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Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor, in welchem ein Ultraschall-Erfassungselement an einem akustischen Anpassungselement angebracht ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Im Stand der Technik ist ein Ultraschallsensor bekannt, bei welchem ein Ultraschall-Erfassungselement an einem aus einem Metall, einem Harzmaterial oder dergleichen bestehenden Substrat angebracht ist. Der Ultraschallsensor sendet eine Ultraschallwelle unter Verwendung eines Elements, das imstande ist, die Ultraschallwelle zu senden, und empfängt die Ultraschallwelle, welche mit einem erfassten Körper kollidiert und von diesem reflektiert wird, unter Verwendung eines Elements, das imstande ist, eine Ultraschallwelle zu empfangen, um dadurch eine Positionsmessung oder eine Abstandsmessung eines Objekts in der Umgebung oder eine Messung eines zweidimensionalen Aufbaus oder eines dreidimensionalen Aufbaus des Objekts durchzuführen.
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Ein derartiger Ultraschallsensor kann mit einer akustischen Anpassungsschicht versehen sein, welche eine akustische Impedanz einstellt, um einen Übertragungswirkungsgrad von gesendeten/empfangenen Ultraschallwellen zu verbessern. Zum Beispiel ist ein Ultraschallsensor bekannt, bei welchem eine akustische Anpassungsschicht an einer Fläche eines Ultraschall-Erfassungselements befestigt ist, das aus einem piezoelektrischen Element besteht, wobei die akustische Anpassungsschicht durch ein Material, in welchem Glasblasen in ein synthetisches Harz diffundiert sind, mit einer Dicke von einem Viertel der Ultraschallwelle ausgebildet ist (siehe die
JP-10-224895 A ).
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Hier ist in einem Fall eines Montierens des vorhergehenden Typs eines Ultraschallsensors in ein zu verwendendes Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Kraftfahrzeug, eine akustische Anpassungsschicht in dem Ultraschallsensor durch ein Material, wie zum Beispiel ein Metall befestigt. Deshalb werden Ultraschallwellen über die akustische Anpassungsschicht von diesem Material zu einem Ultraschall-Erfassungselement von diesem gesendet und kann dies dadurch den Grund von Rauschen erzeugen. Weiterhin schränkt das Material eine Oszillation der akustischen Anpassungsschicht ein, die durch die Ultraschallwelle bewirkt wird, um die Oszillation zu dämpfen, was zu einem Verringern der Erfassungsempfindlichkeit der Ultraschallwelle führt.
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Darüber hinaus offenbart die Druckschrift
US 5 907 521 A einen Ultraschall-Entfernungsmesser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Außerdem beschreibt die Druckschrift
US 6 876 127 B2 einen Ultraschall-Transceiver und ein diesen verwendendes Ultraschall-Abstandssonar, bei dem ein inneres Gehäuse einen Bodenabschnitt, eine erste rohrförmige Seitenwand, die sich von einer Endfläche des Bodenabschnitts aus erstreckt, und einen ersten Flanschabschnitt, der an einem äußeren Umfangsabschnitt der ersten rohrförmigen Seitenwand ausgebildet ist, besitzt. Der Bodenabschnitt und die erste rohrförmige Seitenwand bilden einen rohrförmigen Hohlraum, der dazwischen ausgebildet ist, und ein piezoelektrisches Teil ist an der einen Endfläche des Bodenabschnitts in dem rohrförmigen Hohlraum montiert. Ein äußeres Gehäuse besitzt eine zweite rohrförmige Seitenwand, die koaxial um den äußeren Umfangsabschnitt der ersten rohrförmigen Seitenwand unter Bildung eines vorbestimmten Spaltes dazwischen angeordnet ist. Die zweite rohrförmige Seitenwand ist mit einem Endabschnitt ausgestattet, der gegenüber der einen Endfläche des ersten Flanschabschnitts gelegen ist und mit diesem in Kontakt gebracht ist. Ein erstes Absorptionsteil ist in den Spalt zwischen der ersten rohrförmigen Seitenwand und der zweiten rohrförmigen Seitenwand eingefügt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung als eine Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallsensor zu schaffen, der zum Realisieren einer hohen Erfassungsempfindlichkeit bezüglich einer Ultraschallwelle mit einer akustischen Anpassungsschicht ausgestattet ist.
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Diese Aufgabe wird mit kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1A eine erläuternde Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die von einer Seite eines akustischen Anpassungselements betrachtet wird;
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1B einen Querschnitt entlang einer Linie IB-IB in 1A;
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2 eine erläuternde Darstellung eines Einflusses eines Elastizitätsgrads und einer Dicke eines Oszillationsdämpfungselements bezüglich einer Erfassungsempfindlichkeit des Ultraschallsensors;
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3 eine erläuternde Ansicht einer Ausgestaltung des akustischen Anpassungselements in dem ersten Ausführungsbeispiel;
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4 eine erläuternde Ansicht einer weiteren Ausgestaltung des Oszillationsdämpfungselements;
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5A und 5B erläuternde Ansichten, von denen jede einen Ultraschallsensor zeigt, der mit einer Deckschicht zum Bedecken des Oszillationsdämpfungselements und einer Empfangsoberfläche des akustischen Anpassungselements ausgestattet ist;
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6 eine erläuternde Darstellung eines Einflusses eines Elastizitätsgrads und einer Dicke der Deckschicht bezüglich einer Erfassungsempfindlichkeit des Ultraschallsensors;
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7 eine erläuternde Ansicht eines Einflusses eines Bedeckungsgrads, mit welchem die Deckschicht die Empfangsoberfläche des akustischen Anpassungselements bedeckt, bezüglich einer Erfassungsempfindlichkeit des Ultraschallsensors;
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8 eine erläuternde Ansicht einer Montageposition des Ultraschallsensors in einem Fahrzeug;
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9A und 9B erläuternde Ansichten von Ausgestaltungen des Oszillationsdämpfungselements;
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10A eine erläuternde Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die von einer Seite eines akustischen Anpassungselements betrachtet wird;
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10B einen Querschnitt entlang einer Linie XB-XB in 10A;
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11 eine erläuternde Ansicht einer Ausgestaltung eines Verfahrens eines Haltens eines akustischen Anpassungselements durch ein Oszillationsdämpfungselement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
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12 eine erläuternde Ansicht des akustischen Anpassungselements integral mit dem Oszillationsdämpfungselement;
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13 eine erläuternde Ansicht einer Ausgestaltung einer Montagestruktur des Ultraschallsensors in einem Fahrzeug;
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14A und 14B erläuternde Ansichten, von denen jede eine Ausgestaltung einer Verbindungsstruktur zwischen dem akustischen Anpassungselement und dem Oszillationsdämpfungselement zeigt; und
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15A und 15B erläuternde Ansichten, von denen jede eine Ausgestaltung der Verbindungsstruktur zwischen dem akustischen Anpassungselement und dem Oszillationsdämpfungselement zeigt.
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ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Ein Ultraschallsensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Hier wird ein Beispiel eines Falls erläutert, in dem ein Ultraschallsensor in ein Fahrzeug eingebaut ist und als ein Hindernissensor verwendet wird.
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Hier zeigt eine Aufwärtsrichtung in 1B ein Äußeres eines Fahrzeug an. Es ist anzumerken, dass ein Teil von jeder Figur zur Erläuterung vergrößert ist und der andere Teil von jeder Figur weggelassen ist.
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Wie es in den 1A und 1B gezeigt ist, ist ein Ultraschallsensor 10 mit einem Ultraschall-Erfassungselement 11 und einem akustischen Anpassungselement 12 versehen. Das Ultraschall-Erfassungselement 11 erfasst eine Ultraschallwelle, welche von einem Ultraschall-Erzeugungselement nach vorderhalb eines Fahrzeugs gesendet wird und welche durch einen erfassten Körper (Hindernis) reflektiert wird, der vor dem Fahrzeug vorhanden ist. Das akustische Anpassungselement 12 empfängt die Ultraschallwelle und sendet die Oszillation.
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Der Ultraschallsensor 10 empfängt auf einer Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 eine Ultraschallwelle, welche von dem Ultraschall-Sendeelement (nicht gezeigt) gesendet wird und von einem erfassten Körper reflektiert wird. Die Ultraschallwelle, die auf der Empfangsoberfläche 12a empfangen wird, wird über das akustische Anpassungselement 12 zu dem Ultraschall-Erfassungselement 11 gesendet. Die Ultraschallwelle, die zu dem Ultraschall-Erfassungselement 11 gesendet wird, wird von dem Ultraschall-Erfassungselement 11 erfasst und zu einem Spannungssignal gewandelt.
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Ein Schaltungselement (nicht gezeigt), das elektrisch mit dem Ultraschall-Erfassungselement 11 verbunden ist, ist elektrisch mit einer ECU verbunden, welche eine Berechnungsverarbeitung auf der Grundlage eines Spannungssignals durchführt, das von dem Ultraschall-Erfassungselement 11 ausgegeben wird. Zum Beispiel wird eine Zeitdifferenz oder eine Phasendifferenz zwischen der gesendeten Ultraschallwelle und der empfangenen Ultraschallwelle bestimmt, was es dadurch ermöglicht, eine Abstandsmessung oder dergleichen zu dem Hindernis durchzuführen.
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Das Ultraschall-Erfassungselement 11 ist an der Mitte einer Anbringungsoberfläche 12b (gegenüberliegenden Oberfläche), die der Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 gegenüberliegt, zum Empfangen einer Ultraschallwelle durch ein Haftmittel bzw. einen Klebstoff oder dergleichen angebracht. Das akustische Anpassungselement 12 ist an einer vorbestimmten Position eines Fahrzeugs 60, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Beispiel einer Stoßstange 20 (siehe 3), angebracht.
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Die Stoßstange 20 weist einen Anbringungsabschnitt 20a auf, dessen Abmessung dazu ausgelegt ist, durch die Stoßstange 20 zu dringen, um imstande zu sein, das akustische Anpassungselement 12 aufzunehmen. Das akustische Anpassungselement 12 weist einen Seitenabschnitt 12c, welcher in der Nähe der Empfangsoberfläche 12a ist, zum Anbringen an dem Anbringungsabschnitt 20a über ein Oszillationsdämpfungselement 13 in einem Zustand auf, in dem die Empfangsoberfläche 12a nach außerhalb der Stoßstange 20 freiliegt.
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Hierbei ist die Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 zu dem Oszillationsdämpfungselement 13 und der Außenoberfläche 20b der Stoßstange 20 bündig und weist eine glatte flache Oberfläche auf, die darauf ausgebildet ist.
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Das Ultraschall-Erfassungselement 11 ist in einer quadratischen, säulenartigen Form ausgebildet, die eine Dicke von 3 mm und einen quadratisch geformten Querschnitt von 2 mm × 2 mm aufweist. Ebenso beinhaltet das Ultraschall-Erfassungselement 11 Elektroden und ein piezoelektrisches Element, das aus Blei-Zirkonat-Titanat bzw. PZT ausgebildet ist, welches zwischen den Elektroden vorgesehen ist. Da das PZT eine große piezoelektrische Konstante aufweist, kann es eine Ultraschallwelle empfangen, die einen kleinen Schalldruck aufweist, um eine hohe Erfassungsempfindlichkeit der Ultraschallwelle vorzusehen. Deshalb kann es für ein Ultraschall-Erfassungselement geeignet sein. Hier wird, wenn das Ultraschall-Erfassungselement 11 dicker ausgebildet wird, eine Spannung von diesem nach einem Empfangen einer Ultraschalloszillation größer. Deshalb kann die Erfassungsempfindlichkeit hoch gemacht werden.
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Das akustische Anpassungselement 12 ist aus einem Material ausgebildet, das eine Schallimpedanz aufweist, welche größer als die von Luft und kleiner als die des Ultraschall-Erfassungselements 11 ist. Ebenso weist das akustische Anpassungselement 12 eine quadratische, säulenartige Form auf und weist eine im Wesentlichen quadratische transversale Querschnittsform auf.
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Folglich kann verglichen mit einem Fall keines Anbringens des akustischen Anpassungselements 12 eine Differenz der akustischen Impedanz an der Grenzfläche mit der Luft kleiner gemacht werden. Demgemäß kann eine Reflektion einer Ultraschallwelle in der Grenzfläche mit der Luft eingeschränkt werden, um eine einfallende Ultraschallwelle zu erhöhen.
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Weiterhin dient, da das Ultraschall-Erfassungselement 11 an einer Position angebracht ist, um von einem Äußeren der Stoßstange 20 unsichtbar zu sein, das akustische Anpassungselement 12 ebenso als ein Schutzelement zum Schützen des Ultraschall-Erfassungselements 11 vor einem Fremdstoff oder Wasser (Feuchtigkeit).
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das akustische Erfassungselement 12 aus einem Harzmaterial, wie zum Beispiel einem Harz auf Polycarbonatbasis, ausgebildet, das eine hervorragende Beständigkeit aufweist. Da das Harz auf Polycarbonatbasis einen Elastizitätsgrad aufweist, dessen Temperaturänderung klein ist, kann eine Änderung einer Wellenlänge der Ultraschallwelle, die die Temperaturänderung begleitet, klein gemacht werden, was es ermöglicht, stabil (zuverlässig) eine Stehwelle zu erzeugen, wie es später beschrieben wird.
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Das akustische Anpassungselement 12 ist ausgebildet, um eine Breite W, die gleich oder kleiner als eine Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle in Luft ist, und eine Dicke T von im Allgemeinen einem Viertel der Wellenlänge der Ultraschallwelle innerhalb des Oszillations-Erfassungselements 12 aufzuweisen. Zum Beispiel ist in einem Fall, in dem eine Frequenz der Ultraschallwelle 65 kHz ist, die Breite W ungefähr 2,6 mm und ist die Dicke T ungefähr 5 mm.
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Die Erfassungsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 weist eine Fläche auf, die größer als die der Anbringungsoberfläche 11a des Ultraschall-Erfassungselements 11 ist. Wenn das Ultraschall-Anpassungselement 12 auf diese Weise ausgebildet ist, wird, da die Energie der Ultraschallwelle, die von der Empfangsoberfläche 12a empfangen wird, durch die Fläche gesendet wird, die kleiner als die der Empfangsoberfläche 12a ist, die Energie pro Einheitsfläche erhöht, um dadurch eine Erhöhung eines Übertragungswirkungsgrads der Energie zuzulassen.
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Hier ist es bevorzugt, dass eine Fläche der Anbringungsoberfläche 12a ungefähr 1,2 mal einer Fläche der Anbringungsoberfläche 11a des Ultraschall-Erfassungselements 11 ist.
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Das akustische Anpassungselement 12 ist ausgebildet, um eine Dicke T aufzuweisen, welche ein Viertel der Wellenlänge der Ultraschallwelle ist, und dadurch kann eine Stehwelle in dem akustischen Anpassungselement 12 erzeugt werden. Dies hilft beim Verringern eines Auslöschens der Ultraschallwelle, die innerhalb des akustischen Anpassungselements 12 einfällt, und der Ultraschallwelle, die auf der Grenzfläche zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Ultraschall-Erfassungselement 11 reflektiert wird, wobei das Auslöschen durch eine Interferenz zueinander bewirkt wird. Folglich kann die Ultraschallwelle wirksam zu dem Ultraschall-Erfassungselement 11 gesendet werden.
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Es ist anzumerken, dass ein Harzmaterial als das akustische Anpassungselement 12 beispielhaft dargelegt ist, aber bezüglich einer Bedingung eines Erfüllens einer Beziehung einer akustischen Impedanz und einer Beziehung zwischen einer Wellenlänge und einer Abmessung zum Beispiel ein Metallmaterial (zum Beispiel Aluminium), Keramiken oder Glas verwendet werden können. Jedes von diesen Materialien weist einen Umgebungswiderstand, wie zum Beispiel einen Luftkorrosionswiderstand, auf die gleiche Weise wie das Harzmaterial auf und kann bei einem Verwenden für das akustische Anpassungselement 12 geeignet sein.
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Das akustische Anpassungselement 12 kann einen unterschiedlichen Aufbau von der vorhergehenden quadratischen säulenförmigen Form, aber eine kreisförmige, säulenartige Form, aufweisen. Weiterhin kann durch Ausbilden des akustischen Anpassungselements 12, um eine Breite von jeweils einer Hälfte (1/2) der Wellenlänge der Ultraschallwelle aufweisen, in einem Fall eines Anordnens einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren 10 in einer Gruppe, wie es in dem später beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, ein Abstand zwischen den Mittenabschnitten der akustischen Anpassungselemente 12 gleich einer Hälfte (1/2) der Wellenlänge der Ultraschallwelle gemacht werden, die in Luft gesendet wird. Dieser Aufbau bringt eine hohe Erfassungsgenauigkeit hervor. In einem Fall eines nicht mehr Anordnens der Mehrzahl der Ultraschallwelle in der Gruppe muss die Breite des akustischen Anpassungselements 12 nicht gleich oder kleiner als die Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle in der Luft sein. Ebenso kann in diesem Fall ebenso das akustische Anpassungselement 12 wirksam wirken.
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Ein Oszillationsdämpfungselement 13 befindet sich zwischen dem zweiten Abschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 und dem Anbringungsabschnitt 20a der Stoßstange 20 zum Befestigen des Seitenabschnitts 12c des akustischen Anpassungselements 12 an dem Anbringungsabschnitt 20a und zum Verhindern eines Sendens einer Oszillation von dem Anbringungsabschnitt 20a der Stoßstange 20.
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Das Oszillationsdämpfungselement 13 befestigt das akustische Anpassungselement 12 derart an dem Anbringungsabschnitt 20a, dass keine Stufe zwischen der Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 und der Außenoberfläche der Stoßstange 20 ausgebildet wird. Das Oszillationsdämpfungselement 13 ist durch einen Klebstoff oder dergleichen an dem Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 und dem Anbringungsabschnitt 20a geklebt und befestigt. Folglich können das akustische Anpassungselement 12 und das Oszillationsdämpfungselement 13 auf eine derartige Weise stark miteinander befestigt sein, dass ein befestigter Abschnitt dazwischen nicht durch eine Kollision eines Fremdstoffs gebrochen wird.
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Hier ist es bevorzugt, dass ein Haftmittel bzw. zum Befestigen des Oszillationsdämpfungselements 13 einen Umgebungswiderstand, wie zum Beispiel einen Wasserwiderstand, Ölwiderstand, chemischen Widerstand und atmosphärischen Korrosionswiderstand, aufweist und aus einem Material ausgebildet ist, das einen Elastizitätsgrad nahe des Oszillationsdämpfungselements 13 aufweist. Weiterhin kann zum Verbessern einer Haftstärke eine Grundverarbeitung oder eine Oberflächenverarbeitung durch Ultraviolettlicht bzw. UV und ein Bedecken auf einer Haftoberfläche des Oszillationsdämpfungselements 13 oder auf einer Haftoberfläche des akustischen Anpassungselements 12 durchgeführt werden.
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Wie es von außerhalb der Stoßstange 20 zu sehen ist, befindet sich das Oszillationsdämpfungselement 13 in dem gesamten Zwischenraum zwischen dem Seitenabschnitt 12c und dem Anbringungsabschnitt 20a, was verhindert, dass ein Fremdstoff, Wasser (Feuchtigkeit) und dergleichen durch den Zwischenraum zwischen dem Seitenabschnitt 12c und dem Anbringungsabschnitt 20a ein Inneres der Stoßstange 20 erreicht.
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Das Oszillationsdämpfungselement 13 ist aus einem Material (zum Beispiel Silikongummi) ausgebildet, das eine Impedanz, die kleiner als die des akustischen Anpassungselements 12 ist, und eine Dämpfungskonstante aufweist, die höher als die davon ist. Weiterhin ist ein Material, das einen kleinen Elastizitätsgrad und eine kleine Dichte aufweist, bei einer Verwendung für das akustische Anpassungselement 12 geeignet. Zum Beispiel kann ein Material auf Gummibasis, ein Harz, das Luftlöcher enthält, wie zum Beispiel ein ausdehnbares Harz oder ein Schwamm verwendet werden.
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Das Oszillationsdämpfungselement 13, das aus einem derartigen Material ausgebildet ist, ist zwischen der Stoßstange 20 und dem akustischen Anpassungselement 12 angeordnet (vorgesehen), so dass die Ultraschallwelle eingeschränkt wird, von der Stoßstange 20 über den Anbringungsabschnitt 20a zu dem Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 gesendet zu werden, und dadurch wird die Ultraschallwelle eingeschränkt, Rauschen zu verursachen.
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Es ist bevorzugt, dass das Oszillationsdämpfungselement 13 derart aufgebaut ist, dass eine Kraft zum Einschränken einer Oszillation des akustischen Anpassungselements 12 klein gemacht wird.
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2 zeigt das Ergebnis eines Simulierens eines Einflusses des Elastizitätsgrads und der Dicke des akustischen Dämpfungselements 13 bezüglich eines Sendens einer Oszillation des akustischen Anpassungselements 12.
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Bezüglich Berechnungsbedingungen ist die Breite W des akustischen Anpassungselements 12 (das heißt ein Abstand zwischen gegenüberliegenden Seitenkanten der Empfangsoberfläche 12a) auf 2 mm festgelegt, ist die Dicke T auf 6 mm festgelegt und ist die Breite des Oszillationsdämpfungselements 13 auf 2 mm festgelegt. Hierbei zeigt die Breite des Oszillationsdämpfungselements 13 eine Länge zwischen dem Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 und dem Anbringungsabschnitt 20a der Stoßstange an und meint die Dicke davon eine Länge (Kontaktlänge), über welche das Oszillationsdämpfungselement 13 in Kontakt mit dem Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 in Richtung von der Empfangsoberfläche 12a zu dem Ultraschall-Erfassungselement 11 ist.
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Das Ausgangssignal des Ultraschallsensors 10 wird auf der Grundlage von sechs Pegeln (0,1, 1, 2, 3, 5 und 10 MPa) des Elastizitätsgrads (Elastizitätsmoduls) des Oszillationsdämpfungselements 13 berechnet und beruht auf fünf Pegeln (1, 2, 3, 4 und 5 mm) der Dicke davon.
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Das Ausgangssignal in der Längsachse ist eine normalisierte Signalstärke, die von dem Ultraschallsensor 10 ausgegeben wird, wobei die normalisierte Signalstärke durch eine beschränkungs- bzw. dämpfungsfreie Signalstärke, die von dem Ultraschallsensor 10 ausgegeben wird, in einem Fall normalisiert ist, in dem keine Beschränkung bzw. Dämpfung durch das Oszillationsdämpfungselement 13 ausgeübt wird. Wenn der Wert des Ausgangssignals näher an ”1” ist, ist die Beschränkung durch das Oszillationsdämpfungselement 13 kleiner und wird dadurch eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit bezüglich der Ultraschallwelle kleiner.
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Wie es in 2 gezeigt ist, ist es festgestellt worden, dass es eine Neigung gibt, dass dann, wenn der Elastizitätsgrad des Oszillationsdämpfungselements 13 größer wird, das Ausgangssignal verringert wird. Weiterhin ist es festgestellt worden, dass es eine Neigung gibt, dass dann, wenn die Dicke des Oszillationsdämpfungselements 13 größer wird, das Ausgangssignal niedriger wird. Dies ist so, da dann, wenn der Elastizitätsgrad des Oszillationsdämpfungselements 13 und die Dicke von diesem größer werden, die Beschränkung durch das Oszillationsdämpfungselement 13 größer wird.
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Das heißt, durch Verringern des Elastizitätsgrads und der Dicke des Oszillationsdämpfungselements 13 kann die Kraft zum Beschränken einer Oszillation des akustischen Anpassungselements 12 klein gemacht werden. Deshalb kann die Dämpfung der Ultraschalloszillation klein gemacht werden, um eine Erfassungsempfindlichkeit zu verbessern.
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Zum Beispiel kann durch Machen des Elastizitätsgrads des Oszillationsdämpfungselements 13 gleich oder kleiner als 3 MPa als 3/1000 eines Elastizitätsgrads des akustischen Anpassungselements 12 eine Verringerung des Ausgangssignals gleich oder kleiner als 30% gesteuert werden. Das heißt, eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit kann gleich oder kleiner als 30% gemacht werden. Weiterhin kann durch Machen der Dicke des Oszillationsdämpfungselements 13 gleich oder kleiner als 2 mm als 1/3 (ein Drittel) der Dicke T des akustischen Anpassungselements 12 eine Verringerung des Ausgangssignals auf gleich oder kleiner als 20% gesteuert werden. Das heißt, eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit kann gleich oder kleiner als 20% gemacht werden.
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Weiterhin kann durch Machen des Elastizitätsgrads des Oszillationsdämpfungselements 13 gleich oder kleiner als 1 MPa als ein 1/1000 eines Elastizitätsgrads des akustischen Anpassungselements 12 eine Verringerung des Ausgangssignals gleich oder kleiner als 10% gesteuert werden. Das heißt, eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit kann gleich oder kleiner als 10% gemacht werden. Weiterhin kann durch Machen der Dicke des Oszillationsdämpfungselements 13 gleich oder kleiner als 2 mm als 1/3 (ein Drittel) der Dicke T des akustischen Anpassungselements 12 eine Verringerung des Ausgangssignals gleich oder kleiner als 5% gesteuert werden. Das heißt, eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit kann gleich oder kleiner als 5% gemacht werden. Es ist anzumerken, dass die Abmessung des akustischen Anpassungselements 12 oder dergleichen die Erfassungsempfindlichkeit nicht stark beeinträchtigt.
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Das Vorhandensein des Ultraschallsensors 10 kann derart ausgelegt sein, dass es durch Einstellen eines Farbtons des akustischen Anpassungselements 12 und des Oszillationsdämpfungselements 13 zu dem der Stoßstange 20 durch Auswählen oder Bedecken des Materials des akustischen Anpassungselements 12 und des Oszillationsdämpfungselements 13 nicht hervorsteht.
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Demgemäß kann der Ultraschallsensor 10, der eine hervorragende Gestaltung aufweist, hergestellt werden, und kann ein gutes Erscheinungsbild der Stoßstange 20 aufrechterhalten werden.
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AUSGESTALTUNG
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Das akustische Anpassungselement 12 kann derart aufgebaut sein, dass sich die akustische Impedanz von der Empfangsoberfläche 12a zu der Anbringungsoberfläche 12b erhöht.
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Wie es in 3A gezeigt ist, kann die akustische Impedanz durch Hinzufügen von Glasfüllstoffen 31 zu einem Material auf Polycarbonatbasis als Referenz geändert werden. Wenn sich eine zusätzliche Menge der Glasfüllstoffe 31 in dem Material auf Polycarbonatbasis erhöht, kann die akustische Impedanz erhöht werden.
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Zum Beispiel ist, wenn ein Teil 12d des akustischen Anpassungselements 12 zu der Seite der Empfangsoberfläche 12a aus einem Material auf der Basis eines monolithischen Polycarbonats ausgebildet ist und ein Teil 12e des akustischen Anpassungselements zu der Seite der Anbringungsoberfläche 12b aus einem Material mit 30% zusätzlichen Glasfüllstoffen ausgebildet ist, der Elastizitätsgrad in dem Teil 12d zu der Seite der Empfangsoberfläche 12a ungefähr 2 GPa und der Teil 12e zu der Seite der Anbringungsoberfläche 12b ungefähr 5 GPa.
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Dies bewirkt eine Differenz der akustischen Impedanz von jeder Grenzfläche zwischen Luft und dem akustischen Anpassungselement 12 und zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Ultraschall-Erfassungselement 11, um verringert zu werden. Deshalb kann eine Reflexion oder Streuung der Ultraschallwelle von der Grenzfläche verringert werden und kann die Dämpfung der Ultraschallwelle verringert werden.
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Aluminiumoxid oder Siliziumdioxid kann als der zusätzliche Füllstoff verwendet werden. Weiterhin kann, so lange sich die akustische Impedanz von der Empfangsoberfläche 12a zu der Anbringungsoberfläche 12b erhöht, eine zusätzliche Menge der Füllstoffe beliebig gemacht werden.
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Das akustische Anpassungselement 12 kann durch Schichten von Materialien, die eine unterschiedliche akustische Impedanz aufweisen, in einer aufsteigenden Reihenfolge der Impedanz (das heißt von einer kleinen zu einer großen Impedanz) von der Seite der Empfangsoberfläche 12a ausgebildet sein.
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Zum Beispiel ist, wie es in 3B gezeigt ist, das akustische Anpassungselement 12 beispielhaft durch Schichten eines Polypropylens 12f, eines Polycarbonats 12g mit 40% von zusätzlichen Glasfüllstoffen und eines Phenolharzes 12h mit 40% von zusätzlichen Glasfüllstoffen in dieser Reihenfolge in der Richtung von der Empfangsoberfläche 12a zu der Anbringungsoberfläche 12b dargestellt.
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Dies bewirkt, dass eine Differenz der akustischen Impedanz von jeder Grenzfläche zwischen Luft und dem akustischen Anpassungselement 12 und zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Ultraschall-Erfassungselemente 11 verringert ist. Deshalb kann eine Reflexion oder Streuung der Ultraschallwelle von der Grenzfläche verringert werden und kann das Dämpfen der Ultraschallwelle verringert werden. Weiterhin kann, da das Polycarbonat 12g mit 40% von zusätzlichen Glasfüllstoffen und das Phenolharz 12h mit 40% von zusätzlichen Glasfüllstoffen jeweils eine kleine Temperaturänderung eines Elastizitätsmoduls aufweisen, eine Temperaturänderung der Wellenlänge klein gemacht werden.
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Wie es in 4 gezeigt ist, kann das Oszillationsdämpfungselement 13 aufgebaut sein, um die Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 mit einem dünnen Teil (zum Beispiel gleich oder kleiner als eine Dicke von 1 mm) des Elements 13 zu bedecken.
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Da bei Verwendung dieser Struktur die Grenzfläche zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 nicht nach außen freiliegt, kann ein Eindringen von Wasser (Feuchtigkeit) oder dergleichen begrenzt werden.
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Wie es in den 5A und 5B gezeigt ist, kann eine Deckschicht 15 vorgesehen sein, um mindestens einen Teil der Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 und des Oszillationsdämpfungselements 13 zu bedecken. 5A zeigt eine Struktur eines Bedeckens der gesamten Oberfläche der Empfangsoberfläche 12a mit der Deckschicht 15 und 5B zeigt eine Struktur eines Bedeckens mindestens eines Teils der Empfangsoberfläche 12a. In der Struktur eines Bedeckens eines Teils der Empfangsoberfläche 12a ist ein Verhältnis einer bedeckten Fläche der Empfangsoberfläche 12a, die mit der Deckschicht 15 bedeckt (beschichtet) ist, zu einer gesamten Gesamtfläche der Empfangsoberfläche 12a als ”Bedeckungsgrad” definiert. Zum Beispiel ist in der Struktur eines Bedeckens der gesamten Oberfläche der Empfangsoberfläche 12a mit der Deckschicht 15 der Bedeckungsgrad (die Bedeckung) ”1”.
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Da das Oszillationsdämpfungselement 13, die Grenzfläche zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und das Oszillationsdämpfungselement 13 und das akustische Anpassungselement 12 durch Vorsehen der Deckschicht 15 bedeckt sind, wird es verhindert, dass Wasser (Feuchtigkeit) oder dergleichen in ein Inneres des Ultraschallsensors 10 gelangt. Weiterhin kann es durch Einstellen des Farbtons der Deckschicht 15 zu dem Farbton der Stoßstange 20 schwer sein, das Vorhandensein des Ultraschallsensors 10 von außen sichtbar zu machen, was eine Gestaltung verbessert.
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Es ist bevorzugt, dass die Deckschicht 15 auf eine derartige Weise aufgebaut ist, dass die Kraft eines Beschränkens der Oszillation des akustischen Anpassungselements 12 klein ist. Auf diese Weise kann die Dämpfung der Oszillation klein gemacht werden. Deshalb wird die Dämpfung der Oszillation klein gemacht, um eine Erfassungsempfindlichkeit zu verbessern.
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6 zeigt das Ergebnis eines Simulierens eines Einflusses eines Elastizitätsgrads und einer Dicke der Deckschicht 15 auf ein Senden einer Oszillation eines akustischen Anpassungselements 12 in einem Fall eines Vorsehens der Deckschicht 15 über der gesamten Oberfläche der Empfangsoberfläche 12a. Bezüglich Berechnungsbedingungen ist die Breite W des akustischen Anpassungselements 12 auf 2 mm festgelegt, ist die Dicke T auf 6 mm festgelegt, ist die Breite des Oszillationsdämpfungselements 13 auf 2 mm festgelegt und ist die Dicke davon auf 1 mm festgelegt.
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E in 6 bezeichnet einen Elastizitätsgrad (1 GPa) des akustischen Anpassungselements 12. Die Simulation wird auf der Grundlage von 5 Pegeln (E/10000, E/1000, E/100, E/10, E und 10E, von denen jedes 0,1 MPa bis 10 GPa entspricht) des Elastizitätsgrads der Deckschicht 15 und auf der Grundlage von 6 Pegeln (0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5 und 1 mm) der Dicke davon durchgeführt (berechnet).
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Wie es in 6 gezeigt ist, ist es festgestellt worden, dass es eine Neigung gibt, dass dann, wenn der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 größer wird, das Ausgangssignal verringert wird. Weiterhin ist es ausgenommen dessen, dass der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 E/10000 (0,1 MPa) ist und die Dicke davon 0,5 mm ist, festgestellt worden, dass es Neigung gibt, dass dann, wenn die Dicke der Deckschicht 15 größer wird, das Ausgangssignal verringert wird. Dies ist so, da dann, wenn der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 und die Dicke davon größer werden, die Beschränkung durch die Deckschicht 15 größer wird.
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Das heißt, durch Verringern des Elastizitätsgrads und der Dicke der Deckschicht 15 kann die Kraft zum Beschränken einer Oszillation des akustischen Anpassungselements 12 klein gemacht werden. Deshalb kann die Dämpfung der Ultraschalloszillation klein gemacht werden, um eine Erfassungsempfindlichkeit zu verbessern.
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Es ist bevorzugt, dass die Deckschicht 15 aus einem Material ausgebildet ist, das einen Elastizitätsgrad aufweist, der im Hinblick auf eine Kompatibilität (das heißt eine Anpassung) der akustischen Impedanz zwischen der Deckschicht 15 und dem akustischen Anpassungselement 12 kleiner als der des akustischen Anpassungselements 12 ist.
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Zum Beispiel kann unter der Annahme, dass der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 gleich oder kleiner als E/10 (100 MPa) festgelegt ist und die Dicke davon gleich oder kleiner als 0,1 mm festgelegt ist, die Verringerung des Ausgangssignals gleich oder kleiner als 20% gemacht werden. Das heißt, die Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit kann gleich oder kleiner als 20% gemacht werden.
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In einem Fall, in dem der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 E/10000 (0,1 MPa) ist und die Dicke davon 0,5 mm ist, wird, da die Resonanzfrequenz des akustischen Anpassungselements 12 im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz der Deckschicht 15 ist, die Oszillation verstärkt, um das Ausgangssignal zu erhöhen. Das heißt, die Erfassungsgenauigkeit kann durch Machen der Resonanzfrequenz der Deckschicht 15 gleich zu der des akustischen Anpassungselements 12 verbessert werden.
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7 zeigt das Ergebnis eines Simulierens eines Einflusses eines Bedeckungsgrads der Deckschicht 15 bezüglich eines Sendens einer Oszillation des akustischen Anpassungselements 12. Die Berechnungsbedingungen sind ähnlich zu denjenigen in 6 und die Dicke der Deckschicht 15 ist auf 0,5 mm festgelegt.
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E in 7 bezeichnet einen Elastizitätsgrad (1 GPa) des Oszillationsdämpfungselements 13. Die Simulation wird auf der Grundlage von 5 Pegeln (0,1E, E, 10E, 100E und 1000E10, die 0,1 MPa bis 1 GPa entsprechen) des Elastizitätsgrads der Deckschicht 15 und auf der Grundlage von drei Pegeln (0,1, 0,75 und 1 mm) des Bedeckungsgrads davon durchgeführt.
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Wie es in 7 gezeigt ist, ist in einem Fall, in dem der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 größer als der des Oszillationsdämpfungselements 13 (10E, 100E und 1000E10, entspricht 10 MPa bis 1 GPa) ist, das Ausgangssignal unberücksichtigt des Bedeckungsgrads im Wesentlichen konstant. Andererseits gibt es in einem Fall, in dem der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 kleiner als der des Oszillationsdämpfungselements 13 (0,1E, E entspricht 0,1, 1 MPa) ist, einen Bereich, in dem das Ausgangssignal dadurch bewirkt verringert ist, dass der Bedeckungsgrad von 1 verringert ist.
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Demgemäß kann in einem Fall, in dem der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 größer als der des Oszillationsdämpfungselements 13 ist, der Bedeckungsgrad beliebig gemacht werden, aber in einem Fall, in dem der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 kleiner als der des Oszillationsdämpfungselements 13 ist, ist es bevorzugt, dass der Bedeckungsgrad 1 ist, das heißt die Deckschicht 15 die gesamte Oberfläche der Empfangsoberfläche 12a bedeckt.
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Ein Material der Deckschicht 15 kann beliebig ausgewählt werden, wenn die vorhergehenden Bedingungen erfüllt sind. Zum Beispiel kann ein Material auf Harzbasis, wie zum Beispiel Silikon, Polyurethan, Polyester, Vinylchlorid und ein thermoplastisches Elastomer auf Polyesterbasis, verwendet werden, und kann ebenso ein Metallfilm verwendet werden. Weiterhin kann ein gefärbter Film verwendet werden, von dem ein Farbton auf den der Stoßstange 20 eingestellt ist.
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Ein Beispiel des Ultraschall-Erfassungselements 11 kann ein Element beinhalten, in welchem ein Oszillationsabschnitt, der aus einem piezoelektrischen Film ausgebildet ist, auf einem Dünnfilm ausgebildet ist, der als ein dünner Abschnitt des Substrats unter Verwendung eines MEMS-(mikroelektromechanisches System)-Verfahrens ausgebildet ist. Ein Beispiel eines derartigen Elements kann ein piezoelektrisches MEMS-Element oder ein kapazitives MEMS-Element beinhalten. Weiterhin kann ein Beispiel des piezoelektrischen MEMS-Elements ein Element eines Membrantyps oder eines Auslegertyps beinhalten.
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Weiterhin kann ein Beispiel des Ultraschall-Erfassungselements 11 ein Ultraschall-Erfassungselement beinhalten, welches Signale nicht nur empfangen, sondern ebenso senden kann.
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Das Oszillationsdämpfungselement 13 kann ausgebildet sein, um einen quadratischen Querschnitt mit einer Abmessung eines Innenumfangs, der geringfügig kleiner als der Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 ist, und eine Abmessung eines Außenumfangs aufzuweisen, der geringfügig größer als der Anbringungsabschnitt 20a ist. Folglich ist der Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 in den Innenumfang des Oszillationsdämpfungselements 13 gepasst und ist der Außenumfang davon in den Anbringungsabschnitt 20a gepasst und kann dadurch das akustische Anpassungselement 12 durch das Oszillationsdämpfungselement 13 an dem Anbringungsabschnitt 20a angebracht werden. Gemäß dieser Struktur ist das Haft- bzw. Verbindungsverfahren nicht erforderlich.
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Weiterhin kann, nachdem das flüssige Harzmaterial auf den Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 aufgetragen worden ist oder an einem Zwischenraum zwischen dem Seitenabschnitt 12c und dem Anbringungsabschnitt 20a vorgesehen worden ist, das flüssige Harzmaterial verfestigt werden, um das Oszillationsdämpfungselement 13 auszubilden. Gemäß dieser Struktur kann eine Haftfähigkeit zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 verbessert werden.
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Der Ultraschallsensor 10 kann an einem anderen Element als der Stoßstange 20 in einem zu verwendenden Fahrzeug angebracht sein. Zum Beispiel kann, wie es in 8 gezeigt ist, der Ultraschallsensor 10 an einer Scheinwerferabdeckung 21 angebracht sein. Wenn diese Struktur verwendet wird, kann, da die Ultraschallwelle, die auf einem Hindernis oder dergleichen reflektiert wird, nicht durch ein Teil eines Fahrzeugs blockiert wird, das Hindernis von dem Ultraschallsensor 10 sicher erfasst werden. Demgemäß ist diese Struktur in einem Fall wirksam, in dem der Ultraschallsensor 10 an einem Hindernissensor oder dergleichen angewendet wird.
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Weiterhin kann der Ultraschallsensor 10 an anderen Elementen in Übereinstimmung mit einer Anwendung von diesem angebracht sein. Zum Beispiel kann er in einem Fall eines Verwendens des Ultraschallsensors 10 als ein Hindernissensor in der Seite eines Fahrzeugs an einer Abdeckung 22 eines Blinkers, eines Türspiegels 23 oder dergleichen angebracht sein. In einem Fall eines Verwendens des Ultraschallsensors 10 als ein Hindernissensor in der Rückseite eines Fahrzeugs kann er an einer Abdeckung 24 eines Rücklichts, einer Abdeckung 25 eines Rückfahrscheinwerfers oder dergleichen angebracht sein.
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Hier kann in einem Fall eines Anwendens des Ultraschallsensors 10 an der Scheinwerferabdeckung 21 oder dergleichen das akustische Anpassungselement 12 verwendet werden, in welchem mindestens die Empfangsoberfläche 12a mit einer metallischen Zerstäubung (metallischen Ablage) bedeckt (beschichtet) ist. Dies bewirkt eine Verbesserung eines Luftkorrosionswiderstands und eines Wasserwiderstands des akustischen Anpassungselements 12.
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In einem Fall, in dem es eine kleine Möglichkeit gibt, dass ein Fremdstoff oder Wasser (Feuchtigkeit) in den Ultraschallsensor 10 gelangt, zum Beispiel in einem Fall eines Anbringens des Ultraschallsensors 10 an einem Bauelement eines Roboters, der in einem Raum verwendet wird, kann, wie es in den 9A und 9B gezeigt ist, eine Struktur angewendet werden, dass das Oszillationsdämpfungselement 13 lediglich in einem Teil des Seitenabschnitts 12c vorgesehen ist.
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Zum Beispiel können, wie es in 9A gezeigt ist, vier Ecken des akustischen Anpassungselements 12 durch das Oszillationsdämpfungselement 13 gehalten werden oder kann, wie es in 9B gezeigt ist, das Oszillationsdämpfungselement 13 durch einen Mittenabschnitt von jedem Bereich des Seitenabschnitts 12c gehalten werden.
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Wenn diese Struktur verwendet wird, kann, da eine Fläche eines Sendens einer Oszillation verringert werden kann, ein Einfluss von Rauschen, das von dem Bauelement 40 gesendet wird, klein gemacht werden.
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VORTEILE DES ERSTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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- (1) Da der Ultraschallsensor 10 mit dem Oszillationsdämpfungselement 13 versehen ist, das sich zwischen dem Anbringungsabschnitt 20a und dem akustischen Anpassungselement 12 befindet, um ein Senden einer Oszillation von einem Fahrzeug 60a (der Stoßstange 20) zu dem akustischen Anpassungselement 12 zu dämpfen, wird beschränkt, dass die Ultraschallwelle von dem Fahrzeug 60 (der Stoßstange 20) zu dem akustischen Anpassungselement 12 gesendet wird, und wird dadurch beschränkt, dass die Ultraschallwelle Rauschen verursacht. Dadurch kann, da Rauschen der Ultraschallwelle verringert werden kann, die Erfassungsempfindlichkeit der Ultraschallwelle verbessert werden, was es ermöglicht, den Ultraschallsensor 10 mit einer hohen Erfassungsempfindlichkeit bezüglich der Ultraschallwelle zu realisieren.
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Auch in einem Fall, in dem der Ultraschallsensor 10 an einem Material angebracht ist, das ungefähr die akustischen Eigenschaften des akustischen Anpassungselements 12 aufweist, wie in dem Fall des Harzmaterials, das das Fahrzeug 60 bildet, ist es möglich, den Ultraschallsensor 10 mit einer hohen Erfassungsempfindlichkeit der Ultraschallwelle zu realisieren. Deshalb kann der Ultraschallsensor 10 an einem Hindernissensor zum Erfassen eines Hindernisses oder Menschen in der Umgebung des Fahrzeugs 60 angewendet werden.
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Der Anbringungsabschnitt 20a des Ultraschallsensors 10 kann an anderen Elementen in Übereinstimmung mit einer Anwendung von diesem angebracht sein. In einem Fall eines Verwendens des Ultraschallsensors 10 als ein Hindernissensor in der Vorderseite des Fahrzeugs 60, kann er an der Stoßstange 20 oder einer Scheinwerferabdeckung 21 angebracht sein. In einem Fall eines Verwendens des Ultraschallsensors 10 als ein Hindernissensor in der Seite des Fahrzeugs 60, kann er an der Abdeckung 22 des Blinkers, des Türspiegels 23 oder dergleichen angebracht sein. In einem Fall eines Verwendens des Ultraschallsensors 10 als ein Hindernissensor in der Rückseite des Fahrzeugs 60, kann er an der Abdeckung 24 des Rücklichts, der Abdeckung 25 des Rückfahrscheinwerfers oder dergleichen angebracht sein.
- (2) Da das Oszillationsdämpfungselement 13 aus einem Material ausgebildet ist, dessen Elastizitätsgrad kleiner als der des akustischen Anpassungselements 12 ist, wird die Kraft zum Beschränken der Oszillation des akustischen Anpassungselements 12, die von der Ultraschallwelle bewegt wird, klein. Deshalb kann die Dämpfung der Ultraschalloszillation klein gemacht werden. Dies kann die Dämpfung der Oszillation verringern, was es ermöglicht, eine Erfassungsempfindlichkeit der Ultraschallwelle zu verbessern.
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Weiterhin kann, da das Oszillationsdämpfungselement 13 aus einem Material ausgebildet ist, dessen akustische Impedanz kleiner als die des akustischen Anpassungselements 12 ist, verhindert werden, dass die Ultraschallwelle der Grund von Rauschen des Sendens der Ultraschallwelle über ein bestimmtes Objekts zu dem akustischen Anpassungselement 12 ist. Dies kann das Rauschen der Ultraschallwelle verhindern, was es ermöglicht, eine Erfassungsempfindlichkeit der Ultraschallwelle zu verbessern.
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Da ein Silikongummi ein Material ist, das einen niedrigen Elastizitätsgrad und eine niedrige akustische Impedanz aufweist, ist er bei einer Verwendung als das Oszillationsdämpfungselement 13 geeignet.
- (3) Durch Verringern des Elastizitätsgrads und der Dicke des Oszillationsdämpfungselements 13 kann die Kraft zum Beschränken einer Oszillation des akustischen Anpassungselements 12 klein gemacht werden. Deshalb kann die Dämpfung der Ultraschalloszillation klein gemacht werden, um eine Erfassungsempfindlichkeit zu verbessern.
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Durch Machen des Elastizitätsgrads des Oszillationsdämpfungselements 13 gleich oder kleiner als 3 MPa als 3/1000 des Elastizitätsgrads des akustischen Anpassungselements 12 kann eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit gleich oder kleiner als 30% gemacht werden. Weiterhin kann durch Machen der Dicke (Kontaktlänge) des Oszillationsdämpfungselements 13 gleich oder kleiner 2 mm als 1/3 der Dicke T des akustischen Anpassungselements 12 eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit gleich oder kleiner als 20% gemacht werden.
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Weiterhin kann durch Machen des Elastizitätsgrads des Oszillationsdämpfungselements 13 gleich oder kleiner als 1 MPa als 1/1000 eines Elastizitätsgrads des akustischen Anpassungselements 12 eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit gleich oder kleiner als 10% gemacht werden. Weiterhin kann durch Machen der Dicke (Kontaktlänge) des Oszillationsdämpfungselements 13 gleich oder kleiner als 2 mm als 1/3 der Dicke T des akustischen Anpassungselements 12 eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit gleich oder kleiner als 5% gemacht werden. Das heißt, die Kontaktlänge des Oszillationsdämpfungselements 13, welches über die Kontaktlänge in Kontakt mit dem akustischen Anpassungselement 12 ist, kann klein gemacht werden, um die Kraft zum Beschränken der Oszillation des akustischen Anpassungselements 13 zu verringern. Deshalb kann die Dämpfung der Ultraschalloszillation klein gemacht werden, um eine Erfassungsempfindlichkeit zu verbessern.
- (4) Da das akustische Anpassungselement 12 ausgebildet ist, um eine Stehwelle in dem akustischen Anpassungselement 12 durch die Ultraschallwelle zu erzeugen, die an der Empfangsoberfläche 12a empfangen wird, kann eine Auslöschung der Ultraschallwelle, die auf das Innere des akustischen Anpassungselements 12 einfällt, und der Ultraschallwelle, die auf der Grenzfläche zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Ultraschall-Erfassungselement 11 reflektiert wird, die durch eine Interferenz zueinander bewirkt wird, verringert werden. Folglich kann die Ultraschallwelle wirksam zu dem Ultraschall-Erfassungselement 11 gesendet werden.
- (5) Da die Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 eine Fläche aufweist, die größer als die der Anbringungsoberfläche 11a des Ultraschall-Erfassungselements 11 ist, wird die Energie der Ultraschallwelle, die auf der Empfangsoberfläche 12a empfangen wird, durch die Fläche, die kleiner als die der Empfangsoberfläche 12a ist, gesendet. Folglich wird die Energie pro Einheitsfläche erhöht, was dadurch ein Erhöhen eines Übertragungswirkungsgrads zulässt.
- (6) Da das akustische Erfassungselement 12 aus einem Harz auf Polycarbonatbasis ausgebildet ist, das einen Elastizitätsgrad aufweist, dessen Temperaturänderung klein ist, kann eine Änderung einer Wellenlänge der Ultraschallwelle, die die Temperaturänderung begleitet, klein gemacht werden, was es ermöglicht, die Stehwelle stabil (zuverlässig) zu erzeugen.
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Weiterhin kann durch Ausbilden des Ultraschall-Erfassungselements 11 unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements, das aus Blei-Zirkonat-Titanat bzw. PZT besteht, das eine große piezoelektrische Konstante aufweist, die Ultraschallwelle, die einen kleinen Schalldruck aufweist, empfangen werden, was es ermöglicht, eine Empfindlichkeit des Ultraschallsensors zu verbessern.
- (7) In der Struktur eines Ausbildens des akustischen Anpassungselements 12, um eine Breite von gleich oder weniger als einer Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle aufzuweisen, die in der Luft gesendet wird, kann in einem Fall eines Anordnens einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren 10 in einer Gruppe ein Abstand zwischen den Mittenabschnitten der akustischen Anpassungselemente 12 gleich einer Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle gemacht werden, die in der Luft gesendet wird. Diese Anordnungen bringen eine hohe Erfassungsgenauigkeit hervor.
- (8) In der Struktur, in der das Oszillationsdämpfungselement 13 ausgebildet ist, um die Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 zu bedecken, kann, da die Grenzfläche zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfdungselement 13 nicht nach außen freiliegt, ein Eindringen von Wasser (Feuchtigkeit) oder dergleichen in den Ultraschallsensor 10 verhindert werden.
- (9) In der Struktur, in der das akustische Anpassungselement 12 derart ausgebildet ist, dass sich die akustische Impedanz von der Empfangsoberfläche 12a zu der Anbringungsoberfläche 12b erhöht, kann eine Differenz einer akustischen Impedanz von jeder Grenzfläche zwischen der Luft und dem akustischen Anpassungselement 12 und zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Ultraschall-Erfassungselement 11 verringert werden. Deshalb kann eine Reflexion einer Strahlung der Ultraschallwelle auf der Grenzfläche verringert werden, was es ermöglicht, die Dämpfung der Ultraschallwelle zu verringern.
- (10) Die Deckschicht 15 kann zum Bedecken mindestens eines Teils der Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 und des Oszillationsdämpfungselements 13 vorgesehen sein. Da das Oszillationsdämpfungselement 13, die Grenzfläche (Grenzflächen) zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 und das akustische Anpassungselement 12 durch Vorsehen der Deckschicht 15 bedeckt sind, kann verhindert werden, dass Wasser (Feuchtigkeit) oder dergleichen in das Innere des Ultraschallsensors 10 gelangt. Weiterhin kann es durch Einstellen des Farbtons der Deckschicht 15 zu dem Farbton der Stoßstange 20 schwer sein, das Vorhandensein des Ultraschallsensors 10 von außen zu erkennen, was eine Gestaltung verbessert.
- (11) Durch Verringern des Elastizitätsgrads und der Dicke der Deckschicht 15 kann die Kraft zum Beschränken der Oszillation des akustischen Anpassungselements 12 klein gemacht werden. Deshalb kann die Dämpfung der Ultraschalloszillation klein gemacht werden, um eine Erfassungsempfindlichkeit zu verbessern. Es ist bevorzugt, dass die Deckschicht 15 aus einem Material ausgebildet ist, das einen Elastizitätsgrad aufweist, der im Hinblick auf eine Übereinstimmung der akustischen Impedanz zu dem akustischen Anpassungselement 12 kleiner als der des akustischen Anpassungselements 12 ist. Unter der Annahme, dass der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 gleich oder kleiner als E/10 (100 MPa) ist und die Dicke davon auf gleich oder kleiner als 0,1 mm festgelegt ist, kann die Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit gleich oder kleiner als 20% gemacht werden.
- (12) Das heißt, die Erfassungsgenauigkeit kann verbessert werden und das Ausgangssignal kann durch Machen der Resonanzfrequenz der Deckschicht 15 gleich zu der des akustischen Anpassungselements 12 erhöht werden.
- (13) In einem Fall, in dem der Elastizitätsgrad der Deckschicht 15 gleich oder kleiner als der des Oszillationsdämpfungselements 13 ist, ist die Deckschicht 15 ausgebildet, um die gesamte Oberfläche der Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 zu bedecken, und dadurch kann eine Verringerung der Erfassungsempfindlichkeit verhindert werden.
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ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Ein Ultraschallsensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. 10A zeigt eine erläuternde Draufsicht eines Ultraschallsensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die von der Seite eines akustischen Anpassungselements betrachtet wird. 10B zeigt einen Querschnitt, der entlang einer Linie XB-XB in 10A genommen ist und in einer Richtung betrachtet wird, die durch einen Pfeil in 10A gezeigt ist. Komponenten, die ähnlich zu denjenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel sind, sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und die Erläuterung von diesen wird weggelassen.
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In einem Ultraschallsensor 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung ist eine Mehrzahl von Sätzen (Paaren) eines akustischen Anpassungselements 12 und eines Ultraschall-Erfassungselements 11 in einer Gruppe angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, wie es in den 10A und 10B gezeigt ist, zwei akustische Anpassungselemente in der Längsrichtung und andere zwei in der Seitenrichtung angeordnet, so dass insgesamt vier akustische Anpassungselemente 12 (12p bis 12s) vorgesehen sind. Ebenso sind ähnlich vier Ultraschall-Erfassungselemente 11 (11p und 11q: Ultraschall-Erfassungselemente 11, die an den akustischen Anpassungselementen 12r und 12s angebracht sind, sind nicht gezeigt) entsprechend an den vier akustischen Anpassungselementen 12 angeordnet und angebracht, um jedes Paar auszubilden. Diese Struktur sieht den Ultraschallsensor 50 vor, welcher imstande ist, eine dreidimensionale Erfassung bezüglich einer Position eines erfassten Körpers durchzuführen. Das Oszillationsdämpfungselement 13 befindet sich zwischen jedem der akustischen Anpassungselemente 12 und zwischen jedem der akustischen Anpassungselemente 12 und dem Anbringungsabschnitt 20a. Auf diese Weise sind die jeweiligen akustischen Anpassungselemente 12 an der Stoßstange 20 angebracht.
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Mit dieser Struktur werden eine Zeitdifferenz und eine Phasendifferenz der Ultraschallwellen, die an den jeweiligen Ultraschall-Erfassungselementen 11 empfangen werden, bestimmt und kann auf der Grundlage jeder Differenz nicht nur ein Abstand von dem erfassten Körper, sondern ebenso eine Position des erfassten Körpers gemessen werden.
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Weiterhin ist jedes der akustischen Anpassungselemente 12 derart ausgebildet, dass die Breite W davon gleich oder kleiner als eine Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle in der Luft ist, und derart angeordnet, dass ein Abstand d zwischen Mittenabschnitten der jeweiligen angrenzenden akustischen Anpassungselemente 12 gleich oder kleiner als eine halbe Wellenlänge der Ultraschallwelle ist. Zum Beispiel entspricht der Abstand d einer Länge zwischen einer mittleren Längsachse des akustischen Anpassungselements 12 (zum Beispiel dem Element 12p) und einer mittleren Längsachse des angrenzenden akustischen Anpassungselements 12 (zum Beispiel dem Element 12q).
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Gemäß einer derartigen Struktur jedes akustischen Anpassungselements 12 kann die Zeitdifferenz ebenso durch die Phasendifferenz der empfangenen Ultraschallwelle erfasst werden. Deshalb kann die Zeitdifferenz der empfangenen Ultraschallwelle genau erfasst werden, was es ermöglicht, eine Messgenauigkeit eines Abstands und einer Position des erfassten Körpers zu verbessern. Ebenso kann, da eine Phasendifferenz der Ultraschallwelle zwischen den Ultraschall-Erfassungselementen gleich oder kleiner als 180° ist, eine fehlerhafte Erfassung beschränkt werden.
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Es ist anzumerken, dass ebenso in einem Fall, in dem die Breite w nicht kleiner als eine Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle in der Luft ist, der Ultraschallsensor 50 für eine dreidimensionale Erfassung einer Position des erfassten Körpers verwendet werden kann.
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In einem Fall eines Empfangens der Ultraschallwelle an dem akustischen Anpassungselement 12p kann, da sich das Oszillationsdämpfungselement 13 zwischen dem Oszillationsanpassungselement 12p und dem akustischen Anpassungselement 12q befindet, die Ultraschallwelle, die sich von dem Oszillationsanpassungselement 12p zu dem akustischen Anpassungselement 12q ausbreitet, verringert werden. Folglich wird die Ultraschallwelle, die an dem akustischen Anpassungselement 12p empfangen wird, nur zu dem Ultraschall-Erfassungselement 12p gesendet und nicht zu dem anderen Ultraschall-Erfassungselement 11q gesendet.
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Auf diese Weise kann die Übersprechcharakteristik von jedem Ultraschall-Erfassungselement 11 verbessert werden, um genau die Zeitdifferenz und die Phasendifferenz der empfangenen Ultraschallwelle zu bestimmen, was eine Genauigkeit einer Positionsmessung des erfassten Körpers verbessert.
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Eine Ausgestaltung des Ultraschall-Erfassungssensors 10 in dem ersten Ausführungsbeispiel kann ebenso an dem Ultraschall-Erfassungssensor in dem zweiten Ausführungsbeispiel angewendet werden.
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Die Anzahl und die Anordnung der akustischen Anpassungselemente 12 und der Ultraschall-Erfassungselemente 11 kann in Übereinstimmung mit einer Anwendung von diesen beliebig gemacht werden. Zum Beispiel sollten in einem Fall eines zweidimensionalen Erfassens bezüglich des erfassten Körpers zwei Sätze der akustischen Anpassungselemente 12 und der Ultraschall-Erfassungselemente 11 vorbereitet werden.
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VORTEILE DES ZWEITEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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- (1) Da Sätze der akustischen Anpassungselemente 12 und der Ultraschall-Erfassungselemente 11 in einer Gruppe angeordnet sind und sich das Oszillationsdämpfungselement 13 zwischen jeden der akustischen Anpassungselemente 12 und zwischen jedem der akustischen Anpassungselemente 12 und dem Anbringungsabschnitt 20a befindet, wird die Ultraschallwelle, die an jedem akustischen Anpassungselement 12 empfangen wird, lediglich zu dem entsprechenden Ultraschall-Erfassungselement 11 gesendet und nicht zu dem anderen Ultraschall-Erfassungselement 11 gesendet. Folglich kann das Senden der Ultraschallwelle getrennt werden und für jedes der akustischen Anpassungselemente 12 durchgeführt werden, um die Übersprechcharakteristik von jedem Ultraschall-Erfassungselement 11 zu verbessern.
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Der Ultraschallsensor 50 beinhaltet eine Mehrzahl von Sätzen von akustischen Anpassungselementen 12 und Ultraschall-Erfassungselementen. Deshalb werden eine Zeitdifferenz und eine Phasendifferenz in den Ultraschallwellen, die an den jeweiligen Ultraschall-Erfassungselementen 11 empfangen werden, bestimmt und kann dadurch auf der Grundlage jeder Differenz nicht nur ein Abstand von dem erfassten Körper, sondern ebenso eine Position des erfassten Körpers gemessen werden. Hier können, da die Ultraschallwelle, die an jedem akustischen Anpassungselement 12 empfangen wird, nur zu dem entsprechenden Ultraschall-Erfassungselement 11 gesendet wird, die Zeitdifferenz und die Phasendifferenz in den Ultraschallwellen, die an dem jeweiligen Ultraschall-Erfassungselementen 11 empfangen werden, genau bestimmt werden, um eine Genauigkeit der Positionsmessung des erfassten Körpers zu verbessern.
- (2) Jedes der akustischen Anpassungselemente 12 ist derart ausgebildet, dass die Breite W davon gleich oder kleiner als eine Hälfte der Wellenlänge der Ultraschallwelle in der Luft ist und derart angeordnet, dass ein Abstand d zwischen Mittenabschnitten der jeweiligen angrenzenden akustischen Anpassungselemente 12 gleich oder kleiner als eine halbe Wellenlänge der Ultraschallwelle ist. Gemäß einer derartigen Struktur von jedem akustischen Anpassungselement 12 kann die Zeitdifferenz ebenso durch die Phasendifferenz der empfangenen Ultraschallwelle erfasst werden. Deshalb kann die Zeitdifferenz der erfassten Ultraschallwelle genau erfasst werden, was es ermöglicht, die Messgenauigkeit eines Abstands und einer Position des erfassten Körpers zu verbessern.
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ANDERES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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- (1) Wie es in 11 gezeigt ist, kann das Oszillationsdämpfungselement 13 in der Nähe eines Oszillationsknotens N (Knotenabschnitts) einer Stehwelle angeordnet sein, die in der Nähe der Anbringungsoberfläche 12d des akustischen Anpassungselements 12 erzeugt wird. Hier ist die Position des Knotens L als eine Position definiert, an der eine Amplitude in der Richtung zwischen dem Element und dem akustischen Anpassungselement 12 und eine Amplitude in der Senderichtung der Ultraschallwelle aufgrund von Simulationen, tatsächlichen Messungen der Amplitude oder dergleichen minimiert sind.
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Mit dieser Struktur kann verglichen mit einem Fall eines Befestigens des Oszillationsdämpfungselements 13 in der Nähe der Empfangsoberfläche 12a (1) die Dämpfung der Oszillation des akustischen Anpassungselements 12 durch Beschränken des Oszillationsdämpfungselements 13 kleiner gemacht werden, um eine Erfassungsempfindlichkeit der Ultraschallwelle zu verbessern.
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Weiterhin kann ein Füllstoff, der eine akustische Impedanz aufweist, die kleiner als die des akustischen Anpassungselements 12 und des Oszillationsdämpfungselements 13 ist, wie zum Beispiel ein Urethanschaum oder -gel, in einen Zwischenraum zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 gefüllt sein. Mit dieser Struktur wird es verhindert, dass ein Fremdstoff in den Zwischenraum gelangt, um die Ultraschallwelle zu dämpfen, was eine Empfindlichkeit des Ultraschallsensors 10 verschlechtert. Weiterhin wird, da der Füllstoff die akustische Impedanz aufweist, die kleiner als die des akustischen Anpassungselements 12 oder des Oszillationsdämpfungselements 13 ist, die Erfassungsempfindlichkeit beschränkt, durch ein Senden der Oszillation von dem Seitenabschnitt 12c beeinflusst zu werden.
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Weiterhin kann der gleiche Effekt durch Bedecken einer Öffnung des Zwischenraums mit einem Membranmaterial erzielt werden.
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- (2) In einem Fall eines Ausbildens des akustischen Anpassungselements 12 mit einem Material auf Gummibasis kann das akustische Anpassungselement 12, wie es in 12 gezeigt ist, integral mit dem Oszillationsdämpfungselement 13 ausgebildet sein. Da das Material auf Gummibasis eine akustische Impedanz aufweist, welche sehr unterschiedlich zu der des Materials ist, das das Fahrzeug 60 bildet, wird auch dann, wenn das akustische Anpassungselement 12 integral mit dem Oszillationsdämpfungselement 13 ausgebildet ist, die Erfassungsempfindlichkeit beschränkt, durch Senden der Oszillation von dem Seitenabschnitt 12c beeinflusst zu werden. Mit dieser Struktur ist es nicht erforderlich, das akustische Anpassungselement 12 und das Oszillationsdämpfungselement 13 getrennt auszubilden.
- (3) Ein Teil der Anbringungsoberfläche 11a des Ultraschall-Erfassungselements 11 kann außerhalb einer Außenkante der Anbringungsoberfläche 12b des akustischen Anpassungselements 12 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Anbringungsoberfläche 11a des Ultraschall-Erfassungselements 11 ausgebildet sein, um größer als die Anbringungsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 zu sein. Mit dieser Struktur kann ein Draht zum Ausgeben eines Signals aus dem Ultraschall-Erfassungselement 11 an einem Abschnitt ausgebildet sein, der von der Anbringungsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 aus der Anbringungsoberfläche 11a des Ultraschall-Erfassungselements 11 hervorsteht, was ein Ausbilden des Drahts erleichtert.
- (4) Der Ultraschallsensor 10 kann in einem kastenförmigen Gehäuse 70 untergebracht sein, von dem mindestens ein Ende in einem Zustand ist, in dem die Empfangsoberfläche 12a freiliegt, und dieses Gehäuse 70 kann an dem Anbringungsabschnitt 20a angebracht sein. Zum Beispiel ist, wie es in 13 gezeigt ist, das akustische Anpassungselement 12 über das Oszillationsdämpfungselement 13 an einer Öffnung 70a befestigt, um den Ultraschallsensor 10 in dem Gehäuse 70 aufzunehmen, und ein Befestigungsabschnitt 70b, der in der Horizontalrichtung in 13 (zum Beispiel parallel zu der Stoßstange 20) hervorsteht, ist haftend auf der Innenseitenoberfläche 20c der Stoßstange 20 befestigt.
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Mit dieser Struktur kann einfach, wenn der Ultraschallsensor 10, der im Voraus in dem Gehäuse 70 untergebracht ist, zusammen mit dem Gehäuse 70 an dem Anbringungsabschnitt 20a befestigt wird, der Ultraschallsensor 10 an der Stoßstange 20 angebracht werden, was es ermöglicht, eine Durchführbarkeit einer Anbringung des Ultraschallsensors 10 zu verbessern.
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Hier kann die Befestigungsposition des Gehäuses 70 der Seitenabschnitt 12c oder andere Stellen sein. Weiterhin kann das Gehäuse 70 mechanisch durch ein Schnappverschlussverfahren oder dergleichen verbunden sein.
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- (5) Zum derartigen festen Befestigen des akustischen Anpassungselements 12 und des Oszillationsdämpfungselements 13, dass ein haftender Befestigungsabschnitt zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 nicht durch eine Kollision eines Fremdstoffs oder dergleichen gebrochen wird, kann ein Vorsprung oder ein Vertiefungsabschnitt in dem Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 ausgebildet sein und kann ein Vertiefungsabschnitt oder ein Vorsprung entsprechend in dem Oszillationsdämpfungselement 13 zum Befestigen in dem Vorsprung oder dem Vertiefungsabschnitt in dem akustischen Anpassungselement 12 ausgebildet sein.
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Zum Beispiel ist, wie es in 14A gezeigt ist, ein Vorsprung 12t, der in einer Lagenform hervorstehend ausgebildet ist, auf dem gesamten Umfang des Seitenabschnitts 12c des akustischen Anpassungselements 12 vorgesehen und kann dieser Vorsprung 12t in den Vertiefungsabschnitt 13b gepasst sein (mit diesem in Eingriff stehen), der in einer Innenoberfläche 13a des Oszillationsdämpfungselements 13 ausgebildet ist.
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Da sich eine Fläche von Haftoberflächen (Eingriffsoberflächen) zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 unter Verwendung dieser Struktur erhöht, kann eine Haftung zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 verstärkt werden. Weiterhin kann, da die Haftoberflächen in einer Umgehungsform (die zum Beispiel einen Vorsprung und eine Vertiefung aufweist) ausgebildet sind, auch in einem Fall, in dem der Hafteffekt auftritt, ein Eindringen von Wasser (Feuchtigkeit) oder dergleichen verhindert werden.
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Weiterhin verschlechtert sich, da sich eine Abmessung der Empfangsoberfläche 12a nicht ändert, die Erfassungsempfindlichkeit bezüglich der Ultraschallwelle nicht.
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Wie es in 14B gezeigt ist, kann ein Vorsprung 12u weiter vorgesehen sein, welcher sich von der Empfangsoberfläche 12a des akustischen Anpassungselements 12 zu der Oberflächenrichtung ausdehnt und in einer Lagenform ausgebildet ist. Der Vorsprung 12u ist in einen Vertiefungsabschnitt 13d gepasst, der auf einer Außenoberfläche 13c des Oszillationsanpassungselements 13 ausgebildet ist.
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Da sich eine Haftfläche zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 unter Verwendung dieser Struktur weiter erhöht, kann eine Haftung zwischen dem akustischen Anpassungselement und dem Oszillationsdämpfungselement 13 verstärkt werden.
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Weiterhin kann, da das Oszillationsdämpfungselement 13 zwischen dem Vorsprung 12t und dem Vorsprung 12u des akustischen Anpassungselements 12 vorgesehen ist, eine Positionierungsgenauigkeit des akustischen Anpassungselements 12 weiter verbessert werden, und gibt es ebenso auch in einem Fall, in dem eine Haftung verschlechtert ist, keine Möglichkeit, dass das akustische Anpassungselement 12 aus dem Oszillationsdämpfungselement 13 herausgeschoben wird.
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Wie es in 15A gezeigt ist, können ein Vorsprung 12w und ein Vorsprung 12y auf dem Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 ausgebildet sein und kann ein Vertiefungsabschnitt 13f auf einer Innenseitenoberfläche 13h des Oszillationsdämpfungselements 13 zum entsprechenden Eingreifen in die Vorsprünge 12w und 12y ausgebildet sein.
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Da eine gesamte Oberfläche von jedem der Vorsprünge 12w und 12y durch das Oszillationsdämpfungselement 13 geklammert wird, kann das Senden der Oszillation wirksamer gedämpft werden. Demgemäß kann verglichen mit den Vorsprüngen 12t und 12u jeder der Vorsprünge 12w und 12y in der Höhe niedriger gemacht werden. Weiterhin ist, obgleich irgendeine eine Anzahl der Vorsprünge vorgesehen sein kann, die Anzahl der Vorsprünge vorzugsweise gleich oder weniger als zwei, um das Senden der Oszillation zu minimieren.
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Da sich eine Haftfläche zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 unter Verwendung dieser Struktur weiter erhöht, kann eine Haftung zwischen dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 verstärkt werden.
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Weiterhin wird, da sich die Abmessung der Empfangsoberfläche 12a nicht ändert, die Erfassungsempfindlichkeit der Ultraschallwelle nicht verschlechtert.
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In jeder zuvor erwähnten Struktur kann der Vorsprungsabschnitt in verschiedenen Formen (zum Beispiel einer halbkugelförmigen, einer säulenartigen Form) anders als die Lagenform ausgebildet sein.
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Weiterhin ist es nicht erforderlich, dass jeder Vorsprungsabschnitt über den gesamten Umfang des Seitenabschnitts 12c ausgebildet ist, solange der Vorsprungsabschnitt eine ausreichende Haftstärke sicherstellt.
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Weiterhin können, wie es in 15B gezeigt ist, Vertiefungsabschnitte 12z auf dem Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 ausgebildet sein und können Vorsprünge 13g zum entsprechenden Passen in die Vertiefungsabschnitte 12z auf der Innenseitenoberfläche 13h des Oszillationsdämpfungselements 13 ausgebildet sein.
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In einem Fall eines Verwendens dieser Struktur kann ebenso der gleiche Effekt wie in der Struktur erzielt werden, die in 15A beschrieben ist.
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Weiterhin können ein Vorsprungsabschnitt und ein Vertiefungsabschnitt zusammen auf dem Seitenabschnitt 12c des akustischen Anpassungselements 12 vorgesehen sein.
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Zum Ausbilden eines Verbindungskörpers, der aus dem akustischen Anpassungselement 12 und dem Oszillationsdämpfungselement 13 besteht, kann das Oszillationsdämpfungselement 13 integral mit dem akustischen Anpassungselement 12 durch ein Zweifarbengießen anstelle eines Verbindens des akustischen Anpassungselements 12 und des Oszillationsdämpfungselements 13 durch ein Haftmittel integral mit dem akustischen Anpassungselement 12 gegossen sein.
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Hierbei wird das Gießen des Oszillationsdämpfungselements 13 durch ein Zweifarbengießen auf eine derartige Weise durchgeführt, dass das akustische Anpassungselement 12, das eine vorbestimmte Form aufweist, im Voraus in einer bestimmten Form angeordnet wird und dass das Oszillationsdämpfungselement 13 integral durch Spritzgießen eines Harzmaterials in die bestimmte Form ausgebildet wird.
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Folglich sind das akustische Anpassungselement 12 und das Oszillationsdämpfungselement 13 fest verbunden. Weiterhin kann das Haftverfahren des akustischen Anpassungselements 12 und des Oszillationsdämpfungselements 13 weggelassen werden.
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Als ein Harzmaterial wird geeignet ein Harzmaterial verwendet, welches eine hohe Haftfähigkeit mit dem akustischen Anpassungselement 12 und einen kleinen Elastizitätsgrad aufweist. Ein Beispiel eines derartigen Harzmaterials kann ein thermoplastisches Elastomer auf Polyesterbasis beinhalten.
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Hier können die zuvor erwähnten Strukturen (14A bis 15B) auf eine ähnliche Weise an dem Ultraschallsensor 50 in dem zweiten Ausführungsbeispiel angewendet werden.
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Während die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Darstellung der Erfindung ausgewählt wurden, ist es für Fachleute aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Ausgestaltungen darin durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Erfindung, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
