(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性材料からなる略筒状のケース本体と、導電性材料からなり前記ケース本体と接合される振動部とから構成されるケースと、
前記振動部の内側面に接合される圧電振動素子と、
前記ケース本体に埋設され、前記圧電振動素子に電気的に接続される入出力用部材と、
前記ケース本体の内部であって、前記圧電振動素子と所定の空間を挟んで位置する吸音材と、を含んでなる超音波センサであって、
前記ケース本体の内周面が少なくとも部分的にテーパ状であり、
前記吸音材が前記テーパ状の内周面で固定されていることを特徴とする超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のバックソナー、コーナーソナーとして使用される超音波センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波センサは、超音波を利用してセンシングを行うものであり、圧電振動素子から超音波パルス信号を間欠的に送信し、周辺に存在する障害物からの反射波を圧電振動素子で受信することにより障害物の存在を検知したり、あるいは、超音波パルス信号を送信してから受信するまでの経過時間を外部の回路で演算し障害物までの距離を測定するものである。
【０００３】
この様な原理に基づいて動作する超音波センサには、遠距離の検知を可能とし、かつ微弱な反射波を外乱ノイズ等に埋もれさせることなく確実に電気信号として取り出す特性が要求される。そのためには、超音波センサの送信出力音圧と受信感度特性をともに高められるよう、振動部の振動動作を阻害しない構造を採用する必要がある。具体的には、振動部に配置される圧電振動素子に直接接続される配線については、特に細く柔らかいものを用いることが広く一般に用いられてきた。
【０００４】
しかし、細く柔らかい配線を超音波センサの小さな筐体内で安定的に接続配線することは極めて困難であり、生産コストの上昇要因となり、また電気的接続の信頼性が低く、センサの特性の不安定化の原因ともなっていた。
【０００５】
以上の問題点を克服するために、本出願人は特願平１０―４８８２号において、細く柔らかい配線を用いることなく、安定した電気的接続を作業性良く得られる超音波センサの構造を既に提案している。以下、公知技術ではないが本出願人が特願平１０―４８８２号において提案している超音波センサを、図3に基づいて説明する。
【０００６】
図3の断面図に示すように従来の超音波センサ110は、絶縁性材料からなり一方の開口部に段差部を有する略筒状をしたケース本体111、およびそのケース本体111の段差部に嵌合して接着剤によりケース本体111と接合される振動部としての金属板112とからなるケースと、金属板112の内側面に接合される圧電振動素子113と、入出力用部材114a、114bと、フェルトなどからなる吸音材115とから構成されている。
【０００７】
圧電振動素子113の表裏面にはそれぞれ電極が形成され（図示せず）、裏面の電極は導電性接着剤などにより金属板112に接続されている。42ニッケル（鉄−42%ニッケルの合金）などからなる入出力用部材114a、114bは、ケース本体111に埋設されるように一体成形されており、そのうちの一方の入出力用部材114aは一端が圧電振動素子113の表面に形成された電極に接続され、他方の入出力部材114bの一端は金属板112に接続されることにより圧電振動素子113裏面に形成された電極と導通している。また、入出力用部材114a、114bそれぞれの他端はケース本体111外部に導出されている。さらに、吸音材115はケース本体111内に配置されて、超音波センサ110が超音波パルス信号を発した際の残響波を吸収するなどの役割を果たしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波センサにおいては、超音波パルス信号を発した際に超音波センサのケースに残る残響波を吸収するため、すなわち超音波センサの残響特性を向上させるためにケース本体内に吸音材を配置していた。一方、超音波パルス信号を発する際の振動部としての金属板の振動を阻害しないために、金属板の内側面側、すなわち圧電振動素子が接合されている側の金属板の周辺には空間が必要である。さらに、この空間の大きさによって超音波センサの残響特性は変化し、空間の大きさが異なると超音波センサの特性が変化する。つまり、良好な特性を有する超音波センサを得るためには吸音材の配置位置を一定にする必要がある。
【０００９】
しかしながら、従来の超音波センサにおいてケース本体はどの部分においても同一の開口形状を有する筒状であるため、吸音材をケース本体内に挿入して所望の位置で吸音材を固定することは困難な作業である。このため、超音波センサごとに吸音材の位置がばらついてしまい超音波センサの残響特性などがばらつき、一定の特性を有する超音波センサを供給できないという問題があった。
【００１０】
本発明の超音波センサは、上述の問題を鑑みてなされたものであり、これらの問題を解決し、残響特性にばらつきがなく特性的に安定した超音波センサを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の超音波センサは、絶縁性材料からなる略筒状のケース本体と、導電性材料からなり前記ケース本体と接合される振動部とから構成されるケースと、前記振動部の内側面に接合される圧電振動素子と、前記ケース本体に埋設され、前記圧電振動素子に電気的に接続される入出力用部材と、前記ケース本体の内部であって、前記圧電振動素子と所定の空間を挟んで位置する吸音材と、を含んでなる超音波センサであって、前記ケース本体の内周面が少なくとも部分的にテーパ状であり、前記吸音材が前記テーパ状の内周面で固定されている。
【００１２】
これにより、ケース本体内での吸音材が固定される位置が一定となる。また、吸音材をケース本体内に押し込むことで固定するので、ケース本体を押さえつける力が加わって残響特性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例である超音波センサを、図1に基づいて説明する。なお、図1は本実施例の超音波センサの断面図である。
図1に示すように本実施例の超音波センサ10は、絶縁性材料からなり一方の開口部に段差部を有する略筒状をしたケース本体11および、そのケース本体11の段差部に嵌合して接着剤によりケース本体11と接合される振動部としての金属板12とからなるケースと、金属板12の内側面に接合される圧電振動素子13と、入出力用部材14a、14bと、フェルトなどからなる吸音材15とから構成されている。なお、ケース本体11の絶縁性材料には耐熱性や耐久性に優れたエンジニアリングプラスチック、具体的にはポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォンや液晶ポリマなどが用いられる。さらに、振動部としての金属板12には軽量で弾性率の高いアルミニウムなどが用いられる。さらにまた、入出力用部材14a、14bとしては42ニッケル、洋白、燐青銅のような剛性の高い金属や、銅などの剛性の低い金属が用いられる。
【００１４】
圧電振動素子13の表裏面にはそれぞれ電極が形成され（図示せず）、裏面の電極は導電性接着剤や半田などにより金属板12の内側面に接続されている。入出力用部材14a、14bはケース本体11に埋設されるように一体成形されており、そのうちの一方の入出力用部材14aは一端が圧電振動素子13の表面に形成された電極に導電性接着剤などにより接続され、他方の入出力部材14bの一端は導電性接着剤などにより金属板12に接続されることにより圧電振動素子13裏面に形成された電極と導通している。また、入出力用部材14a、14bそれぞれの他端はケース本体11外部に導出されている。
【００１５】
超音波センサにおいては遠距離の検知のみならず近距離の検知が必要とされることもある。超音波センサが被検出物からの距離などを測定する場合には、超音波パルス信号を送信して被検出物からの反射波を電気信号に変換して外部の回路に送り演算しているが、近距離の場合、送信する際の振動が超音波センサのケース本体などに残っており、反射波との区別がつきにくくなる。すなわち、超音波センサには、超音波パルス信号の送信後、速やかにケース本体などに残る残響を収束させる機能、つまり残響特性を改善することが必要となる。超音波センサ10の残響特性を改善するためケース本体11内にフェルトなどからなる吸音材15を配置するのであるが、本実施例の超音波センサ10におけるケース本体11の内周面は図1に示すようにテーパ状に形成されているので、吸音材15はケース本体11内で所望の位置に固定される。すなわち、ケース本体11の金属板12が接合されている側とは反対側の開口部から吸音材15を挿入して押し込んでいけば、ケース本体11の内周面がテーパ状となっているため吸音材15は所定の位置で止まる。吸音材15の大きさとケース本体11の内周面の形状を正確に形成しておけば、作業上の困難性を伴うことなく吸音材15を一定の位置で固定することができるので、金属板12の周辺に一定の大きさの空間を形成することができ、超音波センサ10の残響特性などにばらつきが無くなる。また、吸音材15をケース本体11内に押し込んでいるため、吸音材15からケース本体11に対して外向きに力が加わった状態となる。これにより、超音波パルス信号を発した後にケース本体11に残る振動が抑えられるので、残響特性にばらつきがなくなる上に残響特性が改善される。
【００１６】
なお、上記の実施例においてはケース本体11の内周面に形成されたテーパはケース本体11の内周全面にわたっていたが、例えば三つや四つの部分というように部分的に形成されていても本発明の効果は得られる。また、図2の断面図に示すように、シリコンゴムやウレタンゴム、発泡性樹脂など弾性を有する絶縁性樹脂16をケース内に充填、硬化した超音波センサ10aにも本発明は適用できる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、超音波センサにおける絶縁性材料からなるケース本体の内周面をテーパ状にした。これにより、ケース本体の内部に配置する吸音材の位置が固定され、超音波センサの残響特性などにばらつきがなくなり、吸音材の配置作業も簡便なものとなる。また、吸音材をケース本体内に押し込むことでケース本体の内部から外側に向かって力が加わった状態となるので、超音波センサの残響特性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波センサの断面図である。
【図２】本発明の超音波センサの他の実施例における断面図である。
【図３】従来の超音波センサの断面図である。
【符号の説明】
10,10a  超音波センサ
11      ケース本体
12      金属板
13      圧電振動素子
14a,14b 入出力用部材
15      吸音材
16      絶縁性樹脂
【図１】
0004126759.tif 000002
【図２】
0004126759.tif 000003
【図３】
0004126759.tif 000004