JP2003315443A - Ultrasonic sensor - Google Patents

Ultrasonic sensor

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JP2003315443A
JP2003315443A JP2002124340A JP2002124340A JP2003315443A JP 2003315443 A JP2003315443 A JP 2003315443A JP 2002124340 A JP2002124340 A JP 2002124340A JP 2002124340 A JP2002124340 A JP 2002124340A JP 2003315443 A JP2003315443 A JP 2003315443A
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JP
Japan
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side wall
cylindrical side
wall
casing
height
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002124340A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshige Oda
清成 小田
Hisanaga Matsuoka
久永 松岡
Yoshihisa Sato
善久 佐藤
Masakazu Takeichi
真和 竹市
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Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic sensor in a configuration where beauty is improved without reducing sensor performance. <P>SOLUTION: A gap is provided between a cylindrical sidewall 11b of an inner cylinder and a cylindrical sidewall 13b of an outer enclosure. The cylindrical sidewall 11b in the inner enclosure comes into contact with four projections being provided inside the cylindrical sidewall 13b of the outer enclosure for supporting. The support section supports a section that is half or less of the height of the cylindrical sidewall 11b at the side of an ultrasonic radiation wall 11a in the inner enclosure 11. Additionally, when a support angle in the support section at one point with the center of the cylindrical sidewall 11b in the inner enclosure is set to be a zero point 0 is set to α-δ, the sum α+β+γ+δ of the support angle becomes 180 degrees or less. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波センサに関
するもので、例えば、車両用障害物検出センサに適用し
て好適なるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic sensor, and is suitable for application to a vehicle obstacle detection sensor, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の超音波センサとして
は、特開2001−16694号公報に開示されている
ものがある。この超音波センサは、車両のバンパーに設
けられて車両後方あるいはコーナーから超音波を送信
し、障害物にて反射した超音波を受信して、その障害物
を検出するようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an ultrasonic sensor of this type, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-16694. This ultrasonic sensor is provided on a bumper of a vehicle, transmits ultrasonic waves from the rear or corner of the vehicle, receives ultrasonic waves reflected by an obstacle, and detects the obstacle.

【0003】従来の超音波センサの正面図を図14(a)
に示す。また、この正面図におけるA−O−A’断面図
を、図14(b)に示す。図14(a)、(b)に示すよ
うに超音波センサは、圧電振動素子10、内側筐体1
1、振動吸収体12、外側筐体13、スポンジ14およ
び振動吸収体15によって構成されている。
A front view of a conventional ultrasonic sensor is shown in FIG.
Shown in. Further, FIG. 14B shows a cross-sectional view taken along the line AA 'in the front view. As shown in FIGS. 14A and 14B, the ultrasonic sensor includes a piezoelectric vibrating element 10 and an inner casing 1.
1, the vibration absorber 12, the outer casing 13, the sponge 14, and the vibration absorber 15.

【0004】圧電振動素子10は、内側筐体11の内底
部、すなわち、超音波放射壁11aとしての板状の底部
と筒状側壁11bとによって形成される空洞部の底面部
に固定されている。この内側筐体11の筒状側壁11b
の外壁と外側筐体13の筒状側壁13bの内壁の間には
ゴム等の振動吸収体12が設けられ、内側筐体11は、
外側筐体13からこの振動吸収体12を介して全周で支
持されるとともに振動が絶縁されている。また、外側筐
体13の円筒状側壁13bは、バンパーに設けられた穴
に嵌合している。このように、内側筐体11と外側筐体
13をゴム等の振動吸収体12で振動絶縁することで、
内部筐体の超音波放射壁の振動がバンパーに伝達される
のを抑止している。
The piezoelectric vibrating element 10 is fixed to the inner bottom portion of the inner casing 11, that is, the bottom portion of the hollow portion formed by the plate-shaped bottom portion as the ultrasonic wave radiation wall 11a and the cylindrical side wall 11b. . The cylindrical side wall 11b of the inner casing 11
A vibration absorber 12 made of rubber or the like is provided between the outer wall of the outer casing and the inner wall of the cylindrical side wall 13b of the outer casing 13, and the inner casing 11 is
The vibration is insulated from the outer casing 13 through the vibration absorber 12 and is supported on the entire circumference. Further, the cylindrical side wall 13b of the outer casing 13 is fitted in a hole provided in the bumper. In this way, by vibration-insulating the inner casing 11 and the outer casing 13 with the vibration absorber 12 such as rubber,
The vibration of the ultrasonic wave radiating wall of the inner casing is suppressed from being transmitted to the bumper.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記した超音波センサ
は、外側筐体13が内側筐体11をゴム等の振動吸収体
12によって全周で支持している。しかし、ゴム等の振
動吸収体12は塗装が困難な為、バンパー16に取り付
けたときに振動吸収体の部分が目立ち美観を損ねてい
る。
In the ultrasonic sensor described above, the outer casing 13 supports the inner casing 11 by the vibration absorber 12 such as rubber over the entire circumference. However, since it is difficult to paint the vibration absorber 12 such as rubber, the vibration absorber 12 is conspicuous when mounted on the bumper 16 and spoils the aesthetic appearance.

【0006】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、センサ性能を低下させることなく美観を向上さ
せた構成の超音波センサを提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor having a structure improved in aesthetics without deteriorating the sensor performance.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、外側筐体(13)によ
り内側筐体(11)を超音波放射壁(11a)側の複数
の支持箇所で支持し、それらの支持箇所以外において内
側筐体(11)の筒状側壁(11b)の外壁と外側筐体
(13)の筒状側壁(13b)の内壁との間に隙間を設
けたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1, the inner casing (11) is provided with a plurality of outer casings (13) on the ultrasonic radiation wall (11a) side. It is supported at supporting points, and a gap is provided between the outer wall of the cylindrical side wall (11b) of the inner housing (11) and the inner wall of the cylindrical side wall (13b) of the outer housing (13) except at those supporting points. It is characterized by that.

【0008】この特徴によれば、外側筐体(13)の筒
状側壁(13b)に拘束されない部分ができ、その部分
は振動することが可能なので、この振動と連成して振動
する内側筐体(11)の超音波振動壁(11a)の振動
の低下を抑制することができる。したがって、振動吸収
体(12)を介して支持した従来のものと同等のセンサ
性能を得ることができる。また、上記したように複数の
支持箇所での支持および隙間の形成によって、振動吸収
体(12)を不要とすることが可能であり、また請求項
5に記載の発明のように上記した隙間に振動吸収体(1
2)を設けた場合でも、その振動吸収体(12)が外部
に露出する部分の面積を従来のものよりも少なくできる
ため、美観を従来のものよりも向上させることができ
る。
According to this feature, there is a portion that is not constrained by the cylindrical side wall (13b) of the outer casing (13), and that portion can vibrate, so that the inner casing vibrates in combination with this vibration. It is possible to suppress a decrease in vibration of the ultrasonic vibration wall (11a) of the body (11). Therefore, it is possible to obtain the same sensor performance as that of the conventional one supported through the vibration absorber (12). Further, as described above, it is possible to eliminate the need for the vibration absorber (12) by supporting at a plurality of supporting points and forming the gaps. Further, as in the invention according to claim 5, it is possible to form the gaps. Vibration absorber (1
Even when 2) is provided, since the area of the portion where the vibration absorber (12) is exposed to the outside can be made smaller than that of the conventional one, the aesthetic appearance can be improved more than that of the conventional one.

【0009】この請求項1に記載の発明は、請求項2な
いし4に記載の発明によってより具体的に構成すること
ができる。すなわち、請求項2に記載の発明では、外側
筐体(13)が内側筐体(11)を支持する高さは内側
筐体(11)の高さの半分以下であり、内側筐体(1
1)の筒状側壁(11b)の中心を原点(O)として各
支持箇所の支持角度の和が180度以下となっている。
The invention according to claim 1 can be more specifically configured by the inventions according to claims 2 to 4. That is, in the invention described in claim 2, the height at which the outer casing (13) supports the inner casing (11) is equal to or less than half the height of the inner casing (11).
With the center of the cylindrical side wall (11b) of 1) as the origin (O), the sum of the support angles of the support points is 180 degrees or less.

【0010】また、請求項3に記載の発明では、外側筐
体(13)が内側筐体(11)を支持する高さは内側筐
体(11)の高さの半分より大きくなっており、内側筐
体(11)の筒状側壁(11b)は円筒状で、外側筐体
(13)は内側筐体(11)を8箇所以下で支持してお
り、さらに内側筐体(11)の筒状側壁(11b)の中
心を原点(O)として各支持箇所の支持角度が10度以
下となっている。
According to the third aspect of the invention, the height at which the outer casing (13) supports the inner casing (11) is larger than half the height of the inner casing (11). The cylindrical side wall (11b) of the inner housing (11) is cylindrical, the outer housing (13) supports the inner housing (11) at eight locations or less, and the inner housing (11) is further cylindrical. With the center of the side wall (11b) as the origin (O), the support angle of each support location is 10 degrees or less.

【0011】また、請求項4に記載の発明では、外側筐
体(13)が内側筐体(11)を支持する高さは内側筐
体(11)の高さの半分より大きくなっており、内側筐
体(11)の筒状側壁(11b)は超音波放射壁(11
a)と平行な断面が多角形で、外側筐体(13)は内側
筐体(11)を前記多角形の角数の2倍以下の箇所で支
持しており、さらに内側筐体(11)の筒状側壁(11
b)の中心を原点(O)として各支持箇所の支持角度が
10度以下となっている。
According to the fourth aspect of the invention, the height at which the outer casing (13) supports the inner casing (11) is larger than half the height of the inner casing (11). The cylindrical side wall (11b) of the inner housing (11) is an ultrasonic radiation wall (11b).
The section parallel to a) has a polygonal shape, and the outer housing (13) supports the inner housing (11) at a position of not more than twice the number of corners of the polygon, and further, the inner housing (11). Tubular side wall (11
With the center of b) as the origin (O), the support angle of each support location is 10 degrees or less.

【0012】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
The reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)本発明の一実施
形態に係る超音波センサの正面図を図1(a)に示す。
また、この正面図のA−O−A’断面図を図1(b)に
示す。図1(a)、(b)に示すように、超音波センサ
は、圧電振動素子10、内側筐体11、振動吸収体1
2、外側筐体13、スポンジ14および振動吸収体15
から構成されている。なお、内側筐体11はアルミニウ
ムで形成され、外側筐体13は樹脂で形成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) FIG. 1A shows a front view of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
A cross-sectional view taken along the line AAA 'of this front view is shown in FIG. As shown in FIGS. 1A and 1B, the ultrasonic sensor includes a piezoelectric vibrating element 10, an inner casing 11, and a vibration absorber 1.
2, outer casing 13, sponge 14 and vibration absorber 15
It consists of The inner casing 11 is made of aluminum, and the outer casing 13 is made of resin.

【0014】圧電振動素子10は、内側筐体11の内底
部、すなわち、超音波放射壁11aとしての板状の底部
と筒状側壁11bとによって形成される空洞部の底面部
に接着されている。
The piezoelectric vibrating element 10 is bonded to the inner bottom portion of the inner casing 11, that is, the bottom portion of the hollow portion formed by the plate-shaped bottom portion as the ultrasonic wave radiation wall 11a and the cylindrical side wall 11b. .

【0015】内側筐体11の筒状側壁11bは外側筐体
13の筒状側壁13bの内側に設けられた4箇所の凸部
(支持部)a、b、c、dに接触し、そこで支持されて
おり、その支持箇所以外において内側筐体11の筒状側
壁11bと外側筐体13の筒状側壁13bの間には隙間
が形成されている。なお、外側筐体13の超音波放射壁
11a側の支持部の高さHは、内側筐体の筒状側壁11
bの高さLの半分以下である(H≦L/2)。
The cylindrical side wall 11b of the inner casing 11 comes into contact with four convex portions (supporting parts) a, b, c, d provided inside the cylindrical side wall 13b of the outer casing 13, and is supported there. A gap is formed between the cylindrical side wall 11b of the inner housing 11 and the cylindrical side wall 13b of the outer housing 13 except at the supporting position. The height H of the supporting portion of the outer casing 13 on the side of the ultrasonic radiation wall 11 a is determined by the height H of the cylindrical side wall 11 of the inner casing.
It is not more than half the height L of b (H ≦ L / 2).

【0016】上記した構成において、内側筐体11の第
1の筒状側壁11bの外壁と外側筐体13の第2の筒状
側壁13bの内側との間に隙間が設けられているので、
第1の筒状側壁13bに拘束されない部分ができ、その
部分は振動することが可能となり、この振動と連成して
振動する内側筐体11の超音波振動壁11aの振動の低
下を抑制することができる。
In the above structure, since a gap is provided between the outer wall of the first cylindrical side wall 11b of the inner casing 11 and the inner side of the second cylindrical side wall 13b of the outer casing 13,
A portion that is not restrained by the first cylindrical side wall 13b is formed, and that portion can vibrate, and a reduction in vibration of the ultrasonic vibration wall 11a of the inner housing 11 that vibrates in combination with this vibration is suppressed. be able to.

【0017】また、筒状側壁11bの中心を原点Oとし
た一箇所の支持部の支持角度をα〜δとすると、支持角
度の和α+β+γ+δは180度以下となっている。こ
の支持角度の和α+β+γ+δが大きいと、内側筐体1
1を拘束する部分が大きくなるため、超音波放射壁11
aの変位が低下し、減衰係数が大きくなり、センサの性
能が劣化する。従って、支持角度の和α+β+γ+δは
全周360度の1/2に相当する180度以下であるこ
とが好ましい。
When the support angle of one support portion with the center of the cylindrical side wall 11b as the origin O is α to δ, the sum of the support angles α + β + γ + δ is 180 degrees or less. When the sum of the support angles α + β + γ + δ is large, the inner casing 1
Since the part that constrains 1 becomes large, the ultrasonic wave radiation wall 11
The displacement of a decreases, the damping coefficient increases, and the performance of the sensor deteriorates. Therefore, the sum of the support angles α + β + γ + δ is preferably 180 degrees or less, which corresponds to ½ of the entire circumference of 360 degrees.

【0018】また、上記した構成では、従来技術と同様
に内側筐体11の筒状側壁11bの外壁と外側筐体13
の筒状側壁13bの内壁の間にゴム等の振動吸収体12
が嵌装されている。このように、振動吸収体12を設け
ることによって振動絶縁を効果的に行うことができる
が、後述するように、振動吸収体12を嵌装しないよう
にすることもできる。
Further, in the above-mentioned structure, the outer wall of the cylindrical side wall 11b of the inner casing 11 and the outer casing 13 are the same as in the prior art.
Between the inner wall of the cylindrical side wall 13b of the vibration absorber 12 such as rubber.
Is fitted. As described above, the vibration isolation can be effectively performed by providing the vibration absorber 12, but it is also possible not to fit the vibration absorber 12 as described later.

【0019】また、内側筐体11と外側筐体13は、圧
入、接着、ねじ止め、鋳込、溶接、嵌込によって固定す
ることができる。
The inner casing 11 and the outer casing 13 can be fixed by press fitting, bonding, screwing, casting, welding, fitting.

【0020】なお、振動吸収体15は、超音波送信時に
内側筐体11が発生する機械的な振動(残響)を吸収す
るために設けられており、スポンジ14は、受信した超
音波の超音波放射壁11aにおける反射を防止するため
に設けられている。
The vibration absorber 15 is provided to absorb mechanical vibration (reverberation) generated by the inner casing 11 during transmission of ultrasonic waves, and the sponge 14 is provided with ultrasonic waves of the received ultrasonic waves. It is provided to prevent reflection on the radiation wall 11a.

【0021】図2(a)、(b)に、筒状筐体の振動モ
ードを示す。図2(a)に示すように、筒状筐体の筒状
側壁11bが円筒の中心から外側へ変位すると超音波放
射壁11aは開口部の方向に変位する。また、図2
(b)に示すように、筒状筐体の筒状側壁11bが円筒
の中心方向へ変位すると超音波放射壁11aは開口部と
反対方向に変位する。このように、筒状側壁11bと超
音波放射壁11aは連成して振動し、筒状側壁11bの
変位は超音波放射壁11aから離れるほど大きくなる。
従って、筒状側壁11bの変位の小さい超音波放射壁1
1a側を支持すれば、超音波放射壁11aの振動の低下
を抑制できる。
2A and 2B show vibration modes of the cylindrical casing. As shown in FIG. 2A, when the tubular side wall 11b of the tubular housing is displaced outward from the center of the cylinder, the ultrasonic wave radiation wall 11a is displaced toward the opening. Also, FIG.
As shown in (b), when the tubular side wall 11b of the tubular housing is displaced toward the center of the cylinder, the ultrasonic radiation wall 11a is displaced in the direction opposite to the opening. In this way, the tubular side wall 11b and the ultrasonic radiation wall 11a are coupled and vibrate, and the displacement of the tubular side wall 11b increases as the distance from the ultrasonic radiation wall 11a increases.
Therefore, the ultrasonic radiation wall 1 with a small displacement of the cylindrical side wall 11b
By supporting the 1a side, it is possible to suppress a decrease in vibration of the ultrasonic radiation wall 11a.

【0022】上記したように、内側筐体11の第1の筒
状側壁11bの外壁と外側筐体13の第2の筒状側壁1
3bの内側との間に隙間を設けることによって、第1の
筒状側壁13bに拘束されない部分ができ、その部分は
振動することが可能となる。そして、第1の筒状側壁1
1bの変位の小さい超音波放射壁11a側を支持するこ
とで、この振動と連成して振動する内側筐体11の超音
波振動壁11aの振動の低下を抑制することができ、振
動吸収体12を介して支持した場合と同等のセンサ性能
が得られる。
As described above, the outer wall of the first tubular side wall 11b of the inner housing 11 and the second tubular side wall 1 of the outer housing 13 are arranged.
By providing a gap between the inner side of 3b and the inside of 3b, there is a portion that is not restrained by the first cylindrical side wall 13b, and that portion can vibrate. And the first tubular side wall 1
By supporting the side of the ultrasonic wave radiating wall 11a having a small displacement of 1b, it is possible to suppress the reduction of the vibration of the ultrasonic wave oscillating wall 11a of the inner casing 11 that vibrates in combination with this vibration, and to suppress the vibration. The same sensor performance as when supported via 12 is obtained.

【0023】ところで、超音波センサは共振周波数を有
しており、その共振周波数は圧電振動素子の駆動周波
数、振動する筐体の形状、材質、圧電振動素子の形状等
に依存する。なお、車両で使用される超音波センサの多
くは、共振周波数および圧電振動素子の駆動周波数が共
に40kHz程度である。この共振周波数および圧電振
動素子の駆動周波数の関係により振動モードは異なり、
圧電振動素子の駆動周波数が40kHz、80kHz、
120kHzの場合、振動モードは一次、二次、三次モ
ードとなる。
The ultrasonic sensor has a resonance frequency, and the resonance frequency depends on the driving frequency of the piezoelectric vibrating element, the shape and material of the vibrating housing, the shape of the piezoelectric vibrating element, and the like. In many ultrasonic sensors used in vehicles, both the resonance frequency and the driving frequency of the piezoelectric vibrating element are about 40 kHz. The vibration mode differs depending on the relationship between the resonance frequency and the driving frequency of the piezoelectric vibration element,
The drive frequency of the piezoelectric vibration element is 40 kHz, 80 kHz,
In the case of 120 kHz, the vibration modes are the primary, secondary and tertiary modes.

【0024】図3(a)〜(c)に、円筒状の筐体側壁
の振動モードを示す。図3(a)は一次モード、(b)
は二次モード、(c)は三次モードを表したものであ
る。図に示すように、振動モードによって振動の節の数
が異なる。振動の節とは、振動面における変位(振幅)
が零となる点で、振動の節は一次、二次、三次モードの
順に4、6、8箇所となる。従って、図1において外側
筐体の筒状側壁13bが内側筐体の筒状側壁11bを支
持する場合、一次モードの場合は4箇所、二次モードの
場合は6箇所、三次モードの場合は8箇所といったよう
に、圧電振動素子の駆動周波数に応じて支持箇所を選択
すると効果的である。
FIGS. 3A to 3C show vibration modes of the side wall of the cylindrical casing. FIG. 3A is a primary mode, FIG.
Represents the secondary mode, and (c) represents the tertiary mode. As shown in the figure, the number of vibration nodes varies depending on the vibration mode. The vibration node is the displacement (amplitude) on the vibration surface.
At the point where is zero, there are 4, 6, and 8 vibration nodes in the order of the primary, secondary, and tertiary modes. Therefore, in FIG. 1, when the cylindrical side wall 13b of the outer casing supports the cylindrical side wall 11b of the inner casing, there are four locations in the primary mode, six locations in the secondary mode, and eight locations in the tertiary mode. For example, it is effective to select a supporting point according to the driving frequency of the piezoelectric vibration element, such as a point.

【0025】また、従来の超音波センサにおける共振周
波数帯域は50kHz程度であり、この場合、振動モー
ドが三次モードとなる圧電振動素子の駆動周波数は15
0kHz程度となる。しかし、通常使用される圧電振動
素子の駆動周波数は20kHz〜70kHz程度であ
り、また、振動モードの次数が高くなるほど受信信号は
弱くなるため、通常は三次以下の振動モードで使用され
ている。従って、外側筐体の筒状側壁13bは内側筐体
の筒状側壁11bを8箇所以下で支持すればよい。
Further, the resonance frequency band in the conventional ultrasonic sensor is about 50 kHz, and in this case, the driving frequency of the piezoelectric vibrating element in which the vibration mode is the third mode is 15
It becomes about 0 kHz. However, the driving frequency of a piezoelectric vibration element that is normally used is about 20 kHz to 70 kHz, and the received signal becomes weaker as the order of the vibration mode becomes higher, so that it is normally used in the vibration mode of the third order or lower. Therefore, the cylindrical side wall 13b of the outer casing may support the cylindrical side wall 11b of the inner casing at eight locations or less.

【0026】(第2実施形態)第2の実施形態の超音波
センサの正面図を図4(a)に示す。また、この正面図
のA−O−A’断面図を図4(b)に示す。図4
(a)、(b)に示すように、外側筐体の筒状側壁13
bおよび内側筐体の筒状側壁11bは円筒状で同軸上に
配置されている。外側筐体13は内側筐体11を4箇所
の凸部a、b、c、dで支持し、かつ筒状側壁11bの
中心を原点Oとして各支持箇所の支持角度α、β、γ、
δはそれぞれ10度以下となっている。また、外側筐体
13の超音波放射壁11a側の支持部の高さHは、内側
筐体11の筒状側壁11bの高さLの半分より大きくな
っている(H>L/2)。ここで、振動モードは一次モ
ードで振動の節の数は4箇所であり、振動の節の数と同
じ4箇所で支持しているので、理想的にはセンサ性能は
劣化しない。ところが、支持箇所が振動の節からずれる
と、超音波放射壁11aから離れた変位の大きな部分を
拘束することになり、センサ性能が劣化する。従って、
各支持箇所の支持角度α〜δは小さい方が望ましく、そ
れぞれ10度以下となっている。
(Second Embodiment) FIG. 4A shows a front view of an ultrasonic sensor according to a second embodiment. Further, a cross-sectional view taken along the line AAA 'of this front view is shown in FIG. Figure 4
As shown in (a) and (b), the cylindrical side wall 13 of the outer housing is formed.
b and the cylindrical side wall 11b of the inner casing are cylindrical and arranged coaxially. The outer casing 13 supports the inner casing 11 at four convex portions a, b, c, d, and the supporting angles α, β, γ of the respective supporting portions with the center of the cylindrical side wall 11b as the origin O.
Each δ is 10 degrees or less. Further, the height H of the support portion of the outer casing 13 on the ultrasonic radiation wall 11a side is larger than half the height L of the cylindrical side wall 11b of the inner casing 11 (H> L / 2). Here, the vibration mode is a primary mode, and the number of vibration nodes is four, and since it is supported at the same four positions as the number of vibration nodes, the sensor performance ideally does not deteriorate. However, if the supporting portion deviates from the node of vibration, the portion having a large displacement away from the ultrasonic wave radiation wall 11a is constrained, and the sensor performance deteriorates. Therefore,
It is desirable that the supporting angles α to δ at each supporting portion are small, and each is 10 degrees or less.

【0027】なお、上記超音波センサは、内側筐体の超
音波放射壁11aと平行な断面は円状になっているが、
円状に限ることなく、例えば多角形、楕円形であっても
よい。多角形の場合、三次以下のモードにおける振動の
節の数は角数の2倍以下となり、角数の2倍以下の箇所
で支持すればよい。要するに、それぞれの形状に応じた
振動の節の数あるいはその2倍の支持箇所で支持すれば
よい。
Although the ultrasonic sensor has a circular cross section parallel to the ultrasonic radiation wall 11a of the inner casing,
The shape is not limited to a circle, and may be, for example, a polygon or an ellipse. In the case of a polygon, the number of nodes of vibration in modes of the third order and lower is less than or equal to twice the number of corners, and it is sufficient to support the nodes at a position equal to or less than twice the number of corners. In essence, the number of vibration nodes corresponding to each shape or twice as many supporting points may be used for supporting.

【0028】図5(a)、(b)に、内側筐体11と外
側筐体13の支持条件(イ)〜(ニ)の違いによる超音
波放射壁の振動特性の最大変位、減衰係数を示す。ま
た、支持条件(イ)〜(ニ)については、図6〜図9に
示す。
5 (a) and 5 (b) show the maximum displacement and damping coefficient of the vibration characteristics of the ultrasonic radiation wall due to the difference in the supporting conditions (a) to (d) between the inner casing 11 and the outer casing 13. Show. The supporting conditions (a) to (d) are shown in FIGS. 6 to 9.

【0029】支持条件(イ)の正面図、正面図における
A−O−A’断面図を図6(a)、(b)に示す。支持
条件(イ)は、外側筐体13がゴムを介して内側筐体1
1を支持する場合である。
6 (a) and 6 (b) are a front view of the supporting condition (a) and a sectional view taken along the line AAA 'in the front view. The support condition (a) is that the outer casing 13 is made of rubber with the inner casing 1
This is the case of supporting 1.

【0030】支持条件(ロ)の正面図、正面図における
A−O−A’断面図を図7(a)、(b)に示す。図に
示すように、支持条件(ロ)は、外側筐体13が全面に
おいて内側筐体11を支持する場合である。
A front view of the supporting condition (b) and a cross-sectional view taken along the line AAA 'in the front view are shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). As shown in the figure, the support condition (b) is a case where the outer housing 13 supports the inner housing 11 over the entire surface.

【0031】支持条件(ハ)の正面図、正面図における
A−O−A’断面図を図8(a)、(b)に示す。図に
示すように、支持条件(ハ)は、外側筐体13が超音波
放射壁側のみの全周で内側筐体11を支持する場合であ
る。
8 (a) and 8 (b) show a front view of the supporting condition (c) and a cross-sectional view taken along the line AA-A 'in the front view. As shown in the figure, the support condition (C) is a case where the outer housing 13 supports the inner housing 11 around the entire circumference on the ultrasonic wave radiation wall side only.

【0032】支持条件(ニ)の正面図、正面図における
A−O−A’断面図を図9(a)、(b)に示す。図に
示すように、支持条件(ニ)は、外側筐体13が内側筐
体11と隙間を設けて超音波放射壁側の一部で支持する
場合である。なお、振動吸収体12は嵌装していない。
9 (a) and 9 (b) show a front view of the supporting condition (d) and a sectional view taken along the line AA-A 'in the front view. As shown in the figure, the support condition (d) is a case where the outer housing 13 is supported by a part of the inner housing 11 on the ultrasonic wave radiation wall side with a gap. The vibration absorber 12 is not fitted.

【0033】条件(ロ)に示した構造のように、外側筐
体13が全面において内側筐体11を支持する場合は、
条件(イ)に示したゴムによる支持の場合と比較して最
大変位、減衰係数ともに減少する。また、条件(ハ)に
示した構造のように、外側筐体13が超音波放射壁側の
みの全周で内側筐体11を支持する場合は、条件(イ)
に示したゴムによる支持の場合と比較して最大変位は増
加するが、減衰係数は減少する。いずれの条件も、条件
(イ)に示したゴムによる支持の場合よりもセンサ性能
が低下する。
When the outer casing 13 supports the inner casing 11 over the entire surface as in the structure shown in the condition (b),
Both the maximum displacement and damping coefficient decrease compared to the case of rubber support shown in condition (a). When the outer casing 13 supports the inner casing 11 on the entire circumference only on the ultrasonic wave emitting wall side as in the structure shown in the condition (C), the condition (A)
The maximum displacement is increased, but the damping coefficient is decreased, compared with the case of the rubber support shown in Fig. In any of the conditions, the sensor performance is lower than that in the case of supporting by the rubber shown in the condition (a).

【0034】図5において、条件(ニ)に示した構造の
ように、外側筐体13が内側筐体11と隙間を設けて超
音波放射壁側の一部で支持し、振動吸収体12を嵌装し
ていない場合でも、超音波放射壁11aの最大変位およ
び減衰係数ともに条件(イ)に示したゴムによる支持の
場合と同等の値が得られる。従って、振動吸収体12の
露出部分を目立たなくすることができる。更に、バンパ
ー16と内側筐体の色合わせが容易になるため、美観を
向上することができる。また、組み付け点数の低減が可
能となる。
In FIG. 5, as in the structure shown in the condition (d), the outer casing 13 is supported by a part of the inner casing 11 on the ultrasonic wave radiating wall side with a gap, and the vibration absorber 12 is supported. Even when the ultrasonic radiation wall 11a is not fitted, the maximum displacement and the damping coefficient of the ultrasonic radiation wall 11a are the same as those in the case of the rubber support shown in the condition (a). Therefore, the exposed portion of the vibration absorber 12 can be made inconspicuous. Furthermore, since the color matching between the bumper 16 and the inner casing becomes easy, the aesthetic appearance can be improved. Further, the number of assembling points can be reduced.

【0035】図10は、内側筐体の筒状側壁11bと外
側筐体の筒状側壁13bとが隙間を設けて超音波放射壁
11a側のみで支持され、支持部分を4箇所、かつそれ
ぞれの支持角度を0度とした場合の構造を示す図であ
る。このような条件において、支持高さH=L/9、H
=2L/9とした場合の超音波放射壁11aの最大変
位、減衰係数を、図11(a)、(b)にそれぞれ示
す。なお、図に示す最大変位および減衰係数は、外側筐
体13側の4箇所の支持部分から、内側筐体の筒状側壁
11bの中心方向への支持加重の変化に対する特性であ
る。
In FIG. 10, the cylindrical side wall 11b of the inner casing and the cylindrical side wall 13b of the outer casing are supported only on the ultrasonic wave radiating wall 11a side with a gap, and four supporting portions are provided. It is a figure which shows the structure at the time of making a support angle 0 degree. Under such conditions, the supporting height H = L / 9, H
The maximum displacement and the attenuation coefficient of the ultrasonic radiation wall 11a in the case of = 2L / 9 are shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), respectively. The maximum displacement and the damping coefficient shown in the figure are characteristics with respect to changes in the supporting load from the four supporting portions on the outer casing 13 side toward the center of the cylindrical side wall 11b of the inner casing.

【0036】図11(a)、(b)において、支持高さ
H=L/9の場合、支持加重に対して最大変位、減衰係
数ともに大きな変化は見られない。ところが、支持高さ
H=2L/9の場合、支持加重に対する超音波放射壁1
1aの変位および減衰係数の変化が大きくなる。特に、
減衰係数が減少するため、即ち超音波送信時に発生する
機械的な振動(残響)時間が長くなる。すると、近距離
の障害物から反射した超音波と残響が重なり合う為、近
距離の障害物の検知ができなくなり、センサ性能が劣化
する。従って、支持高さHが短い方が支持加重の変化に
より最大変位と減衰係数が支持加重の変化による影響が
少なく、センサ性能が優れていることが分かる。
In FIGS. 11 (a) and 11 (b), when the support height H = L / 9, neither the maximum displacement nor the damping coefficient significantly changes with respect to the support load. However, when the support height H = 2L / 9, the ultrasonic radiation wall 1 with respect to the support weight is
The displacement of 1a and the change of the damping coefficient become large. In particular,
Since the attenuation coefficient is reduced, that is, the mechanical vibration (reverberation) time generated during ultrasonic wave transmission is lengthened. Then, the ultrasonic waves reflected from the obstacles at a short distance overlap with the reverberation, so that the obstacles at a short distance cannot be detected and the sensor performance deteriorates. Therefore, it can be seen that the shorter the support height H is, the smaller the influence of the change in the support weight on the maximum displacement and the damping coefficient due to the change in the support weight, and the better the sensor performance.

【0037】図12は、内側筐体の筒状側壁11bと外
側筐体の筒状側壁13bとが隙間を設けて超音波放射壁
側のみで支持され、支持部分を4箇所、かつそれぞれの
支持高さH=L/9とした場合の構造を示す図である。
このような構造において、支持角度の和α+β+γ+δ
に対する最大変位および減衰係数を図13(a)、
(b)に示す。図において、内側筐体の筒状側壁11b
と外側筐体の筒状側壁13bとの支持角度の和α+β+
γ+δが大きくなると、内側筐体11を拘束する部分が
大きくなるため、超音波放射壁11aの変位が低下す
る。そして、超音波放射壁11aの変位の低下により、
送信音圧が低下し、センサ性能の低下につながる。従っ
て、内側筐体11と外側筐体13の支持角度の和α+β
+γ+δは、小さい方が望ましい。
In FIG. 12, the cylindrical side wall 11b of the inner casing and the cylindrical side wall 13b of the outer casing are supported only on the ultrasonic wave radiating wall side with a gap therebetween, and the supporting portions are provided at four locations and are supported respectively. It is a figure which shows the structure in case height H = L / 9.
In such a structure, the sum of the support angles α + β + γ + δ
The maximum displacement and damping coefficient for
It shows in (b). In the figure, the cylindrical side wall 11b of the inner casing is shown.
And the sum of the support angles of the tubular side wall 13b of the outer housing α + β +
When γ + δ becomes large, the portion that restrains the inner casing 11 becomes large, so that the displacement of the ultrasonic radiation wall 11a decreases. Then, due to the decrease in displacement of the ultrasonic radiation wall 11a,
The transmitted sound pressure is reduced, which leads to deterioration of sensor performance. Therefore, the sum of the support angles of the inner casing 11 and the outer casing 13 α + β
The smaller + γ + δ is desirable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態を適用した超音波センサ
の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic sensor to which a first embodiment of the present invention is applied.

【図2】筒状筐体の一般的な振動モードを示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a general vibration mode of a cylindrical casing.

【図3】円筒状筐体側壁の一般的な振動モードを示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a general vibration mode of a side wall of a cylindrical casing.

【図4】本発明の超音波センサの変形様態を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the ultrasonic sensor of the present invention.

【図5】内側筐体と外側筐体の支持条件の違いによる超
音波放射壁の振動特性の最大変位および減衰係数を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing the maximum displacement and the damping coefficient of the vibration characteristics of the ultrasonic radiation wall due to the difference in the support conditions of the inner casing and the outer casing.

【図6】図5における条件(イ)の構造を示す図であ
る。
6 is a diagram showing the structure of condition (a) in FIG.

【図7】図5における条件(ロ)の構造を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a structure of condition (b) in FIG.

【図8】図5における条件(ハ)の構造を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a structure of condition (c) in FIG.

【図9】図5における条件(ニ)の構造を示す図であ
る。
9 is a diagram showing the structure of condition (d) in FIG.

【図10】図11における超音波センサの構造を示す図
である。
10 is a diagram showing a structure of the ultrasonic sensor in FIG.

【図11】内側筐体と外側筐体の支持高さの違いによる
超音波放射壁の振動特性の最大変位および減衰係数を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the maximum displacement and damping coefficient of the vibration characteristics of the ultrasonic radiation wall due to the difference in support height between the inner casing and the outer casing.

【図12】図13における超音波センサの構造を示す図
である。
12 is a diagram showing a structure of the ultrasonic sensor in FIG.

【図13】支持角度の和を変化させた場合の最大変位お
よび減衰係数を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the maximum displacement and the damping coefficient when the sum of the support angles is changed.

【図14】従来の超音波センサの構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional ultrasonic sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・圧電振動素子、11・・・内側筐体、11a・・・超
音波放射壁、11b・・・筒状側壁、12・・・振動吸収体、
13・・・外壁筐体、13b筒状側壁、14・・・スポンジ、
15・・・振動吸収体。
10 ... Piezoelectric vibrating element, 11 ... Inner casing, 11a ... Ultrasonic radiation wall, 11b ... Cylindrical side wall, 12 ... Vibration absorber,
13 ... Outer wall housing, 13b Cylindrical side wall, 14 ... Sponge,
15 ... Vibration absorber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 久永 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 佐藤 善久 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 竹市 真和 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5D019 GG09 5J083 AB13 AC19 AF09 CA01 CA14 CA22 CA31 CB03 CB07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hisashi Matsuoka             14 Iwatani Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Stock Association             Company Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Yoshihisa Sato             1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi stock market             Inside the company DENSO (72) Inventor Takekazu Mawa             1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi stock market             Inside the company DENSO F-term (reference) 5D019 GG09                 5J083 AB13 AC19 AF09 CA01 CA14                       CA22 CA31 CB03 CB07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電振動素子(10)と、 この圧電振動素子(10)が装着されて超音波放射壁
(11a)をなす底面部と、筒状側壁(11b)とを有
する内側筐体(11)と、 前記内側筐体(11)の筒状側壁(11b)と同軸状に
配置された筒状側壁(13b)を有する外側筐体(1
3)とを備え、 前記外側筐体(13)は前記内側筐体(11)を前記超
音波放射壁(11a)側の複数の支持箇所で支持してお
り、前記複数の支持箇所以外において前記内側筐体(1
1)の筒状側壁(11b)の外壁と前記外側筐体(1
3)の筒状側壁(13b)の内壁との間に隙間が形成さ
れていることを特徴とする超音波センサ。
1. An inner casing (1) having a piezoelectric vibrating element (10), a bottom surface part to which the piezoelectric vibrating element (10) is attached to form an ultrasonic wave emitting wall (11a), and a cylindrical side wall (11b). 11) and an outer casing (1) having a cylindrical side wall (13b) arranged coaxially with the cylindrical side wall (11b) of the inner casing (11).
3), the outer housing (13) supports the inner housing (11) at a plurality of support points on the ultrasonic wave emission wall (11a) side, and the support is provided at a position other than the plurality of support points. Inner housing (1
1) The outer wall of the cylindrical side wall (11b) and the outer casing (1)
An ultrasonic sensor having a gap formed between the inner wall of the cylindrical side wall (13b) of 3).
【請求項2】 前記外側筐体(13)が前記内側筐体
(11)を支持する高さは前記内側筐体(11)の高さ
の半分以下であり、前記内側筐体(11)の筒状側壁
(11b)の中心を原点(O)として各支持箇所の支持
角度の和が180度以下となっていることを特徴とする
請求項1に記載の超音波センサ。
2. The height at which the outer housing (13) supports the inner housing (11) is not more than half the height of the inner housing (11), and the height of the inner housing (11) is smaller than that of the inner housing (11). The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein the sum of the support angles of the respective support points is 180 degrees or less, with the center of the cylindrical side wall (11b) as the origin (O).
【請求項3】 前記外側筐体(13)が前記内側筐体
(11)を支持する高さは前記内側筐体(11)の高さ
の半分より大きくなっており、前記内側筐体(11)の
筒状側壁(11b)は円筒状で、前記外側筐体(13)
は前記内側筐体(11)を8箇所以下で支持しており、
さらに前記内側筐体(11)の筒状側壁(11b)の中
心を原点(O)として各支持箇所の支持角度が10度以
下となっていることを特徴とする請求項1に記載の超音
波センサ。
3. The height at which the outer housing (13) supports the inner housing (11) is larger than half the height of the inner housing (11). ) The cylindrical side wall (11b) of FIG.
Supports the inner casing (11) at eight locations or less,
The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the center of the cylindrical side wall (11b) of the inner casing (11) is the origin (O), and the supporting angle of each supporting portion is 10 degrees or less. Sensor.
【請求項4】 前記外側筐体(13)が前記内側筐体
(11)を支持する高さは前記内側筐体(11)の高さ
の半分より大きくなっており、前記内側筐体(11)の
筒状側壁(11b)は前記超音波放射壁(11a)と平
行な断面が多角形で、前記外側筐体(13)は前記内側
筐体(11)を前記多角形の角数の2倍以下の箇所で支
持しており、さらに前記内側筐体(11)の筒状側壁
(11b)の中心を原点(O)として各支持箇所の支持
角度が10度以下となっていることを特徴とする請求項
1に記載の超音波センサ。
4. The height at which the outer housing (13) supports the inner housing (11) is larger than half the height of the inner housing (11). ), The cylindrical side wall (11b) has a polygonal cross section parallel to the ultrasonic wave radiating wall (11a), and the outer casing (13) defines the inner casing (11) with the number of corners of the polygon being two. It is supported at less than double times, and the supporting angle of each supporting point is 10 degrees or less with the center of the cylindrical side wall (11b) of the inner casing (11) as the origin (O). The ultrasonic sensor according to claim 1.
【請求項5】 前記隙間に振動吸収体(12)が嵌装さ
れていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか
1つに記載の超音波センサ。
5. The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein a vibration absorber (12) is fitted in the gap.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100770801B1 (en) 2005-10-12 2007-10-26 가부시키가이샤 덴소 Sensor attachment structure and ultrasonic sensing device
US7357431B2 (en) * 2005-04-15 2008-04-15 Denso Corporation Structure for mounting ultrasonic sensor on mounting member
WO2022185763A1 (en) * 2021-03-03 2022-09-09 株式会社村田製作所 Ultrasonic sensor

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