JP2004297219A

JP2004297219A - Ultrasonic sensor and component with ultrasonic sensor fitted thereto

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Publication number: JP2004297219A
Application number: JP2003083825A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshige Oda; 清成小田; Hisanaga Matsuoka; 久永松岡; Yoshihisa Sato; 善久佐藤; Hiroyuki Kani; 博之可児
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP3986987B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic sensor with a small drift without inserting a vibration absorbing body between an enclosure of the ultrasonic sensor and a mount component for supporting the enclosure so as to suppress a deterioration in reverberation characteristic caused by a foreign material or the like. <P>SOLUTION: A second piezoelectric vibrator 9 is fitted to a face in the enclosure opposed to an enclosure vibrating face to which a piezoelectric vibrator 8 for ultrasonic wave generation is fitted. Then the vibration generated by an outer circumferential part 10d of the enclosure vibrating face by driving the piezoelectric vibrator 8 is canceled by driving the piezoelectric vibrator 9 to generate the vibration with an inverted phase. Since the vibration at the outer circumferential part 10d of the enclosure vibrating face can be reduced thereby, the ultrasonic sensor with a small drift can be obtained, wherein the deterioration in the reverberation characteristic is suppressed without the need for provision of a vibration absorbing body. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を送受波して物体を探知するために用いられる超音波センサ及びその被取付部品に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、例えば、自動車の駐停車時に運転者に対し車両付近の障害物の有無や車両と障害物との距離を知らせる装置として、超音波を利用した障害物検知システムが実用化されている。このようなシステムに用いられる超音波センサには、そのセンサとしての機能から残響の小さいものが望まれるが、特に車両用の障害物検知システムのように、パルス駆動によって連続的に障害物までの距離を測定することが要求される場合には、残響特性に対する改善要求が大きい。
【０００３】
図６（Ａ）に、これまで一般的に用いられてきた超音波センサ１の構成を表す断面図を示す。超音波センサ１の金属製の筐体３における筐体振動面内側３ｂに圧電振動子２が装着されている。また、筐体３及び圧電振動子２には、リード線５が接続されている。ここで、圧電振動子２に接続されているリード線５に電圧信号を入力することにより、図６（Ｂ）に示すように圧電振動子２を駆動した場合、筐体振動面３ａと筐体側壁部３ｃが連動して振動するため、筐体振動面外周部３ｄにおける筐体の振動が大きく、残響特性の悪化の原因となっていた。
【０００４】
従来、上記のような残響特性悪化に対する改善方法としては、例えば、筐体の側壁部に溝部を設け、この溝部に柔軟性充填材を充填することによって、送波時における筐体振動面外周部の振動を当該溝部及び柔軟性充填材で吸収し、残響を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１９７５９４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の構成によって超音波センサ単体における残響を抑制したとしても、実際に超音波センサが自動車等に搭載された場合には、通常は直接接しないように構成されている超音波センサの筐体振動面外周部と、超音波センサを自動車のバンパー等へ取付けるために超音波センサを保持する取付用部品（以下、単に取付部品という）とが、氷やその他の異物を介して繋がることがある。この場合には、筐体振動面の振動が側壁部に設けられた溝部や柔軟性充填材によって吸収されずに、当該異物を介して取付部品や、さらにその取付部品が取付けられる自動車のバンパー等の部品（以下、単に被取付部品という）に伝達してしまう。このようにして振動が伝達してしまった取付部品及び被取付部品は、超音波センサにおける圧電振動子の駆動が終わった後も振動を続けようとするため、残響特性の悪化を引き起こす。さらにこの場合、当該異物の存在が超音波センサの出力信号におけるドリフトの増大を引き起こしてしまう。
【０００７】
上記のような超音波センサの特性悪化を防止するためには、超音波センサの筐体と取付部品との間にゴム等の振動吸収体を挿入しておくことが必要となるが、この場合には自動車の外観上に振動吸収体が現れ、美観を損ねるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、まず第一に、超音波センサの筐体振動面外周部の振動を低減することにより、筐体と取付部品との間に振動吸収体を挿入しなくても、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサを提供することを目的としている。また第二に、筐体からバンパー等の被取付部品に伝達した振動を、当該被取付部品における超音波センサの筐体に近い部分で吸収することより、被取付部品において振動が拡散的に伝達するのを抑制する。これにより、筐体と取付部品との間に振動吸収体を挿入しなくても、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサを提供することを目的としている。尚、本発明における上記の何れの超音波センサも、筐体と取付部品との間の振動吸収体が不要になるため、外観上の美観を損ねることはない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の本発明の超音波センサは、筐体面に装着された第一の圧電振動子と、当該筐体面に対向する筐体内の面に装着された第二の圧電振動子とを有する。そして、超音波送波時に第一の圧電振動子によって発生する筐体振動面外周部における振動を、第二の圧電振動子を駆動して逆位相の振動を発生させることにより打ち消すようにする。これにより、筐体振動面外周部の振動を低減することができるため、振動吸収体を挿入しなくても、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサを得ることができる。
【００１０】
次に、請求項２に記載の超音波センサは、筐体振動面の一部に、凹状若しくは凸状又は凹凸が混在する形状（以下、単に凹凸形状部という）を有する。この凹凸形状部は、筐体振動面の他の部分に比べて剛性が小さくなるため、振動を吸収することとなる。従って、超音波送波時の圧電振動子の振動は、上記凹凸形状部にて吸収され、筐体振動面外周部においては減衰している。これにより、筐体振動面外周部の振動を低減することができるため、上記の請求項１に記載の超音波センサの場合と同様に、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサを得ることができる。
【００１１】
次に、請求項３に記載の超音波センサは、筐体に少なくとも第一の側壁部及び第二の側壁部を有しており、側壁部が多重構造となっている。従って、超音波送波時の圧電振動子の振動は、それら複数の側壁部により吸収されるため、筐体振動面外周部においては減衰している。これにより、筐体振動面外周部の振動を低減することができるため、上記の請求項１に記載の超音波センサの場合と同様に、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサを得ることができる。
【００１２】
次に、請求項４に記載の超音波センサは、請求項３に記載の超音波センサにおいて、第一の側壁部と第二の側壁部との間に、振動吸収体が付加されている。従って、超音波送波時の圧電振動子の振動は、第一の側壁部、第二の側壁部及びその間に付加された振動吸収体により吸収されるため、筐体振動面外周部においては請求項３に記載された超音波センサを用いたときよりもさらに減衰している。これにより、請求項３に記載された超音波センサに比べて、筐体振動面外周部の振動をさらに低減することができる。従って、筐体部と取付部品との間に振動吸収体を挿入しなくとも、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサを得ることができる。
【００１３】
次に、請求項５に記載の超音波センサは、請求項３に記載の超音波センサにおいて、第一の側壁部と第二の側壁部との間に形成されている筐体面に、凹凸形状部を有する。この凹凸形状部は、筐体の他の部分に比べて剛性が小さくなるため、振動を吸収することとなる。よって、超音波送波時の圧電振動子の振動は、上記凹凸形状部にて吸収され、筐体振動面外周部においては請求項３に記載された超音波センサを用いたときよりもさらに減衰している。これにより、請求項３に記載された超音波センサに比べて、筐体振動面外周部の振動をさらに低減することができる。従って、筐体部と取付部品との間に振動吸収体を挿入しなくとも、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサを得ることができる。
【００１４】
次に、請求項６に記載の超音波センサの被取付部品は、外観上に現われない裏面側であって、超音波センサが取付けられる部分の付近、例えば超音波センサの筐体外周部からの距離が１０ｃｍ以内の範囲において、周囲よりも薄肉となっている溝部若しくは切欠部又は凹凸形状部（以下、単に変形形状部という）を有する。この変形形状部は、被取付部品の他の部分に比べて剛性が小さくなるため、振動を吸収することとなる。従って、超音波送波時の圧電振動子の振動は、上記変形形状部にて吸収され、被取付部品において超音波センサを中心として変形形状部より外側の部分（以下、単に被取付部品外周部という）においては減衰している。これにより、被取付部品外周部の振動を低減することができる。また、上記変形形状部は、一旦被取付部品外周部に伝達した振動が再び超音波センサの筐体に戻ってくるのを抑制する効果もある。従って、筐体部と取付部品又は被取付部品との間に振動吸収体を挿入しなくても、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサを得ることができる。
【００１５】
次に、請求項７に記載の超音波センサの被取付部品は、請求項６に記載の被取付部品において、変形形状部に振動吸収体が付加されている。従って、超音波送波時の圧電振動子の振動は、変形形状部及び振動吸収体により吸収され、被取付部品外周部においては請求項６に記載された被取付部品を用いたときよりもさらに減衰している。また、振動吸収体が付加された上記変形形状部は、一旦被取付部品外周部に伝達した振動が再び超音波センサの筐体に戻ってくるのを抑制する効果が、請求項６に記載された被取付部品を用いたときよりも大きい。従って、筐体部と取付部品又は被取付部品との間に振動吸収体を挿入しなくても、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサを得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図１乃至図５を用いて説明する。尚、本発明の実施形態は、下記の実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００１７】
図１（Ａ）は、本発明の第一の実施例である超音波センサ７の構成を表す断面図である。超音波センサ７の金属製の筐体１０における筐体振動面内側１０ａに、超音波を発生させるための圧電振動子８が装着されている。さらに、圧電振動子８が装着された筐体振動面に対向する面となる筐体内対向面１０ｂにも、圧電振動子８と同一の圧電振動子９が装着されている。ここで圧電振動子８及び圧電振動子９は、筐体との接触面が同じ極性となるように装着されている。また、筐体振動面内側１０ａと筐体内対向面１０ｂは、それらの中心にある軸Ａに対して対称な形状となっている。そして、筐体１０と、圧電振動子８及び圧電振動子９の筐体接触面と反対側の面とには、夫々リード線１２が接続されており、このリード線１２に電圧信号を入力することによって、圧電振動子８及び圧電振動子９を駆動（屈曲振動）するように構成されている。尚、筐体内の空いた空間は、柔軟性充填材１１で満たされている。
【００１８】
ここで、筐体１０に接続されたリード線１２を接地し、圧電振動子８と圧電振動子９に接続されたリード線１２に対して同時に同一の電圧信号を入力した場合、圧電振動子８及び圧電振動子９は、図１（Ｂ）に示すように、軸Ａに対して対称に振動する。従って、筐体振動面外周部１０ｄにおいては、圧電振動子８による振動と圧電振動子９による振動が逆位相となって打ち消し合うこととなり、筐体振動面外周部１０ｄの振動が抑制される。これにより、超音波センサ７は、筐体１０と超音波センサ７の取付部品（図示省略）との間に振動吸収体を挿入しなくとも、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサとなる。
【００１９】
また、図２は、本発明の第二の実施例であって、上述の超音波センサ７の一変形形態である。本実施例においては、超音波センサ７における圧電振動子９を筐体内対向面１０ｂの裏面に装着している。尚、圧電振動子８及び圧電振動子９は、筐体との接触面が異なる極性となるように装着されている。ここで上述の場合と同様に、金属製の筐体１０に接続されたリード線１２を接地し、圧電振動子８と圧電振動子９に接続されたリード線１２に対して同時に同一の電圧信号を入力した場合には、上記の場合と同様な効果が得られ、筐体振動面外周部１０ｄの振動が抑制される。
【００２０】
尚、図１及び図２における実施例では、圧電振動子８と圧電振動子９を同一の圧電振動子とし、夫々の圧電振動子に対し同時に同一の電圧信号を入力したが、筐体振動面内側１０ａと筐体内対向面１０ｂが軸Ａに対して対称な形状となっていない場合や、その他の要因によって同一の圧電振動子による軸Ａに対称な振動では筐体振動面外周部１０ｄにおける振動が抑制できない場合には、異なる圧電振動子を選択するか、若しくは異なる電圧信号を入力するか、或いはその両方を実施してもよい。
【００２１】
図３（Ａ）は、本発明の第三の実施例である超音波センサ１３の構成を表す断面図である。超音波センサ１３の金属製の筐体１５における筐体振動面内側１５ａに、圧電振動子１４が装着されている。また、筐体１５及び圧電振動子１４には、夫々リード線１７が接続されている。そして、筐体１５は、三つの（三重の）筐体側壁部（筐体第一側壁部１５ｂ、筐体第二側壁部１５ｃ及び筐体第三側壁部１５ｄ）を有している。これらの側壁部により、筐体の振動面は、図３（Ｂ）に示すように筐体振動面Ａ部、筐体振動面Ｂ部及び筐体振動面Ｃ部に分けられる。尚、筐体内の空いた空間は、側壁部と側壁部の間を含めて、柔軟性充填材１６で満たされている。
【００２２】
ここで、筐体１５に接続されたリード線１７を接地し、圧電振動子１４に接続されたリード線１７に対して電圧信号を入力して、図３（Ｂ）に示すように圧電振動子１４を駆動する。このとき、筐体振動面Ａ部の振動は、各側壁部とその間の柔軟性充填材１６によって吸収され、筐体振動面Ｂ部と筐体振動面Ｃ部に伝わるに従って減衰するため、筐体振動面外周部１５ｈの振動が抑制される。これにより、超音波センサ１３は、上述の第一の実施例の場合と同様に、筐体１５と超音波センサ１３の取付部品（図示省略）との間に振動吸収体を挿入しなくとも、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサとなる。
【００２３】
また、第三の実施例に記載した超音波センサの構成をとった場合のさらなる効果として、次のことが挙げられる。すなわち、超音波センサ１３においては、圧電振動子１４を駆動した際に筐体振動面Ａ部と筐体振動面Ｃ部の振動が同位相となるため、筐体振動面Ａ部と筐体振動面Ｃ部の発する音波の干渉によって超音波の指向性が狭くなる。一方、筐体の側壁部が二重構造の場合、従って筐体第三側壁部１５ｄ及び筐体振動面Ｃ部が無い場合には、筐体振動面Ａ部と筐体振動面Ｂ部の振動が逆位相となるため、筐体振動面Ａ部と筐体振動面Ｂ部の発する音波の干渉によって超音波の指向性が広くなる。従って、第三の実施例に記載した超音波センサにおいては、筐体側壁部の数と形状等によって、超音波の送信時及び受信時における指向性を制御できる。
【００２４】
図４（Ａ）は、本発明の第四の実施例である超音波センサ１８の構成を表す断面図である。超音波センサ１８の金属製の筐体２０における筐体振動面内側２０ａに、圧電振動子１９が装着されている。また、筐体２０及び圧電振動子１９には、夫々リード線２２が接続されている。そして、筐体２０は、二つの（二重の）側壁部（筐体第一側壁部２０ｂ及び筐体第二側壁部２０ｃ）を有している。これらの側壁部により、筐体の振動面は、図４（Ｂ）に示すように筐体振動面Ｄ部及び筐体振動面Ｅ部に分けられる。さらに、筐体振動面Ｅ部には、当該筐体面が凹状となった筐体凹状部２０ｅが設けられている。この筐体凹状部２０ｅは、筐体振動面の他の部分よりも剛性が小さくなるため、振動を吸収することとなる。尚、筐体内の空いた空間は、側壁部と側壁部の間を含めて、柔軟性充填材２１で満たされている。
【００２５】
ここで、筐体２０に接続されたリード線２２を接地し、圧電振動子１９に接続されたリード線２２に対して電圧信号を入力して、図４（Ｂ）に示すように圧電振動子１９を駆動する。このとき、筐体振動面Ｄ部の振動は、筐体第一側壁部２０ｂ及び筐体凹状部２０ｅによって吸収され、筐体振動面外周部２０ｄにおいては減衰している。従って、筐体振動面外周部２０ｄの振動が抑制される。これにより、超音波センサ１８は、上述の第一の実施例の場合と同様に、筐体２０と超音波センサ１８の取付部品（図示省略）との間に振動吸収体を挿入しなくとも、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサとなる。
【００２６】
尚、上述の超音波センサ１８において、筐体振動面Ｅ部における筐体凹状部２０ｅは凹状となっているが、凸状又は凹凸が混在する形状としてもよい。
【００２７】
また、上述の超音波センサ１８において、筐体第一側壁部２０ｂを設けずに、筐体２０の側壁部を一重構造としてもよい。この場合であっても、筐体振動面の振動は筐体凹状部２０ｅによって吸収されるため、筐体振動面外周部２０ｄの振動は抑制される。さらに、この場合において、筐体凹状部２０ｅを凸状又は凹凸が混在する形状としてもよい。
【００２８】
図５は、本発明の第五の実施例である超音波センサ２４及びその被取付部品である固定板３１の構成を表す断面図である。超音波センサ２４の金属製の筐体２６における筐体振動面内側２６ａに、圧電振動子２５が装着されている。また、筐体２６及び圧電振動子２５には、夫々リード線２８が接続されている。尚、超音波センサ２４の筐体内の空いた空間は、柔軟性充填材２７によって満たされている。また、超音波センサ２４はクッション２９を介してケース３０により保持され、さらに当該ケース３０は、固定板３１に固定されている。この固定板３１は、本発明が自動車用の障害物検知システムとして利用される場合には、自動車のバンパーに相当する。そして、外観上に現われない固定板３１の裏面側であって筐体２６の付近（例えば、筐体２６の外周から１０ｃｍ以内）には、溝部３１ａが設けられている。この溝部３１ａは、固定板３１の他の部分よりも剛性が小さくなるため、振動を吸収することとなる。また、溝部３１ａには、柔軟性充填材３２が充填されている。
【００２９】
ここで、筐体２６に接続されたリード線２８を接地し、圧電振動子２５に接続されたリード線２８に対して電圧信号を入力して、圧電振動子２５を駆動する。このとき、筐体２６から固定板３１に伝達した振動は、溝部３１ａ及び柔軟性充填材３２によって吸収されるため、固定板３１において超音波センサ２４を中心として溝部３１ａより外側の部分（以下、単に固定板外周部という）においては減衰している。従って、固定板外周部の振動が抑制される。また、溝部３１ａ及び柔軟性充填材３２は、一旦固定板外周部に伝達してしまった振動が、再び筐体２６に戻ってくるのを抑制する効果もある。これにより、超音波センサ２４は、筐体２６と固定板３１との間に振動吸収体を挿入しなくとも、残響特性の劣化が抑制されたドリフトの小さい超音波センサとなる。
【００３０】
尚、上述の固定板３１において、溝部３１ａの代わりに固定板３１に切欠部を設け、そこに柔軟性充填材３２を充填してもよい。また、同様に、溝部３１ａの代わりに固定板３１に凹状若しくは凸状又は凹凸が混在する形状を設け、そこに柔軟性充填材３２を充填してもよい。
【００３１】
また、上記の第一乃至第五の第実施例においては、筐体に接続されたリード線を接地し、圧電振動子に接続されたリード線に電圧信号を入力して、圧電振動子を駆動したが、圧電振動子に接続されたリード線を接地し、筐体に接続されたリード線に電圧信号を入力して、圧電振動子を駆動してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例に係る超音波センサの構成を表す断面図である。
【図２】本発明の第二の実施例に係る超音波センサの構成を表す断面図である。
【図３】本発明の第三の実施例に係る超音波センサの構成を表す断面図である。
【図４】本発明の第四の実施例に係る超音波センサの構成を表す断面図である。
【図５】本発明の第五の実施例に係る超音波センサ及び超音波センサの被取付部品の構成を表す断面図である。
【図６】従来の一般的な超音波センサの構成を表す断面図である。
【符号の説明】
７、１３、１８、２４超音波センサ
８、９、１４、１９、２５圧電振動子
１０、１５、２０、２６筐体
１０ｂ筐体内対向面
１５ｂ、２０ｂ筐体第一側壁部
１５ｃ、２０ｃ筐体第二側壁部
１５ｄ筐体第三側壁部
２０ｅ筐体凹状部
１６、２１、３２柔軟性充填材
３１固定板
３１ａ溝部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic sensor used for detecting an object by transmitting and receiving an ultrasonic wave, and a component to which the ultrasonic sensor is attached.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, an obstacle detection system using ultrasonic waves has been put into practical use as a device for notifying a driver of the presence or absence of an obstacle near the vehicle and the distance between the vehicle and the obstacle when the vehicle is parked and stopped. An ultrasonic sensor used in such a system is desired to have low reverberation because of its function as a sensor. In particular, as in an obstacle detection system for a vehicle, a pulse drive is used to continuously connect to an obstacle. When distance measurement is required, there is a great demand for improvement in reverberation characteristics.
[0003]
FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a configuration of the ultrasonic sensor 1 generally used so far. The piezoelectric vibrator 2 is mounted on the inside 3b of the vibration surface of the metal housing 3 of the ultrasonic sensor 1. A lead wire 5 is connected to the housing 3 and the piezoelectric vibrator 2. Here, when the piezoelectric vibrator 2 is driven by inputting a voltage signal to the lead wire 5 connected to the piezoelectric vibrator 2 as shown in FIG. Since the side wall portion 3c vibrates in conjunction therewith, the vibration of the housing at the outer peripheral portion 3d of the housing vibration surface is large, causing deterioration of reverberation characteristics.
[0004]
Conventionally, as a method for improving the reverberation characteristics as described above, for example, a groove is provided in a side wall of a housing, and the groove is filled with a flexible filler, so that an outer peripheral portion of a vibration surface of the housing at the time of transmitting waves is provided. There has been proposed a method of absorbing the vibration of the groove by the groove and the flexible filler to suppress reverberation (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-197594 A
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the reverberation of the ultrasonic sensor alone is suppressed by the above configuration, when the ultrasonic sensor is actually mounted on an automobile or the like, the ultrasonic sensor housing which is normally configured so as not to directly contact the ultrasonic sensor. The outer peripheral portion of the body vibration surface may be connected to a mounting part (hereinafter simply referred to as a mounting part) for holding the ultrasonic sensor for mounting the ultrasonic sensor to a bumper or the like of an automobile via ice or other foreign matter. is there. In this case, the vibration of the housing vibration surface is not absorbed by the groove or the flexible filler provided on the side wall portion, and the mounting component or the bumper of an automobile to which the mounting component is mounted via the foreign matter. (Hereinafter, simply referred to as a mounted component). The mounting component and the mounted component, to which the vibration has been transmitted in this way, continue to vibrate even after the driving of the piezoelectric vibrator in the ultrasonic sensor is finished, so that reverberation characteristics are deteriorated. Further, in this case, the presence of the foreign matter causes an increase in drift in the output signal of the ultrasonic sensor.
[0007]
In order to prevent the deterioration of the characteristics of the ultrasonic sensor as described above, it is necessary to insert a vibration absorber such as rubber between the housing of the ultrasonic sensor and the mounting component. However, there is a problem in that a vibration absorber appears on the appearance of an automobile, and the appearance is impaired.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem. First of all, vibration of an outer peripheral portion of a vibration surface of a housing of an ultrasonic sensor is reduced so that vibration is absorbed between the housing and a mounting component. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic sensor with small drift in which reverberation characteristics are suppressed from being deteriorated without inserting a body. Second, the vibration transmitted from the housing to the mounted component such as a bumper is absorbed by a portion of the mounted component close to the housing of the ultrasonic sensor, so that the vibration is diffusely transmitted in the mounted component. Suppress Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic sensor with a small drift in which deterioration of reverberation characteristics is suppressed without inserting a vibration absorber between a housing and a mounting component. In addition, any of the above-described ultrasonic sensors in the present invention does not require a vibration absorber between the housing and the mounting component, so that the external appearance is not spoiled.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The ultrasonic sensor of the present invention according to claim 1, which has been made to achieve the above object, has a first piezoelectric vibrator mounted on a housing surface and a first piezoelectric vibrator mounted on a surface in the housing opposed to the housing surface. And a second piezoelectric vibrator. Then, the vibration at the outer peripheral portion of the housing vibration surface generated by the first piezoelectric vibrator at the time of transmitting the ultrasonic wave is canceled by driving the second piezoelectric vibrator to generate the vibration of the opposite phase. This makes it possible to reduce the vibration of the outer peripheral portion of the housing vibration surface, so that it is possible to obtain an ultrasonic sensor with reduced drift in which reverberation characteristics are suppressed from deteriorating without inserting a vibration absorber.
[0010]
Next, the ultrasonic sensor according to a second aspect has a shape in which a concave, convex, or uneven shape is mixed (hereinafter, simply referred to as an uneven shape portion) on a part of the housing vibration surface. Since the rigidity of the concave-convex shape portion is smaller than that of the other portion of the housing vibration surface, the vibration is absorbed. Therefore, the vibration of the piezoelectric vibrator at the time of transmitting the ultrasonic wave is absorbed by the concave and convex portions, and is attenuated at the outer peripheral portion of the housing vibration surface. This makes it possible to reduce the vibration of the outer peripheral portion of the vibration surface of the housing. Therefore, as in the case of the ultrasonic sensor according to claim 1, the ultrasonic sensor with reduced drift in which reverberation characteristics are suppressed from deteriorating. Can be obtained.
[0011]
Next, the ultrasonic sensor according to claim 3 has at least a first side wall and a second side wall in a housing, and the side wall has a multiplex structure. Therefore, the vibration of the piezoelectric vibrator at the time of transmitting the ultrasonic wave is absorbed by the plurality of side walls, and is attenuated in the outer peripheral portion of the housing vibration surface. This makes it possible to reduce the vibration of the outer peripheral portion of the vibration surface of the housing. Therefore, as in the case of the ultrasonic sensor according to claim 1, the ultrasonic sensor with reduced drift in which reverberation characteristics are suppressed from deteriorating. Can be obtained.
[0012]
Next, an ultrasonic sensor according to a fourth aspect is the ultrasonic sensor according to the third aspect, wherein a vibration absorber is added between the first side wall and the second side wall. Therefore, the vibration of the piezoelectric vibrator at the time of transmitting the ultrasonic wave is absorbed by the first side wall, the second side wall, and the vibration absorber added between them, so that the outer peripheral part of the vibration surface of the housing is not charged. It is further attenuated than when the ultrasonic sensor described in item 3 is used. This makes it possible to further reduce the vibration of the outer peripheral portion of the housing vibration surface as compared with the ultrasonic sensor according to the third aspect. Therefore, it is possible to obtain an ultrasonic sensor with small drift in which reverberation characteristics are suppressed from being deteriorated without inserting a vibration absorber between the housing and the mounting component.
[0013]
Next, an ultrasonic sensor according to a fifth aspect of the present invention is the ultrasonic sensor according to the third aspect, wherein the housing surface formed between the first side wall and the second side wall has an uneven shape. Having a part. Since the rigidity of the concave-convex shape portion is smaller than that of other portions of the housing, vibration is absorbed. Therefore, the vibration of the piezoelectric vibrator at the time of transmitting the ultrasonic wave is absorbed by the concave-convex portion, and is further attenuated at the outer peripheral portion of the vibration surface of the housing than when the ultrasonic sensor according to claim 3 is used. are doing. This makes it possible to further reduce the vibration of the outer peripheral portion of the housing vibration surface as compared with the ultrasonic sensor according to the third aspect. Therefore, it is possible to obtain an ultrasonic sensor with small drift in which reverberation characteristics are suppressed from being deteriorated without inserting a vibration absorber between the housing and the mounting component.
[0014]
Next, the part to be mounted of the ultrasonic sensor according to claim 6 is on the back side that does not appear on the appearance, near the part where the ultrasonic sensor is mounted, for example, from the outer periphery of the housing of the ultrasonic sensor. In a range where the distance is within 10 cm, there is a groove, a notch, or an uneven portion (hereinafter, simply referred to as a deformed portion) which is thinner than the surroundings. Since the rigidity of the deformed portion is smaller than that of the other parts to be attached, vibration is absorbed. Therefore, the vibration of the piezoelectric vibrator at the time of transmitting the ultrasonic wave is absorbed by the deformed shape portion, and a portion of the mounted component outside the deformed shape portion around the ultrasonic sensor (hereinafter simply referred to as the outer peripheral portion of the mounted component). ) Is attenuated. Thereby, the vibration of the outer peripheral portion of the mounted component can be reduced. Further, the deformed shape portion also has an effect of suppressing the vibration once transmitted to the outer peripheral portion of the attached component from returning to the housing of the ultrasonic sensor again. Therefore, even if the vibration absorber is not inserted between the housing and the mounting component or the component to be mounted, it is possible to obtain an ultrasonic sensor with a small drift in which reverberation characteristics are suppressed from being deteriorated.
[0015]
Next, in the component to be mounted on the ultrasonic sensor according to the seventh aspect, a vibration absorber is added to the deformed shape portion in the component to be mounted according to the sixth aspect. Therefore, the vibration of the piezoelectric vibrator at the time of transmitting the ultrasonic wave is absorbed by the deformed shape portion and the vibration absorber, and the outer peripheral portion of the attached component is further more than when the attached component described in claim 6 is used. It is declining. Further, the deformed shape portion to which the vibration absorber is added has the effect of suppressing the vibration once transmitted to the outer peripheral portion of the attached component from returning to the housing of the ultrasonic sensor again. It is larger than when a mounted part is used. Therefore, even if the vibration absorber is not inserted between the housing and the mounting component or the component to be mounted, it is possible to obtain an ultrasonic sensor with a small drift in which reverberation characteristics are suppressed from being deteriorated.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. It should be noted that embodiments of the present invention are not limited to the following examples at all, and it goes without saying that various forms can be adopted as long as they belong to the technical scope of the present invention.
[0017]
FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic sensor 7 according to a first embodiment of the present invention. A piezoelectric vibrator 8 for generating an ultrasonic wave is mounted on an inner side 10 a of a vibration case of a metal case 10 of the ultrasonic sensor 7. Further, the same piezoelectric vibrator 9 as the piezoelectric vibrator 8 is mounted on the in-housing facing surface 10b which is a surface facing the vibration surface of the housing on which the piezoelectric vibrator 8 is mounted. Here, the piezoelectric vibrator 8 and the piezoelectric vibrator 9 are mounted such that contact surfaces with the housing have the same polarity. The inner side 10a of the housing vibration surface and the opposing surface 10b in the housing have shapes symmetrical with respect to the axis A at the center thereof. A lead wire 12 is connected to the housing 10 and a surface of the piezoelectric vibrator 8 and the piezoelectric vibrator 9 opposite to the housing contact surface, and a voltage signal is input to the lead wire 12. Thus, the piezoelectric vibrator 8 and the piezoelectric vibrator 9 are driven (bending vibration). The empty space in the housing is filled with the flexible filler 11.
[0018]
Here, when the lead wire 12 connected to the housing 10 is grounded and the same voltage signal is simultaneously input to the lead wires 12 connected to the piezoelectric vibrator 8 and the piezoelectric vibrator 9, the piezoelectric vibrator 8 The piezoelectric vibrator 9 vibrates symmetrically with respect to the axis A, as shown in FIG. Accordingly, in the outer peripheral portion 10d of the housing vibration surface, the vibration by the piezoelectric vibrator 8 and the vibration by the piezoelectric vibrator 9 are in opposite phases and cancel each other, and the vibration of the outer peripheral portion 10d of the housing vibration surface is suppressed. As a result, the ultrasonic sensor 7 can suppress the deterioration of reverberation characteristics and have a small drift without inserting a vibration absorber between the housing 10 and a mounting part (not shown) of the ultrasonic sensor 7. It becomes a sensor.
[0019]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, which is a modification of the ultrasonic sensor 7 described above. In the present embodiment, the piezoelectric vibrator 9 in the ultrasonic sensor 7 is mounted on the back surface of the facing surface 10b in the housing. The piezoelectric vibrator 8 and the piezoelectric vibrator 9 are mounted such that contact surfaces with the housing have different polarities. Here, as in the case described above, the lead wire 12 connected to the metal casing 10 is grounded, and the same voltage signal is simultaneously applied to the lead wires 12 connected to the piezoelectric vibrator 8 and the piezoelectric vibrator 9. Is input, the same effect as in the above case is obtained, and the vibration of the outer peripheral portion 10d of the housing vibration surface is suppressed.
[0020]
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric vibrator 8 and the piezoelectric vibrator 9 are the same piezoelectric vibrator, and the same voltage signal is simultaneously input to each piezoelectric vibrator. In the case where the inner side 10a and the inner surface 10b are not symmetrical with respect to the axis A, or when the same piezoelectric vibrator is symmetrical about the axis A due to other factors, the vibration at the outer peripheral portion 10d of the housing vibration surface If is not suppressed, a different piezoelectric vibrator may be selected, a different voltage signal may be input, or both may be implemented.
[0021]
FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic sensor 13 according to a third embodiment of the present invention. The piezoelectric vibrator 14 is mounted on the inner side 15 a of the metal case 15 of the ultrasonic sensor 13 on the vibration surface of the case. Further, lead wires 17 are connected to the housing 15 and the piezoelectric vibrator 14, respectively. The housing 15 has three (triple) housing side walls (a housing first side wall 15b, a housing second side wall 15c, and a housing third side wall 15d). By these side walls, the vibration surface of the housing is divided into a housing vibration surface A, a housing vibration surface B, and a housing vibration surface C as shown in FIG. 3B. The empty space in the housing is filled with the flexible filler 16 including the space between the side walls.
[0022]
Here, the lead wire 17 connected to the housing 15 is grounded, and a voltage signal is input to the lead wire 17 connected to the piezoelectric vibrator 14, and as shown in FIG. 14 is driven. At this time, the vibration of the housing vibration surface A is absorbed by the side walls and the flexible filler 16 therebetween, and is attenuated as it is transmitted to the housing vibration surface B and the housing vibration surface C. The vibration of the outer peripheral portion 15h of the vibration surface is suppressed. As a result, the ultrasonic sensor 13 can be inserted into the ultrasonic sensor 13 without inserting a vibration absorber between the housing 15 and a mounting part (not shown) of the ultrasonic sensor 13 as in the first embodiment. An ultrasonic sensor with small drift in which the reverberation characteristics are suppressed from deteriorating.
[0023]
Further, as a further effect when the configuration of the ultrasonic sensor described in the third embodiment is adopted, the following can be mentioned. That is, in the ultrasonic sensor 13, when the piezoelectric vibrator 14 is driven, the vibrations of the housing vibration surface A and the housing vibration surface C have the same phase. The directivity of the ultrasonic wave is narrowed by the interference of the sound wave emitted from the surface C. On the other hand, when the side wall of the housing has a double structure, and therefore, when the housing third side wall 15d and the housing vibration surface C are not provided, the vibration of the housing vibration surface A and the housing vibration surface B is prevented. Are out of phase, the directivity of the ultrasonic wave is widened by the interference of the sound waves emitted from the housing vibration surface A and the housing vibration surface B. Therefore, in the ultrasonic sensor described in the third embodiment, the directivity at the time of transmitting and receiving the ultrasonic wave can be controlled by the number and shape of the side wall portions of the housing.
[0024]
FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic sensor 18 according to a fourth embodiment of the present invention. A piezoelectric vibrator 19 is mounted on the inner side 20 a of the metal case 20 of the ultrasonic sensor 18 on the vibration surface of the case. Further, lead wires 22 are connected to the housing 20 and the piezoelectric vibrator 19 respectively. The housing 20 has two (double) side walls (a first housing side wall 20b and a second housing side wall 20c). Due to these side walls, the vibration surface of the housing is divided into a housing vibration surface D and a housing vibration surface E as shown in FIG. Further, the housing vibration surface E is provided with a housing concave portion 20e in which the housing surface is concave. Since the housing concave portion 20e has lower rigidity than other portions of the housing vibration surface, the housing concave portion 20e absorbs vibration. The empty space in the housing is filled with the flexible filler 21 including the space between the side walls.
[0025]
Here, the lead wire 22 connected to the housing 20 is grounded, and a voltage signal is input to the lead wire 22 connected to the piezoelectric vibrator 19, and as shown in FIG. 19 is driven. At this time, the vibration of the housing vibration surface D portion is absorbed by the housing first side wall portion 20b and the housing concave portion 20e, and is attenuated in the housing vibration surface outer peripheral portion 20d. Therefore, the vibration of the housing vibration surface outer peripheral portion 20d is suppressed. Thus, the ultrasonic sensor 18 can be inserted into the ultrasonic sensor 18 without inserting a vibration absorber between the housing 20 and a mounting component (not shown) of the ultrasonic sensor 18 as in the first embodiment. An ultrasonic sensor with small drift in which the reverberation characteristics are suppressed from deteriorating.
[0026]
In the above-described ultrasonic sensor 18, the housing concave portion 20 e in the housing vibration surface E portion is concave, but may have a convex shape or a shape in which unevenness is mixed.
[0027]
Further, in the above-described ultrasonic sensor 18, the side wall of the housing 20 may be formed in a single structure without providing the first housing side wall 20b. Even in this case, since the vibration of the housing vibration surface is absorbed by the housing concave portion 20e, the vibration of the housing vibration surface outer peripheral portion 20d is suppressed. Further, in this case, the housing concave portion 20e may have a convex shape or a shape in which unevenness is mixed.
[0028]
FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of an ultrasonic sensor 24 according to a fifth embodiment of the present invention and a fixing plate 31 as a component to be attached thereto. A piezoelectric vibrator 25 is mounted on the inner side 26 a of the metal case 26 of the ultrasonic sensor 24. Lead wires 28 are connected to the housing 26 and the piezoelectric vibrator 25, respectively. An empty space in the housing of the ultrasonic sensor 24 is filled with the flexible filler 27. The ultrasonic sensor 24 is held by a case 30 via a cushion 29, and the case 30 is fixed to a fixing plate 31. The fixing plate 31 corresponds to a vehicle bumper when the present invention is used as an obstacle detection system for a vehicle. A groove 31a is provided on the back side of the fixed plate 31 that does not appear on the appearance and near the housing 26 (for example, within 10 cm from the outer periphery of the housing 26). Since the rigidity of the groove 31a is smaller than that of the other portions of the fixing plate 31, the groove 31a absorbs vibration. The groove 31a is filled with a flexible filler 32.
[0029]
Here, the lead wire 28 connected to the housing 26 is grounded, and a voltage signal is input to the lead wire 28 connected to the piezoelectric vibrator 25 to drive the piezoelectric vibrator 25. At this time, the vibration transmitted from the housing 26 to the fixing plate 31 is absorbed by the groove 31a and the flexible filler 32. At the outer periphery of the fixed plate). Therefore, the vibration of the outer periphery of the fixed plate is suppressed. Further, the groove 31a and the flexible filler 32 also have an effect of suppressing the vibration once transmitted to the outer periphery of the fixed plate from returning to the housing 26 again. As a result, the ultrasonic sensor 24 becomes an ultrasonic sensor with small drift in which reverberation characteristics are suppressed from being deteriorated without inserting a vibration absorber between the housing 26 and the fixed plate 31.
[0030]
In the fixing plate 31 described above, a cutout may be provided in the fixing plate 31 instead of the groove 31a, and the cutout may be filled with the flexible filler 32. Similarly, instead of the groove 31a, the fixing plate 31 may be provided with a concave or convex shape or a shape in which irregularities are mixed, and the flexible plate 32 may be filled therein.
[0031]
In the first to fifth embodiments, the lead wire connected to the housing is grounded, and a voltage signal is input to the lead wire connected to the piezoelectric vibrator to drive the piezoelectric vibrator. However, the piezoelectric vibrator may be driven by grounding a lead wire connected to the piezoelectric vibrator and inputting a voltage signal to a lead wire connected to the housing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic sensor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view illustrating a configuration of an ultrasonic sensor and a component to be attached to the ultrasonic sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional general ultrasonic sensor.
[Explanation of symbols]
7, 13, 18, 24 Ultrasonic sensor 8, 9, 14, 19, 25 Piezoelectric vibrator 10, 15, 20, 26 Case 10b Opposite surface 15b, 20b Case first side wall 15c, 20c Case Second side wall 15d Housing third side wall 20e Housing concave portions 16, 21, 32 Flexible filler 31 Fixed plate 31a Groove

Claims

An ultrasonic sensor configured to transmit an ultrasonic wave by mounting the first piezoelectric vibrator on one surface of a housing and vibrating the housing surface,
A second piezoelectric vibrator is provided on a surface in the housing facing the vibration surface of the housing on which the first piezoelectric vibrator is mounted,
Vibration by the first piezoelectric vibrator and vibration by the second piezoelectric vibrator on the outer peripheral portion of the housing vibration surface are configured to have opposite phases,
An ultrasonic sensor characterized by the above-mentioned.

In an ultrasonic sensor configured to mount a piezoelectric vibrator on one surface of a housing and transmit ultrasonic waves by vibrating the housing surface,
A part of the housing surface on which the piezoelectric vibrator is mounted, having a shape in which concave or convex or irregularities are mixed,
An ultrasonic sensor characterized by the above-mentioned.

In an ultrasonic sensor configured to mount a piezoelectric vibrator on one surface of a housing and transmit ultrasonic waves by vibrating the housing surface,
The side wall portion of the housing has a double structure including at least a first side wall portion and a second side wall portion,
An ultrasonic sensor characterized by the above-mentioned.

The ultrasonic sensor according to claim 3,
A vibration absorber is added between the first side wall and the second side wall,
An ultrasonic sensor characterized by the above-mentioned.

The ultrasonic sensor according to claim 3,
The casing surface formed between the first side wall portion and the second side wall portion has a shape in which concave or convex or irregularities are mixed,
An ultrasonic sensor characterized by the above-mentioned.

In a part to be mounted of the ultrasonic sensor configured to be mounted with the ultrasonic sensor,
On the back side that does not appear on the appearance, near the part where the ultrasonic sensor is attached, having a groove or notch or a concave, convex or irregular shape
A part to be mounted, characterized in that:

A part to be mounted on the ultrasonic sensor according to claim 6,
A vibration absorber is added to the groove or notch provided in the part to be mounted or to the concave, convex, or uneven portion.
A part to be mounted, characterized in that: