JP4839587B2 - 超音波センサの取付け構造 - Google Patents

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Description

本発明は、超音波センサの取付け構造に関するもので、特に車両のバンパに取付けられ、障害物の存在を検知するための超音波センサの取付け構造に関するものである。

従来、例えば車両のバンパに取付けられ、障害物の存在を検知するための超音波センサの取付け構造として、例えば特許文献1に開示されたものがある。

特許文献1において、バンパ(支持体)には貫通孔が設けられ、超音波センサ(超音波検知器)は、バンパの外面側から貫通孔に挿入されて、一端がバンパの外面側における開口縁部に当接するように構成されている。また、超音波センサとバンパとの間で弾性変形する1つのコイルばね(弾性部材)が、超音波センサの一部を内部に収容するように、超音波センサに設けられている。そして、コイルバネと、外面側における開口縁部に当接する超音波センサの一端とでバンパを狭持し、超音波センサをバンパに固定している。
特開2001−66359号公報

しかしながら、上述の構成においては、超音波センサをバンパの外面側から貫通孔に挿入して固定する構成であるので、超音波センサの構造が貫通孔の大きさ及び形状の制約を受ける。すなわち、超音波センサの設計自由度が低いという問題がある。

また、超音波センサの一部を内部に収容するよう設けられた1つのコイルばねによってバンパを狭持している。従って、バンパの板厚、バンパR、超音波センサに対するバンパ角度等が変化した場合、1つのコイルばねでは均等にバンパを保持できない(押さえられない)という問題がある。すなわち、バンパと超音波センサとの間にがたつきが生じる。

本発明は上記問題点に鑑み、超音波センサの設計自由度を向上でき、且つ、バンパを均等に保持できる超音波センサの取付け構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項1〜8に記載の発明は、貫通孔の形成された取付け部に対し、センサ部が貫通孔に挿入された状態で超音波センサを固定する超音波センサの取付け構造に関するものである。

先ず請求項1に記載のように、取付け部に、当該取付け部の表面側において貫通孔の開口縁部に当接するフランジ部と、当該フランジ部から貫通孔を通して取付け部の裏面側に突出し、超音波センサを保持する保持部を有する保持部材を設け、超音波センサの筐体に、一部が固定され、筐体と取付け部の裏面との間で弾性変形するばね部を2つ設け、2つのばね部とフランジ部とにより、取付け部を狭持してなるものであり、2つのばね部は、夫々コイルばねを含み、貫通孔の両側における取付け部の裏面に当接することを特徴とする。

このように本発明によると、取付け部に超音波センサを保持する保持部材を設けており、取付け部の裏面側から、貫通孔に超音波センサのセンサ部を挿入することができる。従って、従来のように、超音波センサを取付け部の表面側から貫通孔に挿入して固定しなくとも良いので、超音波センサの設計自由度を向上できる。

また、超音波センサに2つのばね部を設けているので、バンパの板厚、バンパR、超音波センサに対するバンパ角度等が変化しても、それぞれのばね部が取付け部に追従して弾性変形する。そして、適度な押さえ力でバンパを押さえることができる。従って、本発明の取付け構造によると、バンパを均等に保持でき、超音波センサを安定してバンパに固定しておくことができる。

2つのばね部は、それぞれが独立した2つのばね部でも良いし、すくなくとも一部のばね部が連結されて一体化された構成としても良い。一体化された構成としては、例えば請求項2に記載のように、連結部を介して2つのばね部を連結してなるダブルトーションスプリングとして構成されたものを適用することができる。このように、複数のばね部として、連結部を介して一体化させたものを適用すると、超音波センサへばね部を設ける際の工数を削減することができる。

具体的には、請求項3に記載のように、超音波センサの筐体に、連結部のうち、その略中間位置を係止させる突起部と、略中間位置とばね部との間をそれぞれ位置決めする2つの位置決め部を設けることで、ダブルトーションスプリングを超音波センサの筐体に着脱可能な構成とすることができる。

尚、請求項4に記載のように、突起部及び位置決め部は、互いが筐体の隣接する面に設けられていることが好ましい。このような構成とすると、3次元方向の連結部の挙動を規制し、ブルトーションスプリングを超音波センサの筐体にしっかりと固定することができる。

取付け部が金属からなる場合、請求項5に記載のように、ばね部は、絶縁体を介して、取付け部に当接するように構成されていることが好ましい。取付け部とばね部が異種金属から構成される場合、電食(電位差による腐食)が生じる恐れがある。しかしながら、上述の構成とすると、請求項1〜4のいずれかに記載の構成であっても、電食を防止することができる。

その際、絶縁体は、請求項6に記載のように、取付け部に対するばね部の当接部位を被覆するように設けられても良いし、請求項7に記載のように、ばね部と取付け部との間に配置されても良い。

尚、請求項1〜7のいずれかに記載の超音波センサの取付け構造は、請求項8に記載のように、取付け部が車両のバンパである場合に好適である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。尚、以下の実施形態においては、取付け部としての車両のバンパに、車両用のバックソナー又はコーナーソナーとして用いられる超音波センサを取付ける例を示す。
(第1の実施形態)
本実施形態におけるバンパへの超音波センサの取付け構造を説明するために、先ず、当該構造を構成する、超音波センサ及び保持部材について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、超音波センサ及び保持部材の概略構成を示す図であり、保持部材へ超音波センサを組み付ける前の状態を示している。図2は、ばね部を説明するための図であり、(a)は固定後の状態を示す図、(b)は超音波センサへの固定方法を説明するための図である。尚、以下の説明においては、本実施形態の特徴である取付け構造に関係する部分について詳細に説明する。それ以外の部分については、公知の技術を適用することができる。

図1に示すように、超音波センサ100は、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)からなる筐体101の内部に、図示されない圧電振動子や当該圧電振動子に接続される回路部等を収納してなるものであり、圧電振動子を有するセンサ部110、保持部材との間で係合状態を形成する固定部120、及び、回路部を有する基部130とにより構成される。

センサ部110は、基部130の一面から略円筒形状をもって突出しており、その先端面111の内面側に圧電振動子が貼着されている。すなわち、圧電振動子により、振動板をなす略円形状の先端面111を振動させて超音波を送信し、障害物にて反射された超音波を、同じ圧電振動子により受信して、その障害物を検出するよう構成されている。このセンサ部110が、バンパの貫通孔に挿入された状態で保持部材の保持部(後述する)に収容される部位である。

固定部120は、センサ部100が突出する基部130の一面から、圧電振動子の検出軸を中心としてセンサ部110よりも外周側において、センサ部110に対して並行に突出し、その内部に後述する保持部材を収容する。そして、超音波センサ100を保持部材に固定するために、保持部材に設けられた係止部(後述する)を係止させる被係止部121を有している。

本実施形態において、固定部120は、筐体101と同一材料を用いて一体的に設けられており、圧電振動子の検出軸を中心とする円筒を複数に分割してなる。分割された各固定部120は、基部130から起立する部位と、2つの起立部位を架橋する架橋部からなるアーチ状に設けられ、上述の架橋部を保持部材に設けられた係止部(後述する)を係止させる被係止部121としている。尚、符号120aで示す固定部は、被係止部121(図示せず)を先端側に有し、後端側を押圧することにより係止状態が解除される、所謂ランス構造として構成されている。

基部130は、筐体101で構成される内部空間に、リードを介して圧電振動子に接続される回路部等を有しており、保持部材のフランジ部(後述する)とともにバンパを狭持する金属製の連結ばね部140が設けられている。

ここで、連結ばね部140について、図2(a),(b)を用いて説明する。図2は、連結ばね部140を説明するための図であり、(a)は固定後の状態を示す図、(b)は超音波センサ100への固定方法を説明するための図である。

本実施形態においては、連結ばね部140として、2つのばね部140a,140bを連結部140cにより連結して一体化してなるダブルトーションスプリングを適用している。2つのばね部140a,140bが、特許請求の範囲で示すところのばね部である。

連結ばね部140は、基部130において、センサ部110が突出する一面130aの隣接面130bに設けられた突起部131aにて、連結部140cの略中間位置が係止され、一面130aに設けられた位置決め部131bにて、上述の中間位置と両ばね部140a,140bとの間の連結部140cの部位が位置決めされるように構成されている。また、連結部140cは、基部130に固定された状態で、基部130の一面130a及び隣接面130bに沿うように、基部130の一面130aと隣接面130bとの境界にて折曲されている。また、連結部140cの中間位置が頂点となるように、中間位置から基部130の一面130aと隣接面130bとの境界までの範囲が、略くの字状に折曲されている。

従って、図2(b)に示すように、連結部140cの中間位置を突起部131aに係止させた状態で、白抜き矢印方向に連結ばね部140を回転させることにより、連結部140cを位置決め部131bに位置決めすることができる。このように、連結ばね部140を基部130に容易に固定することができる。尚、図2(b)中において、固定途中の連結ばね部140を二点鎖線で示している。また、突起部131a及び位置決め部131bは、互いが基部130の隣接する面に設けられており、基部130の一面130a、隣接面130b、及び突起部131aによって、連結部140cの3次元方向の挙動が規制される。従って、本実施形態の構成によると、連結ばね部140を超音波センサ100にしっかりと固定することができる。

また、一方のばね部140a側の連結部140cを位置決め部131bから外すとともに、基部130のコーナー部130cから外れるまで外周方向に移動させることにより、突起部131aとの係止状態及び他方の位置決め部131bとの位置決め状態を解除し、連結ばね部140を基部130から取り外すことができる。このように、連結ばね部140を基部130から容易に取り外すことができる。尚、ばね部140b側の連結部140cを移動させて取り外しても良い。

このように、本実施形態における連結ばね部140は、超音波センサ100の基部130(筐体101)に対して、着脱可能に設けられている。尚、図2(a)において、符号132は、外部出力端子としてのコネクタ部を示している。

次に、図1に示すように、保持部材200は、バンパ300の表面側(外面側)において貫通孔301の開口縁部に当接するフランジ部210と、当該フランジ部210に連結し、貫通孔301を通してバンパ300の裏面側(内面側)に突出する筒状の保持部220とにより構成される。尚、本実施形態において、保持部材200は超音波センサ100の筐体101同様、PBTを構成材料としており、バンパ300も、合成樹脂を構成材料としている。

保持部220は、筒状の内部に超音波センサ100のセンサ部110を収容するとともに、超音波センサ100の固定部120に収容されるように構成されている。また、保持部220には、仮止め用爪部221と係止部222が設けられている。

仮止め用爪部221は、フランジ部210との間の対向距離が、バンパ300の厚さよりも長く、保持部220からの突起頂点が裏面側の開口縁部の前面に配置されるように構成されている。従って、貫通孔301に保持部220を挿入させやすく、且つ、超音波センサ100が保持部材200に固定されるまでの間、保持部材200をバンパ300に保持しておくことができる。

係止部222は、保持部220から突起しており、超音波センサ100の固定部120に設けられた被係止部121に対応して設けられている。

そして、バンパ300に保持部材200が仮止めされた状態で、白抜き矢印方向に超音波センサ100を移動させ、保持部220にセンサ部110を挿入させる。これにより、超音波センサ100がバンパ300に取り付けられる。

次に、バンパ300に対する超音波センサ100の取付け構造について、図3(a),(b)を用いて説明する。図3は超音波センサ100の取付け構造を説明するための図であり、(a)は上側から見た図、(b)は(a)の右側から見た図である。尚、図3(a),(b)においては、バンパ300のみを断面で示しており、図3(b)においては、連結ばね部140の当接状態を示すために、バンパ300の一部を破線で示している。

図1に示した超音波センサ100のセンサ部110は、先端面111が保持部材200の外面と略同一平面となるよう保持部220に挿入され、この挿入状態で、図3(a),(b)に示すように、超音波センサ100の固定部120に設けられた被係止部121に保持部220に設けられた係止部222が係止されている。そして、超音波センサ100の基部130に連結部140cが固定された連結ばね部140は、それぞれのばね部140a,140bを挟んで連結部140cの他端側がバンパ300の裏面に当接し、バンパ300の表面側の開口縁部に当接しているフランジ部210とともに、バンパ300を狭持している。すなわち、係止部222及び被係止部121との係止状態により、バンパ300に仮止めされた保持部材200に超音波センサ100が固定され、保持部材200のフランジ部210と連結ばね部140とによるバンパ300の狭持によって、超音波センサ100及び保持部材200は、バンパ300に対して固定されている。

このように本実施形態においては、バンパ300に超音波センサ100を保持する保持部材200を設けており、バンパ300の裏面側から、貫通孔301に超音波センサ100のセンサ部110を挿入することができる。従って、従来のように、超音波センサ100をバンパ300の表面側から貫通孔301に挿入して固定しなくとも良いので、固定部120や基部130の外径を貫通孔301の直径よりも大きくすることができる。すなわち、超音波センサ100の設計自由度を向上できる。

また、本実施形態においては、超音波センサ100の筐体101に、一部が固定され、筐体101とバンパ300の裏面との間で弾性変形する2つのばね部140a,140bを設けている。従って、例えば図4に示すように、バンパ300の変動や変形(例えばバンパ300を構成する樹脂のクリープによる)によって、バンパ300の板厚、バンパR、超音波センサ100のセンサ部110に対するバンパ300の角度等が変化しても、それぞれのばね部140a,140bがバンパ300の変動・変形に追従して弾性変形する。そして、バンパ300を適度な押さえ力で押さえることができる。従って、本実施形態に示す超音波センサ100の取付け構造は、バンパ300を均等に保持でき、超音波センサ100を安定してバンパ300に固定しておくことができるものである。尚、図4は、本実施形態の特徴部分を説明するための図であり、二点鎖線で示すバンパ300及び連結ばね部140が、バンパ300の変形後の状態を示している。

また、本実施形態においては、2つのばね部140a,140bを連結部140cにより連結し、連結ばね部140(ダブルトーションスプリング)として一体化している。従って、超音波センサ100へ複数のばね部140a,140bを設ける際の工数を削減することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。

本実施形態において、バンパ300を保持部材200のフランジ部210とともに狭持するために、2つのばね部140a,140bを適用する例を示した。しかしながら、超音波センサ100に設けられるばね部の個数は2個に限定されるものではなく、複数であれば良い。また、2つのばね部140a,140bが連結部140cを介して一体化された状態で、連結ばね部140として超音波センサ100に設けられる例を示した。しかしながら、2つのばね部140a,140bは、それぞれが単独で超音波センサ100に設けられても良い。その際、例えば2つのばね部140a,140bがそれぞれコイルばねからなり、2つのばね部140a,140bを放射状に配置(1つのばね部140aの中にもう1つのばね部140bを配置)した場合、バンパ300の変動・変形に対する複数のばね部140a,140bの効果が小さくなる。従って、バンパ300を均等に保持するには、本実施形態で示したように、複数のばね部140a,140bを、分散して配置すると良い。尚、連結ばね部140を構成するばね部の個数も2個に限定されるものではない。

また、本実施形態において、保持部材200の保持部220に係止部222を設け、超音波センサ100の固定部120に被係止部121を設けて、係止部222を被係止部121に係止させることにより、超音波センサ100をバンパ300に仮止めされた保持部材200に固定する例を示した。しかしながら、保持部材200に対する超音波センサ100の固定方法は上記例に限定されるものではない。それ以外にも、嵌合、ねじ締結、溶着等、公知の技術を適用することができる。また、保持部材200の保持部220に被係止部121を設け、超音波センサ100のセンサ部110又は固定部120に係止部222を設けた構成としても良い。

また、本実施形態においては、便宜上、超音波センサ100を構成する部位として、センサ部110と基部130とを別個に設定した。しかしながら、基部130がセンサ部110の一部として構成されても良い。

また、本実施形態においては、樹脂を構成材料としてバンパ300が形成されている例を示した。しかしながら、バンパ300が金属を構成材料として形成される場合、バンパ300と当該バンパ300に当接する連結ばね部140の構成材料が異種金属であると、電食(電位差による腐食)が生じる。従って、バンパ300が金属からなる場合、絶縁体を介して、連結ばね部140がバンパ300に当接するように構成することが好ましい。例えば、図5(a)に示すように、バンパ300に対する連結ばね部140の当接部位を絶縁体141aにより被覆(例えばコーティング)しても良いし、図5(b)に示すように、連結ばね部140とバンパ300との間に絶縁体141bを配置(例えばバンパ300に絶縁体141bを接着)した構成としても良い。その際、絶縁体としては、バンパ300の変動・変形に追従するように、好ましくは弾性変形可能な材料からなるものを適用することが好ましい。尚、図5は、本実施形態の変形例を示す図であり、(a)は絶縁体141aを連結ばね部140に被覆した場合、(b)は絶縁体141bをバンパ300に固定した場合を示す図である。

尚、本実施形態において、車両のバンパ300に、保持部材200を介して超音波センサ100を取付ける例を示したが、取付け部は上記例に限定されるものではない。

本実施形態の取付け構造に適用される超音波センサ及び保持部材の概略構成を示す図であり、保持部材へ超音波センサを組み付ける前の状態を示している。 ばね部を説明するための図であり、(a)は固定後の状態を示す図、(b)は超音波センサへの固定方法を説明するための図である。 超音波センサの取付け構造を説明するための図であり、(a)は上側から見た図、(b)は(a)の右側から見た図である。 本実施形態の特徴部分を説明するための図である。 変形例を示す図であり、(a)は絶縁体をばね部に被覆した場合、(b)は絶縁体をバンパに固定した場合を示す図である。

符号の説明

100・・・超音波センサ
110・・・センサ部
111・・・先端面
120・・・固定部
121・・・被係止部
130・・・基部
131a・・・突起部
131b・・・位置決め部
140・・・連結ばね部(140a,140b,140cを含む)
140a,140b・・・ばね部
140c・・・連結部
200・・・保持部材
210・・・フランジ部
220・・・保持部
222・・・係止部
300・・・バンパ(取付け部)
301・・・貫通孔

Claims (8)

  1. 貫通孔の形成された取付け部に対し、センサ部が前記貫通孔に挿入された状態で超音波センサを固定する超音波センサの取付け構造であって、
    前記取付け部に、前記取付け部の表面側において前記貫通孔の開口縁部に当接するフランジ部と、当該フランジ部から前記貫通孔を通して前記取付け部の裏面側に突出し、前記超音波センサを保持する保持部を有する保持部材を設け、
    前記超音波センサの筐体に、一部が固定され、前記筐体と前記取付け部の裏面との間で弾性変形するばね部を2つ設け、
    2つの前記ばね部と前記フランジ部とにより、前記取付け部を狭持してなるものであり、
    2つの前記ばね部は、夫々コイルばねを含み、前記貫通孔の両側における前記取付け部の裏面に当接することを特徴とする超音波センサの取付け構造。
  2. 2つの前記ばね部は、連結部を介して結してなるダブルトーションスプリングとして構成されていることを特徴とする請求項1に記載の超音波センサの取付け構造。
  3. 前記超音波センサの筐体に、前記連結部のうち、その略中間位置を係止させる突起部と、前記略中間位置と前記ばね部との間をそれぞれ位置決めする2つの位置決め部を設け、
    前記筐体に対して、前記ダブルトーションスプリングを着脱可能な構成としたことを特徴とする請求項2に記載の超音波センサの取付け構造。
  4. 前記突起部及び前記位置決め部は、互いが前記筐体の隣接する面に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の超音波センサの取付け構造。
  5. 前記取付け部は金属からなり、
    前記ばね部は、絶縁体を介して、前記取付け部に当接するように構成されていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の超音波センサの取付け構造。
  6. 前記絶縁体は、前記取付け部に対する前記ばね部の当接部位を被覆するように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の取付け構造。
  7. 前記絶縁体は、前記ばね部と前記取付け部との間に配置さ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の取付け構造。
  8. 前記取付け部は、車両のバンパであることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項に記載の超音波センサの取付け構造。
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