(57)【要約】  【課題】  残響振動を抑制し、残響特性に優れた超音波センサーを提供する。  【解決手段】  本開示の超音波センサーは、底部１１および底部１１の外周に接続された筒状部１２を有する有底筒状のケース１と、底部１１に取り付けられた圧電素子２と、ケース１の内側に設けられたダンピング材３とを備えている。そして、ダンピング材３は、底部１１の外周から筒状部１２にかけての角部に沿って設けられている。この構成により、残響振動を抑制し、残響特性に優れた超音波センサーを実現することができる。【選択図】  図３
2019114960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部および該底部の外周に接続された筒状部を有する有底筒状のケースと、前記底部に取り付けられた圧電素子と、前記ケースの内側に設けられたダンピング材とを備え、該ダンピング材は、前記底部の外周から前記筒状部にかけての角部に沿って設けられていることを特徴とする超音波センサー。
【請求項２】
前記ダンピング材は、前記圧電素子の上面の一部にのみかかっていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサー。
【請求項３】
前記ダンピング材は、前記底部の外周から前記筒状部にかけての角部に沿って前記底部の外周の全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波センサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の駐車補助として、自動車にはコーナーソナーやバックソナーが設けられており、このコーナーソナーやバックソナーに超音波センサーが使用されている。
【０００３】
超音波センサーとして、例えば、圧電素子を発泡弾性体で覆うとともにケース内部にシリコーン弾性体を充填したものや、圧電素子をシリコーンゴムまたはウレタン樹脂からなる弾性部材で覆うとともにケース内部にシリコーン樹脂またはウレタン樹脂からなる充填材を充填したものが知られている（特許文献１、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７８０８９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電素子を利用した超音波センサーでは、振動板を正弦波、矩形波、バースト波で振動させると、その後に残響振動（リンギング）が発生する。この残響振動（リンギング）を抑制することを目的として、上記のような超音波センサーでは、ケース内部に充填材が設けられている。
【０００６】
超音波センサーにおいては、より近距離にある物体の位置も測定出来るようにしたいとの要求がある。ここで、残響振動（リンギング）は時間の経過とともに収束していくものであるが、超音波センサーでより近距離にある物体の位置を測定しようとすると、残響振動（リンギング）の影響が残っている状態で測定するので、精度よく測定できないおそれがある。
【０００７】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたもので、残響振動を抑制し、残響特性に優れた超音波センサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の超音波センサーは、底部および該底部の外周に接続された筒状部を有する有底筒状のケースと、前記底部に取り付けられた圧電素子と、前記ケースの内側に設けられたダンピング材とを備え、該ダンピング材は、前記底部の外周から前記筒状部にかけての角部に沿って設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の超音波センサーによれば、残響時間を短くすることができ、残響特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】超音波センサーの実施形態の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す超音波センサーの縦断面図である。
【図３】超音波センサーの実施形態の他の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、超音波センサーの実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
図１および図２に示す例の超音波センサーは、底部１１および底部１１の外周に接続された筒状部１２を有する有底筒状のケース１と、底部１１に取り付けられた圧電素子２と、ケース１の内側に設けられたダンピング材３とを備えている。
【００１３】
ケース１は、底部１１および筒状部１２を有する有底筒状の形状である。このケース１は、例えばアルミニウム、チタン、マグネシウムなどの金属材料、またはＡＢＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの樹脂材料からなる。
【００１４】
底部１１は、圧電素子２が取り付けられており、圧電素子２の振動によって振動する振動板として機能する。筒状部１２は、例えば円筒状の形状であり、底部１１の外周を支持する支持体として機能する。底部１１および筒状部１２の厚みは、例えば０．５〜１．０ｍｍである。筒状部１２の内径は、例えば５〜３０ｍｍである。筒状部１２の高さ（長さ）は、例えば２〜１０ｍｍである。なお、底部１１の圧電素子２が取り付けられる部分は、周囲よりも薄くなっていてもよく、図２に示すように凹部１１１が設けられていてもよい。底部１１に凹部１１１があることで、圧電素子２の位置合わせを容易かつ正確に行うことができる。
【００１５】
圧電素子２は、例えば接着剤を介して底部１１に取り付けられている。圧電素子２は、例えば平面視長方形状、正方形状、円形状などの形状をした板状体である。この圧電素子２は、圧電セラミックスからなる単板の圧電体と、当該圧電体の上面および下面に設けられた銀などの金属からなる表面電極とを備えたものでよい。また、圧電素子２は、例えば圧電体層と内部電極層とが積層された積層体と、当該積層体の上面および下面に設けられた表面電極とを備えたものでよい。接着剤には、例えばエポキシ系、アクリル系などの接着剤を用いることができる。
【００１６】
また、ケース１は、必要により、筒状部１２の底部１１に接続された側とは反対側の開口を塞ぐように配置された蓋体１３も備えていてもよい。蓋体１３は、底部１１および筒状部１２と同様の材料からなる。なお、蓋体１３には、配線を挿通するための孔があるが、図では省略している。また、圧電素子２と外部回路を接続する配線についても、図では省略している。
【００１７】
そして、ケース１の内側には、ダンピング材３が設けられている。ダンピング材３は、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロブレンゴム、アクリル樹脂等で作製作成することができる。このダンピング材３は、底部１１の外周から筒状部１２にかけての角部に沿って設けられている。底部１１の外周から筒状部１２にかけての角部を言い換えると、底部１１と底部１１に接続された筒状部１２の角部であり、底部１１の外周と筒状部１２との境界の内壁に位置する角部である。
【００１８】
このような構成により、ダンピング材３は、圧電素子２から底部１１に伝達されるアクティブな振動の振幅を阻害せずに、残響からなるパッシブな振動を主に吸収することができる。
【００１９】
アクティブな振動は単一振動であるため、底部１１の外周を固定端として振動するが、残響からなるパッシブな振動は分割振動を主な振動とするため、底部１１の外周で反射し、底部１１を再度振動させるものである。底部１１の外周から筒状部１２にかけての角部
に沿ってダンピング材３を配置することにより、底部１１の端部に伝達した振動は、ダンピング材３によって振動を吸収されるため、底部１１への反射が少なくなり、残響特性を向上させることができる。
【００２０】
なお、筒状部１２が円筒状の場合、角部に沿ってあるダンピング材３の径方向の幅は、底部１１の上面の外径（筒状部１２の内径）に対して例えば５〜３３％で、例えば０．５〜２．０ｍｍとされる。
【００２１】
また、角部に沿ってあるダンピング材３の高さは、筒状部１２の高さに対して例えば１〜１１％で、例えば０．１〜１ｍｍとされる。
【００２２】
なお、残響特性、つまり残響時間は、特定周波数の矩形波を発振する発振器と受信信号を増幅するアンプを備えたセンサー測定用の専用回路にて測定できる。
【００２３】
ダンピング材３は、底部１１の外周から筒状部１２にかけての角部であって、底部１１の外周の少なくとも半周以上にわたって設けられているのでもよいが、底部１１の外周の全周にわたって設けられていてもよい。
【００２４】
底部１１の外周の全周にわたってダンピング材３が設けられていることで、底部１１の全周で残響からなるパッシブな振動を吸収して反射を抑制するため、より残響特性が向上する。
【００２５】
ここで、図３に示すように、ダンピング材３が圧電素子２の上面の一部にのみかかっていてもよい。ここで、圧電素子２の上面の一部とは、主には中心部を除く周縁部であるのがよい。この周縁部とは、圧電素子２が円形状の場合は外周から直径の２５％までの距離の部分のことを意味し、圧電素子２が四角形状の場合は断面で見たときの端から幅全体の２５％までの距離のことを意味する。
【００２６】
有底筒状のケース１の底部１１に取り付けられた圧電素子２は、底部１１の端部が固定されていることから、電気信号が印加されると中心部が大きく動いて弓状に上下振動する。
【００２７】
圧電素子２の上面の一部分（中心部以外の周縁部）にダンピング材３がかかっても、最も上下振動する部分に影響を及ぼしにくく、残響特性を向上させることができる。
【００２８】
次に、本実施形態の超音波センサーの製造方法について説明する。
【００２９】
例えば、内径φ１４ｍｍ、高さ９ｍｍの有底筒状のアルミニウムのケース１を、切削加工にて作製する。
【００３０】
次に、このケース１の内側に位置する底部１１の上面にチタン酸ジルコン酸鉛を圧電体材料とする例えば１辺５ｍｍ、厚み０．２ｍｍの圧電素子２をエポキシ接着剤で接着する。
【００３１】
次に、圧電素子２の表面電極に配線を半田付けし、ケース１の底部１１と筒状部１２との接続部の内側に位置する角部の全周にわたってブチルゴムを材料とする粘着剤（ダンピング材３）を塗布する。
【００３２】
最後に、筒状部１２の開口部に蓋体１３をアクリル接着剤で接着し、蓋体１３の孔から配線をケース１の外側に出す。
【００３３】
以上の方法で、本実施形態の超音波センサーを製造することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１      ケース
１１      底部
１２      筒状部
１３      蓋体
２      圧電素子
３      ダンピング材
【図１】
2019114960.tif 000003
【図２】
2019114960.tif 000004
【図３】
2019114960.tif 000005