JP2009076556A - ショートリング付トランス - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板上の素子配置の変更を伴うことなく、回路基板上における接続状態を容易に検査可能なショートリング付トランスを提供する。
【解決手段】ＳＲ付トランス５では、ショートリング７の対象断面の輪郭が、正方形の四隅が円の一部をなす円弧に削られた形状に形成され、接続端子６が、ケーシング４３及びベース４４の配列方向からベース４４の固定面（ケーシング４３を固定する面）側を見下ろした際にショートリング７の対象断面の輪郭が削られた部分にかかり、少なくとも一部が露出する部位の側端面（固定面に直交する面）に配置されている。したがって、ＳＲ付トランス５によれば、接続端子６のハンダ付け状態が回路基板に対して真上方向から視認可能となるため、回路基板上の素子配置の変更を伴うことなく、回路基板上におけるＳＲ付トランス５の接続状態を容易に検査することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、回路基板に実装されるトランスに関するものであり、特に、このトランスに影響を及ぼす電磁ノイズを抑制するための技術に関する。

従来より、車両のフロント及びリアのバンパーやボデーの両側面に取り付けられ、車両周囲に超音波を送信し、障害物にて反射した超音波を受信することにより、その障害物を検出する車両用障害物検出装置が知られている。

この種の車両用障害物検出装置において、超音波を発生するために用いられる超音波センサは、円柱状の空孔を有するハウジング内に組みつけられた超音波振動子と、この超音波振動子を駆動するための回路基板とからなる。

このうち、超音波振動子は、先端に設けられた円形状の振動板と、この振動板に接触する位置に配置され、電圧を印加すると圧電効果により振動して超音波信号を送信し、超音波信号を受信すると逆圧電効果により電圧を発生する圧電素子とを備えている。

一方、回路基板上には、駆動回路から入力される電圧信号を昇圧して、この昇圧した電圧信号を圧電素子に供給するトランスが設けられており、超音波センサは、このトランス内のコイルと超音波振動子とからなる共振回路の共振周波数で振動する超音波信号を送信している。

また、回路基板上には、共振周波数と同じ周波数の超音波信号を超音波振動子が受信した際に発生する電圧信号を増幅する増幅回路が設けられている。なお、この増幅回路は、増幅した電圧信号を受信信号として、車両用障害物検出装置を構成するコントローラ等の外部機器に出力している。

ところで、このような超音波センサにおいて、他の車載装置等から発生する外乱によりトランス周辺の磁界が変動すると、電磁誘導作用により逆起電力がトランスに発生し、その逆起電力により受信信号にノイズが重畳されてしまうことがあった。その結果、例えば障害物検出装置のコントローラは、ノイズが重畳した受信信号に基づいて、障害物の誤検出をしてしまう可能性があった。

このような問題を解決するために、本願出願人は、銅などの導電性素材からなるショートリングをトランスに被せることにより形成されるショートリング付トランス（以下、ＳＲ付トランスという）を、超音波センサの回路基板に実装し、外乱による磁界の変動からトランスを保護することを提案している（特許文献１参照）。

なお、ＳＲ付トランスは、コイルが巻回されたコアを収納するケーシングと、このケーシングを固定する正方形の固定面を有した直方体状に形成されて、その固定面と直交する側端面にコイルを導通する面実装型の接続端子が突設されたベースと、ケーシングに外接してこのケーシングを覆うショートリングとを備えている。
特開平１０−１２３２３５号公報

しかし、従来のＳＲ付トランスでは、図８に示すように、ケーシング１４３の径Ｄ１とベース１４４の径Ｄ２とがほぼ同じ大きさであると共に、ショートリング１０７の厚みＤ３が接続端子１０６の長さＤ４と概して等しいため、回路基板にハンダ付けされる接続端子１０６がショートリング１０７に隠れてしまい、製造者が、回路基板上の接続端子１０６のハンダ付け状態を確認しにくいという問題があった。

つまり、製造時において、回路基板上の接続端子のハンダ付け状態を、回路基板に対して斜め方向から確認することは可能であるが、回路基板に対して真上方向から確認することができないという状況にあった。なお、一般的に、回路基板上の各種素子の接続状態は、周知の画像検査装置により回路基板に対して真上方向からの画像に基づいて検査されている。

このような状況下では、回路基板に対して斜め方向からの画像に基づいて検査する専用の画像検査装置を導入すると共に、回路基板上の接続端子のハンダ付け状態のみを検査する作業工程を別途設けなければならないため、装置の導入コストによる負担や、検査工程の増加による負担により、製造コストが増大してしまうという問題があった。

また、この場合、回路基板上の接続端子のハンダ付け状態を検査する時に、回路基板上の他の素子により視界が遮られないように、回路基板上の素子の配置を変更しなければならず、その結果、回路基板上の素子の配置が制限されてしまうという問題があった。

さらに言えば、回路基板上の素子の配置変更を回避するためには、大きな回路基板が必要となってしまうため、ひいては超音波センサの大型化を招き、このような超音波センサが車両に組み付けられるが故にその車両の外観を損ねてしまったりする可能性があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、回路基板上の素子配置の変更を伴うことなく、回路基板上における接続状態を容易に検査可能なショートリング付トランスを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載のショートリング付トランスは、導電性のケーシング及びショートリングと、ケーシングを固定する正方形の固定面を有した直方体状に形成されたベースとを備えており、このうち、ケーシングが一次コイル及び二次コイルが巻回された円柱状のコアを収納し、ショートリングがケーシングに外接してこのケーシングを覆っている。

なお、ベースは、その固定面がケーシングの輪郭に外接する大きさの輪郭を有し、その固定面と直交する側端面に、一次コイル及び二次コイルと導通する面実装型の接続端子が突設されている。

ここで、ショートリングにおけるベースの固定面に平行な断面（以下、対象断面という）の輪郭が、少なくとも四角形の四隅が削られた形状に形成されている。また、接続端子が、この四角形の四隅が削られた部分に対応する位置に配置されている。

即ち、本発明のショートリング付トランスにおいて、接続端子は、ケーシング及びベースの配列方向からベースの固定面側を見下ろした際に、ショートリングの対象断面の輪郭が削られた部分にかかり、少なくとも一部が露出する部位の側端面に突設されている。

したがって、本発明のショートリング付トランスによれば、接続端子のハンダ付け状態が回路基板に対して真上方向から視認可能となるため、回路基板上の素子配置の変更を伴うことなく、回路基板上における当該ショートリング付トランスの接続状態を容易に検査することができる。

また、ショートリングにおける対象断面の輪郭としては、少なくとも四角形の四隅が削られた形状であればよく、例えば、請求項２に記載のように、四角形の四隅が円の一部をなす円弧に削られた（即ち、Ｒがかかった）形状であってもよいし、請求項３に記載のように、四角形の四隅が直線に削られた形状（即ち、八角形）であってもよい。

この場合、両者ともに、ショートリング及びケーシングの断面の輪郭が四角形に近い形状であるため、当該ショートリング付トランスの回路基板への組み付けの向きが容易に特定され、製造時の作業負担を軽減することができる。

さらに、ショートリングにおける対象断面の輪郭としては、八角以上の多角形であってもよいし、或いは、請求項４に記載のように、円形であってもよい。
この場合、ショートリングにおける対象断面の輪郭が円形もしくは円形に近い形状であるため、この対象断面の輪郭の削られた部分（面積）が広く確保され、これに応じて、接続端子が露出する部分（面積）が増大する。その結果、製造者は、回路基板上における当該ショートリング付トランスの接続状態をより容易に検査することができる。

さらに言えば、請求項５に記載のように、接続端子は、ケーシング及びベースの配列方向からベースの固定面側を見下ろした際に、その固定面が露出している部位の側端面に突設されていてもよい。

この場合、ショートリングにおける対象断面の輪郭が削られた部分にて、接続端子の全体が露出されるため、製造者は、回路基板上における当該ショートリング付トランスの接続状態をさらに容易に検査することができる。

ところで、ケーシングが収納しているコアは、請求項６に記載のように、円柱の両端に円板状の鍔を有してその円柱に一次コイル及び二次コイルが巻回されるドラムコアと、円筒の片側端面が開放された開口部を有してドラムコアを非接触な状態で覆うと共に、その円筒の外周面にネジ切り部を有するつぼ型コアとからなることが望ましい。但し、ケーシングにも、その内側面につぼ型コアのネジ切り部と螺合するネジ切り部が設けられている。

このように構成されたショートリング付トランスによれば、ケーシング内のつぼ型コアのねじ込み量に応じて、ショートリング内に流れる磁束の量を変化させることができ、ひいては、ドラムコアに巻回されている一次コイル及び二次コイルのインダクタンスを調整することができる。

なお、請求項７に記載のように、本発明のショートリング付トランスは、超音波センサを構成する回路基板に実装した際に好適に用いられる。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用されたショートリング付トランスが実装される一例としての超音波センサの構成を示した概略断面図である。

＜超音波センサの構成＞
図１に示すように、超音波センサ１は、例えば車両のリアバンパー２に組みつけられ、ＰＢＴ樹脂材料からなる円筒状のハウジング１０と、シリコンゴム等の振動吸収用の弾性樹脂１２を介してハウジング１０内で固定される超音波振動子３と、防湿用シリコン樹脂を介してハウジング１０内で固定される回路基板２０とを備えている。

超音波振動子３は、アルミニウムからなるケース１１と、エポキシ系接着剤を介してケース１１の内側面に接着される圧電素子４と、シリコン樹脂を介してケース１１の内側面に固定されるコンデンサ１３（図３参照）とを備えている。なお、本実施形態では、コンデンサ１３がケース１１の内部に設けられているが、回路基板２０上に配置されてもよい。

圧電素子４は、回路基板２０を介して電圧信号が供給されると圧電効果により振動し、ケース振動面１１ａを介して超音波信号を送信すると共に、ケース振動面１１ａを介して超音波信号を受信すると逆圧電効果により電圧信号を発生する。

次に、図２は、図１におけるＬ−Ｌ´線に沿う断面図（但し、防湿用シリコン樹脂を除いた状態を示す断面図）、図３は、回路基板２０の構成を示す回路図である。
図２及び図３に示すように、回路基板２０には、超音波振動子３を駆動するための電圧信号を生成する駆動回路２１と、駆動回路２１から入力される電圧信号を昇圧して、昇圧した電圧信号を圧電素子４に供給するショートリング付トランス（以下、ＳＲ付トランスという）５と、超音波振動子３が受信した際に発生する電圧信号を増幅する増幅回路２２とを備えている。

なお、ＳＲ付トランス５は、駆動回路２１から電圧信号が入力される一次コイル３１と、昇圧した電圧信号を圧電素子４に出力する二次コイル３２とを有している。また、回路基板２０には、二次コイル３２と共に共振回路を構成するコンデンサ１３及び圧電素子４が接続されている。

このようにして、超音波センサ１は、駆動回路２１から入力される電圧信号に基づいて、ＳＲ付トランス５内の二次コイル３２と超音波振動子３（コンデンサ１３及び圧電素子４）とからなる共振回路の共振周波数で振動する超音波信号を送信している。

また、超音波センサ１において、この共振周波数と同じ周波数の超音波信号を超音波振動子３が受信すると、その際に発生する電圧信号が増幅回路２２に入力され、この増幅回路２２により増幅された電圧信号が受信信号として外部に出力される。

＜ショートリング付トランスの構成＞
図４は、本発明が適用されたショートリング付トランスの構成を示した概略断面図、図５は、図４におけるＬ−Ｌ´線に沿う断面図である。

図４に示すように、ＳＲ付トランス５は、円柱状の芯部４１ａの両端に円板状の鍔を有する断面Ｉ字形状のドラムコア４１と、円筒の片側端面が開放された開口部を有する断面コの字形状に形成されてドラムコア４１を非接触な状態で覆うつぼ型コア４２と、円筒の両側端面が開放された開口部を有する形状に形成されてつぼ型コア４２の側面を覆うケーシング４３と、ドラムコア４１及びケーシング４３を固定する正方形の固定面４４ａを有した直方体状に形成されたベース４４と、ベース４４の固定面４４ａに直交する側端面４４ｂに突設されて回路基板２０にハンダ付けされる面実装型の接続端子６と、円筒の片側端面が開放された開口部を有する断面コの字形状で、ケーシング４３に外接してこのケーシング４３を覆うショートリング７とを備えている。

このうち、ドラムコア４１は、フェライト等の磁性材料からなり、その芯部４１ａに一次コイル３１と二次コイル３２とが巻回されている。
また、図５に示すように、つぼ型コア４２は、ドラムコア４１と同様にフェライト等の磁性材料からなり、その外周面にはネジ切りされた雄ネジ部４２ａが設けられている。

一方、ケーシング４３は、アルミニウム等の導電性素材からなり、その内周面には、ネジ切りされた２箇所の雌ネジ部４３ａが設けられており、この２箇所の雌ネジ部４３ａがつぼ型コア４２の雌ネジ部４２ａと螺合することにより、ドラムコア４１及びつぼ型コア４２を収納している。なお、ケーシング４３とつぼ型コア４２との間には、互いが非接触な部分、即ち、空間的隙間Ｓが存在している。

このようにして、ドラムコア４１に巻回された一次コイル３１及び二次コイル３２は、ケーシング４３内のつぼ型コア４２のねじ込み量に応じて、ケーシング４３とつぼ型コア４２との空間的隙間Ｓに流れる磁束の量を変化させてインダクタンスが調整される可変コイルとして構成されている。

なお、図４に戻り、ベース４４は、絶縁性樹脂からなり、ドラムコア４１及びケーシング４３を固定する固定面４４ａの輪郭が、ケーシング４３の輪郭に外接する大きさを有している。また、接続端子６は、回路基板２０上でハンダ付けされた状態を維持するために必要な長さを有し、ドラムコア４１に巻回された一次コイル３１及び二次コイル３２の両端に接続されている。

ここで、図６は、ＳＲ付トランス５において、ケーシング４３及びベース４４の配列方向からベース４４の固定面４４ａ側を見下ろした概略上面図である。
図６に示すように、ショートリング７は、銅などの導電性素材からなり、その厚みが概ね接続端子６の長さに等しく、ベース４４の固定面４４ａに平行な断面（以下、対象断面という）の輪郭Ｃが、正方形の四隅が円の一部をなす円弧に削られた（即ち、Ｒがかかった）形状に形成されている。

なお、ショートリング７は、電磁波などの外乱によりＳＲ付トランス５周辺の磁界が変動した場合であっても、ショートリング７の外側で変動した磁界を、電磁誘導作用によりショートリング７に発生する磁界によって打ち消すことにより、ショートリング７の内側における磁界の変動を抑制している。

また、接続端子６が、その正方形の四隅が削られた部分に対応する位置、つまり、ケーシング４３及びベース４４の配列方向からベース４４の固定面４４ａ側を見下ろした際にショートリング７の対象断面の輪郭Ｃが削られた部分にかかり、少なくとも一部が露出する部位の側端面４４ｂに配置されている。

＜効果＞
以上説明したように、本発明のショートリング付トランスにおいて、ショートリング７の対象断面の輪郭Ｃが、正方形の四隅が円の一部をなす円弧に削られた形状に形成され、接続端子６が、ケーシング４３及びベース４４の配列方向からベース４４の固定面４４ａ側を見下ろした際にショートリング７の対象断面の輪郭Ｃが削られた部分にかかり、少なくとも一部が露出する部位の側端面４４ｂに配置されている。

したがって、本発明のショートリング付トランスによれば、接続端子６のハンダ付け状態が回路基板２０に対して真上方向から視認可能となるため、回路基板２０上の素子配置の変更を伴うことなく、回路基板２０上におけるＳＲ付トランス５の接続状態を容易に検査することができる。

また、ショートリング７及びケーシング４３における対象断面の輪郭Ｃが四角形に近い形状であるため、ＳＲ付トランス５の回路基板２０への組み付けの向きが容易に特定され、製造時の作業負担を軽減することができる。

なお、ＳＲ付トランス５では、ドラムコア４１を非接触な状態で覆うつぼ型コア４２と、このつぼ型コア４２の側面を覆うケーシング４３とが、つぼ型コア４２の外側面に設けられた雌ネジ部４３ａと、ケーシング４３の内側面に設けられた雌ネジ部４３ａとにより螺合されると共に、互いが非接触な空間的隙間Ｓを形成している。

したがって、ＳＲ付トランス５によれば、ケーシング４３内のつぼ型コア４２のねじ込み量に応じて、ケーシング４３とつぼ型コア４２との空間的隙間Ｓに流れる磁束の量を変化させることができ、ひいては、ドラムコア４１に巻回されている一次コイル３１及び二次コイル３２のインダクタンスを調整することができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、ショートリング７の対象断面の輪郭Ｃが、正方形の四隅が円の一部をなす円弧に削られた形状に形成されているが、これに限られるものではなく、少なくとも四角形の四隅が削られた形状であればよい。

具体的に、ショートリング７の対象断面の輪郭Ｃとしては、図７に示すように、円形であってもよいし、八角以上の多角形であってもよい。
この場合、ショートリング７の対象断面における輪郭Ｃの削られた部分（図７の斜線部分）が広く確保され、これに応じて、接続端子６が露出する部分が増大するため、製造者は、回路基板２０上におけるＳＲ付トランス５の接続状態をより容易に検査することができる。

また、ＳＲ付トランス５は、超音波センサ１に限らず、各種の電子機器における電源部分などを構成する回路基板に実装されてもよい。

本発明が適用されたショートリング付トランスが実装される一例としての超音波センサの構成を示した概略断面図。 図１におけるＬ−Ｌ´線に沿う断面図（但し、防湿用シリコン樹脂を除いた状態を示す断面図）。 本発明が適用されたショートリング付トランスが実装される回路基板の構成を示した回路図。 本発明が適用されたショートリング付トランスの構成を示した概略断面図。 図４におけるＬ−Ｌ´線に沿う断面図。 本発明が適用されたショートリング付トランスにおいて、ケーシング４３及びベース４４の配列方向からベース４４の固定面４４ａ側を見下ろした概略上面図。 本発明が適用されたショートリング付トランスの変形例を示した概略上面図。 従来のショートリング付トランスの一例を示した概略上面図。

符号の説明

１…超音波センサ、３…超音波振動子、４…圧電素子、５…ＳＲ付トランス、６…接続端子、７…ショートリング、１２…（振動吸収用）弾性樹脂、１３…コンデンサ、２０…回路基板、２１…駆動回路、２２…増幅回路、３１…一次コイル、３２…二次コイル、４１…ドラムコア、４２…つぼ型コア、４３…ケーシング、４４…ベース。

Claims (7)

1. 一次コイル及び二次コイルが巻回された円柱状のコアを収納する導電性のケーシングと、
   前記ケーシングを固定する正方形の固定面を有した直方体状に形成され、前記固定面は該固定面の輪郭が前記ケーシングの輪郭に外接する大きさを有すると共に、前記固定面とは直交する側端面に、前記一次コイル及び二次コイルと導通する面実装型の接続端子が突設されたベースと、
   前記ケーシングに外接して、該ケーシングを覆う導電性のショートリングと、
   を備えたショートリング付トランスにおいて、
   前記ショートリングは、前記固定面に平行な該ショートリングの断面を対象断面として、該対象断面の輪郭が少なくとも四角形の四隅が削られた形状に形成され、
   前記接続端子は、該四角形の四隅が削られた部分に対応する位置に配置されていることを特徴とするショートリング付トランス。
2. 前記対象断面の輪郭は、四角形の四隅が円の一部をなす円弧に削られた形状であることを特徴とする請求項１に記載のショートリング付トランス。
3. 前記対象断面の輪郭は、八角形であることを特徴とする請求項１に記載のショートリング付トランス。
4. 前記対象断面の輪郭は、円形であることを特徴とする請求項１に記載のショートリング付トランス。
5. 前記接続端子は、前記ケーシング及び前記ベースの配列方向から前記固定面側を見下ろした際に、前記固定面が露出している部位の前記側端面に突設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のショートリング付トランス。
6. 前記コアは、円柱の両端に円板状の鍔を有して該円柱に一次コイル及び二次コイルが巻回されるドラムコアと、円筒の片側端面が開放された開口部を有して前記ドラムコアを非接触な状態で覆うと共に、該円筒の外周面にネジ切り部を有するつぼ型コアとからなり、
   前記ケーシングは、該ケーシングの内側面に前記つぼ型コアのネジ切り部と螺合するネジ切り部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のショートリング付トランス。
7. 超音波センサを構成する回路基板に実装されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のショートリング付トランス。