JP6581531B2

JP6581531B2 - 超音波センサ

Info

Publication number: JP6581531B2
Application number: JP2016054429A
Authority: JP
Inventors: 大近藤; 充保松浦; 岳人原田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: JP2017167061A

Description

本発明は、超音波センサに関する。

従来、車両のバンパ等に設けられた超音波センサにより車両と車両周囲の物体との距離を検知し、車両と物体との衝突を回避する制御が行われている。

このような超音波センサとして、例えば、特許文献１に記載の超音波センサがある。特許文献１に記載の超音波センサは、超音波の送受信面を有する振動体が収容されたセンサ部と、当該センサ部を車両バンパの孔に固定するためのベゼルとを有した構成とされており、ベゼルの一端に拡径されたフランジ部を有している。この超音波センサを車両に装着すると、振動体の送受信面とその送受信面の面周囲を囲むフランジ部の一端が、車両の表側に突出する。

特開２０１３−１２４８７０号公報

特許文献１に記載の超音波センサを搭載した車両の場合、降雨時において、車両の側面を伝って超音波センサに流れてきた雨水は、フランジ部の外表面を経由して振動体の送受信面へと伝わる。このとき、送受信面上を雨水が流れることで、物体の誤検知が懸念される。さらに、超音波センサの送受信面上を雨水が流下することに伴い、誤作動が発生するおそれもある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、流水に起因する性能低下を抑制することができる超音波センサを提供することを主目的とする。

本発明は、車両の外面部に取り付けられる超音波センサであって、超音波を送受信する送受信面を有する振動体が収容されたセンサ部と、前記送受信面の周囲を囲み、かつ前記外面部の表面に対して突出するようにして設けられる枠部と、を備え、前記枠部には、前記外面部への取り付け状態で前記送受信面の上方となる部位で、かつ前記枠部の正面視における外縁よりも内側の位置に、前記外面部の表面を伝う流水を前記送受信面の側方に案内する流水案内部が設けられている。

上記構成では、降雨時に車両の側面を伝って超音波センサに流れてきた雨水は、フランジ部に到達した後、流水案内部を介して送受信面の側方へと案内される。この場合、送受信面上を雨水が通過することが抑制される。そのため、流水に起因する超音波センサの性能低下を抑制することができる。

超音波センサをバンパに取り付けた状態の側面図。超音波センサをバンパに取り付けた状態の断面図。（ａ）超音波センサをバンパに取り付けた状態の正面図、（ｂ）（ａ）の３ｂ−３ｂ線断面図。バンパの表面を流下する水の動きを示す正面図。（ａ）超音波センサをバンパに取り付けた状態の正面図、（ｂ）超音波センサをバンパに取り付けた状態の正面図。（ａ）超音波センサをバンパに取り付けた状態の拡大断面図、（ｂ）超音波センサをバンパに取り付けた状態の拡大断面図。（ａ）超音波センサをバンパに取り付けた状態の正面図、（ｂ）（ａ）の７ｂ−７ｂ線断面図。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

図１は、本実施形態の超音波センサ２００を車両のバンパ１００に取り付けたときの状態を示した側面図である。図２は、図１の断面図である。なお、図１では、バンパ１００のみ断面を示している。超音波センサ２００は、例えば、車両の外面部であるバンパ１００に取り付けられ、車両周囲の物体の検知に用いられる。

超音波センサ２００は、バンパ１００に設けられた孔１０１内に固定される。超音波センサ２００は、センサ部２０とベゼル１０とを有した構成とされ、センサ部２０を孔１０１内にバンパ１００の裏側から挿入することで、バンパ１００へ固定される。

センサ部２０は、合成樹脂製のハウジング２３を備え、ハウジング２３には振動体２１と弾性部材２２とが収容されている。

振動体２１は、円柱状の構造を有しており、内部に圧電素子（図示せず）を備えている。振動体２１の一方の端面は、送受信面２１ａを構成している。この送受信面２１ａは、超音波を送信する送信面、及びこの送信面から送波された超音波を物体が反射した反射波として受信する受信面を兼ねている。本実施形態では、送受信面２１ａは、誘電性材料（例えば、アルミニウム）で構成され円形状に形成されている。

弾性部材２２は、弾性を有する樹脂、例えばシリコーンゴムにより形成されている。弾性部材２２は円筒状であり、筒内には振動体２１を収容している。そして、弾性部材２２は、振動体２１の側面、及び振動体２１の送受信面２１ａとは反対側の端面（底面）の一部を覆っている。弾性部材２２は、外部からの振動や振動体２１の送受信面２１ａ以外の面での送受振動を減衰する役割を担っている。

弾性部材２２の前端部から底部の内面までの長さは、振動体２１の送受信面２１ａから底面までの長さと等しくされている。したがって、振動体２１が弾性部材２２に収容された際に、振動体２１の送受信面２１ａと弾性部材２２の前端部は略面一となる。

ハウジング２３の一面には、一端が開口した円筒形の側壁部２３ａが設けられており、その側壁部２３ａの内部が、振動体２１及び弾性部材２２の収容部として機能する。側壁部２３ａからは、振動体２１の送受信面２１ａが露出している。また、ハウジング２３の中空部内には回路基板２４が収納されており、この回路基板２４はコネクタ（図示せず）を介して、車両側の電気回路と電気的に接続される。

ベゼル１０は枠部としてのフランジ部１１を有している。フランジ部１１は、送受信面２１ａ及び弾性部材２２の面周囲を囲むように円環状に形成されている。超音波センサ２００をバンパ１００に取り付けた際、フランジ部１１は、送受信面２１ａ及び弾性部材２２の前端部とともに、バンパ１００の表面に突出するように構成されている。フランジ部１１の外径は、バンパ１００の孔１０１の内径よりも大径に設定されており、バンパ１００の孔１０１に超音波センサ２００が固定された状態では、フランジ部１１の背面側がバンパ１００の表面に当接する。

フランジ部１１は、表面部１１ａと背面部１１ｂを有している。表面部１１ａは、超音波センサ２００を車両に取り付けた際に、車両の外側を向く面である。本実施形態において、表面部１１ａは、送受信面２１ａから離れるほどバンパ１００の表面に近づくテーパ面を有している。一方、背面部１１ｂは、バンパ１００の表面と対向する面であり、背面部１１ｂの一部はバンパ１００の表面に当接している。

図３（ａ）には、超音波センサ２００をバンパ１００に取り付けた際の正面図を示す。表面部１１ａは、送受信面２１ａ及び弾性部材２２と、同心円状に構成されている。

ここで、降雨時に車両に降った雨水は、車両の側面を流下して、超音波センサ２００が取り付けられたバンパ１００の表面へと伝わる。

フランジ部１１には、このようにバンパ１００の表面を伝ってきた雨水（流水）を送受信面２１ａの側方に案内する流水案内部が設けられている。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、フランジ部１１は、バンパ１００への取り付け状態で送受信面２１ａの上方となる部位で、かつフランジ部１１の正面視における外縁よりも内側の位置に、流水案内部として水受け面１２を有している。

水受け面１２は、バンパ１００への取り付け状態で上方を向くように設けられている。すなわち、水受け面１２は、フランジ部１１の上端部１１ｃからそれぞれ左右斜め下方に向かって設けられている。この場合、水受け面１２を斜め下方へ延びる一対の傾斜面とすることで、上方から流下してきた雨水が溜まることなくスムーズに流れ落ちることができる。

本実施形態においては、水受け面１２を表面部１１ａの奥側（つまり、背面部１１ｂとバンパ１００の表面との間）に設けたことで、流水案内部は溝部１３を構成している。超音波センサ２００をバンパ１００の表側から見た場合には、溝部１３は表面部１１ａに隠れ、溝部１３を直接確認できない構造となっている。これにより、超音波センサ２００の見栄えを損なうことを抑制できる。

溝部１３は、背面部１１ｂとバンパ１００の表面を側面とし、水受け面１２を底面として構成される。この場合、バンパ１００の表面を伝ってきた雨水は、直接溝部１３へと入り込み、送受信面２１ａの側方へと案内される。これにより、雨水が表面部１１ａの側へ跳ね上がることを防ぐことができ、流水案内部の流水案内性能を高めることができる。

図４には、バンパ１００の表面を流下する水の動きを示す。降雨時に、バンパ１００の表面を流下し超音波センサ２００に流れてきた雨水は、フランジ部１１に到達すると、図中の矢印のように左右斜め下方向に延びる溝部１３に沿って、送受信面２１ａの両側の側方へと案内される。

上記構成により、本実施形態に係る超音波センサ２００は、以下の効果を奏する。

超音波センサ２００のフランジ部１１において、バンパ１００への取り付け状態で送受信面２１ａの上方となる部位で、かつフランジ部１１の正面視における外縁よりも内側となる位置に、水受け面１２を設けた。この場合、超音波センサ２００に流れてきた雨水は、水受け面１２を介して送受信面２１ａの側方へと案内される。これにより、送受信面２１ａの面上を雨水が通過することを防ぐことができ、流水に起因する超音波センサ２００の性能低下を抑制することができる。

流水案内部として水受け面１２を、バンパ１００への取り付け状態で上方を向き、かつ互いに逆の傾斜方向に延びるように設けた。この場合、雨水は水受け面１２の傾斜に沿って送受信面２１ａの両側の側方へスムーズに案内される。これにより、雨水が送受信面２１ａの面上を通過することが抑制される。

水受け面１２を表面部１１ａの奥側（つまり、背面部１１ｂとバンパ１００の表面との間）に設け、流水案内部として溝部１３を設けた。この場合、バンパ１００に取り付けられた超音波センサ２００をバンパ１００の表側から見ると、溝部１３の存在が表面部１１ａによって隠される。そのため、超音波センサ２００の見栄えを損なうことを抑制しつつ、所望の流水案内性能を付与することができる。

加えて、流水案内部を溝部１３とすることで、雨水がバンパ１００の表面を伝って流下する際、その雨水は直接溝部１３へ入り込むこととなる。そのため、雨水が表面部１１ａの側に跳ね上がることを抑制でき、流水案内部の流水案内性能を一層高めることができる。

また、上記実施形態の超音波センサ２００は、車両と物体との衝突を回避するシステムに適用される。衝突回避システムは、超音波センサの検出に基づいて、衝突を回避すべく自動的にブレーキ装置を作動させたり、警報装置を作動させたりするシステムである。上記構成によれば、送受信面２１ａの面上を雨水が通過することを防ぐことにより、超音波センサ２００の誤作動の発生を抑制でき、ひいては、ブレーキ装置や警報装置が不要に作動することを抑えることができる。

＜変形例＞
・上記実施形態では、溝部１３を構成する水受け面１２を、フランジ部１１の上端部１１ｃからそれぞれ左右斜め下方向へ延びるように設けた。この点、水受け面１２の配置はこれに限られず、雨水が上方から下方へスムーズに流下する構成であればよく、例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すような水受け面１２、ひいては溝部１３としてもよい。

図５（ａ）では、フランジ部１１の上端部１１ｃよりも鉛直下方向へ下がった箇所（例えば、フランジ部１１の径方向の厚みの中間点）を起点として、それぞれ左右斜め下方向へ延びるように水受け面１２を設けた。この構成によれば、雨水が送受信面２１ａの正面視左右方向の中心に沿って上方から流下した場合において、雨水が溝部１３へ入り込みやすくなる。これにより、雨水の表面部１１ａ側への跳ね上がりを防ぐことができ、溝部１３の流水案内性能を一層高めることができる。

図５（ｂ）では、送受信面２１ａの上方となる部位に、上方に凸の円弧形状に形成された水受け面１２を設けた。この構成によれば、溝部１３としては、送受信面２１ａの正面視左右方向の中心部において、溝の深さ（背面部１１ｂの上下方向の長さ）が最も大きくなる。その結果、この部分で大量の水を受け入れることが可能となる。すなわち、大量の雨水が送受信面２１ａの中心に沿って、溝部１３へ流下した場合において、水の受け入れ量が大きいため雨水が表面部１１ａの側に溢れ出ることを防ぐことができる。また、雨水が送受信面２１ａの中心付近を通る場合には、中心以外を通る場合よりも雨水を左右横方向に案内する必要性が増すと考えられ、上記構成は好適である。これにより、溝部１３の流水案内性能を一層高めることができる。

このように、送受信面２１ａの正面視左右方向の中心線上にも溝部１３を設けることで、見栄えを損なうことを抑制しつつ、超音波センサ２００に高い流水案内性能を付与することができる。

・上記実施形態では、表面部１１ａを、送受信面２１ａから離れるほどバンパ１００の表面に近づくように設けたが、例えば、図６（ａ）に示すように、表面部１１ａをバンパ１００の表面と平行に設けてもよい。この場合、例えば、溝部１３の側面となる背面部１１ｂもバンパ１００の表面と平行としてもよい。

・上記実施形態では、溝部１３の側面となる背面部１１ｂをバンパ１００の表面と平行に設けたが、例えば、図６（ｂ）に示すように、背面部１１ｂを表面部１１ａの外形に沿って設けてもよい。すなわち、表面部１１ａが送受信面２１ａから離れるほどバンパ１００の表面に近づくことに合わせて、背面部１１ｂも水受け面１２から離れるほどバンパ１００の表面に近づくように設けられる。

この構成によれば、溝部１３におけるバンパ１００の厚み方向の溝幅寸法が、水受け面１２の側、換言すると溝部１３の底側ほど大きくなる。つまり、溝部１３の内部の容量が大きくなるため、表面部１１ａの側に雨水が溢れ出ることを抑制しつつ、大量の水を案内することが可能となる。また、流路の幅寸法が大きくなることで、溝部１３の内部に水が残留することを防ぎ、排水性を高めることができる。

これにより、見栄えを損なうことを抑制しつつ、超音波センサ２００に高い流水案内性能を付与することができる。

・上記実施形態では、水受け面１２を表面部１１ａの奥側に設けたが、例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、水受け面１２を表面部１１ａの手前側に設けてもよい。この場合、水受け面１２は、上記実施形態と同様に上方を向くように設けられる。すなわち、取り付け状態におけるフランジ部１１の上端部１１ｃからそれぞれ左右斜め下方に向かって水受け面１２を設けた。なお、本実施形態においては、背面部１１ｂは、バンパ１００の表面と当接している。

・上記実施形態では、水受け面１２をバンパ１００の厚さ方向においてバンパ１００の表面に対して垂直な面として設けたが、例えば、バンパ１００の外側に、又はバンパ１００の表面側に向かって傾けてもよい。

・水受け面１２は必ずしも平らな面でなくてもよく、雨水等をスムーズに案内できる形状であれば、例えば、下方に凹んだ形状であってもよい。

・上記実施形態において、流水案内部を構成する部位（例えば、水受け面１２等）に、撥水加工や親水加工を施してもよい。これにより、水の流動が良くなり、流水案内部の流水案内性能を一層高めることができる。

・送受信面２１ａ及びフランジ部１１の形状は、円形に限られず他の形状であってもよく、例えば、四角形、六角形等の多角形でもよい。

・ベゼル１０とセンサ部２０とは、一体化されてバンパ１００に取り付けられるものであっても、ベゼル１０とセンサ部２０とが別々にバンパ１００に取り付けられるものであってもよい。別々に取り付けられる場合、バンパ１００に対して、ベゼル１０を表側から取り付け、センサ部２０を裏側から取り付ける構成としてもよい。

・上記実施形態では、超音波センサ２００が車両のバンパ１００に装着されるものとしたが、超音波センサ２００の取付対象はバンパ１００に限られず、車両のボディやボディ外装品に装着にされるものであってもよい。

１１…フランジ部、１２…水受け面（流水案内部）、１３…溝部（流水案内部）、２０…センサ部、２１…振動体、２１ａ…送受信面、１００…バンパ。

Claims

車両の外面部（１００）に取り付けられる超音波センサ（２００）であって、
超音波を送受信する送受信面（２１ａ）を有する振動体（２１）が収容されたセンサ部（２０）と、
前記送受信面の周囲を囲み、かつ前記外面部の表面に対して突出するようにして設けられる枠部（１１）と、
を備え、
前記枠部には、前記外面部への取り付け状態で前記送受信面の上方となる部位で、かつ前記枠部の正面視における外縁よりも内側の位置に、前記外面部の表面を伝う流水を前記送受信面の側方に案内する流水案内部（１２，１３）が設けられている超音波センサ。
前記流水案内部は、前記外面部への取り付け状態で上方を向き、かつ互いに逆の傾斜方向に延びる傾斜面（１２）を有している請求項１に記載の超音波センサ。
前記枠部は、前記送受信面の周囲を囲んで設けられ、かつ前記外面部の表面に沿って延びる表面部（１１ａ）を有し、その表面部の奥側に前記傾斜面が設けられている請求項２に記載の超音波センサ。
前記流水案内部は、前記外面部への取り付け状態で前記枠部の背面（１１ｂ）と前記外面部の表面との間に形成される溝部（１３）として設けられている請求項３に記載の超音波センサ。
前記溝部は、前記送受信面の正面視左右方向の中心部において、水の受け入れ容量が他の部位よりも大きいものとなっている請求項４に記載の超音波センサ。
前記表面部は、前記送受信面から離れるほど前記外面部に対して近づくように形成されており、前記溝部において、前記枠部の厚さ方向の溝幅寸法が前記傾斜面に近づくほど大きくなっている請求項４又は５に記載の超音波センサ。