JPH0445354Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、電気付勢に応じて超音波を発生す
る、あるいは、音波に応じた電気信号を発生する
超音波トランスジユーサに関する。

（従来の技術） 電圧を機械的変位（形状や位置の変化）に変換
し、圧力を電気信号に変換し得る電気値に変換す
る電気／振動変換素子に振動板を固着した超音波
トランスジユーサは公知である。

第６図に従来の超音波トランスジユーサの一例
を示す。これにおいて、カツプ状の金属製振動板
１の内面に、電圧の印加により変形し、圧力の印
加により電圧を発生するピエゾ素子でなる電気／
振動変換素子２が、その１つの電極を振動板１に
接触された状態で接合されている。素子２のもう
１つの電極には電気リード３の一端が接続されて
おり、電気リード３の他端は端子ピン４に接続さ
れている。振動板１には電気リード５の一端が接
続され、電気リード５の他端は端子ピン６に接続
されている。

底面を金属キヤツプ７で被覆し上面側のフラン
ジ面にＯリング状の弾性材９を接合した絶縁体基
台８に、Ｏリング１０をはめて振動板１の開口縁
を噛合せて、該開口縁をリング状１１にかしめて
該振動板１が基台８に一体に固着されている。

弾性材９およびＯリング１０は、振動板１と基
台８の間を水密にして、ゴミや液体（代表的には
水）の侵入を防止し、かつ、振動板１の振動を防
げない。

端子ピン４−６間に超音波周波数の電圧を印加
すると、該周波数で素子２が径方向に伸縮し、こ
れにより振動板１が変化し、振動板１の外部に超
音波を発生する。

この種の超音波トランスジユーサの使用態様の
一例を第７ａ図に示す。これは車両後部の障害物
有無および、障害物が有る場合は障害物の距離を
検出するために、車両の後部バンパーに超音波ト
ランスジユーサを備えた車両を示す。この例で
は、１つのトランスジユーサより超音波を発信し
て、他の１つ以上のトランスジユーサで反射超音
波を検出する。他に、超音波を発信したトランス
ジユーサで反射波を検出する使用態様もある。

トランスジユーサを装着した超音波センサベー
ス１２の横断面を第７ｂ図に示す。車体の振動が
トランスジユーサに影響しないように、トランス
ジユーサは更に弾性材１３を介してべース１２に
固着されている。

しかし、一般にこの種のトランスジユーサは出
力が弱いために、車両の適当な空間に配設された
信号処理装置にトランスジユーサの出力信号を伝
送する際には、出力信号に重畳する誘導ノイズの
影響が無視できない。そこで、従来は誘導ノイズ
の影響を排除するために、トランスジユーサに近
接してトランスジユーサの出力を増幅する増幅器
を配設し、トランスジユーサの出力を誘導ノイズ
の影響が無視できるまで増幅した後に信号処理装
置に伝送する構成がとられていた。

（考案が解決しようとする問題点） この種のトランスジユーサでは、一つのトラン
スジユーサが反射波を検出できる範囲が限られて
いるため、車両周囲の障害物を検出する場合には
複数のトランスジユーサを使用して、車両周囲の
障害物検出範囲をカバーしなくてはならない。従
つて、障害物検出範囲を拡大するためにはトラン
スジユーサを増設するだけでなく、増幅器も増設
する必要があり、回路の複雑化、およびコスト高
となる問題点があつた。

また、トランスジユーサ自体が誘導ノイズの影
響を受けた場合には、トランスジユーサに近接し
て増幅器を配設する方法では出力信号とともに誘
導ノイズも増幅されてしまうため、誘導ノイズの
影響が排除できないという問題点もあつた。

また、第６図に示されるように、振動板１の超
音波放射方向の突出長が大きく、弾性材９とＯリ
ング１０による弾性シール構造を支持するために
基台８が厚い上に、更に弾性材１３が介挿される
ので、しかも端子ピンが超音波放射方向（と逆向
き）に延びているので、トランスジユーサを収納
するセンサべース１２の厚みが大きくなり、バン
パーBRよりの突出長が大きい。したがつて、ベ
ース１２に物が当つてトランスジユーサが機能不
全となり易い。第７ａ図に示す態様では、ベース
１２に物が当るまでに、それがトランスジユーサ
で検出され、車両が停止されるはずであるが、停
止中に物が当ることが多い。また洗車のときに邪
魔になる。のみならず、振動板１全体が基台８お
よびベース１２とは浮いていなければならない
が、ベース１２の収納穴の内側面と振動板１の外
側面の間に泥やゴミが入り易く、これにより振動
板１の機能が低下する。あるいは機能不全とな
る。泥やゴミの除去が困難であり、物体検出不能
状態になり易い。

バンパーBRが物に当つてもよいように、バン
パーBRの内方にトランスジユーサを収納する使
用態様もある。その外観を第８ａ図に示し、横断
面を拡大して第８ｂ図に示す。この使用態様で
は、バンパーBRをその本来の用途（物の排除お
よび車両本体への物の衝突防止）に使用すること
と、超音波の指向方向を狭く限定することを意図
して、センサベース１４をホーン状にして、その
元部にトランスジユーサを装備している。これに
おいてはセンサベース１４内に泥やゴミが入り、
その除去が困難であり、物体検出不全になり易
い。

そこで本考案では、誘導ノイズの影響を受けに
くく、超音波発振方向（受信専用では超音波到来
方向）の厚みが小さい超音波トランスジユーサを
構成することを目的とする。

〔考案の構成〕

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために講じた手段は、カツ
プ状に突出した振動空間包囲部とそれに連続する
平板部を有する振動部材と、該振動空間包囲部の
内面に接合された電気／振動変換素子と、厚み方
向に貫通した電気リード通し穴を有し、振動部材
の平板部に接合され、電気／振動変換素子の周り
の振動空間を実質上閉じる、弾力性が低い支持基
板と、該支持基板の外表面に接合された弾性部材
と、該弾性部材の外表面に接合され、一端が接地
された導電体板、および、一端が電気／振動変換
素子の電極に接続され、電気リード通し穴を貫通
して支持基板に沿つて支持基板の外側面外方に延
びた電気リードとを備えたことである。

（作用） 前記本考案の構成によれば、電気／振動変換素
子及び電気リードに沿つて配された導電体板が接
地しているため、電気／振動変換素子および電
気／振動変換素子に接続された電気リードが電気
的に遮蔽され、誘導ノイズの影響を受けにくくな
る。

また、前記構成のトランスジユーサは、振動部
材の平板部が支持基板と一体で固定であり、カツ
プ状部が振動する。支持基板は超音波振動に関し
ては剛体であり、超音波振動の、振動部材以外へ
の伝播を阻止し超音波発／受信効率を高くする。
従来と比較して、弾性材９，Ｏリング１０および
取付用弾性材１３の組合せが、本考案では前記弾
性部材だけになるので、超音波発／受信方向の厚
みが極く小さくなり、取付けが容易になるばかり
でなく、振動部材においては、カツプ状部に連続
する平板部があるので、泥やゴミなどの除去が容
易である。

本考案の好ましい実施例では、電気／振動変換
素子の１つの電極は、前述のように電気リードを
外部に引出して超音波発信回路および／又は受信
回路に接続するが、もう１つの電極は、従来と同
様に振動部材たる金属製の振動板に当接させる。
この電極は通常アース接続（共通電位接続）され
る。そこで、振動板の平板部にリベツト穴を開
け、また支持基板にもこれに対応する穴を開けて
これらの穴にリベツトを通して支持基板の外表面
に電気接続タブを当ててリベツト止めする。この
電気接続タブは、そのまま、又は電気リードを介
してアースに接続する。前記した導電体板、およ
び振動板を接地することによつて、トランスジユ
ーサの外壁が接地されると、さらに同ノイズの影
響を受けにくくなる。トランスジユーサの所要部
（例えばバンパー）への取り付けを容易にするた
めに、また、取り付け強度を強くするために、弾
性部材の外表面には、アルミ板などを接合してい
る。これを、導電体板として利用し、そのまま、
又は電気リードを介してアースに接続する。ま
た、取り付け作業を容易にするために、該導電体
板に取付具を固着する。

（実施例） 第１図に本考案の一実施例の外観を示し、第２
図および第４図にその−線断面および−
線断面を示し、第３図に組立前の構成要素の外観
を示す。振動板１は長方形のアルミ薄板であり、
プレスにより非対称台錐形のカツプ状部が、平板
部より突出させて形成されている。このカツプ状
部の最突出部の内面に円板状のピエゾ素子２、す
なわち電気／振動変換素子が接合され、その表面
の電極が振動板１に接触している。もう１つの電
極には電気リード３の一端が接続されている。

振動板１の平板部の長辺には、90度の折返し１
ａ，１ｂが形成され、平板部には、鉄板１５、す
なわち振動板１の振動に対しては剛体として作用
し振動を遮断する弾力性が低い支持基板、の表面
が接合され、また、折返し１ａ，１ｂに鉄板１５
の長辺の側面が接合されている。この鉄板１５が
振動板１のカツプ状の内空間を閉じている。この
鉄板１５には、それを厚み方向に貫通するリード
引出し穴２２が開けられており、この穴２２を電
気リード３が貫通して鉄板１５に沿つてその外側
端（短辺）に引き出されている。

また、振動板１の平板部と鉄板１５のもう１つ
の短辺の縁部には、リベツト１６を通す穴が開け
られており、この穴にリベツト１６が通され、リ
ベツト１６のかしめにより電気端子タブ１７が鉄
板１５に接合して固着されている。振動板１が金
属板（アルミ薄板）であつて導電体であり、リベ
ツト１６および鉄板１５も勿論導電体であるの
で、タブ１７は、リベツト１６および振動板１を
通して、また、鉄板１５および振動板１を通し
て、ピエゾ素子２の１つの電極に電気的に接続さ
れていることになる。

鉄板１５の、ピエゾ素子２に対向する面の裏側
の面には、弾力性が高く振動（トランスジユーサ
支持部よりの振動）吸収効果が高く、空気孔の多
い材質の発泡剛性樹脂板１８が接合されている。
この樹脂板１８には、トランスジユーサの底板と
してアルミ薄板１９が接合され、更にアルミ薄板
１９に、取付けを簡易にするための比較的に可撓
性が高い永久磁石板（この例では短辺の１つがＮ
に他方がＳに分極）２０が接合されている。

アルミ薄板１９には、縁部にリベツト２４を通
すための穴が開けられており、リベツト２４のカ
シメにより電気端子タブ２３がアルミ薄板１９に
接合して固着されている。

振動板１、鉄板１５、樹脂板１８、アルミ薄板
１９および永久磁石板２０両短辺の外側面、なら
びに、両長辺の外側面は可撓性の、電気端子部シ
ール用のモールド樹脂２１ａ，２１ｂおよび２１
ｃ，２１ｄで被覆されている。

このトランスジユーサ（第１図および第２図）
の組立を第３図を参照して説明すると、ピエゾ素
子２を固着した振動板１に鉄板１５を接合し、こ
のときピエゾ素子２に接続した電気リード３を鉄
板１５の穴２２に通して、振動板１と鉄板１５を
一体化してからリベツト１６で鉄板１５の裏面に
タブ１７を固着する。次にあらかじめタブ２３を
リベツト２４で固着したアルミ板１９と、永久磁
石２０を接合した樹脂板１８を鉄板１５の裏面に
接合する。そして、短辺の側端面をモールド樹脂
２１ａおよび２１ｂで被覆する。

以上に説明したトランスジユーサは、鉄フレー
ムの表側に樹脂体を接合したバンパーの、該樹脂
体に開けたトランスジユーサ取付穴EH（第２図）
に挿入する。この挿入によりトランスジユーサの
永久磁石がバンパーの鉄フレームに接合する。タ
ブ１７に接続した電気リード（図示せず）と電気
リード３は、該鉄フレームを貫通した穴を通して
バンパーの裏側に配線する。取付穴に泥やゴミが
侵入しても、カツプ状部と取付EHの間に、平板
部対応の空間があるので、それらの除去が容易で
ある。

なお、永久磁石２０は簡易固着用のものであ
り、用途によつては省略可能である。永久磁石２
０を備えている場合、ならびに永久磁石２０を省
略している場合のいずれにおいても樹脂板１８が
トランスジユーサ取付側（例えばバンパー）から
トランスジユーサへの振動を遮断する。また、リ
ード通し穴２２を通して振動空間が樹脂板１８の
リード通し溝に連通しており、振動板１の振動圧
を樹脂板１８が吸収し、アルミ板１９への超音波
振動の伝播を実質上遮断する。振動板１は、その
カツプ状部が振動し、平板部は鉄板１５に接合さ
れているので、振動しない。すなわち振動板１の
振動は鉄板１５で反射され、樹脂板１８に伝播し
ないので、減衰が小さい。これは振動板１の電
気／指導変換効率を悪化させずにトランスジユー
サを薄形化するのに貢献する。

また、アルミ板１９に接合して固着された電気
端子タブ２３を、図示されていない電気リードを
用いて車体に接地し、同様に振動板１に接続され
た電気端子タブ１７でも図示されていない電気リ
ードを用いて車体に接地している。アルミ板１９
および振動板１を接地することにより、トランス
ジユーサの外壁を接地すれば、トランスジユーサ
内部は電気的に遮蔽されるため、トランスジユー
サ外部から到来した電磁波によつて、電気／振動
変換素子２および電気リード３は誘導ノイズの影
響を受けにくくなる。

また、第４図に示すように、振動板１のカツプ
状部を上下非対称にしているので、発信超音波の
指向方向は、振動板１の先端面に垂直な線から、
外れた方向、この実施例では上方向になつてい
る。このように、カツプ状部の形状を非対称にす
ることにより、超音波の指向方向を任意に認定で
きる。

上述した本考案のトランスジユーサの、形状の
具体的な一例は次の通りである。

XW（長辺長）：28mm YW（短辺長）：25mm 振動板１の厚：0.8mm カツプ高PH：２mm 素子２取付面（最突出面）：12mm×12mm カツプ状部の底：長辺22mm×短辺19mm UT：５mm DT：２mm（上下非対称、左右対称） 鉄板１５厚：1.6mm 樹脂板１８（ウレタン）厚：２mm アルミ板１９厚：0.8mm 永久磁石板２０厚：２mm 樹脂板１８下面からトツプ（音波発信端）まで
の高さ：6.4mm 底（永久磁石板２０下面）からトツプ（音波発
振端）までの高さ：9.2mm。

第５ａ図、第５ｂ図に本考案の変形実施例を示
す。

一枚の導電体板１９の上に、全く同じ構造のト
ランスジユーサを二つ配設した例である。一組の
振動板１および１′はいずれも同一寸法に加工さ
れており、長方形のアルミ薄板をプレス成形によ
つて、非対称台錐形のカツプ状部を平板部より突
出させたものである。このカツプ状部の中には、
図示していないが、電気／振動変換素子として、
特性のそろつたピエゾ素子がそれぞれ配設されて
おり、ピエゾ素子表面の一方の電極は、それぞれ
の振動板１および、１′リベツト１６および１
６′を介して、電気端子タブ１７および１７′に接
続されている。ピエゾ素子表面の他方の電極には
電気リード３および３′の一端が接続されている。

振動板１および１′には、支持基板として鉄板
１５および１５′が接合されており、この鉄板１
５，１５′にはリベツト１６および１６′を通す通
し穴と、電気リード３および３′を通すための通
し穴が開けられている。鉄板１５および１５′の
振動板１に対向する面側には、振動吸収効果が高
く、空気孔の多い材質の発泡合成樹脂板１８が、
振動板１，１′と鉄板１５，１５′の端面を覆うよ
うに、それぞれのトランスジユーサに共通の部材
として接合されている。この発泡合成樹脂板１８
の一面には、それぞれのトランスジユーサに共通
の底板として、アルミ薄板１９接合されている。
アルミ薄板１９には、縁部にリベツト２４を通す
ための穴が開けられており、リベツト２４のカシ
メにより電気端子タブ２３がアルミ薄板１９に接
合して固着されている。アルミ薄板１９の発泡合
成樹脂板１８に対向する面には、取り付けを簡易
にするための比較的に可撓性の高い永久磁石板２
０が接合されている。また、発泡合成樹脂板１８
のアルミ薄板に対向する面には、金属性の固定プ
レート２５が接着されている。

以上に説明したトランスジユーサは、鉄フレー
ムの表側に樹脂体を接合したバンパーBRの、該
樹脂体に開けたトランスジユーサ取付穴EHに挿
入する。この挿入により、トランスジユーサの永
久磁石がバンパーの鉄フレームに接合する。タブ
１７に接続した電気リード（図示せず）と電気リ
ード３は、該鉄フレームを貫通した穴を通してバ
ンパーの裏側に配線する。これにより、リードは
バンパーBRの鉄フレームにより電気的に遮蔽さ
れる。また、アルミ薄板１９に接続されたタブ２
３は、電気リード（図示せず）によつて、車体、
好ましくはバンパーBRの鉄フレームに接地され
る。

本実施例では、一組のトランスジユーサの設置
条件をそろえることができるので、信号処理装置
の複雑な調整を簡略化することができる。また、
固定プレート２５を拡大して、トランスジユーサ
取付穴EHを覆うようにすれば、取付穴に泥やゴ
ミが侵入するのを防ぐことができる。さらに、固
定プレート２５も接地すれば、更に誘導ノイズの
影響を受けにくくすることができる。

本実施例では、共通の発泡樹脂板１８上に２つ
のトランスジユーサを配設した例を示したが、配
設されるトランスジユーサの数は特に２つである
必要はない。また、配設されるトランスジユーサ
の特性をそろえた例を示したが、配設されるトラ
ンスジユーサの特性をそろえる必要もない。

第９図は、背面の金属板を接地した場合の効果
を確認するために行なつた実験の結果である。

アルミ薄板１９を接地した場合には、ｔ＝０点
でトランスジユーサから被測定物に向けて超音波
パルスを発車した後、被測定物からの反射波がｔ
＝t₁点で検出されている。一般に、超音波の反射
波を利用して被測定物までの距離を測定する方法
では、超音波パルスの発射（ｔ＝０）からの時間
経過に従がつて、受信感度を増大させるので、ア
ルミ薄板１９を接地しなかつた場合には、受信感
度の増大とともに誘導ノイズも増幅されてしま
い、被測定物からの反射波を識別できなかった。

〔考案の効果〕

以上の通り本考案は、カツプ状に突出した振動
空間包囲部とそれに連続する平板部を有する振動
部材に弾力性が低い支持基板を接合し、電気リー
ドは該支持基板に沿つて側面に引出したものであ
るので、超音波発射方向の高さが低く、トランス
ジユーサを物体に取付けた状態でも、電気端子は
該側面方向に延びるので超音波発射方向の取付高
さが小さくなる。したがつて、トランスジユーサ
の超音波発射面を外気に露出させる使用態様にお
いて、トランスジユーサに物が衝突する可能性が
低くなり、その分破損の危険性が低い。のみなら
ず、例えば第２図に示すように開口EH内にトラ
ンスジユーサを装備する場合、カツプ状部の周囲
に平板部があつて、カツプ状部と開口EHの間に
比較的に広い空間があるので、仮に泥やゴミが開
口EHに侵入しても、その除去が容易である。

さらに、電気／振動変換素子、および電気リー
ドに沿つて配された導電体板が接地されるため、
トランスジユーサ内の電気／振動変換素子および
電気／振動変換素子に接続された電気リードが電
気的に遮蔽され、トランスジユーサ外の誘導ノイ
ズの影響を受けにくくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の外観を示す斜視
図、第２図は第１図の−線断面図、第３図は
第１図に示す超音波トランスジユーサの分解斜視
図、第４図は第１図の−線断面図である。第
５ａ図は本考案の別の実施例による超音波トラン
スジユーサを装備した車両を示す斜視図、第５ｂ
図は第５ａ図に示した別の実施例による超音波ト
ランスジユーサの断面図である。第６図は従来の
超音波トランスジユーサの１つの縦断面図、第７
ａ図はこのトランスジユーサを装備した車両を示
す斜視図、第７ｂ図は第７ａ図に示すセンサベー
ス１２の横断面図である。第８ａ図は第６図に示
す超音波トランスジユーサを装備した他の車両を
示す斜視図、第８ｂ図は第８ａ図に示すセンサベ
ース１４の横断面図である。第９図は本考案によ
る超音波トランスジユーサを使用して測定した反
射波形を示す図である。 １，１′……振動板（振動部材）、２……ピエゾ
素子（電気／振動変換素子）、３，５……電気リ
ード、４，６……端子ピン、７……金属キヤツ
プ、８……基台、９……弾性材、１０……Ｏリン
グ、１１……かしめリング溝、１２，１４……セ
ンサベース、BR……バンパー、１３……弾性
材、１５，１５′……鉄板（弾性が低い支持基
板）、１６，１６′，２４……リベツト、１７，１
７′，２３……端子タブ、１８……樹脂板（弾性
部材）、１９……アルミ板（導電体板）、２０……
永久磁石、２１ａ，２１ｂ……モールド樹脂、２
２……電気リード通し穴、２５……固定プレー
ト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 カツプ状に突出した振動空間包囲部と、これに
   連続する平板部を有する振動部材； 前記振動空間包囲部の内面に接合された電気／
   振動変換素子； 厚み方向に貫通した電気リード通し穴を有し、
   前記振動部材の平板部に接合され、前記電気／振
   動変換素子の周りの振動空間を実質上閉じる、弾
   力性が低い支持基板； 該支持基板の外表面に接合された弾性部材； 該弾性部材の外表面に接合され、一端が接地さ
   れた導電体板；および、 一端が前記電気／振動変換素子の電極に接続さ
   れ、前記電気リード通し穴を貫通して前記支持基
   板に沿つて支持基板の外側面外方に延びた電気リ
   ードとを備える超音波トランスジユーサ。