(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、一対の非接続部の中点を通り一対の接続部の配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部の表面側の部位に他の部位よりも薄肉の薄肉部を設けたことを特徴とする超音波振動子。
【請求項２】
一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、一対の非接続部の中点を通り一対の接続部の配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部の内面側の部位に他の部位よりも薄肉の薄肉部を設けたことを特徴とする超音波振動子。
【請求項３】
一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、一対の非接続部の中点を通り一対の接続部の配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部の部位に、表面側及び内面側の両側から窪んだ薄肉部を設けたことを特徴とする超音波振動子。
【請求項４】
一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、振動部の外側面に各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を形成したことを特徴とする超音波振動子。
【請求項５】
一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、振動部の内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を形成したことを特徴とする超音波振動子。
【請求項６】
一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、振動部の外側面及び内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を形成したことを特徴とする超音波振動子。
【請求項７】
発生する超音波の指向特性が、互いに直交する２つの面内において所望の指向特性となるように振動部の縦横比を設定したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の超音波振動子。
【請求項８】
振動部の剛性が異方向性を有するよう板材の加工時に板材の金属組織の方向を制御することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の超音波振動子。
【請求項９】
一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、非接続部の配列方向において振動部を挟んで対称な樹脂ケースの底部の表面側の部位に溝を形成したことを特徴とする超音波振動子。
【請求項１０】
一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、非接続部の配列方向において振動部を挟んで対称な樹脂ケースの底部の内面側の部位に溝を形成したことを特徴とする超音波振動子。
【請求項１１】
一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、非接続部の配列方向において振動部を挟んで対称な樹脂ケースの底部の表面側及び内面側の部位に溝をそれぞれ形成したことを特徴とする超音波振動子。
【請求項１２】
上記溝は樹脂ケースに複数形成されたことを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の超音波振動子。
【請求項１３】
発生する超音波の指向特性が、互いに直交する２つの面内において所望の指向特性となるように溝の幅及び長さを設定したことを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載の超音波振動子。
【請求項１４】
発生する超音波の指向特性が、互いに直交する２つの面内において所望の指向特性となるように溝の深さを設定したことを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載の超音波振動子。
【請求項１５】
樹脂ケースの剛性が異方向性を有するよう樹脂ケースの成形時に樹脂ケースの組織方向を制御することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の超音波振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波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有無を検知する超音波センサに用いる超音波振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の超音波振動子を用いた超音波センサとしては、超音波センサから超音波パルスを空気中に放射させるとともに、検知対象物等の障害物によって反射された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って、警報等を発するものがあり、例えば自動車などの車輌に搭載して、障害物の存否を検出するために用いられるものがある（例えば特開平１０−３３２８１７号公報参照）。
【０００３】
図１０は超音波センサの取付状態を示しており、この超音波センサ２０は自動車１８のバンパー１９に取付けられて使用される。ここで、自動車１８の移動の妨げとなるバンパー１９周辺の障害物を確実に検知し、自動車１８の移動の妨げとならないもの（例えば路面など）を検知しないようにするためには、路面に対して平行な方向に広く、且つ垂直な方向に狭い検知エリアを有する超音波センサ２０を使用する必要がある。
【０００４】
このような、路面に対して平行な方向に広く、且つ垂直な方向に狭い異方向性の指向特性を有する超音波センサ２０としては、従来から、図１１に示すようなものがあった。この超音波センサ２０には、超音波を発振すると共に反射波を受信する超音波振動子Ａ′が内装されており、この超音波振動子Ａ′の前方に超音波の指向特性を制御するホーン２１が設けられている。このホーン２１は超音波振動子Ａ′と外部とを連通する開口部として形成されており、この開口部の縦径ａ、横径ｂ及び深さｃを適宜の寸法形状に設計することにより、超音波の指向特性を制御するものである。ここで図中の２２は超音波振動子Ａ′を固定する保持ゴム、２３はセンサのハウジングを示す。このように構成される超音波センサ２０は、自動車１８のバンパー１９に、ホーン２１がバンパー１９から外部に開口するように配設される。
【０００５】
しかし、この図１１に示すようなホーン２１を備えた超音波センサ２０を用いると、自動車１８の走行中にホーン２１内に雨水が入り込んだり、雪や埃が溜ったりしやすいものであった。このようにホーン２１内に異物が入り込むと、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が変化して、障害物を検知できる検知エリアが変化したり、あるいはホーン２１内部の異物を超音波センサ２０で検知してしまい、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問題があった。また、超音波センサ２０の取付状態においてホーン２１がバンパー１９の表面から突出しており、しかもホーン２１の開口が外部に露出するため、外観が悪いという問題もあった。
【０００６】
そこで、超音波を発生させる超音波振動子Ａ′自体に異方向性の指向性を具備させることにより、ホーン２１を不要なものとする試みがなされている。すなわち、超音波振動子Ａ′に、その取付状態において、路面に対して平行な方向に超音波を放射する振動モードと、垂直な方向に放射する振動モードとが異なるモードとなり、超音波振動子Ａ′から発振される超音波に、異方向性の指向性を具備させるものである
このような異方向性の指向性を有する超音波振動子Ａ′としては、従来より、図１２に示すようなものが提案されている。この超音波振動子Ａ′は、金属にて円柱状に形成されており、一面側に開口した凹部２６が形成されている。この凹部２６の底面が振動部４′として形成されており、振動部４′には、厚みの厚い厚肉部２４が形成されると共に、厚肉部２４の両側方に厚肉部２４よりも厚みの薄い薄肉部２５が形成されている。この超音波振動子Ａ′の凹部２６内において、振動部４′の厚肉部２４上に圧電素子８が、電気的に接続された状態で配設されている。また圧電素子８の、振動部４′に接触していない側の面及び超音波振動子Ａ′には、それぞれリード線７が接続されている。そして、リード線７間に電圧を印加することにより、圧電素子８を振動させ、それに伴って振動部４′を振動させ、超音波を発生させるものである。
【０００７】
このような超音波振動子Ａ′を自動車１８に取付けるにあたっては、バンパー１９等に設けた開口に、超音波振動子Ａ′の振動部４がバンパー１９から露出するように配設するものであり、このとき振動部４′の薄肉部２５が路面に対して垂直な方向に並ぶように配置するものである。
【０００８】
この超音波振動子Ａ′の振動部４′の路面に対して平行な方向（水平方向）における振動モードは単純な撓み振動となるが、垂直方向における振動モードは、厚肉部２５の外側に設けた薄肉部２５が撓みやすくなっているため、厚肉部２４の振動に引かれるようにして薄肉部２５が撓むことにより、水平方向における振動モードに比べて、平面振動する部分が大きくなる。その結果、垂直方向における超音波の指向特性は、水平方向における指向特性に比べて指向性が鋭くなり、路面などの不要な物体を検出するのを防止できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような形状を有する超音波振動子Ａ′を金属で形成する場合は、鍛造加工、切削加工、又はダイカスト鋳造法により形成することとなるが、超音波発振の指向性を制御するには薄肉部２５の厚み精度、寸法精度が重要となり、そのため特別な加工工程が必要となり、コストアップとなるという問題があった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることろは、超音波の指向特性を制御するためのホーンを用いることなく、異方向性の指向特性を持たせることのできる安価な超音波振動子を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、一対の非接続部の中点を通り一対の接続部の配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部の表面側の部位に他の部位よりも薄肉の薄肉部を設けたことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成することができる。
【００１３】
そのうえ、接続部の配列方向における振動部の振動モードは単純な撓み振動となるため、超音波の指向特性は広くなるが、非接続部の配列方向における振動部の振動モードは、振動部に他の部位よりも剛性の低い薄肉部が設けられているため、この薄肉部が撓むことによって振動部と直交する方向に平面振動する振動部の部分が大きくなり、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合は、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部に薄肉部を設けることによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が低下して振動しやすくなるから、振幅が増加して発生する超音波の出力音圧を増加させることができる。
【００１４】
請求項２の発明では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、一対の非接続部の中点を通り一対の接続部の配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部の内面側の部位に他の部位よりも薄肉の薄肉部を設けたことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成することができる。しかも、接続部の配列方向における振動部の振動モードは単純な撓み振動となるため、超音波の指向特性は広くなるが、非接続部の配列方向における振動部の振動モードは、振動部に他の部位よりも剛性の低い薄肉部が設けられているため、この薄肉部が撓むことによって振動部と直交する方向に平面振動する振動部の部分が大きくなり、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合は、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部に薄肉部を設けることによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が低下して振動しやすくなるから、振幅が増加して発生する超音波の出力音圧を増加させることができる。
【００１５】
請求項３の発明では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、一対の非接続部の中点を通り一対の接続部の配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部の部位に、表面側及び内面側の両側から窪んだ薄肉部を設けたことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成することができる。しかも、接続部の配列方向における振動部の振動モードは単純な撓み振動となるため、超音波の指向特性は広くなるが、非接続部の配列方向における振動部の振動モードは、振動部に他の部位よりも剛性の低い薄肉部が設けられているため、この薄肉部が撓むことによって振動部と直交する方向に平面振動する振動部の部分が大きくなり、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合は、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部に薄肉部を設けることによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が低下して振動しやすくなるから、振幅が増加して発生する超音波の出力音圧を増加させることができる。
【００１６】
請求項４の発明では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、振動部の外側面に各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成することができる。しかも、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を振動部の外側面に形成することによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が、接続部の配列方向における剛性よりも高くなるから、非接続部の配列方向において、振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００１７】
請求項５の発明では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、振動部の内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成することができる。しかも、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を、振動部の内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に形成することによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が、接続部の配列方向における剛性よりも高くなるから、非接続部の配列方向において、振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部の内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に溝を形成することにより、圧電素子を取り付ける際の位置決めを容易に行える。
【００１８】
請求項６の発明では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、振動部の外側面及び内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成することができる。しかも、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を、振動部の外側面及び内側面における圧電素子の取付部位以外の部位にそれぞれ形成することによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が、接続部の配列方向における剛性よりも高くなるから、非接続部の配列方向において、振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部の内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に溝を形成することにより、圧電素子を取り付ける際の位置決めを容易に行える。
【００１９】
請求項７の発明では、請求項１乃至６の何れかの発明において、発生する超音波の指向特性が、互いに直交する２つの面内において所望の指向特性となるように振動部の縦横比を設定したことを特徴とし、振動部の縦横比を調整することにより所望の指向特性を得ることができる。
請求項８の発明では、請求項１乃至７の何れかの発明において、振動部の剛性が異方向性を有するよう板材の加工時に板材の金属組織の方向を制御することを特徴とし、非接続部の配列方向における振動部の剛性が、接続部の配列方向における振動部の剛性よりも高くなるように金属組織の方向を制御すると、非接続部の配列方向における振動部の振動は、接続部の配列方向における振動部の振動に比べて振動部と直交する方向に平面振動する部分が大きくなるので、非接続部の配列方向における超音波の指向性が接続部の配列方向に比べて鋭くなり、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００２０】
請求項９の発明では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、非接続部の配列方向において振動部を挟んで対称な樹脂ケースの底部の表面側の部位に溝を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成することができる。しかも、樹脂ケースに溝を形成することによって、非接続部の配列方向において振動部の両側に位置する樹脂ケースの部位の剛性が低下して振動しやすくなるから、溝が形成された樹脂ケースの部位が撓むことにより非接続部の配列方向において振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００２１】
請求項１０の発明では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、非接続部の配列方向において振動部を挟んで対称な樹脂ケースの底部の内面側の部位に溝を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成することができる。しかも、樹脂ケースに溝を形成することによって、非接続部の配列方向において振動部の両側に位置する樹脂ケースの部位の剛性が低下して振動しやすくなるから、溝が形成された樹脂ケースの部位が撓むことにより非接続部の配列方向において振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００２２】
請求項１１の発明では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、非接続部の配列方向において振動部を挟んで対称な樹脂ケースの底部の表面側及び内面側の部位に溝をそれぞれ形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成することができる。しかも、樹脂ケースに溝を形成することによって、非接続部の配列方向において振動部の両側に位置する樹脂ケースの部位の剛性が低下して振動しやすくなるから、溝が形成された樹脂ケースの部位が撓むことにより非接続部の配列方向において振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００２３】
請求項１２の発明では、請求項９乃至１１の何れかの発明において、上記溝は樹脂ケースに複数形成されたことを特徴とし、請求項９乃至１１の発明と同様の作用を奏する。
【００２４】
請求項１３の発明では、請求項９乃至１２の何れかの発明において、発生する超音波の指向特性が、互いに直交する２つの面内において所望の指向特性となるように溝の幅及び長さを設定したことを特徴とし、溝の幅及び長さを設定することにより発生する超音波の指向特性を調整することができる。
【００２５】
請求項１４の発明では、請求項９乃至１２の何れかの発明において、発生する超音波の指向特性が、互いに直交する２つの面内において所望の指向特性となるように溝の深さを設定したことを特徴とし、溝の深さを設定することにより発生する超音波の指向特性を調整することができる。
【００２６】
請求項１５の発明では、請求項１乃至１４の何れかの発明において、樹脂ケースの剛性が異方向性を有するよう樹脂ケースの成形時に樹脂ケースの組織方向を制御することを特徴とし、樹脂ケースの組織方向を制御することによって樹脂ケースの剛性に異方向性を持たせることができ、非接続部の配列方向において振動部の両側に位置する樹脂ケースの部位の剛性が低くなるように樹脂ケースを形成すると、非接続部の配列方向において樹脂ケースが撓みやすくなるから、非接続部の配列方向において振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２８】
（基本構成）
本発明に係る超音波振動子の基本構成を図１乃至図３を参照して説明する。この超音波振動子Ａは、一面開口した箱状のケース体１を有し、ケース体１の底部の内側面に圧電素子１０が取り付けられ、圧電素子１０に電圧を印加して振動させることにより、超音波を発生させている。
【００２９】
ケース体１は金属ケース２と樹脂ケース３とを同時成形（インサート成形）して形成される。金属ケース２は、図３に示すように略矩形状の主部１３ａと、主部１３ａの長手方向における両端部の両側縁からそれぞれ側方に向かって突設された突片１３ｂとでＨ字状に形成された金属（例えばアルミニウムなど）の板材１３を折曲加工することにより形成される。すなわち、先ず主部１３ａの長手方向における両端部をそれぞれ一方向に折曲して、断面コ字状に形成する。なお、主部１３ａをコ字状に折曲する際は、各突片１３ｂと主部１３ａとの連結部位よりも内側の部位で折曲しており、この時主部１３ａの両端部にそれぞれ突設された突片１３ｂが対向配置される。その後、各突片１３ｂの先端をそれぞれ対向する突片１３ｂ側に円弧状に曲げて、対向する突片１３ｂの先端同士を突き合わせることにより、金属ケース２は一面が開口した箱形に形成される。その後、各突片１３ｂの先端をそれぞれ対向する突片１３ｂ側に円弧状に曲げて、対向する突片１３ｂの先端同士を突き合わせることにより、金属ケース２は一面が開口した箱形に形成される。
【００３０】
ここに、主部１３ａの中央片は圧電素子１０の振動に応じて振動する振動部４となり、振動部４の外側面はケース体１の前面側に露出して、超音波を送受信する超音波送受信面４ｃを構成し、振動部４の内側面は圧電素子１０が取り付けられる取付面４ｄを構成する。なお、圧電素子１０の一面は振動部４の取付面４ｄに取り付けられて、振動部４に電気的に接続される。そして、圧電素子１０の他面及び振動抑制部５にはそれぞれリード線７が電気的に接続されている。
【００３１】
また、主部１３ａの両側片及び突片１３ｂから矩形枠状の振動抑制部５が形成される。なお、各突片１３ｂを折曲する際は、各突片１３ｂの基部よりも先端側の部位で折曲しているので、主部１３ａの中央片は突片１３ｂの端縁と接触しておらず、主部１３ａの中央片と突片１３ｂの端縁との間には開口９，９が形成される。振動部４の四辺の内、振動抑制部５に結合される２辺は断面略弧状の接続部４ａ，４ａとなり、開口部９，９にそれぞれ隣接する２辺は非接続部４ｂ，４ｂとなる。なお、振動部４の周縁に沿って接続部４ａと非接続部４ｂとは交互に設けられており、接続部４ａ，４ａと非接続部４ｂ，４ｂとはそれぞれ互いに直交している。また、開口９，９は、振動部４の長手方向（非接続部４ｂ，４ｂの配列方向）における中心線に対して略対称であって、振動部４の短幅方向（接続部４ａ，４ａの配列方向）における中心線に対して略対称な形状に形成される。
【００３２】
このように、金属ケース２は金属の板材１３を折曲加工して形成されており、振動部４の厚みは略均一になっているので、従来の超音波振動子のように、振動部４に薄肉部分や厚肉部分を設けるために、振動部４の厚みを設計する必要はなく、また金属ケース２の形状は単純な形状であるので、複雑な鍛造工程や切削工程を必要とすることなく、金属の板材に曲げ加工や絞り加工を施すことによって、安価且つ容易に製作することができる。
【００３３】
一方、樹脂ケース３は、剛性が高く且つ制振性に優れた合成樹脂から一面開口した円筒状に形成されており、樹脂ケース３の外周面には段差３ａが設けられ、樹脂ケース３の背面側には前面側よりも径の大きな大径部が設けられている。樹脂ケース３には、樹脂ケース３の前面側と背面側とを連通する断面略矩形状の貫通孔が穿設されており、この貫通孔が金属ケース２を収納する収納凹所６となる。尚、収納凹所６の寸法及び形状は、金属ケース２の振動抑制部５と略同じ寸法及び形状に形成されている。また、樹脂ケース３の前面には収納凹所６と連通する窓孔３ｂが形成されており、この窓孔３ｂから金属ケース２の振動部４が前面側に露出している。
【００３４】
而して、金属ケース２は樹脂ケース３の収納凹所６内に保持されており、金属ケース２の振動部４が樹脂ケース３に設けた窓孔３ｂを塞ぐとともに、振動部４の前面（超音波送受信面４ｃ）が金属ケース２の前面と略面一になるように配置される。また、振動抑制部５は収納凹所６の内周面に密接して配置され、金属ケース２が樹脂ケース３に固定されるのである。ここで、振動部４の４辺の内、一対の接続部４ａ，４ａは振動抑制部５に結合されているので、振動抑制部５を介して樹脂ケース３に固定されるから、撓みにくくなっており、一対の非接続部４ｂ，４ｂは樹脂ケース３に固定されていないので、撓みやすくなっている。
【００３５】
ところで、リード線７間にパルス電圧を印加するとともに、リード線７間に発生する電圧を検出する制御回路（図示せず）を接続することにより、この超音波振動子Ａを用いた超音波センサが構成される。制御回路がリード線７を介して圧電素子１０にパルス電圧を印加すると、圧電素子１０が振動し、圧電素子１０の振動に応じて振動部４が振動して、超音波送受信面４ｃから超音波が放射される。超音波振動子Ａから放射された超音波が障害物などに当たって反射し、この反射波が超音波送受信面４ｃに当たると、振動部４が振動し、振動部４の振動に応じて圧電素子１０に起電力が発生するので、この起電力を制御回路が検出することによって、障害物の有無を検出することができる。
【００３６】
ここで、超音波振動子Ａが超音波を放射する場合、振動部４の接続部４ａは振動抑制部５に結合されているため、接続部４ａの配列方向における振動部４の振動は単純な撓み振動になる。一方、振動部４の非接続部４ｂは振動抑制部５に結合されておらず、撓みやすくなっているため、非接続部４ｂの配列方向における振動部４の振動は、接続部４ａの配列方向における振動部４の振動に比べて、振動部４と直交する方向に平面振動する部分が大きくなり、その結果接続部４ａの配列方向に比べて、超音波の指向性を鋭くすることができる。
【００３７】
この超音波振動子Ａを例えば自動車のバンパーのような被取付面に取り付ける場合は、被取付面に設けた開口から超音波振動子Ａの超音波送受信面４ｃが外部に露出するようにして、超音波振動子Ａを被取付面に取り付ければ良い。なお、超音波振動子Ａをバンパーに取り付けて、自動車の近傍にある障害物の存否を検出する場合は、従来例で説明したように路面と略平行な面内においては指向性を広く、路面と略垂直な面内においては指向性を狭くすることが望ましいが、この超音波振動子Ａでは、接続部４ａの配列方向（図１（ａ）の左右方向）に比べて非接続部４ｂの配列方向（図１（ａ）の上下方向）の方が超音波の指向性が鋭くなっているから、非接続部４ｂの配列方向が路面に対して略直交し、接続部４ａの配列方向が路面に対して略平行となるように、超音波振動子Ａを被取付面に取り付ければ良く、路面に対して垂直な面内において指向性を鋭くして、路面などの誤検知を防止できる。
【００３８】
なお、接続部４ａの配列方向における振動部４の寸法Ｌ１と、非接続部４ｂの配列方向における振動部４の寸法Ｌ２との比率（縦横比）を調整することによって、振動部４から放射される超音波の指向性を調整することができ、寸法Ｌ１，Ｌ２の比率によって非接続部４ｂの配列方向（路面に対して垂直な方向）における振動部４の振動モードが変化し、垂直方向における指向特性が変化するから、垂直方向における指向性を鋭くして、超音波送受信面４ｃと略平行な面内において超音波の放射される領域の扁平度を高めることができる。また、超音波の指向特性を制御するためのホーンが不要になるので、ホーン内にごみなどが溜まって指向特性が変化することはなく、外観の見栄えも良くできる。
【００３９】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。尚、金属ケース２の振動部４以外の構成は基本構成で説明した超音波振動子と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
本実施形態では、一対の非接続部４ｂ，４ｂの中点を通り一対の接続部４ａ，４ａの配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部４の取付面４ｄの部位に、他の部位よりも薄肉の薄肉部１１ａ，１１ｂを設けており、薄肉部１１ａ，１１ｂを設けることによって振動部４の剛性が低下し、振動部４が振動しやすくなるから、その振幅が増加し、超音波振動子Ａから放射される超音波の音圧が増加する。
【００４１】
また、非接続部４ｂの配列方向における振動部４の振動モードは、振動部４に他の部位よりも剛性の低い薄肉部１１ａ，１１ｂが設けられているので、薄肉部１１ａ，１１ｂが撓むことによって、振動部４と直交する方向に平面振動する振動部４の部分が大きくなり、その結果非接続部４ｂ，４ｂの配列方向における超音波の指向性を接続部４ａ，４ａの配列方向に比べてさらに鋭くできる。したがって、この超音波振動子Ａを障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部４ｂの配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００４２】
なお、本実施形態では振動部４の取付面（表面）４ｄにおいて、一対の非接続部４ｂ，４ｂの中点を通り一対の接続部４ａ，４ａの配列方向と略平行な中心線に対して対称な部位に薄肉部１１ａ，１１ｂを設けているが、振動部４の超音波送受信面（内面）４ｃにおいて、一対の非接続部４ｂ，４ｂの中点を通り一対の接続部４ａ，４ａの配列方向と略平行な中心線に対して対称な部位に薄肉部を設けても良いし、一対の非接続部４ｂ，４ｂの中点を通り一対の接続部４ａ，４ａの配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部４の部位に取付面４ｄ側及び超音波送受信面４ｃ側の両側から窪んだ薄肉部を設けても良く、上述と同様の効果が得られる。
【００４３】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図５及び図６を参照して説明する。尚、金属ケース２の振動部４以外の構成は基本構成で説明した超音波振動子と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
本実施形態では、振動部４の超音波送受信面４ｃに、一方の非接続部４ｂから他方の非接続部４ｂまで非接続部４ｂの配列方向に沿って走る凹溝（凹凸部）４ｅを複数形成しており、超音波送受信面４ｃの表面に凹凸形状を形成している。このように、超音波送受信面４ｃに非接続部４ｂの配列方向に沿って走る凹溝４ｅを複数形成しているから、非接続部４ｂの配列方向における振動部４の剛性が、接続部４ａの配列方向における振動部４の剛性に比べて高くなり、非接続部４ｂの配列方向において振動部４と直交する方向に振動する振動部４の部分が大きくなるので、非接続部４ｂの配列方向における超音波の指向性を接続部４ａの配列方向に比べて鋭くできる。このように、超音波送受信面４ｃの表面に非接続部４ｂの配列方向に沿って走る複数の凹凸部を形成することによって、非接続部４ｂの配列方向における振動部４の剛性が高くなり、振動部４の振動モードが変化するので、超音波の指向性を調整することができる。
【００４５】
尚、本実施形態では振動部４の超音波送受信面４ｃに非接続部４ｂの配列方向に沿って走る凹溝４ｅを形成しているが、超音波送受信面４ｃに凹溝４ｅを形成する代わりに、振動部４の取付面４ｄにおける圧電素子１０の実装部位以外の部位に非接続部４ｂの配列方向に沿って走る凹凸部を設けても良いし、超音波送受信面４ｃと取付面４ｄにおける圧電素子１０の実装部位以外の部位とに非接続部４ｂの配列方向に沿って走る凹凸部を形成しても良く、上述と同様の効果が得られる。また、取付面４ｄにおける圧電素子１０の実装部位以外の部位に凹凸部を形成することにより、圧電素子１０の実装位置を容易に判別することができ、圧電素子１０を取付面４ｄに取り付ける際に圧電素子１０の位置決めを容易に行うことができる。
【００４６】
また、金属ケース２は金属の板材１３を折曲して形成されるのであるが、板材１３の圧延方向によって金属の組織方向（図６の矢印Ｂ）を制御することにより、振動部４の剛性に異方性を持たせることもでき、振動部４の非接続部４ｂの配列方向に沿う方向に金属の組織方向を合わせることで、非接続部４ｂの配列方向における振動部４の剛性が高まり、非接続部４ｂの配列方向において振動部４と直交する方向に振動する振動部４の部分が大きくなるので、非接続部４ｂの配列方向における超音波の指向性を接続部４ａの配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部４ｂの配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００４７】
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図７及び図９を参照して説明する。尚、樹脂ケース３以外の構成は基本構成で説明した超音波振動子と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
本実施形態では、金属ケース２の開口９，９をそれぞれ塞ぐ樹脂ケース３の部位の内面側において、金属ケース２の振動部４を挟んで対称な位置に、非接続部４ｂに沿って延びる弧状の溝１２，１２をそれぞれ形成しており、溝１２を形成することによって開口９を塞ぐ樹脂ケース３の部位の剛性が低くなり、非接続部４ｂの配列方向における振動部４の両端部が振動しやすくなる。その結果、非接続部４ｂの配列方向における振動部４の振動は、接続部４ａの配列方向における振動部４の振動に比べて、振動部４と直交する方向に平面振動する部分が大きくなるように振動するので、接続部４ａの配列方向に比べて超音波の指向性を鋭くできる。なお、図８に示すように複数の溝１２を形成すれば、開口９，９を塞ぐ樹脂ケース３の部位の剛性がさらに低下し、非接続部４ｂの配列方向における振動部４の両端部がさらに振動しやすくなり、その結果非接続部４ｂの配列方向における超音波の指向性を接続部４ａの配列方向に比べてさらに鋭くできる。ここで、溝１２の数を変えることにより、垂直方向における超音波の鋭さを自由に設定して、超音波の指向性を調整することができる。また溝１２の幅や長さや深さを変えることによっても、開口９，９を塞ぐ樹脂ケース３の部位の剛性を変化させることができ、垂直方向における超音波の鋭さを設定して、超音波の指向特性を容易に調整することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、非接続部４ｂの配列方向において金属ケース２の振動部４を挟んで対称な樹脂ケース３の底部の内面側の部位に溝１２をそれぞれ形成しているが、非接続部４ｂの配列方向において金属ケース２の振動部４を挟んで対称な樹脂ケース３の底部の表面側の部位に溝１２をそれぞれ形成しても良いし、非接続部４ｂの配列方向において金属ケース２の振動部４を挟んで対称な樹脂ケース３の底部の内面側及び表面側の部位に溝１２をそれぞれ形成しても良く、上述と同様の効果が得られる。
【００５０】
また、図９に示すように樹脂ケース３を樹脂成形により形成する際、図９に矢印で示す方向（接続部４ａの配列方向）に成形材料を流すことによって、金属ケース２の開口９，９を塞ぐ樹脂ケース３の部位の剛性に異方性を持たせることができ、非接続部４ｂの配列方向において振動部４の両側に位置する樹脂ケース３の部位の剛性が低くなるように樹脂ケース３を形成すると、非接続部４ｂの配列方向において樹脂ケース３が撓みやすくなるから、非接続部４ｂの配列方向において振動部４と直交する方向に振動する振動部４の部分を大きくすることができ、その結果非接続部４ｂの配列方向における超音波の指向性を接続部４ａの配列方向に比べて鋭くできる。したがって、この超音波振動子Ａを障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部４ｂの配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００５１】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、一対の非接続部の中点を通り一対の接続部の配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部の表面側の部位に他の部位よりも薄肉の薄肉部を設けたことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成できるという効果がある。
【００５３】
しかも、接続部の配列方向における振動部の振動モードは単純な撓み振動となるため、超音波の指向特性は広くなるが、非接続部の配列方向における振動部の振動モードは、振動部に他の部位よりも剛性の低い薄肉部が設けられているため、この薄肉部が撓むことによって振動部と直交する方向に平面振動する振動部の部分が大きくなり、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合は、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部に薄肉部を設けることによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が低下して振動しやすくなるから、振幅が増加して発生する超音波の出力音圧を増加させることができるという効果もある。
【００５４】
請求項２の発明は、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、一対の非接続部の中点を通り一対の接続部の配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部の内面側の部位に他の部位よりも薄肉の薄肉部を設けたことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成できるという効果がある。しかも、接続部の配列方向における振動部の振動モードは単純な撓み振動となるため、超音波の指向特性は広くなるが、非接続部の配列方向における振動部の振動モードは、振動部に他の部位よりも剛性の低い薄肉部が設けられているため、この薄肉部が撓むことによって振動部と直交する方向に平面振動する振動部の部分が大きくなり、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合は、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部に薄肉部を設けることによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が低下して振動しやすくなるから、振幅が増加して発生する超音波の出力音圧を増加させることができるという効果もある。
【００５５】
請求項３の発明は、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、一対の非接続部の中点を通り一対の接続部の配列方向と略平行な中心線に対して対称な振動部の部位に、表面側及び内面側の両側から窪んだ薄肉部を設けたことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成できるという効果がある。しかも、接続部の配列方向における振動部の振動モードは単純な撓み振動となるため、超音波の指向特性は広くなるが、非接続部の配列方向における振動部の振動モードは、振動部に他の部位よりも剛性の低い薄肉部が設けられているため、この薄肉部が撓むことによって振動部と直交する方向に平面振動する振動部の部分が大きくなり、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合は、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部に薄肉部を設けることによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が低下して振動しやすくなるから、振幅が増加して発生する超音波の出力音圧を増加させることができるという効果もある。
【００５６】
請求項４の発明は、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、振動部の外側面に各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成できるという効果がある。しかも、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を振動部の外側面に形成することによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が、接続部の配列方向における剛性よりも高くなるから、非接続部の配列方向において、振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００５７】
請求項５の発明は、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、振動部の内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成できるという効果がある。しかも、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を、振動部の内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に形成することによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が、接続部の配列方向における剛性よりも高くなるから、非接続部の配列方向において、振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部の内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に溝を形成することにより、圧電素子を取り付ける際の位置決めを容易に行えるという効果もある。
【００５８】
請求項６の発明は、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、振動部の外側面及び内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成できるという効果がある。しかも、各非接続部の配列方向に沿って走る１乃至複数の凹凸部を、振動部の外側面及び内側面における圧電素子の取付部位以外の部位にそれぞれ形成することによって、非接続部の配列方向における振動部の剛性が、接続部の配列方向における剛性よりも高くなるから、非接続部の配列方向において、振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。また、振動部の内側面における圧電素子の取付部位以外の部位に溝を形成することにより、圧電素子を取り付ける際の位置決めを容易に行えるという効果もある。
【００５９】
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの発明において、発生する超音波の指向特性が、互いに直交する２つの面内において所望の指向特性となるように振動部の縦横比を設定したことを特徴とし、振動部の縦横比を調整することにより所望の指向特性を得ることができるという効果がある。
請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかの発明において、振動部の剛性が異方向性を有するよう板材の加工時に板材の金属組織の方向を制御することを特徴とし、非接続部の配列方向における振動部の剛性が、接続部の配列方向における振動部の剛性よりも高くなるように金属組織の方向を制御すると、非接続部の配列方向における振動部の振動は、接続部の配列方向における振動部の振動に比べて振動部と直交する方向に平面振動する部分が大きくなるので、非接続部の配列方向における超音波の指向性が接続部の配列方向に比べて鋭くなり、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできるという効果がある。
【００６０】
請求項９の発明は、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、非接続部の配列方向において振動部を挟んで対称な樹脂ケースの底部の表面側の部位に溝を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成できるという効果がある。しかも、樹脂ケースに溝を形成することによって、非接続部の配列方向において振動部の両側に位置する樹脂ケースの部位の剛性が低下して振動しやすくなるから、溝が形成された樹脂ケースの部位が撓むことにより非接続部の配列方向において振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００６１】
請求項１０の発明は、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、非接続部の配列方向において振動部を挟んで対称な樹脂ケースの底部の内面側の部位に溝を形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成できるという効果がある。しかも、樹脂ケースに溝を形成することによって、非接続部の配列方向において振動部の両側に位置する樹脂ケースの部位の剛性が低下して振動しやすくなるから、溝が形成された樹脂ケースの部位が撓むことにより非接続部の配列方向において振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００６２】
請求項１１の発明は、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部の内側面に圧電素子が配置され、圧電素子の振動に応じて底部を振動させることにより超音波を発生させる超音波振動子において、前記ケース体を、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、該振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成するとともに、前記金属ケースは振動部と、該振動部に連続一体に結合される振動抑制部とで構成され、振動部の周縁に、振動抑制部に接続される少なくとも一対の接続部と、振動抑制部から分離される少なくとも一対の非接続部とを交互に設け、各接続部の配列方向と各非接続部の配列方向とを略直交させ、非接続部の配列方向において振動部を挟んで対称な樹脂ケースの底部の表面側及び内面側の部位に溝をそれぞれ形成したことを特徴とし、圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、従来の超音波振動子のように、超音波の指向特性を調整するためのホーンなどを必要とすることなく、超音波の指向特性を制御することができ、また金属ケースは金属の板材から形成されているので、鍛造加工や切削加工やダイカスト鍛造法などの複雑な製造工程を用いることなく、金属ケースを容易且つ安価に形成できるという効果がある。しかも、樹脂ケースに溝を形成することによって、非接続部の配列方向において振動部の両側に位置する樹脂ケースの部位の剛性が低下して振動しやすくなるから、溝が形成された樹脂ケースの部位が撓むことにより非接続部の配列方向において振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【００６３】
請求項１２の発明は、請求項９乃至１１の何れかの発明において、上記溝は樹脂ケースに複数形成されたことを特徴とし、請求項９乃至１１の発明と同様の効果を奏する。
【００６４】
請求項１３の発明は、請求項９乃至１２の何れかの発明において、発生する超音波の指向特性が、互いに直交する２つの面内において所望の指向特性となるように溝の幅及び長さを設定したことを特徴とし、溝の幅及び長さを設定することにより発生する超音波の指向特性を調整することができるという効果がある。
【００６５】
請求項１４の発明は、請求項９乃至１２の何れかの発明において、発生する超音波の指向特性が、互いに直交する２つの面内において所望の指向特性となるように溝の深さを設定したことを特徴とし、溝の深さを設定することにより発生する超音波の指向特性を調整することができるという効果がある。
【００６６】
請求項１５の発明は、請求項１乃至１４の何れかの発明において、樹脂ケースの剛性が異方向性を有するよう樹脂ケースの成形時に樹脂ケースの組織方向を制御することを特徴とし、樹脂ケースの組織方向を制御することによって樹脂ケースの剛性に異方向性を持たせることができ、非接続部の配列方向において振動部の両側に位置する樹脂ケースの部位の剛性が低くなるように樹脂ケースを形成すると、非接続部の配列方向において樹脂ケースが撓みやすくなるから、非接続部の配列方向において振動部と直交する方向に振動する振動部の部分を大きくすることができ、その結果非接続部の配列方向における超音波の指向性を接続部の配列方向に比べて鋭くできるという効果がある。したがって、この超音波振動子を障害物の有無を検出する超音波センサに用いる場合、非接続部の配列方向における障害物の検出エリアを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波振動子の基本構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は上側から見た断面図、（ｃ）は右側から見た断面図である。
【図２】同上の背面図である。
【図３】同上に用いる金属ケースの斜視図である。
【図４】実施形態１の超音波振動子を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は背面図である。
【図５】実施形態２の超音波振動子に用いる金属ケースの要部拡大斜視図である。
【図６】同上の金属ケースの製造工程を説明する説明図である。
【図７】実施形態３の超音波振動子を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は背面図である。
【図８】同上の別の超音波振動子を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は背面図である。
【図９】同上の樹脂ケースの製造工程を説明する説明図である。
【図１０】超音波振動子を用いる超音波センサを自動車に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１１】従来の超音波振動子を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。
【図１２】従来の別の超音波振動子を示し、（ａ）は背面図、（ｂ）は側断面図である。
【符号の説明】
１  ケース体
２  金属ケース
３  樹脂ケース
３ｂ  窓孔
４  振動部
６  収納凹所
１０  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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