專利名稱：超聲波傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)送、接收或傳輸超聲波的超聲波傳感器。
背景技術：
通常，公知的超聲波傳感器或超聲開關用于物體的探測或其它的目的。其在例如公開號為S62-163781和S62-140378的日本實用新型中被公開。在這些現(xiàn)有技術中公開的超聲波元件被用于防振目的的彈性構件覆蓋，并被稱為通過元件主體本身的振動產生超聲波的密閉式超聲波元件。除了所述的密閉式超聲波元件外，還知道一種稱為開放式超聲波元件，其中超聲波振蕩器被安置在元件主體的內部，在該元件主體的一個表面上具有開口， 這樣通過振蕩器產生的超聲波能通過該開口傳輸。一種使用開放式超聲波元件的傳統(tǒng)超聲波傳感器現(xiàn)在將參照附圖7A和7B進行描述。在下文的描述中，在圖7A中朝著上側和下側延伸的方向被定義為上-下方向。參照圖7A和7B，傳統(tǒng)的超聲波傳感器利用一個超聲波元件100，其包括圓柱形的元件主體IOOa和一個超聲波振蕩器(未示出)，所述元件主體IOOa具有包括用于傳輸超聲波的開口(未示出)的底部，所述超聲波振蕩器安置在元件主體IOOa內部以收發(fā)超聲波。 所述超聲波元件100被收納在具有底部的圓柱形的容納部200a內，所述容納部200a設在具有開口頂部的矩形盒形主體200內。主體200與具有開口底部的矩形盒形蓋201連接， 它們的開口互相面對。主體200和蓋201構成殼體202。一塊平坦的印刷線路板203通過定位螺釘205被固定至主體200上。印刷線路板 203包括用于響應來自外部的驅動信號而驅動超聲波元件100的驅動電路和用于將超聲波元件100所接收到的超聲波轉換成波接收信號的轉換電路中的至少一個。超聲波元件100在元件主體IOOa的上表面上具有一對端子部100b，并且被收納在容納部200a內，使其端子部IOOb面向主體200的開口。端子部IOOb被焊接至印刷線路板203上。在容納部200a的底部，形成有與超聲波元件100的開口和外部相連通的連通孔 200b。該連通孔200b起到喇叭的作用，其放大超聲波的波傳輸范圍并決定超聲波的指向性。因為元件主體IOOa在上述的開放式的超聲波元件100中不會振動，因此沒有必要使用用于防止振動目的的彈性構件。然而，當在容納部200a內容納超聲波元件100時，由于超聲波元件100和容納部200a之間的間隙，難以正確地定位超聲波元件100。這可能使得連通孔200b的中心和超聲波元件100的開口的中心之間不對準，而影響超聲波的指向性。 因此，在超聲波的指向性上存在變化，這可能使得探測性能惡化。因為上述指出的原因，在傳統(tǒng)的超聲波傳感器中一個圓柱形的彈性構件204連接至超聲波元件100，如圖7A所示，從而填充容納部200a和超聲波元件100之間的間隙。結果，超聲波元件100與彈性構件204 在壓力下接觸，從而可被正確地定位在儲存單元200a內。這使得有可能解決上述提到的問題。然而，在傳統(tǒng)的超聲波傳感器中，連接彈性構件204至超聲波元件100的步驟延長了超聲波傳感器的制造時間，因為彈性構件204需要連接至超聲波元件100上。此外，由于連接該彈性構件204至超聲波元件100浪費時間，導致生產效率降低。另外，因為彈性構件 204需要獨立于例如超聲波元件100的其它的構件生產，生產成本也會增加。

發(fā)明內容
考慮到上述問題，本發(fā)明提供一種超聲波傳感器，其能提高生產效率并降低生產成本。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，提供一種超聲波傳感器，包括超聲波元件，其包括用于發(fā)送、接收或傳輸超聲波的超聲波振蕩器、具有形成在一個表面上用于超聲波通道的開口的元件主體、和從元件主體上突出的用于傳送電流至超聲波振蕩器的端子部，該超聲波振蕩器安置在元件主體的內部；具有形成在一個表面上的用于與元件主體的開口相連通的開口的殼體，該殼體包括用于容納超聲波元件的容納部和與容納部一體地形成以定位超聲波元件就位的定位部；和印刷線路板，其布置成將超聲波元件夾在印刷線路板和殼體的容納部之間，超聲波元件的端子部被安裝至印刷線路板上。容納部可包括圍繞超聲波元件的周壁，所述定位部是多個與周壁一體形成的肋， 以與超聲波元件在壓力下接觸。容納部可包括圍繞超聲波元件的周壁，所述定位部是多個形成在周壁內的薄壁段，薄壁段在周壁的徑向上的厚度設置成比周壁的其余段的厚度更小。根據(jù)本發(fā)明，超聲波元件能利用與殼體一體形成的定位部被定位在容納部中。這樣去除了傳統(tǒng)的超聲波傳感器中將彈性構件連接至超聲波元件的必要，就使得有可能提高生產效率。另外，因為不需要如傳統(tǒng)的超聲波傳感器那樣獨立制造彈性構件，生產成本能夠減少。


本發(fā)明的目的和特征將通過結合附圖給出的下述實施例的描述而變得清楚，附圖中圖IA是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的超聲波傳感器的分解透視圖，圖IB是示出其主體的平面圖，圖IC是圖IB所示主要部分的放大圖，以及，圖ID是沿著圖IB中線 1D-1D'的剖視圖；圖2A是示出處于組裝后狀態(tài)的超聲波傳感器的平面圖，圖2B是沿著圖2A中線 2B-2B'的剖視圖，以及，圖2C是沿著圖2A中線2C-2C'的剖視圖；圖3A是示出安裝在超聲波傳感器的主體中的超聲波元件的平面圖，以及，圖;3B是圖3A中通過"A"標志的虛線區(qū)域的放大圖；圖4A是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的超聲波傳感器的分解透視圖，圖4B是示出其主體的平面圖，圖4C是圖4B所示主要部分的放大圖，以主圖4D是沿著圖4B中線4D-4D' 的剖視圖；圖5A是示出處于組裝后狀態(tài)的超聲波傳感器的平面圖，圖5B是沿著圖5A中線 5B-5B'的剖視圖，圖5C是沿著圖5A中線5C-5C'的剖視圖；圖6A是示出安裝在超聲波傳感器的主體中的超聲波元件的平面圖，以及，圖6B是圖6A中通過"B"標志的虛線區(qū)域的放大圖；以及圖7A是示出傳統(tǒng)的超聲波傳感器的分解透視圖且圖7B是其剖視圖。
具體實施例方式(第一實施例)下面將參照構成本發(fā)明一部分的附圖來描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的一種超聲波傳感器。在下文的描述中，在圖IA中朝著上側和下側延伸的方向被定義為上-下方向。 參照圖IA-圖1D，本實施例的超聲波傳感器包括超聲波元件1、具有用于容納超聲波元件1 的容納部20的殼體4、和印刷線路板5，該印刷線路板被布置成將超聲波元件1夾在印刷線路板自身和容納部20之間。超聲波元件1包括安裝至印刷線路板5的端子部11。超聲波元件1是所謂的開放式超聲波元件。超聲波元件1包括用于發(fā)送、接收或傳輸超聲波的超聲波振蕩器(未顯示)和底部有開口作為超聲波通道的圓柱形元件主體10。 用于供給電流至超聲波振蕩器的一對圓柱桿形狀的端子部11以向上突出的方式設于元件主體10的上部上。如圖IA所示，殼體4包括具有開口頂部的矩形盒形主體2和具有開口底部的矩形盒形蓋3。主體2和蓋3彼此連接，其開口相互面對。圓柱形的容納部20 —體地形成在主體2的下部中。在主體2的縱向相對的端面上，鎖止爪21向外突出地形成。矩形框架部分 30設于蓋3的縱向相對的端面上并向下突出。每個矩形框架30限定一個能供相應鎖止爪 21與之接合的鎖止孔30a。通過將主體2的鎖止爪21與蓋3的相應鎖止孔30a接合，主體 2和蓋3將被連接在一起。在主體2的橫向相對的表面上，矩形平坦連接塊23以向外突出的方式設置，如圖 IB所示。每個連接塊23在其中心區(qū)域具有圓形連接孔23a。因此，本實施例中的超聲波傳感器通過緊固穿過連接孔23a的螺釘能被固定至外部設備。一對圓柱形凸臺部分22形成在主體2內并向上突出，使容納部20夾在二者之間。陰螺紋2 形成在凸臺部分22的內圓周表面上。在容納部20的底部上，形成有開口，在圖ID中可以看到。該開口作為喇叭部分 20a，其放大超聲波的波傳輸范圍并確定超聲波的指向性。在環(huán)繞超聲波元件1的容納部 20的周壁的內表面上，多個(圖中為3個)桿狀肋20b在圓周方向上以均勻的間隔整體地形成，如圖IC所示。每個肋20b具有被倒角成三角形截面形狀的上端部，如圖ID所示。所以，肋20b扮演所謂的擠壓肋的角色，也就是說隨著超聲波元件1壓靠著肋20b的上端部， 擠壓肋20b被擠壓。肋20b充當定位超聲波元件1就位的定位部分。參照圖IA和2A，用于保持從外部裝置拉出和纏繞的電纜(未示出)的張緊力的張緊保持部分31與蓋3的上表面的中心區(qū)域一體地形成。在蓋3的上表面的一個縱向端部區(qū)域中，具有供連接器50插入的矩形窗孔32，下文中將進行闡述。具有大體上的U型截面形狀的壁部分33沿著窗孔32的圍緣以向上突出的方式一體地形成。通過以這樣的方式用壁部分33圍繞窗孔3，例如，有可能阻止外力施加到電纜和連接器50的接頭上?；仡^參照圖1A，電子部件51安裝至印刷線路板5以提供用于驅動超聲波元件1的驅動電路和用于將由超聲波元件1接收到的超聲波轉換為波接收信號的轉換電路這兩種電路中的至少一個。該驅動電路和轉換電路根據(jù)本實施例中超聲波傳感器的用途而選擇性地采用。例如，如果本實施例的超聲波傳感器用來發(fā)送超聲波則可使用驅動電路。如果本實施例的超聲波傳感器用來接收超聲波(反射波)則可使用轉換電路。當然，還可能同時使用驅動電路和轉換電路。與電纜的一個端部分相連的連接器50設在印刷線路板5的一個縱向端部上。供定位螺釘6插入的圓形的螺釘插入孔fe設于印刷線路板5的對應于主體2的凸臺部分22的部分中。印刷線路板5具有一對圓形的端子插入孔恥，超聲波元件1 的端子部11被插入其中。通過在端子部11被插入至端子插入孔恥中的狀態(tài)下進行焊接， 端子部11被結合至印刷線路板5的電路布圖中。接下來，將描述本實施例中的超聲波傳感器的組裝方法。超聲波元件1首先被收納在容納部20中，且使端子部11朝上。然后，在將端子部11插入端子插入孔恥中的同時使印刷線路板5置于超聲波元件1的上表面上。定位螺釘6插入穿過螺釘插入孔5a，并螺紋固定至凸臺部分22的陰螺紋部分22a，從而穩(wěn)定地連接印刷線路板5至主體2。端子部 11通過焊接被結合至印刷線路板5的電路布圖上。其后，通過將主體2的鎖止爪21與蓋3 的鎖止孔30a接合而使蓋3和主體2連接在一起。這樣，本實施例的超聲波傳感器完全被制造出來(參見圖2A-2C)。當在容納部20中收納超聲波元件1時，超聲波元件1被強迫插入容納部20中以擠壓肋20b的上端部，如圖3A和:3B所示，借此，超聲波元件1在壓力下接觸肋20b。結果， 超聲波元件1通過肋20b被支撐在三個點，即使在超聲波元件1和容納部20之間存在間隙也不會松弛。因此，超聲波元件1被定位在容納部20內，同時容納部20的喇叭部分20a的中心和超聲波元件1的開口的中心之間的位置關系沒有變動的可能性。在上述的該實施例中，超聲波元件1可使用與殼體4 一體地形成的肋20b被定位在容納部20中。這去除了有可能增加生產成本的傳統(tǒng)的超聲波傳感器中將彈性構件連接至超聲波元件1的需要。另外，因為不需要如傳統(tǒng)超聲波傳感器那樣獨立制造彈性構件，生產成本能夠減少。(第二實施例)現(xiàn)在將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的一種超聲波傳感器。本實施例的基本結構與第一實施例的基本結構相同。所以，同樣的元件將通過相同的附圖標記標明，其中的過多的描述將被省略。與第一實施例中的超聲波傳感器一樣，本實施例中的超聲波傳感器包括超聲波元件1、具有用于收納超聲波元件1的容納部20的殼體4、以及印刷線路板5， 該印刷線路板被布置成將超聲波元件1夾在印刷線路板自身和容納部20之間(參見圖4A 至5C)。超聲波元件1包括安裝至印刷線路板5的端子部11。在本實施例中，如圖4A至4D 所示，圍繞超聲波元件1的容納部20的周壁包括多個(圖中為3個)薄壁段20c來代替第一實施例中的肋20b。薄壁段20c的徑向厚度比其余段的徑向厚度設置得更小。薄壁段20c 充當用作定位超聲波元件1就位的定位部分。如圖4B和4C所示，薄壁段20c沿著容納部20的周壁的沿圓周方向均勻間隔地設置。因為薄壁段20c的厚度小于周壁的其它段的厚度，所以它們能在徑向上彎曲。本實施例中的容納部分20形成為具有小于第一實施例中容納部20直徑的直徑，但是大體上等于超聲波元件1的直徑。在傳統(tǒng)的超聲波傳感器情況下，如果容納部20的直徑幾乎等于超聲波元件1的直徑而在容納部20和超聲波元件1之間不存在間隙，超聲波元件1就不能被容納在容納部20中。然而，在本實施例中，如上所述，在容納部20的周邊中形成有薄壁段20c。所以，如果超聲波元件1被強迫插入進入容納部20中，薄壁段20c被超聲波元件1擠壓并且徑向向外彎曲。這在超聲波元件1和容納部20之間產生間隙，從而使得有可能在容納部20中插入超聲波元件1。因為在超聲波元件1被插入到容納部20中后，薄壁段20c趨于向內徑向地返回，超聲波元件1通過薄壁段不會松弛地被支撐在三個點。因此，超聲波元件1被定位在容納部20內，且容納部20的喇叭部分20a的中心和超聲波元件1的開口的中心之間的位置關系沒有變動的可能性。在如上所述的本實施例中，超聲波元件1能使用與殼體4 一體地形成的薄壁段20c 而被定位在容納部20中。這樣去除了傳統(tǒng)的超聲波傳感器中將彈性構件連接至超聲波元件1的必要，就使得有可能提高生產效率。另外，因為不需要如傳統(tǒng)的超聲波傳感器中那樣的獨立制造彈性構件，生產成本能夠減少。在該實施例中，如圖4A，4D，6A和6B所示，具有倒角成梯形截面形狀的頂端部分的擠壓肋20d與薄壁段20c的內表面一體地形成。超聲波元件1被強迫插入容納部20中以擠壓所述擠壓肋20d的上端部，借此超聲波元件1在壓力下與擠壓肋20d接觸。這使得可靠地定位超聲波元件1在容納部20的內部成為可能。本發(fā)明已經對實施例進行了顯示和說明，但是本領域技術人員可以理解，可在不脫離下述權利要求所定義的本發(fā)明范圍下做出多種改變和修改。
權利要求
1.一種超聲波傳感器，包括超聲波元件，其包括用于發(fā)送、接收或傳輸超聲波的超聲波振蕩器；元件主體，所述元件主體的一個表面上形成有用作超聲波通道的開口，所述超聲波振蕩器布置在所述元件主體內；和，從元件主體上突出的用于供應電流至超聲波振蕩器的端子部；殼體，其一個表面上形成有用于與元件主體的開口相連通的開口，該殼體包括用于容納超聲波元件的容納部和與容納部一體地形成以定位超聲波元件就位的定位部；以及印刷線路板，其布置成將超聲波元件夾在印刷線路板和殼體的容納部之間，超聲波元件的端子部被安裝至印刷線路板上。
2.根據(jù)權利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述容納部包括圍繞超聲波元件的周壁，所述定位部是多個與周壁一體形成的肋，以與超聲波元件在壓力下接觸。
3.根據(jù)權利要求1所述的超聲波傳感器，其特征在于，所述容納部包括圍繞超聲波元件的周壁，所述定位部是多個形成在周壁內的薄壁段，薄壁段在周壁的徑向上的厚度設置成比周壁的其余段的厚度更小。
全文摘要
一種包括超聲波元件的超聲波傳感器。該超聲波元件包括用于發(fā)送、接收或傳輸超聲波的超聲波振蕩器、具有形成在一個表面上用作超聲波通道的開口的元件主體和從元件主體上突出的用于傳送電流至超聲波振蕩器的端子部，該超聲波振蕩器安置在元件主體的內部。該超聲波傳感器還包括具有開口的殼體，該開口形成在殼體一個表面上且與元件主體的開口相連通。所述殼體包括用于容納超聲波元件的容納部和與容納部一體地形成以定位超聲波元件就位的定位部。超聲波傳感器包括印刷線路板，其布置成將超聲波元件夾在印刷線路板和容納部之間。超聲波元件的端子部安裝至該印刷線路板上。
文檔編號G01V1/00GK102288987SQ20111012709
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權日2010年5月14日
發(fā)明者豊田裕之, 阿部豊 申請人:松下電工株式會社