JPS6234499A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は送・受波器を１つのケース内に収納した超音
波センサに関する。

［従来技術の説明］ 超音波信号を利用して車両と路面との間の距離を検出す
る超音波セン量すの例としては、例えば、特開昭５７−
１８２５４４号「路面状態検出装置」に示されるような
ものがある。

第４図〜第１０図は、このような超音波センサの構成及
び作用を示した説明図である。

第４図に示したように、超音波センサ１は間欠発振器２
と、送波器３と、受波ｖ！Ａ４と、増幅器５と、時間差
計測回路６と、を有して構成されている。

間欠発成４２は、第５図（ａ）に示されるように周期ｔ
２毎に、所定時間１＋の間高周波信号Ｓ１を発生して送
波器３へ供給する。これにより、送波器３から超音波パ
ルス信１１ｑ　３　、が対象物Ｄ（路面）へ向けて発射
される。

そして、対象物りにより反射された超音波パルス信＠Ｓ
２は、超音波受波器４に入射し、この受信信号Ｓ２は増
幅器５″Ｃ−増幅された後、時間差計測回路６へ入力さ
れる。

時間差計測回路６は、間欠発振器２から出力される高周
波信号Ｓ１の立ち上り口）点から前記増幅後の受信信号
Ｓ２の立ち上り時点までの時間差℃３を求めるのである
。この時間差ｔ３の１／２に音速を乗ずれば超音波セン
サ１と対象物り間の距離が求まることとなる。

なお、上記受信信号Ｓ２の立ら上り時点は受信信号Ｓ２
のレベルが所定のスレッシュホールドレベルＡを越えた
１１１点として検出されるものである。

また、上記送波器３と受波器４を第６図に示すように一
つのケース７内に収容したしのが１２案されている。

ケース７はプラスチック等の合成樹脂成形体から４【す
、送・受波器３，４を収容するとともに、該ケース７に
はそれらの送波面３ａおよび受波面４ａに通ずるホーン
状の送信口３ｂＪ−ｊよび受信口４ｂがｌｔｉ口形酸形
成ている。

また、送・受波器３．４とケース７との間には、ゴム等
の弾性体からなる音響インシュレーク３ｃ。

４０が介在されている。

ところが、このように、送・受波器３．４を近接させて
一つのケース７に収容すると、受波器４は第７図（ｂ）
に示すように、対象物りからの反射波＄２以外に、送波
器３の振動がケース８内を伝わってくるいわゆる回り込
み波Ｓ３も受信することになる。

特に、前記公報に示される技術のように車高（車体下面
と対地との距離）を検出する装置においては検出距離が
短い（１５〜４００ｍ）ため、第７図のように、反射波
Ｓ２と回り込み波Ｓ３が部分的に重なることがある。

第８図は反射波＄２と回り込み波Ｓ３が同位相で受信さ
れた場合についての説明図であり、又、第９図は反射波
Ｓ２と回り込み波Ｓ３が逆位相で受信された場合の説明
図である。

（ａ）図は２種の波８２．３３を、（ｂ）図はこれらの
波Ｓ２　、Ｓ３の合成波Ｓを、又、（Ｃ）図は２種の波
８２．８３が重なり合った結果、前記時間差計測回路６
が誤った検出を行うこととなることをそれぞれ示してい
る。

第８図（ａ）に示すように、回り込み波Ｓ３が反則波Ｓ
２と同位相で受信された場合、合成波Ｓは第８図（ｂ）
に示したようにレベル増加し、第８図（Ｃ）に示したよ
うに反射波Ｓ２の立ち上り時点くスレッシュホールドレ
ベルＡを越える時点ｔ３′　）が△ｔｌ　だけ早まるの
である。

また、第９図（ａ）に示したように、回り込み波Ｓ３が
反射波Ｓ２と逆位相で受信された場合、合成波Ｓは、第
９図＜ｂ＞に示すようにレベル減少し、第９図（Ｃ）に
示したように反射波Ｓ２の立ち上り時点［３′−が△【
２だけ遅れるのである。

このように反射波Ｓ２の立ち上り部分で回り込み波Ｓ３
の車なりがあると、第８図（Ｃ）および第９図（Ｃ）に
示すように時間差ｔ３に△ｔ１．Δｔ２の誤差が生じ、
検出精度が低下することになる。又、超音波センサを前
述の如き「路面状態検出装置」に用いるＪ：うな場合に
は、雪道や砂利道における路面での超音波の吸収が大き
いことを考慮してスレッシュボールドレベル八を小さい
直に設定するのでその影響も大となる。

この為、上記の如き従来よりの超音波センサ１にあって
は、回り込み波の影響を低減させる目的でゴム等弾性体
で形成される音響インシュレータ３ｃ、４ｃが設けられ
てはいるものの、回り込み波Ｓ３を十分小さな値とする
ことが困難であり、特に低温の環境下ではインシュレー
タ３０．４０の弾性が低下し、その防音効果が減衰する
ため回り込み波Ｓ３の強度が低温時に大きくなるという
問題点があった。

即ち、第１０図に常温時（２０℃）と低温時（−３０℃
）との比較結果で示したように、Ｋ　Ｒインシュレータ
３ｃ、４ｃを形成する材料の剛性が低温時に高くなるこ
とに起因して、回り込み波Ｓ３の強度が（ＩＣ温時に高
くなっているのである。

［発明の目的］ この発明の目的は、回り込み波を効果的に減少させると
ともに、特に低温時においても、その減少効果を低減さ
せることがない超音波セン号を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するためにこの発明では、送・受波器を
１つのケース内に収容して成る超音波セン号において、
少なくとも送・受波器の送波面又は受波面以外の振動面
の一部−に空間部分を形成し、前配送波面及び受渡面並
びに前記空間部分を除いて弾性体で被覆して超音波セン
サを構成し、前記空間部分で回り込み波を減少させると
１Ｉｔ＝に該空間部分の形成により低温時の前記弾性体
の弾性低下による回り込み波の強度が高くなるのを防止
した。

［実施例の説明］ この発明の一実施例を第１図に示ず。なお、同図におい
て、第６図に示した従来例と同一構成部材には同一符号
を付しである。また、電気的構成は第４図に示したもの
と同一であるものとして図示は省略する。

本実施例の超音波センサ８は、送波器３の端子９部分と
受波器４の端子１０部分とに空間部分１１および１２を
形成し、送波器３と受波器４の振動面のうち、送波面３
ａおよび受波面４ａと、前記空間部分１１．１２に相当
する振動面とを除く振動面を弾性体の音響インシュレー
タ３ｄ　、　４ｄで被覆して形成した。

上記音響インシュレータ３ｄ、４ｄを形成する材料とし
ては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンターポ
リマ）やＥＰＭ（エチレン・プロピレンコポリマ）等の
エチレンプロピレン・ゴムをす質としたゴム状の弾性体
を用いることができる。なお、弾性体の構造としては、
ソリッド構造より独立気泡構造とする方が望ましい。

以上の構成に係る超音波センサ８では、従来例に示した
超音波センサ１と同様に送波面３ａから超音波を送波し
、対象物Ｄ（第４図参照）からの反射波を受波面４ａで
受波することができるが、空間部分１１．１２を形成し
たことで回り込み波を小さくすることができると共に低
温時においても回り込み波を大ぎくすることがない。

第２図に常温時〈２０°Ｃ）と低温時（−３０℃）にお
ける回り込み波の強度の比較実験の結果を示している。

実線は常温時の回り込み波の強度を示しており、又、破
線は低温時の回り込み波の強度を示している。

図示の実験結果から明らかなように、本例では、空間部
分１１．１２の形成結果から回り込み波の強度を低下さ
けることができると共に低温時においてもその強度を高
くすることがない。なお、これらの効果は一り０℃〜→
−１００℃の範囲において同様であることが確かめられ
ている。

よって、本実施例に係る超音波センサ８では広い温度範
囲で回り込み波を少なくすることができ、検出精度を広
い温度範囲で良好とすることが可能となる。

なお、ＥＰＤＭやＥＰＭは、耐候性や耐薬品性が良好で
あり、自動車用部品として好適であるが音響インシュレ
ータとしては上記以外の弾性体を使用可能である。又、
特願昭５９−１０７５５９に示されるような独立発泡構
造の弾性体が好適である。又本実施例では、送・受波器
３，４の端子９．１０部分に空間部分を設けたので、特
に端子部９．１０に回り込み波の影響が伝達することな
く減衰効果をもたらすことができる。

この発明の他の実施例を第３図に示す。

本実施例に係る超音波センサ１３は超音波送・受波器３
．４を被覆する音響インシュレータ３ｅ。

４Ｃを端子９．１０の取付けられた送・受波器３゜４と
１体に成形したものである。

この、ような構成によって前記実施例と同様の効果を得
るとともに送波器３および受波器４と音響インシュレー
タ３ｄ　、４ｄとの密着性をそれぞれ高めることが可能
であり、両者間の間隙を通して水が浸入し低温時に氷結
することを防ぐことができる。又、送波器３および受波
器４を安定化して長期に亘って使用することが可能とな
る。さらにまた、組立て工程の削減を図ることができる
と共に組立て時における送・受波器３，４の位置決めに
バラツキが生ずるのを解消することができる。

ところで、本実施例における超音波センサ１３の製作に
際しては特別の配慮が必要である。

と言うのは、第３図と第１図とを比較すれば明らかなよ
うに、第３図においては、端子９．１０を備えた送・受
波器３．４と音響インシュレータ３ｄ　、４ｄとが１体
化されており、かつ、両者の間に空間部分１１．１２が
形成されている。従って、第１図に示した例では音響イ
ンシュレータ３ｄ、４６部分を上部と下部に分けて２体
形成し、これに送・受波器３．４を組合わせればよいの
であるが、送・受波器３．４と音響インシコレータ３ｅ
　、４ｅを１体化したようなものにあっては空間部分１
１．１２を形成するのが通常方法では困難である。

そこで、本実施例では次の３つの方法を捉１６する。

■　第１の方法は、まず、音響インシュレータ３ｅ　、
４ｅを送・受波器３．４とは別体に製作する。この製作
は金型を用いて通常のスポンジ成形方法で製作できる。

しかる後、送・受波器３．４を音響インシュレータ３ｅ
　、４ｅ内に嵌入するのである。

この場合、ｂ饗インシュレータ３ｄ　、４ｄを伸びの大
きな独立気泡のゴム状弾性体で形成Ｊれば送・受渡口を
介して十分嵌入可能であるが、伸びの少ない弾性体の場
合には、第３図にＪ３いて音響インシュレータ３ｅ、４
ｅの下方に割りを入れておき、この部分を後で＠着剤で
接＠すれば良いことになる。

■　第２の方法は２回の製作工程で製作する方法である
。

まず、８＝響インシコレータ３ｅ、４ｅの成形温度（例
えば１５０℃）より高い温度（例えば１６０℃）で昇華
あるいは液化する物質を、空間部分１１．１２に相当す
る領域にあらかじめ固設する。

次に、この送波器３および受波器４を音響インシュレー
タ３ｅ、４ｅを成形する金型に、スポンジ生地と共に設
置する。

すると、スポンジ生地は成形温度で膨張固化して１！イ
ンシュレータ３ｃ、４ｅを形成する。

そこで、音響インシュレータ３ｅ　、４ｅの取付けられ
た送・受波器３，４を金型から外し、前記昇華あるいは
液化する温度より高い温度（例えば１６５℃）に置くの
である。

これにより、昇華あるいは液化する物質は昇華あるいは
液化され、端子隙間から除外されて第３図に示したよう
な空間部分１１．１３を形成することができるのである
。

■　ｖｊＳ３の方法は１回の製作工程で製作する方法で
ある。

まず、Ｂ［インシュレータ３ｅ、４ｃの成形温度（１５
０℃）より低い温度で液化あるいは昇華する有機物質、
例えばパラフィンやウレタンやグリセリン等を空間部に
相当する領域にあらかじめ送波器３および受波器４と一
体に固設させる。

次に、この送波器３および受波器４を、音響インシュレ
ータ３ｄ、４ｄを成形する金型に設置し、７）’３１イ
ンシュレータ３ｅ、４ｃの材料となるゴム生地を添加し
、音響インシュレータを成形させる。

この時、音響インシュレータの成形温度以下で液化ある
いは昇華する物質が液化あるいは昇華し、送波器３およ
び受波器４の端子を通して液体あるいは気体を流出させ
ることができるので空間部分１１．１２が形成されるの
である。

なＪ３、空間部分１１．１２の形成はこの他いかなる方
法で形成されても良いのであり、上記３例に限定される
ものではない。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明に係る超音波センサでは
、回り込み波を効果的に減衰させることが可能であり、
特に低温時においてもこの減衰効果を低減させることが
ない。

従って、この発明に係る超音波センサは高精度となり、
特に、雪道や砂地で使用されることのある路面状態検出
装置の如きものに用いて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す超音波センサの断面
図、第２図はその作用の説明図、第３図はこの発明の他
の実施例を示すｉＩｉ音波センサの断面図である。 第４図は従来例及びこの発明の説明に共用される超音波
センサの電気的構成図、第５図は送信波と反射波の関係
を示す計ｉＴ！ｌＧ明図、第６図は従来の超音波センサ
の一例を示す断面図、第７図は従来の超音波センサにお
ける回り込み波の説明図、第８図及び第９図は反射波と
回り込み波の合成のされ方を示す説明図であり、第８図
は反射波と回り込み波が同位相の場合を示す説明図、第
９図は逆位相の場合を示す説明図、第１０図は従来の超
音波センサにおける回り込み波の温度変化に伴う強度変
化の状態を示す説明図である。 ３・・・送波器 ３ｄ、／ｌｄ・・・送波器側音響インシュレータ４・・
・受波器 ３ｅ、４ｃ・・・受波器側音響インシュレータ７・・・
ケース ８．１３・・・超音波センサ １１．１２・・・空間部分 Ｓｌ・・・送信波 Ｓｌ・・・反射波 Ｓ３・・・回り込み波 特　許　出　願　人　日産自動車株式会社第１図 Ｉ、／８　Ｇ　ｆ；間 ３冒　４ｄ 第２図 ｆｔ閾−一争 第３図 第４図 第５図 第６図 ７″ 第７図 第８図　　　　　　第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　送・受波器を１つのケース内に収容して成る超音波セ
   ンサにおいて、少なくとも前記送・受波器の送波面又は
   受波面以外の振動面の一部に空間部分を形成し、前記送
   波面及び受渡面並びに前記空間部分を除いて前記送・受
   波器を弾性体で被覆したことを特徴とする超音波センサ
   。