超音波センサ

【課題】超音波振動子が押し込まれたときに圧電素子と回路基板との電気的な接続が破壊されないようにできる超音波センサを提供する。
【解決手段】接続ピン１５を回路基板２０に直接接続するのではなく、インサートピン２１を介して回路基板２０に接続されるようにする。これにより、超音波振動子１０が外部から押されることで接続ピン１５が押し込まれても、そのとき発生する応力をインサートピン２１にて吸収することが可能となる。このため、超音波振動子１０が押し込まれたときに圧電素子１２と回路基板２０との電気的な接続が破壊されないようにできる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を有して構成される超音波振動子が備えられた超音波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子を有して構成される超音波振動子が備えられた超音波センサとして、例えば、特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に示される超音波センサは、有底筒状のハウジングの底部内面に圧電素子を貼着してなる超音波振動子と、開口面を有し、超音波振動子がその開口面から挿入されて内部に組み付けられるケースとにより構成される。そして、圧電素子は、リードを介して、ケースの内部に配置された回路基板（処理回路）と電気的に接続されている。
【０００３】
それに対し、近年、作業性向上のため、リードに代えて接続ピンを使用した超音波センサの要求が高まっている。このため、例えば特許文献２、３では、圧電素子に対して接続ピンを電気的に接続すると共に、ハウジングの下部に絶縁材料からなるベース（端子板）を固定し、接続ピンの一端がベースを貫通してハウジングの外部に引き出される構造の超音波振動子が提案されている。このような接続ピンを用いることで、超音波振動子をケースの開口面に挿入したときに、回路基板に形成されるスルーホールに直接接続ピンの先端が挿入されるようにできる。
【特許文献１】特開２００４−１５９３５１号公報
【特許文献２】特開平８−１３０７９５号公報
【特許文献３】特開平１１−１８７４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波振動子は、超音波を発生させるときに振動するため、この振動がケースに伝わらないようにするために、ケースの開口面に対して直接固定されるのではなく、有底筒状を為した筒状弾性体が被着された状態で固定される。つまり、超音波振動子の外周面および底面とケースの開口面との間には筒状弾性体が配置され、筒状弾性体にて振動を吸収することでケースに振動が伝わらないようにしている。
【０００５】
しかしながら、筒状弾性体が柔らかいため、バンパー等に超音波センサを取り付けた後、外部から超音波振動子が押された場合、筒状弾性体が弾性変形し、超音波振動子が開口面内に押し込まれる。このため、超音波振動子に備えられた接続ピンも押し込まれることになり、接続ピンと回路基板の電気的な接続を行っている例えばはんだ付け部分に応力が掛かり、これらの間の電気的な接続が破壊されるという問題がある。
【０００６】
特に、ハウジングの下部に配置されたベースの下側に、さらに振動を抑制する弾性体となる発泡弾性体が配置されるような構造とされる場合、超音波振動子が押されたときに押し込まれる量が大きいため、より上記問題が顕著になる。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、超音波振動子が押し込まれたときに圧電素子と回路基板との電気的な接続が破壊されないようにできる超音波センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では、ケース（３０）における中空部に露出し、該露出した部分が接続ピン（１５）に電気的に接続されると共に、接続ピン（１５）が超音波振動子（１０）を開口面（３２）に挿入する方向に押し込まれると、該方向に撓む中継ピン（２１）を備え、この中継ピン（２１）を介して、回路基板（２０）が圧電素子（１２）と電気的に接続されるようにすることを特徴としている。
【０００９】
このように、接続ピン（１５）が回路基板（２０）に直接接続されるのではなく、中継ピン（２１）を介して回路基板（２０）に接続されるようにしている。このため、超音波振動子（１０）が外部から押されることで接続ピン（１５）が押し込まれても、そのとき発生する応力を中継ピン（２１）にて吸収することが可能となる。このため、超音波振動子（１０）が押し込まれたときに圧電素子（１２）と回路基板（２０）との電気的な接続が破壊されないようにできる。
【００１０】
例えば、中継ピンは、ケース（３０）にインサート成形されたインサートピン（２１）とされ、該インサートピン（２１）の一端をケース（３０）の中空部に露出させた構成とされる。
【００１１】
この場合、インサートピン（２１）の一端に穴部（２１ａ）を設け、超音波振動子（１０）をケース（３０）に組み付けたときに、接続ピン（１５）のうちハウジング（１１）の外部に引き出された一端が穴部（２１ａ）に挿入されるように、接続ピン（１５）および穴部（２１ａ）の位置を設定すると好ましい。
【００１２】
このように、インサートピン（２１）の穴部（２１ａ）の配置場所を接続ピン（１５）の先端位置と一致させれば、超音波振動子（１０）をケース（３０）の開口面（３２）に挿入したときに、接続ピン（１５）がそのままインサートピン（２１）の穴部（２１ａ）に挿入される。これにより、超音波センサの組み付け作業性を向上させることが可能となる。
【００１３】
例えば、ケース（３０）における超音波振動子（１０）が配置される開口面（３２）と回路基板（２０）が配置される中空部とを区画し、接続ピン（１５）が挿入される位置決め用穴（３１ａ）が形成されたガイド部（３１）を備え、接続ピン（１５）のうちハウジング（１１）の外部に引き出された一端を位置決め用穴（３１ａ）に挿入すると、穴部（２１ａ）に挿入されるような構成とすることができる。
【００１４】
また、超音波振動子（１０）に備えられた、該超音波振動子（１０）の外周面よりも該超音波振動子（１０）の径方向に突出した第１の基準部（１４ａ）と、筒状弾性体（３３）の外周面（３３ｂ）に形成された第２の基準部（３３ｃ）と、ケース（３０）における開口面（３２）の内壁に形成された第３の基準部（３８）と、を備える。このような構成によれば、第１の基準部（１４ａ）と第２の基準部（３３ｃ）とを位置合わせして筒状弾性体（３３）を超音波振動子（１０）に被着した状態で、第１、第２の基準部（１４ａ、３３ｃ）と第３の基準部（３８）とを位置合わせして超音波振動子（１０）を開口面（３２）に挿入する構成にできる。
【００１５】
また、インサートピン（２１）の他端（２１ｂ）が回路基板（２０）をケース（３０）の中空部に挿入する方向と平行に引き出された構成とし、回路基板（２０）をケース（３０）の中空部に挿入したときに、インサートピン（２１）の他端（２１ｂ）が回路基板（２０）に備えられた第１スルーホール（２０ａ）に挿入されるように、インサートピン（２１）の他端および回路基板（２０）に備えられた第１スルーホール（２０ａ）の位置を設定すると好ましい。
【００１６】
このように、インサートピン（２１）の他端（２１ｂ）を回路基板（２０）の第１スルーホール（２０ａ）と一致させれば、ケース（３０）に回路基板（２０）を挿入したときに、インサートピン（２１）の他端（２１ｂ）が回路基板（２０）の第１スルーホール（２０ａ）に挿入される。これにより、超音波センサの組み付け作業性を向上させることが可能となる。
【００１７】
さらに、ケース（３０）に回路基板（２０）の第２スルーホール（２０ｂ）に挿入されることで回路基板（２０）と電気的に接続される外部出力端子（３６）を備え、該外部出力端子（３６）のうち回路基板（２０）に接続される一端（３６ａ）を回路基板（２０）をケース（３０）の中空部に挿入する方向と平行に引き出し、回路基板（２０）をケース（３０）の中空部に挿入したときに、外部出力端子（３６）の一端（３６ａ）が回路基板（２０）に備えられた第２スルーホール（２０ｂ）に挿入されるように、外部出力端子（３６）の一端（３６ａ）および回路基板（２０）に備えられた第２スルーホール（２０ｂ）の位置を設定すると好ましい。
【００１８】
このように、外部出力端子（３６）の一端（３６ａ）を回路基板（２０）の第２スルーホール（２０ｂ）と一致させれば、ケース（３０）に回路基板（２０）を挿入したときに、外部出力端子（３６）の一端（３６ａ）が回路基板（２０）の第２スルーホール（２０ｂ）に挿入される。これにより、超音波センサの組み付け作業性を向上させることが可能となる。
【００１９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２１】
（第１実施形態）
本実施形態の第１実施形態にかかる超音波センサについて説明する。本実施形態の超音波ソナーは、例えば、車両のバンパに取り付けられ、バックソナー又はコーナーソナーとして用いられる。
【００２２】
図１に、本実施形態の超音波センサを構成する超音波振動子１０を示す。図１（ａ）は、超音波振動子１０の断面図、図１（ｂ）は、超音波振動子１０に備えられる圧電素子１２を収容したハウジング１１の裏面図、図１（ｃ）は、超音波振動子１０全体の裏面図、図１（ｄ）は、超音波振動子１０の側面図である。なお、図１（ａ）は、図１（ｃ）におけるＡ−Ａ矢視断面に相当する。
【００２３】
図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、超音波振動子１０は、ハウジング１１、圧電素子１２と、スペーサ１３、ベース１４および接続ピン１５を有して構成されている。
【００２４】
ハウジング１１は、導電性材料（金属材料や表面に導電膜を形成した絶縁材料）で構成され、有底円筒状とされることでハウジング１１の内部に内部空間１６が形成されている。ハウジング１１の底部１１ａの内面に圧電素子１２が貼着されており、この底部１１ａの外側表面が振動面１１ｂとなっている。本実施形態では、導電性材料としてアルミニウムを用いており、振動面１１ｂを円形状としている。また、内部空間１６の上面形状は、図１（ｂ）に示すように、長辺と短辺が異なる長さで、四隅が丸められた長方形状とされている。内部空間１６をこのような形状とすることにより、超音波振動子１０の指向性を水平方向と垂直方向とで異なるものとすることができる。なお、図１（ｂ）においては、上下方向が指向性の狭い垂直方向、左右方向が指向性の広い水平方向となっている。
【００２５】
圧電素子１２は、圧電セラミックス（例えばチタン酸ジルコン酸鉛系）で構成され、その表裏両面に電極（図示せず）を備えている。圧電素子１２の一方の電極は、リード１７ａによって一対の接続ピン１５の一方に電気的に接続され、他方の電極は、ハウジング１１の底部１１ａに例えば導電性接着剤により貼着され、導電性材料で構成されたハウジング１１を介してリード１７ｂに接続されたのち、一対の接続ピン１５の他方に電気的に接続されている。なお、ハウジング１１の内部空間１６には、スペーサ１３及びベース１４に設けられた注入口（図示略）を介して、圧電素子１２側から順にフェルト、シリコンが充填されており、振動面から接続ピン１５に伝達される不要振動が抑制されている。
【００２６】
スペーサ１３は、ハウジング１１の開口部とベース１４との間に配置されている。スペーサ１３は、ハウジング１１の底部１１ａの振動に伴ってハウジング１１の筒部１１ｃに生じる不要振動が接続ピン１５の固定されているベース１４に伝達されるのを抑制するための弾性体であり、例えばシリコンゴムから構成されている。なお、ここではスペーサ１３を配置する構成としたが、スペーサ１３を無くした構成とすることもできる。
【００２７】
ベース１４は、ハウジング１１の開口部側の外周面にスペーサ１３を介して嵌め込まれることで、ハウジング１１に固定されている。このベース１４は、絶縁材料、例えば合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）で構成されている。ベース１４には、接続ピン１５が貫通配置されている。ベース１４を成形する際に、接続ピン１５をインサート成形することで、接続ピン１５の一部がベース１４に埋設固定されるようにしている。また、ベース１４には、接続ピン１５の長手方向沿って延設された保護部１８が備えられ、ハウジング１１の外部に引き出された接続ピン１５を、ベース１４からハウジング外部の先端に向けて所定範囲被覆している。この保護部１８にて、一対の接続ピン１５が一体的に被覆されている。
【００２８】
また、ベース１４には、接続ピン１５が突出する方向に突出する第１の基準部１４ａが形成されている。第１の基準部１４ａの先端位置は、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、ベース１４の外周面に対してベース１４（超音波振動子１０）の径方向において部分的に突出させられている。
【００２９】
接続ピン１５は、例えば銅を主成分とする導電性材料からなり、例えば太さ０．５ｍｍφの棒状部材で構成される。本実施形態では、超音波振動子１０（圧電素子１２）の指向性が水平方向と垂直方向とで異なるように構成してあるため、接続ピン１５および保護部１８を、図１（ｃ）に示すように、超音波振動子１０（ハウジング１１）の中心軸からずれた位置に設けている。
【００３０】
なお、本実施形態では、ベース１４の一部で保護部１８を構成したが、保護部１８をベース１４と別部材として構成しても良い。例えば、ベース１４に接着等によって保護部１８を固定した構成としても良い。また、保護部１８により、一対の接続ピン１５を一体的に被覆せず、各接続ピン１５毎に独立して被覆保護する構成であっても良い。また、ベース１４及び保護部１８に対する接続ピン１５の貫通配置としては、上記インサートに限定されるものではなく、接続ピン１５がベース１４及び保護部１８に設けられた貫通孔に対して挿通され、所定配置となった状態で接着固定されたものでも良い。ただし、本実施形態の構成とすると、接続ピン１５の湾曲や折曲等の防止に効果的である。
【００３１】
さらに、超音波振動子１０には、例えば発泡シリコン等で構成された発泡弾性体１９が備えられている。この発泡弾性体１９は、保護部１８に対向するベース１４上に振動を抑制する弾性体として機能するもので、接続ピン１５は発泡弾性体１９も貫通するように配置されている。なお、ここでは発泡弾性体１９を備えた構成としているが、備えていない構造とすることもできる。
【００３２】
そして、ハウジング１１、スペーサ１３、ベース１４、発泡弾性体１９が、それぞれ接着剤（例えばシリコン系接着剤）等で接着されることで、一体構造とされた超音波振動子１０が構成されている。
【００３３】
図２は、図１に示す超音波振動子１０が備えられた超音波センサ１００の概略構成を示した図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は超音波センサ１００の回路基板２０などが収容されるケース３０を裏面側から見た図である。なお、図２（ａ）では、便宜上、回路基板２０を構成する電子部品を省略して図示してある。
【００３４】
超音波センサ１００は、上述した超音波振動子１０と、超音波を発生させる駆動電圧を超音波振動子１０に印加するとともに、超音波振動子１０から逆起電圧効果により発生した電圧を処理する回路基板２０とが、合成樹脂からなるケース３０内に組み付けられて構成されている。
【００３５】
中空状のケース３０内には、回路基板２０の接続位置に対して接続ピン１５を位置決めするために、保護部１８を位置決めするガイド部３１が設けられている。本実施形態では、ガイド部３１は、ケース３０の一部として構成されている。
【００３６】
ガイド部３１は、ケース３０の内部空間を超音波振動子１０の配置空間と回路基板２０の配置空間とに区画する板状部によって構成され、保護部１８が挿入される位置決め用穴３１ａが備えられた構成とされている。この位置決め用穴３１ａの穴は、保護部１８の外形と同じ形状（本実施形態では長円形）とされ、保護部１８と同等ないし若干大きめのサイズとされている。このガイド部３１の位置決め用穴３１ａ内に保護部１８と共に接続ピン１５を挿入することで、ケース３０に対する超音波振動子１０（及び回路基板２０に対する超音波振動子１０の接続ピン１５）を位置決めできるようになっている。
【００３７】
また、ガイド部３１には、位置決め用穴３１ａとは別の貫通孔として、後述する筒状弾性体３３の係止部３３ｄが挿入される貫通孔３１ｂが形成されている。貫通孔３１ｂは、円形状のガイド部３１の外縁に沿って円弧状に２箇所形成されている。
【００３８】
また、ケース３０のうちガイド部３１よりも回路基板２０が配置される側には、中継ピンとして機能するインサートピン２１が備えられている。インサートピン２１は、接続ピン１５と対応する数備えられ、本実施形態では一対とされている。インサートピン２１は、ケース３０に対してインサート成形されることで一体化されており、一方の端部がケース３０の中空内において露出し、その端部がガイド部３１における位置決め用穴３１ａと対応する位置に引き出されている。このインサートピン２１のうち少なくともケース３０から引き出された端部は超音波振動子１０のケース３０への挿入方向において撓み易い薄肉形状とされている。このインサートピン２１の端部には穴部２１ａが形成されており、この穴部２１ａに接続ピン１５の先端が挿入されている。また、インサートピン２１の他方の端部２１ｂは、ケース３０の中空部に露出し、回路基板２０をケース３０に挿入する方向と平行に引き出されている。この端部２１ｂが回路基板２０に形成されたスルーホール（第１スルーホール）２０ａに挿入されている。
【００３９】
なお、インサートピン２１のうち接続ピン１５と接続される側の端部におけるケース３０からの突出量は、適宜設定能であるが、超音波振動子１０が外部から押されて接続ピン１５が押し込まれたときに、インサートピン２１の端部が撓み、接続ピン１５が押し込まれたときの応力が吸収できる程度以上あれば良い。
【００４０】
また、ケース３０の上部には、上面形状が円形状を為した開口面３２があり、この開口面３２内に、外周面に筒状弾性体３３を被着させられると共に、ベース１４の下側に振動を抑制する弾性体となる発泡弾性体３４が配置された超音波振動子１０が挿入されることで、ケース３０に組み付けられている。ケース３０の開口面３２からは、超音波振動子１０の振動面１１ｂが露出しており、超音波振動子１０が発する超音波がケース３０の外部に伝えられるような構成とされている。
【００４１】
なお、ケース３０の開口面３２の内壁には、後述する筒状弾性体３３の第２の基準部３３ｃの位置合わせのための第３の基準部３８が形成されている。この第３の基準部３８は超音波振動子１０の挿入方向に沿った溝として構成され、第２の基準部３３ｃが挿入されることで超音波振動子１０の周方向の位置合わせが行えるようになっている。
【００４２】
図３は、超音波センサ１００の分解斜視図であり、図３（ａ）は、超音波振動子１０を筒状弾性体３３に被着する前の様子、図３（ｂ）は、筒状弾性体３３を被着した超音波振動子１０をケース３０に組み付ける様子を示している。また、図４は、筒状弾性体３３の拡大図であり、図４（ａ）は、筒状弾性体３３の底面図、図４（ｂ）は、筒状弾性体３３の側面図である。
【００４３】
筒状弾性体３３はシリコンゴムからなり、超音波振動子１０からケース３０への不要振動の伝達を抑制するために、超音波振動子１０の外周面（ハウジング１１の筒部１１ｃ面）に被せられている。
【００４４】
図３および図４に示されるように、筒状弾性体３３は、ケース３０の開口面３２の開口端側に配置された突起状の係止部３３ａと、超音波振動子１０の外周面を覆う外周面３３ｂと、外周面３３ｂの外面に設けられた第２の基準部３３ｃと、筒状弾性体３３のうちケース３０の開口面３２への挿入方向先端側に設けられた係止部３３ｄと、外周面３３ｂの内壁において第１の基準部１４ａに対応して設けられた切り欠き部３３ｅとを備えた構成とされている。
【００４５】
係止部３３ａと係止部３３ｄは、超音波振動子１０をケース３０の開口面３２に挿入した際に、挿入方向の先端位置と後端位置とで開口面３２の壁面を挟持するためのものである。具体的には、係止部３３ｄがガイド部３１に設けられた位置決め用穴３１ａとは別の貫通孔（図示せず）を貫通して、ガイド部３１の回路基板側面（裏面）に係止されるようになっており、係止部３３ａと共にケース３０の開口面３２の壁面を狭持するようになっている。
【００４６】
外周面３３ｂは、その内径が超音波振動子１０の径と同等ないし若干小さくされており、超音波振動子１０を収容したときに超音波振動子１０に隙間なく被着できるような構造とされている。
【００４７】
第２の基準部３３ｃは、ケース３０の開口面３２への挿入方向と平行に設けられ、超音波振動子１０に筒状弾性体３３を被着したときに、第１の基準部１４ａの先端位置と比べて、若干超音波振動子１０の径方向への突出が小さくなる程度の高さとされている。
【００４８】
切り欠き部３３ｅは、超音波振動子１０に筒状弾性体３３を被着する際に、第１の基準部１４ａが妨げにならないようにするために設けられている。
【００４９】
このような構成により、超音波振動子１０の挿入方向において、第２の基準部３３ｃに対して第１の基準部１４ａが同一直線上に配置されるように、超音波振動子１０に筒状弾性体３３を被着させると、この被着状態で、超音波振動子１０の第１の基準部１４ａと筒状弾性体３３の第２の基準部３３ｃは、挿入方向において同一直線上となり、第１の基準部１４ａの突出先端は、筒状弾性体３３の外周面３３ｂから露出する。そして、ケース３０に設けられた溝状の第３の基準部３８に第１の基準部１４ａの突出先端をガイドさせた状態で、超音波振動子１０を開口面３２からケース３０内に挿入することで、保護部１８がガイド部３１の位置決め用穴３１ａを貫通する。し、接続ピン１５がインサートピン２１の穴部２１ａに挿入される。また、筒状弾性体３３の係止部３３ｄがガイド部３１に設けられた貫通孔３１ｂを貫通し、両係止部３３ａ、３３ｄによりケース３０に超音波振動子１０が固定される。
【００５０】
発泡弾性体３４は、第１の弾性体に相当するもので、超音波振動子１０のハウジング１１内に配置された発泡弾性体１９と同様、発泡ゴムやシリコン等からなり、接続ピン１５及び保護部１８が貫通配置されている。発泡弾性体３４には切り込みが設けられ、その切り込み内に保護部１８が挿入可能な構成としている。なお、超音波振動子１０（ベース１４）、筒状弾性体３３、及び発泡弾性体３４は、シリコン系接着剤により相互に接着固定されている。
【００５１】
また、ガイド部３１により区画されたケース３０の回路基板２０が配置される側には、防湿性部材３５が充填されている。防湿性部材３５としては、例えばシリコン樹脂やウレタン樹脂を適用することができる。本実施形態においてはシリコン樹脂を適用している。なお、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回路基板２０から外部に出力するための外部出力端子３６が備えられ、ケース３０の一面に形成されたコネクタ３７から外部出力端子３６の一端側が露出させられた構成とされている。
【００５２】
次に、ケース３０への超音波振動子１０の組み付けの一例を示す。超音波振動子１０に筒状弾性体３３及び発泡弾性体３４を配置した状態で、ケース３０の開口面３２から超音波振動子１０を挿入する。このとき、保護部１８（接続ピン１５を含む）をケース３０に設けたガイド部３１の位置決め用穴３１ａに挿入する。そして、筒状弾性体３３における係止部３３ｄをケース３０のガイド部３１に設けられた貫通孔３１ｂ内に挿入させ、ガイド部３１の裏面に係止させる。
【００５３】
これにより、ケース３０に対して超音波振動子１０が所定の配置となり、接続ピン１５がインサートピン２１の穴部２１ａに挿入される。そして、筒状弾性体３３の係止部３３ａ、３３ｄにより、筒状弾性体３３に被着された超音波振動子１０がケース３０の開口面３２に固定される。この状態でインサートピン２１と接続ピン１５とのはんだ付けが実施される。
【００５４】
さらに、回路基板２０をケース３０内に配置する。これにより、インサートピン２１の端部２１ｂが回路基板２０のスルーホール２０ａに挿入されると共に、外部出力端子３６の先端部３６ａも回路基板２０のスルーホール（第１スルーホール）２０ｂに挿入される。この状態ではんだ付けが実施され、インサートピン２１を通じての圧電素子１２と回路基板２０との電気的接続や、外部出力端子３６と回路基板２０との電気的接続が為される。
【００５５】
この後、ケース３０の回路基板配置側の内部空間に防湿性部材３５を充填する。なお、ここでは回路基板２０を超音波振動子１０が配置された後にケース３０に配置したが、超音波振動子１０の配置前に、ケース３０に配置しておいても良い。
【００５６】
このように、本実施形態においては、接続ピン１５がベース１４の所定場所から突き出させた構造としてある。このため、位置決め用穴３１ａに保護部１８を挿入することで、ケース３０（インサートピン２１）に対して超音波振動子１０（接続ピン１５）を位置決めすることができる。したがって、超音波振動子１０および回路基板２０をケース３０に挿入しただけで、接続ピン１５湾曲や折曲等を防止しつつ、接続ピン１５のインサートピン２１の穴部２１ａへの挿入や、インサートピン２１の端部２１ｂの回路基板２０のスルーホール２０ａへの挿入が行える。これにより、超音波センサ１００の組み付け作業性を向上させることが可能となる。
【００５７】
以上説明した本実施形態の超音波センサ１００によれば、接続ピン１５が回路基板２０に直接接続されるのではなく、インサートピン２１を介して回路基板２０に接続されるようにしている。このため、超音波振動子１０が外部から押されることで接続ピン１５が押し込まれても、そのとき発生する応力をインサートピン２１にて吸収することが可能となる。このため、超音波振動子１０が押し込まれたときに圧電素子１２と回路基板２０との電気的な接続が破壊されないようにできる。
【００５８】
また、インサートピン２１の穴部２１ａの配置場所を接続ピン１５の先端位置と一致させている。このため、超音波振動子１０をケース３０の開口面３２に挿入すれば、接続ピン１５がそのままインサートピン２１の穴部２１ａに挿入される。これにより、超音波センサ１００の組み付け作業性を向上させることが可能となる。
【００５９】
同様に、インサートピン２１の端部２１ｂや外部出力端子３６の先端部３６ａを回路基板２０のスルーホール２０ａ、２０ｂと一致させている。このため、ケース３０に回路基板２０を挿入すれば、インサートピン２１の端部２１ｂや外部出力端子３６の先端部３６ａが回路基板２０のスルーホール２０ａ、２０ｂに挿入される。これにより、超音波センサ１００の組み付け作業性を向上させることが可能となる。
（他の実施形態）
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。
【００６０】
例えば、中継ピンとなるインサートピン２１をケース３０に対してインサート成形することで一体化しているが、インサート成形でなくても良い。また、インサートピン２１の形状も任意である。例えば、上記実施形態では、インサートピン２１のうち少なくともケース３０の中空部に露出している部分を薄肉とすることで、インサートピン２１に応力が加えられたときに撓みやすくしているが、インサートピン２１のうち少なくともケース３０の中空部に露出している部分の一部を部分的に薄くした構造としても、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（ａ）は、超音波振動子１０の断面図、（ｂ）は、超音波振動子１０に備えられる圧電素子１２を収容したハウジング１１の裏面図、（ｃ）は、超音波振動子１０全体の裏面図（ｄ）は、超音波振動子１０の側面図である。
【図２】（ａ）は超音波センサ１００の断面図、（ｂ）は超音波センサ１００の回路基板２０などが収容されるケース３０を裏面側から見た図である。
【図３】超音波センサ１００の分解斜視図であり、（ａ）は、超音波振動子１０を筒状弾性体３３に被着する前の様子、（ｂ）は、筒状弾性体３３を被着した超音波振動子１０をケース３０に組み付ける様子を示している。
【図４】筒状弾性体３３の拡大図であり、（ａ）は、筒状弾性体３３の底面図、（ｂ）は、筒状弾性体３３の側面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…超音波振動子、１１…ハウジング、１１ａ…底部、１２…圧電素子、１４…ベース、１４ａ…第１の基準部、１５…接続ピン、２０…回路基板、２０ａ…スルーホール、２０ｂ…スルーホール、２１…インサートピン、２１ａ…穴部、２１ｂ…端部、３０…ケース、３１…ガイド部、３１ａ…位置決め用穴、３２…開口面、３３…筒状弾性体、３３ａ…係止部、３３ｂ…外周面、３３ｃ…第２の基準部、３３ｄ…係止部、３４…発泡弾性体、３６…外部出力端子、３６ａ…先端部、３７…コネクタ、３８…第３の基準部、１００…超音波センサ。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状のハウジング（１１）と、前記ハウジング（１１）の底部（１１ａ）の内面に固定された圧電素子（１２）と、前記圧電素子（１２）と電気的に接続され、一端が前記ハウジング（１１）の外部に引き出された接続ピン（１５）と、絶縁材料からなり、前記接続ピン（１５）が貫通配置された状態で前記ハウジング（１１）に固定されたベース（１４）と、により構成される超音波振動子（１０）と、
前記超音波振動子（１０）の外周面および前記接続ピン（１５）が引き出される側の面に被着された筒状弾性体（３３）と、
開口面（３２）を有し、前記筒状弾性体（３３）が被着された状態で前記超音波振動子（１０）が前記開口面（３２）から挿入されることで、前記開口面（３２）の内部に組み付けられる中空状のケース（３０）と、
前記ケース（３０）における中空部に露出するように設けられ、該露出した部分が前記接続ピン（１５）に電気的に接続されると共に、前記接続ピン（１５）が前記超音波振動子（１０）を前記開口面（３２）に挿入する方向に押し込まれると、該方向に撓む中継ピン（２１）と、
前記ケース（３０）の前記中空部内に配置され、前記中継ピン（２１）に電気的に接続されることで、該中継ピン（２１）および前記接続ピン（１５）を介して前記圧電素子（１２）と電気的に接続された回路基板（２０）と、を備えている超音波センサ。
【請求項２】
前記中継ピンは、前記ケース（３０）にインサート成形されたインサートピン（２１）であり、該インサートピン（２１）の一端が前記ケース（３０）の前記中空部に露出させられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
【請求項３】
前記インサートピン（２１）の一端には穴部（２１ａ）が設けられ、前記前記超音波振動子（１０）を前記ケース（３０）に組み付けたときに、前記接続ピン（１５）のうち前記ハウジング（１１）の外部に引き出された一端が前記穴部（２１ａ）に挿入されるように、前記接続ピン（１５）および前記穴部（２１ａ）の位置が設定させられていることを特徴とする請求項２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記ケース（３０）における前記超音波振動子（１０）が配置される前記開口面（３２）と前記回路基板（２０）が配置される前記中空部とを区画し、前記接続ピン（１５）が挿入される位置決め用穴（３１ａ）が形成されたガイド部（３１）を有し、
前記接続ピン（１５）のうち前記ハウジング（１１）の外部に引き出された一端を前記位置決め用穴（３１ａ）に挿入すると、前記インサートピン（２１）の前記穴部（２１ａ）に挿入されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波センサ。
【請求項５】
前記超音波振動子（１０）に備えられ、該超音波振動子（１０）の外周面よりも該超音波振動子（１０）の径方向に突出した第１の基準部（１４ａ）と、
前記筒状弾性体（３３）の外周面（３３ｂ）に形成された第２の基準部（３３ｃ）と、
前記ケース（３０）における前記開口面（３２）の内壁に形成された第３の基準部（３８）と、を有し、
前記第１の基準部（１４ａ）と前記第２の基準部（３３ｃ）とを位置合わせして前記筒状弾性体（３３）を前記超音波振動子（１０）に被着した状態で、前記第１、第２の基準部（１４ａ、３３ｃ）と前記第３の基準部（３８）とを位置合わせして前記超音波振動子（１０）を前記開口面（３２）に挿入するように構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の超音波センサ。
【請求項６】
前記インサートピン（２１）の他端（２１ｂ）は、前記回路基板（２０）を前記ケース（３０）の前記中空部に挿入する方向と平行に引き出されており、前記回路基板（２０）を前記ケース（３０）の前記中空部に挿入したときに、前記インサートピン（２１）の他端（２１ｂ）が前記回路基板（２０）に備えられた第１スルーホール（２０ａ）に挿入されるように、前記インサートピン（２１）の他端（２１ｂ）および前記回路基板（２０）に備えられた前記第１スルーホール（２０ａ）の位置が設定されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の超音波センサ。
【請求項７】
前記ケース（３０）には、前記回路基板（２０）の第２スルーホール（２０ｂ）に挿入されることで前記回路基板（２０）と電気的に接続される外部出力端子（３６）が備えられ、
該外部出力端子（３６）のうち前記回路基板（２０）に接続される一端（３６ａ）が前記回路基板（２０）を前記ケース（３０）の前記中空部に挿入する方向と平行に引き出されており、前記回路基板（２０）を前記ケース（３０）の前記中空部に挿入したときに、外部出力端子（３６）の一端（３６ａ）が前記回路基板（２０）に備えられた第２スルーホール（２０ｂ）に挿入されるように、前記外部出力端子（３６）の一端（３６ａ）および前記回路基板（２０）に備えられた前記第２スルーホール（２０ｂ）の位置が設定されていることを特徴とする請求項６に記載の超音波センサ。

【図１】