超音波センサ
【課題】自動組立容易な構造でシリコン樹脂３５の漏れも防ぐことのできる超音波センサ１を提供する。
【解決手段】開口部３２の外方端内周面に、マイクロフォン１０の外周面と接触して撓むシールリブ３９を形成するとともに、マイクロフォン１０と開口部３２との間の隙間Ｓ、およびマイクロフォン１０と回路基板２０との間にシリコン樹脂３５を充填する。
これにより、組立後に充填するシリコン樹脂３５を、マイクロフォン１０の周りにまで充填することとなる。このシリコン樹脂３５が緩衝部材の役割を成すため、従来、自動組み付けが困難であった筒状弾性体や発泡弾性体などの緩衝部材が不要となり、その組み付けも不要となり、自動組立容易な構造となる。これは、部品を削減することによるコストダウンに加えて、手組み付け工程を廃止して完全自動化が可能となることより、製造コストも削減することができる。
【解決手段】開口部３２の外方端内周面に、マイクロフォン１０の外周面と接触して撓むシールリブ３９を形成するとともに、マイクロフォン１０と開口部３２との間の隙間Ｓ、およびマイクロフォン１０と回路基板２０との間にシリコン樹脂３５を充填する。
これにより、組立後に充填するシリコン樹脂３５を、マイクロフォン１０の周りにまで充填することとなる。このシリコン樹脂３５が緩衝部材の役割を成すため、従来、自動組み付けが困難であった筒状弾性体や発泡弾性体などの緩衝部材が不要となり、その組み付けも不要となり、自動組立容易な構造となる。これは、部品を削減することによるコストダウンに加えて、手組み付け工程を廃止して完全自動化が可能となることより、製造コストも削減することができる。
【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、下記の特許文献１に示されるものがある。図４は、特許文献１の超音波センサ１００の断面図である。また、図５は、図４の超音波センサ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。
【０００３】
超音波センサ１００において、超音波振動子（マイクロフォン）１０は、超音波を発生させるときに振動する。このため、その振動がケース３０に伝わらないようにするために、ケース３０の筒状の開口部３２に対して直接固定されるのではなく、超音波振動子１０の外周面には略筒状の筒状弾性体（シリコンゴム）３３を被せ、振動面１１ｂとは反対の底面には略円盤状の発泡弾性体（発泡ゴム）３４を敷き（図４参照）、これらで振動を吸収することによってケース３０に振動が伝わらないようにしている。
【０００４】
筒状弾性体３３は、ケース３０の開口部３２の外方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の開口部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、超音波振動子１０に形成された第１の基準部１４ａに対応して設けられた図示しない切り欠き部（３３ｅ）とを備えた構成となっている。
【０００５】
係止部３３ａと係止部３３ｄとは、超音波振動子１０をケース３０の開口部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部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がケース３０のガイド面３１に設けられた位置決め用孔３１ａとは別の貫通孔３１ｂ（図５（ｂ）参照）を貫通して、ガイド面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とともにケース３０の開口部３２の壁面を狭持するようになっている。
【０００６】
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。第２の基準部３３ｃは、ケース３０の開口部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。
【０００７】
図示しない切り欠き部（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。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。
【０００８】
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。また、筒状弾性体３３を被着させた超音波振動子１０の振動面１１ｂとは反対の底面には、略円盤状で超音波振動子１０の保護部１８および筒状弾性体３３の係止部３３ｄが貫通するように孔が開けられた発泡弾性体３４が組み付けられる（図５には図示せず）。
【０００９】
なお、超音波振動子１０のベース１４、筒状弾性体３３、および発泡弾性体３４は、シリコン系の接着剤によって相互に接着固定される。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を開口部３２からケース３０内に挿入することで、超音波振動子１０の保護部１８がガイド面３１の位置決め用孔３１ａを貫通する。
【００１０】
また、超音波振動子１０の接続ピン１５が、インサートピン２１の穴部２１ａに挿入されるとともに、筒状弾性体３３の係止部３３ｄがガイド面３１に設けられた貫通孔３１ｂを貫通して、両係止部３３ａ、３３ｄによってケース３０に超音波振動子１０が固定される。
【００１１】
この後、ガイド面３１によって区画されたケース３０の回路基板２０が配置される側には、シリコン樹脂やウレタン樹脂などの防湿性部材３５が充填されている。なお、図４で説明していない符合は、後述する本発明の実施形態で説明する符合と対応しているため、ここでの説明は省略する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２８１９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年、超音波センサのコストダウンのために自動組立化が進む中、上述した特許文献１の超音波センサ１０では、シリコンゴム製の筒状弾性体３３と発泡ゴム製の発泡弾性体３４とが柔らかいために超音波振動子１０への自動組み付けが困難となっている。このため、筒状弾性体３３と発泡弾性体３４との組み付けのみ手組み付けで対応しているため、製造工数が掛かり、超音波センサをコストダウンするうえでのネックとなっている。
【００１４】
また、筒状弾性体３３と発泡弾性体３４とを手組み付けすることによる組み付けばらつきにより、超音波振動子１０と筒状弾性体３３との間や筒状弾性体３３とケース３０との間から防湿性部材３５の漏れが発生するという問題点も持っている。
【００１５】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、自動組立容易な構造で防湿性部材の漏れも防ぐことのできる超音波センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、有底筒状のハウジング（１１）と、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、ハウジング（１１）の開口側に嵌合固定されたベース（１４）とを備える超音波振動子（１０）と、筒状の開口部（３２）を有し、超音波振動子（１０）が開口部（３２）の外方から挿入されて開口部（３２）の内部に組み付けられる中空状のケース（３０）と、ケース（３０）の内部に配置されて圧電素子（１２）と電気的に接続された回路基板（２０）と、回路基板（２０）を封入するようにケース（３０）の内部に充填された防湿性部材（３５）とを備えた超音波センサにおいて、
開口部（３２）の外方端内周面に、超音波振動子（１０）の外周面と接触して撓む可撓性薄板部（３９）を形成しているとともに、超音波振動子（１０）と開口部（３２）との間の隙間（Ｓ）、および超音波振動子（１０）と回路基板（２０）との間に防湿性部材（３５）を充填していることを特徴としている。
【００１７】
この請求項１に記載の発明によれば、組立後に充填する回路基板（２０）を封入するための防湿性部材（３５）を、超音波振動子（１０）の周りにまで充填することとなる。この防湿性部材（３５）が緩衝部材の役割を成すため、従来、自動組み付けが困難であった筒状弾性体や発泡弾性体などの緩衝部材が不要となり、その組み付けも不要となることから、自動組立容易な構造となる。
【００１８】
また、開口部（３２）の外方端内周面に形成した可撓性薄板部（３９）が、超音波振動子（１０）の挿入時に内側へ撓んで超音波振動子（１０）を保持するとともに、接触している超音波振動子（１０）の外周面との間でシールを成すことから、防湿性部材（３５）の漏れも防ぐことができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の超音波センサにおいて、超音波振動子（１０）が所定位置に挿入されたとき、可撓性薄板部（３９）の先端部が入り込む溝部（１１ｄ）を、超音波振動子（１０）の外周面に形成していることを特徴としている。
【００２０】
この請求項２に記載の発明によれば、超音波振動子（１０）の圧入挿入時に内側へ撓んでいた可撓性薄板部（３９）の先端部が、溝部（１１ｄ）内に入り込んでシールが安定するとともに、超音波振動子（１０）を所定位置で保持する役割を成す。また、防湿性部材（３５）を充填する際、可撓性薄板部（３９）の先端部が防湿性部材（３５）から受ける圧力に対して、接触している溝部（１１ｄ）の面が可撓性薄板部（３９）の先端部を支えることとなるため、防湿性部材（３５）の洩れを防ぐことができる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の超音波センサにおいて、可撓性薄板部（３９）は、ケース（３０）よりも柔らかい材料であり、ケース（３０）に２色成形にて一体的に形成されていることを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、安定したシール機能を発揮させることができる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の超音波センサにおいて、可撓性薄板部（３９）は、ケース（３０）と同じ材料であり、ケース（３０）に一体的に形成されていることを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、超音波センサのコストを抑えることができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波センサにおいて、開口部（３２）の内面に、超音波振動子（１０）の挿入深さ、および周方向での向きを規制する位置決め凸部（３８）を形成するとともに、超音波振動子（１０）の外周面に、位置決め凸部（３８）と嵌合する位置決め凹部（１４ａ）を形成していることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、超音波振動子（１０）の組み付けを容易にすることができる。
【００２４】
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、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一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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全体の裏面図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態における超音波センサ１の構造概要を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の超音波センサ１を下方から見た図である。
【図３】図２の超音波センサ１の分解斜視図であり、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】特許文献１の超音波センサ１００の断面図である。
【図５】図４の超音波センサ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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜３を用いて詳細に説明する。本実施形態の超音波センサは、例えば、車両のバンパに取り付けられてバックソナーまたはコーナーソナーとして用いられる。まず図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、（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全体の裏面図である。
【００２７】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、超音波振動子（以下、マイクロフォンとする）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。ハウジング１１は、金属材料や絶縁材料の表面に導電膜を形成して導電性を持たせた部材で形成されている。また、有底円筒状とされることでハウジング１１の内部には内部空間１６が形成されている。
【００２８】
ハウジング１１の底部１１ａの内面には、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、長辺と短辺とが異なる長さで、四隅が丸められた長方形状とされている。
【００２９】
内部空間１６をこのような形状とすることにより、マイクロフォン１０の指向性を水平方向と垂直方向とで異なるものとしている。なお、図１（ｂ）においては、上下方向が指向性の狭い垂直上下方向、左右方向が指向性の広い水平左右方向と対応している。圧電素子１２は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックスで構成され、その表裏両面に図示しない電極を備えている。
【００３０】
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、例えば、導電性接着剤によってハウジング１１の底部１１ａに貼着され、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およびベース１４に設けられた図示しない注入口を介して、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、不要振動が振動面１１ｂから接続ピン１５に伝達されるのを抑制している。
【００３１】
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を無くした構成であっても良い。
【００３２】
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、例えば、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂による絶縁材料で構成されている。ベース１４には、接続ピン１５が貫通配置されている。これは、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。
【００３３】
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から外部の先端側に向けて所定範囲を被覆している。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。
【００３４】
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、例えば直径０．５ｍｍの棒状部材で構成される。本実施形態では、マイクロフォン１０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、マイクロフォン１０の中心軸からずれた位置に設けている。
【００３５】
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に接着などによって保護部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のそれぞれを独立して被覆保護する構成であっても良い。
【００３６】
また、ベース１４および保護部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および保護部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あっても良い。ただし、本実施形態の構成とすると、接続ピン１５の湾曲や折曲などの防止に効果的である。
【００３７】
さらに、マイクロフォン１０には、例えば発泡シリコンなど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上で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、備えていない構造であっても良い。
【００３８】
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、例えば、シリコン系の接着剤などで接着されることで、一体構造とされたマイクロフォン１０が構成されている。
【００３９】
図２は、図１に示すマイクロフォン１０が備えられた超音波センサ１の構造概要を示す図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は超音波センサ１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示す。
【００４０】
超音波センサ１は、上述したマイクロフォン１０と、超音波を発生させる駆動電圧をマイクロフォン１０に印加するとともに、マイクロフォン１０から逆起電圧効果によって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。
【００４１】
ケース３０は、大別すると、主に回路基板２０が収容される略箱状の本体部と、その箱体の底面部から反開口側に円筒状で突出してマイクロフォン１０が収納される開口部３２と、箱体の一側面から略長円筒状に突出したコネクタ部３７とを備えている。そして、箱体の底面部には、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と対応する数だけ備えられ、本実施形態では一対とされている。
【００４２】
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、その端部がマイクロフォン１０における接続ピン１５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、マイクロフォン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。
【００４３】
このインサートピン２１の端部には孔部２１ａが形成されており、この孔部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内の中空部に露出し、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。そして、回路基板２０をケース３０内に挿入した際、この端部２１ｂが回路基板２０に形成されたスルーホール２０ａに挿入されるようになっている。
【００４４】
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、適宜設定可能であるが、マイクロフォン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。また、箱体の底面部のコネクタ部３７側には、外部出入力端子として機能するインサートピン３６が備えられている。
【００４５】
インサートピン３６は、回路基板２０と外部との出入力に対応する数だけ備えられ、本実施形態では６本とされている。インサートピン３６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、一方の端部がコネクタ部３７の中空内において露出し、その端部が図示しない外部コネクタと対応する位置に引き出されている。
【００４６】
また、インサートピン３６の他方の端部３６ａは、ケース３０内の中空部に露出し、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。そして、回路基板２０をケース３０内に挿入した際、この端部３６ａが回路基板２０に形成されたスルーホール２０ｂに挿入されるようになっている。
【００４７】
次に、本実施形態の特徴部分について説明する。マイクロフォン１０の挿入部である開口部３２の外方端内周面には、マイクロフォン１０の外周面と接触して撓むシールリブ（本発明で言う可撓性薄板部）３９を形成している。このシールリブ３９は、ケース３０よりも柔らかい、例えば、エラストマ樹脂などの材料で、ケース３０に２色成形にて一体的に形成されている。
【００４８】
シールリブ３９は、開口部３２の外方端部で、内側に薄く突出するように形成されており、その先端部の内径は、マイクロフォン１０の外径よりも小さく設定されており、シールリブ３９の先端部がマイクロフォン１０の外周面に密着するようになっている。また、開口部３２の内径はマイクロフォン１０の外径よりも大きく形成されており、マイクロフォン１０を、シールリブ３９の先端側を撓ませながら外方から開口部３２内へ挿入した場合、開口部３２の内周面とマイクロフォン１０の外周面と間には所定の隙間Ｓが形成されるようになっている。
【００４９】
また、マイクロフォン１０の外周面には、マイクロフォン１０が開口部３２の所定位置まで挿入されたときに、シールリブ３９の先端部が入り込む溝部１１ｄを形成している。なお、図２（ａ）では、溝部１１ｄを矩形溝としているが、三角溝や半円形溝などであっても良い。
【００５０】
また、開口部３２の内周面の一部には、マイクロフォン１０の挿入深さ、および周方向でのケース３０に対する相対位置を規制するための位置決め凸部３８を、内側に向けて突出させているとともに、マイクロフォン１０の外周面には、挿入時にその位置決め凸部３８と嵌合する位置決め凹部１４ａ（図３中に図示）とを、それぞれ周方向に１箇所以上形成している。
【００５１】
図３は図２の超音波センサ１の分解斜視図であり、マイクロフォン１０をケース３０に組み付ける様子を示している。マイクロフォン１０が開口部３２に軽圧入されることで、ケース３０に組み付けられる。このとき、位置決め凸部３８と位置決め凹部１４ａとがキーとキー溝の関係となり、マイクロフォン１０の周方向での挿入方向が決まる。
【００５２】
また、その挿入方向における位置決め凸部３８の先端と位置決め凹部１４ａの底とが当接することにより、マイクロフォン１０が所定の位置（深さ）まで挿入され、接続ピン１５がインサートピン２１の孔部２１ａに挿入されるようになっている。また、シールリブ３９の先端部がマイクロフォン１０の外周面に設けられた溝部１１ｄに嵌まってマイクロフォン１０が固定される。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。
【００５３】
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に挿入されるとともに、インサートピン３６の先端部３６ａも回路基板２０のスルーホール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、インサートピン３６と回路基板２０との電気的接続がなされる。
【００５４】
この後、略真空状態の環境の中でケース３０の本体部（箱体）の開口部（図２（ａ）での下面）を天方向に向けた姿勢とし、回路基板２０が配置された側からケース３０内にシリコン樹脂（本発明で言う防湿性部材）３５が真空充填される。なお、防湿性部材としては他にウレタン樹脂などを用いても良い。このシリコン樹脂３５は、回路基板２０を封入するとともに、マイクロフォン１０と開口部３２との間の隙間Ｓ、およびマイクロフォン１０と回路基板２０との間にも充填され、緩衝材の役割を成すこととなる。
【００５５】
ケース３０の開口部３２からは、マイクロフォン１０の振動面１１ｂが露出しており、マイクロフォン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なっている。
【００５６】
次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、開口部３２の外方端内周面に、マイクロフォン１０の外周面と接触して撓むシールリブ３９を形成しているとともに、マイクロフォン１０と開口部３２との間の隙間Ｓ、およびマイクロフォン１０と回路基板２０との間にシリコン樹脂３５を充填している。
【００５７】
これによれば、組立後に充填する回路基板２０を封入するためのシリコン樹脂３５を、マイクロフォン１０の周りにまで充填することとなる。このシリコン樹脂３５が緩衝部材の役割を成すため、従来、自動組み付けが困難であった筒状弾性体や発泡弾性体などの緩衝部材が不要となり、その組み付けも不要となることから、自動組立容易な構造となる。これは、筒状弾性体や発泡弾性体などの部品を削減することによるコストダウンに加えて、手組み付け工程を廃止して完全自動化が可能となることより、製造コストも削減することができる。
【００５８】
また、開口部３２の外方端内周面に形成したシールリブ３９が、マイクロフォン１０の挿入時に内側へ撓んでマイクロフォン１０を保持するとともに、接触しているマイクロフォン１０の外周面との間でシールを成すことから、シリコン樹脂３５の漏れも防ぐことができる。また、マイクロフォン１０が所定位置に挿入されたとき、シールリブ３９の先端部が入り込む溝部１１ｄを、マイクロフォン１０の外周面に形成している。
【００５９】
これによれば、マイクロフォン１０の圧入挿入時に内側へ撓んでいたシールリブ３９の先端部が、溝部１１ｄ内に入り込んでシールが安定するとともに、マイクロフォン１０を所定位置で保持する役割を成す。また、シリコン樹脂３５を充填する際、シールリブ３９の先端部がシリコン樹脂３５から受ける圧力に対して、接触している溝部１１ｄの面がシールリブ３９の先端部を支えることとなるため、シリコン樹脂３５の洩れを防ぐことができる。
【００６０】
また、シールリブ３９は、ケース３０よりも柔らかい材料であり、ケース３０に２色成形にて一体的に形成されている。これによれば、安定したシール機能を発揮させることができる。また、開口部３２の内面に、マイクロフォン１０の挿入深さ、および周方向での向きを規制する位置決め凸部３８を形成するとともに、マイクロフォン１０の外周面に、位置決め凸部３８と嵌合する位置決め凹部１４ａを形成している。これによれば、マイクロフォン１０の組み付けを容易にすることができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、ケース３０にシールリブ３９を２色成形似て形成しているが、シールリブ３９は、ケース３０と同じ材料で、ケース３０に一体的に形成されていても良い。これによっても、超音波センサのコストを抑えることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…超音波センサ
１０…マイクロフォン（超音波振動子）
１１…ハウジング
１１ａ…底部
１１ｄ…溝部
１２…圧電素子
１４…ベース
１４ａ…位置決め凹部
２０…回路基板
３０…ケース
３２…開口部
３５…シリコン樹脂（防湿性部材）
３８…位置決め凸部
３９…シールリブ（可撓性薄板部）
Ｓ…隙間
【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、下記の特許文献１に示されるものがある。図４は、特許文献１の超音波センサ１００の断面図である。また、図５は、図４の超音波センサ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。
【０００３】
超音波センサ１００において、超音波振動子（マイクロフォン）１０は、超音波を発生させるときに振動する。このため、その振動がケース３０に伝わらないようにするために、ケース３０の筒状の開口部３２に対して直接固定されるのではなく、超音波振動子１０の外周面には略筒状の筒状弾性体（シリコンゴム）３３を被せ、振動面１１ｂとは反対の底面には略円盤状の発泡弾性体（発泡ゴム）３４を敷き（図４参照）、これらで振動を吸収することによってケース３０に振動が伝わらないようにしている。
【０００４】
筒状弾性体３３は、ケース３０の開口部３２の外方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の開口部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、超音波振動子１０に形成された第１の基準部１４ａに対応して設けられた図示しない切り欠き部（３３ｅ）とを備えた構成となっている。
【０００５】
係止部３３ａと係止部３３ｄとは、超音波振動子１０をケース３０の開口部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部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がケース３０のガイド面３１に設けられた位置決め用孔３１ａとは別の貫通孔３１ｂ（図５（ｂ）参照）を貫通して、ガイド面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とともにケース３０の開口部３２の壁面を狭持するようになっている。
【０００６】
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。第２の基準部３３ｃは、ケース３０の開口部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。
【０００７】
図示しない切り欠き部（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。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。
【０００８】
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。また、筒状弾性体３３を被着させた超音波振動子１０の振動面１１ｂとは反対の底面には、略円盤状で超音波振動子１０の保護部１８および筒状弾性体３３の係止部３３ｄが貫通するように孔が開けられた発泡弾性体３４が組み付けられる（図５には図示せず）。
【０００９】
なお、超音波振動子１０のベース１４、筒状弾性体３３、および発泡弾性体３４は、シリコン系の接着剤によって相互に接着固定される。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を開口部３２からケース３０内に挿入することで、超音波振動子１０の保護部１８がガイド面３１の位置決め用孔３１ａを貫通する。
【００１０】
また、超音波振動子１０の接続ピン１５が、インサートピン２１の穴部２１ａに挿入されるとともに、筒状弾性体３３の係止部３３ｄがガイド面３１に設けられた貫通孔３１ｂを貫通して、両係止部３３ａ、３３ｄによってケース３０に超音波振動子１０が固定される。
【００１１】
この後、ガイド面３１によって区画されたケース３０の回路基板２０が配置される側には、シリコン樹脂やウレタン樹脂などの防湿性部材３５が充填されている。なお、図４で説明していない符合は、後述する本発明の実施形態で説明する符合と対応しているため、ここでの説明は省略する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２８１９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年、超音波センサのコストダウンのために自動組立化が進む中、上述した特許文献１の超音波センサ１０では、シリコンゴム製の筒状弾性体３３と発泡ゴム製の発泡弾性体３４とが柔らかいために超音波振動子１０への自動組み付けが困難となっている。このため、筒状弾性体３３と発泡弾性体３４との組み付けのみ手組み付けで対応しているため、製造工数が掛かり、超音波センサをコストダウンするうえでのネックとなっている。
【００１４】
また、筒状弾性体３３と発泡弾性体３４とを手組み付けすることによる組み付けばらつきにより、超音波振動子１０と筒状弾性体３３との間や筒状弾性体３３とケース３０との間から防湿性部材３５の漏れが発生するという問題点も持っている。
【００１５】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、自動組立容易な構造で防湿性部材の漏れも防ぐことのできる超音波センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、有底筒状のハウジング（１１）と、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、ハウジング（１１）の開口側に嵌合固定されたベース（１４）とを備える超音波振動子（１０）と、筒状の開口部（３２）を有し、超音波振動子（１０）が開口部（３２）の外方から挿入されて開口部（３２）の内部に組み付けられる中空状のケース（３０）と、ケース（３０）の内部に配置されて圧電素子（１２）と電気的に接続された回路基板（２０）と、回路基板（２０）を封入するようにケース（３０）の内部に充填された防湿性部材（３５）とを備えた超音波センサにおいて、
開口部（３２）の外方端内周面に、超音波振動子（１０）の外周面と接触して撓む可撓性薄板部（３９）を形成しているとともに、超音波振動子（１０）と開口部（３２）との間の隙間（Ｓ）、および超音波振動子（１０）と回路基板（２０）との間に防湿性部材（３５）を充填していることを特徴としている。
【００１７】
この請求項１に記載の発明によれば、組立後に充填する回路基板（２０）を封入するための防湿性部材（３５）を、超音波振動子（１０）の周りにまで充填することとなる。この防湿性部材（３５）が緩衝部材の役割を成すため、従来、自動組み付けが困難であった筒状弾性体や発泡弾性体などの緩衝部材が不要となり、その組み付けも不要となることから、自動組立容易な構造となる。
【００１８】
また、開口部（３２）の外方端内周面に形成した可撓性薄板部（３９）が、超音波振動子（１０）の挿入時に内側へ撓んで超音波振動子（１０）を保持するとともに、接触している超音波振動子（１０）の外周面との間でシールを成すことから、防湿性部材（３５）の漏れも防ぐことができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の超音波センサにおいて、超音波振動子（１０）が所定位置に挿入されたとき、可撓性薄板部（３９）の先端部が入り込む溝部（１１ｄ）を、超音波振動子（１０）の外周面に形成していることを特徴としている。
【００２０】
この請求項２に記載の発明によれば、超音波振動子（１０）の圧入挿入時に内側へ撓んでいた可撓性薄板部（３９）の先端部が、溝部（１１ｄ）内に入り込んでシールが安定するとともに、超音波振動子（１０）を所定位置で保持する役割を成す。また、防湿性部材（３５）を充填する際、可撓性薄板部（３９）の先端部が防湿性部材（３５）から受ける圧力に対して、接触している溝部（１１ｄ）の面が可撓性薄板部（３９）の先端部を支えることとなるため、防湿性部材（３５）の洩れを防ぐことができる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の超音波センサにおいて、可撓性薄板部（３９）は、ケース（３０）よりも柔らかい材料であり、ケース（３０）に２色成形にて一体的に形成されていることを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、安定したシール機能を発揮させることができる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の超音波センサにおいて、可撓性薄板部（３９）は、ケース（３０）と同じ材料であり、ケース（３０）に一体的に形成されていることを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、超音波センサのコストを抑えることができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波センサにおいて、開口部（３２）の内面に、超音波振動子（１０）の挿入深さ、および周方向での向きを規制する位置決め凸部（３８）を形成するとともに、超音波振動子（１０）の外周面に、位置決め凸部（３８）と嵌合する位置決め凹部（１４ａ）を形成していることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、超音波振動子（１０）の組み付けを容易にすることができる。
【００２４】
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、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一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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全体の裏面図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態における超音波センサ１の構造概要を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の超音波センサ１を下方から見た図である。
【図３】図２の超音波センサ１の分解斜視図であり、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】特許文献１の超音波センサ１００の断面図である。
【図５】図４の超音波センサ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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜３を用いて詳細に説明する。本実施形態の超音波センサは、例えば、車両のバンパに取り付けられてバックソナーまたはコーナーソナーとして用いられる。まず図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、（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全体の裏面図である。
【００２７】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、超音波振動子（以下、マイクロフォンとする）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。ハウジング１１は、金属材料や絶縁材料の表面に導電膜を形成して導電性を持たせた部材で形成されている。また、有底円筒状とされることでハウジング１１の内部には内部空間１６が形成されている。
【００２８】
ハウジング１１の底部１１ａの内面には、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、長辺と短辺とが異なる長さで、四隅が丸められた長方形状とされている。
【００２９】
内部空間１６をこのような形状とすることにより、マイクロフォン１０の指向性を水平方向と垂直方向とで異なるものとしている。なお、図１（ｂ）においては、上下方向が指向性の狭い垂直上下方向、左右方向が指向性の広い水平左右方向と対応している。圧電素子１２は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックスで構成され、その表裏両面に図示しない電極を備えている。
【００３０】
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、例えば、導電性接着剤によってハウジング１１の底部１１ａに貼着され、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およびベース１４に設けられた図示しない注入口を介して、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、不要振動が振動面１１ｂから接続ピン１５に伝達されるのを抑制している。
【００３１】
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を無くした構成であっても良い。
【００３２】
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、例えば、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂による絶縁材料で構成されている。ベース１４には、接続ピン１５が貫通配置されている。これは、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。
【００３３】
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から外部の先端側に向けて所定範囲を被覆している。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。
【００３４】
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、例えば直径０．５ｍｍの棒状部材で構成される。本実施形態では、マイクロフォン１０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、マイクロフォン１０の中心軸からずれた位置に設けている。
【００３５】
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に接着などによって保護部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のそれぞれを独立して被覆保護する構成であっても良い。
【００３６】
また、ベース１４および保護部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および保護部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あっても良い。ただし、本実施形態の構成とすると、接続ピン１５の湾曲や折曲などの防止に効果的である。
【００３７】
さらに、マイクロフォン１０には、例えば発泡シリコンなど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上で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、備えていない構造であっても良い。
【００３８】
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、例えば、シリコン系の接着剤などで接着されることで、一体構造とされたマイクロフォン１０が構成されている。
【００３９】
図２は、図１に示すマイクロフォン１０が備えられた超音波センサ１の構造概要を示す図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は超音波センサ１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示す。
【００４０】
超音波センサ１は、上述したマイクロフォン１０と、超音波を発生させる駆動電圧をマイクロフォン１０に印加するとともに、マイクロフォン１０から逆起電圧効果によって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。
【００４１】
ケース３０は、大別すると、主に回路基板２０が収容される略箱状の本体部と、その箱体の底面部から反開口側に円筒状で突出してマイクロフォン１０が収納される開口部３２と、箱体の一側面から略長円筒状に突出したコネクタ部３７とを備えている。そして、箱体の底面部には、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と対応する数だけ備えられ、本実施形態では一対とされている。
【００４２】
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、その端部がマイクロフォン１０における接続ピン１５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、マイクロフォン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。
【００４３】
このインサートピン２１の端部には孔部２１ａが形成されており、この孔部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内の中空部に露出し、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。そして、回路基板２０をケース３０内に挿入した際、この端部２１ｂが回路基板２０に形成されたスルーホール２０ａに挿入されるようになっている。
【００４４】
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、適宜設定可能であるが、マイクロフォン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。また、箱体の底面部のコネクタ部３７側には、外部出入力端子として機能するインサートピン３６が備えられている。
【００４５】
インサートピン３６は、回路基板２０と外部との出入力に対応する数だけ備えられ、本実施形態では６本とされている。インサートピン３６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、一方の端部がコネクタ部３７の中空内において露出し、その端部が図示しない外部コネクタと対応する位置に引き出されている。
【００４６】
また、インサートピン３６の他方の端部３６ａは、ケース３０内の中空部に露出し、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。そして、回路基板２０をケース３０内に挿入した際、この端部３６ａが回路基板２０に形成されたスルーホール２０ｂに挿入されるようになっている。
【００４７】
次に、本実施形態の特徴部分について説明する。マイクロフォン１０の挿入部である開口部３２の外方端内周面には、マイクロフォン１０の外周面と接触して撓むシールリブ（本発明で言う可撓性薄板部）３９を形成している。このシールリブ３９は、ケース３０よりも柔らかい、例えば、エラストマ樹脂などの材料で、ケース３０に２色成形にて一体的に形成されている。
【００４８】
シールリブ３９は、開口部３２の外方端部で、内側に薄く突出するように形成されており、その先端部の内径は、マイクロフォン１０の外径よりも小さく設定されており、シールリブ３９の先端部がマイクロフォン１０の外周面に密着するようになっている。また、開口部３２の内径はマイクロフォン１０の外径よりも大きく形成されており、マイクロフォン１０を、シールリブ３９の先端側を撓ませながら外方から開口部３２内へ挿入した場合、開口部３２の内周面とマイクロフォン１０の外周面と間には所定の隙間Ｓが形成されるようになっている。
【００４９】
また、マイクロフォン１０の外周面には、マイクロフォン１０が開口部３２の所定位置まで挿入されたときに、シールリブ３９の先端部が入り込む溝部１１ｄを形成している。なお、図２（ａ）では、溝部１１ｄを矩形溝としているが、三角溝や半円形溝などであっても良い。
【００５０】
また、開口部３２の内周面の一部には、マイクロフォン１０の挿入深さ、および周方向でのケース３０に対する相対位置を規制するための位置決め凸部３８を、内側に向けて突出させているとともに、マイクロフォン１０の外周面には、挿入時にその位置決め凸部３８と嵌合する位置決め凹部１４ａ（図３中に図示）とを、それぞれ周方向に１箇所以上形成している。
【００５１】
図３は図２の超音波センサ１の分解斜視図であり、マイクロフォン１０をケース３０に組み付ける様子を示している。マイクロフォン１０が開口部３２に軽圧入されることで、ケース３０に組み付けられる。このとき、位置決め凸部３８と位置決め凹部１４ａとがキーとキー溝の関係となり、マイクロフォン１０の周方向での挿入方向が決まる。
【００５２】
また、その挿入方向における位置決め凸部３８の先端と位置決め凹部１４ａの底とが当接することにより、マイクロフォン１０が所定の位置（深さ）まで挿入され、接続ピン１５がインサートピン２１の孔部２１ａに挿入されるようになっている。また、シールリブ３９の先端部がマイクロフォン１０の外周面に設けられた溝部１１ｄに嵌まってマイクロフォン１０が固定される。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。
【００５３】
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に挿入されるとともに、インサートピン３６の先端部３６ａも回路基板２０のスルーホール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、インサートピン３６と回路基板２０との電気的接続がなされる。
【００５４】
この後、略真空状態の環境の中でケース３０の本体部（箱体）の開口部（図２（ａ）での下面）を天方向に向けた姿勢とし、回路基板２０が配置された側からケース３０内にシリコン樹脂（本発明で言う防湿性部材）３５が真空充填される。なお、防湿性部材としては他にウレタン樹脂などを用いても良い。このシリコン樹脂３５は、回路基板２０を封入するとともに、マイクロフォン１０と開口部３２との間の隙間Ｓ、およびマイクロフォン１０と回路基板２０との間にも充填され、緩衝材の役割を成すこととなる。
【００５５】
ケース３０の開口部３２からは、マイクロフォン１０の振動面１１ｂが露出しており、マイクロフォン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なっている。
【００５６】
次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、開口部３２の外方端内周面に、マイクロフォン１０の外周面と接触して撓むシールリブ３９を形成しているとともに、マイクロフォン１０と開口部３２との間の隙間Ｓ、およびマイクロフォン１０と回路基板２０との間にシリコン樹脂３５を充填している。
【００５７】
これによれば、組立後に充填する回路基板２０を封入するためのシリコン樹脂３５を、マイクロフォン１０の周りにまで充填することとなる。このシリコン樹脂３５が緩衝部材の役割を成すため、従来、自動組み付けが困難であった筒状弾性体や発泡弾性体などの緩衝部材が不要となり、その組み付けも不要となることから、自動組立容易な構造となる。これは、筒状弾性体や発泡弾性体などの部品を削減することによるコストダウンに加えて、手組み付け工程を廃止して完全自動化が可能となることより、製造コストも削減することができる。
【００５８】
また、開口部３２の外方端内周面に形成したシールリブ３９が、マイクロフォン１０の挿入時に内側へ撓んでマイクロフォン１０を保持するとともに、接触しているマイクロフォン１０の外周面との間でシールを成すことから、シリコン樹脂３５の漏れも防ぐことができる。また、マイクロフォン１０が所定位置に挿入されたとき、シールリブ３９の先端部が入り込む溝部１１ｄを、マイクロフォン１０の外周面に形成している。
【００５９】
これによれば、マイクロフォン１０の圧入挿入時に内側へ撓んでいたシールリブ３９の先端部が、溝部１１ｄ内に入り込んでシールが安定するとともに、マイクロフォン１０を所定位置で保持する役割を成す。また、シリコン樹脂３５を充填する際、シールリブ３９の先端部がシリコン樹脂３５から受ける圧力に対して、接触している溝部１１ｄの面がシールリブ３９の先端部を支えることとなるため、シリコン樹脂３５の洩れを防ぐことができる。
【００６０】
また、シールリブ３９は、ケース３０よりも柔らかい材料であり、ケース３０に２色成形にて一体的に形成されている。これによれば、安定したシール機能を発揮させることができる。また、開口部３２の内面に、マイクロフォン１０の挿入深さ、および周方向での向きを規制する位置決め凸部３８を形成するとともに、マイクロフォン１０の外周面に、位置決め凸部３８と嵌合する位置決め凹部１４ａを形成している。これによれば、マイクロフォン１０の組み付けを容易にすることができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、ケース３０にシールリブ３９を２色成形似て形成しているが、シールリブ３９は、ケース３０と同じ材料で、ケース３０に一体的に形成されていても良い。これによっても、超音波センサのコストを抑えることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…超音波センサ
１０…マイクロフォン（超音波振動子）
１１…ハウジング
１１ａ…底部
１１ｄ…溝部
１２…圧電素子
１４…ベース
１４ａ…位置決め凹部
２０…回路基板
３０…ケース
３２…開口部
３５…シリコン樹脂（防湿性部材）
３８…位置決め凸部
３９…シールリブ（可撓性薄板部）
Ｓ…隙間
【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、前記ハウジング（１１）の開口側に嵌合固定されたベース（１４）とを備える超音波振動子（１０）と、
筒状の開口部（３２）を有し、前記超音波振動子（１０）が前記開口部（３２）の外方から挿入されて前記開口部（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）の内部に配置されて前記圧電素子（１２）と電気的に接続された回路基板（２０）と、
前記回路基板（２０）を封入するように前記ケース（３０）の内部に充填された防湿性部材（３５）とを備えた超音波センサにおいて、
前記開口部（３２）の外方端内周面に、前記超音波振動子（１０）の外周面と接触して撓む可撓性薄板部（３９）を形成しているとともに、
前記超音波振動子（１０）と前記開口部（３２）との間の隙間（Ｓ）、および前記超音波振動子（１０）と前記回路基板（２０）との間に前記防湿性部材（３５）を充填していることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記超音波振動子（１０）が所定位置に挿入されたとき、前記可撓性薄板部（３９）の先端部が入り込む溝部（１１ｄ）を、前記超音波振動子（１０）の外周面に形成し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】
前記可撓性薄板部（３９）は、前記ケース（３０）よりも柔らかい材料であり、前記ケース（３０）に２色成形にて一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記可撓性薄板部（３９）は、前記ケース（３０）と同じ材料であり、前記ケース（３０）に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
【請求項５】
前記開口部（３２）の内面に、前記超音波振動子（１０）の挿入深さ、および周方向での向きを規制する位置決め凸部（３８）を形成するとともに、前記超音波振動子（１０）の外周面に、前記位置決め凸部（３８）と嵌合する位置決め凹部（１４ａ）を形成していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波センサ。
【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、前記ハウジング（１１）の開口側に嵌合固定されたベース（１４）とを備える超音波振動子（１０）と、
筒状の開口部（３２）を有し、前記超音波振動子（１０）が前記開口部（３２）の外方から挿入されて前記開口部（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）の内部に配置されて前記圧電素子（１２）と電気的に接続された回路基板（２０）と、
前記回路基板（２０）を封入するように前記ケース（３０）の内部に充填された防湿性部材（３５）とを備えた超音波センサにおいて、
前記開口部（３２）の外方端内周面に、前記超音波振動子（１０）の外周面と接触して撓む可撓性薄板部（３９）を形成しているとともに、
前記超音波振動子（１０）と前記開口部（３２）との間の隙間（Ｓ）、および前記超音波振動子（１０）と前記回路基板（２０）との間に前記防湿性部材（３５）を充填していることを特徴とする超音波センサ。
【請求項２】
前記超音波振動子（１０）が所定位置に挿入されたとき、前記可撓性薄板部（３９）の先端部が入り込む溝部（１１ｄ）を、前記超音波振動子（１０）の外周面に形成し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】
前記可撓性薄板部（３９）は、前記ケース（３０）よりも柔らかい材料であり、前記ケース（３０）に２色成形にて一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
【請求項４】
前記可撓性薄板部（３９）は、前記ケース（３０）と同じ材料であり、前記ケース（３０）に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
【請求項５】
前記開口部（３２）の内面に、前記超音波振動子（１０）の挿入深さ、および周方向での向きを規制する位置決め凸部（３８）を形成するとともに、前記超音波振動子（１０）の外周面に、前記位置決め凸部（３８）と嵌合する位置決め凹部（１４ａ）を形成していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２３２８７４（Ｐ２０１０−２３２８７４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７７１４２（Ｐ２００９−７７１４２）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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