JP5502214B2 - 超音波センサー装置 - Google Patents

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Description

本発明は超音波センサー装置に関し、特に、各部材の電気的接続にリード線の使用を抑える超音波センサー装置に関する。
従来の超音波センサーにおいては、例えば図１（特許文献１）に示されているように、センサーユニット２４と第１の回路基板２２との接続にリード線２１が使用されており、そしてリード線２１とセンサーユニット２４や第１の回路基板２２との電気的接続は半田付けによってなされている。
また、図２に示されているように、センサーユニット２４は、ケーシング２４１と、ケーシング２４１に取付けられている圧電素子２４２及び第２の回路基板２４３と、を有しており、リード線２１は第２の回路基板２４３に電気的接続し、そして圧電素子２４２及び第２の回路基板２４３は、リード線２４６によって電気的接続されており、更に第２の回路基板２４３から延伸する接地線２４７はケーシング２４１に電気的接続されている。
台湾登録実用新案第Ｍ４３３６８９号明細書
上記のように、従来の超音波センサーでは半田付けで例えばリード線２１の両端をそれぞれセンサーユニット２４と回路基板２２とに接続しなければならず、特に柔らかくて可塑性を有するリード線２１を取り扱うには時間がかかる。
上記従来の問題点に鑑みて、本発明は各部材の電気的接続にリード線の使用を抑えることで作業時間や製造コストの削減が図られた超音波センサー装置を提供する。
上記目的を達成すべく、本発明は、それぞれ正反対の方向に面する両端に第１及び第２の開口がそれぞれ形成されている管体と前記第１及び前記第２の開口が面する方向と異なる方向に向かって分岐して先端に第３の開口が開けられている分岐管とを有する中空ハウジングと、一面が前記第１の開口に面するように前記中空ハウジングに固定されている回路基板と、前記中空ハウジングの前記第１の開口に固定されているものであり、一面が前記第１の開口に面するように該第１の開口外に配置されている底板、前記底板の周縁から前記第１の開口の内まで延伸している周壁、及び前記底板の前記第１の開口の内側に面する一面に取り付けられている圧電素子を備えてなるセンサーユニットと、両端に開口を有する環状に形成され、且つ該両端に有する開口がそれぞれ前記センサーユニット及び前記回路基板に面するように前記中空ハウジング内に嵌め込まれている環状部、前記環状部から前記回路基板側へ突出している突起部、一端が前記突起部の先端から突出するように延伸して前記回路基板を挿通し、他端が前記環状部の環内側へ突出するように前記環状部及び前記突起部を挿通するように設置されている第１の信号ピン、及び一端が前記突起部の先端から突出するように延伸して前記回路基板を挿通し、他端が前記環状部の環内側へ突出してから折れ曲がって前記センサーユニットの周壁に挿し込まれるように前記環状部及び前記突起部を挿通するように設置されている第１の接地ピンを有している固定座と、を備えていることを特徴とする超音波センサー装置を提供する。
上記超音波センサー装置において、前記中空ハウジングの前記第１の開口の内側に固定されている第１の減衰リングと、前記固定座の前記第１の開口に面している端部に固定されている第２の減衰リングと、前記センサーユニットの前記周壁が延伸する先端の外周縁から張り出し、且つ前記第１の減衰リングと前記第２の減衰リングとの間に挟まれている係合フランジと、を更に備えていることが好ましい。
上記超音波センサー装置において、前記固定座における前記環状部に、該環状部から環外側に突出している少なくとも１つのガイド突起を有し、また、前記中空ハウジングにおける前記管体の内周面に、前記固定座における前記ガイド突起と同数である上、位置が対応し、且つそれぞれ対応のガイド突起に嵌め込まれることができるサイズで前記第１の開口から前記第２の開口側へ延伸しているガイド溝を有することが好ましい。
上記超音波センサー装置において、一端が前記回路基板に挿し込まれ、他端が前記中空ハウジングの管体内から管壁を挿通してから前記分岐管内へ延伸して信号を前記回路基板から外部に転送する第２の信号ピンと、一端が前記回路基板に挿し込まれ、他端が前記中空ハウジングの管体内から管壁を挿通してから前記分岐管内へ延伸して外部からの電力を前記回路基板に供給する電源ピンと、一端が前記回路基板に挿し込まれ、他端が前記中空ハウジングの管体内から管壁を挿通してから前記分岐管内へ延伸している第２の接地ピンと、を更に備えていることが好ましい。
上記超音波センサー装置において、前記圧電素子にスポンジが取付けられていることが好ましい。
上記超音波センサー装置において、前記センサーユニットの前記周壁と前記底板とにより画成される空間は、電気的絶縁材料により充満されていることが好ましい。
上記構成により、本発明は信号ピンや接地ピンを回路基板やセンサーユニットの周壁に挿し込み、特に、回路基板と圧電素子とを接続する第１の信号ピン及び第１の接地ピンを固定座の環状部及び突起部に挿通するように設置するので、第１の信号ピン及び第１の接地ピンが固定座により安定して支持されており、これによりリード線や半田付けの使用が抑えられると共に、固定座及び第１の信号ピン、第１の接地ピンの組み立てが素早く行われることができる。
従来の超音波センサー装置の電気的接続の一例が示されている一部断面図である。 従来の超音波センサー装置の電気的接続の他の一例が示されている一部断面図である。 本発明の超音波センサー装置の分解図である。 本発明の超音波センサー装置の組み立てられた状態での上面図である。 図４におけるＡ−Ａ線に沿って切った断面図である。 図３における回路基板が取り除かれた状態が示されている説明図である。
以下では各図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明する。
図３は本発明の超音波センサー装置の分解図であり、図４はその組み立てられた状態での上面図であり、図５は図４におけるＡ−Ａ線に沿って切った断面図であり、図６は図３における回路基板が取り除かれた状態である。
図示されているように、本発明の超音波センサー装置は、中空ハウジング３と、回路基板６と、センサーユニット４と、固定座５と、を備えてなるものである。
中空ハウジング３は、それぞれ正反対の方向に面する両端に第１の開口３１１と第２の開口３１２とがそれぞれ形成されている管体３１と、管体３１から第１の開口３１１と第２の開口３１２とが面する方向と異なる方向に向かって分岐して先端に第３の開口３２１が開けられている分岐管３２と、を有するように形成されている。
回路基板６は、一面が第１の開口３１１に面するように中空ハウジング３の管体３１内に固定されている。
センサーユニット４は、図３、図５に示されているように、中空ハウジング３の第１の開口３１１に固定されているものであり、一面が第１の開口３１１に面するように該第１の開口３１１外に配置されている底板４１と、底板４１の周縁から第１の開口３１１内まで延伸する周壁４２と、底板４１の第１の開口３１１の内側に面する一面に取り付けられている圧電素子４３と、を備えてなるものであり、更に、圧電素子４３にスポンジ４５が取付けられている。
固定座５は、両端に開口を有する環状に形成され、且つ該両端に有する開口がそれぞれセンサーユニット４及び回路基板６に面するように中空ハウジング３の管体３１内に嵌め込まれている環状部５０と、環状部５０から回路基板６側へ突出する突起部５１と、一端５４１が突起部５１の先端から突出するように延伸して回路基板６を挿通し、他端５４２が環状部５０の環内側へ突出するように環状部５０及び突起部５１を挿通するように設置されている第１の信号ピン５４と、一端５３１が突起部５１の先端から突出するように延伸して回路基板６を挿通し、他端５３２が環状部５０の環内側へ突出してから折れ曲がってセンサーユニット４の周壁４２に挿し込まれるように環状部５０及び突起部５１を挿通するよう設置されている第１の接地ピン５３と、を有している。ちなみに、センサーユニット４の周壁４２には、接地ピン５３の他端５３２に対応する挿入孔４４が形成されており、そして第１の信号ピン５４の他端５４２は図５に示されているように、リード線８を介してセンサーユニット４の圧電素子４３に接続されている。
また、この実施形態において、固定座５における環状部５０に、該環状部５０から環外側に突出している４つのガイド突起５５を有し、また、中空ハウジング３における管体３１の第１の開口３１１側の内周面に、固定座５におけるガイド突起５５と同数である上、位置が対応し、且つそれぞれが対応するガイド突起５５に嵌め込まれることができるサイズで第１の開口３１１側から第２の開口３１２側へ延伸しているガイド溝３１３を有するように形成されている。
中空ハウジング３の第１の開口３１１の内側には第１の減衰リング３１４が固定されており、固定座５の環状部５０の第１の開口３１１に面している端部には第２の減衰リング５２が固定されており、センサーユニット４の周壁４２が第２の開口３１２へ延伸する先端の外周縁に、そこから張り出し、且つ組み立てられた時には中空ハウジング３の第１の減衰リング３１４と固定座５の第２の減衰リング５２との間に挟まれる係合フランジ４２１が更に形成されている。
更に、本発明の超音波センサー装置は、一端が回路基板６に挿し込まれ、他端が中空ハウジング３の管体３１の内側より管体３１の管壁を挿通してから分岐管３２内へ延伸していて信号を回路基板６から外部に転送する第２の信号ピン３３と、一端が回路基板６に挿し込まれ、他端が中空ハウジング３の管体３１の内側より管体３１の管壁を挿通してから分岐管３２内へ延伸していて外部からの電力を回路基板６に供給する電源ピン３４と、一端が回路基板６に挿し込まれ、他端が中空ハウジング３の管体３１の内側より管体３１の管壁を挿通してから分岐管３２内へ延伸している第２の接地ピン３５と、を更に備えている。
ちなみに、回路基板６には第１の信号ピン５４、第２の信号ピン３３、第１の接地ピン５３、第２の接地ピン３５、そして電源ピン３４にそれぞれ対応する挿通孔６１が形成されている。
更にまた、本発明の超音波センサー装置の内側、即ちセンサーユニット４の周壁４２と底板４１とにより画成されている空間４０及び中空ハウジング３の管体３１により囲まれている内側空間３０は、ゲル状の電気的絶縁材料により充満されている。
上記のように構成された本発明の超音波センサー装置は、管体３１と分岐管３２とを有し、第２の信号ピン３３、第２の接地ピン３５、そして電源ピン３４がそれぞれ固定されている中空ハウジング３の管体３１の第２の開口３１２により、センサーユニット４を係合フランジ４２１が第１の開口３１１の内側にある第１の減衰リング３１４に当接するように設置してから、第１の信号ピン５４及び第１の接地ピン５３が固定されている固定座５を第１の接地ピン５３の他端５３２がセンサーユニット４の挿入孔４４に挿し込まれるように設置し、そしてリード線８の両端をそれぞれ第１の信号ピン５４の他端５４２と圧電素子４３とに電気的に接続してから回路基板６を取付け、最後にゲル状の電気的絶縁材料でセンサーユニット４の周壁４２と底板４１とにより画成されている空間４０及び中空ハウジング３の管体３１により囲まれている内側空間３０を充満することで組み立てることができる。
上記説明は本発明の例示に過ぎず、本発明はこれによって制限されるものではない。
上記構成により、本発明は信号ピンや接地ピンを回路基板やセンサーユニットの周壁に挿し込み、特に、回路基板と圧電素子とを接続する第１の信号ピン及び第１の接地ピンを固定座の環状部及び突起部に挿通するように設置するので、第１の信号ピン及び第１の接地ピンが固定座により安定して支持されており、これによりリード線や半田付けの使用が抑えられると共に、固定座及び第１の信号ピン、第１の接地ピンの組み立てが素早く行われることができる。
３ 中空ハウジング
３０ 内側空間
３１ 管体
３１１ 第１の開口
３１２ 第２の開口
３１３ ガイド溝
３１４ 第１の減衰リング
３２ 分岐管
３２１ 第３の開口
３３ 第２の信号ピン
３４ 電源ピン
３５ 第２の接地ピン
４ センサーユニット
４０ 空間
４１ 底板
４２ 周壁
４２１ 係合フランジ
４３ 圧電素子
４４ 挿入孔
４５ スポンジ
５ 固定座
５０ 環状部
５１ 突起部
５２ 第２の減衰リング
５３ 第１の接地ピン
５３１ 第１の接地ピンの一端
５３２ 第１の接地ピンの他端
５４ 第１の信号ピン
５４１ 第１の信号ピンの一端
５４２ 第１の信号ピンの他端
５５ ガイド突起
６ 回路基板
６１ 挿通孔
８ リード線

Claims (6)

  1. それぞれ正反対の方向に面する両端に第１及び第２の開口がそれぞれ形成されている管体と、前記第１及び前記第２の開口が面する方向と異なる方向に向かって分岐して先端に第３の開口が開けられている分岐管と、を有する中空ハウジングと、
    一面が前記第１の開口に面するように前記中空ハウジングに固定されている回路基板と、
    前記中空ハウジングの前記第１の開口に固定されているものであり、一面が前記第１の開口に面するように該第１の開口外に配置されている底板と、前記底板の周縁から前記第１の開口の内まで延伸している周壁と、前記底板の前記第１の開口の内側に面する一面に取り付けられている圧電素子と、を備えてなるセンサーユニットと、
    両端に開口を有する環状に形成され、且つ該両端に有する開口がそれぞれ前記センサーユニット及び前記回路基板に面するように前記中空ハウジング内に嵌め込まれている環状部と、前記環状部から前記回路基板側へ突出している突起部と、一端が前記突起部の先端から突出するように延伸して前記回路基板を挿通し、他端が前記環状部の環内側へ突出するように前記環状部及び前記突起部を挿通するように設置されている第１の信号ピンと、一端が前記突起部の先端から突出するように延伸して前記回路基板を挿通し、他端が前記環状部の環内側へ突出してから折れ曲がって前記センサーユニットの周壁に挿し込まれるように前記環状部及び前記突起部を挿通するように設置されている第１の接地ピンと、を有している固定座と、
    を備えていることを特徴とする超音波センサー装置。
  2. 前記中空ハウジングの前記第１の開口の内側に固定されている第１の減衰リングと、
    前記固定座の前記第１の開口に面している端部に固定されている第２の減衰リングと、
    前記センサーユニットの前記周壁が延伸する先端の外周縁から張り出し、且つ前記第１の減衰リングと前記第２の減衰リングとの間に挟まれている係合フランジと、を更に備え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ー装置。
  3. 前記固定座における前記環状部に、該環状部から環外側に突出している少なくとも１つのガイド突起を有し、
    また、前記中空ハウジングにおける前記管体の内周面に、前記固定座における前記ガイド突起と同数である上、位置が対応し、且つそれぞれ対応のガイド突起に嵌め込まれることができるサイズで前記第１の開口から前記第２の開口側へ延伸しているガイド溝を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波センサー装置。
  4. 一端が前記回路基板に挿し込まれ、他端が前記中空ハウジングの管体内から管壁を挿通してから前記分岐管内へ延伸していて信号を前記回路基板から外部に転送する第２の信号ピンと、
    一端が前記回路基板に挿し込まれ、他端が前記中空ハウジングの管体内から管壁を挿通してから前記分岐管内へ延伸していて外部からの電力を前記回路基板に供給する電源ピンと、
    一端が前記回路基板に挿し込まれ、他端が前記中空ハウジングの管体内から管壁を挿通してから前記分岐管内へ延伸している第２の接地ピンと、を更に備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の超音波センサー装置。
  5. 前記センサーユニットの前記周壁と前記底板とにより画成されている空間は、電気的絶縁材料により充満されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の超音波センサー装置。
  6. 前記圧電素子にスポンジが取付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の超音波センサー装置。
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