JP4839587B2 - 超音波センサの取付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、超音波センサの取付け構造に関するもので、特に車両のバンパに取付けられ、障害物の存在を検知するための超音波センサの取付け構造に関するものである。

従来、例えば車両のバンパに取付けられ、障害物の存在を検知するための超音波センサの取付け構造として、例えば特許文献１に開示されたものがある。

特許文献１において、バンパ（支持体）には貫通孔が設けられ、超音波センサ（超音波検知器）は、バンパの外面側から貫通孔に挿入されて、一端がバンパの外面側における開口縁部に当接するように構成されている。また、超音波センサとバンパとの間で弾性変形する１つのコイルばね（弾性部材）が、超音波センサの一部を内部に収容するように、超音波センサに設けられている。そして、コイルバネと、外面側における開口縁部に当接する超音波センサの一端とでバンパを狭持し、超音波センサをバンパに固定している。
特開２００１−６６３５９号公報

しかしながら、上述の構成においては、超音波センサをバンパの外面側から貫通孔に挿入して固定する構成であるので、超音波センサの構造が貫通孔の大きさ及び形状の制約を受ける。すなわち、超音波センサの設計自由度が低いという問題がある。

また、超音波センサの一部を内部に収容するよう設けられた１つのコイルばねによってバンパを狭持している。従って、バンパの板厚、バンパＲ、超音波センサに対するバンパ角度等が変化した場合、１つのコイルばねでは均等にバンパを保持できない（押さえられない）という問題がある。すなわち、バンパと超音波センサとの間にがたつきが生じる。

本発明は上記問題点に鑑み、超音波センサの設計自由度を向上でき、且つ、バンパを均等に保持できる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。

上記目的を達成する為に請求項１〜８に記載の発明は、貫通孔の形成された取付け部に対し、センサ部が貫通孔に挿入された状態で超音波センサを固定する超音波センサの取付け構造に関するものである。

先ず請求項１に記載のように、取付け部に、当該取付け部の表面側において貫通孔の開口縁部に当接するフランジ部と、当該フランジ部から貫通孔を通して取付け部の裏面側に突出し、超音波センサを保持する保持部を有する保持部材を設け、超音波センサの筐体に、一部が固定され、筐体と取付け部の裏面との間で弾性変形するばね部を２つ設け、２つのばね部とフランジ部とにより、取付け部を狭持してなるものであり、２つのばね部は、夫々コイルばねを含み、貫通孔の両側における取付け部の裏面に当接することを特徴とする。

このように本発明によると、取付け部に超音波センサを保持する保持部材を設けており、取付け部の裏面側から、貫通孔に超音波センサのセンサ部を挿入することができる。従って、従来のように、超音波センサを取付け部の表面側から貫通孔に挿入して固定しなくとも良いので、超音波センサの設計自由度を向上できる。

また、超音波センサに２つのばね部を設けているので、バンパの板厚、バンパＲ、超音波センサに対するバンパ角度等が変化しても、それぞれのばね部が取付け部に追従して弾性変形する。そして、適度な押さえ力でバンパを押さえることができる。従って、本発明の取付け構造によると、バンパを均等に保持でき、超音波センサを安定してバンパに固定しておくことができる。

２つのばね部は、それぞれが独立した２つのばね部でも良いし、すくなくとも一部のばね部が連結されて一体化された構成としても良い。一体化された構成としては、例えば請求項２に記載のように、連結部を介して２つのばね部を連結してなるダブルトーションスプリングとして構成されたものを適用することができる。このように、複数のばね部として、連結部を介して一体化させたものを適用すると、超音波センサへばね部を設ける際の工数を削減することができる。

具体的には、請求項３に記載のように、超音波センサの筐体に、連結部のうち、その略中間位置を係止させる突起部と、略中間位置とばね部との間をそれぞれ位置決めする２つの位置決め部を設けることで、ダブルトーションスプリングを超音波センサの筐体に着脱可能な構成とすることができる。

尚、請求項４に記載のように、突起部及び位置決め部は、互いが筐体の隣接する面に設けられていることが好ましい。このような構成とすると、３次元方向の連結部の挙動を規制し、ブルトーションスプリングを超音波センサの筐体にしっかりと固定することができる。

取付け部が金属からなる場合、請求項５に記載のように、ばね部は、絶縁体を介して、取付け部に当接するように構成されていることが好ましい。取付け部とばね部が異種金属から構成される場合、電食（電位差による腐食）が生じる恐れがある。しかしながら、上述の構成とすると、請求項１〜４のいずれかに記載の構成であっても、電食を防止することができる。

その際、絶縁体は、請求項６に記載のように、取付け部に対するばね部の当接部位を被覆するように設けられても良いし、請求項７に記載のように、ばね部と取付け部との間に配置されても良い。

尚、請求項１〜７のいずれかに記載の超音波センサの取付け構造は、請求項８に記載のように、取付け部が車両のバンパである場合に好適である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。尚、以下の実施形態においては、取付け部としての車両のバンパに、車両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を取付ける例を示す。
（第１の実施形態）
本実施形態におけるバンパへの超音波センサの取付け構造を説明するために、先ず、当該構造を構成する、超音波センサ及び保持部材について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、超音波センサ及び保持部材の概略構成を示す図であり、保持部材へ超音波センサを組み付ける前の状態を示している。図２は、ばね部を説明するための図であり、（ａ）は固定後の状態を示す図、（ｂ）は超音波センサへの固定方法を説明するための図である。尚、以下の説明においては、本実施形態の特徴である取付け構造に関係する部分について詳細に説明する。それ以外の部分については、公知の技術を適用することができる。

図１に示すように、超音波センサ１００は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなる筐体１０１の内部に、図示されない圧電振動子や当該圧電振動子に接続される回路部等を収納してなるものであり、圧電振動子を有するセンサ部１１０、保持部材との間で係合状態を形成する固定部１２０、及び、回路部を有する基部１３０とにより構成される。

センサ部１１０は、基部１３０の一面から略円筒形状をもって突出しており、その先端面１１１の内面側に圧電振動子が貼着されている。すなわち、圧電振動子により、振動板をなす略円形状の先端面１１１を振動させて超音波を送信し、障害物にて反射された超音波を、同じ圧電振動子により受信して、その障害物を検出するよう構成されている。このセンサ部１１０が、バンパの貫通孔に挿入された状態で保持部材の保持部（後述する）に収容される部位である。

固定部１２０は、センサ部１００が突出する基部１３０の一面から、圧電振動子の検出軸を中心としてセンサ部１１０よりも外周側において、センサ部１１０に対して並行に突出し、その内部に後述する保持部材を収容する。そして、超音波センサ１００を保持部材に固定するために、保持部材に設けられた係止部（後述する）を係止させる被係止部１２１を有している。

本実施形態において、固定部１２０は、筐体１０１と同一材料を用いて一体的に設けられており、圧電振動子の検出軸を中心とする円筒を複数に分割してなる。分割された各固定部１２０は、基部１３０から起立する部位と、２つの起立部位を架橋する架橋部からなるアーチ状に設けられ、上述の架橋部を保持部材に設けられた係止部（後述する）を係止させる被係止部１２１としている。尚、符号１２０ａで示す固定部は、被係止部１２１（図示せず）を先端側に有し、後端側を押圧することにより係止状態が解除される、所謂ランス構造として構成されている。

基部１３０は、筐体１０１で構成される内部空間に、リードを介して圧電振動子に接続される回路部等を有しており、保持部材のフランジ部（後述する）とともにバンパを狭持する金属製の連結ばね部１４０が設けられている。

ここで、連結ばね部１４０について、図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図２は、連結ばね部１４０を説明するための図であり、（ａ）は固定後の状態を示す図、（ｂ）は超音波センサ１００への固定方法を説明するための図である。

本実施形態においては、連結ばね部１４０として、２つのばね部１４０ａ，１４０ｂを連結部１４０ｃにより連結して一体化してなるダブルトーションスプリングを適用している。２つのばね部１４０ａ，１４０ｂが、特許請求の範囲で示すところのばね部である。

連結ばね部１４０は、基部１３０において、センサ部１１０が突出する一面１３０ａの隣接面１３０ｂに設けられた突起部１３１ａにて、連結部１４０ｃの略中間位置が係止され、一面１３０ａに設けられた位置決め部１３１ｂにて、上述の中間位置と両ばね部１４０ａ，１４０ｂとの間の連結部１４０ｃの部位が位置決めされるように構成されている。また、連結部１４０ｃは、基部１３０に固定された状態で、基部１３０の一面１３０ａ及び隣接面１３０ｂに沿うように、基部１３０の一面１３０ａと隣接面１３０ｂとの境界にて折曲されている。また、連結部１４０ｃの中間位置が頂点となるように、中間位置から基部１３０の一面１３０ａと隣接面１３０ｂとの境界までの範囲が、略くの字状に折曲されている。

従って、図２（ｂ）に示すように、連結部１４０ｃの中間位置を突起部１３１ａに係止させた状態で、白抜き矢印方向に連結ばね部１４０を回転させることにより、連結部１４０ｃを位置決め部１３１ｂに位置決めすることができる。このように、連結ばね部１４０を基部１３０に容易に固定することができる。尚、図２（ｂ）中において、固定途中の連結ばね部１４０を二点鎖線で示している。また、突起部１３１ａ及び位置決め部１３１ｂは、互いが基部１３０の隣接する面に設けられており、基部１３０の一面１３０ａ、隣接面１３０ｂ、及び突起部１３１ａによって、連結部１４０ｃの３次元方向の挙動が規制される。従って、本実施形態の構成によると、連結ばね部１４０を超音波センサ１００にしっかりと固定することができる。

また、一方のばね部１４０ａ側の連結部１４０ｃを位置決め部１３１ｂから外すとともに、基部１３０のコーナー部１３０ｃから外れるまで外周方向に移動させることにより、突起部１３１ａとの係止状態及び他方の位置決め部１３１ｂとの位置決め状態を解除し、連結ばね部１４０を基部１３０から取り外すことができる。このように、連結ばね部１４０を基部１３０から容易に取り外すことができる。尚、ばね部１４０ｂ側の連結部１４０ｃを移動させて取り外しても良い。

このように、本実施形態における連結ばね部１４０は、超音波センサ１００の基部１３０（筐体１０１）に対して、着脱可能に設けられている。尚、図２（ａ）において、符号１３２は、外部出力端子としてのコネクタ部を示している。

次に、図１に示すように、保持部材２００は、バンパ３００の表面側（外面側）において貫通孔３０１の開口縁部に当接するフランジ部２１０と、当該フランジ部２１０に連結し、貫通孔３０１を通してバンパ３００の裏面側（内面側）に突出する筒状の保持部２２０とにより構成される。尚、本実施形態において、保持部材２００は超音波センサ１００の筐体１０１同様、ＰＢＴを構成材料としており、バンパ３００も、合成樹脂を構成材料としている。

保持部２２０は、筒状の内部に超音波センサ１００のセンサ部１１０を収容するとともに、超音波センサ１００の固定部１２０に収容されるように構成されている。また、保持部２２０には、仮止め用爪部２２１と係止部２２２が設けられている。

仮止め用爪部２２１は、フランジ部２１０との間の対向距離が、バンパ３００の厚さよりも長く、保持部２２０からの突起頂点が裏面側の開口縁部の前面に配置されるように構成されている。従って、貫通孔３０１に保持部２２０を挿入させやすく、且つ、超音波センサ１００が保持部材２００に固定されるまでの間、保持部材２００をバンパ３００に保持しておくことができる。

係止部２２２は、保持部２２０から突起しており、超音波センサ１００の固定部１２０に設けられた被係止部１２１に対応して設けられている。

そして、バンパ３００に保持部材２００が仮止めされた状態で、白抜き矢印方向に超音波センサ１００を移動させ、保持部２２０にセンサ部１１０を挿入させる。これにより、超音波センサ１００がバンパ３００に取り付けられる。

次に、バンパ３００に対する超音波センサ１００の取付け構造について、図３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図３は超音波センサ１００の取付け構造を説明するための図であり、（ａ）は上側から見た図、（ｂ）は（ａ）の右側から見た図である。尚、図３（ａ），（ｂ）においては、バンパ３００のみを断面で示しており、図３（ｂ）においては、連結ばね部１４０の当接状態を示すために、バンパ３００の一部を破線で示している。

図１に示した超音波センサ１００のセンサ部１１０は、先端面１１１が保持部材２００の外面と略同一平面となるよう保持部２２０に挿入され、この挿入状態で、図３（ａ），（ｂ）に示すように、超音波センサ１００の固定部１２０に設けられた被係止部１２１に保持部２２０に設けられた係止部２２２が係止されている。そして、超音波センサ１００の基部１３０に連結部１４０ｃが固定された連結ばね部１４０は、それぞれのばね部１４０ａ，１４０ｂを挟んで連結部１４０ｃの他端側がバンパ３００の裏面に当接し、バンパ３００の表面側の開口縁部に当接しているフランジ部２１０とともに、バンパ３００を狭持している。すなわち、係止部２２２及び被係止部１２１との係止状態により、バンパ３００に仮止めされた保持部材２００に超音波センサ１００が固定され、保持部材２００のフランジ部２１０と連結ばね部１４０とによるバンパ３００の狭持によって、超音波センサ１００及び保持部材２００は、バンパ３００に対して固定されている。

このように本実施形態においては、バンパ３００に超音波センサ１００を保持する保持部材２００を設けており、バンパ３００の裏面側から、貫通孔３０１に超音波センサ１００のセンサ部１１０を挿入することができる。従って、従来のように、超音波センサ１００をバンパ３００の表面側から貫通孔３０１に挿入して固定しなくとも良いので、固定部１２０や基部１３０の外径を貫通孔３０１の直径よりも大きくすることができる。すなわち、超音波センサ１００の設計自由度を向上できる。

また、本実施形態においては、超音波センサ１００の筐体１０１に、一部が固定され、筐体１０１とバンパ３００の裏面との間で弾性変形する２つのばね部１４０ａ，１４０ｂを設けている。従って、例えば図４に示すように、バンパ３００の変動や変形（例えばバンパ３００を構成する樹脂のクリープによる）によって、バンパ３００の板厚、バンパＲ、超音波センサ１００のセンサ部１１０に対するバンパ３００の角度等が変化しても、それぞれのばね部１４０ａ，１４０ｂがバンパ３００の変動・変形に追従して弾性変形する。そして、バンパ３００を適度な押さえ力で押さえることができる。従って、本実施形態に示す超音波センサ１００の取付け構造は、バンパ３００を均等に保持でき、超音波センサ１００を安定してバンパ３００に固定しておくことができるものである。尚、図４は、本実施形態の特徴部分を説明するための図であり、二点鎖線で示すバンパ３００及び連結ばね部１４０が、バンパ３００の変形後の状態を示している。

また、本実施形態においては、２つのばね部１４０ａ，１４０ｂを連結部１４０ｃにより連結し、連結ばね部１４０（ダブルトーションスプリング）として一体化している。従って、超音波センサ１００へ複数のばね部１４０ａ，１４０ｂを設ける際の工数を削減することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。

本実施形態において、バンパ３００を保持部材２００のフランジ部２１０とともに狭持するために、２つのばね部１４０ａ，１４０ｂを適用する例を示した。しかしながら、超音波センサ１００に設けられるばね部の個数は２個に限定されるものではなく、複数であれば良い。また、２つのばね部１４０ａ，１４０ｂが連結部１４０ｃを介して一体化された状態で、連結ばね部１４０として超音波センサ１００に設けられる例を示した。しかしながら、２つのばね部１４０ａ，１４０ｂは、それぞれが単独で超音波センサ１００に設けられても良い。その際、例えば２つのばね部１４０ａ，１４０ｂがそれぞれコイルばねからなり、２つのばね部１４０ａ，１４０ｂを放射状に配置（１つのばね部１４０ａの中にもう１つのばね部１４０ｂを配置）した場合、バンパ３００の変動・変形に対する複数のばね部１４０ａ，１４０ｂの効果が小さくなる。従って、バンパ３００を均等に保持するには、本実施形態で示したように、複数のばね部１４０ａ，１４０ｂを、分散して配置すると良い。尚、連結ばね部１４０を構成するばね部の個数も２個に限定されるものではない。

また、本実施形態において、保持部材２００の保持部２２０に係止部２２２を設け、超音波センサ１００の固定部１２０に被係止部１２１を設けて、係止部２２２を被係止部１２１に係止させることにより、超音波センサ１００をバンパ３００に仮止めされた保持部材２００に固定する例を示した。しかしながら、保持部材２００に対する超音波センサ１００の固定方法は上記例に限定されるものではない。それ以外にも、嵌合、ねじ締結、溶着等、公知の技術を適用することができる。また、保持部材２００の保持部２２０に被係止部１２１を設け、超音波センサ１００のセンサ部１１０又は固定部１２０に係止部２２２を設けた構成としても良い。

また、本実施形態においては、便宜上、超音波センサ１００を構成する部位として、センサ部１１０と基部１３０とを別個に設定した。しかしながら、基部１３０がセンサ部１１０の一部として構成されても良い。

また、本実施形態においては、樹脂を構成材料としてバンパ３００が形成されている例を示した。しかしながら、バンパ３００が金属を構成材料として形成される場合、バンパ３００と当該バンパ３００に当接する連結ばね部１４０の構成材料が異種金属であると、電食（電位差による腐食）が生じる。従って、バンパ３００が金属からなる場合、絶縁体を介して、連結ばね部１４０がバンパ３００に当接するように構成することが好ましい。例えば、図５（ａ）に示すように、バンパ３００に対する連結ばね部１４０の当接部位を絶縁体１４１ａにより被覆（例えばコーティング）しても良いし、図５（ｂ）に示すように、連結ばね部１４０とバンパ３００との間に絶縁体１４１ｂを配置（例えばバンパ３００に絶縁体１４１ｂを接着）した構成としても良い。その際、絶縁体としては、バンパ３００の変動・変形に追従するように、好ましくは弾性変形可能な材料からなるものを適用することが好ましい。尚、図５は、本実施形態の変形例を示す図であり、（ａ）は絶縁体１４１ａを連結ばね部１４０に被覆した場合、（ｂ）は絶縁体１４１ｂをバンパ３００に固定した場合を示す図である。

尚、本実施形態において、車両のバンパ３００に、保持部材２００を介して超音波センサ１００を取付ける例を示したが、取付け部は上記例に限定されるものではない。

本実施形態の取付け構造に適用される超音波センサ及び保持部材の概略構成を示す図であり、保持部材へ超音波センサを組み付ける前の状態を示している。 ばね部を説明するための図であり、（ａ）は固定後の状態を示す図、（ｂ）は超音波センサへの固定方法を説明するための図である。 超音波センサの取付け構造を説明するための図であり、（ａ）は上側から見た図、（ｂ）は（ａ）の右側から見た図である。 本実施形態の特徴部分を説明するための図である。 変形例を示す図であり、（ａ）は絶縁体をばね部に被覆した場合、（ｂ）は絶縁体をバンパに固定した場合を示す図である。

符号の説明

１００・・・超音波センサ
１１０・・・センサ部
１１１・・・先端面
１２０・・・固定部
１２１・・・被係止部
１３０・・・基部
１３１ａ・・・突起部
１３１ｂ・・・位置決め部
１４０・・・連結ばね部（１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃを含む）
１４０ａ，１４０ｂ・・・ばね部
１４０ｃ・・・連結部
２００・・・保持部材
２１０・・・フランジ部
２２０・・・保持部
２２２・・・係止部
３００・・・バンパ（取付け部）
３０１・・・貫通孔

Claims (8)

1. 貫通孔の形成された取付け部に対し、センサ部が前記貫通孔に挿入された状態で超音波センサを固定する超音波センサの取付け構造であって、
   前記取付け部に、前記取付け部の表面側において前記貫通孔の開口縁部に当接するフランジ部と、当該フランジ部から前記貫通孔を通して前記取付け部の裏面側に突出し、前記超音波センサを保持する保持部を有する保持部材を設け、
   前記超音波センサの筐体に、一部が固定され、前記筐体と前記取付け部の裏面との間で弾性変形するばね部を２つ設け、
   ２つの前記ばね部と前記フランジ部とにより、前記取付け部を狭持してなるものであり、
   ２つの前記ばね部は、夫々コイルばねを含み、前記貫通孔の両側における前記取付け部の裏面に当接することを特徴とする超音波センサの取付け構造。
2. ２つの前記ばね部は、連結部を介して連結してなるダブルトーションスプリングとして構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付け構造。
3. 前記超音波センサの筐体に、前記連結部のうち、その略中間位置を係止させる突起部と、前記略中間位置と前記ばね部との間をそれぞれ位置決めする２つの位置決め部を設け、
   前記筐体に対して、前記ダブルトーションスプリングを着脱可能な構成としたことを特徴とする請求項２に記載の超音波センサの取付け構造。
4. 前記突起部及び前記位置決め部は、互いが前記筐体の隣接する面に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波センサの取付け構造。
5. 前記取付け部は金属からなり、
   前記ばね部は、絶縁体を介して、前記取付け部に当接するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の超音波センサの取付け構造。
6. 前記絶縁体は、前記取付け部に対する前記ばね部の当接部位を被覆するように設けられていることを特徴とする請求項５に記載の超音波センサの取付け構造。
7. 前記絶縁体は、前記ばね部と前記取付け部との間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の超音波センサの取付け構造。
8. 前記取付け部は、車両のバンパであることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の超音波センサの取付け構造。

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