JP2015035749A - Ultrasonic transducer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、良好な音響特性を保持しつつ、小型化と低コスト化が可能な空中用の超音波送受波器に関するものである。 The present invention relates to an aerial ultrasonic transducer that can be reduced in size and cost while maintaining good acoustic characteristics.
自動車の障害物検知等に用いられる超音波送受波器において、屋外で利用可能な防滴型超音波センサの利用が増えている。
この防滴型超音波送受波器は、アルミニウム合金等から成る有底筒状の金属筐体の底面内部に圧電素子を貼り合わせ、ユニモルフ振動子を構成している。
また、近年、前述金属筐体の筒状部と、圧電素子が貼り合わされることで振動面となる板状の底部を独立させることにより、加工や組み立てコストの低減や、さらに筒状部と底部を異種材料とすることにより導電性や強度等の機能性の向上が検討されている。
In ultrasonic transducers used for detecting obstacles in automobiles, the use of drip-proof ultrasonic sensors that can be used outdoors is increasing.
In this drip-proof ultrasonic transducer, a unimorph vibrator is configured by bonding a piezoelectric element to the inside of the bottom of a bottomed cylindrical metal casing made of an aluminum alloy or the like.
In recent years, the cylindrical portion of the metal casing and the plate-like bottom portion that becomes the vibration surface by bonding the piezoelectric element are made independent, thereby reducing processing and assembly costs, and further, the cylindrical portion and the bottom portion. Improvement of functionality such as conductivity and strength has been studied by using different materials.
図1に一般的な有底筒状の筐体を有する超音波送受波器の構造を示す。樹脂からなる筒状の支持部に、アルミニウム合金からなる振動板を接着剤によって接着した筐体で、この筐体底面に、折返し電極の施された圧電素子7が接着されている。圧電素子7の+側の電極7aとGND側の電極7bにリード線5が半田付けされている。リード線5の一端は、外部入出力端子6の+側とGND側にそれぞれ半田づけされている。圧電素子7は、シリコーン発泡体からなる吸音材3で覆われている。有底筒状ケース2の内部はショアA硬度30〜60のシリコーンなどの封止剤4によって充填されている。
FIG. 1 shows a structure of an ultrasonic transducer having a general bottomed cylindrical casing. In a casing in which a diaphragm made of an aluminum alloy is bonded to a cylindrical support made of resin with an adhesive, a
従来の有底筒状の筐体を有する超音波送受信器では、残響の低減のために多孔質材からなる吸音材が筐体底面に設置され、筐体内部に水分が流入して部品を劣化させることを防ぐためにシリコーン樹脂やウレタン樹脂等の封止材により内部を充填している。この吸音材や、封止材を筐体内部に配置するために、筐体の筒部は一定以上の高さが必要となり、筐体の高さを低くすることによる小型化が困難となっている。
さらに、筐体の筒状部が金属より剛性の低い樹脂であるため、振動エネルギーが開口部周辺での不要振動に消費され易く、感度の低下や残響の伸びが問題となっている。
In conventional ultrasonic transmitters and receivers with a bottomed cylindrical casing, a sound absorbing material made of a porous material is installed on the bottom of the casing to reduce reverberation, and moisture flows into the casing to deteriorate components. In order to prevent this, the inside is filled with a sealing material such as silicone resin or urethane resin. In order to arrange the sound absorbing material and the sealing material inside the casing, the cylindrical portion of the casing needs to have a certain height or more, and it is difficult to reduce the size by reducing the height of the casing. Yes.
Furthermore, since the cylindrical portion of the housing is made of a resin having rigidity lower than that of metal, vibration energy is easily consumed by unnecessary vibration around the opening, and there is a problem that sensitivity is lowered and reverberation is increased.
請求項1と請求項2の発明では、筐体を開口部を有しない密閉構造にすることで、支持部の材質が樹脂であっても
不要振動が生じにくくなるため吸音材を用いることなく感度の低下や残響の伸びが抑えられ、封止材無しで防水性を高めることが可能となる。
よって、筐体内部から吸音材と封止材が不要となり、超音波送受波器の小型化と部材削減により低コスト化が可能となる。
請求項3に記載の発明では、筐体の支持部に外部入出力端子を設けることにより、部品数の削減が可能となる。
請求項4に記載の発明では、筐体と金属からなる入出力端子を有する樹脂部材との間に、筐体の振動を吸収する効果を有する弾性体を設けることにより、超音波送受波器の駆動時の振動により筐体に生じるノイズ信号が振動吸収体で低減され、出力信号へのノイズ信号の影響を抑制することが可能となる。
In the first and second aspects of the invention, since the casing has a sealed structure having no opening, unnecessary vibration is less likely to occur even if the support portion is made of resin, so that the sensitivity is eliminated without using a sound absorbing material. Drop and reverberation elongation are suppressed, and it becomes possible to improve waterproofness without a sealing material.
Therefore, the sound absorbing material and the sealing material are unnecessary from the inside of the housing, and the cost can be reduced by downsizing the ultrasonic transducer and reducing the number of members.
In the invention according to claim 3, the number of parts can be reduced by providing the external input / output terminal on the support portion of the casing.
In the invention according to claim 4, by providing an elastic body having an effect of absorbing vibration of the casing between the casing and the resin member having the input / output terminal made of metal, the ultrasonic transducer is provided. The noise signal generated in the housing due to vibration during driving is reduced by the vibration absorber, and the influence of the noise signal on the output signal can be suppressed.
上述したように本発明の超音波送受波器は、良好な音響特性を保持しつつ、構成部材を減らすことができるため、小型かつ低コストな超音波送受波器を提供できる。
As described above, since the ultrasonic transducer according to the present invention can reduce the number of components while maintaining good acoustic characteristics, a small and low-cost ultrasonic transducer can be provided.
図2に本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略断面図と上面図とを表す。
振動板1aは、アルミ合金を成形したものである。この振動板1aの底面に折返し電極を有する圧電素子7が貼り合わされる。支持部2は、エポキシ樹脂を成形したものであり、上面に入出力端子6が設けられている。この入出力端子6と圧電素子7の電極は、リード線5の半田付けにより電気的につながっている。このリード線5は、支持部2と振動板1bの接着面付近で、支持部側に設けたリード引き出し部10を通して筐体外部に引き出されている。このリード引き出し部10は、リード線5を筐体外部に引き出した後、エポキシ樹脂からなる接着剤により密閉されている。
ここで、振動板1aの材質は、アルミ合金に限定するものではなく、ステンレス等の他の金属を用いてもよい。また、筒状ケース2の材質は、エポキシ樹脂に限定するものでなく、PBTなどの他の樹脂を用いてもよい。外部に接続する入出力端子6の形状は、ピン端子以外でもよく、例えばワイヤーハーネスを端子とした構造や、リード線5を直接回路に接続した構造等が考えられる。リード線5は、柔軟性のある導体であれば良く、例えばフレキシブル基板等を用いてもよい。接着剤の材質に関しては、エポキシ樹脂に限定するものでなく、筐体の防水性が保たれれば、シリコン樹脂やウレタン樹脂等の他の樹脂を用いても良い。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view and a top view of the ultrasonic transducer according to the embodiment of the present invention.
The
Here, the material of the
図3に本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略断面図と上面図とを表す。
図3に示す超音波送受波器は、実施例1で示した超音波送受波器における、振動板1aを有底筒状ケース1bに置き換え、リード線5の引き出し部10を支持部2の側面に設けた構造からなる。
ここで、有底筒状ケース1bの材質は、アルミ合金に限定するものではなく、ステンレス等の他の金属を用いてもよい。
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view and a top view of the ultrasonic transducer according to the embodiment of the present invention.
The ultrasonic transducer shown in FIG. 3 replaces the
Here, the material of the bottomed
図4に本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略断面図と上面図とを表す。
図4に示す超音波送受波器は、実施例2で示した超音波送受波器における、入出力端子6を筐体内部まで伸ばし、筐体内部でリード線5と接続した構造からなる。
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view and a top view of the ultrasonic transducer according to the embodiment of the present invention.
The ultrasonic transducer shown in FIG. 4 has a structure in which the input /
図5に本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略断面図と上面図とを表す。
図5に示す超音波送受波器は、実施例2で示した超音波送受波器における、支持部2の形状を円形状から楕円形状にし、有底筒状ケース1bの内部形状も支持部2の外形に対応する形状とした構造からなる。
FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view and a top view of the ultrasonic transducer according to the embodiment of the present invention.
The ultrasonic transducer shown in FIG. 5 is the same as the ultrasonic transducer shown in
図6に本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略断面図と上面図とを表す。
図6に示す超音波送受波器は、実施例4で示した超音波送受波器における、入出力端子6を支持部2との間に振動吸収体8を設けた構造をからなる。入出力端子には、支持のためのPBT等の樹脂部材を設けている。また、振動吸収体8とは、−40℃〜90℃の温度範囲で駆動にさせた際に、筐体の振幅>入出力端子の振幅の関係を満たすことの出来る材質であり、例えばシリコーンゴム等の弾性体が用いられる。
FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view and a top view of the ultrasonic transducer according to the embodiment of the present invention.
The ultrasonic transducer shown in FIG. 6 has a structure in which a vibration absorber 8 is provided between the input /
本発明は、車のバックセンサやコーナーセンサのみならず、防滴型超音波送受波器が利用されている様々な分野に適用できる。 The present invention can be applied not only to a car back sensor and a corner sensor, but also to various fields where a drip-proof ultrasonic transducer is used.
1a 振動板
1b 有底筒状ケース
2 支持部
3 吸音材
4 封止剤
5 リード線
6 入出力端子
7 折返し電極を有する圧電素子
7a GND側電極
7b +側電極
8 振動吸収体
9 樹脂部材
10 リード引き出し部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
別体の樹脂からなる有底筒状の支持部とからなる筐体を有し、
前記ケースの内面の一部と前記支持部の開口部側の一部とが、前記筐体に開口部が生じないように接着されていることを特徴とする超音波波送受器。
A bottomed cylindrical case made of metal in which a piezoelectric element is arranged on the bottom of the inner surface;
Having a casing made of a bottomed cylindrical support made of a separate resin;
A part of the inner surface of the case and a part on the opening side of the support part are bonded so that no opening is formed in the casing.
別体の樹脂からなる有底筒状の支持部とからなる筐体を有し、、
前記ケースの内面の一部と前記支持部の開口部側の一部とが、前記筐体に開口部が生じないように接着されていることを特徴とする超音波波送受器。
A diaphragm made of metal on which a piezoelectric element is disposed;
Having a casing made of a bottomed cylindrical support made of a separate resin;
A part of the inner surface of the case and a part on the opening side of the support part are bonded so that no opening is formed in the casing.
3. The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein an external input / output terminal is provided at one end where the case or the diaphragm is not bonded. Here, the external input terminal may penetrate the support portion and reach the inside of the housing.
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