JP2010078443A

JP2010078443A - 超音波センサの取り付け構造

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Publication number: JP2010078443A
Application number: JP2008246669A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakamura; 正中村; Takeo Tsuzuki; 威夫都築
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08
Also published as: US20100071472A1; US8205501B2

Abstract

【課題】壁部材の外面側に露出される閉塞部材の表面における塗料の密着性が向上された超音波センサの取付け構造を提供する。
【解決手段】超音波素子を有する超音波センサが、移動体の壁部材に固定された状態で、超音波センサの振動面が、壁部材の貫通孔を介して壁部材の外面側に露出され、貫通孔と超音波センサとの間に生じる空隙が、外面側における貫通孔の開口縁部と超音波センサの振動面縁部までを当接する閉塞部材によって閉塞された超音波センサの取り付け構造であって、閉塞部材における、壁部材の外面に露出される表面が凹凸形状とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、貫通孔が形成された車両バンパ等の移動体の壁部材に、超音波センサを取り付けてなる超音波センサの取り付け構造に関するものである。

従来、例えば特許文献１に示すように、超音波振動子を収容する超音波センサを、貫通孔が形成された壁部材に、該壁部材の内面側及び貫通孔内の少なくとも一方に配置された固定部材によって、超音波振動子の振動面が貫通孔を介して壁部材の外部に露出するように固定し、貫通孔と超音波センサとの間に生じる空隙をフランジ部材（閉塞部材）によって閉塞した超音波センサの取り付け構造が提案されている。
特開２００６―３３７０２８号公報

ところで、本発明者が確認したところ、閉塞部材における壁部材の外面側に露出される表面の塗料の密着性が悪く、これによって意匠性が低下する、という問題が生じた。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、壁部材の外面側に露出される閉塞部材の表面における塗料の密着性が向上された超音波センサの取付け構造を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、超音波素子を有する超音波センサが、移動体の壁部材に固定された状態で、超音波センサの振動面が、壁部材の貫通孔を介して壁部材の外面側に露出され、貫通孔と超音波センサとの間に生じる空隙が、外面側における貫通孔の開口縁部と超音波センサの振動面縁部までを当接する閉塞部材によって閉塞された超音波センサの取り付け構造であって、閉塞部材における、壁部材の外面に露出される表面が凹凸形状とされていることを特徴する。

このように本発明によれば、壁部材の外面に露出される閉塞部材の表面（塗料が塗布される表面）が凹凸形状とされている。したがって、閉塞部材の表面が平面形状とされている場合に比べて、表面と塗料との接触面積を増加し、閉塞部材への塗料の密着性を向上することができる。また、凹凸形状の凹部に塗料を保持することができるので、これによっても、閉塞部材への塗料の密着性を向上することができる。

以上のようにして、本発明に係る超音波センサの取り付け構造は、壁部材の外面側に露出される閉塞部材の表面における塗料の密着性が向上された超音波センサの取付け構造となっている。

請求項２に記載のように、超音波センサは、壁部材の内面側に配置された、閉塞部材とは異なる固定部材によって壁部材に固定されており、固定部材は、熱可塑性樹脂を用いて形成され、閉塞部材は、熱可塑性樹脂にガラス繊維が混入されたガラス混入樹脂を用いて形成されているのが好ましい。

これによれば、ガラス混合樹脂の表面に露出したガラス繊維によって、閉塞部材の表面に微細な凹凸形状が形成されるので、該凹凸形状の凹部、及び凹凸形状における凸部に相当するガラス繊維に塗料を保持することができる。したがって、閉塞部材への塗料の密着性を向上することができる。このことは、本発明者によって、確認されている。

また、本発明者によって、固定部材をガラス混入樹脂で形成した場合、固定部材に超音波センサを固定する際に、固定部材における超音波センサとの接触部位に破損が生じる虞があることが確認されている。これは、固定部材をガラス混入樹脂によって形成した場合、固定部材を熱可塑性樹脂によって形成した場合に比べて、固定部材の柔軟性が低下するためである。これに対し、請求項２に記載の発明によれば、固定部材を熱可塑性樹脂によって形成し、閉塞部材をガラス混入樹脂によって形成している。これにより、閉塞部材への塗料の密着性が向上され、固定部材の柔軟性の低下が抑制された超音波センサの取り付け構造となっている。

請求項３に記載の発明は、超音波センサは、壁部材の内面側に配置された、固定部材によって壁部材に固定されており、固定部材を、閉塞部材と同一材料を用いて一体的に形成しても良い。

このように本発明によれば、固定部材と閉塞部材とを射出成形によって一体的に形成しているので、固定部材と閉塞部材とを別々に構成する場合に比べて、固定部材と閉塞部材の形成工程を簡素化することができる。

以下、本発明を、超音波センサの取付け構造として、超音波センサを、移動体としての車両のバンパに取り付けた場合の実施形態を図に基づいて説明する。なお、超音波センサを取り付ける場所としては、上記した車両のバンパに限定されるものではない。例えば、車両のボディやモールに超音波センサを取り付けても良い。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る超音波センサの取り付け構造の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す超音波センサの取付け構造の部分断面図である。図３は、超音波センサの概略構成を示す斜視図である。図４は、固定部材の概略構成を示す斜視図である。図５は、閉塞部材の概略構成を示す斜視図である。図６は、接続部材の外面に形成された凹凸形状を説明するための拡大断面図である。なお、以下においては、地面に対して垂直な方向を垂直方向、地面に対して水平な方向であり、超音波センサの取付け方向に沿う方向を取り付け方向、地面に対して水平な方向であり、取付け方向に対して垂直な方向を横方向と示す。

超音波センサ１０は、超音波を送信し、障害物によって反射された超音波（反射波）を受信するものである。本実施形態に係る超音波センサ１０は、ポリブチレンテレフタレート（以下、単にＰＢＴと示す）からなる筐体１１の内部に、超音波振動子と、超音波を発生させる駆動電圧を超音波振動子に印加するとともに、超音波振動子から逆起電圧効果によって発生した電圧を処理する処理回路基板と、超音波の送受信によって超音波センサ１０に生じる不要振動を吸収する吸収部材と、が配置されて構成されている。なお、上記した超音波振動子が、特許請求項に記載の超音波素子に相当する。

筐体１１は、図３に示すように、上記した処理回路基板を収容する筐体後部１２と、筐体後部１２の一面から略円筒形状をもって突出し、上記した超音波振動子を収容する筐体前部１３と、を有している。筐体後部１２には、第１嵌合部１２ａが形成されており、超音波センサ１０を固定部材３０（バンパ７０）に取り付ける際に、第１嵌合部１２ａと後述する第１固定部材３１の第３嵌合部３１ａとが勘合するようになっている。上記した超音波振動子としての圧電素子は、筐体前部１３の先端部１４における取り付け方向に略垂直な内面に貼着され、該内面の裏面である外面１５が、超音波振動子の振動面としての機能を果たすようになっている（以下、外面１５を振動面１５と示す）。なお、超音波センサ１０の振動面１５は、地面に対して水平方向の指向性を保つために、水平方向に対して略垂直となるように、固定部材３０によってバンパ７０に取付け固定される。

図２に示すように、本実施形態に係るバンパ７０の外面７０ａ及び内面７０ｂは、垂直方向から水平方向に角度θだけ傾いており、これに伴い、バンパ７０に形成された貫通孔７１の貫通方向（バンパ７０の厚さ方向）も、取り付け方向から垂直方向に角度θだけ傾いている。したがって、本実施形態に係る超音波センサ１０の取付け構造では、振動面１５の中心と貫通孔７１の中心とがずれており、超音波センサ１０（先端部１４）と貫通孔７１との間に不均一な隙間が生じている。

固定部材３０は、図１及び図２に示すように、超音波センサ１０の振動面１５が、バンパ７０に形成された貫通孔７１を介して外面７０ａ側に露出するように、超音波センサ１０をバンパ７０に固定するものである。本実施形態に係る固定部材３０は、ＰＢＴによって形成されており、図２及び図４に示すように、超音波センサ１０を固定部材３０（バンパ７０）に固定する第１固定部材３１と、後述する閉塞部材５０を固定部材３０（バンパ７０）に固定する第２固定部材３２と、固定部材３０をバンパ７０に固定する第３固定部材３３と、を有している。第１固定部材３１と第２固定部材３２それぞれは、取り付け方向において一体的に連結されており、図２に示す垂直方向に沿う破線から、紙面に対して右側の固定部材３０が第１固定部材３１に相当し、紙面に対して左側の固定部材３０が第２固定部材３２に相当する。第１固定部材３１は、超音波センサ１０の筐体後部１２に設けられた第１嵌合部１２ａと嵌合される第３嵌号部３１ａを有し，第２固定部材３２は、後述する閉塞部材５０の連結部材５２に設けられた第２嵌合部５２ａと嵌合される第４嵌号部３２ａを有している。第３固定部材３３は、第２固定部材３２における開口部から、バンパ７０の傾斜に沿って延びるように形成されており、固定部材３０をバンパ７０に固定する際に、第３固定部材３３におけるバンパ７０との対向面３３ａに接着剤３４が塗布されるようになっている。

閉塞部材５０は、バンパ７０の貫通孔７１と超音波センサ１０との間に生じる空隙を、閉塞するものである。本実施形態に係る閉塞部材５０は、ＰＢＴにガラス繊維が混入されたガラス混入樹脂によって形成されており、図１及び図２に示すように、超音波センサ１０と閉塞部材５０とが固定部材３０によってバンパ７０に取付け固定された状態において、バンパ７０の外面７０ａ側の貫通孔縁部７１ａから超音波センサ１０の振動面縁部１５ａまでを当接する接続部材５１と、固定部材３０と連結される連結部材５２と、を有している。図１及び図５に示すように、接続部材５１は、振動面１５の周囲を取り囲むように、二重環状形状を有しており、接続部材５１の形状は、バンパ７０の形状（板厚、曲率、及び垂直方向に対する角度）と、振動面１５の形状（径の長さ）に合わせて適宜変形される。図２及びに図５示すように、連結部材５２は、筐体前部１３を取り囲むように、筒状に形成されており、連結部材５２には、第２固定部材３２に設けられた第４嵌合部３２ａと嵌合される第２嵌合部５２ａが設けられている。

次に、本実施形態における超音波センサ１０のバンパ７０への取付け工程を説明する。先ず、閉塞部材５０を第２固定部材３２の開口部から挿入し、閉塞部材５０における連結部材５２に設けられた第２嵌合部５２ａを、第２固定部材３２に設けられた第４嵌合部３２ａに嵌め込むことで、閉塞部材５０を固定部材３０に固定する。

次に、固定部材３０の第３固定部材３３におけるバンパ７０との対向面３３ａに接着剤３４を塗布し、貫通孔７１の全周に沿って、貫通孔７１と接続部材５１との間の空隙が埋まるように、第３固定部材３３をバンパ７０の内面７０ｂに圧着する。これにより、閉塞部材５０と固定部材３０とをバンパ７０の内面７０ｂに接着固定する。

最後に、超音波センサ１０を第１固定部材３１の開口部から挿入し、超音波センサ１０の筐体後部１２に設けられた第１嵌合部１２ａを第１固定部材３１の第３嵌合部３１ａに嵌め込むことで、超音波センサ１０をバンパ７０に取付け固定する。以上の工程を経ることで、超音波センサ１０がバンパ７０に取付け固定される。

次に、本実施形態の特徴点とその作用効果を説明する。通常、外面７０ａ側に露出される閉塞部材５０の表面（接続部材５１の外面５１ａ）は、意匠性を向上するために、塗料によって、パンパ７０の外面７０ａに塗布された染料と同色に着色される。閉塞部材５０の着色は、超音波センサ１０をバンパ７０に取り付けた後に行っても良いし、取り付ける前に行っても良い。上記したように、本実施形態に係る閉塞部材５０は、ＰＢＴにガラス繊維が混入されたガラス混入樹脂によって形成されている。したがって、図６に示すように、接続部材５１の外面５１ａには、ＰＢＴに混入されたガラス繊維が露出し、外面５１ａに微細な凹凸形状が形成されている。このような凹凸形状が形成された外面５１ａに塗料を塗布すると、図６に示すように、凹凸形状における凹部、及び凹凸形状における凸部としての露出したガラス繊維に塗料が捕らわれる。これは、塗料と外面５１ａとの接触面積が大きくなるためである。このように、本発明に係る接続部材５１の外面５１ａには、凹凸形状が形成されているので、凹凸形状が形成されていない表面に比べて、塗料の密着性が向上された構成となっている。

以上のようにして、本発明に係る超音波センサ１０の取り付け構造は、バンパ７０の外面７０ａ側に露出される閉塞部材５０の表面（接続部材５１の外面５１ａ）における塗料の密着性が向上された超音波センサの取付け構造となっている。

また、本実施形態では、固定部材３０をＰＢＴによって形成し、閉塞部材５０をＰＢＴにガラス繊維が混入されたガラス混入樹脂によって形成している。これに対し、塗料の密着性を向上するために、固定部材３０と閉塞部材５０とを、ガラス混入樹脂によって一体的に形成する構成も考えられる。しかしながら、この場合、固定部材３０をＰＢＴによって形成した場合に比べて、固定部材３０の柔軟性が低下するため、固定部材３０に超音波センサ１０を固定する際に、固定部材３０における超音波センサ１０との勘合部位である第３嵌合部３１ａに破損が生じる虞がある。したがって、本実施形態で示したように、固定部材３０をＰＢＴによって形成し、閉塞部材５０をガラス混入樹脂によって形成することで、閉塞部材５０への塗料の密着性が向上され、固定部材３０の柔軟性の低下が抑制された超音波センサ１０の取り付け構造を提供することができる。

なお、本実施形態では、固定部材３０をＰＢＴによって形成した例を示した。しかしながら、製品としての寸法制度や強度を満たす熱可塑性樹脂であれば、上記例に限定されず、適宜採用することができる。このような熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリプロピレン（ＰＰ）などを採用することができる。しかしながら、これらＰＯＭやＰＰに比べて、ＰＢＴのほうが、熱や汚れに対して化学変化しにくいので、車両の外部に露出される超音波センサ１０をバンパ７０に取り付ける固定部材３０の構成材料としては、ＰＢＴのほうが好ましい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、閉塞部材５０を、ＰＢＴにガラス繊維が混入されたガラス混入樹脂によって形成することで、閉塞部材５０の表面に凹凸形状を形成した例を示した。しかしながら、接続部材５１の外面５１ａに凹凸形状を形成する構成としては、上記例に限定されない。例えば、閉塞部材５０の成形型における、接続部材５１の外面５１ａを成形する部位に、凹凸形状を予め形成しておき、当該成形型に溶融した樹脂を注入し、当該樹脂を冷却固化することで、閉塞部材５０を形成しても良い。これにより、接続部材５１の外面５１ａに、凹凸形状を形成することができる。このように、予め成形型に凹凸形状を形成しておくことで、接続部材５１の外面５１ａに凹凸形状を形成することもできる。この場合、閉塞部材５０も固定部材３０とともに、ＰＢＴによって形成することができるので、固定部材３０と閉塞部材５０とを同一の成形型で形成することができる。これにより、第１実施形態で示した構成に比べて、固定部材３０及び閉塞部材５０の形成工程を簡素化することができる。また、固定部材３０と閉塞部材５０とを一体的に成形した場合、超音波センサ１０のバンパ７０への取付け工程において、固定部材３０に閉塞部材５０を固定しなくとも良いので、取り付け工程を簡素化することができる。なお、成形型の凹凸形状は、凹部が開口された所定の凹凸パターンを有する凹凸フィルムを成形型に貼着し、該凹凸フィルムが貼着された部位に適量の酸を塗布することで、成形型における開口された凹部によって囲われた部位を酸で溶かし、凹凸フィルムを剥がすことで形成される。

第１実施形態に係る超音波センサの取り付け構造の概略構成を示す斜視図である。図１に示す超音波センサの取付け構造の部分断面図である。超音波センサの概略構成を示す斜視図である。固定部材の概略構成を示す斜視図である。閉塞部材の概略構成を示す斜視図である。接続部材の外面に形成された凹凸形状を説明するための拡大断面図である。

符号の説明

１０・・・超音波センサ
１５・・・振動面
３０・・・固定部材
５０・・・閉塞部材
５１・・・接続部材
７０・・・バンパ
７１・・・貫通孔

Claims

超音波素子を有する超音波センサが、移動体の壁部材に固定された状態で、前記超音波センサの振動面が、前記壁部材の貫通孔を介して前記壁部材の外面側に露出され、
前記貫通孔と前記超音波センサとの間に生じる空隙が、前記外面側における前記貫通孔の開口縁部と前記超音波センサの振動面縁部までを当接する閉塞部材によって閉塞された超音波センサの取り付け構造であって、
前記閉塞部材における、前記壁部材の外面に露出される表面が凹凸形状とされていることを特徴とする超音波センサの取り付け構造。
前記超音波センサは、前記壁部材の内面側に配置された、前記閉塞部材とは異なる固定部材によって前記壁部材に固定されており、
前記固定部材は、熱可塑性樹脂を用いて形成され、
前記閉塞部材は、熱可塑性樹脂にガラス繊維が混入されたガラス混入樹脂を用いて形成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の取り付け構造。
前記超音波センサは、前記壁部材の内面側に配置された、固定部材によって前記壁部材に固定されており、
前記固定部材は、前記閉塞部材と同一材料を用いて一体的に形成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の取り付け構造。