JP2005072771A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の筒部を有する筐体における最外周側壁自身の内部振動の減衰が遅くなるのを抑制しつつ、地面方向の指向性を狭くすることを目的とする。
【解決手段】 内側側壁２ａおよび外側側壁２ｂの二重の円筒部と、この円筒部の一端側に位置し、超音波放射面となる底面部２ｃとを有して構成された筐体２を備え、内側側壁２ａと底面部２ｃにより内側筐体が構成されており、内側筐体の底面部２ｃのうち、内側筐体の内部側の面に圧電振動素子１が装着されている超音波送受波器において、外側側壁２ｂのうち、底面部２ｃの延長線上に第１の凸部２ｅを設け、さらに第１の凸部２ｅから離れた部位に第２の凸部２ｆを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載され、例えば、駐車時や旋回時に障害物に接触する恐れがあることを検出する超音波センサに関する。

従来、車両用障害物検出装置として、超音波センサが用いられている。例えば、筒状の筐体の底面部に圧電振動素子を装着した超音波送受波器を車両のパンパーに設け、超音波送受波器により車両後方部や車両コーナー部から超音波を送信し、障害物にて反射した超音波を超音波送受波器にて受信することで、その障害物を検出している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１６６９４号公報

図１１（ｂ）に本発明者らが創出した超音波送受波器の一例を示す。図１１（ｂ）に示す超音波送受波器は、内側側壁２ａおよび外側側壁２ｂの二重の円筒部と、この円筒部の一端側に位置し、超音波放射面となる底面部２ｃとを有し、アルミニウム等により構成された筐体２を備えている。そして、内側側壁２ａと底面部２ｃにより内側筐体が構成されており、内側筐体の底面部２ｃのうち、内側筐体の内部側の面に圧電振動素子１が装着されている。なお、内側筐体の内部とは、内側側壁２ａと底面部２ｃとにより形成された空洞部を意味する。また、外側側壁２ｂと底面部２ｃとにより外側筐体が構成されている。

そして、２つのリード線６のうち、一方のリード線６ａが圧電振動素子１の非装着面１ａに接続されており、他方のリード線６ｂが内側側壁２ａに接続されている。このようにして、圧電振動素子１の非装着面１ａと、装着面１ｂとは、リード線６と電気的に接続されている。また、内側筐体の内部のうち、底面部２ｃ側に吸音材３が配置されており、さらに、内部筐体の内部を含む筐体２の内部には、充填材４が充填されている。

このような構造の超音波送受波器では、図１１（ａ）に示すように、底面部２ｃのうち、内側側壁２ａとの接続部１０を節とし、底面部２ｃの径方向中心を腹として振動する。さらに、底面部２ｃのうち、内側側壁２ａとの接続部１０と、外側側壁２ｂとの接続部１１とを節として、底面部２ｃのうち、接続部１０と接続部１１との間の領域２ｄが振動するようになっている。底面部２ｃの接続部１０と接続部１１との間の領域２ｄでの振動は、底面部２ｃの中心での振動に対して、逆位相となる。

これにより、筐体２が二重でない構造の超音波送受波器と比較して、底面部２ｃの最外周部（底面部２ｃと外側側壁２ｂとの接続部１１の近傍）での振動を小さくすることができる。この結果、この超音波送受波器は、底面部２ｃと平行な方向への超音波の伝搬を抑制することができるようになっている。

しかし、一般的に、超音波放射面２ｃの中心における振動に対して、逆位相の振動をする部分がある場合、逆位相の振動をする部分が無い場合と比較して、超音波放射面から放射される超音波エネルギーの指向性、すなわち、放射広がり角度が広いことが知られている。上下方向特に超音波送受波器より下側（地面方向）への指向性が広い場合、地面の凹凸を検出してしまうことから、地面方向への指向性を狭くしたいという要望がある。このことは、車両から遠距離に位置する障害物を検出したい場合ほど要望が大きい。

そこで、上記した構造の超音波送受波器に対して、地面方向の指向性を狭くする方法としては、以下の理由により、外周側壁２ｂを全て厚くして外周側壁の剛性を大きくする方法が考えられる。外周側壁２ｂの全体が薄い場合、圧電振動素子１により超音波放射面２ｃを振動させたとき、外側側壁２ｂ自身が動いてしまうため、底面部２ｃの最外周部が振動してしまう。一般的に、底面部２ｃの最外周部での振動が大きい程、指向性が広いことが知られている。したがって、外周側壁を全て厚くすることで、外周側壁がたわむことによる底面部２ｃの最外周部での振動を低減でき、地面方向の指向性を狭くすることができる。

しかしながら、筐体２の材質としてアルミニウム等を用いた場合、外周側壁２ｂを全て厚くすると、外側側壁２ｂの体積が大きくなるため、外周側壁自身の内部で振動の減衰が遅くなり、残響時間が延びるという問題が発生する。超音波送受波器は超音波の放射と反射波の検出を同一部分で行うため、超音波を放射した後に、超音波放射面に振動が残っていると障害物に反射した超音波を検出することができない。このため、残響時間が延びると、車両から遠距離のところに位置する障害物しか検出できず、車両から近距離のところに位置する障害物を検出することができなくなってしまう。

なお、他の方法としては、発振する超音波の振動数を高くしたり、超音波放射面の面積を大きくしたりする方法が考えられる。しかし、車両用障害物検出装置として超音波センサを使用する場合、使用できる超音波の振動数に制限があり、振動数が高くなるほど空気中で減衰しやすいため、障害物から反射した超音波が戻ってこないという問題が発生したりする。また、車両用超音波送受波器は、通常、バンパーに設置するため、超音波放射面の大きさにも制限がある。このため、これらの方法では、指向性を十分に狭くすることができない場合がある。したがって、超音波放射面の大きさや、超音波の振動数を変更する方法を用いないで、指向性を狭くすることが好ましい。

なお、上記した問題は筒部が二重である場合に限らず、筒部が三重以上であっても同様に生じる。

本発明は、上記点に鑑み、複数の筒部を有する筐体における最外周側壁自身の内部振動の減衰が遅くなるのを抑制しつつ、地面方向の指向性を狭くすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第２の筒状側壁（２ｂ）に筐体（２）の外側に向かって突出している凸部（２ｅ、２ｆ）が設けられていることを特徴としている。

これにより、第２の筒状側壁に凸部が設けられていない場合と比較して、圧電振動素子により底面部を振動させたとき、第２の筒状側壁が動くのを抑制することができる。このため、第２の筒状側壁に凸部が設けられていない場合と比較して、底面部の最外周部が第２の筒状側壁に連動して振動するのを抑制することができ、地面方向の指向性を狭くすることができる。

また、請求項１に記載の発明では、第２の筒状側壁の一部分のみを他の部分よりも厚くしているため、圧電振動素子により底面部を振動させたとき、第２の筒状側壁の全てを厚くする場合と比較して、第２の筒状側壁自身における内部振動の減衰が遅くなるのを抑制することができる。

なお、凸部の形状を、第２の筒状側壁の全周にて不連続した形状や、請求項２に示すように、連続した形状とすることもできる。

また、請求項３に示すように、凸部（２ｅ）の位置を底面部の延長線上とすることが好ましい。請求項３に記載の発明では、第２の筒状側壁に凸部が設けられていない場合と比較して、底面部の最外周部の剛性を大きくすることができる。このため、この部分での振動を、第２の筒状側壁に凸部が設けられていない場合と比較して、抑制することができる。この結果、地面方向の指向性を狭くすることができる。

また、請求項４に示すように、第２の筒状側壁（２ｂ）のうち、底面部（２ｃ）の延長線上に位置する第１の部位（２ｅ）と、第１の部位から離れた第２の部位（２ｆ）とに凸部を設けることがより好ましい。

請求項４に記載の発明では、第２の筒状側壁に凸部が設けられていない場合と比較して、底面部の最外周部の剛性を大きくすることができ、さらに、圧電振動素子により底面部を振動させたときに第２の筒状側壁が動くのを抑制することができる。このため、第２の筒状側壁の凸部が単に第１の部位のみ、または、第２の部位にのみに設けられている場合と比較して、底面部の最外周方向での振動をより抑制することができる。この結果、地面方向のより指向性を狭くすることができる。

また、本発明では、第１の部位から第２の部位にかけて１つの凸部が形成されている場合と比較して、第２の筒状側壁の体積は小さくなっている。これにより、第１の部位から第２の部位にかけて１つの凸部が形成されている場合よりも、第２の筒状側壁での内部振動を速く減衰させることができる。

請求項５に記載の発明では、底面部（２ｃ）に対して垂直な方向から筐体（２）をみたときの凸部（２ｅ、２ｆ）の形状が、底面部（２ｃ）の中心を通る直線を軸として、非対称であることを特徴としている。

これにより、底面部から放射される超音波の振動モードが非対称となり、底面部の中心を通る軸を境にして指向性が広い側と狭い側の領域とを存在するようにできる。したがって、凸部の形状が天地方向にて非対称となるように、かつ、底面部の指向性が狭い側の領域を下側に向けて、超音波センサを車両に搭載することで、請求項１〜４に記載の発明と比較して、地面方向の指向性をより狭くすることができる。

請求項６に記載の発明では、底面部（２ｃ）に垂直な方向にて筐体（２）をみたとき、第２の筒状側壁（２ｂ）の形状が、底面部（２ｃ）の中心を通る直線を軸として、非対称であることを特徴としている。

これにより、底面部から放射される超音波の振動モードが非対称となり、底面部の中心を通る軸を境にして指向性が広い側と狭い側の領域とを存在するようにできる。例えば、第２の側壁に切り欠き、孔、凹み、凸部を設けることで、第２の筒状側壁の形状を非対称とすることができる。この場合、筐体の中心を通る軸を境にして、切り欠き等が設けられた側の領域は、それと反対側の領域よりも、指向性が狭くなる。この結果、切り欠き等が設けられた側の領域を下に向けて車両に搭載することで、第２の筒状側壁に切り欠き等が設けられていない場合と比較して、地面方向の指向性を狭くすることができる。

請求項７に記載の発明では、第２の吸音材料（３ｂ）により、内側筐体の開口部が塞がれていることを特徴としている。

これにより、内側筐体の開口部が吸音材料により塞がれていない場合と比較して、検出方向と反対方向に超音波が放出されるのを抑制することができる。

請求項８に記載の発明では、内側筐体と外側側壁の間に第３の吸音材料（３ｃ）が配置されていることを特徴としている。

これにより、内側筐体と外側筐体の間に吸音材料が配置されていない場合と比較して、検出方向と反対方向に超音波が放出されるのを抑制することができる。

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。

（第１実施形態）
本実施形態では、自動車用のバックソナーまたはコーナーソナーを例として説明する。図１に車両に取り付けられた状態の本実施形態における超音波送受波器を示し、図２（ａ）、（ｂ）に図１中の超音波送受波器の外観を示す。図２（ｂ）は図２（ａ）に示す超音波送受波器のＡ矢視図であり、図１は図２（ｂ）に示す超音波送受波器のＢ−Ｂ線断面とバンパーの断面とを示している。なお、図１に示す超音波送受波器のうち、図１１に示す超音波送受波器と同様の構造部については、同一の符号を付しているので、説明を一部省略する。

本実施形態の超音波送受波器は、外側側壁２ｂの形状と、内側筐体２ａの開口部に吸音材３ｂが、内側筐体２ａと外側側壁２ｂの間に吸音材３ｃが配置されている点が、図１１に示す超音波送受波器と異なっている。

具体的には、図１に示すように、筐体２は、第１の筒状側壁としての内側側壁（内側筐体）２ａと、第２の筒状側壁としての外側側壁（外側筐体）２ｂと、底面部２ｃとにより構成されている。外側側壁２ｂは、底面部２ｃと一体成形されたものであり、溝部２ｄを介して、内側側壁２ａよりも外側に同軸状に配置されている。また、外側側壁２ｂは筐体２の最外周に位置している。

そして、図１、２（ａ）、（ｂ）に示すように、外側側壁２ｂの外周側の面には、底面部の延長線上に位置する第１の部位に、筐体２の外側に向かって突出している第１の凸部２ｅが外側側壁２ｂと一体的に形成されている。さらに第１の凸部２ｅから離れた第２の部位に第２の凸部２ｆが外側側壁２ｂの外周側の面に外側側壁２ｂと一体的に形成されている。

第１の凸部２ｅは、所定の幅８ａで外側側壁２ｂの全周（円周方向）に連続した、いわゆるフランジ形状となっている。第１の凸部２ｅの高さは略一定であり、すなわち、第１の凸部２ｅが形成されている部分における外側側壁２ｂの厚さは略一定となっている。また、第１の凸部２ｅを含む底面部２ｃの形状は、図２（ｂ）に示すように、略円形状となっている。

第２の凸部２ｆは、外側側壁２ｂの底面部に対して垂直な方向での中央付近に形成されている。第２の凸部２ｆも、所定の幅８ｂで外側側壁２ｂの全周に連続した形状となっており、第２の凸部２ｆが形成されている部分における外側側壁２ｂの厚さは一定となっている。なお、本実施形態では、円筒状の外周側壁２ｂの直径９ｃ、第１の凸部２ｅが形成されている部分での外側側壁２ｂの直径９ａ、第２の凸部２ｆが形成されている部分での直径９ｂの順に大きくなっている。

圧電振動素子１は、ＰＺＴなどの圧電性セラミックスから構成されており、底面部２ｃの内側側壁２ａおよび外側側壁２ｂが配置されている側の面（つまり、筐体の内部側の面）であって、内側側壁２ａにより囲まれた領域に固定されている。

そして、内側筐体２ａの内部には、底面部２ｃ側にシリコーン、ウレタン等の第１の吸音材３ａが配置され、内側筐体２ａの開口部側にシリコーン等の充填材４ａが充填されており、内側筐体２ａの開口部を塞ぐように第２の吸音材３ｂが、内側筐体２ａと外側筐体２ｂの間に第３の吸音材３ｃが配置されている。また、外側筐体２ｂの内部は、シリコーン等の充填材４ｂにより封止されている。なお、吸音材３の材質としては、シリコーン、ウレタンに限らず、フェルト、ゴム等の吸音効果があり、柔らかいものであれば他の材質とすることもできる。

また、図１に示すように、シリコーン等の振動吸収体５により、第２の凸部を含む外側側壁２ｂが覆われている。ただし、底面部２ｃは振動吸収体５から露出している。そして、このように構成された超音波送受波器が車両のバンパー７に設置されている取り付けリブ７ａに取り付けられている。このように振動吸収体５を介して筐体２をバンパー７に取り付けていることから、筐体２が振動したときに、バンパー７へ振動が伝わるのを防止することができる。なお、バンパー７への振動の伝搬を抑制するという観点では、第２の凸部２ｆを振動吸収体５により覆うことが必要である。

また、本実施形態では、第１の凸部を含む底面部２ｃの面のうち、バンパーから露出している面が超音波放射面となる。

次に本実施形態の超音波送受波器の特徴を説明する。本実施形態では、外側側壁２ｂに第１の凸部２ｅを形成していることから、図１１に示す超音波送受波器と比較して、超音波放射面２ｃの最外周部１１の剛性を大きくすることができ、この部分１１での振動を低減することができる。したがって、垂直（地面）方向の指向性を狭くすることができ、長距離の障害物検出が可能となる。

さらに、外側側壁２ｂに第２の凸部２ｆを形成していることから、第２の凸部２ｆが重りとなり、外側側壁２ｂの振動を抑制することができる。この結果、外側側壁２ｂと接続されている超音波放射面２ｃの最外周部１１の振動をより低減できるため、垂直方向の指向性をより狭くすることができる。

なお、このように指向性が狭くなるのは、超音波放射面２ｃの中心に対して逆位相の振動をする部分２ｄでの振動の振幅が小さくなる、または最外周部１１での振動の振幅が小さくなるためである。また、本実施形態では、このように外側側壁２ｂの剛性を大きくしても、溝部２ｄがあるため、内部筐体を構成する底面部２ｃでの振動には影響がでないようになっている。

また、本実施形態では、第１の凸部２ｅおよび第２の凸部２ｆを形成することで、外側側壁２ｂのうち、第１の部位と第２の部位のみ、他の部位よりも厚くしている。これにより、例えば、外側側壁２ｂの全ての厚さを第１の凸部２ｅと同じとするように、外側側壁２ｂの全体を均一に厚くする場合と比較して、外側側壁２ｂの体積の増加を抑制することができる。この結果、外側側壁２ｂの全体を均一に厚くする場合と比較して、外側側壁２ｂでの内部振動を速く減衰させ、残響時間を短くすることができる。

また、第１の凸部２ｅと間隔をとって第２の凸部２ｆを形成している。このため、外側側壁２ｂの体積を分散させて凸部２ｅ、２ｆ間に薄肉部２ｇを作ることができる。これにより、第１の凸部２ｅと第２の凸部２ｆとを連続した形状として、外側側壁２ｂのうち、第１の部位から第２の部位までを他の部位よりも厚くした場合と比較して、外側側壁２ｂでの内部振動を速く減衰させることができる。

これらのことから、センサ出力のドリフトを抑えるとともに、近距離の障害物の検出精度を向上させることができる。

なお、図示しないが、外側側壁２ｂに形成する凸部として、第１の凸部２ｅのみ、または、第２の凸部２ｆのみを設けることもできる。これらによっても、外側側壁２ｂに凸部が形成されていない図１１に示す超音波送受波器と比較して、地面方向の指向性を狭くすることができる。

ここで、参考として、図３に外側側壁２ｂに凸部が形成されていない場合と、その外側側壁２ｂに第１の凸部２ｅを形成した場合とにおける指向性の計測結果を示し、図４に外側側壁２ｂに第１の凸部２ｅが形成されている場合と、さらにその外側側壁２ｂに第２の凸部２ｆを形成した場合における指向性の計測結果を示す。なお、図（ａ）は垂直方向での指向性であり、図（ｂ）は水平方向での指向性を示している。また、このときの発振周波数は４０ｋＨｚ、外側側壁２ｂの直径９ｃは２１ｍｍ、第１の凸部２ｅの直径９ａは２４ｍｍ、第２の凸部２ｆの直径９ｂは２８ｍｍである。

図３に示す結果から、外側側壁２ｂに第１の凸部２ｅだけを形成しても、凸部が形成されていないものと比較して、素直方向の指向性が狭くなることがわかる。また、図４に示す結果から、第１の凸部２ｅに加えて第２の凸部２ｆを外側側壁２ｂに形成するとさらに垂直方向の指向性が狭くなることがわかる。

また、本実施形態では、第１の凸部２ｅと間隔をとって第２の凸部２ｆを形成していることから、外側側壁２ｂと振動吸収体５との接触面積を大きくできるので、外側側壁２ｂの振動を振動吸収体５に吸収しやすくすることができる。したがって、凸部の幅が、第１の凸部２ｅの幅８ａと第２の凸部２ｆの幅８ｂとの合計と同じである凸部を１つ形成するよりも、第１の凸部２ｅと第２の凸部２ｆとを形成する方が好ましい。

また、図１１に示す超音波送受波器には、内側筐体２ａの底面部側に吸音材３が充填されていたが、この吸音材３のみでは超音波の吸収が十分でなく、検出方向と反対の方向に超音波が放射され、反射して戻ってきたその超音波により残響時間が延びていた。

これに対して、本実施形態では、内側筐体２ａの開口部をさらに吸音材３ｂで塞いでいるため、内側筐体２ａの開口部から検出方向と反対の方向に放射される超音波を吸収し、残響時間を短くすることができる。また、内側筐体２ａと外側側壁２ｂの間にさらに吸音材３ｃを配置しているため、検出方向と反対の方向に放射される超音波を吸収し、残響時間を短くすることができる。

なお、本実施形態では、第１の凸部２ｅおよび第２の凸部２ｆともに、その形状が外側側壁２ｂの全周にて連続している形状である場合を説明したが、必ずしも外側側壁２ｂの全周にて連続していない形状とすることもできる。この場合、図１１に示す超音波送受波器よりも外側側壁２ｂの剛性を大きくするという観点から、外側側壁２ｂの外周（円周）方向における凸部が形成されている領域の長さを、外側側壁２ｂの全周の長さの５０％以上としなければならないことが、本発明者らの実験結果によりわかっている。

また、本実施形態では、第２の凸部２ｆを外側側壁２ｂの中央付近に配置していたが中央付近に限らず、第１の凸部２ｅを除く部位であればどの部位に配置しても良い。ただし、残響時間を増加させないという観点から、外側側壁２ｂの端（底面部２ｃと反対側の端）よりも中央側に配置することが好ましい。これは、外部筐体２ｂを封止する充填材４ｂが外側側壁２ｂの端まで位置しない場合、残響時間が延びてしまうからである。

また、第１の凸部２ｅの直径９ａ、第２の凸部２ｆの直径９ｂは、外側筐体２ｂの直径９ｃの２倍以下とすることが好ましい。本発明者らの実験結果によれば、２倍以上の場合、凸部自身の振動が大きくなり、残響時間が延びてしまうからである。

また、第１の凸部２ｅの幅８ａおよび第２の凸部２ｆの厚さ８ｂは、残響時間を考慮すると、それぞれの幅８ａ、８ｂの合計が外側側壁２ｂ全体の幅８ｃの５０％以下であれば良いことが本発明者らの実験結果よりわかっている。同様に、凸部の幅の合計が外側側壁２ｂ全体の幅８ｃの５０％以下であれば、外側側壁２ｂに３つ以上の凸部を形成することもできる。

（第２実施形態）
図５に第２実施形態における超音波送受波器の断面図を示す。図１に示す超音波送受波器と同様の構成部には同一の符号を付しているため、ここでは第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

第１実施形態では、外側側壁２ｂと第１の凸部２ｅおよび第２の凸部２ｆとが一体成形されていたのに対して、本実施形態では外側側壁２ｂと第１の凸部２ｅおよび第２の凸部２ｆとが一体成形されていない。第１の凸部２ｅおよび第２の凸部２ｆは、外側側壁２ｂと同じ材質（アルミニウム等）により構成されており、これらが外側側壁２ｂに圧入されている。なお、図５に示すように、本実施形態ではこれらを圧入しやすいように、外側側壁２ｂの底面部側部分２ｇを厚くし、開口部側部分２ｈを薄くしている。

本実施形態においても、第１の凸部２ｅおよび第２の凸部２ｆを外側側壁２ｂに設けているので、第１実施形態と同様の効果を有している。

なお、第１の凸部２ｅおよび第２の凸部２ｆの材質を、外側側壁２ｂと異なる材質とすることもできる。凸部２ｅ、２ｆの材質を外側側壁２ｂと異なる材質とする場合では、密度が大きく、かつ、制振効果の大きいものを用いることが望ましく、例えば、鉄、ステンレス、鉛、制振合金等を用いることができる。

また、外側側壁２ｂと、第１の凸部２ｅおよび第２の凸部２ｆとの接合方法としては、圧入以外に、接着、溶接、かしめ、ネジ締結等の方法を用いることもできる。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に凸部の数を１つもしくは３つ以上とすることもできる。

（第３実施形態）
図６に第３実施形態における超音波送受波器の断面図を示す。図１に示す超音波送受波器と同様の構成部には同一の符号を付しているため、ここでは第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、図１に示す超音波送受波器に対して、第１の内側側壁２ａと外側側壁２ｂとの間に、第２の内側側壁２ｉがさらに設けられており、筐体２は、第１の内側筐体２ａと、第２の内側筐体２ｉと、外側筐体２ｂとを含めた３重の筒部を有する構造となっている。第２の内側側壁２ｉも外側側壁２ｂと一体的に形成されている。なお、本実施形態では、第２の内側側壁２ｉの底面部に対して垂直な方向での幅は、一体成形しやすいように、内側側壁２ａよりも小さくなっている。
そして、第２の内側筐体２ｉの内部には、充填材４ｃが充填されている。

このように、筐体２を３重構造とすることで、超音波放射面２ｃの最外周部での振動を小さくすることができ、この結果、図１に示す超音波送受波器よりもさらに指向性を狭くすることができる。また、図１に示す超音波送受波器よりもさらにバンパーへの振動の伝搬を抑制することができる。

なお、図６に示す超音波送受波器は、筐体２は３重の筒部を有する構造であったが、筒部を３重以上とすることもできる。

（第４実施形態）
図７に第４実施形態における超音波送受波器の外観と、この超音波送受波器の車両への取り付け位置とを示す。

図７に示す超音波送受波器が図１に示す超音波送受波器と異なる点は、第２の凸部２ｆのうち、下側の領域に切り欠き１２が設けられている点である。このように、第２の凸部２ｆに切り欠き１２が設けられることで、底面部２ｃに対して垂直な方向から筐体をみると、底面部２ｃの中心１３を通り、水平方向に平行な直線１４を引いたとき、この直線１４を軸として、第２の凸部の形状が天地方向にて非対称となっている。なお、水平方向では、第２の凸部の形状は対称的な形状となっている。

そして、本実施形態では、図７に示すように、切り欠き１２を下側にして、車両のバンパーに超音波送受波器が取り付けられている。

図８に図７に示す形状の超音波送受波器における指向性の計測結果示す。図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ垂直方向、水平方向での指向性の計測結果である。なお、図８には切り欠きが無い形状の超音波送受波器における指向性の計測結果も示している。また、図８（ａ）の横軸の角度は、図７中に示す角度に対応している。

本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、水平方向での指向性は水平方向にて対称となっている。このため、本実施形態での超音波送受波器の水平方向での検出エリアは、超音波送受波器を基準として、左右対称となっている。

一方、垂直方向では、第２の凸部２ｆの下側の部分に切り欠き１２を設けているので、図８（ａ）に示すように、底面部２ｃの中心１３を基準として切り欠き１２が設けられている側での垂直方向での指向性が、それとは反対側での指向性よりも狭くなっている。すなわち、指向性が垂直方向にて非対称となっている。

したがって、本実施形態では、検出エリア（指向性）が狭い方を下側として、超音波送受波器をパンパーに取り付けていることから、図７に示すように、障害物の検出エリア（実線）を、切り欠きを設けない場合の検出エリア（破線）よりも上に向けることができる。この結果、地面および縁石等からの反射の影響を受け難く、長距離の障害物検出が可能となる。

なお、上述したように指向性が非対称となるのは、主に内側筐体２ａと外側筐体２ｂをつなぐ溝部（薄肉部）２ｄと最外周部１１での振動が非対称となり、切り欠き１２が設けられている側では、切り欠き１２がない側と比較して、溝部２ｄおよび最外周部１１での振動の振幅が小さくなっているためであると推測される。

また、超音波送受波器では、通常、図２（ｂ）にて破線で示すように、内部筐体２ａにおける底面部の垂直方向の長さを水平方向よりも長くしている。これは、振動する部分が長いほど指向性が狭くなるからである。したがって、車両のバンパーに超音波送受波器を取り付けるときでは、底面部２ｃの天地方向、水平方向を合わせる必要がある。しかし、切り欠き等の目印が無い場合では、取り付け方向がわかり難いという問題が発生する。

これに対して、本実施形態では、第２の凸部２ｆの下側に切り欠き１２を設けているので、この切り欠き１２を目印として、この切り欠き１２が下側に位置するように、超音波送受波器を車両のバンパーに取り付ければよい。このため、本実施形態では、切り欠きが無い場合と比較して、車両に超音波送受波器を容易に取り付けることができる。

また、本実施形態では、第２の凸部２ｆに切り欠き１２を有する場合を例として説明したが、図９に示すように、切り欠きを設ける方法に限らず、他の方法により、第２の凸部２ｆの形状を非対称な形状とすることもできる。

例えば、図９（ａ）に示すように、外側側壁２ｂの全周に設けられた第２の凸部２ｆのうち、下側の部分をカットし、カット部１４を有する形状とすることもできる。また、図９（ｂ）に示すように、外側側壁２ｂの全周に設けられた第２の凸部２ｆのうち、下側の部分において、底面部と垂直な方向での幅を小さくし、第２の凸部２ｆに段差１５を設けた形状とすることもできる。このように、外側側壁２ｂの全周に設けられた第２の凸部２ｆを加工し、第２の凸部２ｆの形状を非対称な形状とすることで、超音波放射面２ｃの垂直（地面）方向の振動モードを上下非対称にすることができる。これらの場合においても、検出エリアが狭い方を下側に向けて、超音波送受波器をバンパーに取り付ければ良い。

また、本実施形態では、図７に示すように、第２の凸部２ｆの形状を水平方向にて対称な形状とする場合を説明したが、垂直方向と同様に、第２の凸部２ｆの形状を水平方向にて非対称な形状とすることもできる。これより、垂直方向での振動モードと同様に水平方向の振動モードを左右非対称にし、検出エリアを左（または右）に傾くようにすることができる。

また、本実施形態では、第２の凸部２ｆの形状を非対称とする場合を説明したが、第１の凸部２ｅの形状を非対称とすることもできる。ただし、第１の凸部２ｅの形状を非対称とした場合、外観を損ねる可能性があるため、第１の凸部２ｅの形状を非対称とするよりは、第２の凸部２ｆの形状を非対称とする方が好ましい。

また、本実施形態では、第１の凸部２ｅと第２の凸部２ｆとが設けられている場合を説明したが、 第１実施形態と同様に凸部の数を１もしくは３つ以上とすることができる。凸部が３つ以上設けられている場合では、少なくとも１つの凸部を非対称な形状とすれば良い。

（第５実施形態）
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ、第５実施形態における超音波送受波器の第１、第２、第３の例を示す。なお、左側の図は超音波送受波器を横方向からみたときの外観を示しており、右側の図がＢ矢視図である。また、これらの図では内側側壁２ａを省略している。

図１０（ａ）に示す超音波送受波器は、図1に示す超音波送受波器における第１の凸部２ｅのみが外側側壁２ｂに形成されている。そして、図１０（ａ）に示す超音波送受波器には、外側側壁２ｂのうち、底面部２ｃと接続されている端部と反対側の端部の一部に、切り欠き１６が設けられている。このため、底面部２ｃに対して垂直な方向にて筐体２をみたとき、外側側壁２ｂの形状が非対称となっている。

このように第１の例の超音波送受波器は、底面部２ｃの中心を通る直線を軸にして、外側側壁２ｂの形状が非対称となっているため、底面部２ｃの中心を通る直線を軸にして、指向性も非対称となっている。このため、底面部２ｃのうち、切り欠き１６等が形成されている側の領域は指向性が狭く、障害物の検出エリアが狭くなっている。

したがって、検出エリアが狭い方を下側にして、超音波送受波器を車両のバンパーに取り付けることで、外側側壁２ｂに切り欠きが形成されておらず、底面部に対して垂直な方向にてみたときの外側側壁２ｂの形状が対称的な形状である場合と比較して、検出エリアを上に向けることができる。この結果、地面方向の指向性を狭くすることができる。

外側側壁２ｂの形状を非対称とする方法としては、上記した例に限らず、他の方法を用いることもできる。例えば、図１０（ｂ）に示す超音波送受波器では、外側側壁２ｂのうち、底面部２ｃと接続されている端部と反対側の端部の一部分が他の部分よりも薄くなっている。すなわち、外周側壁２ｂの端部に段差１７が設けられている。このようにして、底面部２ｃに対して垂直な方向にて筐体２をみたときの外側側壁２ｂの形状を非対称とすることもできる。

また、図１０（ｃ）に示す超音波送受波器では、外周側壁２ｂに、径方向外側に向けて突出している凸部１８が形成されている。このようにして、底面部２ｃに対して垂直な方向にて筐体２をみたときの外側側壁２ｂの形状を非対称とすることもできる。

また、指向性に関わらず超音波送受波器の取り付け位置の目印として、外側筐体２ｂの側壁または凸部２ｅ、２ｆに単に切り欠き、カット部、段差、凸部等の加工を施すこともできる。

なお、本実施形態では、底面部２ｃの延長線上に凸部２ｅが１つ設けられている場合を説明したが、外側側壁２ｂに凸部が設けられていない場合においても、本実施形態と同様に外側側壁２ｂに切り欠き等を設けることで、本実施形態と同様の効果を有する。また、第１実施形態と同様に凸部の数を２つ以上とすることもできる。

（他の実施形態）
なお、上記した各実施形態では、内側側壁２ａ、外側側壁２ｂが円筒状である場合を例として説明したが、円筒状に限られず、側壁が角筒状等の他の形状である場合においても本発明を適用することができる。

車両に取り付けられた状態の第１施形態における超音波送受波器の断面図である。 （ａ）は超音波送受波器の側面図であり、（ｂ）は（ａ）中の超音波送受波器のＡ矢視図である。 外側側壁２ｂに第１の凸部２ｅが形成されている超音波送受波器の指向性の計測結果を示す図である。 外側側壁２ｂに第１の凸部２ｅおよび第２の凸部２ｆが形成されている超音波送受波器の指向性の計測結果を示す図である。 第２実施形態における超音波送受波器の断面図である。 第３実施形態における超音波送受波器の断面図である。 第４実施形態における第１の例としての超音波送受波器の側面図、Ａ矢視図および超音波送受波器の取り付け位置を示す図である。 第４実施形態における超音波送受波器の指向性の計測結果を示す図である。 第４実施形態における他の例としての超音波送受波器の側面図、Ａ矢視図である。 第５実施形態における第１〜第３の例としての超音波送受波器の側面図、Ｂ矢視図である。 （ｂ）は本発明者らが創出した超音波送受波器の断面図であり、（ａ）はこの超音波送受波器の底面部が振動したときの振動の様子を示す概念図である。

符号の説明

１…圧電振動素子、２…筐体、２ａ…内側側壁（内側筐体）、
２ｂ…外側側壁（外側筐体）、２ｃ…底面部（超音波放射面）、
２ｄ…溝部（薄肉部）、２ｅ…第１の凸部、２ｆ…第２の凸部、
２ｉ…第２の内側側壁（第２の内側筐体）、３…吸音材、４ａ、４ｂ…充填材、
５…振動吸収体、６…リード線、７…バンパー、
１０…底面部と内側側壁との接続部、１１…底面部と外側側壁との接続部、
１２、１６…切り欠き部、１４…カット部、
１５、１７…段差部、１８…凸部。

Claims (8)

1. 第１の筒状側壁（２ａ）と、前記第１の筒状側壁（２ａ）の外側に間隔をとって配置され、最外周に位置する第２の筒状側壁（２ｂ）と、前記第１および第２の筒状側壁（２ａ、２ｂ）の一端側に配置された底面部（２ｃ）とを有する筐体（２）と、
   前記底面部（２ｃ）のうち、前記筐体（２）の内部側の面であって、前記第１の筒状側壁（２ａ）により囲まれた領域に固定された圧電振動素子（１）とを備えてなる超音波センサにおいて、
   前記第２の筒状側壁（２ｂ）に前記筐体（２）の外側に向かって突出している凸部（２ｅ、２ｆ）が設けられていることを特徴とする超音波センサ。
2. 前記凸部（２ｅ、２ｆ）は前記第２の筒状側壁（２ｂ）の全周にて連続し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. 前記凸部（２ｅ）は前記底面部（２ｃ）の延長線上に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
4. 前記凸部は、前記第２の筒状側壁（２ｂ）のうち、前記底面部（２ｃ）の延長線上に位置する第１の部位（２ｅ）と、前記第１の部位から離れた第２の部位（２ｆ）とに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
5. 底面部（２ｃ）に対して垂直な方向から前記筐体（２）をみたときの前記凸部（２ｅ、２ｆ）の形状が、前記底面部（２ｃ）の中心を通る直線を軸として、非対称であ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。
6. 第１の筒状側壁（２ａ）と、前記第１の筒状側壁（２ａ）の外側に所定の間隔をとって配置され、最外周に位置する第２の筒状側壁（２ｂ）と、前記第１および第２の筒状側壁（２ｂ）の一端側に配置された底面部（２ｃ）とを有する筐体（２）と、
   前記底面部（２ｃ）のうち、前記筐体（２）の内部側の面であって、前記第１の筒状側壁（２ａ）により囲まれた領域に固定された圧電振動素子（１）とを備えてなる超音波センサにおいて、
   前記底面部（２ｃ）に垂直な方向にて前記筐体（２）をみたとき、前記第２の筒状側壁（２ｂ）の形状が、前記底面部（２ｃ）の中心を通る直線を軸として、非対称であることを特徴とする超音波センサ。
7. 前記第１の筒状側壁（２ａ）と前記底面部（２ｃ）により構成されている内側筐体の内部のうち、前記底面部（２ｃ）側の領域に第１の吸音材（３ａ）が配置され、前記内側筐体の開口部側の領域に第２の吸音材料（３ｂ）が配置されており、前記第２の吸音材料（３ｂ）により、前記内側筐体の開口部が塞がれていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の超音波センサ。
8. 前記第１の筒状側壁（２ａ）と第２の筒状側壁（２ｂ）と底面部（２ｃ）から成る領域に第３の吸音材料（３ｃ）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の超音波センサ。

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