JP2009225419A - Ultrasonic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、音響整合部材と圧電素子とを備えた送信素子及び受信素子がアレイ状に配置された超音波センサに関する。 The present invention relates to an ultrasonic sensor in which a transmitting element and a receiving element including an acoustic matching member and a piezoelectric element are arranged in an array.
受信素子と送信素子とがアレイ状に配置された超音波センサとして、超音波センサ前方の障害物の位置測定や形状の検出などを行う超音波センサや医療分野で用いられる超音波画像を得るための超音波トランスジューサなどが知られている。
例えば、特許文献1には、硬質樹脂などの固定材により振動素子が接続されたアレイ型超音波トランスジューサが開示されている。なお、音響整合層を用いた超音波センサは一般に良く知られた構造であり、特に車載用では減衰率の大きな空気中での検知が必要となる。
For example,
このような超音波センサでは、超音波の検出感度を向上させるために、送信する超音波の音圧を高くすることが必要となるが、送信素子の振幅を大きくすることが必要となるため隣接する振動素子に振動が伝達し、振動ノイズが生じるという問題があった。 In such an ultrasonic sensor, in order to improve the detection sensitivity of the ultrasonic wave, it is necessary to increase the sound pressure of the ultrasonic wave to be transmitted, but it is necessary to increase the amplitude of the transmitting element. There is a problem that vibration is transmitted to the vibrating element to generate vibration noise.
そこで、この発明では、高い音圧の超音波を発振するとともに、振動ノイズを低くすることができる超音波センサを実現することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to realize an ultrasonic sensor that can oscillate ultrasonic waves with high sound pressure and reduce vibration noise.
この発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、超音波センサにおいて、圧電素子が複数層に積層形成され、超音波を発振する積層圧電素子と、前記積層圧電素子により発振された超音波を伝達する第1の音響整合部材とを備え、被検出体に対して超音波の送信を行う送信素子と、前記被検出体にて反射された超音波を検出する圧電素子と、前記圧電素子に前記被検出体にて反射された超音波を伝達する第2の音響整合部材とを備え、前記被検出体にて反射された超音波の受信を行う受信素子と、をそれぞれ少なくとも1個備え、前記送信素子と前記受信素子とがアレイ状に配置されており、前記送信素子と前記受信素子とを収容し、所定の物体に配置するための一端が開口した箱状に形成された筐体と、前記各音響整合部材と前記筐体の開口部との間に介在して設けられ、前記音響整合部材を前記筐体に固定するとともに、前記各音響整合部材の間で伝達する振動を減衰させる振動減衰部材と、前記送信素子と隣接する受信素子との間に設けられ、前記筐体の内部を前記送信素子を囲んで区画し、前記送信素子から前記受信素子への超音波振動の伝達を低減する振動分離部材と、を備えた、という技術的手段を用いる。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor, in the ultrasonic sensor, the piezoelectric element is formed by laminating a plurality of layers, and an ultrasonic wave is oscillated. A first acoustic matching member that transmits the oscillated ultrasonic wave, a transmitting element that transmits ultrasonic waves to the detected object, and a piezoelectric element that detects the ultrasonic waves reflected by the detected object And a second acoustic matching member that transmits the ultrasonic wave reflected by the detected body to the piezoelectric element, and a receiving element that receives the ultrasonic wave reflected by the detected body, At least one of each is provided, the transmitting element and the receiving element are arranged in an array, and the transmitting element and the receiving element are accommodated in a box shape having one end opened for placement on a predetermined object. Formed housing and each acoustic matching A vibration attenuating member that is provided between a material and an opening of the housing, fixes the acoustic matching member to the housing, and attenuates vibrations transmitted between the acoustic matching members; A vibration separating member that is provided between the transmitting element and an adjacent receiving element, divides the interior of the casing so as to surround the transmitting element, and reduces transmission of ultrasonic vibration from the transmitting element to the receiving element And using a technical means.
請求項1に記載の発明によれば、送信素子に、圧電素子が複数層に積層形成され、超音波を発振する積層圧電素子を用いているため、高い音圧の超音波を発振することができる。また、送信素子と隣接する受信素子との間に設けられ、筐体の内部を送信素子を囲んで区画し、送信素子から受信素子への超音波振動の伝達を低減する振動分離部材を備えているため、送信素子から受信素子に超音波が伝達して発生する振動ノイズを低減することができる。つまり、高い音圧の超音波を発振するとともに、振動ノイズを低くすることができる超音波センサを実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the piezoelectric element is laminated in a plurality of layers and the laminated piezoelectric element that oscillates ultrasonic waves is used as the transmitting element, it is possible to oscillate ultrasonic waves with high sound pressure. it can. Also, provided with a vibration separating member that is provided between the transmitting element and the adjacent receiving element, divides the inside of the housing around the transmitting element, and reduces transmission of ultrasonic vibration from the transmitting element to the receiving element. Therefore, vibration noise generated by transmitting ultrasonic waves from the transmitting element to the receiving element can be reduced. That is, it is possible to realize an ultrasonic sensor that can oscillate a high sound pressure ultrasonic wave and reduce vibration noise.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の超音波センサにおいて、前記圧電素子及び前記積層圧電素子と前記筐体の底面及び内側面との間に介在して設けられ、前記送信素子及び前記受信素子を外力の負荷から保護する第1の緩衝材を備え、前記振動分離部材は、前記第1の緩衝材よりも音響インピーダンスが高い材料により形成されている、という技術的手段を用いる。 According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to the first aspect, the transmission element is provided between the piezoelectric element and the laminated piezoelectric element and a bottom surface and an inner side surface of the housing. And a first buffer material that protects the receiving element from a load of external force, and the vibration isolation member is formed of a material having an acoustic impedance higher than that of the first buffer material. .
請求項2に記載の発明によれば、第1の緩衝材により外力の負荷から送信素子及び受信素子を保護することができる。また、振動分離部材は、第1の緩衝材よりも音響インピーダンスが高い材料により形成されているため、積層圧電素子から第1の緩衝材を介して伝達される超音波を、振動分離部材と第1の緩衝材との界面において反射することができる。これにより、送信素子から高い音圧の超音波を発振しても、送信素子から受信素子に超音波が伝達して発生する振動ノイズを低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to protect the transmitting element and the receiving element from an external force load by the first buffer material. In addition, since the vibration separating member is made of a material having an acoustic impedance higher than that of the first buffer material, ultrasonic waves transmitted from the laminated piezoelectric element via the first buffer material are transmitted to the vibration separating member and the first buffer material. It can reflect in the interface with one buffer material. Thereby, even if an ultrasonic wave with a high sound pressure is oscillated from the transmitting element, vibration noise generated by transmitting the ultrasonic wave from the transmitting element to the receiving element can be reduced.
請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材は、前記筐体と少なくとも一部が一体的に形成される、という技術的手段を用いる。 According to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to the first or second aspect, the vibration separating member is provided with technical means that at least a part of the vibration separating member is integrally formed. Use.
請求項3に記載の発明によれば、振動分離部材は、少なくとも一部を筐体と一体的に形成することもできる。これによれば、部品点数を低減することができるとともに、振動分離部材の位置精度を向上させることができる。 According to the invention described in claim 3, at least a part of the vibration separating member can be integrally formed with the housing. According to this, the number of parts can be reduced, and the positional accuracy of the vibration separating member can be improved.
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材は、前記音響整合部材側が前記圧電素子側よりも薄くなるように形成されている、という技術的手段を用いる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to third aspects, the vibration separating member is configured such that the acoustic matching member side is thinner than the piezoelectric element side. The technical means that it is formed is used.
請求項4に記載の発明によれば、振動分離部材を音響整合部材側が圧電素子側よりも薄くなるように形成することができる。これによれば、音響整合部材の振動を阻害しないようにすることができるとともに、振動分離部材の強度を高めることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the vibration separating member can be formed so that the acoustic matching member side is thinner than the piezoelectric element side. According to this, it is possible not to inhibit the vibration of the acoustic matching member, and it is possible to increase the strength of the vibration separating member.
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材は、芯材をこの芯材よりも弾性率の高い材料で挟んで形成された積層構造を有する、という技術的手段を用いる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to fourth aspects, the vibration separating member sandwiches the core material with a material having a higher elastic modulus than the core material. The technical means of having a laminated structure formed in (1) is used.
請求項5に記載の発明によれば、振動分離部材は、芯材をこの芯材よりも弾性率の高い材料で挟んで形成された積層構造を有するように形成することができる。これによれば、振動分離部材により反射されずに伝達された超音波振動を芯材により減衰させることができるので、振動ノイズを低減することができる。 According to the invention described in claim 5, the vibration separating member can be formed to have a laminated structure formed by sandwiching the core material with a material having a higher elastic modulus than the core material. According to this, since the ultrasonic vibration transmitted without being reflected by the vibration separating member can be attenuated by the core material, vibration noise can be reduced.
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材は、芯材をこの芯材よりも音響インピーダンスが高い一側部材および他側部材で挟んで形成された積層構造を有する、という技術的手段を用いる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to fourth aspects, the vibration separating member is a one-side member having a higher acoustic impedance than the core material. And a technical means of having a laminated structure formed by being sandwiched between other members.
請求項6に記載の発明によれば、振動分離部材は、芯材をこの芯材よりも音響インピーダンスが高い一側部材および他側部材で挟んで形成された積層構造を有するように形成することができる。これによれば、一側部材および芯材間と芯材および他側部材間とにおける音響インピーダンスの差がそれぞれ大きくなるので、各界面において送信素子からの超音波を反射しやすくなり、振動ノイズを低減することができる。 According to the invention described in claim 6, the vibration separating member is formed so as to have a laminated structure formed by sandwiching the core material between the one side member and the other side member having higher acoustic impedance than the core material. Can do. According to this, since the difference in acoustic impedance between the one side member and the core material and between the core material and the other side member becomes large, it becomes easy to reflect the ultrasonic wave from the transmitting element at each interface, and vibration noise is reduced. Can be reduced.
請求項7に記載の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材は、一側部材と他側部材とを貼り合わせて構成される封止空間に当該一側部材および他側部材よりも音響インピーダンスが低い被封止部材を封止して形成される、という技術的手段を用いる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to fourth aspects, the vibration separating member is configured by bonding one side member and the other side member. A technical means is used in which a member to be sealed whose acoustic impedance is lower than that of the one side member and the other side member is sealed in the sealing space.
請求項7に記載の発明によれば、振動分離部材は、一側部材と他側部材とを貼り合わせて構成される封止空間に当該一側部材および他側部材よりも音響インピーダンスが低い被封止部材を封止して形成することができる。これによれば、一側部材および被封止部材間と被封止部材および他側部材間とにおける音響インピーダンスの差がそれぞれ大きくなるので、各界面において送信素子からの超音波を反射しやすくなり、振動ノイズを低減することができる。特に、封止構造であるため、音響インピーダンスが低い空気等の気体やゲル状の物質でも被封止部材として採用することができ、気体は圧縮率が高く、ゲル状物質は減衰定数が大きいことから、伝達される振動を吸収することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the vibration separating member has a lower acoustic impedance than the one side member and the other side member in the sealed space formed by bonding the one side member and the other side member. It can be formed by sealing the sealing member. According to this, since the difference in acoustic impedance between the one-side member and the sealed member and between the sealed member and the other-side member becomes large, it becomes easy to reflect the ultrasonic wave from the transmitting element at each interface. Vibration noise can be reduced. In particular, since it has a sealing structure, a gas such as air or a gel-like substance having a low acoustic impedance can be used as a member to be sealed, the gas has a high compressibility, and the gel-like substance has a large damping constant. Therefore, the transmitted vibration can be absorbed.
請求項8に記載の発明では、請求項7に記載の超音波センサにおいて、前記封止空間内には、当該封止空間内を複数の区画に区分けするハニカム状の区画部材が設けられる、という技術的手段を用いる。 According to an eighth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to the seventh aspect, a honeycomb-shaped partition member that divides the sealed space into a plurality of sections is provided in the sealed space. Use technical means.
請求項8に記載の発明によれば、封止空間内には、当該封止空間内を複数の区画に区分けするハニカム状の区画部材を設けることができる。これによれば、振動ノイズを低減するとともに、振動分離部材の強度をも高めることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, a honeycomb-shaped partition member that divides the sealed space into a plurality of partitions can be provided in the sealed space. According to this, it is possible to reduce vibration noise and increase the strength of the vibration separating member.
請求項9に記載の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材は、その内部に気泡を封止して形成される、という技術的手段を用いる。 According to a ninth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to fourth aspects, the vibration separating member is formed by sealing bubbles therein. Use appropriate means.
請求項9に記載の発明によれば、振動分離部材は、その内部に気泡を封止して形成することができる。これによれば、気泡とそれ以外の部分とで音響インピーダンスの差を大きくすることができるので、送信素子からの超音波を反射しやすくなり、振動ノイズを低減することができる。特に、振動分離部材の製造過程においてその内部に気泡を含むように形成することにより、大きな音響インピーダンスの差を有する振動分離部材の製造コストを低減することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the vibration separating member can be formed by sealing bubbles therein. According to this, since the difference in acoustic impedance between the bubble and the other part can be increased, it becomes easy to reflect the ultrasonic wave from the transmitting element, and vibration noise can be reduced. In particular, the manufacturing cost of a vibration separating member having a large difference in acoustic impedance can be reduced by forming the vibration separating member so as to contain bubbles in the manufacturing process thereof.
請求項10に記載の発明では、請求項1ないし請求項9のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記第1の緩衝材よりも弾性率が低い材料により、前記第1の緩衝材に重ねて設けられ、前記圧電素子及び前記積層圧電素子とを覆うように形成された第2の緩衝材を備えた、という技術的手段を用いる。 According to a tenth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to ninth aspects, the first buffer material is made of a material having an elastic modulus lower than that of the first buffer material. A technical means is provided that includes a second cushioning material provided so as to overlap the piezoelectric element and the laminated piezoelectric element.
請求項10に記載の発明によれば、各音響整合部材に印加された衝撃は弾性率の高い第1の緩衝材により吸収することができる。また、超音波の振動が大きい各音響整合部材側には弾性率が低い第2緩衝材を配置することにより、振動減衰を小さくするとともに、圧電素子及び積層圧電素子を水分などの環境因子から保護することができる。
According to the invention described in
請求項11に記載の発明では、請求項10に記載の超音波センサにおいて、前記積層圧電素子側に設けられている前記第1の緩衝材に代えて、前記第1緩衝材よりも弾性率が高い材料により形成された第3の緩衝材を用いる、という技術的手段を用いる。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to the tenth aspect, the elastic modulus is higher than that of the first buffer material instead of the first buffer material provided on the laminated piezoelectric element side. The technical means of using a third buffer material made of a high material is used.
請求項11に記載の発明によれば、積層圧電素子側に設けられている第1緩衝材に代えて、第1緩衝材よりも弾性率が高い材料により形成された第3の緩衝材を用いることができる。積層形成された積層圧電素子は駆動力が大きいため、緩衝材による振動減衰の影響を受けにくい。このため、受信素子に用いられる第1の緩衝材よりも弾性率の高い第3の緩衝材を用いることで、積層圧電素子から発振した超音波を外部に有効に伝えることができる。
According to the invention described in
請求項12に記載の発明では、請求項11に記載の超音波センサにおいて、前記第3の緩衝材は、前記第1の緩衝材よりも高く形成されており、前記第1の緩衝材が前記圧電素子を覆う高さより、前記第3の緩衝材が前記積層圧電素子を覆う高さの方が大きくなるように形成されている、という技術的手段を用いる。
In the invention described in
請求項12に記載の発明によれば、第3の緩衝材の高さが高く形成されているため、積層圧電素子の横方向への揺れを拘束して防ぐことができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, since the height of the third cushioning material is high, it is possible to restrain and prevent the laminated piezoelectric element from shaking in the lateral direction.
請求項13に記載の発明では、請求項1ないし請求項12のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動減衰部材は、前記第1の音響整合部材の超音波を送信する送信面と、前記第2の音響整合部材の超音波を受信する受信面とを覆って形成されている、という技術的手段を用いる。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to twelfth aspects, the vibration damping member is a transmission surface that transmits the ultrasonic waves of the first acoustic matching member. And a technical means that the second acoustic matching member is formed so as to cover the receiving surface for receiving the ultrasonic waves.
請求項13に記載の発明によれば、振動減衰部材は、第1の音響整合部材の超音波を送信する送信面と、第2の音響整合部材の超音波を受信する受信面とを覆って形成されているため、送信素子及び受信素子を劣化させる水分など環境因子を遮断することができるので、超音波センサの信頼性を向上させることができる。
According to the invention described in
請求項14に記載の発明では、請求項1ないし請求項13のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、異なる指向性を有する送信素子の組、または、受信素子の組を備えた、という技術的手段を用いる。
In the invention described in claim 14, the ultrasonic sensor according to any one of
請求項14に記載の発明によれば、異なる指向性を有する送信素子の組、または、受信素子の組を備えているため、周囲の状況などに応じて指向性を使い分けることにより、広い検出エリアで障害物を感度よく検出することができる。 According to the fourteenth aspect of the present invention, since a set of transmitting elements or a set of receiving elements having different directivities is provided, a wide detection area can be obtained by properly using directivities according to the surrounding conditions. The obstacle can be detected with high sensitivity.
請求項15に記載の発明では、請求項1ないし請求項14のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材は、その一部が前記筐体の他端から外方に突出するように形成される、という技術的手段を用いる。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to fourteenth aspects, a part of the vibration separating member protrudes outward from the other end of the casing. The technical means of forming is used.
請求項15に記載の発明によれば、振動分離部材は、その一部が前記筐体の他端から外方に突出するように形成することができる。これによれば、振動分離部材の共振周波数を低下させるとともに、このように突出する一部により振動を外部に引き出して減衰させることができるので、振動ノイズを低減することができる。 According to the invention described in claim 15, the vibration separating member can be formed such that a part thereof protrudes outward from the other end of the casing. According to this, the resonance frequency of the vibration separating member can be lowered, and the vibration can be drawn out and attenuated by a part protruding in this way, so that vibration noise can be reduced.
請求項16に記載の発明では、請求項15に記載の超音波センサにおいて、筐体の他端から外方に突出する前記振動分離部材の一部には、この部位の振動を減衰して抑制するための振動抑制部材が設けられる、という技術的手段を用いる。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to the fifteenth aspect, a part of the vibration separating member protruding outward from the other end of the casing is attenuated and suppressed. The technical means that the vibration suppression member for performing is provided is used.
請求項16に記載の発明によれば、筐体の他端から外方に突出する前記振動分離部材の一部には、この部位の振動を減衰して抑制するための振動抑制部材を設けることができる。これによれば、振動抑制部材により、上述のように突出する一部に伝達される振動を効果的に減衰することができるので、振動ノイズをより低減することができる。
According to the invention described in
請求項17に記載の発明では、請求項1ないし請求項16のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材の振動に対する逆位相の振動をこの振動分離部材に与えることにより当該振動分離部材の振動を減衰させる振動減衰手段を備える、という技術的手段を用いる。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to sixteenth aspects, the vibration separating member is provided with a vibration having a phase opposite to that of the vibration separating member. The technical means of providing vibration damping means for damping the vibration of the vibration separating member is used.
請求項17に記載の発明によれば、振動分離部材の振動に対する逆位相の振動をこの振動分離部材に与えることにより当該振動分離部材の振動を減衰させる振動減衰手段が設けられる。これによれば、振動減衰手段によって逆位相の振動を与えることにより振動分離部材の振動を減衰させることができるので、振動ノイズを低減することができる。 According to the seventeenth aspect of the present invention, the vibration attenuating means for attenuating the vibration of the vibration separating member by providing the vibration separating member with a vibration having a phase opposite to that of the vibration separating member is provided. According to this, since the vibration of the vibration separating member can be attenuated by applying the vibration in the opposite phase by the vibration attenuating means, the vibration noise can be reduced.
請求項18に記載の発明では、請求項1ないし請求項17のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材は、その側面が凹凸状に形成される、という技術的手段を用いる。 According to an eighteenth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to seventeenth aspects, the vibration separating member has a technical means that a side surface thereof is formed in an uneven shape. Use.
請求項18に記載の発明によれば、振動分離部材は、その側面が凹凸状に形成されている。これによれば、その凹凸形状に応じて振動分離部材の共振周波数を変更することができるので、振動分離部材の共振を抑制することができる。
According to the invention described in
請求項19に記載の発明では、請求項1ないし請求項17のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材は、その周縁部にて前記筐体に支持されており、この周縁部の厚さが中央部の厚さに対して薄くなるように形成される、という技術的手段を用いる。
In the invention according to
請求項19に記載の発明によれば、振動分離部材は、その周縁部にて前記筐体に支持されており、この周縁部の厚さが中央部の厚さに対して薄くなるように形成することができる。これによれば、送信素子からの振動が振動分離部材に伝達されるとき、比較的厚さの薄い周縁部のみが振動し、この周縁部を除く中央部は送信素子および受信素子の側面に対して平面として平行に往復動するだけなので、受信素子への振動による影響を抑制することができる。 According to the nineteenth aspect of the present invention, the vibration separating member is supported by the casing at the periphery thereof, and is formed such that the thickness of the periphery is thinner than the thickness of the center portion. can do. According to this, when the vibration from the transmitting element is transmitted to the vibration separating member, only the relatively thin peripheral part vibrates, and the central part excluding the peripheral part is against the side surfaces of the transmitting element and the receiving element. Therefore, the effect of vibration on the receiving element can be suppressed.
請求項20に記載の発明では、請求項1ないし請求項17のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動分離部材には、その側面に補強部材が設けられる、という技術的手段を用いる。 According to a twentieth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to seventeenth aspects, the vibration separating member is provided with a technical means that a reinforcing member is provided on a side surface thereof. Use.
請求項20に記載の発明によれば、振動分離部材には、その側面に補強部材が設けられている。これによれば、振動ノイズを低減するとともに、振動分離部材の強度をも高めることができる。 According to the twentieth aspect, the vibration separating member is provided with the reinforcing member on the side surface thereof. According to this, it is possible to reduce vibration noise and increase the strength of the vibration separating member.
請求項21に記載の発明では、請求項20に記載の超音波センサにおいて、前記補強部材は、前記振動分離部材の側面に対してハニカム状に形成される、という技術的手段を用いる。 According to a twenty-first aspect of the invention, in the ultrasonic sensor according to the twentieth aspect, a technical means is used in which the reinforcing member is formed in a honeycomb shape with respect to a side surface of the vibration separating member.
請求項21に記載の発明によれば、補強部材は、振動分離部材の側面に対してハニカム状に形成されている。これによれば、補強部材による振動分離部材の強度をさらに高めることができる。
According to the invention as set forth in
請求項22に記載の発明では、請求項1ないし請求項21のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記振動減衰部材には、前記第1の音響整合部材と前記第2の音響整合部材との間に1または複数の切欠部が形成される、という技術的手段を用いる。 According to a twenty-second aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to twenty-first aspects, the vibration damping member includes the first acoustic matching member and the second acoustic matching member. The technical means that one or more notches are formed between the members is used.
請求項22に記載の発明によれば、振動減衰部材には、第1の音響整合部材と第2の音響整合部材との間に1または複数の切欠部を形成することができる。これによれば、第1の音響整合部材からの振動が振動減衰部材を介して第2の音響整合部材に伝達されるまでに切欠部にて分散されるので、振動ノイズを低減することができる。
According to the invention described in
請求項23に記載の発明では、請求項1ないし請求項22のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記送信素子を1つと前記受信素子を複数備え、前記各受信素子は、前記送信素子および前記振動分離部材に対する離間距離が互いに等しくなるように配置される、という技術的手段を用いる。 According to a twenty-third aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to twenty-second aspects, the transmitting element includes one transmitting element and a plurality of receiving elements, and each receiving element includes the transmitting element. A technical means is used in which the elements and the vibration separating member are arranged so that the distance between them is equal.
請求項23に記載の発明によれば、送信素子を1つと受信素子を複数備え、各受信素子は、送信素子および振動分離部材に対する離間距離が互いに等しくなるように配置されている。これによれば、各受信素子には同一のタイミングで送信素子による振動の影響がでることとなるので、信号処理をすることで容易に振動ノイズを低減することができる。 According to the twenty-third aspect of the present invention, one transmitting element and a plurality of receiving elements are provided, and each receiving element is disposed so that the distance between the transmitting element and the vibration separating member is equal to each other. According to this, since each receiving element is affected by the vibration caused by the transmitting element at the same timing, vibration noise can be easily reduced by performing signal processing.
請求項24に記載の発明では、請求項1ないし請求項22のいずれか1つに記載の超音波センサにおいて、前記送信素子を1つと前記受信素子を複数備え、前記振動分離部材は、ハニカム状に形成されて前記筐体内を複数の区画に区分けし、前記送信素子は中央の区画内に配置されるとともに、前記各受信素子は、前記中央の区画に隣接する他の区画内にて前記送信素子に対する離間距離が互いに等しくなるようにそれぞれ個別に配置される、という技術的手段を用いる。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic sensor according to any one of the first to twenty-second aspects, the transmission element and the plurality of receiving elements are provided, and the vibration separating member has a honeycomb shape. The transmitter is divided into a plurality of compartments, the transmitting elements are arranged in a central compartment, and the receiving elements are transmitted in the other compartments adjacent to the central compartment. A technical means is used in which the elements are individually arranged so that the distances to the elements are equal to each other.
請求項24に記載の発明によれば、送信素子を1つと受信素子を複数備え、振動分離部材は、ハニカム状に形成されて筐体内を複数の区画に区分けし、送信素子は中央の区画内に配置されるとともに、各受信素子は、中央の区画に隣接する他の区画内にて送信素子に対する離間距離が互いに等しくなるようにそれぞれ個別に配置されている。これによれば、各受信素子には同一のタイミングで送信素子による振動の影響がでることとなるので、信号処理をすることで容易に振動ノイズを低減することができる。さらに、振動分離部材がハニカム状に形成されているので、振動分離部材の強度を高めることができる。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided one transmitting element and a plurality of receiving elements, the vibration separating member is formed in a honeycomb shape and divides the inside of the housing into a plurality of sections, and the transmitting element is in the central section. In addition, the receiving elements are individually arranged in the other sections adjacent to the central section so that the distances from the transmitting elements are equal to each other. According to this, since each receiving element is affected by the vibration caused by the transmitting element at the same timing, vibration noise can be easily reduced by performing signal processing. Furthermore, since the vibration separating member is formed in a honeycomb shape, the strength of the vibration separating member can be increased.
[第1実施形態]
この発明に係る超音波センサの第1実施形態について、図を参照して説明する。ここでは、車両に搭載して障害物センサとして使用する超音波センサを例に説明する。
図1は、第1実施形態の超音波センサの説明図である。図1(A)は、超音波センサを音響整合部材側から見た平面説明図であり、図1(B)は、図1(A)のA−A矢視断面図である。図2は、振動分離部材が筐体と一体的に形成された構成を示す縦断面説明図である。図3及び図4は、振動分離部材の変更例を示す縦断面説明図である。
ここで、図1において、図1(A)の手前方向及び、図1(B)の上方向が車両の外部を示す。また、図1(A)の下方向に地面が存在する。
なお、各図では、説明のために一部を拡大し、一部を省略して示している。
[First Embodiment]
A first embodiment of an ultrasonic sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, an ultrasonic sensor mounted on a vehicle and used as an obstacle sensor will be described as an example.
FIG. 1 is an explanatory diagram of the ultrasonic sensor according to the first embodiment. FIG. 1A is an explanatory plan view of the ultrasonic sensor as viewed from the acoustic matching member side, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional explanatory view showing a configuration in which the vibration separating member is formed integrally with the housing. 3 and 4 are longitudinal cross-sectional explanatory views showing a modification example of the vibration separating member.
Here, in FIG. 1, the front direction of FIG. 1A and the upward direction of FIG. 1B indicate the outside of the vehicle. Moreover, the ground exists in the downward direction of FIG.
In each figure, for the sake of explanation, a part is enlarged and a part is omitted.
図1(A)及び(B)に示すように、超音波センサ10は、超音波を送信する送信素子11と、送信素子11から車両前方に送信され、車両前方に存在する被検出体(障害物)で反射された超音波を検出する受信素子12p、12q、12rと、素子間における超音波の伝達を防止する振動減衰部材18と、送信素子11及び受信素子12p、12q、12rを外力の負荷や衝撃から保護する第1緩衝材19と、送信素子11を受信素子12p〜12rから区画し、超音波の伝達を遮蔽する振動分離部材90と、受信素子12p、12q、12r、送信素子11、第1緩衝材19及び振動分離部材90を収容する一端が開口した箱状の筐体31と、を備えている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
各受信素子12p〜12rの構造は同じであるので、ここでは、受信素子12pについて説明する。
受信素子12pは、送信素子11から発振され、障害物で反射された超音波を受信し、圧電素子14pに振動を伝達する音響整合部材13pと、超音波を検出する圧電素子14pと、とが接合されて形成されている。
Since the structures of the receiving
The receiving
圧電素子14pは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなり、横断面の外形が音響整合部材13pの横断面の外形と等しい四角柱状に形成された圧電体を、対向する面において、PtやCuやAgのスパッタ、めっき、導電ペーストの焼き付けなどにより形成された1組の電極15pにより挟んで形成されている。なお、圧電素子14pは、後述する積層圧電素子16と同様に、積層形成されて構成されてもよい。
The
音響整合部材13pは、空気より音響インピーダンスが大きく、圧電素子14pより音響インピーダンスが小さいポリカーボネート系樹脂などの耐久性に優れた樹脂材料を用いて形成されている。
The
音響整合部材13pは、厚さが超音波の音響整合部材13p中における波長の約1/4となるように形成されている。音響整合部材13pの厚さを超音波の波長の約1/4となるように形成することにより、音響整合部材13p内で定在波を発生させることができる。これにより、音響整合部材13p内に入射した超音波と、音響整合部材13pと圧電素子14pとの界面において反射された超音波とが干渉して互いに打ち消し合うことを低減することができるので、圧電素子14pに効率よく超音波を伝達することができる。また、幅Wが超音波の空気中における波長の半分以下とすることが望ましい。
The
送信素子11は、受信素子12pと同様の構成の音響整合部材13と、超音波を発振する積層圧電素子16、とが接合されて形成されている。
The transmitting
積層圧電素子16は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなり、横断面の外形が音響整合部材13pの横断面の外形と等しい四角柱状に形成された圧電体に、1組の電極17が互い違いに櫛歯状に積層形成されて構成されている。これにより、積層圧電素子16は、複数層の圧電素子が積層形成された形状と等価となり、本実施形態では、5層の圧電素子が積層形成された形状となっている。ここで、圧電素子の積層数は、要求する音圧に合わせて可変である。
The laminated
圧電素子14pの電極14及び積層圧電素子16の電極17は、ワイヤ14a、17aを介して、それぞれ回路素子(図示せず)に電気的に接続されている。回路素子は、車両に設けられたECU(Electronic Control Unit:図示せず)に電気的に接続されている。
The electrode 14 of the
各音響整合部材13、13p〜13rは、超音波の伝達を防止する振動減衰部材18を介在して、互いに隣り合った各音響整合部材の中心部の間隔dが、超音波の半波長にほぼ等しくなるようにアレイ状に配置されている。
ただし、中心部の間隔は検知エリアの角度に依存するのものであり、間隔dが半波長より大きい場合でも、角度を検知することはできる。
Each
However, the interval between the center portions depends on the angle of the detection area, and the angle can be detected even when the interval d is larger than a half wavelength.
振動減衰部材18は、各音響整合部材13p〜13rの受信面13jと、音響整合部材13の送信面13sとを覆って、筐体31の開口部に固定されている。この構成を用いると、各音響整合部材13、13p〜13rと振動減衰部材18との界面が外部に露出しないため、接合面を介して水などが侵入することを防止することができるので、超音波センサの信頼性を向上させることができる。筐体31は、車両の所定の位置、例えば、バンパ100に各音響整合部材13、13p〜13rが外方に面するように取り付けられている。
The
振動減衰部材18は、各音響整合部材13、13p〜13rより音響インピーダンスが小さく、減衰定数が高い材料、例えば、シリコンゴムにより形成されている。更に、振動減衰部材18には、弾性率が低い材料及び密度が小さい材料が好適に用いられる。例えば、ゴム系材料、発泡樹脂などの気孔を含む樹脂、スポンジなどを用いることができる。このような材料により形成された振動減衰部材18が、各音響整合部材13、13p〜13rの間に介在することにより、超音波が各音響整合部材13、13p〜13rの間で伝達されてノイズの原因となることを防止することができる。
ここで、振動減衰部材18のうち受信面13j及び送信面13sを覆う部分は、超音波の伝達を大きく阻害しないように、例えば、厚さ1mm以下の厚さに形成されている。
The
Here, the portion of the
第1緩衝材19は、圧電素子14p及び積層圧電素子16より弾性率の低い材料、例えば、ウレタンなどの軟質樹脂、ゴム、シリコーンなどのポッティング材、などの高分子材料により、送信素子11の積層圧電素子16、受信素子12pの圧電素子14p及び受信素子12q、12rの圧電素子(図示せず)を囲んで、筐体31との間に介在して設けられている。
The
このような第1緩衝材19を設けることにより、各音響整合部材13、13p〜13rに小石などの飛来物の衝突などにより衝撃が加えられたような場合でも、第1緩衝材19が送信素子11及び受信素子12p〜12rに伝達された衝撃を吸収するとともに、送信素子11及び受信素子12p〜12rが筐体31の底面31a側に向かって変位するのを拘束するため、送信素子11及び受信素子12p〜12rを保護し、破壊を防ぐことができる。
また、圧電素子14p及び積層圧電素子16を劣化させる水分など環境因子を遮断することができるので、信頼性を向上させることができる。
By providing the
In addition, since environmental factors such as moisture that deteriorate the
振動分離部材90は、第1緩衝材19より弾性率及び音響インピーダンスが高い材料により板状に形成されている。
振動分離部材90は、送信素子11と隣接する受信素子12p、12rとの間に設けられ、筺体31の底面31aから立設されており、一端が振動減衰部材18により固定されて、筐体31の内部を送信素子11を囲んで区画している。ここで、振動分離部材90の厚さは、積層圧電素子16から各音響整合部材13p〜13rへの超音波の振動の伝達を低減するとともに、振動減衰部材18において、各音響整合部材13p〜13rの振動の阻害を小さくできる厚さに設定されている。
The
The
次に、超音波センサ10による障害物の検出について説明する。
まず、ECUから出力された超音波の音圧、位相を制御する制御信号に基づいて、回路素子が積層圧電素子16に対して電圧信号を出力する。この電圧信号に基づいて積層圧電素子16が振動し、所定の音圧、位相の超音波を発振する。
Next, detection of an obstacle by the
First, the circuit element outputs a voltage signal to the laminated
ここで、送信素子11の積層圧電素子16は5層に積層形成されているので、例えば、1層だけの圧電素子に比べて、同じ電圧を印加した場合に、5倍の変位、即ち5倍の音圧を得ることができる。つまり、積層圧電素子16は、高い音圧の超音波を発振することができる。
Here, since the laminated
また、送信素子11を区画する振動分離部材90は第1緩衝材19より弾性率及び音響インピーダンスが高い材料により形成されているので、積層圧電素子16から第1緩衝材19を介して伝達される超音波を、振動分離部材90と第1緩衝材19との界面において反射することができる。これにより、送信素子11から高い音圧の超音波を発振しても、送信素子11から受信素子12p〜12rに超音波が伝達して発生する振動ノイズを低減することができる。
Further, since the
積層圧電素子16により発振された超音波は、音響整合部材13に伝達され、送信面13sから車両外部へ送信される。送信面13sから送信された超音波は、障害物により反射され、反射された超音波は、受信素子12p〜12rの音響整合部材の受信面13jにおいて受信される。例えば、受信素子12pの音響整合部材13pの受信面13jにおいて受信された超音波は、音響整合部材13pを介して、圧電素子14pに伝達される。圧電素子14pに伝達された超音波は、圧電素子14pにより検出され、電圧信号に変換される。圧電素子14pから出力された電圧信号は、回路素子を経て、ECUに伝達される。回路素子は、圧電素子14pから出力される電圧信号に基づいて演算処理を行う。
The ultrasonic wave oscillated by the laminated
各受信素子12p〜12rはアレイ状に配置されているため、送受信間の時間差および受信した超音波の各受信素子12p〜12r間での時間差、または位相差を求めることによって、その各差に基づいて、障害物の位置などの測定を行うことができる。
ここで、各受信素子12p〜12r間には、振動減衰部材18が介在しているため、受信素子13p〜13sごとに超音波を分離して伝達し、検出することができるので、良好なクロストーク特性を得ることができ、超音波の検出精度を向上させることができる。
Since the receiving
Here, since the
(変更例)
本実施形態では、振動減衰部材18により受信面13j及び送信面13sが覆われているが、これに限定されるものではない。
例えば、振動減衰部材18は、受信面13j及び送信面13s近傍の側面において、各音響整合部材13、13p〜13rを固定し、受信面13j及び送信面13sを外部に露出させる構成を採用することもできる。また、この構成において露出した受信面13j及び送信面13sを塗料などの別部材により被覆してもよい。
(Example of change)
In the present embodiment, the
For example, the
振動分離部材90は、筐体31と一体的に形成することもできる。これによれば、部品点数を低減することができるとともに、振動分離部材90の位置精度を向上させることができる。
更に、図2に示すように、接合層18aを介して、振動減衰部材18と、筐体31及び振動分離部材90とを接合することもできる。これにより、送信素子11及び各受信素子12p〜12rと、筐体31及び振動分離部材90との位置決め精度を確保することができる。接合層18aは、2色成形、熱圧着、レーザ溶着、加硫接着、接着剤などにより形成することができる。
The
Further, as shown in FIG. 2, the
振動分離部材90は、音響整合部材側が圧電素子側よりも薄くなるように形成することができる。例えば、図3に示すように、縦断面が台形形状となるように形成することができる。これにより、音響整合部材の振動を阻害しないようにすることができるとともに、振動分離部材90の強度を高めることができる。この構成では、音響整合部材側が圧電素子側よりも薄くなるように形成することができれば、縦断面が台形形状に限定されるものではなく、例えば、厚さが異なる板を組み合わせた段差形状とすることもできる。
The
振動分離部材90は、硬質材料で軟質材料を挟んだ積層構造とすることもできる。例えば、図4に示すように、樹脂材料で形成された芯材90aを金属材料で形成された板材90bで挟み込んだ構成を用いることができる。これにより、板材90bで反射されずに伝達された超音波振動を芯材90aにより減衰させることができるので、振動ノイズを低減することができる。
The
第1緩衝材19の形状は、衝撃の緩衝効果を保持していれば任意である。例えば、圧電素子14p及び積層圧電素子16と筐体31の底面31aとの間にのみ形成することもできるし、筐体31内部の空間をすべて充填することもできる。
The shape of the
各音響整合部材13、13p〜13rの形状は、横断面が略正方形の四角柱状に限らず、例えば、円柱でもよい。これによれば、各音響整合部材13、13p〜13rの不要振動を抑制することができる。
The shape of each
送信素子及び受信素子の数及び配置は、用途に応じて任意である。例えば、距離検知を行うなら、送信素子と受信素子を1個ずつ配置すればよい。また、角度検知を行うなら、送信素子1個と受信素子2個を配置すればよい。これにより、受信素子を配置した方向の角度検知を行うことができる。 The number and arrangement of transmitting elements and receiving elements are arbitrary depending on the application. For example, if distance detection is performed, one transmitting element and one receiving element may be arranged. For angle detection, one transmitting element and two receiving elements may be arranged. Thereby, the angle detection of the direction which has arrange | positioned the receiving element can be performed.
[第1実施形態の効果]
(1)第1実施形態の超音波センサ10は、送信素子11に、圧電素子が複数層に積層形成され、超音波を発振する積層圧電素子16を用いているため、高い音圧の超音波を発振することができる。また、振動分離部材90を備えているため、送信素子11から各受信素子12p〜12rに超音波が伝達して発生する振動ノイズを低減することができる。つまり、高い音圧と低い振動ノイズを両立することができる超音波センサ10を実現することができる。
[Effect of the first embodiment]
(1) Since the
(2)第1緩衝材19により外力の負荷から送信素子11及び受信素子12p〜12rを保護することができる。また、振動分離部材90は、第1緩衝材19よりも音響インピーダンスが高い材料により形成されているため、積層圧電素子16から第1緩衝材19を介して伝達される超音波を、振動分離部材90と第1緩衝材19との界面において反射することができる。これにより、送信素子11から高い音圧の超音波を発振しても、送信素子11から受信素子12p〜12rに超音波が伝達して発生する振動ノイズを低減することができる。
(2) The
(3)振動分離部材90を筐体31と一体的に形成する構成では、部品点数を低減することができるとともに、振動分離部材90の位置精度を向上させることができる。また、少なくとも一部が一体で形成させている構成では、位置精度を向上させることができる。
(3) In the configuration in which the
(4)振動分離部材90は、音響整合部材側が圧電素子側よりも薄くなるように形成する構成では、音響整合部材の振動を阻害しないようにすることができるとともに、振動分離部材90の強度を高めることができる。
(4) In the configuration in which the
(5)振動分離部材90を硬質材料で軟質材料を挟んだ積層構造とする構成では、伝達された超音波振動を芯材90aにより減衰させることができるので、振動ノイズを低減することができる。
(5) In the configuration in which the
(6)振動減衰部材18は、送信面13sと受信面13jとを覆って形成されているため、送信素子11及び各受信素子12p〜12rを劣化させる水分など環境因子を遮断することができるので、超音波センサ10の信頼性を向上させることができる。
(6) Since the
[第2実施形態]
第2実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図5は、第2実施形態の超音波センサの縦断面説明図である。図6及び図7は、第2実施形態の超音波センサの変更例の縦断面説明図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Second Embodiment]
The ultrasonic sensor of 2nd Embodiment is demonstrated with reference to figures. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the ultrasonic sensor according to the second embodiment. 6 and 7 are longitudinal cross-sectional explanatory views of a modification example of the ultrasonic sensor according to the second embodiment. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, while using the same code | symbol, description is abbreviate | omitted.
図5に示すように、第2実施形態の超音波センサ20では、第1緩衝材19に重ねて第1緩衝材19よりも低弾性率で音響インピーダンスが小さい材料、例えば、ゲルにより形成された第2緩衝材21が設けられている。第1緩衝材19は、圧電素子14p及び積層圧電素子16と筐体31の底面31aとの間を充填して設けられており、第2緩衝材21は、第1緩衝材19に重ねて圧電素子14p及び積層圧電素子16を覆うように設けられている。
As shown in FIG. 5, the
この構成によれば、各音響整合部材13、13p〜13rに印加された衝撃は弾性率の高い第1緩衝材19により吸収することができる。また、超音波の振動が大きい各音響整合部材13、13p〜13r側には低弾性率の第2緩衝材21を配置することにより、振動減衰を小さくするとともに、圧電素子14p及び積層圧電素子16を水分などの環境因子から保護することができる。
According to this structure, the impact applied to each
また、送信素子11と受信素子12p〜12rとで、圧電素子側で異なる材質の緩衝材を用いることもできる。図6に示すように、積層圧電素子16側に配置される緩衝材として、第1緩衝材19に代えて、第1緩衝材19よりも弾性率が高い材料により形成された第3緩衝材22を用いることができる。積層形成された積層圧電素子16は駆動力が大きいため、緩衝材による振動減衰の影響を受けにくい。このため、各受信素子12p〜12rに用いられる第1緩衝材19よりも弾性率の高い第3緩衝材22を用いることで、積層圧電素子16から発振した超音波を外部に有効に伝えることができる。
In addition, a buffer material made of a different material on the piezoelectric element side can be used for the transmitting
更に、図7に示すように、第3緩衝材22の高さを第1緩衝材19に比べて高く形成することもできる。これにより、積層圧電素子16の横方向への揺れを拘束して防ぐことができる。
Further, as shown in FIG. 7, the height of the
[第2実施形態の効果]
(1)第2実施形態の超音波センサ20では、第1緩衝材19に重ねて第1緩衝材19よりも低弾性率で音響インピーダンスが小さい材料により形成された第2緩衝材21が設けられているため、各音響整合部材13、13p〜13rに印加された衝撃は弾性率の高い第1緩衝材19により吸収することができる。また、超音波の振動が大きい各音響整合部材13、13p〜13r側には低弾性率の第2緩衝材21を配置することにより、振動減衰を小さくするとともに、圧電素子14p及び積層圧電素子16を水分などの環境因子から保護することができる。
[Effects of Second Embodiment]
(1) In the
(2)第1緩衝材19に代えて、第1緩衝材19よりも弾性率が高い材料により形成された第3緩衝材22を用いる構成では、積層圧電素子16から発振した超音波を外部に有効に伝えることができる。
(2) In the configuration using the
(3)第3緩衝材22の高さを第1緩衝材19に比べて高く形成する構成では、積層圧電素子16の横方向への揺れを拘束して防ぐことができる。
(3) In the configuration in which the height of the
[第3実施形態]
第3実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図8は、第3実施形態の超音波センサの平面説明図である。図8において、図中の下方向に地面が存在する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Third Embodiment]
The ultrasonic sensor of 3rd Embodiment is demonstrated with reference to figures. FIG. 8 is an explanatory plan view of the ultrasonic sensor according to the third embodiment. In FIG. 8, the ground exists in the downward direction in the figure. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, while using the same code | symbol, description is abbreviate | omitted.
第3実施形態の超音波センサ30では、送信素子と受信素子とを水平方向にそれぞれ2個ずつ並んで備えており、送信素子または受信素子のいずれかが異なる指向性を有した構成である。図8(A)に示すように、地面に対して水平方向に受信素子12q、12rが並んで配置され、その下方に振動分離部材90により区画されて送信素子11a、11bが水平方向に並んで配置されている。これにより、送信素子11a、11bによる振動ノイズを低減することができる。
The
送信素子11aの音響整合部材13aは、横断面が水平方向に長い長方形となるように形成されている。送信素子の指向性は、送信面の辺の長さが短くなるほど広くなるため、送信素子11aは上下方向に広い指向性を有する。
The
送信素子11aの音響整合部材13aは、横断面が水平方向に長い長方形となるように形成されている。送信素子の指向性は、送信面の辺の長さが短くなるほど広くなるため、送信素子11aは上下方向に広い指向性を有する。
The
送信素子11bの音響整合部材13bは、横断面が上下方向に長い長方形となるように形成されている。このため、送信素子11bは水平方向に広い指向性を有する。
The
このように、送信素子11aと送信素子11bとは異なる指向性を有するため、道路の状況などに応じて使い分けることができる。通常は、送信素子11aと送信素子11bとにより、交互に超音波を送信する。送信素子11aにより超音波を送信した場合には、地表近くの障害物まで検知することができる。送信素子11bにより超音波を送信した場合には、水平方向に広い範囲で障害物を検知することができる。
Thus, since the transmitting
悪路などで地面から大きな反射波があり、送信素子11aにより超音波を送信した場合に障害物の検出が不可能な場合でも、送信素子11bにより超音波を送信することにより障害物を検知することができる。また、水平方向でも同様に、横方向から大きな反射波があり、送信素子11bにより超音波を送信した場合に障害物の検出が不可能な場合でも、送信素子11aにより超音波を送信することにより障害物を検知することができる。このように、送信素子11aと送信素子11bとが補完しあって、広い検出エリアで障害物を感度よく検出することができる。
Even when there is a large reflected wave from the ground on a rough road or the like and an obstacle cannot be detected when an ultrasonic wave is transmitted by the transmitting
また、図8(B)に示すように、受信素子の指向性を変えることもできる。受信素子12qの音響整合部材13qは、横断面が水平方向に長い長方形となるように形成されているため、受信素子12qは上下方向に広い指向性を有する。受信素子12rの音響整合部材13rは、横断面が上下方向に長い長方形となるように形成されているため、受信素子12qは水平方向に広い指向性を有する。このように、受信素子11aと送信素子11bとは異なる指向性を有するため、図8(A)に示した構成と同様に、道路の状況などに応じて使い分けることができる。
In addition, the directivity of the receiving element can be changed as shown in FIG. Since the
本実施形態では、送信素子と受信素子とを水平方向にそれぞれ2個ずつ並んで設けられた場合について例示したが、送信素子または受信素子を複数個備えていれば、異なる指向性を有するように構成することができる。 In this embodiment, the case where two transmitting elements and two receiving elements are provided in the horizontal direction is illustrated. However, if a plurality of transmitting elements or receiving elements are provided, they have different directivities. Can be configured.
[第3実施形態の効果]
第3実施形態の超音波センサ30は、異なる指向性を有する送信素子の組、または、受信素子の組を備えているため、道路の状況などに応じて指向性を使い分けることにより、広い検出エリアで障害物を感度よく検出することができる。
[Effect of the third embodiment]
Since the
[第4実施形態]
第4実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図9は、第4実施形態の超音波センサの縦断面説明図である。図10及び図11は、第4実施形態の超音波センサの変更例の縦断面説明図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
An ultrasonic sensor according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the ultrasonic sensor according to the fourth embodiment. 10 and 11 are vertical cross-sectional explanatory views of a modification example of the ultrasonic sensor according to the fourth embodiment. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, while using the same code | symbol, description is abbreviate | omitted.
図9に示すように、第4実施形態の超音波センサ40では、振動分離部材90に代えて振動分離部材91が設けられている。この振動分離部材91は、芯材91cをこの芯材91cよりも音響インピーダンスが高い一側部材91aおよび他側部材91bで挟むように積層されて形成されている。
As shown in FIG. 9, in the
この構成によれば、一側部材91aおよび芯材91c間と芯材91cおよび他側部材91b間とにおける音響インピーダンスの差がそれぞれ大きくなるので、各界面において送信素子11からの超音波を反射しやすくなり、振動ノイズを低減することができる。
According to this configuration, since the difference in acoustic impedance between the one-
また、振動分離部材91に代えて、図10に示す振動分離部材92を採用してもよい。この振動分離部材92は、一側部材92aと他側部材92bとを貼り合わせて構成される封止空間92cに当該一側部材92aおよび他側部材92bよりも音響インピーダンスが低い被封止部材92dを封止して形成される。なお、封止空間92cは、例えば、一側部材92aの側面に形成された格子状のリブを平板状の他側部材92bの側面に組み合わせることにより形成される。
Further, instead of the
このようにしても、一側部材92aおよび被封止部材92d間と被封止部材92dおよび他側部材間92bとにおける音響インピーダンスの差がそれぞれ大きくなるので、各界面において送信素子11からの超音波を反射しやすくなり、振動ノイズを低減することができる。特に、封止構造であるため、音響インピーダンスが低い空気等の気体やゲル状の物質でも被封止部材92dとして採用することができ、気体は圧縮率が高く、ゲル状物質は減衰定数が大きいことから、伝達される振動を吸収することができる。
Even in this case, the difference in acoustic impedance between the one-
更に、封止空間92c内に、当該封止空間92c内を複数の区画に区分けするハニカム状の区画部材を設けてもよい。これによれば、振動ノイズを低減するとともに、振動分離部材92の強度をも高めることができる。
Furthermore, a honeycomb-shaped partition member that partitions the sealed
また、振動分離部材91に代えて、図11に示す振動分離部材93を採用してもよい。この振動分離部材93は、その内部に気泡93aを封止して形成される。これによれば、気泡93aとそれ以外の部分とで音響インピーダンスの差を大きくすることができるので、送信素子11からの超音波を反射しやすくなり、振動ノイズを低減することができる。特に、振動分離部材93の製造過程においてその内部に気泡93aを含むように形成することにより、大きな音響インピーダンスの差を有する振動分離部材93の製造コストを低減することができる。
Further, instead of the
[第4実施形態の効果]
(1)第4実施形態の超音波センサ40では、振動分離部材90に代えて振動分離部材91が設けられおり、この振動分離部材91には、芯材91cをこの芯材91cよりも音響インピーダンスが高い一側部材91aおよび他側部材91bで挟むように積層されて形成されているため、一側部材91aおよび芯材91c間と芯材91cおよび他側部材91b間とにおける音響インピーダンスの差がそれぞれ大きくなるので、各界面において送信素子11からの超音波を反射しやすくなり、振動ノイズを低減することができる。
[Effect of Fourth Embodiment]
(1) In the
(2)振動分離部材91に代えて、一側部材92aと他側部材92bとを貼り合わせて構成される封止空間92cに当該一側部材92aおよび他側部材92bよりも音響インピーダンスが低い被封止部材92dを封止して形成される振動分離部材92を用いる構成では、一側部材92aおよび被封止部材92d間と被封止部材92dおよび他側部材間92bとにおける音響インピーダンスの差がそれぞれ大きくなるので、各界面において送信素子11からの超音波を反射しやすくなり、振動ノイズを低減することができる。特に、封止構造であるため、音響インピーダンスが低い空気等の気体やゲル状の物質でも被封止部材92dとして採用することができ、気体は圧縮率が高く、ゲル状物質は減衰定数が大きいことから、伝達される振動を吸収することができる。
(2) In place of the
(3)更に、封止空間92c内に、当該封止空間92c内を複数の区画に区分けするハニカム状の区画部材を設けることにより、振動ノイズを低減するとともに、振動分離部材92の強度をも高めることができる。
(3) Furthermore, by providing a honeycomb-shaped partition member that divides the sealed
(4)振動分離部材91に代えて、その内部に気泡93aを封止して形成される振動分離部材93を用いる構成では、気泡93aとそれ以外の部分とで音響インピーダンスの差を大きくすることができるので、送信素子11からの超音波を反射しやすくなり、振動ノイズを低減することができる。特に、振動分離部材93の製造過程においてその内部に気泡93aを含むように形成することにより、大きな音響インピーダンスの差を有する振動分離部材93の製造コストを低減することができる。
(4) In the configuration using the
[第5実施形態]
第5実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図12は、第5実施形態の超音波センサの縦断面説明図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
An ultrasonic sensor according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is an explanatory view of a longitudinal section of the ultrasonic sensor according to the fifth embodiment. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, while using the same code | symbol, description is abbreviate | omitted.
図12に示すように、第5実施形態の超音波センサ50では、筐体31および振動分離部材90に代えて筐体31bおよび振動分離部材94が設けられている。筐体31bの底面には振動分離部材94の一部が挿通可能なスリット31cが形成されており、振動分離部材94は、その一部(以下、突出部94aともいう)が筐体31bのスリット31cを挿通して外方に突出するように形成されている。この突出部94aには、当該突出部94aの振動を減衰して抑制するための振動抑制部材として機能するゴム状の弾性部材51が取り付けられている。なお、ゴム状の弾性部材51に代えて、例えば、ゲル状の部材を突出部94aに取り付けてもよい。
As shown in FIG. 12, in the
この構成によれば、振動分離部材94の共振周波数を低下させるとともに、このように突出する突出部94aにより振動を外部に引き出して減衰させることができるので、振動ノイズを低減することができる。また、弾性部材51により、突出部94aに伝達される振動を効果的に減衰することができるので、振動ノイズをより低減することができる。
According to this configuration, the resonance frequency of the
[第5実施形態の効果]
(1)第5実施形態の超音波センサ50では、筐体31および振動分離部材90に代えて筐体31bおよび振動分離部材94が設けられており、振動分離部材94は、その突出部94aが筐体31bのスリット31cを挿通して外方に突出するように形成されているため、振動分離部材94の共振周波数を低下させるとともに、このように突出する突出部94aにより振動を外部に引き出して減衰させることができるので、振動ノイズを低減することができる。
[Effect of Fifth Embodiment]
(1) In the
(2)更に、突出部94aには、当該突出部94aの振動を減衰して抑制するための弾性部材51が取り付けられているため、弾性部材51により、突出部94aに伝達される振動を効果的に減衰することができるので、振動ノイズをより低減することができる。
(2) Furthermore, since the
[第6実施形態]
第6実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図13は、第6実施形態の超音波センサの縦断面説明図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Sixth Embodiment]
The ultrasonic sensor of 6th Embodiment is demonstrated with reference to figures. FIG. 13 is an explanatory view of a longitudinal section of the ultrasonic sensor according to the sixth embodiment. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, while using the same code | symbol, description is abbreviate | omitted.
図13に示すように、第6実施形態の超音波センサ60では、振動分離部材90の振動を減衰させる振動減衰手段として機能するノイズキャンセル用アクチュエータ61が振動分離部材90と筐体31の底面31aとの間に配置されている。このアクチュエータ61は、ワイヤ61aを介して対応する回路素子(図示せず)に電気的に接続されており、検出される振動分離部材90の振動に対する逆位相の振動を振動分離部材90に与えることにより当該振動分離部材90の振動を減衰させる。
As shown in FIG. 13, in the
この構成によれば、アクチュエータ61によって逆位相の振動を与えることにより振動分離部材90の振動を減衰させることができるので、振動ノイズを低減することができる。また、このような振動減衰手段を各受信素子12p、12q、12rの裏面に配置してその振動に対する逆位相の振動を当該各受信素子12p、12q、12rに与えることにより、当該各受信素子12p、12q、12rの振動を減衰させることもできる。また、アクチュエータ61は、送信素子11が送信する超音波に応じて振動分離部材90に与える振動を調整してもよい。
According to this configuration, the vibration of the
[第6実施形態の効果]
第6実施形態の超音波センサ60では、振動分離部材90の振動に対する逆位相の振動をこの振動分離部材90に与えることにより当該振動分離部材90の振動を減衰させるアクチュエータ61を設けているため、アクチュエータ61によって逆位相の振動を与えることにより振動分離部材90の振動を減衰させることができるので、振動ノイズを低減することができる。
[Effects of Sixth Embodiment]
In the
[第7実施形態]
第7実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図14は、第7実施形態の超音波センサの説明図である。図14(A)は、超音波センサを音響整合部材側から見た平面説明図であり、図14(B)は、図14(A)のA−A矢視断面図である。なお、第1実施形態に対して、受信素子12pを1つ採用する構成について示しているが、第1実施形態と同様に3つの受信素子12p、12q、12rを採用する構成に適用することもできる。また、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Seventh Embodiment]
The ultrasonic sensor of 7th Embodiment is demonstrated with reference to figures. FIG. 14 is an explanatory diagram of the ultrasonic sensor according to the seventh embodiment. FIG. 14A is an explanatory plan view of the ultrasonic sensor as viewed from the acoustic matching member side, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In addition, although the structure which employ | adopts one receiving
図14(A),(B)に示すように、第7実施形態の超音波センサ70では、振動分離部材90に代えて振動分離部材95が設けられている。この振動分離部材95は、その側面が凹凸状に形成されている。
As shown in FIGS. 14A and 14B, in the
この構成によれば、その凹凸形状に応じて振動分離部材95の共振周波数を変更することができるので、振動分離部材95の共振を抑制することができる。
According to this configuration, since the resonance frequency of the
[第7実施形態の効果]
第7実施形態の超音波センサ70では、振動分離部材95の側面が凹凸状に形成されているため、その凹凸形状に応じて振動分離部材95の共振周波数を変更することができるので、振動分離部材95の共振を抑制することができる。
[Effect of the seventh embodiment]
In the
[第8実施形態]
第8実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図15は、第8実施形態の超音波センサの説明図である。図15(A)は、超音波センサを音響整合部材側から見た平面説明図であり、図15(B)は、図15(A)のA−A矢視断面図である。なお、第1実施形態に対して、受信素子12pを1つ採用する構成について示しているが、第1実施形態と同様に3つの受信素子12p、12q、12rを採用する構成に適用することもできる。また、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Eighth Embodiment]
An ultrasonic sensor according to an eighth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is an explanatory diagram of the ultrasonic sensor according to the eighth embodiment. FIG. 15A is an explanatory plan view of the ultrasonic sensor as viewed from the acoustic matching member side, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In addition, although the structure which employ | adopts one receiving
図15(A),(B)に示すように、第8実施形態の超音波センサ80では、振動分離部材90に代えて振動分離部材96が設けられている。この振動分離部材96は、その周縁部96aにて筐体31に支持されており、この周縁部96aの厚さが中央部96bの厚さに対して薄くなるように形成されている。
As shown in FIGS. 15A and 15B, in the
この構成によれば、送信素子11からの振動が振動分離部材96に伝達されるとき、比較的厚さの薄い周縁部96aのみが振動し、この周縁部96aを除く中央部96bは送信素子11および各受信素子12p,12q、12rの側面に対して平面として平行に往復動するだけなので、各受信素子12p,12q、12rへの振動による影響を抑制することができる。
According to this configuration, when the vibration from the
[第8実施形態の効果]
第8実施形態の超音波センサ80では、振動分離部材96は、筐体31に支持される周縁部96aの厚さが中央部96bの厚さに対して薄くなるように形成されているため、送信素子11からの振動が振動分離部材96に伝達されるとき、比較的厚さの薄い周縁部96aのみが振動し、この周縁部96aを除く中央部96bは送信素子11および各受信素子12p,12q、12rの側面に対して平面として平行に往復動するだけなので、各受信素子12p,12q、12rへの振動による影響を抑制することができる。
[Effect of Eighth Embodiment]
In the
[第9実施形態]
第9実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図16は、第9実施形態の超音波センサの説明図である。図16(A)は、超音波センサを音響整合部材側から見た平面説明図であり、図16(B)は、図16(A)のA−A矢視断面図である。なお、第1実施形態に対して、受信素子12pを1つ採用する構成について示しているが、第1実施形態と同様に3つの受信素子12p、12q、12rを採用する構成に適用することもできる。また、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Ninth Embodiment]
The ultrasonic sensor of 9th Embodiment is demonstrated with reference to figures. FIG. 16 is an explanatory diagram of the ultrasonic sensor according to the ninth embodiment. FIG. 16A is an explanatory plan view of the ultrasonic sensor as viewed from the acoustic matching member side, and FIG. 16B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In addition, although the structure which employ | adopts one receiving
図16(A),(B)に示すように、第9実施形態の超音波センサ80aでは、振動分離部材90の受信素子側の側面に複数の補強部材97が等間隔に設けられている。この構成によれば、各補強部材97により振動分離部材90が補強されて当該振動分離部材90の強度を高めることができる。なお、補強部材97は、例えば、振動分離部材90の送信素子側の側面に設けられてもよいし、他の部位に設けられてもよい。
As shown in FIGS. 16A and 16B, in the
また、補強部材97は、振動分離部材90の側面に対してハニカム状に形成されてもよい。これによれば、補強部材97による振動分離部材90の強度をさらに高めることができる。
Further, the reinforcing
[第9実施形態の効果]
(1)第9実施形態の超音波センサ80aでは、振動分離部材90の受信素子側の側面に複数の補強部材97が設けられているため、振動分離部材90による振動ノイズの低減とともに、当該振動分離部材90の強度をも高めることができる。
[Effects of Ninth Embodiment]
(1) In the
(2)更に、補強部材97を振動分離部材90の側面に対してハニカム状に形成することにより、補強部材97による振動分離部材90の強度をさらに高めることができる。
(2) Furthermore, by forming the reinforcing
[第10実施形態]
第10実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図17は、第10実施形態の超音波センサの説明図である。図17(A)は、超音波センサを音響整合部材側から見た平面説明図であり、図17(B)は、図17(A)のA−A矢視断面図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Tenth embodiment]
The ultrasonic sensor according to the tenth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 17 is an explanatory diagram of the ultrasonic sensor according to the tenth embodiment. FIG. 17A is an explanatory plan view of the ultrasonic sensor as viewed from the acoustic matching member side, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, while using the same code | symbol, description is abbreviate | omitted.
図17(A),(B)に示すように、第10実施形態の超音波センサ80bでは、振動減衰部材18には、送信素子11の音響整合部材13と各受信素子12p,12q,12rの音響整合部材13p,13q,13rとの間であって振動分離部材90の両側にて当該振動分離部材90に沿うように切欠部18bが形成されている。
As shown in FIGS. 17A and 17B, in the
この構成によれば、音響整合部材13からの振動が振動減衰部材18を介して音響整合部材13p,13q,13rに伝達されるまでに切欠部18bにて分散されるので、振動ノイズを低減することができる。なお、切欠部18bは、振動分離部材90のどちらか一方の側のみに形成されてもよいし、複数形成されてもよい。また、切欠部18bは、振動分離部材90に沿うように形成されることに限らず、複数箇所断続的に形成されてもよい。
According to this configuration, the vibration from the
[第10実施形態の効果]
第10実施形態の超音波センサ80bでは、振動減衰部材18には、音響整合部材13と音響整合部材13p,13q,13rとの間に切欠部18bが形成されているため、音響整合部材13からの振動が振動減衰部材18を介して音響整合部材13p,13q,13rに伝達されるまでに切欠部18bにて分散されるので、振動ノイズを低減することができる。
[Effect of the tenth embodiment]
In the
[第11実施形態]
第11実施形態の超音波センサについて、図を参照して説明する。図18は、第11実施形態の超音波センサの平面説明図である。図19および図20は、第11実施形態の超音波センサの変更例の平面説明図である。図18〜図20において、図中の下方向に地面が存在する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
[Eleventh embodiment]
An ultrasonic sensor according to an eleventh embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is an explanatory plan view of the ultrasonic sensor according to the eleventh embodiment. 19 and 20 are explanatory plan views of modified examples of the ultrasonic sensor according to the eleventh embodiment. 18-20, the ground exists in the downward direction in the figure. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, while using the same code | symbol, description is abbreviate | omitted.
図18に示すように、第11実施形態の超音波センサ80cでは、送信素子11を1つと受信素子12p,12qを2つ備え、各受信素子12p,12qは、送信素子11および振動分離部材90に対する離間距離が互いに等しくなるように配置されている。
As shown in FIG. 18, the
この構成によれば、各受信素子12p,12qには同一のタイミングで送信素子11による振動の影響がでることとなるので、信号処理をすることで容易に振動ノイズを低減することができる。また、図19に示すように、受信素子を複数(12p,12q、12r、12s)設け、各受信素子は、送信素子11および振動分離部材90に対する離間距離が互いに等しくなるように配置されてもよい。
According to this configuration, the receiving
また、図20に示すように、送信素子11を1つと受信素子12を複数備え、振動分離部材90に代えてハニカム状に形成される振動分離部材98を採用し、この振動分離部材98により筐体31内を複数の区画に区分けし、送信素子11は中央の区画98a内に配置されるとともに、各受信素子12は、中央の区画98aに隣接する他の区画98b〜98g内にて送信素子11に対する離間距離が互いに等しくなるようにそれぞれ個別に配置されてもよい。これによれば、振動ノイズを低減することに加えて、振動分離部材98がハニカム状に形成されているので、振動分離部材98の強度を高めることができる。
In addition, as shown in FIG. 20, a
[第11実施形態の効果]
(1)第11実施形態の超音波センサ80cでは、送信素子11を1つと受信素子を複数備え、各受信素子は、送信素子11および振動分離部材90に対する離間距離が互いに等しくなるように配置されているため、各受信素子には同一のタイミングで送信素子11による振動の影響がでることとなるので、信号処理をすることで容易に振動ノイズを低減することができる。
[Effect of the eleventh embodiment]
(1) The
(2)更に、ハニカム状に形成される振動分離部材98により筐体31内を複数の区画に区分けし、送信素子11は中央の区画98a内に配置されるとともに、各受信素子は、中央の区画98aに隣接する他の区画98b〜98g内にて送信素子11に対する離間距離が互いに等しくなるようにそれぞれ個別に配置されるため、振動ノイズを低減することに加えて、振動分離部材98がハニカム状に形成されているので、振動分離部材98の強度を高めることができる。
(2) Further, the inside of the
[その他の実施形態]
本発明の超音波センサは、自動車の障害物センサ以外にも、ロボットなどの衝撃が印加される可能性が高い部分に搭載し、周辺の障害物を検知する超音波センサとして用いることができる。
[Other Embodiments]
The ultrasonic sensor of the present invention can be used as an ultrasonic sensor for detecting surrounding obstacles by being mounted on a part where there is a high possibility that an impact is applied, such as a robot, in addition to an obstacle sensor of an automobile.
10、20、30、40、50、60、70、80、80a〜80c 超音波センサ
11、11a、11b 積層圧電素子
12p、12q、12r 音響整合部材
13 音響整合部材(第1の音響整合部材)
13p 音響整合部材(第2の音響整合部材)
13j 受信面
13s 送信面
14p 圧電素子
16 積層圧電素子
18 振動減衰部材
18b 切欠部
19 第1緩衝材
21 第2緩衝材
22 第3緩衝材
31 筐体
31a 底面
90〜98 振動分離部材
90a 芯材
90b 板材
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 80a to
13p acoustic matching member (second acoustic matching member)
Claims (24)
前記被検出体にて反射された超音波を検出する圧電素子と、前記圧電素子に前記被検出体にて反射された超音波を伝達する第2の音響整合部材とを備え、前記被検出体にて反射された超音波の受信を行う受信素子と、をそれぞれ少なくとも1個備え、前記送信素子と前記受信素子とがアレイ状に配置されており、
前記送信素子と前記受信素子とを収容し、少なくとも所定の物体に配置するための一端が開口した箱状に形成された筐体と、
前記各音響整合部材と前記筐体の開口部との間に介在して設けられ、前記音響整合部材を前記筐体に固定するとともに、前記各音響整合部材の間で伝達する振動を減衰させる振動減衰部材と、
前記送信素子と隣接する受信素子との間に設けられ、前記筐体の内部を前記送信素子を囲んで区画し、前記送信素子から前記受信素子への超音波振動の伝達を低減する振動分離部材と、
を備えたことを特徴とする超音波センサ。 A piezoelectric element is formed by laminating a plurality of layers, and includes a laminated piezoelectric element that oscillates an ultrasonic wave, and a first acoustic matching member that transmits an ultrasonic wave oscillated by the laminated piezoelectric element. A transmitting element for transmitting sound waves;
A piezoelectric element that detects an ultrasonic wave reflected by the detected object; and a second acoustic matching member that transmits the ultrasonic wave reflected by the detected object to the piezoelectric element; Each receiving at least one receiving element that receives the ultrasonic waves reflected by the transmitter, and the transmitting element and the receiving element are arranged in an array,
A housing formed in a box shape containing one end for accommodating the transmitting element and the receiving element and opening at least a predetermined object;
Vibration that is provided between each acoustic matching member and the opening of the housing, and that fixes the acoustic matching member to the housing and attenuates vibration transmitted between the acoustic matching members. A damping member;
A vibration separating member that is provided between the transmitting element and an adjacent receiving element, divides the interior of the casing so as to surround the transmitting element, and reduces transmission of ultrasonic vibration from the transmitting element to the receiving element When,
An ultrasonic sensor comprising:
前記振動分離部材は、前記第1の緩衝材よりも音響インピーダンスが高い材料により形成され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。 A first buffer material provided between the piezoelectric element and the laminated piezoelectric element and a bottom surface and an inner side surface of the housing; and protecting the transmitting element and the receiving element from a load of an external force;
The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein the vibration separating member is made of a material having an acoustic impedance higher than that of the first buffer material.
前記各受信素子は、前記送信素子および前記振動分離部材に対する離間距離が互いに等しくなるように配置されることを特徴とする請求項1ないし請求項22のいずれか1つに記載の超音波センサ。 One transmission element and a plurality of the reception elements,
The ultrasonic sensor according to any one of claims 1 to 22, wherein each of the receiving elements is disposed so that a distance from the transmitting element and the vibration separating member is equal to each other.
前記振動分離部材は、ハニカム状に形成されて前記筐体内を複数の区画に区分けし、
前記送信素子は中央の区画内に配置されるとともに、前記各受信素子は、前記中央の区画に隣接する他の区画内にて前記送信素子に対する離間距離が互いに等しくなるようにそれぞれ個別に配置されることを特徴とする請求項1ないし請求項22のいずれか1つに記載の超音波センサ。 One transmission element and a plurality of the reception elements,
The vibration separating member is formed in a honeycomb shape and divides the housing into a plurality of sections,
The transmitting elements are arranged in a central section, and the receiving elements are individually arranged in the other sections adjacent to the central section so that the distances to the transmitting elements are equal to each other. The ultrasonic sensor according to any one of claims 1 to 22, wherein the ultrasonic sensor is characterized in that:
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