(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波振動子の感度を損なわずに弾性部材による固定締め付けの範囲内で、高圧洗浄水の噴射などによる外部からの浸水による故障を防ぐことのできる超音波センサを提供する。【解決手段】超音波センサ２２は、筒状のセンサケース２と、センサケース内の開口面側に配置され、振動面を有する超音波振動子１と、超音波振動子とセンサケースとの間に形成され、超音波振動子の側面及び底面を覆う弾性部材３と、を備え、弾性部材は、開口面側の露出面端部が、超音波振動子の側面を覆う弾性部材よりも薄肉状に形成される。【選択図】図１
2016085047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のセンサケースと、
前記センサケース内の開口面側に配置され、振動面を有する超音波振動子と、
前記超音波振動子と前記センサケースとの間に形成され、前記超音波振動子の側面及び底面を覆う弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、前記開口面側の露出面端部が、前記超音波振動子の側面を覆う前記弾性部材よりも薄肉状に形成されていることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記弾性部材の前記露出面端部は、前記弾性部材の膜厚の中央方向に向かって傾斜する傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記傾斜面は、曲面を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記超音波振動子と接する内周側が薄肉状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項５】
前記弾性部材には、前記露出面端部に凹部が設けられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項６】
前記弾性部材は、前記センサケースと接する前記弾性部材の外周側に突起部を有し、前記センサケースは、前記突起部と嵌合するための段差部を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項７】
前記弾性部材は、前記センサケースと接する前記弾性部材の外周側に突起部を有し、前記突起部により前記センサケースの前記開口面側を覆うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項８】
前記弾性部材には、前記超音波振動子と接する前記弾性部材の内周面に複数の環状の突起部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項９】
前記センサケースの前記開口面側および前記センサケースと接する前記弾性部材の外周側は、前記超音波振動子の前記振動面より後退していることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項１０】
前記弾性部材には、膜厚の中央部に剛性部材が埋め込まれていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項１１】
前記センサケースの前記段差部は、前記弾性部材の内周側が薄肉状に形成されている薄肉部の下方に向かって延伸されていることを特徴とする請求項６に記載の超音波センサ。
【請求項１２】
前記弾性部材には凹部が設けられ、前記センサケースに設けられた凸部と嵌合しており、前記凸部が、前記弾性部材の内周側が薄肉状に形成されている薄肉部の下方に向かって延伸されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項１３】
前記弾性部材の前記開口面側の露出面端部が、別の剛性部材で覆われていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項１４】
前記別の剛性部材が、前記センサケースの一部であることを特徴とする請求項１３に記載の超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波振動子を有する超音波センサに関するものであり、特に、超音波の伝搬現象を用いて被計測物の位置を検知する超音波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波センサは、例えば自動車に搭載され、自動車と障害物との距離を計測する車両周辺監視センサとして用いられている。また、超音波センサは、自動車と障害物との距離が、予め設定された距離まで近接した場合に、ドライバーに対して警告を発したり、あるいは衝突の危険がある場合に自動的にブレーキ制御を行うなどの予防安全システムに適用されている。
ここで、超音波センサの構成について説明する。超音波センサは、センサケース内部に超音波振動子を組み付けることによって構成されている。この超音波振動子は、円形状の振動面を有しており、電圧を印加すると圧電効果により振動して超音波信号を送信すると共に、到来した超音波信号を受信すると、逆圧電効果により電圧を発生する圧電素子を備えている。また、超音波センサは、超音波振動子を駆動し、その受信信号電圧を処理するための回路をセンサケース内部に備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６２８４８０号公報
【特許文献２】特開平１−２３２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された従来の超音波センサは、超音波振動子を効率よく駆動させるため、超音波振動子の固定に際し、超音波振動子に対し強い圧力を加えることができない。従って、従来の超音波センサにおいては、超音波振動子とその超音波振動子を保持する弾性部材との間、および弾性部材とセンサケースとの間において、それぞれ隙間が生じることとなり、外部からセンサケース内部への浸水を完全に遮断することはできない。したがって、外部から浸水する水の威力が、超音波センサのシール機能の限界を容易に超える結果となり、浸水した水が超音波振動子の底部直下（超音波振動子の裏側）にまで到達する。さらに、センサケースの底部において行き場を失った外部から浸水した水の威力は、超音波振動子（或いは、超音波振動子に加えて弾性部材ごと）をセンサケース外部へ押し出そうとする方向の力を発生させる。
【０００５】
これにより、超音波振動子を回路基板と電気的に接続するためのリード線または金属ピンなどの線路またはコネクタの機械強度が徐々に限界に達すると、リード線または金属ピンなどの線路またはコネクタが破断し、超音波振動子に対する電気的接続が損なわれる。そして、結果的に超音波センサは動作できなくなり故障に至る。また、仮にリード線または金属ピンなどの線路、またはコネクタが破断しなくとも、センサケース内に充填されている充填材内部に埋没していた線路余長分が押し出されることにより、充填材とリード線または金属ピンなどの線路との界面において浸水経路が確立してしまう。このため、センサケース内部に同梱されている回路基板までの浸水を許すこととなり、回路ショートを引き起こし、結果的に超音波センサは故障に至る。
【０００６】
一方、上述した故障モードに対しての対策として、超音波振動子の外表面に凸部を設け、これとホルダーを嵌合させることにより、超音波センサ内部への浸水を規制する構造、或いは、超音波振動子の飛び出しを規制する構造を有する超音波スイッチが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、一般的な超音波振動子の形状は、概略円柱形状であって、容易に凸部や凹部を設けることができないため、上述したようなシール構造、或いは飛び出しを規制する構造を容易に実現することは困難である。したがって、高圧で噴射された水が超音波センサ表面を直撃した場合においては、超音波振動子の飛び出しによる故障が発生するリスクが高くなる。特に、超音波センサを自動車に搭載する場合においては、高圧洗浄水により洗車を行うシーンが想定されるため、車両表面に露出した超音波センサが高圧洗浄水の直撃を受け、超音波振動子の飛び出しによる故障を発生するリスクは高い。
この発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、超音波振動子の感度を損なわずに弾性部材による固定締め付けの範囲内で、高圧洗浄水の噴射などによる外部からの浸水による故障を防ぐことのできる超音波センサを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる超音波センサは、筒状のセンサケースと、前記センサケース内の開口面側に配置され、振動面を有する超音波振動子と、前記超音波振動子と前記センサケースとの間に形成され、前記超音波振動子の側面及び底面を覆う弾性部材と、を備え、前記弾性部材は、前記開口面側の露出面端部が、前記超音波振動子の側面を覆う前記弾性部材よりも薄肉状に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による超音波センサによれば、弾性部材の開口面側の露出面端部が、超音波振動子の側面を覆う弾性部材よりも薄肉状に形成されたことにより、薄肉状に形成された弾性部材が弁として作用するので、超音波振動子の感度を損なわずに弾性部材による締め付けの範囲内で、高圧洗浄水の噴射などによる外部からの浸水による故障を防ぐことのできる超音波センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における超音波センサの断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
【図３】図２において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。
【図４】この発明の実施の形態１における超音波センサの他の変形例を示す断面拡大図である。
【図５】比較例における超音波センサの断面図である。
【図６】比較例における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
【図７】この発明の実施の形態２における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
【図８】図７において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。
【図９】この発明の実施の形態２における超音波センサの他の変形例を示す断面図である。
【図１０】図９において高圧水が噴射された際の状態を示す断面図である。
【図１１】図９における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
【図１２】図１１において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図であり、図１０における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
【図１３】この発明の実施の形態３における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
【図１４】図１３において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。
【図１５】この発明の実施の形態３における超音波センサの他の変形例を示す断面拡大図である。
【図１６】図１５において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。
【図１７】この発明の実施の形態４における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
【図１８】この発明の実施の形態４における超音波センサの他の変形例を示す断面拡大図である。
【図１９】この発明の実施の形態５における超音波センサの断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態５における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
【図２１】図２０において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。
【図２２】この発明の実施の形態５における超音波センサの他の変形例を示す断面拡大図である。
【図２３】この発明の実施の形態５における超音波センサの他の変形例を示す開口面側の断面拡大図である。
【図２４】この発明の実施の形態５における超音波センサの他の変形例を示す開口面側の断面拡大図である。
【図２５】この発明の実施の形態６における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態１について説明する。
図１は、実施の形態１における超音波センサの断面図である。図１に示すように、超音波センサ２２は、センサケース２の内部に振動面１４を有する超音波振動子１と回路基板４とを備えている。超音波振動子１は、センサケース２内の開口面側に配置されている。また、超音波振動子１と、超音波振動子１を収容している有底筒状のセンサケース２との間には、超音波振動子１からセンサケース２への振動伝達を防止し、超音波振動子１が効率よく振動できるように、円筒状の弾性部材３が設けられている。弾性部材３は、超音波振動子１の側面及び底面を覆うように形成されている。超音波振動子１は、弾性部材３により保持・固定され、センサケース２内部に収納されている。超音波振動子１に対する弾性部材３による締め付け圧力は、超音波振動子１の感度を損なわないように、超音波振動子１を機械的に保持するのに必要な最小レベルの面圧であることが求められている。ここで、弾性部材３の材料としては、一般に、シリコンゴムなどの防振部材が用いられている。また、弾性部材３の開口面側の露出面端部、つまり、超音波振動子１の振動面１４側と同じ側にある弾性部材３の端部には、凹部１０が設けられている。弾性部材３に凹部１０を設けることにより、弾性部材３は、開口面側の露出面端部が、超音波振動子１の側面を覆う弾性部材３よりも薄肉状に形成されている。
【００１１】
また、超音波振動子１と、その超音波振動子１を駆動し受信信号電圧を処理するための回路が備えられた回路基板４との間の電気的な接続は、リード線６やコネクタ７などの電気的接続手段によりなされている。超音波振動子１と回路基板４との間の電気的な接続は、リード線６に限られることはなく、例えば金属ピンなどでもよい。つまり超音波振動子１と回路基板４との間の電気的な接続は、リード線６または金属ピンなどの線路によりなされている。
そして、センサケース２内部に同梱されている回路基板４を雨水等による浸水などの外的要因から保護するために、センサケース２内部の要所には、例えば防湿用シリコン樹脂などの充填剤５が注入されている。
また、超音波センサ２２による検知結果をもとにして、ドライバーに対して警告を発したり、超音波センサ２２の検知結果を元にブレーキ制御判断や、自動ブレーキ指示を行うためのコントロールユニット（図示せず）と、超音波センサ２２との間の電気的接続は、回路基板４にコネクタ７を介して接続されたケーブル８により実現される。
【００１２】
図２は、図１に示したこの発明の実施の形態１における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。図２に示すように、弾性部材３の開口面側の露出面端部、つまり、超音波振動子１の振動面１４側と同じ側にある弾性部材３の端部には、凹部１０が設けられている。弾性部材３に凹部１０を設けることにより、弾性部材３は、開口面側の露出面端部が、超音波振動子１の側面を覆う弾性部材３よりも薄肉状に形成されている。弾性部材３の露出面端部に形成された薄肉状の薄肉部３０及び３１は、それぞれ弾性部材３の膜厚の中央方向に向かって傾斜する傾斜面３２及び３３を有している。傾斜面３２及び３３は、断面形状が曲線であり、曲面を有している。つまり、薄肉部３０及び３１は、弾性部材３の露出面端部に向かって徐々に肉厚が薄くなっている断面形状を有している。実施の形態１における超音波センサ２２において、弾性部材３の開口面側の露出面端部は、超音波振動子１と隙間２０を介して接する内周側と、センサケース２と隙間２１を介して接する外周側が薄肉状に形成されている。
図３は、図２において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。図３において、白抜き矢印は、噴射された高圧洗浄水の分解された圧力ベクトルを示す。図３に示すように、弾性部材３の露出面端部に設けられた凹部１０により形成された薄肉部３０及び３１は、隙間２０及び隙間２１側から弾性部材３の膜厚の中央方向に向かって傾斜する傾斜面３２及び３３を有している。よって、高圧洗浄水の噴射により弾性部材３が受ける圧力は、傾斜面３２及び３３によりそれぞれ隙間２０、２１側に向けた方向の圧力ベクトルに分解される。
【００１３】
よって、薄肉部３０及び３１は、超音波センサ２２に向けて噴射された高圧洗浄水の圧力により、隙間２０、隙間２１による浸水経路を塞ぐ方向に変形し、倒れることとなる。つまり、薄肉状に形成された薄肉部３０および３１は、超音波振動子１と弾性部材３との間の隙間２０、並びに、弾性部材３とセンサケース２との間の隙間２１に対し、それぞれ浸水経路を塞ぐことを目的とした弁として作用する。薄肉部３０及び３１は、それぞれ環状の弁となっている。さらに、薄肉部３０及び３１は、超音波振動子１及びセンサケース２に対しての押圧をそれぞれ発生させることとなる。前述した薄肉部３０及び３１の倒れによる浸水経路のシール効果、及び締め付け効果により、浸水経路を介した高圧洗浄水の浸水は阻害され、超音波センサ２２は超音波振動子１の底部直下（超音波振動子１の裏側）にまで到達するほどの浸水被害を防ぐことができる。また、薄肉部３０及び３１による浸水経路のシール効果、及び締め付け効果は、高圧洗浄水の噴射圧力が大きい程、より大きな効果を享受することができる。
また、上述より、超音波振動子１が薄肉部３０及び３１による締め付けを受けるのは、超音波センサ２２が高圧洗浄水の直撃を受ける場合であるため、車両が走行中、または車両が駐車中など、超音波センサ２２が動作すべき時に、薄肉部３０及び３１が弁として作用し、これによる締め付けによってセンサ感度が低下し、システムが動作不良に陥ることはない。
【００１４】
上述より、この発明の実施の形態１における超音波センサ２２においては、弾性部材３の開口面側の露出面端部が、超音波振動子１の側面を覆う弾性部材３よりも薄肉状に形成されたことにより、超音波振動子１の感度を損なわずに弾性部材３による締め付けの範囲内で、高圧洗浄水の噴射による故障を防ぐことのできる超音波センサを得ることができる。
図４は、この発明の実施の形態１における超音波センサの他の変形例を示す断面拡大図である。図４において、弾性部材３に設けられた凹部１０により、その両側に薄肉部３０及び３１が形成されている。図２に示した超音波センサ２２において、薄肉部３０及び３１は、それぞれ断面形状が曲線であり、曲面を有する傾斜面３２及び３３を有していたが、図４に示す変形例において、薄肉部３０及び３１は、それぞれ断面形状が直線であり、傾斜面３２及び３３を有する平面であってもよい。図４において、凹部１０は、断面形状がＶ字型を有している。
図５は、比較例における超音波センサの断面図である。また、図６は、比較例における超音波センサの開口面側の断面拡大図であり、図５の破線枠で囲み示す部分、つまり弾性部材３の開口面側の断面拡大図である。
【００１５】
図５及び図６に示すように、比較例の超音波センサ２２においては、超音波振動子１とその超音波振動子１を保持する弾性部材３との間、および弾性部材３とセンサケース２との間において、それぞれ隙間２０及び２１が生じることとなり、外部からセンサケース２内部への浸水を完全に遮断することはできなかった。従って、外部から浸水した水が、超音波振動子１の底部直下にまで到達し、センサケース２の内部において行き場を失った水により、超音波振動子１をセンサケース２外部へ押し出そうとする方向の力を発生させていた。これにより、超音波振動子１を回路基板４と電気的に接続するためのリード線６またはコネクタ７の機械強度が限界に達すると、リード線６またはコネクタ７が破断し、超音波振動子１に対する電気的接続が損なわれ、結果的に超音波センサ２２は動作できず故障に至る問題点があった。またさらに、センサケース２内部に同梱されている回路基板４まで浸水してしまい、回路基板４が回路ショートを引き起こし、結果的に超音波センサ２２は故障に至る問題点もあった。
【００１６】
一方、この発明の実施の形態１における超音波センサ２２は、図１から図３に示すように、弾性部材３の開口面側の露出面端部、つまり、超音波振動子１の振動面１４側と同じ側にある弾性部材３の端部には、凹部１０が設けられている。弾性部材３に凹部１０を設けることにより、弾性部材３は、開口面側の露出面端部が、超音波振動子１の側面を覆う弾性部材３よりも薄肉状に形成されている。弾性部材３の露出面端部に形成された薄肉状の薄肉部３０及び３１は、それぞれ弾性部材３の膜厚の中央方向に向かって傾斜する傾斜面３２及び３３を有している。
従って、超音波センサ２２が高圧洗浄水の直撃を受ける場合において、高圧洗浄水により弾性部材３が受ける圧力は、それぞれ、隙間２０、隙間２１側に向けた方向の圧力ベクトルに分解され、薄肉部３０及び３１は、隙間２０、隙間２１による浸水経路を塞ぐ方向に変形し、倒れることとなる。つまり、薄肉状に形成された薄肉部３０および３１は、超音波振動子１と弾性部材３との間の隙間２０、並びに、弾性部材３とセンサケース２との間の隙間２１に対し、それぞれ浸水経路を塞ぐことを目的とした弁として作用する。
このように、前述した薄肉部３０及び３１の倒れによる浸水経路のシール効果、及び締め付け効果により、浸水経路を介した高圧洗浄水の浸水は阻害され、超音波センサ２２は超音波振動子１の底部直下にまで到達するほどの浸水被害を防ぐことができる。
【００１７】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２における超音波センサの開口面側の拡大断面図である。また、図８は、図７において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。実施の形態２において、実施の形態１と同一の符号については、実施の形態１と同一の構成であるので説明を省略する。図７および図８に示すように、弾性部材３の開口面側の露出面端部、つまり、超音波振動子１の振動面１４側と同じ側にある弾性部材３の端部には、開口面側の露出面端部が、超音波振動子１の側面を覆う弾性部材３よりも薄肉状に形成されている。弾性部材３の露出面端部に形成された薄肉状の薄肉部３０は、弾性部材３の膜厚の中央方向に向かって傾斜する傾斜面３２を有している。傾斜面３２は、断面形状が曲線であり、曲面を有している。実施の形態２における弾性部材３の開口面側の露出面端部は、超音波振動子１と隙間２０を介して接する内周側が薄肉状に形成されている。
さらに、実施の形態２においては、センサケース２と接する弾性部材３の外周側に、外側方向（センサケース２側の方向）に突出した環状の突起部１１が設けられている。また、対応するセンサケース２の内周側（弾性部材３側）には、環状の突起部１１が嵌合するための環状の段差部１２が設けられている。これにより、弾性部材３とセンサケース２との間に生じた隙間２１は、屈曲している。高圧水噴射された場合に形成される隙間２１により形成される浸水経路は、図７に示すように屈曲した経路を形成することとなる。
【００１８】
図８は、図７において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。図８に示すように、弾性部材３の露出面端部に設けられた薄肉部３０は、隙間２０側から弾性部材３の膜厚の中央方向に向かって傾斜する傾斜面３２を有している。よって、高圧洗浄水により弾性部材３が受ける圧力は、傾斜面３２により、隙間２０側に向けた方向の圧力ベクトルに分解される。よって、薄肉部３０は、隙間２０による浸水経路を塞ぐ方向に変形し倒れることとなり、さらに薄肉部３０は、超音波振動子１に対しての押圧を発生させる。
一方、弾性部材３の外周側には、弾性部材３の外側方向（センサケース２側の方向）に突出した環状の突起部１１が設けられている。また、その突起部１１に対応するセンサケース２の内周側（弾性部材３側）に設けられた段差部１２が嵌合することにより形成されている隙間２１は、上述した通り、屈曲した経路を形成しているため、高圧水噴射による浸水の威力は、迂回した浸水経路により弱められる。結果として、超音波センサ２２は、超音波振動子１の底部直下（超音波振動子１の裏側）にまで到達するほどの浸水を防ぐことができる。
【００１９】
さらに、図８に示すように、弾性部材３に設けられた環状の突起部１１は、高圧洗浄水の直撃を受けることで、センサケース２に設けられた段差部１２に対する押圧を発生することとなるため、これによる浸水経路のシール効果、及び締め付け効果により、浸水経路を介した高圧洗浄水の浸水は阻害される。よって、超音波センサ２２は、超音波振動子１の底部直下（超音波振動子１の裏側）にまで到達するほどの浸水を防ぐことができる。また、弾性部材３において、外側方向（センサケース２側の方向）に突出した環状の突起部１１による浸水経路のシール効果、及び締め付け効果は、高圧洗浄水の噴射圧力が大きい程、より大きな効果を享受することができる。
また、上述より、超音波振動子１が薄肉部３０による締め付けを受けるのは、超音波センサ２２が高圧洗浄水の直撃を受ける場合であるため、車両が走行中、または車両が駐車中など、超音波センサ２２が動作すべき時に、薄肉部３０による締め付けによってセンサ感度が低下し、システムが動作不良に陥ることはない。
【００２０】
上述より、この発明の実施の形態２における超音波センサにおいては、薄肉部３０、外側方向（センサケース２側の方向）に突出した環状の突起部１１を有した弾性部材３、及び、突起部１１が嵌合するための対応するセンサケース２の内周側（弾性部材３側）に設けられた段差部１２を有したセンサケース２で構成されることにより、超音波振動子１の感度を損なわない弾性部材３による締め付けの範囲内で、高圧洗浄水の噴射による故障を防ぐことのできる超音波センサ２２を得ることができる。
図９は、この発明の実施の形態２における超音波センサの他の変形例を示す断面図である。また、図１０は、図９において高圧水が噴射された際の状態を示す断面図である。さらにまた、図１１は、図９における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。また、図１２は、図１１において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図であり、図１０における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。
実施の形態２における超音波センサの他の変形例においては、図９から図１２に示すように、実施の形態２の構造に加えてさらに実施の形態１と同様の効果を得るために、センサケース２と接する側の弾性部材３の突起部１１において薄肉部３１を設けている。つまり、図９に示すように、この発明における超音波センサ２２においては、浸水の経路と成り得る超音波振動子１と弾性部材３との間の隙間２０、並びに、弾性部材３とセンサケース２との間の隙間２１に対し、それぞれ浸水経路を塞ぐことを目的として弁として作用する環状の薄肉部３０及び３１を弾性部材３の開口面側の露出面端部に有している。
【００２１】
これにより、図１０に示すように、弾性部材３の開口面側の露出面端部に設けられた薄肉部３０及び３１は、高圧洗浄水の直撃を受けることにより、浸水経路を塞ぐように変形し、倒れるため、超音波振動子１の底部直下（超音波振動子１の裏側）にまで到達するほどの浸水を受けることがない。また、超音波振動子１が、薄肉部３０及び３１による締め付けを受けるのは、超音波センサ２２が高圧洗浄水の直撃を受けた場合であるため、車両が走行中、または車両が駐車中など、超音波センサ２２が動作すべき時に、薄肉部３０及び３１による締め付けによってセンサ感度が低下し、システムが動作不良に陥ることはない。
なお、実施の形態２における超音波センサ２２においては、センサケース２の開口面側およびセンサケース２と接する弾性部材３の外周側は、超音波振動子１の振動面１４より後退している。つまり、実施の形態２における超音波センサ２２は、振動面１４がセンサケース２の開口面およびセンサケース２と接する弾性部材３の外周面よりも突出しており、超音波振動子１の振動面１４、弾性部材３の外周側、及びセンサケース２の開口面が同一面となっていない。
よって、超音波センサ２２の外周側が後退した構造となっているので、高圧水が噴射された際に、吹き付けられた高圧水が外側に逃げていくため、隙間への水の集中をさらに防止することができる。
【００２２】
実施の形態３．
図１３は、この発明の実施の形態３における超音波センサの断面拡大図である。また、図１４は、図１３において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。実施の形態３において、実施の形態１及び実施の形態２と同一の符号については、実施の形態１及び実施の形態２と同一の構成であるので説明を省略する。
図１３及び図１４に示すように、この発明の実施の形態３における超音波センサ２２において、弾性部材３の開口面側の外周側において、隣接するセンサケース２の開口面側の前面を覆うように、環状の突起部１３が設けられている。これにより、高圧水が噴射された際に、弾性部材３とセンサケース２との間に生じる隙間２１により形成される浸水経路は、図１３及び図１４に示すように屈曲した経路を形成すると同時に、隙間２１による浸水経路の開口部を高圧水が吹き付けられる超音波センサの正面ではなく側方に向けることができるため、浸水経路に対する高圧水による直接的な浸水を防ぐことができる。
【００２３】
図１５は、この発明の実施の形態３における超音波センサの他の変形例を示す断面拡大図である。また、図１６は、図１５において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図である。図１５及び図１６に示すように、実施の形態３の構造に加えてさらに弾性部材３の凹部１５と、センサケース２の凸部１６による嵌合により、隙間２１により形成される浸水経路をさらに屈曲させて浸水を阻害させると同時に、弾性部材３とセンサケース２との間の位置精度、抜け防止を強化することができる。
なお、実施の形態３における超音波センサ２２においても、センサケース２の開口面側およびセンサケース２と接する弾性部材３の外周側は、超音波振動子１の振動面１４より後退している。つまり、実施の形態３における超音波センサ２２は、振動面１４がセンサケース２の開口面およびセンサケース２と接する弾性部材３の外周面よりも突出しており、超音波振動子１の振動面１４、弾性部材３の外周側、及びセンサケース２の開口面が同一面となっていない。
よって、超音波センサ２２の外周側が後退した構造となっているので、高圧水が噴射された際に、吹き付けられた高圧水が外側に逃げていくため、隙間への水の集中をさらに防止することができる。
【００２４】
実施の形態４．
図１７は、この発明の実施の形態４における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。また、図１８は、この発明の実施の形態４における超音波センサの他の変形例を示す断面拡大図である。実施の形態４において、実施の形態１から実施の形態３と同一の符号については、実施の形態１から実施の形態３と同一の構成であるので説明を省略する。図１７に示すように、この発明の実施の形態４における超音波センサ２２においては、実施の形態２の他の変形例で示した構造的特徴に加えて、弾性部材３の超音波振動子１側の内周面に対して複数の環状の突起部９を設けたことを特徴とする。環状の突起部９により、超音波振動子１と弾性部材３とは線接触とされ、両者の間は少ない面積にて軽く接触する状態となる。
これにより、超音波振動子１の感度を損なわずに弾性部材３による固定締め付けの範囲内で、高圧洗浄水の噴射による故障を防ぐことのできる超音波センサ２２を得ることができる。
【００２５】
また、図１８に示すように、この発明の実施の形態４における超音波センサ２２の他の変形例においては、実施の形態３で示した構造的特徴に加えて、弾性部材３の超音波振動子１側の内周面に対して複数の環状の突起部９を設けたことを特徴とする。図１８に示した他の変形例においても、環状の突起部９により、超音波振動子１と弾性部材３とは線接触とされ、両者の間は少ない面積にて軽く接触する状態となる。なお、上述した弾性部材３の超音波振動子１側の内周面に対して複数の環状の突起部９を設ける構成は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３の全てに対して適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００２６】
実施の形態５．
図１９は、この発明の実施の形態５における超音波センサの断面図である。また、図２０は、この発明の実施の形態５における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。さらにまた、図２１は、図２０において高圧水が噴射された際の状態を示す断面拡大図であり、図２２は、この発明の実施の形態５における超音波センサの他の変形例を示す断面拡大図である。実施の形態５において、実施の形態１と同一の符号については、実施の形態１と同一の構成であるので説明を省略する。
図１９から図２２に示すように、実施の形態５においては、実施の形態１の構造に対して、弾性部材３の膜厚の中央部であって、弁として作用する薄肉部３０及び３１の支点部分３５の下部に環状の剛性部材３４が埋め込まれている。剛性部材３４は、剛性の強い物体であり、例えば金属製のリングなどである。剛性部材３４を支点部分３５の下部に設けることで、高圧洗浄水が支点部分３５を直撃する場合があっても、弁として作用する薄肉部３０及び３１の支点部分３５が座屈してしまう可能性を低減できる。それにより、弁の設計意図に反して浸水を許し、超音波振動子１が超音波センサ２２外部に飛び出してしまうことを防ぐことができる。
【００２７】
また、図２３は、この発明の実施の形態５における超音波センサの他の変形例を示す開口面側の断面拡大図である。図２３において、実施の形態２と同一の符号については、実施の形態２と同一の構成であるので説明を省略する。図２３に示すように、実施の形態５の他の変形例において、センサケース２の環状の段差部１２が、薄肉部３０の支点部分３５の下部まで延伸されている。支点部分３５の下部をセンサケース２で支えることで、高圧洗浄水が支点部分３５を直撃する場合があっても、弁として作用する薄肉部３０の支点部分３５が座屈してしまう可能性を低減できる。それにより、弁の設計意図に反して浸水を許し、超音波振動子１が超音波センサ２２外部に飛び出してしまうことを防ぐことができる。
【００２８】
さらに、図２４は、この発明の実施の形態５における超音波センサの他の変形例を示す開口面側の断面拡大図である。図２４において、実施の形態３の変形例と同一の符号については、実施の形態３の変形例と同一の構成であるので説明を省略する。図２４に示すように、図２４において、センサケース２の凸部１６が、薄肉部３０の支点部分３５の下部まで延伸されている。支点部分３５の下部をセンサケース２の凸部１６で支えることで、
高圧洗浄水が支点部分３５を直撃する場合があっても、弁として作用する薄肉部３０の支点部分３５が座屈してしまう可能性を低減できる。それにより、弁の設計意図に反して浸水を許し、超音波振動子１が超音波センサ２２外部に飛び出してしまうことを防ぐことができる。
【００２９】
実施の形態６．
図２５は、この発明の実施の形態６における超音波センサの開口面側の断面拡大図である。実施の形態６において、実施の形態２及び５と同一の符号については、実施の形態２及び５と同一の構成であるので説明を省略する。実施の形態６においては、弁として作用する薄肉部３０の支点部分３５の上方に剛性部材３６を被せることで、支点部分３５に対して高圧洗浄水が直撃する場合があっても、弁として作用する薄肉部３０の支点部分３５が座屈してしまう可能性を低減できる。実施の形態６においては、センサケース２の一部が弾性部材３の開口面側露出面端部を覆うように延伸されていてもいいし、センサケース２とは別の剛性部材３６で弾性部材３の開口面側露出面端部を覆ってもよい。剛性部材３６は、剛性の強い物体であり、例えば金属でも良いし、樹脂成型材料でもよい。
【００３０】
また、さらに弾性部材３の環状の突起部１１とセンサケース２の環状の段差部１２による嵌合により、隙間２１により形成される浸水経路をさらに屈曲させて浸水を阻害させると同時に、弾性部材３とセンサケース２との間の位置精度、抜け防止を強化することができる。さらに、また、実施の形態６においては、薄肉部３０の可動範囲、特に開く方向の動きを抑制することができるため、高圧洗浄水の浸水を防ぐことができる。また、弾性部材３の飛び出しも防止できる。
なお、この発明は、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わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  超音波振動子、２  センサケース、３  弾性部材、４  回路基板、５  充填材、６  リード線、７  コネクタ、８  ケーブル、９  突起部、１０  凹部、１１  突起部、１２  段差部、１３  突起部、１４  振動面、２０  隙間、２１  隙間、２２  超音波センサ、３０  薄肉部、３１  薄肉部、３２  傾斜面、３３  傾斜面。
【図１】
2016085047.tif 000003
【図２】
2016085047.tif 000004
【図３】
2016085047.tif 000005
【図４】
2016085047.tif 000006
【図５】
2016085047.tif 000007
【図６】
2016085047.tif 000008
【図７】
2016085047.tif 000009
【図８】
2016085047.tif 000010
【図９】
2016085047.tif 000011
【図１０】
2016085047.tif 000012
【図１１】
2016085047.tif 000013
【図１２】
2016085047.tif 000014
【図１３】
2016085047.tif 000015
【図１４】
2016085047.tif 000016
【図１５】
2016085047.tif 000017
【図１６】
2016085047.tif 000018
【図１７】
2016085047.tif 000019
【図１８】
2016085047.tif 000020
【図１９】
2016085047.tif 000021
【図２０】
2016085047.tif 000022
【図２１】
2016085047.tif 000023
【図２２】
2016085047.tif 000024
【図２３】
2016085047.tif 000025
【図２４】
2016085047.tif 000026
【図２５】
2016085047.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月9日(2015.9.9)
【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】
筒状のセンサケースと、
振動面を有し、前記センサケース内の開口面側に配置された超音波振動子と、
前記超音波振動子と前記センサケースとの間に形成されており、前記超音波振動子の側面及び底面を被覆してなる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、前記超音波振動子側の内周面および前記センサケースの側面と隙間を介して接する外周面における前記開口面側の露出面端部が、前記超音波振動子の前記側面を覆う前記弾性部材よりもそれぞれ薄肉状に形成された薄肉部を有しており、
前記薄肉部は、前記センサケースの前記開口面側の外部からの浸水を防止する弁となることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記弾性部材の前記露出面端部に形成された前記薄肉部は、それぞれ前記弾性部材の膜厚の中央方向に向かって傾斜する傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記傾斜面は、曲面を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記弾性部材には、前記露出面端部に凹部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記センサケース側の前記外周面に突起部を有し、前記センサケースは、前記突起部と嵌合するための段差部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項６】
前記弾性部材には、前記超音波振動子側の前記内周面に複数の環状の突起部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項７】
前記センサケースの前記開口面側および前記弾性部材の前記センサケース側の前記外周面は、前記超音波振動子の前記振動面より後退していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項８】
前記弾性部材は、膜厚の中央部に埋め込まれた剛性部材を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の超音波センサ。 
【手続補正２】
【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】
この発明に係わる超音波センサは、筒状のセンサケースと、振動面を有し、前記センサケース内の開口面側に配置された超音波振動子と、前記超音波振動子と前記センサケースとの間に形成されており、前記超音波振動子の側面及び底面を被覆してなる弾性部材と、を備え、前記弾性部材は、前記超音波振動子側の内周面および前記センサケースの側面と隙間を介して接する外周面における前記開口面側の露出面端部が、前記超音波振動子の前記側面を覆う前記弾性部材よりもそれぞれ薄肉状に形成された薄肉部を有しており、前記薄肉部は、前記センサケースの前記開口面側の外部からの浸水を防止する弁となることを特徴とするものである。 
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明による超音波センサによれば、弾性部材は、超音波振動子側の内周面およびセンサケースの側面と隙間を介して接する外周面における開口面側の露出面端部が、超音波振動子の側面を覆う前記弾性部材よりもそれぞれ薄肉状に形成された薄肉部を有しており、薄肉部は、センサケースの開口面側の外部からの浸水を防止する弁となるので、超音波振動子の感度を損なわずに弾性部材による締め付けの範囲内で、高圧洗浄水の噴射などによる外部からの浸水による故障を防ぐことのできる超音波センサを得ることができる。