JP4086091B2 - 超音波トランスデューサ - Google Patents
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Description
有底筒状のキャップ体内部の底面に圧電素子を形成し、この圧電素子を励振することにより、キャップ体の底面が振動し、超音波が外部に放射される。このとき、キャップ体内においてキャップ体の端部を含む側面に密着するように、内部枠体が形成されることにより、キャップ体側面の振動が抑えられ、振動エネルギーの漏洩が防止される。特に、キャップ体の材料より音響インピーダンスが大きい材料で内部枠体を形成することにより、振動エネルギーの漏洩防止効果が大きくなる。さらに、キャップ体側面の少なくとも一部に直接接触するようにして、制振材が充填されることにより、キャップ体側面に伝達される高次スプリアスによる振動エネルギーが吸収され、残響を抑制することができる。
また、キャップ体の端部において、キャップ体と内部枠体との間の一部に隙間を形成し、内部枠体内に制振材を充填するとともに、キャップ体と内部枠体との間の隙間に制振材を充填してもよい。
キャップ体の内部において、その側面に制振材を直接接触させることにより、高次スプリアスによる振動エネルギーを吸収することができる。
キャップ体と内部枠体との間の一部に隙間が形成されている場合には、必ずしも内部枠体内に制振材が充填される必要はなく、少なくともキャップ体と内部枠体との間に形成された隙間に制振材が充填され、制振材をキャップ体に直接接触させることにより、高次スプリアスによる振動エネルギーを吸収することができる。
キャップ体の底面において、内部枠体の一端側に接触する部分は振動しにくく、内部枠体の一端側に接触しない部分は振動しやすい。したがって、キャップ体の振動しやすい部分が主に振動することにより、超音波が放出される。このキャップ体の底面の振動しやすい部分が長軸を有する形状である場合、超音波に異方性が生じるが、この長軸方向とそれに直交する方向で楕円形状が交互に生じるように、キャップ体が変形するモードが生じる。このように、キャップ体が大きく変形する部分の近傍において、キャップ体の側面に貫通孔または隙間を形成し、制振材を接触させる構成とすることにより、高次スプリアスによる振動エネルギーをより効果的に抑制することができる。
キャップ体を平板から絞り加工により形成した場合、キャップ体の底面から側面にかけて曲面部が形成される。このようなキャップ体を用いた超音波トランスデューサを自動車のバンパーなどに取り付けると、バンパーとキャップ体との間に隙間が形成され、ごみや汚れがたまりやすくなる。このような隙間にごみや汚れがたまると、キャップ体の振動特性が悪化し、外観上もよくない印象を与える。そこで、キャップ体の曲面部を覆うようにしてキャップ体の外側面を覆う外装材を形成することにより、自動車などに超音波トランスデューサを取り付けたときの隙間をなくすことができ、特性の悪化や外観上の印象の低下を防止することができる。
このとき、キャップ体の底面から側面にかけて曲面部が形成されるとともに、キャップ体の外側面における制振材が曲面部を覆うように形成されてもよい。
制振材は、必ずしもキャップ体の内側に直接接触する必要はなく、キャップ体の外側面に直接接触していてもよい。このように、制振材がキャップ体の側面に直接接触していれば、高次スプリアスによる振動エネルギーを吸収することができる。
ここで、キャップ体が絞り加工などで形成されている場合、その曲面部を覆うように制振材を形成することにより、超音波トランスデューサ取り付け部とキャップ体との間の隙間をなくすことができる。
キャップ体は絞り加工で形成されるもので、深い絞り加工は加工技術が難しいため、浅い絞り加工でキャップ体が形成される。そして、浅く絞り加工されたキャップ体の側面にキャップ体底面での圧電素子による振動が漏洩しようとするが、キャップ体の側面は制振材と接触しているとともにキャップ体の端部を含む側面が内部枠体と接触し、特に、内部枠体に段差を設けてキャップ体の端部に引っかかるように密着することにより、キャップ体端部を内部枠体が押さえる構造となるため、浅い絞り加工のキャップ体においてもキャップ体の側面への振動の漏洩が抑制され、残響が発生しにくくなる。
また、内部枠体にキャップ体の厚み相当の段差を設けてキャップ体の外側面と内部枠体の外側面との間に段差をなくすこと、つまり、キャップ体の外側面と内部枠体の外側面を同一平面上にすることにより、超音波トランスデューサを自動車などに取り付けやすくなり、さらに、外観上の印象の低下も防止することができる。
12 キャップ体
12a キャップ体の底面部
12b キャップ体の側面部
12c キャップ体の曲面部
14 圧電素子
16 内部枠体
16a 内部枠体の段差部
16b 内部枠体の平面部
22 貫通孔
26 吸音材
28 制振材
30 隙間
32 溝部
34 外装材
Claims (9)
- 有底筒状のキャップ体、
前記キャップ体内部の底面に形成される圧電素子、
前記キャップ体の材料より音響インピーダンスが大きい材料で形成され、前記キャップ体内において前記キャップ体の端部を含む側面に密着するように形成される内部枠体、および
前記キャップ体の側面の少なくとも一部に直接接触するようにして前記内部枠体内に充填される制振材を含む、超音波トランスデューサ。 - 前記内部枠体に貫通孔を形成することにより、前記貫通孔を通して前記制振材が前記キャップ体内の側面の一部に直接接触するようにした、請求項1に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記キャップ体の端部において、前記キャップ体と前記内部枠体との間の一部に隙間が形成され、前記内部枠体内に前記制振材が充填されるとともに前記隙間に前記制振材が充填された、請求項1に記載の超音波トランスデューサ。
- 有底筒状のキャップ体、
前記キャップ体内部の底面に形成される圧電素子、
前記キャップ体の材料より音響インピーダンスが大きい材料で形成され、前記キャップ体内において前記キャップ体の端部を含む側面に密着するように形成される内部枠体、および
前記キャップ体の端部において、前記キャップ体と前記内部枠体との間の一部に隙間が形成され、前記キャップ体の内側面に接触するように前記隙間に充填される制振材を含む、超音波トランスデューサ。 - 前記キャップ体の底面には、その中央部を含み、かつ一方向に長軸を有するようにして前記内部枠体の一端側と接触しない部分が形成され、
前記内部枠体の側面であって前記キャップ体の底面における前記内部枠体の一端側と接触しない部分の長軸方向および前記長軸方向と直交する方向に前記貫通孔または前記隙間が形成される、請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。 - 前記キャップ体の底面から側面にかけて曲面部が形成されるとともに、前記曲面部を覆うようにして前記キャップ体の外側面を覆う外装材が形成された、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
- 前記制振材は前記内部枠体の内部から外部にわたって配置され、前記キャップ体の外側面に前記制振材が直接接触するようにした、請求項1に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記キャップ体の底面から側面にかけて曲面部が形成されるとともに、前記キャップ体の外側面における前記制振材が前記曲面部を覆うように形成された、請求項7に記載の超音波トランスデューサ。
- 前記キャップ体の端部において前記内部枠体の外側面に前記キャップ体の厚みに相当する段差部を形成し、前記キャップ体内における前記内部枠体の外径より前記キャップ体外における前記内部枠体の外径を大きくすることにより、前記キャップ体と前記内部枠体との間に段差をなくした、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の超音波トランスデューサ。
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