KR101477862B1 - 초음파 트랜스듀서 구조 - Google Patents

초음파 트랜스듀서 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서에 관한 것으로서, 상부에 압전진동자가 배치되는 바닥면과, 일측과 타측에 대향되는 개방부가 각각 형성되는 측면부재로 구성되며, 상부가 개방된 하우징 및 상기 측면부재 상부에 배치되어 상기 측면부재와 결합됨으로써 상기 개방부를 폐쇄하는 하우징 보조재를 포함하며, 상기 하우징 보조재는 상기 하우징보다 밀도가 낮은 재료로 이루어진다.

Description

초음파 트랜스듀서 구조{STRUCTURE FOR ULTRASONIC TRANSDUCER}
본 발명이 속하는 기술분야는 초음파 트랜스듀서에 관한 것으로, 구체적으로 차량 주변의 장애물 감지를 위한 초음파 트랜스듀서에 관한 것이다.
삭제
차량에 이용되는 종래의 초음파 트랜스듀서는, 자동차의 범퍼 등에 장착되어 장애물 검지 센서로서 사용되고 있다.
이러한 용도로 이용되는 초음파 센서에 있어서는, 수평설치방향에 있어서의 초음파의 송수파 범위가 지나치게 좁으면 검지범위에 사각이 생기고, 또한 수직방향에 있어서의 초음파의 송수파 범위가 지나치게 넓으면 지면으로부터의 반사파가 잡음(Noise)이 되기 때문에, 수직한 방향보다 수평한 방향으로의 지향특성이 요구된다.
일반적으로 이러한 지향특성을 확보하기 위하여 초음파 트랜스듀서의 하우징의 측면에 대칭되는 홈(SLIT)을 형성시켜 지향 특성을 향상시켜 왔다.
그러나 이러한 구성의 경우, 하우징의 측면에 형성된 홈(SLIT)을 통하여 외부로부터 이물질이 유입되고, 유입된 이물질이 압전진동자 주위에 누적되어 초음파 트랜스듀서의 성능을 저하시키는 문제점이 있었으며, 또한 하우징 구조의 복잡성으로 인하여 통상 알루미늄 재질의 하우징에 단조, 절삭 등의 가공이 요구되어, 제조 단가가 상승되는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서 구조는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
지향성을 구현하면서도 외부의 이물질이 초음파 트랜스듀서의 내부로 유입되지 않는 구조의 초음파 트랜스듀서를 제공할 수 있도록 하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서에 관한 것으로서, 상부에 압전진동자가 배치되는 바닥면과, 일측과 타측에 대향되는 개방부가 각각 형성되는 측면부재로 구성되며, 상부가 개방된 하우징 및 상기 측면부재 상부에 배치되어 상기 측면부재와 결합됨으로써 상기 개방부를 폐쇄하는 하우징 보조재를 포함하며, 상기 하우징 보조재는 상기 하우징보다 밀도가 낮은 재료로 이루어진다.
본 발명에 따른 하우징 보조재는 플라스틱을 포함한 비금속성소재로 제작되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 측면부재의 단면 중 일측에는, 측면부재의 상단에서부터 바닥면 방향으로 함몰시킴으로서 단차부가 형성되고, 하우징 보조재에는, 단차부와 결합되기 위해서 단차부와 대응되는 돌출부를 형성시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하우징 보조재의 상부에는 적어도 하나 이상의 홈이 함몰되어 형성되고, 신호연결핀부에는 홈과 대응되어 결합되도록 돌기를 형성시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하우징과 하우징 보조재의 결합은 에폭시 본딩, 압입, 키홈 결합 또는 그루브 결합 중 어느 하나에 의하여 결합시키는 것도 가능하다.
삭제
본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서는 초음파의 이방성 방사각을 극대화시킴으로서 차량 주변의 장애물 감지의 정확성을 향상시키고, 하우징의 가공비용이 절감되며, 아울러 하우징 보조재를 삽입 결합함에 의해 오염원 유입을 차단시킴으로서 초음파 트랜스듀서의 성능 저하 방지의 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서 구조의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 초음파 트랜스듀서 구조의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서 구조의 적용에 따른 방사각의 지향 특성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서 구조의 적용에 따른 감도 특성도이다.
도 5는 도 1의 A-A선에 따른 제1실시예의 단면도
도 6은 도 1의 A-A선에 따른 제2실시예의 단면도
도 7은 도 1의 A-A선에 따른 제3실시예의 단면도
이하에서는 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서의 구조에 관하여 구체적으로 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서의 결합상태를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1에 대한 분해사시도이다.
삭제
본 발명의 일실시예에 따른 초음파 트랜스듀서의 하우징(100)은 바닥면(110)과 측면부재(120)로 이루어지며, 측면부재(120)에는 개방부(130)가 형성되며, 바닥면(110) 상부에는 압전진동자(200; 도 5참조)가 배치되며, 측면부재(120) 상부에는 하우징(100)보다 밀도가 낮은 재질로 제조된 하우징 보조재(300)가 위치하며, 하우징 보조재(300) 상부에는 신호연결핀부(400)가 배치된다.
이러한 초음파 트랜스듀서의 각 구조를 도 2를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 하우징(100)은 일측과 타측이 대향되어 상부방향으로 연장된 측면부재(120)로 구성되고, 측면부재(120)의 일측 및 타측에는 개방부(130)가 대향되도록 형성되어 결과적으로 양측 방향으로 관통되어 개방된 하우징(100) 구조가 형성된다.
이로써 초음파 트랜스듀서의 크기가 한정되어 방사면의 크기가 제한되는 경우라도 효과적으로 이방성 방사패턴이 확보된다.
아래 표1은 하우징의 측면의 개방 여부에 따른 지향특성을 비교한 자료이다.
삭제
수직방사각 수평방사각
개방부 있는 구조 -45도 ~ +45도 -40도 ~ +40도
개방부 없는 구조 -20도 ~ +20도 -40도 ~ +40도
개방부가 형성되지 않은 하우징(100) 구조의 경우 수직방사각은 -20도부터 +20도, 수평방사각은 -40도부터 +40도 사이에서 형성되며, 개방부가 있는 하우징(100) 구조의 경우 수직방사각은 -45도부터 +45도, 수평방사각은 -40도부터 +40도까지 형성되어, 개방부가 있는 구조가 개방부가 없는 구조보다 뛰어난 이방성 특성을 가지고 있음을 확인해 볼 수 있으며, 도 3에 도시된 양 구조의 지향 특성을 통해서도 확인된다.
하우징 보조재(300)는 측면부재(120)의 상부에 배치되며 하우징(130)의 개방부(130)에 삽입됨으로서 오염물질의 내부 유입을 차단하는 기능을 수행하며, 하우징(100)보다 밀도가 낮은 재료로 제작되어야 하며, 이는 하우징 보조재(300)의 삽입 여부에 의해 초음파 트랜스듀서의 감도 특성에 변화가 없도록 하기 위함이다.
도 4는 개방부가 형성되어 있으며 알루미늄으로 제조된 하우징(100)에 플라스틱으로 제작된 하우징 보조재(300)의 삽입 유무에 따른 감도 특성이 도시되어 있다.
플라스틱은 밀도가 0.9g/cm3~1.5g/cm3 로서 하우징(100) 재질인 알루미늄의 밀도(2.7g/cm3)보다 낮으며, 이 경우 도 4에서 도시된 바와 같이 하우징 보조재(300)의 삽입이 감도 특성에 미치는 영향이 매우 미미함을 알 수 있으며, 이러한 특성에 의하여 지향성을 구현하면서도 외부의 이물질이 내부로 유입되지 않는 구조의 초음파 트랜스듀서를 제공할 수 있다.
한편, 하우징(100) 또는 하우징 보조재(300) 중 적어도 어느 하나의 내부에 감쇄부재를 배치시켜 압전진동자(200)의 진동에 의한 잔향을 흡수함으로써 감도 특성을 향상시키는 것도 가능할 것이다.
앞에서 언급한 바와 같이 하우징 보조재(300)는 하우징(100)보다 밀도가 낮은 재질로 구성되어야 하며, 특히 플라스틱을 포함하는 비금속소재로 제조되는 것이 바람직하다.
삭제
삭제
도 5, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 초음파 트랜스듀서의 하우징(100)과 하우징 보조재(300)의 상호 결합과 관련된 다양한 실시예들의 단면도이다.
삭제
하우징 보조재(300)는 하우징(100)의 측면부재(120) 상부에 배치되어 결합되는데, 이 경우 하우징(100)의 측면부재(120)의 단면 중 일측에는 측면부재(120)의 상단에서부터 바닥면 방향으로 함몰시켜서 단차부(140)를 형성시키고, 하우징 보조재(300)에는 하우징(100)에 형성된 단차부(140)와 대응되는 돌출부(310)를 형성시켜서 결합하는 것도 가능하다. 도 5는 하우징(100)의 단차부(140)가 측면부재(120)의 내측에 형성되는 실시예이며, 도 6은 측면부재(120)의 외측에 형성되는 실시예를 나타낸다.
삭제
또한 측면부재의 상부에 7과 같이 요철 형상의 요철부(141)를 형성하여 하우징(100)과 하우징 보조재(300)를 상호 결합하는 것도 가능하다.
단차부(140) 및 요철부(141)와 돌출부(310)의 상호 결합에 의하여 하우징(100)과 하우징 보조재(300)의 체결을 정확하고 견고히 할 수 있으며, 또한 용이하게 조립이 가능하다는 장점이 있다.
이 경우 하우징(100)과 하우징 보조재(300)의 결합에 있어서 압입, 키홈 또는 그루브 결합도 가능할 것이다.
한편, 하우징(100)과 하우징 보조재(300)의 결합은 외부 충격에 의해 쉽게 분리되지 않도록 에폭시 본드를 도포하거나, 압입하는 방식으로 체결하는 것도 가능하다.
도 2를 참조하면, 하우징 보조재(300)의 상부에는 적어도 하나 이상의 홈(320)이 함몰되어 형성되고, 신호연결핀부(400)에는 홈(320)과 대응되는 돌기(410)가 형성되어 홈(320)과 돌기(410)가 걸림 결합될 수 있다.
삭제
삭제
이러한 홈(320) 및 돌기(410)는 복수개로 구비될 수 있으며, 특히 좌우 또는 상하로 대칭되도록 배치하는 것이 바람직하다.
이 경우, 하우징 보조재(300)와 신호연결핀부(400)의 결합이 더욱 견고해 질 뿐만 아니라, 조립성 또한 개선될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
삭제
100 : 하우징 110 : 바닥면
120 : 측면부재 130 : 개방부
140 : 단차부 200 : 압전진동자
300 : 하우징 보조재 310 : 돌출부
320 : 홈 400 : 신호연결핀부
410 : 돌기

Claims (5)

  1. 상부에 압전진동자(200)가 배치되는 바닥면(110)과, 일측과 타측에 대향되는 개방부(130)가 각각 형성되는 측면부재(120)로 구성되며, 상부가 개방된 하우징(100); 및
    상기 측면부재(120) 상부에 배치되어 상기 측면부재(120)와 결합됨으로써 상기 개방부(130)를 폐쇄하는 하우징 보조재(300);를 포함하며,
    상기 하우징 보조재(300)는 상기 하우징(100)의 상부에 안착되는 안착부 및 상기 안착부로부터 하향 돌출되어 상기 개방부(130)와 대응되도록 형성되는 측면부를 포함하고,
    상기 측면부가 상기 개방부(130)에 삽입 결합되어 상기 개방부(130)는 폐쇄되고,
    상기 압전진동자(200)의 진동에 의한 잔향을 흡수하기 위하여 상기 하우징(100) 및 상기 하우징 보조재(300)의 결합에 의해 형성된 내부 공간에는 감쇄부재가 배치되고,
    상기 하우징 보조재(300)는 상기 하우징(100)보다 밀도가 낮은 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 트랜스듀서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징 보조재(300)는 플라스틱을 포함한 비금속소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 트랜스듀서.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 측면부재(120)의 상단에서부터 상기 바닥면(110) 방향으로 함몰시킴으로서 단차부(140)가 형성되고,
    상기 하우징 보조재(300)에는, 상기 단차부(140)와 결합되기 위해서 상기 단차부(140)와 대응되는 돌출부(310)가 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 트랜스듀서.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(100)과 상기 하우징 보조재(300)는 에폭시 본딩 또는 압입에 의하여 결합되는 것을 특징으로 하는 초음파 트랜스듀서.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징 보조재(300)의 상부에는 적어도 하나 이상의 홈(320)이 함몰되어 형성되고,
    신호연결핀부(400)에는 상기 홈(320)과 대응되는 돌기(410)가 구비되어 상기 홈(320)과 상기 돌기(410)가 걸림결합되는 것을 특징으로 하는 초음파 트랜스듀서.

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