KR20150004150A - 초음파 센서 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 초음파 센서 조립체의 조립구조를 단순화하여 초음파 센서 조립체의 공정을 자동화 공정으로 진행할 수 있다.

Description

초음파 센서 조립체{ULTRASONIC SENSOR ASSEMBLY}

본 발명은 센서 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하우징의 상부를 개방하여 센서를 이루는 구성품들의 조립이 용이한 센서 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 초음파 센서는 압전(PIEZO-ELECTRIC) 방식과 자왜(MAGNEROSTRICTION) 방식의 2가지 종류가 주로 이용되고 있다.

압전방식은 수정(QUARTZ CRYSTAL)과 PZT(압전재료) 및 압전 폴리머 등의 물체에 압력을 가하면 전압이 유기되고 반대로 전압을 가하면 진동을 유발하는 현상을 이용한 방식을 뜻하며, 자왜방식은 철, 니켈, 코발트의 합금 등에 나타나는 줄 효과(JOULE EFFECT: 자장을 가하면 진동이 생기는 현상)와 빌라리 효과(VILLARI EFFECT: 응력을 가하면 자장이 발생하는 현상)를 이용하는 방식을 말한다.

초음파 센서는 상기 압전 및 전왜 특성을 갖는 소자를 진동원으로 이용하고, 그 세라믹 소자에 높은 주파수의 전기 에너지를 인가하면 주파수와 동일한 횟수의 빠른 진동이 발생하는데, 이때 상기 인가된 주파수가 20㎑ 이상일 경우에 압전 세라믹 소자는 진동에 의해 인간이 들을 수 없는 특정 주파수 대역을 갖는 초음파를 발생하게 된다.

특히, 압전소자를 매개로 발생되는 센서는 초음파를 이용하여 센싱을 행하는 것으로, 초음파 펄스 신호를 간헐적으로 송신하여, 주변에 존재하는 장해물로부터의 반사파를 수신함으로써 물체를 감지하는 것이다.

상기 초음파 센서는 자동차의 백 소나(BACK SONAR)와 코너 소나(CORNER SONAR) 또한 종렬(縱列) 주차에서의 측벽 등의 장해물과의 스페이스의 유무를 검지하는 파킹 스팟 센서 등에 사용된다.

상기 초음파 센서는 도 1에 도시된 바와 같이, 각종 부품을 수용하는 케이스(10)와, 상기 케이스의 내부에 수용되는 압전소자(20)와, PCB(30)와, 일단은 상기 압전소자(20)에 연결되고 타단은 상기 PCB(30)에 연결되는 리드 와이어(40)와, 상기 케이스(10) 진동의 일정한 감쇠를 유지시키는 흡음재(50) 및 상기 케이스(10)의 내부를 기밀시키는 충진제(60)를 포함하여 이루어진다.

상기 케이스(10)는 그 바닥면에 상기 압전소자(20)가 배치되어 접착되고, 상기 리드 와이어(40)의 일단이 연결 된 후, 상기 압전소자(20)의 상부에 상기 흡음재(50)가 조립된다.

이때, 상기 흡음재(50)가 상기 압전소자(20)와 직접 접촉할 경우, 상기 압전소자(20)의 진동특성에 영향을 줄 수 있으므로 상기 압전소자(20)와 상기 흡음재(50)는 서로 이격되는 구조를 갖는다.

따라서, 상기 압전소자(20)와 상기 흡음재(50)를 이격시키기 위해서 상기 압전소자(20)의 주변에는 상기 충진제(60)가 도포, 경화되어 상기 압전소자(20)보다 높은 높이의 안착부(70)를 형성 하고, 상기 안착부(70)에 상기 흡음재(50)가 조립된다.

여기서, 상기 리드 와이어(40)와 연결부품(80)을 연결하여 상기 PCB(30)와의 연결 경로를 제공하고, 상기 충진제(60) 등으로 상기 케이스(10) 내부를 충진한다.

상기 PCB(30)와의 연결경로는 상기 리드 와이어(40) 및 커넥터(90)를 적용한 경우와 핀 형태를 제공한 경우가 있다.

상기 리드 와이어(40) 형태의 경우, 전원선과 그라운드선의 끝단에 상기 커넥터(90)가 연결되는 형태인데, 상기 리드 와이어(40)의 경우 자동화 공정이 불가능하기 때문에 수동공정임을 감안하여 실제 연결거리보다 긴 길이의 리드 와이어(40) 형태로 공급된다.

아울러, 핀 형태의 경우, 전원 핀과 그라운드 핀을 제공하고, 상기 핀이 상기 PCB(30)와 직접 연결되는 방식 등으로 적용될 수 있다.

이때, 상기 핀은 정확한 위치를 제공해야 하며, 이를 위해 핀을 고정하는 부품 또는 구조 등이 필요하다.

단, 상기 케이스(10) 자체 및 기타의 부품에 외력이 가해질 경우, 진동 특성이 영향을 받을 수 있다.

따라서, 핀에 가해진 외력 또는 진동이 상기 케이스(10) 및 기타 부품에 전달되지 않는 내진 구조를 갖는다.

여기서, 상기 센서 조립체는 그 구조가 복잡하여 전 공정이 수동으로 이루어지기 때문에 센서의 정확한 조립이 어려웠다.

특히, 상기 리드 와이어(40) 형태의 연결부품(80)의 경우 상기 PCB(30)와 연결 시, 상기 리드 와이어(40) 정렬 및 정렬 상태의 유지가 불가능하여 상기 리드 와이어(40)와 PCB(30)를 연결하는 공정의 수동화가 불가피하다.

그리고, 상기 케이스(10)와 압전소자(20), 리드 와이어(40), 흡음재(50) 등으로 이루어진 초음파 송수신부의 경우, 상기 흡음재(50)가 안착되는 안착부(70)를 제공하기 위한 충진제(60) 도포 및 경화의 반복 공정 등 공정수가 많아 제작비용이 상승하는 문제가 있었다.

공개특허공보 제2010-0063866호(2010, 06, 14)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 센서를 조립하는 공정을 단순화하여 센서 조립체의 조립을 용이하게 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초음파 센서 조립체는, 일단에 관통공이 관통 형성되고, 타단에 수용구가 개방 형성된 중공형상의 하우징, 상기 관통공에 삽입 배치되는 케이스, 상기 케이스를 상기 하우징에 결합시키는 고정부재, 상기 고정부재의 타면을 지지하는 가압부재, 상기 케이스의 일단에 형성된 내측 바닥부에 장착되는 압전소자, 상기 하우징의 내부에 배치되는 PCB, 상기 가압부재에 장착된 연장핀, 일단은 상기 압전소자와 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 연장핀에 연결되는 연결부재, 상기 케이스의 내부에 충진되는 흡음재를 포함하여 이루어지되, 상기 연장핀은 일단과 타단이 상기 가압부재로부터 노출된 상태로 상기 가압부재에 인서트되어 일단은 상기 연결부재에 연결되고, 타단은 상기 PCB에 연결된다.

상기 하우징의 내부에는 상기 관통공으로부터 상기 하우징의 타단 방향으로 이격된 위치에 체결돌기가 돌출 형성되고, 상기 가압부재의 일면은 상기 고정부재의 타면에 접하여 지지되고, 타면에는 상기 체결돌기에 삽입되는 체결홈이 형성되어, 상기 체결돌기와 상기 체결홈에 의해 상기 가압부재가 상기 하우징에 고정된다.

상기 하우징의 타단에 결합되어 상기 하우징의 내부를 기밀시키는 커버부재를 더 포함하여 이루어진다.

상기 하우징의 일단에는 내측 방향으로 돌출되어 상기 관통공을 형성하는 걸림턱이 형성되되, 상기 고정부재의 최대 직경은 상기 관통공의 내경보다 크게 형성되고, 상기 걸림턱에는 상기 고정부재가 지지되어 상기 고정부재 및 상기 케이스가 상기 하우징의 일단 방향으로 이탈이 저지된다.

상기 케이스의 타단에는 바깥쪽으로 베젤이 돌출 형성되고, 상기 고정부재는 탄성재질로 이루어지고 상기 베젤이 삽입되는 삽입홈이 형성된다.

상기 하우징의 일단에는 내측 방향으로 돌출되어 상기 고정부재가 상기 하우징의 일단 방향으로 이탈되는 것을 저지하는 걸림턱이 형성되되, 상기 고정부재는, 상기 걸림턱과 상기 케이스의 외주면 사이에 배치되는 연장부 및 상기 연장부의 타단에 형성되고 내측면에 상기 삽입홈이 형성되는 안착부;를 포함하여 이루어지고, 상기 안착부의 일단은 상기 걸림턱에 접하여 지지되고, 외주면은 상기 하우징의 내측면에 접하며, 타단은 상기 가압부재에 접하여 지지된다.

상기 하우징의 일단 방향 내측면 또는 상기 고정부재의 외주면 중 어느 하나에는 결합홈이 형성되고, 나머지 하나에는 상기 결합홈이 삽입되는 결합돌기가 형성되되, 상기 결합홈과 상기 결합돌기는 링형상으로 형성된다.

상기 하우징의 관통공으로부터 돌출된 상기 케이스의 일단 외주면에 결합되는 링러버를 더 포함하여 이루어지되, 상기 링러버의 내측면은 상기 케이스의 일단 방향 외주면과 접하고, 상기 링러버의 타면은 상기 하우징 및 상기 고정부재의 일면과 접한다.

상기 케이스는 상기 하우징의 수용구 방향으로 개방 형성되고, 상기 고정부재의 타단에는 상기 케이스의 내부와 상기 수용구를 연통시키는 제1 연통공이 형성되며, 상기 가압부재에는 상기 제1 연통공을 통하여 상기 케이스의 내부와 상기 수용구를 연통시키는 제2 연통공이 형성된다.

본 발명에 의하면, 상기 연장핀의 일단과 타단이 노출된 상태로 상기 가압부재에 인서트되어 상기 연장핀의 움직임이 제한됨으로써, 상기 연장핀의 일단이 상기 PCB에 연결될 때 정확한 위치에 연결될 수 있다.

상기 가압부재의 결합홈이 상기 결합돌기에 결합되어 고정됨으로써, 상기 가압부재의 일면에 접하는 상기 고정부재와 상기 고정부재에 결합된 상기 케이스가 상기 하우징의 타단 방향으로 이탈되는 것이 저지된다.

상기 하우징의 타단에 개방 형성된 수용구에 커버부재를 배치함으로써, 상기 하우징의 기밀을 유지시키고 상기 하우징 내부의 각종 부품들을 외부로부터 유입되는 이물질 등으로부터 보호하여 상기 센서 조립체의 수명을 늘릴 수 있다.

상기 하우징의 내측면에 걸림턱이 형성됨으로써, 상기 걸림턱에서 상기 고정부재가 접하여 상기 고정부재 및 상기 고정부재가 결합된 상기 케이스가 상기 하우징의 외부로 이탈되는 것을 방지한다.

상기 하우징의 걸림턱에 걸쳐지고 탄성재질로 이루어진 상기 고정부재가 상기 베젤에 결합됨으로써, 상기 케이스가 상기 하우징의 내부에 용이하게 걸쳐질 수 있다.

상기 연장부와 안착부로 이루어진 상기 고정부재가 상기 관통공에 삽입됨으로써, 상기 케이스의 외주면과 상기 관통공이 서로 부딪혀 상기 케이스의 외주면이 손상되는 것을 방지한다.

상기 하우징 및 상기 고정부재의 외주면에 형성된 상기 결합홈 및 상기 결합돌기를 통해 상기 고정부재가 상기 하우징에 고정됨으로써, 상기 고정부재에 결합된 상기 케이스가 상기 하우징의 내부에서 자유롭게 움직이는 것을 제한한다.

상기 케이스의 일단 방향 외측면에 상기 링러버를 결합함으로써, 상기 하우징으로부터 노출된 상기 케이스를 외부의 충격으로부터 보호하고, 상기 하우징의 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상기 하우징의 수용구를 통해 상기 압전소자 및 연결부재 등 각종 구성품들이 상기 하우징에 순차적으로 수용됨으로써, 센서를 조립하기 위한 공정이 단순화되어 센서 조립의 자동화 공정이 가능하다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 초음파 센서 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서 조립체를 나타낸 분해사시도이다.

본 발명에 의하면 케이스의 타단 방향이 개방되어 하우징의 내부와 연통되고, 하우징의 타단 방향에 수용구가 개방 형성되어 수용구를 통해 압전소자 및 연결부재 등 각종 구성품들이 하우징내부에 순차적으로 수용됨으로써, 센서를 조립하기 위한 조립구조가 단순화되어 센서 조립공정을 자동화 공정으로 진행할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서 조립체를 나타낸 사시도, 도 3은 도 2의 A-A'를 따라 절단한 단면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서 조립체를 나타낸 분해사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서 조립체는, 몸체를 이루는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 내부에 배치되는 케이스(200)와, 상기 케이스(200)를 상기 하우징(100)에 결합시키는 고정부재(300)와, 상기 고정부재(300)를 상기 하우징(100)에 고정하는 가압부재(400)와, 상기 케이스(200)의 일단에 형성된 내측 바닥부(220)에 장착되는 압전소자(PIEZOELECTRIC ELEMENT: 500)와, 상기 하우징(100)의 내부에 배치되는 PCB(PRINTED CIRCUIT BOARD: 600)와, 상기 PCB(600)와 연결되는 연장핀(700)과, 일단은 상기 압전소자(500)와 전기적으로 연결되고 타단은 상기 연장핀(700)에 연결되는 연결부재(800)와, 상기 케이스(200)의 내부에 충진되는 흡음재(900)와, 상기 하우징(100)의 내부를 밀폐시키는 커버부재(1000) 및 상기 하우징(100)의 일단 방향에 배치되는 링러버(RING RUBBER: 1100)를 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(100)은 상기 케이스(200) 및 각종 부품들을 수용하는 몸체로서 상기 하우징(100)의 일단 방향에는 관통공(110)이 형성되고, 타단 방향에는 수용구(120)가 개방 형성된 중공형상으로 이루어지며, 상기 하우징(100)의 내측에서 상기 관통공(110)으로부터 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 이격된 위치에는 상기 케이스(200)를 결합시킬 수 있는 결합홈(140)이 링형상으로 형성되며, 상기 관통공(110)으로부터 타단 방향으로 상기 결합홈(140)보다 멀리 이격된 위치에 상기 고정부재(300)를 상기 하우징(100)에 고정시키는 체결돌기(150)가 돌출 형성된다.

상기 관통공(110)은 바람직하게는 원형으로 형성되고, 상기 수용구(120)와 연통되며, 상기 케이스(200)가 삽입되어 상기 케이스(200)가 상기 하우징(100)으로부터 노출되는 구멍이다.

따라서, 상기 케이스(200)는 상기 수용구(120)를 통해 상기 하우징(100)의 내부로 용이하게 삽입될 수 있고, 상기 관통공(110)을 통해 상기 하우징(100)의 외부로 노출됨으로써, 상기 하우징(100)의 외부로부터 상기 케이스(200)로 송, 수신된 신호를 명확하게 송, 수신할 수 있도록 한다.

상기 수용구(120)은 상기 하우징(100)의 외부로부터 상기 케이스(200) 및 각종 부품들이 삽입되는 구멍이다.

따라서, 상기 하우징(100)의 일단 방향과 타단 방향은 상기 관통공(110)과 수용구(120)에 의해 서로 연통되어 형성된다.

여기서, 상기 수용구(120)를 통해 삽입된 케이스(200)는 상기 관통공(110)을 형성하는 걸림턱(130)에 지지된다.

상기 걸림턱(130)은 상기 하우징(100)의 일단 방향 내측면 둘레에서 상기 하우징(100)의 내측 방향, 바람직하게는 상기 하우징(100)의 내측면으로부터 직각으로 돌출되어 형성된다.

그리고, 상기 걸림턱(130)에는 상기 수용구(120)를 통해 삽입된 케이스(200)가 상기 관통공(110)에 노출된 상태로 걸쳐지고, 상기 케이스(200)는 상기 걸림턱(130)에 의해 상기 하우징(100)의 일단 방향으로 이탈되는 것이 저지된다.

상기 케이스(200)는 바람직하게는 상기 관통공(110)에 삽입될 수 있도록 원통형으로 형성되어 상기 케이스(200)의 일단 방향이 상기 관통공(110)으로부터 노출된다.

상기 케이스(200)의 타단은 상기 하우징(100)의 수용구(120) 방향으로 개방 형성되어 상기 하우징(100)의 내부와 연통되고, 베젤(BEZEL: 210)이 형성된다.

상기 베젤(210)은 상기 케이스(200)의 타단 둘레로부터 바깥쪽으로 돌출 형성되고, 상기 고정부재(300)가 결합된다.

상기 고정부재(300)는 상기 케이스(200)를 상기 하우징(100)에 결합시키는 것으로서, 바람직하게는 탄성재질로 이루어지며, 상기 케이스(200)의 베젤(210)과 결합될 수 있도록 원통형으로 형성되고, 상기 고정부재(300)의 내측에는 삽입홈(321)이 형성되어 상기 케이스(200)의 베젤(210)이 상기 삽입홈(321)에 삽입된다.

그리고 상기 고정부재(300)의 최대 직경이 상기 걸림턱(130)에 의해 형성된 관통공(110)의 내경보다 크게 형성된다.

따라서, 상기 고정부재(300)의 최대 직경이 상기 걸림턱(130)에 의해 형성된 관통공(110)의 내경보다 큼으로써, 상기 고정부재(300)의 일면이 상기 걸림턱(130)의 타면에 접하여 지지되어 상기 고정부재(300)가 상기 하우징(100)의 일단 방향으로 이탈되는 것이 저지된다.

상기 고정부재(300)는 상기 관통공(110)에 삽입되는 연장부(310)와, 상기 연장부(310)의 타단에 형성된 안착부(320)로 이루어진다.

상기 연장부(310)는 상기 고정부재(300)의 일단 방향으로 연장되어 상기 걸림턱(130)과 상기 케이스(200)의 외주면 사이에 배치된다.

따라서, 상기 연장부(310)는 상기 걸림턱(130)과 상기 케이스(200)의 외주면 사이에 배치되고 상기 연장부(310)의 측면이 상기 걸림턱(130)에 의해 형성된 관통공(110)의 내측면과 접함으로써, 상기 관통공(110)의 내측면이 상기 케이스(200)의 외주면에 서로 부딪혀 상기 케이스(200)의 외주면이 손상되는 것을 방지한다.

상기 안착부(320)는 상기 연장부(310)의 타단 방향에 형성되는 것으로서, 상기 안착부(320)에 형성된 상기 삽입홈(321)에 상기 베젤(210)이 결합되어 상기 케이스(200)가 상기 하우징(100)의 일단 방향에 고정될 수 있도록 한다.

더욱 상세하게는, 상기 안착부(320)의 일단은 상기 연장부(310)의 타단 둘레로부터 바깥쪽으로 돌출 형성되어 상기 하우징(100)의 걸림턱(130)에 접하여 지지된다.

그리고, 상기 안착부(320)의 외주면은 상기 안착부(320)의 일단으로부터 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 연장되어 상기 하우징(100)의 내측면과 접하는데 상기 안착부(320)의 외주면에는 상기 하우징(100)에 결합될 수 있도록 상기 하우징(100)의 결합홈(140)과 대응되는 결합돌기(330)가 형성된다.

여기서, 상기 결합돌기(330)는 상기 고정부재(300)의 외주면에서 상기 하우징(100)의 결합홈(140)과 대응되는 링형상으로 형성되어 상기 결합홈(140)과 상기 결합돌기(330)의 결합에 의해 상기 고정부재(300) 및 상기 고정부재(300)에 결합된 상기 케이스(200)가 상기 하우징(100)의 내부에서 자유롭게 움직이는 것을 고정한다.

도면에는 상기 결합홈(140)은 상기 하우징(100)의 내측면에 형성되고, 상기 결합돌기(330)는 상기 고정부재(300)의 외주면에 형성되는 것으로 도시하였지만, 상기 하우징(100)과 상기 고정부재(300)를 결합하여 고정할 수 있다면, 상기 하우징(100)의 내측에 결합돌기(330)를 형성하고 상기 고정부재(300)의 외주면에 결합홈(140)을 형성함도 가능하다.

또한, 도면에는 상기 결합홈(140)이 상기 하우징(100)의 내측면에 형성되는 것으로 도시하였지만, 상기 하우징(100)의 내측면에 결합홈(140)없이 상기 고정부재(300)의 외주면에 형성된 결합돌기(330)만으로 상기 고정부재(300)를 상기 하우징(100)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

더욱 상세하게는, 탄성재질로 이루어진 상기 고정부재(300)는 최대 직경이 상기 하우징(100) 내측면보다 크게 형성되어 상기 고정부재(300)가 상기 하우징(100)의 내부에 삽입될 때, 상기 고정부재(300)의 결합돌기(330)가 상기 하우징(100)의 내측면을 가압하여 상기 고정부재(300)의 외주면이 상기 고정부재(300)의 가압력에 의해 상기 하우징(100)의 내측면에 밀착된다.

따라서, 상기 하우징(100)의 내측면에 상기 결합홈(140)이 없어도 탄성재질로 이루어진 상기 고정부재(300)의 가압력에 의해 상기 고정부재(330)가 상기 하우징(100)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

상기 안착부(320)의 타단은 상기 안착부(320)의 외주면으로부터 내측방향으로 돌출되어 형성되고, 타단의 일면은 상기 케이스(200)의 타단과 접하고, 타면은 상기 고정부재(300)를 지지하는 상기 가압부재(400)의 일면과 접하며, 상기 케이스(200)의 내부와 상기 하우징(100)의 내부가 서로 연통하는 제1 연통공(322)이 관통 형성된다.

따라서, 상기 고정부재(300)는 상기 안착부(320)의 일단과 외주면 및 타단에 의해 상기 삽입홈(321)이 형성되고, 상기 삽입홈(321)에 상기 베젤(210)이 삽입됨으로써, 상기 케이스(200)가 상기 고정부재(300)에 결합된다.

아울러, 상기 케이스(200)가 결합된 상기 고정부재(300)의 안착부(320) 일단이 상기 하우징(100)의 일단에 내측방향으로 돌출된 걸림턱(130)에 접하여 지지됨으로써, 상기 고정부재(300) 및 상기 고정부재(300)에 결합된 상기 케이스(200)는 상기 하우징(100)의 일단 방향으로 이탈되는 것이 저지된다.

또한, 상기 고정부재(300)는 탄성재질로 이루어짐으로써, 상기 케이스(200)가 상기 고정부재(300)에 결합될 때, 상기 고정부재(300)의 탄성재질의 탄성에 의해 상기 케이스(200)가 상기 고정부재(300)에 용이하게 결합될 수 있으며, 상기 가압부재(400)의 지지에 의해 상기 고정부재(300)가 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 이탈되는 것이 저지된다.

상기 가압부재(400)의 일면은 상기 고정부재(300)의 타단에 접하여 지지되고, 타면은 상기 가압부재(400)가 상기 하우징(100)으로부터 고정될 수 있도록 상기 하우징(100)의 체결돌기(150)에 체결되는 체결홈(410)이 형성된다.

따라서, 상기 가압부재(400)는 상기 가압부재(400)의 타면에 형성된 체결홈(410)이 상기 하우징(100)으로부터 돌출 형성된 체결돌기(150)에 체결되어 상기 가압부재(400)의 움직임이 고정됨으로써, 상기 가압부재(400)의 일면에 접한 상기 고정부재(300) 및 상기 고정부재(300)에 결합된 상기 케이스(200)가 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 이탈되는 것을 저지한다.

여기서, 도면에는 상기 가압부재(400)의 타면에 형성된 상기 체결홈(410)에 상기 하우징(100)의 체결돌기(150)가 체결되어 상기 고정부재(300) 및 상기 고정부재(300)에 결합된 케이스(200)가 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 이탈되는 것을 방지하는 것으로 도시하였지만, 상기 가압부재(400)를 상기 고정부재(300)의 타면에 배치시켜 상기 고정부재(300) 및 상기 고정부재(300)에 결합된 상기 케이스(200)가 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 이탈되는 것을 저지할 수 있다면, 상기 가압부재(400)를 상기 하우징(100)의 내부에 열융착, 고주파융착 등 다양한 융착 방법으로 고정시키는 것도 가능하다.

상기 고정부재(300)의 타단에는 상기 케이스(200)의 내부와 상기 수용구(120)를 연통시키는 제1 연통공(322)이 형성되며, 상기 가압부재(400)에는 상기 제1 연통공(322)을 통하여 상기 케이스(200)의 내부와 상기 수용구(120)를 연통시키는 제2 연통공(420)이 형성됨으로써, 상기 케이스(200)의 내부가 상기 하우징(100)의 내부와 연통되어 상기 하우징(100)의 수용구(120)를 통해 상기 압전소자(500) 및 연결부재(800)가 상기 케이스(200)의 내부로 수용될 수 있다.

상기 압전소자(500)는 상기 케이스(200)의 일단에 형성된 내측 바닥부(220)에 장착되어 일정하거나 또는 불규칙하게 펄스(PULSE) 형식의 전기적인 신호가 인가되면, 진동을 발생시키는 원리를 가진다.

따라서, 상기 압전소자(500)의 진동에 의해 상기 케이스(200)의 바닥부(220)와의 마찰로 인한 초음파를 송출 후, 상기 하우징(100) 주변의 장해물에 부딪혀 반사되어 되돌아오는 반사 초음파를 수신하고, 수신된 초음파 신호가 상기 PCB(600)에 전달된다.

상기 PCB(600)는 상기 하우징(100)의 수용구(120)를 통해 상기 하우징(100)의 내부로 삽입되는 것으로서, 한쪽 또는 양측면 상에 도전체 패턴이 형성되고, 각종 회로 소자가 탑재된다.

상기 PCB(600)는 상기 연장핀(700)과 본딩에 의해서 상기 연결부재(800)와 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 PCB(600)의 형태에 따라 전도성 접착제를 이용한 플립 칩(FLIP CHIP) 방식에 의해서 실장될 수도 있다.

상기 연장핀(700)은 상기 가압부재(400)에 장착되는 것으로서, 바람직하게는 일단과 타단이 노출된 상태로 인서트방식으로 장착된다.

따라서, 상기 연장핀(700)의 일단과 타단이 노출된 상태로 상기 가압부재(400)에 인서트되어 상기 연장핀(700)의 움직임이 제한됨으로써, 상기 연장핀(700)의 일단이 상기 PCB(600)에 연결될 때 정확한 위치에 연결될 수 있고, 타단이 연결부재(800)와 연결되어 상기 연결부재(800)가 상기 가압부재(400)에 고정된 연장핀(700)에 의해 상기 PCB(600)에 정렬 및 정렬 상태의 유지가 가능하여 상기 PCB(600)와 전기적으로 정확하게 연결될 수 있다.

상기 연결부재(800)는 상기 하우징(100)의 수용구(120)를 통해 상기 하우징(100)의 내부로 삽입되는 것으로서, 일단은 상기 압전소자(500)와 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 연장핀(700)과 연결된다.

상기 연결부재(800)는 바람직하게는 1개의 부재로 이루어지고, 상기 초음파 센서에 전원이 인가되면 상기 압전소자(500)에 진동이 발생되도록 하고, 상기 압전소자(500)에서 발생된 초음파가 상기 하우징(100) 주변의 장해물에 부딪혀 반사되어 되돌아오는 초음파를 상기 압전소자(500)가 수신하여 생성된 신호를 상기 연장핀(700)을 통해 상기 PCB(600)로 전달한다.

여기서, 상기 연결부재(800)는 상기 초음파 센서에 발생된 초음파 신호를 상기 PCB(600)로 전달할 수 있다면, 리드 와이어 또는 FPC(FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT) 중 어느 하나로 이루어짐도 가능하다.

상기 흡음재(900)는 바람직하게는 발포제 등의 물질이 첨가되어 이루어지고,

상기 케이스(200)의 개방된 타단을 통해 상기 케이스(200)의 내부 공간에 포밍(FORMING)되어 경화된다.

여기서, 발포제는 상기 흡음재(900)를 제작할 때 상기 흡음재(900)에 기포를 발생시켜 상기 흡음재(900)에 기포자국에 의한 구멍을 형성시키는데, 상기 흡음재(900)에 형성된 구멍에 의해 상기 흡음재(900)에 전달된 초음파가 분산되어 초음파가 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 전파되는 것이 방지된다.

그리고, 상기 흡음재(900)는 상기 케이스(200)의 내부 공간에 주입되어 경화됨에 따라 상기 케이스(200)의 내부를 기밀시킨다.

따라서, 케이스(10)와 압전소자(20), 리드 와이어(40), 흡음재(50) 등으로 이루어져 흡음재(50)가 안착되는 안착부(70)를 제공하기 위한 충진제(60) 도포 및 경화의 반복 공정으로 형성하였던 종래와는 달리 본 발명은 상기 케이스(200)의 개방된 타단에 발포제로 이루어진 상기 흡음재(900)를 포밍 후 경화시킴으로써 종래의 충진제(60) 역할과 흡음재(50)의 역할을 동시에 수행할 수 있다.

즉, 본 발명의 흡음재(900)는 종래의 도포 및 경화의 반복공정으로 인한 공정수의 증과와 제작비용의 상승을 줄일 수 있다.

상기 커버부재(1000)는 상기 하우징(100)의 수용구(120)에 배치되어 상기 하우징(100)의 내부를 밀폐시킨다.

따라서, 상기 하우징(100)의 내부에 삽입된 각종 부품들이 상기 하우징(100)의 외부에서 유입되는 이물질로부터 보호할 수 있어 상기 초음파 센서 조립체의 수명을 늘릴 수 있다.

상기 링러버(1100)는 상기 하우징(100)의 관통공(110)으로부터 돌출된 상기 케이스(200)의 일단 외주면에 결합되는 것으로서, 상기 링러버(1100)의 내측면은 상기 케이스(200)의 일단 방향 외주면과 접하고, 상기 링러버(1100)의 타면은 상기 하우징(100) 및 상기 고정부재(300)의 일면과 접한다.

따라서, 상기 링러버(1100)는 상기 케이스(200)의 일단 방향 외측면에 결합됨으로써, 상기 하우징(100)으로부터 노출된 상기 케이스(200)를 외부의 충격으로부터 보호하고, 상기 하우징(100)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 초음파 센서 조립체는 상기 하우징(100)의 수용구(120)를 통해 상기 압전소자(500) 및 연결부재(800) 등 각종 구성품들이 상기 하우징(100)에 순차적으로 수용됨으로써, 센서를 조립하기 위한 공정이 단순화되어 센서 조립의 자동화 공정이 가능하다.

본 발명의 구체적인 조립 공정은 아래와 같다.

먼저 상기 케이스(200)의 내측 바닥부(220)에 상기 압전소자(500)를 장착하고, 상기 압전소자(500)가 장착된 상기 케이스(200)에 상기 고정부재(300)를 결합시킨다.

상기 고정부재(300)가 결합된 상기 케이스(200)를 상기 하우징(100)의 수용구(120)를 통해 상기 하우징(100)의 일단 방향으로 노출된 상태로 상기 하우징(100)의 내부에 삽입시킨다.

이때, 상기 하우징(100)의 일단에는 걸림턱(130)이 돌출 형성되어 있는데, 상기 고정부재(300)가 상기 걸림턱(130)에 상기 하우징(100)의 일단 방향으로 걸쳐짐으로써, 상기 고정부재(300)에 결합된 케이스(200)가 상기 하우징(100)의 일단 방향으로 이탈되는 것이 지지된다.

그리고, 상기 고정부재(300)의 타면에 상기 가압부재(400)가 안착된다.

이때, 상기 하우징(100)의 걸림턱(130)으로부터 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 이격된 거리에 상기 체결돌기(150)가 돌출 형성되어 있는데, 상기 가압부재(400)의 타면에 형성된 상기 체결홈(410)이 상기 체결돌기(150)와 체결되어 상기 가압부재(400)가 상기 하우징(100)에 고정됨으로써, 상기 고정부재(300) 및 상기 고정부재(300)에 결합된 상기 케이스(200)가 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 이탈되는 것이 저지된다.

여기서, 상기 가압부재(400)는 상기 고정부재(300) 및 고정부재(300)에 결합된 상기 케이스(200)를 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 이탈되는 것을 저지할 수 있다면, 상기 가압부재(400)를 상기 고정부재(300)의 타면에 배치시키고 상기 하우징(100)의 내부에 융착방식으로 고정시킴도 가능하다.

또한, 상기 가압부재(400)에는 상기 연장핀(700)이 상기 연장핀(700)의 일단과 타단이 노출된 상태로 인서트 방식으로 장착되는데, 일단은 상기 PCB(600)와 연결되고 타단은 상기 연결부재(800)와 연결된다.

상기 케이스(200)의 내부에 상기 연결부재(800)을 삽입시키고, 상기 하우징(100)의 내부에 상기 PCB(600)를 배치시켜 상기 연결부재(800)의 일단은 상기 케이스(200)의 내측 바닥부(220)에 장착된 상기 압전소자(500)와 연결시키고, 타단은 상기 연장핀(700)과 연결시킨다.

더욱 상세하게는 상기 하우징(100)의 내부에 인두기(도시하지 않음)를 삽입하여 상기 연결부재(800)의 일단과 상기 압전소자(500)를 납땜 방식으로 연결하고, 상기 연결부재(800)의 타단과 상기 연장핀(700)를 납땜 방식으로 연결한다.

그리고, 상기 케이스(200)의 내부 공간에 상기 흡음재(900)을 충진시키고 경화시켜 상기 케이스(200)의 내부를 기밀시킨다.

그 후, 상기 하우징(100)의 타단에 상기 커버부재(1000)을 결합하여 상기 하우징(100)의 내부를 기밀시키고, 상기 하우징(100)의 일단 방향에 노출된 상기 케이스(200)의 외주면에 상기 링러버(1100)를 결합시킨다.

따라서, 센서를 조립하는 구조가 간단하고, 상기 하우징(100)의 수용구(120), 상기 고정부재(300)의 제1 연통공(322) 및 상기 가압부재(400)의 제2 연통공(420)을 통해 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 부터 일단 방향으로 순차적으로 수용되어 조립함으로써, 센서 조립의 자동화 공정이 가능하다.

또한, 상기 연결부재(800)의 경우 상기 연결부재(800)가 상기 가압부재(400)에 고정된 상기 연장핀(700)에 의해 상기 PCB(600)에 정렬 및 정렬 상태의 유지가 가능하여 상기 PCB(600)와 전기적으로 정확하게 연결할 수 있다.

아울러, 상기 하우징(100)의 내측면에 걸림턱(130)이 형성됨으로써, 상기 걸림턱(130)에 상기 고정부재(300)가 접하여 상기 고정부재(300) 및 고정부재(300)가 결합된 상기 케이스(200)가 상기 하우징(100)의 타단 방향으로 이탈되는 것을 저지한다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 하우징 110: 관통공
120: 수용구 130: 걸림턱
140: 결합홈 150: 체결돌기
200: 케이스 210: 베젤
220: 바닥부 300: 고정부재
310: 연장부 320: 안착부
321: 삽입홈 322: 제1 연통공
330: 결합돌기 400: 가압부재
410: 체결홈 420: 제2 연통공
500: 압전소자 600: PCB
700: 연장핀 800: 연결부재
900: 흡음재 1000: 커버부재
1100: 링러버

Claims (9)

1. 일단에 관통공이 관통 형성되고, 타단에 수용구가 개방 형성된 중공형상의 하우징;
   상기 관통공에 삽입 배치되는 케이스;
   상기 케이스를 상기 하우징에 결합시키는 고정부재;
   상기 고정부재의 타면을 지지하는 가압부재;
   상기 케이스의 일단에 형성된 내측 바닥부에 장착되는 압전소자;
   상기 하우징의 내부에 배치되는 PCB;
   상기 가압부재에 장착된 연장핀;
   일단은 상기 압전소자와 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 연장핀에 연결되는 연결부재;
   상기 케이스의 내부에 충진되는 흡음재;를 포함하여 이루어지되,
   상기 연장핀은 일단과 타단이 상기 가압부재로부터 노출된 상태로 상기 가압부재에 인서트되어 일단은 상기 연결부재에 연결되고, 타단은 상기 PCB에 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 조립체.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 내부에는 상기 관통공으로부터 상기 하우징의 타단 방향으로 이격된 위치에 체결돌기가 돌출 형성되고,
   상기 가압부재의 일면은 상기 고정부재의 타면에 접하여 지지되고, 타면에는 상기 체결돌기에 삽입되는 체결홈이 형성되어, 상기 체결돌기와 상기 체결홈에 의해 상기 가압부재가 상기 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 조립체.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 타단에 결합되어 상기 하우징의 내부를 기밀시키는 커버부재를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 센서 조립체.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 일단에는 내측 방향으로 돌출되어 상기 관통공을 형성하는 걸림턱이 형성되되,
   상기 고정부재의 최대 직경은 상기 관통공의 내경보다 크게 형성되고, 상기 걸림턱에는 상기 고정부재가 지지되어 상기 고정부재 및 상기 케이스가 상기 하우징의 일단 방향으로 이탈이 저지되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 조립체.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이스의 타단에는 바깥쪽으로 베젤이 돌출 형성되고,
   상기 고정부재는 탄성재질로 이루어지고 상기 베젤이 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 센서 조립체.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 하우징의 일단에는 내측 방향으로 돌출되어 상기 고정부재가 상기 하우징의 일단 방향으로 이탈되는 것을 저지하는 걸림턱이 형성되되,
   상기 고정부재는,
   상기 걸림턱과 상기 케이스의 외주면 사이에 배치되는 연장부; 및
   상기 연장부의 타단에 형성되고 내측면에 상기 삽입홈이 형성되는 안착부;를 포함하여 이루어지고,
   상기 안착부의 일단은 상기 걸림턱에 접하여 지지되고, 외주면은 상기 하우징의 내측면에 접하며, 타단은 상기 가압부재에 접하여 지지되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 조립체.
   
7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 하우징의 일단 방향 내측면 또는 상기 고정부재의 외주면 중 어느 하나에는 결합홈이 형성되고, 나머지 하나에는 상기 결합홈이 삽입되는 결합돌기가 형성되되,
   상기 결합홈과 상기 결합돌기는 링형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 조립체.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 관통공으로부터 돌출된 상기 케이스의 일단 외주면에 결합되는 링러버를 더 포함하여 이루어지되,
   상기 링러버의 내측면은 상기 케이스의 일단 방향 외주면과 접하고, 상기 링러버의 타면은 상기 하우징 및 상기 고정부재의 일면과 접하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 조립체.
   
9. 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 6중 어느 한 항에 있어서,
   상기 케이스는 상기 하우징의 수용구 방향으로 개방 형성되고,
   상기 고정부재의 타단에는 상기 케이스의 내부와 상기 수용구를 연통시키는 제1 연통공이 형성되며, 상기 가압부재에는 상기 제1 연통공을 통하여 상기 케이스의 내부와 상기 수용구를 연통시키는 제2 연통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 조립체.

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