JPWO2005009075A1

JPWO2005009075A1 - 超音波送受波器

Info

Publication number: JPWO2005009075A1
Application number: JP2005511789A
Authority: JP
Inventors: 天池　信二; 信二天池; 西川　雅永; 雅永西川
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2006-11-24
Also published as: US20060232165A1; DE112004001315T5; WO2005009075A1; CN1823550A; KR20060029187A; KR100789764B1

Abstract

構造が簡略化されており、安定に供給でき、指向および残響特性等を劣化させることなく、信頼性および外観上の美観が改善された超音波送受波器を提供する。超音波送受波器５０は、ケース１と、防振部材２と、圧電素子３とを備える。ケース１は、底部４と内周壁５と外周壁６とを有し、これらが一体構造で構成されている。また、内周壁５と底部４により第一の凹部７が形成され、外周壁６と内周壁５と底部４により第二の凹部８が形成されている。第二の凹部８には、防振部材２が充填されており、圧電素子３は、第一の凹部７においてのケース１の底部上に固定されている。

Description

本発明は、自動車のバックソナーやコーナーソナー等の障害物センサに用いられる超音波送受波器に関する。

超音波送受波器は、超音波を利用してセンシングを行なうものであり、圧電振動子から超音波パルスを間欠的に送信し、被検出物からの反射波を圧電振動子で受信する。この送受波信号により被検出物との距離が測定される。圧電振動子は、有底のケースの振動面となる底部の内側に固着されている。しかし、外部からの不要な振動が、ケースの側壁からケースの底部およびその内面に設けられる圧電振動子に伝わりがちであった。また、ケースの振動面からの振動もケースの側壁に伝わるため、ケース側壁の保持方法によっては、上記振動が超音波送受波器の残響等の特性に影響を及ぼすことがあった。

そこで、このような課題を解決するために、下記の特許文献１には、以下のような超音波送受波器が提案されている。特許文献１に記載の超音波送受波器は、振動板を構成している底部に超音波振動子が固定される、筒状ケースを備えている。筒状ケースの外側には、筒状ケースを支持するための外側フレームが設けられている。さらに、その外側フレームと筒状フレームとの間に、振動エネルギーを吸収する介在部材が設けられている。
特開２００１−１６６９４

しかしながら、特許文献１に記載の超音波送受波器では、以下の問題があった。

特許文献１に記載の超音波送受波器では、超音波振動子を備える筒状ケースの外側に、振動エネルギーを吸収するために、介在部材が設けられている。しかし、車両等に超音波送受波器を取り付ける際に、介在部材を車両等に直接取り付けることが出来ないために、介在部材の外側に支持部材として外側フレームが設けられている。そのため、筒状ケースだけでなく、介在部材及び外側フレームを必要とし、部品点数が多いため、コストが上昇せざるを得なかった。また、車両等に搭載された際には、筒状ケース、介在部材及び外側フレームからなる層構造を有するため、美観を損ねるという問題もあった。

さらに、送受波を行うために、超音波振動子が取り付けられている底部側が外部に露出するように配置されるため、筒状ケースと外側フレームとの間に設けられた介在部材が、外部に露出するので、耐久性等の信頼性が低かった。

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消し、外部からの振動による特性の悪化が生じ難いだけでなく、部品点数を低減でき、それによって安価に製造することができ、さらに、車両等に搭載された際の美観に優れかつ耐久性等の信頼性においても優れている超音波送受波器を提供することにある。

本発明の超音波送受波器は、有底のケースの底部に圧電素子が取り付けられている構造を有する超音波送受波器であって、底部と、底部の内面に底部から遠ざかる方向に延びるように一体に連ねられた外周壁と、底部の内面に底部から遠ざかる方向に延びるように一体に連ねられており、かつ前記外周壁の内側に配置された内周壁とを有するケースを備え、前記内周壁と前記底部とにより第一の凹部が形成されており、前記外周壁と前記内周壁と前記底部とにより第二の凹部が形成されており、前記底部の第一の凹部に臨んでいる部分に取り付けられた圧電素子と、前記第二の凹部に充填された防振部材とをさらに備えることを特徴とする、超音波送受波器。

本発明に係る超音波送受波器のある特定の局面では、前記内周壁により囲まれている前記第一の凹部の前記底部と平行な方向に沿う断面形状が、異方性を有する形状とされている。好ましくは、上記異方性を有する形状は略楕円形とされる。

本発明に係る超音波送受波器のさらに他の特定の局面では、前記第一の凹部に臨んでいる部分において、前記底部が相対的に厚みが厚い肉厚部と、相対的に厚みが薄い薄肉部とを有し、前記圧電素子が厚肉部に取り付けられている。

本発明に係る超音波送受波器の別の特定の局面では、前記外周壁の内面により囲まれた部分の前記底部と平行な方向に沿う断面形状が円形である。

本発明に係る超音波送受波器のさらに他の特定の局面では、前記内周壁の厚みは前記外周壁の厚み以下である。

以上のような本発明の超音波送受波器によれば、ケースが底部に内周壁及び外周壁が連ねられて一体化されている一つの部品とされているため、部品点数の削減により、製造コストの上昇を抑制することができる。また、超音波送受波器の最外側部がケースにより構成されているので、超音波送受波器を車両等に直接搭載することが可能となる。また、防振部材が振動面側に、すなわち外側に露出しないため、高い信頼性を有すると供に、外観上の美観の向上した超音波送受波器を提供することが可能となる。

図１は本発明の超音波送受波器の一実施例の概略平面図である。図２は本発明の超音波送受波器の一実施例の概略断面図である。図３は本発明の超音波送受波器の別の実施例の断面平面図である。図４は本発明の超音波送受波器の別の実施例の概略断面図である。図５は本発明の超音波送受波器のさらに別の実施例の概略断面図である。図６は本発明の超音波送受波器のさらに別の実施例の概略平面図である。

符号の説明

１…ケース
２…防振部材
３…圧電素子
４…底部
５…内周壁
６…外周壁
７…第一の凹部
８…第二の凹部
９ａ、９ｂ…素子電極
１０…内周壁の内側部
１１…内周壁の外側部
１２…薄肉部
１３…厚肉部
１４…振動面
ｄ…厚肉部の厚み
ｅ…第二の凹部の厚み
ｆ…内周壁の厚み
ｇ…外周壁の厚み
５０、６０…超音波送受波器

以下、本発明の実施例について添付図に基いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例における超音波送受波器の概略平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ部断面図を示す。

図１および図２において、超音波送受波器５０は、ケース１と、防振部材２と、圧電素子３とを備える。

ケース１は、底部４と内周壁５と外周壁６とを備え、底部４は、内周壁５及び外周壁６と一体に構成されている。すなわち、ケース１は、一つの部品として構成されている。また、上記内周壁５は、底部４の内面に、該底部４から遠ざかる方向に延びるように連ねられており、外周壁６もまた、底部４の内面から底部４から遠ざかる方向に延びるように連ねられている。内周壁５は、外周壁６の内側に配置されている。

ケース１は、特に限定されないが、金属材料によって形成されている。金属材料としては、好ましくは、例えば軽量で加工性がよく、錆びにくいアルミニウム、またはアルミニウム合金等が用いられる。また、ケース１では、底部４と内周壁５により、第一の凹部７が形成されている。また、第一の凹部７内では底部４の上面に圧電素子３が固定されている。底部４の第１の凹部７に臨んでいる部分が、振動面１４を構成している。

圧電素子３は、圧電基板の両主面に素子電極９ａ、９ｂを形成した構造を有する。一方の素子電極９ｂが第一の凹部の底部４の内面中央部に導電性接着剤により接合されている。ケース１内に納められた圧電素子３の他方の素子電極９ａに、電気的な接続のために、リード線等が取り付けられる（図示せず）。

超音波送受波器５０においては、圧電素子３に交流電圧を印加すると、振動面１４が振動し、音波を発生し、底部４の外面側である外部Ｂに放射される。逆に、被検出部で反射した反射波を受信することにより、振動面１４が振動し、これにより発生した歪が圧電素子３で電気信号に変換され、被検出部の検出が行なわれる。

底部４と内周壁５と外周壁６とにより第二の凹部８が形成されている。第二の凹部８には、防振部材２が充填されている。防振部材２は、シリコンゴムやウレタンゴム等からなる弾性接着剤等の弾性材料を用いて形成されている。防振部材２は、振動面１４における残響振動を抑制して受信時の残響時間を短くするように作用する。従って、残響特性が良好とされる。また、防振部材２は、圧電素子３に接しないように配置されているので、圧電素子３の励振には影響を及ぼさず、超音波送受波器５０の共振周波数や感度を変化させることなく残響振動を抑制できる。また、外部からの不要な振動の振動面１４および圧電素子３への伝搬を抑制することができる。

さらに、ケース１が上記構造を有するため、超音波送受波器５０は、車両１５に直接搭載され得る。また、車両１５への搭載時に外部Ｂへの露出部となる部分は、ケース１の底部４の外面であるため、防振部材２は外部Ｂに露出しない。従って、耐久性も高められる。

また、内周壁５の内側部１０の底部４に平行な方向に沿う断面形状は、互いに直交する径の寸法が異なる形状である、略楕円形とされている。この構造により、指向特性に異方性を持たすことが可能となる。なお、楕円形に限らず、外周壁５の内側部１０の底部４に平行な断面方向の形状が、円ではなく、異方性を有する形状である場合、同様に指向特性に異方性をもたすことができる。従って、上記断面形状は図１に示す略楕円形状に限らず、様々な異方性を有する形状とすることができる。

次に、図３に本発明の別の実施例の概略平面図、図４に図３のＣ−Ｃ部断面図を示す。図３および図４に示す超音波送受波器６０は、図１および図２に示した内容と同様の箇所については同様の番号を付与した。また、図１および図２と同様な箇所については、詳細な説明を省略する。

図３、図４において超音波送受波器６０は、第一の凹部７に臨む部分において底部４は、薄肉部１２と厚肉部１３とを備える。厚肉部１３上に圧電素子３が固定されている。

また、第一の凹部７において、第一の凹部７の前述した類似形状である略楕円形の長径方向において、底部４がより大きな面積を有するように、薄肉部１２が形成されている。これにより、長径方向における超音波送受波器６０の指向性を狭くすることができ、異方性の高い指向性を備えた超音波送受波器６０を構成することが可能となる。また、圧電素子３は、厚肉部１３に設けられているので、耐衝撃性も向上する。

次に、図５に本発明のさらに別の実施例の概略断面図を示す。

図５に示すように、第一の凹部７における底部４の厚肉部１３の厚みをｄ、第二の凹部８における底部４の厚みをｅとした時、厚肉部１３の厚みｄは第二の凹部８における底部４の厚みｅ以上である。この構成により、振動面１４の振動がケース１の外周壁６に伝搬することをさらに抑制することが可能となる。図５においては、図４と同様の内容については、同様な符号を用い、また、同様の内容については、詳細な説明は省略する。

次に、図６に本発明のさらに別の実施例の概略平面図を示す。

図６に示すように、内周壁５の内側部１０と外側部１１は、いずれも底部４と平行な断面形状が楕円形であり、かつ両楕円形は、同一の中心を有する。また、ケース１の内周壁５の厚みをｆ、外周壁６の厚みをｇとした時、ケース１の内周壁５の厚みｆが外周壁６の厚みｇ以下である。この構成により、底部４を構成する振動面１４の振動をケース１の外周壁６に伝搬することをさらに抑制することが可能となる。図６においては、図３同様の内容については、同様な符号を用い、また、同様の内容については、詳細な説明は省略する。

Claims

有底のケースの底部に圧電素子が取り付けられている構造を有する超音波送受波器であって、
底部と、底部の内面に底部から遠ざかる方向に延びるように一体に連ねられた外周壁と、底部の内面に底部から遠ざかる方向に延びるように一体に連ねられており、かつ前記外周壁の内側に配置された内周壁とを有するケースを備え、
前記内周壁と前記底部とにより第一の凹部が形成されており、前記外周壁と前記内周壁と前記底部とにより第二の凹部が形成されており、
前記底部の第一の凹部に臨んでいる部分に取り付けられた圧電素子と、
前記第二の凹部に充填された防振部材とをさらに備えることを特徴とする、超音波送受波器。
前記内周壁により囲まれている前記第一の凹部の前記底部と平行な方向に沿う断面形状が、異方性を有する形状であることを特徴とする、請求項１に記載の超音波送受波器。
前記異方性を有する形状が略楕円である、請求項２に記載の超音波送受波器。
前記第一の凹部に臨んでいる部分において、前記底部が、相対的に厚みが厚い肉厚部と、相対的に厚みが薄い薄肉部とを有し、前記圧電素子が厚肉部に取り付けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波送受波器。
前記外周壁の内面により囲まれた部分の前記底部と平行な方向に沿う断面形状が円形である請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波送受波器。
前記内周壁の厚みは前記外周壁の厚み以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波送受波器。