WO2019220588A1 - 超音波センサ装置 - Google Patents

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松本　徹
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三菱電機株式会社
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic sensor device.
  • an in-vehicle ultrasonic sensor device has been developed (see, for example, Patent Document 1).
  • the sonar element (ultrasonic transducer 10) is held by a substantially cylindrical elastic member (elastic body 20), and the storage member (case body 30) is substantially omitted. It has a cylindrical storage part (tubular part 32), and the sonar element and the elastic member are stored in the storage part.
  • the vehicle may be washed with high pressure while the ultrasonic sensor device is attached to the bumper of the vehicle. At this time, there is a problem that water enters the storage portion and the sonar element falls off due to water pressure or the sonar element tilts. Further, the ultrasonic sensor device may be painted in a finished product state. At this time, there is a problem in that the air in the storage section expands in the drying process after painting, and the sonar element falls off due to the air pressure, or the sonar element tilts.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor device having a structure for preventing the sonar element from dropping off.
  • An ultrasonic sensor device of the present invention includes a sonar element having a flange, an elastic member that holds the sonar element, and a storage member that has a bottomed cylindrical storage that stores the sonar element and the elastic member.
  • the portion is freely engageable with a convex portion provided on the elastic member, the storage member has a restricting portion that restricts disengagement between the flange portion and the convex portion, and the convex portion is It is arrange
  • the sonar element since it is configured as described above, the sonar element can be prevented from falling off.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a cross-section in a state in which a main part of the ultrasonic sensor device according to the first embodiment is viewed from the side.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a state in which a sonar element for an ultrasonic sensor device according to Embodiment 1 is viewed from the side.
  • a sonar element for an ultrasonic sensor device according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG.
  • the sonar element 1 has a substantially cylindrical sensor body 11.
  • a first end surface portion (hereinafter referred to as “detection surface portion”) 12 of the cylinder is a surface portion through which ultrasonic waves are transmitted or received, and a second end surface portion (hereinafter referred to as “back surface portion”) 13 of the cylinder is a terminal 14. It is a surface part provided with.
  • a flange portion 16 is provided on the outer peripheral surface portion 15 of the sensor body 11.
  • the flange portion 16 is disposed at the end of the outer peripheral surface portion 15 on the back surface portion 13 side, and is provided over the entire periphery of the outer peripheral surface portion 15.
  • the collar portion 16 is formed in the process of forming the outer peripheral surface portion 15. This process is, for example, by cutting. By cutting, the outer peripheral surface portion 15 and the flange portion 16 can be formed in the same process, and an edge between the outer peripheral surface portion 15 and the flange portion 16 can be raised. That is, the edge portion 17 can be prevented from becoming an R surface, and the angle of the edge portion 17 can be made a substantially right angle.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a cross section of the main part of the ultrasonic sensor device according to the first embodiment as viewed from the side. With reference to FIG. 2, the ultrasonic sensor apparatus according to the first embodiment will be described.
  • the connector member 2 has a substantially dish-shaped sensor receiving portion 21, and a substantially bottomed cylindrical elastic member 3 is placed on the sensor receiving portion 21.
  • a substantially disk-shaped recess is provided on the inner bottom surface of the elastic member 3, and a rubber sponge 4 is provided in the recess.
  • a portion including the flange portion 16 (that is, a portion including the back surface portion 13) of the sensor main body 11 is disposed in the elastic member 3, and a remaining portion of the sensor main body 11 (that is, a portion including the detection surface portion 12).
  • the terminal 14 is passed through a through hole provided in the bottom surface portion of the elastic member 3 and is passed through a through hole provided in the sponge 4.
  • the tip of the terminal 14 is soldered to a substrate (not shown).
  • the sensor receiving portion 21 and the elastic member 3 are disposed in the sensor case 5. That is, a part of the sensor main body 11 including the flange 16 (that is, a part including the back surface part 13) is disposed in the sensor case 5, and a remaining part of the sensor main body 11 (that is, including the detection surface part 12). The part) is arranged outside the sensor case 5. More specifically, the part projects out of the sensor case 5 from the opening of the sensor case 5. A space outside the sensor receiving portion 21 in the sensor case 5 is filled with the resin 6.
  • the housing member 7 is constituted by the connector member 2, the sensor case 5 and the resin 6. That is, the storage member 7 has a substantially bottomed cylindrical storage portion 71, a portion of the sensor body 11 including the flange portion 16 (that is, a portion including the back surface portion 13), a root portion of the terminal 14, and elasticity. Substantially the entire member 3 is stored in the storage portion 71.
  • the opening end 51 of the sensor case 5 is bent inside the opening of the sensor case 5, and the opening end 51 is in contact with the opening end 31 of the elastic member 3. This restricts the opening of the elastic member 3 from expanding (that is, the opening width of the elastic member 3 increases).
  • the open end 51 is referred to as a “regulator”.
  • a substantially ridge-shaped convex portion 32 is provided on the inner peripheral surface portion of the elastic member 3.
  • the convex portion 32 is disposed between the flange portion 16 and the restricting portion 51, and is provided over the entire circumference of the inner peripheral surface portion of the elastic member 3. Thereby, the convex part 32 is freely engageable with the collar part 16. Further, since the opening of the elastic member 3 is restricted by the restricting portion 51, the engagement between the convex portion 32 and the flange portion 16 is restricted. As a result, it is possible to prevent the sensor body 11 from dropping off without excessively increasing the tightening force of the sensor body 11 by the elastic member 3.
  • the sonar element 1, connector member 2, elastic member 3, sponge 4, substrate (not shown), sensor case 5 and resin 6 constitute the main part of the ultrasonic sensor device 100.
  • the convex portion 32 is freely engageable with the flange portion 16 and the engagement is restricted by the restricting portion 51. Thereby, it is possible to prevent the sensor body 11 from dropping off without excessively increasing the tightening force of the sensor body 11 by the elastic member 3. As a result, it is possible to suppress the dropout of the sensor body 11 due to the water pressure during high-pressure cleaning or the expansion of air in the drying process after painting. In addition, it is possible to avoid the vibration of the sensor body 11 from being easily transmitted to members (such as a bumper) around the ultrasonic sensor device 100.
  • the flange portion 16 is formed integrally with the outer peripheral surface portion 15 by cutting.
  • the collar part 16 may have a notch part. That is, the sonar element 1 has a structure in which the flange portion 16 is provided in a part of the outer peripheral surface portion 15 instead of the structure in which the flange portion 16 is provided over the entire circumference of the outer peripheral surface portion 15. Also good. However, it is more preferable to adopt a structure in which the flange portion 16 is provided over the entire circumference of the outer peripheral surface portion 15 from the viewpoint of enhancing the effect of suppressing the dropout of the sensor body 11 and the like.
  • the storage portion 71 may be a substantially bottomed cylindrical shape as shown in FIG. 2 and may not be a complete bottomed cylindrical shape.
  • the meaning of the term “bottomed cylindrical shape” described in the claims of the present application is not limited to a complete bottomed cylindrical shape, but includes a substantially bottomed cylindrical shape.
  • the ultrasonic sensor device 100 includes the sonar element 1 having the flange 16, the elastic member 3 that holds the sonar element 1, and the bottomed body that houses the sonar element 1 and the elastic member 3.
  • a storage member 7 having a cylindrical storage portion 71, the flange portion 16 is freely engageable with a convex portion 32 provided on the elastic member 3, and the storage member 7 includes the flange portion 16 and the convex portion 32.
  • the protruding portion 32 is disposed between the flange portion 16 and the regulating portion 51. Thereby, it is possible to prevent the sensor body 11 from dropping off without excessively increasing the tightening force of the sensor body 11 by the elastic member 3.
  • the flange 16 is provided over the entire circumference of the sonar element 1. Thereby, the effect which suppresses dropping of the sensor main body 11, etc. can be heightened.
  • the collar part 16 is formed by cutting. Thereby, the outer peripheral surface part 15 and the collar part 16 can be formed in the same process, and the edge between the outer peripheral surface part 15 and the collar part 16 can be raised.
  • any component of the embodiment can be modified or any component of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
  • the ultrasonic sensor device of the present invention can be used, for example, in a vehicle-mounted obstacle detection device.

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Abstract

超音波センサ装置（１００）は、鍔部（１６）を有するソナー素子（１）と、ソナー素子（１）を保持する弾性部材（３）と、ソナー素子（１）及び弾性部材（３）を収納する有底筒状の収納部（７１）を有する収納部材（７）とを備え、鍔部（１６）は、弾性部材（３）に設けられている凸部（３２）と係合自在であり、収納部材（７）は、鍔部（１６）と凸部（３２）の係合が外れることを規制する規制部（５１）を有し、凸部（３２）は、鍔部（１６）と規制部（５１）間に配置されている。

Description

超音波センサ装置
　本発明は、超音波センサ装置に関する。
　従来、車載用の超音波センサ装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載の超音波センサ装置においては、ソナー素子（超音波振動子１０）が略筒状の弾性部材（弾性体２０）により保持されており、かつ、収納部材（ケース体３０）が略筒状の収納部（筒状部３２）を有しており、かつ、当該ソナー素子及び当該弾性部材が当該収納部に収納されている。
国際公開第２０１５／１５５９８９号
　超音波センサ装置が車両のバンパーに取り付けられている状態にて、車両が高圧洗浄されることがある。このとき、収納部内に水が侵入して、水圧によりソナー素子が脱落したり、又はソナー素子が傾いたりする問題があった。また、超音波センサ装置が完成品の状態にて、塗装されることがある。このとき、塗装後の乾燥工程において収納部内の空気が膨張して、空気圧によりソナー素子が脱落したり、又はソナー素子が傾いたりする問題があった。
　ここで、ソナー素子の脱落等を抑制する観点から、弾性部材によるソナー素子の締付け力を大きくすることが考えられる。しかしながら、この場合、ソナー素子の振動が超音波センサ装置の周囲の部材（バンパー等）に伝わりやすくなるという問題が生ずる。
　特許文献１記載の超音波センサ装置においては、弾性部材の内周面部（内周面２１１）に複数個の凹部（凹部２１３）が形成されている。これにより、ソナー素子の脱落等を抑制しているが、複数個の凹部を形成するのは加工が複雑でコストが高いという問題があった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ソナー素子の脱落等を抑制するための構造を有する超音波センサ装置を提供することを目的とする。
　本発明の超音波センサ装置は、鍔部を有するソナー素子と、ソナー素子を保持する弾性部材と、ソナー素子及び弾性部材を収納する有底筒状の収納部を有する収納部材とを備え、鍔部は、弾性部材に設けられている凸部と係合自在であり、収納部材は、鍔部と凸部の係合が外れることを規制する規制部を有し、凸部は、鍔部と規制部間に配置されているものである。
　本発明によれば、上記のように構成したので、ソナー素子の脱落等を抑制することができる。
実施の形態１に係る超音波センサ装置用のソナー素子を側方から見た状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る超音波センサ装置の要部を側方から見た状態の断面を示す説明図である。
　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は、実施の形態１に係る超音波センサ装置用のソナー素子を側方から見た状態を示す説明図である。図１を参照して、実施の形態１に係る超音波センサ装置用のソナー素子について説明する。
　ソナー素子１は略円柱状のセンサ本体１１を有している。当該円柱の第１端面部（以下「検知面部」という。）１２は超音波が送信又は受信される面部であり、当該円柱の第２端面部（以下「背面部」という。）１３は端子１４が設けられている面部である。
　センサ本体１１の外周面部１５には鍔部１６が設けられている。鍔部１６は、外周面部１５における背面部１３側の端部に配置されており、かつ、外周面部１５の全周に亘り設けられている。
　鍔部１６は外周面部１５を形成する工程内にて形成されたものである。当該工程は、例えば、切削加工によるものである。切削加工により、外周面部１５及び鍔部１６を同一工程内にて形成することができ、かつ、外周面部１５と鍔部１６間のエッジを立てることができる。すなわち、エッジ部１７がＲ面状になるのを抑制して、エッジ部１７の角度を略直角にすることができる。
　図２は、実施の形態１に係る超音波センサ装置の要部を側方から見た状態の断面を示す説明図である。図２を参照して、実施の形態１に係る超音波センサ装置について説明する。
　コネクタ部材２は略皿状のセンサ受け部２１を有しており、センサ受け部２１には略有底筒状の弾性部材３が載置されている。弾性部材３の内底面部には略円盤状の凹部が設けられており、当該凹部内にはゴム製のスポンジ４が設けられている。
　センサ本体１１のうちの鍔部１６を含む部位（すなわち背面部１３を含む部位）は弾性部材３内に配置されており、センサ本体１１のうちの残余の部位（すなわち検知面部１２を含む部位）は弾性部材３外に配置されている。より具体的には、当該部位は弾性部材３の開口部から弾性部材３外に突出している。端子１４は、弾性部材３の底面部に設けられている貫通孔に通されており、かつ、スポンジ４に設けられている貫通孔に通されている。端子１４の先端部は基板（不図示）にはんだ付けされている。
　センサ受け部２１及び弾性部材３はセンサケース５内に配置されている。すなわち、センサ本体１１のうちの鍔部１６を含む部位（すなわち背面部１３を含む部位）はセンサケース５内に配置されており、センサ本体１１のうちの残余の部位（すなわち検知面部１２を含む部位）はセンサケース５外に配置されている。より具体的には、当該部位はセンサケース５の開口部からセンサケース５外に突出している。センサケース５内におけるセンサ受け部２１外の空間は、レジン６により埋められている。
　コネクタ部材２、センサケース５及びレジン６により、収納部材７が構成されている。すなわち、収納部材７は略有底筒状の収納部７１を有しており、センサ本体１１のうちの鍔部１６を含む部位（すなわち背面部１３を含む部位）、端子１４の根元部及び弾性部材３の略全体が収納部７１に収納されている。
　ここで、センサケース５の開口端部５１はセンサケース５の開口部の内側に屈曲しており、開口端部５１が弾性部材３の開口端部３１に当接している。これにより、弾性部材３の開口部が広がる（すなわち弾性部材３の開口幅が大きくなる）ことが規制されている。以下、開口端部５１を「規制部」という。
　また、弾性部材３の内周面部には略突条状の凸部３２が設けられている。凸部３２は、鍔部１６と規制部５１間に配置されており、かつ、弾性部材３の内周面部の全周に亘り設けられている。これにより、凸部３２は鍔部１６と係合自在である。また、規制部５１により弾性部材３の開口部が広がることが規制されているため、凸部３２と鍔部１６の係合が外れることが規制されている。この結果、弾性部材３によるセンサ本体１１の締付け力を過度に大きくすることなく、センサ本体１１の脱落等を抑制することができる。
　ソナー素子１、コネクタ部材２、弾性部材３、スポンジ４、基板（不図示）、センサケース５及びレジン６により、超音波センサ装置１００の要部が構成されている。
　次に、上記のような構造による効果について説明する。
　上記のとおり、凸部３２は鍔部１６と係合自在であり、かつ、規制部５１により当該係合が外れることが規制されている。これにより、弾性部材３によるセンサ本体１１の締付け力を過度に大きくすることなく、センサ本体１１の脱落等を抑制することができる。この結果、高圧洗浄時の水圧又は塗装後の乾燥工程における空気の膨張などによるセンサ本体１１の脱落等を抑制することができる。また、センサ本体１１の振動が超音波センサ装置１００の周囲の部材（バンパー等）に伝わりやすくなるのを回避することができる。
　また、鍔部１６は切削加工により外周面部１５と一体に形成されている。これにより、外周面部１５及び鍔部１６を同一工程内にて形成することができるため、ソナー素子１の製造工程数を削減することができ、ソナー素子１の製造コストを低減することができる。また、外周面部１５と鍔部１６間のエッジを立てることができるため、鍔部１６と凸部３２の係合による脱落等の抑制効果を高めることができる。
　なお、鍔部１６は切欠き部を有するものであっても良い。すなわち、ソナー素子１は、鍔部１６が外周面部１５の全周に亘り設けられている構造に代えて、鍔部１６が外周面部１５の一部に設けられている構造を有するものであっても良い。ただし、センサ本体１１の脱落等を抑制する効果を高める観点から、鍔部１６が外周面部１５の全周に亘り設けられている構造を採用するのがより好適である。
　また、収納部７１は図２に示す如く略有底筒状であれば良く、完全な有底筒状でなくとも良い。本願の請求の範囲に記載された「有底筒状」の用語の意義は、完全な有底筒状に限定されるものではなく、略有底筒状の態様を包含するものである。
　以上のように、実施の形態１の超音波センサ装置１００は、鍔部１６を有するソナー素子１と、ソナー素子１を保持する弾性部材３と、ソナー素子１及び弾性部材３を収納する有底筒状の収納部７１を有する収納部材７とを備え、鍔部１６は、弾性部材３に設けられている凸部３２と係合自在であり、収納部材７は、鍔部１６と凸部３２の係合が外れることを規制する規制部５１を有し、凸部３２は、鍔部１６と規制部５１間に配置されている。これにより、弾性部材３によるセンサ本体１１の締付け力を過度に大きくすることなく、センサ本体１１の脱落等を抑制することができる。
　また、鍔部１６は、ソナー素子１の全周に亘り設けられている。これにより、センサ本体１１の脱落等を抑制する効果を高めることができる。
　また、鍔部１６は、切削加工により形成されたものである。これにより、外周面部１５及び鍔部１６を同一工程内にて形成することができ、かつ、外周面部１５と鍔部１６間のエッジを立てることができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　本発明の超音波センサ装置は、例えば、車載用の障害物検知装置に用いることができる。
　１　ソナー素子、２　コネクタ部材、３　弾性部材、４　スポンジ、５　センサケース、６　レジン、７　収納部材、１１　センサ本体、１２　検知面部、１３　背面部、１４　端子、１５　外周面部、１６　鍔部、１７　エッジ部、２１　センサ受け部、３１　開口端部、３２　凸部、５１　開口端部（規制部）、７１　収納部、１００　超音波センサ装置。

Claims (3)

  1. 　鍔部を有するソナー素子と、
    　前記ソナー素子を保持する弾性部材と、
    　前記ソナー素子及び前記弾性部材を収納する有底筒状の収納部を有する収納部材と、を備え、
    　前記鍔部は、前記弾性部材に設けられている凸部と係合自在であり、
    　前記収納部材は、前記鍔部と前記凸部の係合が外れることを規制する規制部を有し、
    　前記凸部は、前記鍔部と前記規制部間に配置されている
    　ことを特徴とする超音波センサ装置。
  2. 　前記鍔部は、前記ソナー素子の全周に亘り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装置。
  3. 　前記鍔部は、切削加工により形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の超音波センサ装置。
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