超声波传感器
阅读：263发布：2020-05-12
专利汇可以提供超声波传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种包括 超 声波 元件的 超声波 传感器 。该超声波元件包括用于发送、接收或传输超声波的超声波 振荡器 、具有形成在一个表面上用作超声波通道的开口的元件主体和从元件主体上突出的用于传送 电流 至超声波振荡器的 端子 部，该超声波振荡器安置在元件主体的内部。该 超声波传感器 还包括具有开口的壳体，该开口形成在壳体一个表面上且与元件主体的开口相连通。所述壳体包括用于容纳超声波元件的容纳部和与容纳部一体地形成以 定位 超声波元件就位的定位部。超声波传感器包括印刷线路板，其布置成将超声波元件夹在印刷线路板和容纳部之间。超声波元件的端子部安装至该印刷线路板上。，下面是超声波传感器专利的具体信息内容。
1.一种超声波传感器，包括：
超声波元件，其包括：用于发送、接收或传输超声波的超声波振荡器；元件主体，所述元件主体的一个表面上形成有用作超声波通道的开口，所述超声波振荡器布置在所述元件主体内；和，从元件主体上突出的用于供应电流至超声波振荡器的端子部；
壳体，其一个表面上形成有用于与元件主体的开口相连通的开口，该壳体包括用于容纳超声波元件的容纳部和与容纳部一体地形成以定位超声波元件就位的定位部；以及印刷线路板，其布置成将超声波元件夹在印刷线路板和壳体的容纳部之间，超声波元件的端子部被安装至印刷线路板上。
2.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述容纳部包括围绕超声波元件的周壁，所述定位部是多个与周壁一体形成的肋，以与超声波元件在压力下接触。
3.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述容纳部包括围绕超声波元件的周壁，所述定位部是多个形成在周壁内的薄壁段，薄壁段在周壁的径向上的厚度设置成比周壁的其余段的厚度更小。
超声波传感器
技术领域
背景技术
[0002] 通常，公知的超声波传感器或超声开关用于物体的探测或其它的目的。其在例如公开号为S62-163781和S62-140378的日本实用新型中被公开。在这些现有技术中公开的超声波元件被用于防振目的的弹性构件覆盖，并被称为通过元件主体本身的振动产生超声波的密闭式超声波元件。除了所述的密闭式超声波元件外，还知道一种称为开放式超声波元件，其中超声波振荡器被安置在元件主体的内部，在该元件主体的一个表面上具有开口，这样通过振荡器产生的超声波能通过该开口传输。一种使用开放式超声波元件的传统超声波传感器现在将参照附图7A和7B进行描述。在下文的描述中，在图7A中朝着上侧和下侧延伸的方向被定义为上-下方向。
[0003] 参照图7A和7B，传统的超声波传感器利用一个超声波元件100，其包括圆柱形的元件主体100a和一个超声波振荡器(未示出)，所述元件主体100a具有包括用于传输超声波的开口(未示出)的底部，所述超声波振荡器安置在元件主体100a内部以收发超声波。所述超声波元件100被收纳在具有底部的圆柱形的容纳部200a内，所述容纳部200a设在具有开口顶部的矩形盒形主体200内。主体200与具有开口底部的矩形盒形盖201连接，它们的开口互相面对。主体200和盖201构成壳体202。
[0004] 一块平坦的印刷线路板203通过定位螺钉205被固定至主体200上。印刷线路板203包括用于响应来自外部的驱动信号而驱动超声波元件100的驱动电路和用于将超声波元件100所接收到的超声波转换成波接收信号的转换电路中的至少一个。
[0005] 超声波元件100在元件主体100a的上表面上具有一对端子部100b，并且被收纳在容纳部200a内，使其端子部100b面向主体200的开口。端子部100b被焊接至印刷线路板203上。在容纳部200a的底部，形成有与超声波元件100的开口和外部相连通的连通孔200b。该连通孔200b起到喇叭的作用，其放大超声波的波传输范围并决定超声波的指向性。
[0006] 因为元件主体100a在上述的开放式的超声波元件100中不会振动，因此没有必要使用用于防止振动目的的弹性构件。然而，当在容纳部200a内容纳超声波元件100时，由于超声波元件100和容纳部200a之间的间隙，难以正确地定位超声波元件100。这可能使得连通孔200b的中心和超声波元件100的开口的中心之间不对准，而影响超声波的指向性。因此，在超声波的指向性上存在变化，这可能使得探测性能恶化。因为上述指出的原因，在传统的超声波传感器中一个圆柱形的弹性构件204连接至超声波元件100，如图7A所示，从而填充容纳部200a和超声波元件100之间的间隙。结果，超声波元件100与弹性构件204在压力下接触，从而可被正确地定位在储存单元200a内。这使得有可能解决上述提到的问题。
[0007] 然而，在传统的超声波传感器中，连接弹性构件204至超声波元件100的步骤延长了超声波传感器的制造时间，因为弹性构件204需要连接至超声波元件100上。此外，由于连接该弹性构件204至超声波元件100浪费时间，导致生产效率降低。另外，因为弹性构件204需要独立于例如超声波元件100的其它的构件生产，生产成本也会增加。
发明内容
[0008] 考虑到上述问题，本发明提供一种超声波传感器，其能提高生产效率并降低生产成本。
[0009] 根据本发明的第一实施例，提供一种超声波传感器，包括：超声波元件，其包括用于发送、接收或传输超声波的超声波振荡器、具有形成在一个表面上用于超声波通道的开口的元件主体、和从元件主体上突出的用于传送电流至超声波振荡器的端子部，该超声波振荡器安置在元件主体的内部；具有形成在一个表面上的用于与元件主体的开口相连通的开口的壳体，该壳体包括用于容纳超声波元件的容纳部和与容纳部一体地形成以定位超声波元件就位的定位部；和印刷线路板，其布置成将超声波元件夹在印刷线路板和壳体的容纳部之间，超声波元件的端子部被安装至印刷线路板上。
[0010] 容纳部可包括围绕超声波元件的周壁，所述定位部是多个与周壁一体形成的肋，以与超声波元件在压力下接触。
[0011] 容纳部可包括围绕超声波元件的周壁，所述定位部是多个形成在周壁内的薄壁段，薄壁段在周壁的径向上的厚度设置成比周壁的其余段的厚度更小。
[0012] 根据本发明，超声波元件能利用与壳体一体形成的定位部被定位在容纳部中。这样去除了传统的超声波传感器中将弹性构件连接至超声波元件的必要，就使得有可能提高生产效率。另外，因为不需要如传统的超声波传感器那样独立制造弹性构件，生产成本能够减少。
附图说明
[0013] 本发明的目的和特征将通过结合附图给出的下述实施例的描述而变得清楚，附图中：
[0014] 图1A是示出根据本发明第一实施例的超声波传感器的分解透视图，图1B是示出其主体的平面图，图1C是图1B所示主要部分的放大图，以及，图1D是沿着图1B中线1D-1D′的剖视图；
[0015] 图2A是示出处于组装后状态的超声波传感器的平面图，图2B是沿着图2A中线2B-2B′的剖视图，以及，图2C是沿着图2A中线2C-2C′的剖视图；
[0016] 图3A是示出安装在超声波传感器的主体中的超声波元件的平面图，以及，图3B是图3A中通过″A″标志的虚线区域的放大图；
[0017] 图4A是示出根据本发明第二实施例的超声波传感器的分解透视图，图4B是示出其主体的平面图，图4C是图4B所示主要部分的放大图，以主图4D是沿着图4B中线4D-4D′的剖视图；
[0018] 图5A是示出处于组装后状态的超声波传感器的平面图，图5B是沿着图5A中线5B-5B′的剖视图，图5C是沿着图5A中线5C-5C′的剖视图；
[0019] 图6A是示出安装在超声波传感器的主体中的超声波元件的平面图，以及，图6B是图6A中通过″B″标志的虚线区域的放大图；以及
[0020] 图7A是示出传统的超声波传感器的分解透视图且图7B是其剖视图。
具体实施方式
[0021] (第一实施例)
[0022] 下面将参照构成本发明一部分的附图来描述根据本发明第一实施例的一种超声波传感器。在下文的描述中，在图1A中朝着上侧和下侧延伸的方向被定义为上-下方向。参照图1A-图1D，本实施例的超声波传感器包括超声波元件1、具有用于容纳超声波元件1的容纳部20的壳体4、和印刷线路板5，该印刷线路板被布置成将超声波元件1夹在印刷线路板自身和容纳部20之间。超声波元件1包括安装至印刷线路板5的端子部11。
[0023] 超声波元件1是所谓的开放式超声波元件。超声波元件1包括用于发送、接收或传输超声波的超声波振荡器(未显示)和底部有开口作为超声波通道的圆柱形元件主体10。用于供给电流至超声波振荡器的一对圆柱杆形状的端子部11以向上突出的方式设于元件主体10的上部上。
[0024] 如图1A所示，壳体4包括具有开口顶部的矩形盒形主体2和具有开口底部的矩形盒形盖3。主体2和盖3彼此连接，其开口相互面对。圆柱形的容纳部20一体地形成在主体2的下部中。在主体2的纵向相对的端面上，锁止爪21向外突出地形成。矩形框架部分30设于盖3的纵向相对的端面上并向下突出。每个矩形框架30限定一个能供相应锁止爪
21与之接合的锁止孔30a。通过将主体2的锁止爪21与盖3的相应锁止孔30a接合，主体
2和盖3将被连接在一起。
21与之接合的锁止孔30a。通过将主体2的锁止爪21与盖3的相应锁止孔30a接合，主体
2和盖3将被连接在一起。
[0025] 在主体2的横向相对的表面上，矩形平坦连接块23以向外突出的方式设置，如图1B所示。每个连接块23在其中心区域具有圆形连接孔23a。因此，本实施例中的超声波传感器通过紧固穿过连接孔23a的螺钉能被固定至外部设备。一对圆柱形凸台部分22形成在主体2内并向上突出，使容纳部20夹在二者之间。阴螺纹22a形成在凸台部分22的内圆周表面上。
[0026] 在容纳部20的底部上，形成有开口，在图1D中可以看到。该开口作为喇叭部分20a，其放大超声波的波传输范围并确定超声波的指向性。在环绕超声波元件1的容纳部
20的周壁的内表面上，多个(图中为3个)杆状肋20b在圆周方向上以均匀的间隔整体地形成，如图1C所示。每个肋20b具有被倒角成三角形截面形状的上端部，如图1D所示。所以，肋20b扮演所谓的挤压肋的角色，也就是说随着超声波元件1压靠着肋20b的上端部，挤压肋20b被挤压。肋20b充当定位超声波元件1就位的定位部分。
20的周壁的内表面上，多个(图中为3个)杆状肋20b在圆周方向上以均匀的间隔整体地形成，如图1C所示。每个肋20b具有被倒角成三角形截面形状的上端部，如图1D所示。所以，肋20b扮演所谓的挤压肋的角色，也就是说随着超声波元件1压靠着肋20b的上端部，挤压肋20b被挤压。肋20b充当定位超声波元件1就位的定位部分。
[0027] 参照图1A和2A，用于保持从外部装置拉出和缠绕的电缆(未示出)的张紧力的张紧保持部分31与盖3的上表面的中心区域一体地形成。在盖3的上表面的一个纵向端部区域中，具有供连接器50插入的矩形窗孔32，下文中将进行阐述。具有大体上的U型截面形状的壁部分33沿着窗孔32的围缘以向上突出的方式一体地形成。通过以这样的方式用壁部分33围绕窗孔3，例如，有可能阻止外力施加到电缆和连接器50的接头上。
[0028] 回头参照图1A，电子部件51安装至印刷线路板5以提供用于驱动超声波元件1的驱动电路和用于将由超声波元件1接收到的超声波转换为波接收信号的转换电路这两种电路中的至少一个。该驱动电路和转换电路根据本实施例中超声波传感器的用途而选择性地采用。例如，如果本实施例的超声波传感器用来发送超声波则可使用驱动电路。如果本实施例的超声波传感器用来接收超声波(反射波)则可使用转换电路。当然，还可能同时使用驱动电路和转换电路。与电缆的一个端部分相连的连接器50设在印刷线路板5的一个纵向端部上。供定位螺钉6插入的圆形的螺钉插入孔5a设于印刷线路板5的对应于主体2的凸台部分22的部分中。印刷线路板5具有一对圆形的端子插入孔5b，超声波元件1的端子部11被插入其中。通过在端子部11被插入至端子插入孔5b中的状态下进行焊接，端子部11被结合至印刷线路板5的电路布图中。
[0029] 接下来，将描述本实施例中的超声波传感器的组装方法。超声波元件1首先被收纳在容纳部20中，且使端子部11朝上。然后，在将端子部11插入端子插入孔5b中的同时使印刷线路板5置于超声波元件1的上表面上。定位螺钉6插入穿过螺钉插入孔5a，并螺纹固定至凸台部分22的阴螺纹部分22a，从而稳定地连接印刷线路板5至主体2。端子部11通过焊接被结合至印刷线路板5的电路布图上。其后，通过将主体2的锁止爪21与盖3的锁止孔30a接合而使盖3和主体2连接在一起。这样，本实施例的超声波传感器完全被制造出来(参见图2A-2C)。
[0030] 当在容纳部20中收纳超声波元件1时，超声波元件1被强迫插入容纳部20中以挤压肋20b的上端部，如图3A和3B所示，借此，超声波元件1在压力下接触肋20b。结果，超声波元件1通过肋20b被支撑在三个点，即使在超声波元件1和容纳部20之间存在间隙也不会松弛。因此，超声波元件1被定位在容纳部20内，同时容纳部20的喇叭部分20a的中心和超声波元件1的开口的中心之间的位置关系没有变动的可能性。
[0031] 在上述的该实施例中，超声波元件1可使用与壳体4一体地形成的肋20b被定位在容纳部20中。这去除了有可能增加生产成本的传统的超声波传感器中将弹性构件连接至超声波元件1的需要。另外，因为不需要如传统超声波传感器那样独立制造弹性构件，生产成本能够减少。
[0032] (第二实施例)
[0033] 现在将参照附图描述根据本发明第二实施例的一种超声波传感器。本实施例的基本结构与第一实施例的基本结构相同。所以，同样的元件将通过相同的附图标记标明，其中的过多的描述将被省略。与第一实施例中的超声波传感器一样，本实施例中的超声波传感器包括超声波元件1、具有用于收纳超声波元件1的容纳部20的壳体4、以及印刷线路板5，该印刷线路板被布置成将超声波元件1夹在印刷线路板自身和容纳部20之间(参见图4A至5C)。超声波元件1包括安装至印刷线路板5的端子部11。在本实施例中，如图4A至4D所示，围绕超声波元件1的容纳部20的周壁包括多个(图中为3个)薄壁段20c来代替第一实施例中的肋20b。薄壁段20c的径向厚度比其余段的径向厚度设置得更小。薄壁段20c充当用作定位超声波元件1就位的定位部分。
[0034] 如图4B和4C所示，薄壁段20c沿着容纳部20的周壁的沿圆周方向均匀间隔地设置。因为薄壁段20c的厚度小于周壁的其它段的厚度，所以它们能在径向上弯曲。本实施例中的容纳部分20形成为具有小于第一实施例中容纳部20直径的直径，但是大体上等于超声波元件1的直径。
[0035] 在传统的超声波传感器情况下，如果容纳部20的直径几乎等于超声波元件1的直径而在容纳部20和超声波元件1之间不存在间隙，超声波元件1就不能被容纳在容纳部20中。然而，在本实施例中，如上所述，在容纳部20的周边中形成有薄壁段20c。所以，如果超声波元件1被强迫插入进入容纳部20中，薄壁段20c被超声波元件1挤压并且径向向外弯曲。这在超声波元件1和容纳部20之间产生间隙，从而使得有可能在容纳部20中插入超声波元件1。因为在超声波元件1被插入到容纳部20中后，薄壁段20c趋于向内径向地返回，超声波元件1通过薄壁段不会松弛地被支撑在三个点。因此，超声波元件1被定位在容纳部20内，且容纳部20的喇叭部分20a的中心和超声波元件1的开口的中心之间的位置关系没有变动的可能性。
[0036] 在如上所述的本实施例中，超声波元件1能使用与壳体4一体地形成的薄壁段20c而被定位在容纳部20中。这样去除了传统的超声波传感器中将弹性构件连接至超声波元件1的必要，就使得有可能提高生产效率。另外，因为不需要如传统的超声波传感器中那样的独立制造弹性构件，生产成本能够减少。
[0037] 在该实施例中，如图4A，4D，6A和6B所示，具有倒角成梯形截面形状的顶端部分的挤压肋20d与薄壁段20c的内表面一体地形成。超声波元件1被强迫插入容纳部20中以挤压所述挤压肋20d的上端部，借此超声波元件1在压力下与挤压肋20d接触。这使得可靠地定位超声波元件1在容纳部20的内部成为可能。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
超声波传感器热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈