JPS63255681A - 超音波振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、超音波センサーに用いられる超音波振動子に
関するものである。

（背景技術） 超音波を発信し、その反射波を受信して１勿体の存在を
検知したり、或いは、反射波が受信されるまての時間を
測定して、物体までの距離を測定する超音波センサーは
、広く用いられている。例えば、自動ドアや玄関チャイ
ムなどを作動させるための六本検知センザーや、駐車陽
において車の有無を確認したり、ロボットの目として障
害物を検出するためのセンサーなど、幅広い応用がある
。

また、近年、特に自動車関係への応用のニースか高まっ
てきており、その一つか車周辺の障害物を検知するセン
サーである。また、路面の凹凸を超音波センサーで検知
し、車輪のザスペンション分調整して乗り心地を良くす
るといった応用例も提案されている。このような用途に
用いられる超音波センサーＩ＼の要求特性は小形でスペ
ースを取らないこと、近距離を測定できること、防滴タ
イプ。

であることなどである。ここて、防滴タイプという課題
は、センサーを完全シール１〜すれは良いので、容易に
達成することかできる。しかしなから、小型でスペース
を取らないという課題と、近距Ｋを測定できるという課
題は、超音波振動ｊ′を低残饗化しなけれは解決されな
い。

第３図に超音波センサーの原理を示す。第３図（ａ）は
送信印加電圧の波形を示し、第３図（ｂ）は受信信号の
波形を示す。Ｔ１は送信時間てあり、送信印加電圧によ
り超音波振動子を励振している時間である。また、Ｔ２
は残響時間てあり、送信印加電圧により超音波振動子を
振動させて超音波の発信を開始し、その後、送信印加電
圧を遮断して超音波振動子の振動が無くなるまての時間
である。

Ｔ３は反射時間であり、超音波が対象物て反射して、帰
って来るまでの時間である。対象！１ｌｌｌＪまての距
離！は、反射時間Ｔ３で決まり、周囲温度をｔＣ℃〕と
すると、 Ｎ＝（３３１＋０．６ｔ）Ｔ３／２　　Ｃａｎ）となる
、つまり、残響時間Ｔ２が長いと、反射時間Ｔ３の小さ
い近距離は測れないことになる。

また、従来、超音波センサーは送波用と受波用の振動子
をペアーにして使用し、送波用の振動子の残響が受波用
の振動子に影響をケーえないようにして、残響の問題を
解決していた。しかし、車載用の超音波センサーでは、
大きなスペースを取れないので、１関の超音波振動子で
送・受波てきることが要求され、そのなめにも低残響化
は重要であり、過去にも種／？の試みかなされている。

第４図は、特開昭６０−２２７５９８号公報に開示され
た超音波振動子の断面図である。一端が開放された円錐
台形筒状の振動板２の内底面には、圧電素子１が扱きさ
れている。上記振動板２の開放端には、端子４を貫通保
持した端子台５が配されている。端子台５と、振動板２
のテーパ状側面部２＋１並びに開放端側側面部２ａとの
間には、シリコンゴム等の弾性材６を介在させている。

一方の端子４はリード線３により、圧電索子２の一方の
電極面に接続され、他方の端子４はリード線３と振動板
２を介して圧電素子２の他方の電極面に接続される。第
５図は他の従来例の断面図であり、外ケースを兼ねた端
子台５と振動板２のテーパ状側面部２ｂの内外両面との
間に弾性材６を介在させている。

このような構造の超音波振動子を、送受兼用形の超音波
セン日ノ−−に用いた場合には、弾性材６により、振動
板２の側面部２ａ、２ｂの残響振動か吸収されるのて、
残響時間Ｔ２は従来品の１／２辺下になるとされている
。しかしながら、この従来例にあっては、弾性材６と振
動板２の側面部２ａ。

２１〕との接触状態が、弾性材６の成型精度などに微妙
に影響を受け、安定した性能が得られないという欠点が
ある。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、低残響の性能を安定して得る
ことができる超音波振動子を提供するにある。

（発明の開示） 本発明に係るｖｉ音波振動子にあっては、上記の目的を
達成するために、第１図及び第２図に示すように、振動
板２に圧電素子１を接きして成る超音波振動子において
、超音波送波面の反対側から振動を防止すべき面に弾性
材６を接触せしめ、且つ、超音波送波面における振動を
防止すＪ＼き部分−４＝ に弾性材７を接触す゛しめ、弾性材６，７を接触さぜた
面に弾性材６，７が常時圧接されるように弾性材６，７
を加圧する加圧部材（例えば、かしめ部８．１０）を設
けて成るものである。

本発明にあっては、このように、振動板２における振動
を防止すべき面に両側から弾性材６，７を接触せしめな
ので、不要な振動を効果的に抑制てきるものである。ま
た、弾性材６．７を接触さぜな面に弾性材６，７が常時
圧接されるように弾性材６．７を加圧したので、弾性材
６．７は振動を防止すべき面に持続的に圧接されること
になり、したがって、安定した防振効果が持続的に得ら
れるものである。

第１図は本発明の一実施例の断面図である。本実施例に
あっては、振動板２は、一端が開放された円錐台形状と
なっており、その内底面には、ＰＺＴ系の圧電セラミッ
クス等よりなる圧電素子１が、例えばエポキシ系の接着
剤を用いて貼り付けられている。圧電素子１の振動によ
り振動板２の前面が振動し、超音波が発生ずる。

振動板２は、例えばアルミニウム製てあり、圧電素子］
の一方の電極は、この振動板２とリード線３を介して一
方の端子Ｘ１に接続されている。圧電素子１グ）他方の
電極は、リード線３を介して他方の端子４に直接接続さ
れている。各端子４は絶縁物よりなる端子台５に貫通さ
れ保持されている。

振動板２の開放端側の部分と端子台５とは、浅い円筒状
の外ケース９内に収められ、端子台５と振動板２の内側
面との間には、弾性材６が配されている。また、振動板
２の外側面には、環状の弾性材７が配されている。これ
らの弾性材６，７は、シリコンゴムのような防振コムよ
りなり、振動板２の振動面以外の部分に接触して、振動
板２の不要な振動を抑制するものである。なお、振動板
２の内側面に配される弾性材６が圧電素Ｔ−１に接触す
ると出力音圧や受渡感度か低下するので、圧電素子１の
周囲には、弾性材６が充填されない空間部を設けである
。

外クース９は金属製であり、その底面中心部には、端子
４を導出するための開口部が設りられている。この開口
部の内縁部は、端子台５の周れ部を圧接するかしめ部１
０となっている。弾性材６は端子台５を介してかしめ部
１０からの圧接力を均一に受け、振動板２の内側面に均
一に圧接される。また、外ケース９の上方開口端部は、
内側に折曲されて、弾性材７の上面を圧接するかしめ部
８となっている。弾性材７は、かしめ部８からの圧接力
を均一に受けて、振動板２の外側面に均一に圧接される
。つまり、本実施例にあっては、弾性材６，７に対し持
続的に圧力を加えた状態で、振動板２の両面より弾性材
６，７を振動板２に接触さぜることにより防振効果を持
続させているものである。

第２図は本発明の他の実施例の断面図である。

本実施例にあっては、一端が開放された円錐台形状の振
動板２における開放端側に円筒状の延出部を設けて、振
動板２め軸方向の長さを長くしである。この構造にあっ
ては、振動板２の内部における弾性材６の充填量が多く
なるので、振動板２の側面の振動を有効に低減させるこ
とがてきる。

（発明の効果） 本発明にあっては、上述のように、振動板に圧電素子を
接合して成る超音波振動子において、振動板における振
動を防止すべき面に両側から弾性材を接触せしめたのて
、不要な振動を効果的に抑制てきるという利点があり、
また、弾性材を接触さぜな面に弾性材が常時圧接される
ように弾性材を加圧する加圧部材を設けたので、弾性材
は振動を防止ずべき面に持続的に圧接されることになり
、したがって、安定した防振効果が持続的に得られると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
他の実施例の断面図、第３図は超音波センサーの原理説
明図、第４図は従来例の断面図、第５Ｊ２Ｉは池の従来
例の断面図である。 ］は圧電素子、２は振動板、６，７は弾性材、８．１０
はかしめ部である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動板に圧電素子を接合して成る超音波振動子に
   おいて、超音波送波面の反対側から振動を防止すべき面
   に弾性材を接触せしめ、且つ、超音波送波面における振
   動を防止すべき部分に弾性材を接触せしめ、弾性材を接
   触させた面に弾性材が常時圧接されるように弾性材を加
   圧する加圧部材を設けて成ることを特徴とする超音波振
   動子。
2. （２）加圧部材は、振動板及び弾性材を収容する外ケー
   スに設けたかしめ部であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の超音波振動子。