专利名称：超声波传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波传感器，其具有包括压电元件的超声波换能器。
背景技术：
常规的超声波传感器具有，例如，内部装有超声波换能器的传感器本体，连接在车辆保险杠上。超声波由超声波换能器产生，并通过接收超声波的反射波，检测到存在于保险杠附近的障碍。
附图17是一幅部分剖视图，示出了在保险杠101上安装常规超声波传感器100的结构。如图所示，超声波传感器100的传感器本体102具有圆柱形状。通过从保险杠101的外面将传感器本体102插入到形成于保险杠101上的圆形孔101a中，将传感器本体102安装到保险杠101上。更有效地，在传感器本体102上朝着插入到保险杠101的方向的后部设置凸缘102a，沿着传感器本体102的外围设置V形金属弹簧103。这样，当传感器本体102被插入到保险杠101上的孔101a中时，其沿着传感器本体102插入方向的运动处于受到凸缘102a限制的状态，由金属弹簧103产生的沿传感器本体102径向的扩展压力施加到构成保险杠101的孔101a的内壁面上，这样传感器本体102被紧固到保险杠101上了(例如，参见US专利文献NO.6759950)。
近年来，超声波传感器变得智能化了，容置在传感器本体里的电路板上不仅设有超声波换能器，还设有信号处理电路等。传感器本体因此变大了，同时出现了这样的问题传感器本体无法从保险杠外侧插入到保险杠孔里。因此，通过不同于常规结构的结构，超声波传感器可以被连接至保险杠上。
为了解决上述问题，本发明的发明者设计了一种结构，其上设有圆柱形的框盖(盖子)，并且在其一端设置有凸缘。所述框盖通过从保险杠的外侧插入到保险杠的孔里被固定。然后，通过将圆柱部分从保险杠内侧插入到框盖的中空部分中，其中超声波换能器设置在传感器本体中(即，沿着框盖插入到保险杠的孔中的方向的相反方向)，传感器本体通过框盖固定在保险杠上。
在这样一种结构的情况下，所述大的传感器本体必须被用作一固定元件的框盖保持住。因此，所述框盖必须被牢牢固定在保险杠上，并且传感器本体必须被牢牢固定在所述框盖上。
当超声波传感器附着在车辆的与保险杠不同的车体的一部分上时，上面所述的问题仍然会出现。
发明内容
鉴于这些问题，本发明的一个目的是提供一种超声波传感器，具有一框盖，牢固地附着在车辆上，当超声波传感器的本体部分附着到诸如保险杠等的车辆部分上时，牢固地保持超声波传感器的本体部分。
本发明公开的超声波传感器包括一管形框盖，在其一端有开口，内部构成一中空空间，具有插入部分的传感器本体和一超声波换能器放置在其中，和一弹簧。框盖的一侧壁具有一通孔的开口，连接框盖的外部和中空空间，框盖的侧壁具有放置在通孔的位置的弹簧。传感器本体的插入部分从车辆组件的内侧插入到框盖的中空空间之前，当框盖从车辆组件的外部插入到车辆组件的孔部时，弹簧被插入部分的外侧壁和孔部分的壁面压缩变形，因此产生反作用力将传感器本体和框盖弹性附着到孔部分的壁面上。
在这种情况下，弹簧可以使用金属弹簧，金属弹簧的自由端可以从通孔中突出来，产生对孔部分的壁面的反作用力。
另外，在框盖相对于插入到车辆组件的插入方向的后端可以设置凸缘，所述凸缘有助于将框盖附着到车辆组件上。
此外，所述凸缘可以在车辆组件的外面之间限定一个空间，所述弹簧可以从外面突出到所述空间。这样，所述弹簧可以有效的促进框盖附着到车辆组件上。
本发明的其他目的、特征和优点从下面参照附图进行的详细说明中将变的更加明显，其中附图1示出了本发明第一个实施例中连接到保险杠上的超声波传感器的侧视图；附图2A到2D示出了在第一实施例中超声波传感器从前/右侧/顶/后侧视图的示意图；附图3示出了在第一实施例中沿附图2A中线III-III的超声波传感器剖视图；附图4示出了在第一实施例中一个超声波换能器的剖视图；附图5A、5B、5C、5D、5E示出了在第一实施例中框盖从前/左侧/后/顶/底侧视图的示意图；附图6示出了在第一实施例中沿附图5C中线VI-VI的框盖的部分放大剖视图；附图7示出了在第一实施例中超声波传感器附着到保险杠前的示意图；附图8示出了在第一实施例中框盖被插入到保险杠孔中的部分剖视图；附图9示出了在第一实施例中具有一传感器本体开口面(openface)被插入到其凹槽中的框盖的部分剖视图；附图10A、10B、10C、10D、10E示出了在第二实施例中框盖从前/左侧/后/顶/底侧视图的示意图；附图11示出了在第二实施例中沿附图10C中线XI-XI的框盖的部分放大剖视图；附图12示出了在第二实施例中超声波传感器附着到保险杠前的示意图；附图13示出了在第二实施例中框盖被插入到保险杠孔中的部分剖视图；附图14示出了在第二实施例中具有一传感器本体开口面(openingface)被插入到其凹槽中的框盖的部分剖视图；附图15A和B示出了在第一和第二实施例变形中的框盖的部分剖视图；附图16示出了在第二实施例变形中的框盖的末端部分剖视图；和附图17示出了配置在保险杠上的传统的超声波传感器的示意图。
具体实施例方式
本发明的实施例将参照附图在下面进行描述。在下面的实施例中，同样的附图标记在附图中用来标记相同或相应的部分。
(第一实施例)这里将描述根据本发明第一实施例的超声波传感器。本实施例的超声波声纳设备连接至，例如，车辆的保险杠上，以及用做后部声纳或者转弯声纳。
附图1是一幅侧视图，示出了本实施例的超声波传感器1连接到保险杠2上时的状态。在附图1中，保险杠2仅部分示出。
如图所示，超声波传感器1安装到保险杠2的孔2a中。超声波传感器1具有包括传感器本体3和框盖4的配置。框盖4从保险杠2的外侧(即，从附图的左侧)插入到保险杠2的孔2a里，然后，传感器本体3从保险杠的内侧(即，从附图的右侧)插入到框盖4的中空部中，这样将超声波传感器1安装到保险杠2上。
传感器本体3和框盖4的详细结构将在下面进行描述。
附图2A到2D各自分别是传感器本体3的前视图，右侧视图，俯视图，和后视图。附图3是沿附图2A中线III-III的传感器本体3的剖视图。
在传感器本体3中，如图2A到2D和附图3所示，传感器换能器10和电路板20整体地装入到壳体30里。图4是装入传感器本体3中的超声波换能器10的剖视图。如图4所示，超声波换能器10具有一腔体11，压电元件12，垫圈13，基体14，和连接销15。
腔体11由导电材料(金属材料或者表层形成有导电膜的绝缘材料)制成。所述腔体11具有底部圆柱形状，并在腔体11中形成有内部空间16。压电元件12粘附在腔体11底部11a的内表面，将底部11a的外表面作为振动面11b。在本实施例中，使用铝作为导电材料，振动面11b呈圆形。
压电元件12由压电陶瓷(例如，锆钛酸铅)制成，并在其前表面和后表面带有电极(未示出)。压电元件12的一个电极通过导线17a与一对连接销15的其中之一电连接。压电元件12的另一个电极粘附在腔体11底部11a上，比如说，借助导电粘合剂，经过由导电材料制成的腔体11连接到导线17b上，然后，与另外一个连接销15进行电连接。腔体11的内部空间16填满毛毡或硅，从而抑制了从振动表面传递到连接销15的不必要振动。
垫圈13设置在腔体11的开口和基体14之间。垫圈13是弹性元件，用于抑制腔体11圆柱形部分11c产生的不必要震动连同腔体11底部11a的震动一起传递到安装有连接销15的基体14上。所述垫圈13由例如硅橡胶制成。尽管在本实施例中应用了设置垫圈13的结构，当然也可以使用不用垫圈13的结构。
基体14通过装配到腔体11开口侧外围表面上来固定到腔体11上。基体14由诸如合成树脂(例如，ABS树脂)这样的绝缘材料制成。在基体14上，提供了覆盖连接销15的保护部分18，以凸出到电路板20侧。连接销15被如此设置从而可以穿透保护部分18。通过在成形基体14时嵌入模制连接销15，连接销15的一部分被覆盖并固定到基体14上。
每个连接销15主要由诸如铜这样的导电材料制成，由棒状元件构造，具有例如0.5mm的厚度(即，具有0.5mm的直径)。
另外，所述超声波换能器10具有泡沫弹性元件19，由例如泡沫硅制成。泡沫弹性元件19用来抑制向基体14传递振动，并且连接销15也被如此设置从而能穿透所述泡沫弹性元件19。
使用粘合剂(例如硅粘合剂)将腔体11、垫圈13、基体14和泡沫弹性元件19相互粘合在一起，这样所述超声波换能器10形成整体式结构。
通过将上述的超声波换能器10连同电路板20一起组装到由合成树脂制成的空壳体30里，于是构成了超声波传感器1。
壳体30构造成中空的长方形平行六面体形状。壳体30具有用于将连接销15定位在电路板20连接位置处的引导部分31。引导部分31由一个盘形元件构成，其把壳体30的内部空间分成两部分，一部分放置超声波换能器10，一部分放置电路板20。所述引导部分31具有一个定位孔31a，连接销15和保护部分18插入到其中。
壳体30的一面(附图3中的上面)是一开口面32，其顶面形状是圆形的。通过把超声波换能器10插入到开口面32中，超声波换能器10被组装到壳体30里。超声波换能器10的外部圆周表面覆盖有圆柱形弹性元件33，以及泡沫弹性元件34作为抑制振动的弹性元件，放置在超声波换能器10的基体14的下面。在超声波换能器10被组装到壳体30里的状态下，连接销15插入到引导部分31的定位孔31a中，连接销15的顶端部插入到形成于电路板20中的通孔21中。连接销15的尖部和通孔21通过焊接等进行电连接。
超声波换能器10的振动表面11b从壳体30的开口面32露出来，超声波换能器10产生的超声波被传递到壳体30的外部。
圆柱形弹性元件33有硅橡胶制成，粘合到超声波换能器10的外部圆周表面(腔体11的圆柱形部分11c的表面)和底部表面上，以抑制从超声波换能器10传递到壳体30的不必要振动。
就像放置到超声波换能器10的腔体11中的泡沫弹性元件19，泡沫弹性元件34由硅泡沫制成，连接销15和保护部分18被放置成穿过所述泡沫弹性元件34。在泡沫弹性元件34上有切口部分，保护部分18可以插入到切口部分。超声波换能器10(基体14)、圆柱形弹性元件33，和泡沫弹性元件34通过硅粘合剂相互牢牢粘合在一起。
由引导部分31分开的、在壳体30中放入电路板20的空间填满了防潮元件35。防潮元件35，例如，可以使用硅树脂或聚氨酯树脂。在本实施例中，使用了一种硅树脂。如图3所示，为电路板20的输出到外部设置了外部输出端36，外部输出端36的一个末端侧从形成于壳体30的一面的连接器37露出来。
另外，如附图2A到2D所示，在壳体30的上面(附图2A的上侧)具有一个爪杆38，在壳体30的底面(附图2A的下侧)具有接收部分39。
爪杆38是爪形保持部分，形成以顺着所述开口面32的方向从壳体30的上面伸出来，用于对框盖4的固定。实际上，爪杆38具有杆部38a和爪部38b，杆部38a沿着开口面32的方向从壳体30的上表面伸出来，爪部38b形成于杆部38a顶端部分的开口面32上。
接收部分39是框架形的保持部分，从壳体30的底面向下伸出，也用于对框盖4的固定。实际上，如附图2A到2D所示，当从开口面32的投影方向看时，接收部分39具有正方形框架形状。为框盖4设置的锁扣接头4b(将在下文进行描述)可以插入到接收部分39的孔里。
超声波换能器10和开口面32的部分，在上述构造的传感器本体3中，也就是说，壳体30的圆柱形凸出部分是插入到框盖4中的插入部分。因此，开口面32的凸出方向就是传感器本体3插入到框盖4中的插入方向。
附图5A、5B、5C、5D、5E各自分别是框盖4的前视图，左侧视图，后视图，俯视图，和底部视图。附图6是沿附图5C中线VI-VI的框盖4的部分放大剖视图。
如图5A到5E所示，框盖4由诸如树脂等材料构造成一个几乎为圆柱形元件。直径部分加大的凸缘4a设置在框盖4的一端。框盖4的中空部分的形状和尺寸与传感器本体3的开口面32的形状和尺寸相对应。在所述中空部分，插入了开口面32和超声波换能器10。
在框盖4的下面设置有一锁扣接头4b。锁扣接头4b用作爪形保持部分。如附图2A和5B所示，通过将形成在锁扣接头4b顶端部的爪子4c插入到壳体30的接收部分39的孔里，锁扣接头4b被接收部分39保持住。由于上面所述的结构，框盖4和传感器本体3固定的更加牢固。如图5E所示，在爪子4c的两侧都设有狭长切口4j，这样放置在狭长切口4j中的爪子4c就容易受到应力变形。
在框盖4的顶面设有一个保持孔4d。当从前面看时，保持孔4d是一个正方形形状的孔，为壳体30设置的爪杆38的爪部38b插入其中。如图2B和5D所示，当爪杆38的爪部38b插入到接受孔4d时，爪部38b被接受孔4d的内壁保持。由于上面所述的结构，增加了框盖4和传感器本体3之间固定的牢固程度。
在框盖4的外部圆周表面上的框盖4的右侧和左侧位置都设置有保持爪4e。所述保持爪4e设置在考虑到保险杠2的厚度的位置。特别地，保持爪4e设置在距离与保险杠2的厚度大小一样或稍大点的凸缘4a的后面。设置保持爪4e是为了避免框盖4从保险杠2上脱落下来。在将框盖4附着到保险杠2上后，在将传感器本体3中的壳体30的开口面32插入到框盖4的时候，在所述框盖4从保险杠2上脱落的方向上施加一个力。从而，当框盖4被插入到保险杠2上时，保持爪4e被保险杠2的末端面保持，这样，可以避免框盖4从保险杠2上脱落。如图5B所示，狭长切口4f被设置在每个保持爪4e的两侧，在狭长切口4f之间的杆部容易受到应力变形。这样在附着到保险杠2上的时候，保持爪4e不会妨碍插入。
另外，在框盖4中，相对于框盖4的中央，等间距设置多个(在本实施例中是4个)凹槽4g。如图6所示，沿着框盖4的中心线的两个位置的通孔4h和4i形成在每个凹槽4g里。另外，沿着每个凹槽4g设置一个金属弹簧。这种情况下，通孔4h和4i可以设置成一个孔。然而，在通孔4h和4i之间可以设置一个壁体，以增加从金属弹簧5的载荷。也就是，当金属弹簧5的一个顶端部分被孔4h的壁体保持时，金属弹簧5就被避免压入到通孔4h中，因此可以增加金属弹簧5的回弹力。
更特别地，金属弹簧5通过弯曲细棒形金属制成。通过将棒形金属的一端弯成爪形，金属弹簧5具有一个爪5a，对应于框盖4的开口的末端的形状，一U形部分5b被弯成U形的，一凸出部分5c从框盖4的外部圆周表面的径向凸出，还有，通过折叠棒形金属的另一侧到爪5a侧，获得一个折叠部分5d。当金属弹簧5的爪5a从框盖4的开口端插入直到U形部分5b，与框盖4的开口端相连，所述爪5a进入到通孔4i并被通孔4i的末端压力保持，这样将金属弹簧5安装到框盖4上。从而，金属弹簧5安装到框盖4上的一侧，也就是，所述U形部分用作固定末端，折叠部分5d用作自由端，这样实现弹簧的功能。
换言之，在金属弹簧的自由端，保险杠2的侧面和传感器本体3的开口面32用金属弹簧5连接在一起。金属弹簧5的弹性力施加在框盖4径向扩展到保险杠2上的方向。金属弹簧5的弹力施加在框盖4到传感器本体3的开口面的径向方向的压缩方向。
因此，在通过框盖4将传感器本体3固定到保险杠2上的结构中，框盖4可以牢牢地固定到保险杠2上，传感器本体3可以牢牢固定到框盖4上。这样，所述超声波传感器1可以被牢牢固定到保险杠2上。
接下来，将描述超声波传感器1附着到保险杠2上的状态。附图7是表示超声波传感器1附着到保险杠2上之前的示意图。
如图8所示，首先，框盖从保险杠2的一侧，也就是，保险杠2的外侧，插入到保险杠2的孔2a中，知道所述保持爪4e进入到保险杠2中。保险杠2中的孔2a的开口端和金属弹簧5的凸出部分5c的倾斜部分相互挨到一起。附图8显示了这个时候状态的放大剖面图。
如附图8所示，当框盖4插入到保险杠2中的孔2a时，金属弹簧5被保险杠2中的孔2a的开口端弹性变形，作为金属弹簧5的自由端的折叠部分5d进入到通孔4h中，这样从框盖4的内壁面凸出来。
然后，如附图7中箭头所示，开口面32和传感器本体3中的超声波换能器10从保险杠2的另外一侧，也就是从保险杠2的内侧，插入到框盖4的中空部分。这样，锁扣接头4b的顶端末端进入接收部分39的孔中，由于在所述爪4c为了插入被接收部分39的内壁弹性变形之后，从被接收部分39的内壁的变形的恢复，狭长切口4j之间的爪4c插入和安装到接受部分。另外，所述爪杆38为了插入，通过在变形后将爪38b进入到保持孔4d中，将保持孔4d连接到框盖4的外壁上。
另外，开口面32的外部壁面和金属弹簧5的自由端的一部分在进入通孔4h后朝框盖4的那面壁凸出，相互连接在一起。附图9示出了具有一传感器本体3的开口面32的框盖4被插入到其中空部分中的部分放大剖视图。
如示意图所示，金属弹簧5的自由端与开口面32的外部壁面相接触，这样所述自由端沿着框盖4的径向的膨胀方向被压回。因此，在金属弹簧5的自由端，保险杠2和传感器本体3中的开口面32的侧面与金属弹簧5相接触。对保险杠2，金属弹簧5的弹性力施加在框盖4径向的膨胀方向。金属弹簧5的弹性力施加在框盖4的径向的相对方向，到传感器本体3中的开口面32。也就是，金属弹簧5的自由端在开口面32的外壁面和保险杠的孔2a的壁面之间被弹性压缩。通过随着金属弹簧5的压缩变形产生的回弹力，传感器本体3和框盖4被固定到孔2a的壁面上。
在这种情况下，传感器本体3通过框盖4固定到保险杠2上的结构，框盖4可以牢牢固定到保险杠2上，传感器本体3可以牢牢固定到框盖4上。这样，超声波传感器1可以被牢牢固定到保险杠2上。
(第二实施例)附图10A、10B、10C、10D、10E各自分别是框盖4的前视图，左侧视图，后视图，俯视图，仰视图。附图11是沿附图10C中沿线XI-XI的框盖4的部分放大剖视图。
如图10A到10E所示，框盖4由诸如比金属柔软的树脂等材料构造成一个几乎为圆柱形元件。直径部分加大的凸缘4a设置在框盖4的一端。框盖4的中空部分的形状和尺寸与传感器本体3的开口面32的形状和尺寸相对应。在所述中空部分，插入了开口面32和超声波换能器10。
框盖4的凸缘4a具有弧形的横截面，凸缘4a的尖端与保险杠2相接触。特别地，凸缘4a的径向最远端部分从圆柱形的轴线向外伸展接触到保险杠2的表面。这样，当凸缘4a的尖端与保险杠2相接触时，在附图11中虚线A和B之间保留了由凸缘4a的弧形和保险杠2表面限定出来的空间。凸出的量，即，在附图11中在水平方向上线A和B之间的距离，根据保险杠2的厚度来确定，优选确定为等于或大于保险杠厚度的，例如，框盖4安装的地方的保险杠2厚度的偏差。
在框盖4的下面设置有一锁扣接头4b。锁扣接头4b用作爪形保持部分。如附图2A和5B所示，通过将形成在锁扣接头4b顶端部的爪子4c插入到壳体30的接收部分39的孔里，锁扣接头4b被接收部分39保持住。由于上面所述的结构，框盖4和传感器本体3固定的更加牢固。另外，在爪4c的两侧都设有狭长切口4j，这样放置在狭长切口4j中间的爪4c就容易受到应力变形。
在框盖4的顶面设有一个保持孔4d。当从前面看时，保持孔4d是一个正方形形状的孔，为壳体30设置的爪杆38的爪部38b插入其中。如图2B和10D所示，当爪杆38的爪部38b插入到接受孔4d时，爪部38b被保持孔4d的内壁保持。由于上面所述的结构，增加了框盖4和传感器本体3之间固定的牢固程度。
在框盖4的外部圆周表面上的框盖4的右侧和左侧位置都设置有保持爪4e。所述保持爪4e设置在考虑到保险杠2的厚度的位置。特别地，保持爪4e设置在除了与保险杠2的厚度大小一样或稍大点的凸缘4a的后面。设置保持爪4e是为了避免框盖4从保险杠2上脱落下来。在将框盖4附着到保险杠2上后，在将传感器本体3中的壳体30的开口面32插入到框盖4的时候，在框盖4从保险杠2上脱落的方向上施加一个力。从而，当框盖4被插入到保险杠2上时，保持爪4e被保险杠2的末端面保持，这样，可以避免框盖4从保险杠2上脱落。如图10B所示，狭长切口4f被设置在每个保持爪4e的两侧，在狭长切口4f之间的杆部容易受到应力变形。这样在附着到保险杠2上的时候，保持爪4e不会妨碍插入。
另外，在框盖4中，相对于框盖4的中央，等间距设置多个(在本实施例中是4个)凹槽4g，以从框盖4的侧壁的外面伸出到里面。如图11所示，沿着框盖4的中心线的两个位置的通孔4h和4i形成在每个凹槽4g里。另外，沿着每个凹槽4g设置一个金属弹簧5。这种情况下，通孔4h和4i可以设置成一个孔。然而，在通孔4h和4i之间可以设置一个壁体，以增加从金属弹簧5的载荷。也就是，当金属弹簧5的一个顶端部分被孔4h的壁体保持时，金属弹簧5就被避免压入到通孔4h中，因此可以增加金属弹簧5的回弹力。
金属弹簧5通过弯曲细棒形金属制成。通过将棒形金属的一端弯成爪形，金属弹簧5具有一个爪5a，对应于框盖4的开口的末端的形状，一U形部分5b被弯成U形的，一凸出部分5c从框盖4的外部圆周表面的径向凸出，还有，通过折叠棒形金属的另一侧到爪5a侧，获得一个折叠部分5d。当金属弹簧5的爪5a从框盖4的开口端插入直到U形部分5b，与框盖4的开口端相连，所述爪5a进入到通孔4i并被通孔4i的末端压力保持，这样将金属弹簧5安装到框盖4上。从而，金属弹簧5安装到框盖4上的一侧，也就是，所述U形部分用作固定末端，折叠部分5d用作自由端，这样实现弹簧的功能。
特别地，在金属弹簧5的自由端，保险杠2的侧面和传感器本体3的开口面32用金属弹簧5连接在一起。金属弹簧5的弹性力施加在框盖4径向扩展到保险杠2上的方向。金属弹簧5的弹力施加在框盖4到传感器本体3的开口面的径向方向的压缩方向。
因此，在通过框盖4将传感器本体3固定到保险杠2上的结构中，框盖4可以牢牢地固定到保险杠2上，传感器本体3可以牢牢固定到框盖4上。这样，所述超声波传感器1可以被牢牢固定到保险杠2上。
在本实施例中，当框盖4插入到保险杠的孔2a中时，折叠部分5d的顶端作为自由端，即，在大部分凸缘5a侧的折叠部分5d的一部分，进入到凸缘5a和保险杠2的表面之间的空间，从而朝着保险杠2的外侧从保险杠2中伸出来。
照这样，即使当在保险杠2的孔2a的壁上的金属弹簧5的接触部分改变了，所述金属弹簧5以同样的方式可恢复原状的变形，这样所述框盖4以弹簧5的可恢复弹力同样的量的方式被固定到保险杠2上。
接下来，将描述超声波传感器1附着到保险杠2上的状态。附图12是表示超声波传感器1附着到保险杠2上之前的示意图。
如图12所示，首先，框盖4从保险杠2的一侧，也就是，保险杠2的外侧，插入到保险杠2的孔2a中，直到所述保持爪4e进入到保险杠2中。保险杠2中的孔2a的开口端和金属弹簧5的凸出部分5c的倾斜部分相互挨到一起。附图13是显示在这点组装的状态的局部放大剖面图。
如附图13所示，当框盖4插入到保险杠2中的孔2a时，金属弹簧5被保险杠2中的孔2a的开口端弹性变形，作为金属弹簧5的自由端的折叠部分5d进入到通孔4h中，这样从框盖4的内壁面中凸出来。
然后，如附图12中箭头所示，开口面32和传感器本体3中的超声波换能器10从保险杠2的另外一侧，也就是从保险杠2的内侧，插入到框盖4的中空部分。这样，锁扣接头4b的顶端末端进入接收部分39的孔中，从而当在所述狭长切口4j之间爪4c被接收部分39的内壁推压回去并被弹性力恢复到进入所述孔中时，结合爪4c和接收部分39。另外，为了使爪38b放置到保持孔4d中，当爪杆38的棒形部分38a被推压回去时，所述爪杆38接合所述保持孔4d。
另外，开口面32的外部壁面和金属弹簧5的自由端的一部分在进入框盖4的通孔4h中，相互连接在一起。附图14示出了具有一传感器本体3的开口面32的框盖4被插入到其中空部分中的部分放大剖视图。
如示意图所示，金属弹簧5的自由端与开口面32的外部壁面相接触，这样所述自由端沿着框盖4的径向的膨胀方向被压回。因此，在金属弹簧5的自由端，保险杠2和传感器本体3中的开口面32的侧面与金属弹簧5相接触。对保险杠2，金属弹簧5的弹性力施加在框盖4径向的膨胀方向。金属弹簧5的弹性力施加在框盖4的径向的相对方向，到传感器本体3中的开口面32。也就是，金属弹簧5的自由端在开口面32的外壁面和保险杠的孔2a的壁面之间被弹性压缩。通过随着金属弹簧5的压缩变形产生的回弹力，传感器本体3和框盖4被固定到孔2a的壁面上。
在这种情况下，传感器本体3通过框盖4固定到保险杠2上的结构，框盖4可以牢牢固定到保险杠2上，传感器本体3可以牢牢固定到框盖4上。这样，超声波传感器1可以被牢牢固定到保险杠2上。
本发明的超声波传感器1在凸缘4a和保险杠2之间留有空间，金属弹簧5的自由端的顶端部分插入到其中，具有下面所述的优点。
就是，本实施例中的金属弹簧5的结构，将折叠部分5d插入到凸缘4a和保险杠2之间的空间中，这样，当与在凸缘4a和保险杠之间没有设置空间的结构相比较起来，使得金属弹簧5和保险杠中的孔2a的壁面之间的接触点与金属弹簧5的凸出部分5c更近了，接近的量与保险杠2的厚度相等。
因此，在附图14中箭头方向由金属弹簧5的变形产生的弹力变大了，因为，当金属弹簧5和孔2a的壁之间的接触点与凸出部分5c的距离变近时，具有增大的变形空间，金属弹簧5的变形量变大了。换言之，根据保险杠2的厚度的变化的金属弹簧5的回弹力的变化，当回弹力和变化之间的比率增加时，相对于回弹力本身变得小了。
结果，框盖4被牢固地固定到保险杠2上，从而使传感器本体3能够牢固地固定到框盖4上。也就是，超声波传感器1被牢固地固定到保险杠2上。
这样，防止了由于设置有框盖4的车体的厚度的原因，框盖4不充分和/或不恰当的固定到诸如保险杠等的车体上。
尽管本发明已经参照附图联系优选实施例进行了详细的描述，需要声明的是，各种改变和修改对所属技术领域的人员来说都将是显而易见的。
例如，金属弹簧5被设置为如附图15A和15B所示的形状。也就是，金属弹簧5在U形部分5b弯曲以形成具有一弯曲部分5e，随着凸出部分5c从其中伸出进入到通孔4h中。上述形状的金属弹簧5具有与第一和第二实施例相同的效果。
另外，凸缘4a的弓形形状可以替换成其他形状。例如，如附图16所示，一个长方形的凸缘，从框盖4的轴线径向超外延伸，一个壁体在保险杠2上与所述轴线平行站立，可能被用来具有同样的效果。
此外，金属弹簧5的自由端可以被成型为定位在所述通孔4h中，儿不需要由孔2a的壁体推压。
此外，框盖4和传感器本体3可以被成形为在实施例中描述的圆柱形以外的其他形状。也就是，框盖4可以是椭圆形，或者多边筒形，本体3可以是对应于框盖4的中空部分的形状。
此外，超声波传感器1可以通过具有在本方面中公开的结构来被设置到与保险杠不同的车辆部分上。
此外，金属弹簧5可以和框盖4一体成型，而不是在形成框盖4后附着到框盖4上。
此外，金属弹簧可以用其他用非金属材料制成的弹性体替代。金属弹簧5的数目也可以不是4个。金属弹簧5的数目优选至少两个。弹簧5的布置也可以不是等间距的，只要弹簧5之间的压力保持平衡。
这些改变和修改应理解为在本发明的范围之内，正如所附权利要求限定的那样。
权利要求
1.一种超声波传感器(1)，包括管形框盖(4)，一端有开口并且其里面形成中空的空间；传感器本体(3)，具有插入部分(10，32)，超声波换能器(10)放置在传感器本体里面；和弹簧(5)，其中，框盖(4)有侧壁，具有通孔(4h)的开口，连接所述框盖(4)的外侧和中空空间，框盖(4)的侧壁有设置在通孔(4h)的位置上的弹簧(5)，将框盖(4)从车辆组件(2)的外侧插入到车辆组件(2)的孔部分(2a)，同时，使传感器本体(3)的插入部分(10，32)从车辆组件(2)的里面插入到框盖(4)的中空空间，在插入部分(10，32)的外部壁面和孔部分(2a)壁面之间的位置产生弹簧(5)的压缩变形，和弹簧(5)的压缩变形产生了弹簧(5)的反作用力，将传感器本体(3)和框盖(4)弹性地附着到车辆组件(2)的孔部分(2a)的壁面上。
2.如权利要求1所述的超声波传感器(1)，其中，当所述插入部分(10，32)插入到所述中空空间时，与孔部分(2a)的壁面接触的弹簧(5)从通孔(4h)伸出，进入到框盖(4)的中空空间，和突出到框盖(4)的中空空间的弹簧(5)的部分被插入部分(10，32)的外部壁面推压回来，当插入部分(10，32)插入到中空空间的情况下，产生弹簧(5)的反作用力。
3.如权利要求1所述的超声波传感器(1)，其中，所述弹簧(5)是金属弹簧，具有一固定端，固定到框盖(4)上，和一自由端，可以被外力移动，所述自由端定位在通孔(4h)中，和在压缩变形的情况下，自由端的反作用力将传感器本体(3)和框盖附着到孔部分(2a)的壁面上。
4.如权利要求3所述的超声波传感器(1)，其中，所述框盖(4)具有凸缘(4a)，形成在相对于框盖(4)到车辆组件(2)的孔部分(2a)的插入方向的后部，以调节框盖(4)进入到孔部分(2a)的插入量，金属弹簧(5)具有一固定端，固定到相对于插入方向的框盖(4)的前端，和一自由端，定位成朝着插入方向的后端，金属弹簧(5)的自由端具有凸起部分(5c)，相对于框盖(4)的插入方向倾斜，和所述凸起部分(5c)产生反作用力，当框盖(4)插入到车辆组件(2)的孔部分(2a)时，凸缘(4a)保持住车辆组件(2)。
5.如权利要求4所述的超声波传感器(1)，其中，所述凸缘(4a)和车辆组件(2)限定出在它们之间的空闲空间，和所述金属弹簧(5)从车辆组件(2)的外面突出到所述空闲空间中。
6.如权利要求5所述的超声波传感器(1)，其中，所述凸缘(4a)至少部分地比所述孔部分(2a)大。
7.如权利要求4所述的超声波传感器(1)，其中，所述弹簧(5)通过弯曲棒形元件形成，棒状元件具有固定端和自由端，所述自由端具有一弯曲部分(5d)，通过朝着固定端弯曲自由端的顶端部来形成，和自由端的顶端部通过被限定通孔(4h)的壁面保持，被阻止进入到通孔(4h)中。
8.如权利要求4所述的超声波传感器(1)，其中，框盖(4)的侧面壁具有一爪(4e)，阻止框盖(4)从孔部分(2a)中掉下来，爪(4e)的位置到凸缘(4a)的位置的距离量至少是车辆组件(2)的厚度。
9.如权利要求1所述的超声波传感器(1)，其中，所述框盖(4)是圆柱形的，和传感器本体(3)的插入部分(10，32)是柱形的。
10.如权利要求9所述的超声波传感器(1)，其中，多个弹簧(5)围绕框盖(4)的中心等间距布置。
11.一种超声波传感器(1)，包括管形框盖(4)，一端有开口并且其里面形成中空的空间；传感器本体(3)，具有插入部分(10，32)，超声波换能器(10)放置在传感器本体里面；和弹簧(5)，其中，框盖(4)有侧壁，具有通孔(4h)的开口，连接所述框盖(4)的外侧和中空空间，框盖(4)的侧壁有设置在通孔(4h)的位置上的弹簧(5)，将框盖(4)从车辆组件(2)的外侧插入到车辆组件(2)的孔部分(2a)，同时，使传感器本体(3)的插入部分(10，32)从车辆组件(2)的里面插入到框盖(4)的中空空间，在插入部分(10，32)的外部壁面和孔部分(2a)壁面之间的位置产生弹簧(5)的压缩变形，和弹簧(5)的压缩变形产生了弹簧(5)的反作用力，将传感器本体(3)和框盖(4)弹性地附着到车辆组件(2)的孔部分(2a)的壁面上。框盖(4)的一部分成型为在顶端部分接触到车辆组件(2)的形状，所述框盖(4)的一部分和车辆组件(2)限定出在它们之间的空闲空间，和所述弹簧(5)从车辆组件(2)的外面突出到所述空闲空间中。
12.如权利要求11所述的超声波传感器(1)，其中，当所述插入部分(10，32)插入到所述中空空间时，与孔部分(2a)的壁面接触的弹簧(5)从通孔(4h)突出来，进入到框盖(4)的中空空间，和突出到框盖(4)的中空空间的弹簧(5)的部分被插入部分(10，32)的外部壁面推压回来，当插入部分(10，32)插入到中空空间的情况下，产生弹簧(5)的反作用力。
13.如权利要求11所述的超声波传感器(1)，其中，所述弹簧(5)是金属弹簧，具有一固定端，固定到框盖(4)上，和一自由端，可以被外力移动，所述自由端定位在通孔(4h)中，和在压缩变形的情况下，自由端的反作用力将传感器本体(3)和框盖附着到孔部分(2a)的壁面上。
14.如权利要求11所述的超声波传感器(1)，其中，所述框盖(4)的部分是一凸缘(4a)，至少部分地比所述孔部分(2a)的开口大。
15.如权利要求14所述的超声波传感器(1)，其中，凸缘4(a)形成在相对于框盖(4)到车辆组件(2)的孔部分(2a)的插入方向的后部，以调节框盖(4)进入到孔部分(2a)的插入量，金属弹簧(5)具有一固定端，固定到相对于插入方向的框盖(4)的前端，和一自由端，定位成朝着插入方向的后端，金属弹簧(5)的自由端具有凸起部分(5c)，相对于框盖(4)的插入方向倾斜，和所述凸起部分(5c)产生反作用力，当框盖(4)插入到车辆组件(2)的孔部分(2a)时，凸缘(4a)保持住车辆组件(2)。
16.如权利要求11所述的超声波传感器(1)，其中，框盖(4)的一部分的形状在其横截面是弓形，和所述弓形在离框盖(4)中心最远的部分接触到车辆组件(2)。
17.如权利要求11所述的超声波传感器(1)，其中，框盖(4)的一部分的形状在其横截面是弯曲形，和所述弯曲形在离框盖(4)中心最远的部分接触到车辆组件(2)。
18.如权利要求11所述的超声波传感器(1)，其中，所述框盖(4)是圆柱形的，和传感器本体(3)的插入部分(10，32)是柱形的。
19.如权利要求17所述的超声波传感器(1)，其中，多个弹簧(5)围绕框盖(4)的中心等间距布置。
全文摘要
本发明涉及一种超声波传感器(1)，具有传感器本体(3)，和为了将其安装到车辆组件上(2)而具有附着到其侧壁上的金属弹簧(5)的框盖(4)。金属弹簧(5)的自由端被定位成从所述侧壁上的通孔(4h)突出来，被传感器本体(3)的一部分压缩插入到框盖(4)的中空空间，被传感器本体(3)的开口面(32)推压回来。这样，所述框盖(4)被牢固地附着到车辆组件(2)上，传感器本体(3)被牢固的附着到框盖(4)上。
文档编号G01S15/06GK101038338SQ200710086398
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月15日 优先权日2006年3月15日
发明者中岛明, 川岛康裕, 可儿博之, 清水忠夫 申请人:株式会社电装