KR20130023602A - 초음파센서 - Google Patents

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KR20130023602A
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박은태
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Abstract

본 발명의 초음파센서는 초음파센서는 에폭시몰딩부와, 에폭시몰딩부의 상부에 적층되게 구비된 압전세라믹과, 상기 압전세라믹의 측면에 접하고 상부는 이격되어 상기 압전세라믹을 감싸며 진동을 흡수하는 흡음재와, 상기 흡음재의 측면 및 하부면과 이격되게 형성되어 상기 흡음재를 감싸며 상기 에폭시몰딩부가 적층되는 하부면은 상부로 돌출된 형상의 케이스 및 상기 흡음재의 상면와 상기 흡음재의 측면 및 하부면과 상기 케이스 사이에 충진되는 몰딩재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초음파센서{Ultrasonic waves sensor}
본 발명은 초음파센서에 관한 것이다.
본 발명은 차량 후방감지용 초음파센서에 관한 것이며, 특히 자동차가 후진 시 장애물을 감지하여 사고를 사전에 방지하는 자동차용 후진 안전 장치에 이용되는 초음파센서에 관한 것이다.
일반적으로 초음파센서는 전기에너지를 기계적 진동으로 변환시켜 초음파를 발생시킨다. 이러한 초음파센서는 초음파 가습기, 초음파 자극기, 초음파 피부마사지기와 같은 생활용품으로부터 초음파 세척기, 초음파 융착기, 정밀계측을 위한 초음파센서 등과 같은 산업분야 등에 적용되며, 군사용으로 잠수함의 음향탐지기, 어업용으로 어군탐지기 및 의료용으로 초음파 진단기, 초음파 수치료기 등에까지 활용된다.
특히, 초음파센서는 소정 주파수의 초음파를 공기, 물 등의 대상물질에 방사하고 반사되어 돌아오는 신호를 수신하여 분석함으로써 거리계측, 지형탐사, 수로측량 등에 이용되며 전파나 광파의 이용이 극히 제한적인 수중에서 특히 유용하게 이용될 수 있다.
이러한 초음파센서는 소정 주파수의 초음파를 발생하는 압전소자 및 초음파의 전달효율을 높이기 위한 음향정합층과 전체적인 진동을 제어하기 위한 후면정합층으로 구성되는 초음파진동부와, 내부공간에 이러한 초음파진동부를 수용하는 케이스로 구성되며, 이러한 케이스의 내면과 초음파진동부 사이의 빈 공간은 소정의 몰딩재로 충진되어 일체화됨으로써 방수 및 내충격 특성을 갖도록 설계된다.
한편, 압전소자는 원판형 또는 원환형의 형상을 가질 수 있으나, 몰딩재의 몰딩공정시 일정한 점도를 갖는 몰딩재가 불완전 충전되는 부분없이 완전 충전되도록 하기 위하여 원환형 형상의 압전소자를 사용하는 것이 유리하다.
종래 이와같은 초음파센서에 있어서는 케이스의 내면이 평활한 내면으로 구성되어 있어 음향정합층, 압전소자 및 후면정합층으로 구성되는 초음파진동부가 몰딩재를 통하여 케이스 내에 수용된 상태에서 케이스의 내면에 결합고정된 상태가 불안정한 문제점이 있었다.
특히, 초음파센서는 차례로 압전소자, 음향정합층, 몰딩층, 케이스, 초음파방사면으로 이어지는 초음파의 전달경로에 불균일성이 존재할 때 그 특성이 크게 저하될 수 있으며 제조공정에서 세심한 주의가 요구된다.
상기와 같은 특징을 가지는 종래기술에 따른 초음파센서는 케이스 내부에 흡음재역할을 하는 흡음재와 압전체가 내장되고, 압전체의 상부에 흡음재가 부착되어 압전체가 진동시 흡음재에 의해 진동이 막혀 초음파센서의 특성이 약해지는 등 많은 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같이 종래기술에 따른 초음파센서의 문제점을 해결하기 위한 구조에 대한 연구가 절실한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스의 잔류진동을 최소화할 수 있는 초음파센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초음파센서는 에폭시몰딩부와, 에폭시몰딩부의 상부에 적층되게 구비된 압전세라믹과, 상기 압전세라믹의 측면에 접하고 상부는 이격되어 상기 압전세라믹을 감싸며 진동을 흡수하는 흡음재와, 상기 흡음재의 측면 및 하부면과 이격되게 형성되어 상기 흡음재를 감싸며 상기 에폭시몰딩부가 적층되는 하부면은 상부로 돌출된 형상의 케이스 및 상기 흡음재의 상면와 상기 흡음재의 측면 및 하부면과 상기 케이스 사이에 충진되는 몰딩재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 흡음재는 부직포와 코르크로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 에폭시몰딩부의 하부면은 상기 흡음재의 하부보다 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몰딩재는 실리콘 또는 폴리우레탄인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡음재와 상기 압전세라믹의 사이에는 사이공간이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몰딩재는 상기 흡음재의 상부, 측부, 하부를 감싸며 충진되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전세라믹은 측면이 상기 흡음재의 내벽에 접해있고 상측으로 진동이 발생되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전세라믹은 압전소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몰딩재는 상기 흡음재의 상부부터 측부와 하부까지 한번에 몰딩되어 충진되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여
본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 초음파센서는 흡음재가 케이스보다 작게 만들어져 케이스의 내부에 장착되며, 흡음재는 상부와 양측부로 이루어지며 중앙하부가 개방된 형상으로 이루어지고 흡음재의 상부와 흡음재와 케이스 사이 및 흡음재의 하부는 몰딩재가 주입된다.
흡음재의 하부면은 흡음재의 중앙부에 구비된 압전세라믹과 압전세라믹의 하부면보다 낮게 형성되어 흡음재의 하부면에 주입된 몰딩재가 압전세라믹에 영향을 미치는 것을 차단할 수 있다.
또한, 흡음재가 ㄷ자로 형성되고 흡음재와 압전세라믹 사이에 사이공간이 형성되어 압전세라믹은 상부로 진동력이 인가되기 유리하다.
뿐만 아니라, 흡음재의 상부 및 흡음재와 케이스 사이의 틈 사이로 몰딩재가 주입되어 상부몰딩과 하부몰딩이 하나로 완성되어 공정이 단순화 될 수 있으며, 케이스의 밑단 부근의 진동감쇠를 크게 가져올 수 있어 링다운타임을 크게 줄일 수 있다.
따라서 상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 초음파센서는 케이스의 잔류진동을 최소화하는데 유리한 구조이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파센서의 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파센서의 단면도이다. 초음파센서(100)는 케이스(110), 흡음재(120), 압전세라믹(130), 사이공간(140), 몰딩재(150), 돌출부(160), 에폭시몰딩부(170)로 이루어진다.
본 발명의 초음파센서는 초음파센서 내부에 설치되어 센서후미로 전달되는 초음파를 제거하거나 흡수하여 링다운타임(진동을 분별할 수 있는 시간; ring down time)을 줄이는 역할을 한다. 일반적으로 자동차 후방의 물체를 감지하기 위한 장치로써 통상 적외선이나 초음파 특성을 응용한 방법 등이 있다.
본 발명의 초음파센서(100)의 케이스(110)는 초음파센서(100)를 외곽으로부터 보호하며 내부공간을 구획하는 역할을 한다.
케이스(110)의 내부에는 흡음재(120)가 내장되고, 흡음재(120)의 주위를 감싸며 몰딩재(150)가 충진되며, 흡음재(120)의 내부에는 압전세라믹(130)이 구비된다.
케이스(110)의 재질 및 형상에 대한 한정은 없으나, 일반적으로 흡음재(120)의 내장 및 몰딩재(150)의 충진이 용이한 사각형상이 바람직하고 외부충격에 강한 재질이 바람직하다.
흡음재(120)는 케이스(110)에 내장되어 진동의 흡수 및 흡음역할을 하는 것으로, 흡음재(120)의 내부에는 압전세라믹(130)이 장착된다.
흡음재(120)는 케이스의 내벽 및 하부와 이격되게 내장되며 상부와 양측부로 이루어지며 중앙하부가 개방된 형상이 바람직하며, 흡음재(120)의 내부에 장착된 압전세라믹(130)이 진동할 때 진동이 측부로 전달되는 것을 막는다.
흡음재(120)의 재질은 부직포와 코르크가 메인 재질이며, 흡음재(120)와 압전세라믹(130)의 사이에는 사이공간(140)이 존재하고 흡음재(120)의 내측벽에 압전세라믹(130)은 접하게 구비되어 케이스(110)의 잔류진동이 최소화될 수 있다.
특히, 흡음재(120)는 상기 케이스의 내벽과 이격되게 내장되며 상부와 양측부로 이루어지며 중앙하부가 개방된 ㄷ자 형상으로 이루어져 압전세라믹(130)이 상하로 진동하는 것이 방해되는 것을 방지한다.
압전세라믹(130)은 압전소자로 이루어지며 케이스(110)의 내부 전면에 초음파를 발생하기 위한 것으로 전원인가시 초음파가 발생되며 상하로 진동한다.
압전세라믹(130)은 후면으로부터 발생되는 불필요한 음파 흡수 및 감쇄를 위한 흡음재(120)와 몰딩재(150)가 설치된다.
사이공간(140)은 압전세라믹(130)이 초음파에 의해 상하로 진동시 흡음재(120)의 압전세라믹이 진동방해하는 것을 공기로써 방지한다.
즉, 사이공간(140)은 흡음재(120)와 압전세라믹(130) 사이에 공기가 충진된 것을 나타낸 것으로, 압전세라믹(130)의 측면은 흡음재(120)에 접해있고 상부면은 사이공간(140)이 형성되므로 압전세라믹(130)의 측면진동을 막는 동시에 상부방향 진동을 원활하게 한다.
이로써 사이공간(140)의 공기층에 의해 압전세라믹(130)의 후면으로 방출되는 음파 및 진동을 흡수 및 감쇄시키고 2차적으로 흡음재(120)와 몰딩재(150)에서 흡음하므로 송,수신감도를 향상시킬 수가 있다.
몰딩재(150)는 케이스(110)의 내부에 주입되며 흡음재(120)와 케이스(110)의 틈 사이로 주입된다.
몰딩재(150)는 실리콘 또는 폴리우레탄 재질로 이루어지며 흡음재(120)의 상부 및 흡음재(120)의 측부와 케이스(110) 사이의 틈에 충진되며, ㄷ자 형성의 흡음재(120)의 하부인 돌출부(160)와 케이스(110)의 밑면 사이의 틈에도 충진된다.
흡음재(120)의 중앙부에는 에폭시몰딩부(170)가 형성되고 에폭시몰딩부(170)의 하부면은 흡음재(120)의 하부 돌출부(160)의 하부면보다 높다.
따라서 몰딩재(150)는 에폭시몰딩부(170)까지 침투할 수 없으며, 에폭시몰딩부(170)의 상부에는 압전세라믹(130)이 적층되어 있으므로 몰딩재(150)는 압전세라믹(130)에까지 침투하지 않는다.
상기와 같이 흡음재(120)가 ㄷ자 형상으로 이루어져 압전세라믹(130)을 감싸는 구조로 이루어짐에 따라 몰딩재(150)가 압전세라믹(130)에 직접 영향을 주지 못하도록 하며, 몰딩재(150)가 흡음재(120)의 상부와 측부 및 하부를 감싸며 하나로 충진되어 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 케이스(110)의 끝단 부근의 진동감쇠를 크게 가져올 수 있어 링다운타임을 기존대비 10~15% 정도 낮출 수 있다. 링다운타임(ring down time)이란 진동을 분별할 수 있는 시간을 말한다.
이와 같이 본 발명에 따른 초음파센서(100)는 흡음재(120)가 케이스(110)보다 작게 만들어져 케이스(110)의 내부에 장착되며, 흡음재(120)는 ㄷ자 형상으로 이루어지고 흡음재(120)의 상부와 흡음재(120)와 케이스(110) 사이 및 흡음재(120)의 하부는 몰딩재(150)가 주입된다.
흡음재(120)의 하부면은 흡음재(120)의 중앙부에 구비된 압전세라믹(130)와 압전세라믹(130)의 하부면보다 낮게 형성되어 흡음재(120)의 하부면에 주입된 몰딩재(150)가 압전세라믹(130)에 영향을 미치는 것을 차단할 수 있다.
또한, 흡음재(120)가 ㄷ자로 형성되고 흡음재(120)와 압전세라믹(130) 사이에 사이공간(140)이 형성되어 압전세라믹(130)은 상부로 진동력이 인가되기 유리하다.
뿐만 아니라, 흡음재(120)의 상부 및 흡음재(120)와 케이스(110) 사이의 틈 사이로 몰딩재(150)가 주입되어 상부몰딩과 하부몰딩이 하나로 완성되어 공정이 단순화 될 수 있으며, 케이스(110)의 밑단 부근의 진동감쇠를 크게 가져올 수 있어 링다운타임을 크게 줄일 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 초음파센서는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100: 초음파센서 110: 케이스
120: 흡음재 130: 압전세라믹
140: 사이공간 150: 몰딩재
160: 돌출부 170: 에폭시몰딩부

Claims (9)

  1. 에폭시몰딩부와, 에폭시몰딩부의 상부에 적층되게 구비된 압전세라믹;
    상기 압전세라믹의 측면에 접하고 상부는 이격되어 상기 압전세라믹을 감싸며 진동을 흡수하는 흡음재;
    상기 흡음재의 측면 및 하부면과 이격되게 형성되어 상기 흡음재를 감싸며 상기 에폭시몰딩부가 적층되는 하부면은 상부로 돌출된 형상의 케이스; 및
    상기 흡음재의 상면와 상기 흡음재의 측면 및 하부면과 상기 케이스 사이에 충진되는 몰딩재를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡음재는 부직포와 코르크로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시몰딩부의 하부면은 상기 흡음재의 하부면보다 높은 것을 특징으로 하는 초음파센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰딩재는 실리콘 또는 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 초음파센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡음재와 상기 압전세라믹의 사이에는 사이공간이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파센서.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰딩재는 상기 흡음재의 상부, 측부, 하부를 감싸며 충진되는 것을 특징으로 하는 초음파센서.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전세라믹은 측면이 상기 흡음재의 내벽에 접해있고 상측으로 진동이 발생되는 것을 특징으로 하는 초음파센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전세라믹은 압전소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파센서.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰딩재는 상기 흡음재의 상부부터 측부와 하부까지 한번에 몰딩되어 충진되는 것을 특징으로 하는 초음파센서.








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