JPS63255680A - 超音波振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、超音波センサーに用いられる超音波振動子に
関するものである。

（背景技術） 超音波を発信し、その反射波を受信して物体の存在を検
知したり、或いは、反射波が受信されるまでの時間を測
定して、物体までの距離を測定する超音波センサーは、
広く用いられている。例えば、自動ドアや玄関チャイム
なとを１ヤ動させるための人体検知センサーや、駐車場
において車の有無を確認したり、ロボッ１〜の目として
障害物を検出するだめのセンサーなと、幅広い応用があ
る。

また、近年、特に自動車関係への応用のニーズが高まっ
てきており、その一つが車周辺の障害物を検知するセン
サーである。また、路面の凹凸を超音波センサーて検知
し、車輪のザスペンションを調整して乗り心地を良くす
るといった応用例も提案されている。このような用途に
用いられる超音波センサーへの要求特性は小形でスペー
スを取らないこと、近距離を測定できること、防滴タイ
プであることなどである。ここて、防滴タイプという課
題は、センサーを完全シールドすれば良いので、容易に
達成することができる。しかしなから、小型てスペース
を取らないという課題と、近距離を測定できるという課
題は、超音波振動子を低残響化しなければ解決されない
。

第３図に超音波センサーの原理を示す。第３図（ａ）は
送信印加電圧力波形を示し、第３図（１〕）は受信信号
の波形を示す。Ｔ１は送信時間であり、送信印加電圧に
より超音波振動子を励振している時間である。また、Ｔ
２は残響時間てあり、送信印加電圧により超音波振動子
を振動させて超音波の発信を開始し、その後、送信印加
電圧を遮断して超音波振動子の振動が無くなるまての時
間である。

Ｔ３は反射時間てあり、超音波が対象物て反射して、帰
って来るまでの時間である。対象物まての距離ｒは、反
射時間Ｔ３で決まり、周囲温度をｔ〔℃〕とすると、 １＝　（３３１＋　０．６　ｔ）Ｔ３／　２　　（１１
Ｉｌとなる。つまり、残響時間Ｔ２が長いと、反射時間
Ｔ３の小さい近距離は測れないことになる。

また、従来、超音波センサーは送波用と受渡用の振動子
をペアーにして使用し、送波用の振動子の残響が受渡用
の振動子に影響を与えないようにして、残響の問題を解
決していた。しかし、車載用の超音波センサーては、大
きなスペースを取れないのて、１個の超音波振動子て送
　受波できることが要求され、そのためにも低残響化は
重要てあり、過去にも種々の試みがなされている。

第４図は、特開昭６０−２２７５９８号公報に開示され
た超音波振動子の断面図である。一端が開放された円錐
台形筒状の振動板２の内底面には、圧電素子１が接合さ
れている。上記振動板２の開放端には、端子４を貫通保
持した端子台５が配されている。端子台５と、振動板２
のテーパ状側面部２１〕並びに開放端側側面部２ａとの
間には、シリコンゴム等の弾性材６を介在させている。

一方の端子４はリード線３により、圧電素子２の一方の
電極面に接続され、他方の端子４はリード線３と振動板
２を介して圧電素子２の他方の電極面に接続される。第
５図は他の従来例の断面図であり、外ケースを兼ねた端
子台５と振動板２のテーパ状側面部２ｂの内外両面との
間に弾性材６を介在させている。

このような構造の超音波振動子を、送受兼用形の超音波
センサーに用いた場合には、弾性材６により、振動板２
の側面部２ａ、２ｂの残響振動が吸収されるのて、残響
時間Ｔ２は従来品の］　／２ＪＪ下になるとされている
。しかしながら、この従来例にあっては、弾性材６と振
動板２の側面部２ａ。

２１）との接触状態が、弾性材６の成型精度などに微妙
に影響を受け、安定した性能が得られないという欠点が
ある。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、低残響の性能を安定して得る
ことができる超音波振動子を提供するにある。

（発明の開示） 本発明に係る超音波振動子にあっては、上記の目的を達
成するために、第１図及び第２図に示すように、振動板
２に圧電素子１を接合して成る超音波振動子において、
超音波送波面の反対側から振動を防止すべき面に弾性材
６を接触せしめ、弾性材６を接触さぜな面に弾性材６が
常時圧接されるように弾性材６を加圧する加圧部材（例
えば、かしめ部８）を設けて成るものである。

本発明にあっては、このように、超音波送波面の反対側
から振動を防止すべき面に弾性材６を接触せしめなので
、圧電素子１の配される側に弾性材６を収容することが
てきて、小形化が可能になる。また、弾性材６を接触さ
せた面に弾性材６が常時圧接されるように弾性材６を加
圧したので、弾性材６は振動を防止すべき面に持続的に
圧接されることになり、したがって、安定した防振効果
が持続的に得られるものである。

第１図は本発明の一実施例の断面図である。本実施例に
あっては、保護ケースを兼ねる振動板２は、一端が開放
された円錐台形状となっており、その内底面には、ＰＺ
Ｔ系の圧電セラミックス等よりなる圧電素子１が、例え
ばエポキシ系の接着剤を用いて貼り付けられている。圧
電素子１の振動により振動板２の前面が振動し、超音波
が発生ずる。

振動板２は、例えばアルミニウム製であり、圧電素子１
の一方の電極は、この振動板２とリード線３を介して一
方の端子ｚ１に接続されている。圧電素子Ｉ　Ｏ’）他
方の電極は、リード線３を介して他方の端子４に直接接
続されている。各端子４は絶Ｈ物よりなる端子台５に貫
通され保持されている。

端子台５と振動板２の内側面との間には、弾性材６が収
容されている。この弾性材６は、シリコンゴムのような
防振ゴムよりなり、振動板２の振動面以外の部分に接触
して、振動板２の不要な振動を抑制するものである。な
お、弾性材６が圧電素子１に接触すると出力音圧や受渡
感度が低下するので、圧電素子１の周囲には、弾性材６
が充填されない空間部を設けである。

振動板２の開放端側は、内側に曲成されて、端子台５の
周縁部を圧接するかしめ部８となっている。弾性材６は
端子台５を介してかしめ部８からの圧接力を均一に受け
、振動板２の内側面に均一に圧接される。つまり、本実
施例にあっては、振動板２の裏面側より弾性材６を振動
板２の内側面に向けて押し上げて、振動板２に接触せし
め、さらに、弾性材６に対し持続的に圧力を加えた状態
て振動板２と接触させることにより防振効果を持続させ
ている。なお、かしめ部８て囲まれる部分には、端子台
５の表面を覆うように、弾性体よりなる充填材７が充填
されている。この充填材７は端子４の振動を防止すると
共に、超音波振動子のシーリング材としても作用してい
る。

第２図は本発明の他の実施例の断面図である。

本実施例にあっては、一端が開放された円錐台形状の振
動板２における開放端側に円筒状の延出部を設けて、振
動板２の軸方向の長さを長くしである。この構造にあっ
ては、振動板２の内部における弾性材６の充填量が多く
なるので、振動板２の側面の振動を有効に低減さぜるこ
とがてきる。

（発明の効果） 本発明にあっては、上述のように、振動板に圧電素子を
接合して成る超音波振動子において、超音波送波面の反
対側から振動を防止すべき面に弾性材を接触せしめたの
で、圧電素子の配される側に弾性材を収容することがて
きて、小形化か可能になるという利点があり、また、弾
性材を接触させな面に弾性材が常時圧接されるように弾
性材を加圧する加圧部材を設けたりて、弾性材は振動を
防止すべき面に持続的に圧接されることになり、したが
って、安定した防振効果が持続的に得られるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
他の実施例の断面図、第３図は超音波センサーの原理説
明図、第４図は従来例の断面図、第５図は他の従来例の
断面図である。 ］は圧電素子、２は振動板、６は弾性材、８はかしめ部
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動板に圧電素子を接合して成る超音波振動子に
   おいて、超音波送波面の反対側から振動を防止すべき面
   に弾性材を接触せしめ、弾性材を接触させた面に弾性材
   が常時圧接されるように弾性材を加圧する加圧部材を設
   けて成ることを特徴とする超音波振動子。
2. （２）加圧部材は、振動板に設けられたかしめ部である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波振
   動子。