KR101352619B1 - 전기적 신호전달용 접점 스프링이 구비된 센서모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프링 이탈 방지를 위한 2단 굵기 스프링 구조의 불안정한 접촉과 스프링의 반복적인 왕복운동에 의한 스프링 접촉의 내부 플라스틱 지지물의 마모에 따른 변형을 방지하고 한다. 또한, 플라스틱 지지물의 마모로 발생하는 분진으로 인해 전기적인 접촉 오동작을 원천적으로 방지하고자 한다. 이를 위해 스프링을 외부와의 전기적 접촉 면적을 넓일 수 있도록 일정 굵기로 제작하여 안정적인 외부와의 접촉을 유지하면서 스프링 빠짐을 방지하기 위해 금속접촉캡을 사용하거나 이탈방지턱을 이용하여 해결할 수 있다. 본 발명은 진동이 많이 발생하는 조건에서도 안적적인 접촉상태를 유지하며 센서 등의 전기적인 신호를 연결할 수 있으며 반복적인 왕복운동에도 내부의 구조적인 변형을 일으키지 않으며 접촉 및 연결이 가능하여 안정적인 전기신호 전달을 가능하게 한다.

Description

전기적 신호전달용 접점 스프링이 구비된 센서모듈{ sensor module with contact spring}

본 발명은 전기적 신호전달용 접점 스프링이 구비된 센서모듈에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 진동이 많은 조건에서도 안정적으로 접촉상태를 유지할 수 있도록 전기적 신호 전달이 안정적으로 가능하며 탄성력이 필요한 반복운동에도 플라스틱 지지물의 안내부의 접촉부분의 마모를 피할 수 있으며, 진동과 흔들림에도 일정한 힘으로 접촉을 유지할 수 있게 되어 전기적 신호 전달이 안정적으로 가능하며, 탄성력이 필요한 반복운동에도 플라스틱 지지물의 안내부의 마모를 피할 수 있어 안정적인 작동이 보장되며 내구수명이 연장되고 마모로 인한 분진의 발생이 방지되어 신호전달의 오작동의 우려가 없는 전기적 신호전달용 접점스프링이 구비된 센서모듈에 관한 것이다.

자동차와 같이 진동환경에 사용되는 센서모듈 및 전자 장치의 경우, 외부로 전기적 출력을 연결하기 위해 일정한 탄성력을 갖는 접점스프링 구조를 이용한다. 가장 최근의 자료는 한국 특허 등록번호 10-0923202 에 기재된 '압력센서'라는 명칭의 발명이 제안되어 있다.

이 경우 외부로의 접점스프링 이탈을 방지하기 위해 접점스프링의 중간에 일정한 경사면을 갖고 양단부는 끝이 좁은 접촉부와 탄성부의 굵기를 다르게 제작된다. 따라서, 외부 연결단자에 접촉되는 부분은 끝이 좁기 때문에 접촉이 안정적이지 못하고 경사면의 구조는 반복적인 왕복운동으로 스프링이 내부에 설치된 플라스틱 지지물의 안내부의 접촉면을 마모시키며 마모된 분진으로 내부 전기적인 접촉에 오동작을 일으키기도 한다.

도 1a,1b에는 기존에 사용되고 있는 2단 굵기를 갖는 스프링 사시도 및 센서모듈의 플라스틱지지물에 스프링이 조립된 개락적인 단면도가 도시되었다.

센서모듈의 조립공정상 스프링(1)이 외부로의 이탈을 방지하기 위해 2단 굵기 구조로 제작되고, 이러한 스프링(1)은 전기적 접촉을 수행하며 0.5mm의 굵기로 형성된 소경 스프링부(1a)와 스프링의 이탈이 방지되며 1 mm의 굵기로 형성된 대경 스프링부(1b)로 이루어지고, 상기 소경 스프링부(1a)와 대경 스프링부(1b)의 사이에는 굵기의 의 차이에 따른 경사 스프링부(1c)로 이루어져 있다.

그리고, 실제 외부와 전기적으로 접촉이 되는 스프링(1)의 소경 스프링부(1a)의 상단부(1aa)가 상대적으로 좁게 형성되어 전기적으로 불안정한 전기 접촉을 형성하게 되는 문제점이 있으며, 스프링(1)이 이탈 방지를 위해 사용된 스프링의 2단 굵기 구조로 형성되는 경사 스프링부(1c)의 탄성작동에 의하여 플라스틱 지지물(2)의 경사면(2a)과 마찰시에 접촉되는 플라스틱지지물(2)의 경사면(2a)을 마모시켜 플라스틱 지지물(2)의 내부 형상 변형을 일으키며 스프링(1)의 플라스틱 지지물(2)과의 조립이 더욱 벌어지게 되어 더욱 불안정한 전기 접촉을 조장하는 것은 물론이고, 또한, 이러한 플라스틱 지지물(2)의 경사면(2a)의 마모로 발생하는 분진으로 인해 내부에 설치된 전기회로 기판(3)과의 전기적 접촉문제가 발생하여 센서모듈의 오동작을 원인이 되는 문제점이 있었다.

한국 특허 등록번호 10-0923202

내용없음

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 진동이 많은 조건에서도 안정적으로 전기적 신호의 전달이 가능하게 되고 스프링의 이탈이 방지되고, 스프링의 탄성작동에 기인하는 플라스틱 지지물의 접촉면의 마모가 방지되고 따라서 플라스틱 지지물의 마모로 인하여 발생하는 분진으로 인해 전기적인 접촉 오동작을 원천적으로 방지되는 전기적 신호전달용 스프링이 구비된 센서모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 일단부는 전기회로기판에 고정되고 타단부는 자유단부인 스프링과 상기 스프링의 자유단부에 결합되며 외부와의 전기적 접촉을 이루는 접속단부가 도전성이 우수하며 편평한 접촉면을 갖는 금속접속캡으로 이루어진 접점 스프링에 의하여, 외부와의 전기적 접촉 면적을 넓일 수 있어 안정적으로 작동되는 본 발명에 따른 전기적 신호전달용 스프링이 구비된 센서모듈에 의하여 달성된다.

본 발명의 이러한 목적은, 피치가 긴 탄성스프링부와 서로 접하게 권취된 피치가 좁은 접촉스프링부를 갖으며 상기 탄성스프링부의 하단은 신호접속판에 고정되고 상기 접촉스프링부의 하단에는 접촉스프링부의 직경보다 크게 몰딩된 이탈방지턱이 형성된 접점 스프링과, 상기 접점 스프링이 내부에 삽입되고 삽입된 상기 접점 스프링의 상부의 접촉스프링부는 외부로 노출되는 안내부가 형성된 플라스틱 지지물을 갖는 본 발명에 따른 전기적 신호전달용 스프링이 구비된 센서모듈에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 전기적 신호전달용 스프링이 구비된 센서모듈은 진동이 많이 발생하는 조건에서도 안정적인 접촉상태를 유지하며 센서 등의 전기적인 신호를 연결할 수 있으며 반복적인 상하 왕복운동에도 마모와 같은 내부의 구조적인 변형을 일으키지 않고 전기적인 접촉 및 연결이 가능하여 안정적인 전기신호의 전달을 가능하게 하는 우수한 효과가 있다.

도 1a,1b는 종래의 2단 굵기 스프링의 사시도 및 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도
도 2a,2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 접점 스프링의 사시도 및 접점 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도
도 3a,3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 센서모듈의 분해 사시도 및 접점 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도
도 4a,4b는 본 발명의 제3실시예에 따른 접점 스프링의 사시도 및 접점 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도
도 5a,5b는 본 발명의 제4실시예에 따른 접점 스프링의 사시도 및 접점 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도
도 6a,6b는 본 발명의 제5실시예에 따른 접점 스프링의 사시도 및 접점 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도

본 발명의 실시예를 기술하기에 앞서, 본 발명에서 사용되는 '접점 스프링' 또는 '스프링'의 용어는 이미 인용된 한국 특허 등록번호 10-0923202의 '접촉단'과 유사한 기능을 수행하는 물품을 의미한다고 할 것이고, '플라스틱 지지물'은 상기 특허의 '하부 가이드'와 유사한 기능을 수행한다고 할 것이다. 본 발명에서 사용되는 '신호접속판'은 한국 특허 등록번호 10-0923202의 '콘택트 기판'과 유사한 기능을 수행하며 전자회로기판이나 인쇄회로기판이 사용되므로 이에 대한 설명은 생락한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 전기적 신호전달용 접점 스프링이 구비된 센서모듈(A)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 일단부는 신호접속판(30)에 고정되고 타단부는 자유단부인 스프링본체(11)와, 상기 스프링본체(11)의 자유단부에 하단부가 결합되며 상단부에는 외부와의 전기적 접촉을 이루며 도전성이 우수하며 편평한 접촉면을 갖는 캡접속단부로 이루어진 금속접속캡(12)이 접점 스프링(10)을 형성한다.

상기 접점 스프링(10)을 구성하는 스프링본체(11)는 상하의 양단부는 코일의 피치가 맞닿을 정도로 좁은 고정스프링부(11a)가 형성되고 중간은 코일사이의 이격거리가 상당히 벌어진 탄성스프링부(11b)로 형성되어 서로다른 탄성력을 갖게 형성되어 스프링본체(10)가 탄성작동이 용이하게 되어 있다.

상기 스프링본체(11)의 자유단부에 고정결합되는 금속접속캡(12)은, 하단부는 상기 스프링본체(11)의 고정스프링부(11a)내에 삽입되는 직경을 갖는 고정관부(121)와, 상기 고정관부(121)에서 상향으로 경사지게 형성된 경사면(122)과, 상기 경사면(122)에서 상방으로 연장되며 상단에는 편평한 캡접속단부(123a)를 갖는 연장관부(123)로 구성되어 있다. 상기 편평한 캡접속단부(123a)는 도시되지 않은 전자제어장치의 회로기판과 접촉된다.

따라서, 연장관부(123)의 캡접속단부(123a)는 편평한 접촉면을 갖으므로 전자제어장치의 회로기판(도시되지 않음)과 안정적인 접속이 가능하게 되는 구조이다. 상기 금속접속캡(12)은 전기적인 도통과 마모방지 역할을 고려하여 Au, Ni, Ag 등이 필요에 따라 도금이 되어 사용될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 접점 스프링(10)은 동일한 굵기를 갖는 스프링강으로 스프링본체(11)의 제조가 가능하게 되고, 상기 스프링본체(11)의 상단부에 금속접속캡(12)을 삽입고정시키는 구조이므로 제조가 대단히 용이하게 되어 제조가가 저렴하게 되는 것은 물론이고, 금속접속캡(12)의 경사면(122)이 플라스틱 지지물(20)의 안내공(21)의 경사면(211)과 면접촉하게 되므로, 플라스틱 지지물(20)의 경사면(211)의 마모가 발생되지 않게 되는 것이다.

즉, 상기 접점 스프링(10)은, 도 2b에 도시된 바와 같이, 플라스틱 지지물(20)의 내측에 형성된 안내공(21)에 삽입되고, 상기 금속접속캡(12)의 경사면(122)이 안내공(21)의 경사면(211)상에 면접촉하게 되므로, 플라스틱 지지물(20)의 경사면(211)의 마모가 방지되게 되므로 마모로 인하여 발생되는 분진이 없게 되므로 전기회로기판(30)의 오작동의 문제가 방지되게 되는 것이다.

또한, 상기 연장관부(123)의 캡접속단부(123a)는 편평한 접촉면을 갖으므로 안정적인 신호전달이 가능하게 되며 노이즈의 발생이 줄어들게 되어 센서의 감지도를 높일 수가 있게 되는 것이다.

도 3a,3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 센서모듈의 분해 사시도 및 접점 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도로서, 상기 스프링본체(11)는 제1실시예와 동일한 구조이나, 상기 스프링본체(11)의 자유단부상에 배치되는 금속접속캡(12)이 변형된 구조로서, 상기 금속접속캡(12)은, 하단부는 상기 스프링본체(11)의 고정스프링부(11a)상에 배치되며 경사면을 갖는 경사관부(124)와, 상기 경사관부(124)의 상단에서 상방으로 연장되며 상단부의 접촉면은 더 넓은 확관접촉부(125a)로 구성된 연장관부(125)로 구성되어 있다. 따라서, 연장관부(125)의 확관접촉부(125a)는 더욱 넓어진 편평한 접촉면을 갖으므로 안정적인 접속이 가능하게 되는 구조이다. 상기 금속접속캡(12)은 전기적인 도통과 마모방지 역할을 고려하여 Au, Ni, Ag 등이 필요에 따라 도금이 되어 사용될 수 있다.

이러한 구조는 응용 형태로 변형된 접점 스프링의 장점을 다 갖는 구조이며 또한, 금속접속캡(12)을 플라스틱 지지물(2)과 결합형태로 제작이 가능하여 공정을 단순화할 수 있어 양산화에 유리한 구조이다.

도 4a,4b는 본 발명의 제3실시예에 따른 접점 스프링의 사시도 및 접점 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도로서, 본 실시예에서, 접점 스프링(10)은, 동일한 굵기의 스프링강으로 제조되며, 코일과의 거리가 넓게 벌어져 피치가 긴 탄성스프링부(14)와 코일사이가 서로 접하게 권취된 피치가 좁은 접촉스프링부(15)를 갖으며 상기 탄성스프링부(14)의 하단은 신호접속판(30)에 고정되고 상기 접촉스프링부(15)의 하부에는 접촉스프링부(15)의 직경보다 크게 형성된 이탈방지턱(16)이 형성되어 있다.

즉, 상기 접점 스프링(10)은, 도 4b에 도시된 바와 같이, 플라스틱 지지물(20)의 내측에 형성된 안내공(21)에 삽입되고, 상기 이탈방지턱(16)이 안내공(21)의 고정턱(213)상에 면접촉하게 되므로, 플라스틱 지지물(20)의 고정턱(213)의 마모가 방지되게 되므로 마모로 인하여 발생되는 분진이 없게 되므로 신호접속판(30)의 오작동의 문제가 방지되게 되는 것이다.

따라서, 본 실시예에서, 접점 스프링(10)은 동일한 굵기의 스프링강의 사용이 가능하게 되어 제조가 간단하게 되며, 하부에 형성된 이탈방지턱(16)이 면접촉하게 되므로 플라스틱 지지물(20)의 안내공(21)과 선접촉되는 부분이 없어지게 되어 탄성운동이 필용한 왕복운동시에도 플라스틱 지지물(20)의 안내공(21)이 마모되지 않으므로 분진에 의한 신호접속판(30)의 오작동의 문제가 발생되지 않게 되는 것이다.

도 5a,5b는 본 발명의 제4실시예에 따른 접점 스프링의 사시도 및 접점 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도이고, 본 실시예에서, 상기 접점 스프링(10)은, 4개의 스프링체(17)가 일체형 이탈방지턱(18)에 의하여 일체로 고정되게 일체형으로 형성되고, 이러한 일체형 접점 스프링(10)이 플라스틱 지지물(20)의 안내공(21)내로 삽입되어 고정되게 되면, 이러한 일체형 접점 스프링(10)을 이용하게 되면 동시에 장착이 가능하게 되어 조립공정이 단순하게 되는 것은 물론이고 작업인력이 대폭적으로 절감되게 되는 것이다.

도 6a,6b는 본 발명의 제5실시예에 따른 핀형 접점 스프링의 사시도 및 핀형 접점 스프링이 조립된 센서모듈의 개략적인 종단면도로서, 본 실시예에서, 접점 스프링(10)은 하단부는 수직으로 형성된 수직핀부(19a)와, 상기 수직핀부(19a)에서 상방으로 연장되며 코일사이의 피치가 큰 탄성스프링부(19b)와, 상기 탄성스프링부(19b)의 상부에서 연장되며 코일사이에 서로 맞닿게 형성된 접촉스프링부(19c)를 포함하며, 상기 접점 스프링(10)의 수직핀부(19a)는 하부에 배치된 신호접속판(30)상에 납땜으로 고정되고, 이와 같이 접점 스프링(10)이 수직핀부(19a)에 의하여 신호접속판(30)상에 수직단면정도의 접촉만이 필요하므로 접촉에 필요한 전극의 크기가 최소로 되는 것이 가능하게 되므로, 신호접속판(30)상에 다른 기능을 넣을 수 있는 면적이 있게 되므로 결과적으로 신호접속판(30)의 활용도를 높일 수 있게 되는 것이다. 또한, 동일한 굵기의 스프링강으로 제조가 되므로 접점 스프링(10)의 제조가 용이하게 되는 것은 물론이고, 플라스틱 지지물(20)의 안내공(21)이 경사진 부분이 없으므로 상기 안내공(21)의 마모되는 부분이 없어 안정적인 전기신호의 전달이 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 전기적 신호전달용 스프링이 구비된 센서모듈은, 일반적인 압력센서제조산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

10. 접점 스프링 11. 스프링본체 12. 금속접속캡
20. 플라스틱 지지물 21 안내공
30. 신호접속판

Claims (5)

1. 전기적 신호전달용 스프링이 구비된 센서모듈(A)에 있어서,
   상기 전기적 신호전달용 스프링이 구비된 센서모듈(A)은, 외부로 노출되게 상단부에 접촉면을 갖는 복수의 접점 스프링(10)의 각각이 플라스틱 지지물(20)의 대응되는 복수로 형성된 안내공(21)내에 삽입되고 상기 접접 스프링(10)의 하단부는 신호접속판(30)에 고정되고,
   상기 접점 스프링(10)은, 일 단부는 신호접속판(30)에 고정되고 타단부는 자유단부인 스프링본체(11)와, 하단부는 상기 스프링본체(11)의 자유단부에 결합되고 상단부는 회로기판에 접촉되는 금속접속캡(12)으로 이루어지고,
   상기 스프링본체(11)의 상하의 양단부는 코일의 피치가 맞닿게 형성된 고정스프링부(11a)가 형성되고, 스프링본체(11)의 중간은 코일사이의 이격거리가 벌어진 탄성스프링부(11b)가 형성되어, 서로 다른 탄성력을 갖게 형성되고,
   상기 금속접속캡(12)은, 하단부는 상기 스프링본체(11)의 고정스프링부(11a)내에 삽입되는 직경을 갖는 고정관부(121)와, 상기 고정관부(121)에서 직경이 감소되게 상향으로 경사지게 형성된 경사면(122)과, 상기 경사면(122)에서 상방으로 연장되며 상단에는 편평한 캡접속단부(123a)를 갖는 연장관부(123)를 갖는 것을 특징으로 하는 전기적 신호전달용 스프링이 구비된 센서모듈
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