JP2017508330A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

超音波センサ（１）は、ハウジング（２）と、圧電素子（６）が固定されたダイアフラム（４）と、接地電位への接続部（２４）を有する電気コネクタ領域（８）と、を備えている。非導電性材料からなる層が、ダイアフラム（４）と前記圧電素子（６）との間に配設されており、ダイアフラム（４）は、接地電位への接続部（２４）に導電的に連結されている。

Description

本発明は、請求項１の冒頭部によって特定される包括的な類型に属する超音波センサに関する。

このタイプの超音波センサは、駐車支援システムの部品として自動車に使用されている。超音波センサは、障害物の距離を測定する役割を果たす。超音波センサは超音波信号を発信し、自動車の付近にある障害物によって反射された信号を受信する。障害物からの超音波センサの距離は、信号の送信時間から決定され得る。

ＤＥ １０ ２００５ ０５６ ６０７ Ａ１号は、ダイアフラムとして機能する底部を有するハウジングを具備した超音波センサを開示している。圧電振動子が底部の内面に固定されており、この内面はハウジングの内部に向いている。圧電振動子は、振動子の固定面に設けられた第１電極と、振動子の反対側の面に設けられた第２電極と、を有している。第１電極は底部に固定されている。導電性部品が、第１電極と底部との間に設けられている。ここで、振動子は、その一側において交流電圧に連結されているとともに、他側においてアースに連結されている。

更に、圧電素子をダイアフラムに導電性接着剤を介して固定することが知られている。導電性接着剤は、その機能の点で、振動子と底部との間の導電性部品に相当する。

本発明は、冒頭部に述べた包括的な類型に属する超音波センサであって、製造コスト及び／又は品質について改善された超音波センサを提供するという目的に基づいている。

この目的は、請求項１に記載の特徴を有する超音波センサによって達成される。

本発明による超音波センサは、圧電素子とダイアフラムとの間の明確な電位分離によって、より簡易に且つより高い品質で製造することができる。ダイアフラムのアースアッタッチメント（earth attachment）が、反射した超音波信号の受信に影響を与え得る干渉信号を防止する。

本発明の好適な改良によれば、非導電層が、圧電素子の電極に塗布された塗料である。好適には、塗料は耐熱性であるとともに、高い機械的荷重に耐える。塗料を用いた絶縁層の塗布は、安価で簡易に実現可能である。好適には、圧電素子はこの塗料層とともに、接着剤を介してダイアフラムに固定されている。

本発明の一実施形態によれば、ダイアフラムはダイアフラム本体と一体の部分であり、ダイアフラム本体はハウジングに固定されるとともに、好適には径方向フランジをダイアフラムから離間した側に有している。アースコネクタに対するより良い連結接触のために、当該フランジは、導電性表面を有する及び／又は導電性材料からなる被覆を施された端面を有していることが適切である。導電性材料は、例えば液体薬品処理によって塗布可能である、又は導電性表面がこのような方法で形成可能である。

ダイアフラム本体をハウジングに取り付けるために、径方向フランジとダイアフラム本体に向かう突起とをハウジングに形成することが有利である。これらは、ダイアフラム本体に設けられたフランジを受容する役割を果たす。更なる改良は、導電性材料からなる、及び／又は、特に導電的に互いに連結された導電性の端表面を有する分離要素（decoupling element）（特にストッパとも称される）が、ダイアフラム本体のフランジとハウジングのフランジとの間に配設されることである。これは、金属同士の振動を原因とする及びこれに関連するヒス（hissing）等の信号障害を防止するために、接触要素がダイアフラムのフランジの端面に施された被覆に対して直接的に金属連結することが回避されるという点において有利である。更に、アースコネクタに連結された接触要素が、分離要素の端面に当接していることが適切である。電気コネクタ領域は、好適には、ハウジングに設けられた突起において構成されたプラグを備えている。

本発明の例示的な一実施形態を、図面を用いつつ以下により詳しく説明する。

組み立てられていない状態の、超音波センサの部品の縦断面図。 ダイアフラム及びこれに固定された圧電素子の拡大断面図。 組み立てられた状態の図１の部品の別の視点からの縦断面図。

図１の縦断面図は、ハウジング２に固定されたダイアフラム本体３を有する超音波センサ１の斜視図である。ダイアフラム本体３は、ダイアフラム４を、図１に示す位置においてその下端に有している。すなわち、ダイアフラム本体の底面は、ダイアフラムを形成している、及び／又はダイアフラム底面とも称される。上端において、ダイアフラム本体３は、径方向外方を向くフランジ５を有している。圧電素子６が、ダイアフラム４の内側に固定されている。径方向フランジ５は、導電性材料からなる被覆を施された端面７を有している。

横方向に突出する突起８’がハウジング２に配設されており、突起８’はプラグを受容する役割を果たすとともに、このような態様で電気コネクタ８を形成している。導電体が突起８’からハウジング２の中へ、そして差込接点９、１０、１１へと案内される。差込接点１０、１１は陽電位及び負電位用であり、差込接点９はアースコネクタである。ハウジング２の上方領域に挿入される印刷回路基板（図示せず）が、差込接点９、１０、１１に連結される。径方向内方を向くフランジ１３が、ハウジング２の、ダイアフラム本体３に面する端部１２に配置されている。フランジ１３にはダイアフラム本体３に向かう突起１４が一体に形成されている。差込接点９から、好適には平坦なワイヤからなる導電体１５がハウジング２の端部１２へと下方に案内されて、端面において、フランジ１３の下方で平坦な態様で延在するようにされた接触要素１６として成形されている。

環状の分離要素１７（以下でストッパ１７と称する）が、ハウジング２のフランジ１２とダイアフラム本体３のフランジ５との間に設けられている。分離要素１７の外周は、フランジ１３の突起１４に受容可能となるように寸法決めされている。ダイアフラム本体３に面する側において、ストッパ１７は軸方向ビード（axial bead）１８を有している。ストッパ１７は、導電性材料からなり、及び／又はその両端面が導電性であるように構成されている。特に、これらの端面は互いに導電的に連結されている。ストッパ１７の端面は、電気的に取り付けられている。具体的には、一方の端面がフランジ５の端面７に電気的に連結されるとともに、反対側の他方の端面が接触要素１６に電気的に連結される。

図２は、ダイアフラム４及びダイアフラム４に固定された圧電素子６の拡大断面図である。圧電素子６は、ハウジング２内の印刷回路基板にコネクタライン（図示せず）を介して連結された２つの電極１９、２０を備えている。ダイアフラム４に面する側において（例示された実施形態において、これは電極２０を有する側である）、圧電素子６には、非導電性材料からなる層２１が設けられている。ダイアフラム４の内側に塗布された接着剤２２が、圧電素子６を電気絶縁層２１に固定する役割を果たす。層２１は、例えば、塗料層であってもよい。

図３は、図１の超音波センサ１の縦断面図であるが、部品は組み立てられた状態にあるとともに別の視点から見た図である。したがって、ハウジング２に配設された突起８’も断面で示されている。ここから、突起８’がプラグ２３として構成されており、その内部に設けられた接点２４、２５が差込接点９、１０に連結されていることが理解される。環状ストッパ１７は、突起１４の内側に配置されるとともに、ハウジング２のフランジ１３に十分にぴったりと接触している。接触要素１６は、フランジ１３とストッパ１７との間に配置されており、したがって接触要素１６は、ストッパ１７と、差込接点９すなわちプラグ２３内の接点２４と、の間の導電性接触を生成している。ダイアフラム本体３は、フランジ５の導電性の端面７によってストッパ１７の下方端面に当接しており、ビード１８はフランジ５の外縁を取り囲むとともにこれに当接している。ストッパ１７は導電性材料からなり、又は、互いに導電的に連結された導電性の端表面を少なくとも有している。このため、ストッパ１７を介するダイアフラム４又はダイアフラム本体３、接触要素１６、及び導電体１５（図１）の、接点２４へのアースアタッチメントが存在する。リング（図示せず）が、好適にはダイアフラム本体３のハウジング２への信頼性ある固定、及び、各当接面と接触要素１６との十分な接触のために、設けられる。このリングは、ダイアフラム本体３のフランジ５の後方で係合し、突起１４の周面に固定される。上述の実施形態は、ダイアフラム４と、ストッパ１７とハウジング２とが電位を有さないことを確保する。

Claims (10)

1. ハウジング（２）と、圧電素子（６）が固定されたダイアフラム（４）と、アースコネクタ（２４）を備えた電気コネクタ領域（８）と、を有する超音波センサ（１）であって、
   非導電性材料からなる層（２１）が、前記ダイアフラム（４）と前記圧電素子（６）との間に配設されており、
   前記ダイアフラム（４）は、前記アースコネクタ（２４）に導電的に連結されている、
   ことを特徴とする超音波センサ。
2. 前記非導電性の層（２１）は、前記圧電素子（６）の電極（２０）に塗布された塗料である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
3. 前記圧電素子（６）は、前記塗料の層（２１）とともに前記ダイアフラム（４）に接着剤（２２）によって固定されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の超音波センサ。
4. 前記ダイアフラム（４）は、前記ハウジング（２）に固定されたダイアフラム本体（３）と一体の部分である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波センサ。
5. 前記ダイアフラム本体（３）は、前記ダイアフラム（４）から離間した側に、径方向のフランジ（５）を有している、
   ことを特徴とする請求項４に記載の超音波センサ。
6. 前記フランジ（５）は端面（７）を有し、前記端面（７）には導電性表面が設けられている、及び／又は導電性材料からなる被覆が設けられている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の超音波センサ。
7. 径方向のフランジ（１３）と、前記ダイアフラム本体（３）に向かう突起（１４）とが前記ハウジング（２）に形成されており、これらは前記ダイアフラム本体（３）に設けられた前記フランジ（５）を受容する役割を果たす、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の超音波センサ。
8. 導電性材料からなる、及び／又は導電性の端表面を有する分離要素（１７）が、前記ダイアフラム本体（３）の前記フランジ（５）と前記ハウジング（２）の前記フランジ（１３）との間に配設されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の超音波センサ。
9. 前記アースコネクタ（２４）に連結された接触要素（１６）が、前記分離要素（１７）の端面に当接している、
   ことを特徴とする請求項８に記載の超音波センサ。
10. 前記電気コネクタ領域（８）は、前記ハウジング（２）に設けられた突起（１４）において構成されたプラグ（２３）を備えている、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の超音波センサ。

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