JP5984082B2

JP5984082B2 - 超音波センサ

Info

Publication number: JP5984082B2
Application number: JP2011288756A
Authority: JP
Inventors: 崇志辻; 直哉東; 康志永野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP2013137261A

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。

さらに、上記の超音波センサとして、図１７に示すように、自動車のバンパー１に取り付けて用いられるものがある（例えば、特許文献１参照）。

詳しく説明すると、図１７の超音波センサは、バンパー１に設けられた露出穴１１に挿通される形でバンパー１に固定されるものであって、バンパー１の外面側（図１７での左側）から露出穴１１に挿入される外側ブロック９１と、バンパー１の内面側（図１７での右側）から外側ブロック９１に結合する内側ブロック９２とを備える。すなわち、外側ブロック９１と内側ブロック９２とが間にバンパー１を挟む形で結合することで、上記の超音波センサはバンパー１に対して固定される。

しかしながら、図１７のように外側ブロック９１と内側ブロック９２との間にバンパー１を挟む構造では、外側ブロック９１の一部がバンパー１の外面側（図１７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。

特開２０１０−１９４４４１号公報

そこで、超音波センサを、バンパーの内面に対し粘着シート等を用いて固定することが考えられる。

この場合、バンパーの外面側への超音波センサの突出を抑えて見栄えを改善することができる。

しかしながら、露出穴の内周面との間の隙間がバンパーの外側から見えることで、見栄えが悪くなってしまう。

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、バンパーの外側への突出寸法を抑えることが可能であり、且つ、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、バンパーの内面に固定される取付台と、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保持し前記バンパーに設けられた露出穴に挿通されて前記取付台に結合するセンサ本体とを備え、前記露出穴は、前記バンパーを厚み方向に貫通するように設けられており、前記センサ本体は、前記送信手段と前記受信手段との少なくとも一方を保持した振動ブロックと、前記バンパーの厚み方向から見て前記振動ブロックを囲むボディと、弾性材料からなり前記振動ブロックの全周にわたって前記ボディと前記振動ブロックとの間に介在する保持ゴムとを有し、前記保持ゴムは、前記バンパーの外面側から見て前記露出穴の開口縁を覆う鍔部を有することを特徴とする。

上記の超音波センサにおいて、前記振動ブロックは円柱形状であって、前記鍔部においてバンパーの外側に露出する面の断面形状であって前記振動ブロックの中心軸を通る断面での断面形状は円弧形状とされていてもよい。

また、上記の超音波センサにおいて、前記鍔部は円環形状とされていてもよい。

さらに、上記の超音波センサにおいて、前記保持ゴムにおいて前記バンパーの外側から見て露出する部位のうち、前記振動ブロックの周囲は、前記振動ブロックに近いほど、前記バンパーの外面からの突出寸法を小さくするように傾斜していてもよい。

また、上記の超音波センサにおいて、前記鍔部には、前記保持ゴムを囲む環形状の空洞を前記露出穴の開口縁との間に形成する環状凹部が設けら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、前記保持ゴムは、前記振動ブロックの全周にわたって前記ボディと前記振動ブロックとの間に介在する内側保持ゴムと、前記鍔部を有し前記バンパーの外側から見て前記内側保持ゴムを覆う外側保持ゴムとからなることが望ましい。

また、上記の超音波センサにおいて、前記保持ゴムは、前記振動ブロックに当接して前記バンパーの内側への前記振動ブロックの落ち込みを防止する底部を有することが望ましい。

さらに、上記の超音波センサにおいて、前記保持ゴムの外周面には、前記ボディの内周面に弾接する外側凸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、前記保持ゴムの内周面には、前記振動ブロックの外周面に弾接する内側凸部が複数個設けら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、前記保持ゴムは等間隔に並べて設けられた複数個の前記内側凸部を有することが望ましい。

また、上記の超音波センサにおいて、前記保持ゴムはエラストマからなることが望ましい。

また、上記の超音波センサにおいて、前記センサ本体において前記バンパーの外側から見て露出する部位は前記バンパーの外面と同じ色とされていることが望ましい。

本発明によれば、鍔部によって露出穴の開口縁が覆われるから、露出穴の開口縁が露出する場合に比べて見栄えの改善が可能である。また、バンパーに対する結合力を取付台において発生させているので、鍔部は機械的強度が不要であり厚さ寸法を小さくすることができるから、バンパーを内外から挟むことで結合力を発生させる場合に比べてバンパーの外側への突出寸法が抑えられる。

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、取付台を省略した断面図である。同上がバンパーに取り付けられた状態を示す側面図である。同上がバンパーに取り付けられた状態を示す斜視図である。同上のセンサ本体を示す分解斜視図である。同上のセンサ本体を示す斜視図である。同上の取付台を示す斜視図である。同上の比較例の保持ゴムを示す断面図である。同上の変更例がバンパーに取り付けられた状態を示す、取付台を省略した断面図である。図８の例の保持ゴムを示す断面図である。同上の別の変更例の保持ゴムを示す断面図である。同上の更に別の変更例の保持ゴムを示す断面図である。同上の別の変更例の保持ゴムを示す断面図である。同上の更に別の変更例の保持ゴムを示す断面図である。同上の別の変更例の保持ゴムを示す断面図である。同上の更に別の変更例の保持ゴムを示す断面図である。同上の別の変更例の保持ゴムを示す断面図である。従来例を示す断面図である。

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、車両（図示せず）に搭載されて車両の進行方向の障害物を検出するものであり、超音波が送受信される方向を車両の前方又は後方に向けて取り付けられる。

そして、本実施形態は、図２及び図３に示すように、車両のバンパー１の内面に固定される取付台２と、超音波を送受信する送信手段及び受信手段としての圧電素子を保持しバンパー１に設けられた露出穴１１に挿通されて取付台２に結合するセンサ本体３とを備える。

センサ本体３は、図４及び図５に示すように、圧電素子を有する円柱形状の振動ブロック４と、弾性材料からなり振動ブロック４の外周面を覆う筒状の保持ゴム５と、保持ゴム５を装着された振動ブロック４が嵌め込まれるボディ６とを備える。以下、上下左右は図２を基準とし、図２の紙面に直交する方向を前後方向と呼ぶ。つまり、バンパー１の厚さ方向を左右方向と呼び、左右方向のうちバンパー１の外向きとなる方向を左方向と呼ぶ。なお、上記の方向は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とは必ずしも一致しない。

振動ブロック４は、例えば、軸方向を左右方向に向けて右面が開口した有底円筒形状の金属からなるケースの内底面に圧電素子が固着されるとともにケース内に充填材が充填されたものであり、超音波は上記ケースの外底面（左面）において入射及び出射する。

保持ゴム５の材料としては、例えばシリコーンゴムなどの、いわゆるエラストマを用いることができる。保持ゴム５は、軸方向を左右方向に向けた円筒形状であって振動ブロック４を囲む本体部５１と、本体部５１の左端部から径方向の外向きに突設された鍔部５２とを有する。鍔部５２はボディ６の左端面を覆い、ボディ６の左端面よりも径方向の外側（前後上下）に突出する。

ボディ６は例えば合成樹脂からなり、軸方向を左右方向に向けて保持ゴム５の本体部５１の外周面を覆う筒形状の本体部６１と、本体部６１の右端部から下方に突設されたコネクタ部６２とを有する。本体部６１には、圧電素子に電気的に接続されて増幅やノイズ除去といった適宜の信号処理を行う信号処理回路（図示せず）が収納される。また、コネクタ部６２は、軸方向を上下方向に向けた筒形状であって、導電材料からなり上記の信号処理回路に電気的に接続された複数個のコンタクト（図示せず）が内側に露出する。上記の信号処理回路は、上記のコンタクトに一対一に接触導通する複数個の接触子を有してコネクタ部６２に挿入接続されるプラグ（図示せず）を用いて、外部回路に電気的に接続される。

また、センサ本体３は、ボディ６に結合して本体部６１の右側の開口を閉塞するカバー７を備える。カバー７は例えば合成樹脂からなり、全体として厚さ方向を左右方向に向けた板状の本体部７１と、本体部７１の一面の前後両端からそれぞれ左方に突設された結合爪７２とを有する。各結合爪７２は、それぞれ先端部が前後方向の外向き（つまり、他方の結合爪７２から離れる向き）に曲がった鉤状となっている。ボディ６の本体部６１の前後両面には、それぞれ、本体部６１の内外に連通した結合穴６３が開口しており、この結合穴６３に１個ずつの結合爪７２の先端部が係入することで、ボディ６とカバー７とは互いに結合する。

次に、取付台２について説明する。取付台２は、図６に示すように、センサ本体３を保持する保持部２１と、保持部２１の左端部から前後上下方向に突出しバンパー１の内面（右面）に固定される固定部２２とを有する。固定部２２は厚さ方向を左右方向に向けた十字形状の平板であって、左面をバンパー１の右面に向けてバンパー１に固定される。また、固定部２２の中央部には、センサ本体３が挿通される挿通穴２２０が厚さ方向（左右方向）に貫設されている。

固定部２２をバンパー１の内面（右面）に固定する固定手段としては、例えば、周知の粘着シート（図示せず）を用いた貼着や、ねじ止めや、カシメ止めなどが考えられる。ねじ止めを用いる場合、ねじが挿通される挿通穴（図示せず）を固定部２２に設けるとともに、ねじが螺合するねじ溝が内周面に設けられたねじ止め凸部（図示せず）をバンパー１の内面に設ける。また、カシメ止めを用いる場合、突出寸法が固定部２２の厚さ寸法よりも大きい凸部（図示せず）をバンパー１の内面に突設するとともに、この凸部が挿通される挿通穴（図示せず）を固定部２２に設け、挿通穴に挿通された凸部の先端をカシメる（すなわち、挿通穴から凸部が抜けないように熱か圧力で変形させる）。

保持部２１は、それぞれ一端が固定部２２に連結されて前後方向においてセンサ本体３を挟む２個の挟み部２３と、２個の挟み部２３の他端部間に架設されて挟み部２３間の距離を維持する２個の連結部２４とを有する。

さらに、各挟み部２３には、それぞれ、クリップ部２５が連結されている。各クリップ部２５は、それぞれ、左右方向に長い形状であって、弾性変形可能なバネ部２６を介して長手方向（左右方向）の中央部が挟み部２３に連結されることで、挟み部２３に対して（つまり固定部２２に対して）弾性的に揺動可能となっている。また、各クリップ部２５は、バネ部２６が弾性復帰した状態で固定部２２に近い側の一端部を他の部位よりもセンサ本体３の近くに位置させる段２５１を有し、段２５１に対し固定部２２側（左側）となる部位には係合穴２５０が設けられている。さらに、ボディ６の本体部６１の前後両面には、それぞれ、係合凸部３１が突設されている。

センサ本体３を取付台２に結合させる際には、各クリップ部２５の右端部に前後方向の内向きの押力を加えることで、各クリップ部２５の左端部を前後方向の外向きに（つまりセンサ本体３から離すように）揺動させる。次に、センサ本体３の係合凸部３１の位置と係合穴２５０の位置とを合わせ、この状態で、上記の押力を解除する。すると、バネ部２６のばね力により各クリップ部２５がそれぞれ復帰して各係合凸部３１がそれぞれ係合穴２５０に係入し、ここにおいてセンサ本体３と取付台２との結合が完了する。

ここで、露出穴１１の内径は、保持ゴム５の鍔部５２の外径よりも小さく、且つ、ボディ６の本体部６１の外径よりも大きくされる。これにより、図１や図３に示すように、バンパー１の外側（図１での左側）から見て露出穴１１の開口縁は鍔部５２によって覆われるから、露出穴１１の開口縁が露出する場合に比べて見栄えの改善が可能である。また、バンパー１に対する結合力を取付台２においてのみ発生させているので、鍔部５２は機械的強度が不要であり厚さ寸法（図１での左右方向での寸法）を小さくすることができるから、従来例のようにバンパー１を内外から挟むことで結合力を発生させる場合に比べてバンパー１の外側への突出寸法が抑えられる。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、バンパー１の内側（左方）への振動ブロック４の落ち込みを防止する底部５３，６５が、保持ゴム５とボディ６とにそれぞれ設けられている。各底部５３，６５はそれぞれ外周が本体部５１，６１に連結された円環形状とされており、振動ブロック４に接続される配線（図示せず）は底部５３，６５に挿通される。上記のような底部５３を保持ゴム５に設ければ、図７のように底部５３を設けない場合に比べて振動ブロック４の位置が安定する。

ところで、露出穴１１をドリル加工で設けた場合、露出穴１１の開口縁において、露出穴１１の貫通方向（図１での左右方向）に突出したバリと呼ばれる突起が発生する。そこで、図８及び図９に示すように、上記のバリを避ける環状凹部５４を、鍔部５２においてバンパー１の外面に向けられる面である右面に設けてもよい。上記の環状凹部５４の内面と露出穴１１の開口縁との間には、保持ゴム５を囲む環形状の空洞が形成され、この空洞に上記のバリが収納される。上記のような環状凹部５４を設ければ、上記のバリをヤスリがけ等で除去する作業が不要となるから、取付性が改善される。

ここで、上記の各実施形態では、保持ゴム５においてバンパー１の外側に向けられる端面である左端面を、バンパー１の外面（左面）に平行となるような平面としているが、保持ゴム５の形状はこれに限られず、図１０に示すように、保持ゴム５の左端面を、内周端や外周端に近い位置ほど左方への突出寸法が小さくなるような凸曲面形状としてもよい。図１０の例では、鍔部５２においてバンパー１の外側に露出する面である左面の断面形状であって振動ブロック４の中心軸を通る断面での断面形状は円弧形状とされている。または、図１１に示すように、保持ゴム５の左端面の中央部を、内周端に向かって（つまり振動ブロック４に近い位置ほど）左方への突出寸法が小さくなるように傾斜した円錐台形状（すり鉢状）としてもよい。または、図１２に示すように、保持ゴム５において、バンパー１の外側に突出する部位の体積を最小限とするように、図１２に示すように露出穴１１の開口縁の前側となるような（つまりボディ６の本体部６１の外周面の前側となるような）環形状の範囲のみを、機械的強度を確保できる最小限の寸法形状で左方に突出させてもよい。上記のいずれでも、鍔部５２は円環形状となる。

ところで、検出の精度を低下させるいわゆる残響を抑制するためには、振動ブロック４とバンパー１との間での振動の伝播は抑制されることが望ましい。振動ブロック４とバンパー１との間での振動の伝播を抑制する手段としては、保持ゴム５とボディ６との接触面積を小さくすることでボディ６を介した振動の伝播を抑制するという手段や、保持ゴム５と振動ブロック４との接触面積を小さくすることで保持ゴム５を介した振動の伝播を抑制するという手段が考えられる。

さらに、保持ゴム５とボディ６との接触面積を小さくするには、図１３に示すように、保持ゴム５の本体部５１の外周面に複数個の外側凸部５５を設け、この外側凸部５５においてのみ保持ゴム５をボディ６の本体部６１の内周面に弾接させることが考えられる。図１３の例では、それぞれ保持ゴム５の本体部５１の全周にわたって径方向の外向きに突出する環形状の外側凸部５５が、本体部５１の軸方向である左右方向に並べて２個設けられている。

また、保持ゴム５と振動ブロック４との接触面積を小さくするには、図１４に示すように、保持ゴム５の本体部５１の内周面に複数個の内側凸部５６を設け、この内側凸部５６においてのみ保持ゴム５を振動ブロック４の外周面に弾接させることが考えられる。図１４の例では、それぞれ保持ゴム５の本体部５１の全周にわたって径方向の内向きに突出する環形状の内側凸部５６が、本体部５１の軸方向である左右方向に並べて４個設けられ、右端の内側凸部５６は底部５３に連結されている。さらに、図１５に示すように、一定形状の内側凸部５６を複数個、本体部５１の軸方向に並べて等間隔で設けてもよい。図１５の例では、左右両端以外の９個の内側凸部５６は共通の形状で等間隔に（すなわち周期的に）設けられている。

また、上記の各実施形態において、バンパー１の外側から見て目立ちにくくし見栄えを改善するために、バンパー１の外側に露出する部位（すなわち、振動ブロック４の左面や、保持ゴム５の鍔部５２）は、バンパー１と同じ色とされることが望ましい。具体的には、取り付けられるバンパー１の色が確定している場合、振動ブロック４の左面や保持ゴム５の鍔部５２を、その色に着色する。この場合において、図１６に示すように、保持ゴム５を、露出穴１１の貫通方向である左右方向に分割された内側保持ゴム５ａと外側保持ゴム５ｂとの２部品で構成してもよい。図１６の例では、外側保持ゴム５ｂは鍔部５２と本体部５１の左端部（外側端部）５１ｂとを有し、内側保持ゴム５ａは本体部５１の残りの部位（内側端部）５１ａと底部５３とを有する。すなわち、外側保持ゴム５ｂはバンパー１の外側（左側）から見て内側保持ゴム５ａを覆うのであり、外側保持ゴム５ｂを交換することで、バンパー１の外側から見た保持ゴム５の色の変更が可能となる。

１バンパー
２取付台
３センサ本体
４振動ブロック
５保持ゴム
５ａ内側保持ゴム
５ｂ外側保持ゴム
６ボディ
１１露出穴
５２鍔部
５３底部
５４環状凹部
５５外側凸部
５６内側凸部

Claims

バンパーの内面に固定される取付台と、
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保持し前記バンパーに設けられた露出穴に挿通されて前記取付台に結合するセンサ本体とを備え、
前記露出穴は、前記バンパーを厚み方向に貫通するように設けられており、
前記センサ本体は、前記送信手段と前記受信手段との少なくとも一方を保持した振動ブロックと、前記バンパーの厚み方向から見て前記振動ブロックを囲むボディと、弾性材料からなり前記振動ブロックの全周にわたって前記ボディと前記振動ブロックとの間に介在する保持ゴムとを有し、
前記保持ゴムは、前記バンパーの外面側から見て前記露出穴の開口縁を覆う鍔部を有することを特徴とする超音波センサ。
前記振動ブロックは円柱形状であって、前記鍔部においてバンパーの外側に露出する面の断面形状であって前記振動ブロックの中心軸を通る断面での断面形状は円弧形状と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。
前記鍔部は円環形状とさ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。
前記保持ゴムにおいて前記バンパーの外側から見て露出する部位のうち、前記振動ブロックの周囲は、前記振動ブロックに近いほど、前記バンパーの外面からの突出寸法を小さくするように傾斜し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。
前記鍔部には、前記保持ゴムを囲む環形状の空洞を前記露出穴の開口縁との間に形成する環状凹部が設けられてい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。
前記保持ゴムは、前記振動ブロックの全周にわたって前記ボディと前記振動ブロックとの間に介在する内側保持ゴムと、前記鍔部を有し前記バンパーの外側から見て前記内側保持ゴムを覆う外側保持ゴムとからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波センサ。
前記保持ゴムは、前記振動ブロックに当接して前記バンパーの内側への前記振動ブロックの落ち込みを防止する底部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波センサ。
前記保持ゴムの外周面には、前記ボディの内周面に弾接する外側凸部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波センサ。
前記保持ゴムの内周面には、前記振動ブロックの外周面に弾接する内側凸部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波センサ。
前記保持ゴムは等間隔に並べて設けられた複数個の前記内側凸部を有することを特徴とする請求項９記載の超音波センサ。
前記保持ゴムはエラストマからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の超音波センサ。
前記センサ本体において前記バンパーの外側から見て露出する部位は前記バンパーの外面と同じ色とされていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の超音波センサ。