KR20150144855A

KR20150144855A - Ultrasonic Sensor

Info

Publication number: KR20150144855A
Application number: KR1020140073465A
Authority: KR
Inventors: 구본진; 이현용
Original assignee: 만도헬라일렉트로닉스(주)
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2015-12-29

Abstract

An ultrasonic sensor is disclosed. According to an embodiment of the present invention, the ultrasonic sensor includes: a housing having a connector contacting part wherein an external connector is inserted and a component receiving part wherein a transducer is received; an ultrasonic element part installed on an element coupling hole of the component receiving part; and an inner cover which supports by pressurizing the bottom surface of the component receiving part and the ultrasonic element part, at the same time, from the top.

Description

[0001] Ultrasonic Sensor [0002]

본 발명은 초음파 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파를 이용하여 차량 주변의 물체와의 거리를 검출하는 초음파 센서에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an ultrasonic sensor, and more particularly, to an ultrasonic sensor for detecting a distance to an object around the vehicle using ultrasonic waves.

일반적으로, 차량에는 주변에 위치한 물체의 유무 및 그 물체와의 거리를 검출할 수 있도록 초음파 센서가 마련되어 있다.Generally, the vehicle is provided with an ultrasonic sensor for detecting the presence or absence of an object located in the vicinity and the distance to the object.

초음파 센서는 압전 소자를 가진 트랜스듀서를 이용하여 초음파를 송신하고, 물체에 의해 반사된 반사파를 수신하며, 초음파 송신으로부터 반사파를 수신할 때까지의 시간에 따라 물체까지의 거리를 검출한다. The ultrasonic sensor transmits ultrasonic waves using a transducer having a piezoelectric element, receives the reflected wave reflected by the object, and detects the distance to the object according to the time from the ultrasonic transmission to the reception of the reflected wave.

한국 공개특허 제10-2014-0029605호(2014.03.11.)Korean Patent Publication No. 10-2014-0029605 (April 31, 2014). 상기 문헌은 초음파 트랜스듀서의 구조에 관한 것으로, 하우징을 개선하여 초음파의 이방성 방사각을 극대화함으로써 감지 정확성을 향상시킨 것이다.This document relates to the structure of an ultrasonic transducer and improves the sensing accuracy by maximizing the anisotropic radiation angle of the ultrasonic wave by improving the housing.

본 발명의 실시 예에 따르면, 내부 구조가 간단하여 조립성이 우수한 초음파 센서를 제공하고자 한다.According to the embodiment of the present invention, an ultrasonic sensor having a simple internal structure and excellent assembling property is provided.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부 커넥터가 삽입되는 커넥터연결부와 트랜스듀서가 수용되는 부품수용부를 구비하는 하우징과, 부품수용부에 마련되는 소자 결합공에 설치되는 초음파 소자부와, 부품수용부의 바닥면과 초음파 소자부를 상부에서 동시에 가압 지지하는 인너 커버를 포함하는 초음파 센서를 제공할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic diagnostic apparatus including: a housing having a connector connection portion into which an external connector is inserted and a component accommodating portion in which a transducer is accommodated; an ultrasonic element portion provided in an element coupling hole provided in the component accommodating portion; And an inner cover which presses and supports the surface and the ultrasonic element part at the same time.

또한, 상기 부품수용부는 바닥면으로부터 돌출된 단차를 구비하고, 상기 단차에는 상기 커넥터연결부와 전기적으로 연결되도록 부품수용부에 마련되는 연결단자핀이 마련되고, 상기 초음파 소자부는 소자 본체로부터 연장 마련된 소자단자핀을 포함하며, 상기 기판부는 연결단자핀과 소자단자핀을 전기적으로 연결할 수 있다. The component receiving portion may have a stepped portion protruding from the bottom surface. The stepped portion may be provided with a connection terminal pin provided in the component receiving portion to be electrically connected to the connector connecting portion. The ultrasonic element portion may include an element And the substrate portion may electrically connect the connection terminal pin and the element terminal pin.

또한, 상기 초음파 소자부는 소자 본체 및 소자단자핀과, 상기 하우징의 소자 결합공과 소자 본체 사이에 개재되는 링가이드를 포함할 수 있다. The ultrasonic element unit may include an element body, an element terminal pin, and a ring guide interposed between the element coupling hole and the element body of the housing.

또한, 상기 링가이드는 소자 결합공의 바닥면에 마련되는 안내돌기와 대응되는 안내홈과, 결합 시 소자 결합공의 측면에 가압되도록 마련되는 적어도 하나 이상의 가압돌기를 포함할 수 있다. The ring guide may include a guide groove corresponding to a guide projection provided on a bottom surface of the element coupling hole, and at least one pressing projection provided to be pressed against a side surface of the element coupling hole when engaged.

또한, 상기 초음파 소자부는 트랜스듀서를 감싸는 소자 본체의 상부에 마련되는 캡과, 상기 캡으로부터 돌출되어 커넥터연결부측으로 절곡 밴딩된 소자단자핀을 지지하는 써포터를 더 포함할 수 있다. The ultrasonic element may further include a cap provided on an upper portion of the element body surrounding the transducer, and a supporter supporting the element terminal pin protruded from the cap and bent to the connector connection portion side.

본 발명의 실시 예에 따른 초음파 센서는 하우징에 설치되는 초음파 소자부가 인너 커버에 의해 정위치에 견고하게 고정될 수 있기 때문에 감지 범위를 정확하게 설정할 수 있다.The ultrasonic sensor according to the embodiment of the present invention can accurately fix the detection range because the ultrasonic wave element installed in the housing can be firmly fixed in place by the inner cover.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 센서는 인너 커버가 초음파 소자부를 바닥면에 단단히 고정함과 동시에 초음파 소자부와 하우징 사이의 미세 공간을 밀폐함으로써 외부로부터 유입되는 수분을 효과적으로 차단할 수 있다. In the ultrasonic sensor according to the embodiment of the present invention, the inner cover firmly fixes the ultrasonic element part on the bottom surface and seals the fine space between the ultrasonic element part and the housing, thereby effectively blocking moisture introduced from the outside.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서가 장착된 차량이 차량 후방의 물체를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 일부 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 일부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 일부 확대 단면도이다. FIG. 1 is a view for explaining that a vehicle equipped with an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention detects an object behind the vehicle.
2 is an exploded perspective view of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a partially cut-away perspective view of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a partial cross-sectional view of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
7 is a partially enlarged cross-sectional view of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서가 장착된 차량에서 차량 후방의 물체를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a diagram for explaining detection of an object behind a vehicle in a vehicle equipped with an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 초음파 센서(1)는 차량의 후방 범퍼에 마련되어 후방에 위치한 물체를 검출 가능한다. Referring to the drawings, an ultrasonic sensor 1 is provided on a rear bumper of a vehicle and is capable of detecting an object located in the rear.

초음파 센서(1)는 일정한 검출영역(RZ)을 형성하고 있으며, 이 검출영역(RZ)에 물체가 위치하면 일정 대역의 주파수를 가진 초음파 신호를 송신하고 그 초음파가 물체에 반사되어 돌아오는 초음파를 수신한다. 그리고, 초음파가 송신되고 나서 물체에 의해 반사되어 반사파로서 돌아올 때까지의 시간을 측정함으로써 그 물체와의 거리를 검출한다. The ultrasonic sensor 1 forms a predetermined detection region RZ. When an object is positioned in the detection region RZ, an ultrasonic signal having a frequency of a predetermined frequency is transmitted, and the ultrasonic wave reflected by the object returns . Then, the distance from the object is detected by measuring the time from when the ultrasonic wave is transmitted to when it is reflected by the object and returns as a reflected wave.

예를 들어, 물체가 가까이 있으면 초음파 신호가 반사파로 돌아오는 시간이 짧아지고, 물체가 멀리 있으면 초음파 신호가 반사파로 돌아오는 시간이 길어지지므로, 초음파 센서를 이를 이용하여 물체가 초음파 센서로부터 떨어진 거리를 검출할 수 있다.For example, when the object is close to the object, the time for the ultrasonic signal to return to the reflected wave becomes short, and when the object is far away, the time for the ultrasonic signal to return to the reflected wave becomes long. Therefore, by using the ultrasonic sensor, Can be detected.

송신파(Wb)와 수신파(Wa)의 시간차를 T〔sec〕라고 하고, 음속을 C〔m/sec〕라고 가정하면, 물체와의 거리(Da)는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the time difference between the transmission wave Wb and the reception wave Wa is T [sec] and the sound velocity is C [m / sec], the distance Da to the object can be expressed by the following expression.

Da=(T/2)×C Da = (T / 2) x C

도 2 내지 4는 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 센서를 도시한 도면이다. 도면들을 참조하면, 본 실시 예의 초음파 센서는 하우징(10)과, 하우징(10) 내부에 마련되는 기판부(20)와, 기판부(20)와 전기적으로 연결되도록 마련되는 초음파 소자부(30)와, 초음파 소자부(30)를 하우징에 안정적으로 고정하기 위한 인너 커버(40)를 포함한다.2 to 4 are views showing an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic sensor of the present embodiment includes a housing 10, a substrate 20 provided inside the housing 10, an ultrasonic element 30 electrically connected to the substrate 20, And an inner cover 40 for stably fixing the ultrasonic element unit 30 to the housing.

하우징(10)은 가공이 용이하도록 합성수지 사출물로 마련된다. 하우징의 일측에는 외부커넥터(미도시)와 연결될 수 있도록 커넥터연결부(11)가 마련되고, 타측에는 기판부(20)와 초음파 소자부(30) 등을 수용하기 위한 부품수용부(15)가 마련된다. The housing 10 is provided with a synthetic resin injection molding for easy processing. A connector connecting portion 11 is provided at one side of the housing so as to be connected to an external connector (not shown), and a component receiving portion 15 for accommodating the substrate portion 20 and the ultrasonic element portion 30 is provided at the other side do.

커넥터연결부(11)는 외부 커넥터가 삽입될 수 있도록 바 형상의 단자인입구를 구비한다. 단자인입구의 내부에는 다수의 커넥터연결핀(12)이 마련되어 있으며, 단자인입구의 외측에는 사이드가이드(13) 및 단자걸림돌기(14)가 마련된다. The connector connecting portion 11 has a bar-shaped terminal inlet so that the external connector can be inserted. A plurality of connector connecting pins 12 are provided in the terminal inlet and a side guide 13 and a terminal holding protrusion 14 are provided outside the terminal inlet.

부품수용부(15)는 기판부(20)와 초음파 소자부(30)가 내부에 설치될 수 있도록 장방형의 내부 공간을 포함한다. 부품수용부(15)의 내부 공간은 단차지게 마련되어 바닥면에는 초음파 소자부(30)가 설치되는 소자 결합공(16)이 관통 마련되고, 바닥면으로부터 커넥터연결부 측에 돌출된 단턱(17)에는 기판부(20)가 설치된다. The component receiving portion 15 includes a rectangular internal space in which the substrate portion 20 and the ultrasonic element portion 30 can be installed. An element space 16 is provided through which the ultrasonic element part 30 is installed on the bottom surface of the component receiving part 15. The stepped part 17 protruding from the bottom surface to the connector connecting part side A substrate portion 20 is provided.

부품수용부(15)의 단턱(17)에는 커넥터연결부(11)의 커넥터연결핀(12)과 전기적으로 연결될 수 있도록 다수의 연결단자핀(18)이 마련된다. 금속재의 커넥터연결핀(12)과 연결단자핀(18)은 하우징(10)의 성형 시 이중 사출과 같은 방식으로 하우징에 마련될 수 있다.A plurality of connection terminal pins 18 are provided on the step 17 of the component receiving part 15 so as to be electrically connected to the connector connection pin 12 of the connector connection part 11. [ The connector connection pin 12 and the connection terminal pin 18 of the metal material may be provided in the housing in the same manner as the double injection at the time of molding the housing 10.

기판부(20)는 도 3에 도시한 바와 같이 연결단자핀(18)과, 초음파 소자부(30)의 소자단자핀(36)을 전기적으로 연결한다. 기판부(20)는 초음파 센서의 전반적인 제어를 수행할 수 있도록 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit;MCU)를 포함할 수 있다. The substrate portion 20 electrically connects the connection terminal pin 18 and the element terminal pin 36 of the ultrasonic element portion 30 as shown in Fig. The substrate unit 20 may include a microcontroller unit (MCU) to perform overall control of the ultrasonic sensor.

초음파 소자부(30)는 도 2에 도시한 바와 같이 압전 소자로 마련되는 트랜스듀서를 내부에 구비하는 소자 본체(31)와, 소자 본체(31)로부터 연장 마련되는 소자단자핀(36)을 포함한다. 또한, 초음파 소자부(30)는 소자 본체(31)의 상부에 마련되는 캡(33)과, 캡(33)의 일측에 돌출 마련되는 써포터(34)를 포함한다.2, the ultrasonic element unit 30 includes an element body 31 having a transducer provided therein as a piezoelectric element and an element terminal pin 36 extending from the element body 31 do. The ultrasonic element unit 30 includes a cap 33 provided on the upper part of the element body 31 and a supporter 34 protruding from one side of the cap 33.

캡(33)은 트랜스듀서를 감싸고 있는 소자 본체(31)의 상측에 고정 마련된다. 또한, 써포터(34)는 캡(33)의 일측에 본체 외부로 돌출 마련되어 캡(33)으로부터 연장 마련되는 소자단자핀(36)을 지지한다. The cap 33 is fixed on the upper side of the element body 31 surrounding the transducer. The supporter 34 is provided at one side of the cap 33 to protrude out of the main body and supports the element terminal pin 36 extended from the cap 33.

보다 구체적으로, 써포터(34)의 전방은 도 5에 도시한 바와 같이 캡(33)의 중심측에서 상부로 돌출된 후 커넥터연결부(11)측으로 직각 밴딩된 소자단자핀(36)을 안정적으로 지지할 수 있도록 절곡 마련되며, 후방은 부품수용부(15)의 단턱(17)에 위치 고정될 수 있도록 단차지게 마련된다. 즉, 써포터(34)의 후방은 계단 형태로 다단 마련되어 단턱(17)의 제1위치고정홈(17a)에 첫째단이 안착되고, 바닥면의 제2위치고정돌기(17b)에 둘째단이 안착되므로, 초음파 소자부(30)는 하우징(10)에 안정적으로 위치 고정된다. More specifically, the front of the supporter 34 stably supports the element terminal pin 36, which is protruded upward from the center side of the cap 33 and then bent at right angles to the connector connecting portion 11 side, as shown in Fig. And the rear portion is provided so as to be stepped so as to be fixed at the step 17 of the component receiving portion 15. [ In other words, the rear of the supporter 34 is provided with multiple steps in the form of a step so that the first end is seated in the first position fixing groove 17a of the step 17 and the second end is seated in the second position fixing projection 17b of the bottom surface The ultrasonic element 30 is stably fixed to the housing 10.

또한, 초음파 소자부(30)는 도 2에 도시한 바와 같이 소자 본체(31)가 하우징(10)의 소자 결합공(16)에 조립될 때 씰링될 수 있도록 하는 링가이드(37)를 포함할 수 있다. 2, the ultrasonic element section 30 includes a ring guide 37 for allowing the element body 31 to be sealed when the element body 31 is assembled to the element engaging hole 16 of the housing 10 .

링가이드(37)는 실리콘과 같은 연질로 마련되며 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 하우징(10)의 소자 결합공(16)과 소자 본체의 캡(33) 사이에 개재된다. 링가이드(37)는 소자 결합공(16)의 바닥면에 마련되는 안내돌기(16a)와 대응되는 안내홈(37a)과, 결합 시 소자 결합공(16)의 측면에 가압되도록 마련되는 적어도 하나 이상의 가압돌기(37b)를 포함한다. 이 안내홈(37a)과 가압돌기(37b)들은 하우징(10)과 초음파 소자부(30) 사이를 통해 외부 수분이 하우징 내부로 유입되는 것을 방지한다. The ring guide 37 is made of a soft material such as silicon and is interposed between the element coupling hole 16 of the housing 10 and the cap 33 of the element body as shown in Figs. The ring guide 37 has a guide groove 37a corresponding to the guide protrusion 16a provided on the bottom surface of the element coupling hole 16 and at least one guide groove 37a provided so as to be pressed against the side surface of the element coupling hole 16 Or more pressing projections 37b. The guide grooves 37a and the pressing protrusions 37b prevent external moisture from flowing into the housing through the space between the housing 10 and the ultrasonic element 30. [

한편, 인너 커버(40)는 도 7에 도시한 바와 같이 초음파 소자부(30)의 상부에 마련되어 하우징(10)에 설치된 초음파 소자부(30)의 위치 흔들림 및 이탈을 방지한다. 이는 초음파 소자부(30)의 트랜스듀서가 하우징에 정확히 고정되지 않으면, 위치가 틀어지면서 감지 범위가 달라질 수 있으며 또한 초음파 소자부(30)와 하우징(10) 사이의 미세한 틈으로 외부 수분이 유입될 수 있기 때문이다. 인너 커버(40)는 실질적으로 하우징(10)의 바닥면 특히, 초음파 소자부(30)의 써포터(34) 및 소자단자핀(36)을 제외하고 모두 커버할 수 있도록 마련된다. 7, the inner cover 40 is provided on the upper portion of the ultrasonic wave element 30 to prevent the ultrasonic wave element 30 provided on the housing 10 from swinging and departing from the position. If the transducer of the ultrasonic element unit 30 is not correctly fixed to the housing, the detection range may be changed by changing the position of the transducer, and the external moisture may flow into the minute gap between the ultrasonic element unit 30 and the housing 10 It is because. The inner cover 40 is provided so as to cover substantially all of the bottom surface of the housing 10 except for the supporter 34 and the element terminal pin 36 of the ultrasonic element portion 30.

인너 커버(40)는 플레이트 형상으로 마련되며 하측으로 복수의 리브(42)를 가진다. 리브(42)는 하우징(10)의 바닥면에 설치되는 초음파 소자부(30)가 일정한 수평도를 가지도록 하우징의 바닥면과 초음파 소자부(30)의 캡(33)을 동시에 가압 지지한다. The inner cover 40 is provided in a plate shape and has a plurality of ribs 42 on the lower side. The rib 42 presses and supports the bottom surface of the housing and the cap 33 of the ultrasonic element unit 30 at the same time so that the ultrasonic element unit 30 provided on the bottom surface of the housing 10 has a certain level of horizontalness.

또한, 이러한 인너 커버(40)는 하우징(10)의 바닥면에 마련되는 결합돌기(19)와 화살표 방향으로 레이져 용접 등을 통해 견고하게 고정되어 하우징(10)과 초음파 소자부(30) 사이의 미세 공간을 밀폐하기 때문에 외부로부터 유입되는 수분을 효과적으로 차단할 수 있다.The inner cover 40 is firmly fixed to the coupling protrusion 19 provided on the bottom surface of the housing 10 through laser welding in the direction of the arrow so that the inner cover 40 can be fixed to the housing 10 and the ultrasonic element 30 Since the micro space is sealed, the moisture introduced from the outside can be effectively blocked.

1..초음파 센서 10..하우징
11..커넥터연결부 15..부품수용부
16..소자 결합공 17..단턱
18..연결단자핀 20..기판부
30..초음파 소자부 31..소자 본체
33..캡 34..써포터
36..소자단자핀 40..인너 커버1 .. Ultrasonic sensor 10 .. Housing
11. Connector connection part 15. Component receiving part
16 .. Element bonding hole 17 .. Step
18 .. connection terminal pin 20 .. substrate part
30. Ultrasonic element 31. Element body
33 .. Cap 34 .. Supporter
36 .. Device terminal pin 40 .. Inner cover

Claims

A housing having a connector connecting portion into which the external connector is inserted and a component accommodating portion in which the transducer is accommodated;
An ultrasonic wave element part provided in the element coupling hole provided in the component accommodating part,
And an inner cover which presses and supports the bottom surface of the component accommodating portion and the ultrasonic wave element portion at the same time.

The method according to claim 1,
Wherein the component receiving portion has a step protruding from the bottom surface,
Wherein the stepped portion is provided with a connection terminal pin provided in the component accommodating portion to be electrically connected to the connector connection portion,
Wherein the ultrasonic element portion includes an element terminal pin extending from the element body,
Wherein the substrate portion electrically connects the connection terminal pin and the element terminal pin.

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the ultrasonic element part comprises an element body and an element terminal pin,
And a ring guide interposed between the element coupling hole of the housing and the element body.

The method of claim 3,
Wherein the ring guide includes a guide groove corresponding to a guide projection provided on a bottom surface of the element coupling hole and at least one pressing projection provided so as to be pressed against the side surface of the element coupling hole when engaged.

The method of claim 3,
Wherein the supersonic wave element further comprises a cap provided on an upper part of the element body surrounding the transducer, and a supporter supporting the element terminal pin protruded from the cap and bent to the connector connection side.