JP2008271439A - Ultrasonic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波センサに関する。 The present invention relates to an ultrasonic sensor.
従来から、車両のバンパー等に設置されて車両周辺の障害物を検知する超音波センサが知られており、例えば特許文献1に開示されているようなものがある。以下、この種の超音波センサの従来例について図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、図5(b)における上下を上下方向と定めるものとする。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic sensor that is installed in a vehicle bumper or the like and detects an obstacle around the vehicle is known. Hereinafter, a conventional example of this type of ultrasonic sensor will be described with reference to the drawings. In the following description, the vertical direction in FIG. 5B is defined as the vertical direction.
この従来例は、図5に示すように、超音波を発生させるための圧電振動素子2と、超音波を吸収する吸音材4と、吸音材4を保持する保持材3と、圧電振動素子2及び吸音材4を収納するケース1と、圧電振動素子2及びケース1に各々接続されて圧電振動素子2に圧電振動素子2を駆動させるための駆動信号を送信するとともに、圧電振動素子2からの信号を外部の電気回路(図示せず)へ送信するプラスリード線6a及びマイナスリード線6bと、超音波の残響振動を抑制するための弾性接着剤7と、ケース1内を封止するための封止材8とから成る。
As shown in FIG. 5, this conventional example includes a
ケース1は、有底略円筒状であって、図5(b)に示すように、ケース1の内底部には略円形状の圧電振動素子2が樹脂製の接着剤により貼付されている。該底部は、圧電振動素子2が駆動することで振動して超音波を発信するとともに、被検知物体(図示せず)からの反射波によって振動することで圧電駆動素子2を駆動させて反射波を受信する振動体部1aの役割を果たしている。
The
振動体部1aには、圧電振動素子2の外周を覆うようにリング状の保持材3が配設されている。保持材3は、シリコーン樹脂から成り、その厚み寸法は圧電振動素子2の厚み寸法よりも大きく設定されている。而して、保持材3の上面にポリエステル繊維から成る略円形状の吸音材4を載置すると吸音材4と圧電振動素子2との間に空間が構成されるようになっており、吸音材4が圧電振動素子2に直接接触しないようになっている。また、振動体部1a上面の保持材3を除いた全面に亘って弾性接着剤9が塗布されている。弾性接着剤9は、例えばシリコーン樹脂から成り、ケース1に振動が伝播するのを抑制している。
A ring-
圧電振動素子2の上面には、プラスリード線6aの一端部が半田10によって半田付けされており、その他端部は吸音材4に設けられた略半円形状の切り欠き4aを通して後述する基板5に接続されている。また、ケース1上部の内周面には、マイナスリード線6bの一端部が半田10によって半田付けされており、その他端部は後述する基板5に接続されている。
One end of a plus
ケース1の底部から上下方向における略中央までには、シリコーン樹脂等から成る弾性接着剤7が充填されており、該弾性接着剤7の上面には外部の電気回路(図示せず)と接続されるコネクタケーブル5aの一端が接続された基板5が配設されている。基板5には、一端部が圧電振動素子2に接続されたプラスリード線6aの他端部と、一端部がケース1に接続されたマイナスリード線6bの他端部がそれぞれ接続されており、該基板5を中継してコネクタケーブル5aとプラスリード線6a及びマイナスリード線6bとが電気的に接続されている。而して、コネクタケーブル5aを介して圧電振動素子2に駆動信号を供給するとともに、振動体部1aで受信して圧電振動素子2で電気信号に変換される反射信号を電気回路に送信するようになっている。また、ケース1の上下方向における略中央から開口面までには、シリコーン樹脂等から成る封止材8が充填されている。
An
以下、上記の超音波センサの組立方法について説明する。まず、ケース1上部の内周面にマイナスリード線6bの一端部を半田10によって半田付けするとともに、振動体部1aであるケース1の底部上面に圧電振動素子2を樹脂製の接着剤によって貼付し、プラスリード線6aの一端部を圧電振動素子2の上面に半田10によって半田付けする。次に、ケース1の底部上面に圧電振動素子2の外周を覆うようにして保持材3をリング状に塗布し、更に圧電振動素子2及び保持材3を除いたケース1の底部全面に弾性接着剤9を塗布する。その後、吸音材4を保持材3の上面に載置し、弾性接着剤7をケース1の上下方向における略中央まで充填して硬化させる。最後に、硬化させた弾性接着剤7の上面に基板5を載置するとともにプラスリード線6aの他端部及びマイナスリード線6bの他端部を基板5に半田付けし、封止材8をケース1の開口面まで充填して硬化させることで完成する。
Hereinafter, a method for assembling the above ultrasonic sensor will be described. First, one end portion of the
上述のように、圧電振動素子2の外周を覆うようにリング状の保持材3を配設し、該保持材3の上面に吸音材4を配置して圧電振動素子2と吸音材4との間に空間を設けることで、圧電振動素子2と吸音材4とが直接接触するのを防いで残響時間を低減している。
しかしながら、上記従来例では、圧電振動素子2の上面に金属の破片等の異物が存在する場合に、異物が動くことで圧電振動素子2に応力を与えてしまい、被検知物体からの反射波以外のノイズ信号が発生するという問題があった。また、弾性接着剤7の重みによって吸音材4が撓み、圧電振動素子2と接触することで残響時間が延びてしまうという問題があった。
However, in the above conventional example, when a foreign object such as a metal fragment is present on the upper surface of the
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、ノイズ信号の発生を防止するとともに残響時間の延長を防止することのできる超音波センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor capable of preventing generation of a noise signal and preventing the reverberation time from extending.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、平板状の底板から成る振動体部を有する有底筒状のケースと、振動体部に当接されて振動体部を振動させる圧電振動素子と、圧電振動素子の外周を覆うようにして振動体部に設けられる保持材と、ケース内に収納されて圧電振動素子と所定の間隔を空けて保持材の上に配設される吸音材とから成る超音波センサであって、圧電振動素子の吸音材と対向する面を弾性を有する材料から成る弾性接着膜で覆ったことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a bottomed cylindrical case having a vibrating body portion comprising a flat bottom plate, and a piezoelectric vibration that abuts on the vibrating body portion to vibrate the vibrating body portion. An element, a holding material provided on the vibrating body so as to cover the outer periphery of the piezoelectric vibration element, and a sound absorbing material housed in the case and disposed on the holding material at a predetermined interval from the piezoelectric vibration element The surface of the piezoelectric vibration element facing the sound absorbing material is covered with an elastic adhesive film made of an elastic material.
請求項2の発明は、上記目的を達成するために、平板状の底板から成る振動体部を有する有底筒状のケースと、振動体部に当接されて振動体部を振動させる圧電振動素子とから成る超音波センサであって、圧電振動素子の振動体部と当接する面と反対側の面及びケース内における圧電振動素子を除いた振動体部の全面を弾性を有する材料から成る弾性接着膜で覆ったことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a second aspect of the invention provides a bottomed cylindrical case having a vibrating body portion made of a flat bottom plate, and a piezoelectric vibration that abuts the vibrating body portion and vibrates the vibrating body portion. An ultrasonic sensor comprising an element, wherein the surface of the piezoelectric vibration element opposite to the surface in contact with the vibration body part and the entire surface of the vibration body part excluding the piezoelectric vibration element in the case are made of an elastic material. It is characterized by being covered with an adhesive film.
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、弾性接着膜は、ケース内面の全面に亘って覆設されることを特徴とする。
The invention of
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れか1項の発明において、ケース内は絶縁性を有する材料から成る絶縁材で封止され、弾性接着膜は、ケースと絶縁材との接着性を向上させるための媒介材料から成ることを特徴とする。
The invention according to
請求項5の発明は、請求項1乃至3の何れか1項の発明において、弾性接着膜は、フィルム材から成ることを特徴とする。
The invention of
請求項6の発明は、請求項1乃至3の何れか1項の発明において、弾性接着膜は、シール材から成ることを特徴とする
請求項7の発明は、請求項6の発明において、弾性接着膜は、シール材をスプレーで噴出することで形成されることを特徴とする。
The invention of claim 6 is the invention according to any one of
請求項1の発明によれば、圧電振動素子の吸音材と対向する面を弾性接着膜で覆ったので、金属の破片等の異物が圧電振動素子上に存在しても該異物によって圧電振動素子に応力がかかるのを防ぐことができ、したがってノイズ信号の発生を防止することができる。また、吸音材が撓んでも弾性接着膜と接触するために圧電振動素子に直接接触するのを防ぐことができ、したがって残響時間の延長を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the surface of the piezoelectric vibration element facing the sound absorbing material is covered with the elastic adhesive film, even if a foreign object such as a metal fragment exists on the piezoelectric vibration element, the piezoelectric vibration element is Can be prevented from being stressed, and therefore generation of a noise signal can be prevented. Further, even if the sound absorbing material is bent, it can be prevented from coming into direct contact with the piezoelectric vibration element because it is in contact with the elastic adhesive film, and therefore, the reverberation time can be prevented from being extended.
請求項2の発明によれば、圧電振動素子の吸音材と対向する面を弾性接着膜で覆ったので、金属の破片等の異物が圧電振動素子上に存在しても該異物によって圧電振動素子に応力がかかるのを防ぐことができ、したがってノイズ信号の発生を低減することができる。また、保持材及び吸音材を必要としないので、部品点数の削減及び組立工程の簡略化を図ることができるとともに、吸音材と圧電振動素子との接触を考慮することなく残響時間の延長を防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the surface of the piezoelectric vibration element facing the sound absorbing material is covered with the elastic adhesive film, even if foreign matter such as metal fragments is present on the piezoelectric vibration element, the piezoelectric vibration element is caused by the foreign matter. Can be prevented from being stressed, and therefore the generation of noise signals can be reduced. Also, since no holding material and sound absorbing material are required, the number of parts can be reduced and the assembly process can be simplified, and the reverberation time can be prevented from being extended without considering the contact between the sound absorbing material and the piezoelectric vibration element. can do.
請求項3の発明によれば、ケース内の全面を弾性接着膜で覆ったので、ケースへの振動の伝播を抑制することができ、したがって残響を低減することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the entire surface of the case is covered with the elastic adhesive film, the propagation of vibration to the case can be suppressed, and therefore reverberation can be reduced.
請求項4の発明によれば、弾性接着膜がケースと絶縁材との接着性を向上させる媒介材料から成るので、絶縁材のケースに対する接着性を向上することができ、したがってケースへの振動の伝播を抑制して残響を低減することができる。
According to the invention of
請求項6の発明は、弾性接着膜がシール材から成るので、弾性接着膜を圧電振動素子に塗布する際の作業性を向上することができる。 In the invention of claim 6, since the elastic adhesive film is made of a sealing material, workability when applying the elastic adhesive film to the piezoelectric vibration element can be improved.
請求項7の発明は、シール材をスプレーで噴出することで弾性接着膜を圧電振動素子に塗布するので、作業性を向上することができる。 According to the seventh aspect of the invention, since the elastic adhesive film is applied to the piezoelectric vibration element by spraying the sealing material by spraying, workability can be improved.
(実施形態1)
以下、本発明に係る超音波センサの実施形態1について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的構成は従来例と共通であるので、共通する部位には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態は、図1(b)に示すように、圧電振動素子2の上面を、例えばシリコーン樹脂などの弾性を有する材料から成る弾性接着膜2aで覆っている。以下、本実施形態及び従来例の残響特性を測定した実験の結果について図2(a),(b)を用いて説明する。尚、各図における横軸は、圧電振動素子2の振動を停止させた後の経過時間tであり、縦軸は、リード線6a,6bからの出力電圧V、即ち残響振動の強さである。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an ultrasonic sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the conventional example, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In this embodiment, as shown in FIG. 1B, the upper surface of the
従来例では、図2(b)に示すように、残響振動が収まった後に、あたかも被検知物体からの反射波が存在しているかのようにノイズ信号が発生している。これは、圧電振動素子2の上面に存在する金属の破片等の異物(図示せず)が動くことで圧電振動素子2に応力を与えるためである。これに対して、本実施形態では、圧電振動素子2の上面を弾性接着膜2aで覆うことで、上記異物が圧電振動素子2上で動いても弾性接着膜2aによって圧電振動素子2にかかる応力を低減しているので、図2(a)に示すように、残響振動が収まった後にノイズ信号が発生するのを防いでいる。
In the conventional example, as shown in FIG. 2B, after the reverberation vibration is settled, a noise signal is generated as if there is a reflected wave from the detected object. This is because a foreign object (not shown) such as a metal fragment existing on the upper surface of the
また、従来例では、図2(a)の破線で示すように、吸音材4が圧電振動素子2に直接接触することによる振動の影響で残響振動が時間t2まで続いているが、本実施形態では、弾性接着膜2aによって吸音材4が圧電振動素子2に直接接触するのを防いでいるので、同図の実線で示すように、残響振動が時間t1(t1<t2)で収まっている。
In the conventional example, as shown by the broken line in FIG. 2A, the reverberation vibration continues until time t2 due to the influence of the vibration caused by the
上述のように、圧電振動素子2の上面を弾性を有する材料から成る弾性接着膜2aで覆ったので、金属の破片等の異物が圧電振動素子2上に存在しても該異物によって圧電振動素子2に応力がかかるのを防ぐことができ、したがって残響振動が収まった後にノイズ信号が発生するのを防止することができる。また、吸音材4が撓んでも弾性接着膜2aと接触するために圧電振動素子2に直接接触するのを防ぐことができ、したがって残響時間の延長を防止することができる。
As described above, since the upper surface of the
(実施形態2)
以下、本発明に係る超音波センサの実施形態2について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的構成は従来例と共通であるので、共通する部位には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態は、図3(b)に示すように、保持材3、吸音材4、弾性接着剤9を除くとともに、圧電振動素子2の上面及び振動体部1a上面における圧電振動素子2を除いた全面を弾性接着膜2aで覆ったことに特徴がある。
(Embodiment 2)
Hereinafter, an ultrasonic sensor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the conventional example, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the present embodiment, as shown in FIG. 3B, the holding
このように構成することで、実施形態1と同様に、金属の破片等の異物が圧電振動素子2上に存在しても該異物によって圧電振動素子2に応力がかかるのを防ぐことができ、したがって残響振動が収まった後にノイズ信号が発生するのを防止することができる。また、吸音材4を設けていないので、圧電振動素子2に対する吸音材4の接触を考慮する必要が無く、したがって残響時間の延長を防止することができる。更に、保持材3、吸音材4、弾性接着剤9を設けないことで、部品点数を削減することができるとともに組立工程を簡略化することができる。
By configuring in this manner, similarly to the first embodiment, even if foreign matters such as metal fragments are present on the
尚、図4(b),(c)に示すように、ケース1の内周全面を弾性接着膜2aで覆うようにしても構わない。この場合、ケース1への振動の伝播を抑制することができ、したがって残響を低減することができる。
As shown in FIGS. 4B and 4C, the entire inner periphery of the
ところで、上記各実施形態における弾性接着膜2aとして、弾性接着剤7及び封止材8のケース1への接着性を向上させるための媒介材料を用いても構わない。この場合、弾性接着剤7及び封止材8のケース1に対する接着性が向上することで、ケース1への振動の伝播を抑制することができ、したがって残響を低減することができる。
By the way, as the elastic
また、弾性接着膜2aの材料としてフィルム材を用いても構わない。更に、弾性接着膜2aの材料としてヒュミシール(登録商標)等のシール材を用いても構わない。この場合、シール材をスプレー等で噴霧するなどして弾性接着膜2aを塗布する作業が容易となり、作業性を向上することができる。
Moreover, you may use a film material as a material of the elastic
1 ケース
1a 振動体部
2 圧電振動素子
2a 弾性接着膜
3 保持材
4 吸音材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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CN102353951A (en) * | 2010-05-28 | 2012-02-15 | 株式会社村田制作所 | Ultrasonic Sensor |
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