JP5548560B2 - Aerial ultrasonic transducer - Google Patents
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Description
本発明は、超音波周波数帯の送信、受信を行う空中用超音波送受波器に関するものである。 The present invention relates to an aerial ultrasonic transducer for transmitting and receiving an ultrasonic frequency band.
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、これを車のバンパー等に埋め込み設置し、周辺の障害物を検出する場合、超音波送受波器にパルスバースト電気信号を入力することで超音波送受波器からその入力パルスバースト電気信号に応じた超音波信号が発振され、発振された超音波信号は障害物に到達した後、その障害物で反射し、超音波信号の一部は同じ超音波送受波器に戻ってくる。超音波送受波器はその反射信号を受信することで障害物を検出しバックセンサ、コーナーセンサを成している。
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、図3にその概略縦断面図を表す。図3は従来の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースの概略上面図および断面図を表す。図3において、アルミニウム材等から成る内部が長方形状の有底筒状ケース2の底面内部に圧電素子1を接着しユニモルフ振動子を構成する。圧電素子1の有底筒状ケース2との接着面側の反対面から入出力リード5a、有底筒状ケース2から入出力リード5bを半田付け等をして取り出す。圧電素子1の有底筒状ケース2との接着面側と有底筒状ケース2とは電気的に接続されており、更に圧電素子1と入出力リード5a及び、有底筒状ケース2と入出力リード5bは電気的に接続されている。入出力リード5aおよび5bはPVC被覆ワイヤ付きコネクタ6のワイヤにそれぞれ半田付けされている。圧電素子1の上面にシリコーン発泡体等から成る吸音材3を設置し、更にその上からシリコーン材、ウレタン材等の弾性体から成る封止剤4を有底筒状ケース2内に充填して構成されている。有底筒状ケース2の側面開口部はすべてシリコーン材、ウレタン材等からなる充填材7を充填しておく必要がある。
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、有底筒状ケースの内部が長方形状の広い側が水平方向、狭い側が垂直方向となり、求められる指向特性として水平の指向性は広く、垂直方向は狭くする必要がある。これは、車両等に設置された場合、水平方向は広域な検出範囲を確保するものと、垂直は路面などの誤検出を抑えるためのものである。垂直方向の指向性を狭くするため図4の様に有底筒状ケース7の内部の長方形状の狭い側の側面に開口部を設けるという発明がなされているが、これは市場動向として検出距離の長い用途として応用が始まっている。しかし、検出距離を長く取るため大きな回路利得となっており水平方向の感度も必然的に上がり、車両幅よりも広い検出範囲となり必要以上の物体などの検出をしてシステム運用に支障をきたすものである。
FIG. 3 shows a schematic longitudinal sectional view of an ultrasonic transducer according to a conventional embodiment. FIG. 3 shows a schematic top view and a cross-sectional view of a bottomed cylindrical case in an ultrasonic transducer according to a conventional embodiment. In FIG. 3, a
In the ultrasonic transducer according to the conventional embodiment, the inside of the bottomed cylindrical case is rectangular, the wide side is the horizontal direction, the narrow side is the vertical direction, and the horizontal directivity is wide as the required directivity, the vertical direction Need to be narrow. This is to secure a wide detection range in the horizontal direction when installed in a vehicle or the like, and to suppress erroneous detection of a road surface or the like in the vertical direction. In order to narrow the directivity in the vertical direction, an invention has been made in which an opening is provided on the side of the rectangular narrow side inside the bottomed cylindrical case 7 as shown in FIG. Application has begun as a long use. However, since the detection distance is long, the circuit gain is large and the sensitivity in the horizontal direction is inevitably increased, resulting in a detection range wider than the vehicle width, and detecting more objects than necessary, which hinders system operation. It is.
解決しようとしている課題は有底筒状ケースの内部が長方形状の狭い側の側面に開口部を設けた空中用超音波送受波器において、水平方向の指向性が車両幅よりはみ出し必要以上の検出範囲となる事である。 The problem we are trying to solve is the detection of the directivity in the horizontal direction beyond the width of the vehicle in an aerial ultrasonic transmitter / receiver with an opening on the side of the rectangular narrow side of the bottomed cylindrical case. It is a range.
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波送受波器において、有底筒状ケースの側壁に開口部を設けることにより、内部が長方形状の有底筒状ケースの狭い側の側面に設けた開口部が狭い側の中心軸より開口部の中心軸を一方にずらす事で水平指向性を偏心させて車両幅より検出範囲がはみ出さないようにする。 A unimorph vibrator is constructed by laminating a piezoelectric element inside the bottom surface of a bottomed cylindrical case, and an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves on the case outer surface of this vibrating body By providing the opening on the side wall of the case, the opening provided on the narrow side of the bottomed cylindrical case with the inside is horizontal by shifting the central axis of the opening to one side from the central axis on the narrow side. The directivity is decentered so that the detection range does not protrude beyond the vehicle width.
内部が長方形状の有底筒状ケースの狭い側の側面に設けた開口部が狭い側の中心軸より開口部の中心軸を一方にずらす事で水平指向性を偏心させる事で車両幅より検出範囲がはみ出さないようにする事が出来る。 Detected from the vehicle width by decentering the horizontal directivity by shifting the central axis of the opening to one side from the central axis of the narrow side of the opening on the narrow side of the bottomed cylindrical case with a rectangular interior It is possible to prevent the range from protruding.
車載用コーナーセンサ等に用いる際、バンパー等に埋め込み設置し、長距離から近距離まで安定した障害物検知を誤作動無く良好な検知範囲の確保を高い信頼性と安定性で実現出来る。 When used in in-vehicle corner sensors, etc., it can be embedded in a bumper, etc., and stable obstacle detection from long to short distances can be achieved with high reliability and stability, ensuring a good detection range without malfunction.
図1は本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図を表す。図1は本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースを用いた概略側面図および断面図を表す。図1おいて、アルミニウム材等から成る内部が長方形状の有底筒状ケース11は狭い側の側面に狭い側の中心軸より開口部の中心軸を一方にずらした開口部を設けてある。このとき、有底筒状ケースの中心軸は中心軸12、開口部中心軸は中心軸13で示している。尚、開口部はアルミニウム材等から成る有底筒状ケース11の底面から離れていても良く、また開口部はケース上面まで完全に達していても良い。これに両面に電極を設けた圧電素子1の有底筒状ケース11との接着面側の反対面と圧電素子1から入出力リード5a、又、有底筒状ケース11から入出力リード5bを半田付け等によって取り出す。圧電素子1の有底筒状ケース11の接着面側電極と有底筒状ケース11とは電気的に接続されており、有底筒状ケース8の背面開口部に樹脂モールド8と金属製端子9から構成されるモールドを弾性材料から成るスペーサ10を介して有底筒状ケースに固定し、圧電素子1からの入出力リード5a及び、有底筒状ケース11からの入出力リード5bと樹脂モールド8の金属端子9に半田付け等により電気的に接続する。圧電素子1の上面に発泡シリコーン等から成る吸音材3を載置して、有底筒状ケース11の背面開口部から内部にかけて金属製端子9の一部を覆うようにシリコーン材、ウレタン材等から成る封止剤4を有底筒状ケース11内部に充填し構成する。有底筒状ケース11の側面開口部はすべてシリコーン材、ウレタン材等からなる充填材7を充填しておく必要がある。
図2は本発明の実施の形態に関わる別の超音波送受波器の概略縦断面図を表す。図2は本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースを用いた概略側面図および断面図を表す。図2おいて、アルミニウム材等から成る内部が長方形状の有底筒状ケース11は狭い側の側面に狭い側の中心軸より開口部の中心軸を一方にずらした開口部を設けてある。このとき、有底筒状ケースの中心軸は中心軸12、開口部中心軸は中心軸13で示している。尚、開口部はアルミニウム材等から成る有底筒状ケース11の底面から離れていても良く、また開口部はケース上面まで完全に達していても良い。これに両面に電極を設けた圧電素子1の有底筒状ケース11との接着面側の反対面と圧電素子1から入出力リード5a、又、有底筒状ケース11から入出力リード5bを半田付け等によって取り出す。圧電素子1の有底筒状ケース11との接着面側電極と有底筒状ケース11とは電気的に接続されており、更に、圧電素子1と入出力リード5a及び、有底筒状ケース11と入出力リード5bとは電気的に接続されている。圧電素子1の上面に発泡シリコーン等から成る吸音材3を載置して、入出力リード5aおよび5bはPVC被覆ワイヤ付きコネクタ6のワイヤにそれぞれ半田付けされている。その上からシリコーン材、ウレタン材等から成る封止剤4を有底筒状ケース11内部に充填し構成する。有底筒状ケース11の側面開口部はすべてシリコーン材、ウレタン材等からなる充填材7を充填しておく必要がある。
図4は従来の実施の形態に関わる超音波送受信器と本発明の実施の形態に関わる超音波送受信器の指向特性を比較したものである。本発明の実施の形態における指向性は内部が長方形状の有底筒状ケースの狭い側の側面に設けた開口部が狭い側の中心軸より開口部の中心軸を一方にずらしたことでその方向に指向性の中心軸を偏心させることが出来る。
図5は従来の実施の形態に関わる超音波送受信器を用いたバックセンサの検出範囲の模式図、図6は従来の実施の形態に関わる超音波送受信器と本発明の実施の形態に関わる超音波送受信器を用いたバックセンサの検出範囲の比較模式図を示したものである。図5の様に従来の実施の形態に関わる超音波送受信器を用いたバックセンサは水平方向の検出範囲が広すぎて車両幅より広くなり余計な部分まで検出してしまっている。これに比べ図6の様に本発明の実施の形態に関わる超音波送受信器を用いたバックセンサでは水平方向の指向性を車両の内側に偏心させる事で検出範囲が車両幅よりはみ出さないようにすることが可能となり意図した理想的な検出範囲を得ることが出来る。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an ultrasonic transducer according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a schematic side view and a cross-sectional view using a bottomed cylindrical case in an ultrasonic transducer according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a bottomed cylindrical case 11 made of an aluminum material or the like having a rectangular inside has an opening in which the central axis of the opening is shifted to one side with respect to the central axis on the narrow side on the side surface on the narrow side. At this time, the center axis of the bottomed cylindrical case is indicated by the center axis 12, and the opening center axis is indicated by the center axis 13. The opening may be separated from the bottom surface of the bottomed cylindrical case 11 made of an aluminum material or the like, and the opening may completely reach the upper surface of the case. On the opposite side of the
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of another ultrasonic transducer according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a schematic side view and cross-sectional view using a bottomed cylindrical case in the ultrasonic transducer according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, a bottomed cylindrical case 11 made of aluminum or the like having a rectangular interior is provided with an opening in which the central axis of the opening is shifted to one side from the central axis on the narrow side on the side surface on the narrow side. At this time, the center axis of the bottomed cylindrical case is indicated by the center axis 12, and the opening center axis is indicated by the center axis 13. The opening may be separated from the bottom surface of the bottomed cylindrical case 11 made of an aluminum material or the like, and the opening may completely reach the upper surface of the case. On the opposite side of the
FIG. 4 compares the directivity characteristics of the ultrasonic transceiver according to the conventional embodiment and the ultrasonic transceiver according to the embodiment of the present invention. The directivity in the embodiment of the present invention is that the opening provided on the narrow side surface of the bottomed cylindrical case whose interior is rectangular is shifted by shifting the central axis of the opening to one side from the central axis on the narrow side. The central axis of directivity can be decentered in the direction.
FIG. 5 is a schematic diagram of a detection range of a back sensor using an ultrasonic transmitter / receiver according to the conventional embodiment, and FIG. 6 is an ultrasonic transmitter / receiver according to the conventional embodiment and an ultrasonic according to the embodiment of the present invention. The comparison schematic diagram of the detection range of a back sensor using a sound wave transceiver is shown. As shown in FIG. 5, the back sensor using the ultrasonic transceiver according to the conventional embodiment has a detection range in the horizontal direction that is too wide and wider than the vehicle width, and has detected an extra portion. In contrast, in the back sensor using the ultrasonic transceiver according to the embodiment of the present invention as shown in FIG. 6, the detection range does not protrude beyond the vehicle width by decentering the horizontal directivity to the inside of the vehicle. And an intended ideal detection range can be obtained.
本発明は、車のバックセンサのみならず、防滴型超音波送受波器が利用されている様々な分野に適用できる。 The present invention can be applied not only to a back sensor of a car but also to various fields where a drip-proof ultrasonic transducer is used.
1 圧電素子
2 有底筒状ケース
3 吸音材
4 封止剤
5a 入出力リード
5b 入出力リード
6 PVC被覆ワイヤ付きコネクタ
7 側面充填材
8 樹脂製モールド
9 金属製端子
10 スペーサ
11 本発明の実施の形態に関わる有底筒状ケース
12 有底筒状ケースの中心軸
13 本発明の実施の形態に関わる有底筒状ケースの側面開口部の中心軸
DESCRIPTION OF
6 Connector with PVC Covered Wire 7 Side Filler 8
Claims (1)
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