JPH0543421Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

産業上の利用分野 本考案は自動車の車高センサ等に使用される空
中超音波トランスジユーサに関する。 従来の技術 圧電素子の広がり振動モード、或いは厚み縦振
動モードによつて超音波を発する空中超音波トラ
ンスジユーサの典型的な先行技術は第４図に示さ
れている。空中超音波トランスジユーサは、一方
側（第４図の下方側）に開口した金属製ケース１
と、金属製ケース１の前記開口に取付けられ金属
製ケース１を支持する基台２とを有する。金属製
ケース１は、円筒状の側部３と、放射面を構成す
る円板状の前面部４とを有し、この前面部４の厚
みｔ１は、側部３の厚みｔ２よりも極めて小さく
選ばれる。前面部４の背後面には、圧電素子５が
貼着されている。また基台２にはピン端子６ａ，
６ｂが挿通しており、このピン端子６ａはリード
線７ａを介して金属ケース１に接続され、ピン端
子６ｂはリード線７ｂを介して圧電素子５に接続
されている。 考案が解決しようとする問題点 上記構成を有する空中超音波トランスジユーサ
では、発振時に金属ケース１が全体としてピスト
ン運動的に振動する。したがつて、第５図に示す
ようにメインローブ１１と共にサイドローブ１２
も発生する。そのため、側面方向からの不要な超
音波を受けてしまうことがあり、検出精度が劣化
する。 またこのような構成を有する空中超音波トラン
スジユーサでは、半減角θ^1/2は第１式で求められ
る。 θ^1/2≒sin^-1（0.71λ／ｄ） ……(1) ここでλは波長を示し、ｄは反射面である前面
部４の直径を示す。この第１式から明らかなよう
にｄを小さくすると半減角θ^1/2が大きくなる。し
たがつてセンサの小型化の要請を達成すべく直径
ｄを小とすると、半減角θ^1/2が大きくなり、これ
に起因してセンサの検出精度が劣化する。したが
つて従来からサイドローブのない、指向性の鋭い
しかも小型化された空中超音波トランスジユーサ
が所望されていた。 本考案の目的は、上述の技術的問題点を解決
し、サイドローブの発生を防ぎかつ指向性を鋭く
するようにすると共に可及的に装置の小型化を図
ることができるようにした空中超音波トランスジ
ユーサを提供することである。 問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本考案は、金属製振
動板の背後面に圧電素子が貼着された構造を有す
る空中超音波トランスジユーサにおいて、前記振
動板を、少なくとも２回以上折り曲げて第１折曲
部、第２折曲部を有する段付状円形に形成し、こ
の振動板は、第２折曲部よりも開放端側のノード
ラインに沿つて振動板の表裏側に配設された第１
弾性体と第２弾性体により基台とカバー部との間
に弾性支持されると共に、前記第２弾性体を支持
する基台の外周面に取り付けられ、かつ超音波の
送出方向となる基台の前方側を周縁状に覆うカバ
ー体の内周端縁部が、前記振動板における第１折
曲部と第２折曲部との間で形成された側部に対し
て対向するように半径方向内方に向かうにつれて
縮径状に傾斜していることを特徴とするものであ
る。 作 用 本考案に従えば、振動板が２回以上折り曲げら
れた段付状円形に形成されて基台に弾性支持され
ているため、全方位的な指向性が得られる。また
前記基台の外周面に取り付けられているカバー体
の内周縁部が超音波の反射面を構成すべく半径方
向内方に向かうにつれて縮径状に傾斜しているた
め振動板の側部外周面から発振した超音波は、カ
バー体における反射面の角度に基づき反射して前
方に送出される。この反射面から前方に送出され
た超音波は、振動板の前面部から発振された超音
波と重畳される。したがつて、サイドローブの発
生を防ぐことができかつ指向性を鋭くすることが
できる。なお、反射面の傾斜角度を適宜調整する
ことによつて、指向性を変化させることが可能と
なる。 実施例 第１図は本考案の一実施例の空中超音波トラン
スジユーサ１０の断面図であり、実施例では図面
の上側となる方向を前方側、又図面の下側となる
方向を背面側として説明する。空中超音波トラン
スジユーサ１０は、基本的には背後面に圧電セラ
ミツクなどによつて実現される圧電素子１１が貼
着された金属製振動板１２と、振動板１２を支持
する基台１３と、カバー体１４とを含む。基台１
３は、円板状の底部１３ａと、側壁１３ｂとを有
する。底部１３ａには、環状の弾性体１５が嵌ま
り込む環状の凹所１６が形成されている。この弾
性体１５は、たとえばゴムなどから成る。 前記基台１３の側壁１３ｂの外周面には、カバ
ー体１４が取付けられる。このカバー体１４は、
側壁１３ｂに取付けられる取付部１４ａと、基台
１３の前方側を周縁状に覆うカバー部１４ｂとを
有すると共に、該カバー部１４ｂはその内面で環
状の弾性体１７を内接し、該弾性体１７を抑える
押え片１８と、該押え片１８につらなり半径方向
内方に向かうにつれて縮径状に傾斜した傾斜片１
９とを有する。弾性体１７は、たとえばゴムなど
から成る。前記傾斜片１９の外表面は、後述する
ように振動板１２から発振された超音波を反射さ
せて前方側に送出する反射面１９ａを構成する。 振動板１２は、金属製平板が２回折曲げられて
段付状円形に形成され、圧電素子１１を背面側に
備える前面部１２ａと、該前面部１２ａにつなが
り基本モードのノードライン近傍位置で折曲され
て外周側に向かうにつれて拡径した傾斜状の側部
１２ｂと、該側部１２ｂにつらなり２次モードの
ノードライン近傍位置で折曲され外周方向に延長
する平坦な周縁状のフランジ部１２ｃとから構成
されている。 前記フランジ部１２ｃはその上下面を弾性体１
５，１７により挟持されており、該弾性体１５，
１７は基台１３と押え片１８との対向内面間で支
持されている。即ち金属振動板１２は基台１３に
弾性支持された状態と成る。このような金属振動
板１２を段付状円形に折曲形成し、かつ前記フラ
ンジ部１２Ｃで弾性支持することによつて全方位
的な指向性が得られると共に、２次モードの振動
を引き出すことができる。したがつて本考案に従
う振動板１２では、基本モード以外に２次共振を
利用することができる。 なお、基台１３の底部１３ａにはピン端子２０
ａ，２０ｂが挿通しており、ピン端子２０ａはリ
ード線２１ａを介して振動板１２に接続され、ピ
ン端子２０ｂはリード線２１ｂを介して圧電素子
１１に接続されている。底部１３の背面側には、
シール部材２２が充填されている。 次にこのような構成を有する空中超音波トラン
スジユーサの動作について説明する。圧電素子１
１に電圧が印加されると、振動板１２が屈曲振動
する。これによつて前面部１２ａから超音波が発
振されると共に、第２図に示すように側部１２ｂ
外周面からもリング状の超音波が発振される。側
部１２ｂ外周面からの超音波は、第２図の参照符
Ｍで示すように反射面１９ａに反射して前方側に
放射される。これによつて前面部１２ａからの超
音波と側部１２ｂ外周面からの超音波とが、前方
側で重畳される。したがつて第３図に示すように
指向性を鋭くすることができる。また平面波を一
度反射面１９ａに反射させて超音波ビームを作つ
ているため、サイドローブが生じない。 なお、第２図１は反射面１９ａの傾斜角度αが
小さい場合の状態を示し、第２図２は傾斜角度α
が大きい場合の状態を示しており、第２図１およ
び第２図２から明らかなように第２図２の場合の
方は、第２図１の場合より指向性が鋭い。 こうして傾斜角度αを予め設定することによつ
て指向性を変化させることが可能となる。また特
定の場合に焦点を合わせることも可能となる。 第１表は本件考案者の実験結果を示す表であ
る。

【表】 なお、第１表は、放射面の直径が10mm、周波数
が40KHzの場合について求めたものであり、また
本件考案の傾斜角度αはα＝40°としたものであ
る。 この第１表から明らかなように本件考案の場合
は、従来品に比べ格段に半減角θ^1/2を小さくする
ことができた。したがつて半減角θ^1/2をセンサの
検出精度の許容値範囲内に設定した場合、本考案
の方が従来品よりも放射面の直径を小さくするこ
とができるため、装置の小型化を図ることができ
る。 考案の効果 以上のように本考案のよれば、カバー体の前方
側周縁部が、反射面を構成すべく半径方向内方に
向かうにつれて縮径状に傾斜しているため、振動
板からの平面波を前記反射面に反射させて前方側
に放射させることができ、これによつてサイドロ
ーブの発生を防ぐことができる共に、指向性を鋭
くすることができる。また反射面の傾斜角度を予
め設定することによつて、指向性を変化させるこ
とが可能となる。さらに半減角を予め定めた値に
設定したとき、先行技術に比べ、放射面の直径を
小さくすることができ、したがつて装置の小型化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の空中超音波トラン
スジユーサ１０の断面図、第２図は振動板１２の
振動時に側部１２ｂ外周面から発振される超音波
の進行状態を示す図、第３図は本考案に従う空中
超音波トランスジユーサの指向性を示すグラフ、
第４図は典型的な先行技術の断面図、第５図は先
行技術の指向性を示すグラフである。 １０……空中超音波トランスジユーサ、１１…
…圧電素子、１２……金属製振動板、１２ａ……
前面部、１２ｂ……側部、１２ｃ……外向きフラ
ンジ部、１３……基台、１４……カバー体、１
５，１７……弾性体、１９……傾斜片、１９ａ…
…反射面、α……反射面１９ａの傾斜角度。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 金属製振動板の背後面に圧電素子が貼着された
   構造を有する空中超音波トランスジユーサにおい
   て、 前記振動板を、少なくとも２回以上折り曲げて
   第１折曲部、第２折曲部を有する段付状円形に形
   成し、この振動板は、第２折曲部よりも開放端側
   のノードラインに沿つて振動板の表裏側に配設さ
   れた第１弾性体と第２弾性体により基台とカバー
   部との間に弾性支持されると共に、前記第２弾性
   体を支持する基台の外周面に取り付けられ、かつ
   超音波の送出方向となる基台の前方側を周縁状に
   覆うカバー体の内周端縁部が、前記振動板におけ
   る第１折曲部と第２折曲部との間で形成された側
   部に対して対向するように半径方向内方に向かう
   につれて縮径状に傾斜していることを特徴とする
   空中超音波トランスジユーサ。