JPH09500448A - 音響送信および受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 平坦な部材（２）を通して音響エネルギを送信または受信するための音響送信または受信装置は、平坦な部材に対してプレート（４）の穴（５）を通して作用する音響駆動装置（７、８、９）によって構成される。プレートは、その表面を横切るようにして平坦な部材に取り付けられ、プレートは、平坦な部材より大きなスチフネスを有している。

Description

【発明の詳細な説明】 音響送信および受信装置 本発明は、音響送信および受信装置に関するものであり、特に、駐車のための 補助として使用するためのこの種の装置に関するものである。 自動車およびその他の道路走行車両において、エコー距離測定法を利用して音 響送信器および受信器を駐車のための補助として使用することはよく知られてい る。これらにおいては、音響パルスが自動車に取り付けられた音響送信器から送 信され、なんらかの障害物によって反射された戻り信号が、音響受信器によって 受信される。この場合において、その障害物までの距離は、送信と受信との間の 時間遅延に基づいて算出され、自動車の運転手に対して、その距離がある閾値以 下であることを警告する。 この種の既存の音響自動車駐車補助装置としては、大きく分けて２つの型があ る。第１の型では、音響送信器および受信器は、自動車の底部から吊り下げられ て、自動車の底部より下に突き出していて、自動車の後方に対して良好な視野が 得られるようにされている。また、第２の型では、音響送信器および受信器は、 自動車の後部のプラスチック製の外装、一般的には、バンパーバーにおける穴に 入れられている。 実際において、これらの方法ではいずれも満足でないことがわかった。自動車 の下方に取り付けられた音響送信器および受信器は、道路からはねあげられる物 体や走行する自動車の下にくる物体によって損傷を非常に受け易いものであり、 また、水または塩水霧の雰囲気中に長期間に亘って曝されるので、腐食という観 点からは非常に悪い環境におかれているといえる。その結果として、音響送信器 および受信器の長期間にわたる動作の信頼性は保証され得ず、また、物理的な耐 久性でさえも保証され得ない。このような方法を改良するものとして、音響送信 器および受信器自体は、自動車の下側に取り付けて、自動車の下方へとミラーを 吊り下げるようにすることにより、自動車の後部の下方に水平の視野を与えるよ うにするものがあるが、このような方式でも、腐食の問題は避けられず、また、 音響送信器および受信器自体を交換するよりはミラーを交換する方が安いのであ るが、このシステムの信頼性および寿命は、依然として低く短いものであった。 何故ならば、ミラーが、改良前のシステムにおいて音響送信器および受信器自体 がそうであったのと同様に損傷を受け易いからである。 音響送信器および受信器を自動車の車体のプラスチック製の部分における穴に 入れるようなシステムにおいては、車体に孔を形成し音響送信器および受信器の 周りの穴の部分を密閉する作業が非常に労力を必要としてコスト高となるだけで なく、送信器および受信器の露出部分が腐食したり、その他の環境による影響を 受けるので、それらの信頼性および寿命に限界があることがわかった。 音響トランスジューサをプラスチック製バンパーの背後に配置して使用するこ とが提案されたが、これは、システムが作動し得ない程の音響損失が生じてしま うので、可能であるとは考えられていない。 本発明は、これらの問題を少なくとも部分的に解消した音響トランスジューサ を提供しようとしてなされたものである。 本発明は、連続的な実質的に平坦な部材と、穴を形成する面を有した構成要素 であって、前記面が前記平坦な部材に前記穴の全体の周りで取り付けられて、前 記部材の一部分が前記穴を覆うようにする構成要素と、前記部材の前記一部分の 動きが電気信号に変換され、またはその逆とされるように、前記一部分に対して 取り付けられた音響トランスジューサとを備えることを特徴とする音響送信また は受信装置を提供する。 これにより、ある定められたビーム幅を有する音響信号が比較的に低損失で前 記部材を通して送信されるようになる。 次に、添付図面に関連して、本発明を実施した自動車駐車補助装置について、 単に一例として説明する。 第１図は、本自動車駐車補助装置を使用した自動車の概略平面図である。 第２図は、本発明による音響送信および受信装置の第３図のＢ−Ｂ線にそって とった横断面図である。 第３図は、第２図のＡ−Ａ線にそって切断した第２図の装置の端面図である。 第４図は、別の実施例としての音響送信および受信装置の横断面図であり、同 一の部分には同じ参照符号を付して示す図である。 第１図を参照するに、後部にプラスチック製のバンパーバー２を有した自動車 １が示されている。複数の音響送信および受信装置３が、後方に向けてバンパー バー２内に取り付けられている。各送信および受信装置３は、水平方向において １２０度、垂直方向において５０度のビーム幅を有する音響ビームを形成するよ うに一連の音響パルスを送信し、同じ領域からの戻り信号を受信するもので、自 動車駐車補助装置の一部を構成する信号処理装置に結合されている。 第２図を参照するに、単一の送信および受信装置３がより詳細に示されている 。この送信および受信装置３は、矩形状の穴５を形成したステンレス鋼製の穴プ レート４を備える。この穴プレート４の前面は、バンパーバー２のプラスチック 材料に対して、その面全体が超音波溶接されている。この穴プレート４の前面が バンパーバー２に固定される限りにおいては、その面の表面仕上げの程度は重要 ではない。超音波溶接によると、穴プレート４の縁部周りに、バンパーバーから のプラスチック材料のすみ肉６が残される。穴５内には、矩形状の駆動バー７が 配置され、その接触面がバンパーバー２に接着され、その縁部の周りが超音波溶 接されて、バンパーバー２に取り付け固定されている。 駆動バー７は、穴５の中心にてバンパーバー２に取り付け固定されており、駆 動バー７の幅の狭い延長部７Ａには、ベンディングモードトランスジューサ８が 結合されており、延長部７Ａは、駆動バー７の中心から延長していて、ベンディ ングモードトランスジューサにその中心で接触している。 ベンディングモードトランスジューサ８は、バンパーバー２から遠い側の面に 圧電材料の薄層８Ａを有した矩形状の金属本体を備えており、プラスチック製支 持体９によってバンパーバー２の方へ押されている。プラスチック製支持体９は 、ベンディングモードトランスジューサ８と接触するように延長した２つの支持 リッジ９Ａを有している。延長部７Ａおよび支持リッジ９Ａの位置は、その延長 部７Ａがベンディングモードトランスジューサ８の中心にあり、且つ支持リッジ ９Ａの各々が各端部からベンディングモードトランスジューサ８の長さのほぼ４ 分の１のところにあり、ベンディングモードトランスジューサ８がそのベンディ ングモードにて振動しているときに、支持リッジ９Ａが最小変位の節点に位置し 、 且つ延長部７Ａが最大変位の腹点に位置するようなものとされている。 また、プラスチック製支持体９は、支持スプリング１０によってバンパーバー ２の方へと押されている。支持スプリング１０は、支持体９の中央部で支持リッ ジ９Ａとは反対の面にある支持リッジ９Ｂに接している。支持スプリング１０は 、穴プレート４の後面とハウジング１１との間に締め付けられるようにして所定 位置に保持されている。ハウジング１１内には、トランスジューサ８を駆動し且 つトランスジューサ８からの戻り信号を処理するための電子構成部品１２が収納 されている。支持スプリング１０は、駆動バー７をバンパー２の方へ押圧するこ とにより、バンパー２に対して駆動バー７を固定している接着剤および溶接部に 掛かる歪を軽減し、また、駆動バー７がバンパー２から分離する傾向を減少させ る。 矩形状の対称的に配置された構成部分を使用することにより、矩形状の対称的 な音響ビームを発生することができるが、例えば、楕円形状または円形状の如き その他の形状を必要に応じて使用することもできる。 電子構成部品１２からベンディングモードトランスジューサ８への配線（図示 していない）がなされており、送信モードにおいては、圧電材料８Ａを横切る方 向に変動電界が発生され、受信モードにおいては、圧電材料８Ａの間に発生する 電位がピックアップされて、電子構成部品１２へと送られて処理されうるように されている。 動作について説明するに、送信モードでは、ベンディングモードトランスジュ ーサ８は、その全体の長さの中心に腹点を置くような振動運動にて曲げられ、し たがって、延長部７Ａを介して駆動バー７を駆動し、穴５の前のバンパーバー２ の部分がトランスジューサ８の振動によってアウトドライブさせられるようにし 、このような動きにより、空中に音響信号が発生され、外方へと放射させられる 。穴プレート４に溶接されたバンパーバー２の部分は、鋼製の穴プレート４がバ ンパーバー２に比べて非常に高い剛性を有するために、動き得ないので、その結 果として、穴５を覆っているバンパーバー２の部分のみが動く。結局、送信され る音響信号のビーム幅および形状は、穴５の寸法および形状を変えることにより 、制御されうる。所定の方向における穴５の寸法が大きければ大きい程、ビーム 幅が小さくなり、また、その逆に、所定の方向における穴５の寸法が小さければ 小 さい程、ビーム幅が大きくなる。図示した穴５は、水平方向よりも垂直方向の方 が長くされている。何故ならば、垂直方向よりも水平方向の方が幅広いようなビ ームが必要とされているからである。 同様に、戻り音響信号がバンパーバー２に当たるときには、穴５の前のバンパ ーバー２の部分の振動のみにより、駆動バー７を介してベンディングモードトラ ンスジューサ８が駆動させられる。 複数の送信および受信装置が同時に使用されているので、自動車駐車補助装置 の信号処理装置において、異なる装置によって送信される信号の区別をするため の手段を使用する必要がある。この種の技法は、このようなエコー距離測定シス テムの一般的動作原理のように、音響感知の分野においては非常によく知られて いることであるので、ここで、詳述する必要はない。 実際において、穴５の前のバンパーバー２内へ注入された音響エネルギのうち のあるものは、バンパーバー２を通して空中へと逃げていくのでなく、バンパー バー２の表面と平行にそのバンパーバー２にそって進行していき、バンパーバー ２におけるこのような音響エネルギは、他のトランスジューサによってピックア ップされてしまい、クロストークの問題を生ずる。すなわち、このクロストーク の問題は、１つの送信および受信装置から音響エネルギが空気中でなくバンパー 材料にそって直接的に別の送信および受信装置へと送信されることにより、誤っ た警報が発生させられてしまうものである。クロストークの量は、穴プレート４ のサイズを増大して、この穴プレート４がバンパーバー２に溶接される穴の周り の距離を増大させることにより、減少させることができる。バンパーバー２が比 較的に剛性のある穴プレート４に取り付けられているために振動し得ないような 領域により、バンパーバーの音響波は大きく減衰させられる。したがって、穴プ レートを相当な大きさとすることにより、クロストークの量を、問題を生じない 程度に充分に低い所望の値まで減少させることができる。 穴５を覆っているバンパー２の部分をバンパー２の全体から音響的に絶縁する と、クロストークが排除されると共に、送信および受信装置３からの音響エネル ギがバンパーにそって進行し、それから、バンパー表面の離れた点から再送信さ せられて、真の信号と干渉してしまうような誤った信号を生じてしまうような問 題を防止することができ、また、音響エネルギがバンパー表面の遠い点で吸収さ れて、それから、そのエネルギがその送信および受信装置へと戻されて、干渉の 問題を生ぜしめてしまうというような問題も防止することができる。 本発明を、プラスチック製バンパーについて説明してきたのであるが、金属製 プレートの如き、むくの材料を通して送信するためにも、この種のシステムを使 用することができる。しかし、穴プレートによる音響減衰を大きくするためには 、プラスチック材料を通して送信するのが効果的である。駆動バーおよび穴プレ ートをバンパー材料に取り付け固定するには、接着剤、超音波溶接、または、例 えば、固定すべき部分の周りのプラスチック材料を実際にモールディングするよ うなよく知られた任意の方法が使用されうる。圧電セラミック層を有した金属ベ ンディングモードトランスジューサの代わりに、圧電セラミックまたはプラスチ ック材料で全体を形成したベンディングモードトランスジューサを使用すること ができる。また別の形態として、バンパー自体を、電歪性とされうるポリ弗化ビ ニリデン（ＰＶＤＦ）の如き音響感知性プラスチックで作ることもでき、電気駆 動信号を穴５に面したバンパー材料に直接的に加え、受信信号を穴５に面したバ ンパー材料から直接的に取り出すこともできる。 本システムを、自動車駐車補助装置として説明したのであるが、この種のシス テムは、その他の任意の車両にも使用でき、また、その他の任意の距離測定にも 使用できるものであり、特に、バンパーの代わりに、車両の内部プラスチック製 ダッシュボードの内側に取り付けて、自動車の内部からの戻り音響信号が変化す る場合に警報を発するようにすることにより、自動車警報装置としても使用する ことができる。 駆動バーおよびベンディングモードトランスジューサは、例えば、アルミニウ ムの単一金属素子からモノリシック（継ぎ目なしの一体構造）なものとして形成 されてもよく、また、別々の部品を、半田付けや溶接やその他の既知の方法にて 互いに一緒に取り付け固定することにより形成されてもよい。 穴プレート４は、ステンレス鋼の代わりに、例えば、アルミニウムまたは黄銅 で形成されてもよいし、または、バンパー材料に比べて適当なスチフネスを有し たその他の任意の材料で形成されてもよい。 第４図に別の実施例を示しており、この別の実施例では、駆動バー７およびベ ンディングモードトランスジューサ８は、バンパーに取り付け固定された駆動ブ ロック２０と、この駆動ブロック２０に取り付け固定された圧電セラミックブロ ック２１と、この圧電セラミックブロック２１の反対側の面に取り付け固定され た釣合い錘ブロック２２とによって置き換えられている。圧電セラミックブロッ ク２１の間にある電位を印加することにより、ブロック２０および２２は、互い に逆位相にて振動させられ、穴５の前のバンパーの部分を動かし、また、逆のプ ロセスにて、到来する音響信号をセラミックブロック２１の間の電位へと変換す るように使用することができる。しかしながら、第２図に示したシステムは、プ ラスチックバンパーが使用されるような場合に効果的であると考えられる。何故 ならば、このようなシステムだと、駆動システムとバンパー材料との間のインピ ーダンス整合をより良いものとすることができるからである。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．連続的な実質的に平坦な部材と、穴を形成する面を有した構成要素であって 、前記面が前記平坦な部材に前記穴の全体の周りで取り付けられて、前記部材の 一部分が前記穴を覆うようにする構成要素と、前記部材の前記一部分の動きが電 気信号に変換され、またはその逆とされるように、前記一部分に対して取り付け られた音響トランスジューサとを備えることを特徴とする音響送信または受信装 置。 ２．送信装置および受信装置の両者である請求項１記載の装置。 ３．前記部材は、プラスチックである請求項１または２記載の装置。 ４．前記部材は、車両のバンパーである請求項１または２または３記載の装置。 ５．車両駐車補助装置の部分を構成する請求項１または２または３または４記載 の装置。