JP3999187B2 - 超音波センサの実装構造 - Google Patents

Description

本発明は、超音波センサの実装構造に関するもので、特に、自動車などの車両に搭載され、駐車時や旋回時において、車両と障害物との距離を検出するための超音波センサの実装構造に関する。

自動車などの車両に搭載され、駐車時や旋回時において、車両と障害物との距離を検出するための超音波センサが、例えば、特開２００１-１６６９４号公報（特許文献１）に開示されている。

図４（ａ），（ｂ）は、特許文献１に開示された超音波センサとその実装構造を示す模式図で、図４（ａ）は正面図であり、図４（ｂ）は超音波センサの軸方向における断面図である。

図４（ａ），（ｂ）に示す超音波センサ９０は、底面部２１ａに圧電振動子１が貼り付けられた内側筐体２１を、ゴム等の振動吸収体３で覆い、鍔部２２ａを設けた外側筐体２２に挿入した構造を有している。超音波センサ９０は、図４（ｂ）に示すように、車両のバンパ１０に穴を開け、底面部２１ａを車両の外側に向けて、穴に勘合して装着される。

図４（ａ），（ｂ）の超音波センサ９０では、図４（ｂ）に示すように、圧電振動子１により振動板をなす底面部２１ａを振動させて超音波を送信し、障害物にて反射した超音波を同じ圧電振動子１により受信して、その障害物を検出する。
特開２００１-１６６９４号公報

図４（ａ），（ｂ）に示す超音波センサ９０の実装構造では、図４（ｂ）に示すように、外側筐体２２の鍔部２２ａがバンパ１０の外側に突出する。このため、超音波センサ９０の存在を目立たないようにして見栄えを良くする目的にとっては、好ましい実装構造といえない。

一方、バンパ１０の内側に超音波センサ９０の固定用リブを設けて、超音波センサ９０がバンパ１０の外側に突出しないように実装することも可能である。しかしながらこのような実装を行なうと、見栄えは良くなるものの、超音波センサ９０の筐体とバンパ１０の隙間から水等が浸入する。このため、超音波センサ９０の残響時間が増加したり、構成部品が劣化したりして、超音波センサ９０の性能に悪影響を及ぼす。

そこで本発明は、見栄えの良い超音波センサの実装構造であって、水等の浸入により性能に悪影響が及ぶことのない超音波センサの実装構造を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、外面に露出する外板に穴を開け、筐体の底面部に圧電振動子が固定された超音波センサを、前記底面部を外側に向けて、前記穴に挿入して装着する超音波センサの実装構造であって、前記外板の内面に、前記超音波センサの固定用のリブが設けられ、当該リブに、振動吸収体を介して、前記超音波センサが固定され、前記超音波センサの鉛直下方にある外板、リブもしくは振動吸収体に、超音波センサの筐体と外板、リブもしくは振動吸収体との間に形成される、前記穴と当該穴に挿入される超音波センサとの間にできる隙間に連なる空間に連通する、水抜き穴が設けられてなることを特徴としている。

これによれば、外板の内面に固定用のリブを設けて、超音波センサが外板の外側に突出しないように固定することができる。これによって、超音波センサの存在が目立たなくなり、見栄えを良くすることができる。また、超音波センサと当該超音波センサが挿入される外板に開けられた穴との間にできる隙間に連なる空間に水が浸入しても、鉛直下方に設けられた水抜き穴の存在により、浸入した水が前記空間に留まることがない。このため、水の浸入による超音波センサ性能への悪影響を防止することができる。
請求項２に記載の発明は、前記超音波センサの筐体が、前記底面部に連結する第１筒状側壁部と、前記第１筒状側壁部の外側に所定の間隔を空けて同軸状に配置され、前記底面部に連結する第２筒状側壁部とを有し、前記超音波センサが、前記第１筒状側壁部の内側における底面部に前記圧電振動子が固定された超音波センサであって、前記空間が、超音波センサの前記第２筒状側壁部と外板、リブもしくは振動吸収体との間に形成される空間であることを特徴としている。
上記の筐体構造を有する超音波センサは、底面部における第１筒状側壁部と第２筒状側壁部の間の位置で、振動板をなす第１筒状側壁部の内側における底面部の振動を遮断し、振動が外側の第２筒状側壁部に伝達するのを防止することができる。逆に言えば、底面部における第１筒状側壁部と第２筒状側壁部の間の位置で、外板と超音波センサの第２筒状側壁部との間に浸入する水等の外部の影響が遮断される。

請求項３に記載の発明は、外面に露出する外板に穴を開け、筐体の底面部に圧電振動子が固定された超音波センサを、前記底面部を外側に向けて、前記穴に挿入して装着する超音波センサの実装構造であって、前記外板の内面に、前記超音波センサの固定用のリブが設けられ、当該リブに、振動吸収体を介して、前記超音波センサが固定され、前記外板に開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐシールが、外板の外面に貼り付けられてなることを特徴としている。

これによれば、前記と同様に、超音波センサが外板の外側に突出しないように固定することができるため、見栄えを良くすることができる。また、外板に開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐシールが外板の外面に貼り付けられるため、超音波センサと外板の隙間に水等が浸入することがない。従ってこれにより、水等の浸入による超音波センサ性能への悪影響を防止することができる。

請求項４に記載の発明は、外面に露出する外板に穴を開け、筐体の底面部に圧電振動子が固定された超音波センサを、前記底面部を外側に向けて、前記穴に挿入して装着する超音波センサの実装構造であって、前記外板の内面に、前記超音波センサの固定用のリブが設けられ、当該リブに、振動吸収体を介して、前記超音波センサが固定され、前記外板に開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐ充填物が、外板と超音波センサの間に充填されてなることを特徴としている。

これによれば、前記と同様に、超音波センサが外板の外側に突出しないように固定することができるため、見栄えを良くすることができる。また、外板に開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐ隙間を塞ぐ充填物が、外板と超音波センサの間に充填されるため、超音波センサと外板の隙間に水等が浸入することがない。従って、これにより、水等の浸入による超音波センサ性能への悪影響を防止することができる。

請求項５に記載の発明は、上記実装構造に用いられる前記超音波センサの筐体が、前記底面部に連結する第１筒状側壁部と、前記第１筒状側壁部の外側に所定の間隔を空けて同軸状に配置され、前記底面部に連結する第２筒状側壁部とを有し、前記超音波センサが、前記第１筒状側壁部の内側における底面部に前記圧電振動子が固定された超音波センサであることを特徴としている。

上記の筐体構造を有する超音波センサは、底面部における第１筒状側壁部と第２筒状側壁部の間の位置で、振動板をなす第１筒状側壁部の内側における底面部の振動を遮断し、振動が外側の第２筒状側壁部に伝達するのを防止することができる。逆に言えば、請求項２において説明したように、底面部における第１筒状側壁部と第２筒状側壁部の間の位置で、外板と超音波センサの第２筒状側壁部との間に浸入する水等の外部の影響が遮断される。このように、当該超音波センサは、外部の影響を受け難い超音波センサといえる。従って、当該超音波センサは、前記外板に開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐシールや充填物に対しても、それらの付加物による影響を受け難い超音波センサとなっている。このため、シールや充填物を付加しても、当該超音波センサの単体における性能と同等の性能を発揮させることができる。

請求項６に記載のように、前記超音波センサの実装構造においては、超音波センサの底面部が、前記外板の外面から外に突出しないように、超音波センサが固定されることが好ましい。これにより、超音波センサの存在が目立たなくなり、外面の見栄えを良くすることができる。

請求項７に記載のように、上記超音波センサの実装構造は、前記外板が、車両のバンパである場合に好適である。

バンパは、車両の最外部に突出する外板であり、車両と障害物との距離を検出するための超音波センサの取り付け部として好適である。しかしながら、バンパは、水やワックスの影響を最も受けやすい場所でもある。このようなバンパに対して、上記超音波センサの実装構造を採用することで、水等の浸入による超音波センサ性能への悪影響を防止することができ、車両の見栄えも良くすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、自動車用のバックソナー又はコーナーソナーとして用いられる超音波センサの実装構造を示す模式図で、超音波センサの軸方向における断面図である。

図１に示す超音波センサ１００は、アルミニウムからなる筐体２の底面部２ａに圧電振動子１が貼り付けられた超音波センサである。超音波センサ１００の筐体２は、底面部２aに連結する第１筒状側壁部２ｂと、第１筒状側壁部２ｂの外側に所定の間隔を空けて同軸状に配置され、底面部２aに連結する第２筒状側壁部２ｃとを有している。超音波センサ１００の圧電振動子１は、第１筒状側壁部２ｂの内側における底面部２aに固定されている。尚、図の超音波センサ１００において、符号４は超音波を吸収するためのスポンジ等からなる充填材であり、符号５はゴム製の振動吸収体である。また、符号６は、圧電振動子１の非装着側の端面と第１筒状側壁部２ｂにそれぞれ電気的に接続されているリード線である。

上記の筐体構造を有する超音波センサ１００では、底面部２ａにおける第１筒状側壁部２ｂと第２筒状側壁部２ｃの間の位置で、振動板をなす第１筒状側壁部２ｂの内側における底面部２ａの振動が遮断される。従って、第１筒状側壁部２ｂの内側における底面部２ａの振動は、外側の第２筒状側壁部２ｃへほとんど伝達しない。尚、第１筒状側壁部２ｂと第２筒状側壁部２ｃの間に位置する底面部２ａの厚さｔは、０．３ｍｍ程度である。

図１に示すように、超音波センサ１００は、バンパ１０に穴１０ｈを開け、超音波センサ１００の圧電振動子１が装着された底面部２ａを車両の外側に向けて、穴１０ｈに勘合して装着される。バンパ１０の内面には、超音波センサ１００の固定用のリブ１０aが設けられている。超音波センサ１００は、振動の伝達を遮断するゴム等の振動吸収体１１を介して、リブ１０aに固定される。図１のようにバンパ１０に実装された超音波センサ１００は、圧電振動子１により振動板をなす底面部２ａを振動させて超音波を送信し、障害物にて反射した超音波を同じ圧電振動子１により受信して、その障害物を検出する。

図１に示す実装構造においては、超音波センサ１００がバンパ１０の外側に突出しないように固定されている。従って、外部に露呈する超音波センサ１００の底面部２ａをバンパ１０と同色に塗装すれば、超音波センサ１００の存在が目立たなくなり、車両の見栄えを良くすることができる。

一方、図１に示す実装構造においては、バンパ１０に開けられた穴１０ｈが大きいと、穴１０ｈと超音波センサ１００の底面部２ａとの間に、隙間Ｓ１ができる。この隙間Ｓ１があると、超音波センサ１００の筐体２とバンパ１０および振動吸収体１１との間に形成される空間Ｓ２に、外部から水、泥およびワックス等が浸入する。これに対して、図１の実装構造では、超音波センサ１００の下方にある振動吸収体１１とリブ１０aに、空間Ｓ２に連通する水抜き穴１２が設けられている。これによって、超音波センサ１００とバンパ１０の間の空間Ｓ２に水が浸入しても、水抜き穴１２の存在により、浸入した水が超音波センサ１００とバンパ１０の空間Ｓ２に留まることがない。このため、超音波センサ１００の性能低下や構成部品の劣化等、水の浸入による悪影響を防止することができる。

尚、図１に示す実装構造では、水抜き穴１２が振動吸収体１１とリブ１０aを貫通している。これに限らず、空間Ｓ２に連通する水抜き穴１２は、外部に水が排出されるように、振動吸収体１１のサイズと配置に応じて、超音波センサの下方にあるバンパ１０、リブ１０aもしくは振動吸収体１１のいずれか、もしくはそれらの組み合せを貫通して設けられる。

また、上記したように、超音波センサ１００では、底面部２ａにおける第１筒状側壁部２ｂと第２筒状側壁部２ｃの間の位置で、振動が外側の第２筒状側壁部２ｃに伝達するのを防止している。逆に言えば、同じ位置で、バンパ１０と超音波センサ１００の第２筒状側壁部２ｃとの間に浸入する水やワックス等の外部の影響が遮断される。このため、超音波センサ１００は外部の影響を受け難い超音波センサとなっている。従って、２重の筒状側壁部２ｂ，２ｃを有する超音波センサ１００は、一般的な１重の筒状側壁部を有する超音波センサに較べて、水、泥およびワックス等が浸入し易い図１の実装構造に用いて好適である。

（第２の実施形態）
第１実施形態の超音波センサの実装構造は、超音波センサの筐体と外板、リブもしくは振動吸収体との間に形成される空間に連通する、水抜き穴が設けられた実装構造であった。第２の実施形態は、バンパに開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐシールが、バンパの外面に貼り付けられてなる実装構造に関する。以下、本実施形態について、図に基づいて説明する。

図２は、本実施形態における超音波センサの実装構造を示す模式的な断面図である。尚、図２の実装構造において、図１と同様の部分については同一の符号を付け、その説明は省略する。

図２に示す超音波センサ１００は、図１の超音波センサ１００と同じものである。図１の超音波センサ１００の実装構造では、超音波センサ１００とバンパ１０との間の空間Ｓ２に連通する水抜き穴１２が、超音波センサ１００の下方にある振動吸収体１１とリブ１０aに設けられていた。一方、図２に示す超音波センサ１００の実装構造においては、バンパ１０に開けられた穴１０ｈと超音波センサ１００の底面部２ａとの隙間Ｓ１を塞ぐシール１３が、隙間Ｓ１を跨ぐようにして、バンパ１０の外面に貼り付けられている。シール１３には、薄い樹脂フィルムや、アルミニウム等の薄い金属フィルムが好適である。

図２に示す実装構造においても、超音波センサ１００がバンパ１０の外側に突出しないように固定されている。図２に示す実装方法では、超音波センサ１００はシール１３に隠される。従って、シール１３を十分に薄くして、シール１３の色をバンパ１０と同色にすれば、シール１３の存在は目立たなくすることができる。従って、図２の実装方法を用いても、車両の見栄えを良くすることができる。尚、シール１３をバンパ１０と同色にすることは、第１実施形態における超音波センサ１００の底面部２ａをバンパ１０と同色に塗装するより容易であり、低コストである。

また、図１の実装構造では、超音波センサ１００とバンパ１０の間の空間Ｓ２に浸入した水を水抜き穴１２により排出して、水の浸入による超音波センサ１００への悪影響を防止していた。一方、図２の実装構造では、シール１３が、バンパ１０に開けられた穴１０ｈと超音波センサ１００の底面部２ａとの隙間Ｓ１を塞いで、バンパ１０の外面に貼り付けられている。このため、超音波センサ１００とバンパ１０の隙間Ｓ１に水，泥およびワックスが浸入することがない。従ってこれにより、水等の浸入による超音波センサ性能への悪影響を防止することができる。

尚、第１実施形態で説明したように、超音波センサ１００では、底面部２ａにおける第１筒状側壁部２ｂと第２筒状側壁部２ｃの間の位置で、振動が外側の第２筒状側壁部２ｃに伝達するのを防止している。このため、逆に、同じ位置で外部の影響が遮断され、超音波センサ１００は水やワックス等の外部の影響を受け難い超音波センサとなっている。超音波センサ１００のような２重の筒状側壁部２ｂ，２ｃを有しない一般的な超音波センサの場合には、図２のように振動板である底面部２ａとバンパ１０をシール１３で繋ぐと、残響時間が増加して検出精度が低下するため好ましくない。一方、上記の筐体構造を有する超音波センサ１００では、水やワックスだけでなく、バンパ１０に開けられた穴１０ｈと底面部２ａとの隙間Ｓ１を塞ぐシール１３に対しても、その影響を受け難い超音波センサとなっている。２重の筒状側壁部２ｂ，２ｃを有する超音波センサ１００は、外側にある第２筒状側壁部２ｃの振動が非常に小さく、筐体２の底面部２ａとバンパ１０をシール１３で繋いでも、残響時間がほとんど増大しない。このため、シール１３を付加しても、超音波センサ１００の単体における性能と同等の性能を発揮させることができる。

（第３の実施形態）
第２実施形態の超音波センサの実装構造は、バンパに開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐシールが、車両の外面に貼り付けられてなる実装構造であった。第３の実施形態は、バンパに開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐ充填物が、バンパと超音波センサの間に充填されてなる実装構造に関する。以下、本実施形態について、図に基づいて説明する。

図３は、本実施形態における超音波センサの実装構造を示す模式的な断面図である。尚、図３の実装構造において、図２と同様の部分については同一の符号を付け、その説明は省略する。

図３に示す超音波センサ１００は、図２の超音波センサ１００と同じものである。図２の超音波センサ１００の実装構造では、バンパ１０に開けられた穴１０ｈと超音波センサ１００の底面部２ａとの隙間Ｓ１を塞ぐシール１３が、隙間Ｓ１を跨ぐようにして、バンパ１０の外面に貼り付けられていた。一方、図３に示す超音波センサ１００の実装構造においては、バンパ１０に開けられた穴１０ｈと超音波センサ１００の底面部２ａとの隙間Ｓ１を塞ぐ充填物１４が、バンパ１０と超音波センサ１００の間に充填されている。充填物１４には、樹脂やゴム等が好適である。

図３に示す実装構造においても、超音波センサ１００がバンパ１０の外側に突出しないように固定されている。従って、外部に露呈する超音波センサ１００の底面部２ａと充填物１４をバンパ１０と同色に塗装すれば、超音波センサ１００の存在が目立たなくなり、車両の見栄えを良くすることができる。

また、図３の実装構造では、図２の実装構造におけるシール１３の替わりに、充填物１４が、バンパ１０に開けられた穴１０ｈと超音波センサ１００の底面部２ａとの隙間Ｓ１を塞いで、バンパ１０と超音波センサ１００の間に充填されている。このため、図３の実装構造においても、超音波センサ１００とバンパ１０の隙間Ｓ１に水，泥およびワックスが浸入することがない。従ってこれにより、水等の浸入による超音波センサ性能への悪影響を防止することができる。

尚、第２実施形態で説明したように、超音波センサ１００では、底面部２ａにおける第１筒状側壁部２ｂと第２筒状側壁部２ｃの間の位置で、振動が外側の第２筒状側壁部２ｃに伝達するのを防止している。このため、上記の筐体構造を有する超音波センサ１００では、水やワックスだけでなく、バンパ１０に開けられた穴１０ｈと底面部２ａとの隙間Ｓ１を塞ぐ充填物１４に対しても、その影響を受け難い超音波センサとなっている。２重の筒状側壁部２ｂ，２ｃを有する超音波センサ１００は、外側にある第２筒状側壁部２ｃの振動が非常に小さく、筐体２の底面部２ａとバンパ１０をシール１３で繋いでも、残響時間がほとんど増大しない。このため、シール１３を付加しても、超音波センサ１００の単体における性能と同等の性能を発揮させることができる。また、充填物１４は、バンパ１０に開けられた穴１０ｈに対して、超音波センサ１００の芯ずれを抑制する効果も有している。

（他の実施形態）
上記の各実施形態では、いずれも、超音波センサが車両のバンパに実装される例を示した。バンパは、車両の最外部に突出する外板であり、車両と障害物との距離を検出するための超音波センサの取り付け部として好適である。逆に、バンパは、水やワックスの影響を最も受けやすい場所でもある。このようなバンパに対して、上記超音波センサの実装構造を採用することで、水等の浸入による超音波センサ性能への悪影響を防止することができ、車両の見栄えも良くすることができる。

上記した超音波センサの実装構造は、車両のバンパに限らず、車両の外面に露出する任意の外板に適用することができる。車両の外面に露出する外板であれば、上記の実装構造は、見栄えの良い超音波センサの実装構造であって、水等の浸入により性能に悪影響が及ぶことのない超音波センサの実装構造となる。また、車両の外面に露出する外板に限らず、超音波センサを家の外面に露出する外板（外壁）等に実装する場合にも好適である。

本発明の第１実施形態における超音波センサの実装構造を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における超音波センサの実装構造を示す断面図である。 本発明の第３実施形態における超音波センサの実装構造を示す断面図である。 従来の超音波センサとその実装構造を示す模式図で、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は超音波センサの軸方向における断面図である。

符号の説明

１００ 超音波センサ
１ 圧電振動子
２ 筐体
２ａ 底面部
２ｂ 第１筒状側壁部
２ｃ 第２筒状側壁部
４ 充填材
５ 振動吸収体
６ リード線
１０ バンパ（外板）
１０ｈ 穴
１０ａ リブ
１１ 振動吸収体
１２ 水抜き穴
１３ シール
１４ 充填物
Ｓ１ 隙間
Ｓ２ 空間

Claims (7)

1. 外面に露出する外板に穴を開け、
   筐体の底面部に圧電振動子が固定された超音波センサを、前記底面部を外側に向けて、前記穴に挿入して装着する超音波センサの実装構造であって、
   前記外板の内面に、前記超音波センサの固定用のリブが設けられ、
   当該リブに、振動吸収体を介して、前記超音波センサが固定され、
   前記超音波センサの鉛直下方にある外板、リブもしくは振動吸収体に、
   超音波センサの筐体と外板、リブもしくは振動吸収体との間に形成される、前記穴と当該穴に挿入される超音波センサとの間にできる隙間に連なる空間に連通する、水抜き穴が設けられてなることを特徴とする超音波センサの実装構造。
2. 前記超音波センサの筐体が、
   前記底面部に連結する第１筒状側壁部と、
   前記第１筒状側壁部の外側に所定の間隔を空けて同軸状に配置され、前記底面部に連結する第２筒状側壁部とを有し、
   前記超音波センサが、前記第１筒状側壁部の内側における底面部に前記圧電振動子が固定された超音波センサであって、
   前記空間が、超音波センサの前記第２筒状側壁部と外板、リブもしくは振動吸収体との間に形成される空間であることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサの実装構造。
3. 外面に露出する外板に穴を開け、
   筐体の底面部に圧電振動子が固定された超音波センサを、前記底面部を外側に向けて、前記穴に挿入して装着する超音波センサの実装構造であって、
   前記外板の内面に、前記超音波センサの固定用のリブが設けられ、
   当該リブに、振動吸収体を介して、前記超音波センサが固定され、
   前記外板に開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐシールが、外板の外面に貼り付けられてなることを特徴とする超音波センサの実装構造。
4. 外面に露出する外板に穴を開け、
   筐体の底面部に圧電振動子が固定された超音波センサを、前記底面部を外側に向けて、前記穴に挿入して装着する超音波センサの実装構造であって、
   前記外板の内面に、前記超音波センサの固定用のリブが設けられ、
   当該リブに、振動吸収体を介して、前記超音波センサが固定され、
   前記外板に開けられた穴と超音波センサの底面部との隙間を塞ぐ充填物が、外板と超音波センサの間に充填されてなることを特徴とする超音波センサの実装構造。
5. 前記超音波センサの筐体が、
   前記底面部に連結する第１筒状側壁部と、
   前記第１筒状側壁部の外側に所定の間隔を空けて同軸状に配置され、前記底面部に連結する第２筒状側壁部とを有し、
   前記超音波センサが、前記第１筒状側壁部の内側における底面部に前記圧電振動子が固定された超音波センサであることを特徴とする請求項３または４に記載の超音波センサの実装構造。
6. 前記超音波センサの底面部が、前記外板の外面から外に突出しないように、超音波センサが固定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波センサの実装構造。
7. 前記外板が、車両のバンパであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の超音波センサの実装構造。

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