JP2007284035A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

【課題】ベゼルを介してバンパー等の車体部品にセンサ本体を固定する場合において、ベゼルが傾いてしまうことを防止できる構造を提供する。
【解決手段】センサ本体３およびベゼル４に対して、相対向する位置に係合用部材となるランス３８および係止穴４ｄやスナップフィット４ｂおよび受止部３９を備えると共に、センサ本体３をベゼル４に対して固定する際に、これら係止用部材が発生させる力がベゼル４に対して相対向する向きに作用する構造とする。これにより、各力が互いに相対向する方向に向けて作用することになり、互いの力が互いに相殺されるため、センサ本体３をベゼル４に固定する際に、ベゼル４が傾くことを防止することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、圧電素子を有して構成される超音波振動子（マイク）が備えられた超音波センサに関するものである。

超音波センサは、例えば車両のバンパーに超音波振動子が備えられたセンサ本体が取り付けられ、超音波振動子から超音波を発生させると共に、この超音波の反射波を受け取ることで、バンパーの近傍に存在する障害物の検出を行う。

図１２は、従来の超音波センサ１００のバンパー１０１への固定構造を示した部分断面図である。この図に示されるように、超音波センサ１００のセンサ本体１０２は円柱形状で構成され、センサ本体１０２をバンパー１０１に形成された円形状の穴部１０１ａ内にバンパー１０１の外部側から挿入することでバンパー１０１に固定される。具体的には、センサ本体１０２のうちバンパー１０１への挿入方向の後端側にはフランジ１０２ａが備えられ、センサ本体１０２の外周には山形の金属バネ１０３が備えられている。このため、センサ本体１０２をバンパー１０１の穴部１０１ａ内に挿入したときに、フランジ１０２ａによってセンサ本体１０２の挿入方向への移動が規制された状態で、金属バネ１０３が発生するセンサ本体１０２の径方向に広がる力がバンパー１０１の穴部１０１ａを構成する壁面に加えられるため、センサ本体１０２がバンパー１０１に強固に固定される。
特開２００３−９２７０号公報

近年、超音波センサのインテリジェント化が進められており、超音波振動子だけでなく信号処理回路などが形成された回路基板等がセンサ本体に収容されるようになりつつある。これにより、センサ本体が大型化し、従来のようにバンパー外部からセンサ本体をバンパーの穴部内に挿入することができないという問題が発生した。したがって、従来とは異なる構造により、超音波センサをバンパーに固定できるようにする必要がある。

これに対し、本発明者らは、図１３に示すように、円筒形状で構成され、一端にフランジ４ａが設けられたベゼル（カバー）４を備え、このベゼル４をバンパー２の外部からバンパー２の穴部２ａ内に挿入することでバンパー２に固定しておき、その後、ベゼル４の中空部内にセンサ本体３における超音波振動子が配置される円柱状部分をバンパー２の内部（つまり、ベゼル４の穴部への挿入方向とは逆方向）から挿入することで、ベゼル４を介してセンサ本体３をバンパー２に固定する構造を考えた。

このような構造を採用する場合、固定部材として機能するベゼル４にて大型化したセンサ本体３を保持しなければならないため、バンパー２にベゼル４が強固に固定され、かつ、ベゼル４にセンサ本体３が強固に固定されるようにしなければならない。

このため、本発明者らは、図１３に示すように、ベゼル４の下方位置に穴部（図示せず）が形成されたスナップフィット４ｂを設けると共にセンサ本体３の下方位置にスナップフィット４ｂの穴部４ｚに係合する爪部３ｚを設け、かつ、センサ本体３の上方位置に爪部３８ｂが形成されたランス３８を設けると共にベゼル４の上方位置にランス３８の爪部３８ｂと係合する穴部（図示せず）を設ける構造を考えた。

このような構造では、センサ本体３をベゼル４に固定する際に、ランス３８の爪部３８ｂがベゼル４の側壁外面に接することでランス３８が弾性変形し、ランス３８に形成された爪部３８ｂがベゼル４の穴部に来ると、ランス３８が元の形状に戻ることで爪部３８ｂが穴部に入り込み、これらが係合する。同様に、スナップフィット４ｂがセンサ本体３に形成された爪部３ｚに押されることで弾性変形し、スナップフィット４ｂに形成された穴部４ｚが爪部３ｚまで来ると、スナップフィット４ｂが元の形状に戻ることで穴部４ｚに爪部３ｚが入り込み、これらが係合する。このように、ランス３８やスナップフィット４ｂ等によってベゼル４とセンサ本体３とがより強固に固定されるようになっている。

しかしながら、上記のような構造においては、図１３中に矢印で示したように、ベゼル４に対して、ランス３８の弾性反力が下方に向けて作用すると共に、爪部３ｚがスナップフィット４ｂを押す力が下方に向けて作用する。このため、ベゼル４に対して２つの力が同方向に作用することになり、ベゼル４が下方に傾いてしまうという問題がある。

なお、ここでは超音波センサをバンパーに固定する場合について説明したが、車体のバンパー以外の部品に超音波センサを組み付けるような場合においても、上記と同様の課題が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、ベゼルを介してバンパー等の車体部品にセンサ本体を固定する場合において、ベゼルが傾いてしまうことを防止できる構造の超音波センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ベゼル（４）のうち、該ベゼル（４）の筒状部分に対して相対向する位置に第１係合部（４ｂ）と第２係合部（４ｄ）を備えると共に、センサ本体（３）に、ベゼル（４）に形成された第１係合部（４ｂ）と係合する第３係合部（３９）と、第２係合部（４ｄ）と係合する第４係合部（３８）とを備える。そして、ベゼル（４）に対してセンサ本体（３）を組み付けるときに、第１係合部（４ｂ）と第３係合部（３９）とが係合する際にベゼル（４）に対して作用させる力と、第２係合部（４ｄ）と第４係合部（３８）とが係合する際にベゼル（４）に対して作用させる力とが、互いに相殺する相対向する方向となるように、第１〜第４係合部（４ｂ、４ｄ、３８、３９）を構成することを特徴としている。

このように、センサ本体（３）およびベゼル（４）に対して、相対向する位置に第１〜第４係合部（４ｂ、４ｄ、３８、３９）を備えると共に、センサ本体（３）をベゼル（４）に対して組み付けるときに、これら第１〜第４係止部（４ｂ、４ｄ、３８、３９）が発生させる力がベゼル（４）に対して相対向する向きに作用するようにしている。

したがって、各力が互いに相対向する方向に向けて作用することになり、互いの力が互いに相殺されるため、センサ本体（３）をベゼル（４）に固定する際に、ベゼル（４）が傾くことを防止することができる。

例えば、第１係合部には、ベゼル（４）における筒状部分から突出させられように構成され、先端部に爪部（４ｃ）が形成されたスナップフィット（４ｂ）が適用され、第３係合部には、センサ本体（３）に形成され、爪部（４ｃ）が嵌め込まれる穴を構成する枠状の受止部（３９）が適用される。この場合、ベゼル（４）に対してセンサ本体（３）を組み付けるときに、爪部（４ｃ）が受止部（３９）の内壁に押されることで、スナップフィット（４ｂ）に対してベゼル（４）における筒状部分の中心方向に向かう力を作用させることができる。

また、この場合、スナップフィット（４ｂ）に形成された爪部（４ｃ）をコの字状のスリット（４ｊ）で囲むようにすると、爪部（４ｃ）の弾性変形が容易に行われるようにできる。

さらに、スリット（４ｊ）にて、爪部（４ｃ）の両側と、スナップフィット（４ｂ）の先端部分が受止部（３９）の穴内へ挿入される方向に対して爪部（４ｃ）の後方位置を囲むと、爪部（４ｃ）は、スナップフィット（４ｂ）の先端部分が受止部（３９）の穴内に挿入されるときに、爪部（４ｃ）のうち挿入方向の前方が支点、該爪部（４ｃ）の頂点を作用点として弾性変形する。

このようにすれば、支点と作用点とが爪部（４ｃ）の両端位置とされ、距離が長く設定されるため、支点と作用点との距離が短く設定されている場合と比べて、爪部（４ｃ）が弾性変形させられたときに倒れる角度が小さくて済む。これにより、爪部（４ｃ）の回転軌跡を小さくできるため、スナップフィット（４ｂ）が受止部（３９）に強固に固定され、センサ本体（３）とベゼル（４）とのガタツキを防止できる。

一方、第２係合部には、ベゼル（４）おける筒状部分に形成された穴部（４ｄ）が適用され、第４係合部には、センサ本体（３）から突出するように形成され、穴部（４ｃ）に嵌め込まれる爪部（３８ｂ）を備えたランス（３８）が適用される。この場合、ベゼル（４）に対してセンサ本体（３）を組み付けるときには、爪部（３８ｂ）にてベゼル（４）における筒状部分（３９）が押されることで、ベゼル（４）に対して筒状部分の中心方向に向かう力を作用させることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本実施形態の第１実施形態にかかる超音波センサについて説明する。本実施形態の超音波ソナーは、例えば、車両のバンパーに取り付けられ、バックソナー又はコーナーソナーとして用いられる。

図１は、本実施形態の超音波センサ１をバンパー２に取り付けたときの状態を示した側面図である。なお、図１中、バンパー２のみ断面が示してある。

この図に示されるように、超音波センサ１は、バンパー２の穴部２ａ内に固定される。超音波センサ１は、センサ本体３とベゼル４とを有した構成とされ、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａ内にバンパー２の外側（紙面左側）から挿入したのち、センサ本体３をベゼル４の中空部内にバンパー２の内側（紙面右側）から挿入することで、バンパー２に固定される。

以下、センサ本体３とベゼル４の詳細構造について説明する。

図２は、センサ本体３を示した図であり、図２（ａ）は、センサ本体３の正面図、図２（ｂ）は、センサ本体３の右側面図、図２（ｃ）は、センサ本体３の上面図、図２（ｄ）は、センサ本体３の背面図である。また、図３は、センサ本体３の断面図であり、図２（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する図である。

センサ本体３は、図２、図３に示すように、超音波振動子１０や回路基板２０が一体的にケース３０内に収容されたものである。図４は、センサ本体３に備えられる超音波振動子１０の断面図を示したものである。図４に示すように、超音波振動子１０は、ハウジング１１、圧電素子１２と、スペーサ１３、ベース１４および接続ピン１５を有して構成されている。

ハウジング１１は、導電性材料（金属材料や表面に導電膜を形成した絶縁材料）で構成され、有底円筒状とされることでハウジング１１の内部に内部空間１６が形成されている。ハウジング１１の底部１１ａの内面に圧電素子１２が貼着されており、この底部１１ａの外側表面が振動面１１ｂとなっている。本実施形態では、導電性材料としてアルミニウムを用いており、振動面１１ｂを円形状としている。

圧電素子１２は、圧電セラミックス（例えばチタン酸ジルコン酸鉛系）で構成され、その表裏両面に電極（図示せず）を備えている。圧電素子１２の一方の電極は、リード１７ａによって一対の接続ピン１５の一方に電気的に接続されている。圧電素子１２の他方の電極は、ハウジング１１の底部１１ａに例えば導電性接着剤により貼着され、導電性材料で構成されたハウジング１１を介してリード１７ｂに接続されたのち、一対の接続ピン１５の他方に電気的に接続されている。なお、ハウジング１１の内部空間１６には、フェルト、シリコンが充填されており、振動面から接続ピン１５に伝達される不要振動が抑制されている。

スペーサ１３は、ハウジング１１の開口部とベース１４との間に配置されている。スペーサ１３は、ハウジング１１の底部１１ａの振動に伴ってハウジング１１の筒部１１ｃに生じる不要振動が接続ピン１５の固定されているベース１４に伝達されるのを抑制するための弾性体であり、例えばシリコンゴムから構成されている。なお、ここではスペーサ１３を配置する構成としたが、スペーサ１３を無くした構成とすることもできる。

ベース１４は、ハウジング１１の開口部側の外周面にスペーサ１３を介して嵌め込まれることで、ハウジング１１に固定されている。このベース１４は、絶縁材料、例えば合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）で構成されている。ベース１４には、接続ピン１５を被覆するための保護部１８が回路基板２０側に突出するように設けられ、接続ピン１５が保護部１８を貫通するように配置されている。ベース１４を成形する際に、接続ピン１５をインサート成形することで、接続ピン１５の一部がベース１４に埋設固定されるようにしている。

接続ピン１５は、例えば銅を主成分とする導電性材料からなり、例えば太さ０．５ｍｍφの棒状部材で構成される。

さらに、超音波振動子１０には、例えば発泡シリコン等で構成された発泡弾性体１９が備えられている。この発泡弾性体１９は、ベース１４への振動の伝達を抑制するためのもので、接続ピン１５は発泡弾性体１９も貫通するように配置されている。

そして、ハウジング１１、スペーサ１３、ベース１４、発泡弾性体１９が、それぞれ接着剤（例えばシリコン系接着剤）等で接着されることで、一体構造とされた超音波振動子１０が構成されている。

このように構成された超音波振動子１０を回路基板２０と共に合成樹脂からなる中空状のケース３０内に組み付けることで、超音波センサ１が構成されている。

ケース３０は、中空状の略長方体で構成されている。ケース３０には、回路基板２０の接続位置に対して接続ピン１５を位置決めするためのガイド部３１が設けられている。このガイド部３１は、ケース３０の内部空間を超音波振動子１０の配置空間と回路基板２０の配置空間とに区画する板状部によって構成され、接続ピン１５および保護部１８が挿入される位置決め用穴３１ａが備えられた構成とされている。

また、ケース３０の一面（図３における紙面上方の面）には、上面形状が円形状を為した開口面３２があり、この開口面３２内に、外周面に筒状弾性体３３を被着させられると共に、ベース１４の下側に振動を抑制する弾性体となる発泡弾性体３４が配置された超音波振動子１０が挿入されることで、ケース３０に組み付けられている。このように超音波振動子１０をケース３０に組み付けた状態において、接続ピン１５がガイド部３１の位置決め用穴３１ａに挿入され、接続ピン１５の先端部が回路基板２０に形成されたスルーホール２１に挿入されている。そして、接続ピン１５の先端部およびスルーホール２１の電気的な接続がはんだ付け等によって為されている。

ケース３０の開口面３２からは、超音波振動子１０の振動面１１ｂが露出しており、超音波振動子１０が発する超音波がケース３０の外部に伝えられるような構成とされている。

筒状弾性体３３はシリコンゴムからなり、超音波振動子１０からケース３０への不要振動の伝達を抑制するために、超音波振動子１０の外周面（ハウジング１１の筒部１１ｃ面）および底面に被着されている。

発泡弾性体３４は、超音波振動子１０のハウジング１１内に配置された発泡弾性体１９と同様、発泡シリコンからなり、接続ピン１５及び保護部１８が貫通配置されている。発泡弾性体３４には切り込みが設けられ、その切り込み内に保護部１８が挿入可能な構成としている。なお、超音波振動子１０（ベース１４）、筒状弾性体３３、及び発泡弾性体３４は、シリコン系接着剤により相互に接着固定されている。

また、ガイド部３１により区画されたケース３０のうち回路基板２０が配置される中空部には、防湿性部材３５が充填されている。防湿性部材３５としては、例えばシリコン樹脂やウレタン樹脂を適用することができる。本実施形態においてはシリコン樹脂を適用している。なお、図３に示すように、回路基板２０から外部に出力するための外部出力端子３６が備えられ、ケース３０の一面に形成されたコネクタ３７から外部出力端子３６の一端側が露出させられた構成とされている。

さらに、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、ケース３０の上面（図２（ａ）の紙面上方の面）にはランス３８が設けられており、底面（図２（ａ）の紙面下方の面）には受止部３９が設けられている。

ランス３８は、ケース３０の上面から開口面３２と同方向に突出するように形成された爪状の係止部を構成するものであり、ベゼル４との固定のために用いられる。具体的には、欄図３８は、棒状部３８ａおよび爪部３８ｂとを有した構成とされている。棒状部３８ａがケース３０の上面から開口面３２と同方向に突出させられ、この棒状部３８ａの先端位置における開口面３２側に爪部３８ｂが形成されている。

また、受止部３９は、ケース３０の底面からさらに下方に突出するように設けられた枠状の係止部を構成するものであり、これもベゼル４との固定のために用いられる。具体的には、図２（ａ）、（ｄ）に示されるように、受止部３９は、開口面３２の突出方向から見て四角形の枠形状を為しており、受止部３９の穴内に後述するベゼル４に設けられたスナップフィット４ｂが挿入できるようになっている。

このように構成されるセンサ本体３のうち、超音波振動子１０および開口面３２の部分、つまりケース３０のうち円筒形状に突出する部分がベゼル４に挿入される挿入部となる。このため、開口面３２の突出方向がベゼル４へのセンサ本体３の挿入方向となる。

図５は、ベゼル４を示した図であり、図５（ａ）は、ベゼル４の正面図、図５（ｂ）は、ベゼル４の左側面図、図５（ｃ）は、ベゼル４の背面図、図５（ｄ）は、ベゼル４の上面図、図５（ｅ）は、ベゼル４の底面図である。また、図６は、図５（ｃ）のＢ−Ｂ断面に相当するベゼル４の一部拡大断面図である。

図５（ａ）〜（ｄ）に示されるように、ベゼル４は、例えば樹脂等によって構成された略円筒状の部材によって構成され、一方の端部に部分的に拡径したフランジ４ａが形成されている。このベゼル４の中空部の形状およびサイズは、センサ本体３における開口面３２の形状と対応したものとなっており、この中空部内に開口面３２および超音波振動子１０が挿入される。

ベゼル４の下面には、円筒状部分から突出させられたスナップフィット４ｂが備えられている。スナップフィット４ｂは、爪状の係止部として機能するもので、図１に示すように、スナップフィット４ｂの先端に形成された爪部４ｃが上述したケース３０の受止部３９の穴内に挿入されることで、受止部３９に引っ掛けられている。これにより、ベゼル４とセンサ本体３との固定がより強固なものとされている。

また、図５（ｅ）に示すように、爪部４ｃを囲むようにコの字状のスリット４ｊが形成されており、このスリット４ｊの間に配置される爪部４ｃが弾性変形し易くなっている。スリット４ｊは、爪部４ｃの両側および爪部４ｃよりも後方、つまりセンサ本体３の受止部３９の穴内への挿入方向後方に形成され、スナップフィット４ｂの先端部が受止部３９の穴内に挿入される際に、弾性変形により爪部４ｃが挿入方向前方を支点として撓み、穴内に容易に挿入できるようにされている。このため、スナップフィット４ｂの先端部が受止部３９の穴内に挿入された後に爪部４ｃが元の形状に戻ると、スナップフィット４ｂの先端部における爪部４ｃよりも後方位置において、スナップフィット４ｂの先端部の壁面が受止部３８の内壁とほぼ接するような隙間無い状態となるようにすることができる（後述する図１０参照）。

ベゼル４の上面には、係止穴４ｄが形成されている。係止穴４ｄは、正面から見ると四角形状を為した穴であり、上述したケース３０に備えられたランス３８の爪部３８ｂを挿入するためのものである。図１に示すように、ランス３８の爪部３８ｂが係止穴４ｄに挿入されると、係止穴４ｄの内壁に爪部３８ｂが引っ掛かるようになっている。これにより、ベゼル４とセンサ本体３との固定がより強固なものとされている。

また、ベゼル４の外周面のうちベゼル４の左右両側の位置に抜け防止爪４ｅが備えられている。抜け防止爪４ｅは、バンパー２の厚み分を考慮した位置に形成されており、フランジ４ａの端面からバンパー２の厚み分もしくはそれより若干大きな間隔を空けた位置に備えられている。この抜け防止爪４ｅは、ベゼル４のバンパー２からの抜けを防止するために設けられている。ベゼル４をバンパー２に取り付けた後、ベゼル４にセンサ本体３におけるケース３０の開口面３２を挿入するに当たり、ベゼル４がバンパー２から抜ける方向に力が加えられることになる。このため、ベゼル４をバンパー２に挿入すると、抜け防止爪４ｅがバンパー２の端面に引っ掛かり、ベゼル４バンパー２からの抜けが防止できるようになっている。なお、図５（ｂ）に示すように各抜け防止爪４ｅの両側にはスリット４ｊが設けられており、このスリット４ｆの間の棒状部分が応力変形し易くなっているため、バンパー２への取り付け時に抜け防止爪４ｅが挿入の邪魔になることはない。

さらに、ベゼル４には、ベゼル４の中心に対して等間隔に複数（ここでは４つ）の溝４ｇが形成されている。各溝４ｇ内には、図６に示すように、ベゼル４の中心軸方向に並べられた２箇所の貫通穴４ｈ、４ｉが形成されている。そして、各溝４ｇに沿って金属バネ５が配置されている。なお、貫通穴４ｈ、４ｉは１つの貫通穴としても良いが、これらの間に壁面を形成しておくことで、金属バネ５のバネ荷重を大きくすることが可能となる。つまり、金属バネ５の先端位置が貫通穴４ｈの壁面と接することで、金属バネ５が貫通穴４ｈに入り込むことを規制するように働くため、金属バネ５が発生させる弾性反力を高めることが可能となる。

具体的には、金属バネ５は、薄い棒状金属を曲げ加工することによって構成され、棒状金属の一端が爪状に曲げられた爪部５ａと、ベゼル４の開口部の端部形状に合せてＵ字状に曲げられたＵ字状部５ｂと、ベゼル４の外周面から径方向に突出させた凸部５ｃと、棒状金属の他端を爪部５ａ側に折り返した折り返し部５ｄとを有して構成されている。金属バネ５の爪部５ａをベゼル４の開口端から挿入させ、Ｕ字状部５ｂがベゼル４の開口端と接するまで挿入すると、爪部５ａが貫通穴４ｉ内に入り込み、貫通穴４ｉの端面に引っ掛かることで金属バネ５がベゼル４に固定されている。このため、金属バネ５のうちベゼル４に固定される側、つまりＵ字状部５ｂが固定端となり、折り返し部５ｄが自由端となってバネ機能を果たす。

すなわち、金属バネ５の自由端において、バンパー２およびセンサ本体３における開口面３２の側面が共に金属バネ５に接し、バンパー２に関してはベゼル４の径方向の広がる向きに金属バネ５の弾性力が加えられ、センサ本体３における開口面３２に関してはベゼル４の径方向の縮まる向きに金属バネ５の弾性力が加えられる。

このため、ベゼル４を介してバンパー２にセンサ本体３を固定する構造において、バンパー２にベゼル４を強固に固定することが可能となり、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定することが可能となる。これにより、超音波センサ１をバンパー２に強固に固定することが可能となっている。

次に、超音波センサ１のバンパー２への取り付けの様子について説明する。図７は、超音波センサ１をバンパー２に取り付ける前の様子、図８は、超音波センサ１をバンパー２に取り付けている途中の様子を示した図である。

図７に示されるように、まず、ベゼル４をバンパー２の一方、つまりバンパー２の外側からバンパー２の穴部２ａに挿入する。このとき、抜け防止爪４ｅがバンパー２の内側に入り込むまで挿入する。これにより、バンパー２の穴部２ａの開口端と金属バネ５における凸部５ｃの傾斜部分が接触する。図９は、このときの様子を示した部分拡大断面図である。

この図に示されるように、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入すると、バンパー２の穴部２ａの開口端によって金属バネ５が弾性変形させられて撓み、金属バネ５の自由端となる折り返し部５ｄが貫通穴４ｈ内に入り込み、ベゼル４の内壁面から突き出される。

この後、図７の矢印で示すように、バンパ−２の反対側、つまりバンパー２の内側からベゼル４の中空部内にセンサ本体３における開口面３２および超音波振動子１０を挿入する。図１０は、この挿入中の様子を示した部分拡大断面図である。

図８および図１０に示すように、スナップフィット４ｂの先端部が受止部３９の穴内に入り込み、スリット４ｊの間に形成された爪部４ｃが受止部３９の内壁と接して弾性変形させられ、受止部３９内に挿入されると、その後、弾性変形した部分が元に戻ることで爪部４ｃと受止部３９とが係合し、図１に示した形態となって組み付けが完了する。

このとき、爪部４ｃを囲むようにコの字形状のスリット４ｊが形成されていることから、図１０に示すように、爪部４ｃのうち受止部３９への挿入方向前方を支点Ｐ１、爪部４ｃの頂点を作用点Ｐ２として容易に弾性変形させられる。そして、支点Ｐ１と作用点Ｐ２とが爪部４ｃの両端位置とされ、距離が長く設定されているため、支点Ｐ１と作用点Ｐ２との距離が短く設定されている場合と比べて、爪部４ｃが弾性変形させられたときに倒れる角度が小さくて済む。これにより、爪部４ｃの回転軌跡を小さくできるため、スナップフィット４ｂが受止部３９に強固に固定され、センサ本体３とベゼル４とのガタツキを防止できる。

さらに、爪部４ｃが元の形状に戻ったときに、受止部３９の内壁面とスナップフィット４ｂの先端部の壁面とが隙間無く接する。このため、スナップフィット４ｂが受止部３９により強固に固定され、センサ本体３とベゼル４とのガタツキを防止できる。

また、図８および図１０に示すように、ランス３８の爪部３８ｂがベゼル４の外壁面と接し、爪部３８ｂの先端を作用点Ｐ３、ランス３８の棒状部３８ａの付け根の位置を支点Ｐ４として、棒状部３８ａが弾性変形する。そして、爪部３８ｂが係止穴４ｄ内に入り込むことで、弾性変形した部分が元に戻り、ランス３８が係止穴４ｄと係合する。

このようなスナップフィット４ｂと受止部３９との係合とランス３８と係止穴４ｄとの係合では、図８中の矢印に示すような力が加えられる。すなわち、スナップフィット４ｂと受止部３９との係合に関しては、受止部３９の内壁によってスナップフィット４ｂに備えられた爪部４ｃが押されるため、スナップフィット４ｂに対してベゼル４の円筒状部分の中心方向に向かう力が作用し、ベゼル４を押す力が上方に向けて作用する。また、ランス３８と係止穴４ｄとの係合に関しては、ベゼル４に対してランス３８の弾性反力がベゼルの円筒状部分の中心方向に向かって作用し、ベゼル４を押す力が下方に向けて作用する。したがって、各力が互いに相対向する方向に向けて作用することになり、互いの力が相殺されるため、センサ本体３をベゼル４に固定する際に、ベゼル４が傾くことを防止することができる。

さらに、開口面３２の外壁面が金属バネ５の自由端のうちベゼル４の貫通穴４ｈに入り込んでベゼル４の内壁面に突き出した部分と接触する。図１１は、このときの様子を示した部分拡大図である。

この図に示されるように、金属バネ５の自由端が開口面３２の外壁面と接触するため、ベゼル４の径方向の広がる向きに押し戻される。このため、金属バネ５の自由端において、バンパー２およびセンサ本体３における開口面３２の側面が共に金属バネ５に接し、バンパー２に関してはベゼル４の径方向の広がる向きに金属バネ５の弾性力が加えられ、センサ本体３における開口面３２に関してはベゼル４の径方向の縮まる向きに金属バネ５の弾性力が加えられる。つまり、開口面３２の外壁面とバンパー２の穴部２ａの壁面との間で金属バネ５の自由端が弾性的に圧縮変形し、この圧縮変形に伴う弾性反力によってセンサ本体３およびベゼル４が穴部２ａの壁面に対して固定される。

これにより、ベゼル４を介してバンパー２にセンサ本体３を固定する構造において、バンパー２にベゼル４を強固に固定することが可能となり、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定することが可能となる。これにより、超音波センサ１をバンパー２に強固に固定することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の超音波センサ１では、センサ本体３およびベゼル４に対して、相対向する位置に係合用部材となるランス３８および係止穴４ｄやスナップフィット４ｂおよび受止部３９を備えると共に、センサ本体３をベゼル４に対して固定する際に、これら係止用部材が発生させる力がベゼル４に対して相対向する向きに作用する構造としている。

したがって、各力が互いに相対向する方向に向けて作用することになり、互いの力が互いに相殺されるため、センサ本体３をベゼル４に固定する際に、ベゼル４が傾くことを防止することができる。

（他の実施形態）
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。

具体的には、上記実施形態では、第１〜第４係合部として、スナップフィット４ｂ、穴部４ｄ、受止部３９、ランス３８を例に挙げたが、これらに限るものではない。そして、上記実施形態では、第１、第３係合部における係合によって発生する力と第２、第４係合部によって発生する力が共に、ベゼル４における円筒状部分の中心方向に向かうようにしているが、逆に、中心方向から離れる方向に向かうようにしても互いの力を相殺することが可能である。

例えば、筒状のベゼル４の形状およびベゼル４の中空部に挿入されるセンサ本体３の一部の形状も円形を基本とする形状でなくても良い。例えば、ベゼル４を楕円筒状、多角形筒状で構成し、センサ本体３のうちベゼル４の中空部に挿入される部分がベゼル４の中空部に対応する楕円柱状、多角形柱状であっても構わない。

また、上記実施形態では、バンパー２を被固定部材として使用して超音波センサ１を固定する場合について説明したが、バンパー２以外の車体部品に超音波センサ１を固定する場合に関しても、本発明を適用することができる。

本発明の第１実施形態にかかる超音波センサ１をバンパー２に取り付けたときの状態を示した側面図である。 センサ本体３を示した図であり、（ａ）は、センサ本体３の正面図、（ｂ）は、センサ本体３の右側面図、（ｃ）は、センサ本体３の上面図、（ｄ）は、センサ本体３の背面図である。 図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 超音波振動子１０の断面図である。 ベゼル４を示した図であり、（ａ）は、ベゼル４の正面図、（ｂ）は、ベゼル４の左側面図、（ｃ）は、ベゼル４の背面図、（ｄ）は、ベゼル４の上面図、（ｅ）は、ベゼル４の底面図である。 図５（ｃ）のＢ−Ｂ断面に相当するベゼル４の一部拡大断面図である。 超音波センサ１をバンパー２に取り付ける前の様子を示した図である。 超音波センサ１をバンパー２に取り付けている途中の様子を示した図である。 ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入したときの様子を示した部分断面側面図である。 ベゼル４の中空部内にセンサ本体３における開口面３２および超音波振動子１０を挿入する様子を示した部分拡大断面図である。 ベゼル４の中空部にセンサ本体３の開口面３２を挿入したときの様子を示した部分断面側面図である。 従来の超音波センサ１００のバンパー１０１への固定構造を示した部分断面図である。 本発明者らが検討を行った超音波センサの組みつけの様子を示した図である。

符号の説明

１…超音波センサ、２…バンパー、２ａ…穴部、３…センサ本体、４…ベゼル、４ａ…フランジ、４ｂ…スナップフィット、４ｃ…爪部、４ｄ…係止穴、４ｅ…防止爪、４ｆ…スリット、４ｇ…溝、４ｈ、４ｉ…貫通穴、５…金属バネ、５ａ…爪部、５ｂ…Ｕ字状部、５ｃ…凸部、５ｄ…折り返し部、５ｅ…屈曲部、１０…超音波振動子、１２…圧電素子、１５…接続ピン、２０…回路基板、３０…ケース、３２…開口面、３３…筒状弾性体、３８…ランス、３８ａ…棒状部、３８ｂ…爪部、３９…受止部。

Claims (5)

1. 一端側に開口部が形成され、中空部を有する筒状部分を備えたベゼル（４）と、
   超音波振動子（１０）を備えたセンサ本体（３）と、
   前記開口部からセンサ本体（３）のうち前記超音波振動子（１０）を含む一部を挿入部（１０、３２）として前記ベゼル（４）の中空部内に該挿入部（１０、３２）が挿入されるようになっており、前記ベゼル（４）を車体部品（２）に形成された穴部（２ａ）に対して該車体部品（２）の外部から挿入したのち、前記車体部品（２）の内側から前記ベゼル（４）の前記中空部内に前記挿入部（１０、３２）を挿入することで、前記車体部品（２）に対して前記ベゼル（４）を介して前記センサ本体（３）が組み付けられるように構成される超音波センサであって、
   前記ベゼル（４）のうち、該ベゼル（４）の筒状部分に対して相対向する位置に第１係合部（４ｂ）と第２係合部（４ｄ）が備えられ、
   前記センサ本体（３）には、前記ベゼル（４）に形成された前記第１係合部（４ｂ）と係合する第３係合部（３９）と、前記第２係合部（４ｄ）と係合する第４係合部（３８）とが備えられ、
   前記ベゼル（４）に対して前記センサ本体（３）を組み付けるときに、前記第１係合部（４ｂ）と前記第３係合部（３９）とが係合する際に前記ベゼル（４）に対して作用させる力と、前記第２係合部（４ｄ）と前記第４係合部（３８）とが係合する際に前記ベゼル（４）に対して作用させる力とが、互いに相殺する相対向する方向となるように、前記第１〜第４係合部（４ｂ、４ｄ、３８、３９）が構成されていることを特徴とする超音波センサ。
2. 前記第１係合部は、前記ベゼル（４）における前記筒状部分から突出させられように構成され、先端部に爪部（４ｃ）が形成されたスナップフィット（４ｂ）であり、
   前記第３係合部は、前記センサ本体（３）に形成され、前記爪部（４ｃ）が嵌め込まれる穴を構成する枠状の受止部（３９）であり、
   前記ベゼル（４）に対して前記センサ本体（３）を組み付けるときには、前記爪部（４ｃ）が前記受止部（３９）の内壁に押されることで、前記スナップフィット（４ｂ）に対して前記ベゼル（４）における前記筒状部分の中心方向に向かう力が作用することを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
3. 前記スナップフィット（４ｂ）に形成された前記爪部（４ｃ）は、コの字状のスリット（４ｊ）で囲まれていることを特徴とする請求項２に記載の超音波センサ。
4. 前記スリット（４ｊ）は、前記爪部（４ｃ）の両側と、前記スナップフィット（４ｂ）の先端部分が前記受止部（３９）の穴内に挿入される方向に対して前記爪部（４ｃ）の後方位置とを囲むように形成され、
   前記爪部（４ｃ）は、前記スナップフィット（４ｂ）の先端部分が前記受止部（３９）の穴内に挿入されるときに、前記爪部（４ｃ）のうち前記挿入方向の前方が支点、該爪部（４ｃ）の頂点を作用点として弾性変形するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波センサ。
5. 前記第２係合部は、前記ベゼル（４）おける前記筒状部分に形成された穴部（４ｄ）であり、
   前記第４係合部は、前記センサ本体（３）から突出するように形成され、前記穴部（４ｃ）に嵌め込まれる爪部（３８ｂ）を備えたランス（３８）であり、
   前記ベゼル（４）に対して前記センサ本体（３）を組み付けるときには、前記爪部（３８ｂ）にて前記ベゼル（４）における前記筒状部分（３９）が押されることで、前記ベゼル（４）に対して前記筒状部分の中心方向に向かう力が作用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の超音波センサ。

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