JP4432245B2 - Ultrasonic transducer - Google Patents

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    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を発振すると共に障害物からの反射波を受信して障害物の存在を検知する、車載用等として用いられる超音波センサに適用できる超音波振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車載用の障害物検知を行う超音波センサとしては、超音波センサから超音波を空気中に発振し、検知対象物等の障害物に反射させて、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、警報等を発するような構成になっているものがある。
【０００３】
このような超音波センサの取付状態を図１９に示す。この超音波センサ２４は自動車２２のバンパー２３に取付けられている。ここで、バンパー２３周辺に存在する自動車２２の移動の支障となる障害物を検知すると共に、路面等の、自動車２の移動の支障とならないものを検知しないようにするためには、路面に対して水平方向に広く、鉛直方向に狭い検知エリアを有する超音波センサ２４を使用することが好ましい。
【０００４】
このような、路面に対して水平方向に広く、鉛直方向に狭い異方向性の指向特性を有する超音波センサ２４のための超音波振動子Ａとしては、これまでに、特願平１１−２４６６７４号として出願した明細書等に記載の超音波振動子を提案している。この超音波振動子の構造を図２，３に示す。この超音波振動子Ａは、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面１ａであるケース体１の閉塞面１ａの内面側に圧電素子８を配設し、この閉塞面１ａにて発生される超音波の異方向性の指向特性を有し、ケース体１を、金属製の板材から形成された閉塞面１ａの縦横の長さの比を調整することが可能である金属ケース２と、合成樹脂材からなる樹脂ケース３とで構成したものである。またこの超音波振動子Ａの作製にあたっては、金属ケース２のための金属製の板材の加工には鍛造工程や切削工程が不要であるため、金属ケース２を安価且つ容易に形成し得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような一端面が開口すると共に他端面が閉塞面１ａであるケース体１にて構成された超音波振動子Ａでは、閉塞面１ａの内面側に配設された圧電素子８が振動すると、ケース体１の内側の内周面付近の、閉塞面１ａと垂直な領域である側面部１ｂに向けて、閉塞面１ａから機械的な振動エネルギーが伝達され、閉塞面１ａの振動エネルギーは閉塞面１ａのみが振動する場合よりも小さくなるものであった。
【０００６】
特にケース体１が、合成樹脂材からなる樹脂ケース３と金属ケース２とで構成される場合は、超音波振動子Ａは金属ケース２の部分が板材により構成されるため、図２０（ｂ）に示すように、ケース体１の側面部１ｂの強度が弱く、この側面部１ｂが圧電素子８を配設した閉塞面１ａの振動に追従して振動するものであった。このため、機械的な振動エネルギーが閉塞面１ａから側面部１ｂへとより分散しやすくなり、閉塞面１ａの振動エネルギーは閉塞面１ａのみが振動する場合よりも更に小さくなるものであった。
【０００７】
また、図２０（ａ）に概念的に示すように、圧電素子８が接続されている回路は負荷抵抗２５を有するものであり、圧電素子８の振動による閉塞面１ａからの超音波の発振終了後にケース体１に残留した機械的残留エネルギーは大部分が閉塞面１ａに配設された圧電素子８によって電気的エネルギーに変換され、負荷抵抗２５によって熱として消費されるが、機械的振動エネルギーが圧電素子８の配設された閉塞面１ａ以外の部分に分散している場合は、超音波の発振終了後に機械的残留エネルギーが消費されにくくなり、残響が長くなって反射波の受信精度が悪化し、超音波振動子Ａの応答性が悪くなるものであった。
【０００８】
さらに、超音波振動子Ａを自動車２２のバンパー２３に取り付ける際に、取り付け治具によって超音波振動子Ａに及ぼされる応力により、側面部１ｂが容易に変位し、その結果、超音波振動子Ａの振動特性が変化するおそれがあった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、超音波の出力を向上すると共に密閉性を向上し、また超音波を受信する際の応答性を向上し、また超音波の発振方向に異方向性の指向特性が付与されている場合の振動特性を安定にすることができるなどの、特性が向上された超音波振動子を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る超音波振動子は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面１ａであるケース体１の閉塞面１ａの内面側に圧電素子８を配設し、この閉塞面１ａにて発生される超音波が異方向性の指向特性を有する超音波振動子Ａであって、剛性の高い部材からなる中蓋１２に、この中蓋１２とケース体１との境界部に封止材２６を介在させる際の封止材２６の流動を促すための流動経路１２ａを形成し、この中蓋１２をケース体１の内側に挿入し、この中蓋１２とケース体１との境界部に封止材２６を充填して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、封止材２６として接着剤１３を用い、中蓋１２とケース体１との境界部に接着剤１３を介在させて成ることを特徴とするものである。
【００１６】
また請求項３の発明は、請求項１又は２の構成に加えて、中蓋１２を成形品にて成形して成ることを特徴とするものである。
【００１７】
また請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、中蓋１２を制振性に優れた樹脂材料の成形品にて成形して成ることを特徴とするものである。
【００１８】
また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、中蓋１２の形状を、ケース体１の閉塞面１ａを水平に配置した状態におけるこの閉塞面１ａと垂直な少なくとも一つの断面形状が工字状となるように形成して成ることを特徴とするものである。
【００１９】
また請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、ケース体１の閉塞面１ａの内面側に配設された圧電素子８に接続された電力伝送用のリード線７をケース体１の閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に導出するためのリード用通路１８を中蓋１２に設けて成ることを特徴とするものである。
【００２０】
また請求項７の発明は、請求項６の構成に加えて、リード用通路１８に粘弾性材１９を充填して成ることを特徴とするものである。
【００２１】
また請求項８の発明は、請求項７の構成に加えて、リード用通路１８に粘弾性材１９を充填する際の粘弾性材１９の流動を促すための流動経路２０を中蓋１２に設けて成ることを特徴とするものである。
【００２３】
また請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかの構成に加えて、ケース体１の閉塞面１ａの内面側に位置する圧電素子８に接続された電力伝送用のリード線７を中蓋１２に固定して成ることを特徴とするものである。
【００２４】
また請求項１０の発明は、請求項９の構成に加えて、ケース体１の閉塞面１ａの内面側に位置する圧電素子８に接続されると共に中蓋１２に固定されたリード線７に、より線径の大きいリード線７ａを接続し又は導通させて成ること特徴とするものである。
【００２５】
また請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれかの構成に加えて、ケース体１を金属にて構成して成ることを特徴とするものである。
【００２６】
また請求項１２の発明は、請求項１乃至１０のいずれかの構成に加えて、ケース体１を金属製の板材から形成される金属ケース２と合成樹脂材からなる樹脂ケース３とで構成して成ることを特徴とするものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
本発明に係る超音波振動子Ａは、一端が開口する開口面１ｃとして形成されると共に他端が閉塞面１ａとして構成されるケース体１の閉塞面１ａの内面側に圧電素子８を配設して構成される。このケース体１は金属にて構成することができ、また金属製の板材から形成される金属ケース２と合成樹脂材からなる樹脂ケース３とで構成することもできる。
【００２９】
図２，３は金属製の板材から形成される金属ケース２と合成樹脂材からなる樹脂ケース３とでケース体１を構成し、このケース体１に対して圧電素子８を配設した様子を示す。
【００３０】
金属ケース２は、振動部４と振動抑止部５とから構成されている。振動部４は厚みがほぼ均一な矩形状の板状に形成され、一面が超音波送受信面４ｃとして形成されており、また他面は圧電素子８が配設される配設面４ｄとして形成されている。振動抑止部５は振動部４の外縁から配設面４ｄ側に向けて延設されて筒状に形成されている。ここで振動部４の外縁を構成する４個の辺のうちの、対向し合う一対の辺と、振動抑止部５との間にはそれぞれ金属ケース２の内側と外側とを連通する開口部９が形成されており、そのためこの一対の辺が、振動抑止部５と直接には接続されていない非接続部４ｂとしてそれぞれ形成されている。また他の対向し合う一対の辺は振動抑止部５と直接接続された接続部４ａとしてそれぞれ形成されている。すなわち、振動部４の外縁に沿って交互に形成された接続部４ａと非接続部４ｂとが、接続部４ａ同士の並び方向と非接続部４ｂ同士の並び方向とが略直交するように配置されているものである。
【００３１】
樹脂ケース３は、剛性が高く制振性に優れた合成樹脂材にて形成される。この樹脂ケース３は前面が円形状、背面が前面よりも径が大きい円形状に形成されており、前面と背面とを接続する外周面には、前面側よりも背面側の方が径が大きくなるように段差５ａが形成されている。この樹脂ケース３には前面及び背面にて開口する前後方向の貫通孔が形成されており、この貫通孔の内部が配置部６として構成されている。この配置部６の内周形状は、金属ケース２の振動抑止部５の外周面形状と略同一の形状及び寸法を有する断面略矩形状に形成されている。
【００３２】
金属ケース２は、配置部６内に保持されているものであり、このとき金属ケース２の振動部４は配置部６の、前面側の開口を塞ぐと共に振動部４の超音波送受信面４ｃが樹脂ケース３の前面と略面一になるように配置される。また振動抑止部５は配置部６の内面に密接して配置され、配置部６の内面において樹脂ケース３に固定されている。そのため、配置部６の外縁のうち、一対の接続部４ａは樹脂ケース３に固定され、一対の非接続部４ｂは固定されずに撓みやすくなっている。またここで配置部６の、振動部４にて閉塞される側の開口には、金属ケース２の開口部９から金属ケース２の内側に向けて突出する突出部２７が突設されている。
【００３３】
圧電素子８は、振動部４の配設面４ｄに電気的に接続されて配設されている。また金属ケース２の振動抑止部５と、圧電素子８の、配設面４ｄに接続されていない側の面には、それぞれリード線７が接続されている。
【００３４】
このようにして構成される超音波振動子Ａは、リード線７間にパルス電圧を印加し、またリード線７間に発生する電圧を測定する制御回路を接続することにより、超音波センサとして構成することができる。そしてリード線７間にパルス電圧を印加すると圧電素子８が振動し、それに従って振動部４が振動して超音波を発振する。また、この振動部４から発振した超音波が障害物等にあたって反射し、この反射波が振動部４の超音波送受信面４ｃにあたると、振動部４が振動し、それに応じて圧電素子８が振動する。このとき圧電素子８内に起電力が発生するものであり、リード線７間の起電力を検知することにより、障害物の有無を検知することができる。
【００３５】
このような超音波振動子Ａを自動車のバンパー等の、取付対象物に取付ける場合は、取付対象物に形成した開口に超音波振動子Ａを、開口部９においてケース体１の閉塞面１ａが外部に露出するように配設する。このとき特に車載用として超音波振動子Ａを自動車のバンパー等に配設する場合は、ケース体１の閉塞面１ａを水平面に対して略垂直に配置すると共に、振動部４における一対の接続部４ａが水平方向に並ぶように配置され、一対の非接続部４ｂが鉛直方向に並ぶように配置される。
【００３６】
超音波振動子Ａから超音波を発振する場合、超音波送受信面４ｃでの振動部４における水平方向（一方の接続部４ａから他方の接続部４ａへと向う方向）の振動モードは単純な撓み振動であるが、鉛直方向（一方の非接続部４ｂから他方の非接続部４ｂへと向う方向）の振動モードは、非接続部４ｂが樹脂ケース３に固定されていないために撓みやすくなっているので、水平方向の振動モードに比べて平面振動が大きくなるものであり、振動部４を厚みが略均一な平板状に形成したとしても、振動部４に複数種の振動モードを発生させることができる。その結果、振動部４の振動により発生する超音波の発振方向は、水平方向に比べて鉛直方向に広がらずに鋭くなり、振動部４から発振される超音波には、全体として水平方向には広がるが鉛直方向への広がりが狭くなる異方向性を持つ指向性が付与される。それに従って超音波振動子Ａの検知エリアは、水平方向に広く、垂直方向に狭いものとなるものであり、しかも超音波の送波出力が向上されるものである。そのため、このような超音波振動子Ａを特に車載用として用いると、路面等の、自動車の移動の支障とならないものを検知しないようにすることができるものである。
【００３７】
また超音波振動子Ａから発振される超音波自身が異方向性を持つ指向性を有するため、超音波振動子Ａからの超音波の発振方向である前方に超音波に指向性を付与するためのホーン等を設ける必要がなく、超音波振動子Ａの前方に窪み等を形成せずに超音波振動子Ａを直接外部に露出させることができるものであり、超音波振動子Ａの前方に雨水、雪、埃等の異物が溜ることを防ぎ、このような異物によって超音波振動子Ａから発振される超音波の異方向性の指向特性の変化や誤作動を防止することができるものであり、障害物を検知できる検知エリアが変化したり、障害物が存在しないにもかかわらず、障害物があるかのように報知してしまうというような事態を防ぐことができるものである。
【００３８】
また、超音波振動子Ａを取付対象物に取付けた状態において、ケース体１の閉塞面１ａを取付対象物の表面と面一になるように配設することができ、ホーン等が取付対象物の表面から突出したり、開口が外部に露出するようなことがなく、取付状態における外観を向上することができるものである。
【００３９】
またこのような超音波振動子Ａにおいて、樹脂ケース３を形成するにあたっては、成形金型のキャビティ内に金属ケース２を配置した状態でキャビティ内に樹脂ケース３を成形するインサート成形により、金属ケース２に樹脂ケース３を一体に成形してケース体１を作製することができる。このようにすると、樹脂ケース３を成形すると同時にケース体１を作製することができ、超音波振動子Ａの作製工程を削減することができるものであり、しかも金属ケース２の振動抑止部５と樹脂ケース３の配置部６の内面との密着性を向上して、金属ケース２の振動部４の接続部４ａを樹脂ケース３に安定して固定することができ、超音波振動子Ａの作動安定性を向上することができるものである。
【００４０】
図５はケース体１を金属のみにて構成し、このケース体１に対して圧電素子８を配設した様子を示す。
【００４１】
ケース体１は前面と背面とが略同一形状の円柱状に形成されている。このケース体１の内部には背面に開口する配置部６が形成されており、前面が閉塞面１ａ、背面が開口面１ｃとして形成されている。ここで、配置部６の閉塞面１ａと平行な断面形状は一方向がこの方向と直交する方向よりも長い形状に形成されており、図示の例では外周形状が一対の対向し合う長辺６ａ，６ａ及びこの長辺６ａ，６ａと直交する一対の対向し合う短辺６ｂ，６ｂからなる矩形状に形成されている。また閉塞面１ａは超音波送受信面４ｃとして形成されており、閉塞面１ａの内面側は圧電素子８が配設される配設面４ｄとして形成されている。
【００４２】
圧電素子８は、配設面４ｄに電気的に接続されて配設されている。また配置部６の内周面と、圧電素子８の配設面４ｄに接続されていない側の面には、それぞれリード線７が接続されている。
【００４３】
このような超音波振動子Ａを自動車のバンパー等の、取付対象物に取付ける場合は、取付対象物に形成した開口に超音波振動子Ａを、開口部９においてケース体１の閉塞面１ａが外部に露出するように配設する。このとき特に車載用として超音波振動子Ａを自動車のバンパー等に配設する場合は、ケース体１の閉塞面１ａを水平面に対して略垂直に配置すると共に、配置部６の断面形状が、一対の長辺６ａが水平方向に並ぶように配置され、一対の短辺６ｂが鉛直方向に並ぶように配置される。
【００４４】
超音波振動子Ａから超音波を発振する場合、超音波送受信面４ｃにおける鉛直方向（一方の短辺６ｂから他方の短辺６ｂへと向う方向）の振動モードは、水平方向（一方の長辺６ａから他方の長辺６ａへと向う方向）の振動モードに比べて平面振動が大きくなり、超音波送受信面４ｃに複数種の振動モードを発生させることができる。その結果、超音波送受信面４ｃの振動により発生する超音波の発振方向は、水平方向に比べて鉛直方向に広がらずに鋭くなり、超音波送受信面４ｃから発振される超音波には、全体として水平方向には広がるが鉛直方向への広がりが狭くなる異方向性を持つ指向性が付与される。それに従って超音波振動子Ａの検知エリアは、水平方向に広く、垂直方向に狭いものとなるものであり、しかも超音波の送波出力が向上されるものである。そのため、このような超音波振動子Ａを特に車載用として用いると、路面等の、自動車の移動の支障とならないものを検知しないようにすることができるものである。
【００４５】
また超音波振動子Ａから発振される超音波自身が異方向性を持つ指向性を有するため、超音波振動子Ａからの超音波の発振方向である前方に超音波に指向性を付与するためのホーン等を設ける必要がなく、超音波振動子Ａの前方に窪み等を形成せずに超音波振動子Ａを直接外部に露出させることができるものであり、超音波振動子Ａの前方に雨水、雪、埃等の異物が溜ることを防ぎ、このような異物によって超音波振動子Ａから発振される超音波の異方向性の指向特性の変化や誤作動を防止することができるものであり、障害物を検知できる検知エリアが変化したり、障害物が存在しないにもかかわらず、障害物があるかのように報知してしまうというような事態を防ぐことができるものである。
【００４６】
また、超音波振動子Ａを取付対象物に取付けた状態において、ケース体１の閉塞面１ａを取付対象物の表面と面一になるように配設することができ、ホーン等が取付対象物の表面から突出したり、開口が外部に露出するようなことがなく、取付状態における外観を向上することができるものである。
【００４７】
本発明では、このように構成される超音波振動子Ａのケース体１の内部を封止樹脂や粘弾性材で封止したり、あるいはケース体の内部に中蓋を配置したりすることにより、超音波振動子Ａの特性を向上したものである。
【００４８】
以下において本発明を、具体的な実施形態を挙げて説明する。
【００４９】
(参考形態１)
超音波振動子Ａの構成を、図１を示して説明する。
【００５０】
この参考形態では図２，３に示すように金属製の板材から形成される金属ケース２と合成樹脂材からなる樹脂ケース３とでケース体１を構成し、このケース体１に対して圧電素子８を配設したものである。また、配置部６の内部には、フェルト等にて形成された吸音材１１が配設されており、この吸音材１１は、圧電素子８の、振動部４とは反対側に、僅かに離間させた状態で配置されている。
【００５１】
また、図１に示すように、配置部６の内部には、吸音材１１の表面から開口面１ｃに亘って、樹脂からなる充填材１０が充填されており、これによりケース体１の内部が樹脂にて封止されている。この樹脂からなる充填材１０としては、時間の経過と共に硬化する樹脂を用いることができ、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。このような充填材１０を形成するにあたっては、例えば液状のエポキシ樹脂を配置部６内に注入した後、加熱硬化するものである。
【００５２】
このように形成された超音波振動子Ａでは、充填材１０によって開口面１ｃが閉塞されることにより、超音波振動子Ａの防水性を向上し、防滴仕様の超音波センサを得ることができる。また圧電素子８を振動させて超音波を発振させる際に、図１（ｃ）に示すように、配置部６の内周面付近の領域（以下、側面部１ｂという）が充填材１０によって固定されることで圧電素子８が配設された閉塞面１ａに振動エネルギーが集中し、出力音圧が大きくなるものである。また、圧電素子８の振動を停止させて超音波振動子Ａの駆動を終了した後に、超音波振動子Ａに残留する機械的振動エネルギーが圧電素子８によって電気エネルギーに変換されて、圧電素子８に接続された回路の負荷抵抗によって熱として消費される際に、圧電素子８が配設された閉塞面１ａにケース体１の振動が集中することにより、機械的振動エネルギーが圧電素子８によって効率よく電気エネルギーに変化され、更に負荷抵抗によって消費されることとなる。その結果、超音波振動子Ａの振動が速やかに減衰されることとなって残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して超音波振動子Ａの応答性が向上するものである。
【００５３】
また、上記の構成において、充填材１０をシリコーン等の粘弾性材にて構成することもできる。このようにすると、閉塞面１ａの振動に追従して側面部１ｂが振動したとしても、圧電素子８の振動を停止させて超音波振動子Ａの駆動を終了した後に、側面部１ｂに残留した振動エネルギーを粘弾性材からなる充填材１０が固有のヒステリシス特性によって熱として吸収する。その結果、超音波振動子Ａの残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して応答性能が向上するものである。
【００５４】
（参考形態２）
図４に本参考形態の構成を示す。
【００５５】
この参考形態では図２，３に示すように金属製の板材から形成される金属ケース２と合成樹脂材からなる樹脂ケース３とでケース体１を構成し、このケース体１に対して圧電素子８を配設したものである。また、配置部６の内部には、フェルト等にて形成された吸音材１１が配設されており、この吸音材１１は、圧電素子８の、振動部４とは反対側に、僅かに離間させた状態で配置されている。
【００５６】
このケース体１の配置部６内には、中蓋１２が配置されている。この中蓋１２は配置部６内において、吸音材１１の表面から開口面１ｃに亘って配置されており、この中蓋１２と配置部６の内周面との間の境界領域における隙間は封止材２６にて封止されている。封止材２６としてはエポキシ樹脂等のような樹脂の硬化物や、シリコーン等の粘弾性材を用いることができる。ここで、図示はしていないが中蓋１２の開口面１ｃ側の端面が開口面１ｃよりも内方に配置されるように中蓋１２を配置する場合は、配置部６における中蓋１２の端面から開口面１ｃまでの領域をも封止材２６にて封止することができる。
【００５７】
このようにして封止材２６にて中蓋１２とケース体１の配置部６の内面との隙間を封止した結果、ケース体１の開口面１ｃが密閉され、超音波振動子Ａの防水性を向上し、防滴仕様の超音波センサを得ることができる。また圧電素子８を振動させて超音波を発振させる際に、配置部６の側面部１ｂが中蓋１２によって固定されることで圧電素子８が配設された閉塞面１ａに振動エネルギーが集中し、出力音圧が大きくなるものである。また、圧電素子８の振動を停止させて超音波振動子Ａの駆動を終了した後に、超音波振動子Ａに残留する機械的振動エネルギーが圧電素子８によって電気エネルギーに変換されて負荷抵抗によって熱として消費される際に、圧電素子８が配設された閉塞面１ａにケース体１の振動が集中することにより、機械的振動エネルギーが圧電素子８によって効率よく電気エネルギーに変化され、更に負荷抵抗によって消費されることとなる。その結果、超音波振動子Ａの振動が速やかに減衰されることとなって残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して、超音波振動子Ａの応答性が向上するものである。
【００５８】
ここで、上記の中蓋１２は、金属等の剛性の高い材質にて構成することができ、この場合、所望の効果を得ることができる。
【００５９】
また中蓋１２はプラスチック等の成形品にて形成することもできる。この場合は液晶ポリマー等のような制振性に優れたプラスチックの成形品にて形成することが好ましい。液晶ポリマーは、成形時に層状構造を成し、外部から与えられた振動エネルギーを各層間の摩擦によって熱エネルギーとして吸収する働きがあるものであり、このため、中蓋１２の材料に液晶ポリマー等を用いた場合、超音波振動子Ａの駆動終了後にケース体１の側面部１ｂに残留した振動エネルギーを液晶ポリマー等からなる中蓋１２が熱として吸収し、その結果残響が短くなって、反射波の受信精度が向上し、超音波振動子Ａの応答性が向上するものである。
【００６０】
また、特に封止材２６として、エポキシ樹脂等からなる接着剤１３を用い、中蓋１２とケース体１との境界部に接着剤１３を介在させると、配置部６の側面部１ｂを中蓋１２によって更に強固に固定することができて、出力音圧が更に向上すると共に応答性も更に向上するものである。
【００６１】
（参考形態３）
図６に本参考形態の構成を示す。
【００６２】
この参考形態では図５に示すようにケース体１を金属のみにて構成し、このケース体１に対して圧電素子８を配設している。また、配置部６の内部には、フェルト等にて形成された吸音材１１が配設されており、この吸音材１１は、圧電素子８の、振動部４とは反対側に、僅かに離間させた状態で配置されている。
【００６３】
また、配置部６の内部には、フェルト等にて形成された吸音材１１が配設されており、この吸音材１１は、圧電素子８の、振動部４とは反対側に、僅かに離間させた状態で配置されている。
【００６４】
また、このケース体１の配置部６内には、中蓋１２が配置されている。この中蓋１２は配置部６内において、吸音材１１の表面から開口面１ｃに亘って配置されており、この中蓋１２と配置部６の内周面との間の境界領域における隙間は封止材２６にて封止されている。封止材２６としてはエポキシ樹脂等のような樹脂の硬化物や、シリコーン等の粘弾性材を用いることができる。ここで、図示はしていないが中蓋１２の開口面１ｃ側の端面が開口面１ｃよりも内方に配置されるように中蓋１２を配置する場合は、配置部６における中蓋１２の端面から開口面１ｃまでの領域をも封止材２６にて封止することができる。
【００６５】
このようにして封止材２６にて中蓋１２とケース体１の配置部６の内面との隙間を封止した結果、ケース体１の開口面１ｃが密閉され、超音波振動子Ａの防水性を向上し、防滴仕様の超音波センサを得ることができる。また圧電素子８を振動させて超音波を発振させる際に、配置部６の側面部１ｂが中蓋１２によって固定されることで圧電素子８が配設された閉塞面１ａに振動エネルギーが集中し、出力音圧が大きくなるものである。また、圧電素子８の振動を停止させて超音波振動子Ａの駆動を終了した後に、超音波振動子Ａに残留する機械的振動エネルギーが圧電素子８によって電気エネルギーに変換されて負荷抵抗によって熱として消費される際に、圧電素子８が配設された閉塞面１ａにケース体１の振動が集中することにより、機械的振動エネルギーが圧電素子８によって効率よく電気エネルギーに変化され、更に負荷抵抗によって消費されることとなる。その結果、超音波振動子Ａの振動が速やかに減衰されることとなって残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して、超音波振動子Ａの応答性が向上するものである。
【００６６】
ここで、上記の中蓋１２は、金属等の剛性の高い材質にて構成することができ、この場合、所望の効果を得ることができる。
【００６７】
また中蓋１２はプラスチック等の成形品にて形成することもできる。この場合は液晶ポリマー等のような制振性に優れたプラスチックの成形品にて形成することが好ましい。液晶ポリマーは、成形時に層状構造を成し、外部から与えられた振動エネルギーを各層間の摩擦によって熱エネルギーとして吸収する働きがあるものであり、このため、中蓋１２の材料に液晶ポリマー等を用いた場合、超音波振動子Ａの駆動終了後にケース体１の側面部１ｂに残留した振動エネルギーを液晶ポリマー等からなる中蓋１２が熱として吸収し、その結果残響が短くなって、反射波の受信精度が向上し、超音波振動子Ａの応答性が向上するものである。
【００６８】
また、特に封止材２６として、エポキシ樹脂等からなる接着剤１３を用い、中蓋１２とケース体１との境界部に接着剤１３を介在させると、配置部６の側面部１ｂを中蓋１２によって更に強固に固定することができて、出力音圧が更に向上すると共に応答性も更に向上するものである。
【００６９】
（参考形態４）
図７に本参考形態を示す。
【００７０】
この参考形態では図２，３に示すように金属製の板材から形成される金属ケース２と合成樹脂材からなる樹脂ケース３とでケース体１を構成し、このケース体１に対して圧電素子８を配設したものである。また、配置部６の内部には、フェルト等にて形成された吸音材１１が配設されており、この吸音材１１は、圧電素子８の、振動部４とは反対側に、僅かに離間させた状態で配置されている。
【００７１】
また、本参考形態においても、参考形態２と同様の材質からなる中蓋１２を用いるものであるが、本参考形態ではケース体１の配置部６の開口寸法ｔよりも、閉塞面１ａと平行な方向における中蓋１２の寸法ｔ′を大きく形成し、中蓋１２をケース体１の配置部６内に圧入するものである。このようにすると、配置部６の内周面に対して中蓋１２の外周面が圧接することとなって、ケース体１の側面部１ｂが参考形態２の場合よりも強固に固定されることとなり、ケース体１の振動エネルギーがより閉塞面１ａに集中することとなる。その結果、超音波振動子Ａの出力音圧が更に向上し、また残響が短くなって反射波の受信精度が向上し、応答性が更に向上するものである。
【００７２】
（実施形態５）
図８に本実施形態の構成を示す。
【００７３】
本実施形態では、図４に示すように中蓋１２を接着剤１３等の封止材２６を介して配置部６内に配置するにあたり、中蓋１２とケース体１の配置部６との境界部に注入された封止材２６の流動を促すための流動経路１２ａを中蓋１２に形成したものである。図示の例では、略直方体状に形成された中蓋１２の外周面の四つの隅部に、配置部６の閉塞面１ａから開口面１ｃ方向に亘る四個の溝を形成すると共に、閉塞面１ａ側において、隣り合う二つの溝同士を連通する溝を形成することにより、二つの流動経路１２ａがコ字状の溝として形成されている。
【００７４】
このように流動経路１２ａを形成すると、中蓋１２の外面と配置部６の内面に接着剤１３等の封止材２６を介在させた状態で中蓋１２を配置部６内に配置しようとする際に、中蓋１２の外面と配置部６の内面との間に空気の層が介在していても、封止材２６が図８（ｂ）の矢印に示すように流動経路１２ａを、ケース１の開口面１ｃ側から閉塞面１ａ側に流動し、更に閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に向けて流動し、それに伴って空気の層を停滞させることなく配置部６と中蓋１２との境界の隙間から押し出すものであり、その結果、封止材２６による配置部６と中蓋１２との接着信頼性が向上するものである。そして、このためケース体１の側面部１ｂがより強固に固定され、超音波振動子Ａの出力音圧が更に向上すると共に、駆動停止時の残響が更に短くなって、反射波の受信精度が向上し、応答性が更に向上するものである。
【００７５】
（実施形態６）
図９では、ケース体１の配置部６は、閉塞面１ａと平行な平面における開口形状を長方形状に形成したものである。ここで、ケース体１の側面部１ｂのうち、配置部６を開口面１ｃ側からみた場合の配置部６の長手方向に沿った領域を長手領域１４、配置部６の短手方向に沿った領域を短手領域１５とする。このように構成される超音波振動子Ａでは、圧電素子８が振動して閉塞面１ａが振動した場合、この閉塞面１ａの振動に追従して側面部１ｂが振動するが、このとき主として長手領域１４が振動することとなる。そこで、配置部６に中蓋１２を配置するにあたっては、中蓋１２が主としてその剛性によって長手領域１４を固定するようにすることが好ましい。
【００７６】
また、配置部６に中蓋１２が配置されていない状態では、側面部１ｂが振動する場合は、図１０（ａ）に示すように、側面部１ｂは開口面１ｃ側の端部１６に近づくに従って大きく振動することとなるから、配置部６に中蓋１２を配置するにあたっては、中蓋１２が開口面１ｃ側の端部１６付近をその剛性によって強固に固定することが好ましい。
【００７７】
更に、図１０（ｂ）に示すように、配置部６に中蓋１２が配置されている状態において、閉塞面１ａを振動させる場合、金属ケース２の振動部４に振動が集中するような理想的振動形状を実現するためには、側面部１ｂの、閉塞面１ａ側の端部１７付近に振動の節が形成されることが好ましく、そのためには中蓋１２はその剛性によって側面部１ｂの閉塞面１ａ側の端部１７付近を強固に固定することが好ましい。
【００７８】
以上のことから、本実施形態では、ケース体１の側面部１ｂのうちの特に長手領域１４において、開口面１ｃ側の端部１６付近及び閉塞面１ａ側の端部１７付近を強固に固定するものである。
【００７９】
図１１に本実施形態の構成を示す。
【００８０】
ケース体１の配置部６は、図９に示すものと同様に、閉塞面１ａと平行な平面における開口形状を長方形状に形成している。
【００８１】
中蓋１２には、ケース体１の長手領域１４側の側面において、閉塞面１ａ側の端部１７及び開口面１ｃ側の端部１６に、突出部１２ｂが外方に突出するように設けられており、そのため、中蓋１２の、閉塞面１ａと垂直かつ一方の長手領域１４から他方の長手領域１４に亘る方向の断面形状が工字状に形成されている。
【００８２】
そして、中蓋１２を配置部６内に配置した状態では、図１１（ｃ）に示すように側面部１ｂのうちの開口面１ｃ側の端部１６付近及び閉塞面１ａ側の端部１７付近において、各突出部１２ｂの先端は配置部６の内面に沿って配置されて、側面部１ｂを固定するものである。
【００８３】
このような構成では、中蓋１２は突出部１２ｂによって、特に長手領域１４において、開口面１ｃ側の端部１６付近及び閉塞面１ａ側の端部１７付近を強固に固定するものであり、長手領域１４の振動を防止して側面部１ｂの振動を効果的に防止して駆動停止時の残響が更に短くなって、反射波の受信精度が向上し、応答性が更に向上するものであり、更に超音波発振時の振動の節を側面部１ｂの、閉塞面１ａ側の端部１７付近に形成するようにして理想的な振動が発振されるようにし、出力音圧が更に向上するものである。
【００８４】
また、この中蓋１２を、開口面１ｃ側を上方、閉塞面１ａ側を下方に配置した状態において、各突出部１２ｂが形成されている面からみると、各突出部１２ｂの、閉塞面１ａと平行な方向の両端部は、中蓋１２の、突出部１２ｂが形成されていない面よりも内側に配置されるように形成されている。このため、中蓋１２の、突出部１２ｂが形成されている側の面には接着剤１３等の封止材２６の流動を促すための流動経路１２ａが、Ｈ字状の溝として形成されている。従って、中蓋１２を接着剤１３等の封止材２６を介して配置部６に配置する場合には、実施形態５の場合と同様に、中蓋１２の外面と配置部６の内面との間に空気の層が介在していても、接着剤１３等の封止材２６が流動経路１２ａを流動し、それに伴って空気の層を停滞させることなく配置部６と中蓋１２との境界の隙間から押し出すものであり、その結果、接着剤１３等の封止材２６による配置部６と中蓋１２との接着信頼性が向上するものである。そして、このためケース体１の側面部１ｂがより強固に固定され、超音波振動子Ａの出力音圧が更に向上すると共に、駆動停止時の残響が更に短くなって、反射波の受信精度が向上し、応答性が更に向上するものである。
【００８５】
（参考形態７）
図１２に本参考形態の構成を示す。
【００８６】
中蓋１２には、図１２（ａ）に示すように、圧電素子８に接続されたリード線７を配置部６内において閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側まで導出するためのリード用通路１８が形成されており、配置部６に中蓋１２を配置すると共に、リード線７を容易に導出できるようになっている。
【００８７】
図１２（ｂ）に示す例では、中蓋１２の略中央部を閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に貫通する貫通孔によって、リード用通路１８が構成されている。
【００８８】
図１２（ｃ）に示す例では、略直方体状に形成された中蓋１２の側面のうち、一つの平面部分の略中央部に形成された、閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に向かう溝によって、リード用通路１８が構成されている。
【００８９】
図１２（ｄ）に示す例では、略直方体状に形成された中蓋１２の側面のうち、一つの角部を切り欠くように形成された、閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に向かう溝によって、リード用通路１８が構成されている。
【００９０】
このようにして構成されるリード用通路１８内にリード線７を通すことにより、圧電素子８に接続されたリード線７を配置部６内において閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側まで導出することができる。ここで、図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）に示す例では、中蓋１２の中央に貫通孔をあけないようにしてリード用通路１８を形成したものであり、そのため中蓋１２の剛性の低下を抑制し、中蓋１２によるケース体１の側面部１ｂの固定強度が低下しないようにしている。
【００９１】
（参考形態８）
図１３に本参考形態の構成を示す。
【００９２】
本参考形態では、参考形態７のように中蓋１２にリード用通路１８を形成し、リード用通路１８にリード線７を通した後、更にこのリード用通路１８内にシリコーン等の粘弾性材１９を充填し、リード線７を固定したものである。
【００９３】
このため、ケース体１の密閉性が向上し、超音波振動子Ａの防水性が向上する。また、超音波の発振時に圧電素子８からリード線７へ伝達された振動は、粘弾性材１９によって速やかに吸収されることとなって、超音波発振の停止時にリード線７に振動エネルギーが残留して残響の原因となることを防ぎ、反射波の受信精度が向上して超音波振動子Ａの応答性が向上するものである。更に、貫通孔又は溝にて構成されるリード用通路１８に粘弾性材１９を充填させることで、リード線７の周囲に粘弾性材１９を付着させるにあたって、リード線７に直接粘弾性材１９を塗布するような工程を削減することができるものである。
【００９４】
（参考形態９）
図１４，１５に本参考形態の構成を示す。
【００９５】
本参考形態では、参考形態７，８のように中蓋１２にリード用通路１８を形成し、更に中蓋１２に、リード用通路１８を充填するために注入される粘弾性材の流動を促すための流動経路２０を形成したものである。
【００９６】
図１５（ａ）に示す例では、中蓋１２を閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に貫通する貫通孔を二個設けることにより、リード用通路１８と流動経路２０とが構成されている。
【００９７】
図１５（ｂ）に示す例では、略直方体状に形成された中蓋１２の側面のうち、一つの平面と、この平面に対して略平行な平面とに、それぞれその略中央部に形成された、閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に向かう溝によって、リード用通路１８及び流動経路２０が構成されている。
【００９８】
図１５（ｃ）に示す例では、略直方体状に形成された中蓋１２の側面のうち、一つの角部、及びこの角部と平行かつこの角部と隣合う角部をそれぞれ切り欠くように形成された、閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に向かう溝によって、リード用通路１８及び流動経路２０が構成されている。
【００９９】
このようなリード用通路１８と流動経路２０とが形成された中蓋１２は、図１４に示すように、その閉塞面１ａ側の端部と吸音材１１との間に隙間が生じる状態で配置部６内に配置される。そして、リード用通路１８にリード線７が通された状態でリード用通路１８に粘弾性材１９が注入されると、リード用通路１８内の空気は、図１５に矢印で示すように、粘弾性材１９に押し出されて、流動経路２０から外部に放出されるものであり、粘弾性材１９がリード用通路１８に、空気の層が存在することなく、スムーズに充填される。このとき、粘弾性材１９を更にリード用通路１８に注入し続けることにより、粘弾性材１９を、中蓋１２及び吸音材１１の間の領域及び流動経路２０内にも充填するものである。
【０１００】
（実施形態１０）
図１６に本実施形態の構成を示す。
【０１０１】
中蓋１２の側面のうち、対向し合う二面には、それぞれ閉塞面１ａと略平行方向の溝が形成されており、この溝の両端からは、中蓋１２の角部において、開口面１ｃ側に向かう溝が形成されており、これにより、接着剤１３等の封止材２６の流動経路１２ａが構成されている。
【０１０２】
また、中蓋１２の側面のうち、他の対向し合う二面には、それぞれその略中央部に、閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に向かう溝が形成されており、この各溝によって、リード用通路１８及び粘弾性材１９の流動経路２０が構成されている。
【０１０３】
このように構成すると、実施形態５の場合と同様に、中蓋１２の外面と配置部６の内面に接着剤１３等の封止材２６を介在させた状態で中蓋１２を配置部６内に配置しようとする際に、中蓋１２の外面と配置部６の内面との間に空気の層が介在していても、接着剤１３等の封止材２６が図１６（ｂ）の矢印イに示すように流動経路１２ａを、ケース１の開口面１ｃ側から閉塞面１ａ側に流動し、更に閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側に向けて流動し、それに伴って空気の層を停滞させることなく配置部６と中蓋１２との境界の隙間から押し出すものであり、その結果、接着剤１３等の封止材２６による配置部６と中蓋１２との接着信頼性が向上するものである。そして、このためケース体１の側面部１ｂがより強固に固定され、超音波振動子Ａの出力音圧が更に向上すると共に、駆動停止時の残響が更に短くなって、反射波の受信精度が向上し、応答性が更に向上するものである。
【０１０４】
また、リード用通路１８にリード線７が通された状態でリード用通路１８に粘弾性材１９が注入されると、参考形態８の場合と同様に、リード用通路１８内の空気は、図１６に矢印ロで示すように、粘弾性材１９に押し出されて、流動経路２０から外部に放出されるものであり、粘弾性材１９がリード用通路１８に、空気の層が存在することなく、スムーズに充填される。このとき、粘弾性材１９を更にリード用通路１８に注入し続けることにより、粘弾性材１９を、中蓋１２及び吸音材１１の間の領域及び流動経路２０内にも充填するものである。
【０１０５】
（参考形態１１）
図１７に本参考形態の構成を示す。
【０１０６】
中蓋１２には、図１５（ｂ）に示すものと同様に、リード用通路１８及び流動経路２０が形成されている。また、中蓋１２の、ケース体１の開口面１ａ側に配置される面には、固定用突起２１が突設されている。この固定用突起２１は、中蓋１２を配置部６に配置した状態で、ケース部１の開口面１ｃから突出するように形成される。
【０１０７】
そして、圧電素子８に直接接続されているリード線７は、リード用通路１８内に通すことにより、配置部６内において閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側まで導出され、ケース体１外に引き出される。そしてこの引き出されたリード線７を、固定用突起２１に巻回すなどすることにより固定するものである。
【０１０８】
このようにすると、リード線７の一端部分に外力が加えられた場合、主に中蓋１２の固定用突起２１の部分に応力が加わり、リード線７と圧電素子８との接合部分８ａには応力が加わりにくくなって、圧電素子８とリード線７との接続信頼性が向上するものである。そのため、この超音波振動子Ａを自動車等の超音波センサとして組み込むなどの組み立て工程において、ケース体１の外部に引き出されているリード線７に不用意な外力がかかっても、圧電素子８とリード線７との接続信頼性を維持することができるものである。
【０１０９】
（参考形態１２）
図１８に、本参考形態の構成を示す。
【０１１０】
本参考形態は、実施形態１０と同様に、圧電素子８に直接接続されているリード線７は、リード用通路１８内に通すことにより、配置部６内において閉塞面１ａ側から開口面１ｃ側まで導出され、ケース体１外に引き出される。そしてこの引き出されたリード線７を、固定用突起２１に巻回すなどすることにより固定するものである。
【０１１１】
そして、この固定用突起２１に固定されている部分において、リード線７に、線径の異なる他のリード線７ａを接続するものである。
【０１１２】
ここで、圧電素子８に直接接続されているリード線７は、線径がより細いものを用いることが好ましく、この場合、リード線７の質量が小さくなることから、圧電素子８からリード線７に伝達される振動エネルギーを低減することができ、超音波振動の発振停止時においてリード線７に残留している振動エネルギーに起因する残響の発生を抑制することができ、反射波の受信精度が向上して、超音波振動子Ａの応答性を更に向上することができる。
【０１１３】
また、固定用突起２１においてリード線７に接続されて、ケース体１の外部に配置されるリード線７ａの線径は、より太いほうが好ましく、この場合、ケース体１の外部においてリード線７ａの強度が更に向上するものである。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る超音波振動子は、一端面が開口すると共に他端面が閉塞面であるケース体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、この閉塞面にて発生される超音波が異方向性の指向特性を有する超音波振動子であって、剛性の高い部材からなる中蓋をケース体の内側に挿入し、この中蓋とケース体との境界部に封止材を充填するものであり、ケース体を密閉することができ、さらにケース体の内側の内面付近の領域である側面部の振動が抑えられることで振動が圧電素子の配設された閉塞面に集中し、その結果出力音圧を向上することができるものであり、また超音波の発振終了後に側面部に残留する機械的振動エネルギーが小さくなるため残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して応答性能が向上するものである。
また、中蓋とケース体との境界部に封止材を介在させる際の封止材の流動を促すための流動経路を中蓋に形成するものであり、中蓋とケース体の内側との境界に空気層を形成すること無く接着剤を流動させることができ、その結果、超音波振動子の応答性を安定させることができるものである。
【０１１７】
また請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、封止材として接着剤を用い、中蓋とケース体との境界部に接着剤を介在させるものであり、ケース体を更に確実に密閉することができ、さらにケース体の内側の内面付近の領域である側面部の振動を更に確実に抑制して、振動を圧電素子の配設された閉塞面に集中させ、その結果出力音圧を更に向上することができるものであり、また超音波の発振終了後に側面部に残留する機械的振動エネルギーが小さくなるため残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して応答性能が更に向上するものである。
【０１２０】
また請求項３の発明は、請求項１又は２の構成に加えて、中蓋を成形品にて成形するものであり、ケース体を密閉することができ、さらにケース体の内側の内面付近の領域である側面部の振動が抑えられることで振動が圧電素子の配設された閉塞面に集中し、その結果出力音圧を向上することができるものであり、また超音波の発振終了後に側面部に残留する機械的振動エネルギーが小さくなるため残響が短くなり、反射波の受信精度が向上して応答性能が向上するものである。
【０１２１】
また請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、中蓋を制振性に優れた樹脂材料の成形品にて成形するものであり、超音波の発振終了後に、ケース体の内側の内面付近の領域である側面部に残留した振動エネルギーが中蓋にて効率良く吸収され、超音波振動子の応答性が更に向上するものである。
【０１２２】
また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、中蓋の形状を、ケース体の閉塞面を水平に配置した状態におけるこの閉塞面と垂直な少なくとも一つの断面形状が工字状となるように形成するものであり、ケース体の内側の内面付近の領域である側面部のうち、最も振動しやすいケース体の開口面付近を強固に固定すると共に、側面部の閉塞面付近を強固に固定してこの部分に振動の節を形成することができ、閉塞面に振動を集中させて出力音圧を更に向上することができるものである。
【０１２３】
また請求項６の発明は、請求項１至５のいずれかの構成に加えて、ケース体の閉塞面の内面側に配設された圧電素子に接続された電力伝送用のリード線をケース体の閉塞面側から開口面側に導出するためのリード用通路を中蓋に設けるものであり、リード線の位置を安定させることができるものである。
【０１２４】
また請求項７の発明は、請求項６の構成に加えて、リード用通路に粘弾性材を充填するものであり、ケース体を密閉することができ、また超音波の発振終了後にリード線に残留した残留エネルギーが粘弾性材によって吸収されて残響が短くなり、超音波振動子の応答性が更に安定するものである。
【０１２５】
また請求項８の発明は、請求項７の構成に加えて、リード用通路に粘弾性材を充填する際の粘弾性材の流動を促すための流動経路を中蓋に設けるものであり、空気の層を停滞させることなく粘弾性材を流動させることができ、その結果、超音波振動子の応答性を安定させることができるものである。
【０１２７】
また請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかの構成に加えて、ケース体の閉塞面の内面側に位置する圧電素子に接続された電力伝送用のリード線を中蓋に固定するものであり、ケース体の外部からリード線に応力が加わった場合に、ケース体の閉塞面の内面側に配設された圧電素子とリード線との接合部までこの応力が伝達されることを防いで、この接合部の損傷を防ぐことができるものである。
【０１２８】
また請求項１０の発明は、請求項９の構成に加えて、ケース体の閉塞面の内面側に位置する圧電素子に接続されると共に中蓋に固定されたリード線に、より線径の大きいリード線を接続し又は導通させるものであり、ケース体の外部に配置されるリード線の強度を向上し、ケース体の外部からリード線に加わる外力に対するリード線自身の強度を強化して、組み立て工程におけるリード線の損傷を低減することができるものである。
【０１２９】
また請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれかの構成に加えて、ケース体を金属にて構成するものであり、異方向性の指向特性を有する超音波を発する防水型の超音波発振子のケース体を金属により形成することができ、超音波の指向特性を制御するためのホーン等を設ける必要がない超音波振動子を、安価且つ容易に形成することができるものである。
【０１３０】
また請求項１２の発明は、請求項１乃至１０のいずれかの構成に加えて、ケース体を金属製の板材から形成される金属ケースと合成樹脂材からなる樹脂ケースとで構成するものであり、異方向性の指向特性を有する超音波を発する防水型の超音波発振子のケース体を金属製の板材と合成樹脂材を成形することにより形成することができ、超音波の指向特性を制御するためのホーン等を設ける必要がない超音波振動子を、安価且つ容易に形成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考形態１の構成を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は動作を示す断面図である。
【図２】 ケース体を金属ケース及び樹脂ケースにて構成した場合のケース体及び圧電素子の構成を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面の断面図、（ｃ）は側面の断面図、（ｄ）は背面図である。
【図３】 同上の構成を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は金属ケースを示す斜視図である。
【図４】 参考形態２の構成を示すものであり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図５】 ケース体を金属にて構成した場合のケース体及び圧電素子の構成を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面の断面図、（ｃ）は側面の断面図、（ｄ）は背面図である。
【図６】 参考形態３の構成を示す断面図である。
【図７】 参考形態４の構成を示すものであり、（ａ）は分解状態の断面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】 実施形態５の構成を示すものであり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は動作を説明するための中蓋の斜視図である。
【図９】 実施形態６を説明するための参考図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ′断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ′断面図である。
【図１０】 実施形態６を説明するための参考図であり、（ａ）（ｂ）は断面図である。
【図１１】 実施形態６の構成を示すものであり、（ａ）は一部の斜視図、（ｂ）は分解状態の断面図、（ｃ）は断面図である。
【図１２】 参考形態７の構成を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）は他例を示す中蓋の斜視図、（ｄ）は更に他例を示す中蓋の斜視図である。
【図１３】 参考形態８の構成を示す断面図である。
【図１４】 参考形態９の構成を示す断面図である。
【図１５】 （ａ）乃至（ｃ）は参考形態９における中蓋の例を示す斜視図である。
【図１６】 実施形態１０の構成を示すものであり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は動作を示す中蓋の斜視図である。
【図１７】 参考形態１１の構成を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部の分解斜視図である。
【図１８】 参考形態１２の構成を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部の分解斜視図である。
【図１９】 自動車に超音波センサを配設した様子を示す斜視図である。
【図２０】 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来技術の問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
Ａ 超音波振動子
１ ケース体
１ａ 閉塞面
１ｃ 開口面
２ 金属ケース
３ 樹脂ケース
７ リード線
７ａ リード線
８ 圧電素子
１２ 中蓋
１２ａ 流動経路
１３ 接着剤
１８ リード用通路
１９ 粘弾性材
２０ 流動経路
２６ 封止材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic transducer that can be applied to an ultrasonic sensor that is used for in-vehicle use and the like that detects ultrasonic waves and receives reflected waves from an obstacle to detect the presence of the obstacle.
[0002]
[Prior art]
As a conventional ultrasonic sensor for detecting obstacles for in-vehicle use, an ultrasonic wave is oscillated in the air from the ultrasonic sensor, reflected by an obstacle such as a detection target, and the reflected wave is received by the ultrasonic sensor. In some cases, the received signal is processed and an alarm is issued.
[0003]
The attachment state of such an ultrasonic sensor is shown in FIG. The ultrasonic sensor 24 is attached to a bumper 23 of the automobile 22. Here, in order to detect an obstacle that hinders the movement of the automobile 22 existing around the bumper 23 and not to detect an obstacle that does not hinder the movement of the automobile 2, such as a road surface, It is preferable to use an ultrasonic sensor 24 having a detection area that is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction.
[0004]
As such an ultrasonic transducer A for the ultrasonic sensor 24 having an directional characteristic that is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction with respect to the road surface, Japanese Patent Application No. 11-246647 has been proposed. The ultrasonic vibrator described in the specification and the like filed as No. is proposed. The structure of this ultrasonic transducer is shown in FIGS. In this ultrasonic transducer A, a piezoelectric element 8 is disposed on the inner surface side of the closing surface 1a of the case body 1 whose one end surface is open and the other end surface is the closing surface 1a, and is generated on this closing surface 1a. A composite metal case 2 having an ultrasonic directional characteristic and capable of adjusting the ratio of the length and width of the closed surface 1a formed of a metal plate material. A resin case 3 made of a resin material is used. Further, in the production of the ultrasonic transducer A, the metal case 2 can be formed inexpensively and easily because the forging process and the cutting process are not required for the processing of the metal plate material for the metal case 2. is there.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the ultrasonic transducer A configured by the case body 1 having the one end surface opened and the other end surface being the closing surface 1a as described above, the piezoelectric element 8 disposed on the inner surface side of the closing surface 1a is provided. When vibrated, mechanical vibration energy is transmitted from the closed surface 1a toward the side surface portion 1b that is a region perpendicular to the closed surface 1a in the vicinity of the inner peripheral surface inside the case body 1, and vibration energy of the closed surface 1a is transmitted. Was smaller than when only the closed surface 1a vibrates.
[0006]
In particular, when the case body 1 is composed of a resin case 3 made of a synthetic resin material and a metal case 2, the ultrasonic vibrator A is composed of a plate material in the portion of the metal case 2, so that FIG. As shown, the strength of the side surface portion 1b of the case body 1 is weak, and the side surface portion 1b vibrates following the vibration of the closing surface 1a on which the piezoelectric element 8 is disposed. For this reason, mechanical vibration energy becomes easier to disperse from the closed surface 1a to the side surface portion 1b, and the vibration energy of the closed surface 1a is much smaller than when only the closed surface 1a vibrates.
[0007]
As conceptually shown in FIG. 20A, the circuit to which the piezoelectric element 8 is connected has a load resistor 25, and the end of the oscillation of the ultrasonic wave from the closed surface 1a due to the vibration of the piezoelectric element 8 is completed. Most of the mechanical residual energy remaining in the case body 1 later is converted into electrical energy by the piezoelectric element 8 disposed on the closed surface 1a, and is consumed as heat by the load resistor 25. If the piezoelectric element 8 is dispersed in a portion other than the closed surface 1a, mechanical residual energy is less likely to be consumed after the end of the ultrasonic wave oscillation, and the reverberation becomes longer and the reflected wave reception accuracy deteriorates. However, the responsiveness of the ultrasonic transducer A is deteriorated.
[0008]
Further, when the ultrasonic transducer A is attached to the bumper 23 of the automobile 22, the side surface portion 1b is easily displaced by the stress exerted on the ultrasonic transducer A by the mounting jig, and as a result, the ultrasonic transducer A There was a possibility that the vibration characteristics of the material would change.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and improves the output of ultrasonic waves, improves the sealing performance, improves the responsiveness when receiving ultrasonic waves, and in the direction of ultrasonic oscillation. An object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer with improved characteristics, such as being able to stabilize the vibration characteristics when the directional characteristics of different directions are given.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  BookClaims of the invention1In the ultrasonic transducer according to the above, the piezoelectric element 8 is disposed on the inner surface side of the closing surface 1a of the case body 1 whose one end surface is open and the other end surface is the closing surface 1a, and is generated on this closing surface 1a. An ultrasonic transducer A having an directional characteristic in which ultrasonic waves have different directions, and an inner lid 12 made of a highly rigid member.In addition, a flow path 12 a for promoting the flow of the sealing material 26 when the sealing material 26 is interposed at the boundary between the inner lid 12 and the case body 1 is formed.Is inserted into the inside of the case body 1, and the boundary portion between the inner lid 12 and the case body 1 is filled with a sealing material 26.
[0013]
  And claims2The invention of claim1In addition to the configuration described above, the adhesive 13 is used as the sealing material 26, and the adhesive 13 is interposed at the boundary between the inner lid 12 and the case body 1.
[0016]
  And claims3The invention of claim1 or 2In addition to the above structure, the inner lid 12 is formed by a molded product.
[0017]
  And claims4The invention of claim3In addition to the structure described above, the inner lid 12 is formed by molding a resin material having excellent vibration damping properties.
[0018]
  And claims5The invention of claim1Thru4In addition to any of the above configurations, the shape of the inner lid 12 is such that at least one cross-sectional shape perpendicular to the closed surface 1a in the state where the closed surface 1a of the case body 1 is disposed horizontally is a letter shape. It is characterized by being formed.
[0019]
  And claims6The invention of claim1Thru5In addition to any of the configurations, the lead wire 7 for power transmission connected to the piezoelectric element 8 disposed on the inner surface side of the closing surface 1a of the case body 1 is opened from the closing surface 1a side of the case body 1 to the opening surface. A lead passage 18 for leading out to the 1c side is provided in the inner lid 12.
[0020]
  And claims7The invention of claim6In addition to the structure described above, the lead passage 18 is filled with a viscoelastic material 19.
[0021]
  And claims8The invention of claim7In addition to the above structure, the inner lid 12 is provided with a flow path 20 for promoting the flow of the viscoelastic material 19 when the lead passage 18 is filled with the viscoelastic material 19.
[0023]
  And claims9The invention of claim1Thru8The power transmission lead wire 7 connected to the piezoelectric element 8 located on the inner surface side of the closing surface 1a of the case body 1 is fixed to the inner lid 12 in addition to any one of the configurations. Is.
[0024]
  And claims10The invention of claim9In addition to the above structure, a lead wire 7a having a larger wire diameter is connected to the lead wire 7 connected to the piezoelectric element 8 located on the inner surface side of the closing surface 1a of the case body 1 and fixed to the inner lid 12. Or, it is characterized by being made conductive.
[0025]
  And claims11The invention of claim 1 to claim 110In addition to any of the configurations described above, the case body 1 is made of metal.
[0026]
  And claims12The invention of claim 1 to claim 110In addition to any of the above structures, the case body 1 is constituted by a metal case 2 formed of a metal plate material and a resin case 3 formed of a synthetic resin material.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0028]
In the ultrasonic transducer A according to the present invention, the piezoelectric element 8 is disposed on the inner surface side of the closing surface 1a of the case body 1 which is formed as an opening surface 1c having one end opened and the other end serving as a closing surface 1a. Configured. This case body 1 can be comprised with a metal, and can also be comprised with the resin case 3 which consists of the metal case 2 formed from a metal board | plate material, and a synthetic resin material.
[0029]
2 and 3 show a state in which a case body 1 is constituted by a metal case 2 formed of a metal plate material and a resin case 3 made of a synthetic resin material, and a piezoelectric element 8 is disposed on the case body 1. Show.
[0030]
The metal case 2 includes a vibration part 4 and a vibration suppression part 5. The vibration part 4 is formed in a rectangular plate shape having a substantially uniform thickness, one surface is formed as an ultrasonic transmission / reception surface 4c, and the other surface is formed as an arrangement surface 4d on which the piezoelectric element 8 is disposed. ing. The vibration suppression unit 5 is formed in a cylindrical shape extending from the outer edge of the vibration unit 4 toward the arrangement surface 4d. Here, between the pair of opposing sides of the four sides constituting the outer edge of the vibration unit 4 and the vibration suppression unit 5, the opening 9 communicates the inside and the outside of the metal case 2, respectively. Therefore, this pair of sides is formed as a non-connection portion 4b that is not directly connected to the vibration suppression portion 5. The other pair of opposing sides is formed as a connection portion 4 a that is directly connected to the vibration suppressing portion 5. That is, the connection portions 4a and the non-connection portions 4b that are alternately formed along the outer edge of the vibration portion 4 are arranged so that the alignment direction of the connection portions 4a and the alignment direction of the non-connection portions 4b are substantially orthogonal to each other. It is what has been.
[0031]
The resin case 3 is formed of a synthetic resin material having high rigidity and excellent vibration damping properties. This resin case 3 has a circular shape on the front surface and a circular shape on the back surface with a larger diameter than the front surface. The outer peripheral surface connecting the front surface and the back surface has a larger diameter on the back side than on the front side. A step 5a is formed so as to be. The resin case 3 is formed with through holes in the front-rear direction that open on the front surface and the back surface, and the inside of the through hole is configured as an arrangement portion 6. The inner peripheral shape of the arrangement portion 6 is formed in a substantially rectangular cross section having substantially the same shape and size as the outer peripheral surface shape of the vibration suppressing portion 5 of the metal case 2.
[0032]
The metal case 2 is held in the arrangement part 6. At this time, the vibration part 4 of the metal case 2 closes the opening on the front side of the arrangement part 6 and the ultrasonic transmission / reception surface 4 c of the vibration part 4 is provided. The resin case 3 is disposed so as to be substantially flush with the front surface. Further, the vibration suppression unit 5 is arranged in close contact with the inner surface of the arrangement unit 6, and is fixed to the resin case 3 on the inner surface of the arrangement unit 6. Therefore, a pair of connection part 4a is fixed to the resin case 3 among the outer edges of the arrangement | positioning part 6, and a pair of non-connection part 4b is easy to bend, without being fixed. In addition, a protrusion 27 that protrudes from the opening 9 of the metal case 2 toward the inside of the metal case 2 protrudes from the opening of the arrangement portion 6 on the side closed by the vibration portion 4.
[0033]
The piezoelectric element 8 is disposed so as to be electrically connected to the arrangement surface 4 d of the vibration unit 4. Lead wires 7 are connected to the vibration suppressing portion 5 of the metal case 2 and the surface of the piezoelectric element 8 on the side not connected to the arrangement surface 4d.
[0034]
The ultrasonic transducer A configured as described above is configured as an ultrasonic sensor by applying a pulse voltage between the lead wires 7 and connecting a control circuit for measuring a voltage generated between the lead wires 7. can do. Then, when a pulse voltage is applied between the lead wires 7, the piezoelectric element 8 vibrates, and the vibration part 4 vibrates accordingly and oscillates an ultrasonic wave. Further, when the ultrasonic wave oscillated from the vibration part 4 is reflected by an obstacle or the like and this reflected wave hits the ultrasonic wave transmitting / receiving surface 4c of the vibration part 4, the vibration part 4 vibrates and the piezoelectric element 8 vibrates accordingly. To do. At this time, an electromotive force is generated in the piezoelectric element 8, and by detecting the electromotive force between the lead wires 7, the presence or absence of an obstacle can be detected.
[0035]
When such an ultrasonic transducer A is attached to an attachment target such as a bumper of an automobile, the ultrasonic transducer A is installed in an opening formed in the attachment target, and the closing surface 1a of the case body 1 is in the opening 9. Arranged to be exposed to the outside. At this time, in particular, when the ultrasonic transducer A is disposed in a vehicle bumper or the like for use in a vehicle, the closing surface 1a of the case body 1 is disposed substantially perpendicular to the horizontal plane, and a pair of connection portions in the vibration portion 4 4a is arrange | positioned so that it may line up in a horizontal direction, and a pair of non-connecting part 4b is arrange | positioned so that it may line up in a perpendicular direction.
[0036]
When an ultrasonic wave is oscillated from the ultrasonic transducer A, the vibration mode in the horizontal direction (direction from one connecting part 4a to the other connecting part 4a) in the vibrating part 4 on the ultrasonic transmitting / receiving surface 4c is simply bent. Although it is a vibration, the vibration mode in the vertical direction (direction from one non-connection portion 4b to the other non-connection portion 4b) is easily bent because the non-connection portion 4b is not fixed to the resin case 3. Therefore, the plane vibration is larger than the horizontal vibration mode, and even if the vibration part 4 is formed in a flat plate having a substantially uniform thickness, the vibration part 4 can generate a plurality of vibration modes. Can do. As a result, the oscillation direction of the ultrasonic wave generated by the vibration of the vibration unit 4 becomes sharper without spreading in the vertical direction than in the horizontal direction, and the ultrasonic wave oscillated from the vibration unit 4 has a horizontal direction as a whole. A directivity having a different direction that spreads but narrows in the vertical direction is given. Accordingly, the detection area of the ultrasonic transducer A is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction, and the ultrasonic wave transmission output is improved. For this reason, when such an ultrasonic transducer A is used particularly for in-vehicle use, it is possible to prevent detection of a road surface or the like that does not hinder the movement of the automobile.
[0037]
In addition, since the ultrasonic wave itself oscillated from the ultrasonic transducer A has directivity having a different direction, in order to impart directivity to the ultrasonic wave in the forward direction that is the oscillation direction of the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer A. It is possible to expose the ultrasonic transducer A directly to the outside without forming a depression or the like in front of the ultrasonic transducer A, and to the front of the ultrasonic transducer A. It is possible to prevent foreign matters such as rainwater, snow, dust and the like from accumulating, and to prevent changes in the directional characteristics of ultrasonic waves oscillated from the ultrasonic vibrator A and malfunctions due to such foreign matters. In addition, it is possible to prevent a situation in which the detection area where the obstacle can be detected changes, or even if there is no obstacle, notification is made as if there is an obstacle.
[0038]
Further, in a state where the ultrasonic transducer A is attached to the attachment object, the closed surface 1a of the case body 1 can be disposed so as to be flush with the surface of the attachment object, and a horn or the like can be provided. It is possible to improve the appearance in the mounted state without protruding from the surface of the metal or exposing the opening to the outside.
[0039]
In such an ultrasonic vibrator A, when the resin case 3 is formed, the metal case is formed by insert molding in which the resin case 3 is formed in the cavity while the metal case 2 is disposed in the cavity of the molding die. The case body 1 can be manufactured by integrally molding the resin case 3 to the body 2. In this way, the case body 1 can be produced at the same time as the resin case 3 is molded, and the production process of the ultrasonic transducer A can be reduced. Moreover, the vibration suppressing portion 5 of the metal case 2 can be reduced. The adhesiveness with the inner surface of the arrangement part 6 of the resin case 3 can be improved, and the connection part 4a of the vibration part 4 of the metal case 2 can be stably fixed to the resin case 3. Stability can be improved.
[0040]
FIG. 5 shows a state in which the case body 1 is made of only metal, and the piezoelectric element 8 is disposed on the case body 1.
[0041]
The case body 1 is formed in a columnar shape having substantially the same shape on the front surface and the back surface. An arrangement portion 6 that opens to the back surface is formed inside the case body 1, and the front surface is formed as a closed surface 1a and the back surface is formed as an opening surface 1c. Here, the cross-sectional shape parallel to the closing surface 1a of the arrangement portion 6 is formed such that one direction is longer than the direction orthogonal to this direction. In the example shown in the drawing, the outer peripheral shape is a pair of opposing long sides 6a. , 6a and a pair of opposing short sides 6b, 6b orthogonal to the long sides 6a, 6a. The closing surface 1a is formed as an ultrasonic transmission / reception surface 4c, and the inner surface side of the closing surface 1a is formed as a disposing surface 4d on which the piezoelectric element 8 is disposed.
[0042]
The piezoelectric element 8 is disposed so as to be electrically connected to the arrangement surface 4d. Lead wires 7 are connected to the inner peripheral surface of the placement portion 6 and the surface on the side not connected to the placement surface 4 d of the piezoelectric element 8.
[0043]
When such an ultrasonic transducer A is attached to an attachment target such as a bumper of an automobile, the ultrasonic transducer A is installed in an opening formed in the attachment target, and the closing surface 1a of the case body 1 is in the opening 9. Arranged to be exposed to the outside. At this time, in particular, when the ultrasonic vibrator A is disposed in a vehicle bumper or the like for in-vehicle use, the closed surface 1a of the case body 1 is disposed substantially perpendicular to the horizontal plane, and the cross-sectional shape of the disposition portion 6 is The pair of long sides 6a are arranged so as to be arranged in the horizontal direction, and the pair of short sides 6b are arranged so as to be arranged in the vertical direction.
[0044]
When oscillating ultrasonic waves from the ultrasonic transducer A, the vibration mode in the vertical direction (direction from one short side 6b to the other short side 6b) on the ultrasonic transmission / reception surface 4c is horizontal (one long side). The plane vibration becomes larger than the vibration mode in the direction from 6a to the other long side 6a), and a plurality of types of vibration modes can be generated on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface 4c. As a result, the oscillation direction of the ultrasonic wave generated by the vibration of the ultrasonic wave transmitting / receiving surface 4c becomes sharper without spreading in the vertical direction than the horizontal direction, and the ultrasonic wave oscillated from the ultrasonic wave transmitting / receiving surface 4c as a whole Directivity having an anisotropy that spreads in the horizontal direction but narrows in the vertical direction is given. Accordingly, the detection area of the ultrasonic transducer A is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction, and the ultrasonic wave transmission output is improved. For this reason, when such an ultrasonic transducer A is used particularly for in-vehicle use, it is possible to prevent detection of a road surface or the like that does not hinder the movement of the automobile.
[0045]
In addition, since the ultrasonic wave itself oscillated from the ultrasonic transducer A has directivity having a different direction, in order to impart directivity to the ultrasonic wave in the forward direction that is the oscillation direction of the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer A. It is possible to expose the ultrasonic transducer A directly to the outside without forming a depression or the like in front of the ultrasonic transducer A, and to the front of the ultrasonic transducer A. It is possible to prevent foreign matters such as rainwater, snow, dust and the like from accumulating, and to prevent changes in the directional characteristics of ultrasonic waves oscillated from the ultrasonic vibrator A and malfunctions due to such foreign matters. In addition, it is possible to prevent a situation in which the detection area where an obstacle can be detected changes, or even if there is no obstacle, notification is made as if there is an obstacle.
[0046]
Further, in a state where the ultrasonic transducer A is attached to the attachment object, the closed surface 1a of the case body 1 can be disposed so as to be flush with the surface of the attachment object, and a horn or the like can be provided. It is possible to improve the appearance in the attached state without protruding from the surface of the metal or exposing the opening to the outside.
[0047]
In the present invention, the inside of the case body 1 of the ultrasonic vibrator A configured as described above is sealed with a sealing resin or a viscoelastic material, or an inner lid is disposed inside the case body. The characteristics of the ultrasonic transducer A are improved.
[0048]
Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific embodiments.
[0049]
  (referenceForm 1)
SuperThe configuration of the acoustic wave transducer A will be described with reference to FIG.
[0050]
  thisreferenceAs shown in FIGS. 2 and 3, a case body 1 is constituted by a metal case 2 formed of a metal plate material and a resin case 3 made of a synthetic resin material, and a piezoelectric element 8 is attached to the case body 1. It is arranged. In addition, a sound absorbing material 11 formed of felt or the like is disposed inside the arrangement portion 6, and this sound absorbing material 11 is slightly separated on the opposite side of the piezoelectric element 8 from the vibrating portion 4. It is arranged in the state of letting.
[0051]
Moreover, as shown in FIG. 1, the inside of the arrangement | positioning part 6 is filled with the filler 10 which consists of resin from the surface of the sound-absorbing material 11 to the opening surface 1c, and, thereby, the inside of the case body 1 is filled. Sealed with resin. As the filler 10 made of this resin, a resin that hardens with time can be used, and for example, an epoxy resin can be used. In forming such a filler 10, for example, a liquid epoxy resin is injected into the arrangement portion 6 and then cured by heating.
[0052]
In the ultrasonic transducer A thus formed, the opening surface 1c is closed by the filler 10, thereby improving the waterproofness of the ultrasonic transducer A and obtaining a drip-proof ultrasonic sensor. it can. Further, when the ultrasonic wave is oscillated by vibrating the piezoelectric element 8, as shown in FIG. 1C, a region near the inner peripheral surface of the arrangement portion 6 (hereinafter referred to as a side surface portion 1 b) is fixed by the filler 10. As a result, vibration energy concentrates on the closed surface 1a on which the piezoelectric element 8 is disposed, and the output sound pressure increases. Further, after the vibration of the piezoelectric element 8 is stopped and the driving of the ultrasonic vibrator A is finished, the mechanical vibration energy remaining in the ultrasonic vibrator A is converted into electric energy by the piezoelectric element 8, and the piezoelectric element 8. When the vibration of the case body 1 concentrates on the closed surface 1a on which the piezoelectric element 8 is disposed when being consumed as heat by the load resistance of the circuit connected to the mechanical element, the mechanical vibration energy is efficiently generated by the piezoelectric element 8. It is often converted into electrical energy and further consumed by the load resistance. As a result, the vibration of the ultrasonic transducer A is quickly attenuated, the reverberation is shortened, the reception accuracy of the reflected wave is improved, and the responsiveness of the ultrasonic transducer A is improved.
[0053]
Moreover, in said structure, the filler 10 can also be comprised with viscoelastic materials, such as silicone. In this way, even if the side surface portion 1b vibrates following the vibration of the closed surface 1a, it remains on the side surface portion 1b after the vibration of the piezoelectric element 8 is stopped and the driving of the ultrasonic transducer A is finished. The filler 10 made of a viscoelastic material absorbs vibration energy as heat due to its inherent hysteresis characteristics. As a result, the reverberation of the ultrasonic transducer A is shortened, the reception accuracy of the reflected wave is improved, and the response performance is improved.
[0054]
  (referenceForm 2)
  Figure 4referenceThe structure of a form is shown.
[0055]
  thisreferenceAs shown in FIGS. 2 and 3, a case body 1 is constituted by a metal case 2 formed of a metal plate material and a resin case 3 made of a synthetic resin material, and a piezoelectric element 8 is attached to the case body 1. It is arranged. In addition, a sound absorbing material 11 formed of felt or the like is disposed inside the arrangement portion 6, and this sound absorbing material 11 is slightly separated on the opposite side of the piezoelectric element 8 from the vibrating portion 4. It is arranged in the state of letting.
[0056]
An inner lid 12 is arranged in the arrangement portion 6 of the case body 1. The inner lid 12 is arranged in the arrangement portion 6 from the surface of the sound absorbing material 11 to the opening surface 1c, and the gap in the boundary region between the inner lid 12 and the inner peripheral surface of the arrangement portion 6 is sealed. Sealed with a stopper 26. As the sealing material 26, a cured product of a resin such as an epoxy resin or a viscoelastic material such as silicone can be used. Here, although not shown, when the inner lid 12 is arranged so that the end surface on the opening surface 1c side of the inner lid 12 is arranged inward of the opening surface 1c, the inner lid 12 of the arrangement portion 6 The region from the end surface to the opening surface 1c can also be sealed with the sealing material 26.
[0057]
In this way, as a result of sealing the gap between the inner lid 12 and the inner surface of the arrangement portion 6 of the case body 1 with the sealing material 26, the opening surface 1c of the case body 1 is sealed, and the ultrasonic transducer A is waterproofed. The dampproof ultrasonic sensor can be obtained. Further, when the piezoelectric element 8 is vibrated to oscillate ultrasonic waves, the vibration energy is concentrated on the closed surface 1a on which the piezoelectric element 8 is disposed by fixing the side surface part 1b of the arrangement part 6 with the inner lid 12. The output sound pressure is increased. Further, after the vibration of the piezoelectric element 8 is stopped and the driving of the ultrasonic vibrator A is finished, the mechanical vibration energy remaining in the ultrasonic vibrator A is converted into electric energy by the piezoelectric element 8 and is heated by the load resistance. As the vibration of the case body 1 concentrates on the closing surface 1a on which the piezoelectric element 8 is disposed, the mechanical vibration energy is efficiently converted into electric energy by the piezoelectric element 8, and the load resistance is further reduced. Will be consumed. As a result, the vibration of the ultrasonic transducer A is quickly attenuated, the reverberation is shortened, the reflected wave reception accuracy is improved, and the responsiveness of the ultrasonic transducer A is improved.
[0058]
Here, the inner lid 12 can be made of a highly rigid material such as metal, and in this case, a desired effect can be obtained.
[0059]
The inner lid 12 can also be formed of a molded product such as plastic. In this case, it is preferable to form a plastic molded article having excellent vibration damping properties such as a liquid crystal polymer. The liquid crystal polymer has a layered structure at the time of molding, and has a function of absorbing vibration energy given from the outside as heat energy by friction between the respective layers. For this reason, the liquid crystal polymer or the like is used as the material of the inner lid 12. When used, the vibration energy remaining on the side surface portion 1b of the case body 1 after the driving of the ultrasonic transducer A is absorbed as heat by the inner lid 12 made of a liquid crystal polymer or the like. Is improved, and the responsiveness of the ultrasonic transducer A is improved.
[0060]
In particular, when the adhesive 13 made of epoxy resin or the like is used as the sealing material 26 and the adhesive 13 is interposed at the boundary between the inner lid 12 and the case body 1, the side portion 1 b of the arrangement portion 6 is covered with the inner lid. 12 can be more firmly fixed, and the output sound pressure is further improved and the responsiveness is further improved.
[0061]
  (referenceForm 3)
  Figure 6referenceThe structure of a form is shown.
[0062]
  thisreferenceIn the embodiment, as shown in FIG. 5, the case body 1 is made of only metal, and the piezoelectric element 8 is disposed on the case body 1. In addition, a sound absorbing material 11 formed of felt or the like is disposed inside the arrangement portion 6, and this sound absorbing material 11 is slightly separated on the opposite side of the piezoelectric element 8 from the vibrating portion 4. It is arranged in the state of letting.
[0063]
In addition, a sound absorbing material 11 formed of felt or the like is disposed inside the arrangement portion 6, and this sound absorbing material 11 is slightly separated on the opposite side of the piezoelectric element 8 from the vibrating portion 4. It is arranged in the state of letting.
[0064]
Further, an inner lid 12 is arranged in the arrangement portion 6 of the case body 1. The inner lid 12 is arranged in the arrangement portion 6 from the surface of the sound absorbing material 11 to the opening surface 1c, and the gap in the boundary region between the inner lid 12 and the inner peripheral surface of the arrangement portion 6 is sealed. Sealed with a stopper 26. As the sealing material 26, a cured product of a resin such as an epoxy resin or a viscoelastic material such as silicone can be used. Here, although not shown, when the inner lid 12 is arranged so that the end surface on the opening surface 1c side of the inner lid 12 is arranged inward of the opening surface 1c, the inner lid 12 of the arrangement portion 6 The region from the end surface to the opening surface 1c can also be sealed with the sealing material 26.
[0065]
In this way, as a result of sealing the gap between the inner lid 12 and the inner surface of the arrangement portion 6 of the case body 1 with the sealing material 26, the opening surface 1c of the case body 1 is sealed, and the ultrasonic transducer A is waterproofed. The dampproof ultrasonic sensor can be obtained. Further, when the piezoelectric element 8 is vibrated to oscillate ultrasonic waves, the vibration energy is concentrated on the closed surface 1a on which the piezoelectric element 8 is disposed by fixing the side surface part 1b of the arrangement part 6 with the inner lid 12. The output sound pressure is increased. Further, after the vibration of the piezoelectric element 8 is stopped and the driving of the ultrasonic vibrator A is finished, the mechanical vibration energy remaining in the ultrasonic vibrator A is converted into electric energy by the piezoelectric element 8 and is heated by the load resistance. As the vibration of the case body 1 concentrates on the closing surface 1a on which the piezoelectric element 8 is disposed, the mechanical vibration energy is efficiently converted into electric energy by the piezoelectric element 8, and the load resistance is further reduced. Will be consumed. As a result, the vibration of the ultrasonic transducer A is quickly attenuated, the reverberation is shortened, the reflected wave reception accuracy is improved, and the responsiveness of the ultrasonic transducer A is improved.
[0066]
Here, the inner lid 12 can be made of a highly rigid material such as metal, and in this case, a desired effect can be obtained.
[0067]
The inner lid 12 can also be formed of a molded product such as plastic. In this case, it is preferable to form a plastic molded article having excellent vibration damping properties such as a liquid crystal polymer. The liquid crystal polymer has a layered structure at the time of molding, and has a function of absorbing vibration energy given from the outside as heat energy by friction between the respective layers. For this reason, the liquid crystal polymer or the like is used as the material of the inner lid 12. When used, the vibration energy remaining on the side surface portion 1b of the case body 1 after the driving of the ultrasonic transducer A is absorbed as heat by the inner lid 12 made of a liquid crystal polymer or the like. Is improved, and the responsiveness of the ultrasonic transducer A is improved.
[0068]
In particular, when the adhesive 13 made of epoxy resin or the like is used as the sealing material 26 and the adhesive 13 is interposed at the boundary between the inner lid 12 and the case body 1, the side portion 1 b of the arrangement portion 6 is covered with the inner lid. 12 can be more firmly fixed, and the output sound pressure is further improved and the responsiveness is further improved.
[0069]
  (referenceForm 4)
  Figure 7referenceThe form is shown.
[0070]
  thisreferenceAs shown in FIGS. 2 and 3, a case body 1 is constituted by a metal case 2 formed of a metal plate material and a resin case 3 made of a synthetic resin material, and a piezoelectric element 8 is attached to the case body 1. It is arranged. In addition, a sound absorbing material 11 formed of felt or the like is disposed inside the arrangement portion 6, and this sound absorbing material 11 is slightly separated on the opposite side of the piezoelectric element 8 from the vibrating portion 4. It is arranged in the state of letting.
[0071]
  Also bookreferenceAlso in formreferenceThe inner lid 12 made of the same material as in the second embodiment is used.referenceIn the embodiment, the dimension t ′ of the inner lid 12 in the direction parallel to the closing surface 1 a is formed larger than the opening dimension t of the arrangement portion 6 of the case body 1, and the inner lid 12 is press-fitted into the arrangement portion 6 of the case body 1. To do. If it does in this way, the outer peripheral surface of the inner lid 12 will press-contact with the inner peripheral surface of the arrangement | positioning part 6, and the side part 1b of the case body 1 will bereferenceThe case body 1 is fixed more firmly than the case 2, and the vibration energy of the case body 1 is more concentrated on the closed surface 1a. As a result, the output sound pressure of the ultrasonic transducer A is further improved, the reverberation is shortened, the reflected wave reception accuracy is improved, and the responsiveness is further improved.
[0072]
(Embodiment 5)
FIG. 8 shows the configuration of this embodiment.
[0073]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, when the inner lid 12 is arranged in the arrangement portion 6 through the sealing material 26 such as the adhesive 13, the boundary between the inner lid 12 and the arrangement portion 6 of the case body 1. A flow path 12 a for promoting the flow of the sealing material 26 injected into the part is formed in the inner lid 12. In the illustrated example, four grooves extending from the closing surface 1a to the opening surface 1c of the arrangement portion 6 are formed at the four corners of the outer peripheral surface of the inner lid 12 formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. On the 1a side, two flow paths 12a are formed as U-shaped grooves by forming a groove that connects two adjacent grooves.
[0074]
When the flow path 12a is formed in this way, the inner lid 12 is to be arranged in the arrangement portion 6 with the sealing material 26 such as the adhesive 13 interposed between the outer surface of the inner lid 12 and the inner surface of the arrangement portion 6. In this case, even if an air layer is interposed between the outer surface of the inner lid 12 and the inner surface of the arrangement portion 6, the sealing material 26 is connected to the flow path 12a as shown by the arrow in FIG. 1 flows from the opening surface 1c side to the closing surface 1a side, further flows from the closing surface 1a side to the opening surface 1c side, and accordingly, the arrangement portion 6 and the inner lid 12 As a result, the adhesion reliability between the arrangement portion 6 and the inner lid 12 by the sealing material 26 is improved. For this reason, the side surface portion 1b of the case body 1 is more firmly fixed, the output sound pressure of the ultrasonic transducer A is further improved, the reverberation when the drive is stopped is further shortened, and the reception accuracy of the reflected wave is improved. The response is further improved.
[0075]
(Embodiment 6)
In FIG. 9, the arrangement | positioning part 6 of the case body 1 forms the opening shape in the plane parallel to the obstruction | occlusion surface 1a in the rectangular shape. Here, in the side surface portion 1 b of the case body 1, a region along the longitudinal direction of the placement portion 6 when the placement portion 6 is viewed from the opening surface 1 c side is a longitudinal region 14, and a short side direction of the placement portion 6. The region is a short region 15. In the ultrasonic transducer A configured as described above, when the piezoelectric element 8 vibrates and the closing surface 1a vibrates, the side surface portion 1b vibrates following the vibration of the closing surface 1a. The region 14 will vibrate. Therefore, when the inner lid 12 is arranged in the arrangement portion 6, it is preferable that the inner lid 12 fixes the longitudinal region 14 mainly by its rigidity.
[0076]
Further, in the state where the inner lid 12 is not arranged in the arrangement portion 6, when the side surface portion 1b vibrates, as shown in FIG. 10A, the side surface portion 1b approaches the end portion 16 on the opening surface 1c side. Therefore, when the inner lid 12 is arranged in the arrangement portion 6, it is preferable that the inner lid 12 firmly fixes the vicinity of the end portion 16 on the opening surface 1c side by its rigidity.
[0077]
Further, as shown in FIG. 10B, when the closing surface 1 a is vibrated in the state where the inner lid 12 is disposed in the arrangement portion 6, the ideal is that the vibration concentrates on the vibration portion 4 of the metal case 2. In order to realize a dynamic vibration shape, it is preferable that a vibration node is formed in the vicinity of the end portion 17 of the side surface 1b on the closing surface 1a side. For this purpose, the inner lid 12 has a rigidity of the side surface portion 1b due to its rigidity. It is preferable to firmly fix the vicinity of the end 17 on the closed surface 1a side.
[0078]
From the above, in this embodiment, particularly in the longitudinal region 14 of the side surface portion 1b of the case body 1, the vicinity of the end portion 16 on the opening surface 1c side and the vicinity of the end portion 17 on the closing surface 1a side are firmly fixed. Is.
[0079]
FIG. 11 shows the configuration of this embodiment.
[0080]
As in the case shown in FIG. 9, the arrangement portion 6 of the case body 1 has an opening shape in a plane parallel to the closing surface 1 a formed in a rectangular shape.
[0081]
On the side surface of the case body 1 on the longitudinal region 14 side, the inner lid 12 is provided with a protruding portion 12b protruding outward at an end portion 17 on the closing surface 1a side and an end portion 16 on the opening surface 1c side. Therefore, the cross-sectional shape of the inner lid 12 perpendicular to the closing surface 1a and extending from one longitudinal region 14 to the other longitudinal region 14 is formed in a letter shape.
[0082]
In the state where the inner lid 12 is arranged in the arrangement portion 6, as shown in FIG. 11C, the vicinity of the end 16 on the opening surface 1c side and the end 17 on the closing surface 1a side of the side surface portion 1b. The tip of each protrusion 12b is arranged along the inner surface of the arrangement part 6 to fix the side part 1b.
[0083]
In such a configuration, the inner lid 12 firmly fixes the vicinity of the end portion 16 on the opening surface 1c side and the vicinity of the end portion 17 on the closing surface 1a side, particularly in the longitudinal region 14, by the protruding portion 12b. By preventing the vibration of the region 14 and effectively preventing the vibration of the side surface portion 1b, the reverberation at the time of stopping the driving is further shortened, the reception accuracy of the reflected wave is improved, and the responsiveness is further improved. Furthermore, an ideal vibration is generated by forming a vibration node at the time of ultrasonic oscillation in the vicinity of the end portion 17 of the side surface 1b on the closing surface 1a side, thereby further improving the output sound pressure. is there.
[0084]
Further, when the inner lid 12 is viewed from the surface on which the protruding portions 12b are formed in a state where the opening surface 1c side is arranged upward and the closing surface 1a side is arranged downward, the closing surface 1a of each protruding portion 12b is seen. Both end portions in a direction parallel to the inner lid 12 are formed so as to be arranged on the inner side of the surface of the inner lid 12 where the protruding portion 12b is not formed. For this reason, the flow path 12a for encouraging the flow of the sealing material 26 such as the adhesive 13 is formed as an H-shaped groove on the surface of the inner lid 12 on which the protruding portion 12b is formed. Yes. Therefore, when the inner lid 12 is arranged on the arrangement portion 6 via the sealing material 26 such as the adhesive 13, the outer surface of the inner lid 12 and the inner surface of the arrangement portion 6 are similar to the case of the fifth embodiment. Even if an air layer is interposed between them, the sealing material 26 such as the adhesive 13 flows through the flow path 12a, and the boundary between the arrangement portion 6 and the inner lid 12 without causing the air layer to stagnate with the flow path 12a. As a result, the adhesion reliability between the arrangement portion 6 and the inner lid 12 by the sealing material 26 such as the adhesive 13 is improved. For this reason, the side surface portion 1b of the case body 1 is more firmly fixed, the output sound pressure of the ultrasonic transducer A is further improved, the reverberation when the drive is stopped is further shortened, and the reception accuracy of the reflected wave is improved. The response is further improved.
[0085]
  (referenceForm 7)
  Figure 12referenceThe structure of a form is shown.
[0086]
In the inner lid 12, as shown in FIG. 12 (a), a lead passage 18 for leading the lead wire 7 connected to the piezoelectric element 8 from the closing surface 1a side to the opening surface 1c side in the arrangement portion 6 is provided. The inner lid 12 is arranged on the arrangement portion 6 and the lead wire 7 can be easily led out.
[0087]
In the example shown in FIG. 12B, a lead passage 18 is constituted by a through-hole penetrating the substantially central portion of the inner lid 12 from the closing surface 1a side to the opening surface 1c side.
[0088]
In the example shown in FIG. 12 (c), a groove formed on the substantially central portion of one flat surface portion of the side surface of the inner lid 12 formed in a substantially rectangular parallelepiped shape from the closing surface 1a side to the opening surface 1c side. Thus, a lead passage 18 is formed.
[0089]
In the example shown in FIG. 12 (d), a groove from the side of the closed surface 1a to the side of the opening surface 1c formed so as to cut out one corner of the side surface of the inner lid 12 formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. Thus, a lead passage 18 is formed.
[0090]
By passing the lead wire 7 through the lead passage 18 thus configured, the lead wire 7 connected to the piezoelectric element 8 is led out from the closing surface 1a side to the opening surface 1c side in the arrangement portion 6. Can do. Here, in the example shown in FIG. 12C and FIG. 12D, the lead passage 18 is formed so as not to make a through hole in the center of the inner lid 12. Is prevented, and the fixing strength of the side surface portion 1b of the case body 1 by the inner lid 12 is prevented from decreasing.
[0091]
  (referenceForm 8)
  Figure 13referenceThe structure of a form is shown.
[0092]
  BookreferenceIn form,referenceA lead passage 18 is formed in the inner lid 12 as in the seventh embodiment, and after the lead wire 7 is passed through the lead passage 18, a viscoelastic material 19 such as silicone is further filled in the lead passage 18. The wire 7 is fixed.
[0093]
For this reason, the sealing property of the case body 1 is improved, and the waterproof property of the ultrasonic transducer A is improved. In addition, the vibration transmitted from the piezoelectric element 8 to the lead wire 7 during the oscillation of the ultrasonic wave is quickly absorbed by the viscoelastic material 19, so that the vibration energy remains in the lead wire 7 when the ultrasonic oscillation is stopped. As a result, reverberation is prevented, the accuracy of receiving the reflected wave is improved, and the responsiveness of the ultrasonic transducer A is improved. Further, when the viscoelastic material 19 is attached to the periphery of the lead wire 7 by filling the lead passage 18 constituted by the through hole or groove with the viscoelastic material 19, the viscoelastic material 19 is directly applied to the lead wire 7. It is possible to reduce the number of steps for applying the coating.
[0094]
  (referenceForm 9)
  14 and 15referenceThe structure of a form is shown.
[0095]
  BookreferenceIn form,referenceAs in Embodiments 7 and 8, a lead passage 18 is formed in the inner lid 12, and a flow path 20 is provided in the inner lid 12 to promote the flow of the viscoelastic material injected to fill the lead passage 18. Formed.
[0096]
In the example shown in FIG. 15A, the lead passage 18 and the flow passage 20 are configured by providing two through holes that penetrate the inner lid 12 from the closing surface 1a side to the opening surface 1c side.
[0097]
In the example shown in FIG. 15 (b), one of the side surfaces of the inner lid 12 formed in a substantially rectangular parallelepiped shape is formed at a substantially central portion of a plane and a plane substantially parallel to the plane. In addition, the lead passage 18 and the flow passage 20 are configured by grooves extending from the closing surface 1a toward the opening surface 1c.
[0098]
In the example shown in FIG. 15 (c), one side of the side surface of the inner lid 12 formed in a substantially rectangular parallelepiped shape and a corner parallel to and adjacent to this corner are cut out. The lead path 18 and the flow path 20 are configured by the grooves formed on the closed surface 1a side toward the opening surface 1c side.
[0099]
As shown in FIG. 14, the inner lid 12 in which the lead passage 18 and the flow path 20 are formed is arranged in a state in which a gap is generated between the end portion on the closed surface 1 a side and the sound absorbing material 11. Arranged in the part 6. Then, when the viscoelastic material 19 is injected into the lead passage 18 with the lead wire 7 being passed through the lead passage 18, the air in the lead passage 18 becomes viscous as shown by the arrows in FIG. The viscoelastic material 19 is pushed out by the elastic material 19 and discharged to the outside through the flow path 20, and the viscoelastic material 19 is smoothly filled in the lead passage 18 without any air layer. At this time, by continuing to inject the viscoelastic material 19 into the lead passage 18, the viscoelastic material 19 is also filled into the region between the inner lid 12 and the sound absorbing material 11 and the flow path 20.
[0100]
(Embodiment 10)
FIG. 16 shows the configuration of this embodiment.
[0101]
Of the side surfaces of the inner lid 12, grooves facing each other are formed in a direction substantially parallel to the closing surface 1 a, and the opening surface 1 c is formed at the corner of the inner lid 12 from both ends of the groove. A groove toward the side is formed, and thereby, a flow path 12a of the sealing material 26 such as the adhesive 13 is formed.
[0102]
Moreover, the groove | channel which goes to the opening surface 1c side from the obstruction | occlusion surface 1a side is formed in the substantially center part in the other two surfaces which face each other among the side surfaces of the inner lid 12, By these each groove | channel, A flow path 20 for the lead passage 18 and the viscoelastic material 19 is formed.
[0103]
With this configuration, as in the case of the fifth embodiment, the inner lid 12 is placed in the arrangement portion 6 with the sealing material 26 such as the adhesive 13 interposed between the outer surface of the inner lid 12 and the inner surface of the arrangement portion 6. When an air layer is interposed between the outer surface of the inner lid 12 and the inner surface of the disposing portion 6, the sealing material 26, such as the adhesive 13, is shown by the arrow in FIG. As shown in (b), the flow path 12a flows from the opening surface 1c side of the case 1 to the closing surface 1a side, further flows from the closing surface 1a side to the opening surface 1c side, and the air layer is stagnated accordingly. Without pushing out, it extrudes from the gap at the boundary between the arrangement portion 6 and the inner lid 12, and as a result, the adhesion reliability between the arrangement portion 6 and the inner lid 12 by the sealing material 26 such as the adhesive 13 is improved. It is. For this reason, the side surface portion 1b of the case body 1 is more firmly fixed, the output sound pressure of the ultrasonic transducer A is further improved, the reverberation when the drive is stopped is further shortened, and the reception accuracy of the reflected wave is improved. The response is further improved.
[0104]
  Further, when the viscoelastic material 19 is injected into the lead passage 18 in a state where the lead wire 7 is passed through the lead passage 18,referenceAs in the case of the eighth embodiment, the air in the lead passage 18 is pushed out by the viscoelastic material 19 and discharged to the outside from the flow path 20 as shown by an arrow B in FIG. The elastic material 19 is smoothly filled in the lead passage 18 without an air layer. At this time, by continuing to inject the viscoelastic material 19 into the lead passage 18, the viscoelastic material 19 is also filled into the region between the inner lid 12 and the sound absorbing material 11 and the flow path 20.
[0105]
  (referenceForm 11)
  Figure 17referenceThe structure of a form is shown.
[0106]
A lead passage 18 and a flow passage 20 are formed in the inner lid 12 in the same manner as that shown in FIG. Further, a fixing protrusion 21 is projected from a surface of the inner lid 12 that is disposed on the opening surface 1 a side of the case body 1. The fixing protrusion 21 is formed so as to protrude from the opening surface 1 c of the case portion 1 in a state where the inner lid 12 is disposed on the placement portion 6.
[0107]
Then, the lead wire 7 directly connected to the piezoelectric element 8 is led out from the closing surface 1a side to the opening surface 1c side in the arrangement portion 6 by passing through the lead passage 18 and pulled out of the case body 1. It is. Then, the lead wire 7 drawn out is fixed by, for example, being wound around the fixing protrusion 21.
[0108]
In this way, when an external force is applied to one end portion of the lead wire 7, stress is mainly applied to the fixing protrusion 21 portion of the inner lid 12, and the joint portion 8 a between the lead wire 7 and the piezoelectric element 8 is applied to the joint portion 8 a. Stress is less likely to be applied, and the connection reliability between the piezoelectric element 8 and the lead wire 7 is improved. Therefore, even if an unintentional external force is applied to the lead wire 7 drawn to the outside of the case body 1 in an assembly process such as incorporating this ultrasonic transducer A as an ultrasonic sensor for an automobile or the like, the piezoelectric element 8 and Connection reliability with the lead wire 7 can be maintained.
[0109]
  (referenceForm 12)
  Figure 18 shows the bookreferenceThe structure of a form is shown.
[0110]
  BookreferenceIn the same manner as in the tenth embodiment, the lead wire 7 directly connected to the piezoelectric element 8 is led out from the closing surface 1a side to the opening surface 1c side in the arrangement portion 6 by passing through the lead passage 18. And pulled out of the case body 1. Then, the lead wire 7 drawn out is fixed by, for example, being wound around the fixing protrusion 21.
[0111]
Then, in the portion fixed to the fixing protrusion 21, another lead wire 7 a having a different wire diameter is connected to the lead wire 7.
[0112]
Here, the lead wire 7 directly connected to the piezoelectric element 8 is preferably one having a thinner wire diameter. In this case, since the mass of the lead wire 7 is reduced, the lead wire 7 from the piezoelectric element 8 is reduced. The vibration energy transmitted to the lead wire 7 can be reduced, the reverberation caused by the vibration energy remaining in the lead wire 7 when the oscillation of the ultrasonic vibration is stopped can be suppressed, and the reception accuracy of the reflected wave is improved. As a result, the responsiveness of the ultrasonic transducer A can be further improved.
[0113]
Further, the lead wire 7a connected to the lead wire 7 at the fixing protrusion 21 and disposed outside the case body 1 is preferably thicker. In this case, the lead wire 7a outside the case body 1 is preferable. The strength is further improved.
[0116]
【The invention's effect】
BookClaims of the invention1In the ultrasonic transducer according to the present invention, a piezoelectric element is disposed on the inner surface side of the closed surface of the case body having one end surface opened and the other end surface closed, and the ultrasonic waves generated on the closed surface are in different directions. This is an ultrasonic transducer having a directional characteristic, in which an inner lid made of a highly rigid member is inserted inside the case body, and a sealing material is filled at the boundary between the inner lid and the case body. Yes, the case body can be sealed, and the vibration of the side surface, which is the area near the inner surface of the inside of the case body, is suppressed, so that the vibration concentrates on the closed surface where the piezoelectric element is arranged, and as a result the output The sound pressure can be improved, and the mechanical vibration energy remaining on the side surface after the ultrasonic wave is finished is reduced, so the reverberation is shortened, the reflected wave reception accuracy is improved, and the response performance is improved. To do.
In addition, a flow path for encouraging the flow of the sealing material when interposing the sealing material at the boundary between the inner lid and the case body is formed in the inner lid, The adhesive can be flowed without forming an air layer at the boundary, and as a result, the responsiveness of the ultrasonic transducer can be stabilized.
[0117]
  And claims2The invention of claim1In addition to the configuration of the above, an adhesive is used as a sealing material, and the adhesive is interposed at the boundary between the inner lid and the case body, so that the case body can be sealed more reliably. The vibration of the side surface, which is the area near the inner surface, can be further reliably suppressed, and the vibration can be concentrated on the closed surface where the piezoelectric element is disposed, and as a result, the output sound pressure can be further improved. In addition, since the mechanical vibration energy remaining on the side surface portion after the end of the ultrasonic wave is reduced, the reverberation is shortened, the reflected wave reception accuracy is improved, and the response performance is further improved.
[0120]
  And claims3The invention of claim1 or 2In addition to the above structure, the inner lid is molded with a molded product, the case body can be sealed, and the vibration of the side surface portion, which is the area near the inner surface inside the case body, is suppressed. Concentrates on the closed surface on which the piezoelectric element is disposed, and as a result, the output sound pressure can be improved, and the mechanical vibration energy remaining on the side surface after the oscillation of the ultrasonic wave is reduced, so that the reverberation is reduced. Becomes shorter, the accuracy of receiving the reflected wave is improved, and the response performance is improved.
[0121]
  And claims4The invention of claim3In addition to the above structure, the inner lid is molded from a molded product made of a resin material with excellent vibration damping properties, and remains on the side surface, which is the area near the inner surface of the case body, after the oscillation of the ultrasonic wave is completed. The vibration energy thus absorbed is efficiently absorbed by the inner lid, and the responsiveness of the ultrasonic transducer is further improved.
[0122]
  And claims5The invention of claim1Thru4In addition to any one of the configurations, the shape of the inner lid is formed so that at least one cross-sectional shape perpendicular to the closed surface in the state where the closed surface of the case body is horizontally arranged is a letter shape. Yes, firmly fix the vicinity of the opening surface of the case body that is most likely to vibrate among the side surfaces that are the area near the inner surface of the inside of the case body, and firmly fix the vicinity of the closed surface of the side surface section to this portion. A vibration node can be formed, and the output sound pressure can be further improved by concentrating the vibration on the closed surface.
[0123]
  And claims6The invention of claim1To5In addition to any of the configurations described above, a lead wire for power transmission connected to the piezoelectric element disposed on the inner surface side of the closed surface of the case body is led out from the closed surface side of the case body to the opening surface side. A lead passage is provided in the inner lid, and the position of the lead wire can be stabilized.
[0124]
  And claims7The invention of claim6In addition to the above structure, the lead passage is filled with a viscoelastic material, the case body can be sealed, and the residual energy remaining in the lead wire after the ultrasonic oscillation is finished is absorbed by the viscoelastic material. As a result, the reverberation is shortened and the response of the ultrasonic transducer is further stabilized.
[0125]
  And claims8The invention of claim7In addition to the above structure, the inner lid is provided with a flow path for promoting the flow of the viscoelastic material when the lead passage is filled with the viscoelastic material. As a result, the responsiveness of the ultrasonic transducer can be stabilized.
[0127]
  And claims9The invention of claim1Thru8In addition to any of the above structures, the lead wire for power transmission connected to the piezoelectric element located on the inner surface side of the closed surface of the case body is fixed to the inner lid, and the lead wire is connected to the lead wire from the outside of the case body. When stress is applied, this stress is prevented from being transmitted to the joint between the piezoelectric element and the lead wire disposed on the inner surface side of the closed surface of the case body, thereby preventing damage to the joint. It can be done.
[0128]
  And claims10The invention of claim9In addition to the above structure, the lead wire connected to the piezoelectric element located on the inner surface side of the closed surface of the case body and connected to the lead wire fixed to the inner lid or connected to the lead wire. The strength of the lead wire arranged outside the case body is improved, the strength of the lead wire itself against the external force applied to the lead wire from the outside of the case body is enhanced, and the damage of the lead wire in the assembly process can be reduced. It can be done.
[0129]
  And claims11The invention of claim 1 to claim 110In addition to any of the above structures, the case body is made of metal, and the case body of a waterproof ultrasonic oscillator that emits ultrasonic waves having directional characteristics of different directions can be formed of metal. In addition, an ultrasonic transducer that does not require a horn or the like for controlling the directivity of ultrasonic waves can be formed inexpensively and easily.
[0130]
  And claims12The invention of claim 1 to claim 110In addition to any of the configurations described above, the case body is composed of a metal case formed of a metal plate material and a resin case made of a synthetic resin material, and emits ultrasonic waves having directional characteristics of different directions. The case of a waterproof ultrasonic oscillator can be formed by molding a metal plate and a synthetic resin material, and there is no need to install a horn to control the directivity of ultrasonic waves. The child can be formed inexpensively and easily.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]referenceThe structure of the form 1 is shown, (a) is a perspective view, (b) is AA 'sectional drawing of (a), (c) is sectional drawing which shows operation | movement.
FIGS. 2A and 2B show a structure of a case body and a piezoelectric element when the case body is constituted by a metal case and a resin case, where FIG. 2A is a front view, FIG. 2B is a plan sectional view, and FIG. Is a sectional view of a side surface, and (d) is a rear view.
FIGS. 3A and 3B show a configuration of the above, wherein FIG. 3A is a perspective view, FIG. 3B is a cross-sectional view, and FIG. 3C is a perspective view showing a metal case.
[Fig. 4]referenceThe structure of the form 2 is shown, (a) is a disassembled perspective view, (b) is sectional drawing.
FIGS. 5A and 5B show configurations of a case body and a piezoelectric element when the case body is made of metal, FIG. 5A is a front view, FIG. 5B is a cross-sectional view of a plane, and FIG. FIG. 4D is a rear view.
[Fig. 6]reference10 is a cross-sectional view showing a configuration of form 3. FIG.
[Fig. 7]referenceThe structure of form 4 is shown, (a) is sectional drawing of a decomposition | disassembly state, (b) is sectional drawing.
8A and 8B show a configuration of a fifth embodiment, where FIG. 8A is an exploded perspective view, and FIG. 8B is a perspective view of an inner lid for explaining the operation.
FIGS. 9A and 9B are reference views for explaining Embodiment 6; FIG. 9A is a perspective view, FIG. 9B is an AA ′ sectional view, and FIG. 9C is a BB ′ sectional view;
FIGS. 10A and 10B are reference views for explaining Embodiment 6, and FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views. FIGS.
11A and 11B show a configuration of a sixth embodiment, in which FIG. 11A is a partial perspective view, FIG. 11B is a sectional view in an exploded state, and FIG. 11C is a sectional view.
FIG.referenceThe structure of form 7 is shown, (a) is sectional drawing, (b) is a disassembled perspective view, (c) is a perspective view of the inner lid which shows another example, (d) is an inner lid which shows another example. FIG.
FIG. 13referenceIt is sectional drawing which shows the structure of form 8.
FIG. 14referenceIt is sectional drawing which shows the structure of form 9.
FIG. 15 (a) to (c)referenceIt is a perspective view which shows the example of the inner lid in form 9.
FIGS. 16A and 16B show a configuration of a tenth embodiment, in which FIG. 16A is an exploded perspective view and FIG. 16B is a perspective view of an inner lid showing an operation;
FIG. 17referenceThe structure of the form 11 is shown, (a) is sectional drawing, (b) is a partial exploded perspective view.
FIG. 18referenceThe structure of form 12 is shown, (a) is sectional drawing, (b) is a partial exploded perspective view.
FIG. 19 is a perspective view showing a state in which an ultrasonic sensor is disposed in an automobile.
FIGS. 20A and 20B are cross-sectional views for explaining problems of the prior art.
[Explanation of symbols]
A Ultrasonic transducer
1 Case body
1a Blocking surface
1c Opening surface
2 Metal case
3 Resin case
7 Lead wire
7a Lead wire
8 Piezoelectric elements
12 Inner lid
12a Flow path
13 Adhesive
18 Aisle for lead
19 Viscoelastic material
20 Flow path
26 Sealing material

Claims (12)

一端面が開口すると共に他端面が閉塞面であるケース体の閉塞面の内面側に圧電素子を配設し、この閉塞面にて発生される超音波が異方向性の指向特性を有する超音波振動子であって、剛性の高い部材からなる中蓋に、この中蓋とケース体との境界部に封止材を介在させる際の封止材の流動を促すための流動経路を形成し、この中蓋をケース体の内側に挿入し、この中蓋とケース体との境界部に封止材を充填して成ることを特徴とする超音波振動子。A piezoelectric element is disposed on the inner surface side of the closed surface of the case body, the one end surface of which is open and the other end surface is a closed surface. Forming a flow path for urging the flow of the sealing material when the sealing material is interposed in the boundary between the inner lid and the case body in the inner lid made of a highly rigid member , An ultrasonic transducer comprising: an inner lid inserted into a case body, and a sealing material filled in a boundary portion between the inner lid and the case body. 封止材として接着剤を用い、中蓋とケース体との境界部に接着剤を介在させて成ることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。The ultrasonic transducer according to claim 1 , wherein an adhesive is used as a sealing material, and an adhesive is interposed at a boundary portion between the inner lid and the case body. 中蓋を成形品にて成形して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波振動子。Ultrasonic transducer according to claim 1 or 2, characterized in that formed by molding the inner lid at the molded article. 中蓋を制振性に優れた樹脂材料の成形品にて成形して成ることを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子。4. The ultrasonic transducer according to claim 3 , wherein the inner lid is formed of a molded product of a resin material having excellent vibration damping properties. 中蓋の形状を、ケース体の閉塞面を水平に配置した状態におけるこの閉塞面と垂直な少なくとも一つの断面形状が工字状となるように形成して成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波振動子。The inner lid of the shape, to claim 1, wherein at least one cross-sectional shape and perpendicular the closing surface in a state where the closing surface is arranged horizontally in the casing body is characterized by being formed to have a factory-shape 4. The ultrasonic transducer according to any one of 4 above. ケース体の閉塞面の内面側に配設された圧電素子に接続された電力伝送用のリード線をケース体の閉塞面側から開口面側に導出するためのリード用通路を中蓋に設けて成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の超音波振動子。A lead passage is provided in the inner lid for leading the power transmission lead wire connected to the piezoelectric element disposed on the inner surface side of the closed surface of the case body from the closed surface side of the case body to the opening surface side. ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 5, characterized by comprising. リード用通路に粘弾性材を充填して成ることを特徴とする請求項６に記載の超音波振動子。7. The ultrasonic transducer according to claim 6 , wherein the lead passage is filled with a viscoelastic material. リード用通路に粘弾性材を充填する際の粘弾性材の流動を促すための流動経路を中蓋に設けて成ることを特徴とする請求項７に記載の超音波振動子。8. The ultrasonic transducer according to claim 7 , wherein a flow path for promoting flow of the viscoelastic material when the lead passage is filled with the viscoelastic material is provided in the inner lid. ケース体の閉塞面の内面側に位置する圧電素子に接続された電力伝送用のリード線を中蓋に固定して成ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の超音波振動子。Ultrasonic vibration according to any one of claims 1 to 8, characterized by comprising fixed to the inner lid leads for power transmission which is connected to a piezoelectric element positioned on the inner surface side of the closing surface of the case body Child. ケース体の閉塞面の内面側に位置する圧電素子に接続されると共に中蓋に固定されたリード線に、より線径の大きいリード線を接続し又は導通させて成ること特徴とする請求項９に記載の超音波振動子。Claim the lead wire fixed to the inner lid is connected to a piezoelectric element positioned on the inner surface side of the closing surface of the case body, characterized by comprising by more connecting a large lead wire having a diameter or conduction 9 The ultrasonic vibrator described in 1. ケース体を金属にて構成して成ることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の超音波振動子。Ultrasonic transducer according to the case body in any one of claims 1 to 10, characterized in that formed by composed of metal. ケース体を金属製の板材から形成される金属ケースと合成樹脂材からなる樹脂ケースとで構成して成ることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の超音波振動子。Ultrasonic transducer according to the case body in any one of claims 1 to 10, characterized in that formed by composed of a resin case comprising a metal case and a synthetic resin material formed from a sheet of metal.
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