JP2005117569A - Ultrasonic sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic sensor in which directivity on a ground surface side can be made narrow in the vertical direction. <P>SOLUTION: In the ultrasonic sensor comprising a casing 2 including a tubular side wall 2b and a bottom surface 2a connected to one end of the tubular side wall 2b, and a piezoelectric vibrator 1 fixed on the inner side surface of the casing 2 on the bottom surface 2a, the piezoelectric vibrator is arranged on the outer periphery of the bottom surface and in the bottom surface, an area at a center side rather than the outer periphery is made thicker than an area wherein the piezoelectric vibrator is arranged. Namely, the bottom surface 2a is formed so that the center portion 2c of the bottom surface 2a is protruded in a columnar form to the inner side of the casing 2 while keeping the surface of the side whereon ultrasonic waves are radiated (outer side surface of the casing 2) flat. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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。   The present invention relates to an ultrasonic sensor that is mounted on a vehicle such as an automobile and detects that there is a possibility of contacting an obstacle during parking or turning.

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。図18(a)に従来の超音波センサの一例を示す。   Conventionally, an ultrasonic sensor has been used as a vehicle obstacle detection device. FIG. 18A shows an example of a conventional ultrasonic sensor.

図18(a)に示す超音波センサは、筒状側壁2bと、筒状側壁2bの一端に接続された円形の底面部2aとを有する筐体2と、その底面部2aにおける筐体2の内部側の面に固定された圧電振動素子1とを備えている。圧電振動素子1が振動することで、底面部2aが超音波放射面となる。また、圧電振動素子1にリード線5が接続された状態で、筐体2の内部が吸音材3と、充填材4とにより充填されている。この超音波センサは、筐体2の筒状側壁2bが振動吸収体9で覆われた状態で、ケース10を介して、車両後方部や車両コーナー部のバンパ6に取り付けられている。   The ultrasonic sensor shown in FIG. 18 (a) includes a casing 2 having a cylindrical side wall 2b and a circular bottom surface portion 2a connected to one end of the cylindrical side wall 2b, and the casing 2 on the bottom surface portion 2a. And a piezoelectric vibration element 1 fixed to the inner surface. When the piezoelectric vibration element 1 vibrates, the bottom surface portion 2a becomes an ultrasonic radiation surface. In addition, the inside of the housing 2 is filled with the sound absorbing material 3 and the filler 4 with the lead wire 5 connected to the piezoelectric vibration element 1. This ultrasonic sensor is attached to the bumper 6 at the rear of the vehicle or at the corner of the vehicle via the case 10 with the cylindrical side wall 2b of the housing 2 covered with the vibration absorber 9.

この超音波センサは、車両後方部や車両コーナー部から超音波を発信し、障害物により反射した超音波を受信することで、その障害物を検出する(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−16694号公報
This ultrasonic sensor detects an obstacle by transmitting an ultrasonic wave from a vehicle rear part or a vehicle corner part and receiving the ultrasonic wave reflected by the obstacle (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-16694 A

ここで、図18(a)に示す超音波センサの振動モードの模式図を図18(b)に示す。この超音波センサでは、筐体2の底面部2aと筒状側壁2bとの接合部が節となって、底面部2aが振動する。   Here, a schematic diagram of the vibration mode of the ultrasonic sensor shown in FIG. 18A is shown in FIG. In this ultrasonic sensor, the joint between the bottom surface 2a of the housing 2 and the cylindrical side wall 2b becomes a node, and the bottom surface 2a vibrates.

このとき、底面部2aの表面は球面状に変形し、底面部2aの断面をみると、図18(b)に示すように、底面部2aの中心を頂点とする放物線形状(円弧形状)に変形して振動する。このため、図18(a)に示超音波センサでは、図18(b)中の矢印で示すように、底面部2aから底面部2aに対して垂直な方向だけでなく、広い角度で超音波が放出されていた。この結果、バンパよりも下側(地面方向)に放射された超音波により、路面または縁石を障害物として誤検出するおそれがあった。   At this time, the surface of the bottom surface portion 2a is deformed into a spherical shape, and the cross section of the bottom surface portion 2a has a parabolic shape (arc shape) with the center of the bottom surface portion 2a as the apex as shown in FIG. Deforms and vibrates. For this reason, in the ultrasonic sensor shown in FIG. 18 (a), as indicated by the arrows in FIG. Was released. As a result, there is a possibility that the road surface or the curb is erroneously detected as an obstacle by the ultrasonic wave radiated below the bumper (toward the ground).

したがって、路面または縁石を障害物として誤検出することを避けるために、超音波エネルギーの垂直方向における地面側の指向性を狭くしたい、すなわち、垂直方向への放射広がりのうち、地面側への放射広がりを抑制したいという要望がある。   Therefore, in order to avoid erroneous detection of the road surface or curb as an obstacle, the directivity of the ground side in the vertical direction of the ultrasonic energy is desired to be narrowed, that is, of the radiation spread in the vertical direction, radiation to the ground side. There is a desire to suppress the spread.

また、近年、衝突回避の情報を運転者に速く知らせるため、障害物検出距離の長距離化が求められており、これを実現するためにも、垂直方向における地面側の指向性を狭くするということが特に求められている。   In recent years, in order to quickly inform the driver of collision avoidance information, it has been required to increase the obstacle detection distance. To achieve this, the directivity on the ground side in the vertical direction is reduced. There is a particular need for it.

本発明は、上記点に鑑み、垂直方向における地面側の指向性を狭くすることができる超音波センサを提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor capable of narrowing the directivity on the ground side in the vertical direction.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、圧電振動素子は、底面部の外周部(2d)に配置されており、底面部のうち、外周部よりも中心側の領域(2c、2e)は、圧電振動素子が配置されている領域(2d)よりも厚いことを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the piezoelectric vibration element is disposed on the outer peripheral portion (2d) of the bottom surface portion, and the region (2c) on the center side of the outer peripheral portion of the bottom surface portion. 2e) is characterized by being thicker than the region (2d) in which the piezoelectric vibration element is disposed.

本発明では、圧電振動素子により、底面部を振動させたとき、底面部のうち、外周部よりも中心側の領域は、外周部よりも厚いため、外周部よりも剛性が大きく、曲げ変形が小さい。したがって、底面部は、外周部のみが曲げ変形し、外周部よりも中心側の領域は平面に近い状態のままとなる。すなわち、底面部は、中心側の領域が平面の状態で、前後に振動する。   In the present invention, when the bottom surface portion is vibrated by the piezoelectric vibration element, the region on the center side of the outer peripheral portion of the bottom surface portion is thicker than the outer peripheral portion. small. Therefore, only the outer peripheral portion of the bottom surface portion is bent and deformed, and the region closer to the center than the outer peripheral portion remains close to a flat surface. That is, the bottom surface portion vibrates back and forth with the central region in a flat state.

これにより、本発明の超音波センサによれば、放射される超音波の広がりを抑えることができ、主に底面部に対して垂直な方向に超音波を放射することができる。この結果、上記したように、底面部が均一の厚さである従来の超音波センサと比較して、垂直方向における地面側の指向性を狭くすることができる。   Thereby, according to the ultrasonic sensor of the present invention, the spread of the emitted ultrasonic wave can be suppressed, and the ultrasonic wave can be emitted mainly in the direction perpendicular to the bottom surface. As a result, as described above, the directivity on the ground side in the vertical direction can be narrowed as compared with the conventional ultrasonic sensor having a uniform bottom portion.

例えば、請求項2に示すように、底面部のうち、外周部よりも中心側の領域の全て(2c)を、外周部(2d)よりも厚くすることができる。また、請求項3に示すように、底面部における中心側の領域の一部(2e)を、外周部(2d)より厚くすることもできる。   For example, as shown in claim 2, all (2c) of the region on the center side of the outer peripheral portion of the bottom surface portion can be made thicker than the outer peripheral portion (2d). Moreover, as shown in Claim 3, a part (2e) of the area | region of the center side in a bottom face part can also be made thicker than an outer peripheral part (2d).

請求項3に記載の発明によれば、底面部における中心側の領域の剛性を、外周部よりも大きくしつつ、筐体の体積の増加を抑制することができる。筐体の体積が大きい程、筐体を構成する材料での内部振動の減衰は遅くなり、近距離の障害物の検出精度が低下する。したがって、本発明によれば、筐体の体積の増加を抑制しているので、筐体での内部振動の減衰が遅くなるのを抑制することができる。この結果、請求項2に記載の発明と比較して、近距離の障害物の検出精度を向上させることができる。   According to the third aspect of the present invention, it is possible to suppress an increase in the volume of the housing while making the rigidity of the region on the center side in the bottom surface portion larger than that of the outer peripheral portion. The larger the volume of the casing, the slower the attenuation of internal vibrations in the material constituting the casing, and the lower the accuracy of detecting obstacles at a short distance. Therefore, according to the present invention, since the increase in the volume of the housing is suppressed, it is possible to suppress the slowdown of internal vibration attenuation in the housing. As a result, compared with the invention according to claim 2, it is possible to improve the detection accuracy of an obstacle at a short distance.

なお、圧電振動素子の数は1つもしくは複数でも良い。また、圧電振動素子の形状を長方形とすることもでき、それらを底面部の外周部に複数配置することもできる。また、請求項4に示すように、圧電振動子の形状を環状とすることもできる。   The number of piezoelectric vibration elements may be one or more. Moreover, the shape of a piezoelectric vibration element can also be made into a rectangle, and they can also be arranged in multiple numbers on the outer peripheral part of a bottom face part. Further, as shown in claim 4, the shape of the piezoelectric vibrator may be annular.

請求項5に記載の発明では、板部(11)と、板部に設けられ、板部における一方向の曲げ変形を抑制するための板部を補強する補強部(12)と、板部もしくは補強部に固定された圧電振動素子(1)とを備え、圧電振動素子により板部を振動させた場合、板部は一方向に対して略垂直な方向にのみ曲がって振動することを特徴としている。   In the invention according to claim 5, the plate portion (11), the reinforcing portion (12) that is provided on the plate portion and reinforces the plate portion for suppressing bending deformation in one direction in the plate portion, and the plate portion or And a piezoelectric vibration element (1) fixed to the reinforcing part, and when the plate part is vibrated by the piezoelectric vibration element, the plate part bends and vibrates only in a direction substantially perpendicular to one direction. Yes.

底面部を一方向と平行に切断した断面をみたとき、底面部は、同じ振幅、同じ位相で振動する。すなわち、この断面では、底面部は、従来のように頂点を有する放射線形状でなく、直線状で前後に振動する。したがって、その一方向を天地方向と平行にして、超音波センサを車両に取り付けることで、垂直方向における地面側の指向性を狭くすることができる。   When the cross section obtained by cutting the bottom surface portion in parallel with one direction is viewed, the bottom surface portion vibrates with the same amplitude and the same phase. That is, in this cross section, the bottom portion vibrates back and forth in a straight line rather than a radiation shape having a vertex as in the prior art. Therefore, the directivity on the ground side in the vertical direction can be narrowed by attaching the ultrasonic sensor to the vehicle with the one direction parallel to the top-and-bottom direction.

具体的には、請求項6に示すように、補強部(12)を細長い形状のものとし、補強部の長手方向が一方向と平行となるように、補強部を板部に配置することができる。   Specifically, as shown in claim 6, the reinforcing portion (12) has an elongated shape, and the reinforcing portion is arranged on the plate portion so that the longitudinal direction of the reinforcing portion is parallel to one direction. it can.

また、請求項7に示すように、補強部(12)として筒状のものを用い、圧電振動素子(1)を補強部に固定することもできる。   Further, as shown in claim 7, a cylindrical member can be used as the reinforcing portion (12), and the piezoelectric vibration element (1) can be fixed to the reinforcing portion.

請求項8に記載の発明では、超音波放射面(2a)を有する超音波センサ部(21)と、 超音波放射面から超音波を放射するときに、超音波放射面よりも障害物を検出する領域側に位置し、超音波放射面から地面方向へ放射される超音波を遮蔽する遮蔽部(22、23)とを有することを特徴としている。   In the invention according to claim 8, when the ultrasonic sensor unit (21) having the ultrasonic wave emission surface (2a) and the ultrasonic wave is emitted from the ultrasonic wave emission surface, the obstacle is detected more than the ultrasonic wave emission surface. And shielding portions (22, 23) that shield ultrasonic waves emitted from the ultrasonic radiation surface toward the ground.

これにより、地面方向の指向性を狭くすることができる。   Thereby, the directivity in the ground direction can be narrowed.

具体的には、請求項9に示すように、超音波センサの構成を、超音波センサ部(21)が内部に配置された筒状の側壁を有する筒状部(22)を有する構成とする。そして、超音波センサ部が停止しているときでは、超音波放射面(2a)を筒状部よりも障害物を検出する領域側に位置させ、超音波センサ部が障害物を検出するときでは、筒状部と超音波センサ部とが相対的に移動させることで、筒状部が遮蔽部として機能させることができる。   Specifically, as shown in claim 9, the configuration of the ultrasonic sensor has a cylindrical portion (22) having a cylindrical side wall in which the ultrasonic sensor portion (21) is disposed. . When the ultrasonic sensor unit is stopped, the ultrasonic radiation surface (2a) is positioned closer to the area where the obstacle is detected than the cylindrical part, and when the ultrasonic sensor unit detects the obstacle, By moving the cylindrical part and the ultrasonic sensor part relatively, the cylindrical part can function as a shielding part.

また、その他に、請求項10に示すように、超音波センサの構成を、超音波放射面(2a)を覆うように、かつ、超音波放射面に対して平行に配置された板部(23)を有する構成とする。そして、超音波センサ部が障害物を検出するときに、板部が、超音波放射面に対して、障害物を検出する領域側に突出させ、かつ、超音波放射面よりも地面側であって、地面に対して略平行となるように移動させることで、板部を遮蔽部として機能させることができる。   In addition, as shown in claim 10, the ultrasonic sensor has a configuration in which a plate portion (23) is arranged so as to cover the ultrasonic radiation surface (2 a) and in parallel with the ultrasonic radiation surface. ). When the ultrasonic sensor detects an obstacle, the plate protrudes toward the area where the obstacle is detected with respect to the ultrasonic emission surface, and is closer to the ground than the ultrasonic emission surface. Thus, the plate portion can be made to function as a shielding portion by being moved so as to be substantially parallel to the ground.

また、請求項11に示すように、超音波センサの構成を、超音波センサ部よりも地面側に配置され、地面に対して略平行である板部を有する構成とする。そして、超音波センサ部が停止しているときでは、超音波放射面が筒状部よりも障害物を検出する領域側に位置させ、超音波センサ部が障害物を検出するときでは、筒状部と超音波センサ部とを相対的に移動させることで、筒状部を遮蔽部として機能させることができる。   In addition, as shown in claim 11, the configuration of the ultrasonic sensor has a plate portion that is disposed on the ground side of the ultrasonic sensor portion and is substantially parallel to the ground. When the ultrasonic sensor unit is stopped, the ultrasonic radiation surface is positioned closer to the region where the obstacle is detected than the cylindrical portion, and when the ultrasonic sensor unit detects the obstacle, the cylindrical surface By moving the part and the ultrasonic sensor part relatively, the cylindrical part can function as a shielding part.

請求項12に記載の発明では超音波センサ部の温度を検出する温度センサと、超音波センサを加熱する加熱手段と、超音波センサを冷却する冷却手段と、温度センサの検出結果を受けて加熱手段および冷却手段を制御する制御手段とを備えている構成としている。そして、制御手段により、温度センサの検出結果に応じて、超音波センサ部を加熱または冷却することで、超音波センサ部の温度が一定の範囲内の温度に保持されることを特徴としている。   In the invention described in claim 12, a temperature sensor for detecting the temperature of the ultrasonic sensor unit, a heating means for heating the ultrasonic sensor, a cooling means for cooling the ultrasonic sensor, and heating upon receiving the detection result of the temperature sensor And a control means for controlling the cooling means. And the temperature of an ultrasonic sensor part is hold | maintained at the temperature within a fixed range by heating or cooling an ultrasonic sensor part according to the detection result of a temperature sensor by a control means.

超音波放射面が氷結すると、超音波放射面が振動しなくなるため、超音波を放射できないという問題が発生する。また、超音波センサの静電容量は、温度によって変動し、静電容量が変動することで、超音波センサ部自身に残る振動の減衰のしやすさが変動してしまう。このため、超音波センサにおける障害物の検出精度が低下するという問題がある。   If the ultrasonic radiation surface freezes, the ultrasonic radiation surface does not vibrate, which causes a problem that ultrasonic waves cannot be emitted. In addition, the capacitance of the ultrasonic sensor varies depending on the temperature, and the ease of attenuation of vibration remaining in the ultrasonic sensor unit itself varies as the capacitance varies. For this reason, there exists a problem that the detection accuracy of the obstruction in an ultrasonic sensor falls.

これに対して、本発明では、制御手段により、超音波センサ部の温度を一定の範囲に保持するようにしていることから、上記した問題を解決することができる。   On the other hand, in the present invention, the temperature of the ultrasonic sensor unit is maintained within a certain range by the control means, so that the above-described problem can be solved.

なお、超音波センサ部とは、請求項1〜4に記載の発明のような筐体と圧電振動素子とを有する構成の超音波センサでは、筐体およびその内部のことを意味し、請求項5〜7に記載の発明のような板部、補強部および圧電振動素子を有する構成の超音波センサでは、板部、補強部、圧電振動素子全体を意味する。   The ultrasonic sensor unit means the case and the inside of the case of the ultrasonic sensor having the case and the piezoelectric vibration element as in the inventions described in claims 1 to 4. In the ultrasonic sensor having the plate portion, the reinforcing portion, and the piezoelectric vibration element as in the inventions described in 5 to 7, the whole plate portion, the reinforcing portion, and the piezoelectric vibration element are meant.

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。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

(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に本発明の第1実施形態の第1の例における超音波センサを示す。図1(a)は超音波センサの断面図であり、図1(b)は図1(a)中の超音波センサのA矢視図であり、図1(c)は振動モードの模式図である。なお、図1(b)では、吸音材3および充填材4を省略している。また、図1(a)、(b)では、図18の超音波センサと同様の構成部には、それらと同様の符号を付している。
(First embodiment)
In the present embodiment, a back sonar or corner sonar for an automobile will be described as an example. FIG. 1 shows an ultrasonic sensor according to a first example of the first embodiment of the present invention. 1A is a cross-sectional view of the ultrasonic sensor, FIG. 1B is a view of the ultrasonic sensor in FIG. 1A, and FIG. 1C is a schematic diagram of a vibration mode. It is. In FIG. 1B, the sound absorbing material 3 and the filler 4 are omitted. Moreover, in FIG. 1 (a), (b), the code | symbol similar to them is attached | subjected to the component similar to the ultrasonic sensor of FIG.

この超音波センサは、図18に示す超音波センサに対して、圧電振動素子1と筐体2とを有する点は同じであるが、筐体2の内部形状、圧電振動素子1の形状、圧電振動素子1の位置が異なっている。なお、バンパへの取り付け方や、障害物を検出するしくみは図18に示す超音波センサと同じである。   This ultrasonic sensor is the same as the ultrasonic sensor shown in FIG. 18 in that the piezoelectric vibration element 1 and the housing 2 are provided, but the internal shape of the housing 2, the shape of the piezoelectric vibration element 1, and the piezoelectricity. The position of the vibration element 1 is different. Note that the mounting method to the bumper and the mechanism for detecting an obstacle are the same as those of the ultrasonic sensor shown in FIG.

筐体2は、例えば、アルミニウム等により構成されている。また、図1(a)に示すように、底面部2aの外周部2dでは、図中左右方向の厚さが薄く、外周部2dよりも中心側の領域(中央部)2cでは、図中左右方向の厚さが厚くなっている。言い換えると、底面部2aの形状超音波を放射する側の面(筐体2の外部側の面)が平面のまま、底面部2aの中央部2cが筐体2の内部側に柱状に突出した形状となっている。この突出した部分2cを以下では柱状部2cと呼ぶ。   The housing 2 is made of, for example, aluminum. Further, as shown in FIG. 1 (a), the outer peripheral portion 2d of the bottom surface portion 2a has a small thickness in the left-right direction in the drawing, and the region (center portion) 2c closer to the center than the outer peripheral portion 2d The thickness in the direction is thicker. In other words, the central surface 2c of the bottom surface portion 2a protrudes in a columnar shape toward the inside of the housing 2 while the shape of the bottom surface portion 2a on the side that emits ultrasonic waves (the surface on the outside of the housing 2) remains flat. It has a shape. Hereinafter, the protruding portion 2c is referred to as a columnar portion 2c.

このように筐体2は、底面部2aの外周部2dが薄くなっているため、筒状側壁2bと柱状部2cとの間にスペースが生じている形状となっている。なお、外周部2dとは、底面部2aのうち、筒状側壁2bとの接続部の近傍の領域を意味する。   Thus, since the outer peripheral part 2d of the bottom face part 2a is thin, the housing | casing 2 becomes a shape where the space has arisen between the cylindrical side wall 2b and the columnar part 2c. In addition, the outer peripheral part 2d means the area | region of the vicinity of a connection part with the cylindrical side wall 2b among the bottom face parts 2a.

具体的には、図1(b)に示すように、柱状部2cは円柱状であり、外周部2dは円形の環状となっている。柱状部2cの直径は、底面部2aの直径の1/2以上の大きさとなっている。外周部2dの厚さは、筐体2の材質、周波数、圧電振動素子1の密度および弾性率により決定される。使用する周波数を高く設定する場合、例えば、この厚さを1mmとし、周波数を低く設定する場合では、例えば、0.1mmとすることができる。   Specifically, as shown in FIG. 1B, the columnar portion 2c has a cylindrical shape, and the outer peripheral portion 2d has a circular annular shape. The diameter of the columnar portion 2c is at least half the diameter of the bottom surface portion 2a. The thickness of the outer peripheral portion 2d is determined by the material of the housing 2, the frequency, the density of the piezoelectric vibration element 1, and the elastic modulus. When the frequency to be used is set high, for example, the thickness can be set to 1 mm, and when the frequency is set low, it can be set to 0.1 mm, for example.

圧電振動素子1は例えば、PZTなどの圧電性セラミックスから構成されており、圧電振動素子1は、図1(a)、(b)に示すように、外周部2cと同様の形状で、外周部2cにおける筐体2の内部側の面に固定されている。圧電振動素子1は、図1(b)中で斜線で示すように、円形の環状であり、外周部2cのほぼ全領域を覆うように配置されている。すなわち、この圧電振動素子1は、柱状部2cの周囲に配置されている。   The piezoelectric vibration element 1 is made of, for example, a piezoelectric ceramic such as PZT, and the piezoelectric vibration element 1 has a shape similar to that of the outer peripheral portion 2c as shown in FIGS. 1A and 1B. It is fixed to the inner surface of the housing 2 in 2c. The piezoelectric vibration element 1 has a circular ring shape and is disposed so as to cover almost the entire region of the outer peripheral portion 2c, as indicated by hatching in FIG. That is, the piezoelectric vibration element 1 is disposed around the columnar portion 2c.

そして、筐体2の内部のうち、底面部2aの柱状部2cおよび外周部2dの上(図1(a)中右側)に、シリコーン、ウレタン等の吸音材3が配置されている。さらに、筐体2の内部は、シリコーン等の充填材4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。   A sound absorbing material 3 such as silicone or urethane is disposed on the columnar portion 2c of the bottom surface portion 2a and the outer peripheral portion 2d (the right side in FIG. 1A) of the inside of the housing 2. Further, the inside of the housing 2 is sealed with a filler 4 such as silicone. The material of the sound absorbing material 3 is not limited to silicone and urethane, and other materials can be used as long as they have a sound absorbing effect such as felt and rubber and are soft.

ここで、図2に超音波送信時における超音波センサの振動モードを模式的に示す。以上のように構成された超音波センサは、底面部2aのうち、圧電振動素子1が配置されている外周部2dよりも中心側の柱状部2cは、外周部2dよりも厚くなっている。このため、底面部2aは、外周部2dでは剛性が小さく、柱状部2cでは剛性が大きくなっている。   Here, FIG. 2 schematically shows the vibration mode of the ultrasonic sensor during ultrasonic transmission. In the ultrasonic sensor configured as described above, in the bottom surface portion 2a, the columnar portion 2c closer to the center than the outer peripheral portion 2d where the piezoelectric vibration element 1 is disposed is thicker than the outer peripheral portion 2d. For this reason, the bottom surface portion 2a has low rigidity at the outer peripheral portion 2d, and has high rigidity at the columnar portion 2c.

したがって、圧電振動素子1により超音波放射面2aを振動させたとき、図2に示すように、柱状部2cでは曲げ変形が小さく、圧電振動素子1が固定されている外周部2dでは曲げ変形が大きくなり、柱状部2c全体が図2中矢印で示すように前後(図中左右方向)に振動する。   Therefore, when the ultrasonic radiation surface 2a is vibrated by the piezoelectric vibration element 1, the bending deformation is small in the columnar portion 2c and the bending deformation is performed in the outer peripheral portion 2d to which the piezoelectric vibration element 1 is fixed, as shown in FIG. The entire columnar portion 2c vibrates back and forth (left and right direction in the figure) as indicated by arrows in FIG.

このとき、底面部2aの動きのみに着目すると、図1(c)に示すように、底面部2aの中央部2cは、底面部2aに平行(地面に対して垂直)な直線の状態で、前後に振動する。すなわち、底面部2aのうち、柱状部2cが位置する領域が平面の状態で前後に振動する。   At this time, paying attention only to the movement of the bottom surface portion 2a, as shown in FIG. 1C, the central portion 2c of the bottom surface portion 2a is in a straight line parallel to the bottom surface portion 2a (perpendicular to the ground), Vibrates back and forth. That is, in the bottom surface portion 2a, the region where the columnar portion 2c is located vibrates back and forth in a flat state.

従来の超音波センサの振動モードは、図18(b)に示すように、底面部2aの中心に頂点を有する放射線形状であった。このことから、上記したように、超音波が広がって放射されるため、超音波の垂直方向の指向性が広くなっていた。   The vibration mode of the conventional ultrasonic sensor has a radiation shape having a vertex at the center of the bottom surface portion 2a as shown in FIG. Therefore, as described above, since the ultrasonic waves are spread and radiated, the directivity of the ultrasonic waves in the vertical direction is widened.

これに対して、本実施形態の超音波センサの振動モードは、底面部2aにおける柱状部2cが位置する領域が、平面に近い状態のままで、前後に振動する形状となる。これにより、超音波放射面2aに対して垂直な方向に超音波を放射することができ、放射された超音波の垂直方向における広がりを抑えることができる。すなわち、垂直方向の指向性を狭くすることができる。このことから、垂直方向における地面側の指向性も狭くなっている。   On the other hand, the vibration mode of the ultrasonic sensor of the present embodiment has a shape that vibrates back and forth while the region where the columnar portion 2c in the bottom surface portion 2a is located is close to a plane. Thereby, an ultrasonic wave can be radiated in a direction perpendicular to the ultrasonic radiation surface 2a, and the spread of the emitted ultrasonic wave in the vertical direction can be suppressed. That is, the directivity in the vertical direction can be narrowed. For this reason, the directivity on the ground side in the vertical direction is also narrowed.

なお、図1に示す超音波センサでは、圧電振動素子1の形状は、環状であったが、他の形状とすることもできる。図3に第1実施形態の第2の例における超音波センサを示す。図3は、図1(b)に対応する図であり、吸音材3および充填材4を省略している。図3に示すように、圧電振動素子1の形状を長方形とすることもでき、この長方形の圧電振動素子1を上下左右ひとつずつ、底面部2aの外周部2dに配置することもできる。ここでは、圧電振動素子1を4つ配置する場合を説明したが、圧電振動素子1は、1つ以上であればいくつでも配置することができる。   In the ultrasonic sensor shown in FIG. 1, the shape of the piezoelectric vibration element 1 is an annular shape, but may be another shape. FIG. 3 shows an ultrasonic sensor in the second example of the first embodiment. FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 1B, and the sound absorbing material 3 and the filler 4 are omitted. As shown in FIG. 3, the shape of the piezoelectric vibration element 1 may be a rectangle, and the rectangular piezoelectric vibration element 1 may be arranged on the outer peripheral portion 2d of the bottom surface portion 2a one by one up, down, left, and right. Here, the case where four piezoelectric vibration elements 1 are arranged has been described, but any number of piezoelectric vibration elements 1 can be arranged as long as the number is one or more.

また、図1に示す超音波センサでは、底面部2aにおける外周部2dよりも中心側の領域2cのすべてが均一の厚さであったが、第3の例のように、底面部2aにおける外周部2dよりも中心側の領域の一部が外周部2dよりも厚い形状とすることもできる。   Further, in the ultrasonic sensor shown in FIG. 1, the entire region 2c on the center side of the outer peripheral portion 2d of the bottom surface portion 2a has a uniform thickness. However, as in the third example, the outer periphery of the bottom surface portion 2a A part of the region closer to the center than the portion 2d may be thicker than the outer peripheral portion 2d.

図4に第1実施形態の第3の例における超音波センサを示す。図4(a)は超音波センサの断面図であり、図4(b)は図4(a)中の超音波センサのA矢視図であり、図4(c)は振動モードの模式図である。なお、図4(b)では、吸音材3および充填材4を省略している。   FIG. 4 shows an ultrasonic sensor in the third example of the first embodiment. 4A is a cross-sectional view of the ultrasonic sensor, FIG. 4B is a view of the ultrasonic sensor in FIG. 4A, and FIG. 4C is a schematic diagram of the vibration mode. It is. In FIG. 4B, the sound absorbing material 3 and the filler 4 are omitted.

第3の例における超音波センサは、図4(a)、(b)に示すように、図1に示す超音波センサに対して、柱状部2cの中心がくり抜かれた形状となっている。すなわち、底面部2aに、最外周に位置する筒状側壁2bよりも底面部2aの中心側の位置に、円筒形状の側壁からなる筒状部2eが配置されている。底面部2aのうち、この筒状部2eよりも外周側の領域が外周部2dであり、筒状部2eよりも中心側の領域での厚さは外周部2dと同じである。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the ultrasonic sensor in the third example has a shape in which the center of the columnar portion 2c is cut out from the ultrasonic sensor shown in FIG. That is, the cylindrical part 2e which consists of a cylindrical side wall is arrange | positioned in the position of the center side of the bottom face part 2a rather than the cylindrical side wall 2b located in the outermost periphery in the bottom face part 2a. Of the bottom surface portion 2a, the outer peripheral portion of the cylindrical portion 2e is the outer peripheral portion 2d, and the thickness in the central portion of the cylindrical portion 2e is the same as that of the outer peripheral portion 2d.

この超音波センサでは、筒状部の底(底面部側)にも、吸音材3が配置されている。その他の構造部は、図1に示す超音波センサと同様である。   In this ultrasonic sensor, the sound absorbing material 3 is also disposed on the bottom (bottom surface side) of the cylindrical portion. Other structural parts are the same as those of the ultrasonic sensor shown in FIG.

この超音波センサの振動モードは、図1に示す超音波センサのように、底面部2aにおける外周部2dよりも中心側の領域全体が直線状となっていないが、図4(c)に示すように、底面部2aのうち、筒状部2eが位置する部位が直線状となり、筒状部2eよりも中心側の部位が放物線形状となっている。   The vibration mode of this ultrasonic sensor is as shown in FIG. 4 (c), although the entire region on the center side of the outer peripheral portion 2d in the bottom surface portion 2a is not linear as in the ultrasonic sensor shown in FIG. Thus, the site | part in which the cylindrical part 2e is located in the bottom face part 2a becomes linear shape, and the site | part of the center side rather than the cylindrical part 2e is parabolic.

これにより、底面部2aのうち、筒状部2eが位置する部位が直線状となっていることから、図18に示す超音波センサと比較して、放射された超音波の垂直方向における広がりを抑えることができる。すなわち、垂直方向の指向性を狭くすることができる。このことから、垂直方向における地面側の指向性も狭くなっている。   Thereby, since the site | part in which the cylindrical part 2e is located in the bottom face part 2a is linear, compared with the ultrasonic sensor shown in FIG. 18, the spreading | diffusion in the orthogonal | vertical direction of the emitted ultrasonic wave is carried out. Can be suppressed. That is, the directivity in the vertical direction can be narrowed. For this reason, the directivity on the ground side in the vertical direction is also narrowed.

また、第3の例における超音波センサによれば、第1の例における超音波センサに対して、底面部2aにおける中心側の領域の剛性を維持したまま、筐体2の体積を減少させることができる。送受信兼用の超音波センサでは、筐体2の体積が大きい程、筐体2を構成する材料内での内部振動の減衰は遅くなり、近距離の障害物の検出精度が低下する。   Further, according to the ultrasonic sensor in the third example, the volume of the housing 2 is reduced while maintaining the rigidity of the region on the center side of the bottom surface portion 2a with respect to the ultrasonic sensor in the first example. Can do. In the ultrasonic sensor for both transmission and reception, the larger the volume of the housing 2, the slower the attenuation of internal vibration in the material constituting the housing 2, and the detection accuracy of obstacles at short distances decreases.

したがって、第3の例における超音波センサによれば、第1の例よりも、筐体2の体積の増加を抑制しているので、筐体2での内部振動の減衰が遅くなるのを抑制することができる。この結果、第1の例における超音波センサと比較して、近距離の障害物の検出精度を向上させることができる。   Therefore, according to the ultrasonic sensor in the third example, since the increase in the volume of the housing 2 is suppressed as compared with the first example, the attenuation of internal vibration in the housing 2 is suppressed from being delayed. can do. As a result, compared with the ultrasonic sensor in the first example, it is possible to improve the detection accuracy of an obstacle at a short distance.

上記した各例における超音波センサでは、柱状部2cの形状を円柱としていたが、第4の例のように、他の形状とすることもできる。図5に第4の例における超音波センサを示す。この図は図1(b)に対応する図である。   In the ultrasonic sensor in each example described above, the shape of the columnar portion 2c is a cylinder, but other shapes can be used as in the fourth example. FIG. 5 shows an ultrasonic sensor in the fourth example. This figure corresponds to FIG. 1 (b).

第4の例における超音波センサは、図1に示す超音波センサに対して、底面部2aの柱状部2cの形状を円柱から四角柱に変更したものである。また、圧電振動素子1の形状を円形の環状から、四角形の環状に変更している。柱状部2cの四角柱の辺の長い方を垂直方向として、パンパに設置することで、垂直方向の指向性を狭くしたまま、水平方向の指向性を広くすることができる。なお、圧電振動素子1の形状を、楕円の環状とすることもできる。   The ultrasonic sensor in the fourth example is obtained by changing the shape of the columnar portion 2c of the bottom surface portion 2a from a cylinder to a quadrangular column with respect to the ultrasonic sensor shown in FIG. The shape of the piezoelectric vibration element 1 is changed from a circular ring shape to a square ring shape. By setting the longer side of the quadrangular column of the columnar part 2c as the vertical direction in the bumper, the directivity in the horizontal direction can be widened while narrowing the directivity in the vertical direction. The shape of the piezoelectric vibration element 1 may be an elliptical ring shape.

また、第3の例では、筒状部2eの形状を円筒形としていたが、円以外の形状とすることもできる。例えば、楕円、多角形等の筒状とすることもできる。また、上記した各例における超音波センサは、底面部2aが円形であったが、底面部2aを他の形状、例えば、楕円、多角形とすることもできる。   In the third example, the cylindrical portion 2e has a cylindrical shape, but may have a shape other than a circle. For example, it may be a cylinder such as an ellipse or a polygon. Moreover, although the bottom face part 2a was circular in the ultrasonic sensor in each above-mentioned example, the bottom face part 2a can also be made into other shapes, for example, an ellipse and a polygon.

(第2実施形態)
図6(a)、(b)、(c)に第2実施形態の第1の例における超音波センサを示す。図6(a)は超音波センサの正面図であり、図6(b)、(c)はそれぞれ、図6(a)中の超音波センサのB−O−B’断面図、A−O−A’断面図である。なお、図6(a)中の上下方向が地面に垂直な方向である。
(Second Embodiment)
FIGS. 6A, 6 </ b> B, and 6 </ b> C show the ultrasonic sensor in the first example of the second embodiment. 6A is a front view of the ultrasonic sensor. FIGS. 6B and 6C are cross-sectional views taken along the line B-O-B ′ of the ultrasonic sensor in FIG. It is -A 'sectional drawing. In addition, the up-down direction in Fig.6 (a) is a direction perpendicular | vertical to the ground.

この超音波センサは、第1の実施形態に対して、筐体2を有していない点が異なる。具体的には、図6に示すように、所定厚さの板からなる板部11と、板部11を補強する補強部12と、補強部12に固定された圧電振動素子1とを備えている。   This ultrasonic sensor is different from the first embodiment in that the housing 2 is not provided. Specifically, as shown in FIG. 6, a plate portion 11 made of a plate having a predetermined thickness, a reinforcing portion 12 that reinforces the plate portion 11, and a piezoelectric vibration element 1 fixed to the reinforcing portion 12 are provided. Yes.

板部11は円形状であり、板部11は表面11aと裏面11bとを有している。表面11aはバンパから露出する面であり、障害物を検出する領域側の面である。一方、裏面11bはバンパの内部側の面であり、障害物を検出する領域側と反対側の面である。なお、この板部11が超音波放射面となる。   The plate portion 11 has a circular shape, and the plate portion 11 has a front surface 11a and a back surface 11b. The surface 11a is a surface exposed from the bumper and is a surface on the region side where an obstacle is detected. On the other hand, the back surface 11b is a surface on the inner side of the bumper and is a surface on the opposite side to the region side where the obstacle is detected. In addition, this board part 11 becomes an ultrasonic radiation surface.

補強部12は、略直方体形状(略四角柱形状)であり、2つの補強部12が板部11の裏面11bに設けられている。補強部12は、直方体の長辺12aと短辺12bのうち、長辺12aが、図6(a)中の上下方向と平行となっている。また、補強部12は、図6(a)に示すように、図中上下方向に延びているA−O−A’軸を挟み、かつ、A−O−A’軸を基準に線対称となる位置に配置されている。   The reinforcing part 12 has a substantially rectangular parallelepiped shape (substantially a quadrangular prism shape), and the two reinforcing parts 12 are provided on the back surface 11 b of the plate part 11. In the reinforcing portion 12, the long side 12a of the long side 12a and the short side 12b of the rectangular parallelepiped is parallel to the vertical direction in FIG. Further, as shown in FIG. 6 (a), the reinforcing portion 12 has an AOA ′ axis extending in the vertical direction in the figure and is symmetrical with respect to the AOA ′ axis. It is arranged at the position.

圧電振動素子1は、略長方形形状であって、補強部12の側面のうち、図中左右方向に延びているB−O−B’上に固定されている。   The piezoelectric vibration element 1 has a substantially rectangular shape, and is fixed on B-O-B ′ extending in the left-right direction in the drawing on the side surface of the reinforcing portion 12.

ここで、図7(a)、(b)、図8(a)、(b)に超音波送信時の振動モードの模式図を示す。図7は図6(b)に対応し、図8は図6(c)に対応する図である。   Here, FIGS. 7A, 7 </ b> B, 8 </ b> A, and 8 </ b> B are schematic diagrams of vibration modes during ultrasonic transmission. FIG. 7 corresponds to FIG. 6B, and FIG. 8 corresponds to FIG.

上記したように、この超音波センサの補強部12は細長い形状であって、その長手方向(長辺12a)が図中の上下方向と平行となっている。このため、この超音波センサは、補強部12を有していない板部11と比較して、板部11における図6(a)中の上下方向での曲げ変形が、抑制されている。これに対して、板部11における図6(a)中の左右方向(上下方向に対して垂直な方向)での曲げ変形は抑制されていない。なお、図6中の上下方向が一方向に相当する。   As described above, the reinforcing portion 12 of this ultrasonic sensor has an elongated shape, and its longitudinal direction (long side 12a) is parallel to the vertical direction in the drawing. For this reason, in this ultrasonic sensor, bending deformation in the vertical direction in FIG. 6A in the plate portion 11 is suppressed as compared with the plate portion 11 that does not have the reinforcing portion 12. On the other hand, the bending deformation in the left-right direction (direction perpendicular to the up-down direction) in FIG. Note that the vertical direction in FIG. 6 corresponds to one direction.

したがって、超音波を送信するために、圧電振動素子1により板部11を振動させたとき、B−O−B’断面方向で板部11をみると、図7(a)に示すように、図中の矢印方向に振動する。このとき、図7(b)に示すように、板部11の振動モードは放物線形状となり、図7(a)中の板部11のうち、A−O−A’線の部位xでの振幅はX、補強部12が位置する部位xでの振幅はXとなる。 Therefore, when the plate portion 11 is vibrated by the piezoelectric vibration element 1 in order to transmit the ultrasonic wave, when the plate portion 11 is viewed in the BOB ′ cross-sectional direction, as shown in FIG. Vibrates in the direction of the arrow in the figure. At this time, as shown in FIG. 7 (b), vibration mode of the plate portion 11 becomes a parabolic shape, of the plate portion 11 in FIG. 7 (a), the at the site x 0 of A-O-A 'line The amplitude is X 0 , and the amplitude at the part x 1 where the reinforcing portion 12 is located is X 1 .

一方、図6(a)中のA−O−A’断面方向で板部11をみると、図8(a)に示すように、図中の矢印方向に振動する。このとき、図8(b)に示すように、板部11におけるA−O−A’線の部位xでの振幅はすべてXであり、補強部12が位置する部位、すなわち、C−C’線の部位xでの振幅はすべてXとなる。 On the other hand, when the plate portion 11 is viewed in the AOA ′ cross-sectional direction in FIG. 6A, as shown in FIG. Site this time, as shown in FIG. 8 (b), all the amplitude at the site x 0 of A-O-A 'line in the plate portion 11 is X 0, the reinforcing portion 12 is located, i.e., C- All the amplitudes at the part x 1 of the C ′ line are X 1 .

このように、本実施形態では、図6(c)に示すように、板部11のA−O−A’線断面をみたとき、板部11は、同じ振幅、同じ位相で前後に振動する。すなわち、この断面では、板部11は、従来のように頂点を有する放射線形状でなく、直線状で前後に振動する。したがって、A−O−A’軸を天地方向(地面垂直方向)と平行にして、超音波センサを車両に取り付けることで、垂直方向における地面側の指向性を狭くすることができる。   Thus, in this embodiment, as shown in FIG. 6C, when the cross section taken along the line AOA ′ of the plate portion 11 is viewed, the plate portion 11 vibrates back and forth with the same amplitude and the same phase. . That is, in this cross section, the plate part 11 vibrates back and forth in a straight line rather than a radiation shape having a vertex as in the prior art. Therefore, the directivity on the ground side in the vertical direction can be narrowed by attaching the ultrasonic sensor to the vehicle with the A-O-A ′ axis parallel to the vertical direction (the vertical direction of the ground).

なお、ここでは、補強部12の形状を略直方体形状とした場合を例として説明したが、板部11を補強することができる形状であれば他の形状とすることもできる。例えば、円柱、多角柱等の柱状とすることもできる。   In addition, although the case where the shape of the reinforcement part 12 was made into the substantially rectangular parallelepiped shape was demonstrated here as an example, if it is a shape which can reinforce the board part 11, it can also be set as another shape. For example, it may be a columnar shape such as a cylinder or a polygonal column.

図9、10にそれぞれ本実施形態の第2、第3の例における超音波センサを示す。図6(a)に示す超音波センサでは、補強部12を2つ配置していたが、それらの補強部12をそれぞれ2つに分割し、図9に示すように、補強部12の数を4つとすることができる。また、図10に示すように、補強部12の数を1つとし、この補強部12をA−O−A’線上に配置することもできる。このようにしても、図6に示す超音波センサと同様の効果を有する。   9 and 10 show the ultrasonic sensors in the second and third examples of the present embodiment, respectively. In the ultrasonic sensor shown in FIG. 6 (a), two reinforcing portions 12 are arranged, but each of the reinforcing portions 12 is divided into two, and the number of reinforcing portions 12 is set as shown in FIG. There can be four. Further, as shown in FIG. 10, the number of the reinforcing portions 12 may be one, and the reinforcing portions 12 may be arranged on the AO-A ′ line. Even if it does in this way, it has an effect similar to the ultrasonic sensor shown in FIG.

図11、12にそれぞれ本実施形態の第4、第5の例における超音波センサを示す。第1〜第3の例における超音波センサでは、板部11が水平方向に曲げ変形し、地面に垂直な方向では曲げ変形が抑制されているため、水平方向の指向性は、垂直方向の指向性よりも広くなっている。しかし、水平方向の指向性が広すぎると、バンパを障害物として検出してしまう。そこで、補強部12の形状を、第4、第5の例のような形状とすることで、水平方向の指向性を狭くすることもできる。   11 and 12 show the ultrasonic sensors in the fourth and fifth examples of the present embodiment, respectively. In the ultrasonic sensors in the first to third examples, the plate portion 11 is bent and deformed in the horizontal direction, and the bending deformation is suppressed in the direction perpendicular to the ground. Therefore, the directivity in the horizontal direction is the directivity in the vertical direction. It is wider than gender. However, if the horizontal directivity is too wide, the bumper is detected as an obstacle. Therefore, the directivity in the horizontal direction can be narrowed by setting the shape of the reinforcing portion 12 to the shape as in the fourth and fifth examples.

図11に示す超音波センサは、図6(a)に示す超音波センサに対して、図中左右方向に延びている補強部12cを配置し、補強部12を長方形の環状、言い換えると筒状にしたものである。   The ultrasonic sensor shown in FIG. 11 is provided with a reinforcing portion 12c extending in the left-right direction in the drawing with respect to the ultrasonic sensor shown in FIG. 6A, and the reinforcing portion 12 has a rectangular annular shape, in other words, a cylindrical shape. It is a thing.

これにより、第1の例と比較して、板部11は、水平方向の剛性が大きくなり、板部11の水平方向における曲げ変形を小さくすることができる。この結果、超音波を送信するとき、板部11は、水平方向においても、放物線形上でなく直線形状で前後に振動するようになるため、第1〜第3の例における超音波センサと比較して、水平方向の指向性を狭くすることができる。なお、ここでは、補強部12の形状は、四角形の環状であったが、四角形だけでなく、円形、楕円、多角形等の他の形状とすることもできる。   Thereby, compared with a 1st example, the rigidity of the board part 11 becomes large, and the bending deformation in the horizontal direction of the board part 11 can be made small. As a result, when transmitting ultrasonic waves, the plate portion 11 oscillates back and forth in a linear shape, not in a parabolic shape, even in the horizontal direction, and thus compared with the ultrasonic sensors in the first to third examples. Thus, the directivity in the horizontal direction can be narrowed. Here, the shape of the reinforcing portion 12 is a quadrangular annular shape, but other shapes such as a circular shape, an oval shape, a polygonal shape, and the like can be used as well as a rectangular shape.

また、補強部12の形状は必ずしも環状でなくてもよく、図12に示すように、地面に対して垂直な方向(図中上下方向)に平行な部位12dと、水平方向(図中左右方向)に平行な部位12cとを別々に設けることもできる。   Moreover, the shape of the reinforcement part 12 does not necessarily need to be annular, and as shown in FIG. 12, a portion 12d parallel to a direction perpendicular to the ground (up and down direction in the figure) and a horizontal direction (left and right direction in the figure) It is also possible to separately provide a portion 12c parallel to).

なお、上記した各例では、圧電振動素子1を補強部12に設ける場合を説明したが、板部11の裏面11bに設けることもできる。例えば、板部11の中心Oに圧電振動素子1を1つ配置することもできる。   In each of the above examples, the case where the piezoelectric vibration element 1 is provided on the reinforcing portion 12 has been described. However, the piezoelectric vibration element 1 may be provided on the back surface 11 b of the plate portion 11. For example, one piezoelectric vibration element 1 can be arranged at the center O of the plate portion 11.

(第3実施形態)
図13に第3実施形態の第1の例における超音波センサの断面図を示す。図13(a)は停止しているときの超音波センサを示しており、図13(b)は障害物を検出するときの超音波センサを示している。
(Third embodiment)
FIG. 13 shows a cross-sectional view of the ultrasonic sensor in the first example of the third embodiment. FIG. 13A shows the ultrasonic sensor when it is stopped, and FIG. 13B shows the ultrasonic sensor when an obstacle is detected.

本実施形態の超音波センサは、超音波センサ部21と、超音波センサ部21が内部に配置され、筒状の側壁を有する筒状部(ステイ)22とを備えている。この超音波センサは車両のフロントバンパ6もしくはリアバンパ6に取り付けられるものである。   The ultrasonic sensor according to the present embodiment includes an ultrasonic sensor unit 21 and a cylindrical part (stay) 22 in which the ultrasonic sensor unit 21 is disposed and has a cylindrical side wall. This ultrasonic sensor is attached to the front bumper 6 or the rear bumper 6 of the vehicle.

超音波センサ部21は、第1実施形態の超音波センサもしくは図18に示す超音波センサのように、底面部2aと側壁部2bとを有する筐体2と、底面部2aに固定された圧電振動素子1とを有しているものである。なお、第2実施形態のような板部11と補強部12とを有する超音波センサを用いることもできる。また、超音波センサ部21は、モータ等を備えており、筒状部22の内部を移動できるようになっている。   The ultrasonic sensor unit 21 includes a housing 2 having a bottom surface part 2a and a side wall part 2b, and a piezoelectric element fixed to the bottom surface part 2a, as in the ultrasonic sensor of the first embodiment or the ultrasonic sensor shown in FIG. The vibration element 1 is provided. In addition, the ultrasonic sensor which has the board part 11 and the reinforcement part 12 like 2nd Embodiment can also be used. The ultrasonic sensor unit 21 includes a motor or the like, and can move inside the cylindrical unit 22.

筒状部22は、バンパ6と一体となっており、バンパ6の表面6aよりバンパ内部(裏側)に位置している。すなわち、筒状部22はバンパ66から突出していない。ここでは、筒状部22がバンパ6と一体となっている場合を例として説明したが、筒状部22とバンパ6とを別部品とし、筒状部22の一端をバンパ6に固定することもできる。なお、筒状部22は、金属、樹脂、ゴム等により構成されている。   The cylindrical portion 22 is integrated with the bumper 6, and is located inside the bumper (back side) from the surface 6 a of the bumper 6. That is, the cylindrical portion 22 does not protrude from the bumper 66. Here, the case where the cylindrical portion 22 is integrated with the bumper 6 has been described as an example. However, the cylindrical portion 22 and the bumper 6 are separate parts, and one end of the cylindrical portion 22 is fixed to the bumper 6. You can also. The cylindrical portion 22 is made of metal, resin, rubber, or the like.

このような構成の超音波センサは、超音波センサ部21が停止しているときでは、図13(a)に示すように、超音波センサ部21がバンパ6の表面6aに対してフラットに近い面状態となっている。すなわち、超音波センサ部21の底面部(超音波放射面)2aと、バンパ6の表面6aとの位置が地面に対して垂直方向で一致するように、超音波センサ部21が筒状部22における障害物の検出領域側の一端に位置している。したがって、底面部2aよりも、障害物を検出する領域側(図中左側)には筒状部22が存在していない状態となっている。つまり、底面部2aは筒状部よりも障害物を検出する領域側に位置している。   In the ultrasonic sensor having such a configuration, when the ultrasonic sensor unit 21 is stopped, the ultrasonic sensor unit 21 is almost flat with respect to the surface 6a of the bumper 6 as shown in FIG. It is in the surface state. That is, the ultrasonic sensor unit 21 is the cylindrical part 22 so that the positions of the bottom surface part (ultrasonic radiation surface) 2a of the ultrasonic sensor part 21 and the surface 6a of the bumper 6 coincide with each other in the vertical direction. Is located at one end of the obstacle detection area side. Therefore, the cylindrical portion 22 is not present on the side of the region where the obstacle is detected (left side in the drawing) from the bottom surface portion 2a. That is, the bottom surface portion 2a is located closer to the region where the obstacle is detected than the cylindrical portion.

一方、障害物の検出を必要とする超音波センサ部21の作動時、例えば、前進時では20km/時以下の低速運転時や、後退時では、図13(b)に示すように、超音波センサ部21が筒状部22を案内としてバンパ6の内部(裏側)へ移動する。そして、底面部2aの前方(底面部2aよりも障害物を検出する領域側)に、筒状部22が存在する状態で、底面部2aから車両の周辺に向けて超音波を送信することで、障害物の有無を検出するようになっている。   On the other hand, when the ultrasonic sensor unit 21 that needs to detect an obstacle is operated, for example, when traveling forward at a low speed of 20 km / hour or less, or when traveling backward, as shown in FIG. The sensor part 21 moves to the inside (back side) of the bumper 6 using the cylindrical part 22 as a guide. Then, by transmitting ultrasonic waves from the bottom surface portion 2a toward the periphery of the vehicle in the state where the cylindrical portion 22 is present in front of the bottom surface portion 2a (the region side where the obstacle is detected rather than the bottom surface portion 2a). It is designed to detect the presence or absence of obstacles.

本実施形態では、このように超音波センサ部21の作動時では、超音波センサ部21はバンパ6の内部(裏側)から超音波を送信している。このとき、超音波放射面2aの前方には筒状部22が存在するため、筒状部22がホーンの役割を果たす、すなわち、筒状部22が底面部2aからバンパ6の上方、下方(地面方向)に向かって放射された超音波を遮断する遮蔽部として機能するので、超音波は筒状部22に沿った方向にのみ送信される。   In the present embodiment, the ultrasonic sensor unit 21 transmits ultrasonic waves from the inside (back side) of the bumper 6 when the ultrasonic sensor unit 21 is operated as described above. At this time, since the cylindrical portion 22 exists in front of the ultrasonic radiation surface 2a, the cylindrical portion 22 plays the role of a horn. That is, the cylindrical portion 22 extends above and below the bumper 6 from the bottom surface portion 2a ( The ultrasonic wave is transmitted only in the direction along the cylindrical part 22 because it functions as a shielding part that blocks the ultrasonic wave radiated toward the ground).

これにより、図13(b)に示すように、送信される超音波の地面方向への広がりを抑制することができ、垂直方向における地面側の指向性を鋭くすることができる。なお、筒状部22が金属により構成されている場合、筒状部22で超音波が反射し、反射する角度によっては、超音波が超音波放射面2aに向かって反射するおそれもある。したがって、このような超音波の反射による弊害を防止するという観点から、筒状部22は樹脂やゴム等の超音波を吸収できる材料により構成されていることが好ましい。   Thereby, as shown in FIG.13 (b), the spreading to the ground direction of the ultrasonic wave transmitted can be suppressed, and the directivity on the ground side in the vertical direction can be sharpened. In addition, when the cylindrical part 22 is comprised with the metal, an ultrasonic wave reflects in the cylindrical part 22, and there exists a possibility that an ultrasonic wave may reflect toward the ultrasonic radiation surface 2a depending on the angle reflected. Therefore, from the viewpoint of preventing such harmful effects caused by the reflection of ultrasonic waves, the cylindrical portion 22 is preferably made of a material that can absorb ultrasonic waves, such as resin and rubber.

また、本実施形態では、停車(駐車)時には、超音波センサ部21とバンパ6とがフラットに近い面を形成するため、外観を損ねることがない。   In the present embodiment, when the vehicle is stopped (parked), the ultrasonic sensor unit 21 and the bumper 6 form a nearly flat surface, so that the appearance is not impaired.

また、本実施形態では、超音波センサ部21が筒状部22内を前後に動くため、超音波センサ部21とバンパ6との間が氷結した場合であっても、その氷を破壊および除去ができる。これにより、超音波センサ部21とバンパ6との間が氷結することによって生じる超音波センサ部21とバンパ6との間での振動の往来をなくすことができ、検出精度の低下を防ぐことができる。   Further, in the present embodiment, since the ultrasonic sensor unit 21 moves back and forth in the cylindrical portion 22, even if the ultrasonic sensor unit 21 and the bumper 6 are frozen, the ice is broken and removed. Can do. As a result, it is possible to eliminate vibrations between the ultrasonic sensor unit 21 and the bumper 6 caused by freezing between the ultrasonic sensor unit 21 and the bumper 6, and to prevent a decrease in detection accuracy. it can.

また、本実施形態の超音波センサは、超音波センサ部21の作動時だけでなく停車(駐車時)においても超音波センサ部21を移動させることができる。したがって、運転者は、超音波センサ部21を移動させることで、例えば、超音波センサ部21とバンパ6との間に位置するワックス等の異物を取り除くことができる。このため、本実施形態の超音波センサはメンテナンス性にも優れている。   Further, the ultrasonic sensor according to the present embodiment can move the ultrasonic sensor unit 21 not only when the ultrasonic sensor unit 21 is activated but also when the vehicle is stopped (when parked). Therefore, the driver can remove foreign matters such as wax positioned between the ultrasonic sensor unit 21 and the bumper 6 by moving the ultrasonic sensor unit 21. For this reason, the ultrasonic sensor of this embodiment is excellent also in maintainability.

図14に本実施形態の第2の例における超音波センサの断面図を示す。図14(a)は停止しているときの超音波センサを示しており、図14(b)は障害物を検出するときの超音波センサを示している。第1の例では、障害物を検出するとき、超音波センサ部21を筒状部22の内部で移動させる場合を説明したが、第2の例のように、筒状部22を移動させることもできる。   FIG. 14 shows a cross-sectional view of the ultrasonic sensor in the second example of the present embodiment. FIG. 14A shows the ultrasonic sensor when stopped, and FIG. 14B shows the ultrasonic sensor when detecting an obstacle. In the first example, the case where the ultrasonic sensor unit 21 is moved inside the cylindrical part 22 when detecting an obstacle has been described. However, as in the second example, the cylindrical part 22 is moved. You can also.

第2の例における超音波センサは、筒状部22がバンパ6の前後(図14中左右方向)に移動可能となっている点が第1の例における超音波センサと異なっており、他の構成部は同様である。   The ultrasonic sensor in the second example is different from the ultrasonic sensor in the first example in that the cylindrical portion 22 is movable back and forth (the left-right direction in FIG. 14) of the bumper 6. The components are the same.

この超音波センサは、超音波センサ部21が停止しているときでは、図14(a)に示すように、第1の例と同様、超音波センサ部21がバンパ6に対してフラットに近い面状態となっている。   In the ultrasonic sensor, when the ultrasonic sensor unit 21 is stopped, as shown in FIG. 14A, the ultrasonic sensor unit 21 is almost flat with respect to the bumper 6 as in the first example. It is in the surface state.

一方、障害物を検出するときでは、筒状部22が前方(超音波放射面2aに対して障害物を検出する領域側の方向)に移動する。そして、超音波放射面2aの前方に筒状部22が位置する状態で、超音波センサは、超音波放射面2aから前方に向けて超音波を送信する。   On the other hand, when detecting an obstacle, the cylindrical portion 22 moves forward (direction on the region side where the obstacle is detected with respect to the ultrasonic radiation surface 2a). Then, in a state where the cylindrical portion 22 is positioned in front of the ultrasonic radiation surface 2a, the ultrasonic sensor transmits ultrasonic waves forward from the ultrasonic radiation surface 2a.

これにより、第1の例と同様、筒状部22が遮蔽部として機能するので、図14(b)に示すように、送信される超音波の地面方向への広がりを抑制することができ、垂直方向における地面側の指向性を鋭くすることができる。   Thereby, since the cylindrical part 22 functions as a shielding part like the 1st example, as shown in FIG.14 (b), the spread to the ground direction of the ultrasonic wave transmitted can be suppressed, The directivity on the ground side in the vertical direction can be sharpened.

上記したように、第1、第2の例では、障害物を検出するときに、それぞれ、超音波センサ部21が移動する場合、筒状部22が移動する場合を説明したが、要するに、超音波センサ部21と筒状部22とを相対的に移動させれば良い。   As described above, in the first and second examples, when the obstacle is detected, the ultrasonic sensor unit 21 moves and the cylindrical unit 22 moves. What is necessary is just to move the sound wave sensor part 21 and the cylindrical part 22 relatively.

図15に本実施形態の第3の例における超音波センサの断面図を示す。図15(a)は停止しているときの超音波センサを示しており、図15(b)は障害物を検出するときの超音波センサを示している。第1、第2の例では、地面方向に放射される超音波を遮蔽するものとして筒状部22を用いる場合を説明したが、筒状部に限らず、第3の例のように、板状のものを用いることもできる。   FIG. 15 is a cross-sectional view of the ultrasonic sensor in the third example of the present embodiment. FIG. 15A shows the ultrasonic sensor when stopped, and FIG. 15B shows the ultrasonic sensor when detecting an obstacle. In the first and second examples, the case where the cylindrical portion 22 is used as a shield for the ultrasonic wave radiated in the ground direction has been described. However, the plate is not limited to the cylindrical portion, and a plate like the third example is used. The shape can also be used.

第3の例の超音波センサは、取り付け部24を介してパンパ6に装着されているものであって、超音波センサ部21と、板部23とを備えている。超音波センサ部21は第1、第2の例と同様であり、板部23は超音波放射面2aを覆うことができる大きさとなっている。   The ultrasonic sensor of the third example is attached to the bumper 6 via the attachment portion 24 and includes an ultrasonic sensor portion 21 and a plate portion 23. The ultrasonic sensor unit 21 is the same as the first and second examples, and the plate unit 23 has a size that can cover the ultrasonic radiation surface 2a.

超音波センサ部21が停止しているときでは、図15(a)に示すように、板部23は超音波放射面2aに対して略平行であって、超音波放射面2aを覆うように配置されている。また、板部23の表面はバンパ6の表面6aの位置と一致している。   When the ultrasonic sensor unit 21 is stopped, as shown in FIG. 15A, the plate unit 23 is substantially parallel to the ultrasonic radiation surface 2a and covers the ultrasonic radiation surface 2a. Is arranged. Further, the surface of the plate portion 23 coincides with the position of the surface 6 a of the bumper 6.

一方、障害物を検出するときでは、板部23が、モータ等によって超音波放射面2aに対して前方(図中左側)に突出し、かつ、超音波放射面2aよりも地面側であって、地面に対して略平行となるように移動する。そして、超音波放射面2aの前方に板部23が位置する状態で、超音波センサは、超音波放射面2aから前方に向けて超音波を送信する。   On the other hand, when detecting an obstacle, the plate portion 23 protrudes forward (left side in the figure) with respect to the ultrasonic radiation surface 2a by a motor or the like, and is on the ground side with respect to the ultrasonic radiation surface 2a, Move so that it is approximately parallel to the ground. Then, in a state where the plate portion 23 is positioned in front of the ultrasonic radiation surface 2a, the ultrasonic sensor transmits ultrasonic waves forward from the ultrasonic radiation surface 2a.

これにより、第3の例における超音波センサにおいても、板部23により、地面方向に向かって放射される超音波を遮断することができるので、垂直方向の地面側の指向性を鋭くすることができる。   Thereby, also in the ultrasonic sensor in the third example, since the ultrasonic wave radiated toward the ground direction can be blocked by the plate portion 23, the directivity on the ground side in the vertical direction can be sharpened. it can.

また、この等音波センサにおいても、停車(駐車)時には、図15(a)に示すように、板部23がバンパ6に対してフラットな面を形成するため、外観を損ねない。また、板部23により水やワックス等の侵入がなく、これらの影響による検出精度の低下を防ぐことができる。   Moreover, also in this isosonic sensor, when stopping (parking), as shown to Fig.15 (a), since the board part 23 forms a flat surface with respect to the bumper 6, an external appearance is not impaired. Further, there is no intrusion of water, wax or the like by the plate portion 23, and it is possible to prevent a decrease in detection accuracy due to these influences.

なお、第3の例では、超音波センサ部21が停止しているときでは、超音波センサ部21の前に位置する板部23が、障害物を検出するときに移動する場合を説明したが、板部23は、必ずしも、超音波センサ部が停止しているときに、超音波センサ部21の前に位置していなくても良い。   In the third example, when the ultrasonic sensor unit 21 is stopped, the case where the plate unit 23 positioned in front of the ultrasonic sensor unit 21 moves when detecting an obstacle has been described. The plate part 23 does not necessarily have to be positioned in front of the ultrasonic sensor part 21 when the ultrasonic sensor part is stopped.

すなわち、図14(a)、(b)に示す超音波センサに対して、筒状部22を、超音波センサ部21の上側、下側に配置された二枚の板部に変更することもできる。この場合、断面形状は、図14(a)、(b)と同じである。   That is, with respect to the ultrasonic sensors shown in FIGS. 14A and 14B, the cylindrical portion 22 may be changed to two plate portions disposed on the upper side and the lower side of the ultrasonic sensor portion 21. it can. In this case, the cross-sectional shape is the same as in FIGS. 14 (a) and 14 (b).

また、図13(a)、(b)に示す超音波センサに対して、筒状部22を、超音波センサ部の上側、下側に配置された二枚の板部に変更することもできる。この場合、断面形状は、図13(a)、(b)と同じである。   Further, with respect to the ultrasonic sensors shown in FIGS. 13A and 13B, the cylindrical portion 22 can be changed to two plate portions arranged on the upper side and the lower side of the ultrasonic sensor unit. . In this case, the cross-sectional shape is the same as in FIGS. 13 (a) and 13 (b).

(第4実施形態)
本実施形態の超音波センサは、上記した第1〜第3の実施形態の超音波センサに対して、超音波センサの温度制御ができるようにしたものである。
(Fourth embodiment)
The ultrasonic sensor according to the present embodiment is configured such that the temperature of the ultrasonic sensor can be controlled with respect to the ultrasonic sensors according to the first to third embodiments described above.

この超音波センサは、図示しないが、超音波センサ部と、超音波センサ部の温度を検出する温度センサと、超音波センサ部を加熱する加熱手段および超音波センサを冷却する冷却手段と、温度センサの検出結果を受けて加熱手段および冷却手段を制御する制御手段とを備えている。   Although not shown, the ultrasonic sensor includes an ultrasonic sensor unit, a temperature sensor that detects the temperature of the ultrasonic sensor unit, a heating unit that heats the ultrasonic sensor unit, a cooling unit that cools the ultrasonic sensor, and a temperature. And control means for controlling the heating means and the cooling means in response to the detection result of the sensor.

超音波センサ部は、第3実施形態と同様であり、例えば、図1に示すように、筐体2と圧電振動素子1とにより構成されるものである。加熱手段は例えばヒータであり、冷却手段は例えば水冷式、空冷式のものである。また、加熱手段、冷却手段および温度センサは、例えば、図1(a)に示される充填材4の内部に配置されている。また、温度センサは、乗用車のイグニッションスイッチがオンのときに作動する用になっている。   The ultrasonic sensor unit is the same as that of the third embodiment. For example, as shown in FIG. 1, the ultrasonic sensor unit includes a housing 2 and a piezoelectric vibration element 1. The heating means is, for example, a heater, and the cooling means is, for example, a water cooling type or an air cooling type. Moreover, the heating means, the cooling means, and the temperature sensor are disposed, for example, inside the filler 4 shown in FIG. The temperature sensor is adapted to operate when the ignition switch of the passenger car is on.

ここで、図16にこのような構成の超音波センサの作動を説明するための図を示す。この超音波センサでは、図16に示すように、温度センサにより、超音波センサ部の筐体の温度をセンシングする。そして、超音波センサ部の温度が設定範囲以内であれば、加熱もしくは冷却を行わず、設定範囲以下であれば加熱手段により筐体を加熱し、設定範囲以上であれば冷却手段により筐体を冷却する。設定範囲は、例えば、10〜50℃である。   Here, FIG. 16 shows a diagram for explaining the operation of the ultrasonic sensor having such a configuration. In this ultrasonic sensor, as shown in FIG. 16, the temperature of the casing of the ultrasonic sensor unit is sensed by a temperature sensor. If the temperature of the ultrasonic sensor section is within the set range, heating or cooling is not performed. If the temperature is below the set range, the casing is heated by the heating means. Cooling. The setting range is, for example, 10 to 50 ° C.

制御手段により、このような制御を繰り返すことで、筐体の温度を一定の範囲内に保持する。   By repeating such control by the control means, the temperature of the casing is kept within a certain range.

ところで、従来では、超音波放射面が氷結すると、超音波放射面が振動しなくなるため、超音波を放射できないという問題が発生していた。   By the way, conventionally, when the ultrasonic radiation surface freezes, the ultrasonic radiation surface does not vibrate, so that there is a problem that ultrasonic waves cannot be emitted.

また、超音波センサ部自身に残る振動の減衰のしやすさは、超音波センサ(圧電振動素子)の静電容量の大きさにより異なる。振動の減衰が遅くなると、検出精度が低下するという問題が発生していた。   In addition, the ease of attenuation of vibration remaining in the ultrasonic sensor unit itself varies depending on the capacitance of the ultrasonic sensor (piezoelectric vibration element). When the vibration attenuation is delayed, there is a problem that the detection accuracy is lowered.

ここで、図17に超音波センサの静電容量と温度との関係を示す。図17中の細い実線で示すように、温度が高くなるにつれ、超音波センサの静電容量は高くなる。このため、通常では、図17中の破線で示すように、温度が高くなるにつれ、静電容量が低くなる温度補償用のコンデンサを用いることで、図17中の太線で示すように、静電容量の大きさを全体として一定に保つようにしている。   Here, FIG. 17 shows the relationship between the capacitance of the ultrasonic sensor and the temperature. As indicated by the thin solid line in FIG. 17, the capacitance of the ultrasonic sensor increases as the temperature increases. For this reason, normally, as shown by the broken line in FIG. 17, by using a capacitor for temperature compensation whose capacitance decreases as the temperature increases, as shown by the thick line in FIG. The size of the capacity is kept constant as a whole.

しかし、超音波センサが車両に用いられる場合の使用温度は、−30℃〜85℃である。−30℃近辺の低温域では、図17に示すように、温度補償用コンデンサの静電容量は小さいため、温度補償用コンデンサを用いても、静電容量を一定に保つことができなかった。   However, the operating temperature when the ultrasonic sensor is used in a vehicle is −30 ° C. to 85 ° C. As shown in FIG. 17, in the low temperature region around −30 ° C., the capacitance of the temperature compensation capacitor is small, so that the capacitance could not be kept constant even if the temperature compensation capacitor was used.

これに対して、本実施形態では、温度センサの検出結果に応じて、制御手段により、超音波センサ部を加熱または冷却することで、筐体の温度を一定の範囲内に保持していることから、超音波放射面が氷結するのを防ぐことができる。また、本実施形態によれば、筐体の温度を一定の範囲内に保持していることから、超音波センサの静電容量を一定の大きさに維持することができる。これにより、圧電振動素子の静電容量の変化による検出精度の低下も防ぐことができる。   On the other hand, in the present embodiment, the temperature of the casing is kept within a certain range by heating or cooling the ultrasonic sensor unit by the control unit according to the detection result of the temperature sensor. Therefore, it is possible to prevent the ultrasonic radiation surface from freezing. In addition, according to the present embodiment, since the temperature of the housing is maintained within a certain range, the capacitance of the ultrasonic sensor can be maintained at a certain size. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in detection accuracy due to a change in the capacitance of the piezoelectric vibration element.

なお、本実施形態では、筐体を直接加熱または冷却する場合を例として説明したが、バンパ等を加熱または冷却することで、筐体を間接的に加熱または冷却することもできる。また、本実施形態では温度補償用コンデンサを用いない場合を例として説明したが、温度補償用のコンデンサを併用することもできる。   In this embodiment, the case where the casing is directly heated or cooled has been described as an example. However, the casing can also be indirectly heated or cooled by heating or cooling the bumper or the like. In this embodiment, the case where the temperature compensation capacitor is not used has been described as an example. However, a temperature compensation capacitor may be used in combination.

本発明の第1実施形態の第1の例における超音波センサを示す図であり、(a)は断面図、(b)は(a)中のA矢視図、(c)はこの超音波センサの超音波送信時における振動モードの模式図である。It is a figure which shows the ultrasonic sensor in the 1st example of 1st Embodiment of this invention, (a) is sectional drawing, (b) is the A arrow directional view in (a), (c) is this ultrasonic wave. It is a schematic diagram of the vibration mode at the time of ultrasonic transmission of a sensor. 図1の超音波センサの超音波送信時における振動モードの模式図である。It is a schematic diagram of the vibration mode at the time of ultrasonic transmission of the ultrasonic sensor of FIG. 第1実施形態の第2の例における超音波センサを示す図であり、(a)は断面図、(b)は(a)中のA矢視図である。It is a figure which shows the ultrasonic sensor in the 2nd example of 1st Embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is A arrow view in (a). 第1実施形態の第3の例における超音波センサを示す図であり、(a)は断面図、(b)は(a)中のA矢視図、(c)はこの超音波センサの超音波送信時における振動モードの模式図である。It is a figure which shows the ultrasonic sensor in the 3rd example of 1st Embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is the A arrow directional view in (a), (c) is the ultrasonic of this ultrasonic sensor. It is a schematic diagram of the vibration mode at the time of sound wave transmission. 第1実施形態の第4の例における超音波センサを示す平面図である。It is a top view which shows the ultrasonic sensor in the 4th example of 1st Embodiment. 第2実施形態の第1の例における超音波センサを示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)中の超音波センサのB−O−B’断面図、(c)は(a)中の超音波センサのA−O−A’断面図である。It is a figure which shows the ultrasonic sensor in the 1st example of 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is BB 'sectional drawing of the ultrasonic sensor in (a), (c) ) Is an AOA ′ cross-sectional view of the ultrasonic sensor in FIG. 図6に示す超音波センサのB−O−B’断面方向における超音波送信時の振動モードを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the vibration mode at the time of the ultrasonic transmission in the B-O-B 'cross section direction of the ultrasonic sensor shown in FIG. 図6に示す超音波センサのA−O−A’断面方向における超音波送信時の振動モードを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the vibration mode at the time of the ultrasonic transmission in the AO-A 'cross section direction of the ultrasonic sensor shown in FIG. 第2実施形態の第2の例における超音波センサの平面図である。It is a top view of the ultrasonic sensor in the 2nd example of a 2nd embodiment. 第2実施形態の第3の例における超音波センサの平面図である。It is a top view of the ultrasonic sensor in the 3rd example of a 2nd embodiment. 第2実施形態の第4の例における超音波センサの平面図である。It is a top view of the ultrasonic sensor in the 4th example of a 2nd embodiment. 第2実施形態の第5の例における超音波センサの平面図である。It is a top view of the ultrasonic sensor in the 5th example of a 2nd embodiment. 第3実施形態の第1の例における超音波センサの断面図である。It is sectional drawing of the ultrasonic sensor in the 1st example of 3rd Embodiment. 第3実施形態の第2の例における超音波センサの断面図である。It is sectional drawing of the ultrasonic sensor in the 2nd example of 3rd Embodiment. 第3実施形態の第3の例における超音波センサの断面図である。It is sectional drawing of the ultrasonic sensor in the 3rd example of 3rd Embodiment. 第4実施形態における超音波センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ultrasonic sensor in 4th Embodiment. 超音波センサの静電容量と温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electrostatic capacitance of an ultrasonic sensor, and temperature. (a)は従来における超音波センサの断面図であり、(b)はこの超音波センサの超音波送信時における振動モードの模式図である。(A) is sectional drawing of the conventional ultrasonic sensor, (b) is a schematic diagram of the vibration mode at the time of ultrasonic transmission of this ultrasonic sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1…圧電振動素子、2…筐体、2a…底面部、2b…筒状側壁、2c…柱状部、
2d…外周部、2e…筒状部、3…吸音材、4…充填材、5…リード線、
11…板部、12…補強部、
21…超音波センサ部、22…筒状部、23…板部、24…取り付け部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric vibration element, 2 ... Housing | casing, 2a ... Bottom surface part, 2b ... Cylindrical side wall, 2c ... Columnar part,
2d ... outer peripheral part, 2e ... cylindrical part, 3 ... sound absorbing material, 4 ... filler, 5 ... lead wire,
11 ... Plate part, 12 ... Reinforcement part,
21 ... Ultrasonic sensor part, 22 ... Cylindrical part, 23 ... Plate part, 24 ... Attachment part.

Claims (12)

筒状側壁(2b)と、前記筒状側壁の一端に接続された底面部(2a)とを有する筐体(2)と、
前記底面部における前記筐体の内部側の面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、
前記圧電振動素子は、前記底面部の外周部(2d)に配置されており、
前記底面部のうち、前記外周部よりも中心側の領域(2c、2e)は、前記圧電振動素子が配置されている領域(2d)よりも厚いことを特徴とする超音波センサ。
A casing (2) having a cylindrical side wall (2b) and a bottom surface (2a) connected to one end of the cylindrical side wall;
In the ultrasonic sensor comprising the piezoelectric vibration element (1) fixed to the inner surface of the casing in the bottom surface portion,
The piezoelectric vibration element is disposed on the outer peripheral portion (2d) of the bottom surface portion,
The ultrasonic sensor characterized in that a region (2c, 2e) closer to the center than the outer peripheral portion of the bottom surface portion is thicker than a region (2d) where the piezoelectric vibration element is disposed.
前記底面部における前記外周部よりも中心側の領域の全て(2c)が、前記圧電振動素子が配置されている領域(2d)よりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の超音波センサ。 2. The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein a region (2 c) of the bottom surface that is closer to the center than the outer peripheral portion is thicker than a region (2 d) where the piezoelectric vibration element is disposed. . 前記底面部における前記外周部よりも中心側の領域の一部(2e)が、前記圧電振動素子が配置されている領域(2d)よりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の超音波センサ。 The ultrasonic wave according to claim 1, wherein a part (2e) of a region closer to the center than the outer peripheral portion of the bottom surface is thicker than a region (2d) where the piezoelectric vibration element is disposed. Sensor. 前記圧電振動素子は、環状であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つの超音波センサ。 The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric vibration element is annular. 板部(11)と、
前記板部に設けられ、前記板部における一方向の曲げ変形を抑制するための前記板部を補強する補強部(12)と、
前記板部もしくは前記補強部に固定された圧電振動素子(1)とを備え、
前記圧電振動素子により前記板部を振動させた場合、前記板部は前記一方向に対して略垂直な方向にのみ曲がって振動することを特徴とする超音波センサ。
A plate (11);
A reinforcement portion (12) provided on the plate portion and for reinforcing the plate portion for suppressing unidirectional bending deformation in the plate portion;
A piezoelectric vibration element (1) fixed to the plate part or the reinforcing part,
The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein when the plate portion is vibrated by the piezoelectric vibration element, the plate portion bends and vibrates only in a direction substantially perpendicular to the one direction.
前記補強部(12)は、細長い形状のものであり、前記補強部の長手方向が前記一方向と平行となっていることを特徴とする請求項5に記載の超音波センサ。 The ultrasonic sensor according to claim 5, wherein the reinforcing portion (12) has an elongated shape, and a longitudinal direction of the reinforcing portion is parallel to the one direction. 前記補強部(12)は筒状であり、前記圧電振動素子(1)は前記補強部に固定されていることを特徴とする請求項5に記載の超音波センサ。 The ultrasonic sensor according to claim 5, wherein the reinforcing portion (12) is cylindrical and the piezoelectric vibration element (1) is fixed to the reinforcing portion. 超音波放射面(2a)を有する超音波センサ部(21)と、
前記超音波放射面から超音波を放射するときに、前記超音波放射面よりも障害物を検出する領域側に位置し、前記超音波放射面から地面方向へ放射される超音波を遮蔽する遮蔽部(22、23)とを有することを特徴とする超音波センサ。
An ultrasonic sensor section (21) having an ultrasonic radiation surface (2a);
A shield for shielding ultrasonic waves radiated from the ultrasonic radiation surface toward the ground when the ultrasonic wave is radiated from the ultrasonic radiation surface. The ultrasonic sensor characterized by having a part (22,23).
前記超音波センサ部(21)が内部に配置された筒状の側壁を有する筒状部(22)を有し、
前記超音波センサ部が停止しているときでは、前記超音波放射面(2a)が前記筒状部よりも障害物を検出する領域側に位置し、
前記超音波センサ部が障害物を検出するときでは、前記筒状部と前記超音波センサ部とが相対的に移動することで、前記筒状部が前記遮蔽部として機能することを特徴とする請求項8に記載の超音波センサ。
The ultrasonic sensor part (21) has a cylindrical part (22) having a cylindrical side wall disposed therein,
When the ultrasonic sensor unit is stopped, the ultrasonic radiation surface (2a) is located closer to the region where the obstacle is detected than the cylindrical part,
When the ultrasonic sensor unit detects an obstacle, the cylindrical unit functions as the shielding unit by relatively moving the cylindrical unit and the ultrasonic sensor unit. The ultrasonic sensor according to claim 8.
前記超音波放射面(2a)を覆うように、かつ、前記超音波放射面に対して平行に配置された板部(23)を有し、
前記超音波センサ部が障害物を検出するときに、前記板部が、前記超音波放射面に対して、前記障害物を検出する領域側に突出し、かつ、前記超音波放射面よりも地面側であって、地面に対して略平行となるように移動することで、前記板部が前記遮蔽部として機能することを特徴とする請求項8に記載の超音波センサ。
A plate portion (23) disposed so as to cover the ultrasonic radiation surface (2a) and parallel to the ultrasonic radiation surface;
When the ultrasonic sensor unit detects an obstacle, the plate unit protrudes toward the region where the obstacle is detected with respect to the ultrasonic radiation surface, and is further on the ground side than the ultrasonic radiation surface. The ultrasonic sensor according to claim 8, wherein the plate portion functions as the shielding portion by moving so as to be substantially parallel to the ground.
前記超音波センサ部よりも地面側に配置され、前記地面に対して略平行である板部を有し、
前記超音波センサ部が停止しているときでは、前記超音波放射面が前記筒状部よりも障害物を検出する領域側に位置し、
前記超音波センサ部が障害物を検出するときでは、前記筒状部と前記超音波センサ部とが相対的に移動することで、前記筒状部が前記遮蔽部として機能することを特徴とする請求項8に記載の超音波センサ。
It is arranged on the ground side from the ultrasonic sensor part, and has a plate part that is substantially parallel to the ground,
When the ultrasonic sensor unit is stopped, the ultrasonic radiation surface is located on the region side where the obstacle is detected rather than the cylindrical part,
When the ultrasonic sensor unit detects an obstacle, the cylindrical unit functions as the shielding unit by relatively moving the cylindrical unit and the ultrasonic sensor unit. The ultrasonic sensor according to claim 8.
超音波センサ部と、前記超音波センサ部の温度を検出する温度センサと、前記超音波センサ部を加熱する加熱手段と、前記超音波センサ部を冷却する冷却手段と、前記温度センサの検出結果を受けて前記加熱手段および前記冷却手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段により、前記温度センサの検出結果に応じて、前記超音波センサ部を加熱または冷却することで、前記超音波センサ部の温度が一定の範囲内の温度に保持されることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の超音波センサ。
Ultrasonic sensor unit, temperature sensor for detecting temperature of ultrasonic sensor unit, heating unit for heating ultrasonic sensor unit, cooling unit for cooling ultrasonic sensor unit, detection result of temperature sensor And a control means for controlling the heating means and the cooling means,
The temperature of the ultrasonic sensor unit is maintained at a temperature within a certain range by heating or cooling the ultrasonic sensor unit according to the detection result of the temperature sensor by the control unit. The ultrasonic sensor according to any one of claims 1 to 11.
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