschallsensor 10 ist
an einem Fahrzeugkörperelement 20 an
einer bestimmten Position derart angebracht, dass die erste Fläche 12a des
Substrates 12 der Innenseite des Fahrzeugs und die zweite
Fläche 12b der
Außenseite
des Fahrzeugs zugewandt sind. Das Substrat 12 kann aus
einem anderen Material als Harz, wie zum Beispiel einem Halbleitermaterial
oder Glas, hergestellt sein. In dem Fall, wo das Halbleitermaterial
verwendet wird, können
an dem Substrat andere elektronische Elemente ausgebildet sein,
wobei ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters
verwendet wird.
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Das
Substrat 12 wird durch die Vibrationseinrichtung 11 in
Schwindung versetzt, und es werden von dem Substrat 12 Ultraschallwellen
zu erfassenden Objekten übertragen.
Von dem Substrat 12 werden Ultraschallwellen aufgenommen,
die von den Objekten reflektiert werden. Die Objekte vor dem Fahrzeug
oder um dieses herum werden auf der Grundlage der reflektierten
Ultraschallwellen erfasst. Das Substrat 12 schwingt bei
einer bestimmten Resonanzfrequenz, wenn die Ultraschallwellen, die
von den Objekten reflektiert werden, aufgenommen werden. Die Schwingungen
des Substrates 12 werden durch die Vibrationseinrichtung 11 in
elektrische Signale umgewandelt. Die elektrischen Signale werden einem
elektronischen Bauteil (nicht dargestellt) zugeführt, das mit der Vibrationseinrichtung 11 verbunden ist,
und sie werden anschließend
zu einer außenseitigen
elektronischen Steuereinheit (ECU) gesendet. Es wird beispielsweise
ein Abstand von dem Fahrzeug zu einem Objekt, das sich vor dem Fahrzeug befindet,
auf der Grundlage einer Zeitdifferenz oder einer Phasendifferenz
zwischen den übertragenen Wellen
und den reflektierten Wellen berechnet.
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Wenn
das Substrat 12 aus einer Harzplatte hergestellt ist, die
eine Dicke von 0,5 mm aufweist, welche notwendig ist, um gegenüber einem
Stoß eine
ausreichende mechanische Festigkeit zu sichern, ist ein Ebenenbereich
von ungefähr
5 mm × 5 mm
notwendig, um eine Resonanzfrequenz von ungefähr einigen zehn kHz zu erzielen.
Es ist im Allgemeinen schwierig, die Resonanzfrequenz zu verringern,
ohne dass die Dicke des Substrats 12 verringert oder sein
Oberflächenbereich
vergrößert werden.
Es ist jedoch möglich,
die Resonanzfrequenz dadurch zu verringern, dass die Starrheit des
Substrats 12 verringert wird, weil die Resonanzfrequenz proportional
zu einer Quadratwurzel der Starrheit ist. Bei der gegenwärtigen Erfindung
wird die Starrheit des Substrates ohne Änderung seiner Dicke und Ebenengröße wie folgt
verringert.
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Wie
in den 1A und 1B dargestellt ist,
sind an der ersten Fläche 12a des
Substrates 12 Ausnehmungen bzw. Hohlräume 14 in einer Gitteranordnung
ausgeformt. Die Breite der Ausnehmung 14 liegt bei 0,1
mm, ihre Tiefe liegt bei 0,25 mm (die Hälfte der Dicke) und ein Abstand
zwischen benachbarten Ausnehmungen liegt bei 0,1 mm. Die Starrheit des
Substrates 12 kann so beträchtlich verringert werden,
ohne dass sich seine Dicke ändert,
und demgemäß wird die
Resonanzfrequenz von 120 kHz auf 60 kHz verringert. Ein Querschnitt
der Ausnehmung 14 ist nicht auf eine rechtwinklige Form
begrenzt, sondern er kann auch halbkreisförmig oder keilförmig sein.
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Weil
die Ausnehmungen 14 in einer Gitteranordnung hergestellt
sind, um eine gesamte erste Fläche 12a des
Substrates 12 gleichförmig
zu bedecken, kann die mechanische Festigkeit gegenüber einem
Stoß in
jeder Richtung gleichförmig
gemacht werden. Die Schwingungen der Vibrationseinrichtung 11 werden
größer, weil
die Ausnehmungen 14 auch unter der Vibrationseinrichtung 11 ausgeformt
sind. Weil an der zweiten Fläche 12b keine
Ausnehmungen ausgeformt sind, werden von dieser Ultraschallwellen
gleichmäßig übertragen
und aufgenommen, ohne dass eine Abschwächung verursacht wird.
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Die
in den 1A und 1B dargestellte Ausführungsform
kann in eine Form abgewandelt werden, die in den 2A und 2B dargestellt
ist. In dieser modifizierten Form sind an der ersten Fläche 12a an
einer Position, an der die Vibrationseinrichtung 11 verbunden
ist, keine Ausnehmungen 14 ausgeformt. Die Vibrationseinrichtung 11 ist
mit der ersten Fläche 12a fester
verbunden, und eine Abschwächung
von Ultraschallwellen an einer Grenze zwischen der Vibrationseinrichtung 11 und
der ersten Fläche 12a kann
geringer gemacht werden.
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Ferner
kann die Ausführungsform,
die in den 1A und 1B gezeigt
ist, so abgewandelt werden, wie es in den 3A bis 3D dargestellt
ist. In der in 3A abgewandelten Form sind die
Ausnehmungen 14 um die Mitte des Substrates 12 herum
quadratförmig
ausgeformt. In der in 3B dargestellten modifizierten
Form sind die Ausnehmungen 14 um die Mitte des Substrates 12 herum
kreisförmig
ausgeformt. In der in 3C gezeigten modifizierten Form
ist ein Paar von Ausnehmungen 14 derart ausgeformt, dass
sie einander an der Mitte des Substrates 12 kreuzen. In
der in 3D gezeigten modifizierten Form
sind anstelle der Ausnehmungen 14 mehrere Durchgangsausnehmungen 15 ausgeformt,
die zu der ersten Fläche 12a hin
offen sind. Jede Durchgangsausnehmung weist einen Ebenenbereich
von 0,1 mm × 0,1
mm und eine Tiefe von 0,25 mm (die Hälfte der Dicke des Substrates 12)
auf. Weil die Durchgangsausnehmungen 15 gleichförmig verteilt
sind, ist die mechanische Festigkeit gegenüber einem Stoß in jeder
Richtung gleichmäßig. Anstelle der
quadratischen Durchgangsausnehmungen 15 können runde
Durchgangsausnehmungen ausgestaltet sein. Die Querschnittsform der
Ausnehmung 14 (die in den 3A bis 3C dargestellt
ist) in der Dickenrichtung des Substrates 12 kann willkürlich ausgewählt sein,
das heißt
es kann eine Halbkreis- oder Keilform sein. Die Abstände zwischen
den Ausnehmungen 14 und die Tiefe der Ausnehmungen 14 oder
der Durchgangsausnehmungen 15 können willkürlich ausgewählt sein.
Ferner können
die Ausnehmungen 14 und die Durchgangsausnehmungen 15 in
Kombination ausgeformt sein. Es ist auch möglich, die Ausnehmungen 14 oder
die Durchgangsausnehmungen 15 an einer Position wegzulassen,
an der die Vibrationseinrichtung 11 verbunden ist.
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In
dem oben beschriebenen Ultraschallsensor 10 wird die Resonanzfrequenz
des Substrates 12 dadurch verringert, dass Ausnehmungen 14 oder Durch gangsausnehmungen 15 ausgeformt
sind, wodurch die Starrheit verringert wird. Demgemäß wird eine
Sollresonanzfrequenz, beispielsweise 60 kHz, erzielt, ohne dass
die Größe des Ultraschallsensors 10 erhöht wird,
während
die mechanische Festigkeit hinsichtlich eines Stoßes beibehalten
wird (d. h. ohne Verringerung der Dicke). Daher kann der Ultraschallsensor 10 kompakt
bei geringen Kosten hergestellt werden. Außerdem ist die Form des Substrates 12 nicht
auf die Quadratform beschränkt,
sondern diese kann beispielsweise auch rund sein.
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In
den 4A bis 7D sind
einige Variationen der oben beschriebenen Ausführungsform gezeigt. Variation
1 ist in den 4A und 4B gezeigt.
In 4A sind durch das Substrat 12 Durchgangsausnehmungen 17 ausgeformt,
die sich zueinander parallel erstrecken. Die Durchgangsausnehmungen 17 können in
einer Gitteranordnung derart ausgeformt sein, dass sie einander
kreuzen. In 4B sind Ausnehmungen 14 und
Durchgangsausnehmungen 17 in Kombination ausgebildet. Durch
derartiges Herstellen der Durchgangsausnehmungen 17 und/oder
der Ausnehmungen 14 kann die Starrheit des Substrates 12 verringert
werden, um dadurch die Resonanzfrequenz abzusenken.
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Variation
2 ist in den 5A und 5B gezeigt.
In 5A sind entlang einer Seitenfläche 12c des Substrates 12 zusätzlich zu
den Ausnehmungen 14, die an der ersten Fläche 12a ausgeformt
sind, L-förmige
herausgeschnittene Abschnitte bzw. Aussparungsabschnitte 16 ausgeformt.
In 5B sind zusätzlich
zu den Ausnehmungen 14 an der Seitenfläche 12c U-förmige herausgeschnittene
Abschnitte bzw. Aussparungsabschnitte 16 ausgeformt. Die
herausgeschnittenen Abschnitte 16 können nur an oder entlang einem
Paar der Seitenflächen 12c oder
an oder entlang allen Seitenflächen 12c ausgeformt sein.
Die Starrheit des Substrates 12 wird auf diese Art und
Weise auch verringert.
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Variation
3 ist in 6 gezeigt. In dem in 6 gezeigten
Ultraschallsensor 10 ist jede Ausnehmung 14 mit
einem Füllmaterial 18 gefüllt, das aus
einem Material hergestellt ist, welches eine geringere Starrheit
hat als das Substrat 12. Fremdpartikel werden daran gehindert,
in die Ausnehmungen 14 einzudringen, und dadurch wird eine
Abschwächung der
Ultraschallwellen aufgrund der Fremdpartikel vermieden. Weil die
Starrheit des Füllmaterials 18 geringer
ist als die des Substrats 12, wird die Gesamtstarrheit
des Substrates 12 durch das Füllmaterial 18 nur gering
beeinträchtigt.
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Variation
4 ist in den 7A bis 7D gezeigt.
In dem in 7A gezeigten Ultraschallsensor 10 sind
die Ausnehmungen 14 an der zweiten Fläche 12b ausgeformt.
In Größe und Form
entsprechen die Ausnehmungen 14 zwar den in 1B gezeigten, aber
sie sind anstatt an der ersten Fläche 12a an der zweiten
Fläche 12b ausgeformt.
In dem in 7B gezeigten Ultraschallsensor 10 sind
die Ausnehmungen 14 nicht in einem Bereich ausgeformt,
welcher der Vibrationseinrichtung 11 entspricht. In dem
in 7C gezeigten Ultraschallsensor 10 sind
die Ausnehmungen 14 zwar an beiden Flächen 12a, 12b de Substrats 12 ausgeformt,
aber sie sind etwas flacher als die, die nur an der zweiten Fläche 12b ausgeformt sind
(siehe 7A und 7B). In
den in 7D gezeigten Ultraschallsensor 10 sind
die Ausnehmungen 14 an beiden Flächen 12a, 12b ausgeformt
wie in den Ultraschallsensor, der in 7C gezeigt
ist. Die Ausnehmungen 14 an der zweiten Fläche 12b sind
jedoch in Bezug auf die Ausnehmungen 14 in der ersten Fläche 12a in
einem Zickzackverhältnis angeordnet.
Die Starrheit des Substrats 12 wird ähnlich wie in der vorhergehenden
Ausführungsform oder
in ihren Variationen verringert, und demgemäß wird die Resonanzfrequenz
verringert.
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Im
Folgenden sind Vorteile zusammengefasst, die durch die gegenwärtige Erfindung
erzielt werden. Die Starrheit des Substrats 12 kann dadurch verringert
werden, dass in diesem die Ausnehmungen 14 oder die Durchgangsausnehmungen 15 ausgebildet
sind, ohne dass die Dicke des Substrats 12 verringert wird.
Daher kann die Resonanzfrequenz des Substrats 12 auf ein
Sollniveau abgesenkt werden, ohne dass seine Ebenengröße erhöht wird, während die
mechanische Festigkeit des Substrats 12 hinsichtlich einer
Stoßkraft
aufrechterhalten bleibt. Die Ausnehmungen 14 und/oder die
Durchgangsausnehmungen 15 sind an dem Substrat 12 mühelos ausgebildet,
und die Resonanzfrequenz wird ohne Verwendung weiterer Komponenten
abgesenkt.
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Die
Starrheit des Substrats 12 kann durch Ausformen der Ausnehmungen 14 in
einer Gitteranordnung in allen Richtungen gleichförmig gemacht werden.
Die Starrheit des Substrats 12 kann dadurch weiter verringert
werden, dass zusätzlich
zu den Ausnehmungen 14 herausgeschnittene Abschnitte 16 ausgeformt
sind (wie es in den 5A und 5B gezeigt
ist). In dem Fall, wo in einem Bereich, der die Vibrationseinrichtung 11 kontaktiert,
keine Ausnehmungen 14 ausgeformt sind (wie in den 2A und 2B gezeigt
ist), ist die Vibrationseinrichtung 11 mit einem Klebstoff 13 an
dem Substrat 12 stabiler verbunden, weil ein Kontaktbereich
zwischen dem Substrat 12 und der Vibrationseinrichtung 11 vergrößert ist.
Eine Abschwächung
der Ultraschallwellen an der Grenze zwischen der Vibrationseinrichtung 11 und
dem Substrat 12 wird gleichzeitig unterdrückt. Wenn
die Vibrationseinrichtung 11 mit der ersten Fläche 12a verbunden
ist und die Ausnehmungen 14 an der zweiten Fläche 12b ausgeformt
sind (wie es in den 7A und 7B gezeigt
ist), kann die Vibrationseinrichtung 11 mit dem Substrat 12 leicht
und haltbarer verbunden sein. Die Abschwächung der Ultraschallwellen
an der Grenze wird ebenso unterdrückt.
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In
dem Fall, wo die Ausnehmungen 14 mit dem Füllmaterial 18 gefüllt sind,
das eine geringe Starrheit aufweist (wie es in 6 gezeigt
ist), werden Fremdpartikel daran gehindert, in die Ausnehmungen 14 einzudringen,
und eine Verringerung der Empfindlichkeit des Ultraschallsensors
aufgrund der Fremdpartikel wird vermieden. Weil die Starrheit des Füllmaterials 18 geringer
ist als die des Substrats 12, wird eine Gesamtstarrheit
des Substrats 12 durch das Füllmaterial 18 kaum
beeinträchtigt.
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Die
gegenwärtige
Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform
und die Variationen begrenzt, die oben beschrieben wurden, sondern
sie kann auf andere Arten modifiziert werden. Beispielsweise können zusätzlich zu
den Ausnehmungen und Durchgangsausnehmungen, die in dem Substrat 12 ausgeformt
sind, die Ausnehmungen und Durchgangsausnehmungen in der Vibrationseinrichtung 11 ausgeformt
sein. Die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors 10 kann
auf diese Art und Weise weiter abgesenkt werden, und die Ausgabe
der Vibrationseinrichtung 11 kann dadurch erhöht werden,
dass die Starrheit der Vibrationseinrichtung 11 auf diese
Art und Weise verringert wird.
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Erfindungsgemäß wird ein
Ultraschallsensor 10, der aus einem Substrat 12 und
einer an dem Substrat 12 angebrachten piezoelektrischen
Vibrationseinrichtung 11 besteht, vorteilhafterweise als Sensor
verwendet, um einen Abstand zu einem Objekt zu erfassen, das sich
vor einem Kraftfahrzeug befindet. Ultraschallwellen, die von dem
Sensor 10 übertragen
werden, werden von dem Objekt reflektiert, und die reflektierten
Wellen werden von dem Sensor aufgenommen. Auf der Grundlage der
reflektierten Wellen wird der Abstand von dem Fahrzeug zu dem Objekt
berechnet. Um die Starrheit zu verringern und dadurch eine Resonanzfrequenz
des Substrats 12 auf ein Sollniveau abzusenken, sind in
dem Substrat 12 Ausnehmungen 14 ausgeformt. Eine
Dicke des Substrats 12 wird nicht verringert, um seine mechanische
Festigkeit hinsichtlich einer Stoßkraft aufrechtzuerhalten.
Auf diese Art und Weise wird ohne Vergrößern des Ultraschallsensors 10 eine
Resonanzfrequenz erzielt, die wünschenswert
ist, um eine ausreichend hohe Richtfähigkeit und Empfindlichkeit
zu realisieren.