JP3651475B2 - Ultrasonic sensor and ultrasonic transducer used for the ultrasonic sensor - Google Patents
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Description
本発明は、超音波振動子を有する超音波センサに関し、この超音波センサとしては、例えば車両のバンパーに取り付けて車両後方あるいはコーナー部の障害物を検出する車両用障害物検出装置に用いることができる。 The present invention relates to an ultrasonic sensor having an ultrasonic transducer, and the ultrasonic sensor may be used, for example, in a vehicle obstacle detection device that is attached to a vehicle bumper and detects an obstacle at the rear or corner of the vehicle. it can.
従来、車両用障害物検出装置において、車両のバンパーに超音波センサを取り付け、車両後方あるいはコーナー部に超音波を送信し、障害物にて反射した超音波を受信してその障害物を検出するようにしている。ここで、超音波センサは、ケース内に超音波振動子を組み付けて構成されている。この超音波振動子は、円形状の振動面を有し、電圧を印加すると圧電効果により振動して超音波信号を送信するとともに、この送信した超音波信号の反射を受信すると逆圧電効果により電圧を発生する圧電素子を備えたもので、水平方向と垂直方向とで指向性が等しくなっている。 Conventionally, in an obstacle detection device for a vehicle, an ultrasonic sensor is attached to a bumper of the vehicle, an ultrasonic wave is transmitted to the rear or corner of the vehicle, and an ultrasonic wave reflected by the obstacle is received to detect the obstacle. I am doing so. Here, the ultrasonic sensor is configured by assembling an ultrasonic transducer in a case. This ultrasonic vibrator has a circular vibration surface, and when a voltage is applied, it vibrates due to the piezoelectric effect and transmits an ultrasonic signal, and when it receives a reflection of this transmitted ultrasonic signal, it receives a voltage due to the inverse piezoelectric effect. The directivity is equal in the horizontal direction and the vertical direction.
また、車両外部の障害物を検出する場合、地面を障害物として検出せず、かつ水平方向の検知エリアを大きくするため、超音波振動子を収納するケースに、垂直方向に長い長円の開口部を形成し、その開口部の奥に超音波振動子を設けて、超音波センサの指向性を、垂直方向で狭く水平方向で広くしている。 Also, when detecting obstacles outside the vehicle, a long oval opening in the vertical direction is installed in the case that houses the ultrasonic transducer in order to increase the horizontal detection area without detecting the ground as an obstacle. Is formed, and an ultrasonic transducer is provided in the back of the opening to make the directivity of the ultrasonic sensor narrow in the vertical direction and wide in the horizontal direction.
このように従来の超音波センサでは、水平方向と垂直方向とで指向性が等しい超音波振動子を用い、ケースの開口部の形状を工夫することによって、超音波センサとしての所望の指向特性を得るようにしている。 As described above, in the conventional ultrasonic sensor, the ultrasonic transducer having the same directivity in the horizontal direction and the vertical direction is used, and the shape of the opening of the case is devised to obtain a desired directivity characteristic as the ultrasonic sensor. Trying to get.
これに対し、近年、水平方向と垂直方向とで指向性が異なる超音波振動子が提案されている。この超音波振動子は、その振動面を長円形状にすることで、水平方向と垂直方向の指向性を異ならせている。 On the other hand, in recent years, ultrasonic transducers having different directivities in the horizontal direction and the vertical direction have been proposed. In this ultrasonic transducer, the directivity in the horizontal direction and the vertical direction are made different by making the vibration surface into an oval shape.
しかしながら、この種の超音波振動子においては、その振動面を円形状にするのが好ましく、そのように振動面を円形状にした場合、超音波振動子自身が水平方向と垂直方向とで異なる指向性を有しているため、超音波振動子をケース内に組み付ける際に、水平方向と垂直方向とを間違えて取り付けてしまう可能性がある。 However, in this type of ultrasonic vibrator, the vibration surface is preferably circular, and when the vibration surface is circular, the ultrasonic vibrator itself is different in the horizontal and vertical directions. Due to the directivity, when the ultrasonic transducer is assembled in the case, there is a possibility that the horizontal direction and the vertical direction are mistakenly attached.
本発明は上記問題に鑑みたもので、円形状の振動面を有し、水平方向と垂直方向とで指向性が異なる超音波振動子とした場合に、その組付け方向を間違えないようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. When an ultrasonic vibrator having a circular vibration surface and having different directivities in the horizontal direction and the vertical direction is used, the assembly direction should not be mistaken. For the purpose.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の超音波センサにおいては、外側表面が円形状の振動面(11b)となっている振動部(11a)を有する中空状のハウジング(11)と、このハウジングにおける前記振動部の内側表面に貼り付けられた圧電素子(12)とからなる超音波振動子と、円形状の開口面(22a)を有し、前記超音波振動子がその開口面から挿入されて内部に組み付けられるケースとを備えた超音波センサであって、前記ケースは、超音波センサの上下方向と左右方向とが識別できる形状(26)となっており、前記超音波振動子のハウジングの内部空間(13)は、縦と横で径が異なって、超音波振動子の指向性を水平方向と垂直方向とで異ならせる形状となっており、前記ハウジングに前記水平方向と前記垂直方向とを識別するための識別手段(17、18)が形成されていることを特徴としている。
また、請求項7に記載の超音波振動子においては、外側表面が円形状の振動面(11b)となっている振動部(11a)を有する中空状のハウジング(11)と、このハウジングにおける前記振動部の内側表面に貼り付けられた圧電素子(12)とを備えた超音波振動子であって、当該超音波振動子は、上下方向と左右方向とが識別できる形状(26) 及び円形状の開口面(22a)を有するケースの内部に、前記開口面から挿入されて組み付けられると共に、前記ハウジングの内部空間(13)は、当該超音波振動子の指向性を、水平方向と垂直方向とで異ならせる形状となっており、前記ハウジングの側面に、前記水平方向と前記垂直方向とを識別するための識別手段(17、18)が外形形状として形成されていることを特徴としている。
To achieve the above object, in the ultrasonic sensor according to claim 1, a hollow housing (11) having a vibration part (11a) whose outer surface is a circular vibration surface (11b); An ultrasonic transducer including a piezoelectric element (12) attached to the inner surface of the vibrating portion of the housing and a circular opening surface (22a), and the ultrasonic transducer from the opening surface An ultrasonic sensor including a case that is inserted and assembled therein, wherein the case has a shape (26) in which the vertical direction and the horizontal direction of the ultrasonic sensor can be identified, and the ultrasonic transducer The inner space (13) of the housing is different in diameter in the vertical and horizontal directions, and has a shape that makes the directivity of the ultrasonic vibrator different in the horizontal direction and the vertical direction. Vertical Is characterized in that the identification means (17, 18) are formed for identifying and.
Further, in the ultrasonic vibrator according to claim 7, a hollow housing (11) having a vibration part (11a) whose outer surface is a circular vibration surface (11b), and the housing in the housing. An ultrasonic vibrator including a piezoelectric element (12) attached to the inner surface of the vibration unit, wherein the ultrasonic vibrator has a shape (26) and a circular shape that can distinguish the vertical direction and the horizontal direction. Is inserted into the case and assembled from the opening surface, and the internal space (13) of the housing has the directivity of the ultrasonic transducer in the horizontal direction and the vertical direction. The identification means (17, 18) for identifying the horizontal direction and the vertical direction are formed as outer shapes on the side surface of the housing. The
この発明によれば、超音波振動子の水平方向と垂直方向との識別を行うことができるため、超音波振動子をケースの内部に組付ける際に、組付け方向を間違えないようにすることができる。 According to the present invention, since the horizontal direction and the vertical direction of the ultrasonic transducer can be identified, when assembling the ultrasonic transducer inside the case, the assembly direction should not be mistaken. Can do.
請求項2及び請求項8に記載の発明は、前記識別手段が、前記ハウジングの側面に形成された平面部であることを特徴としている。 The invention described in claim 2 and claim 8 is characterized in that the identification means is a flat portion formed on a side surface of the housing.
請求項3及び請求項9に記載の発明は、前記平面部が、前記ハウジングの両側面に形成されていることを特徴としている。この場合、請求項4及び請求項10に記載の発明のように、前記ハウジングの両側面に形成された平面部の上下方向が前記垂直方向の指向性を示すようにすることができる。 The invention according to claim 3 and claim 9 is characterized in that the flat portion is formed on both side surfaces of the housing. In this case, as in the inventions of the fourth and tenth aspects, the vertical direction of the flat portion formed on both side surfaces of the housing can exhibit directivity in the vertical direction.
請求項5に記載の発明は、前記ケースの識別できる形状が、ケースの両側面に形成された平面部であることを特徴としている。 The invention described in claim 5 is characterized in that the shape of the case that can be identified is a flat portion formed on both side surfaces of the case.
請求項6に記載の発明のように、前記ケースが車両のバンパーに形成された取り付け穴(31)に挿入され取り付けられると共に、前記バンパーの取り付け穴が前記ケースの平面部と適合するように長円形に形成されることを特徴としている。この場合、超音波センサを車両のバンパーに取り付ける際に取付け方向を間違えないようにすることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, the case is inserted into and attached to a mounting hole (31) formed in a bumper of a vehicle, and the mounting hole of the bumper is long so as to fit a flat portion of the case. It is characterized by being formed in a circular shape. In this case, when attaching the ultrasonic sensor to the bumper of the vehicle, it is possible to prevent the attachment direction from being mistaken.
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図1に、本発明の一実施形態に係る超音波振動子の構成を示す。(a)は超音波振動子の正面図、(b)は右側面図、(c)は裏面図である。この超音波振動子は、中空状のハウジング11の中に充填物16が充填されて構成されており、この充填物16を取り除いた状態の側面断面図、裏面図を、図1(d)、(e)に示す。なお、図1(d)は、図1(e)のA−A断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below. FIG. 1 shows the configuration of an ultrasonic transducer according to an embodiment of the present invention. (A) is a front view of an ultrasonic transducer | vibrator, (b) is a right view, (c) is a back view. This ultrasonic transducer is configured by filling a
超音波振動子は、導電性のハウジング11の中に圧電素子12を有して構成されている。ハウジング11の内部には、図1(d)に示すように、内部空間13が形成されており、圧電素子12がハウジング11における振動部11aの内側表面に貼り付けられている。この振動部11aの外側表面、すなわち振動面11bは、円形状になっている。
The ultrasonic transducer has a
圧電素子12には、リード15の一端がはんだ付けされている。また、ハウジング11には、内部側面に切り欠き部14が形成されており、この切り欠き部14に、リード15の他端がはんだ付けされている。このことによって、ハウジング11を介して圧電素子12の両端に交流信号を印加することができる。内部空間13は、図1(e)に示すように、裏面から見た場合、縦と横で径が異なる形状(長方形に角が丸くなった形状)になっている。内部空間13をこのような形状にすることにより、水平方向と垂直方向とで指向性を異ならせることができる。図2に、この超音波振動子の指向特性を示す。垂直方向に比べて水平方向に広い指向性を有している。なお、図1においては、上下方向が指向性の狭い垂直方向、左右方向が指向性の広い水平方向となっている。
One end of a
この内部空間13には、リード15のはんだ付けを行った後、圧電素子12側から順に、フェルト、シリコンの充填物16が充填される。また、超音波振動子には、図1(a)、(b)、(c)に示すように、表面が平らな平面部17がハウジング11の両側面に形成されている。この平面部17によって、図1(a)の上下方向が垂直方向の指向性、左右方向が水平方向の指向性を有していることを識別することができる。
After the
図3に、図1に示す超音波振動子(図3において符号10で示す)を有する超音波センサを車両のバンパーに取り付けた状態を示す。(a)は正面図、(b)は側面断面図である。超音波センサは、超音波振動子10と、超音波を発生させる駆動電圧を超音波振動子10に印加するとともに超音波振動子10から逆起電圧効果により発生した電圧を処理する処理回路21とが、樹脂で構成されたケース22内に組み付けられて構成されている。
FIG. 3 shows a state in which an ultrasonic sensor having the ultrasonic transducer shown in FIG. 1 (indicated by
ケース22内には、超音波振動子10からケース22への振動伝達を防止する防振部材(シリコンゴム)23が超音波振動子10の周囲に設けられている。また、防湿用シリコン樹脂24が処理回路21の後部に充填されている。処理回路21は、ハーネス25を介して図示しないコントローラに接続され、このコントローラにて車両後方あるいはコーナー部の障害物検出が行われる。
In the
ケース22は、円形状の開口面22aを有しており、超音波振動子10および防振部材23は、その開口面22a側から図の右方向に挿入されて組み付けられる。ケース22には、突起部22bが形成されており、これによって超音波振動子10および防振部材23の挿入位置が規制される。この組付けによって、ケース22の開口面22aと超音波振動子10の振動面11bとが略同一の面に位置し、またそれぞれの外形形状が同心円の関係になる。
The
また、超音波振動子10のリード15は、処理回路21にはんだ付けされて処理回路21に電気的に接続される。そして、処理回路21がケース22の裏側から図の左方向に挿入され、この後、防湿用シリコン樹脂24がケース22の後部に充填される。このようにして、図3に示す超音波センサ20が組み付けられる。
In addition, the
ここで、上述したように超音波振動子10は水平方向と垂直方向で指向性が異なっているので、超音波振動子10をケース22内に組み付ける場合、超音波振動子10を上下逆に組み付けてもよいが、上下と左右を逆に組み付けると所望の指向特性を得ることができなくなる。このため、超音波振動子10には、図1に示すように、ハウジング11の両側面に平面部17が形成されており、この平面部17が図3において上下に位置するように、超音波振動子10をケース22内に組み付けることによって、超音波振動子10の組付け方向を間違えないようにすることができる。従って、超音波振動子10に形成された平面部17は、水平方向、垂直方向を識別するための識別手段、あるいは超音波振動子10を組付ける際の位置合わせ手段として機能する。
Here, since the
また、超音波センサ20を車両のバンパーに取り付ける際にも、超音波センサ20の上下と左右を間違えないようにする必要がある。このため、図4に示すように、車両のバンパー30には長円形の取り付け穴31が設けられており、この取り付け穴に適合するように、超音波センサ20のケース22には、図5(a)の斜視図、図5(b)の裏面図に示すように、表面が平らな平面部26が両側面に形成されている。
In addition, when the
従って、車両のバンパー30に形成された取り付け穴31に超音波センサ20のケース22を挿入することにより、超音波センサ20の上下と左右を間違えることなく車両のバンパーに取り付けることができる。このことによって、車両後方あるいはコーナー部の
障害物検出を行う際に、超音波センサ20の指向性を水平方向で広く、垂直方向で狭くすることができ、所望の指向特性を得ることができる。
Therefore, by inserting the
また、上述した実施形態においては、超音波振動子10の振動面11bを、超音波センサ20におけるケース22の開口面22aと略同一の面で、かつ外形形状が同心円の関係になるように、位置させている。従来の超音波センサにおいては、超音波振動子が開口部の奥に設けられているため、超音波センサを車両のバンパーに取り付けた場合に、バンパーに穴が開いているように見えて見栄えが悪くなり、また開口部から異物が混入すると障害物検出ができなくなるという問題があるが、上述した実施形態によれば、超音波振動子10が超音波センサ20の開口部を塞ぐように構成されるため、超音波センサ20の外観上の見栄えがよくなり、またケース22内に異物が混入するのを防止することができる。
In the above-described embodiment, the
なお、上述した実施形態においては、超音波振動子10の水平方向と垂直方向を識別するための外形形状として、超音波振動子10の両側面に平面部17を形成するものを示したが、図6に示すように側面に1つの平面部17を設ける形状、あるいは図7に示すように側面に1つの突起部18を形成するものなど、他の種々の形状とすることができる。なお、図6、図7において、それぞれ(a)は正面図、(b)は右側面図である。
In the above-described embodiment, the outer shape for identifying the horizontal direction and the vertical direction of the
また、超音波センサのケース21においても、超音波センサの水平方向と垂直方向とが識別できる外形形状であれば、上記した平面部26以外の形状を有するように構成してもよい。
In addition, the
10…超音波振動子、11…ハウジング、11b…振動面、12…圧電素子、13…内部空間、17…ハウジング11に形成した平面部、20…超音波センサ、21…処理回路、22…ケース、22a…開口面、26…ケース22に形成した平面部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
円形状の開口面(22a)を有し、前記超音波振動子がその開口面から挿入されて内部に組み付けられるケースとを備えた超音波センサであって、
前記ケースは、超音波センサの上下方向と左右方向とが識別できる形状(26)となっており、
前記超音波振動子のハウジングの内部空間(13)は、縦と横で径が異なって、超音波振動子の指向性を水平方向と垂直方向とで異ならせる形状となっており、
前記ハウジングに前記水平方向と前記垂直方向とを識別するための識別手段(17、18)が形成されていることを特徴とする超音波センサ。 A hollow housing (11) having a vibrating portion (11a) whose outer surface is a circular vibrating surface (11b), and a piezoelectric element (12) attached to the inner surface of the vibrating portion in this housing An ultrasonic transducer consisting of
An ultrasonic sensor having a circular opening surface (22a), and a case in which the ultrasonic vibrator is inserted from the opening surface and assembled therein;
The case has a shape (26) in which the vertical direction and the horizontal direction of the ultrasonic sensor can be identified,
The inner space (13) of the housing of the ultrasonic vibrator has different shapes in length and width, and has a shape that makes the directivity of the ultrasonic vibrator different in the horizontal direction and the vertical direction,
An ultrasonic sensor characterized in that identification means (17, 18) for identifying the horizontal direction and the vertical direction is formed in the housing.
当該超音波振動子は、上下方向と左右方向とが識別できる形状(26) 及び円形状の開口面(22a)を有するケースの内部に、前記開口面から挿入されて組み付けられると共に、The ultrasonic transducer is inserted and assembled into the case having a shape (26) and a circular opening surface (22a) that can distinguish between the vertical direction and the left-right direction from the opening surface,
前記ハウジングの内部空間(13)は、当該超音波振動子の指向性を、水平方向と垂直方向とで異ならせる形状となっており、The internal space (13) of the housing has a shape that makes the directivity of the ultrasonic transducer different between the horizontal direction and the vertical direction,
前記ハウジングの側面に、前記水平方向と前記垂直方向とを識別するための識別手段(17、18)が外形形状として形成されていることを特徴とする超音波振動子。The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein identification means (17, 18) for identifying the horizontal direction and the vertical direction are formed on a side surface of the housing as an outer shape.
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