KR20190082257A - 초음파 변환기 - Google Patents

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KR20190082257A
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 바람직하게 링 형상인 고정 요소(35)에 의해 하우징(12)과 연결된 멤브레인 컵(15)을 포함하는 초음파 변환기(10)에 관한 것으로, 상기 고정 요소는 멤브레인 컵(15)을 이 멤브레인 컵(15)의 세로축(18)에 대하여 적어도 간접적으로 그 외부 직경에서 반경 방향으로 둘러싼다.

Description

초음파 변환기
본 발명은, 청구항 1의 전제부에 따른 초음파 변환기에 관한 것이다.
이와 같은 초음파 변환기가 출원인의 DE 10 2012 200 639 A1호로부터 공지되어 있다. 공지된 초음파 변환기는, 서로 연결된 복수의 어셈블리 또는 부품, 특히, 탄성 재료로 이루어진 결합 해제 링의 개재 하에 고정 요소에 의해 하우징과 연결된 멤브레인 컵(membrane cup)으로 형성된다. 멤브레인 컵은, 초음파 영역에서 멤브레인 컵에 진동을 여기하기 위한 압전 요소를 수용하거나 고정하는 데 이용되는 한편, 통상적으로 사출 성형 부품으로서 형성되는 하우징은 예를 들어 수용 전자 장치를 수용하고 자동차의 범퍼에 초음파 변환기를 고정하는 데 이용되며, 이 경우 하우징은 동시에 접속 플러그를 형성하고, 이 접속 플러그를 통해 초음파 변환기가 자동차의 케이블 하니스(cable harness)의 메이팅 플러그와 연결될 수 있다. 탄성 재료로 이루어진 결합 해제 링은, 멤브레인 컵으로부터 하우징으로 가급적 진동이 전달되지 않도록 하는 데 이용된다. 상기 공보로부터 공지된 초음파 변환기에서는, 링 형상의 고정 요소가 나사 연결부에 의해서 하우징의 외부 둘레에 고정된다. 그 밖에, 하우징과 고정 요소 사이에 있는 나사 연결부 대신, 고정 요소를 통해 멤브레인 컵을 하우징에 고정하거나 위치시키는 래칭 연결부도 공지되어 있다. 하우징의 외벽에 배치된 고정 요소는, 매우 간단한 고정이 가능하다는 장점이 있는데, 그 이유는 고정 요소에 대한 접근성이 매우 우수하기 때문이다.
청구항 1의 특징들을 갖는 초음파 변환기는, 고정 요소가 외부의 (기계적) 영향으로부터 매우 우수하게 보호되어 배치된다는 장점이 있다. 그 결과, 가급적 큰 기계적 내구성의 관점에서 고정 요소를 특별하게 설계할 필요가 없어진다. 더 나아가 고정 요소가 본 발명에 따라 하우징 내부에 배치됨으로써, 고정 요소와 하우징 사이에 있는 연결부의 디자인에 따라, 고정 요소의 연결이 (의도치 않게) 풀려서 멤브레인 컵이 하우징으로부터 분리되는 상황이 적어도 어려워진다. 또한, 하우징에 의해 보호된 고정 요소의 배치에 의해, 고정 요소는 적은 요건으로 인해 매우 비용 효율적으로 제조될 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에 따라, 고정 요소가 하우징과의 형상 결합 방식 및/또는 강제 결합 방식의 연결을 위해, 하우징 내의 고정 요소를 위한 수용 영역 내부에 적어도 국부적으로 반경 방향으로 배치되는 구성이 제안된다. 이와 같은 초음파 변환기 설계 방식은, 예를 들어 도입부에 언급된 종래 기술에서와 같은 나사 연결부를 통해, 또는 예를 들어 래칭 연결부를 통해서도, 고정 요소를 하우징과 연결할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 초음파 변환기의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 열거되어 있다.
나사 연결부와 달리, 고정 요소와 하우징 간의 연결을 보장하기 위해 고정 요소를 위한 최소 조임 토크 등이 설정 및 모니터링될 필요가 없는, 매우 간단한 조립의 이유에서, 고정 요소를 하우징에 고정하는 작업이 래칭 연결부를 통해 수행되는 점이 제안되었으며, 이 경우 래칭 연결부는 고정 요소에 반경 방향 외측으로 돌출하는 하나 이상의 래칭 요소를 구비하고, 이 래칭 요소는 적어도 거의 정반대 형상인 래칭 개구와 상호 작용하며, 이 래칭 개구는 하우징에 있는 수용 영역의 영역에서 적어도 수용 영역의 내벽의 영역에 형성된다. 여기서 적어도 거의 정반대 형상인 래칭 개구란, 래칭 요소가 특히 조립 방향에 대해 수직으로 진행하는 방향으로 간극을 두고 래칭 개구 내에 배치될 수 있다는 의미이다.
마지막으로 언급된 제안의 개선예에서는, 래칭 개구가 관통 개구로서 형성되는 구성이 소개된다. 관통 개구는, 하우징 외부면으로부터 래칭 요소로의 접근을 가능케 함으로써, 한 편으로는 래칭 연결부의 형성과 관련하여 외관 검사(visual inspection)가 가능해지고, 다른 한 편으로는 매우 간단한 해체가 가능해진다는 장점이 있다. 특히, 래칭 요소가 하우징의 외부면 상의 관통 개구를 넘어 돌출하지 않으면, 하우징의 외벽에 의한 래칭 요소의 기계적 보호도 보장된다.
래칭 연결을 다시 풀기 위해, 또는 래칭 연결의 형성 시 필요한 조립력을 제한하기 위해, 하나 이상의 래칭 요소가 탄성적으로 변형될 수 있거나 움직일 수 있는 래칭 요소로서 형성되는 구성이 제안된다.
특별히 보호된 고정 요소 및 하우징으로의 단차 없는 전이를 가능하게 하는 구조적으로 바람직한 또 다른 일 실시예에서는, 고정 요소가 하우징으로부터 세로 방향으로 먼 쪽을 향하는 측에, 하우징의 외부 윤곽에 매칭되고 이 외부 윤곽과 동일 평면에서 마감되는 외부 윤곽을 가지며, 하우징으로부터 먼 쪽을 향하는 고정 요소의 단부면이 수용 영역의 단부면과 동일 평면에서 마감되는 구성이 제안된다.
결합 해제 링을 사용하는 경우에, 이 결합 해제 링에 의해서 수용 영역의 밀봉을 달성하기 위하여, 고정 요소가 반경 방향 내부로 돌출하는 핀치(pinch) 섹션을 가지고, 이 핀치 섹션이, 하우징과 멤브레인 컵 사이에 배치되어 탄성적으로 형성된 결합 해제 링과 상호 작용하는 구성이 제안된다.
하나 이상의 래칭 요소 및 이 하나 이상의 래칭 요소와 상호 작용하는 래칭 개구가 각각 대략 직사각형으로 형성되는 경우, 멤브레인 컵의 세로 방향으로 관찰했을 때 상대적으로 작은 설치 공간을 필요로 하고 기계적으로 매우 견고한 래칭 연결부가 달성되며, 이 경우 래칭 요소 및 래칭 개구의 주 연장 방향은 멤브레인 컵의 세로축에 대해 수직으로 진행한다.
하우징에 대해 정의된 회전각 위치에 고정 요소를 배치하기 위하여, 특히 래칭 요소가 래칭 개구에 대한 회전각 위치에 대해 간극을 두고 배치되는 일 실시예에서, 고정 요소 및 하우징에 각각 하나 이상의 센터링 수단이 형성되는 구성이 제안되며, 이 경우 센터링 수단들이 상호 작용하여 고정 요소를 하우징에 대해 정의된 상대 각도 위치에 위치시킨다.
본 발명의 또 다른 장점들, 특징들 및 세부 사항은 바람직한 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명 및 도면을 참조한다.
도 1은 초음파 변환기의 간소화된 종단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 초음파 변환기에서 사용되는 바와 같은 하우징 및 고정 요소의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 각각 도 1에 따른 초음파 변환기의 상이한 조립 가능성들을 설명하기 위한 간소화된 종단면도이다.
각각의 도면에서, 동일한 요소들 또는 동일한 기능을 갖는 요소들에는 동일한 참조 부호가 부여되어 있다.
도 1에는, 자동차 내에서 운전자 보조 시스템의 구성 부품으로서 이용되는 바와 같은 초음파 변환기(10)가 매우 간략하게 도시되어 있다.
특히, 초음파 변환기(10)는 자동차의 범퍼 영역에 배치되거나 고정되고, 예를 들어 주차 동작 중에 객체에 대한 거리를 측정하는 데 이용된다. 이 경우, 본래 공지된 바와 같이, 초음파 변환기(10)에 의해 초음파 영역에서의 음파가 발생하여 상기 객체에 의해 반사되며, 이때 음파의 신호 전파 시간으로부터 초음파 변환기(10)와 검출된 물체 간의 거리가 추론된다. 부가적으로, 통상 범퍼의 영역에는 상기와 같은 복수의 초음파 변환기(10), 예를 들어 4개의 초음파 변환기(10) 또는 6개의 초음파 변환기(10)가 서로 간격을 두고 배열된다.
도면들에 도시된 초음파 변환기(10)는, 접속 플러그(13)의 영역에서 복수의 전기 플러그 접속 러그(14)를 둘러싸는 플라스틱 소재의 하우징(12)을 구비한다. 플러그 접속 러그(14) 또는 접속 플러그(13)는, 자동차의 케이블 하니스의 (도시되지 않은) 메이팅 플러그와 연결될 수 있다. 더 나아가, 하우징(12)은, 언급한 범퍼의 영역에 초음파 변환기(10)를 고정하는 데 이용되며, 이를 위해 경우에 따라서는 도면에 도시되지 않은 추가 고정 요소 등이 제공될 수 있다. 특히, 음파의 원하는 방사 특성에 도달하기 위하여, 초음파 변환기(10) 또는 하우징(12)을 범퍼 내의 정의된 위치에 배치하는 점이 제안된다.
하우징(12)은, 금속으로 이루어져 딥 드로잉 방법 또는 압출에 의해 형성된 멤브레인 컵(15)과 연결된다. 멤브레인 컵(15)은 블라인드 홀 형상의 리세스(16)를 구비하며, 이 경우 리세스(16)의 바닥 영역(17)에는 도면에 도시되지 않은, 특히 압전 요소 형태의 음향 변환 요소가 배치되고, 이 음향 변환 요소는 멤브레인 컵(15) 또는 바닥 영역(17)과 기능적으로 연결되어 있다. 특히, 하우징(12) 내에 배치된, 마찬가지로 도면에 도시되지 않은 전자 회로와 연결된 압전 요소를 이용하여, 멤브레인 컵(15) 또는 바닥 영역(17)이 원하는 유형 및 방식으로 진동하도록 여기된다. 더 나아가, 멤브레인 컵(15)은, 멤브레인 컵(15)의 세로축(18)에 대해 수직으로, 하우징(12) 쪽을 향하는 측에 반경 방향으로 주변을 둘러싸고 외부로 돌출하는 고정 플랜지(19)를 구비한다.
멤브레인 컵(15)은, 하우징(12)의 수용 영역(22) 내에서 고정 플랜지(19) 쪽을 향하는 측에 수용된다. 반경 방향으로 주변을 둘러싸는 하우징 벽(23)에 의해서 제한된 수용 영역(22)은, 더 나아가 세로축(18)에 대해 수직으로 배치되고 반경 방향으로 주변을 둘러싸는 축 방향 정지면(24)의 영역에 복수의 융기부(26, 27)를 구비하며, 이들 융기부도 마찬가지로 특히 세로축(18) 둘레를 반경 방향으로 둘러싸면서 세로축(18)에 대해 상이한 간격으로 배열될 수 있다. 도시된 실시예에서, 하우징 벽(23)의 내벽(28)은, 수용 영역(22)의 내부 직경이 하우징(12)의 하우징 커버(29)의 방향으로 점차 감소하도록, 세로축(18)에 대해 약간 원추형으로 형성된다.
수용 영역(22)은, 탄성 재료로 이루어진 결합 해제 링(30)의 개재 하에 반경 방향으로 멤브레인 컵(15)을 둘러싼다. 특히 탄성 중합체로 이루어진 결합 해제 링(30)은, 축 방향으로 멤브레인 컵(15)의 고정 플랜지(19)와 수용 영역(22)의 정지면(24) 사이에 배치된다. 또한, 도시된 실시예에서, 결합 해제 링(30)은 수용 영역(22)을 제한하는 수용 영역(22)의 단부면(32)과 동일 평면에서 마감된다. 중요한 것은, 멤브레인 컵(15)과 하우징(12) 간에 직접적인 접촉이 일어나지 않도록 결합 해제 링(30)이 배치되는 점이다. 세로축(18)에 대해 정의된 회전각 위치에서 실시되는, 하우징(12)에 멤브레인 컵(15)을 축 방향으로 고정하는 작업은, 리테이너 링(36) 형태의 고정 요소(35)에 의해 수행된다.
고정 요소(35)는 특히 플라스틱 사출 성형 부품의 형태로 형성되고, 래칭 연결부(38)에 의해 초음파 변환기(10)의 하우징(12)과 연결된다. 도시된 실시예에서, 래칭 연결부(38)는 하우징(12)의 수용 영역(22)에, 세로축(18)에 대하여 반경 방향으로 주변을 둘러싸는 복수의 래칭 개구(39)를 포함하며, 이들 래칭 개구는 바람직하게 서로에 대해 동일한 크기의 각도 간격으로 배열된다. 도시된 실시예에서, 래칭 개구(39)는 관통 개구(41)의 형태로 장공 형상으로 형성되어 있고, 세로축(18)에 대해 수직으로 배향 정렬된 주 연장 방향을 갖는다. 래칭 개구들(39)은, 리테이너 링(36)에 형성된, 도 2에서만 볼 수 있는 래칭 요소들(42)과 각각 협력한다. 래칭 요소(42)는, 러그 형태의 연결 요소(43)를 통해 리테이너 링(36)에 일체로 형성되고, 세로축(18)에 대하여 반경 방향 외측으로 돌출한다. 연결 요소(43)에 의해, 래칭 요소(42)가 반경 방향 내측으로 탄성적으로 삽입될 수 있거나 움직일 수 있게 배치된다. 특히, 래칭 요소(42)의 형상은 래칭 개구(39)의 형상에 매칭되는데, 다시 말해 래칭 요소는 대략 직사각형으로 형성되고, 세로축(18)에 대해 수직으로 진행하는 주 연장 방향을 갖는다. 이 경우, 주연 방향으로의 래칭 요소(42)의 길이가 래칭 개구(39)의 상응하는 길이보다 약간 더 짧을 수 있고, 그럼으로써 래칭 개구(39)와 래칭 요소(42) 사이에 (약간의) 회전각 간극이 존재할 수 있다.
또한, 하우징(12)의 수용 영역(22)에 리테이너 링(36)을 위치 올바르게 배향하기 위해 센터링 수단(45)이 제공된다. 센터링 수단(45)은 예를 들어 리테이너 링(36)의 외벽으로부터 돌출하는 캠(46)을 포함하며, 이 캠은 수용 영역(22) 내에 있는 정반대 형상의 리세스(47) 내에 맞물린다.
특히 도 1을 참조해서 알 수 있듯이, 약간 원추형으로 형성된 리테이너 링(36)의 외부 윤곽(48)은, 이 외부 윤곽(48)이 동일 평면에서 외부 윤곽(49)으로 전이되도록, 하우징 벽(23)의 외부 윤곽(49)에 매칭된다.
리테이너 링(36)은, 이 리테이너 링(36)이 장착된 상태에서 수용 영역(22)의 단부면(32)과 동일 평면에서 마감되는 (하부) 단부면(51)을 가지며, 하우징(12)에 대해 상대적인 리테이너 링(36)의 조립 방향이 화살표(52)로 표시되어 있다(도 3, 도 4). 또한, 리테이너 링(36)은, 반경 방향 내부로 돌출하고 주변을 둘러싸는 핀치 섹션(53)을 구비하며, 이 핀치 섹션은 멤브레인 컵(15)의 외벽에 결합 해제 링(30)을 지지하는 데 이용된다. 또한, 도 1을 참조해서 알 수 있듯이, 멤브레인 컵(15)의 고정 플랜지(19)와 하우징(12) 내 수용 영역(22)의 정지면(24) 사이에는, 결합 해제 링(30)을 수용하기 위한 자유 공간(54)이 형성된다.
하우징(12)에 멤브레인 컵(15), 결합 해제 링(30) 및 리테이너 링(36)을 조립하는 작업은, 도 3 및 도 4의 도해에 상응하게 상이한 유형 및 방식으로 수행될 수 있다. 도 3에는, 멤브레인 컵(15)이 결합 해제 링(30)과 함께 이미 하우징(12)의 수용 영역(22) 내부에 설치 또는 배치되어 있는 경우가 도시되어 있다. 이 경우, 래칭 연결부(38)를 도 1에 상응하게 리테이너 링(36)과 하우징(12) 사이에 형성하기 위하여, 리테이너 링(36)이 이어서 도 3에 도시된 위치로부터 화살표(52)의 방향으로 움직인다.
그와 달리, 도 4에는, 멤브레인 컵(15)이 결합 해제 링(30) 및 리테이너 링(36)과 함께 사전 조립된 경우가 도시되어 있다. 이와 같이 형성된 어셈블리(55)는 이어서 화살표(52)의 방향으로 하우징(12)의 수용 영역(22) 내부로 삽입되며, 이때 래칭 연결부(38)가 형성된다.
지금까지 기술한 초음파 변환기(10) 또는 고정 요소(35)는, 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 유형 및 방식으로 변경 또는 변형될 수 있다. 다만, 고정 요소(35) 또는 리테이너 링(36)이 적어도 국부적으로 초음파 변환기(10)의 하우징(12)의 반경 방향 내부에 수용된다는 점이 중요하다.

Claims (10)

  1. 멤브레인 컵(15)을 상기 멤브레인 컵(15)의 세로축(18)에 대하여 적어도 간접적으로 그 외부 직경에서 반경 방향으로 둘러싸는, 바람직하게 링 형상인 고정 요소(35)에 의해 하우징(12)과 연결된 멤브레인 컵(15)을 포함하는 초음파 변환기(10)에 있어서,
    상기 고정 요소(35)가 하우징(12)과의 형상 결합 방식 및/또는 강제 결합 방식의 연결을 위해, 하우징(12) 내의 고정 요소(35)를 위한 수용 영역(22) 내부에 적어도 국부적으로 반경 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
  2. 제1항에 있어서, 고정 요소(35)가 래칭 연결부(38)에 의해 하우징에 고정되며, 상기 래칭 연결부는 고정 요소(35)에 반경 방향 외측으로 돌출하는 하나 이상의 래칭 요소(42)를 구비하고, 상기 래칭 요소는 적어도 거의 정반대 형상인 래칭 개구(39)와 상호 작용하며, 상기 래칭 개구는 수용 영역(22)에서 적어도 상기 수용 영역(22)의 내벽(28)의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
  3. 제2항에 있어서, 래칭 개구(39)가 관통 개구(41)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 하나 이상의 래칭 요소(42)가 탄성적으로 움직일 수 있는 래칭 요소(42)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소(35)가 하우징(12)으로부터 세로 방향으로 먼 쪽을 향하는 측에, 하우징(12)의 외부 윤곽(49)에 매칭되고 상기 외부 윤곽과 동일 평면에서 연장되는 외부 윤곽(48)을 가지며, 하우징(12)으로부터 먼 쪽을 향하는 고정 요소(35)의 단부면(51)이 수용 영역(22)의 단부면(32)과 동일 평면에서 마감되는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소(35)는 반경 방향 내부로 돌출하는 핀치 섹션(53)을 가지며, 이 핀치 섹션은 하우징(12)과 멤브레인 컵(15) 사이에 배치되어 탄성적으로 형성된 결합 해제 링(30)과 상호 작용하는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 래칭 요소(42) 및 상기 하나 이상의 래칭 요소(42)와 상호 작용하는 래칭 개구(39)가 각각 대략 직사각 형상으로 형성되며, 이때 주 연장 방향은 멤브레인 컵(15)의 세로축(18)에 대해 수직으로 진행하는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소(35) 및 하우징(12)에 각각 하나 이상의 센터링 수단(45)이 형성되며, 이들 센터링 수단(45)이 상호 작용하여, 고정 요소(35)를 하우징(12)에 대해 정의된 회전각 위치에 위치시키는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 반경 방향으로 주변을 둘러싸는 멤브레인 컵(15)의 고정 플랜지(19)와, 반경 방향으로 주변을 둘러싸는 수용 영역(22)의 정지 영역(24) 사이에 자유 공간(54)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소(35)가 플라스틱 사출 성형 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 초음파 변환기.
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