KR101017304B1

KR101017304B1 - 상용자동차용 압력센서의 제조방법

Info

Publication number: KR101017304B1
Application number: KR1020080125229A
Authority: KR
Inventors: 이성기
Original assignee: 이성기
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2011-03-02
Also published as: KR20100066764A

Abstract

본 발명은 상용자동차용 압력센서의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현재 자동차용 브레이크 시스템에 사용되는 압력센서의 경우 부품수가 많은 기계적 방식을 사용함으로 인해 차량의 원가 상승을 개선하여, 스트레인 측정 방식을 이용한 압저항형 압력센서를 채택함으로써, 상용차 시스템이 갖는 고온 및 진동 등의 영향을 최소화하고, 보다 정확하고 신뢰성이 높은 상용자동차용 압력센서의 제조방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 상부, 중간부, 하부로 구성된 케이스를 가공하는 단계; 상기 상부케이스와 중간부케이스를 조립하기 전에 다이어프램을 가공하는 단계; 상기 다이어프램의 하면에 스트레인게이지를 부착하는 단계; 상기 다이어프램을 연결핀을 통해 중간부케이스의 상단면에 안착시킨 후 상부케이스와 중간부케이스를 결합하는 단계; 상기 중간부케이스와 하부케이스 사이에 결합되는 만능기판과 스트레인게이지의 입출력선을 연결한 후 데이터 케이블에 접합하는 단계; 및 상기 중간부케이스와 하부케이스를 조립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용자동차용 압력센서의 제조방법을 제공한다.

압력센서, 스트레인게이지, 변형률, 선반, 드릴, 밀링, 가공

Description

상용자동차용 압력센서의 제조방법{Manufacturing method for pressure sensor for commercial vehicle}

압력센서는 압력을 감지해서 전기신호로 변환시키는 목적으로 사용되는 감지기로서, 최근 가전제품을 비롯하여 자동차, 의료 기기, 환경 관련 설비와 산업체의 대규모 시스템 제어에 이르기까지 그 응용 분야가 광범위하며, 고온, 고압, 습도 및 고진동 등의 환경에서도 사용할 수 있는 소형, 경량, 저가격의 압력센서가 요구되고 있다.

압력센서를 압력 검출방식으로 크게 분류하면 기계식, 전자식, 반도체식으로 분류할 수 있다.

기계식 압력센서에는 표 1에 나타낸 바와 같이 부르돈관 방식, 다이어프램 방식, 벨로우즈 방식이 있고, 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 기계식 압력센서는, 그 중에서도 탄성식의 부르돈관(Bourdon tube) 방식이다. 부르돈관의 형상은 나선형, C형, 헬리컬(helical)형으로 구분된다.

상기 전자식 압력센서는 기계적인 변위를 전기적인 신호로 변환하는 부분이 기계식과 다를 뿐 기본적으로는 기계식과 동일하며, 기계적인 변위를 전기적으로 감지하는 방식에 따라 분류하면 표 2에 나타낸 바와 같이 압전형, 스트레인게이지 방식의 압저항형, 차동변압기형, 인덕턴스 변화형, LVDT형이 있다.

이 중 현재 가장 많이 사용되고 있는 형태는 전자식 압력센서 중 압전형 압력센서와 스트레인게이지(Strain gage) 방식의 압저항형 압력센서가 있다.

상기 압전형 압력센서는 수정 및 세라믹이 특정한 방향으로 압력을 받게 되면 자체 내에 전압이 유기되는 현상인 압전과, 결정체에 전압을 가하면 결정이 기계적인 변형을 일으키는 현상인 역압전을 총칭하는 압전 현상을 이용하여 입력 압력에 대응된 전기적 출력을 얻을 수 있도록 설계된 압력센서이다.

압전형 압력센서의 경우에는 동적 응답 특성이 좋고, 크기가 작고 구조가 간단하며, 시간이 경과해도 그 특성이 거의 일정한 장점을 가지고 있어서 최근 폭 넓은 영역에서 사용되고 있다.

그러나 미세한 전하를 증폭기까지 전달하는 과정에서 주변 노이즈에 노출 되기 쉽다는 점과 변형이 발생하여 측정오차가 발생 할 수 있다는 점, 그리고 압전물질(Piezoelectric Material)이 온도변화에 민감하다는 단점이 있다.

상기 압저항형 압력센서는 압력이 작용하는 길이 변환장치(다이어프램, 벨로우즈, 부르돈관)에 스트레인게이지를 부착하여 작용 압력에 비례하여 변형되는 길이 변환장치의 변형량(Strain)을 측정하는 방식이다.

그런데, 압저항형 압력센서는 노이즈에 매우 강해서 정확한 압력을 측정할 수 있다는 점과, 소형이며 응답성이 빠르다는 점, 온도와 진동 및 충격의 영향이 적다는 장점이 있으나, 스트레인게이지를 부착하는 변형 감지체의 정확한 압저항 특성을 정확하게 규명하고 사용해야 한다는 단점이 있다.

최근 미국, 독일, 일본 등 압력센서 기술 선진국의 압력센서 개발 동향은 기계식에서 전자식으로 전환되어가고 있는 실정이며, 자동차용 압력센서의 경우 일부 고급 차종에 한하여 전자식으로의 교체를 진행하고 있다.

즉, 독일의 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)사의 경우 1997년 이후부터 고급 승용차에 적용되는 압력센서를 압전형 압력센서로 교체하여 사용하기 시작하였고, 이에 따라 세계적인 자동차 양산 메이커들 또한 기존 기계식 압력센서에서 전자식으로의 교체를 진행하고 있는 실정이다.

그러나 현재 자동차용 압력센서에 대한 전자식으로의 전환은 일부 고급 승용차에 국한되어 있는 실정이며, 상용자동차의 경우 운행 특성상 승용차에 비하여 가혹한 운행 조건을 갖고 있고, 압력의 발생에 따라 시스템이 가질 수 있는 고온 및 진동 등에 대한 문제 및 높은 마찰열 등의 특성으로 인한 노이즈 문제를 해결하지 못하여 현재까지도 많은 부분이 기계식 압력센서를 사용하고 있는데, 사용 부품의 수량이 10개 이상으로 많아서 그 구조가 복잡하고 형상이 크고 무거우며 신뢰성이 낮아 사용에 제한을 받고 있는 실정이다.

또한, 현재 자동차 브레이크 시스템에 사용되는 압력센서는 많은 부품이 사용되는 기계적 방식을 사용함으로 인해 차량의 원가 상승을 초래하고 있다.

최근 자동차는 생활의 필수품으로 자리 잡고 있으며, 사용 시간 또한 증가하여 보다 높은 브레이크 시스템의 안전성을 요구하고 있다. 이러한 브레이크 시스템의 핵심 부품인 압력센서의 정확도 및 신뢰성 저하는 사고를 유발할 수 있으며, 이러한 문제점을 해결하지 못할 경우 사회적으로 불안감을 조성하고 대외적인 신뢰도 역시 하락할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 압력이 다이어프램에 가해질 때 발생하는 변형률을 다이어프램의 하면에 부착된 스트레인게이지를 이용하여 측정하여 이를 압력값으로 변환함으로써, 기존의 기계식 브레이크용 압력센서가 가진 단점을 개선하여 브레이크 시스템의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 부품의 가공 표준을 확립하고, 효율적인 배선 설계 및 데이터 케이블을 선정함으로써, 시제품의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 상용자동차용 압력센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상용자동차용 압력센서의 제조방법에 있어서,

상부, 중간부, 하부로 구성된 케이스를 가공하는 단계; 상기 상부케이스와 중간부케이스를 조립하기 전에 다이어프램을 가공하는 단계; 상기 다이어프램의 하면에 스트레인게이지를 부착하는 단계; 상기 다이어프램을 연결핀을 통해 중간부케이스의 상단면에 안착시킨 후 상부케이스와 중간부케이스를 결합하는 단계; 상기 중간부케이스와 하부케이스 사이에 결합되는 만능기판과 스트레인게이지의 입출력선을 연결한 후 데이터 케이블에 접합하는 단계; 및 상기 중간부케이스와 하부케이스를 조립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 상부케이스를 가공하는 단계는 상부케이스의 상부 외주면 및 하부 내주면을 선반가공하는 나사부를 형성하는 단계; 상기 상부케이스의 중간에서 하방향으로 위치한 옆면을 육각형으로 밀링가공하여 나사체결부를 형성하는 단계; 및 상기 상부케이스의 상단에 드릴가공 및 리머가공하여 홀형태의 압력입력부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 중간부케이스를 가공하는 단계는 중간부케이스의 상부 외주면 및 하부 내주면을 선반가공하여 나사부를 형성하는 단계; 상기 중간부케이스의 하부 외표면 양측을 평면 형태로 밀링가공하여 리세스를 형성하는 단계; 상기 중간부케이스의 상단면을 평면으로 연삭하는 단계; 및 상기 중간부케이스의 상단면에 드릴가공 및 리머가공을 하여 연결핀을 수용하기 위한 핀수용홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다이어프램을 가공하는 단계는 상기 다이어프램의 외표면을 일정한 직경으로 선방가공하는 단계; 상기 다이어프램의 하면 테두리부에 드릴가공 및 리머가공하여 핀수용홈을 형성하는 단계; 및 상기 다이어프램의 테두리부를 남겨둔 채 하면에서 상방향으로 일정한 내경을 갖도록 스트레인게이지 부착부를 오목하게 형성하고, 스트레인게이지 부착면을 평면으로 연삭가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부케이스를 가공하는 단계는 상기 하부케이스의 외표면을 선반가공하여 상부에 나사부를 형성하는 단계; 및 상기 하부케이스의 하부 양측에 밀링가공을 하여 평면형태로 평행하게 리세스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으 로 한다.

또한, 상기 중간부케이스와 하부케이스를 조립하기 전에 케이블의 간섭과 절연을 위해 일정한 직경을 갖는 케이블 고정부를 가공하여 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이블 고정부를 가공하는 단계는 상기 케이블 고정부의 외표면을 일정한 직경을 갖도록 선반가공하는 단계; 및 상기 케이블 고정부의 내부면에 드릴가공하여 복수의 케이블 삽입용 홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 상용자동차용 압력센서의 제조방법에 의하면, 스트레인 측정방식 압력센서의 부품 가공 표준을 확립함으로써, 부품 성능을 향상시켜, 브레이크 시스템의 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

또한, 효율적인 배선 설계 및 데이터 케이블을 선정함으로써, 스트레인 게이지의 리드선이 서로 합선을 일으키지 않고 노이즈의 발생을 방지하여 정밀하고 재현성이 우수한 압력센서를 개발할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

본 발명은 기존 압력센서들이 갖고 있는 단점과 신뢰성을 향상시키며, 스트 레인 측정방식의 상용자동차용 압력센서를 제공한다.

본 발명은 상용차 시스템이 갖는 고온 및 진동 등의 영향을 최소화하기 위하여 스트레인 측정방식의 압저항형 압력센서를 사용한다.

본 발명에 따른 압저항형 압력센서는 상부, 중간부 및 하부케이스(10,11,12)와, 상부와 중앙부케이스(10,11) 사이에 설치된 다이어프램(13)과, 상기 다이어프램(13)의 하면에 설치된 스트레인게이지(14)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 케이스는 상부케이스(10), 중간부케이스(11), 하부케이스(12)로 구성되어 있고, 상부케이스(10)의 상단부에는 압력입력부(15)가 홀형태로 형성되어 있고, 상기 상부케이스(10)의 중간에서 하방향으로 육각형 형태로 나사체결부가 형성되어 있다.

상기 나사체결부의 내주면에는 암나사부가 형성되어 중간부케이스(11)와 체결되도록 되어 있고, 중간부케이스(11)의 상단부에는 외주면에 제1수나사부가 형성되어 나사체결부에 결합되고, 중간부케이스(11)의 하단부에도 내주면에 암나사부가 형성되어 하부케이스(12)와 체결되도록 되어 있고, 하부케이스(12)의 상단부에는 외주면에 제2수나사부가 형성되어 있다.

상기 다이어프램(13)은 탄성변형체로서 하중이 가해지면 변형을 하게 되고, 그 변형량을 스트레인게이지(14)의 저항변화로 감지하여 가해진 압력을 결정하는 것이다. 이때, 상기 다이어프램(13)의 하단면과 중간부케이스(11)의 상단면에는 핀수용홈이 형성되고, 연결핀이 다이어프램(13)과 중간부케이스(11)의 핀수용홈(17)에 각각 반씩 삽입됨으로써, 다이어프램(13)과 중간부케이스(11)가 결합되게 된다.

여기서, 스트레인 측정방식의 압력센서의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소 중의 하나인 탄성변형체의 형상은 측정하고자 하는 압력 특성, 용량 그리고 정밀도 등에 의하여 결정되며, 본 발명에서는 원형 형태를 채택한다.

또한, 상기 탄성변형체는 가해진 하중에 반응하여 스트레인게이지(14)를 부착한 지점에 집중적으로 균일한 변형률을 발생시킬 수 있어야 하기 때문에, 유한요소 해석을 통하여 압력에 비례하여 변형률이 선형적으로 변화하는 구조를 갖는 스테인레스 강 재질의 재료를 선택한다.

상기 스트레인게이지(14)는 휘스톤 브릿지 회로를 사용하고, 휘스톤 브릿지 회로(Wheastone bridge circuit)는 정밀한 비교측정을 하는 계측기의 기본회로로서, 정밀한 스트레인을 측정할 수 있으며, 이에 따라 정밀한 압력 측정을 가능하게 해 준다.

따라서, 원형의 다이어프램(13)의 변형률 측정이 용이하도록 도 3에 도시한 바와 같이, 4개의 스트레인게이지(14)를 1세트로 구성한 원형 모양의 풀 브릿지(full bridge)방식의 다이어프램용 스트레인게이지(14)를 선택한다.

도 3 내지 도 7은 스트레인 게이지의 배선 연결 원리와 배선 설계 및 데이터 케이블을 연결하는 모습을 나타낸다.

본 발명에 따른 스트레인 측정 방식의 압력센서는 입력된 압력에 비례하여 변형하는 탄성변형량을 스트레인게이지(14)의 저항 변화로 측정한다. 정밀하고 재현성이 우수한 압력센서를 개발하기 위해서는 스트레인게이지(14)의 리드선이 서 로 합선을 일으키지 않고 노이즈를 발생시키지 않도록 효율적인 배선 설계 및 데이 터 케이블의 선정이 요구된다.

스트레인게이지(14)에서 나오는 2개의 입력선과 2개의 출력선을 극의 방향에 맞게 정렬하여 중간부 및 하부케이스(11,12) 사이에 미리 설치한 만능기판 터미널에 납땜으로 접합을 한다(도 5). 그리고 다이어프램과의 쇼트를 방지하기 위하여 절연 테이프를 다이어프램(13)과 스트레인게이지(14) 리드선 사이에 붙인다(도 4).

만능기판에 연결된 스트레인 게이지의 입·출력선은 데이터 케이블에 접합이 되어서 하부케이스(12)의 하부를 통해 외부로 돌출되게 된다(도 7). 만능기판은 중간부케이스(11)와 하부케이스(12) 사이에 결합되며 경화 에폭시 수지를 이용하여 고정하게 된다(도 6).

본 발명에 따른 스트레인 측정방식의 압력센서는 외부로부터 유입되는 압력을 정확하게 측정하기 위하여 부품 조립시 완전 밀폐가 되어야 하며, 가공상의 오차는 치명적인 측정 오차를 제공하므로 부품의 정밀가공은 필수적인 요건이다.

따라서 부품의 가공 표준을 세울 필요가 있다. 본 발명의 스트레인 측정방식 압력센서의 부품 가공시 필요한 가공에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상부케이스(10)의 상부 외주면에 형성된 나사부 및 나사체결부의 암나사부는 선반가공에 의해 이루어지며, 특히 나사체결부의 암나사부는 중간부케이스(11)와 완전한 밀폐가 이루어져야 하므로 ISO 나사 가공 등급 5H 이상의 가공 정밀도를 확보하여야 한다.

상기 나사체결부의 옆면 가공은 밀링가공에 의해 이루어지고, 홀 형태의 압력입력부(15)의 경우에는 홀 내부에 버(Burr)가 존재하지 않아야 하므로 드릴 가공 후 리머 가공을 하는 것는 바람직하다.

상기 중간부케이스(11)의 상부 나사부 및 내부의 암나사부는 선반가공에 의해 이루어지며, 특히 상부케이스(10)와 조립되는 나사 가공의 경우 상부케이스(10)와 완전한 밀폐가 되어야 하므로 ISO 나사 가공 등급 5g 이상의 가공정밀도를 확보하여야 한다.

또한, 상기 중간부케이스(11) 하부의 양측면에 평행하게 형성된 리세스(19)는 밀링가공에 의해 가공하고, 중간부케이스(11)의 상단면의 경우 탄성변형체가 강체의 역할을 수행할 수 있도록 완전한 평면이 되도록 연삭가공을 수행하여야 하며, 평면도를 3/100mm 이내로 가공하여야 한다. 그리고 중간부케이스(11)의 상단면에 형성된 핀 수용홈은 드릴 가공 및 리머가공을 하는 것이 바람직하다.

상기 다이어프램(13)의 경우 옆면은 선반가공을 하고, 다이어프램(13)의 하면에 형성된 핀수용홈(17)은 탄성변형체와 중간부케이스(11) 조립시 위치를 설정하는 역할을 하므로 드릴가공 후 리머가공을 하는 것이 바람직하다.

상기 다이어프램(13)의 하면에서 오목하게 형성된 평면은 스트레인게이지(14)가 부착되어 변형량을 측정하는 부위이므로 평면도와 진직도를 3/100mm 이내로 가공하여야 한다.

중간부케이스(11)와 하부케이스(12) 사이에는 케이블의 간섭과 절연의 효과를 필요로 하기 때문에 베이클라이트 재질의 케이블 고정부(21)를 설치하고, 도 19에 도시한 바와 같이 케이블 고정부(21)의 옆면을 선반가공을 하고, 내부에 관통형성된 케이블 삽입용 홀(22)은 드릴 가공을 하며, 기계 가공시 깨짐에 유의하여 가 공을 수행한다.

하부케이스(12)의 상부에 형성된 나사부는 선반가공을 하고, 나사 가공의 경우 중간부케이스(11)와 완전한 밀폐가 되어야 하므로 ISO 나사 가공 등급 5H 이상의 가공 정밀도를 확보하여야 하며, 하부케이스(12) 하단 옆면에 평행하게 형성된 리세스(20)는 밀링가공을 한다.

압력센서 1차 시제품의 상부 케이스(10)와 중간부케이스(11)를 연결하는 나사에서 씰링이 안 되는 것을 해결하기 위하여, 다이어프램(13)과 상부케이스(10)의 접촉 부위에 알루미늄 패킹링(18)을 삽입하여 2차 시제품을 제작하였다.

상기 2차 시제품 제작 후 비누물과 에어 컴프레서를 이용하여 시일링(Sealing) 테스트를 실시한 결과 이상이 없는 것을 알 수 있었다.

시제품 성능 평가

도 8은 시제품 성능 평가를 위해 구성된 실험 장비의 구성도를 나타낸 것으 로서, 성능 평가 실험 장비의 구성은 환경 챔버(23)(Chamber), N₂ 가스저장탱크(24), 레귤레이터(25), 연결 배관(26), T형 밸브(27), 온도 컨트롤러(28), 디지털 인디케이터(29)로 구성되어 있다.

상기 구성에 의해, N₂ 가스저장탱크(24)와 레귤레이터(25)를 통하여 가스가 나오면 연결 배관(26)을 통해 도 8에 도시한 바와 같이 환경 챔버(23) 내에 설치된 시작품에 가압을 하게 되고, 변형이 일어난 다이어프램(13)에 부착되어 있는 스트레인게이지(14)의 저항을 디지털 인디케이터(29)로 변환하는 것이다.

환경챔버(23)는 0 ~ 400 ℃의 범위가 조절이 가능한 Instron 사의 제품을 사용 했으며, 레귤레이터(25)는 50 bar까지 조절이 가능한 Yamato 사의 제품을 사용하였다. 영하 20도까지의 작동온도 평가와 영하 30도까지의 보관온도 평가는 액체 질소를 사용하여 실험을 실시하였다.

1. 작동 압력 범위 평가 : 0 ~ 25 bar (개발 목표치 : ± 1~2 bar)

환경 챔버(23)를 이용하여 압력센서 시제품을 -20 ~ 100 ℃의 온도범위에서 30분 동안 유지 후, 환경 챔버(23) 내에서 성능 평가 시 개발 목표치인 ± 1~2 bar의 오차로 압력센서 시제품의 기능이 구현되어야 한다.

0 bar에서 25 bar까지 질소 가스와 레귤레이터(25)를 이용하여 2 bar 간격으로 가압하였다가, 25 bar에서 0 bar까지 2 bar 간격으로 감압하는 방법으로 평가를 진행하였다. 도 10~15는 -20, 10, 40, 70, 100 ℃에서의 작동압력 범위 평가의 결과 이다.

여기서, 검은색 실선은 디지털 인디케이터(29)에서 0 bar를 0으로 25 bar를 5000으로 디스플레이(display)되도록 한 선이며, 적색 점선은 개발 목표치의 최대 오차인 ± 2 bar를 나타내어 주는 선이다.

도시한 바와 같이 5가지의 온도 조건에서 작동압력 범위인 0 ~ 25 bar에서 개발목표치인 ± 1~2 bar이내의 오차범위 내에 존재하여 성능을 만족하는 것을 알 수 있다.

2. 작동 온도 범위 평가 : -20 ~ 100 ℃

환경 챔버(23)를 이용하여 압력센서 시작품을 -20 ~ 100 ℃의 온도범위에서 30분 동안 유지 후, 환경 챔버(23) 내에서 성능 평가 시 압력센서 시제품의 기능에 이상이 없어야 한다.

-20, 10, 40, 70, 100 ℃의 5가지의 온도에서 30분 동안 유지 후 환경 챔버 내에서 성능 평가 결과 시작품의 각 부품 및 성능에 이상이 없는 것을 확인하였다.

3. 보관 온도 범위 평가 : -30 ~ 100 ℃

환경 챔버(23)를 이용하여 압력센서 시작품을 -30 ~ 100 ℃의 온도범위에서 일정 시간 동안 유지 후, 환경 챔버(23)에서 꺼내어서 성능 평가 시 압력센서 시제품의 기능에 이상이 없어야 한다.

표 4에 나타낸 바와 같이, -30, -10, 0, 20, 40, 60, 80, 100 ℃의 8가지의 온도에서 1시간 동안 유지 후 환경 챔버에서 꺼내어 성능 평가 결과 시제품의 각 부품 및 성능에 이상이 없는 것을 확인하였다.

4. 내압성 평가 (외부 압력 50 bar에서 2초간 지속 후 각 부에 이상 없을 것)

압력센서 시제품을 상온에서 외부 압력 50 bar에서 2초간 지속 시킨 후 성능 평가 결과 시제품의 각 부품 및 성능에 이상이 없는 것을 확인하였다.

내압 시험기의 최대 가압 용량은 150 MPa이며, 오일을 압력유체로 사용하였다. 압력유체는 부스터를 통해서 가압되고 밸브들을 거쳐 시험편 내부로 유입된다.

이때 밸브(valve)를 잠금으로서 역류를 방지하고, 릴리프 밸브(relief valve)에 의 해서 외압이 일정한 상태를 유지되며, 압력 게이지(pressure gage)를 통하여 시제품에 50bar의 압력을 부과하였다. 압력용기(pressure chamber)는 내압 실험시 오일의 비산을 방지하고 외압을 유지시켜 주는 역할을 한다.

도 16 및 도 17은 내압시험기의 모식도 및 실험모습을 나타낸 것이고, 도 18은 내압 시험 후 상온에서 작동 압력을 측정해 본 결과이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상용자동차용 압력센서를 나타내는 조립도이다.

도 2는 도 1의 분해도이다.

도 3은 도 1에서 스트레인게이지의 배선연결원리를 나타내는 도면이다.

도 4는 절연 테잎 부착 및 스트레인게이지 배선 설계를 나타내는 도면이다.

도 5는 납땜으로 연결된 만능기판과 스트레인게이지를 나타내는 도면이다.

도 6은 데이터케이블을 구성한 후 경화 에폭시수지를 이용하여 고정하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 7은 배선작업이 완료된 압력센서를 나타내는 도면이다.

도 8은 시제품의 성능 평가 실험장비를 나타내는 구성도이다.

도 9는 도 8의 환경챔버에 시제품이 설치된 모습을 나타내는 도면이다.

도 10 내지 도 15는 -20,10,40,70,100℃에서 작동압력 범위 평가의 결과를 나타내는 그래프이다.

도 16은 내압시험기의 구성을 나타내는 모식도이다.

도 17은 내압시험기의 실제 시험모습을 나타내는 도면이다.

도 18은 내압성 평가 후 작동압력 평가 결과를 나타내는 그래프이다.

도 19는 케이블 고정부를 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상부케이스 11 : 중간부케이스

12 : 하부케이스 13 : 다이어프램

14 : 스트레인게이지 15 : 압력입력부

16 : 연결핀 17 : 핀수용홈

18 : 패킹링 19,20 : 리세스

21 : 케이블 고정부 22 : 케이블 삽입용 홀

23 : 환경챔버 24 : 가스저장탱크

25 : 레귤레이터 26 : 연결배관

27 : T형 밸브 28 : 온도 컨트롤러

29 : 인디케이터 30 : 펌프

31 : 부스터 32 : 게이지

33 : 시제품/보호커버

Claims

상용자동차용 압력센서의 제조방법에 있어서,

상부, 중간부, 하부로 구성된 케이스를 가공하는 단계;

상기 상부케이스와 중간부케이스를 조립하기 전에 다이어프램을 가공하는 단계;

상기 다이어프램의 하면에 스트레인게이지를 부착하는 단계;

상기 다이어프램을 연결핀을 통해 중간부케이스의 상단면에 안착시킨 후 상부케이스와 중간부케이스를 결합하는 단계;

상기 중간부케이스와 하부케이스 사이에 결합되는 만능기판과 스트레인게이지의 입출력선을 연결한 후 데이터 케이블에 접합하는 단계; 및

상기 중간부케이스와 하부케이스를 조립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용자동차용 압력센서의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 상부케이스를 가공하는 단계는 상부케이스의 상부 외주면 및 하부 내주면을 선반가공하는 나사부를 형성하는 단계;

상기 상부케이스의 중간에서 하방향으로 위치한 옆면을 육각형으로 밀링가공하여 나사체결부를 형성하는 단계; 및

상기 상부케이스의 상단에 드릴가공 및 리머가공하여 홀형태의 압력입력부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용자동차용 압력센서의 제조방법.
청구항 2에 있어서,

상기 중간부케이스를 가공하는 단계는 중간부케이스의 상부 외주면 및 하부 내주면을 선반가공하여 나사부를 형성하는 단계;

상기 중간부케이스의 하부 외표면 양측을 평면 형태로 밀링가공하여 리세스를 형성하는 단계;

상기 중간부케이스의 상단면을 평면으로 연삭하는 단계; 및

상기 중간부케이스의 상단면에 드릴가공 및 리머가공을 하여 연결핀을 수용하기 위한 핀수용홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용자동차용 압력센서의 제조방법.
청구항 3에 있어서,

상기 다이어프램을 가공하는 단계는 상기 다이어프램의 외표면을 일정한 직경으로 선반가공하는 단계;

상기 다이어프램의 하면 테두리부에 드릴가공 및 리머가공하여 핀수용홈을 형성하는 단계; 및

상기 다이어프램의 테두리부를 남겨둔 채 하면에서 상방향으로 일정한 내경을 갖도록 스트레인게이지 부착부를 오목하게 형성하고, 스트레인게이지 부착면을 평면으로 연삭가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용자동차용 압력센서의 제조방법.
청구항 4에 있어서,

상기 하부케이스를 가공하는 단계는 상기 하부케이스의 외표면을 선반가공하여 상부에 나사부를 형성하는 단계; 및

상기 하부케이스의 하부 양측에 밀링가공을 하여 평면형태로 평행하게 리세스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용자동차용 압력센서의 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중간부케이스와 하부케이스를 조립하기 전에 케이블의 간섭과 절연을 위해 일정한 직경을 갖는 케이블 고정부를 가공하여 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용자동차용 압력센서의 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이블 고정부를 가공하는 단계는 상기 케이블 고정부의 외표면을 일정한 직경을 갖도록 선반가공하는 단계; 및

상기 케이블 고정부의 내부면에 드릴가공하여 복수의 케이블 삽입용 홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용자동차용 압력센서의 제조방법.