超音波センサ
【課題】車体部品にベゼルを強固に固定でき、かつ、ベゼルにセンサ本体を強固に固定できる超音波センサを提供する。
【解決手段】センサ本体３の超音波振動子１０および開口面３２が挿入される筒状のベゼル４の側壁に金属バネ５を配置し、ベゼル４の側壁に貫通穴４ｈを設け、この貫通穴４ｈに金属バネ５の自由端を配置する。この金属バネ５の自由端が、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入したときに穴部２ａの壁面に押されてベゼル４の内壁面から突出し、ベゼル４内に開口面３２を挿入したときに開口面３２に接して押し戻されるようにする。これにより、バンパー２にベゼル４を強固に固定でき、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定できる超音波センサ１とすることが可能となる。
【解決手段】センサ本体３の超音波振動子１０および開口面３２が挿入される筒状のベゼル４の側壁に金属バネ５を配置し、ベゼル４の側壁に貫通穴４ｈを設け、この貫通穴４ｈに金属バネ５の自由端を配置する。この金属バネ５の自由端が、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入したときに穴部２ａの壁面に押されてベゼル４の内壁面から突出し、ベゼル４内に開口面３２を挿入したときに開口面３２に接して押し戻されるようにする。これにより、バンパー２にベゼル４を強固に固定でき、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定できる超音波センサ１とすることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を有して構成される超音波振動子（マイク）が備えられた超音波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波センサは、例えば車両のバンパーに超音波振動子が備えられたセンサ本体が取り付けられ、超音波振動子から超音波を発生させると共に、この超音波の反射波を受け取ることで、バンパーの近傍に存在する障害物の検出を行う。
【０００３】
図１１は、従来の超音波センサ１００のバンパー１０１への固定構造を示した部分断面図である。この図に示されるように、超音波センサ１００のセンサ本体１０２は円柱形状で構成され、センサ本体１０２をバンパー１０１に形成された円形状の穴部１０１ａ内にバンパー１０１の外部側から挿入することでバンパー１０１に固定される。具体的には、センサ本体１０２のうちバンパー１０１への挿入方向の後端側にはフランジ１０２ａが備えられ、センサ本体１０２の外周には山形の金属バネ１０３が備えられている。このため、センサ本体１０２をバンパー１０１の穴部１０１ａ内に挿入したときに、フランジ１０２ａによってセンサ本体１０２の挿入方向への移動が規制された状態で、金属バネ１０３が発生するセンサ本体１０２の径方向に広がる力がバンパー１０１の穴部１０１ａを構成する壁面に加えられるため、センサ本体１０２がバンパー１０１に強固に固定される。
【特許文献１】特開２００３−９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、超音波センサのインテリジェント化が進められており、超音波振動子だけでなく信号処理回路などが形成された回路基板等がセンサ本体に収容されるようになりつつある。これにより、センサ本体が大型化し、従来のようにバンパー外部からセンサ本体をバンパーの穴部内に挿入することができないという問題が発生した。したがって、従来とは異なる構造により、超音波センサをバンパーに固定できるようにする必要がある。
【０００５】
これに対し、本発明者らは、円筒形状で構成され、一端にフランジが設けられたベゼル（カバー）を備え、このベゼルをバンパー外部からバンパーの穴部内に挿入することでバンパーに固定しておき、その後、ベゼルの中空部内にセンサ本体における超音波振動子が配置される円柱状部分をバンパー内部（つまり、ベゼルの穴部への挿入方向とは逆方向）から挿入することで、ベゼルを介してセンサ本体をバンパーに固定する構造を考えた。
【０００６】
しかしながら、このような構造の場合、固定部材として機能するベゼルにて大型化したセンサ本体を保持しなければならないため、バンパーにベゼルが強固に固定され、かつ、ベゼルにセンサ本体が強固に固定されるようにしなければならない。
【０００７】
なお、ここでは超音波センサをバンパーに固定する場合について説明したが、車体のバンパー以外の部品に超音波センサを組み付けるような場合においても、上記と同様の課題が発生する。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、ベゼルを介してバンパー等の車体部品にセンサ本体を固定する場合において、車体部品にベゼルを強固に固定でき、かつ、ベゼルにセンサ本体を強固に固定できる超音波センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、ベゼル（４）の側壁に、中空部まで貫通する貫通穴（４ｈ）を開口すると共に、該貫通穴（４ｈ）に位置するようにバネ部材（５）を固定する。そして、ベゼル（４）を車体部品（２）の穴部（２ａ）に挿入した状態において、ベゼル（４）の中空部に挿入部（１０、３２）が挿入されたとき、バネ部材（５）が挿入部（１０、３２）の外壁面と穴部（２ａ）の壁面との間で弾性的に圧縮変形し、この圧縮変形に伴う弾性反力によってセンサ本体（３）およびベゼル（４）を穴部（２ａ）の壁面に対して固定することを特徴としている。
【００１０】
このように、バネ部材（５）が挿入部（１０、３２）の外壁面と穴部（２ａ）の壁面との間で弾性的に圧縮変形し、この圧縮変形に伴う弾性反力によってセンサ本体（３）およびベゼル（４）を穴部（２ａ）の壁面に対して固定できるようにしている。このため、ベゼル（４）を介して車体部品（２）にセンサ本体（３）を固定する構造において、車体部品（２）にベゼル（４）を強固に固定でき、かつ、ベゼル（４）にセンサ本体（３）を強固に固定できる。
【００１１】
例えば、バネ部材（５）は、ベゼル（４）を車体部品（２）の穴部（２ａ）内に挿入部（１０、３２）を挿入したときに、穴部（２ａ）の壁面に接触して中空部内に突き出し、ベゼル（４）の中空部に挿入部（１０、３２）が挿入されたとき、バネ部材（５）のうち中空部内に突き出した部分が挿入部（１０、３２）の外壁面によって押し戻されることで、弾性反力が得られるように構成される。
【００１２】
上記特徴において、バネ部材として例えば金属バネ（５）を用いることができる。この場合、金属バネ（５）は、ベゼル（４）に固定された固定端と変位可能な自由端とを有した構成とされ、自由端がベゼル（４）に形成された貫通穴（４ｈ）内に位置させ、該自由端による圧縮変形に伴う弾性反力によってセンサ本体（３）およびベゼル（４）を穴部（２ａ）の壁面に対して固定することができる。
【００１３】
また、この場合、ベゼル（４）のうち車体部品（２）の穴部（２ａ）への挿入方向の後端に穴部（２ａ）へのベゼル（４）の挿入量を規制するフランジ（４ａ）を形成しておくと共に、金属バネ（５）の固定端がベゼル（４）のうち車体部品（２）の穴部（２ａ）への挿入方向の前方に固定され、自由端がベゼル（４）の挿入方向の後方に向けて配置された構成とされ、かつ、ベゼル（４）の挿入方向に対して傾斜させた凸部（５ｃ）を有した構造とされるようにすると、ベゼル（４）を車両部品（２）の穴部（２ａ）に挿入したときに凸部（５ｃ）の弾性反力とフランジ（４ａ）により、車両部品（２）を挟持することができる。これにより、より強固に車体部品（２）にベゼル（４）を強固に固定できる。
【００１４】
また、金属バネ（５）を棒状部材の曲げ加工により構成する場合、固定端から凸部（５ｃ）を介して自由端に至る形状とし、自由端に、棒状部材の先端位置を固定端側に折り返した折り返し部（５ｄ）を備え、該折り返し部（５ｄ）で折り返された棒状部材の先端位置がベゼル（４）に形成された貫通穴（４ｈ）を構成する壁面に接する構成とすることで、該先端位置が貫通穴（４ｈ）内に入り込むことを規制すると好ましい。
【００１５】
これにより、金属バネ（５）のバネ荷重を大きくすることが可能となるため、より強固に車体部品（２）にベゼル（４）を強固に固定できる。
【００１６】
また、ベゼル（４）の側壁のうち、フランジ（４ａ）から車両部品（２）の厚み以上離れた位置に、ベゼル（４）が車両部品（２）の穴部（２ａ）から抜けることを防止する抜け防止爪（４ｅ）を備えておくと好ましい。
【００１７】
このような抜け防止爪（４ｅ）を備えておくことで、ベゼル（４）の中空部内にセンサ本体（３）の挿入部（１０、３２）を挿入しようとしたときに、ベゼル（４）が車体部品（２）の穴部（２ａ）から抜けてしまうことを防止できる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２０】
（第１実施形態）
本実施形態の第１実施形態にかかる超音波センサについて説明する。本実施形態の超音波ソナーは、例えば、車両のバンパーに取り付けられ、バックソナー又はコーナーソナーとして用いられる。
【００２１】
図１は、本実施形態の超音波センサ１をバンパー２に取り付けたときの状態を示した側面図である。なお、図１中、バンパー２のみ断面が示してある。
【００２２】
この図に示されるように、超音波センサ１は、バンパー２の穴部２ａ内に固定される。超音波センサ１は、センサ本体３とベゼル４とを有した構成とされ、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａ内にバンパー２の外側（紙面左側）から挿入したのち、センサ本体３をベゼル４の中空部内にバンパー２の内側（紙面右側）から挿入することで、バンパー２に固定される。
【００２３】
以下、センサ本体３とベゼル４の詳細構造について説明する。
【００２４】
図２は、センサ本体３を示した図であり、図２（ａ）は、センサ本体３の正面図、図２（ｂ）は、センサ本体３の右側面図、図２（ｃ）は、センサ本体３の上面図、図２（ｄ）は、センサ本体３の背面図である。また、図３は、センサ本体３の断面図であり、図２（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する図である。
【００２５】
センサ本体３は、図２、図３に示すように、超音波振動子１０や回路基板２０が一体的にケース３０内に収容されたものである。図４は、センサ本体３に備えられる超音波振動子１０の断面図を示したものである。図４に示すように、超音波振動子１０は、ハウジング１１、圧電素子１２と、スペーサ１３、ベース１４および接続ピン１５を有して構成されている。
【００２６】
ハウジング１１は、導電性材料（金属材料や表面に導電膜を形成した絶縁材料）で構成され、有底円筒状とされることでハウジング１１の内部に内部空間１６が形成されている。ハウジング１１の底部１１ａの内面に圧電素子１２が貼着されており、この底部１１ａの外側表面が振動面１１ｂとなっている。本実施形態では、導電性材料としてアルミニウムを用いており、振動面１１ｂを円形状としている。
【００２７】
圧電素子１２は、圧電セラミックス（例えばチタン酸ジルコン酸鉛系）で構成され、その表裏両面に電極（図示せず）を備えている。圧電素子１２の一方の電極は、リード１７ａによって一対の接続ピン１５の一方に電気的に接続されている。圧電素子１２の他方の電極は、ハウジング１１の底部１１ａに例えば導電性接着剤により貼着され、導電性材料で構成されたハウジング１１を介してリード１７ｂに接続されたのち、一対の接続ピン１５の他方に電気的に接続されている。なお、ハウジング１１の内部空間１６には、フェルト、シリコンが充填されており、振動面から接続ピン１５に伝達される不要振動が抑制されている。
【００２８】
スペーサ１３は、ハウジング１１の開口部とベース１４との間に配置されている。スペーサ１３は、ハウジング１１の底部１１ａの振動に伴ってハウジング１１の筒部１１ｃに生じる不要振動が接続ピン１５の固定されているベース１４に伝達されるのを抑制するための弾性体であり、例えばシリコンゴムから構成されている。なお、ここではスペーサ１３を配置する構成としたが、スペーサ１３を無くした構成とすることもできる。
【００２９】
ベース１４は、ハウジング１１の開口部側の外周面にスペーサ１３を介して嵌め込まれることで、ハウジング１１に固定されている。このベース１４は、絶縁材料、例えば合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）で構成されている。ベース１４には、接続ピン１５を被覆するための保護部１８が回路基板２０側に突出するように設けられ、接続ピン１５が保護部１８を貫通するように配置されている。ベース１４を成形する際に、接続ピン１５をインサート成形することで、接続ピン１５の一部がベース１４に埋設固定されるようにしている。
【００３０】
接続ピン１５は、例えば銅を主成分とする導電性材料からなり、例えば太さ０．５ｍｍφの棒状部材で構成される。
【００３１】
さらに、超音波振動子１０には、例えば発泡シリコン等で構成された発泡弾性体１９が備えられている。この発泡弾性体１９は、ベース１４への振動の伝達を抑制するためのもので、接続ピン１５は発泡弾性体１９も貫通するように配置されている。
【００３２】
そして、ハウジング１１、スペーサ１３、ベース１４、発泡弾性体１９が、それぞれ接着剤（例えばシリコン系接着剤）等で接着されることで、一体構造とされた超音波振動子１０が構成されている。
【００３３】
このように構成された超音波振動子１０を回路基板２０と共に合成樹脂からなる中空状のケース３０内に組み付けることで、超音波センサ１が構成されている。
【００３４】
ケース３０は、中空状の略長方体で構成されている。ケース３０には、回路基板２０の接続位置に対して接続ピン１５を位置決めするためのガイド部３１が設けられている。このガイド部３１は、ケース３０の内部空間を超音波振動子１０の配置空間と回路基板２０の配置空間とに区画する板状部によって構成され、接続ピン１５および保護部１８が挿入される位置決め用穴３１ａが備えられた構成とされている。
【００３５】
また、ケース３０の一面（図３における紙面上方の面）には、上面形状が円形状を為した開口面３２があり、この開口面３２内に、外周面に筒状弾性体３３を被着させられると共に、ベース１４の下側に振動を抑制する弾性体となる発泡弾性体３４が配置された超音波振動子１０が挿入されることで、ケース３０に組み付けられている。このように超音波振動子１０をケース３０に組み付けた状態において、接続ピン１５がガイド部３１の位置決め用穴３１ａに挿入され、接続ピン１５の先端部が回路基板２０に形成されたスルーホール２１に挿入されている。そして、接続ピン１５の先端部およびスルーホール２１の電気的な接続がはんだ付け等によって為されている。
【００３６】
ケース３０の開口面３２からは、超音波振動子１０の振動面１１ｂが露出しており、超音波振動子１０が発する超音波がケース３０の外部に伝えられるような構成とされている。
【００３７】
筒状弾性体３３はシリコンゴムからなり、超音波振動子１０からケース３０への不要振動の伝達を抑制するために、超音波振動子１０の外周面（ハウジング１１の筒部１１ｃ面）および底面に被着されている。
【００３８】
発泡弾性体３４は、超音波振動子１０のハウジング１１内に配置された発泡弾性体１９と同様、発泡シリコンからなり、接続ピン１５及び保護部１８が貫通配置されている。発泡弾性体３４には切り込みが設けられ、その切り込み内に保護部１８が挿入可能な構成としている。なお、超音波振動子１０（ベース１４）、筒状弾性体３３、及び発泡弾性体３４は、シリコン系接着剤により相互に接着固定されている。
【００３９】
また、ガイド部３１により区画されたケース３０のうち回路基板２０が配置される中空部には、防湿性部材３５が充填されている。防湿性部材３５としては、例えばシリコン樹脂やウレタン樹脂を適用することができる。本実施形態においてはシリコン樹脂を適用している。なお、図３に示すように、回路基板２０から外部に出力するための外部出力端子３６が備えられ、ケース３０の一面に形成されたコネクタ３７から外部出力端子３６の一端側が露出させられた構成とされている。
【００４０】
さらに、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、ケース３０の上面（図２（ａ）の紙面上方の面）にはランス３８が設けられており、底面（図２（ａ）の紙面下方の面）には受止部３９が設けられている。
【００４１】
ランス３８は、ケース３０の上面から開口面３２と同方向に突出するように形成された爪状の係止部を構成するものであり、ベゼル４との固定のために用いられる。具体的には、欄図３８は、棒状部３８ａおよび爪部３８ｂとを有した構成とされている。棒状部３８ａがケース３０の上面から開口面３２と同方向に突出させられ、この棒状部３８ａの先端位置における開口面３２側に爪部３８ｂが形成されている。
【００４２】
また、受止部３９は、ケース３０の底面からさらに下方に突出するように設けられた枠状の係止部を構成するものであり、これもベゼル４との固定のために用いられる。具体的には、図２（ａ）、（ｄ）に示されるように、受止部３９は、開口面３２の突出方向から見て四角形の枠形状を為しており、受止部３９の穴内に後述するベゼル４に設けられたスナップフィット４ｂが挿入できるようになっている。
【００４３】
このように構成されるセンサ本体３のうち、超音波振動子１０および開口面３２の部分、つまりケース３０のうち円筒形状に突出する部分がベゼル４に挿入される挿入部となる。このため、開口面３２の突出方向がベゼル４へのセンサ本体３の挿入方向となる。
【００４４】
図５は、ベゼル４を示した図であり、図５（ａ）は、ベゼル４の正面図、図５（ｂ）は、ベゼル４の左側面図、図５（ｃ）は、ベゼル４の背面図、図５（ｄ）は、ベゼル４の上面図、図５（ｅ）は、ベゼル４の底面図である。また、図６は、図５（ｃ）のＢ−Ｂ断面に相当するベゼル４の一部拡大断面図である。
【００４５】
図５（ａ）〜（ｄ）に示されるように、ベゼル４は、例えば樹脂等によって構成された略円筒状の部材によって構成され、一方の端部に部分的に拡径したフランジ４ａが形成されている。このベゼル４の中空部の形状およびサイズは、センサ本体３における開口面３２の形状と対応したものとなっており、この中空部内に開口面３２および超音波振動子１０が挿入される。
【００４６】
ベゼル４の下面には、スナップフィット４ｂが備えられている。スナップフィット４ｂは、爪状の係止部として機能するもので、図１に示すように、スナップフィット４ｂの先端に形成された爪部４ｃが上述したケース３０の受止部３９の穴内に挿入されることで、受止部３９に引っ掛けられている。これにより、ベゼル４とセンサ本体３との固定がより強固なものとされている。なお、図４（ｅ）に示すように、爪部４ｃの両側にはスリット４ｊが形成されており、このスリット４ｆの間に配置される爪部４ｃ分が応力変形し易くなっている。
【００４７】
ベゼル４の上面には、係止穴４ｄが形成されている。係止穴４ｄは、正面から見ると四角形状を為した穴であり、上述したケース３０に備えられたランス３８の爪部３８ｂを挿入するためのものである。図１に示すように、ランス３８の爪部３８ｂが係止穴４ｄに挿入されると、係止穴４ｄの内壁に爪部３８ｂが引っ掛かるようになっている。これにより、ベゼル４とセンサ本体３との固定がより強固なものとされている。
【００４８】
また、ベゼル４の外周面のうちベゼル４の左右両側の位置に抜け防止爪４ｅが備えられている。抜け防止爪４ｅは、バンパー２の厚み分を考慮した位置に形成されており、フランジ４ａの端面からバンパー２の厚み分もしくはそれより若干大きな間隔を空けた位置に備えられている。この抜け防止爪４ｅは、ベゼル４のバンパー２からの抜けを防止するために設けられている。ベゼル４をバンパー２に取り付けた後、ベゼル４にセンサ本体３におけるケース３０の開口面３２を挿入するに当たり、ベゼル４がバンパー２から抜ける方向に力が加えられることになる。このため、ベゼル４をバンパー２に挿入すると、抜け防止爪４ｅがバンパー２の端面に引っ掛かり、ベゼル４バンパー２からの抜けが防止できるようになっている。なお、図５（ｂ）に示すように各抜け防止爪４ｅの両側にはスリット４ｆが設けられており、このスリット４ｆの間の棒状部分が応力変形し易くなっているため、バンパー２への取り付け時に抜け防止爪４ｅが挿入の邪魔になることはない。
【００４９】
さらに、ベゼル４には、ベゼル４の中心に対して等間隔に複数（ここでは４つ）の溝４ｇが形成されている。各溝４ｇ内には、図６に示すように、ベゼル４の中心軸方向に並べられた２箇所の貫通穴４ｈ、４ｉが形成されている。そして、各溝４ｇに沿って金属バネ５が配置されている。なお、貫通穴４ｈ、４ｉは１つの貫通穴としても良いが、これらの間に壁面を形成しておくことで、金属バネ５のバネ荷重を大きくすることが可能となる。つまり、金属バネ５の先端位置が貫通穴４ｈの壁面と接することで、金属バネ５が貫通穴４ｈに入り込むことを規制するように働くため、金属バネ５が発生させる弾性反力を高めることが可能となる。
【００５０】
具体的には、金属バネ５は、薄い棒状金属を曲げ加工することによって構成され、棒状金属の一端が爪状に曲げられた爪部５ａと、ベゼル４の開口部の端部形状に合せてＵ字状に曲げられたＵ字状部５ｂと、ベゼル４の外周面から径方向に突出させた凸部５ｃと、棒状金属の他端を爪部５ａ側に折り返した折り返し部５ｄとを有して構成されている。金属バネ５の爪部５ａをベゼル４の開口端から挿入させ、Ｕ字状部５ｂがベゼル４の開口端と接するまで挿入すると、爪部５ａが貫通穴４ｉ内に入り込み、貫通穴４ｉの端面に引っ掛かることで金属バネ５がベゼル４に固定されている。このため、金属バネ５のうちベゼル４に固定される側、つまりＵ字状部５ｂが固定端となり、折り返し部５ｄが自由端となってバネ機能を果たす。
【００５１】
すなわち、金属バネ５の自由端において、バンパー２およびセンサ本体３における開口面３２の側面が共に金属バネ５に接し、バンパー２に関してはベゼル４の径方向の広がる向きに金属バネ５の弾性力が加えられ、センサ本体３における開口面３２に関してはベゼル４の径方向の縮まる向きに金属バネ５の弾性力が加えられる。
【００５２】
このため、ベゼル４を介してバンパー２にセンサ本体３を固定する構造において、バンパー２にベゼル４を強固に固定することが可能となり、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定することが可能となる。これにより、超音波センサ１をバンパー２に強固に固定することが可能となっている。
【００５３】
次に、超音波センサ１のバンパー２への取り付けの様子について説明する。図７は、超音波センサ１をバンパー２に取り付ける前の様子を示した図である。
【００５４】
図７に示されるように、まず、ベゼル４をバンパー２の一方、つまりバンパー２の外側からバンパー２の穴部２ａに挿入する。このとき、抜け防止爪４ｅがバンパー２の内側に入り込むまで挿入する。これにより、バンパー２の穴部２ａの開口端と金属バネ５における凸部５ｃの傾斜部分が接触する。図８は、このときの様子を示した部分拡大断面図である。
【００５５】
この図に示されるように、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入すると、バンパー２の穴部２ａの開口端によって金属バネ５が弾性変形させられて撓み、金属バネ５の自由端となる折り返し部５ｄが貫通穴４ｈ内に入り込み、ベゼル４の内壁面から突き出される。
【００５６】
この後、図７の矢印で示すように、バンパ−２の反対側、つまりバンパー２の内側からベゼル４の中空部内にセンサ本体３における開口面３２および超音波振動子１０を挿入する。これにより、スナップフィット４ｂの先端部が受止部３９の穴内に入り込み、スリット４ｊの間に形成された爪部４ｃが受止部３９の内壁と接して弾性変形させられ、受止部３９内に挿入されると、その後、弾性変形した部分が元に戻ることで爪部４ｃと受止部３９とが係合する。また、ランス３８の爪部３８ｂがベゼル４の外壁面と接し、棒状部３８ａが弾性変形して爪部３８ｂが係止穴４ｄ内に入り込むことで、弾性変形した部分が元に戻り、ランス３８が係止穴４ｄと係合する。
【００５７】
さらに、開口面３２の外壁面が金属バネ５の自由端のうちベゼル４の貫通穴４ｈに入り込んでベゼル４の内壁面に突き出した部分と接触する。図９は、このときの様子を示した部分拡大図である。
【００５８】
この図に示されるように、金属バネ５の自由端が開口面３２の外壁面と接触するため、ベゼル４の径方向の広がる向きに押し戻される。このため、金属バネ５の自由端において、バンパー２およびセンサ本体３における開口面３２の側面が共に金属バネ５に接し、バンパー２に関してはベゼル４の径方向の広がる向きに金属バネ５の弾性力が加えられ、センサ本体３における開口面３２に関してはベゼル４の径方向の縮まる向きに金属バネ５の弾性力が加えられる。つまり、開口面３２の外壁面とバンパー２の穴部２ａの壁面との間で金属バネ５の自由端が弾性的に圧縮変形し、この圧縮変形に伴う弾性反力によってセンサ本体３およびベゼル４が穴部２ａの壁面に対して固定される。
【００５９】
これにより、ベゼル４を介してバンパー２にセンサ本体３を固定する構造において、バンパー２にベゼル４を強固に固定することが可能となり、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定することが可能となる。これにより、超音波センサ１をバンパー２に強固に固定することが可能となる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の超音波センサ１では、センサ本体３の超音波振動子１０および開口面３２が挿入される筒状のベゼル４の側壁に金属バネ５を配置し、ベゼル４の側壁に貫通穴４ｈを設け、この貫通穴４ｈに金属バネ５の自由端を配置している。そして、この金属バネ５の自由端が、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入したときに穴部２ａの壁面に押されてベゼル４の内壁面から突出し、ベゼル４内に超音波振動子１０および開口面３２を挿入したときに開口面３２に接して押し戻されるようにしている。
【００６１】
このため、ベゼル４を介してバンパー２にセンサ本体３を固定する構造において、バンパー２にベゼル４を強固に固定でき、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定できる超音波センサ１とすることが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態の場合、金属バネ５の凸部５ｃにより形成される傾斜とフランジ４ａによりバンパー２を挟み込むことができるため、より強固にベゼル４がバンパー２に固定されるようにすることが可能となる。
【００６３】
（他の実施形態）
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。
【００６４】
例えば、金属バネ５を図１０に示すような形状としても良い。すなわち、Ｕ字状部５ｂで折り曲げられた金属バネ５をそのまま貫通穴４ｈまで沿うようにし、貫通穴４ｈに入り込むような屈曲部５ｅを形成すると共に、金属バネ５のうち爪部５ａとは反対側の端部を屈曲部５ｅからそのまま傾斜させることで凸部５ｃを構成する。このような構造であっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入したときに金属バネ５の自由端が穴部２ａの壁面によって貫通穴４ｈに押し込まれる構成としたが、予め自由端が貫通穴４ｈに押し込まれたような状態で配置され、ベゼル４の中空部にセンサ本体３の一部を挿入したときに金属バネ５の自由端がベゼル４の径方向に広がる向きに押し広げられ、バンパー２の穴部２ａの壁面を押すような構成であっても構わない。
【００６６】
また、筒状のベゼル４の形状およびベゼル４の中空部に挿入されるセンサ本体３の一部の形状も円形を基本とする形状でなくても良い。例えば、ベゼル４を楕円筒状、多角形筒状で構成し、センサ本体３のうちベゼル４の中空部に挿入される部分がベゼル４の中空部に対応する楕円柱状、多角形柱状であっても構わない。
【００６７】
また、上記実施形態では、バンパー２を被固定部材として使用して超音波センサ１を固定する場合について説明したが、バンパー２以外の車体部品に超音波センサ１を固定する場合に関しても、本発明を適用することができる。
【００６８】
さらに、上記実施形態では、金属バネ５をベゼル４に後付けした構造としているが、ベゼル４を成形する際に金属バネ５をインサート成形することで、金属バネ５をベゼル４と一体化しても構わない。
【００６９】
なお、上記実施形態では、センサ本体３およびベゼル４を固定するためのバネ部材として金属バネ５を用いているが、弾性体で構成されるバネであれば、他の材質であっても構わない。また、バネ部材の数を４つとしたが、２つ以上あれば良い。この場合、各バネ部材を等間隔にして力のバランスが等しくなるようにするのが好ましいが、必ずしも等間隔でなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる超音波センサ１をバンパー２に取り付けたときの状態を示した側面図である。
【図２】センサ本体３を示した図であり、（ａ）は、センサ本体３の正面図、（ｂ）は、センサ本体３の右側面図、（ｃ）は、センサ本体３の上面図、（ｄ）は、センサ本体３の背面図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】超音波振動子１０の断面図である。
【図５】ベゼル４を示した図であり、（ａ）は、ベゼル４の正面図、（ｂ）は、ベゼル４の左側面図、（ｃ）は、ベゼル４の背面図、（ｄ）は、ベゼル４の上面図、（ｅ）は、ベゼル４の底面図である。
【図６】図５（ｃ）のＢ−Ｂ断面に相当するベゼル４の一部拡大断面図である。
【図７】超音波センサ１をバンパー２に取る付ける前の様子を示した図である。
【図８】ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入したときの様子を示した部分断面側面図である。
【図９】ベゼル４の中空部にセンサ本体３の開口面３２を挿入したときの様子を示した部分断面側面図である。
【図１０】他の実施形態で説明するベゼル４の一部拡大断面図である。
【図１１】従来の超音波センサ１００のバンパー１０１への固定構造を示した部分断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…超音波センサ、２…バンパー、２ａ…穴部、３…センサ本体、４…ベゼル、４ａ…フランジ、４ｂ…スナップフィット、４ｃ…爪部、４ｄ…係止穴、４ｅ…防止爪、４ｆ…スリット、４ｇ…溝、４ｈ、４ｉ…貫通穴、４ｊ…スリット、５…金属バネ、５ａ…爪部、５ｂ…Ｕ字状部、５ｃ…凸部、５ｄ…折り返し部、５ｅ…屈曲部、１０…超音波振動子、１２…圧電素子、１５…接続ピン、２０…回路基板、３０…ケース、３２…開口面、３３…筒状弾性体、３８…ランス、３８ａ…棒状部、３８ｂ…爪部、３９…受止部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を有して構成される超音波振動子（マイク）が備えられた超音波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波センサは、例えば車両のバンパーに超音波振動子が備えられたセンサ本体が取り付けられ、超音波振動子から超音波を発生させると共に、この超音波の反射波を受け取ることで、バンパーの近傍に存在する障害物の検出を行う。
【０００３】
図１１は、従来の超音波センサ１００のバンパー１０１への固定構造を示した部分断面図である。この図に示されるように、超音波センサ１００のセンサ本体１０２は円柱形状で構成され、センサ本体１０２をバンパー１０１に形成された円形状の穴部１０１ａ内にバンパー１０１の外部側から挿入することでバンパー１０１に固定される。具体的には、センサ本体１０２のうちバンパー１０１への挿入方向の後端側にはフランジ１０２ａが備えられ、センサ本体１０２の外周には山形の金属バネ１０３が備えられている。このため、センサ本体１０２をバンパー１０１の穴部１０１ａ内に挿入したときに、フランジ１０２ａによってセンサ本体１０２の挿入方向への移動が規制された状態で、金属バネ１０３が発生するセンサ本体１０２の径方向に広がる力がバンパー１０１の穴部１０１ａを構成する壁面に加えられるため、センサ本体１０２がバンパー１０１に強固に固定される。
【特許文献１】特開２００３−９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、超音波センサのインテリジェント化が進められており、超音波振動子だけでなく信号処理回路などが形成された回路基板等がセンサ本体に収容されるようになりつつある。これにより、センサ本体が大型化し、従来のようにバンパー外部からセンサ本体をバンパーの穴部内に挿入することができないという問題が発生した。したがって、従来とは異なる構造により、超音波センサをバンパーに固定できるようにする必要がある。
【０００５】
これに対し、本発明者らは、円筒形状で構成され、一端にフランジが設けられたベゼル（カバー）を備え、このベゼルをバンパー外部からバンパーの穴部内に挿入することでバンパーに固定しておき、その後、ベゼルの中空部内にセンサ本体における超音波振動子が配置される円柱状部分をバンパー内部（つまり、ベゼルの穴部への挿入方向とは逆方向）から挿入することで、ベゼルを介してセンサ本体をバンパーに固定する構造を考えた。
【０００６】
しかしながら、このような構造の場合、固定部材として機能するベゼルにて大型化したセンサ本体を保持しなければならないため、バンパーにベゼルが強固に固定され、かつ、ベゼルにセンサ本体が強固に固定されるようにしなければならない。
【０００７】
なお、ここでは超音波センサをバンパーに固定する場合について説明したが、車体のバンパー以外の部品に超音波センサを組み付けるような場合においても、上記と同様の課題が発生する。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、ベゼルを介してバンパー等の車体部品にセンサ本体を固定する場合において、車体部品にベゼルを強固に固定でき、かつ、ベゼルにセンサ本体を強固に固定できる超音波センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、ベゼル（４）の側壁に、中空部まで貫通する貫通穴（４ｈ）を開口すると共に、該貫通穴（４ｈ）に位置するようにバネ部材（５）を固定する。そして、ベゼル（４）を車体部品（２）の穴部（２ａ）に挿入した状態において、ベゼル（４）の中空部に挿入部（１０、３２）が挿入されたとき、バネ部材（５）が挿入部（１０、３２）の外壁面と穴部（２ａ）の壁面との間で弾性的に圧縮変形し、この圧縮変形に伴う弾性反力によってセンサ本体（３）およびベゼル（４）を穴部（２ａ）の壁面に対して固定することを特徴としている。
【００１０】
このように、バネ部材（５）が挿入部（１０、３２）の外壁面と穴部（２ａ）の壁面との間で弾性的に圧縮変形し、この圧縮変形に伴う弾性反力によってセンサ本体（３）およびベゼル（４）を穴部（２ａ）の壁面に対して固定できるようにしている。このため、ベゼル（４）を介して車体部品（２）にセンサ本体（３）を固定する構造において、車体部品（２）にベゼル（４）を強固に固定でき、かつ、ベゼル（４）にセンサ本体（３）を強固に固定できる。
【００１１】
例えば、バネ部材（５）は、ベゼル（４）を車体部品（２）の穴部（２ａ）内に挿入部（１０、３２）を挿入したときに、穴部（２ａ）の壁面に接触して中空部内に突き出し、ベゼル（４）の中空部に挿入部（１０、３２）が挿入されたとき、バネ部材（５）のうち中空部内に突き出した部分が挿入部（１０、３２）の外壁面によって押し戻されることで、弾性反力が得られるように構成される。
【００１２】
上記特徴において、バネ部材として例えば金属バネ（５）を用いることができる。この場合、金属バネ（５）は、ベゼル（４）に固定された固定端と変位可能な自由端とを有した構成とされ、自由端がベゼル（４）に形成された貫通穴（４ｈ）内に位置させ、該自由端による圧縮変形に伴う弾性反力によってセンサ本体（３）およびベゼル（４）を穴部（２ａ）の壁面に対して固定することができる。
【００１３】
また、この場合、ベゼル（４）のうち車体部品（２）の穴部（２ａ）への挿入方向の後端に穴部（２ａ）へのベゼル（４）の挿入量を規制するフランジ（４ａ）を形成しておくと共に、金属バネ（５）の固定端がベゼル（４）のうち車体部品（２）の穴部（２ａ）への挿入方向の前方に固定され、自由端がベゼル（４）の挿入方向の後方に向けて配置された構成とされ、かつ、ベゼル（４）の挿入方向に対して傾斜させた凸部（５ｃ）を有した構造とされるようにすると、ベゼル（４）を車両部品（２）の穴部（２ａ）に挿入したときに凸部（５ｃ）の弾性反力とフランジ（４ａ）により、車両部品（２）を挟持することができる。これにより、より強固に車体部品（２）にベゼル（４）を強固に固定できる。
【００１４】
また、金属バネ（５）を棒状部材の曲げ加工により構成する場合、固定端から凸部（５ｃ）を介して自由端に至る形状とし、自由端に、棒状部材の先端位置を固定端側に折り返した折り返し部（５ｄ）を備え、該折り返し部（５ｄ）で折り返された棒状部材の先端位置がベゼル（４）に形成された貫通穴（４ｈ）を構成する壁面に接する構成とすることで、該先端位置が貫通穴（４ｈ）内に入り込むことを規制すると好ましい。
【００１５】
これにより、金属バネ（５）のバネ荷重を大きくすることが可能となるため、より強固に車体部品（２）にベゼル（４）を強固に固定できる。
【００１６】
また、ベゼル（４）の側壁のうち、フランジ（４ａ）から車両部品（２）の厚み以上離れた位置に、ベゼル（４）が車両部品（２）の穴部（２ａ）から抜けることを防止する抜け防止爪（４ｅ）を備えておくと好ましい。
【００１７】
このような抜け防止爪（４ｅ）を備えておくことで、ベゼル（４）の中空部内にセンサ本体（３）の挿入部（１０、３２）を挿入しようとしたときに、ベゼル（４）が車体部品（２）の穴部（２ａ）から抜けてしまうことを防止できる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２０】
（第１実施形態）
本実施形態の第１実施形態にかかる超音波センサについて説明する。本実施形態の超音波ソナーは、例えば、車両のバンパーに取り付けられ、バックソナー又はコーナーソナーとして用いられる。
【００２１】
図１は、本実施形態の超音波センサ１をバンパー２に取り付けたときの状態を示した側面図である。なお、図１中、バンパー２のみ断面が示してある。
【００２２】
この図に示されるように、超音波センサ１は、バンパー２の穴部２ａ内に固定される。超音波センサ１は、センサ本体３とベゼル４とを有した構成とされ、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａ内にバンパー２の外側（紙面左側）から挿入したのち、センサ本体３をベゼル４の中空部内にバンパー２の内側（紙面右側）から挿入することで、バンパー２に固定される。
【００２３】
以下、センサ本体３とベゼル４の詳細構造について説明する。
【００２４】
図２は、センサ本体３を示した図であり、図２（ａ）は、センサ本体３の正面図、図２（ｂ）は、センサ本体３の右側面図、図２（ｃ）は、センサ本体３の上面図、図２（ｄ）は、センサ本体３の背面図である。また、図３は、センサ本体３の断面図であり、図２（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する図である。
【００２５】
センサ本体３は、図２、図３に示すように、超音波振動子１０や回路基板２０が一体的にケース３０内に収容されたものである。図４は、センサ本体３に備えられる超音波振動子１０の断面図を示したものである。図４に示すように、超音波振動子１０は、ハウジング１１、圧電素子１２と、スペーサ１３、ベース１４および接続ピン１５を有して構成されている。
【００２６】
ハウジング１１は、導電性材料（金属材料や表面に導電膜を形成した絶縁材料）で構成され、有底円筒状とされることでハウジング１１の内部に内部空間１６が形成されている。ハウジング１１の底部１１ａの内面に圧電素子１２が貼着されており、この底部１１ａの外側表面が振動面１１ｂとなっている。本実施形態では、導電性材料としてアルミニウムを用いており、振動面１１ｂを円形状としている。
【００２７】
圧電素子１２は、圧電セラミックス（例えばチタン酸ジルコン酸鉛系）で構成され、その表裏両面に電極（図示せず）を備えている。圧電素子１２の一方の電極は、リード１７ａによって一対の接続ピン１５の一方に電気的に接続されている。圧電素子１２の他方の電極は、ハウジング１１の底部１１ａに例えば導電性接着剤により貼着され、導電性材料で構成されたハウジング１１を介してリード１７ｂに接続されたのち、一対の接続ピン１５の他方に電気的に接続されている。なお、ハウジング１１の内部空間１６には、フェルト、シリコンが充填されており、振動面から接続ピン１５に伝達される不要振動が抑制されている。
【００２８】
スペーサ１３は、ハウジング１１の開口部とベース１４との間に配置されている。スペーサ１３は、ハウジング１１の底部１１ａの振動に伴ってハウジング１１の筒部１１ｃに生じる不要振動が接続ピン１５の固定されているベース１４に伝達されるのを抑制するための弾性体であり、例えばシリコンゴムから構成されている。なお、ここではスペーサ１３を配置する構成としたが、スペーサ１３を無くした構成とすることもできる。
【００２９】
ベース１４は、ハウジング１１の開口部側の外周面にスペーサ１３を介して嵌め込まれることで、ハウジング１１に固定されている。このベース１４は、絶縁材料、例えば合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）で構成されている。ベース１４には、接続ピン１５を被覆するための保護部１８が回路基板２０側に突出するように設けられ、接続ピン１５が保護部１８を貫通するように配置されている。ベース１４を成形する際に、接続ピン１５をインサート成形することで、接続ピン１５の一部がベース１４に埋設固定されるようにしている。
【００３０】
接続ピン１５は、例えば銅を主成分とする導電性材料からなり、例えば太さ０．５ｍｍφの棒状部材で構成される。
【００３１】
さらに、超音波振動子１０には、例えば発泡シリコン等で構成された発泡弾性体１９が備えられている。この発泡弾性体１９は、ベース１４への振動の伝達を抑制するためのもので、接続ピン１５は発泡弾性体１９も貫通するように配置されている。
【００３２】
そして、ハウジング１１、スペーサ１３、ベース１４、発泡弾性体１９が、それぞれ接着剤（例えばシリコン系接着剤）等で接着されることで、一体構造とされた超音波振動子１０が構成されている。
【００３３】
このように構成された超音波振動子１０を回路基板２０と共に合成樹脂からなる中空状のケース３０内に組み付けることで、超音波センサ１が構成されている。
【００３４】
ケース３０は、中空状の略長方体で構成されている。ケース３０には、回路基板２０の接続位置に対して接続ピン１５を位置決めするためのガイド部３１が設けられている。このガイド部３１は、ケース３０の内部空間を超音波振動子１０の配置空間と回路基板２０の配置空間とに区画する板状部によって構成され、接続ピン１５および保護部１８が挿入される位置決め用穴３１ａが備えられた構成とされている。
【００３５】
また、ケース３０の一面（図３における紙面上方の面）には、上面形状が円形状を為した開口面３２があり、この開口面３２内に、外周面に筒状弾性体３３を被着させられると共に、ベース１４の下側に振動を抑制する弾性体となる発泡弾性体３４が配置された超音波振動子１０が挿入されることで、ケース３０に組み付けられている。このように超音波振動子１０をケース３０に組み付けた状態において、接続ピン１５がガイド部３１の位置決め用穴３１ａに挿入され、接続ピン１５の先端部が回路基板２０に形成されたスルーホール２１に挿入されている。そして、接続ピン１５の先端部およびスルーホール２１の電気的な接続がはんだ付け等によって為されている。
【００３６】
ケース３０の開口面３２からは、超音波振動子１０の振動面１１ｂが露出しており、超音波振動子１０が発する超音波がケース３０の外部に伝えられるような構成とされている。
【００３７】
筒状弾性体３３はシリコンゴムからなり、超音波振動子１０からケース３０への不要振動の伝達を抑制するために、超音波振動子１０の外周面（ハウジング１１の筒部１１ｃ面）および底面に被着されている。
【００３８】
発泡弾性体３４は、超音波振動子１０のハウジング１１内に配置された発泡弾性体１９と同様、発泡シリコンからなり、接続ピン１５及び保護部１８が貫通配置されている。発泡弾性体３４には切り込みが設けられ、その切り込み内に保護部１８が挿入可能な構成としている。なお、超音波振動子１０（ベース１４）、筒状弾性体３３、及び発泡弾性体３４は、シリコン系接着剤により相互に接着固定されている。
【００３９】
また、ガイド部３１により区画されたケース３０のうち回路基板２０が配置される中空部には、防湿性部材３５が充填されている。防湿性部材３５としては、例えばシリコン樹脂やウレタン樹脂を適用することができる。本実施形態においてはシリコン樹脂を適用している。なお、図３に示すように、回路基板２０から外部に出力するための外部出力端子３６が備えられ、ケース３０の一面に形成されたコネクタ３７から外部出力端子３６の一端側が露出させられた構成とされている。
【００４０】
さらに、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、ケース３０の上面（図２（ａ）の紙面上方の面）にはランス３８が設けられており、底面（図２（ａ）の紙面下方の面）には受止部３９が設けられている。
【００４１】
ランス３８は、ケース３０の上面から開口面３２と同方向に突出するように形成された爪状の係止部を構成するものであり、ベゼル４との固定のために用いられる。具体的には、欄図３８は、棒状部３８ａおよび爪部３８ｂとを有した構成とされている。棒状部３８ａがケース３０の上面から開口面３２と同方向に突出させられ、この棒状部３８ａの先端位置における開口面３２側に爪部３８ｂが形成されている。
【００４２】
また、受止部３９は、ケース３０の底面からさらに下方に突出するように設けられた枠状の係止部を構成するものであり、これもベゼル４との固定のために用いられる。具体的には、図２（ａ）、（ｄ）に示されるように、受止部３９は、開口面３２の突出方向から見て四角形の枠形状を為しており、受止部３９の穴内に後述するベゼル４に設けられたスナップフィット４ｂが挿入できるようになっている。
【００４３】
このように構成されるセンサ本体３のうち、超音波振動子１０および開口面３２の部分、つまりケース３０のうち円筒形状に突出する部分がベゼル４に挿入される挿入部となる。このため、開口面３２の突出方向がベゼル４へのセンサ本体３の挿入方向となる。
【００４４】
図５は、ベゼル４を示した図であり、図５（ａ）は、ベゼル４の正面図、図５（ｂ）は、ベゼル４の左側面図、図５（ｃ）は、ベゼル４の背面図、図５（ｄ）は、ベゼル４の上面図、図５（ｅ）は、ベゼル４の底面図である。また、図６は、図５（ｃ）のＢ−Ｂ断面に相当するベゼル４の一部拡大断面図である。
【００４５】
図５（ａ）〜（ｄ）に示されるように、ベゼル４は、例えば樹脂等によって構成された略円筒状の部材によって構成され、一方の端部に部分的に拡径したフランジ４ａが形成されている。このベゼル４の中空部の形状およびサイズは、センサ本体３における開口面３２の形状と対応したものとなっており、この中空部内に開口面３２および超音波振動子１０が挿入される。
【００４６】
ベゼル４の下面には、スナップフィット４ｂが備えられている。スナップフィット４ｂは、爪状の係止部として機能するもので、図１に示すように、スナップフィット４ｂの先端に形成された爪部４ｃが上述したケース３０の受止部３９の穴内に挿入されることで、受止部３９に引っ掛けられている。これにより、ベゼル４とセンサ本体３との固定がより強固なものとされている。なお、図４（ｅ）に示すように、爪部４ｃの両側にはスリット４ｊが形成されており、このスリット４ｆの間に配置される爪部４ｃ分が応力変形し易くなっている。
【００４７】
ベゼル４の上面には、係止穴４ｄが形成されている。係止穴４ｄは、正面から見ると四角形状を為した穴であり、上述したケース３０に備えられたランス３８の爪部３８ｂを挿入するためのものである。図１に示すように、ランス３８の爪部３８ｂが係止穴４ｄに挿入されると、係止穴４ｄの内壁に爪部３８ｂが引っ掛かるようになっている。これにより、ベゼル４とセンサ本体３との固定がより強固なものとされている。
【００４８】
また、ベゼル４の外周面のうちベゼル４の左右両側の位置に抜け防止爪４ｅが備えられている。抜け防止爪４ｅは、バンパー２の厚み分を考慮した位置に形成されており、フランジ４ａの端面からバンパー２の厚み分もしくはそれより若干大きな間隔を空けた位置に備えられている。この抜け防止爪４ｅは、ベゼル４のバンパー２からの抜けを防止するために設けられている。ベゼル４をバンパー２に取り付けた後、ベゼル４にセンサ本体３におけるケース３０の開口面３２を挿入するに当たり、ベゼル４がバンパー２から抜ける方向に力が加えられることになる。このため、ベゼル４をバンパー２に挿入すると、抜け防止爪４ｅがバンパー２の端面に引っ掛かり、ベゼル４バンパー２からの抜けが防止できるようになっている。なお、図５（ｂ）に示すように各抜け防止爪４ｅの両側にはスリット４ｆが設けられており、このスリット４ｆの間の棒状部分が応力変形し易くなっているため、バンパー２への取り付け時に抜け防止爪４ｅが挿入の邪魔になることはない。
【００４９】
さらに、ベゼル４には、ベゼル４の中心に対して等間隔に複数（ここでは４つ）の溝４ｇが形成されている。各溝４ｇ内には、図６に示すように、ベゼル４の中心軸方向に並べられた２箇所の貫通穴４ｈ、４ｉが形成されている。そして、各溝４ｇに沿って金属バネ５が配置されている。なお、貫通穴４ｈ、４ｉは１つの貫通穴としても良いが、これらの間に壁面を形成しておくことで、金属バネ５のバネ荷重を大きくすることが可能となる。つまり、金属バネ５の先端位置が貫通穴４ｈの壁面と接することで、金属バネ５が貫通穴４ｈに入り込むことを規制するように働くため、金属バネ５が発生させる弾性反力を高めることが可能となる。
【００５０】
具体的には、金属バネ５は、薄い棒状金属を曲げ加工することによって構成され、棒状金属の一端が爪状に曲げられた爪部５ａと、ベゼル４の開口部の端部形状に合せてＵ字状に曲げられたＵ字状部５ｂと、ベゼル４の外周面から径方向に突出させた凸部５ｃと、棒状金属の他端を爪部５ａ側に折り返した折り返し部５ｄとを有して構成されている。金属バネ５の爪部５ａをベゼル４の開口端から挿入させ、Ｕ字状部５ｂがベゼル４の開口端と接するまで挿入すると、爪部５ａが貫通穴４ｉ内に入り込み、貫通穴４ｉの端面に引っ掛かることで金属バネ５がベゼル４に固定されている。このため、金属バネ５のうちベゼル４に固定される側、つまりＵ字状部５ｂが固定端となり、折り返し部５ｄが自由端となってバネ機能を果たす。
【００５１】
すなわち、金属バネ５の自由端において、バンパー２およびセンサ本体３における開口面３２の側面が共に金属バネ５に接し、バンパー２に関してはベゼル４の径方向の広がる向きに金属バネ５の弾性力が加えられ、センサ本体３における開口面３２に関してはベゼル４の径方向の縮まる向きに金属バネ５の弾性力が加えられる。
【００５２】
このため、ベゼル４を介してバンパー２にセンサ本体３を固定する構造において、バンパー２にベゼル４を強固に固定することが可能となり、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定することが可能となる。これにより、超音波センサ１をバンパー２に強固に固定することが可能となっている。
【００５３】
次に、超音波センサ１のバンパー２への取り付けの様子について説明する。図７は、超音波センサ１をバンパー２に取り付ける前の様子を示した図である。
【００５４】
図７に示されるように、まず、ベゼル４をバンパー２の一方、つまりバンパー２の外側からバンパー２の穴部２ａに挿入する。このとき、抜け防止爪４ｅがバンパー２の内側に入り込むまで挿入する。これにより、バンパー２の穴部２ａの開口端と金属バネ５における凸部５ｃの傾斜部分が接触する。図８は、このときの様子を示した部分拡大断面図である。
【００５５】
この図に示されるように、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入すると、バンパー２の穴部２ａの開口端によって金属バネ５が弾性変形させられて撓み、金属バネ５の自由端となる折り返し部５ｄが貫通穴４ｈ内に入り込み、ベゼル４の内壁面から突き出される。
【００５６】
この後、図７の矢印で示すように、バンパ−２の反対側、つまりバンパー２の内側からベゼル４の中空部内にセンサ本体３における開口面３２および超音波振動子１０を挿入する。これにより、スナップフィット４ｂの先端部が受止部３９の穴内に入り込み、スリット４ｊの間に形成された爪部４ｃが受止部３９の内壁と接して弾性変形させられ、受止部３９内に挿入されると、その後、弾性変形した部分が元に戻ることで爪部４ｃと受止部３９とが係合する。また、ランス３８の爪部３８ｂがベゼル４の外壁面と接し、棒状部３８ａが弾性変形して爪部３８ｂが係止穴４ｄ内に入り込むことで、弾性変形した部分が元に戻り、ランス３８が係止穴４ｄと係合する。
【００５７】
さらに、開口面３２の外壁面が金属バネ５の自由端のうちベゼル４の貫通穴４ｈに入り込んでベゼル４の内壁面に突き出した部分と接触する。図９は、このときの様子を示した部分拡大図である。
【００５８】
この図に示されるように、金属バネ５の自由端が開口面３２の外壁面と接触するため、ベゼル４の径方向の広がる向きに押し戻される。このため、金属バネ５の自由端において、バンパー２およびセンサ本体３における開口面３２の側面が共に金属バネ５に接し、バンパー２に関してはベゼル４の径方向の広がる向きに金属バネ５の弾性力が加えられ、センサ本体３における開口面３２に関してはベゼル４の径方向の縮まる向きに金属バネ５の弾性力が加えられる。つまり、開口面３２の外壁面とバンパー２の穴部２ａの壁面との間で金属バネ５の自由端が弾性的に圧縮変形し、この圧縮変形に伴う弾性反力によってセンサ本体３およびベゼル４が穴部２ａの壁面に対して固定される。
【００５９】
これにより、ベゼル４を介してバンパー２にセンサ本体３を固定する構造において、バンパー２にベゼル４を強固に固定することが可能となり、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定することが可能となる。これにより、超音波センサ１をバンパー２に強固に固定することが可能となる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の超音波センサ１では、センサ本体３の超音波振動子１０および開口面３２が挿入される筒状のベゼル４の側壁に金属バネ５を配置し、ベゼル４の側壁に貫通穴４ｈを設け、この貫通穴４ｈに金属バネ５の自由端を配置している。そして、この金属バネ５の自由端が、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入したときに穴部２ａの壁面に押されてベゼル４の内壁面から突出し、ベゼル４内に超音波振動子１０および開口面３２を挿入したときに開口面３２に接して押し戻されるようにしている。
【００６１】
このため、ベゼル４を介してバンパー２にセンサ本体３を固定する構造において、バンパー２にベゼル４を強固に固定でき、かつ、ベゼル４にセンサ本体３を強固に固定できる超音波センサ１とすることが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態の場合、金属バネ５の凸部５ｃにより形成される傾斜とフランジ４ａによりバンパー２を挟み込むことができるため、より強固にベゼル４がバンパー２に固定されるようにすることが可能となる。
【００６３】
（他の実施形態）
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。
【００６４】
例えば、金属バネ５を図１０に示すような形状としても良い。すなわち、Ｕ字状部５ｂで折り曲げられた金属バネ５をそのまま貫通穴４ｈまで沿うようにし、貫通穴４ｈに入り込むような屈曲部５ｅを形成すると共に、金属バネ５のうち爪部５ａとは反対側の端部を屈曲部５ｅからそのまま傾斜させることで凸部５ｃを構成する。このような構造であっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入したときに金属バネ５の自由端が穴部２ａの壁面によって貫通穴４ｈに押し込まれる構成としたが、予め自由端が貫通穴４ｈに押し込まれたような状態で配置され、ベゼル４の中空部にセンサ本体３の一部を挿入したときに金属バネ５の自由端がベゼル４の径方向に広がる向きに押し広げられ、バンパー２の穴部２ａの壁面を押すような構成であっても構わない。
【００６６】
また、筒状のベゼル４の形状およびベゼル４の中空部に挿入されるセンサ本体３の一部の形状も円形を基本とする形状でなくても良い。例えば、ベゼル４を楕円筒状、多角形筒状で構成し、センサ本体３のうちベゼル４の中空部に挿入される部分がベゼル４の中空部に対応する楕円柱状、多角形柱状であっても構わない。
【００６７】
また、上記実施形態では、バンパー２を被固定部材として使用して超音波センサ１を固定する場合について説明したが、バンパー２以外の車体部品に超音波センサ１を固定する場合に関しても、本発明を適用することができる。
【００６８】
さらに、上記実施形態では、金属バネ５をベゼル４に後付けした構造としているが、ベゼル４を成形する際に金属バネ５をインサート成形することで、金属バネ５をベゼル４と一体化しても構わない。
【００６９】
なお、上記実施形態では、センサ本体３およびベゼル４を固定するためのバネ部材として金属バネ５を用いているが、弾性体で構成されるバネであれば、他の材質であっても構わない。また、バネ部材の数を４つとしたが、２つ以上あれば良い。この場合、各バネ部材を等間隔にして力のバランスが等しくなるようにするのが好ましいが、必ずしも等間隔でなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる超音波センサ１をバンパー２に取り付けたときの状態を示した側面図である。
【図２】センサ本体３を示した図であり、（ａ）は、センサ本体３の正面図、（ｂ）は、センサ本体３の右側面図、（ｃ）は、センサ本体３の上面図、（ｄ）は、センサ本体３の背面図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】超音波振動子１０の断面図である。
【図５】ベゼル４を示した図であり、（ａ）は、ベゼル４の正面図、（ｂ）は、ベゼル４の左側面図、（ｃ）は、ベゼル４の背面図、（ｄ）は、ベゼル４の上面図、（ｅ）は、ベゼル４の底面図である。
【図６】図５（ｃ）のＢ−Ｂ断面に相当するベゼル４の一部拡大断面図である。
【図７】超音波センサ１をバンパー２に取る付ける前の様子を示した図である。
【図８】ベゼル４をバンパー２の穴部２ａに挿入したときの様子を示した部分断面側面図である。
【図９】ベゼル４の中空部にセンサ本体３の開口面３２を挿入したときの様子を示した部分断面側面図である。
【図１０】他の実施形態で説明するベゼル４の一部拡大断面図である。
【図１１】従来の超音波センサ１００のバンパー１０１への固定構造を示した部分断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…超音波センサ、２…バンパー、２ａ…穴部、３…センサ本体、４…ベゼル、４ａ…フランジ、４ｂ…スナップフィット、４ｃ…爪部、４ｄ…係止穴、４ｅ…防止爪、４ｆ…スリット、４ｇ…溝、４ｈ、４ｉ…貫通穴、４ｊ…スリット、５…金属バネ、５ａ…爪部、５ｂ…Ｕ字状部、５ｃ…凸部、５ｄ…折り返し部、５ｅ…屈曲部、１０…超音波振動子、１２…圧電素子、１５…接続ピン、２０…回路基板、３０…ケース、３２…開口面、３３…筒状弾性体、３８…ランス、３８ａ…棒状部、３８ｂ…爪部、３９…受止部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に開口部が形成され、中空部を有する筒状のベゼル（４）と、
超音波振動子（１０）を備えたセンサ本体（３）と、
前記開口部からセンサ本体（３）のうち前記超音波振動子（１０）を含む一部を挿入部（１０、３２）として前記ベゼル（４）の中空部内に該挿入部（１０、３２）が挿入されるようになっており、前記ベゼル（４）を車体部品（２）に形成された穴部（２ａ）に対して該車体部品（２）の外部から挿入したのち、前記車体部品（２）の内側から前記ベゼル（４）の前記中空部内に前記挿入部（１０、３２）を挿入することで、前記車体部品（２）に対して前記ベゼル（４）を介して前記センサ本体（３）が組み付けられるように構成される超音波センサであって、
前記ベゼル（４）の側壁には、前記中空部まで貫通する貫通穴（４ｈ）が開口していると共に、該貫通穴（４ｈ）に位置するようにバネ部材（５）が固定されており、
前記ベゼル（４）を前記車体部品（２）の前記穴部（２ａ）に挿入した状態において、前記ベゼル（４）の前記中空部に前記挿入部（１０、３２）が挿入されたとき、前記バネ部材（５）が前記挿入部（１０、３２）の外壁面と前記穴部（２ａ）の壁面との間で弾性的に圧縮変形し、この圧縮変形に伴う弾性反力によって前記センサ本体（３）および前記ベゼル（４）を前記穴部（２ａ）の壁面に対して固定するように構成された超音波センサ。
【請求項２】
前記バネ部材（５）は、前記ベゼル（４）を前記車体部品（２）の前記穴部（２ａ）内に前記挿入部（１０、３２）を挿入したときに、前記穴部（２ａ）の壁面に接触して前記中空部内に突き出し、前記ベゼル（４）の前記中空部に前記挿入部（１０、３２）が挿入されたとき、前記バネ部材（５）のうち前記中空部内に突き出した部分が前記挿入部（１０、３２）の外壁面によって押し戻されることで、前記弾性反力が得られるように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。
【請求項３】
前記バネ部材は金属バネ（５）であり、該金属バネ（５）は、前記ベゼル（４）に固定された固定端と変位可能な自由端とを有し、前記自由端が前記ベゼル（４）に形成された前記貫通穴（４ｈ）内に位置しており、該自由端による圧縮変形に伴う弾性反力によって前記センサ本体（３）および前記ベゼル（４）を前記穴部（２ａ）の壁面に対して固定するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記ベゼル（４）のうち前記車体部品（２）の前記穴部（２ａ）への挿入方向の後端には前記穴部（２ａ）への前記ベゼル（４）の挿入量を規制するフランジ（４ａ）が形成されており、
前記金属バネ（５）は、前記固定端が前記ベゼル（４）のうち前記車体部品（２）の前記穴部（２ａ）への挿入方向の前方に固定され、該自由端が前記ベゼル（４）の前記挿入方向の後方に向けて配置された構成とされていると共に前記ベゼル（４）の前記挿入方向に対して傾斜させた凸部（５ｃ）を有した構造とされており、
前記ベゼル（４）を前記車両部品（２）の前記穴部（２ａ）に挿入したときに前記凸部（５ｃ）の弾性反力と前記フランジ（４ａ）により、前記車両部品（２）が挟持されるように構成さ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。
【請求項５】
前記金属バネ（５）は、棒状部材の曲げ加工により構成されており、前記固定端から前記凸部（５ｃ）を介して前記自由端に至る形状とされ、前記自由端には、前記棒状部材の先端位置を前記固定端側に折り返した折り返し部（５ｄ）が備えられ、該折り返し部（５ｄ）で折り返された前記棒状部材の先端位置が前記ベゼル（４）に形成された前記貫通穴（４ｈ）を構成する壁面に接することで、該先端位置が前記貫通穴（４ｈ）内に入り込むことを規制していることを特徴とする請求項４に記載の超音波センサ。
【請求項６】
前記ベゼル（４）の側壁のうち、前記フランジ（４ａ）から前記車両部品（２）の厚み以上離れた位置に、前記ベゼル（４）が前記車両部品（２）の前記穴部（２ａ）から抜けることを防止する抜け防止爪（４ｅ）が備えられていることを特徴とする請求項４または５に記載の超音波センサ。
【請求項７】
前記ベゼル（４）は円筒状で構成されており、
前記センサ本体（３）における前記挿入部（１０、３２）は円柱状を為していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項８】
前記バネ部材（５）は、前記ベゼル（４）の中心に対して等間隔に複数個配置されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波センサ。
【請求項１】
一端側に開口部が形成され、中空部を有する筒状のベゼル（４）と、
超音波振動子（１０）を備えたセンサ本体（３）と、
前記開口部からセンサ本体（３）のうち前記超音波振動子（１０）を含む一部を挿入部（１０、３２）として前記ベゼル（４）の中空部内に該挿入部（１０、３２）が挿入されるようになっており、前記ベゼル（４）を車体部品（２）に形成された穴部（２ａ）に対して該車体部品（２）の外部から挿入したのち、前記車体部品（２）の内側から前記ベゼル（４）の前記中空部内に前記挿入部（１０、３２）を挿入することで、前記車体部品（２）に対して前記ベゼル（４）を介して前記センサ本体（３）が組み付けられるように構成される超音波センサであって、
前記ベゼル（４）の側壁には、前記中空部まで貫通する貫通穴（４ｈ）が開口していると共に、該貫通穴（４ｈ）に位置するようにバネ部材（５）が固定されており、
前記ベゼル（４）を前記車体部品（２）の前記穴部（２ａ）に挿入した状態において、前記ベゼル（４）の前記中空部に前記挿入部（１０、３２）が挿入されたとき、前記バネ部材（５）が前記挿入部（１０、３２）の外壁面と前記穴部（２ａ）の壁面との間で弾性的に圧縮変形し、この圧縮変形に伴う弾性反力によって前記センサ本体（３）および前記ベゼル（４）を前記穴部（２ａ）の壁面に対して固定するように構成された超音波センサ。
【請求項２】
前記バネ部材（５）は、前記ベゼル（４）を前記車体部品（２）の前記穴部（２ａ）内に前記挿入部（１０、３２）を挿入したときに、前記穴部（２ａ）の壁面に接触して前記中空部内に突き出し、前記ベゼル（４）の前記中空部に前記挿入部（１０、３２）が挿入されたとき、前記バネ部材（５）のうち前記中空部内に突き出した部分が前記挿入部（１０、３２）の外壁面によって押し戻されることで、前記弾性反力が得られるように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。
【請求項３】
前記バネ部材は金属バネ（５）であり、該金属バネ（５）は、前記ベゼル（４）に固定された固定端と変位可能な自由端とを有し、前記自由端が前記ベゼル（４）に形成された前記貫通穴（４ｈ）内に位置しており、該自由端による圧縮変形に伴う弾性反力によって前記センサ本体（３）および前記ベゼル（４）を前記穴部（２ａ）の壁面に対して固定するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記ベゼル（４）のうち前記車体部品（２）の前記穴部（２ａ）への挿入方向の後端には前記穴部（２ａ）への前記ベゼル（４）の挿入量を規制するフランジ（４ａ）が形成されており、
前記金属バネ（５）は、前記固定端が前記ベゼル（４）のうち前記車体部品（２）の前記穴部（２ａ）への挿入方向の前方に固定され、該自由端が前記ベゼル（４）の前記挿入方向の後方に向けて配置された構成とされていると共に前記ベゼル（４）の前記挿入方向に対して傾斜させた凸部（５ｃ）を有した構造とされており、
前記ベゼル（４）を前記車両部品（２）の前記穴部（２ａ）に挿入したときに前記凸部（５ｃ）の弾性反力と前記フランジ（４ａ）により、前記車両部品（２）が挟持されるように構成さ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。
【請求項５】
前記金属バネ（５）は、棒状部材の曲げ加工により構成されており、前記固定端から前記凸部（５ｃ）を介して前記自由端に至る形状とされ、前記自由端には、前記棒状部材の先端位置を前記固定端側に折り返した折り返し部（５ｄ）が備えられ、該折り返し部（５ｄ）で折り返された前記棒状部材の先端位置が前記ベゼル（４）に形成された前記貫通穴（４ｈ）を構成する壁面に接することで、該先端位置が前記貫通穴（４ｈ）内に入り込むことを規制していることを特徴とする請求項４に記載の超音波センサ。
【請求項６】
前記ベゼル（４）の側壁のうち、前記フランジ（４ａ）から前記車両部品（２）の厚み以上離れた位置に、前記ベゼル（４）が前記車両部品（２）の前記穴部（２ａ）から抜けることを防止する抜け防止爪（４ｅ）が備えられていることを特徴とする請求項４または５に記載の超音波センサ。
【請求項７】
前記ベゼル（４）は円筒状で構成されており、
前記センサ本体（３）における前記挿入部（１０、３２）は円柱状を為していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項８】
前記バネ部材（５）は、前記ベゼル（４）の中心に対して等間隔に複数個配置されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２４８２３０（Ｐ２００７−２４８２３０Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７１２８８（Ｐ２００６−７１２８８）
【出願日】平成１８年３月１５日（２００６．３．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１５日（２００６．３．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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