超声波换能器的制作方法

专利名称：超声波换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波换能器(ultrasonictransducer),特别是涉及作为汽 车的倒车声纳(back sonar)使用的超声波换能器。
背景技术：
图15是表示成为本发明的背景的超声波换能器的一个例子的图解。 超声波换能器1包含有底筒状的外侧壳体2。在外侧壳体2的内侧底面安 装压电元件3。在外侧壳体2内形成筒状的指向特性控制体4。指向特性 控制体4中，如图16所示，例如通过形成六边形的通孔，从而形成厚壁 部和薄壁部。该指向特性控制体4与外侧壳体2的侧面和底面紧贴地嵌入 外侧壳体22内。在外侧壳体2的开口部一侧嵌入后板(backplate) 5，将 外侧壳体2的端部折边以固定后板5。在后板5形成2个端子6a、 6b，在 这些端子6a、 6b中连接导线7。 一方的端子6a通过后板5上形成的金属 层和外侧壳体2与压电元件3的一方一侧连接。此外，另一方的端子6b 通过导线8与压电元件3的另一方一侧连接。
该超声波换能器1例如安装在汽车的保险杠(bumper)上，能作为倒 车声纳等使用。如果对导线7输入驱动信号，则压电元件3被激励，随之， 外侧壳体2的底面振动。据此，在与外侧壳体2的底面正交的朝向放射超 声波。这时，根据指向特性控制体4的通孔的形状，决定所放射的超声波 的指向性。如果放射的超声波被障碍物反射，则反射波就被超声波换能器 l接收，由压电元件3变换为电信号。该电信号经由导线7传递给接收电 路，根据超声波的发送和接收的时间差计算到达障碍物的距离。
在该超声波换能器1中，通过使外侧壳体2和指向特性控制体4为不 同构件，能容易进行各构件的加工。此外，通过使外侧壳体2和指向特性 控制体4为不同构件，能用不同的材料形成各构件。因此，能根据所需的特性，选择外侧壳体2和指向特性控制体4的材料。此外，如图17所示，还存在填充了硅树脂9等的超声波换能器。在 该超声波换能器1中，外侧壳体2的底面2a和侧面2b由不同构件构成。 此外，在后板5的中央部形成通孔，通过该通孔，将连接在压电元件3上 的导线8直接引出到外边。而且，在外侧壳体2和指向特性控制体4的内 侧填充发泡性的硅树脂9。通过该硅树脂9，吸收从外侧壳体传递的无用 的振动。根据必要，按照作为目的的各功能，使各零件为不同个体，能以 高精度，廉价地制造超声波换能器l (参照专利文献l)。在超声波换能器中，由于压电元件的振动，外侧壳体的底面产生振动， 放射超声波，这时，在外侧壳体的侧面泄漏振动能量。如果在外侧壳体的 侧面泄漏振动能量，则底面的振动能量就减小，向外侧放射的超声波的声 压降低。知道如果由于在外侧壳体的侧面泄漏振动能量，则在外侧壳体会产生 高次乱真振动，即使向压电元件的驱动信号变为没有，外侧壳体的振动还 会持续。这样的振动称作混响，如果混响长时间持续，则压电元件因混响 引起的振动而继续产生电信号，所以基于由障碍物反射的超声波引起的压 电元件的振动的电信号会被因混响引起的振动的电信号淹没，无法检测到 由障碍物反射的超声波。这样的外侧壳体的振动能被在内部填充的硅树脂 等吸收某种程度，但是无法充分吸收无用的振动。特别是如图17所示， 外侧壳体的端部一侧与硅树脂直接接触时，能吸收基于高次乱真的振动能 量，但是外侧壳体的端部与指向特性控制体不接触，所以无法防止因压电 元件而得到的振动能量的泄漏。因此，放射的超声波的声压降低。因此，本申请人在以前提出的特愿2005-262742号中，提出用比外部壳体密度更高的金属材料构成内部壳的发明。即，密度高的材料是声阻抗 大的材料，这样的材料是难以振动的材料，所以通过用声阻抗大的材料形 成内部壳，能减少振动能量向外侧壳体的侧面的泄漏，能提高被放射的超 声波的声压。可是，这时，如果外部壳体的端部与内部壳体不接触，则在 内部壳体的端部会产生混响。专利文献l:特开2001-128292号公报发明内容因此，本发明的主要目的在于，提供能放射声压高的超声波，并且混 响特性良好的超声波换能器。本发明是一种超声波换能器，包括有底筒状的帽状体；形成在帽状 体的底面的压电元件；由比帽状体的材料的声阻抗大的材料形成，按照在帽状体内，与包含帽状体的端部在内的侧面紧贴的方式形成的内部框体；以及按照与帽状体的侧面的至少一部分直接接触的方式填充在内部框体内的减振材料。在有底筒状的帽状体内部的底面形成压电元件，通过激励该压电元 件，从而帽状体的底面振动，对外部放射超声波。这时，在帽状体内，按 照与包含帽状体的端部在内的侧面紧贴的方式形成内部框体，从而能抑制 帽状体侧面的振动，能防止振动能量的泄漏。特别是通过用比帽状体的材 料声阻抗更大的材料形成内部框体，从而振动能量的泄漏防止效果增大。 通过按照与帽状体侧面的至少一部分直接接触的方式填充减振材料，从而 能吸收传递到帽状体侧面的高次乱真引起的振动能量，能抑制混响。在这样的超声波换能器中，通过在内部框体形成通孔，从而减振材料 通过通孔能与帽状体内的侧面的一部分直接接触。此外，也可以在帽状体的端部，在帽状体和内部框体之间的一部分形 成间隙，在内部框体内填充减振材料，并且在帽状体和内部框体之间的间 隙充减振材料。在帽状体的内部，使减振材料直接接触其侧面，从而能吸收高次乱真 引起的振动能量。此外，本发明是一种超声波换能器，包括有底筒状的帽状体；形成 在帽状体的底面的压电元件；由比帽状体的材料声阻抗更大的材料形成， 按照在帽状体内与包含帽状体的端部在内的侧面紧贴的方式形成的内部 框体；以及在帽状体的端部，在帽状体和内部框体之间的一部分形成间隙， 按照与帽状体的内侧面接触的方式填充在间隙中的减振材料。在帽状体和内部框体之间的一部分形成间隙时，没必要一定在内部框 体内填充减振材料，至少在形成于帽状体和内部框体之间的间隙填充减振 材料，使减振材料直接接触帽状体，从而能吸收高次乱真引起的振动能量。在内部框体形成通孔的超声波换能器或在帽状体和内部框体之间的 一部分形成间隙的超声波换能器中，在帽状体的底面，按照包含其中央部， 并且在一个方向具有长轴的方式形成不与内部框体的一端侧接触的部分； 在内部框体的侧面，在帽状体的底面中的不与内部框体的一端侧接触的部 分的长轴方向和与该长轴方向正交的方向形成通孔或间隙。在帽状体的底面，与内部框体的一端侧接触的部分难以振动，不与内 部框体的一端侧接触的部分容易振动。因此，通过主要振动帽状体的容易 振动的部分，从而放出超声波。在该帽状体的底面的容易振动的部分是具 有长轴的形状时，超声波产生各向异性，产生如下模式，即按照在该长轴 方向和与之正交的方向交替产生椭圆形状的方式帽状体产生变形。这样， 成为在帽状体大幅度变形的部分的附近，在帽状体的侧面形成通孔或间 隙，使减振材料接触的结构，从而能更有效地抑制因高次乱真引起的振动 能量。进而，从帽状体的底面至侧面形成曲面部，并且按照覆盖曲面部的方 式形成覆盖帽状体的外侧面的外装材料。在通过挤压加工从平板形成帽状体时，从帽状体的底面至侧面形成曲 面部。如果把使用这样的帽状体的超声波换能器安装到汽车的保险杠等 上，则在保险杠和帽状体之间形成间隙，垃圾或污垢容易积存。如果在这 样的间隙中积存垃圾或污垢，则帽状体的振动特性恶化，外观上也会带来 不好的印象。因此，通过按照覆盖帽状体的曲面部的方式形成覆盖帽状体 的外侧面的外装材料，从而能消除在汽车等中安装超声波换能器时的间 隙，能防止特性的恶化或外观上的印象的下降。此外，也可以是减振材料被配置成从内部框体的内部向外部延伸，减 振材料直接接触帽状体的外侧面。这时，也可以从帽状体的底面向侧面形成曲面部，并且按照覆盖曲面 部的方式形成帽状体的外侧面中的减振材料。减振材料不一定要直接接触帽状体的内侧，也可以直接接触帽状体的 外侧面。这样，如果减振材料直接接触帽状体的侧面，就能吸收高次乱真 引起的振动能量。这里，当由挤压加工等形成帽状体时，通过按照覆盖该曲面部的方式形成减振材料，从而能消除超声波换能器安装部和帽状体之间的间隙。在上述的超声波换能器中，在帽状体的端部，在内部框体的外侧面形 成相当于帽状体的厚度的段差部，使在帽状体外的内部框体的外径比在帽 状体内的内部框体的外径更大，能消除帽状体和内部框体之间的段差。帽状体由挤压加工形成，深挤压加工的加工技术难，所以用浅挤压加 工形成帽状体。而且，虽然帽状体底面的压电元件引起的振动会在浅挤压 加工的帽状体的侧面泄漏，但是通过帽状体的侧面与减振材料接触，并且 包含帽状体的端部在内的侧面与内部框体接触，尤其在内部框体设置段 差，拉向帽状体的端部地与内部框体紧贴，从而形成内部框体按压帽状体 端部的构造，所以即使在浅挤压加工的帽状体中，也能抑制振动向帽状体 的侧面的泄漏，难以发生混响。此外，在内部框体设置相当于帽状体的厚度的段差，在帽状体的外侧 面和内部框体的外侧面之间消除段差，即通过使帽状体的外侧面和内部框 体的外侧面处于同一平面上，从而容易把超声波换能器安装到汽车等上， 还能防止外观上的印象的下降。根据本发明，把由比帽状体声阻抗更大的材料形成的内部框体与包含 帽状体的端部在内的侧面紧贴，能抑制帽状体侧面的振动，能防止由于压 电元件而振动的从帽状体底面向侧面的振动能量的泄漏。因此，能把从帽 状体底面向外部放射的超声波的声压保持很高。进而，按照与帽状体的侧 面的至少一部分直接接触的方式形成减振材料，从而能吸收因帽状体中产 生的高次乱真引起的振动能量，混响特性变得良好。根据参照附图进行的用于实施以下发明的最佳形态的说明，本发明的 上述目的、其他目的、特征和优点会变得更清楚。


图1是表示本发明的超声波换能器的例1的图解图。图2是表示图1所示的超声波换能器的帽状体(cap menber)和内部框体的立体图。图3是表示本发明的超声波换能器的例2的帽状体和内部框体的立体图。图4是表示本发明的超声波换能器的例3的帽状体和内部框体的图解图。图5 (a)、 (b)是表示本发明的超声波换能器的帽状体的变形模式的 图解图。图6是表示本发明的超声波换能器的例4的图解图。图7是表示图6所示的超声波换能器的内部框体的立体图。图8是表示本发明的超声波换能器的例5的图解图。图9是表示本发明的超声波换能器的例6的立体图。图IO是表示本发明的超声波换能器的例7的立体图。图11是图10所示的超声波换能器的图解图。图12是表示使用图3所示的帽状体和内部框体的超声波换能器的混 响特性的图。图13是表示使用图4所示的帽状体和内部框体的超声波换能器的混 响特性的图。图14是表示使用没有通孔的内部框体的超声波换能器的混响特性的图。图15是表示成为本发明的背景的以往的超声波换能器的一个例子的 图解图。图16是表示图15所示的超声波换能器的外侧壳体和指向特性控制体 的立体图。图17是表示成为本发明的背景的以往的超声波换能器的其他例子的 图解图。符号的说明。IO—超声波换能器；12—帽状体；12a—帽状体的底面部；12b—帽状体的侧面部；12c—帽状体的曲面部；14一压电元件；16—内部框体；16a 一内部框体的段差部；16b—内部框体的平面部；22—通孔；26—吸音材 料；28—减振材料；30—间隙；32—槽部；34—外装材料。
具体实施方式
图1是表示本发明的超声波换能器的一个例子的图解图。超声波换能器IO包含有底筒状的帽状体12。帽状体12容易振动地由例如铝等这样的轻且刚性高的材料形成。帽状体12使用铝等平板，通过挤压加工，形成 有底的圆筒状。这样的挤压加工采用浅挤压的加工方法，帽状体12的制 造变得更容易，帽状体12通过浅的挤压加工，形成由底面部12a和侧面 部12b以及它们之间的曲面部12c构成的圆筒状。另外，帽状体12由切 削、锻造、铸造等的方法形成。在帽状体12的内面，在底面部12a形成压电元件14。压电元件14 例如在圆板状的压电体衬底的两面上形成电极。压电元件14的一面一侧 由导电粘合剂等粘贴在帽状体12的底面12a。进而，在帽状体12的内侧形成内部框体16。内部框体16如图2所示， 形成圆筒状，与帽状体12的内侧面紧贴地嵌入。在内部框体16的一端一 侧，向内侧伸出地形成环状的伸出部18。在形成伸出部18的内部框体16 的端部，在彼此对置的位置形成凹部20。而且，将形成伸出部18的一端 一侧作为帽状体12的底面部12a—侧，内部框体16嵌入帽状体12内。 因此，在帽状体12内，内部框体16的一端一侧与帽状体12的底面部12a 紧贴，但是在形成凹部20的部分，内部框体16不接触帽状体12的底面 部12a。在帽状体12的开放端部一侧，内部框体16从帽状体12向外侧突出 地形成。在与帽状体12的端部对应的位置，在内部框体16形成段差部16a。 而且，按照嵌入帽状体12内部的部分的内部框体16的直径小，从帽状体 12向外突出的部分的内部框体16的直径增大的方式形成。该段差部16a 与帽状体12的厚度对应地形成。因此，帽状体12的端部与内部框体16 紧贴，在帽状体12和内部框体16的表面不产生段差。即成为帽状体12 的外侧面和内部框体16的外侧面处于同一平面上的构造。通过变为这样 的构造，按照内部框体16的段差部16a抓住帽状体12的端部的方式紧贴， 成为内部框体16按压帽状体12端部的构造。此外，在从内部框体16的帽状体向外侧突出的部分的侧面，在夹着 形成在内部框体16的一端一侧的相对的凹部20的位置形成平面部16b。 通过该平面部16b，能从超声波换能器10的外侧知道凹部20的位置。向着帽状体12的内侧面，在内部框体16形成多个通孔22。通孔22例如沿着内部框体16的侧面的圆周，以等间隔形成。通孔22的形状为例如按照成为长孔的方式形成，但是此外也可以是圆孔或角孔。内部框体16 由比帽状体12声阻抗更大的材料形成。帽状体12由铝形成时，内部框体 16由比铝更重、具有刚性的材料，例如锌等形成。在压电元件14的另一面一侧连接导线24a。此外，在内部框体16连 接其他导线24b。导线24b经由由锌形成的内部框体16和由铝形成的帽状 体12，与压电元件14的一面一侧电连接。在内部框体16内，在伸出部18的内侧的段差部插入吸音材料26。作 为吸音材料26，使用例如毡。在伸出部18的内侧形成吸音材料26。通过 在伸出部18的内侧配置吸音材料26，在压电元件14和吸音材料26之间 形成间隙，确保压电元件14的振动区域。另外，在从吸音材料26部分到 内部框体16的开口部一侧填充减振材料28。作为减振材料28，使用例如 发泡性的硅树脂。这里，在内部框体16形成通孔22，所以通过通孔22， 减振材料28直接与帽状体12内的侧面接触。通过这些吸音材料26和减 振材料28，吸收对帽状体12和内部框体16的内侧放射的声波或振动。该超声波换能器IO例如安装在汽车的保险杠上，作为倒车声纳使用。 对导线24a、 24b输入驱动信号，激励压电元件14，随之，帽状体12的底 面部12a掘动。帽状体12的底面部12a产生振动，从而在与底面部12a 正交的朝向放射超声波。放射的超声波由障碍物反射，再度由超声波换能 器10接收。通过所接收的超声波，帽状体12的底面部12a振动，随之， 压电元件14也振动。然后，压电元件14的振动变换为电信号，电信号经 由导线24a、 24b传递给接收电路。因此，通过测定从超声波的发送到接 收的时间，能计算从超声波换能器IO到障碍物的距离。在该超声波换能器10中，在帽状体12的底面部12a，内部框体16 的一端侧接触的部分难以振动。而在形成凹部20的部分，内部框体16不 与帽状体12的底面部12a接触，所以底面部12a容易振动。因此，根据 帽状体12的底面部12a的方向，容易振动的部分的宽度不同。如果帽状 体12的底面部12a的容易振动的部分窄，则放射的超声波的扩展大，如 果底面部12a的容易振动的部分宽，则放射的超声波的扩展就小。因此， 如果将夹着凹部20的方向、即在内部框体16上形成的平面部16b所形成的方向配置在汽车的宽度方向，则超声波就在汽车的宽度方向扩展，但是 能使超声波在上下方向不扩展。通过这样在内部框体16形成凹部20，从
而能调整超声波换能器10的指向特性。通过这样调整超声波换能器10的
指向特性，在汽车的宽度方向，能检测障碍物，不能检测路面的轮胎止动
器等上下方向的障碍物。在此，通过在内部框体16的侧面形成的平面部 16b，考虑超声波换能器10的指向特性的安装成为可能。
此外，在该超声波换能器10中，由声阻抗大的材料即难以振动的材 料形成的内部框体16紧贴帽状体12的内侧面地嵌入，所以能抑制帽状体 12的侧面部12b的振动。因此，帽状体12的底面部12a的振动能量难以 泄漏到侧面部12b，能把从底面部12a放射的超声波的声压保持很高。尤 其，因为是内部框体16与帽状体12的端部也紧贴，内部框体16的段差 部16a按压帽状体12的端部的构造，所以能抑制容易振动的帽状体12的 端部的振动，能有效降低振动能量的泄漏。
进而，如果因压电元件14因而帽状体12的底面部12a振动，则会产 生高次乱真振动，即使没有用于驱动压电元件14的驱动信号后，帽状体 12的振动还会持续。如果这样的混响长时间继续，则压电元件14因混响 引起的振动而继续产生电信号，因此基于由障碍物反射的超声波而引起的 压电元件的振动的电信号被由混响引起的振动的电信号淹没，无法检测到 由障碍物反射的超声波。可是，在本超声波换能器10中，通过形成在内 部框体16的通孔22，减振材料28直接接触帽状体12的侧面部12b，所 以因帽状体12的高次乱真引起的振动能量被减振材料28吸收。因此，在 本超声波换能器10中，能使混响特性良好。
通过把由声阻抗大的材料形成的内部框体16紧贴帽状体12的内侧 面，能放射声压高的超声波，通过使减振材料28与帽状体12的内侧面的 一部分直接接触，能使混响特性良好。
另外，如图3所示，可以沿着内部框体16的侧面的圆周，等间隔地 形成圆孔状的通孔22。这样，无论通孔22的形状如何，通过通孔22，减 振材料28直接接触帽状体12内的侧面，由减振材料28吸收因帽状体12 的高次乱真引起的振动能量。
这里，通孔22在内部框体16的侧面，没必要一定以等间隔形成。特别是如图4所示，理想的是在内部框体16的一端一侧的对置部形成的凹
部20所对应的侧面和与连接凹部20的方向正交的方向的侧面集中形成通 孔22。通过这样的配置，在内部框体16的侧面，在帽状体12的底面中的 不与内部框体16接触的部分的长轴方向、和与该长轴方向正交的方向集 中配置通孔22。
在帽状体12的底面，如上所述，不与内部框体16接触的部分是容易 振动的部分。该帽状体12的底面的容易振动的部分成为包含帽状体12的 底面的中央部，并且具有长轴的形状。通过变为这样的形状，从而在帽状 体12的底面的振动区域产生各向异性。即，帽状体12的底面的容易振动 的部分中、向长轴方向的振动区域扩大，向与长轴方向正交的方向的振动 区域变窄，从而在帽状体12的振动面产生各向异性，放出的超声波扁平 化。这样，通过在帽状体12的振动面产生各向异性，从而传递到帽状体 12的底面和侧面的振动不是同等于同心圆状地传播，而是在容易振动的部 分的长轴方向和与之正交的方向特别大地传播，产生在这些方向帽状体12 交替变形的模式。图5 (a)、 (b)是为了容易理解帽状体12的变形模式， 而夸张地表示变形了的形状。如图5 (a)、 (b)所示，产生如下模式，即 在帽状体12的容易振动的部分的长轴方向和与它正交的方向，按照椭圆 形状交替产生的方式帽状体12产生变形。
因此，在内部框体16的侧面形成通孔22，且该通孔22形成于对置于 帽状体12的侧面特别大地变形的部分，即帽状体12的底面容易振动的部 分的长轴方向和与它正交的方向。因此，在帽状体12的特别大地弯曲的 部分所对应的位置，减振材料28直接接触帽状体12的侧面。据此，能更 有效地抑制高次乱真引起的振动能量，能够抑制混响。通过在帽状体12 的底面容易振动的部分的长轴方向和与该长轴方向正交的方向，在内部框 体16的侧面集中形成通孔22，能更有效地提高混响特性。
此外，如图6所示，按照从帽状体12的端部向底面部12a延伸的方 式，在侧面部12b和内部框体16之间形成间隙30，在该间隙30填充减振 材料28。为了形成这样的间隙30，如图7所示，从内部框体16的外侧面 的端部向轴向延伸地形成槽部32。槽部32在内部框体16的周围，例如以 等间隔在4处形成。通过在帽状体12内嵌入该内部框体16，在帽状体12的开放端部，在帽状体12的侧面部12b和内部框体16之间形成间隙30。
在这样的超声波换能器10中，在槽部32以外的部分，内部框体16 紧贴直到帽状体12的端部，所以能减小振动能量向帽状体12的侧面部12b 的泄漏。因此，能保证从超声波换能器10放射的超声波的声压很高。此 外，在内部框体16的形成槽部32的部分，在帽状体12的侧面部12b和 内部框体16之间形成间隙30，通过填充在该间隙30的减振材料28，吸 收帽状体12的高次乱真引起的振动能量。因此，能使超声波换能器10的 混响特性良好，能有效检测由障碍物反射的超声波。另外，按照必要，也 可以改变填充在内部框体16内部的减振材料28和填充在间隙30中的减 振材料28的材料。在这样的间隙30中填充着减振材料28时，帽状体12 的高次乱真引起的振动能量被间隙30内的减振材料28吸收，所以也可以 在内部框体16内不填充减振材料28。
另外，在这样的超声波换能器10中，优选在内部框体16的侧面中、 在帽状体12的底面的不与内部框体16接触的部分的长轴方向和与它正交 的方向，形成槽部32。通过在这样的位置形成槽部32，在帽状体12的振 动部的大幅度弯曲的位置所对应的部分，在帽状体12和内部框体16之间 形成间隙30。这样，通过填充在该间隙30中的减振材料28，能有效吸收 帽状体12的高次乱真引起的振动能量。
此外，如图8所示，填充在内部框体16内部的减振材料28也可以超 过内部框体16的端部，蔓延到帽状体12以及内部框体16的外侧面。在 该超声波换能器10中，减振材料28与帽状体12的侧面部12b的外侧接 触。减振材料28即使直接接触帽状体12的侧面部12b的外侧，也能吸收 帽状体12的高次乱真引起的振动能量。当然，在帽状体12的内部，内部 框体16紧贴直到帽状体12的端部，能抑制帽状体12的端部的振动，能 有效防止振动能量的泄漏。
另外，帽状体12的侧面部12b的外侧的减振材料28也可以覆盖帽状 体12的侧面部12b全体地形成。把超声波换能器10安装到汽车等时，通 常覆盖超声波换能器10的侧面地设置用橡胶形成的外装材料。因此，如 果用减振材料28覆盖超声波换能器10的外侧面，则在帽状体12的无用 振动的吸收的同时，还能实现外装材料的任务。此外，在这些超声波换能器10中，如图2 图4和图7所示，通过在 内部框体16的侧面形成段差部16a，如图9所示，把内部框体16嵌入帽 状体12内时，用内部框体16的段差部16a按压帽状体12的端部，并且 能在帽状体12和内部框体16之间消除段差。因此，能抑制帽状体12端 部的振动，防止振动能量的泄漏，并且能使超声波换能器10的外观上的 印象良好。在内部框体16形成段差部16a，如果降低帽状体12的侧面部 12b的高度，侧面部12b的刚性就提高，侧面部12b难以振动。此外，如 果帽状体12的侧面部12b的高度降低，难以振动的内部框体16的体积比 例增大，能进一步增大抑制振动的效果。
如上所述，在汽车等中安装超声波换能器10时，按照覆盖帽状体12 和内部框体16的侧面的方式设置由橡胶形成的外装材料。这时，如图IO 和图11所示，覆盖超声波换能器10的整个侧面的方式形成外装材料34， 如果把外装材料34紧贴帽状体12的曲面部12c，则在帽状体12和外装材 料34之间不产生间隙。因此，在把超声波换能器10安装到汽车的保险杠 等上时，在帽状体12和保险杠之间不产生间隙。如果在帽状体12和保险 杠之间产生间隙，则垃圾或污染就容易在该间隙中积存，有可能对超声波 换能器10的特性带来不良影响，外观上也非优选。因此，通过按照覆盖 帽状体12的曲面部12c的方式设置外装材料34，能消除这样的间隙，能 防止特性或外观的恶化。此外，在由图8所示的减振材料28覆盖的超声 波换能器10中，在其整个侧面设置减振材料28时，覆盖帽状体12的曲 面部12c地形成减振材料28。
在本发明的超声波换能器10中，由比帽状体12声阻抗更大的材料形 成的内部框体16嵌入帽状体12中。而且，使内部框体16紧贴直到帽状 体12的侧面部12b的端部，从而能抑制振动能量的泄漏，能把放射的超 声波的声压水平保持很高。通过使减振材料28与帽状体12的侧面部12b 的至少一部分直接接触，能够吸收帽状体12的高次乱真引起的振动能量， 能使混响特性良好。
实施例1
作为实施例1和实施例2，分别制作具有图3和图4所示的帽状体和内部框体的超声波换能器。此外，作为比较例，制作与图3和图4所示的 内部框体相同形状，并且没有通孔的内部框体的超声波换能器。关于这些
超声波换能器，以驱动时间0.60ms，对压电元件作用60V的电压，测定 混响特性。然后，关于实施例1和实施例2以及比较例，分别在图12、图 13、图14中表示。在图12~图14中，横轴的1刻度是0.2ms。
从施加驱动电压到混响平息的时间在实施例1中是0.78ms，在实施例 2中是0.69ms，在比较例中是1.23ms。从该结果可知，在使用形成了通孔 的内部框体的超声波传感器中，混响特性提高。特别是在帽状体的底面的 不与内部框体接触的部分的长轴方向和与它正交的方向，集中在内部框体 的侧面形成通孔，从而能取得更优异的混响特性。
权利要求
1.一种超声波换能器，包括有底筒状的帽状体；压电元件，其形成在所述帽状体内部的底面；内部框体，其由比所述帽状体的材料声阻抗大的材料形成，且按照在所述帽状体内与包含所述帽状体的端部在内的侧面紧贴的方式形成；以及减振材料，其按照与所述帽状体的侧面的至少一部分直接接触的方式被填充在所述内部框体内。
2. 根据权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于， 通过在所述内部框体形成通孔，从而通过所述通孔将所述减振材料与所述帽状体内的侧面的一部分直接接触。
3. 根据权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于， 在所述帽状体的端部，在所述帽状体与所述内部框体之间的一部分形成间隙，在所述内部框体内填充所述减振材料，并且在所述间隙填充所述 减振材料。
4. 一种超声波换能器，包括 有底筒状的帽状体；压电元件，其形成在所述帽状体内部的底面；内部框体，其由比所述帽状体的材料声阻抗大的材料形成，按照在所 述帽状体内与包含所述帽状体的端部在内的侧面紧贴的方式形成；以及在所述帽状体的端部，在所述帽状体和所述内部框体之间的一部分形 成间隙，按照与所述帽状体的内侧面接触的方式填充在所述间隙中的减振 材料。
5. 根据权利要求2 4中任意一项所述的超声波换能器，其特征在于， 在所述帽状体的底面，按照包含其中央部，并且在一个方向具有长轴的方式，形成不与所述内部框体的一端侧接触的部分，在所述内部框体的侧面，在所述帽状体的底面中的不与所述内部框体 的一端侧接触的部分的长轴方向以及与所述长轴方向正交的方向，形成所述通孔或所述间隙。
6. 根据权利要求1 5中的任意一项所述的超声波换能器，其特征在于，从所述帽状体的底面至侧面形成曲面部，并且按照覆盖所述曲面部的 方式形成覆盖所述帽状体的外侧面的外装材料。
7. 根据权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述减振材料被配置成从所述内部框体的内部向外部延续，使所述减 振材料直接接触所述帽状体的外侧面。
8. 根据权利要求7所述的超声波换能器，其特征在于， 从所述帽状体的底面至侧面形成曲面部，并且按照覆盖所述曲面部的方式形成所述帽状体的外侧面中的所述减振材料。
9. 根据权利要求1 8中的任意一项所述的超声波换能器，其特征在于，在所述帽状体的端部，在所述内部框体的外侧面形成相当于所述帽状 体的厚度的段差部，使在所述帽状体外的所述内部框体的外径比在所述帽 状体内的所述内部框体的外径大，使所述帽状体和所述内部框体之间消除 段差。
全文摘要
本发明提供一种能放射声压高的超声波，并且混响特性良好的超声波换能器。超声波换能器(10)包含有底筒状的帽状体(12)。在帽状体(12)内部的底面部(12a)用导电性粘合剂接合压电元件(14)。在帽状体(12)的内侧嵌入由比帽状体声阻抗更大的材料形成的内部框体(16)。内部框体(16)按照与包含帽状体(12)的端部在内的侧面部(12b)紧贴的方式嵌入。在内部框体(16)的侧面形成通孔(22)。在压电元件(14)和内部框体(16)连接导线(24a、24b)。在内部框体(16)的内侧填充吸音材料(26)和减振材料(28)。通过内部框体(16)的通孔(22)，使减振材料(28)直接接触帽状体(12)的底面部(12a)。
文档编号H04R17/00GK101297591SQ20068003966
公开日2008年10月29日 申请日期2006年12月12日 优先权日2005年12月14日
发明者古谷未央, 岛本隆之, 村田好司, 浅田隆昭 申请人:株式会社村田制作所