超音波センサ
【課題】 車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる超音波センサを提供する。
【解決手段】 車両３のバンパー３１に設けられ、超音波を送受波することで検知エリア内の障害物の存在を検知する車両用障害物検知器１に用いられ、圧電基板が振動することにより超音波を送受波する圧電素子２１と、圧電素子２１が一面２２ａに接合される板状の音響整合層２２と、音響整合層２２を一面２２ａから支持し、内部に充填材２６を注入して圧電素子２１を封止して収納する振動ケース２３とを備え、バンパー３１に穿孔された取付孔３１ａに挿設され、音響整合層２２の他面２２ｂは、圧電素子２１と接合している一面２２ａに対して傾斜した傾斜面で構成され、バンパー３１の外面と平行に形成する。
【解決手段】 車両３のバンパー３１に設けられ、超音波を送受波することで検知エリア内の障害物の存在を検知する車両用障害物検知器１に用いられ、圧電基板が振動することにより超音波を送受波する圧電素子２１と、圧電素子２１が一面２２ａに接合される板状の音響整合層２２と、音響整合層２２を一面２２ａから支持し、内部に充填材２６を注入して圧電素子２１を封止して収納する振動ケース２３とを備え、バンパー３１に穿孔された取付孔３１ａに挿設され、音響整合層２２の他面２２ｂは、圧電素子２１と接合している一面２２ａに対して傾斜した傾斜面で構成され、バンパー３１の外面と平行に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して物体を検知する車両用障害物検知器に使用する超音波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波センサは、車両のバンパー等に搭載され、超音波マイクから超音波を間欠的に送波し、検知エリア内に存在する障害物からの反射波を受波することで障害物を検知する車両用障害物検知器等に用いられている。また、超音波センサは、検知エリアが限定できることや距離が測定できるという特徴をもっている。しかし、超音波は広い指向性を有するため、最大でも２ｍ程度の距離までの検知エリアで使用するシステムが一般的である。しかし、車両用障害物検知器としては、さらに長距離までの検知エリアを有する超音波センサが望まれていた。
【０００３】
図８（ａ）（ｂ）に、超音波センサ１１´を備えた車両用障害物検知器１の概略構成と検知エリアを示す。図８（ａ）は、車両３の上面図であり、車両用障害物検知器１のブロック構成図と、車両３の水平方向の検知エリアＡｈを示している。図８（ｂ）は、車両３の側面図であり、車両３の上下方向の検知エリアＡｖを示している。
【０００４】
車両用障害物検知器１は、超音波センサ１１´と、コントローラ部１２と、表示部１３とで構成されている。超音波センサ１１´は、超音波マイク２´を備えており、車両３後方のバンパー３１の両側方部に設けられている。表示部１３は、ブザーやＬＥＤ等で使用者に検知エリア内の障害物の存在を報知する。コントローラ部１２は、超音波センサ１１´が送受波する超音波を監視制御すると共に、表示部１３に検知結果を出力する。
【０００５】
車両用障害物検知器１の動作を説明する。まず、コントローラ部１２が間欠的に超音波パルス信号を生成して超音波センサ１１´に出力する。超音波センサ１１´は超音波パルス信号を増幅し、超音波マイク２´が超音波を送波する。そして、検知エリア内に障害物が存在した場合、超音波マイク２´が障害物からの反射波を受波し、超音波センサ１１´が受波した超音波パルス信号を増幅して、コントローラ部１２に出力する。そして、コントローラ部１２は、超音波を送波してから受波するまでの時間差に基づいて、障害物までの距離を算出する。障害物が所定の範囲内に存在すれば、コントローラ部１２は表示部１３に検知信号を出力し、表示部１３が使用者に障害物の存在を報知するものである。
【０００６】
超音波を用いる原理上、検知対象となる障害物によって、検知エリアは異なり、図８（ａ）（ｂ）に示した検知エリアは、Φ６０のプラスチック円柱（図示なし）を検知対象とした場合の検知エリアである。
【０００７】
次に、超音波を送受波する超音波マイク２´について説明する。従来、広がり振動モードを利用した圧電素子２１を用いた超音波マイク２´が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
図９（ａ）〜（ｃ）に超音波マイク２´の概略構成図を示す。図９（ａ）は超音波マイク２´の上面図、（ｂ）は超音波マイク２´のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波マイク２´のＢ−Ｂ´断面図である。
【０００９】
超音波マイク２´は、圧電素子２１と、音響整合層２２と、振動ケース２３と、コネクタ２５と、充填材２６とで構成されている。圧電素子２１は、圧電基板（図示なし）が広がり振動を行う円筒形状で形成されている。音響整合層２２は、円筒形状で一面２２ａと他面２２ｂは平行に形成されており、一面２２ａに圧電素子２１が接合されている。音響整合層２２は、圧電素子２１の音響インピーダンスと、空気の音響インピーダンスの差によって、境界面に生じる反射を抑制し、超音波の送受信効率を高めている。また、音響整合層２２の一面２２ａの周縁に、圧電素子２１を取り囲むように、リング状の振動ケース２３が接合され、音響整合層２２を支持している。また、圧電素子２１の一面２１ａおよび他面２１ｂからリード線２４ａ、２４ｂが引き出され、コネクタ２５に接続されている。そして、振動ケース２３の内側に充填材２６が充填され、圧電素子２１が封止されている。
【００１０】
上記の構成で、コネクタ２５から超音波パルス信号が入力されると、圧電素子２１が振動し、音響整合層２２を介して、音響整合層２２の他面２２ｂから超音波が出力される。また、音響整合層２２と接合している圧電素子２１の一面２１ａの法線方向が送波方向として超音波が送波される。なお、圧電素子２１は、厚み振動モードを利用するものでもよい。
【００１１】
図１０（ａ）〜（ｃ）に、上記の超音波マイク２´を用いて構成される超音波センサ１１´の概略構成図を示す。図１０（ａ）は超音波センサ１１´の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１´のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１´のＢ−Ｂ´断面図である。超音波センサ１１´は、上記の超音波マイク２´を固定する保持ゴム１１１と、コントローラ部１２および超音波マイク２´から出力される超音波パルス信号を増幅する電子回路部１１２と、超音波マイク２´と保持ゴム１１１と電子回路部１１２とを収納し、車両３のバンパー３１の取付孔３１ａに係止するハウジング１１３と、電子回路部１１２とコントローラ部１２とを接続する信号線１１４およびコネクタ１１５とで構成されている。
【００１２】
保持ゴム１１１は、有底円筒状に形成されており、超音波マイク２´が嵌め込まれ、超音波マイク２´の外面と保持ゴム１１１の内面とが当接することによって、超音波マイク２´を保持している。
【００１３】
電子回路部１１２は、信号線１１４およびコネクタ１１５を介して、コントローラ部１２から出力される超音波パルス信号を増幅する。そして、コネクタ２５およびリード線２４ａ、２４ｂを介して、増幅した超音波パルス信号を圧電素子２１に出力することで、圧電素子２１から超音波が送波される。また、検知エリア内に障害物が存在した場合、障害物によって反射した超音波を圧電素子２１が受波し、受波した超音波パルス信号を電子回路部１１２が増幅して、コントローラ部１２へ出力している。そして、コントローラ部１２が超音波を送波してから受波するまでの時間差に基づいて、障害物までの距離を算出している。
【００１４】
ハウジング１１３は、直方体形状のハウジング後部１１３ａと、ハウジング後部１１３ａの一面から一体に延設された略筒状のハウジング前部１１３ｂと、ハウジング前部１１３ｂの開口部周縁に突設された鍔部１１３ｃとからなる。ハウジング後部１１３ａは、直方体形状の内部に電子回路部１１２を収納している。ハウジング前部１１３ｂは、超音波マイク２´を保持した保持ゴム１１１が嵌め込まれており、保持ゴム１１１の外面とハウジング前部１１３ｂの内面とが当接することで、保持ゴム１１１を収納している。鍔部１１３ｃは、ハウジング前部１１３ｂの開口部周縁から外側へ向かって突設されている。また、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃと、保持ゴム１１１の開口部周縁と、超音波マイク２´の音響整合層２２の他面２２ｂとで構成される超音波センサ前面１１ａは、互いに面一に形成されている。
【００１５】
バンパー３１には、表裏に貫通するように穿孔された取付孔３１ａが設けられている。取付孔３１ａの外径は、ハウジング後部１１３ａおよびハウジング前部１１３ｂの外径と略同じ大きさである。そして、バンパー３１の表面側から、取付孔３１ａに超音波センサ１１´を挿入し、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃによって、バンパー３１に超音波センサ１１´が係止される。したがって、バンパー３１の外面から超音波センサ１１´が鍔部１１３ｃの高さ分のみ、突出していることとなる。鍔部１１３ｃは薄く形成されており、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とが平行に形成されている。
【００１６】
上記の構成で、コントローラ部１２から電子回路部１１２へ間欠的に超音波パルス信号が出力されると、電子回路部１１２は超音波パルス信号を増幅して、超音波マイク２´へ出力する。そして、超音波マイク２´の圧電素子２１が振動し、音響整合層２２の他面２２ｂから超音波が送波される。超音波の送波方向は、圧電素子２１の一面２１ａの法線方向、つまり、バンパー３１の外面に対して法線方向に超音波が送波される。そして、検知エリアに障害物が存在した場合、障害物の反射波を超音波マイク２´が受波し、電子回路部１１２が超音波パルス信号を増幅して、コントローラ部１２に出力する。コントローラ部１２は、超音波を送波してから受波するまでの時間差に基づいて、障害物までの距離を算出する。障害物が所定の距離内に存在する場合、コントローラ部１２は、表示部１３に検知信号を出力し、表示部１３が使用者に障害物の存在を報知する。
【００１７】
次に、超音波センサ１１´が障害物の存在を検知することができる検知エリアについて説明する。検知エリアは、超音波の送波方向、指向角および検知距離によって、決定される。図８（ａ）において、車両３の水平方向の検知エリアＡｈが、車幅３ａより外側の領域が含まれていると、衝突するおそれがない障害物を検知することとなり、使用者に不要な報知が行われる不具合が発生する。また、図８（ｂ）において、車両３の上下方向の検知エリアＡｖに、路面が含まれていると、路面を障害物と検知してしまう不具合が発生する。
【００１８】
そこで、３つの超音波センサ１１´を略等間隔に設け、中央に設けた超音波センサ１１´の検知距離を、両側部に設けた超音波センサ１１´の検知距離より長くすることで、車幅３ａの外側の領域を検地しない超音波センサ１１´が提案されている（例えば、特許文献２）。超音波センサ１１´の検知エリアは近距離で狭く、遠距離になるにつれて広くなる特性を考慮し、両側部に設けた検知距離の短い超音波センサ１１´で近距離の領域のみ検知し、中央に設けた検知距離の長い超音波センサ１１´で遠距離の領域を検知している。それによって、両側部に設けた超音波センサ１１´で近距離の車幅３ａ内の領域のみ検知し、中央に設けた超音波センサ１１´で遠距離の車幅３ａ内の領域を検知している。
【００１９】
また、超音波マイク２´の音響整合層２２の他面２２ｂの周縁に面取りを施して傾斜面を形成することで、超音波の指向角を調整した超音波センサ１１´が提案されている（例えば、特許文献３）。音響整合層２２の他面２２ｂの周縁に施した面取りの寸法を大きくなるにしたがって、超音波の指向角が増加し、面取りの寸法を小さくするにしたがって、超音波の指向角が低減する。このように、音響整合層２２の他面２２ｂの周縁に施した面取りの寸法を変化させることによって、超音波の指向角を調整することができる。したがって、車両３に超音波センサ１１´を設置時に、超音波の指向角を調整して、車幅３ａの外側の領域や路面を検知しないようにすることができる。
【００２０】
また、超音波マイク２´の音響整合層２２において、一方向の両端部の厚さが中央部の厚さよりも薄く、直交する他方向の厚さを均一に形成することで、超音波の水平方向と上下方向の指向角度を調整した超音波センサ１１´が提案されている（例えば、特許文献４）。音響整合層２２の厚みを上記のように形成することによって、一方向の超音波の指向角度を狭く、他方向の超音波の指向角度を広くすることができる。そして、一方向が車両３の上下方向に、他方向が車両３の水平方向となるように超音波マイク２´をバンパー３１に設けることによって、指向角度が広い他方向側で、水平方向の車幅３ａ内の領域を検知する。また、指向角度が狭い一方向側で上下方向を検知するので、路面を検知しないようにすることができる。
【００２１】
このように、特許文献２〜４の超音波センサは、超音波の検知距離または指向角を調整することで検知エリアを設定し、車幅３ａの外の領域や路面を検知しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特許第２６５１１４０号公報
【特許文献２】特公平３−４２６３５号公報
【特許文献３】特開昭６４−８５０００号公報
【特許文献４】特開２００３−１６３９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、上記で説明した従来の超音波センサは、バンパー３１の外面が湾曲や傾斜している場合、超音波の送波方向が車両３の前後方向３ｂからずれることとなる。
【００２４】
図１１（ａ）（ｂ）に、バンパー３１が車両３の水平方向に対して湾曲している場合の検知エリアを示す。図１１（ａ）は水平方向の検知エリアＡｈ、（ｂ）は上下方向の検知エリアＡｖを示している。
【００２５】
図１１（ａ）に示すように、車両３の水平方向において、超音波センサ１１´設置箇所のバンパー３１の外面が、車両３の前後方向３ｂに直交する左右方向３ｃに対して、角度α傾いているとする。上記で説明したように、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とが平行となるように超音波センサ１１´を設置した場合、水平方向における超音波の送波方向Ｈは、車両３の前後方向３ｂに対して側方側へ角度α傾くこととなる。それによって、水平方向の検知エリアＡｈに、車幅３ａの外側の領域が含まれることになり、衝突するおそれがない障害物を検知して、使用者に不要な報知が行われる不具合が発生する。また、超音波の送波方向Ｈが、車両３の前後方向３ｂに対して側方側へ傾くことによって、車両３の後方において、２個の超音波マイク２´の水平方向の検知エリアＡｈの間に隙間が発生し、障害物を検知できない領域が存在することとなる。
【００２６】
また、車両３の上下方向に対して傾斜や湾曲しているバンパー３１に設置した場合、超音波の送波方向は、車両３の前後方向３ｂに対して下方側または上方側へ傾くこととなる。
【００２７】
図１２（ａ）（ｂ）に、バンパー３１が車両３の上下方向に湾曲している場合の検知エリアを示す。図１２（ａ）は水平方向の検知エリアＡｈ、（ｂ）は上下方向の検知エリアＡｖを示している。
【００２８】
図１２（ｂ）に示すように、車両３の上下方向において、超音波センサ１１´設置箇所のバンパー３１の外面が、車両３の上下方向に対して、角度β下方側へ傾いているとする。上記で説明したように、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とが平行となるように超音波センサ１１´を設置した場合、上下方向における超音波の送波方向Ｖは、車両３の前後方向３ｂに対して下方側へ角度β傾くこととなる。それによって、上下方向の検知エリアＡｖに、路面が含まれることとなり、使用者に不要な報知が行われる不具合が発生する。
【００２９】
そこで、傾斜角αで傾斜したバンパー３１に、従来の超音波センサ１１´を設置する場合、超音波センサ前面１１ａが前後方向３ｂに対向するように、超音波センサ１１´の設置方向を調整して設置することで、上記の問題を解消することができる。図１３（ａ）〜（ｃ）に、従来の超音波センサ１１´を傾斜したバンパー３１に設置したときの概略構成図を示す。図１３（ａ）は超音波センサ１１´の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１´のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１´のＢ−Ｂ´断面図である。
【００３０】
しかし、このように超音波センサ１１´を設置した場合、図１３（ｂ）に示すように超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とを平行に構成することができない。また、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃの厚みがＡからＡ´に向かうにつれて大きくなり、バンパー３１に対する超音波センサ１１´の突出量が増加することになる。したがって、超音波センサ１１´がバンパー３１に対して外観的に目立つことになり、バンパー３１の意匠が損なわれる。
【００３１】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる超音波センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
請求項１の発明は、車両側面の設置面に設けられ、超音波を送受波することで検知エリア内の障害物の存在を検知する車両用障害物検知器に用いられ、圧電基板が振動することにより超音波を送受波する圧電素子と、当該圧電素子が一面側に接合される板状の音響整合層と、音響整合層を一面側から支持し、内部に充填材を注入して圧電素子を封止して収納する振動ケースとを備え、設置面に穿孔された取付孔に挿設され、音響整合層の他面は、圧電素子と接合している一面側に対して傾斜した傾斜面で構成され、設置面と平行に形成されることを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる。
【００３４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の水平方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、超音波センサの設置面が、車両の水平方向に湾曲または傾斜している場合でも、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる。
【００３６】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の上下方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、超音波センサの設置面が、車両の上下方向に湾曲または傾斜している場合でも、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる。
【００３８】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の水平方向および上下方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする。
【００３９】
この発明によれば、超音波センサの設置面が、車両の水平方向および上下方向に湾曲または傾斜している場合でも、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる。
【発明の効果】
【００４０】
以上説明したように、本発明では、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）〜（ｃ）本発明の第１の実施形態の超音波マイクの上面および断面を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）同上の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）車両用障害物検知器のブロック構成図と、本発明の超音波センサの検知エリアを示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）同上の第２の実施形態の超音波マイクの上面および断面を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）同上の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）同上の第３の実施形態の超音波マイクの上面および断面を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）同上の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）車両用障害物検知器のブロック構成図と、従来の超音波センサの検知エリアを示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）従来の超音波マイクの上面および断面を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）同上の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）車両用障害物検知器のブロック構成図と、従来の超音波センサの検知エリアを示す図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）車両用障害物検知器のブロック構成図と、従来の超音波センサの検知エリアを示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）従来の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４３】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態を図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の超音波マイク２の概略構成図であり、（ａ）は超音波マイク２の上面図、（ｂ）は超音波マイク２のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波マイク２のＢ−Ｂ´断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、超音波マイク２を備えた超音波センサ１１の概略構成図であり、（ａ）は超音波センサ１１の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１のＢ−Ｂ´断面図である。図３（ａ）（ｂ）は、車両用障害物検知器１のブロック構成図と、超音波センサ１１の検知エリアを示しており、（ａ）は車両３の上面図であり、車両用障害物検知器１のブロック構成図と水平方向の検知エリアＡｈ、（ｂ）は車両３の側面図であり、上下方向の検知エリアＡｖを示している。
【００４４】
なお、本実施形態は、図３（ａ）に示すように、水平方向に湾曲しているバンパー３１に、超音波センサ１１を設置する場合として、以下に説明する。車両３の水平方向において、超音波センサ１１設置箇所のバンパー３１の外面は、車両３の左右方向３ｃに対して、角度α傾いている。また、超音波センサ１１とコントローラ部１２と表示部１３とで構成された車両用障害物検知器１の基本構成は、従来の車両用障害物検知器１と同様であり、同様の構成には同一符号を付して説明は省略する。
【００４５】
本実施形態の超音波マイク２は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、圧電素子２１と、音響整合層２２と、振動ケース２３と、リード線２４ａ、２４ｂと、コネクタ２５と、充填材２６とで構成されている。従来の超音波マイク２´との違いは、音響整合層２２の形状である。他の構成は従来の超音波マイク２´と同様であり、同一符号を付して説明は省略する。
【００４６】
図１（ｂ）に示したＡ−Ａ´断面図において、圧電素子２１と接合した音響整合層２２の一面２２ａに対して、他面２２ｂはＡからＡ´に向かうにつれて、他面２２ｂが一面２２ａに近付く傾斜角αの傾斜面で形成されている。この傾斜角αは、設置するバンパー３１の傾斜角度と同じ角度となるように形成されている。
【００４７】
上記の構成で、超音波マイク２は、コネクタ２５から超音波パルス信号が入力されると、圧電素子２１が振動し、音響整合層２２を介して、音響整合層２２の他面２２ｂから超音波が出力される。また、音響整合層２２と接合している圧電素子２１の一面２１ａの法線方向を送波方向として超音波が出力される。したがって、音響整合層２２の他面２２ｂの法線方向は、超音波の送波方向から角度α傾いていることとなる。
【００４８】
超音波センサ１１は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記の超音波マイク２と、保持ゴム１１１と、電子回路部１１２と、ハウジング１１３と、信号線１１４と、コネクタ１１５で構成されている。従来の超音波センサ１１´との違いは、超音波マイク２と保持ゴム１１１とハウジング１１３の形状である。他の構成は従来の超音波センサ１１´と同様であり、同一符号を付して説明は省略する。
【００４９】
超音波マイク２の音響整合層２２の他面２２ｂと、保持ゴム１１１の開口部周縁と、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃとで構成される超音波センサ前面１１ａは、互いに面一に形成されるように、傾斜面で構成された音響整合層２２の他面２２ｂの傾斜角αに合わせて、保持ゴム１１１およびハウジング前部１１３ｂの開口部周縁が傾斜している。
【００５０】
上記の超音波センサ１１を、超音波マイク２のＡ−Ａ´方向が車両３の左右方向３ｃとなるように、バンパー３１の取付孔３１ａに挿入し、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃによって、バンパー３１に超音波センサ１１が係止される。それによって、圧電素子２１の一面２１ａの法線方向が、車両３の前後方向３ｂに対向するので、図３（ａ）に示すように超音波の送波方向は、車両３の前後方向となる。
【００５１】
また、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは共に左右方向に対して角度αで傾いているため、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは平行に形成される。さらに、バンパー３１の外面に対して、超音波センサ１１は、鍔部１１３ｃの高さ分のみ突出しているが、鍔部１１３ｃの厚みは均一で薄く形成されている。そのため、超音波センサ１１がバンパー３１に対して外観的に目立つことなく、バンパー３１の意匠を損なうことはない。
【００５２】
上記の構成によって、バンパー３１が左右方向３ｃに対して角度α傾いている場合でも、バンパー３１の意匠を損なうことなく、超音波の送波方向を車両の前後方向３ｂとすることができる。そのため、水平方向の検知エリアＡｈに車幅３ａの外側の領域が含まれず、衝突するおそれがない障害物を検知して、使用者に不要な報知が行われる不具合を抑制することができる。
【００５３】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態を図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の超音波マイク２の概略構成図であり、（ａ）は超音波マイク２の上面図、（ｂ）は超音波マイク２のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波マイク２のＢ−Ｂ´断面図である。図５（ａ）〜（ｃ）は、超音波マイク２を備えた超音波センサ１１の概略構成図であり、（ａ）は超音波センサ１１の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１のＢ−Ｂ´断面図である。
【００５４】
本実施形態の超音波センサ１１は、上下方向に湾曲しているバンパー３１に設置する場合として、以下に説明する。車両３の上下方向において、超音波センサ１１設置箇所のバンパー３１の外面は、車両３の上下方向に対して、角度β傾いている。
【００５５】
図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態の超音波マイク２および超音波センサ１１の基本構成は、実施形態１と同様であり、同様の構成には同一符号を付して説明は省略する。
【００５６】
実施形態１との差異は、上下方向に対して傾斜角βで傾斜したバンパー３１に設置するため、本実施形態の超音波マイク２は、音響整合層２２の他面２２ｂがＢ−Ｂ´方向に傾斜している点である。実施形態１と同様に、図４（ｃ）に示したＢ−Ｂ´断面図において、圧電素子２１と接合した音響整合層２２の一面２２ａに対して、他面２２ｂはＢ´からＢに向かうにつれて、他面２２ｂが一面２２ａに近付く傾斜角βの傾斜面で形成されている。音響整合層２２と接合している圧電素子２１の一面２１ａの法線方向を送波方向として超音波が出力されるので、音響整合層２２の他面２２ｂの法線方向は、超音波の送波方向から角度β傾いていることとなる。
【００５７】
また、上記の超音波マイク２を備えた超音波センサ１１において、音響整合層２２の他面２２ｂと、保持ゴム１１１の開口部周縁と、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃとで構成される超音波センサ前面１１ａは、互いに面一に形成されるように、音響整合層２２の他面２２ｂの傾斜角βに合わせて、保持ゴム１１１およびハウジング前部１１３ｂの開口部周縁が傾斜している。
【００５８】
上記の超音波センサ１１を、超音波マイク２のＢ−Ｂ´方向が車両３の上下方向となるように、バンパー３１の取付孔３１ａに挿入し、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃによって、バンパー３１に超音波センサ１１が係止される。それによって、圧電素子２１の一面２１ａの法線方向が、車両３の前後方向３ｂに対向するので、超音波の送波方向は、車両３の前後方向３ｂとなる。
【００５９】
また、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは、共に上下方向に対して角度βで傾いているため、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは平行に形成される。さらに、バンパー３１の外面に対して、超音波センサ１１は、鍔部１１３ｃの高さ分のみ突出しているが、鍔部１１３ｃの厚みは均一で薄く形成されている。そのため、超音波センサ１１がバンパー３１に対して外観的に目立つことなく、バンパー３１の意匠を損なうことはない。
【００６０】
上記の構成によって、バンパー３１が上下方向３ｃに対して角度β傾いている場合でも、バンパー３１の意匠を損なうことなく、超音波の送波方向を車両の前後方向３ｂとすることができる。そのため、上下方向の検知エリアＡｖに路面が含まれず、使用者に不要な報知が行われる不具合を抑制することができる。
【００６１】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態を図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の超音波マイク２の概略構成図であり、（ａ）は超音波マイク２の上面図、（ｂ）は超音波マイク２のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波マイク２のＢ−Ｂ´断面図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、超音波マイク２を備えた超音波センサ１１の概略構成図であり、（ａ）は超音波センサ１１の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１のＢ−Ｂ´断面図である。
【００６２】
本実施形態の超音波センサ１１は、水平方向および上下方向に湾曲しているバンパー３１に設置する場合として、以下に説明する。超音波センサ１１設置箇所のバンパー３１の外面は、車両３の左右方向３ｃに対して角度α、上下方向に対して角度β傾いている。
【００６３】
図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態の超音波マイク２および超音波センサ１１の基本構成は、実施形態１、２と同様であり、同様の構成には同一符号を付して説明は省略する。
【００６４】
実施形態１、２との差異は、左右方向に対して傾斜角α、上下方向に対して傾斜角βで傾斜したバンパー３１に設置するため、本実施形態の超音波マイク２は、音響整合層２２の他面２２ｂがＡ−Ａ´方向およびＢ−Ｂ´方向に傾斜している点である。実施形態１、２と同様に、図６（ｂ）に示したＡ−Ａ´断面図において、圧電素子２１と接合した音響整合層２２の一面２２ａに対して、他面２２ｂはＡからＡ´に向かうにつれて、他面２２ｂが一面２２ａに近付く傾斜角αの傾斜面で形成されている。さらに、図６（ｃ）に示したＢ−Ｂ´断面図において、音響整合層２２の他面２２ｂはＢ´からＢに向かうにつれて、他面２２ｂが一面２２ａに近付く傾斜角βの傾斜面で形成されている。音響整合層２２と接合している圧電素子２１の一面２１ａの法線方向を送波方向として超音波が出力されるので、音響整合層２２の他面２２ｂの法線方向は、超音波の送波方向から水平方向に角度α、上下方向に角度β傾いていることとなる。
【００６５】
また、上記の超音波マイク２を備えた超音波センサ１１において、音響整合層２２の他面２２ｂと、保持ゴム１１１の開口部周縁と、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃとで構成される超音波センサ前面１１ａは、互いに面一に形成されるように、音響整合層２２の他面２２ｂの傾斜角α、βに合わせて、保持ゴム１１１およびハウジング前部１１３ｂの開口部周縁が傾斜している。
【００６６】
上記の超音波センサ１１を、超音波マイク２のＡ−Ａ´方向が車両３の水平方向、Ｂ−Ｂ´方向が車両３の上下方向となるように、バンパー３１の取付孔３１ａに挿入し、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃによって、バンパー３１に超音波センサ１１が係止される。それによって、圧電素子２１の一面２１ａの法線方向が、車両３の前後方向３ｂに対向するので、超音波の送波方向は、車両３の前後方向３ｂとなる。
【００６７】
また、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは、共に左右方向３ｃに対して角度α、上下方向に対して角度β傾いているため、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは平行に形成される。さらに、バンパー３１の外面に対して、超音波センサ１１は、鍔部１１３ｃの高さ分のみ突出しているが、鍔部１１３ｃの厚みは均一で薄く形成されている。そのため、超音波センサ１１がバンパー３１に対して外観的に目立つことなく、バンパー３１の意匠を損なうことはない。
【００６８】
上記の構成によって、バンパー３１が左右方向３ｃに対して角度α、上下方向に対して角度β傾いている場合でも、バンパー３１の意匠を損なうことなく、超音波の送波方向を車両３の前後方向３ｂとすることができる。そのため、水平方向の検知エリアＡｈに車幅３ａの外側の領域、および上下方向の検知エリアＡｖに路面が含まれず、衝突するおそれがない障害物を検知して、使用者に不要な報知が行われる不具合を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６９】
２ 超音波マイク
２１ 圧電素子
２２ 音響整合層
２３ 振動ケース
２４ａ、２４ｂ リード線
２５ コネクタ
２６ 充填材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して物体を検知する車両用障害物検知器に使用する超音波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波センサは、車両のバンパー等に搭載され、超音波マイクから超音波を間欠的に送波し、検知エリア内に存在する障害物からの反射波を受波することで障害物を検知する車両用障害物検知器等に用いられている。また、超音波センサは、検知エリアが限定できることや距離が測定できるという特徴をもっている。しかし、超音波は広い指向性を有するため、最大でも２ｍ程度の距離までの検知エリアで使用するシステムが一般的である。しかし、車両用障害物検知器としては、さらに長距離までの検知エリアを有する超音波センサが望まれていた。
【０００３】
図８（ａ）（ｂ）に、超音波センサ１１´を備えた車両用障害物検知器１の概略構成と検知エリアを示す。図８（ａ）は、車両３の上面図であり、車両用障害物検知器１のブロック構成図と、車両３の水平方向の検知エリアＡｈを示している。図８（ｂ）は、車両３の側面図であり、車両３の上下方向の検知エリアＡｖを示している。
【０００４】
車両用障害物検知器１は、超音波センサ１１´と、コントローラ部１２と、表示部１３とで構成されている。超音波センサ１１´は、超音波マイク２´を備えており、車両３後方のバンパー３１の両側方部に設けられている。表示部１３は、ブザーやＬＥＤ等で使用者に検知エリア内の障害物の存在を報知する。コントローラ部１２は、超音波センサ１１´が送受波する超音波を監視制御すると共に、表示部１３に検知結果を出力する。
【０００５】
車両用障害物検知器１の動作を説明する。まず、コントローラ部１２が間欠的に超音波パルス信号を生成して超音波センサ１１´に出力する。超音波センサ１１´は超音波パルス信号を増幅し、超音波マイク２´が超音波を送波する。そして、検知エリア内に障害物が存在した場合、超音波マイク２´が障害物からの反射波を受波し、超音波センサ１１´が受波した超音波パルス信号を増幅して、コントローラ部１２に出力する。そして、コントローラ部１２は、超音波を送波してから受波するまでの時間差に基づいて、障害物までの距離を算出する。障害物が所定の範囲内に存在すれば、コントローラ部１２は表示部１３に検知信号を出力し、表示部１３が使用者に障害物の存在を報知するものである。
【０００６】
超音波を用いる原理上、検知対象となる障害物によって、検知エリアは異なり、図８（ａ）（ｂ）に示した検知エリアは、Φ６０のプラスチック円柱（図示なし）を検知対象とした場合の検知エリアである。
【０００７】
次に、超音波を送受波する超音波マイク２´について説明する。従来、広がり振動モードを利用した圧電素子２１を用いた超音波マイク２´が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
図９（ａ）〜（ｃ）に超音波マイク２´の概略構成図を示す。図９（ａ）は超音波マイク２´の上面図、（ｂ）は超音波マイク２´のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波マイク２´のＢ−Ｂ´断面図である。
【０００９】
超音波マイク２´は、圧電素子２１と、音響整合層２２と、振動ケース２３と、コネクタ２５と、充填材２６とで構成されている。圧電素子２１は、圧電基板（図示なし）が広がり振動を行う円筒形状で形成されている。音響整合層２２は、円筒形状で一面２２ａと他面２２ｂは平行に形成されており、一面２２ａに圧電素子２１が接合されている。音響整合層２２は、圧電素子２１の音響インピーダンスと、空気の音響インピーダンスの差によって、境界面に生じる反射を抑制し、超音波の送受信効率を高めている。また、音響整合層２２の一面２２ａの周縁に、圧電素子２１を取り囲むように、リング状の振動ケース２３が接合され、音響整合層２２を支持している。また、圧電素子２１の一面２１ａおよび他面２１ｂからリード線２４ａ、２４ｂが引き出され、コネクタ２５に接続されている。そして、振動ケース２３の内側に充填材２６が充填され、圧電素子２１が封止されている。
【００１０】
上記の構成で、コネクタ２５から超音波パルス信号が入力されると、圧電素子２１が振動し、音響整合層２２を介して、音響整合層２２の他面２２ｂから超音波が出力される。また、音響整合層２２と接合している圧電素子２１の一面２１ａの法線方向が送波方向として超音波が送波される。なお、圧電素子２１は、厚み振動モードを利用するものでもよい。
【００１１】
図１０（ａ）〜（ｃ）に、上記の超音波マイク２´を用いて構成される超音波センサ１１´の概略構成図を示す。図１０（ａ）は超音波センサ１１´の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１´のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１´のＢ−Ｂ´断面図である。超音波センサ１１´は、上記の超音波マイク２´を固定する保持ゴム１１１と、コントローラ部１２および超音波マイク２´から出力される超音波パルス信号を増幅する電子回路部１１２と、超音波マイク２´と保持ゴム１１１と電子回路部１１２とを収納し、車両３のバンパー３１の取付孔３１ａに係止するハウジング１１３と、電子回路部１１２とコントローラ部１２とを接続する信号線１１４およびコネクタ１１５とで構成されている。
【００１２】
保持ゴム１１１は、有底円筒状に形成されており、超音波マイク２´が嵌め込まれ、超音波マイク２´の外面と保持ゴム１１１の内面とが当接することによって、超音波マイク２´を保持している。
【００１３】
電子回路部１１２は、信号線１１４およびコネクタ１１５を介して、コントローラ部１２から出力される超音波パルス信号を増幅する。そして、コネクタ２５およびリード線２４ａ、２４ｂを介して、増幅した超音波パルス信号を圧電素子２１に出力することで、圧電素子２１から超音波が送波される。また、検知エリア内に障害物が存在した場合、障害物によって反射した超音波を圧電素子２１が受波し、受波した超音波パルス信号を電子回路部１１２が増幅して、コントローラ部１２へ出力している。そして、コントローラ部１２が超音波を送波してから受波するまでの時間差に基づいて、障害物までの距離を算出している。
【００１４】
ハウジング１１３は、直方体形状のハウジング後部１１３ａと、ハウジング後部１１３ａの一面から一体に延設された略筒状のハウジング前部１１３ｂと、ハウジング前部１１３ｂの開口部周縁に突設された鍔部１１３ｃとからなる。ハウジング後部１１３ａは、直方体形状の内部に電子回路部１１２を収納している。ハウジング前部１１３ｂは、超音波マイク２´を保持した保持ゴム１１１が嵌め込まれており、保持ゴム１１１の外面とハウジング前部１１３ｂの内面とが当接することで、保持ゴム１１１を収納している。鍔部１１３ｃは、ハウジング前部１１３ｂの開口部周縁から外側へ向かって突設されている。また、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃと、保持ゴム１１１の開口部周縁と、超音波マイク２´の音響整合層２２の他面２２ｂとで構成される超音波センサ前面１１ａは、互いに面一に形成されている。
【００１５】
バンパー３１には、表裏に貫通するように穿孔された取付孔３１ａが設けられている。取付孔３１ａの外径は、ハウジング後部１１３ａおよびハウジング前部１１３ｂの外径と略同じ大きさである。そして、バンパー３１の表面側から、取付孔３１ａに超音波センサ１１´を挿入し、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃによって、バンパー３１に超音波センサ１１´が係止される。したがって、バンパー３１の外面から超音波センサ１１´が鍔部１１３ｃの高さ分のみ、突出していることとなる。鍔部１１３ｃは薄く形成されており、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とが平行に形成されている。
【００１６】
上記の構成で、コントローラ部１２から電子回路部１１２へ間欠的に超音波パルス信号が出力されると、電子回路部１１２は超音波パルス信号を増幅して、超音波マイク２´へ出力する。そして、超音波マイク２´の圧電素子２１が振動し、音響整合層２２の他面２２ｂから超音波が送波される。超音波の送波方向は、圧電素子２１の一面２１ａの法線方向、つまり、バンパー３１の外面に対して法線方向に超音波が送波される。そして、検知エリアに障害物が存在した場合、障害物の反射波を超音波マイク２´が受波し、電子回路部１１２が超音波パルス信号を増幅して、コントローラ部１２に出力する。コントローラ部１２は、超音波を送波してから受波するまでの時間差に基づいて、障害物までの距離を算出する。障害物が所定の距離内に存在する場合、コントローラ部１２は、表示部１３に検知信号を出力し、表示部１３が使用者に障害物の存在を報知する。
【００１７】
次に、超音波センサ１１´が障害物の存在を検知することができる検知エリアについて説明する。検知エリアは、超音波の送波方向、指向角および検知距離によって、決定される。図８（ａ）において、車両３の水平方向の検知エリアＡｈが、車幅３ａより外側の領域が含まれていると、衝突するおそれがない障害物を検知することとなり、使用者に不要な報知が行われる不具合が発生する。また、図８（ｂ）において、車両３の上下方向の検知エリアＡｖに、路面が含まれていると、路面を障害物と検知してしまう不具合が発生する。
【００１８】
そこで、３つの超音波センサ１１´を略等間隔に設け、中央に設けた超音波センサ１１´の検知距離を、両側部に設けた超音波センサ１１´の検知距離より長くすることで、車幅３ａの外側の領域を検地しない超音波センサ１１´が提案されている（例えば、特許文献２）。超音波センサ１１´の検知エリアは近距離で狭く、遠距離になるにつれて広くなる特性を考慮し、両側部に設けた検知距離の短い超音波センサ１１´で近距離の領域のみ検知し、中央に設けた検知距離の長い超音波センサ１１´で遠距離の領域を検知している。それによって、両側部に設けた超音波センサ１１´で近距離の車幅３ａ内の領域のみ検知し、中央に設けた超音波センサ１１´で遠距離の車幅３ａ内の領域を検知している。
【００１９】
また、超音波マイク２´の音響整合層２２の他面２２ｂの周縁に面取りを施して傾斜面を形成することで、超音波の指向角を調整した超音波センサ１１´が提案されている（例えば、特許文献３）。音響整合層２２の他面２２ｂの周縁に施した面取りの寸法を大きくなるにしたがって、超音波の指向角が増加し、面取りの寸法を小さくするにしたがって、超音波の指向角が低減する。このように、音響整合層２２の他面２２ｂの周縁に施した面取りの寸法を変化させることによって、超音波の指向角を調整することができる。したがって、車両３に超音波センサ１１´を設置時に、超音波の指向角を調整して、車幅３ａの外側の領域や路面を検知しないようにすることができる。
【００２０】
また、超音波マイク２´の音響整合層２２において、一方向の両端部の厚さが中央部の厚さよりも薄く、直交する他方向の厚さを均一に形成することで、超音波の水平方向と上下方向の指向角度を調整した超音波センサ１１´が提案されている（例えば、特許文献４）。音響整合層２２の厚みを上記のように形成することによって、一方向の超音波の指向角度を狭く、他方向の超音波の指向角度を広くすることができる。そして、一方向が車両３の上下方向に、他方向が車両３の水平方向となるように超音波マイク２´をバンパー３１に設けることによって、指向角度が広い他方向側で、水平方向の車幅３ａ内の領域を検知する。また、指向角度が狭い一方向側で上下方向を検知するので、路面を検知しないようにすることができる。
【００２１】
このように、特許文献２〜４の超音波センサは、超音波の検知距離または指向角を調整することで検知エリアを設定し、車幅３ａの外の領域や路面を検知しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特許第２６５１１４０号公報
【特許文献２】特公平３−４２６３５号公報
【特許文献３】特開昭６４−８５０００号公報
【特許文献４】特開２００３−１６３９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、上記で説明した従来の超音波センサは、バンパー３１の外面が湾曲や傾斜している場合、超音波の送波方向が車両３の前後方向３ｂからずれることとなる。
【００２４】
図１１（ａ）（ｂ）に、バンパー３１が車両３の水平方向に対して湾曲している場合の検知エリアを示す。図１１（ａ）は水平方向の検知エリアＡｈ、（ｂ）は上下方向の検知エリアＡｖを示している。
【００２５】
図１１（ａ）に示すように、車両３の水平方向において、超音波センサ１１´設置箇所のバンパー３１の外面が、車両３の前後方向３ｂに直交する左右方向３ｃに対して、角度α傾いているとする。上記で説明したように、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とが平行となるように超音波センサ１１´を設置した場合、水平方向における超音波の送波方向Ｈは、車両３の前後方向３ｂに対して側方側へ角度α傾くこととなる。それによって、水平方向の検知エリアＡｈに、車幅３ａの外側の領域が含まれることになり、衝突するおそれがない障害物を検知して、使用者に不要な報知が行われる不具合が発生する。また、超音波の送波方向Ｈが、車両３の前後方向３ｂに対して側方側へ傾くことによって、車両３の後方において、２個の超音波マイク２´の水平方向の検知エリアＡｈの間に隙間が発生し、障害物を検知できない領域が存在することとなる。
【００２６】
また、車両３の上下方向に対して傾斜や湾曲しているバンパー３１に設置した場合、超音波の送波方向は、車両３の前後方向３ｂに対して下方側または上方側へ傾くこととなる。
【００２７】
図１２（ａ）（ｂ）に、バンパー３１が車両３の上下方向に湾曲している場合の検知エリアを示す。図１２（ａ）は水平方向の検知エリアＡｈ、（ｂ）は上下方向の検知エリアＡｖを示している。
【００２８】
図１２（ｂ）に示すように、車両３の上下方向において、超音波センサ１１´設置箇所のバンパー３１の外面が、車両３の上下方向に対して、角度β下方側へ傾いているとする。上記で説明したように、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とが平行となるように超音波センサ１１´を設置した場合、上下方向における超音波の送波方向Ｖは、車両３の前後方向３ｂに対して下方側へ角度β傾くこととなる。それによって、上下方向の検知エリアＡｖに、路面が含まれることとなり、使用者に不要な報知が行われる不具合が発生する。
【００２９】
そこで、傾斜角αで傾斜したバンパー３１に、従来の超音波センサ１１´を設置する場合、超音波センサ前面１１ａが前後方向３ｂに対向するように、超音波センサ１１´の設置方向を調整して設置することで、上記の問題を解消することができる。図１３（ａ）〜（ｃ）に、従来の超音波センサ１１´を傾斜したバンパー３１に設置したときの概略構成図を示す。図１３（ａ）は超音波センサ１１´の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１´のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１´のＢ−Ｂ´断面図である。
【００３０】
しかし、このように超音波センサ１１´を設置した場合、図１３（ｂ）に示すように超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とを平行に構成することができない。また、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃの厚みがＡからＡ´に向かうにつれて大きくなり、バンパー３１に対する超音波センサ１１´の突出量が増加することになる。したがって、超音波センサ１１´がバンパー３１に対して外観的に目立つことになり、バンパー３１の意匠が損なわれる。
【００３１】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる超音波センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
請求項１の発明は、車両側面の設置面に設けられ、超音波を送受波することで検知エリア内の障害物の存在を検知する車両用障害物検知器に用いられ、圧電基板が振動することにより超音波を送受波する圧電素子と、当該圧電素子が一面側に接合される板状の音響整合層と、音響整合層を一面側から支持し、内部に充填材を注入して圧電素子を封止して収納する振動ケースとを備え、設置面に穿孔された取付孔に挿設され、音響整合層の他面は、圧電素子と接合している一面側に対して傾斜した傾斜面で構成され、設置面と平行に形成されることを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる。
【００３４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の水平方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、超音波センサの設置面が、車両の水平方向に湾曲または傾斜している場合でも、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる。
【００３６】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の上下方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、超音波センサの設置面が、車両の上下方向に湾曲または傾斜している場合でも、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる。
【００３８】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の水平方向および上下方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする。
【００３９】
この発明によれば、超音波センサの設置面が、車両の水平方向および上下方向に湾曲または傾斜している場合でも、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができる。
【発明の効果】
【００４０】
以上説明したように、本発明では、車両の意匠を損なうことなく、誤検知の少ない検知エリアを設定することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）〜（ｃ）本発明の第１の実施形態の超音波マイクの上面および断面を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）同上の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）車両用障害物検知器のブロック構成図と、本発明の超音波センサの検知エリアを示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）同上の第２の実施形態の超音波マイクの上面および断面を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）同上の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）同上の第３の実施形態の超音波マイクの上面および断面を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）同上の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）車両用障害物検知器のブロック構成図と、従来の超音波センサの検知エリアを示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）従来の超音波マイクの上面および断面を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）同上の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）車両用障害物検知器のブロック構成図と、従来の超音波センサの検知エリアを示す図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）車両用障害物検知器のブロック構成図と、従来の超音波センサの検知エリアを示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）従来の超音波センサの上面および断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４３】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態を図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の超音波マイク２の概略構成図であり、（ａ）は超音波マイク２の上面図、（ｂ）は超音波マイク２のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波マイク２のＢ−Ｂ´断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、超音波マイク２を備えた超音波センサ１１の概略構成図であり、（ａ）は超音波センサ１１の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１のＢ−Ｂ´断面図である。図３（ａ）（ｂ）は、車両用障害物検知器１のブロック構成図と、超音波センサ１１の検知エリアを示しており、（ａ）は車両３の上面図であり、車両用障害物検知器１のブロック構成図と水平方向の検知エリアＡｈ、（ｂ）は車両３の側面図であり、上下方向の検知エリアＡｖを示している。
【００４４】
なお、本実施形態は、図３（ａ）に示すように、水平方向に湾曲しているバンパー３１に、超音波センサ１１を設置する場合として、以下に説明する。車両３の水平方向において、超音波センサ１１設置箇所のバンパー３１の外面は、車両３の左右方向３ｃに対して、角度α傾いている。また、超音波センサ１１とコントローラ部１２と表示部１３とで構成された車両用障害物検知器１の基本構成は、従来の車両用障害物検知器１と同様であり、同様の構成には同一符号を付して説明は省略する。
【００４５】
本実施形態の超音波マイク２は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、圧電素子２１と、音響整合層２２と、振動ケース２３と、リード線２４ａ、２４ｂと、コネクタ２５と、充填材２６とで構成されている。従来の超音波マイク２´との違いは、音響整合層２２の形状である。他の構成は従来の超音波マイク２´と同様であり、同一符号を付して説明は省略する。
【００４６】
図１（ｂ）に示したＡ−Ａ´断面図において、圧電素子２１と接合した音響整合層２２の一面２２ａに対して、他面２２ｂはＡからＡ´に向かうにつれて、他面２２ｂが一面２２ａに近付く傾斜角αの傾斜面で形成されている。この傾斜角αは、設置するバンパー３１の傾斜角度と同じ角度となるように形成されている。
【００４７】
上記の構成で、超音波マイク２は、コネクタ２５から超音波パルス信号が入力されると、圧電素子２１が振動し、音響整合層２２を介して、音響整合層２２の他面２２ｂから超音波が出力される。また、音響整合層２２と接合している圧電素子２１の一面２１ａの法線方向を送波方向として超音波が出力される。したがって、音響整合層２２の他面２２ｂの法線方向は、超音波の送波方向から角度α傾いていることとなる。
【００４８】
超音波センサ１１は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記の超音波マイク２と、保持ゴム１１１と、電子回路部１１２と、ハウジング１１３と、信号線１１４と、コネクタ１１５で構成されている。従来の超音波センサ１１´との違いは、超音波マイク２と保持ゴム１１１とハウジング１１３の形状である。他の構成は従来の超音波センサ１１´と同様であり、同一符号を付して説明は省略する。
【００４９】
超音波マイク２の音響整合層２２の他面２２ｂと、保持ゴム１１１の開口部周縁と、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃとで構成される超音波センサ前面１１ａは、互いに面一に形成されるように、傾斜面で構成された音響整合層２２の他面２２ｂの傾斜角αに合わせて、保持ゴム１１１およびハウジング前部１１３ｂの開口部周縁が傾斜している。
【００５０】
上記の超音波センサ１１を、超音波マイク２のＡ−Ａ´方向が車両３の左右方向３ｃとなるように、バンパー３１の取付孔３１ａに挿入し、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃによって、バンパー３１に超音波センサ１１が係止される。それによって、圧電素子２１の一面２１ａの法線方向が、車両３の前後方向３ｂに対向するので、図３（ａ）に示すように超音波の送波方向は、車両３の前後方向となる。
【００５１】
また、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは共に左右方向に対して角度αで傾いているため、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは平行に形成される。さらに、バンパー３１の外面に対して、超音波センサ１１は、鍔部１１３ｃの高さ分のみ突出しているが、鍔部１１３ｃの厚みは均一で薄く形成されている。そのため、超音波センサ１１がバンパー３１に対して外観的に目立つことなく、バンパー３１の意匠を損なうことはない。
【００５２】
上記の構成によって、バンパー３１が左右方向３ｃに対して角度α傾いている場合でも、バンパー３１の意匠を損なうことなく、超音波の送波方向を車両の前後方向３ｂとすることができる。そのため、水平方向の検知エリアＡｈに車幅３ａの外側の領域が含まれず、衝突するおそれがない障害物を検知して、使用者に不要な報知が行われる不具合を抑制することができる。
【００５３】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態を図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の超音波マイク２の概略構成図であり、（ａ）は超音波マイク２の上面図、（ｂ）は超音波マイク２のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波マイク２のＢ−Ｂ´断面図である。図５（ａ）〜（ｃ）は、超音波マイク２を備えた超音波センサ１１の概略構成図であり、（ａ）は超音波センサ１１の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１のＢ−Ｂ´断面図である。
【００５４】
本実施形態の超音波センサ１１は、上下方向に湾曲しているバンパー３１に設置する場合として、以下に説明する。車両３の上下方向において、超音波センサ１１設置箇所のバンパー３１の外面は、車両３の上下方向に対して、角度β傾いている。
【００５５】
図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態の超音波マイク２および超音波センサ１１の基本構成は、実施形態１と同様であり、同様の構成には同一符号を付して説明は省略する。
【００５６】
実施形態１との差異は、上下方向に対して傾斜角βで傾斜したバンパー３１に設置するため、本実施形態の超音波マイク２は、音響整合層２２の他面２２ｂがＢ−Ｂ´方向に傾斜している点である。実施形態１と同様に、図４（ｃ）に示したＢ−Ｂ´断面図において、圧電素子２１と接合した音響整合層２２の一面２２ａに対して、他面２２ｂはＢ´からＢに向かうにつれて、他面２２ｂが一面２２ａに近付く傾斜角βの傾斜面で形成されている。音響整合層２２と接合している圧電素子２１の一面２１ａの法線方向を送波方向として超音波が出力されるので、音響整合層２２の他面２２ｂの法線方向は、超音波の送波方向から角度β傾いていることとなる。
【００５７】
また、上記の超音波マイク２を備えた超音波センサ１１において、音響整合層２２の他面２２ｂと、保持ゴム１１１の開口部周縁と、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃとで構成される超音波センサ前面１１ａは、互いに面一に形成されるように、音響整合層２２の他面２２ｂの傾斜角βに合わせて、保持ゴム１１１およびハウジング前部１１３ｂの開口部周縁が傾斜している。
【００５８】
上記の超音波センサ１１を、超音波マイク２のＢ−Ｂ´方向が車両３の上下方向となるように、バンパー３１の取付孔３１ａに挿入し、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃによって、バンパー３１に超音波センサ１１が係止される。それによって、圧電素子２１の一面２１ａの法線方向が、車両３の前後方向３ｂに対向するので、超音波の送波方向は、車両３の前後方向３ｂとなる。
【００５９】
また、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは、共に上下方向に対して角度βで傾いているため、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは平行に形成される。さらに、バンパー３１の外面に対して、超音波センサ１１は、鍔部１１３ｃの高さ分のみ突出しているが、鍔部１１３ｃの厚みは均一で薄く形成されている。そのため、超音波センサ１１がバンパー３１に対して外観的に目立つことなく、バンパー３１の意匠を損なうことはない。
【００６０】
上記の構成によって、バンパー３１が上下方向３ｃに対して角度β傾いている場合でも、バンパー３１の意匠を損なうことなく、超音波の送波方向を車両の前後方向３ｂとすることができる。そのため、上下方向の検知エリアＡｖに路面が含まれず、使用者に不要な報知が行われる不具合を抑制することができる。
【００６１】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態を図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の超音波マイク２の概略構成図であり、（ａ）は超音波マイク２の上面図、（ｂ）は超音波マイク２のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波マイク２のＢ−Ｂ´断面図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、超音波マイク２を備えた超音波センサ１１の概略構成図であり、（ａ）は超音波センサ１１の上面図、（ｂ）は超音波センサ１１のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は超音波センサ１１のＢ−Ｂ´断面図である。
【００６２】
本実施形態の超音波センサ１１は、水平方向および上下方向に湾曲しているバンパー３１に設置する場合として、以下に説明する。超音波センサ１１設置箇所のバンパー３１の外面は、車両３の左右方向３ｃに対して角度α、上下方向に対して角度β傾いている。
【００６３】
図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態の超音波マイク２および超音波センサ１１の基本構成は、実施形態１、２と同様であり、同様の構成には同一符号を付して説明は省略する。
【００６４】
実施形態１、２との差異は、左右方向に対して傾斜角α、上下方向に対して傾斜角βで傾斜したバンパー３１に設置するため、本実施形態の超音波マイク２は、音響整合層２２の他面２２ｂがＡ−Ａ´方向およびＢ−Ｂ´方向に傾斜している点である。実施形態１、２と同様に、図６（ｂ）に示したＡ−Ａ´断面図において、圧電素子２１と接合した音響整合層２２の一面２２ａに対して、他面２２ｂはＡからＡ´に向かうにつれて、他面２２ｂが一面２２ａに近付く傾斜角αの傾斜面で形成されている。さらに、図６（ｃ）に示したＢ−Ｂ´断面図において、音響整合層２２の他面２２ｂはＢ´からＢに向かうにつれて、他面２２ｂが一面２２ａに近付く傾斜角βの傾斜面で形成されている。音響整合層２２と接合している圧電素子２１の一面２１ａの法線方向を送波方向として超音波が出力されるので、音響整合層２２の他面２２ｂの法線方向は、超音波の送波方向から水平方向に角度α、上下方向に角度β傾いていることとなる。
【００６５】
また、上記の超音波マイク２を備えた超音波センサ１１において、音響整合層２２の他面２２ｂと、保持ゴム１１１の開口部周縁と、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃとで構成される超音波センサ前面１１ａは、互いに面一に形成されるように、音響整合層２２の他面２２ｂの傾斜角α、βに合わせて、保持ゴム１１１およびハウジング前部１１３ｂの開口部周縁が傾斜している。
【００６６】
上記の超音波センサ１１を、超音波マイク２のＡ−Ａ´方向が車両３の水平方向、Ｂ−Ｂ´方向が車両３の上下方向となるように、バンパー３１の取付孔３１ａに挿入し、ハウジング１１３の鍔部１１３ｃによって、バンパー３１に超音波センサ１１が係止される。それによって、圧電素子２１の一面２１ａの法線方向が、車両３の前後方向３ｂに対向するので、超音波の送波方向は、車両３の前後方向３ｂとなる。
【００６７】
また、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは、共に左右方向３ｃに対して角度α、上下方向に対して角度β傾いているため、超音波センサ前面１１ａとバンパー３１の外面とは平行に形成される。さらに、バンパー３１の外面に対して、超音波センサ１１は、鍔部１１３ｃの高さ分のみ突出しているが、鍔部１１３ｃの厚みは均一で薄く形成されている。そのため、超音波センサ１１がバンパー３１に対して外観的に目立つことなく、バンパー３１の意匠を損なうことはない。
【００６８】
上記の構成によって、バンパー３１が左右方向３ｃに対して角度α、上下方向に対して角度β傾いている場合でも、バンパー３１の意匠を損なうことなく、超音波の送波方向を車両３の前後方向３ｂとすることができる。そのため、水平方向の検知エリアＡｈに車幅３ａの外側の領域、および上下方向の検知エリアＡｖに路面が含まれず、衝突するおそれがない障害物を検知して、使用者に不要な報知が行われる不具合を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６９】
２ 超音波マイク
２１ 圧電素子
２２ 音響整合層
２３ 振動ケース
２４ａ、２４ｂ リード線
２５ コネクタ
２６ 充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両側面の設置面に設けられ、超音波を送受波することで検知エリア内の障害物の存在を検知する車両用障害物検知器に用いられ、
圧電基板が振動することにより超音波を送受波する圧電素子と、当該圧電素子が一面側に接合される板状の音響整合層と、音響整合層を一面側から支持し、内部に充填材を注入して圧電素子を封止して収納する振動ケースとを備え、
設置面に穿孔された取付孔に挿設され、
音響整合層の他面は、圧電素子と接合している一面側に対して傾斜した傾斜面で構成され、設置面と平行に形成されることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の水平方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の上下方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の水平方向および上下方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
【請求項１】
車両側面の設置面に設けられ、超音波を送受波することで検知エリア内の障害物の存在を検知する車両用障害物検知器に用いられ、
圧電基板が振動することにより超音波を送受波する圧電素子と、当該圧電素子が一面側に接合される板状の音響整合層と、音響整合層を一面側から支持し、内部に充填材を注入して圧電素子を封止して収納する振動ケースとを備え、
設置面に穿孔された取付孔に挿設され、
音響整合層の他面は、圧電素子と接合している一面側に対して傾斜した傾斜面で構成され、設置面と平行に形成されることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の水平方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の上下方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記音響整合層の他面は、前記圧電素子と接合している一面側に対して、車両の水平方向および上下方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−３９００３（Ｐ２０１１−３９００３Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９４０８（Ｐ２００９−１８９４０８）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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