JP6183739B2 - 超音波センサ - Google Patents

Description

本発明は、超音波センサに関する。

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。このような超音波センサとしては、自動車のバンパーに取り付けられて用いるものがあり、例えば特許文献１に開示されている。

この特許文献１に記載の超音波センサは、それぞれバンパーの内面に接着固定される２個の取付台と、超音波を送受信する送受信手段を保持したセンサ本体とを備える。各取付台とセンサ本体とは、それぞれ互いに着脱自在に結合する結合部を有する。この超音波センサをバンパーに固定する際には、先ず２個の取付台をバンパーに貫設された露出穴を挟む形で固定する。そして、センサ本体の各結合部を各取付台に結合することで、超音波センサがバンパーに固定される。

特開２０１２−１２２９３６号公報

上記従来例では、超音波センサをバンパーに固定した状態では、超音波の送受波面とバンパーの表面とが面一になっている。一方、超音波センサによっては、露出穴（取付孔）の内側面を隠蔽する目的で、超音波センサの一部が露出穴から僅かに突出するものがある。ここで、一般的な超音波センサでは、不要な振動を減衰させるために、弾性を有する材料から成るカバーで送受信手段を覆っている。このカバーの一部は、上記の構成であれば取付孔から僅かに突出する。

しかしながら、この構成では、例えば洗車時やワックス掛け時にバンパーをタオルで拭くと、取付孔から突出するカバーにタオルが接触して外力が加わり、カバーの一部が捲れて浮きが発生する虞があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、外力によりカバーの一部が捲れて浮きが発生するのを抑制することのできる超音波センサを提供することを目的とする。

本発明の超音波センサは、超音波を送受波する送受波部と、超音波の送受波面を開放した形で前記送受波部を覆うカバーと、前記送受波部及び前記カバーを収納するセンサ本体とを備え、前記カバーは、前記送受波部の側面を覆う側部と、前記送受波部の底面を覆う底部とがそれぞれ互いに異なる材料で形成され、前記底部を形成する材料は、前記側部を形成する材料よりも弾性率が大きく、前記カバーは、前記側部がシリコーンゴムで形成され、前記底部が前記シリコーンゴムよりも弾性率が大きいシリコーンゴムで形成されることを特徴とする。

本発明の超音波センサは、超音波を送受波する送受波部と、超音波の送受波面を開放した形で前記送受波部を覆うカバーと、前記送受波部及び前記カバーを収納するセンサ本体とを備え、前記カバーは、前記送受波部の側面を覆う側部と、前記送受波部の底面を覆う底部とがそれぞれ互いに異なる材料で形成され、前記底部を形成する材料は、前記側部を形成する材料よりも弾性率が大きく、前記カバーは、前記底部を形成する材料及び前記側部を形成する材料を同時成形することにより一体に形成して成ることを特徴とする。

この超音波センサにおいて、前記カバーは、前記底部を形成する材料及び前記側部を形成する材料を接着することにより一体に形成して成ることが好ましい。

本発明は、カバーを互いに異なる複数の材料で形成することにより、カバーの強度を向上させている。したがって、本発明では、外力によりカバーの一部が捲れて浮きが発生するのを抑制することができる。

本発明に係る超音波センサの実施形態を示す図で、（ａ），（ｂ）はカバーの斜視図で、（ｃ），（ｄ）はカバーに外力を与えた場合の様子を示す断面図である。 （ａ）は同上の超音波センサの概略を示す斜視図で、（ｂ）は同上の超音波センサの使用形態を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は同上の超音波センサをバンパーに取り付ける方法を示す図である。 （ａ）は従来の超音波センサのカバーを示す斜視図で、（ｂ），（ｃ）は従来の超音波センサのカバーに外力を与えた場合の様子を示す断面図である。 （ａ）は超音波センサのカバーを説明するための図で、（ｂ）は従来の超音波センサの要部断面図で、（ｃ）は（ｂ）において不要な部位を除いた場合の要部断面図である。

以下、本発明に係る超音波センサの実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ｃ）に示す矢印により前後方向を規定する。本実施形態は、図１，２に示すように、車両Ａ１のバンパーＡ１０に取り付けられるものであって、センサ本体１と、送受波部２と、カバー３とを主に備える。本実施形態は、図２（ｂ）に示すように、センサ本体１を車両Ａ１のバンパーＡ１０に貫設された取付孔Ａ１１に取り付けることで用いられる。本実施形態は、車両Ａ１の前方又は後方に超音波を送波することで、検知範囲（図２（ｂ）の破線で囲まれた範囲）内での障害物等の存否を検知する。

センサ本体１は、前面を開口した有底円筒状に形成している。センサ本体１の内部には、送受波部２と、カバー３と、回路基板（図示せず）とを収納する。回路基板には、送受波部２を介して送受波される超音波信号を処理するための制御回路（図示せず）を実装している。センサ本体１の外側面には、図２（ａ）に示すように、センサ本体１を挟む形で設けられる１対の固定部４と、外部電源（図示せず）と接続するためのコネクタ１０とを設けている。

送受波部２は、超音波を送受波する圧電素子（図示せず）と、圧電素子を収納するケース２０とを備える。ケース２０は、例えばアルミニウムから前面が開口した有底円筒状に形成され、その内部に充填剤を充填することで圧電素子を封止している。ケース２０の前面の開口部は、超音波を送受波する送受波面２１となる。ケース２０の後端部には、例えばシリコーンゴムから成る円板状のスペーサ２２と、樹脂材料から成る円板状のベース２３とを取り付けている。これらスペーサ２２及びベース２３により、圧電素子の振動が後方へと伝播するのを抑制している。

ケース２０の後端面からは、圧電素子に接続された１対の棒状の端子２４が後ろ向きに突出している。各端子２４は、スペーサ２２及びベース２３を貫通し、且つ後述するカバー３の孔３１Ａを通って後ろ向きに突出し、回路基板に実装された制御回路に接続されている。

カバー３は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、前面を開口した有底円筒状に形成しており、超音波の送受波面２１を開放した形で送受波部２を覆う。カバー３は、送受波部２の側面を覆う側部３０と、送受波部２の底面を覆う底部３１とを同時成形することにより一体に形成している。なお、側部３０と底部３１とを接着することにより一体に形成してもよい。カバー３の底部３１には、ケース２０から突出する各端子２４を通すための円形状の孔３１Ａを設けている。

固定部４は、例えば樹脂材料から成り、図２（ａ）に示すように第１主片４０と第２主片４１とを一体に形成している。各主片４０，４１は何れも矩形板状に形成され、その厚み方向に沿って所定の間隔を空けている。また、各主片４１，４２それぞれの後端部（図２（ａ）における上端部）は、互いに連結されている。第１主片４０は、その厚み方向に沿って撓み自在に形成され、矩形状の挿入孔４０Ａが貫設されている。この挿入孔４０Ａには、後述する取付台５の突起５０Ａを挿入可能となっている。

取付台５は、例えば樹脂材料から成り、図２（ａ）に示すように、立片５０と、取付片５１とを一体に形成している。取付片５１は、角の丸い矩形板状に形成され、粘着シート５２を用いてバンパー１０Ａの後面（図２（ａ）における上面）に取り付けることができる。取付片５１の後面（図２（ａ）における上面）には、複数の溝５１Ａと、複数のスリット５１Ｂとを設けている。これら溝５１Ａにより薄くなった部位を曲げたり、各スリット５１Ｂの幅を変えたりすることで、バンパーＡ１０の形状に合わせて取付片５１を変形することができる。

立片５０は、角の丸い矩形板状に形成され、取付片５１の長手方向における中央部から後向きに突出する。立片５０は、固定部４の各主片４１，４２の間に差し込み可能な寸法で形成されている。また、立片５０の一方（図２（ａ）における手前）の面には、前記一方に向かって突出する突起５０Ａを一体に形成している。この突起５０Ａは、立片５０を固定部４の各主片４１，４２の間に差し込んだときに、挿入孔４０Ａに挿入される。

センサ本体１をバンパーＡ１０に取り付けるには、先ず図３（ａ），（ｂ）に示すように、粘着シート５２を用いてバンパーＡ１０に各取付台５を接着して固定する。このとき、各取付台５は、取付孔Ａ１１を挟む形でバンパーＡ１０に接着して固定する。なお、各取付台５をバンパーＡ１０に固定する方法は粘着シート５２を用いた接着に限定されず、他の方法で固定してもよい。

次に、固定部４の各主片４０，４１の間に取付台５の立片５０を差し込み、突起５０Ａを挿入孔４０Ａに挿入することで、各固定部４と各取付台５とを結合する。このとき、カバー３の前端部を取付孔Ａ１１に挿入する。このように、各取付台５に各固定部４を取り付けることで、センサ本体１をバンパーＡ１０に取り付けることができる（図３（ｃ）参照）。

以下、本実施形態の動作について簡単に説明する。回路基板の制御回路は、コネクタ１０を介して外部電源から電力供給を受けて動作する。制御回路は、送受波部２へ駆動パルス信号を出力し、駆動パルス信号を受信した送受波部２が超音波を送波する。次に、送受波部２は、障害物からの反射波を受信して受波信号を制御回路へ出力する。制御回路は、駆動パルス信号を出力してから受波信号が入力されるまでの時間から障害物までの距離を演算する。したがって、本実施形態は、検知範囲内における障害物の存否を検知するとともに、障害物が存在する場合には、本実施形態から障害物までの距離を求める。

ここで、圧電素子の振動は、送受波部２の前面だけではなく側面にも伝播する。このため、送受波部２の側面から伝播する振動がセンサ本体１やバンパーＡ１０にも伝わることで、誤検知が生じる虞がある。そこで、従来の超音波センサでは、図４（ａ）に示すように、カバー３’により超音波の送受波面２１を開放する形で送受波部２を覆うことで、送受波部２の側面から伝播する不要な振動を抑制していた。

このカバー３’は、シリコーンゴム等の１つの樹脂材料から有底円筒状に形成している。しかしながら、この従来の超音波センサでは、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、バンパーＡ１０から突出するカバー３’の一部に外力が加わると、カバー３’全体の強度が低いために伸びてしまう虞がある。このため、外力によりカバー３’の一部が捲れて浮きが発生する虞があった。

ここで、図５（ａ）に示すように、圧電素子の振動は、ケース２０の側方には伝播するものの、ケース２０の後方には伝播し難いことが分かっている。これは、振動を吸収するためのスペーサ２２及びベース２３をケース２０の後端部に取り付けているからである。したがって、図５（ｂ）に示すように、ケース２０の側面及び底面をカバー３’で全て覆う必要はなく、図５（ｃ）に示すように、ケース２０の側面をカバー３’で覆うだけで送受波部２から伝播する不要な振動を抑制することができる。つまり、カバー３’の底部３１は、振動を減衰する目的で弾性率の小さい材料で形成する必要がない。

そこで、本実施形態では、図１（ａ），（ｂ）に示すように、カバーを互いに異なる複数の材料（本実施形態では２つの材料）で形成している。具体的には、カバー３のうち送受波部２の側面を覆う側部３０をシリコーンゴムで形成し、カバー３のうち送受波素子２の底面を覆う底部３１をシリコーンゴムよりも弾性率の大きいシリコーンゴムで形成している。このため、本実施形態では、カバー３が従来のカバー３’よりも強度が高い。

したがって、本実施形態では、図１（ｃ），（ｄ）に示すように、バンパーＡ１０から突出するカバー３の一部に外力が加わっても、カバー３全体の強度が高いために伸び難い。このため、本実施形態では、外力によりカバー３の一部が捲れて浮きが発生するのを抑制することができる。特に、本実施形態では、カバー３の底部３１を弾性率の大きい材料で形成していることから、カバー３の一部に外力が加わっても底部３１が変形し難い。したがって、本実施形態では、底部３１が変形し難いことから側部３０の伸びも抑制することができ、外力によりカバー３の一部が捲れて浮きが発生するのを抑制することができる。

なお、本実施形態では、カバー３の側部３０と底部３１とを、それぞれ互いに異なる材料で形成しているが、カバー３を更に複数の部位に分けて、各部位をそれぞれ互いに異なる材料で形成してもよい。この構成でも、外力によりカバー３の一部が捲れて浮きが発生するのを抑制するという効果を奏することができる。

１ センサ本体
２ 送受波部
３ カバー
３０ 側部
３１ 底部

Claims (3)

1. 超音波を送受波する送受波部と、超音波の送受波面を開放した形で前記送受波部を覆うカバーと、前記送受波部及び前記カバーを収納するセンサ本体とを備え、
   前記カバーは、前記送受波部の側面を覆う側部と、前記送受波部の底面を覆う底部とがそれぞれ互いに異なる材料で形成され、
   前記底部を形成する材料は、前記側部を形成する材料よりも弾性率が大きく、
   前記カバーは、前記側部がシリコーンゴムで形成され、前記底部が前記シリコーンゴムよりも弾性率が大きいシリコーンゴムで形成されることを特徴とする超音波センサ。
2. 超音波を送受波する送受波部と、超音波の送受波面を開放した形で前記送受波部を覆うカバーと、前記送受波部及び前記カバーを収納するセンサ本体とを備え、
   前記カバーは、前記送受波部の側面を覆う側部と、前記送受波部の底面を覆う底部とがそれぞれ互いに異なる材料で形成され、
   前記底部を形成する材料は、前記側部を形成する材料よりも弾性率が大きく、
   前記カバーは、前記底部を形成する材料及び前記側部を形成する材料を同時成形することにより一体に形成して成ることを特徴とする超音波センサ。
3. 前記カバーは、前記底部を形成する材料及び前記側部を形成する材料を接着することにより一体に形成して成ることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ。

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