WO2012032584A1 - 超音波センサモジュール - Google Patents

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WO2012032584A1
WO2012032584A1 PCT/JP2010/005546 JP2010005546W WO2012032584A1 WO 2012032584 A1 WO2012032584 A1 WO 2012032584A1 JP 2010005546 W JP2010005546 W JP 2010005546W WO 2012032584 A1 WO2012032584 A1 WO 2012032584A1
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WO
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sensor module
ultrasonic sensor
ultrasonic
cover portion
flange portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/005546
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English (en)
French (fr)
Inventor
井上　悟
幸生 西本
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic sensor module of an obstacle detection device mounted on a bumper of a vehicle in order to detect an obstacle existing around the vehicle and / or to detect a distance from the vehicle to the obstacle.
  • an obstacle for a vehicle that detects an obstacle existing in front of or behind the vehicle and prevents a contact accident and a collision accident between the obstacle and the vehicle.
  • the detection device is mounted on a vehicle bumper.
  • An ultrasonic sensor module used for such an obstacle detection device for a vehicle includes an ultrasonic vibrator in which PZT (lead zirconate titanate) is bonded to a bottomed metal case, and the ultrasonic vibrator includes A predetermined voltage is applied to induce a resonance phenomenon of the bottomed metal case. This resonance frequency is determined by the material and shape of the bottomed metal case, and is generally set to a high frequency of about 40 kHz.
  • the bottomed metal case constituting the ultrasonic vibrator is vibrated, and ultrasonic waves based on the vibration are transmitted to the atmosphere in front of the ultrasonic sensor module.
  • a reflected wave from the obstacle can be received by the ultrasonic sensor module by an operation opposite to the transmission operation. Therefore, by detecting the elapsed time from the time when the predetermined signal is transmitted from the ultrasonic sensor module to the time when the reflected wave from the obstacle is received, the presence of the obstacle and the distance from the vehicle to the obstacle are determined. Can be detected. Of course, when the reflected wave is not received, it is detected that there is no obstacle within the predetermined distance range.
  • the vehicle obstacle detection device detects the risk of contact between the obstacle and the vehicle in advance, and prevents the occurrence of contact accidents and collision accidents, thereby ensuring the safety of the driver and passengers. Since important functions are required, stable detection performance and excellent detection accuracy are required. In addition, since the vehicle obstacle detection device is mounted on a bumper that is a design part of the vehicle, it is an important part that affects the design of the vehicle, such as the shape of the sensor module and the paint color of the exposed portion.
  • a bezel including a body portion that is inserted from the outside into a through hole formed in the bumper, and a flange portion that is formed in a larger diameter than the through hole and protrudes outward from the bumper surface; It is disclosed that the flange portion provided on the bezel has an opening for exposing the vibration surface of the ultrasonic sensor module to the outside. ing. Further, the bezel tip surface and the bezel outer peripheral surface exposed from the bumper surface are painted with the same color paint as the bumper. Since the outer peripheral surface is exposed to the outside as a design surface, it is also disclosed that the design of the ultrasonic sensor module deteriorates when a paint pool or paint peeling occurs.
  • an acoustic matching member is inserted into a mounting portion that is formed through the bumper, and a vibration damping member that prevents transmission of ultrasonic waves is interposed between the acoustic matching member and the mounting portion of the bumper. It is disclosed that the end face of the acoustic matching member is attached while being exposed to the outside of the bumper. Furthermore, it is also disclosed that it is necessary to maintain the appearance of the bumper by making the color matching with the bumper by selecting and painting the material of the acoustic matching member and the vibration damping member and making the presence of the ultrasonic sensor module inconspicuous.
  • Patent Document 3 a recess is formed on the back surface of the bumper, the bottom of the recess is made thin, and an ultrasonically driven sensor is accommodated in the recess, and the sensor is placed at the bottom of the recess. It is disclosed to hold and fix in a contact state. In the case of this configuration, since the sensor is housed in a recess on the back surface of the bumper and is not exposed to the front side, it is also disclosed that the vehicle appearance is improved.
  • the flange portion provided on the bezel is an opening for exposing the vibration surface of the ultrasonic sensor module to the outside.
  • the vibration surface is exposed from the opening. Therefore, in order to maintain the aesthetic appearance of the design, the painted surface of the parts that need to be painted must be the same as the color of the bumper as well as the vibration surface of the ultrasonic vibrator exposed to the outside, as well as the flange portion of the bezel. is there.
  • the materials of both parts are different, if there is a step at the joint between both parts, and if both parts are painted by individual suppliers, it is very important to match them to the same color. This makes it difficult and requires many painting processes, resulting in high manufacturing costs.
  • Patent Document 2 there is no part corresponding to the bezel, but a vibration damping member is disposed instead. Therefore, both the acoustic matching member and the vibration damping member are exposed to the outside. Therefore, it has the same drawbacks as Patent Document 1.
  • Patent Document 3 discloses a structure in which an ultrasonic sensor is embedded in a recess dug in the back surface of a bumper. Bumpers are design parts and often have complex curved surfaces, so it is very difficult to machine the bottomed holes to have a uniform thickness when machining the bottomed holes on the curved surfaces. is there. In addition, when a bottomed hole is provided during bumper molding, the bottomed hole thickness cannot be extremely reduced because the bottomed hole portion where the thickness of the bumper greatly differs is likely to be distorted and cracked. is there.
  • the conventional ultrasonic sensor module has a plurality of parts exposed to the surface of the bumper, and each of the parts is subjected to painting processing by each supplier. Color unevenness was likely to occur between parts.
  • a structure in which the ultrasonic sensor module is not exposed to the bumper surface has been proposed, but there is a problem that it is difficult to equalize the bottom wall thickness of the bottomed hole. The transmission / reception characteristics of the sensor were likely to be unstable.
  • the present invention has been made to solve the problems of the conventional ultrasonic sensor module as described above, and it is possible to easily match the color tone with the bumper by reducing the number of painted parts.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor module capable of reducing the cost.
  • the ultrasonic sensor module of the present invention is formed to have a diameter larger than the diameter of the through hole provided in the vehicle body, and a flange portion that comes into contact with the peripheral portion of the through hole, and through the through hole from the flange portion to the back surface of the vehicle body.
  • the ultrasonic transducer is included in the bezel case with the surface facing the cover portion, and a joining member interposed between the vibration surface of the ultrasonic transducer and the back surface of the cover portion.
  • the vibration surface of the ultrasonic vibrator is covered with the cover portion, and the flange portion and the cover portion that are integrally formed with the bezel case are exposed from the vehicle body. All you need to do is paint, and you can easily match the color tone with the car body (bumper). Moreover, since it becomes easy to arrange colors with few coating processes, production costs can be reduced.
  • FIG. 1 is an external perspective view of an ultrasonic sensor module according to Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing of the metal mold
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a modification of the bezel case of the ultrasonic sensor module according to the first embodiment. It is a graph which shows the relationship between the thickness of a cover part, and an ultrasonic reception sensitivity.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the ultrasonic sensor module according to the second embodiment. It is sectional drawing of the ultrasonic sensor module which concerns on Embodiment 3 of this invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the ultrasonic sensor module according to Embodiment 3.
  • the ultrasonic sensor module 1 includes a bezel case 5 including a flange portion 2, a cover portion 3, and a fixing portion 4, an ultrasonic transducer 6, and a joining member. 7, a buffer member 8, and a pressing member 9.
  • This ultrasonic sensor module 1 is mounted in a through-hole 11 of a bumper outer surface 10 at the front or rear of a vehicle body, and transmits and receives ultrasonic waves with respect to the vehicle traveling direction, so that obstacles present in the direction and obstacles are present. The distance to is detected.
  • the bezel case 5 has a substantially cylindrical shape made of resin or rubber. On one end side of the bezel case 5, a flange portion 2 that is formed larger than the diameter of the through hole 11 provided in the bumper of the vehicle and abuts against the peripheral edge of the through hole 11, and a cover portion 3 that closes the opening portion. And are integrally formed. Of the ultrasonic sensor module 1, only the flange portion 2 and the cover portion 3 are exposed to the bumper outer surface 10, and the exposed surface of the flange portion 2 and the exposed surface of the cover portion 3 are continuous surfaces having no step or gap. To do.
  • the fixing portion 4 protrudes outward in the radial direction of the bezel case 5 and fixes the bezel case 5 by sandwiching the bumper with the flange portion 2 contacting the bumper outer surface 10 by contacting the bumper back surface.
  • the fixing portion 4 has an elastic bent shape, and is elastically deformed when the bezel case 5 is inserted into the through hole 11 from the bumper outer surface 10 side, and returns to contact with the back surface of the bumper when passing through the through hole 11. .
  • four fixing portions 4 are provided on the outer peripheral surface of the bezel case 5 at equal intervals, but the number and position may be arbitrary.
  • the fixing portion 4 may be formed integrally with the bezel case 5, or the separate fixing portion 4 may be attached to the bezel case 5 and integrated.
  • the ultrasonic vibrator 6 is accommodated inside the bezel case 5, and the vibration surface 6 a of the ultrasonic vibrator 6 faces the cover portion 3 side.
  • the outer appearance of the bottomed metal case is illustrated as the ultrasonic transducer 6, and the internal structure is not illustrated.
  • a joining member 7 is interposed between the vibration surface 6 a and the back surface of the cover portion 3, and the front and back surfaces of the joining member 7 are in close contact with the vibration surface 6 a and the cover portion 3, respectively.
  • a buffer member 8 is attached to the ultrasonic transducer 6, and this buffer member 8 covers a surface other than the vibration surface 6a.
  • the buffer member 8 is made of a resin such as silicon rubber or a rubber member.
  • this buffer member 8 By interposing this buffer member 8 on the outer surface of the ultrasonic transducer 6 and the inner surface of the bezel case 5, the disturbance vibration component reflected by the obstacle and propagating from the bumper via the bezel case 5 is blocked. The disturbance vibration mixing into the sound wave vibrator 6 is prevented.
  • the pressing member 9 protrudes inward in the radial direction on the inner peripheral surface of the bezel case 5, and forms the pressing member 9 that presses the ultrasonic transducer 6 in the direction of the cover portion 3 via the joining member 7.
  • the ultrasonic transducer 6 is pressed and held in the direction of the cover portion 3 with a predetermined pressure of the pressing member 9, the joining surface between the ultrasonic transducer 6 and the joining member 7, and the joining member 7 and the cover portion 3. Reduces the gaps that occur on the joint surface and increases mutual adhesion.
  • two pressing members 9 are provided on the inner peripheral surface of the bezel case 5, but the number and position may be arbitrary. Further, the pressing member 9 may be formed integrally with the bezel case 5, or a separate pressing member 9 may be attached to the bezel case 5.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a mold for forming the bezel case 5.
  • the resin bezel case 5 is integrally molded with the flange portion 2 and the cover portion 3 by injection molding, and the resin bonding member 7 is two-color molded (double mold).
  • resin is injected from the gates 101 and 101 into the gap between the lower mold 100 and the upper primary mold 102 shown in FIG. 3A to form the flange portion 2, the cover portion 3, and the bezel case 5.
  • the surface of the lower mold 100 where the flange portion 2 and the cover portion 3 are joined is a flat surface having no step or gap.
  • the upper primary mold 102 is removed, and an upper secondary mold 103 shown in FIG. 3B is mounted instead, and resin is inserted into the gap between the lower mold 100 and the upper secondary mold 103 from the gate 104. It injects and shape
  • cover portion 3 and the joining member 7 are configured as separate parts, it is difficult to make the joint surfaces of the two parts completely contact with each other, and a gap is likely to be formed on the joint surfaces.
  • a gap occurs in the joint surface, vibration transmission characteristics when vibration generated by the ultrasonic vibrator 6 is transmitted to the cover portion 3 via the joint member 7 become unstable, and a stable signal level cannot be secured. Reliability may be deteriorated.
  • the cover part 3 and the joining member 7 are formed in two colors, the joining surfaces of both can be completely adhered without any gap, and transmission / reception at a stable signal level can be performed. Therefore, reliability is improved.
  • the cover part 3 and the joining member 7 are simultaneously molded using two types of resins having different characteristics, an assembling process for both is not required, and thus the manufacturing cost can be reduced.
  • cover part 3 is not integrally molded with the flange part 2 as described above, and the separate cover part 3 and the flange part 2 are joined and integrated as in the modification of the bezel case 5 shown in FIG. May be used.
  • 4A is a cross-sectional view of a bezel case 5 formed by joining a separate cover portion 3 and a flange portion 2
  • FIG. 4B is a plan view.
  • the cover part 3 is resin-molded with another piece and formed integrally with the flange part 2 by fitting welding or the like.
  • a separate plate-like or film-like cover portion 3 is formed integrally with the flange portion 2 by bonding, bonding, pressure bonding, welding, or the like.
  • the joint part 2a of the flange part 2 and the cover part 3 is integrally formed so as to be located on the same surface without a step or a gap.
  • the joining member 7 may be integrated by adhering the separate joining member 7 to the cover portion 3 without forming the two colors as described above. In that case, it is difficult to completely adhere the adhesive surfaces of the two, and a gap is likely to be formed on the adhesive surface. Therefore, it is desirable to use the bonding member 7 having adhesiveness.
  • the ultrasonic sensor module 1 is subjected to a coating process.
  • the components of different materials such as the flange portion of the bezel case, the ultrasonic transducer, the acoustic matching member, and the vibration damping member are exposed on the outer surface of the bumper, there are a plurality of different parts depending on the individual suppliers with different coating processing technologies. The only way was to paint the components individually.
  • the cover portion 3 and the flange portion 2 are exposed to the bumper outer surface 10 when the ultrasonic sensor module 1 is mounted on a vehicle bumper or the like.
  • the manufacturer that manufactures the ultrasonic sensor module 1 or the supplier of the bezel case 5 only needs to paint the exposed portion, and the coating process up to the completion of the ultrasonic sensor module can be greatly shortened.
  • the integrated flange portion 2 and cover portion 3 can be painted at a time, it is very easy to adjust to a desired color tone without color unevenness that slightly differs depending on the parts as in the prior art. Therefore, it becomes easy to align the color tone of the exposed surface of the ultrasonic sensor module 1 with respect to the color tone of the bumper, and the beauty and design of the bumper are not impaired.
  • the joint portion 2a between the exposed surface of the flange portion 2 and the exposed surface of the cover portion 3, a non-uniform portion is generated in the coating film thickness by the coating process. There was a risk that cracking and peeling occurred at the part, and durability was lowered.
  • the joint portion 2a by forming the joint portion 2a on a continuous surface without a step or a gap, it becomes possible to perform uniform film thickness coating with a predetermined thickness, resulting in problems such as cracking and peeling of the painted surface.
  • the ultrasonic sensor module 1 is difficult and has excellent durability.
  • the ultrasonic vibrator 6 is formed by bonding PZT to the bottom surface (that is, the vibration surface 6a) of an aluminum bottomed metal case, for example, and applying a predetermined voltage to the PZT to form a bottomed metal case (In particular, the resonance phenomenon of the vibration surface 6a) is induced.
  • the vibration propagates to the cover portion 3 via the joining member 7, and an ultrasonic wave having a predetermined resonance frequency (for example, 40 kHz) is transmitted.
  • a predetermined resonance frequency for example, 40 kHz
  • This vibration is converted into a voltage signal by PZT, and an obstacle detection device (not shown) electrically connected to the ultrasonic sensor module 1 cuts a band other than the frequency band including the resonance frequency by a bandpass filter and transmits the transmitted ultrasonic signal.
  • the time difference or phase difference between the sound wave and the received ultrasonic wave is obtained to detect the obstacle and calculate the distance from the vehicle to the obstacle.
  • the rigidity of the cover part 3 is too high relative to the rigidity of the flange part 2, the vibration of the cover part 3 caused by the vibration of the ultrasonic vibrator 6 is transmitted to the flange part 2 as it is, and the vibration is not attenuated to the bumper. Communicated. Therefore, even the bumper becomes a vibration source, and there is a possibility that the directivity and sensitivity necessary for detecting an obstacle may deteriorate. Therefore, it is preferable to make the rigidity of the cover part 3 lower than the rigidity of the flange part 2.
  • the flange portion 2 and the cover portion 3 are configured using members having different rigidity, or the thickness t1 of the cover portion 3 is made thinner than the thickness t of the flange portion 2, so that the rigidity of both members is increased. Adjust.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wall thickness t1 of the cover 3 and the reception sensitivity of the reflected wave. If the thickness t of the flange portion 2 is constant, the rigidity difference between the flange portion 2 and the cover portion 3 increases as the thickness t1 of the cover portion 3 shown on the horizontal axis becomes thinner. Vibration transmission to other parts is reduced, and directivity of ultrasonic transmission / reception is increased. Therefore, as the wall thickness t1 of the cover 3 shown on the horizontal axis becomes thinner, the received signal level of the reflected wave from the obstacle shown on the vertical axis increases, and the reception sensitivity improves. Therefore, an appropriate thickness ratio t: t1 may be determined in consideration of the sensitivity as the ultrasonic sensor module 1 and the strength of the cover portion 3.
  • the ultrasonic sensor module 1 can obtain necessary directivity and sufficient sensitivity, and reliability such as obstacle detection and distance measurement is improved.
  • the rigidity of the joining member 7 is higher than the rigidity of the cover portion 3, the rigidity of the vibration surface 6a that is tightly joined to the joining member 7 is substantially increased, so that the resonance frequency of the ultrasonic vibrator 6 is high. Therefore, there is a risk of deviation from the original transmission frequency. And if the transmission frequency fluctuates, the received signal level of the reflected wave from the obstacle also fluctuates, so that a stable signal level cannot be secured and the reliability is lowered. Therefore, it is preferable to make the rigidity of the joining member 7 lower than the rigidity of the cover portion 3.
  • the joining member 7 is also in close contact with the vibration surface 6 a, it is preferable that the joining member 7 is lower than the rigidity of the ultrasonic transducer 6 so as not to affect the resonance frequency of the ultrasonic transducer 6.
  • the rigidity of the joining member 7 is made lower than the rigidity of the cover portion 3 and lower than the rigidity of the ultrasonic vibrator 6, and the vibration surface 6 a of the ultrasonic vibrator 6 influences the rigidity of the joining member 7.
  • the ultrasonic sensor module 1 according to Embodiment 1 is formed to have a diameter larger than the diameter of the through hole 11 provided in the bumper, and the flange portion 2 that contacts the peripheral edge of the through hole 11, and the flange portion 2.
  • a cylindrical bezel case 5 that passes through the through hole 11 and protrudes from the back surface of the bumper, a cover portion 3 that covers the opening on the flange portion 2 side of the bezel case 5, and protrudes outward in the radial direction of the bezel case 5,
  • the fixed portion 4 that contacts the back surface of the bumper to fix the bezel case 5, the ultrasonic transducer 6 that is included in the bezel case 5 with the vibration surface 6 a facing the cover portion 3, and the vibration of the ultrasonic transducer 6 It was comprised so that the joining member 7 interposed between the surface 6a and the back surface of the cover part 3 might be provided.
  • the flange portion 2 and the cover portion 3 are integrally formed by injection molding, and the exposed surface of the flange portion 2 and the exposed surface of the cover portion 3 are continuous surfaces without a step or a gap.
  • the ultrasonic sensor module 1 having excellent durability with less problems such as cracking and peeling of the coated surface.
  • the flange portion 2 and the cover portion 3 may be joined and integrated, and the joint portion 2a between the exposed surface of the flange portion 2 and the exposed surface of the cover portion 3 may be a continuous surface without a step or a gap. Even in this configuration, uniform film thickness coating can be performed.
  • the thickness of the cover portion 3 is made thinner than the thickness of the flange portion 2 and the rigidity of the cover portion 3 is made lower than the rigidity of the flange portion 2, transmission / reception of ultrasonic waves is covered. It becomes possible to perform the part 3 subject. Therefore, necessary directivity and sufficient sensitivity can be obtained, and reliability such as obstacle detection and distance measurement can be improved.
  • the vibration surface 6a of the ultrasonic vibrator 6 is connected to the joining member. 7 is difficult to be affected by the rigidity of the transmission line 7, and the transmission frequency can be prevented from being shifted. Therefore, transmission / reception of a stable signal level can be performed, and the reliability of the ultrasonic sensor module 1 can be improved.
  • the joining member 7 since the joining member 7 was formed on the back surface of the cover portion 3 by two-color molding together with the cover portion 3, the adhesion between the joining member 7 and the cover portion 3 can be improved. . Therefore, transmission / reception of a stable signal level can be performed, and the reliability of the ultrasonic sensor module 1 can be improved. Moreover, since the assembly
  • the ultrasonic sensor module 1 according to Embodiment 1 is configured to include the pressing member 9 that presses the ultrasonic transducer 6 in the direction of the cover portion 3 via the bonding member 7, ultrasonic vibration is provided. It is possible to reduce gaps generated on the vibration surface 6 a of the child 6 and the bonding surface of the bonding member 7 and the bonding surface of the bonding member 7 and the cover portion 3. Therefore, the adhesiveness of each joint surface is stably increased, and stable signal level transmission / reception can be performed, and the reliability of the ultrasonic sensor module 1 can be improved.
  • the ultrasonic sensor module 1 according to Embodiment 1 is configured to include the buffer member 8 disposed at the contact portion between the ultrasonic transducer 6 and the bezel case 5, the bezel case 5 is removed from the bumper. It is possible to block disturbance vibration components that are propagated therethrough and prevent disturbance vibration from entering the ultrasonic vibrator 6. Therefore, transmission / reception of a more stable signal level can be performed.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the ultrasonic sensor module 1 according to the second embodiment.
  • the buffer member 8 is disposed at the contact portion between the outer peripheral surface of the ultrasonic transducer 6 and the inner peripheral surface of the bezel case 5, and the ultrasonic transducer is passed from the bumper through the bezel case 5 and the like.
  • the disturbance vibration component propagating to 6 is blocked, in the second embodiment, the effect of preventing disturbance component mixing is further enhanced by using the buffer member 20 in addition to the buffer member 8.
  • the buffer member 20 is a resin or a rubber member such as silicon rubber, and is disposed at a contact portion between the flange portion 2 and the through hole 11 of the bumper outer surface 10, and when the bumper vibrates due to a reflected wave from an obstacle.
  • the disturbance vibration component propagating to the ultrasonic transducer 6 through the bezel case 5 or the like is blocked.
  • the buffer member 20 is not limited to a sheet-like shape as shown in FIG. 6, and may be an O-ring shape.
  • FIG. 7 shows a modification of the ultrasonic sensor module 1 using the O-ring buffer member 20.
  • the buffer member 20 it is difficult for the vibration of the bumper to propagate to the bezel case 5, so the buffer member 8 can be omitted.
  • the fixing portion 4 is made of resin or rubber and has a resonance frequency lower than the transmission frequency of the ultrasonic transducer 6 so that the vibration of the bumper is difficult to propagate.
  • the resonance frequency of the fixed portion 4 is configured to be 1 ⁇ 2 or less of the transmission frequency of the ultrasonic transducer 6 so that the disturbance vibration component can be reliably cut by the band pass filter.
  • the entire bezel case 5 including not only the fixing portion 4 but also the flange portion 2 and the pressing member 9 is made of resin or rubber, and the resonance frequency is less than the transmission frequency of the ultrasonic transducer 6 (preferably 1/2 or less). ) May be configured.
  • the ultrasonic sensor module 1 is configured to include the buffer member 20 disposed at the contact portion between the flange portion 2 and the bumper outer surface 10, the flange portion 2 and the bezel case from the bumper.
  • the disturbance vibration component propagating through 5 can be blocked, and the disturbance vibration can be prevented from being mixed into the ultrasonic vibrator 6. Therefore, in addition to the effect of the first embodiment, transmission / reception of a more stable signal level can be performed.
  • the fixing unit 4 is made of resin or rubber, and the resonance frequency is configured to be less than the transmission frequency of the ultrasonic transducer 6 (that is, the ultrasonic frequency).
  • the disturbance vibration component propagating from the bumper is blocked, and disturbance vibration mixing into the ultrasonic transducer 6 can be prevented.
  • the fixing portion 4 but also the flange portion 2, the bezel case 5 and the pressing member 9 are made of resin or rubber, and the same effect can be obtained even if the resonance frequency is less than the transmission frequency of the ultrasonic transducer 6. Have.
  • the fixing portion 4 or not only the fixing portion 4 but also the flange portion 2, the bezel case 5 and the pressing member as in the second embodiment. 9 may be made of resin or rubber so that the resonance frequency is lower than the transmission frequency of the ultrasonic transducer 6 (preferably 1/2 or less). Even in this configuration, the same effects as those of the second embodiment are obtained. Therefore, the buffer member 8 can be omitted.
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the ultrasonic sensor module 1 according to the third embodiment.
  • the pressing member 9 that presses the ultrasonic transducer 6 in the direction of the cover portion 3 is provided.
  • an opening portion of the bezel case 5 is provided.
  • vibrator 6 is pressed using the cap 30 fitted to 5a.
  • a plurality of fitting protrusions 31 protruding outward in the radial direction are formed on the outer peripheral surface of the cap 30.
  • a plurality of fitting holes 32 are formed in the inner peripheral surface of the bezel case 5 into which the cap 30 is inserted.
  • the fitting protrusion 31 is fitted in the fitting hole 32, and the cap 30 moves the ultrasonic transducer 6 in the direction of the cover portion 3. It is fixed in a pressed state.
  • the number and position of the fitting protrusion 31 and the fitting hole 32 may be arbitrary.
  • the shape of the fitting protrusion 31 and the fitting hole 32 is not limited as long as the cap 30 can be fixed to the bezel case 5.
  • the fixed portion 4 is bent.
  • the fixing portion 4 may be formed integrally with the bezel case 5 or may be configured separately.
  • FIG. 9 shows a modification of the ultrasonic sensor module 1 using a separate fixing unit 40.
  • the fixing portion 40 is a cylindrical shape made of a resin such as silicon rubber or rubber, and is interposed between the bezel case 5 and the peripheral portion of the through hole 11.
  • the fixing portion 40 fits the peripheral portion of the through hole 11 in a groove provided on the outer peripheral surface and grips it from the front and back sides, and holds the bezel case 5 inserted inside by elastic force.
  • the fixed portion 40 also functions as the buffer member 20 of the second embodiment, and when the bumper vibrates due to the reflected wave from the obstacle, it propagates to the ultrasonic transducer 6 via the bezel case 5 or the like. Blocks incoming disturbance vibration components.
  • the ultrasonic transducer 6 and the joining member 7 are connected with the cap 30 fitted into the opening 5a on the side opposite to the flange portion 2 of the bezel case 5. Since it is configured to press in the direction of the cover portion 3, it is possible to reduce the gap generated on the vibration surface 6 a of the ultrasonic transducer 6 and the bonding surface of the bonding member 7 and the bonding surface of the bonding member 7 and the cover portion 3. it can. Therefore, the adhesiveness of each joint surface is stably increased, and stable signal level transmission / reception can be performed, and the reliability of the ultrasonic sensor module 1 can be improved.
  • the fixing portions 4 and 40 or not only the fixing portions 4 and 40 but also the flange portion 2 and the bezel case 5 as in the second embodiment.
  • the present invention can be freely combined with each other or can be appropriately modified or omitted.
  • the vibration surface of the ultrasonic vibrator is covered with the cover portion, and the flange portion and the cover portion formed integrally with the bezel case are exposed from the vehicle body.
  • the present invention is suitable for use in an obstacle detection device that detects an obstacle around a vehicle and / or detects a distance from the vehicle to the obstacle.

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Abstract

　ベゼルケース５にフランジ部２及びカバー部３を一体的に構成し、超音波振動子６の振動面６ａをカバー部３で覆ってバンパ外面１０に露出させない。また、フランジ部２とカバー部３の各露出面を段差の無い連続面にする。

Description

超音波センサモジュール
　この発明は、車両周辺に存在する障害物の検知、及び／又は、車両から障害物までの距離を検出するために、車両のバンパに装着された障害物検出装置の超音波センサモジュールに関する。
　本発明の上位概念として、従来から、車両の前方若しくは後方に存在する障害物を検知し、前記障害物と車両との接触事故及び衝突事故を未然に防止することを目的とした車両用障害物検出装置が車両のバンパに装着されていることは良く知られている。
　このような車両用障害物検出装置に用いる超音波センサモジュールは、有底金属ケースにＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が接着された超音波振動子を内包しており、前記超音波振動子に所定電圧を印加し有底金属ケースの共振現象を誘発させる。この共振周波数は有底金属ケースの材質と形状とによって決定されるものであり、一般的に４０ｋＨｚ程度の高周波に設定されている場合が多い。
　超音波振動子を構成する有底金属ケースを振動させ、その振動に基づく超音波を超音波センサモジュール前方の大気中に送信させる。このとき、障害物が存在した場合、障害物からの反射波を送信動作とは逆の動作で、超音波センサモジュールにて受信することができる。
　従って、超音波センサモジュールから所定信号を送信した時点から障害物による反射波を受信した時点までの経過時間を検出することによって、障害物が存在すること、及び、車両から障害物までの距離を検出することができる。勿論、反射波が受信されなかった場合は所定距離範囲内に障害物が存在していないことを検出していることになる。
　なお、車両用障害物検出装置は、障害物と車両との接触の危険性を事前に検知し、接触事故及び衝突事故の発生を未然に防止することでドライバ及び同乗者の安全性を確保する重要機能が求められるため、安定した検出性能と優れた検出精度が必要となる。
　また、車両用障害物検出装置は、車両の意匠部品であるバンパに装着されるため、センサモジュールの形状及び露出部の塗装色など、車両のデザイン性を左右する重要な部品でもある。
　例えば、特許文献１では、バンパに形成された貫通孔に外側から挿入される胴体部と、貫通孔よりも大径に形成されてバンパ表面から外側に突出するフランジ部とを備えたベゼルと、超音波の送信及び受信を行う超音波素子とを有し、前記ベゼルに設けられたフランジ部は超音波センサモジュールの振動面を外部に露出させるための開口部を有していることが開示されている。
　更に、バンパ表面から露出するベゼル先端面とベゼル外周面の表面は、バンパと同色の塗料により塗装される。前記外周面は意匠面として外部に露出するため、塗料溜まり又は塗装剥がれが生じると、超音波センサモジュールの意匠性が低下することも開示している。
　また、特許文献２では、バンパに貫通形成された取り付け部に音響整合部材を挿通し、音響整合部材とバンパの取り付け部との間に超音波の伝達を防止する振動減衰部材を介在させて、音響整合部材の端面をバンパの外部に露出させた状態で取り付けることが開示されている。
　更に、音響整合部材及び振動減衰部材の材料選択及び塗装によりバンパと色調を揃え、超音波センサモジュールの存在を目立たなくすることでバンパの美観を保つ必要があることも開示している。
　前述した特許文献１，２は共にバンパの美観を保つため、バンパ表面から露出する部分の超音波センサモジュール表面を塗装処理し、しかも、塗装面の色調をバンパの色調に合わせ込む必要があることを示唆している。
　対して、特許文献３では、バンパの裏面に凹所を形成してこの凹所の底部を薄肉状とし、同凹所内に超音波駆動式のセンサを収容して該センサを凹所の底部に接触させた状態で保持固定することが開示されている。この構成の場合、センサがバンパ裏面の凹所内に収容され表側に露出しないので、車両外観が良好となることも開示している。
特開２００９－２３６６１８号公報 特開２００８－８５４６２号公報 特開平１０－１２３２３６号公報
　従来の車両用超音波センサモジュールは以上のように構成されているので、例えば、特許文献１では、ベゼルに設けられたフランジ部は超音波センサモジュールの振動面を外部に露出させるための開口部を有しており、前記開口部から振動面が露出している。従って、意匠上の美観を保つために塗装処理を必要とする部品の塗装面はベゼルのフランジ部のみならず、外部に露出する超音波振動子の振動面もバンパの色調と同一にする必要がある。しかしながら、両部品の材質が異なる場合、両部品の接合部分に段差がある場合、更には、両部品が個別のサプライヤによって塗装処理される場合などは、両者を同一色調に合わせ込むことが非常に難しくなり、そのために多くの塗装工程を必要とし、結果的には製造コストが高くなるという欠点があった。
　また、特許文献２では、ベゼルに相当する部品は無いがその代わりに振動減衰部材が配設されているため、音響整合部材と振動減衰部材の双方が外部へ露出している。従って、特許文献１と同様の欠点を持つ。
　また、特許文献３では、バンパ裏面に掘り込んだ凹所に超音波センサを埋め込む構造が開示されている。バンパは意匠部品であり複雑な曲面を有する場合が多いため、曲面部分に機械的に有底穴加工を施す際に有底穴の底部肉厚が均一になるよう加工することは非常に困難である。また、バンパ成形時に有底穴を設けた場合、バンパの肉厚が大きく異なる有底穴部分に歪み及び割れが生じ易いため有底穴の底部肉厚を極端に薄くすることができないという欠点がある。
　以上のように、従来の超音波センサモジュールは、バンパの表面へ露出する部品が複数個存在し、各部品は夫々のサプライヤが塗装処理するため、センサモジュールとしてバンパに組み付けられた際に個々の部品間で色むらが発生し易かった。また、この問題を解決するために超音波センサモジュールがバンパ表面へ露出しない構造も提案されているが、有底穴の底部肉厚を均一化することが困難であるという問題があり、超音波センサの送受信特性が不安定になり易かった。
　本発明は、以上のような従来の超音波センサモジュールの問題点を解消するためになされたものであり、塗装部品を減らしてバンパとの色調を容易に合わせ込むことが可能で、しかも、生産コストの低減が可能な超音波センサモジュールを提供することを目的とする。
　この発明の超音波センサモジュールは、車体に設けた貫通穴の穴径より大径に形成され、貫通穴の周縁部に当接するフランジ部と、フランジ部から貫通穴を貫通して車体の裏面に突出する筒状のベゼルケースと、ベゼルケースのフランジ部側の開口部を覆うカバー部と、ベゼルケースの径方向外側に突出し、車体の裏面に当接してベゼルケースを固定する固定部と、振動面をカバー部側に向けてベゼルケースに内包される超音波振動子と、超音波振動子の振動面とカバー部の裏面との間に介在される接合部材とを備えるものである。
　この発明によれば、超音波振動子の振動面をカバー部で覆い、ベゼルケースに一体的に形成したフランジ部とカバー部が車体から露出する構成にしたので、カバー部が一体化したベゼルケースを塗装処理するだけでよく、車体（バンパ）との色調を容易に合わせ込むことができる。また、少ない塗装処理工程で色調を揃え易くなるので、生産コストを低減できる。
この発明の実施の形態１に係る超音波センサモジュールの断面図である。 実施の形態１に係る超音波センサモジュールの外観斜視図である。 ベゼルケースを形成する金型の断面図である。 実施の形態１に係る超音波センサモジュールのベゼルケース変形例を示す図である。 カバー部の肉厚と超音波受信感度との関係を示すグラフである。 この発明の実施の形態２に係る超音波センサモジュールの断面図である。 実施の形態２に係る超音波センサモジュールの変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係る超音波センサモジュールの断面図である。 実施の形態３に係る超音波センサモジュールの変形例を示す断面図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１及び図２に示すように、実施の形態１に係る超音波センサモジュール１は、フランジ部２、カバー部３及び固定部４からなるベゼルケース５と、超音波振動子６と、接合部材７と、緩衝部材８と、押圧部材９とを有する。この超音波センサモジュール１は、車体の前方又は後方のバンパ外面１０の貫通穴１１に装着され、車両走行方向に対して超音波を送受信することでその方向に存在する障害物の存在及び障害物までの距離を検出する。
　ベゼルケース５は、樹脂又はゴム製の略筒形状である。このベゼルケース５の一端側には、車両のバンパに設けた貫通穴１１の穴径より大径に形成され、貫通穴１１の周縁部に当接するフランジ部２と、開口部分を塞ぐカバー部３とが一体的に形成されている。超音波センサモジュール１のうち、バンパ外面１０に露出するのはフランジ部２とカバー部３のみであり、フランジ部２の露出面とカバー部３の露出面とは段差あるいは隙間の無い連続面にする。
　固定部４は、ベゼルケース５の径方向外側に突出し、バンパ裏面に当接することによってバンパ外面１０に当接したフランジ部２とでバンパを挟持してベゼルケース５を固定する。この固定部４は弾性を有する屈曲形状であり、ベゼルケース５をバンパ外面１０側から貫通穴１１内に挿入した際には弾性変形し、貫通穴１１を通り抜けると復帰してバンパ裏面に当接する。
　なお、図示例では固定部４をベゼルケース５の外周面に等間隔に４つ設けるが、数及び位置は任意でよい。また、固定部４をベゼルケース５と一体に形成してもよいし、別体の固定部４をベゼルケース５に取り付けて一体化してもよい。
　ベゼルケース５の内部には超音波振動子６が収容されており、超音波振動子６の振動面６ａがカバー部３側を向いた状態になっている。なお、図１では超音波振動子６として有底金属ケースの外観を図示し、内部構造は図示を省略している。
　振動面６ａとカバー部３の裏面との間には接合部材７が介在され、接合部材７の表裏面が振動面６ａ及びカバー部３にそれぞれ密着している。なお、粘着性を有する接合部材７を使用してカバー部３、接合部材７及び振動面６ａの相互の密着性を高め、各接合面に隙間が生じないようにしてもよい。
　また、超音波振動子６には緩衝部材８が装着されており、この緩衝部材８が振動面６ａ以外の面を覆っている。この緩衝部材８はシリコンゴム等の樹脂又はゴム部材で構成する。超音波振動子６の外面とベゼルケース５の内面にこの緩衝部材８を介在させることで、障害物で反射しバンパからベゼルケース５を経由して伝播してくる外乱振動成分を遮断し、超音波振動子６への外乱振動混入を防止する。
　押圧部材９は、ベゼルケース５の内周面に径方向内側に突出し、超音波振動子６を接合部材７を介してカバー部３の方向に押圧する押圧部材９を形成する。この押圧部材９の所定の加圧力にて、超音波振動子６をカバー部３の方向に押圧保持し、超音波振動子６と接合部材７との接合面、及び接合部材７とカバー部３との接合面に生じる隙間を減じ、相互の密着性を高める。
　なお、図示例では押圧部材９をベゼルケース５の内周面に２つ設けるが、数及び位置は任意でよい。また、押圧部材９をベゼルケース５と一体に形成してもよいし、別体の押圧部材９をベゼルケース５に取り付けてもよい。
　次に、超音波センサモジュール１の製造方法を説明する。
　図３は、ベゼルケース５を形成する金型の断面図である。この例では樹脂製のベゼルケース５を射出成形によりフランジ部２及びカバー部３と一体に樹脂成形すると共に、樹脂製の接合部材７を二色成形（ダブルモールド）する。先ず、図３（ａ）に示す下部金型１００及び上部１次金型１０２の間隙に、ゲート１０１，１０１より樹脂を注入してフランジ部２、カバー部３及びベゼルケース５を成形する。この下部金型１００のフランジ部２及びカバー部３の接合部分を形成する面は段差あるいは隙間の無い平面にしておく。
　続いて上部１次金型１０２を取り外して、代わりに図３（ｂ）に示す上部２次金型１０３を装着し、下部金型１００及び上部２次金型１０３の間隙にゲート１０４より樹脂を注入して、カバー部３の裏面に接合部材７を隙間無く完全密着させた状態に成形する。
　カバー部３と接合部材７とを別部品として構成すると、両者の接合面を完全密着させることは困難となり、接合面に隙間が生じ易くなる。接合面に隙間が生じた場合、超音波振動子６の発する振動が接合部材７を経由してカバー部３に伝達する際の振動伝達特性が不安定となり、安定した信号レベルが確保できず、信頼性が悪化する恐れがある。
　これに対し、カバー部３と接合部材７とを二色成形すれば、両者の接合面を隙間無く完全密着させることができ、安定した信号レベルの送受信を行うことができるようになる。よって、信頼性が向上する。
　また、カバー部３と接合部材７とを特性の異なる２種類の樹脂等を用いて同時成形することにより、両者の組み付け工程が不要となるため製造コストも低減できる。
　なお、上述のようにカバー部３をフランジ部２と一体に樹脂成形せず、図４に示すベゼルケース５の変形例のように別体のカバー部３とフランジ部２とを接合して一体化してもよい。図４（ａ）は別体のカバー部３とフランジ部２を接合して形成したベゼルケース５の断面図、図４（ｂ）は平面図である。例えば、別ピースでカバー部３を樹脂成形し、はめ込み溶着等にてフランジ部２と一体的に形成する。あるいは、別体の板状又は膜状のカバー部３を接着、圧着及び溶着等による接合にてフランジ部２と一体的に形成する。その場合にも、フランジ部２とカバー部３の接合部２ａは段差あるいは隙間の無い同一面上に位置するように一体的に形成する。
　また、接合部材７についても上述のように二色成形せず、別体の接合部材７をカバー部３に接着して一体化してもよい。その場合、両者の接着面を完全密着させることは困難であり接着面に隙間が生じ易いので、粘着性を有する接合部材７の使用が望ましい。
　続いて、超音波センサモジュール１に塗装処理を施す。
　従来は、ベゼルケースのフランジ部、超音波振動子、音響整合部材、振動減衰部材等の材質の異なる構成部品がそれぞれバンパ外面に露出する構成のため、塗装処理技術の異なる個々のサプライヤによって複数の構成部品を個別に塗装処理するしか方法が無かった。
　これに対し本実施の形態１では、超音波センサモジュール１を車両のバンパ等へ装着した際にバンパ外面１０に露出する部分はカバー部３とフランジ部２のみとなる。従って、超音波センサモジュール１を製造するメーカ又はベゼルケース５のサプライヤがこの露出部分を塗装すればよく、超音波センサモジュール完成までの塗装処理工程を大幅に短縮することができる。また、一体化したフランジ部２とカバー部３を一度に塗装できるので、従来のように部品によって色調が微妙に異なるような色ムラがなく所望の色調に合わせ込むことが非常に容易となる。よって、バンパの色調に対して超音波センサモジュール１の露出面の色調を容易に揃え易くなり、バンパの美観及び意匠性を損なうことがない。
　また、フランジ部２の露出面とカバー部３の露出面との接合部２ａに段差が生じると、塗装処理による塗装膜厚に不均一部分が生じるため、経年劣化等によりこの不均一な膜厚部分で割れ及び剥がれが発生し、耐久性が低下する危険性があった。本実施の形態１では、接合部２ａを段差あるいは隙間の無い連続面に形成することで、所定厚さの均一膜厚塗装を行うことが可能となり、塗装面の割れ及び剥がれ等の不具合が生じ難く耐久性に優れた超音波センサモジュール１にできる。
　次に、超音波センサモジュール１の動作を説明する。
　超音波振動子６は、先立って説明したように例えばアルミニウムの有底金属ケースの底面（即ち、振動面６ａ）にＰＺＴが接着されてなり、このＰＺＴに所定電圧を印加し有底金属ケース（特に振動面６ａ）の共振現象を誘発させる。その振動は接合部材７を介してカバー部３へ伝播し、所定の共振周波数（例えば、４０ｋＨｚ）の超音波が送信される。送信した超音波がバンパの外部に存在する障害物で反射すると、その反射波がカバー部３及び接合部材７を介して超音波振動子６を振動させる。この振動はＰＺＴで電圧信号に変換され、超音波センサモジュール１と電気的に接続された障害物検出装置（不図示）において共振周波数を含む周波数帯域以外をバンドパスフィルタでカットし、送信した超音波と受信した超音波の時間差又は位相差を求めて障害物の検知及び車両から障害物までの距離計算することになる。
　ここで、フランジ部２の剛性に対してカバー部３の剛性が高すぎると、超音波振動子６の振動によって生じるカバー部３の振動がフランジ部２にそのまま伝達し、振動減衰しないままバンパへ伝達される。そのため、バンパまでもが振動源となり、障害物を検知するために必要な指向性と感度が悪化してしまう恐れがある。そこで、カバー部３の剛性をフランジ部２の剛性より低くすることが好ましい。具体的には、剛性の異なる部材を用いてフランジ部２とカバー部３を構成したり、カバー部３の肉厚ｔ１をフランジ部２の肉厚ｔより薄くしたりして、両部材の剛性を調整する。
　図５は、カバー部３の肉厚ｔ１と反射波の受信感度との関係を示すグラフである。フランジ部２の肉厚ｔを一定とすると、横軸に示すカバー部３の肉厚ｔ１が薄くなるにつれフランジ部２とカバー部３の剛性差が大きくなり、カバー部３からフランジ部２等の他部品への振動伝達が少なくなって超音波送受信の指向性が強くなる。そのため、横軸に示すカバー部３の肉厚ｔ１が薄くなるにつれて、縦軸に示す障害物からの反射波の受信信号レベルが高くなり、受信感度が向上する。従って、超音波センサモジュール１としての感度とカバー部３の強度との兼ね合いで適切な肉厚比ｔ：ｔ１を決定すればよい。
　このようにフランジ部２とカバー部３の剛性を適切に調整することで、カバー部３からフランジ部２への振動伝達率を低下させ、超音波振動子６の振動によって生じるカバー部３の振動がフランジ部２及びバンパへ伝達し難くなり、カバー部３のみから超音波を送信し、且つ、障害物からの反射波を受信することが可能となる。従って、超音波センサモジュール１は必要な指向性と十分な感度を得られ、障害物検知及び距離計測などの信頼性が向上する。
　また、このカバー部３の剛性より接合部材７の剛性が高いと、接合部材７に密着接合している振動面６ａの剛性が実質的に高くなるため、超音波振動子６の共振周波数が高くなって本来の送信周波数に対してズレが生じる恐れがある。そして、送信周波数が変動すると障害物からの反射波の受信信号レベルも変動してしまい、安定した信号レベルが確保できなくなって信頼性が低下するという不具合が生じる。そこで、接合部材７の剛性をカバー部３の剛性より低くすることが好ましい。また、接合部材７は振動面６ａとも密着接合しているため、超音波振動子６の共振周波数に影響を与えないよう超音波振動子６の剛性より低くすることが好ましい。このように、接合部材７の剛性をカバー部３の剛性より低く、且つ、超音波振動子６の剛性より低くして、超音波振動子６の振動面６ａが接合部材７の剛性の影響を受け難くすることで、送信周波数のズレを防止することができ、安定した信号レベルの送受信が行えるようになるため、信頼性が向上する。
　以上より、実施の形態１に係る超音波センサモジュール１は、バンパに設けた貫通穴１１の穴径より大径に形成され、貫通穴１１の周縁部に当接するフランジ部２と、フランジ部２から貫通穴１１を貫通してバンパの裏面に突出する筒状のベゼルケース５と、ベゼルケース５のフランジ部２側の開口部を覆うカバー部３と、ベゼルケース５の径方向外側に突出し、バンパの裏面に当接してベゼルケース５を固定する固定部４と、振動面６ａをカバー部３側に向けてベゼルケース５に内包される超音波振動子６と、超音波振動子６の振動面６ａとカバー部３の裏面との間に介在される接合部材７とを備えるように構成した。このため、車体外部に露出する部分はベゼルケース５のフランジ部２とカバー部３のみとなり、超音波センサモジュール１のメーカ１社の塗装処理技術のみでベゼルケース５を塗装処理するだけでよく、超音波センサモジュール１の完成までの塗装処理工程を大幅に短縮することができる。また、ベゼルケース５の色調をバンパ外面１０との色調に合わせるだけでよいので、容易にバンパ外面１０の色調に合わせ込むことができ、バンパの美観性及び意匠性を損なうことがない。更に、少ない塗装処理工程で色調を揃え易くなるので、生産コストを低減できる。
　また、実施の形態１によれば、フランジ部２とカバー部３を射出成形により一体に形成し、フランジ部２の露出面とカバー部３の露出面は段差あるいは隙間の無い連続面にしたので、均一膜厚塗装を行うことが可能となり、塗装面の割れ及び剥がれなどの不具合が生じ難く耐久性に優れた超音波センサモジュール１を提供することができる。
　あるいは、フランジ部２とカバー部３を接合して一体的にし、フランジ部２の露出面とカバー部３の露出面の接合部２ａは段差あるいは隙間の無い連続面にしてもよい。この構成の場合にも均一膜厚塗装を行うことが可能となる。
　また、実施の形態１によれば、カバー部３の肉厚をフランジ部２の肉厚より薄くして、カバー部３の剛性をフランジ部２の剛性より低くしたので、超音波の送受信をカバー部３主体に行うことができるようになる。よって、必要な指向性と十分な感度が得られ、障害物検知及び距離計測などの信頼性を向上できる。
　また、実施の形態１によれば、接合部材７の剛性をカバー部３の剛性より低く、且つ、超音波振動子６の剛性より低くしたので、超音波振動子６の振動面６ａが接合部材７の剛性の影響を受け難くなり送信周波数のズレを防止できる。よって、安定した信号レベルの送受信ができるようになり、超音波センサモジュール１の信頼性を向上できる。
　また、実施の形態１によれば、接合部材７を、カバー部３の裏面にこのカバー部３と共に二色成形して形成したので、接合部材７とカバー部３の密着性を高めることができる。よって、安定した信号レベルの送受信ができるようになり、超音波センサモジュール１の信頼性を向上できる。また、接合部材７とカバー部３との組み付け工程が不要となるため、製造コストも低減できる。
　更に、接合部材７が粘着性を有するようにしたので、接合部材７とカバー部３の密着性をより高めることができる。
　また、実施の形態１に係る超音波センサモジュール１は、超音波振動子６を、接合部材７を介してカバー部３の方向に押圧する押圧部材９を備えるように構成したので、超音波振動子６の振動面６ａと接合部材７の接合面、及び接合部材７とカバー部３の接合面に生じる隙間を減じることができる。よって、各接合面の密着性が安定的に高まり、安定した信号レベルの送受信ができるようになり、超音波センサモジュール１の信頼性を向上できる。
　また、実施の形態１に係る超音波センサモジュール１は、超音波振動子６とベゼルケース５との接触部分に配設される緩衝部材８を備えるように構成したので、バンパからベゼルケース５を経由して伝播してくる外乱振動成分を遮断し、超音波振動子６への外乱振動混入を防止できる。よって、更に安定した信号レベルの送受信ができるようになる。
実施の形態２．
　図６は、本実施の形態２に係る超音波センサモジュール１の断面図であり、図６において図１と同一又は相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
　上記実施の形態１では超音波振動子６の外周面とベゼルケース５の内周面との接触部分に緩衝部材８を配設して、バンパからベゼルケース５等を経由して超音波振動子６へ伝播してくる外乱振動成分を遮断したが、本実施の形態２ではこの緩衝部材８に加え緩衝部材２０を用いて外乱成分混入防止効果を更に高める。
　この緩衝部材２０は、シリコンゴム等の樹脂又はゴム部材であり、フランジ部２とバンパ外面１０の貫通穴１１との接触部分に配設され、障害物からの反射波によりバンパが振動した場合にベゼルケース５等を経由して超音波振動子６へ伝播してくる外乱振動成分を遮断する。
　緩衝部材２０は図６に示すようなシート状の形状に限定されるものではなく、Ｏリング状であってもよい。図７に、Ｏリングの緩衝部材２０を用いた超音波センサモジュール１の変形例を示す。また、緩衝部材２０を配設することにより、バンパの振動がベゼルケース５に伝播し難くなるので緩衝部材８を省略することもできる。
　ただし、固定部４は依然としてバンパに当接する構成のため、バンパの振動が固定部４に伝播し、ベゼルケース５及び押圧部材９を経由して超音波振動子６に伝播する恐れがある。そこで、少なくとも固定部４を、樹脂又はゴムであって、共振周波数が超音波振動子６の送信周波数未満になるよう構成してバンパの振動を伝播し難くする。好ましくは、固定部４の共振周波数が超音波振動子６の送信周波数の１／２以下になるよう構成して、バンドパスフィルタで外乱振動成分を確実にカットできるようにする。
　なお、固定部４だけでなく、フランジ部２及び押圧部材９を含めたベゼルケース５全体を樹脂又はゴムであって、共振周波数が超音波振動子６の送信周波数未満（好ましくは１／２以下）になるよう構成してもよい。
　以上より、実施の形態２に係る超音波センサモジュール１は、フランジ部２とバンパ外面１０との接触部分に配設される緩衝部材２０を備える構成にしたので、バンパからフランジ部２及びベゼルケース５を経由して伝播してくる外乱振動成分を遮断し、超音波振動子６への外乱振動混入を防止できる。よって、上記実施の形態１の効果に加え、更に安定した信号レベルの送受信ができるようになる。
　また、実施の形態２によれば、固定部４を、樹脂又はゴムであって、共振周波数が超音波振動子６の送信周波数（即ち、超音波の周波数）未満になるように構成したので、バンパから伝播してくる外乱振動成分を遮断し、超音波振動子６への外乱振動混入を防止できる。
　更に、固定部４だけでなく、フランジ部２、ベゼルケース５及び押圧部材９を、樹脂又はゴムであって、共振周波数が超音波振動子６の送信周波数未満に構成しても同様の効果を有する。
　なお、上記実施の形態１に係る構成の超音波センサモジュール１においても、本実施の形態２と同様に少なくとも固定部４を、又は固定部４だけでなくフランジ部２、ベゼルケース５及び押圧部材９を、樹脂又はゴムであって、共振周波数が超音波振動子６の送信周波数未満（好ましくは１／２以下）になるよう構成してもよい。この構成の場合にも、上記実施の形態２と同様の効果を奏する。そのため、緩衝部材８を省略することも可能である。
実施の形態３．
　図８は、本実施の形態３に係る超音波センサモジュール１の断面図であり、図８において図１と同一又は相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
　上記実施の形態１，２では超音波振動子６をカバー部３の方向に押圧する押圧部材９を設けたが、本実施の形態３ではこの押圧部材９に代えて、ベゼルケース５の開口部５ａに被嵌するキャップ３０を用いて超音波振動子６を押圧する。このキャップ３０の外周面に、径方向外側に突出する嵌合突起３１を複数形成する。そしてキャップ３０が挿入されるベゼルケース５の内周面には、各嵌合突起３１に嵌合する嵌合穴３２を複数形成する。ベゼルケース５の開口部５ａからキャップ３０を挿入しカバー部３の方向へ押圧すると、嵌合突起３１が嵌合穴３２に嵌合し、キャップ３０が超音波振動子６をカバー部３の方向に押圧した状態で固定される。なお、嵌合突起３１及び嵌合穴３２の数及び位置は任意でよい。また、キャップ３０をベゼルケース５に固定できる形状であれば、嵌合突起３１及び嵌合穴３２の形状に限定されるものではない。
　また、上記実施の形態１，２では固定部４を屈曲形状にしたが、これ以外の形状であってもよく、図８では直線形状にしている。この固定部４はベゼルケース５と一体に形成してもよいし、別体で構成してもよい。図９に、別体の固定部４０を用いた超音波センサモジュール１の変形例を示す。固定部４０はシリコンゴム等の樹脂又はゴムで構成された円筒状であって、ベゼルケース５と貫通穴１１の周縁部との間に介在される。固定部４０は外周面に設けた溝に貫通穴１１の周縁部を嵌め込んで表裏から把持し、内側に挿通したベゼルケース５を弾性力により保持する。また、この固定部４０が上記実施の形態２の緩衝部材２０の機能も兼ね、障害物からの反射波によりバンパが振動した場合にベゼルケース５等を経由して超音波振動子６へ伝播してくる外乱振動成分を遮断する。
　以上より、実施の形態３に係る超音波センサモジュール１は、ベゼルケース５のフランジ部２とは反対側の開口部５ａに被嵌するキャップ３０で、超音波振動子６を、接合部材７を介してカバー部３の方向に押圧する構成にしたので、超音波振動子６の振動面６ａと接合部材７の接合面、及び接合部材７とカバー部３の接合面に生じる隙間を減じることができる。よって、各接合面の密着性が安定的に高まり、安定した信号レベルの送受信ができるようになり、超音波センサモジュール１の信頼性を向上できる。
　なお、実施の形態３に係る構成の超音波センサモジュール１においても、上記実施の形態２と同様に少なくとも固定部４，４０を、又は固定部４，４０だけでなくフランジ部２及びベゼルケース５を、樹脂又はゴムであって、共振周波数が超音波振動子６の送信周波数未満（好ましくは１／２以下）になるよう構成してもよい。この構成の場合にも、上記実施の形態２と同様の効果を奏する。そのため、緩衝部材８を省略することも可能である。
　また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合せたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
　以上のように、この発明に係る超音波センサモジュールは、超音波振動子の振動面をカバー部で覆い、ベゼルケースに一体的に形成したフランジ部とカバー部が車体から露出するようにしたので、車両周辺に存在する障害物の検知、及び／又は、車両から障害物までの距離を検出する障害物検出装置などに用いるのに適している。

Claims (11)

  1. 　車体に設けた貫通穴に装着され、当該車体周辺に超音波を送受信して障害物の存在及び障害物までの距離を検出する超音波センサモジュールにおいて、
    　前記貫通穴の穴径より大径に形成され、前記貫通穴の周縁部に当接するフランジ部と、
    　前記フランジ部から前記貫通穴を貫通して前記車体の裏面に突出する筒状のベゼルケースと、
    　前記ベゼルケースの前記フランジ部側の開口部を覆うカバー部と、
    　前記ベゼルケースの径方向外側に突出し、前記車体の裏面に当接して前記ベゼルケースを固定する固定部と、
    　振動面を前記カバー部側に向けて前記ベゼルケースに内包される超音波振動子と、
    　前記超音波振動子の振動面と前記カバー部の裏面との間に介在される接合部材とを備えることを特徴とする超音波センサモジュール。
  2. 　前記フランジ部と前記カバー部を一体に形成し、前記フランジ部の露出面と前記カバー部の露出面は段差あるいは隙間の無い連続面にすることを特徴とする請求項１記載の超音波センサモジュール。
  3. 　前記カバー部の剛性は、前記フランジ部の剛性より低いことを特徴とする請求項１記載の超音波センサモジュール。
  4. 　前記カバー部の肉厚は、前記フランジ部の肉厚より薄いことを特徴とする請求項１記載の超音波センサモジュール。
  5. 　前記接合部材の剛性は、前記カバー部の剛性より低く、且つ、前記超音波振動子の剛性より低いことを特徴とする請求項１記載の超音波センサモジュール。
  6. 　前記接合部材は、前記カバー部の裏面に前記カバー部と共に二色成形されてなることを特徴とする請求項１記載の超音波センサモジュール。
  7. 　前記接合部材は粘着性を有することを特徴とする請求項１記載の超音波センサモジュール。
  8. 　前記超音波振動子を、前記接合部材を介して前記カバー部の方向に押圧する押圧部材を備えることを特徴とする請求項１記載の超音波センサモジュール。
  9. 　前記押圧部材は、前記ベゼルケースのフランジ部とは反対側の開口部に被嵌するキャップであることを特徴とする請求項８記載の超音波センサモジュール。
  10. 　前記超音波振動子と前記ベゼルケースとの接触部分及び前記フランジ部と前記車体との接触部分のいずれか一方、又は両方に配設される緩衝部材を備えることを特徴とする請求項１記載の超音波センサモジュール。
  11. 　前記固定部、前記フランジ部及び前記ベゼルケースのうちの少なくとも１つは、樹脂又はゴムであって、共振周波数が超音波の周波数未満であることを特徴とする請求項１記載の超音波センサモジュール。
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