(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波送受波器内部への液体の進入を防ぎ、かつ残響特性を改善することで信頼性を高める。【解決手段】超音波送受波器において、樹脂と金属製端子から構成される端子部材をキャップとし、弾性材料からなるスペーサーを介して有底筒状ケースの背面開口部に前記ケースの外側から蓋をし、前記ケースの内部から前記キャップの背面開口部端面まで弾性部材による充填材で充填して前記キャップおよびスペーサーを固定することで超音波送受波器内部への液体の進入を防ぎ、且つ端子への不要振動伝達も抑制されるため近距離まで安定して物体検知ができる。【選択図】図１
2010063135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波送受波器において、樹脂と金属製端子から構成される端子部材をキャップとし、弾性材料からなるスペーサーを介して有底筒状ケースの背面開口部に、前記有底筒状ケースの外側から蓋をし、前記有底筒状ケースの内部を弾性部材からなる充填層で充填することによって前記キャップおよびスペーサーを固定したことを特徴とする超音波送受波器。
【請求項２】
前記有底筒状ケースの背面開口部に前記有底筒状ケースの外側から固定されるキャップは貫通穴を有し、前記ケースの内部に充填される充填材は前記ケースの背面開口部端面を超え、前記端子部材とスペーサーからなるキャップの背面開口部端面まで充填されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波送受波器。
【請求項３】
前記有底筒状ケースに固定されるキャップに装着または植立された金属製端子が、有底筒状ケースの底面に貼り合わせされる圧電素子の面に交差するように設けられた事を特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波送受波器。
【請求項４】
前記キャップを構成する端子部材に用いる樹脂は硬質の樹脂を使用し、弾性材料からなるスペーサーを介して前記有底筒状ケースに嵌め合いや接着により固定される事を特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波送受波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波周波数帯の送信、受信を行う超音波送受波器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、これを車のバンパー等に埋め込み設置し、周辺の障害物を検出する場合、超音波送受波器にパルスバースト電気信号を入力することで超音波送受波器からその入力パルスバースト電気信号に応じた超音波信号が発振され、発振された超音波信号は障害物に到達した後、その障害物で反射し、超音波信号の一部は同じ超音波送受波器に戻ってくる。超音波送受波器はその反射信号を受信することで障害物を検出している。
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、図２−ａにその概略縦断面図を示す。図２−ａにおいて、アルミニウム材等から成る有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を接着しユニモルフ振動子を構成する。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側の反対面から入出力リード５ａ、有底筒状ケース２から入出力リード５ｂを半田付け等して取り出す。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側と有底筒状ケース２とは電気的に接続されており、更に圧電素子１と入出力リード５ａ及び、有底筒状ケース２と入出力リード５ｂは電気的に接続されている。入出力リード５ａおよび５ｂはＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ８のワイヤにそれぞれ半田付けされている。圧電素子１の上面にシリコーン発泡体等から成る吸音材３を設置し、更にその上からシリコーン材、ウレタン材等の弾性体から成る封止剤４を有底筒状ケース２内に充填して構成されている。
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器においては有底筒状ケースから露出したＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタのＰＶＣ被覆内部を通して有底筒状ケースの内部へ水などの液体が進入し、有底筒状ケースの内面腐食や有底筒状ケースと圧電素子の接着破壊により信頼性を低下させてしまうという問題がある。
この問題を改善するためにＰＶＣ被覆ワイヤを金属製端子で代用する方法が考えられる。
図２−ｂにその概略縦断面図を示す。図２−ｂにおいてＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ８は金属製端子付き基板９に置き換えられ、有底筒状ケース内部に固定されている。しかしながらこの方法においては有底筒状ケースの不要振動が基板を介して端子へ伝達し、残響特性が悪化するため近距離検知ができないという問題が発生する。
【非特許文献１】谷腰欣司著  「超音波とその使い方−超音波送受波器・超音波モータ」  日刊工業新聞  １９９４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする課題は超音波送受波器内部への液体の進入を防ぎ、且つ残響特性を改善することで信頼性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波送受波器において、樹脂と金属製端子から構成される端子部材をキャップとし、弾性材料からなるスペーサーを介して前記ケースの背面開口部に、前記ケースの外側から蓋としてかぶせ、有底筒状ケースの内部を弾性部材からなる充填層で充填することにより前記キャップおよびスペーサーを固定する。これにより端子部分が有底筒状ケースの機械的振動から独立した構造となるため、金属製端子へ伝達する不要振動の大きさが激減し、さらに弾性部材からなる充填層によって不要振動が効率よく吸収されるため、残響特性を良好に保つことが出来る。且つ有底筒状ケースの内部には充填層が形成されているため、超音波送受波器内部へ液体が進入するのを防ぐ事が出来る。
また、有底筒状ケースの背面開口部に前記ケースの外側から固定されるキャップは充填材を注入するための貫通穴を有し、シリコーン材、ウレタン材等の弾性部材から成る充填材をこの貫通穴より前記ケースの内部に充填する際、有底筒状ケースの背面開口部端面を超え、前記ケースに固定される前記キャップの背面開口部端面まで充填する。これによりシリコーン材、ウレタン材等の弾性部材から成る充填材の厚みを有底筒状ケースの内部からキャップの背面開口部まで厚くすることが出来るため、弾性部材からなる充填層の体積が大きくなり、有底筒状ケースおよび金属製端子の不要振動が更に抑制される。且つ、充填層の厚みを厚くすることが出来るため、有底筒状ケースの内部に液体がさらに進入しにくくなる。
また、有底筒状ケースに固定されるキャップに装着または植立された金属製端子を、有底筒状ケースの底面に貼り合わせされる圧電素子の面に交差するように設けることで、金属製端子の長さを有底筒状ケース内部の底面に近い位置まで延長することが容易となり、金属製端子と入出力リードのはんだ付け位置が有底筒状ケースの背面開口部から遠くなるため、超音波送受波器内部への液体の進入を防ぐ効果を高めることが出来る。
また、前記キャップを構成する端子部材に用いる樹脂は硬質の樹脂を使用し、弾性材料からなるスペーサーを介して前記有底筒状ケースに嵌め合いや接着により固定することで、金属製端子の位置精度を高くする事が出来るという効果も併せ持つ。
【発明の効果】
【０００５】
発明の効果は、超音波送受波器内部へ液体が進入するのを防ぐことで内部構造が保護され、信頼性が高く、且つ残響特性が良いため近距離まで誤作動無く安定して物体検知できるというものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
車載用コーナーセンサ等に用いる際、バンパー等に埋め込み設置し、近距離まで安定した障害物検知を誤作動無く高い信頼性で実現した。
【実施例】
【０００７】
図１は本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図を表す。図１において、アルミニウム材等から成る有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を貼り合わせ、ユニモルフ振動子を構成する。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側の反対面と圧電素子１から入出力リード５ａ、又、有底筒状ケース２から入出力リード５ｂを半田付け等によって取り出す。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側と有底筒状ケース２とは電気的に接続されており、更に、圧電素子１と入出力リード５ａ及び、有底筒状ケース２と入出力リード５ｂとは電気的に接続されている。圧電素子１の上面に発泡シリコーン等から成る吸音材３を載置し、有底筒状ケース２の背面開口部に樹脂と金属製端子で構成したキャップ７を弾性材料から成るスペーサー６を介して有底筒状ケースの外側から蓋としてかぶせ、嵌め合いや接着などにより固定する。キャップ７を構成する樹脂は、ＰＢＴやフェノール樹脂などの硬質の材料を使用する。これにより金属製端子の位置精度が高くなる。また、前記キャップ７は貫通穴を有し、前記キャップ７の背面開口部端面から有底筒状ケース２の内部にかけて金属製端子の一部を覆うように自己接着性を有するシリコーンまたはウレタンなどを用いた充填剤４を貫通穴から充填する。これにより充填剤４からなる充填層の厚みが厚くなり、超音波送受波器内部への液体の進入を防ぐことができる。且つ端子への不要振動伝達も効率よく抑制されるため残響特性が改善でき、近距離まで誤作動無く安定した物体検知ができる。キャップ７に装着または植立された金属製端子は、有底筒状ケース２の底面に貼り合わせされる圧電素子１の面に交差するように設け、入出力リード５ａおよび５ｂを前記金属製端子にそれぞれ半田付けされている。液体が超音波送受波器の内部へ進入する際、有底筒状ケース２の背面開口部より徐々に深部へ浸透していき、金属製端子にはんだ付けされた入出力リード５ａおよび５ｂを伝達して有底筒状ケース２の底面やそこに貼り合わせされた圧電素子１の接着部分に進入してくる。金属製端子を圧電素子１の面に交差させて設けることで、金属製端子の長さを有底筒状ケース内部の底面に近い位置まで延長することが容易となり、よって金属製端子と入出力リード５ａおよび５ｂのはんだ付け位置を有底筒状ケースの背面開口部より遠くすることができる。これにより超音波送受波器内部への液体の進入を防ぐ効果を更に高めることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明は、車のバックセンサのみならず、防滴型超音波送受波器が利用されている様々な分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図
【図２】ａ従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図ｂ従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図
【符号の説明】
【００１０】
１    圧電素子
２   有底筒状ケース
３    吸音材
４    封止剤
５ａ 入出力リード
５ｂ  入出力リード 
６    スペーサー
７    金属端子付き樹脂製キャップ
８    ＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ
９    金属製端子付き基板
【図１】
2010063135.tif 000003
【図２】
2010063135.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月18日(2009.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波送受波器において、樹脂と金属製端子から構成される端子部材をキャップとし、有底筒状ケースの背面開口端部分の外周に、前記有底筒状ケースの外側より、弾性材料からなるスペーサーを介して被覆する蓋を設け、前記有底筒状ケースの内部を弾性部材からなる充填層で充填することによって前記キャップおよびスペーサーを固定したことを特徴とする超音波送受波器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波送受波器において、樹脂と金属製端子から構成される端子部材をキャップとし、有底筒状ケースの背面開口端部分の外周に、前記有底筒状ケースの外側より、弾性材料からなるスペーサーを介して被覆する蓋を設け、前記有底筒状ケースの内部を弾性部材からなる充填層で充填することにより前記キャップおよびスペーサーを固定する。これにより端子部分が有底筒状ケースの機械的振動から独立した構造となるため、金属製端子へ伝達する不要振動の大きさが激減し、さらに弾性部材からなる充填層によって不要振動が効率よく吸収されるため、残響特性を良好に保つことが出来る。且つ有底筒状ケースの内部には充填層が形成されているため、超音波送受波器内部へ液体が進入するのを防ぐ事が出来る。
また、有底筒状ケースの背面開口部に前記ケースの外側から固定されるキャップは充填材を注入するための貫通穴を有し、シリコーン材、ウレタン材等の弾性部材から成る充填材をこの貫通穴より前記ケースの内部に充填する際、有底筒状ケースの背面開口部端面を超え、前記ケースに固定される前記キャップの背面開口部端面まで充填する。これによりシリコーン材、ウレタン材等の弾性部材から成る充填材の厚みを有底筒状ケースの内部からキャップの背面開口部まで厚くすることが出来るため、弾性部材からなる充填層の体積が大きくなり、有底筒状ケースおよび金属製端子の不要振動が更に抑制される。且つ、充填層の厚みを厚くすることが出来るため、有底筒状ケースの内部に液体がさらに進入しにくくなる。
また、有底筒状ケースに固定されるキャップに装着または植立された金属製端子を、有底筒状ケースの底面に貼り合わせされる圧電素子の面に交差するように設けることで、金属製端子の長さを有底筒状ケース内部の底面に近い位置まで延長することが容易となり、金属製端子と入出力リードのはんだ付け位置が有底筒状ケースの背面開口部から遠くなるため、超音波送受波器内部への液体の進入を防ぐ効果を高めることが出来る。
また、前記キャップを構成する端子部材に用いる樹脂は硬質の樹脂を使用し、弾性材料からなるスペーサーを介して前記有底筒状ケースに嵌め合いや接着により固定することで、金属製端子の位置精度を高くする事が出来るという効果も併せ持つ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図１は本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図を表す。図１において、アルミニウム材等から成る有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を貼り合わせ、ユニモルフ振動子を構成する。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側の反対面と圧電素子１から入出力リード５ａ、又、有底筒状ケース２から入出力リード５ｂを半田付け等によって取り出す。圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側と有底筒状ケース２とは電気的に接続されており、更に、圧電素子１と入出力リード５ａ及び、有底筒状ケース２と入出力リード５ｂとは電気的に接続されている。圧電素子１の上面に発泡シリコーン等から成る吸音材３を載置し、有底筒状ケース２の背面開口部に樹脂と金属製端子で構成したキャップ７を弾性材料から成るスペーサー６を介して前記有底筒状ケースの外側から、前記有底筒状ケースの背面開口端部分１０の外周を被覆するように蓋としてかぶせ、嵌め合いや接着などにより固定する。キャップ７を構成する樹脂は、ＰＢＴやフェノール樹脂などの硬質の材料を使用する。これにより金属製端子の位置精度が高くなる。また、前記キャップ７は貫通穴を有し、前記キャップ７の背面開口部端面から有底筒状ケース２の内部にかけて金属製端子の一部を覆うように自己接着性を有するシリコーンまたはウレタンなどを用いた充填剤４を貫通穴から充填する。これにより充填剤４からなる充填層の厚みが厚くなり、超音波送受波器内部への液体の進入を防ぐことができる。且つ端子への不要振動伝達も効率よく抑制されるため残響特性が改善でき、近距離まで誤作動無く安定した物体検知ができる。図３に示すグラフは、図１に示す本発明の実施による超音波送受波器と図２ｂに示す従来の実施の形態による超音波送受波器の残響特性を比較したものである。本発明の実施による超音波送受波器においてはスペーサー６の厚みを変化させ、残響特性を確認した。この結果、スペーサー６の厚みがわずか０．２ｍｍでも顕著な残響改善効果が見られ、厚みを増していけば残響特性が安定するという結果を得た。キャップ７に装着または植立された金属製端子は、有底筒状ケース２の底面に貼り合わせされる圧電素子１の面に交差するように設け、入出力リード５ａおよび５ｂを前記金属製端子にそれぞれ半田付けされている。液体が超音波送受波器の内部へ進入する際、有底筒状ケース２の背面開口部より徐々に深部へ浸透していき、金属製端子にはんだ付けされた入出力リード５ａおよび５ｂを伝達して有底筒状ケース２の底面やそこに貼り合わせされた圧電素子１の接着部分に進入してくる。金属製端子を圧電素子１の面に交差させて設けることで、金属製端子の長さを有底筒状ケース内部の底面に近い位置まで延長することが容易となり、よって金属製端子と入出力リード５ａおよび５ｂのはんだ付け位置を有底筒状ケースの背面開口部より遠くすることができる。これにより超音波送受波器内部への液体の進入を防ぐ効果を更に高めることが出来る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図
【図２】ａ従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図            ｂ従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図
【図３】本発明の実施による超音波送受波器と従来の実施の形態による超音波送受波器の残響特性比較グラフ
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
１    圧電素子
２   有底筒状ケース
３    吸音材
４    封止剤
５ａ 入出力リード
５ｂ  入出力リード 
６    スペーサー
７    金属端子付き樹脂製キャップ
８    ＰＶＣ被覆ワイヤ付きコネクタ
９    金属製端子付き基板
１０  有底筒状ケースの背面開口端（太線部）
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010063135.tif 000005
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図３】
2010063135.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月7日(2009.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波送受波器において、樹脂と金属製端子から構成される端子部材をキャップとし、有底筒状ケースの背面開口端部分の外周に、前記有底筒状ケースの外側より、弾性材料からなるスペーサーを介して被覆する蓋を設け、前記有底筒状ケースの内部を弾性部材からなる充填層で充填することによって前記キャップおよびスペーサーを固定したことを特徴とする超音波送受波器。
【請求項２】
前記有底筒状ケースの背面開口部に前記有底筒状ケースの外側から固定されるキャップは貫通穴を有し、前記ケースの内部に充填される充填材は前記ケースの背面開口部端面を超え、前記端子部材とスペーサーからなるキャップの背面開口部端面まで充填されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波送受波器。
【請求項３】
前記有底筒状ケースに固定されるキャップに装着または植立された金属製端子が、有底筒状ケースの底面に貼り合わせされる圧電素子の面に交差するように設けられた事を特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波送受波器。
【請求項４】
前記キャップを構成する端子部材に用いる樹脂は硬質の樹脂を使用し、弾性材料からなるスペーサーを介して前記有底筒状ケースに嵌め合いや接着により固定される事を特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波送受波器。