JP5838342B2

JP5838342B2 - 超音波センサ

Info

Publication number: JP5838342B2
Application number: JP2011098607A
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: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: JP2012230002A

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７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８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の外面側（図８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９（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。この超音波センサによれば、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

ここで、露出穴を円形状とし、本体ブロック３において露出穴に挿入される部位（以下、「挿入部」と呼ぶ。）４１を円柱形状とした場合、露出穴１１の中心と挿入部４１の中心とがずれると見栄えが悪かった。

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、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連結され前記バンパーの内面に固定される取付台とを備え、前記本体ブロックは、前記バンパーに設けられた露出穴に対し軸方向を前記バンパーの厚さ方向に向けて挿入される挿入部を有し、前記挿入部の外周面には、それぞれ共通の寸法形状であって前記露出穴の内周面に当接する複数個の接触凸部が、前記挿入部の中心軸回りにおいて前記接触凸部の存在しない角度が１８０°よりも大きくはならないような配置で突設され、前記本体ブロックは、前記挿入部と前記接触凸部と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からなり、前記本体ブロックと前記取付台とは前記連結体によって連結され、前記センサ本体と前記連結体とは、互いに連結された状態で、前記センサ本体が、前記連結体に対し、前記挿入部の軸方向に直交する前後方向に変位可能な構造とされており、前記連結体と前記取付台とは、互いに連結された状態で、前記連結体が、前記取付台に対し、前記挿入部の軸方向に直交し、且つ、前記前後方向に直交する方向に変位可能な構造とされていることを特徴とする。

また、この超音波センサにおいて、前記接触凸部は３個以上設けられていることが望ましい。

さらに、この超音波センサにおいて、各前記接触凸部は、それぞれ、前記露出穴に挿入される方向での端に向かって、前記挿入部からの突出寸法を徐々に小さくされた傾斜部を有することが望ましい。

また、この超音波センサにおいて、前記接触凸部において前記露出穴の内周面に接触する面が、前記露出穴の内周面よりも曲率が大きい凸曲面とされていることが望ましい。

さらに、この超音波センサにおいて、各前記接触凸部は、それぞれ、前記本体ブロックにおいて前記露出穴に挿入される方向の端までは延長されていないことが望ましい。

本発明によれば、接触凸部が設けられない場合に比べ、バンパーの外側から見て挿入部の中心が露出穴の中心に一致しやすいことで、見栄えの改善が可能となる。

本発明の実施形態がバンパーに取り付けられた状態の要部を示す断面図である。同上がバンパーに取り付けられた状態を示す、バンパーの内面側から見た斜視図である。同上を示す分解斜視図である。同上の本体ブロックを示す斜視図である。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。同上のセンサ本体の要部を示す斜視図である。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２に示すように、円形状の露出穴１１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２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、図２のＡＢＣＤＥＦの方向をそれぞれ上下左右前後と呼ぶ。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び、取付台２が並ぶ方向を左右方向と呼ぶ。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３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、センサ本体４と取付台２との間に介在する連結体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。また、センサ本体４の挿入部４１の下面には、挿入部４１と同軸であって挿入部４１よりも外径が小さい円柱形状の送受信部４５が突設されている。この送受信部４５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、送受信部４５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の送受信部４５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、送受信部４５は、ハウジングよりも硬い材料（例えばアルミニウム）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、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。

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。図４に示すように、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。また、係合穴５１１の寸法形状は、上下方向と前後方向とのそれぞれについて係合凸部４４よりも大きくされおり、特に、前後方向（図４での左右方向）については上下方向よりも寸法形状の差を大きくされている。これにより、センサ本体４と連結体５とが互いに結合した状態でも、連結体５は、センサ本体４に対し、挿入部４１の軸方向（上下方向）に直交する方向である前後方向に、ある程度は変位可能となっている。

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、係合凸部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（連結体５）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４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。

ここで、本体ブロック３が上記のように取付台２に取り付けられた状態での、取付台２の固定部２１から下方への本体ブロック３（送受信部４５）の突出寸法は、取付が想定されているバンパー１の厚さ寸法と略同じとされている。これにより、バンパー１への本実施形態の取付が完了した状態では、図５に示すように、本体ブロック３の下端面（すなわち送受信部４５の下面）はバンパー１の外面（下面）に略面一となる。

また、係合穴５３３の左右方向の寸法は、係合凸部２２１の左右方向の寸法よりも大きくされている。これにより、本体ブロック３と各取付台２とが互いに連結された状態でも、本体ブロック３（連結体５）は各取付台２に対して左右方向（挿入部４１の軸方向である上下方向に直交する方向）に変位可能となっている。

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、そのまま本体ブロック３（連結体５）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。

挿入部４１の外周面には、図６に示すように、それぞれ共通の寸法形状である４個の接触凸部４６が、挿入部４１の軸周りに約９０°毎に等間隔に、挿入部４１の径方向の外向きに突設されている。各接触凸部４６はそれぞれ上下に長い形状であって、各接触凸部４６の下端（すなわち、露出穴１１への挿入部４１の挿入方向での端）はそれぞれ本体ブロック３の下端（つまり送受信部４５の下端）よりも上方に位置している。

また、各接触凸部４６の下端部以外は、外径が露出穴１１の内径よりも小さい半円柱形状とされている。すなわち、各接触凸部４６の外周面は、露出穴１１の内周面よりも曲率が大きい凸曲面となっている。

さらに、各接触凸部４６の下端部は、それぞれ上記の半円柱形状に連続した半円錐台形状であって、下端に向かって挿入部４１からの突出寸法を小さくするように傾斜した傾斜部４６１となっている。挿入部４１を露出穴１１に挿入する際には、露出穴１１の内周面に傾斜部４６１が摺接することで、挿入部４１は露出穴１１の中心に誘導される。これにより、傾斜部４６１が設けられない場合に比べ、露出穴１１への挿入部４１の挿入が容易となっている。

そして、図１に示すように、バンパー１への取付が完了した状態では、各接触凸部４６はそれぞれ露出穴１１の内周面に当接する。ここで、挿入部４１の外周面からの各接触凸部４６の突出寸法は、それぞれ、露出穴１１の内径と挿入部４１との外径との差に等しいことが望ましいが、発生しうる弾性変形や塑性変形の程度に応じて、上記の突出寸法は上記の差よりも大きくてもよい。

上記構成によれば、接触凸部４６が設けられない場合に比べ、バンパー１の外側から見て挿入部４１の中心が露出穴１１の中心に一致しやすいことで、見栄えの改善が可能となる。なお、各接触凸部４６の個数及び配置は上記に限られない。例えば、２個の接触凸部４６が挿入部４１の外周面において１８０°の間隔で（つまり挿入部４１の中心軸を挟んで互いに反対側に）配置された場合であっても上記の効果はあると考えられる。ただし、接触凸部４６の弾性変形や塑性変形によるがたつきを抑えるためには、接触凸部４６は、挿入部４１の中心軸回りにおいて接触凸部４６の存在しない角度が１８０°未満となるような配置で３個以上設けられることが望ましい。

また、本実施形態では、各接触凸部４６の下端にそれぞれ傾斜部４６１が設けられているから、各接触凸部４６が露出穴１１に導入される際に引っかかりが生じにくい。従って、傾斜部４６１が設けられない場合に比べ、露出穴１１への各接触凸部４６の導入が容易となる。

さらに、本実施形態では、接触凸部４６において露出穴１１の内周面に接触する面が、露出穴１１の内周面よりも曲率が大きい凸曲面である。従って、接触凸部４６において露出穴１１の内周面に接触する面と露出穴１１の内周面とで互いに曲率が等しくされる場合に比べ、本体ブロック３とバンパー１との接触面積が小さくなるから、誤判定の原因となるような振動がバンパー１から本体ブロック３に伝わりにくくなる。

また、本実施形態では、各取付台２への本体ブロック３の連結が完了した状態でも、各取付台２に対して本体ブロック３（連結体５）が左右方向（すなわち挿入部４１の軸方向に直交する方向）に変位可能となっている。さらに、本実施形態では、センサ本体４への連結体５の連結が完了した状態でも、センサ本体４が連結体５に対し前後方向（すなわち挿入部４１の軸方向に直交する方向）に変位可能となっている。これにより、例えば各取付台２をそれぞれバンパー１に固定した後で本体ブロック３が取り付けられる場合に各取付台２の固定位置に誤差があっても、その誤差を、各取付台２に対する本体ブロック３の変位や、連結体５に対するセンサ本体４の変位によって吸収することができる。なお、取付台２に対して本体ブロック３を変位可能とするような連結構造や、連結体５に対してセンサ本体４を変位可能とするような連結構造は、適宜変更可能である。例えば、互いに凹凸係合する部位のうち凹部の寸法を凸部の寸法に対して大きくするといったように、設計上の余裕を適宜大きくすればよい。

さらに、本実施形態では、各接触凸部４６の下端（すなわち、露出穴１１への挿入部４１の挿入方向での端）は、それぞれ、本体ブロック３の下端（つまり送受信部４５の下端）よりも上方に位置している。従って、各接触凸部４６がそれぞれ本体ブロック３の下端まで延長されている場合に比べ、露出穴１１への本体ブロック３（送受信部４５及び挿入部４１）の導入が容易となり、また、バンパー１の外側から見て各接触凸部４６が目立ちにくくなって見栄えが改善される。

なお、本体ブロック３は、上記のようにセンサ本体４と連結体５とで構成する代わりに、各結合部５３がそれぞれセンサ本体４のハウジングの一部として連続一体に形成されたような構造としてもよい。

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
４１挿入部
４６接触凸部
４６１傾斜部

Claims

バンパーに取り付けられる超音波センサであって、
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連結され前記バンパーの内面に固定される取付台とを備え、
前記本体ブロックは、前記バンパーに設けられた露出穴に対し軸方向を前記バンパーの厚さ方向に向けて挿入される挿入部を有し、
前記挿入部の外周面には、それぞれ共通の寸法形状であって前記露出穴の内周面に当接する複数個の接触凸部が、前記挿入部の中心軸回りにおいて前記接触凸部の存在しない角度が１８０°よりも大きくはならないような配置で突設され、
前記本体ブロックは、前記挿入部と前記接触凸部と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からなり、
前記本体ブロックと前記取付台とは前記連結体によって連結され、
前記センサ本体と前記連結体とは、互いに連結された状態で、前記センサ本体が、前記連結体に対し、前記挿入部の軸方向に直交する前後方向に変位可能な構造とされており、
前記連結体と前記取付台とは、互いに連結された状態で、前記連結体が、前記取付台に対し、前記挿入部の軸方向に直交し、且つ、前記前後方向に直交する方向に変位可能な構造とされていることを特徴とする超音波センサ。
前記接触凸部は３個以上設けら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。
各前記接触凸部は、それぞれ、前記露出穴に挿入される方向での端に向かって、前記挿入部からの突出寸法を徐々に小さくされた傾斜部を有す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。
前記接触凸部において前記露出穴の内周面に接触する面が、前記露出穴の内周面よりも曲率が大きい凸曲面と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。
各前記接触凸部は、それぞれ、前記本体ブロックにおいて前記露出穴に挿入される方向の端までは延長されていない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。