JP2006279567A - 超音波センサ及び超音波振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業性と防水性を向上した超音波センサ及び超音波振動子を提供すること。
【解決手段】 有底筒状のハウジング１１と、ハウジング１１の底部内面に固定された圧電素子１２と、圧電素子１２と電気的に接続され、一端がハウジング１１の外部に引き出された接続ピン１５と、絶縁材料からなり、接続ピン１５が貫通配置された状態でハウジング１１に固定されたベース１４と、により構成される超音波振動子１０を、中空状のケース３０の内部に組み付け、圧電素子１２とケース３０内に配置された回路基板２０とを接続ピン１５を介して電気的に接続してなる超音波センサ１００において、防水性を有する絶縁材料からなり、接続ピン１５をベース１４から所定範囲被覆する保護部１８を設け、ケース３０に、保護部１８に対応した位置決め用孔３１ｃを有するガイド部３１を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧電素子を備えた超音波振動子及び超音波センサに関するものである。

従来、圧電素子を備えた超音波センサとして、例えば本出願人は先に特許文献１を開示している。

特許文献１に示される超音波センサは、有底筒状のハウジングの底部内面に圧電素子を貼着してなる超音波振動子と、開口面を有し、超音波振動子がその開口面から挿入されて内部に組み付けられるケースとにより構成される。そして、圧電素子は、リードを介して、ケースの内部に配置された回路基板（処理回路）と電気的に接続されている。尚、リードは、接続部位以外が絶縁部材によって被覆されている。

それに対し、近年、作業性向上のため、リードに代えて接続ピンを使用した超音波センサの要求が高まっている。例えば特許文献２,３に示される超音波振動子は、絶縁材料からなり、ハウジングに固定されたベース（端子板）に、一端がハウジングの外部に引き出されるように接続ピン（端子ピン，引き出し端子）が貫通配置されている。そして、この超音波振動子を上記構成の超音波センサに適用した場合、圧電素子は、接続ピンを介して回路基板と電気的に接続された構成となる。
特開２００４−１５９３５１号公報 特開平８−１３０７９５号公報 特開平１１−１８７４９１号公報

しかしながら、特許文献２,３に示される構成の超音波振動子の場合、接続ピンの一端側が、ハウジングの内部に配置された板状のベースに固定されており、ハウジング外へ引き出された部位が長い。また、接続ピンは例えば銅を主とした材料からなり、太さ０．５ｍｍφ程度である。従って、ケースに組み付けられるまでに、湾曲（所定位置から開く（閉じる））や折曲し易い。すなわち、回路基板の接続位置に対する位置決めが困難であり、作業性向上の妨げとなる。

さらには、ケースに対する超音波振動子の組み付け状態によっては、両者の界面に沿ってケース内部に水分が侵入することも考えられる。この場合、ハウジング外へ引き出された接続ピンに水分が付着し、腐食したり、ピン間でリークする恐れがある。

本発明は上記問題点に鑑み、作業性と防水性を向上した超音波センサ及び超音波振動子を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１〜１５に記載の発明は、有底筒状のハウジングと、ハウジングの底部内面に固定された圧電素子と、圧電素子と電気的に接続され、一端がハウジングの外部に引き出された接続ピンと、絶縁材料からなり、接続ピンが貫通配置された状態でハウジングに固定されたベースと、により構成される超音波振動子と、開口面を有し、超音波振動子が開口面から挿入されて内部に組み付けられる中空状のケースとを備え、超音波振動子をケースに組み付けた状態で、圧電素子とケース内に配置された回路基板とを接続ピンを介して電気的に接続してなる超音波センサに関するものである。

先ず請求項１に記載のように、超音波振動子に、防水性を有する絶縁材料からなり、接続ピンをベースからハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆する保護部を設け、ケースの超音波振動子と回路基板の配置位置の間に、保護部を位置決めするガイド部を設けたことを特徴とする。

このように本発明によると、接続ピンに、ベースからハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆する保護部を設けたので、接続ピンの湾曲や折曲等を防止することができる。また、ケース側に、保護部を位置決めするガイド部を設けており、回路基板の接続位置に対して接続ピンが位置決めされる構成としている。従って、従来よりも作業性が向上される。

また、保護部は防水性を有する絶縁材料によって構成されており、接続ピンはこの保護部によってベースからハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆されている。従って、従来よりも防水性が向上される。

尚、請求項２に記載のように、弾性部材からなるスペーサを介して、ベースがハウジングに固定された構成とすると良い。この場合、ハウジング底部の振動に伴って発生する不要振動が、ハウジングからベースに伝播されるのを抑制することができる。

各接続ピンに対してそれぞれ保護部が設けられる構成としても良いが、請求項３に記載のように、複数の接続ピンを一体的に被覆する構成とすると良い。この場合、接続ピンの湾曲や折曲等に対してより効果的である。また、保護部と対応する位置決め貫通孔が複数対となると誤差が生じる要因となるので、保護部と位置決め貫通孔は一対であることが好ましい。

保護部は、請求項４に記載のように、ベースと同一材料を用いて一体的に構成された突起部でも良いし、請求項５に記載のように、ベースと別部材として構成され、ベースに固定されたものでも良い。

ガイド部としては、例えば請求項６に記載のように、保護部に対応する位置決め貫通孔が設けられたガイド板を適用することができる。この場合、保護部を位置決め貫通孔に挿入することにより、回路基板の接続位置に対して接続ピンを位置決めすることができる。

請求項７に記載のように、ガイド部は、中空状のケースの内部を区画しており、保護部は、その先端が少なくともガイド部よりも回路基板配置側に露出し、回路基板配置側に充填された防湿性部材によって被覆された構成とすると尚良い。

保護部は、ガイド部に設けられた位置決め貫通孔に少なくとも一部が挿入されれば良い。
しかしながら、上記構成とすれば、接続ピンを保護部と防湿性部材とによって完全に被覆することができるので、防水性をより向上することができる。

ガイド部は、位置決め貫通孔のみを有する構成に限定されるものではない。請求項８に記載のように、位置決め貫通孔とともに位置決め貫通孔とは別の貫通孔も有する構成としても良い。この場合、この貫通孔に保護部が誤挿入されな形状又は誤挿入されない位置に、貫通孔を設ければ良い。

ハウジングの底部が円形状であり、その指向性が水平方向と垂直方向とで異なる超音波振動子の場合、請求項９に記載のように、保護部及び位置決め貫通孔の形状を超音波振動子の中心軸を軸とした回転対称とはならない形状とすると良い。これにより、保護部を位置決め貫通孔に挿入することで、超音波センサは所望の指向性を得ることができる。また、請求項１０に記載のように、接続ピン、保護部、及び位置決め貫通孔の配置を、超音波振動子の中心軸からずれた位置としても、同様の効果が期待できる。

請求項１１に記載のように、超音波振動子とガイド部との間に、振動を抑制する第１の弾性体を設けても良い。振動面であるハウジングの底部の振動に伴い、ハウジングの内部には不要振動が発生し、接続ピンを介して回路基板に伝播される。しかしながら、上記構成によると、第１の弾性体により回路基板に伝播される不要振動を抑制することができるので、検知性能が向上される。請求項１２に記載のように、超音波振動子の保護部に対応するベース上に、振動を抑制する第２の弾性体をさらに設けた構成とすると振動抑制にさらに効果的である。尚、第１の弾性体と第２の弾性体を同一材料により構成しても良いし、別材料により構成してもよい。

請求項１３に記載のように、振動を抑制する筒状弾性体を超音波振動子に被せた状態で、ケースに組み付ける構成であって、超音波振動子は、筒状弾性体を被せた状態で露出する第１の基準部を有し、筒状弾性体は、外周面に、第１の基準部との位置合わせ基準となる第２の基準部を有し、ケースは、第１の基準部若しくは第２の基準部との位置合わせ基準となる第３の基準部を有することが好ましい。

ハウジング底部の振動に伴って発生する不要振動が、ハウジングの側面からケースに伝播されるのを抑制するために筒状弾性体を適用する構成の場合、筒状弾性体を超音波振動子に被せた後では、筒状弾性体と超音波振動子と位置調整が困難である。また、ハウジングの筒状側面は筒状弾性体によって被覆されてしまう。それに対し上記構成とすれば、超音波振動子、筒状弾性体、及びケースを精度良く組み付けることができる。

その一例として、請求項１４に記載のように、第１の基準部は、ベースに設けられ、その先端がケース内に配置される筒状弾性体の外周面よりも外周側に突出し、第２の基準部は、筒状弾性体の外周面に、ケースへの挿入方向に沿って第１の基準部の突出先端よりも低く設けられた突起若しくは溝であり、第３の基準部は、開口面から超音波振動子の挿入方向に沿って設けられ、第１の基準部の突出先端をガイドする溝とした構成を採用することができる。

尚、請求項１〜１４いずれかに記載の発明は、例えば請求項１５に記載のように、車両のバンパに取り付けられて、車両の後方或いはコーナー部の障害物を検出する車両用障害物検出装置として好適である。

次に、請求項１６〜１８に記載の発明は、有底筒状のハウジングと、ハウジングの底部内面に固定された圧電素子と、圧電素子と電気的に接続され、一端がハウジングの外部に引き出された接続ピンと、絶縁材料からなり、接続ピンが貫通配置された状態でハウジングに固定されたベースとを有し、指向性が水平方向と垂直方向とで異なるように構成された超音波振動子に関するものである。

請求項１６に記載の発明は、防水性を有する絶縁材料からなり、接続ピンをベースからハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆する保護部をさらに有し、接続ピン、及び保護部の配置を、超音波振動子の中心軸からずれた位置としたことを特徴とする。

このように、本発明によると、接続ピンに、ベースからハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆する保護部を設けたので、接続ピンの湾曲や折曲等を防止することができる。従って、ケースに配置された回路基板に対する位置決め作業性が向上される。

また、保護部は防水性を有する絶縁材料によって構成されており、接続ピンはこの保護部によってベースからハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆されている。従って、従来よりも防水性が向上される。

さらに、接続ピン、及び保護部の配置を、超音波振動子の中心軸からずれた位置としているので、指向性が水平方向と垂直方向とで異なるように構成された超音波振動子でありながら、組み付け方向を間違えることなくケースに対して超音波振動子を組み付けることができる。

請求項１７に記載の発明は、防水性を有する絶縁材料からなり、接続ピンをベースからハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆する保護部をさらに有し、保護部の形状を超音波振動子の中心軸を軸とした回転対称とはならない形状としたことを特徴とする。このような構成としても、請求項１６に示す発明と同様の効果を示すことができる。

尚、請求項１８に記載のように、弾性部材からなるスペーサを介して、ベースがハウジングに固定された構成とすると良い。この場合、ハウジング底部の振動に伴って発生する不要振動が、ハウジングからベースに伝播されるのを抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の超音波センサを構成する超音波振動子を説明するための図であり、（ａ）は側面側から見た断面図、（ｂ）はハウジングを振動面の裏面側から見た平面図、（ｃ）はベースを振動面の裏面側から見た平面図である。図１（ｂ）においては、便宜上、ハウジングの内部空間には圧電素子のみが配置された図としている。尚、本実施形態の超音波センサは、例えば車両のバンパに取り付けられて、バックソナー又はコーナーソナーとして用いられる。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、超音波振動子１０は、有底筒状のハウジング１１と、ハウジング１１の底部に固定された圧電素子１２と、ハウジング１１の開口部にスペーサ１３を介して固定されたベース１４と、ベース１４に貫通配置され、一端が圧電素子１２と電気的に接続され、他端がハウジング１１の外部に引き出された接続ピン１５と、を有している。

ハウジング１１は、導電性材料（金属材料や表面に導電膜を形成した絶縁材料）からなり、ハウジング１１の内部には内部空間１６が形成されている。そして、底部１１ａの内面に圧電素子１２が貼着されており、この底部１１ａの外側表面が振動面１１ｂとなっている。本実施形態において、導電性材料としてアルミニウムを適用しており、振動面１１ｂを円形状としている。また、内部空間１６は、図１（ｂ）に示すように、縦と横とで径が異なる形状（角部を丸くした長方形）としている。内部空間１６をこのような形状とすることにより、超音波振動子１０の指向性を水平方向と垂直方向とで異なるものとすることができる。尚、図１（ｂ）においては、上下方向が指向性の狭い垂直方向、左右方向が指向性の広い水平方向となっている。

圧電素子１２は、圧電セラミックス（例えばチタン酸ジルコン酸鉛系）の両面に電極（図示略）を有し、一方の電極がハウジング１１の底部１１ａに例えば導電性接着剤により貼着されている。両電極は、一方がリード１７ａにより、他方がハウジング１１を介した後リード１７ｂにより、一対の接続ピン１５に電気的に接続されている。尚、リード１７ａ，１７ｂのはんだ付けを行ったあと、ハウジング１０の内部空間１６には、スペーサ１３及びベース１４に設けられた注入口（図示略）を介して、圧電素子１２側から順にフェルト、シリコンが充填される。これら充填物（図示略）は、振動面から接続ピン１５に伝達される不要振動を抑制するための部材である。

スペーサ１３は、ハウジング１１の底部１１ａの振動に伴い、ハウジング１１の筒部１１ｃに生じる不要振動が、接続ピン１５の固定されているベース１４に伝達されるのを抑制する弾性体であり、例えばシリコンゴムから構成されている。尚、本実施形態においてはスペーサ１３を配置する構成としたが、スペーサ１３のない構成としても良い。

ベース１４は、絶縁材料からなり、接続ピン１５が貫通配置されている。本実施形態においては絶縁材料として合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）が適用され、インサート成形によって接続ピン１５の一部がベース１４に埋設固定されている。接続ピン１５は、例えば銅を主成分とする材料からなり、本実施形態においては太さ０．５ｍｍφのものを適用している。

ここで、本実施形態における超音波振動子１０は、防水性を有する絶縁材料からなり、ハウジング１１の外部に引き出された接続ピン１５を、ベース１４からハウジング外部の先端に向けて所定範囲被覆する保護部１８を有している。被覆範囲については、ケースへの組み付け状態において説明する。本実施形態における保護部１８は、図１（ａ），（ｃ）に示すように、ベース１４と同一材料を用いて一体的に構成されたベース１４の突起部であり、接続ピン１５は、ベース１４及び保護部１８に対してインサートされている。また、保護部１８は、一対の接続ピン１５を一体的に被覆している。

また、本実施形態においては、ハウジング１１の振動面１１ｂが円形状であり、超音波振動子１０（圧電素子１２）の指向性が水平方向と垂直方向とで異なるように構成されている。そこで、接続ピン１５を含む保護部１８を、図１（ｃ）に示すように、超音波振動子１０（ハウジング１１）の中心軸（図１（ｃ）において、水平方向と垂直方向を示す各一点鎖線の交点）からずれた位置に設けている。本実施形態においては、超音波振動子１０（圧電素子１２）の検出軸がハウジング１１の中心軸と一致している。

尚、保護部１８は、ベース１４と別部材として構成され、ベース１４に例えば接着等によって固定されたものでも良い。また、複数の接続ピン１５（本実施形態においては一対）を一体的に被覆するものでなく、各接続ピン１５毎に独立して被覆保護する構成であっても良い。また、ベース１４及び保護部１８に対する接続ピン１５の貫通配置としては、上記インサートに限定されるものではなく、接続ピン１５がベース１４及び保護部１８に設けられた貫通孔に対して挿通され、所定配置となった状態で接着固定されたものでも良い。しかしながら、本実施形態に示す構成とすると、接続ピン１５の湾曲や折曲等に対してより効果的であり、保護部１８と対応する回路基板の位置決め用孔が一対であるので位置決めが容易となる。

さらに、本実施形態における超音波振動子１０は、保護部１８に対向するベース１４上に振動を抑制する弾性体として発泡弾性体１９を有している。この発泡弾性体１９は特許請求の範囲で示すところの第２の弾性体に相当する。本実施形態においては、発泡弾性体１９として、発泡シリコンを適用しており、接続ピン１５は発泡弾性体１９も貫通している。尚、ハウジング１１、スペーサ１３、ベース１４、発泡シリコン１９間は、接着剤（例えばシリコン系接着剤）にて接続されている。

図２は、図１に示す超音波振動子１０を有する超音波センサ１００の概略構成を説明するための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はケースを超音波振動子１０の配置側の裏面側から見た平面図である。尚、図２（ａ）においては、便宜上、回路基板を構成する電子部品を省略して図示している。図２（ｂ）においては、便宜上、ケースのみを図示している。また、図２（ａ），（ｂ）において、ケースとガイド部との境界領域を破線で図示している。

超音波センサ１００は、上述した超音波振動子１０と、超音波を発生させる駆動電圧を超音波振動子１０に印可するとともに、超音波振動子１０から逆起電圧効果により発生した電圧を処理する回路基板２０とが、合成樹脂からなるケース３０内に組み付けられて構成されている。

中空状のケース３０内には、回路基板２０の接続位置に対して接続ピン１５を位置決めするために、保護部１８を位置決めするガイド部３１が設けられている。本実施形態において、ガイド部３１は、ケース３０の内部空間を超音波振動子１０の配置空間と、回路基板２０の配置空間とに区画する板状部に、保護部１８を貫通することで、ケース３０に対する超音波振動子１０（及び回路基板２０に対する超音波振動子１０の接続ピン１５）を位置決めする位置決め用孔３１ａが設けられてなるものである。本実施形態におけるガイド部３１は、ケース３０と同一材料を用いて一体的に設けられている。

ケース３０は円形状の開口面３２を有しており、筒状弾性体３３を超音波振動子１０に被着させるとともに、ベース１４の下側に振動を抑制する弾性体として発泡弾性体３４を配置させた状態で、開口面３２側からガイド部３１方向に超音波振動子１０が挿入されて組み付けられる。組み付けられた状態で、超音波振動子１０の振動面１１ｂは露出している。

筒状弾性体３３はシリコンゴムからなり、超音波振動子１０からケース３０への不要振動の伝達を抑制するために、超音波振動子１０の側面（ハウジング１１の筒部１１ｃ面）に被せられている。尚、本実施形態において、筒状弾性体３３の開口端部には係止部３３ａ（挿入先端側の係止部は図示略）が設けられており、開口両端の係止部３３ａによりケース３０（ガイド部３１を含む）が狭持される構成としている。これにより、超音波振動子１０がケース３０に固定される。尚、図示されない挿入先端側の係止部は、ガイド部３１に設けられた貫通孔（図示略）を介してガイド部３１の回路基板側面に係止される構成となっている。

発泡弾性体３４は、超音波振動子１０のハウジング１１内に配置された発泡弾性体１９同様、発泡シリコンからなり、接続ピン１５及び保護部１８が貫通配置されている。この発泡弾性体３４が、特許請求の範囲で示すところの第１の弾性体に相当する。本実施形態においては、発泡弾性体３４に切り込みが設けられ、保護部１８（接続ピン１５を含む）を所定位置に貫通配置可能な構成としている。尚、超音波振動子１０（ベース１４）、筒状弾性体３３、及び発泡弾性体３４は、シリコン系接着剤により相互に接着固定されている。

また、ガイド部３１により区画されたケース３０の回路基板２０の配置側には、防湿性部材３５が充填されている。防湿性部材３５としては、例えばシリコン樹脂やウレタン樹脂を適用することができる。本実施形態においてはシリコン樹脂を適用している。尚、図２（ａ），（ｂ）において、符号３６は回路基板２０から外部に出力するための外部出力端子３６であり、符号３７は、外部出力端子３６の一端側が開口部に引き出されてなるコネクタ３７である。

次に、ケース３０への超音波振動子１０の組み付けの一例を示す。超音波振動子１０に筒状弾性体３３及び発泡弾性体３４を配置した状態で、ケース３０の開口面３２から超音波振動子１０を挿入する。このとき、保護部１８（接続ピン１５を含む）をケース３０に設けたガイド部３１の位置決め用孔３１ａに挿入する。これにより、ケース３０に対して超音波振動子１０が所定の配置となり、接続ピン１５が回路基板２０のスルーホール２１に貫通配置される。この状態ではんだ付けが実施され、圧電素子１２と回路基板２０が電気的に接続される。また、外部出力端子３６と回路基板２０との接続部位もはんだ付けが実施され、外部に出力が可能な構成となる。そして、はんだ付け実施後、ケース３０の回路基板配置側の内部空間に防湿性部材３５が充填される。尚、回路基板２０は、超音波振動子１０が配置される前にケース３０に配置されても良いし、超音波振動子１０の配置後に、ケース３０に配置されても良い。また、回路基板配置側のケース３０の開口面をカバーで被覆する構成としても良い。

このように、本実施形態においては、防水性を有し、接続ピン１５をベース１４から所定範囲被覆する保護部１８を超音波振動子１０に設け、ケース３０に保護部１８に対応した位置決め用孔３１ａを有するガイド部３１を設け、位置決め用孔３１ａに保護部１８を挿入することで、ケース３０（回路基板２０）に対して超音波振動子１０（接続ピン１５）を位置決めする構成としている。従って、保護部１８によって接続ピン１５の湾曲や折曲等を防止することができるので、従来よりも作業性が向上される。

また、例えば超音波振動子１０と筒状弾性体３３との界面から水分が侵入することも考えられるが、接続ピン１５は、ベース１４からガイド部３１までの間が防水性材料からなる保護部１８によって完全に被覆されている。従って、従来よりも腐食やリークに対する防水性が向上される。特に本実施形態において、保護部１８の被覆範囲は、超音波振動子１０がケース３０に対して位置決めされた状態で、ガイド部３１よりも回路基板配置側の内部空間に露出し、且つ、回路基板２０の表面に接触しない範囲で設定されている。従って、ベース１４から突出する接続ピン１５が、保護部１８と防湿性部材３５とによって完全に被覆されるので、防水性がより向上されている。また、保護部１８と回路基板２０との間に隙間があるので、保護部１８から回路基板２０に振動が伝達されるのを防止することができる。

また、本実施形態においては、接続ピン１５を含む保護部１８とガイド部３１の位置決め用孔３１ａを、超音波振動子１０（ハウジング１１）の中心軸からずれた位置に設けている。従って、保護部１８を位置決め用孔３１ａに挿入すれば、超音波センサ１００は所望の指向性を得ることができる。円形状の振動面１１ｂを有し、水平方向と垂直方向で指向性が異なる超音波センサ１００において、ケース３０に対する超音波振動子１０の組み付け方向の間違いを防止することができる。

また、本実施形態においては、超音波振動子１０のベース１４とケース３０のガイド部３１との間に発泡弾性体３４を設けるだけでなく、超音波振動子１０の保護部１８に対応するベース１４上にも発泡弾性体１９を設けている。従って、発泡弾性体１９，３４によって、ハウジング１１の内部に生じる不要振動が接続ピン１５を介して回路基板２０に伝播されるのを効率良く抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図３〜図５に基づいて説明する。図３は、本実施形態における超音波振動子１０の概略構成を示す図であり、（ａ）は保護部形成面側から見た平面図、（ｂ）は側面図である。図４は、本実施形態における筒状弾性体３３の概略構成を示す図であり、（ａ）はケース３０への挿入側から見た平面図、（ｂ）は側面図である。図５は、超音波振動子１０、筒状弾性体３３、及びケース３０の位置決めを説明するための斜視図であり、（ａ）は超音波振動子１０と筒状弾性体３３の組み付け、（ｂ）はケース３０への超音波振動子１０の組み付けを示す図である。

第２の実施形態における超音波センサ１００は、第１の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

ハウジング１１の底部１１ａの振動に伴って生じる不要振動が、ハウジング１１の側面からケース３０に伝播されるのを抑制するために筒状弾性体３３を適用する構成において、筒状弾性体３３を超音波振動子１０に被着させた後では、筒状弾性体３３と超音波振動子１０と位置調整が困難である。また、ハウジング１１の筒部１１ｃは筒状弾性体３３によって被覆されてしまう。

そこで、本実施形態においては、超音波センサ１００を構成する超音波振動子１０、筒状弾性体３３、及びケース３０を相互に位置決めしやすい構成を提供する。

具体的には、図３〜図５に示すように、超音波振動子１０のベース１４に、その先端が筒状弾性体３３を被着した状態で筒状弾性体３３の外周面３３ｂよりも外周側に突出する第１の基準部１４ａを設け、筒状弾性体３３に外周面３３ｂに、ケース３０への挿入方向に沿って第１の基準部１４ａの突出先端よりも低く設けられた突起状の第２の基準部３３ｃを設けた。また、超音波振動子１０が挿入されるケース３０の開口面３２を構成する部位に、開口面３２から超音波振動子１０の挿入方向に沿って、第１の基準部１４ｃの突出先端をガイドする溝状の第３の基準部３８を設けた。尚、図４（ａ），（ｂ）において、符号３３ｄは、筒状弾性体３３に設けられた挿入側の係止部であり、この係止部３３ｄは、ガイド部３１に設けられた位置決め用孔３１とは別の貫通孔（図示略）を貫通して、ガイド部３１の回路基板側面（裏面）に係止し、係止部３３ａとともにケース３０を狭持する。また、符号３３ｅは第１の基準部１４ａに対応して設けられた切り欠き部である。また、符号３３ｆは、筒状弾性体３３の筒状内部を示す線（破線）であり、本実施形態においては、超音波振動子１０の側面全面だけでなく、保護部１８の設けられた面の一部も保護される構成となっている。

従って、超音波振動子１０の挿入方向において、第２の基準部３３ｃに対して第１の基準部１４ａが同一直線上に配置されるように、超音波振動子１０に筒状弾性体３３を被着させると、この被着状態で、超音波振動子１０の第１の基準部１４ａと筒状弾性体３３の第２の基準部３３ｃは、挿入方向において同一直線上となり、第１の基準部１４ａの突出先端は、筒状弾性体３３の外周面３３ｂから露出する。そして、ケース３０に設けられた溝状の第３の基準部３８に第１の基準部１４ａの突出先端をガイドさせた状態で、超音波振動子１０を開口面３２からケース３０内に挿入することで、保護部１８がガイド部３１の位置決め用孔３１ａを貫通し、接続ピン１５が回路基板２０のスルーホール２１を貫通する。また、筒状弾性体３３の係止部３３ｄがガイド部３１に設けられた貫通孔（図示略）を貫通し、両係止部３３ａ，３３ｄによりケース３０に超音波振動子１０が固定される。

このように、本実施形態によると、超音波振動子１０、筒状弾性体３３、及びケース３０を簡単な作業で精度良く組み付けることができる。また、不要振動を抑制する筒状弾性体３３を被着させる構成であっても、水平方向と垂直方向で指向性が異なる超音波センサ１００において、ケース３０に対する超音波振動子１０の組み付け方向の間違いを防止することができる。

尚、第１の基準部１４ａ、第２の基準部３３ｃ、及び第３の基準部３８の形態は、上記例に限定されるものではない。超音波振動子１０に設けられる第１の基準部１４ａは、筒状弾性体３３を被着させた状態で露出すれば良く、筒状弾性体３３に設けられる第２の基準部３３ｃは、外周面３３ｂに設けられて第１の基準部１４ａとの位置合わせ基準となるものであれば良く、ケース３０に設けられる第３の基準部３８は、第１の基準部１４ａ若しくは第２の基準部３３ｃとの位置合わせ基準となるものであれば良い。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。

超音波振動子１０に設けられた保護部１８を位置決めするガイド部３１の構成は、本実施形態に示す構成に限定されるものではない。例えば図６に示すように、位置決め用孔３１ａとともに、位置決め用孔３１ａとは別の貫通孔として、第２の実施形態で示した係止部３３ｄを貫通する貫通孔３１ｂを設けても良い。また、例えば発泡弾性体３４が配置されない構成においては、図７に示すように、超音波振動子１０のベース１４とケース３０のガイド部３１との間の空間に防湿性部材３５を配置するための貫通孔３１ｃを設けても良い。上述のように、位置決め用孔３１ａとは異なる貫通孔３１ｂ，３１ｃをガイド部３１に設ける場合、貫通孔３１ｂ，３１ｃに保護部１８が誤挿入されるのを防止するため、超音波振動子１０（ハウジング１１）の中心軸（図６，７に示す一点鎖線の交点）を中心として超音波振動子１０を回転させても保護部１８が挿入されない形状又は挿入されない位置に貫通孔３１ｂ，３１ｃを設けることが好ましい。尚、図６、７はガイド部３１の変形例を示すケース３０の平面図であり、図２（ｂ）に対応している。

さらには、ガイド部３１は位置決め用孔３１ａに保護部１８を挿通させて位置決めする構成に限定されるものではない。例えば板状部に設けられた溝によって保護部１８を位置決めする構成としてもよい。

また、本実施形態においては、ベース１４が超音波振動子１０の裏面側全面に配置された例を示した。しかしながら、ベース１４は接続ピン１５を貫通固定するためものであり、その構成は上記例に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、スペーサ１３が超音波振動子１０の裏面側の殆どの領域に配置され、接続ピン１５を保持する僅かな領域にのみベース１４が配置された構成としても良い。尚、図８は、超音波振動子１０の構成の変形例を示す断面図である。

また、本実施形態においては、超音波振動子１０の指向性を規定するために、接続ピン１５を含む保護部１８を、超音波振動子１０（ハウジング１１）の中心軸からずれた位置に設ける例を示した。しかしながら、それ以外にも、保護部１８とそれに対応するガイド部３１の位置決め用孔３１ａ形状によっても、超音波振動子１０の指向性を規定することができる。例えば図９に示すように、保護部１８（及び位置決め用孔３１ａ）の形状を、超音波振動子１０（ハウジング１１）の中心軸を軸として回転対称とはならない形状としても良い。この場合、保護部１８を中心軸上に設ける構成であっても、保護部１８によって超音波振動子１０の指向性を規定することができる。

本実施形態の超音波センサを構成する超音波振動子を説明するための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は振動面の裏面側から見た平面図である。 図１に示す超音波振動子を有する超音波センサの概略構成を説明するための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はケースを超音波振動子の配置側の裏面側から見た平面図である。 第２の実施形態における超音波振動子の概略構成を示す図であり、（ａ）は保護部形成面側から見た平面図、（ｂ）は側面図である。 第２の実施形態における筒状弾性体の概略構成を示す図であり、（ａ）はケースへの挿入側から見た平面図、（ｂ）は側面図である。 超音波振動子、筒状弾性体、及びケースの位置決めを説明するための斜視図であり、（ａ）は超音波振動子と筒状弾性体の組み付け、（ｂ）はケースへの超音波振動子の組み付けを示す図である。 ガイド部の変形例を示す図である。 ガイド部の変形例を示す図である。 超音波振動子の構成の変形例を示す図である。 保護部の変形例を示す図である。

符号の説明

１０・・・超音波振動子
１１・・・ハウジング
１１ａ・・・底部
１１ｂ・・・振動面
１２・・・圧電素子
１４・・・ベース
１５・・・接続ピン
１８・・・保護部
１９，３４・・・発泡弾性体
２０・・・回路基板
２１・・・スルーホール
３０・・・ケース
３１・・・ガイド部
３１ａ・・・位置決め用孔
３３・・・筒状弾性体
１００・・・超音波センサ

Claims (18)

1. 有底筒状のハウジングと、前記ハウジングの底部内面に固定された圧電素子と、前記圧電素子と電気的に接続され、一端が前記ハウジングの外部に引き出された接続ピンと、絶縁材料からなり、前記接続ピンが貫通配置された状態で前記ハウジングに固定されたベースと、により構成される超音波振動子と、
   開口面を有し、前記超音波振動子が前記開口面から挿入されて内部に組み付けられる中空状のケースとを備え、
   前記超音波振動子を前記ケースに組み付けた状態で、前記圧電素子と前記ケース内に配置された回路基板とを前記接続ピンを介して電気的に接続してなる超音波センサであって、
   前記超音波振動子に、防水性を有する絶縁材料からなり、前記接続ピンを前記ベースから前記ハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆する保護部を設け、
   前記ケースの前記超音波振動子と前記回路基板の配置位置の間に、前記保護部を位置決めするガイド部を設けたことを特徴とする超音波センサ。
2. 前記ベースは、弾性部材からなるスペーサを介して、前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
3. 前記保護部は、複数の前記接続ピンを一体的に被覆していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波センサ。
4. 前記保護部は、前記ベースと同一材料を用いて一体的に構成された突起部であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の超音波センサ。
5. 前記保護部は、前記ベースと別部材として構成され、前記ベースに固定されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の超音波センサ。
6. 前記ガイド部は、前記保護部に対応する位置決め貫通孔が設けられたガイド板であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の超音波センサ。
7. 前記ガイド部は、中空状の前記ケースの内部を区画しており、
   前記保護部は、その先端が少なくとも前記ガイド部よりも前記回路基板配置側に露出し、前記回路基板配置側に充填された防湿性部材によって被覆されていることを特徴とする請求項６に記載の超音波センサ。
8. 前記ガイド部は、前記位置決め貫通孔とは別の貫通孔を有し、
   この貫通孔は、前記保護部が挿入されない形状又は挿入されない位置に設けられていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の超音波センサ。
9. 前記超音波振動子は、前記ハウジングの底部が円形状であり、その指向性が水平方向と垂直方向とで異なっており、
   前記保護部及び前記位置決め貫通孔の形状を、前記超音波振動子の中心軸を軸とした回転対称とはならない形状としたことを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の超音波センサ。
10. 前記超音波振動子は、前記ハウジングの底部が円形状であり、その指向性が水平方向と垂直方向とで異なっており、
    前記接続ピン、前記保護部、及び前記位置決め貫通孔の配置を、前記超音波振動子の中心軸からずれた位置としたことを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の超音波センサ。
11. 前記超音波振動子と前記ガイド部との間に、振動を抑制する第１の弾性体を設けたことを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の超音波センサ。
12. 前記超音波振動子の前記保護部に対応する前記ベース上に、振動を抑制する第２の弾性体を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の超音波センサ。
13. 振動を抑制する筒状弾性体を前記超音波振動子に被せた状態で、前記ケースに組み付ける構成であって、
    前記超音波振動子は、前記筒状弾性体を被せた状態で露出する第１の基準部を有し、
    前記筒状弾性体は、外周面に、前記第１の基準部との位置合わせ基準となる第２の基準部を有し、
    前記ケースは、前記第１の基準部若しくは前記第２の基準部との位置合わせ基準となる第３の基準部を有することを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項に記載の超音波センサ。
14. 前記第１の基準部は、前記ベースに設けられ、その先端が前記ケース内に配置される前記筒状弾性体の外周面よりも外周側に突出し、
    前記第２の基準部は、前記筒状弾性体の外周面に、前記ケースへの挿入方向に沿って前記第１の基準部の突出先端よりも低く設けられた突起若しくは溝であり、
    前記第３の基準部は、前記開口面から前記超音波振動子の挿入方向に沿って設けられ、前記第１の基準部の突出先端をガイドする溝であることを特徴とする請求項１３に記載の超音波センサ。
15. 車両のバンパに取り付けられることを特徴とする請求項１〜１４いずれか１項に記載の超音波センサ。
16. 有底筒状のハウジングと、
    前記ハウジングの底部内面に固定された圧電素子と、
    前記圧電素子と電気的に接続され、一端が前記ハウジングの外部に引き出された接続ピンと、
    絶縁材料からなり、前記接続ピンが貫通配置された状態で前記ハウジングに固定されたベースとを有し、
    指向性が水平方向と垂直方向とで異なるように構成された超音波振動子であって、
    防水性を有する絶縁材料からなり、前記接続ピンを前記ベースから前記ハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆する保護部をさらに有し、
    前記接続ピン、及び前記保護部の配置を、前記超音波振動子の中心軸からずれた位置としたことを特徴とする超音波振動子。
17. 有底筒状のハウジングと、
    前記ハウジングの底部内面に固定された圧電素子と、
    前記圧電素子と電気的に接続され、一端が前記ハウジングの外部に引き出された接続ピンと、
    絶縁材料からなり、前記接続ピンが貫通配置された状態で前記ハウジングに固定されたベースとを有し、
    指向性が水平方向と垂直方向とで異なるように構成された超音波振動子であって、
    防水性を有する絶縁材料からなり、前記接続ピンを前記ベースから前記ハウジング外部の端部に向けて所定範囲被覆する保護部をさらに有し、
    前記保護部の形状を、前記超音波振動子の中心軸を軸とした回転対称とはならない形状としたことを特徴とする超音波振動子。
18. 前記ベースは、弾性部材からなるスペーサを介して、前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の超音波振動子。

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