KR20150144858A - 초음파 센서 - Google Patents

Abstract

초음파 센서가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 센서는 트랜스듀서 소자를 포함하는 초음파 소자부와, 외부 커넥터가 삽입되는 커넥터연결부와 초음파 소자부 및 기판부가 적층 수용되는 부품수용부를 구비하는 하우징을 포함하되, 부품수용부는 바닥면으로부터 돌출된 단차를 구비하고, 단차에는 커넥터연결부와 전기적으로 연결되도록 부품수용부에 마련되는 연결단자핀이 마련되고, 초음파 소자부는 부품수용부의 바닥면에 설치되는 소자 본체로부터 밴딩 연장 마련된 소자단자핀을 연결단자핀과 동시에 기판부에 조립할 수 있도록 소자 본체로부터 돌출 지지하는 써포터를 포함한다.

Description

초음파 센서{Ultrasonic Sensor}

본 발명은 초음파 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파를 이용하여 차량 주변의 물체와의 거리를 검출하는 초음파 센서에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 주변에 위치한 물체의 유무 및 그 물체와의 거리를 검출할 수 있도록 초음파 센서가 마련되어 있다.

초음파 센서는 압전 소자를 가진 트랜스듀서를 이용하여 초음파를 송신하고 물체에 의해 반사된 반사파를 수신하며, 초음파 송신으로부터 반사파를 수신할 때까지의 시간에 따라 물체까지의 거리를 검출한다.

한국 공개특허 제10-2014-0029605호(2014.03.11.) 상기 문헌은 초음파 트랜스듀서의 구조에 관한 것으로, 하우징을 개선하여 초음파의 이방성 방사각을 극대화함으로써 감지 정확성을 향상시킨 것이다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 내부 구조가 간단하여 조립성이 우수한 초음파 센서를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 트랜스듀서 소자를 포함하는 초음파 소자부와, 외부 커넥터가 삽입되는 커넥터연결부와 초음파 소자부 및 기판부가 적층 수용되는 부품수용부를 구비하는 하우징을 포함하되, 부품수용부는 바닥면으로부터 돌출된 단차를 구비하고, 단차에는 커넥터연결부와 전기적으로 연결되도록 부품수용부에 마련되는 연결단자핀이 마련되고, 초음파 소자부는 부품수용부의 바닥면에 설치되는 소자 본체로부터 연장 마련된 소자단자핀을 기판부에 연결단자핀과 동시에 조립할 수 있도록 돌출 지지하는 써포터를 포함하는 초음파 센서를 제공할 수 있다.

또한, 상기 써포터의 전방은 밴딩된 소자단자핀을 지지하고, 상기 써포터의 후방은 계단 형태로 다단 마련되어 상기 부품수용부의 단턱과 바닥면에 의해 밀착 지지될 수 있다.

또한, 상기 소자단자핀은 상기 써포터에 매립되는 지지단자핀을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 초음파 소자부는 소자 본체의 상부에 마련되어 부품수용부의 바닥면에 마련되는 소자 결합공에 결합되는 캡을 더 포함하고, 상기 써포터는 캡과 일체로 마련될 수 있다.

또한, 상기 하우징의 부품수용부 바닥면에 마련되는 소자 결합공과 소자 본체 사이에 개재되는 링가이드를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 링가이드는 소자 결합공의 바닥면에 마련되는 안내돌기와 대응되는 안내홈과, 결합 시 소자 결합공의 측면에 가압되도록 마련되는 적어도 하나 이상의 가압돌기를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 초음파 센서는 하우징에 설치되는 초음파 소자부로부터 연장 마련되는 소자단자핀이 밴딩되어 있으며, 밴딩된 소자단자핀은 써포터에 의해 지지되어 있기 때문에 기판부 조립 시 소자연결핀의 휨이 효과적으로 방지되어 조립성이 우수하다.

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 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 일부 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 일부 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 센서의 일부 확대 단면도이다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서가 장착된 차량에서 차량 후방의 물체를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 초음파 센서(1)는 차량의 후방 범퍼에 마련되어 후방에 위치한 물체를 검출 가능한다.

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.

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.

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.

Da=(T/2)×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)를 포함한다.

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.

커넥터연결부(11)는 외부 커넥터가 삽입될 수 있도록 바 형상의 단자인입구를 구비한다. 단자인입구의 내측에는 다수의 커넥터연결핀(12)이 마련되어 있으며, 단자인입구의 외측에는 사이드가이드(13) 및 단자걸림돌기(14)가 마련된다.

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.

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.

기판부(20)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 연결단자핀(18)과, 초음파 소자부(30)의 소자단자핀(36)을 동일한 높이에서 동시에 전기적으로 연결할 수 있도록 복수의 핀홀들을 구비한다. 기판부(20)는 초음파 센서의 전반적인 제어를 수행할 수 있도록 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit;MCU)를 포함할 수 있다.

초음파 소자부(30)는 도 5에 도시한 바와 같이 압전 소자로 마련되는 트랜스듀서 소자를 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.

캡(33)은 트랜스듀서 소자를 감싸고 있는 소자 본체(31)의 상측에 고정 마련된다. 또한, 써포터(34)는 캡(33)과 일체로 마련되며 캡(33)의 일측에 본체 외부로 연장 마련되는 소자단자핀(36)을 지지한다.

보다 구체적으로, 써포터(34)의 전방은 도 6에 도시한 바와 같이 캡(33)의 중심측에서 상부로 돌출된 후 커넥터연결부(11)측으로 절곡 밴딩된 소자단자핀(36)을 안정적으로 밀착 지지할 수 있도록 직각 형태로 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, 한 쌍으로 바닥면에 돌출 마련되는 제2위치고정돌기(17b) 사이에 둘째단이 안착되므로, 초음파 소자부(30)는 하우징(10)에 안정적으로 위치 고정된다.

한편, 소자단자핀(36)은 써포터(34)의 전방 외면을 따라 'ㄱ'자 형태로 밴딩되며, 기판부(20)와의 조립 시 가압 하중을 분산할 수 있도록 지지단자핀(36a)을 써포터(34)의 내부로 연장하여 매립된다.

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.

링가이드(37)는 실리콘과 같은 연질로 마련되며 도 7 및 도 8에 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(19)와 대응되는 안내홈(37a)과, 결합 시 소자 결합공(16)의 측면에 가압되도록 마련되는 제1,2가압돌기(37b)를 포함한다. 이 안내홈(37a)과 가압부재(37b)들은 하우징(10)과 초음파 소자부(30) 사이를 통해 외부 수분이 하우징 내부로 유입되는 것을 방지한다.

한편, 초음파 소자부(30)의 바닥면에는 외부 수분의 유입 및 방수를 위해 커버부재(40)가 마련된다. 커버부재(40)는 액상의 합성수지를 도포한 후 경화하여 사용될 수 있다.

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..커버부재

Claims (6)

1. 트랜스듀서 소자를 포함하는 초음파 소자부와,
   외부 커넥터가 삽입되는 커넥터연결부와, 상기 초음파 소자부 및 기판부가 적층 수용되는 부품수용부를 구비하는 하우징을 포함하되,
   상기 부품수용부는 바닥면으로부터 돌출된 단차를 구비하고,
   상기 단차에는 상기 커넥터연결부와 전기적으로 연결되도록 부품수용부에 마련되는 연결단자핀이 마련되고,
   상기 초음파 소자부는 부품수용부의 바닥면에 설치되는 소자 본체로부터 연장 마련된 소자단자핀을 상기 연결단자핀과 동시에 기판부에 조립할 수 있도록 소자 본체로부터 돌출 지지하는 써포터를 포함하는 초음파 센서.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 써포터의 전방은 밴딩된 소자단자핀을 지지하고,
   상기 써포터의 후방은 계단 형태로 다단 마련되어 상기 부품수용부의 단턱과 바닥면에 의해 밀착 지지되는 초음파 센서.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 소자단자핀은 상기 써포터에 매립되는 지지단자핀을 더 포함하는 초음파 센서.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 초음파 소자부는 소자 본체의 상부에 마련되어 부품수용부의 바닥면에 마련되는 소자 결합공에 결합되는 캡을 더 포함하고,
   상기 써포터는 캡과 일체로 마련되는 초음파 센서.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징의 부품수용부 바닥면에 마련되는 소자 결합공과 소자 본체 사이에 개재되는 링가이드를 더 포함하는 초음파 센서.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 링가이드는 소자 결합공의 바닥면에 마련되는 안내돌기와 대응되는 안내홈과, 결합 시 소자 결합공의 측면에 가압되도록 마련되는 적어도 하나 이상의 가압돌기를 포함하는 초음파 센서.

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