JP5821024B2

JP5821024B2 - 超音波センサ

Info

Publication number: JP5821024B2
Application number: JP2011098608A
Authority: JP
Inventors: 崇志辻
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: JP2012228964A

Description

本発明は、超音波センサに関するものである。

従来から、超音波を送信するとともに障害物で反射された超音波を受信する超音波センサが提供されている。この種の超音波センサとしては、例えば、受信された超音波におけるドップラーシフトに基づいて障害物の有無を判定するドップラーセンサなどがある。

上記の超音波センサとして、自動車のバンパーに設けられた露出穴に挿通される形でバンパーに固定されて用いられるものがある。上記の露出穴は自動車の前側又は後側に設けられる。これにより、例えば図５に示すような検出範囲７内の障害物が検出される。

さらに、上記の超音波センサとして、図６に示すように、バンパー１の外面側から露出穴１１に挿入される外側ブロック８１と、バンパー１の内面側から外側ブロック８１に結合する内側ブロック８２とを備え、外側ブロック８１と内側ブロック８２とが間にバンパー１を挟む形で結合することでバンパー１に対して固定されるものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記のように外側ブロック８１と内側ブロック８２との間にバンパー１を挟む構造では、外側ブロック８１の一部がバンパー１の外側（図６での左側）に突出してしまうため、バンパー１に取り付けられた状態での見栄えが悪かった。

そこで、本発明者は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、それぞれバンパー１の内面に接着固定される２個の取付台２と、超音波を送受信する送受信手段を保持した本体ブロック３とを備える超音波センサを提案している。各取付台２と本体ブロック３とはそれぞれ凹凸係合により互いに着脱自在に結合する結合部２２，５３を有する。また、本体ブロック３は、バンパー１に設けられた露出穴１１に挿入される挿入部４１を有する。

図７（ａ）（ｂ）の例においては、本体ブロック３の結合部５３は、取付台２に設けられた扁平な結合部２２を厚さ方向において挟む構造となっており、取付台２の結合部２２は図での下方から本体ブロック３の結合部５３内に導入される。また、取付台２の結合部２２の一面に突設された係合凸部２２１が、本体ブロック３の結合部５３に設けられた係合穴５３３に係入することで、取付台２から図での上方への本体ブロック３の脱落は防止されている。

図７（ａ）（ｂ）の超音波センサであれば、超音波センサの一部をバンパー１の外側に突出させる必要がないから、見栄えの改善が可能である。

特開２０１０−１９４４４１号公報

しかしながら、一般に、凹凸係合する構造においては、製造時のばらつきに関わらず凹凸係合を可能とするように、凹部側の寸法が凸部側の寸法よりもある程度大きく設計され、このような設計上の余裕によって多少のがたつきが発生する。

図７（ａ）（ｂ）の超音波センサにおいても、係合穴５３３は係合凸部２２１よりもやや大きくされている。これにより、バンパー１への取付が完了した状態でも、本体ブロック３は、取付台２に対して（すなわちバンパー１に対して）ある程度変位可能となっている。そして、上記の変位の程度によっては、本体ブロック３の挿入部４１がバンパー１の外側に突出して見栄えが悪くなってしまう可能性があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、バンパーに取り付けられた状態での見栄えの改善が可能な超音波センサを提供することにある。

本発明の超音波センサは、バンパーに取り付けられる超音波センサであって、前記バンパーに設けられた露出穴に挿入される挿入部を有し、超音波を送信する送信手段と超音波を受信する受信手段との少なくとも一方を備えた本体ブロックと、前記本体ブロックに対し凹凸係合により着脱自在に結合する結合部と前記バンパーの内面に固定される固定部とを有する取付台と、前記バンパーの内面に弾接することで前記挿入部を前記露出穴から抜く方向に付勢するばね部とを備え、前記本体ブロックは、前記挿入部を有するセンサ本体と、前記センサ本体と前記取付台とにそれぞれ連結される連結体とを有し、前記ばね部は、前記連結体と前記センサ本体とのいずれかの部品の一部として設けられていることを特徴とする。

また、上記の超音波センサにおいて、前記バンパーへの取付が完了した状態で前記露出穴に前記挿入部が進入する深さが、前記バンパーの厚さ寸法に一致するように、前記挿入部の寸法形状が設計されていることが望ましい。

さらに、上記の超音波センサにおいて、前記ばね部が複数個設けられていることが望ましい。

また、上記の超音波センサにおいて、前記ばね部が合成樹脂材料で形成されていてもよい。

さらに、上前記本体ブロックは、前記挿入部を有するセンサ本体と、前記センサ本体と前記取付台とにそれぞれ連結される連結体とを有し、前記センサ本体と前記連結体とは凹凸係合により互いに着脱自在に結合するものであってもよい。
本発明の超音波センサは、バンパーに取り付けられる超音波センサであって、前記バンパーに設けられた露出穴に挿入される挿入部を有し、超音波を送信する送信手段と超音波を受信する受信手段との少なくとも一方を備えた本体ブロックと、前記本体ブロックに対し凹凸係合により着脱自在に結合する結合部と前記バンパーの内面に固定される固定部とを有する取付台と、前記バンパーの内面に弾接することで前記挿入部を前記露出穴から抜く方向に付勢するばね部とを備え、前記本体ブロックは、前記挿入部を有するセンサ本体と、前記センサ本体と前記取付台とにそれぞれ連結される連結体とを有し、前記センサ本体と前記連結体とは凹凸係合により互いに着脱自在に結合することを特徴とする。

本発明によれば、ばね部が設けられない場合に比べ、バンパーの厚さ方向での挿入部の位置が安定するから、挿入部がバンパーの外側に突出することによる見栄えの悪化が抑えられる。また、バンパーに取り付けられた状態でセンサ本体が力を受けたときの応力がばね部にも分散されるから、ばね部が設けられない場合に比べ、上記応力による破損が発生しにくい。

本発明の実施形態がバンパーに取り付けられた状態を示す、一部破断した斜視図である。同上を示す分解斜視図である。同上がバンパーに取り付けられた状態を示す、バンパーの外面側から見た斜視図である。同上の本体ブロックを示す側面図である。超音波センサの使用形態の一例を示す説明図である。従来の超音波センサがバンパーに取り付けられた状態を示す断面図である。（ａ）（ｂ）はそれぞれ別の従来例を示す、バンパーの内面側から見た斜視図であり、（ａ）は本体ブロックが各取付台から分離された状態を示し、（ｂ）は本体ブロックが各取付台に結合した状態を示す。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態は、図１に示すように、円形状の露出穴１１（図３参照）が貫設されたバンパー１に対して固定されるものであって、露出穴１１を挟む配置でそれぞれバンパー１の内面（図１での上面）に接着固定される２個の取付台２と、各取付台２に対しそれぞれ凹凸係合により着脱自在に結合する本体ブロック３とを備える。

以下、上下方向は図１を基準とする。つまり、バンパー１の厚さ方向のうち内面側となる方向及びバンパー１に取り付けられた状態で該方向に向けられる方向を上方と呼ぶ。また、取付台２が並ぶ方向を左右方向と呼び、後述するコネクタ部４３の突出方向（図１における紙面手前側やや左方向）を前方と呼ぶ。なお、上記の方向はあくまで説明の便宜上定義するものであって、実際の使用状態での方向には必ずしも一致せず、本実施形態は通常は上記表現でいうところの下方を車両の前方又は後方へ向けて用いられる。

詳しく説明すると、各取付台２はそれぞれ例えば合成樹脂からなり、各取付台２は互いに共通の寸法形状となっている。各取付台２は、それぞれ、図２に示すように、全体として厚さ方向を上下方向とし長手方向を前後方向とする長方形の平板状の固定部２１と、固定部２１の上面において前後方向の中央部から突設され厚さ方向を前後方向に向けた平板状の結合部２２とを有する。各取付台２の固定部２１の下面は、例えば周知の粘着シートを用いてバンパー１の内面に接着固定される。なお、各取付台２をバンパー１の内面に固定する方法としては、上記のような接着固定に代えて、例えば、接着剤を用いた接着固定や、溶着や、ねじ止めなどの、他の方法を用いてもよい。

さらに、取付台２の結合部２２の厚さ方向の一方の面（図では前面）には係合凸部２２１が突設されており、この係合凸部２２１は全体として上端に向かって（つまり固定部２１から離れるほど）突出寸法が小さくなるように傾斜している。

本体ブロック３は、センサ本体４と、連結体５とからなる。

センサ本体４は、軸方向を上下方向に向けた円柱形状の挿入部４１と、挿入部４１の上端に連結された本体部４２と、本体部４２の前面に突設されたコネクタ部４３とを有する。挿入部４１には超音波を送信する送信手段と超音波を受信する受信手段とを兼ねた送受信手段（図示せず）が保持されており、挿入部４１の下面は、超音波が入射及び出射する入出射面となっている。具体的には例えば、センサ本体４の挿入部４１以外の部位の外面は合成樹脂からなるハウジングで構成されており、挿入部４１は、ハウジングよりも柔軟な材料（例えば合成ゴム）からなりハウジングに保持された別部品の一部がハウジング外に突出した部位である。また、上記の送受信手段は、超音波と電気信号との相互の変換を行うものであって、このような送受信手段は例えば圧電素子を用いて周知技術で実現することができる。本体部４２には、上記の送受信手段と上記の外部回路との間で増幅やノイズ除去などの信号処理を行う信号処理回路を構成する回路部品が収納される。コネクタ部４３は、上記の信号処理回路と外部回路との電気的接続のためのコネクタを構成する。上記の信号処理回路やコネクタは周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

連結体５は、例えば合成樹脂からなり、センサ本体４を左右から挟む形でそれぞれ凹凸係合によりセンサ本体４に連結される２個の係合部５１と、係合部５１間を連結する連結部５２とを有する。連結部５２はそれぞれ円弧形状であって係合部５１の前後両側にそれぞれ設けられ、２個の連結部５２で全体としてセンサ本体４を囲む円環形状が形成される。上記のような連結体５は金属で形成することも可能である。

ここで、センサ本体４の本体部４２の左右の側面には、それぞれ係合凸部４４が左右方向の外向きに突設されている。連結体５の各係合部５１にはそれぞれ係合穴５１１が左右に貫設されており、この係合穴５１１に上記の係合凸部４４が係入することで、センサ本体４と連結体５とは互いに連結される。なお、センサ本体４と連結体５とを互いに結合させる手段としては、上記のような凹凸係合に代えて、接着や溶着といった他の手段を用いてもよい。

また、各係合部５１には、それぞれ１個ずつの取付台２の結合部２２に結合する２個の結合部５３が、左右方向の外向きに突設されている。連結体５の各結合部５３は、それぞれ、厚さ方向を前後方向とした扁平な形状であって間に隙間を空けて対向する２個の挟み片５３１，５３２を有する。連結体５は例えば合成樹脂のように弾性変形可能な材料で構成されており、各結合部５３はそれぞれ挟み片５３１，５３２の下端部間の距離を大きくするように弾性変形可能となっている。また、連結体５の各結合部５３において、それぞれ、前側の挟み片５３１には、取付台２の係合凸部２２１が係入する係合穴５３３が設けられている。さらに、上記の弾性変形を発生させやすくするために、各結合部５３の上記の挟み片５３１においては係合穴５３３の周囲には適宜のスリット５３４が設けられている。

本実施形態をバンパー１に固定する際には、まず、２個の取付台２を、露出穴１１を挟む配置でバンパー１の内面に接着固定する。このとき、２個の取付台２間で結合部２２の前面同士を互いに面一とし、且つ、結合凸部２２１の中心間の距離は、係合穴５３３の中心間の距離に一致させる。

さらに、本体ブロック３の各結合部５３の挟み片５３１，５３２間に、それぞれ１個ずつの取付台２の結合部２２を導入するとともに、本体ブロック３を下方（すなわちバンパー１側）へ押し込む。すると、係合凸部２２１の傾斜面上を挟み片５３１が摺動することで各結合部５３がそれぞれ挟み片５３１，５３２の下端部間の距離を大きくするように弾性変形する。やがて、各結合部５３の係合穴５３３がそれぞれ係合凸部２２１に達すると、各結合部５３の弾性復帰とともに各係合凸部２２１がそれぞれ係合穴５３３に係入する。ここにおいて、本体ブロック３は、上方（すなわちバンパー１から離れる方向）への変位を係合穴５３３の内面と取付台２の係合凸部２２１との当接により制限され、本体ブロック３（連結体５）の各取付台２への連結並びに本実施形態のバンパー１への取付が完了する。また、挿入部４１の軸周りでのセンサ本体３の回転は、挟み片５３１，５３２と取付台２の結合部２２との当接により禁止される。上記の状態では、係合穴５３３を有する挟み片５３１の上端部は取付台２の結合部２２の上端よりも上側に位置する。

なお、実際には、各取付台２をそれぞれバンパー１に接着固定する作業は、各取付台２をそれぞれ連結体５に結合させる作業の後であってもよい。

バンパー１への本実施形態の取付が完了した状態では、バンパー１の外側から見ると、図３に示すように、挿入部４１の下面のみが露出穴１１に露出する。

本体ブロック３を各取付台２から取り外す際には、係合穴５３３を有する挟み片５３１において取付台２の結合部２２よりも上側の部位を後方（すなわち他方の挟み片５３２に近づける方向）に押圧する。すると、取付台２の結合部２２との接点を支点として上記の挟み片５３１が回転するように結合部５３が弾性変形して係合穴５３３と係合凸部２２１との係合が解除されるから、そのままセンサ本体３を上方（すなわち取付台２の固定部２１から離す方向）に変位させればよい。

以下、本実施形態の特徴部分について説明する。

図４に示すように、連結体５において、各連結部５２には、それぞれ、ばね支持部５４が前後方向の外向きに突設されている。さらに、各ばね支持部５４の先部の下面には、それぞれバンパー１の内面（図１での上面）に弾接するばね部５５が下方に突設されている。各ばね部５５は、それぞれ、全体として下方に向かって挿入部４１に近付くように傾斜し、前後方向（図４での左右方向）に長く、先端部が上向きに曲げられている。各ばね部５５の肉厚（主に上下方向の寸法）は連結体５の他の部位の肉厚に比べて比較的に小さくされており、各ばね部５５は、それぞれ、先端部をばね支持部５４に対して上下に変位させるように弾性変形可能である。ばね部５５の変形量は、先端がばね支持部５４の下面に当接する程度までに制限されている。また、本実施形態においては、２個のばね部５は、挿入部４１の中心軸に関して対称に配置されている。本実施形態では各ばね部５５は連結体５の一部として形成されているので、各ばね部５５の材料は連結体５の材料に一致する。

そして、本実施形態がバンパー１に取り付けられた状態では、図１に示すように、各ばね部５５がそれぞれバンパー１の上面（すなわち内面）に弾接する。これにより、連結体５はバンパー１に対して上方向に付勢されるから、バンパー１に対する連結体５の上下位置は、取付台２に対する連結体５の可動範囲の上限（すなわち、係合穴５３３の内周面に取付台２の係合凸部２２１の下端が当接する位置）において安定する。また、センサ本体４が連結部５から各ばね部５５のばね力を受けることで、挿入部１は上方向（すなわち露出穴１１から挿入部１１を抜く方向）に付勢されている。

上記構成によれば、ばね部５５が設けられない場合に比べ、バンパー１の厚さ方向での挿入部４１の位置が安定するから、本体ブロック３の一部がバンパー１の外側に突出することによる見栄えの悪化が抑えられる。

また、バンパー１に取り付けられた状態でセンサ本体４が力を受けたとき（例えば、コネクタ４３へのプラグの挿抜時など）に応力がばね部５５にも分散されるから、ばね部５５が設けられない場合に比べ、センサ本体４と連結体５と取付台２との相互の連結部位の破損が発生しにくい。

さらに、ばね部５５が２個設けられているので、ばね部５５が１個しか設けられない場合に比べ、バンパー１に対する挿入部４１の傾き（すなわち、露出穴１１の中心軸に対する、挿入部４１の中心軸の傾き）が発生しにくい。

ここで、本実施形態の各部の寸法形状は、バンパー１への本実施形態の取付が完了した状態で、露出穴１１に挿入部４１が進入する深さがバンパー１の厚さ寸法に一致するように（つまり、挿入部４１の下面がバンパー１の下面（すなわち外面）に面一となるように）設計されている。これにより、挿入部４１の下面がバンパー１の下面よりも上側（露出穴１１の奥側）に位置する場合に比べ、露出穴１１の内周面に汚れが発生しにくい。

なお、本実施形態では各ばね部５５はそれぞれ連結体５の一部として設けられているが、一方又は両方のばね部５５をセンサ本体４の一部として設けてもよいし、センサ本体４と連結体５とともに本体ブロック３を構成する別途の部品にばね部５５を設けてもよい。

１バンパー
２取付台
３本体ブロック
４センサ本体
５連結体
１１露出穴
２１固定部
２２結合部
４１挿入部
５５ばね部

Claims

バンパーに取り付けられる超音波センサであって、
前記バンパーに設けられた露出穴に挿入される挿入部を有し、超音波を送信する送信手段と超音波を受信する受信手段との少なくとも一方を備えた本体ブロックと、
前記本体ブロックに対し凹凸係合により着脱自在に結合する結合部と前記バンパーの内面に固定される固定部とを有する取付台と、
前記バンパーの内面に弾接することで前記挿入部を前記露出穴から抜く方向に付勢するばね部とを備え、
前記本体ブロックは、前記挿入部を有するセンサ本体と、前記センサ本体と前記取付台とにそれぞれ連結される連結体とを有し、
前記ばね部は、前記連結体と前記センサ本体とのいずれかの部品の一部として設けられていることを特徴とする超音波センサ。
前記バンパーへの取付が完了した状態で前記露出穴に前記挿入部が進入する深さが、前記バンパーの厚さ寸法に一致するように、前記挿入部の寸法形状が設計されていることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。
前記ばね部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の超音波センサ。
前記ばね部が合成樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波センサ。
前記センサ本体と前記連結体とは凹凸係合により互いに着脱自在に結合することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波センサ。
バンパーに取り付けられる超音波センサであって、
前記バンパーに設けられた露出穴に挿入される挿入部を有し、超音波を送信する送信手段と超音波を受信する受信手段との少なくとも一方を備えた本体ブロックと、
前記本体ブロックに対し凹凸係合により着脱自在に結合する結合部と前記バンパーの内面に固定される固定部とを有する取付台と、
前記バンパーの内面に弾接することで前記挿入部を前記露出穴から抜く方向に付勢するばね部とを備え、
前記本体ブロックは、前記挿入部を有するセンサ本体と、前記センサ本体と前記取付台とにそれぞれ連結される連結体とを有し、
前記センサ本体と前記連結体とは凹凸係合により互いに着脱自在に結合することを特徴とする超音波センサ。