(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状である振動ケースの側面に編組線からなるリード線を溶着することで、障害物を検知するための超音波送受波器を製造する方法であって、先ず編組線の少なくとも振動ケースとの接合部及びその周辺の素線同士を抵抗溶接にて予備溶着させ、素線同士を一体化させるとともに、薄板状を成す編組線の一面が凹面、もう一方の面が凸面となるように設け、編組線の上記凸面側を振動ケースの曲面を成す内側側面と沿うように当接させ、次に、予備溶着された編組線に超音波溶着を施して振動ケースの内側側面と接合させることを特徴とする超音波送受波器の製造方法。
【請求項２】
超音波溶着の後に前記接合部に接着材を被覆することを特徴とする請求項１記載の超音波送受波器の製造方法。
【請求項３】
薄板状を成す編組線を凸状の溶接電極と凹状の溶接電極との間で押圧、且つ通電させて、編組線の一面が凹面、もう一方の面が凸面となるように編組線を予備溶着したことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波送受波器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、編組線の導電体への接合方法に関するものであり、また、これを用いた超音波送受波器の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、自動車の前方、後方、及びコーナー部等の各エリアにおいて対象物を検知するセンサーとして使用されている従来の超音波送受波器１１´を示している。振動ケース１２´の底部内面には圧電振動子１３が貼着され、その上には吸音材２１及び防振ゴム１６等の防振手段１７が設けられている。圧電振動子１３の電極部からは＋リード線２２ａが導出されるとともに、振動ケース１２´の内側面部には−リード線２２ｂの一端が接合されており、前記＋−リード線２２ａ，２２ｂが外から防振ゴム１６内に挿通されたシールド線２５と接合している。尚、シールド線２５にはノイズ対策が施されている。振動ケース１２´の側壁はテーパを形成しており、振動ケース１２´の開口部付近はカーリング曲げ加工が施してある。このようにカーリング曲げ加工を施すことで、内蔵している防振ゴム１６を振動ケース１２´に圧接させて振動体を構成している。そして、防振ゴム１６の上部をシール部材２６にて充填して密閉することで、防滴型の超音波送受波器１１´が構成される。
【０００３】
しかしながら、上記従来例では、振動ケース１２´がテーパ状に形成されているため、振動ケース１２´の底部内面に配設した圧電振動子１３より伝わる振動が振動ケース１２´の側面にまで及んで不要振動を招いたり、或いは防振ゴム１６を圧接する振動ケース１２´のカーリングの位置のばらつきによっても不要振動を招いたりする。また、この他にも不要振動の原因として、振動ケース１２´の側面部へ溶接されるリード線２２（−リード線２２ｂ）に起因するものも挙げられる。
【０００４】
ところで、上記のように不要振動が生じると残響特性が劣化し、超音波送受波器１１´としての性能が損なわれる。したがって、リード線２２に関しては、不要振動が少なく、組立の際の屈曲応力に耐えうる線を選定すべきであり、今回、上記品質を確保するため、編組線１を選定するに至った（図１）。編組線１を抵抗溶接又は超音波溶着で直接振動ケース１２´に接合しようとすると、１）接合部の端で素線が切れてしまう、２）接合が十分でない（強度が低い）、３）一部の素線がほつれて接合されない等の問題が生じる。仮に編組線１が振動ケース１２´に接合されていたとしても、例えば素線が２４本あって、その内の１〜２本が溶接されていない場合、この１〜２本の素線が不要振動の原因となり、残響特性の劣化に影響を及ぼすものとも考えられる。また、上記１）〜３）の接合状態では、長期間の使用で劣化により断線に至る恐れがある。これらのことから、編組線１をいかにして振動ケース１２´（導電体）に素線の断線やほつれなく良好に接合し、接合強度を満足させるかが解決すべき課題となる。
【０００５】
そこで、前記のようなことを踏まえて、今回、編組線１の接合方法を用いてなる、従来よりも小型タイプの高感度超音波送受波器１１を開発するに至った（図１）。この小型タイプの超音波送受波器１１では振動ケース１２の形状が従来のものとは異なり、段付き円筒形状をしている。従って、従来のテーパ部及びカーリングを備えた振動ケース１２´よりも構造が簡単で、切削加工によって容易に加工できる利点を備えている。この振動ケース１２の底部内面には圧電振動子１３が接着剤にて貼着され、圧電振動子１３の電極部より＋リード線２２ａが導出され、振動ケース１２の内側面部には−リード線２２ｂの一端が接合されて振動部が形成され、この点は従来例と同じである。そして、圧電振動子１３の外周部にリング状のシール部材１８を塗布し、このシール部材１８の上面に吸音材２１を当接させ、この吸音材２１の上部に振動ケース１２内面の段付部までシール部材１９を充填し、さらに＋−各リード線２２ａ，２２ｂを基板２４上で中継接続させ、これを前記シール部材１９の上方に配し、その上から第３層目のシール部材２０を充填してなるものが今回開発した防滴型の超音波送受波器１１である。しかしながら、この超音波送受波器１１においては先に述べたように編組線１の接合状態が残響特性の劣化に対する重要な要素となりうる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、有底筒状の振動ケースの底部内面に圧電振動子を固着し、振動ケースの中間部に防振手段を設けた超音波送受波器において、振動ケースの側面に編組線からなるリード線を予備溶着と超音波溶着の組み合わせにて接合し、或いはさらに接合部に接着剤にて被覆を施すことで、超音波送受波器の電気接点としての接合信頼性の確保と残響不具合に対して効果を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る超音波送受波器の製造方法は、円筒状である振動ケース１２の側面に編組線１からなるリード線２２を溶着することで、障害物を検知するための超音波送受波器１１を製造する方法であって、先ず編組線１の少なくとも振動ケース１２との接合部３及びその周辺の素線５同士を抵抗溶接にて予備溶着させ、素線５同士を一体化させるとともに、薄板状を成す編組線１の一面が凹面、もう一方の面が凸面となるように設け、編組線１の上記凸面側を振動ケース１２の曲面を成す内側側面と沿うように当接させ、次に、予備溶着された編組線１に超音波溶着を施して振動ケース１２の内側側面と接合させることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る超音波送受波器の製造方法は、請求項１の構成に加えて、超音波溶着の後に前記接合部３に接着材４を被覆することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る超音波送受波器の製造方法は、請求項１又は２の構成に加えて、薄板状を成す編組線１を凸状の溶接電極と凹状の溶接電極との間で押圧、且つ通電させて、編組線１の一面が凹面、もう一方の面が凸面となるように編組線１を予備溶着したことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１乃至図８に基づいて説明する。
【００１３】
本発明の実施の形態の一例を図１に示す。超音波送受波器１１の外殻は有底で段付筒状の振動ケース１２にて形成されている。振動ケース１２の底部内面には圧電振動子１３が接着剤にて貼着され、この圧電振動子１３の上面の電極に＋リード線２２ａが半田にて接合され、他方、振動ケース１２の開口部近傍の側壁内面に−リード線２２ｂが予備溶着されてから超音波溶着され、導電ペーストにて接合されている。振動ケース１２の底部内面に貼着した圧着振動子１３の外周と振動ケース１２の側壁との隙間にはシール部材１８がリング状に塗布され、圧電振動子１３の上面にスリット付きの吸音材２１が載置される。そして、振動ケース１２の内面の段部までシール部材１９が充填され、さらに前記＋−リード線２２ａ，２２ｂが基板２４に接続されて、基板２４より端子１４，１５が立設され、コネクターケーブル３１と夫々つながれた後、振動ケース１２の開口端までシール部材２０が充填されて封止される。このようにして超音波送受波器１１は構成される。
【００１４】
ところで、上記構成では、振動ケース１２が段付筒状となっていて、振動ケース１２の筒底部の振動面の振動が筒側壁部へ不要振動として伝搬するのを振動ケース１２の段部によって抑制している。尚、筒底部の振動面の厚みＴ１は筒側壁部の厚みＴ２より薄くしてある。また、上記構成では、シール部材１８，１９，２０が三層になっているので、圧電振動子１３が貼着されている振動面からの不要振動を効果的に抑えることができ、不要振動に起因する残響の発生を一層抑制することを可能としている。
【００１５】
次に本発明の編組線を導電体に接合する方法の実施の形態の一例を図２乃至図３に基づいて説明する。先ず、編組線１を導電体２に接合するにあたり、編組線１の予備溶着を行う部位については下記に従うものとする。ただし、Ｌ；接合長さ、Ｌｙ；予備溶着長さ、Ｌｔ；最大予備溶着長さとする。
【００１６】
（ａ）編組線１の少なくとも導電体２との接合部３に対して予備溶着を行う（超音波溶着を行う寸法と予備溶着を行う寸法がほぼ等しい）、即ち、Ｌｙ＝Ｌの場合
（ｂ）編組線１の接合部３とその周辺部分に対して予備溶着を行う（超音波溶着溶着を行う寸法が予備溶着を行う寸法よりも小さい）、即ち、Ｌｙ＞Ｌの場合さらに（ｂ）の場合において、編組線１の端部に対して予備溶着を行う場合（素線のほつれ、毛羽立ち防止のため）
（ｃ）編組線１の端部から接合部２とその周辺部分に対して予備溶着を行う、即ち、Ｌｙ＞Ｌ（Ｌｙ＝Ｌｔ）の場合
編組線１は上記３つのパターンのいずれかで予備溶着が行われ、素線５同士が一体化された後、導電体２に対して、超音波溶着を施して編組線２の接合が行われる。以下では、この工程を図３に従って詳細に説明していくこととする。
【００１７】
未加工の編組線１は素線５が複数、あるピッチにて編み込まれており、断面部の通り、縦横比が扁平な形状を有する編み線である（図３（ａ））。次にこの編組線１を導電体２に接合する部位を図２（ａ）〜（ｃ）の要領に基づき、抵抗溶接機にて予備溶着を行い、素線５同士を一体化する（図３（ｂ））。図中６は予備溶着加工部を示す。この時、編組線１の端部にかけて予備溶着を施すことで、以降の超音波溶着の加振の際に素線５の断線やほつれ等が発生するのを未然に防止することができる。次に予備溶着にて素線５同士を一体化したものを、編組線１の予備溶着されている部分に超音波溶着機のホーンを当接することで導電体２に対して編組線１を接合する（図３（ｃ））。図中７は超音波溶着加工部を示す。この時、編組線１は予備溶着が施されているため、素線５の断線やほつれ、毛羽立ち等なく導電体２に接合される。
【００１８】
次に本発明の超音波溶着後に当該接合部に接着剤を被覆する方法の実施の形態の一例を図４に基づいて説明する。前述の通り、編組線１は予備溶着にて素線５同士を一体化した後、超音波溶着にて導電体２と接合している（図中寸法ａは予備溶着寸法を示す）。そして、編組線１の予備溶着を施した部位或いはその周辺部に対して、接着剤４を被覆する。このようにすることで、超音波送受波器の電気接点としての接合信頼性が確保できるとともに、残響不具合に対して安定した特性を得ることができる。また、接合部３における補強効果、及び不要振動に対する抑制効果も得ることができる。
【００１９】
次に本発明の編組線の予備溶着の実施の形態の一例を説明する。図５に抵抗溶接に使用する上下電極３２，３３の形状を示す。上電極３２は凸状の先端部を有し、根元には曲線部を備え、一方の下電極３３は上電極３２に対向するため凹状に形成され、挿入部分には逃がしテーパが形成してある。この上下電極３２，３３を有する抵抗溶接機にて、断面形状が薄板状の編組線１を先端が凸状の上電極３２と先端が凹状の下電極３３との間で縦方向に押圧、且つ通電させて、予備溶着を行う。図６は上記の予備溶着の方法を用いて、編組線１を予備溶着した例を図示したものであり、図６（ｂ）に示すように予備溶着にて素線５同士は一体化されるとともに、編組線の断面は、図６（ｃ）に示すように編組線１の横方向の一方の面が凹面に、他方の面が凸面に形成される。この図で６は予備溶着加工部を示し、３８は編組線１の未加工部を示す。このように編組線１の横方向の一方の面を凹面、他方の面を凸面に形成することによって、編組線１を曲面に接合する際に曲面に沿って接合することができる。また、この予備溶着によって素線５の断線、ほつれや毛羽立ちをなくすこともできる。この結果、曲面と編組線１との接合強度を向上させるとともに、電気接点としての接合信頼性を確保することができる。
【００２０】
次に本発明の編組線の接合方法を用いてなる超音波送受波器の製造方法の実施の形態の一例を図７乃至図９に示す。加工前の編組線１は複数の素線５をあるピッチで編み込んでなる、薄板状に成形されたものである（図７（ａ））。次にこれを予備溶着にて素線５同士を一体化するとともに、編組線１の横方向の一面を凹面に、他方の面を凸面に形成して振動ケース１２の内側側面の段付部まで挿入し、内側側面に当接させる（図７（ｂ））。図中６は予備溶着部である。次に予備溶着された編組線に超音波溶着を施して振動ケース１２の内側側面に編組線１を接合する（図７（ｃ））。この時用いる超音波溶着機は、機械的構造体としてのホーン３４と、これを加振する超音波発振装置から構成される。ホーンは超音波発振装置からの入力を受け、適正な超音波振動条件にて編組線１及び母材（振動ケース１２の内側側面）を共振させ、編組線１及び母材を内部からの発熱によって接合する。この時の超音波振動条件としては、共振周波数、振幅、発振時間、加圧力等が挙げられる。そして、この後、編組線１の接合部３を接着剤４にて被覆する（図７（ｄ））。
【００２１】
ところで、図８は超音波溶接の際のホーン３４と振動ケース搭載治具３５の位置関係を示したものである。振動ケース１２の−リード線２２ｂの当接する部分３６は、ホーン３４の先端部が振動ケース１２の内側側面に沿って進入できるように円形形状にしてある。また、振動ケース搭載治具３５は振動ケース１２を横向きに複数個配置できるようになっており、さらに振動ケース１２の内側側面部には段付部まで予備溶着された−リード線２２ｂが治具穴３７を通って、挿入されている。そして、ホーン３４が▲１▼前進→▲２▼下降→超音波溶着→▲３▼上昇→▲４▼後退（原点）の一連の動作を行うことで、−リード２２ｂは振動ケース１２の内側側面に断線やほつれのない状態で接合される。これにより、接合強度アップと電気接点としての接続信頼性が向上する。特にリード線２２（−リード２２ｂ）の不要振動による共振（残響）の問題に対し、効果的な接合方法を確立することができる。また、図９に示すように接合部３に接着剤４を被覆することにより、二重安全を施した接合方法を提供でき、接合信頼性を向上させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明にあっては、円筒状である振動ケースの側面に編組線からなるリード線を溶着するにあたり、編組線に予備溶着を行って素線同士を一体化させ、一面が凹面、もう一方の面が凸面になるように設けてから、編組線の上記凸面側を振動ケースの内側側面と沿うように当接させて超音波溶着を行うことで、溶着する曲面に沿った形状に編組線を形成でき、接合強度が向上するとともに、電気接点としての信頼性を確保することができる。特にリード線の不要振動による共振（残響）の問題に対し、効果的な製造方法として用いることができる。
【００２３】
本発明の請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明の効果に加えて、超音波溶着後、接合部に接着剤を被覆することで、接合部の補強と接合部における不要振動の抑制効果等、接合部に対して二重安全を施すことができ、電気接点としての接合信頼性を確保するとともに、残響不具合に対しても安定した特性を得ることができる。
【００２４】
本発明の請求項３に記載の発明にあっては、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、抵抗溶接にて編組線を予備溶着すると同時に編組線を所要の形状にすることができ、効率的な予備溶着の方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例で、（ａ）は超音波送受波器の分解斜視図を示し、（ｂ）は超音波送受波器の縦断面図を示す。
【図２】本発明の実施の形態の他の例で、編組線の溶着の模式図を示す。
【図３】同上の（ａ）は未加工の編組線の上面図と断面図を示し、（ｂ）は予備溶着された編組線の上面図と断面図を示し、（ｃ）は超音波溶着された編組線の上面図と断面図を示す。
【図４】本発明の実施の形態の他の例で、（ａ）は編組線と導電体の接合部の縦断面図を示し、（ｂ）は編組線と導電体の接合部の横断面図を示す。
【図５】本発明の実施の形態の他の例で、予備溶着に使用する上下電極の正面図を示す。
【図６】同上の（ａ）は未加工の編組線の上面図と断面図を示し、（ｂ）は予備溶着された編組線の上面図と断面図を示し、（ｃ）は予備溶着された編組線の拡大断面図を示す。
【図７】本発明の実施の形態の他の例で、（ａ）は未加工の編組線の正面図とａ−ａ断面図を示し、（ｂ）は振動ケースに予備溶着された編組線の正面図とｂ−ｂ断面図を示し、（ｃ）は振動ケースに超音波溶着された編組線の正面図とｃ−ｃ断面図を示し、（ｄ）は振動ケースと編組線の接合部に接着剤を被覆した正面図を示す。
【図８】同上の例で、（ａ）は超音波溶着機と振動ケースの側面図を示し、（ｂ）は超音波溶着機と振動ケースの上面図を示す。
【図９】同上の例で、（ａ）は振動ケースと編組線の接合部を接着剤にて被覆した振動ケースの縦断面図を示し、（ｂ）は振動ケースを振動ケース搭載治具に搭載した状態で振動ケースと編組線の接合部を接着剤にて被覆した際の振動ケース及び振動ケース搭載治具の縦断面図を示す。
【図１０】従来例を示し、（ａ）は超音波送受波器の分解斜視図を示し、（ｂ）は超音波送受波器の縦断面図を示す。
【符号の説明】
１  編組線
２  導電体
３  接合部
４  接着剤
５  素線
１１  超音波送受波器
１２  振動ケース
２２  リード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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