特開 2025-29403 トランスデューサ装置および外装品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025029403

(43)【公開日】2025-03-06

(54)【発明の名称】トランスデューサ装置および外装品

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/521 20060101AFI20250227BHJP

   G01S 15/931 20200101ALI20250227BHJP

   H04R 1/02 20060101ALI20250227BHJP

【ＦＩ】

G01S7/521 B

G01S15/931

H04R1/02 330

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023134021

(22)【出願日】2023-08-21

(71)【出願人】

【識別番号】322003857

【氏名又は名称】パナソニックオートモーティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原田 雄平

(72)【発明者】

【氏名】谷 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】大毛 明徳

【テーマコード（参考）】

5D019

5J083

【Ｆターム（参考）】

5D019AA21

5D019EE01

5D019EE05

5D019FF01

5J083AA02

5J083AB13

5J083AC16

5J083AD07

5J083AE06

5J083AF05

5J083CA01

5J083CA32

(57)【要約】      （修正有）

【課題】残響振動の影響を低減するトランスデューサ装置および外装品を提供する。
【解決手段】車両において、外部の物体を検出するためのソナーの一部であるトランスデューサ装置１００は、超音波を送受波可能な本体部１１０と、本体部の送受波部分に装着された外装部１２０と、を備え、外装部は、送受波部分の先端に接触するように配置された第１部分１２１１と、送受波部分と間隔をあけて配置された第２部分１２１２と、を有する。本体部は、超音波トランスデューサの本体を構成する部分であり、円柱状に構成された送受波部分１１１を有し、送受波部分を介して、超音波を送受波する。第２部分と送受波部分との間隔は、適宜設定可能であり、送受波部分が振動した際に、第２部分と接触しない程度の間隔である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を送受波可能な本体部と、
前記本体部の送受波部分に装着された外装部と、
を備え、
前記外装部は、前記送受波部分の先端に接触するように配置された第１部分と、前記送受波部分と間隔をあけて配置された第２部分とを有する、
トランスデューサ装置。

【請求項2】

前記第２部分の厚みは、前記第１部分の厚みと同じである、
請求項１に記載のトランスデューサ装置。

【請求項3】

前記第２部分は、前記第１部分から離れるにつれ、前記送受波部分との間隔が広くなるように傾斜する傾斜部を含む、
請求項２に記載のトランスデューサ装置。

【請求項4】

移動体の端部の、外側に開口する取付孔に取り付けられる、
請求項１に記載のトランスデューサ装置。

【請求項5】

前記外装部は、前記第１部分が前記取付孔の縁と接触せず、前記第２部分が前記取付孔の縁と接触するように配置される、
請求項４に記載のトランスデューサ装置。

【請求項6】

前記第１部分および前記第２部分は、シリコーンで構成される、
請求項１に記載のトランスデューサ装置。

【請求項7】

超音波を送受波可能なトランスデューサの送受波部分に装着可能な外装品であって、
前記送受波部分の先端の側壁に嵌合可能な内径を有する第１部分と、
前記第１部分の内径よりも大きい内径を有する第２部分と、
を備える外装品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、トランスデューサ装置および外装品に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波を送受波可能な既存のトランスデューサ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなトランスデューサ装置では、先端部分に外装品が装着されている。外装品は、トランスデューサ装置が取り付けられる取付装置（例えば、車両）の取付孔等に挿入される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００７／０６９６０９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、トランスデューサ装置における超音波の送受波部分から発生する振動が、取付孔を介して取付装置に伝播する可能性があり、ひいては振動終了後の残響振動の影響が大きくなる可能性があった。このため、送受波部分全体に一様に外装品が装着される場合、残響振動の影響が増加する可能性があった。

【0005】

本開示は、残響振動の影響を低減することが可能なトランスデューサ装置および外装品を提供に資する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係るトランスデューサ装置は、
超音波を送受波可能な本体部と、
前記本体部の送受波部分に装着された外装部と、
を備え、
前記外装部は、前記送受波部分の先端に接触するように配置された第１部分と、前記送受波部分と間隔をあけて配置された第２部分とを有する。

【0007】

本開示に係る外装品は、
超音波を送受波可能なトランスデューサの送受波部分に装着可能な外装品であって、
前記送受波部分の先端の側壁に嵌合可能な内径を有する第１部分と、
前記第１部分の内径よりも大きい内径を有する第２部分と、
を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、残響振動の影響を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態に係るトランスデューサ装置を適用可能な車両を示す図である。

【図2】本実施の形態に係るトランスデューサ装置を適用可能なソナーによる検出システムの一例を示すブロック図である。

【図3】本実施の形態に係るトランスデューサ装置の分解図である。

【図4】本実施の形態に係るトランスデューサ装置を円柱状の送受波部分の中心軸を含む平面で切断した断面図である。

【図5】バンパー部分に取り付けられた状態のトランスデューサ装置を円柱状の送受波部分の中心軸を含む平面で切断した断面図である。

【図6】既存技術による構成における振動終了後の残響振動の時間特性を示す図である。

【図7】本実施の形態における振動終了後の残響振動の時間特性を示す図である。

【図8】送受波部分の位置毎の振動強度の特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（実施の形態）
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

図１に示すように、車両１は、移動体の一例であり、外部の物体２（図２参照）を検出するためのソナーを備えている。車両１のバンパー部分１Ａ（端部）には、ソナーの一部であるトランスデューサ装置１００が取り付けられている。図１に示す例では、車両１の前後のバンパー部分１Ａのそれぞれにトランスデューサ装置１００が４つずつ取り付けられた例が示されている。

【0012】

図２に示すように、ソナーによる検出システム１０は、例えば、マイクロプロセッサ１１と、送波駆動回路１２と、受波増幅回路１３と、車両制御部１４と、トランスデューサ装置１００とを有する。

【0013】

マイクロプロセッサ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）コア１１Ａと、送波信号生成器１１Ｂと、検波器１１Ｃとを有する。ＣＰＵコア１１Ａは、送波信号生成器１１Ｂを介して、送波駆動回路１２から送波信号をトランスデューサ装置１００に出力させるように制御する。

【0014】

また、ＣＰＵコア１１Ａは、トランスデューサ装置１００および受波増幅回路１３を介して受波した、反射波信号における検波器１１Ｃの検波結果を車両制御部１４に出力する。反射波信号は、例えば、送波信号が、車両１の周辺に位置する物体２に当たって反射した信号である。

【0015】

車両制御部１４は、ＣＰＵコア１１Ａから取得した検波結果に基づいて、車両１の走行を制御する。車両制御部１４は、例えば、検波結果により、車両１の周辺に物体２が反射波信号で検出された場合、物体２を回避するように車両１の走行を制御する。

【0016】

トランスデューサ装置１００は、例えば、マイクロフォン等の超音波トランスデューサであり、電気信号を超音波に変換して送波し、かつ、外部の超音波を受波して電気信号に変換する機能を有する。トランスデューサ装置１００は、例えば、車両１のバンパー部分１Ａの取付孔１Ｂ（図５参照）に取り付けられる。取付孔１Ｂは、車両１の外側に開口する孔である。

【0017】

トランスデューサ装置１００は、送波駆動回路３から出力された電気信号を超音波に変換して車両１の外部に送波する。また、トランスデューサ装置１００は、車両１から送波された超音波が外部の物体に当たって、反射された超音波を受波し、電気信号に変換して、受波増幅回路４に出力する。

【0018】

図３に示すように、トランスデューサ装置１００は、本体部１１０と、外装部１２０とを有する。

【0019】

本体部１１０は、超音波トランスデューサの本体を構成する部分であり、円柱状に構成された送受波部分１１１を有する。本体部１１０は、送受波部分１１１を介して、超音波を送受波可能に構成されている。

【0020】

外装部１２０は、送受波部分１１１に装着されるものであり、車両１に取り付けられた際に、取付孔１Ｂの縁と接触する。外装部１２０は、例えば、シリコーン等の弾性体で構成されており、送受波部分１１１に嵌め込まれることにより装着される。外装部１２０は、外装本体部１２１と鍔部１２２とを有する。

【0021】

図４に示すように、外装本体部１２１は、略円筒状に構成されており、送受波部分１１１全体を取り囲むように配置される。外装本体部１２１は、第１部分１２１１と、第２部分１２１２とを有する。

【0022】

第１部分１２１１は、送受波部分１１１の先端に対応する位置に配置される部分である。第１部分１２１１の内径は、送受波部分１１１の側壁に嵌合可能な大きさである。例えば、第１部分１２１１は、送受波部分１１１の先端に接触するように配置される。

【0023】

第２部分１２１２は、送受波部分１１１の先端以外に対応する位置に配置される部分である。第２部分１２１２は、第１部分１２１１に接続されており、第１部分１２１１の厚みと同じ厚みを有する。

【0024】

第２部分１２１２の内径は、第１部分１２１１の内径より大きく、送受波部分１１１の外径よりも大きい。例えば、第２部分１２１２は、送受波部分１１１と間隔をあけて配置される。第２部分１２１２と送受波部分１１１との間隔は、適宜設定可能であるが、例えば、送受波部分１１１が振動した際に、第２部分１２１２と接触しない程度の間隔であっても良い。また、第２部分１２１２と送受波部分１１１との間隔は、送受波部分１１１が振動した際に、第２部分１２１２と接触しても、第２部分１２１２に振動が伝播しない程度の間隔であっても良い。

【0025】

第２部分１２１２は、傾斜部１２１２Ａおよび非傾斜部１２１２Ｂを有する。

【0026】

傾斜部１２１２Ａは、第１部分１２１１との接続部分から、第１部分１２１１から離れるにつれ、送受波部分１１１との間隔が広くなるように傾斜して配置される。

【0027】

非傾斜部１２１２Ｂは、傾斜部１２１２Ａから延びており、送受波部分１１１と略平行に配置される。

【0028】

鍔部１２２は、外装部１２０の鍔を構成する部分であり、第２部分１２１２（非傾斜部１２１２Ｂ）の端部に対応する位置に配置される。

【0029】

また、第２部分１２１２は、第１部分１２１１よりも長く構成されており、例えば、第１部分１２１１の長さの２倍～３倍程度の長さを有していても良い。

【0030】

また、図５に示すように、第１部分１２１１の長さは、車両１のバンパー部分１Ａの取付孔１Ｂの縁の長さよりも短くなっている。そして、トランスデューサ装置１００が取付孔１Ｂに取り付けられた際、第１部分１２１１より内径が大きい第２部分１２１２が取付孔１Ｂの縁と接触して配置される。例えば、外装部１２０は、第１部分１２１１が取付孔１Ｂの縁と接触せず、第２部分１２１２が取付孔１Ｂの縁と接触するように取り付けられる。

【0031】

以上のように構成された本実施の形態の作用効果について説明する。超音波トランスデューサでは、送受波部分で振動が発生するため、例えば取付孔の縁に外装部が接触することに起因して、バンパー部分に振動が伝播する。

【0032】

例えば、外装本体部全体が第１部分である構成（既存技術による構成）であると、外装部が送受波部分全体に接触するため、外装部が全体で送受波部分の振動を受けることになる。そのため、既存技術による構成の外装部を、取付孔に嵌め込むように取り付けると、外装部の全体に伝播した振動が、直接的にバンパー部分に伝播する。その結果、振動終了後の残響振動の影響が大きくなる可能性がある。

【0033】

図６において、Ｌ１は、検波器１１Ｃにおける入力波形を示し、Ｌ２は、検波器１１Ｃにおける出力波形を示し、Ｔは、閾値を示す。図６の横軸は、時間［ｍｓｅｃ］であり、図６の縦軸は、残響振動の強度を示す。

【0034】

閾値は、検波器１１Ｃによって検波した信号が物体２から反射された信号として検知するものであるかを識別するための閾値であり、適宜な値に設定可能である。例えば、車両制御部１４は、検波器１１Ｃによって検波した信号が閾値以上となる場合、その信号が物体２から反射された信号であると判定し、車両１の外部の検知物体に対応した走行制御を車両１に対して実行する。また、閾値は、振動終了後、ある程度時間が経過した後、時間が経過する前よりも小さい値になるように設定されていても良い。

【0035】

図６に示すように、振動終了後の残響振動は、１．１ｍｓｅｃ経過後から減衰するが、減衰後も閾値を超える時間帯が存在することが実験的に確認されている。そのため、検波した信号に基づいて、物体２を検知することが難しい。

【0036】

それに対し、本実施の形態では、外装部１２０の第１部分１２１１で、送受波部分１１１と接触し、第２部分１２１２で送受波部分１１１と接触しないので、送受波部分１１１から伝播する振動を低減し、物体２の検知を容易にすることができる。

【0037】

図７において、Ｌ１は検波器１１Ｃにおける入力波形を示し、Ｌ２は、検波器１１Ｃにおける出力波形を示し、Ｔは、閾値を示す。図７の横軸は、時間［ｍｓｅｃ］であり、図７の縦軸は、残響振動の強度を示す。

【0038】

図７に示すように、振動終了後の残響振動は、１．１ｍｓｅｃ経過後から減衰して、閾値を超える時間帯が存在しないことが実験的に確認されている。そのため、検波した信号に基づいて、物体２を検知することが容易である。

【0039】

このため、本実施の形態では、残響振動の影響を低減することができ、その結果、物体２の検知を容易に行うことができる。

【0040】

また、前述のように、第１部分１２１１は送受波部分１１１の先端に対応する位置に配置される。図８に示すように、送受波部分１１１の基端から先端に向かう方向における振動強度は、先端部分において最も低くなることが実験的に確認されている。図８における縦軸は、振動強度を示している。図８における横軸は、送受波部分１１１の位置を示している。横軸における左側が送受波部分１１１の先端側であり、右側が送受波部分１１１の基端側である。

【0041】

具体的には、振動強度は、先端から基端に向かうにつれて、最も弱い値から急激に上昇して、ピークに達した後、緩やかに減少するように変化することが実験的に確認されている。そのため、送受波部分１１１の先端以外の部分（例えば、外装部１２０の第２部分１２１２に対応する部分）は、比較的高い振動強度となっている。

【0042】

本実施の形態では、送受波部分１１１と接触する第１部分１２１１が、振動強度が弱い送受波部分１１１の先端に対応する位置に配置されるので、第１部分１２１１は送受波部分１１１から伝播する振動の影響を比較的受けない。

【0043】

一方、送受波部分１１１と接触しない第２部分１２１２は、送受波部分１１１の先端以外に対応する位置に配置されるので、振動強度が比較的高い送受波部分１１１から伝播する振動の影響を第２部分１２１２が受けることを防止できる。

【0044】

その結果、外装部１２０に伝播する振動を全体的に抑えることができるので、残響振動の影響を低減することができる。

【0045】

また、その他の効果として、第２部分１２１２の厚みが第１部分１２１１の厚みと同じであるので、外装部１２０を全体として均一な厚さとすることができる。そのため、第１部分と第２部分とで厚みが異なる構成と比較して、外装部１２０を製造しやすくすることができる。

【0046】

また、第２部分１２１２は、第１部分１２１１から離れるにつれ、送受波部分１１１との間隔が広くなるように傾斜する傾斜部１２１２Ａを含むので、外装部１２０全体を滑らかな形状とすることができる。その結果、外装部１２０を製造しやすくすることができる。

【0047】

さらに、第１部分１２１１が取付孔１Ｂの縁と接触しないように配置されるので、送受波部分１１１から振動が伝達される第１部分１２１１と、車両１のバンパー部分１Ａとを離間させることができる。そのため、送受波部分１１１からの振動は比較的小さいものの、その振動が直接バンパー部分１Ａに伝播することを抑制することができる。

【0048】

また、第２部分１２１２が取付孔１Ｂの縁と接触するように配置されるので、第１部分１２１１に伝播した振動が、バンパー部分１Ａまで伝播するまでに、第２部分１２１２を経由することになる。そのため、振動の伝播距離を比較的長くすることができるので、バンパー部分１Ａに伝播する振動を減衰させることができ、ひいては残響振動の影響をさらに低減することができる。

【0049】

また、外装部１２０がシリコーンで構成されているので、外装部１２０における、温度に基づく弾性力の変化を抑えることができる。また、シリコーンは伸縮性に優れるので、バンパー部分１Ａにスムーズに見栄え良く外装部１２０を装着させることができる。その結果、車両１の意匠性を向上させることができる。

【0050】

また、第１部分１２１１が送受波部分１１１に接触し、第２部分１２１２が送受波部分１１１と間隔をあけて外装部１２０が配置されるので、外装部１２０と送受波部分１１１との隙間が、第２部分１２１２と送受波部分１１１とが対向する箇所となっている。

【0051】

例えば、外装部と送受波部分との隙間が、仕切等で複数の空間になるように区切られていると、外部から液体が浸入した際に、仕切によって、水が抜けにくくなる可能性がある。それに対し、本実施の形態では、外部から液体が浸入した際に、第２部分１２１２と送受波部分１１１との対向する箇所の隙間、例えば、１箇所の隙間を介して液体を抜けやすくすることができる。

【0052】

なお、上記実施の形態では、外装部の第２部分が、送受波部分から離間するように構成されることで、第２部分と送受波部分とが間隔があけられていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、送受波部分の一部を外装部から凹ませるように構成することで、第２部分と送受波部分との間隔があけられていても良い。

【0053】

また、上記実施の形態では、第２部分が傾斜部を有していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、第１部分と第２部分とが段差状に構成されることで、第２部分と送受波部分との間隔があけられていても良い。

【0054】

また、上記実施の形態では、第２部分の厚みが第１部分の厚みと同じであったが、本開示はこれに限定されず、第１部分の厚みと異なっていても良い。例えば、外装本体部の内壁面部分が、第２部分に対応する部位を、第１部分に対応する部位よりも薄くなるように構成されていても良い。

【0055】

また、上記実施の形態では、外装部がシリコーンで構成されていたが、本開示はこれに限定されず、シリコーン以外の弾性体で構成されていても良い。

【0056】

また、上記実施の形態では、第１部分がバンパー部分に接触していなかったが、本開示はこれに限定されず、第１部分がバンパー部分に接触していても良い。

【0057】

また、上記実施の形態では、トランスデューサ装置が車両に取り付けられていたが、本開示はこれに限定されず、車両以外の移動体に取り付けられていても良い。

【0058】

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。このため、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本開示のトランスデューサ装置は、残響振動の影響を低減することが可能なトランスデューサ装置および外装品として有用である。

【符号の説明】

【0060】

１ 車両
１Ａ バンパー部分
１Ｂ 取付孔
２ 物体
１０ 検出システム
１１ マイクロプロセッサ
１１Ａ ＣＰＵコア
１１Ｂ 送波信号生成器
１１Ｃ 検波器
１２ 送波駆動回路
１３ 受波増幅回路
１４ 車両制御部
１００ トランスデューサ装置
１１０ 本体部
１１１ 送受波部分
１２０ 外装部
１２１ 外装本体部
１２２ 鍔部
１２１１ 第１部分
１２１２ 第２部分
１２１２Ａ 傾斜部
１２１２Ｂ 非傾斜部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】