(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性材料からなり少なくとも一方開口部に段差部を有する略筒状のケース本体と、導電性材料からなり前記段差部に嵌合されて固定される振動部と、
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を含んでなる超音波センサであって、
前記段差部の側周面がテーパ状であることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記段差部の側周面のテーパ状部分に、前記振動部の圧電振動素子側の角が当接され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。
【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120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120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。
【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振動部としての金属板は、ケース本体の一方の開口部の設けられた段差部に嵌合され、接着剤などにより接合されていた。また一方で、金属板とケース本体が接合された後に圧電振動素子を金属板の内側面に接合することは作業上困難であるため、前もって金属板の内側面に圧電振動素子を接合した後に金属板とケース本体とは接合されていた。
【０００９】
金属板とケース本体の一方開口部に設けられた段差部との形状がほぼ同形状となるように金属板とケース本体とはそれぞれ形成されているが、金属板をその段差部に嵌合させるためには、作業上の都合から、ある程度段差部の形状を金属板よりも大きくすることは避けられない。すなわち、金属板をケース本体に嵌合する工程やそれらを接着剤などにより接合する工程において、ケース本体の一方の開口部に設けられた段差部内で金属板の位置がずれる可能性があるということである。
【００１０】
ケース本体の一方の開口部に設けられた段差部内で金属板の位置がずれると金属板に接合された圧電振動素子の位置も連動してずれる。圧電振動素子のケース内での位置がわずかでも変化すると、圧電振動素子とケース本体との位置関係の変化などが原因となって、超音波センサにおいては共振周波数や感度特性に無視できない程度の変化が生じる。すなわち、作業上金属板の位置がずれることは不可避なので、従来の超音波センサでは金属板の位置のずれにより超音波センサそれぞれの特性がばらつくという問題があった。
【００１１】
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、金属板とケース本体との接合作業が容易で、特性のばらつきが少ない超音波センサを提供することを目的としている。
【００１２】
【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、絶縁性材料からなり少なくとも一方開口部に段差部を有する略筒状のケース本体と、導電性材料からなり前記段差部に嵌合されて固定される振動部と、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を含んでなる超音波センサであって、前記段差部の側周面がテーパ状である。また、段差部の側周面のテーパ状部分に、前記振動部の圧電振動素子側の角が当接されている。
【００１３】
これにより、ケース本体の一方の開口部に設けられた段差部内で振動部の位置がずれることがなくなる。
【００１４】
【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20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20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。
【００１５】
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15などにより接続され、他方の入出力部材14bの一端は金属板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。
【００１６】
図1に示すように、本実施例の超音波センサ10においては、ケース本体11の一方の開口部に設けられた段差部20の側周面がテーパ状に形成されている。段差部20の側周面をテーパ状とすると、金属板12を段差部20内に押し込むことで金属板12の位置が所定の位置で固定される。すなわち、段差部20のテーパ形状と金属板12の形状とをそれぞれ正確に形成しておけば、金属板12の段差部20への嵌合工程やそれらの接合工程での作業上の原因によって、金属板12の位置がずれることがなくなる。金属板12の位置が一定であると金属板12に接合された圧電振動素子13のケース内での位置も一定となり、超音波センサ10の共振周波数や感度特性が安定する。つまり、超音波センサごとに特性がばらつくことがなくなり生産性が高まる。また、従来は金属板12の位置に注意を払うために、金属板12の段差部20への嵌合工程などは手間のかかる作業であったが、段差部20にテーパを設けることでこれらの工程が大まかなものでも構わなくなり、金属板12の段差部20への嵌合工程などの作業性が向上する。
【００１７】
なお、上記の実施例においてはケース本体11の一方の開口部に設けられた段差部20に形成されたテーパは段差部20の側周面全面にわたっていたが、例えば三つあるいは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。
【００１８】
また、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。このため、図2の断面図に示すように、超音波センサ10aのケース内にフェルトなどからなる吸音材16を挿入し、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17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。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、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の段差部に、導電性材料からなる振動部を嵌合してケースを構成する超音波センサにおいて、ケース本体の側周面をテーパ状にした。これにより、振動部を段差部に嵌合させる工程やそれらを接合する工程における作業上の原因で、振動部の段差部内での位置がずれることがなくなり、超音波センサごとの振動部位置のばらつきが生じない。振動部の位置が一定であるということは、すなわち振動部に接合される圧電振動素子のケース内での位置も一定であるということであり、これにより超音波センサの共振周波数や感度特性にばらつきが生じない。つまり、特性的にばらつきがない超音波センサを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例における超音波センサの断面図である。
【図２】本発明の他の実施例における超音波センサの断面図である。
【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      導電性接着剤
16      吸音材
17      絶縁性樹脂
20      段差部
【図１】
0004126758.tif 000002
【図２】
0004126758.tif 000003
【図３】
0004126758.tif 000004