JP2001013239A

JP2001013239A - 超音波振動子

Info

Publication number: JP2001013239A
Application number: JP11186941A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Kajiyama; 智史梶山; Kiwamu Shibata; 究柴田; Toshimasa Takagi; 俊昌高木; Masatake Uno; 真武宇野; Takeshi Ono; 健小野; Yusuke Hashimoto; 裕介橋本; Riyuuji Ootani; 隆児大谷; Masahiko Adachi; 将彦足立
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】その目的はホーンを用いることなく、各方向の
ビームの太さを異なるようにできる超音波振動子を提供
することにある。【解決手段】略円筒状の筒状ケース１は、その一端面１
ｂが開口しており、他端面の筒状ケース１内側の略中央
部に圧電素子２を貼り付けて配置し、振動面１ａとし、
この振動面１ａより超音波の送受波が行われる。振動面
１ａの面上には、圧電素子２の設けられた位置の外側で
あり、振動面１ａの中心Ｐを通る中心線Ｐ１を中心に対
称となる位置に、それぞれ１つずつ中心線Ｐ１と平行方
向に長さＡ１を有し、長さＡ１方向と直交する方向に長
さＢ１を有する円弧状の開口部３，３が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波信号を送信
するとともに障害物からの反射波を受信して障害物の存
在を検出する超音波センサの超音波振動子に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の障害物検知を行う超音波センサと
しては、超音波センサより超音波パルスを空気中に発信
し、検知対象物体などの障害物に反射して、その反射波
を超音波センサで受信し、その受信信号の処理を行い、
警報などを発するような構成になっている。上記超音波
センサの超音波を発信および受信している超音波振動子
は、図１４（ａ）の正面図、図１４（ｂ）の側面断面図
に示すような構成である。一端面が開口した中空の筒状
ケース５１他端側の面は、その筒状ケース５１内側に接
着剤で貼り合わせた圧電素子５２が設けられて振動面５
１ａとなっており、超音波信号の送受信を行う。圧電素
子５２の上記振動面５１ａに貼り合わされていない側に
は、吸音材５３が配置されている。圧電素子５２と筒状
ケース５１に接続されたリード線５４と、図示せぬ制御
回路側から入出力される信号を伝達するシールド線５６
とがターミナル基板５５で接続される。また、この筒状
ケース５１の内部には充填材５７が充填されている。

【０００３】しかし、この超音波振動子では振動面５１
ａは円形で厚みは一定のため、超音波振動子自体では、
超音波振動子からみて全方向に略均一な指向性となる。
車両用の障害物検知の超音波振動子は、車両のバンパー
などに取り付けられるが、車両へ取り付けたときの超音
波振動子の横方向の検知エリアは、障害物の存在を検知
するために広くし、縦方向の検知エリアは路面上の不用
物体の検知を防止するため狭くする必要がある。よっ
て、水平方向と垂直方向で超音波振動子の超音波のビー
ムの太さの異なる指向性が必要となる。そのため、従来
の超音波振動子では、保持ゴム５９を介してホーン５８
を設けて超音波のビーム制御を行う必要があった。ホー
ン５８は、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、縦径５８
ａ、横径５８ｂ、深さ５８ｃを有する開口部６０からビ
ーム制御を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなホーン５８
を有する超音波振動子では、車両走行中などに、ホーン
５８の内部に雨水が入りこんだり、雪やほこりなどが溜
まりやすく、それにより超音波のビームが変化して障害
物などの対象物の検知エリアが変わってしまうことがあ
る。また、ホーン５８内部に入ったものを検知してしま
い、検知対象物体が検知エリアに無いにもかかわらず、
それを誤検知してしまう問題があった。そしてまた、超
音波振動子をバンパーなどに取り付けるため、ホーン５
８がバンパー面より突出し、またホーン５８自体の穴が
存在するため、外観上もよくないという問題があった。
このように、超音波振動子のビームの太さを異なるよう
にするために、ホーンを用いると上記した問題が発生し
た。

【０００５】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的はホーンを用いることなく、超音波のビ
ームの指向特性を異なるようにできる超音波振動子を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、一端面が開口し、他端面が閉塞
された筒状ケースの他端面を、その筒状ケース内側略中
央部に圧電素子を設けて振動面とし、超音波の送波及び
受波を行う超音波振動子において、前記筒状ケースは、
その軸と直交する面の各中心を通る中心線を中心として
対称となる位置に開口部を有することを特徴とする。よ
って、振動面の中心線と直交する方向の振動は、その両
端部に開口部があるため剛性が弱くなって振動しやすく
なり、中心線と平行方向の振動に比べて、振動面と直交
する方向に平面振動する部分が大きくなるように振動す
る。その結果、水平方向に比べて垂直方向のビームを鋭
くして物体の検知エリアを小さくすることが可能とな
り、超音波振動子は異方向性を持つ指向特性を形成でき
る。

【０００７】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
発明において、前記開口部は前記振動面に形成されるこ
とを特徴とする。よって、請求項１と同様の効果が得ら
れる。

【０００８】また、請求項３の発明は、請求項１記載の
発明のおいて、前記開口部は前記筒状ケースの側面に形
成されることを特徴とする。よって、請求項１と同様の
効果が得られるとともに、振動面に開口部を設けないた
め、圧電素子の大きさや位置を制限せずに配置でき、ま
た外観も良くなる。

【０００９】また、請求項４の発明は、請求項１記載の
発明において、前記開口部は前記振動面から前記筒状ケ
ースの側面にかけて形成されることを特徴とする。よっ
て、開口部を大きくとることができ、振動面の中心線に
対して開口部を形成した形成方向の剛性を弱めることが
できるので、超音波の送波、受波を行うにあたり、ビー
ムの指向特性の異方向性を向上することができる。

【００１０】また、請求項５の発明は、請求項１から請
求項４のいずれかに記載の発明において、前記開口部の
前記中心線と平行方向の長さを変更して超音波の指向特
性を調整することを特徴とする。よって、超音波の指向
特性を変更できる。

【００１１】また、請求項６の発明は、請求項１から請
求項４のいずれかに記載の発明において、前記開口部の
前記中心線と直交する方向の長さを変更して超音波の指
向特性を調整することを特徴とする。よって、超音波の
指向特性を変更できる。

【００１２】また、請求項７の発明は、一端面が開口
し、他端面が閉塞された筒状ケースの他端面を、その筒
状ケース内側略中央部に圧電素子を設けて振動面とし、
超音波の送波及び受波を行う超音波振動子において、前
記振動面は、その中心を通る中心線を中心に対称となる
位置に厚さの薄い薄肉部を有することを特徴とする。よ
って、振動面の中心線と直交する方向の振動は、その両
端部に薄肉部があるため剛性が弱くなって振動しやすく
なり、中心線と平行方向の振動に比べて、振動面と直交
する方向に平面振動する部分が大きくなるように振動す
る。その結果、水平方向に比べて垂直方向のビームを鋭
くして物体の検知エリアを小さくすることが可能とな
り、超音波振動子は異方向性を持つ指向特性を形成でき
る。

【００１３】請求項８の発明は、請求項７記載の発明に
おいて、前記振動面の前記筒状ケース内側の形状は、前
記振動面の中心線に対して前記薄肉部が形成されている
形成方向に延びる互いに略平行な２つの直線を有する形
状であることを特徴とする。よって、中心線と水平方向
の超音波のビームを太くすることができ、超音波のビー
ムの指向特性の異方向性を向上することができる。

【００１４】また、請求項９の発明は、請求項８記載の
発明において、前記薄肉部の前記中心線と平行方向の長
さが、前記対称となる位置に設けられた各薄肉部間にあ
る前記振動面の前記平行方向の長さ以上であることを特
徴とする。よって、中心線と垂直方向の超音波のビーム
を太くすることができ、超音波のビームの指向特性の異
方向性を向上することができる。

【００１５】また、請求項１０の発明は、請求項７記載
の発明において、前記薄肉部は、その深さ方向に向かっ
て幅が狭くなる形状であることを特徴とする。よって、
筒状ケースの製造において、塑性加工にて容易に精度良
く薄肉部を形成することができる。

【００１６】また、請求項１１の発明は、請求項７から
請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記薄肉
部は、前記振動面の前記筒状ケースの内側に設けられて
いることを特徴とする。よって、筒状ケースの外観が良
くなる。

【００１７】また、請求項１２の発明は、請求項７から
請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記薄肉
部は、前記振動面の前記筒状ケースの外側に設けられて
いることを特徴とする。よって、筒状ケースの内部に充
填材にて充填した後においても、薄肉部の長さ、深さ、
数により、振動面の振動状態を任意に調整できる。

【００１８】また、請求項１３の発明は、請求項７から
請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記薄肉
部は、前記振動面の前記筒状ケースの内側と内側の両方
に設けられていることを特徴とする。よって、内側に設
けられる薄肉部により振動面の目標となる振動状態を形
成し、外側の薄肉部により超音波振動子の製造後の振動
状態の微調整を行うことができ、外側の薄肉部は微調整
のために形成されるため、その大きさを小さくすること
ができ、外観が良くなる。

【００１９】また、請求項１４の発明は、請求項７記載
の発明において、前記振動面の前記筒状ケース外側の形
状は、前記振動面の中心線に対して前記薄肉部が形成さ
れている形成方向に延びる互いに略平行な２つの直線を
有する形状であることを特徴とする。よって、前記筒状
ケースの中心線と平行方向の幅が狭くなり、超音波振動
子を車両のバンパーに取り付ける際に、筒状ケースを保
持する保持ゴムの厚みを大きくできるため、バンパー取
り付け部から振動面への影響を軽減できる。また、筒状
ケースの外観より薄肉部の形成方向を知ることができ
る。

【００２０】また、請求項１５の発明は、請求項１から
請求項１４のいずれかに記載の発明において、前記筒状
ケースを鍛造製法により製造することを特徴とする。よ
って、筒状ケースの製造コストを削減することができ
る。

【００２１】また、請求項１６の発明は、請求項１から
請求項１５のいずれかに記載の発明において、前記筒状
ケース側面の外壁の肉厚が前記開口した一端面側の方が
前記振動面側より厚くなるように、前記筒状ケースの側
面に段差部が設けられていることを特徴とする。よっ
て、超音波振動子を車両のバンパーに取り付けたときの
外観を小さくできるとともに、開口した一端面側の肉厚
が厚くなった外壁により筒状ケースの剛性を強め、振動
面をより大きく振動させることができる。

【００２２】また、請求項１７の発明は、請求項１から
請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記段差
部はテーパ形状であることを特徴とする。よって、筒状
ケースの鍛造加工による製造が可能となり、製造コスト
を削減できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は本発明の超
音波振動子の実施形態１を示す図であり、（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は背面図である。略円
筒状の筒状ケース１は、その一端面１ｃが開口してお
り、他端面は閉塞され筒状ケース１内側の略中央部に圧
電素子２を貼り付けて配置し、振動面１ａとしている。
筒状ケース１と圧電素子２のそれぞれには外部回路より
信号が入出力されるリード線４が接続され、入力された
信号をもとに圧電素子２を振動させて、振動面１ａより
上記一端面１ｂと反対側に超音波を送波するとともに、
送波した超音波が物体に反射した反射波を振動面１ａよ
り受波し、圧電素子２を介して電気信号をリード線４よ
り上記外部回路に出力する。すなわち、筒状ケース１、
圧電素子２、リード線４により超音波振動子が構成され
る。

【００２４】筒状ケース１の軸と直交する面の一つであ
る振動面１ａの面上には、圧電素子２の設けられた位置
の外側であり、振動面１ａの中心Ｐを通る中心線Ｐ１を
中心に対称となる位置に、それぞれ１つずつ中心線Ｐ１
と平行方向に長さＡ１を有し、長さＡ１方向と直交する
方向に長さＢ１を有する円弧状の開口部３，３が設けら
れている。この開口部３，３はゴムにて封止される。

【００２５】この超音波振動子の中心線Ｐ１と直交する
方向（以後、垂直方向と呼ぶ）の振動は、その両端部に
開口部３，３があるため剛性が弱くなって振動しやすく
なり、中心線Ｐ１と平行方向（以後、水平方向とよぶ）
の振動に比べて、振動面１ａと直交する方向に平面振動
する部分が大きくなるように振動する。その結果、水平
方向に比べて垂直方向のビームを鋭くして物体の検知エ
リアを小さくすることが可能となり、超音波振動子は異
方向性を持つ指向特性を形成できる。

【００２６】また、開口部３の中心線Ｐ１と平行方向の
長さＡ１、あるいは中心線Ｐ１と直交する方向の長さＢ
１を変更することにより、振動面１ａの垂直方向の剛性
が変化するため、振動面１ａの垂直方向の振動状態が変
わる。よって、上記長さＡ１、あるいは長さＢ１を変更
することで、振動面１ａの垂直方向のビームの鋭さを自
由に設定可能となり、超音波の指向特性を調整できる。（実施形態２）図２は本発明の超音波振動子の実施形態
２を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面
図、（ｃ）は背面図である。図２において図１と異なる
点は、図１では振動面１ａ上に、中心線Ｐ１を中心とし
て対称となる位置にそれぞれ開口部３，３が設けられて
いたのに対して、図２では筒状ケース１の側面１ｃの振
動面１ａと接する位置に、それぞれ１つずつ中心線Ｐ１
と平行方向に長さＡ２を有し、長さＡ２と直交する方向
に長さＢ２を有する略長方形状の開口部３ａ，３ａが設
けられている点である。ここで、中心線Ｐ１は筒状ケー
ス１の側面の開口部３ａ，３ａを有する面、すなわち筒
状ケース１の軸と直交する面を通る中心線である。

【００２７】振動面１ａの垂直方向の振動は、開口部３
ａが設けられているため剛性が弱くなって振動しやすく
なり、水平方向の振動に比べて、振動面１ａと直交する
方向に平面振動する部分が大きくなるよう振動する。そ
の結果、水平方向に比べて垂直方向のビームを鋭くして
物体の検知エリアを小さくすることが可能となり、超音
波振動子は異方向性を持つ指向特性を形成できる。

【００２８】また、図１と同様に開口部３ａの中心線Ｐ
１と平行方向の長さＡ２、あるいは中心線Ｐ１と直交す
る方向の長さＢ２を変更することで、振動面１ａの垂直
方向のビームの鋭さを自由に設定可能となり、超音波の
指向特性を調整できる。

【００２９】そしてまた、振動面１ａに開口部がないの
で、圧電素子２の大きさや貼りつけ位置を制限せずに配
置でき、また外観も良くなる。（実施形態３）図３は本発明の超音波振動子の実施形態
３を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面
図、（ｃ）は背面図である。図３において図１と異なる
点は、図１では振動面１ａ上に、中心線Ｐ１を中心とし
て対称となる位置にそれぞれ開口部３，３が設けられて
いたのに対して、図３では振動面１ａの端部からそれに
連接する側面１ｂにかけて開口した開口部３ｂが、中心
線Ｐ１を中心に対称となる位置に、それぞれ１つずつ設
けられている点である。そして、超音波振動子全体を保
持ゴム９で覆い、車両のバンパーに嵌合している。この
保持ゴム９により開口部３ｂも封止しており、部品点数
の削減となる。

【００３０】このように、振動面１ａから側面１ｂにか
けて開口部３ｂを設けたため、開口部をより大きくとる
ことができ、振動面１ａの垂直方向の剛性を弱めること
ができ、水平方向に比べて垂直方向は振動面１ａと直交
する方向に平面振動する部分が大きくなる振動をする。
その結果、水平方向に比べて垂直方向のビームを鋭くし
て物体の検知エリアを小さくすることが可能となり、超
音波振動子は異方向性を持つ指向特性を形成できる。

【００３１】また、開口部３ｂの中心線Ｐ１方向と平行
方向の長さＡ３、あるいは中心線Ｐ１と直交する方向の
長さＢ３を変更することにより、振動面１ａの垂直方向
の剛性が変化するため、振動面１ａの垂直方向の振動状
態が変わる。よって、振動面１ａの垂直方向のビームの
鋭さを自由に設定可能となり、超音波の指向特性を調整
できる。（実施形態４）図４は本発明の超音波振動子の実施形態
４を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面
図、（ｃ）は背面図である。図４において図１と異なる
点は、図１では振動面１ａ上に、中心線Ｐ１を中心とし
て対称となる位置にそれぞれ１つずつ開口部３，３が設
けられていたのに対して、図４では振動面１ａの筒状ケ
ース１の内側に、中心線Ｐ１を中心として対称となる位
置にそれぞれ１つずつ振動面１ａの肉厚より薄い薄肉部
５，５が設けられている点である。この薄肉部５は、圧
電素子２が配置されている位置の外側に設けられてお
り、中心線Ｐ１と平行方向に一定の幅と深さを有する円
弧形状である。

【００３２】そのため、振動面１ａの振動は、水平方向
は単純なたわみ振動であるが、垂直方向は圧電素子２を
貼り付けている部分でたわみ振動が生じ、その外側に設
けられている薄肉部５のために振動しやすくなり、水平
方向に比べて振動面１ａと直交する方向に平面振動する
部分が大きくなる。その結果、水平方向に比べて垂直方
向のビームを鋭くして物体の検知エリアを小さくするこ
とが可能となり、超音波振動子は異方向性を持つ指向特
性を形成できる。（実施形態５）図５は本発明の超音波振動子の実施形態
５を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面
図、（ｃ）は背面図である。図５において図４と異なる
点は、図４では振動面１ａの筒状ケース１内側の形状が
略円形状であり、その円形状の外周よりやや中心Ｐ側に
薄肉部５が配置されているのに対し、図５では振動面１
ａの筒状ケース１内側の形状が、中心線Ｐ１を挟んでそ
れぞれ水平方向に円弧状の曲線７ａ，７ｂが設けられ、
その曲線７ａ，７ｂのそれぞれの端部が結ばれて、中心
線Ｐ１と略直交し、互いに略平行の直線６ａ，６ｂとな
る形状となっている点である。そして、中心線Ｐ１を中
心に対称となる位置であり、上記それぞれの円弧状の曲
線７ａ，７ｂと接する位置に、一定の幅を有し中心線Ｐ
１方向に円弧状である薄肉部５ａ，５ａが設けられてい
る。

【００３３】このため、振動面１ａの筒状ケース１内側
の形状が略円形状である場合に比べて、中心線Ｐ１方向
の幅が狭くなる。よって、振動面１ａの水平方向が垂直
方向と比べて狭い範囲で振動し、水平方向のビームをよ
り太くすることができ、物体の検知エリアを小さくする
ことが可能となり、超音波振動子は異方向性を持つ指向
特性を形成できる。

【００３４】このとき、図６（ａ）に示すように、薄肉
部が一定の幅を有する円弧状でなく、中心側が中心線Ｐ
１に平行な直線である形状の薄肉部１１ａ、図６（ｂ）
に示すように、外側が中心線Ｐ１に平行な直線である形
状の薄肉部１１ｂ、中心側、外側の両方が中心線Ｐ１に
平行な直線である形状の薄肉部１１ｃであってもよい。

【００３５】また、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示
すように、薄肉部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの水
平方向の長さＳ１が振動面１ａの筒状ケース１内側にお
ける水平方向の幅Ｓ２より大きくなるように形成する
と、薄肉部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの剛性をよ
り弱めることができ、水平方向に比べて垂直方向のビー
ムをより鋭くすることができる。（実施形態６）図８は本発明の超音波振動子の実施形態
６を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面
図、（ｃ）は背面図である。図８において図４と異なる
点は、図４では振動面１ａの筒状ケース１内側に、中心
線Ｐ１を中心として対称となる位置にそれぞれ１つずつ
一定の幅と深さを有する薄肉部５，５が設けられていた
のに対して、図８では振動面１ａの筒状ケース１の内側
に、中心線Ｐ１を中心として対称となる位置にそれぞれ
２つずつ、深くなるにつれて幅が小さくなる断面が略Ｖ
字形状であり、背面からみた形状が円弧状である薄肉部
５ｂが設けられている点である。また、薄肉部５ｂは、
深くなるにつれて幅が小さくなる断面が略円弧形状であ
ってもよい。

【００３６】このような断面が略Ｖ字形状、略円弧形状
の薄肉部は塑性加工で容易に精度よく形成できる。ま
た、この薄肉部５ｂの長さ、深さ、数を変更すること
で、振動面１ａの振動状態を調整できる。（実施形態７）図９は本発明の超音波振動子の実施形態
７を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面
図、（ｃ）は背面図である。図９において図４と異なる
点は、図４では振動面１ａの筒状ケース１内側に、中心
線Ｐ１を中心として対称となる位置にそれぞれ１つずつ
一定の幅と深さを有する薄肉部５，５が設けられていた
のに対して、図９では振動面１ａの筒状ケース１の外側
に、中心線Ｐ１を中心として対称となる位置にそれぞれ
２つずつ、一定の幅と深さを有し、正面からみた形状が
円弧状である薄肉部５ｃが設けられている点である。

【００３７】このように、薄肉部５ｃが振動面１ａの筒
状ケース１の外側に設けられるため、筒状ケース１の内
部を充填材にて充填した後でも、薄肉部５ｃの長さ、深
さ、数を変更することによって、振動面１ａの振動状態
を調整することができ、超音波振動子の製造後の微調整
が可能となる。（実施形態８）図１０は本発明の超音波振動子の実施形
態８を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断
面図、（ｃ）は背面図である。図１０において図４と異
なる点は、図４では振動面１ａの筒状ケース１内側に、
中心線Ｐ１を中心として対称となる位置にそれぞれ１つ
ずつ一定の幅と深さを有する薄肉部５，５が設けられて
いたのに対して、図１０ではさらに振動面１ａの筒状ケ
ース１の外側にも、中心線Ｐ１を中心として対称となる
位置にそれぞれ１つずつ、一定の幅と深さを有し、正面
からみた形状が円弧状である薄肉部５ｄが設けられてい
る点である。

【００３８】ここで、筒状ケース１の内側の薄肉部５の
形成により、振動面１ａの目標とする振動状態を作り、
筒状ケース１の外側の薄肉部５ｄを用いて超音波振動子
を製造した後の振動モードの微調整を行うようにする。

【００３９】これにより、超音波振動子の製造後の振動
状態の微調整が可能となるとともに、筒状ケース１の外
側に設けた薄肉部は小さくすることができ、外観が良く
なる。

【００４０】（実施形態９）図１１は本発明の超音波振
動子の実施形態９を示す図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は背面図である。図１１は
図５に示した超音波振動子の振動面１ａの外面形状が、
中心線Ｐ１を挟んでそれぞれ垂直方向に円弧状の曲線１
５ａ，１５ｂが設けられている点は図５と同様であり、
その曲線１５ａ，１５ｂのそれぞれの端部が結ばれて、
中心線Ｐ１と略直交した方向、つまり中心線Ｐ１に対し
て薄肉部５ａが形成された方向に延びる互いに略平行の
直線１４ａ，１４ｂが形成される形状となっている点が
異なる。すなわち、図１１の超音波振動子では図５に比
べてその外面形状は、水平方向の幅が狭くなっている。
この超音波振動子は、周囲が保持ゴム９で覆われバンパ
ーに嵌合される。

【００４１】上記各実施形態で説明した薄肉部を設ける
構成では、筒状ケース１の側面振動は水平方向が大きく
なる。そこで、図１１に示すように水平方向の幅が狭く
なる外面形状とすることで、保持ゴム９の水平方向の厚
みを厚くすることが可能となり、超音波振動子を保持ゴ
ム９で保持してバンパーに取り付けたとき、振動面１ａ
への影響を軽減することができる。また、振動面１ａの
外面形状が略円形でなく、中心線Ｐ１に対する薄肉部５
ａの形成方向に延びる略平行の２直線を有する構成であ
るため、外観よりバンパーなどへの取り付け方向が分か
るようになる。（実施形態１０）図１２は本発明の超音波振動子の実施
形態１０を示す側面断面図である。図５に示した筒状ケ
ース１の側面１ｃの外壁に、図１２では開口した一端面
１ｂ側の方の外壁１６が、振動面１ａ側の方の外壁１９
より幅が太くなるように、段差部１７が形成されている
点が異なる。図１２では、このように構成された超音波
振動子を保持ゴム９で保持して、段差部１７がバンパー
１０の内側に係止するようにバンパー１０に取り付けて
いる。

【００４２】この幅が太くなるように構成された外壁１
６により、筒状ケース１の剛性を強めて振動面１ａをよ
り大きく振動させることができる。このとき、バンパー
１０に取り付けた外観を小さくできる。

【００４３】図１３は、図１２に示した段差部１７にテ
ーパ１８を持たせた例を示している。これにより、段差
部１７を鍛造加工にて製造することが可能となり、製造
コストを削減できる。図８で示したように塑性加工にて
薄肉部５ｂを形成して筒状ケース１を製造するものにお
いても、段差部１７の加工と同様に鍛造加工にて製造し
て製造コストを削減できる。

【００４４】

【発明の効果】上記したように、請求項１の発明は、一
端面が開口し、他端面が閉塞された筒状ケースの他端面
を、その筒状ケース内側略中央部に圧電素子を設けて振
動面とし、超音波の送波及び受波を行う超音波振動子に
おいて、前記筒状ケースは、その軸と直交する面の各中
心を通る中心線を中心として対称となる位置に開口部を
有するため、振動面の中心線と直交する方向の振動は、
その両端部に開口部があるため剛性が弱くなって振動し
やすくなり、中心線と平行方向の振動に比べて、振動面
と直交する方向に平面振動する部分が大きくなるように
振動する。その結果、水平方向に比べて垂直方向のビー
ムを鋭くして物体の検知エリアを小さくすることが可能
となり、超音波振動子は異方向性を持つ指向特性を形成
できる。

【００４５】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
発明において、前記開口部は前記振動面に形成されるた
め、請求項１と同様の効果が得られる。

【００４６】また、請求項３の発明は、請求項１記載の
発明のおいて、前記開口部は前記筒状ケースの側面に形
成されるため、請求項１と同様の効果が得られるととも
に、振動面に開口部を設けないため、圧電素子の大きさ
や位置を制限せずに配置でき、また外観も良くなる。

【００４７】また、請求項４の発明は、請求項１記載の
発明において、前記開口部は前記振動面から前記筒状ケ
ースの側面にかけて形成されるため、開口部を大きくと
ることができ、振動面の中心線に対して開口部を形成し
た形成方向の剛性を弱めることができるので、超音波の
送波、受波を行うにあたり、ビームの指向特性の異方向
性を向上することができる。

【００４８】また、請求項５の発明は、請求項１から請
求項４のいずれかに記載の発明において、前記開口部の
前記中心線と平行方向の長さを変更して超音波の指向特
性を調整するため、超音波の指向特性を変更できる。

【００４９】また、請求項６の発明は、請求項１から請
求項４のいずれかに記載の発明において、前記開口部の
前記中心線と直交する方向の長さを変更して超音波の指
向特性を調整するため、超音波の指向特性を変更でき
る。

【００５０】また、請求項７の発明は、一端面が開口
し、他端面が閉塞された筒状ケースの他端面を、その筒
状ケース内側略中央部に圧電素子を設けて振動面とし、
超音波の送波及び受波を行う超音波振動子において、前
記振動面は、その中心を通る中心線を中心に対称となる
位置に厚さの薄い薄肉部を有するため、振動面の中心線
と直交する方向の振動は、その両端部に薄肉部があるた
め剛性が弱くなって振動しやすくなり、中心線と平行方
向の振動に比べて、振動面と直交する方向に平面振動す
る部分が大きくなるように振動する。その結果、水平方
向に比べて垂直方向のビームを鋭くして物体の検知エリ
アを小さくすることが可能となり、超音波振動子は異方
向性を持つ指向特性を形成できる。

【００５１】請求項８の発明は、請求項７記載の発明に
おいて、前記振動面の前記筒状ケース内側の形状は、前
記振動面の中心線に対して前記薄肉部が形成されている
形成方向に延びる互いに略平行な２つの直線を有する形
状であるため、中心線と水平方向の超音波のビームを太
くすることができ、超音波のビームの指向特性の異方向
性を向上することができる。

【００５２】また、請求項９の発明は、請求項８記載の
発明において、前記薄肉部の前記中心線と平行方向の長
さが、前記対称となる位置に設けられた各薄肉部間にあ
る前記振動面の前記平行方向の長さ以上であるため、中
心線と垂直方向の超音波のビームを太くすることがで
き、超音波のビームの指向特性の異方向性を向上するこ
とができる。

【００５３】また、請求項１０の発明は、請求項７記載
の発明において、前記薄肉部は、その深さ方向に向かっ
て幅が狭くなる形状であるため、筒状ケースの製造にお
いて、塑性加工にて容易に精度良く薄肉部を形成するこ
とができる。

【００５４】また、請求項１１の発明は、請求項７から
請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記薄肉
部は、前記振動面の前記筒状ケースの内側に設けられて
いるため、筒状ケースの外観が良くなる。

【００５５】また、請求項１２の発明は、請求項７から
請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記薄肉
部は、前記振動面の前記筒状ケースの外側に設けられて
いるため、筒状ケースの内部に充填材にて充填した後に
おいても、薄肉部の長さ、深さ、数により、振動面の振
動状態を任意に調整できる。

【００５６】また、請求項１３の発明は、請求項７から
請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記薄肉
部は、前記振動面の前記筒状ケースの内側と内側の両方
に設けられているため、内側に設けられる薄肉部により
振動面の目標となる振動状態を形成し、外側の薄肉部に
より超音波振動子の製造後の振動状態の微調整を行うこ
とができ、外側の薄肉部は微調整のために形成されるた
め、その大きさを小さくすることができ、外観が良くな
る。

【００５７】また、請求項１４の発明は、請求項７記載
の発明において、前記振動面の前記筒状ケース外側の形
状は、前記振動面の中心線に対して前記薄肉部が形成さ
れている形成方向に延びる互いに略平行な２つの直線を
有する形状であるため、前記筒状ケースの中心線と平行
方向の幅が狭くなり、超音波振動子を車両のバンパーに
取り付ける際に、筒状ケースを保持する保持ゴムの厚み
を大きくできるため、バンパー取り付け部から振動面へ
の影響を軽減できる。また、筒状ケースの外観より薄肉
部の形成方向を知ることができる。

【００５８】また、請求項１５の発明は、請求項１から
請求項１４のいずれかに記載の発明において、前記筒状
ケースを鍛造製法により製造するため、筒状ケースの製
造コストを削減することができる。

【００５９】また、請求項１６の発明は、請求項１から
請求項１５のいずれかに記載の発明において、前記筒状
ケース側面の外壁の肉厚が前記開口した一端面側の方が
前記振動面側より厚くなるように、前記筒状ケースの側
面に段差部が設けられているため、超音波振動子を車両
のバンパーに取り付けたときの外観を小さくできるとと
もに、開口した一端面側の肉厚が厚くなった外壁により
筒状ケースの剛性を強め、振動面をより大きく振動させ
ることができる。

【００６０】また、請求項１７の発明は、請求項１から
請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記段差
部はテーパ形状であるため、筒状ケースの鍛造加工によ
る製造が可能となり、製造コストを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に対応する超音波振動子の
構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
断面図、（ｃ）は背面図である。

【図２】本発明の実施形態２に対応する超音波振動子の
構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
断面図、（ｃ）は背面図である。

【図３】本発明の実施形態３に対応する超音波振動子の
構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
断面図、（ｃ）は背面図である。

【図４】本発明の実施形態４に対応する超音波振動子の
構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
断面図、（ｃ）は背面図である。

【図５】本発明の実施形態５に対応する超音波振動子の
構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
断面図、（ｃ）は背面図である。

【図６】同上の超音波振動子の他の構造を示す図であっ
て、（ａ）（ｂ）（ｃ）はいずれも背面図である。

【図７】同上の超音波振動子の更に他の構造を示す図で
あって、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はいずれも背面図で
ある。

【図８】本発明の実施形態６に対応する超音波振動子の
構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
断面図、（ｃ）は背面図である。

【図９】本発明の実施形態７に対応する超音波振動子の
構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
断面図、（ｃ）は背面図である。

【図１０】本発明の実施形態８に対応する超音波振動子
の構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側
面断面図、（ｃ）は背面図である。

【図１１】本発明の実施形態９に対応する超音波振動子
の構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側
面断面図、（ｃ）は背面図である。

【図１２】本発明の実施形態１０に対応する超音波振動
子を車両のバンパーに取り付けた状態を示す側面断面図
である。

【図１３】同上の超音波振動子の他の構造を示す側面断
面図である。

【図１４】従来の超音波振動子の構造を示す図であっ
て、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。

【図１５】従来の超音波振動子にホーンを取り付けた状
態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断
面図である。

【符号の説明】

１筒状ケース１ａ振動面１ｂ一端面２圧電素子３開口部４リード線Ｐ１中心線Ｐ中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高木俊昌大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者宇野真武大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者小野健大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者橋本裕介大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者大谷隆児大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者足立将彦大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 5D019 AA01 EE01 EE04 FF01 5J083 AA02 AB12 AC17 AE10 BC01 CA15 CA22 CA35 CB01 CB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端面が開口し、他端面が閉塞された筒
状ケースの他端面を、その筒状ケース内側略中央部に圧
電素子を設けて振動面とし、超音波の送波及び受波を行
う超音波振動子において、前記筒状ケースは、その軸と
直交する面の各中心を通る中心線を中心として対称とな
る位置に開口部を有することを特徴とする超音波振動
子。
【請求項２】前記開口部は前記振動面に形成されるこ
とを特徴とする請求項１記載の超音波振動子。
【請求項３】前記開口部は前記筒状ケースの側面に形
成されることを特徴とする請求項１記載の超音波振動
子。
【請求項４】前記開口部は前記振動面から前記筒状ケ
ースの側面にかけて形成されることを特徴とする請求項
１記載の超音波振動子。
【請求項５】前記開口部の前記中心線と平行方向の長
さを変更して超音波の指向特性を調整することを特徴と
する請求項１から請求項４のいずれかに記載の超音波振
動子。
【請求項６】前記開口部の前記中心線と直交する方向
の長さを変更して超音波の指向特性を調整することを特
徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の超音
波振動子。
【請求項７】一端面が開口し、他端面が閉塞された筒
状ケースの他端面を、その筒状ケース内側略中央部に圧
電素子を設けて振動面とし、超音波の送波及び受波を行
う超音波振動子において、前記振動面は、その中心を通
る中心線を中心に対称となる位置に厚さの薄い薄肉部を
有することを特徴とする超音波振動子。
【請求項８】前記振動面の前記筒状ケース内側の形状
は、前記振動面の中心線に対して前記薄肉部が形成され
ている形成方向に延びる互いに略平行な２つの直線を有
する形状であることを特徴とする請求項７記載の超音波
振動子。
【請求項９】前記薄肉部の前記中心線と平行方向の長
さが、前記対称となる位置に設けられた各薄肉部間にあ
る前記振動面の前記平行方向の長さ以上であることを特
徴とする請求項８記載の超音波振動子。
【請求項１０】前記薄肉部は、その深さ方向に向かっ
て幅が狭くなる形状であることを特徴とする請求項７記
載の超音波振動子。
【請求項１１】前記薄肉部は、前記振動面の前記筒状
ケースの内側に設けられていることを特徴とする請求項
７から請求項１０のいずれかに記載の超音波振動子。
【請求項１２】前記薄肉部は、前記振動面の前記筒状
ケースの外側に設けられていることを特徴とする請求項
７から請求項１０のいずれかに記載の超音波振動子。
【請求項１３】前記薄肉部は、前記振動面の前記筒状
ケースの内側と内側の両方に設けられていることを特徴
とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の超音
波振動子。
【請求項１４】前記振動面の前記筒状ケース外側の形
状は、前記振動面の中心線に対して前記薄肉部が形成さ
れている形成方向に延びる互いに略平行な２つの直線を
有する形状であることを特徴とする請求項７記載の超音
波振動子。
【請求項１５】前記筒状ケースを鍛造製法により製造
することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれ
かに記載の超音波振動子。
【請求項１６】前記筒状ケース側面の外壁の肉厚が前
記開口した一端面側の方が前記振動面側より厚くなるよ
うに、前記筒状ケースの側面に段差部が設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに
記載の超音波振動子。
【請求項１７】前記段差部はテーパ形状であることを
特徴とする請求項１から請求項１６のいずれかに記載の
超音波振動子。