JP3991936B2 - 超音波送受波器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用の超音波検知器などに用いられる超音波送受波器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、例えば圧電素子を用いて超音波を送波及び受波する超音波送受波器が提供されている。この種の超音波送受波器は、超音波を送波して障害物で反射された超音波を受波することで障害物の存在を検知する車載用の障害物検知器などに用いられている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
【0003】
この種の超音波送受波器として、図11に示すものがある。この超音波送受波器は、筒状のハウジング1と、超音波を送受波する入出射面21を有しハウジング1の一方の開口から入出射面21を露出させてハウジング1内に収納される送受波ユニット2と、シリコンゴムからなり送受波ユニット2とハウジング1との間に挟まれて送受波ユニット2をハウジング1に保持する保持体3とを備える。以下、上下は図11を基準とし、入出射面21の法線方向であって入出射面21が向けられた方向(図11の左方向)を前方と呼ぶ。
【0004】
上記の超音波送受波器は、送受波ユニット2の駆動及び出力処理のための電子回路が実装されたプリント配線板Pを有する回路ブロックと組み合わせて用いられる。回路ブロックは、プリント配線板Pを覆い電磁波を遮蔽するシールドケースSと、プリント配線板Pに実装された入出力用のコネクタCと、プリント配線板P及びシールドケースSを収納し超音波送受波器のハウジング1に結合するハウジングHとを備える。ここで、超音波送受波器のハウジング1の後端部の上と左右との外側面にはそれぞれ突起12が設けられており、回路ブロックのハウジングHの上と左右との端部にはそれぞれ突起に係合する係合穴H2が貫設された係合片H1が前方へ突設されていて、係合穴H2と突起12との係合によって超音波送受波器のハウジング1と回路ブロックのハウジングHとは結合している。コネクタCは、回路ブロックのハウジングHの下側で回路ブロックのハウジングHと超音波送受波器のハウジング1との間から下方に突出する。また、回路ブロックのハウジングHとコネクタCと超音波送受波器とに囲まれる空間には、超音波検知の障害となる不要な振動の伝播を抑制するための充填材F2が充填されている。
【0005】
超音波送受波器の各部について詳しく説明すると、送受波ユニット2は、例えばアルミニウムのような金属からなり入出射面21を外側の底面とする有底円筒形状の振動ケース22と、円盤状であって両面にそれぞれ電極を有し振動ケース22の内側の底面に一方の電極が接触するように取りつけられた圧電素子23とを備える。圧電素子23の前記一方の電極は振動ケース22と振動ケース22に接続された電線4bとを介して引き出され、他方の電極は電線4aを介して引き出され、それぞれ回路ブロックのプリント配線板Pに接続される。また、振動ケース22の内部には不要な振動の伝播を抑制するための充填材F1が充填される。
【0006】
保持体3は、円筒形状であって送受波ユニット2が圧入されるとともにハウジング1に圧入保持されることによって送受波ユニット2をハウジング1に保持する。ここで、保持体3の外周面の前後方向の中間と両端とには、それぞれ保持突起31が全周に亙って突設されており、保持体3は保持突起31の先端でハウジング1の内周面に弾接する。また、振動ケース22の後端部の上下には凹部24が設けられており、保持体3の内周面の後端部には凹部24に入り込む凸部32が設けられている。保持体3の凸部32が送受波ユニット2の凹部24に入り込むことにより、送受波ユニット2の入出射面21に沿った面内での保持体3に対する回転が禁止されている。
【0007】
保持体3の後端部の内側には、送受波ユニット2の充填材F1と回路ブロックのハウジングHの充填材F2との間で不要な振動の伝播を抑制するクッション材5が保持されている。
【0008】
ハウジング1の入出射面21が露出した開口の周囲には鍔部11が突設されている。鍔部11は、前方から見て図12に示すような円形状や図13に示すような長方形状に形成されている。図14に示すように、ハウジング1は自動車VのバンパVBに設けられた図示しない取付穴に取り付けられるものであって、取付穴とハウジング1との間の隙間は鍔部11によって閉塞される。
【0009】
【特許文献1】
特開平7−267023号公報(第2−3頁、第1図)
【特許文献2】
特開平5−248935号公報(第2頁、第1図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の超音波送受波器においては、ハウジング1と送受波ユニット2との間の保持体3が露出しており、見栄えが悪かった。一般に、見栄えを改善するには塗装を施すという手段があるが、保持体3は塗料が定着しにくいために塗装によって保持体3を目立たなくするという手段を採用することはできない。
【0011】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、見栄えを改善することのできる超音波送受波器を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、超音波が出射及び入射する入出射面を有する送受波ユニットと、送受波ユニットを入出射面を露出させて保持するハウジングと、入出射面側から見て少なくとも送受波ユニットとハウジングとを覆う化粧プレートと、弾性を有する材料からなりハウジングと化粧プレートとの間に介在してハウジングと化粧プレートとの間の振動の伝播を抑制する化粧プレート抑振体とを備えることを特徴とする。
【0013】
この発明によれば、送受波ユニットとハウジングとの間の線を隠すことができるから、化粧プレートを備えない場合に比べて見栄えを改善することができる。また、化粧プレート抑振体によって振動の伝播が抑制されるから、残響時間を短縮することができる。
【0018】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、弾性を有する材料からなりハウジングの内面と送受波ユニットとの間に挟まれて送受波ユニットをハウジングに保持する保持体を備え、保持体はハウジングと化粧プレートとの間に位置してハウジングと化粧プレートとの間の振動の伝播を抑制する抑振部を備えることを特徴とする。
【0019】
この発明によれば、保持体の抑振部によって振動の伝播が抑制されるから、残響時間を短縮することができる。
【0020】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2の発明において、弾性を有する接着剤を用いて送受波ユニットをハウジングに固定したことを特徴とする。
【0021】
上記構成によれば、送受波ユニットをハウジングに保持するための部品を別途用意する必要がないから、製造コストを低減することができる。
【0022】
請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかの発明において、弾性を有する材料からなり、ハウジングとハウジングが取り付けられる構造体との間に介在して、前記構造体とハウジングとの間の振動の伝播を抑制するハウジング抑振体を備えることを特徴とする。
【0023】
この発明によれば、ハウジングが取り付けられる構造体からの振動の伝播がハウジング抑振体によって抑制されるから、ハウジングが取り付けられる構造体の振動の影響を防ぐことができる。
【0024】
請求項5の発明は、超音波が出射及び入射する入出射面を有する送受波ユニットと、送受波ユニットを入出射面を露出させて保持するハウジングと、入出射面側から見て少なくとも送受波ユニットとハウジングとを覆う化粧プレートとを備え、化粧プレートにおいて送受波ユニットに向けられる面には、化粧プレートの厚み寸法を他の部位よりも小さくする溝であって送受波ユニットの入出射面の中央部に対向する部位を囲み弾性接着剤が充填された溝が設けられていることを特徴とする。
【0025】
この発明によれば、送受波ユニットとハウジングとの間の線を隠すことができるから、化粧プレートを備えない場合に比べて見栄えを改善することができる。また、溝で振動の伝播が抑制されるから、残響時間を短縮することができる。
【0026】
請求項6の発明は、超音波が出射及び入射する入出射面を有する送受波ユニットと、送受波ユニットを入出射面を露出させて保持するハウジングと、入出射面側から見て少なくとも送受波ユニットとハウジングとを覆う化粧プレートとを備え、化粧プレートにおいて入出射面を覆う部位を他の部位よりも弾性係数の大きい材料で形成したことを特徴とする。
【0027】
この発明によれば、送受波ユニットとハウジングとの間の線を隠すことができるから、化粧プレートを備えない場合に比べて見栄えを改善することができる。また、異なる材料の境界で振動の伝播が抑制されるから、残響時間を短縮することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0029】
(参考例)
実施形態について説明する前に、本発明に関連した参考例について説明する。本参考例の基本構成は従来例と同様であるので、共通する部分については同じ符号を付して説明を省略する。
【0030】
本参考例は、図1及び図2に示すように、従来例と同様の超音波送受波器の前面(図1の左側面)に、例えば合成樹脂成形品からなりハウジング1と送受波ユニット2との前面を覆う化粧プレート6を接着剤Bを用いて貼着したことを特徴とする。前方から見た化粧プレート6の形状は、ハウジング1の鍔部11の形状に合わせて設定するとよい。例えば図12のように鍔部11が円形状であれば図3に示すように化粧プレート6も円形状とし、図13のように鍔部11が長方形状であれば図4に示すように化粧プレート6も長方形状とする。ここで、実施形態1で述べる残響防止の観点から、化粧プレート6の、入出射面21の法線方向の寸法(図1の左右の寸法。以下、「厚み寸法」と呼ぶ。)は0.5mm以下とすることが望ましい。化粧プレート6と接着剤Bとハウジング1の鍔部11との合計の厚み寸法Tは、例えば2mmである。
【0031】
上記構成によれば、図3及び図4に示すように化粧プレート6によって保持体3が隠されるから、見栄えが改善される。
【0032】
なお、図1では化粧プレート6は送受波ユニット2に固定されているが、送受波ユニット2の入出射面21と化粧プレート6との間で振動が十分に伝達されれば、必ずしも化粧プレート6を送受波ユニット2に固定する必要はない。例えば化粧プレート6をハウジング1のみに固定するとともに化粧プレート6を入出射面21に弾接させてもよい。また、化粧プレート6とハウジング1又は送受波ユニット2との結合には接着剤Bを用いる代わりに他の手段を用いてもよい。例えば、アンカー効果やOH基結合を発生させるためのカップリング処理を接合面に施した上でのインサート成形によって化粧プレート6とハウジング1又は送受波ユニット2とを結合してもよい。
【0033】
(実施形態1)
ところで、超音波の送波と受波とに兼用される超音波送受波器の場合、超音波を送波するために発生させた振動が超音波送受波器の内部を伝播した残響が、受波された超音波による振動と同様に検知される。このような超音波送受波器を障害物を検知するために用いる場合、近距離の障害物で反射された超音波による振動と上記の残響とを区別することはできないため、残響が検知され続けるいわゆる残響時間が長いと、近距離の障害物が検知できなくなる。
【0034】
ここで、参考例では、化粧プレート6に入射した超音波による振動が送受波ユニット2に良く伝わるように、硬く振動を伝えやすい通常の接着剤Bを介して化粧プレート6を送受波ユニット2に結合させてある。しかし、化粧プレート6は同じ接着剤Bを介してハウジング1にも結合しているので、化粧プレート6を介してハウジング1に振動が伝播することにより、残響時間が従来の超音波送受波器に比べて長くなってしまう。例えば、入出射面21から25cmの距離にある障害物を検知可能とするためには、残響時間は1.5ms以下が好ましいとされるが、参考例の超音波送受波器の残響時間は−30℃の下では従来例の約2倍となり1.5msを超えてしまっている。
【0035】
本実施形態は上記事由に鑑み、残響時間を短縮することを目的としたものであり、基本的な構成は参考例と同様であるので共通する部分については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【0036】
本実施形態は、図5に示すように、ハウジング1と化粧プレート6との間に、通常の接着剤Bよりも柔軟で弾性を有する弾性接着剤EBを通常の接着剤に代えて充填したものである。また、弾性を有する材料としての合成ゴムからなり構造体としてのバンパVBとハウジング1の鍔部11との間に介在するハウジング抑振体7を備える。本実施形態のハウジング1は例えば、バンパVBの後面に当接する脚部CL1とハウジング1を保持する胴部CL2とを有する固定用部品CLを用いてバンパVBに固定される。その他の構成は参考例と同様である。
【0037】
上記構成によれば、弾性接着剤EBによって化粧プレート6とハウジング1との間の振動の伝播が抑制されるから、残響時間が短縮される。つまり、弾性接着剤EBが化粧プレート抑振体である。因みに、弾性接着剤EBを用いたことにより、−30℃の条件の下での残響時間は参考例の約半分に短縮され、1.5ms以下とすることができた。
【0038】
また、ハウジング抑振体7によってバンパVBとハウジング1との間の振動の伝播が抑制されるから、バンパVBの振動による誤検知などの影響を防ぐことができる。
【0039】
なお、弾性接着剤EBを用いる代わりに、ハウジング1と化粧プレート6との間に合成ゴムのような弾性体を化粧プレート抑振体として配置しても良い。
【0040】
(実施形態2)
本実施形態は、残響時間の短縮を目的とし、化粧プレート6の構成に特徴を有するものであって、基本的な構成は参考例と同様であるので、共通する部分については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【0041】
本実施形態は、図6に示すように、化粧プレート6の入出射面21を略覆う中央部61を化粧プレート6の周縁部62よりも弾性係数の大きい材料で形成したものである。その他の構成は参考例と同様である。
【0042】
上記構成によれば、化粧プレート6の中央部61と周縁部62とを弾性係数が同じ材料で形成する場合に比べ、振動が中央部61と周縁部62との間を伝わりにくくなることにより、ハウジング1と送受波ユニット2との間の化粧プレート6を介した振動の伝播が抑制されるから、残響時間を短縮することができる。
【0043】
(実施形態3)
本実施形態は、残響時間の短縮を目的とし、化粧プレート6の形状に特徴を有するものであって、基本的な構成は参考例と同様であるので、共通する部分については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【0044】
本実施形態は、図7に示すように、化粧プレート6の入出射面21の中央部を覆う部位の厚み寸法を化粧プレート6の他の部位の厚み寸法よりも小さくしたものである。
【0045】
具体的に説明すると、化粧プレート6の後面(図7の右側面)の入出射面21の中央部に対向する部位に凹部63を設けるとともに、凹部63を囲み凹部63よりも深さ寸法の大きな溝64を設け、凹部63に充填した接着剤Bと、溝64に充填した弾性接着剤EBとで化粧プレート6を貼着してある。その他の構成は、参考例と同様である。
【0046】
上記構成によれば、凹部63の位置と溝64の位置とで化粧プレート6の肉厚が変化し、ここで振動の伝播が抑制されるので、送受波ユニット2とハウジング1との間での化粧プレート6を介した振動の伝播が抑制されるから、残響時間が短縮される。また、実施形態1と同程度の効果を得るために必要な弾性接着剤EBの量が、実施形態1よりも少なくなっている。
【0047】
なお、実施形態1乃至本実施形態において、保持体3を用いる代わりに図8に示すように弾性接着剤EBを用いて送受波ユニット2をハウジング1に保持してもよい。この構成を採用すれば、保持体3が不要となるから製造コストを低減することができる。
【0049】
(実施形態4)
本実施形態は、残響時間の短縮を目的とし、保持体3の形状に特徴を有するものであって、基本的な構成は参考例と同様であるので、共通する部分については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【0050】
本実施形態は、図9に示すように、ハウジング1と化粧プレート6との間に介在してハウジング1と化粧プレート6との間の振動の伝播を抑制する抑振部33を保持体3に設けたことを特徴とする。抑振部33は、図10に示すように保持体3において入出射面21を露出させる開口の全周に亙って保持突起31に代えて突設された鍔状に形成されている。その他の構成は、参考例と同様である。
【0051】
上記構成によれば、保持体3の抑振部33によって振動の伝播が抑制されるから、残響時間が短縮される。
【0052】
【発明の効果】
請求項1の発明は、入出射面側から見て少なくとも送受波ユニットとハウジングとを覆う化粧プレートとを備えるので、送受波ユニットとハウジングとの間の線が化粧プレートによって隠れるから、化粧プレートを備えない場合に比べて見栄えを改善することができる。また、弾性を有する材料からなりハウジングと化粧プレートとの間に介在する化粧プレート抑振体によって振動の伝播が抑制されるから、残響時間を短縮することができる。
【0055】
請求項2の発明は、保持体に設けられハウジングと化粧プレートとの間に位置する抑振部によって振動の伝播が抑制されるから、残響時間を短縮することができる。
【0056】
請求項3の発明は、弾性を有する接着剤を用いて送受波ユニットをハウジングに固定したので、送受波ユニットをハウジングに保持するための部品を別途用意する必要がないから、製造コストを低減することができる。
【0057】
請求項4の発明は、弾性を有する材料からなりハウジングとハウジングが取り付けられる構造体との間に介在するハウジング抑振体によって、ハウジングが取り付けられる構造体からの振動の伝播が抑制されるから、ハウジングが取り付けられる構造体の振動の影響を防ぐことができる。
【0058】
請求項5の発明は、入出射面側から見て少なくとも送受波ユニットとハウジングとを覆う化粧プレートとを備えるので、送受波ユニットとハウジングとの間の線が化粧プレートによって隠れるから、化粧プレートを備えない場合に比べて見栄えを改善することができる。また、化粧プレートにおいて送受波ユニットに向けられる面に、化粧プレートの厚み寸法を他の部位よりも小さくする溝であって送受波ユニットの入出射面の中央部に対向する部位を囲み弾性接着剤が充填された溝を設けたので、溝で振動の伝播が抑制されるから、残響時間を短縮することができる。
【0059】
請求項6の発明は、入出射面側から見て少なくとも送受波ユニットとハウジングとを覆う化粧プレートとを備えるので、送受波ユニットとハウジングとの間の線が化粧プレートによって隠れるから、化粧プレートを備えない場合に比べて見栄えを改善することができる。また、化粧プレートにおいて入出射面を覆う部位を他の部位よりも弾性係数の大きい材料で形成したので、異なる材料の境界で振動の伝播が抑制されるから、残響時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に関連した参考例を示す断面図である。
【図2】 同上を示す分解斜視図である。
【図3】 同上を示す正面図である。
【図4】 同上の別の形態を示す正面図である。
【図5】 本発明の実施形態1を示す断面図である。
【図6】 本発明の実施形態2を示す断面図である。
【図7】 本発明の実施形態3を示す断面図である。
【図8】 同上の別の形態を示す断面図である。
【図9】 本発明の実施形態4を示す断面図である。
【図10】 同上に用いられる保持体を示す図であり、(a)は正面図、(b)は下面図、(c)は(a)のA−A断面図である。
【図11】 従来例を示す断面図である。
【図12】 同上を示す正面図である。
【図13】 別の従来例を示す正面図である。
【図14】 超音波送受波器の使用法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
2 送受波ユニット
3 保持体
6 化粧プレート
7 ハウジング抑振体
21 入出射面
EB 弾性接着剤
Claims (6)
- 超音波が出射及び入射する入出射面を有する送受波ユニットと、送受波ユニットを入出射面を露出させて保持するハウジングと、入出射面側から見て少なくとも送受波ユニットとハウジングとを覆う化粧プレートと、弾性を有する材料からなりハウジングと化粧プレートとの間に介在してハウジングと化粧プレートとの間の振動の伝播を抑制する化粧プレート抑振体とを備えることを特徴とする超音波送受波器。
- 弾性を有する材料からなりハウジングの内面と送受波ユニットとの間に挟まれて送受波ユニットをハウジングに保持する保持体を備え、保持体はハウジングと化粧プレートとの間に位置してハウジングと化粧プレートとの間の振動の伝播を抑制する抑振部を備えることを特徴とする請求項1記載の超音波送受波器。
- 弾性を有する接着剤を用いて送受波ユニットをハウジングに固定したことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の超音波送受波器。
- 弾性を有する材料からなり、ハウジングとハウジングが取り付けられる構造体との間に介在して、前記構造体とハウジングとの間の振動の伝播を抑制するハウジング抑振体を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の超音波送受波器。
- 超音波が出射及び入射する入出射面を有する送受波ユニットと、送受波ユニットを入出射面を露出させて保持するハウジングと、入出射面側から見て少なくとも送受波ユニットとハウジングとを覆う化粧プレートとを備え、化粧プレートにおいて送受波ユニットに向けられる面には、化粧プレートの厚み寸法を他の部位よりも小さくする溝であって送受波ユニットの入出射面の中央部に対向する部位を囲み弾性接着剤が充填された溝が設けられていることを特徴とする超音波送受波器。
- 超音波が出射及び入射する入出射面を有する送受波ユニットと、送受波ユニットを入出射面を露出させて保持するハウジングと、入出射面側から見て少なくとも送受波ユニットとハウジングとを覆う化粧プレートとを備え、化粧プレートにおいて入出射面を覆う部位を他の部位よりも弾性係数の大きい材料で形成したことを特徴とする超音波送受波器。
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