KR102267037B1 - 압력 센서 어셈블리 - Google Patents

Abstract

압력 센서 어셈블리가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리는 내부에 유로가 마련되어 있는 바디부와, 바디부의 상부에 결합하는 센서 하우징과, 센서 하우징의 내부에 마련되며 바디부를 통해 유체의 압력을 감지하는 센싱부와, 센서 하우징을 관통하면서 일단은 내부에서 센싱부와 전기적으로 연결되고 타단은 외부에서 전자제어장치와 전기적으로 연속되는 리드부를 포함하되, 센싱부는 그라운드 연결을 위한 컨택 플레이트를 포함하는 기판과, 기판과 전기적으로 연결되는 칩 디바이스와, 칩 디바이스를 지지하며 바디부와의 사이에 마련되는 써포트를 포함한다.

Description

압력 센서 어셈블리{Pressure Sensor Assembly}

본 발명은 압력 센서 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콤팩트한 압력 센서 어셈블리에 관한 것이다.

차량은 제동을 위한 브레이크 시스템을 필수적으로 구비한다. 일반적으로 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 기구적으로 연결된 진공 부스터를 이용하여 제동에 필요한 액압을 휠에 공급하였으나, 최근에는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달변위센서로부터 운전자의 제동 의지를 전기적 신호로 전달받아 제동에 필요한 액압을 휠에 공급하는 전자제어식 브레이크 시스템이 많이 사용되고 있다.

전자제어식 브레이크 시스템은 휠 브레이크 측으로 전달되는 제동 액압을 조절하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브, 어큐뮬레이터, 펌프 등이 장착된 모듈레이터블록(Hydraulic Control Unit;HCU)과, 상기 구성요소들을 전기적으로 제어하기 위한 전자제어장치(Electronic Control Unit;ECU)를 포함한다.

또한, 전자제어식 브레이크 시스템은 상술한 바와 같이 브레이크 페달의 답력에 의해 발생되는 액압을 감지하기 위한 압력 센서를 포함하며, 이 압력센서도 모듈레이터블록에 장착된다. 즉, 모듈레이터블록은 압력센서를 설치하기 위한 내부 공간이 필요해지며, 이에 따라 요구되는 공간만큼 모듈레이터블록의 사이즈가 커지며 관련 비용 및 무게가 증가하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 센서 제조업체들은 제품의 소형화를 중점적으로 연구하고 있다.

한국 공개특허 제10-2013-0087431호(2013.08.06) 일례로, 상기 문헌은 콤팩트한 압력 센서 조립체에 관한 것으로, 압력센서와 연결되는 인쇄회로기판을 하우징의 종축인 길이방향으로 장착함으로써 센서의 크기에 구속되지 않으면서 콤팩트화를 구현하고 있다. 하지만, 이러한 구조는 하우징의 구조가 복잡해져 가공이 용이하지 않기 때문에 결국 제조 비용을 높이는 요인이 되고 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리는 내부 공간을 효율적으로 활용하여 콤팩트화를 도모하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 유로가 마련되어 있는 바디부와, 바디부의 상부에 결합하는 센서 하우징과, 센서 하우징의 내부에 마련되며 바디부를 통해 유체의 압력을 감지하는 센싱부와, 센서 하우징을 관통하면서 일단은 내부에서 센싱부와 전기적으로 연결되고 타단은 외부에서 전자제어장치와 전기적으로 연속되는 리드부를 포함하되, 센싱부는 그라운드 연결을 위한 컨택 플레이트를 포함하는 기판과, 기판과 전기적으로 연결되는 칩 디바이스와, 칩 디바이스를 지지하며 바디부와의 사이에 마련되는 써포트를 포함하는 압력 센서 어셈블리가 제공될 수 있다.

또한, 상기 컨택 플레이트는 좌우 한 쌍으로 마련되며, 상호 이격하여 상기 칩 디바이스를 그 안쪽에 수용할 수 있다.

또한, 상기 컨택 플레이트의 고정단은 상기 기판에 결합되고, 자유단은 상기 센서 하우징에 접촉하도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 센서 하우징은 원통의 중공 튜브 형태로 마련되는 쉴드와, 쉴드의 상부에 결합하는 쉴드커버를 포함하고, 상기 컨택 플레이트는 상기 쉴드에 전기적으로 접촉할 수 있다.

또한, 상기 컨택 플레이트는 탄성을 가지도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 컨택 플레이는 사이가 이격된 포크 형태로 마련될 수 있다.

또한, 상기 써포트는 상기 칩 디바이스를 안치하는 안치홈과, 상기 컨택 플레이트가 위치한는 컨택홀과, 상기 바디부와 상기 칩 디바이스를 연결하기 위한 본딩홀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 써포트는 결합되는 상기 바디부의 회전 방지를 위한 단차부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 써포트는 비전도성 소재로 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리는 컨택 플레이트를 갖는 기판을 이용하여 그라운드 접속을 하기 때문에 내부 구조가 단순해질 뿐만 아니라 조립 공정도 종래 대비 줄어들기 때문에 제조 효율이 매우 높아진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리는 컨택 플레이트를 갖는 기판을 이용하여 그라운드 접속이 가능하기 때문에 센싱부와 바디부 사이에 배치되는 써포트를 비전도성 소재로 마련할 수 있어 제조 비용을 크게 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리는 써포트가 합성수지재로 마련되기 때문에 칩 디바이스를 안착하기 위한 안착홈과, 컨택 플레이트가 배치되는 컨택홀 등을 성형 공정을 통해 용이하게 형성할 수 있으며, 각 부재들을 써포트 내부에 서로 분리 배치되도록 할 수 있어 보다 콤팩트한 내부 구조를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리가 모듈레이터블록 및 전자제어장치와 연결된 상태를 간략하게 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리의 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리의 칩 디바이스와 바디부의 결합 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리의 접지 그라운드를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리의 조립 동작을 설명하기 위한 도면이다.

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 아니 되며, 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.

차량의 전자제어식 브레이크 시스템은 상술한 바와 같이 크게 마스터실린더와 연결 형성되어 브레이크 액압이 경유하는 모듈레이터블록(Hydraulic Control Unit;HCU)과, 모듈레이터블록과 조립되며 브레이크 액압을 전기적으로 제어하는 전자제어장치(Electronic Control Unit;ECU)를 포함할 수 있다.

모듈레이터블록(HCU)에는 마스터실린더로부터 발생된 제동유압이 휠 브레이크 측으로 전달되도록 제동유압을 조절하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브와, 제동 작동시 오일을 펌핑하기 위함 펌프 및 펌프를 구동시키는 모터와, 펌프 구동에 의해 토출되는 오일의 압력 맥동을 저감시키기 위한 어큐뮬레이터와, 전자제어장치와 전기적으로 접속되고 마스터실린더에서 형성된 브레이크 액압을 감지하는 압력 센서 (어셈블리) 등이 콤팩트하게 장착된다. 전자제어장치(ECU)는 상술한 구성요소들을 효과적으로 제어한다.

차량의 전자제어식 브레이크 시스템은 전자제어장치의 제어 동작과, 압력 센서와 솔레노이드밸브와 유압회로의 구성 및 배치 등에 의해 안티록 브레이크 시스템(ABS), 전자 제어 유압브레이크 시스템(EHB), 차량 자세 제어 시스템(ESC) 등의 다양한 방식으로 제어될 수 있다. 이러한 전자제어식 브레이크 시스템은 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리는 전자제어식 브레이크 시스템에 마련되어 마스터실린더로부터 발생된 브레이크 액압을 측정하며, 이를 이용하여 차량의 전자제어장치는 제동 유압을 제어하면서 안정된 제동력을 휠에 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리가 모듈레이터블록에 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면, 전자제어식 브레이크 시스템(1)에 있어서 압력 센서 어셈블리(10)는 마스터실린더로부터 형성된 브레이크 액압이 경유하도록 보어(2)가 형성된 모듈레이터블록(3)에 결합 설치되며, 압력 센서 어셈블리(10)의 상측에 이격 배치된 전자제어장치(4)의 PCB와 전기적으로 연결되어 브레이크 액압을 감지한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리를 도시한 결합 사시도이며, 도 3은 도 2의 분해 사시도이다.

도면들을 참조하면, 본 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 모듈레이터블록(3)의 보어(2)에 압입 결합되며 마스터실린더측 유로와 연결되도록 유로(23)가 형성된 바디부(20)와, 바디부(20)의 상부에 결합하는 센서 하우징(30)과, 센서 하우징(30) 내부에 마련되어 유체의 압력을 감지하는 센싱부(40)와, 센서 하우징(30)을 관통하면서 일단은 센서 하우징 내부에서 센싱부(40)와 접속하고 타단은 센서 하우징(30)의 상측으로 돌출되어 외측에서 전자제어장치(4)의 PCB와 접속되는 리드부(60)를 포함할 수 있다.

상기와 같이 마련되는 압력 센서 어셈블리(10)는 바디부(20)의 유로(23)를 통해 유입되는 유체의 액압 변화를 센싱부(40)를 통해 감지하고, 감지된 신호는 리드부(60)를 통해 전자제어장치(4)로 전달한다.

바디부(20)는 바디케이싱(21)과, 센서 하우징(30)이 결합하는 인너바디(22)를 포함한다. 바디케이싱(21)은 베이스 바디케이싱(21a)과 플랜지 바디케이싱(21b)을 포함하며, 인너바디(22)는 바텀 인너바디(22a)와 탑 인너바디(22b)를 포함할 수 있다.

바디케이싱(21)과 인너바디(22)는 대체적으로 직경이 서로 다른 원통형으로 마련되며, 유로(23)는 바디케이싱(21)과 인너바디(22)의 중심을 수직 방향으로 관통하도록 마련된다.

인너바디(22)는 원통형의 바디케이싱(21) 상부에 다단으로 단차지도록 형성된다. 바텀 인너바디(22a)는 원통형으로 마련되고, 탑 인너바디(22b)는 적어도 둘레방향 일측을 면 가공하여 후술할 써포트(50)와 결합 시 상대 회전을 방지할 수 있다. 여기서, 본 실시 예의 탑 인너바디(22b)에 마련되는 회전방지수단은 장방형의 절단면을 일례로 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 사면체, 오면체, 육면체 등의 다른 다면체 및 슬롯 형상, 원통형 등의 비원형 형태도 채용할 수 있다. 탑 인너바디(22b)의 상면에는 압력을 측정하기 위한 센싱 엘리먼트(25)가 마련된다. 본 실시 예에서 센싱 엘리먼트(25)로는 유체의 압력 변화를 측정할 수 있는 최소형 압력 변환기로서 마이크로퓨즈드 실리콘 스트레인 게이지(Micro-fused silicone strain gage:MSG)가 이용될 수 있다.

센서 하우징(30)은 바디부(20)의 상부에 결합한다. 센서 하우징(30)은 도 1에 도시된 바와 같이 원통의 중공 튜브 형태로 마련되어 내부에 센싱부(40)가 위치할 공간을 형성하는 쉴드(31)와, 쉴드(31)의 상부에 결합하는 쉴드커버(33)를 포함할 수 있다. 쉴드커버(33)는 소정의 두께로 마련되며 리드부(60)가 관통하는 리드홀(미도시)을 두께 방향으로 복수개 구비할 수 있다. 리드부(60)에 대해서는 후술한다.

센싱부(40)는 유체의 압력을 감지하기 위하여 일측은 바디부(20)의 상부에 마련되는 센싱 엘리먼트(25)와 와이어 본딩되며, 타측은 리드부(60)와 전기적으로 접촉된다. 자세히 도시하지는 않았지만, 바디부(20)의 내부 유로(23)와 접촉하는 센싱 엘리먼트(25)의 바닥에는 다이아프램(미도시)이 마련되어 있어서 유체의 압력 변화가 효과적으로 모니터링될 수 있다. 즉, 센싱부(40)는 센싱 엘리먼트(25)로부터 유체의 압력을 감지하고, 감지된 압력 상태에 근거해서 출력 신호를 발생시키며, 발생 신호는 외부 소스 예를 들어 전자제어장치(4)의 PCB로 전달될 수 있도록 한다.

구체적으로, 센싱부(40)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 리드부(60)에 전기적으로 접촉하도록 마련되는 기판(41)과, 기판(41)과 전기적으로 연결되는 칩 디바이스(45)와, 칩 디바이스(45)와 바디부(20) 사이에 마련되는 써포트(50)를 포함한다.

기판(41)은 복수의 리드부(60)와 접촉할 수 있도록 복수의 접점 패드(42)를 상부에 구비하며, 그 하부에는 그라운드 연결을 위한 컨택 플레이트(43)를 포함한다.

컨택 플레이트(43)는 프레임 그라운드를 위한 금속판재로, 기판(41)의 하부에 땜과 같은 본딩을 통해 마련될 수 있다. 컨택 플레이트(43)는 도시된 바와 같이 좌우 한 쌍으로 마련될 수 있다. 컨택 플레이트(43)는 사이에 이격 공간이 형성된 포크 형태로 마련될 수 있으며, 나아가 기판(41)에 접속되어 있는 고정단의 반대편인 자유단은 일부가 안쪽으로 밴딩 마련되어 탄성을 가질 수 있다. 컨택 플레이트(43)는 센서 하우징(30)의 쉴드(31)에 이 탄성력에 의해 전기적으로 접촉한다.

칩 디바이스(45)는 여러 블록을 개별적으로 기능하는 칩으로 구현한 후 수동 소자들까지 결합시킨 System in Package(이하, SiP) 디바이스를 이용할 수 있다. 칩 디바이스(45)는 도시된 바와 같이 써포트(50)에 안치된 상태에서 기판(41) 및 바디부(20)의 센싱 엘리먼트(25)와 각각 전기적으로 접촉하도록 마련된다. 일례로, 칩 디바이스(45)와 기판(41)은 핀 방식으로 연통될 수 있으며, 칩 디바이스(45)와 센싱 엘리먼트(25)는 복수의 가느다란 와이어(46)로 본딩될 수 있도록 와이어 접합 패드(미도시) 방식으로 연통될 수 있다.

상기와 같이 마련되는 센싱부(40)는 좌우 한 쌍으로 마련되는 컨택 플레이트(43)의 안쪽에 상호 분리 이격하여 칩 디바이스(45)가 수용되어 있기 때문에 사이즈 및 공간 제약이 있는 압력 센서 어셈블리(10)의 내부에 보다 콤팩트하게 설치될 수 있다.

한편, 본 실시 예에 따르면 각 부품들(20,40)이 센서 하우징(30)의 한정된 내부 공간에 안정적이며 효율적으로 고정 배치될 수 있도록 써포트(50)가 더 마련된다.

써포트(50)는 하부가 개방된 원통형으로 마련된다. 구체적으로, 써포트(50)는 원통형의 써포트바디(51)와, 칩 디바이스(45)를 안치하기 위한 안치홈(52)과, 컨택 플레이트(43)가 배치되는 한 쌍의 컨택홀(53)과, 바디부(20)와 칩 디바이스(45)를 전기적으로 연결하기 위한 본딩홀(54)을 포함한다.

안치홈(52)은 써포트바디(51)의 상면에 마련되며, 칩 디바이스(45)의 측면과 바닥면을 견고히 고정할 수 있도록 장방형의 형태를 가질 수 있다. 컨택홀(53)은 써포트바디(51)의 상면 일부와 측면 전체를 개구하여 마련되며, 본딩홀(54)은 써포트(50)의 상면 일부와 측면 일부를 개구하여 마련될 수 있다. 본딩홀(54)의 전방에는 써포트(50)와 결합되는 바디부20)의 회전 방지를 위한 단차부(55)가 마련될 수 있다.

한편, 본 실시 예에 따른 써포트(50)는 도 5에 도시한 바와 같이 그라운드가 기판(41)과 컨택 플레이트(43)와 쉴드(31)를 통해 이루어지기 때문에 비전도성 소재인 플라스틱 합성수지재로 마련될 수 있다. 종래에는 그라운드가 바디부의 다이아프램을 통해 이루어졌기 때문에, 센싱부와 바디부를 연결하는 부위에는 전도성의 써포트가 요구되며, 또한 이들을 고정 및 신호 연결을 위해서는 용접 공정이 필요하다. 따라서, 본 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리는 써포트(50)를 비전도성의 합성수지재로 마련할 수 있기 때문에 제조 비용 절감은 물론, 써포트(50)의 형상을 상술한 바와 같이 최적화하여 내부 공간 효율성을 극대화할 수 있으며, 나아가 압력 센서 어셈블리의 길이와 외경을 보다 콤팩트하게 구현할 수 있다.

한편, 리드부(60)는 코일 스프링 형태로 마련되어 상하 방향에 각각 마련되는 센싱부(40)와 전자제어장치(4)를 탄성적으로 가압 밀착함으로써 전기적 접속의 안정화를 도모할 수 있다. 리드부(60)는 직경이 서로 다르게 코일링된 소직경부(61)와 대직경부(63)를 포함할 수 있다.

도 6은 본 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리의 조립 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리는 센싱 얼리먼트(25)가 장착된 바디부(20)에 써포트(50)가 우선 조립되고, 이어서 써포트(50)에 칩 디바이스(45)가 조립되며, 이어서 칩 디바이스(45)가 안착된 써포트(50)와 기판(41)이 최종 조립된다.

바디부(20)와 써포트(50)는 에폭시를 도포하여 접합하며, 칩 디바이스(45)는 써포트(50)의 안착홈(52)에 거치한 후 마찬가지로 에폭시를 도포하여 접합한다. 써포트(50)에 안착 고정된 칩 디바이스(45)는 바디부(20)의 센싱 얼리먼트(25)와 와이어 본딩하고, 이후 기판(41)을 칩 디바이스(45)가 안치된 써포트(50)에 위치시킨 후 에폭시를 도포하여 최종 접합 고정한다.

상기와 같이 조립되는 본 실시 예에 따른 압력 센서 어셈블리는 종래 대비 부품수가 줄어 제조 비용이 절감될 뿐만 아니라 조립 공정 중 그라운드를 위한 용접 공정도 생략할 수 있기 때문에 제조 효율을 크게 높일 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1..전자식 브레이크 시스템 4..전자제어장치
10..압력 센서 어셈블리 20..바디부
21..바디케이싱 22..인너바디
23..유로 30..센서 하우징
31..쉴드 33..쉴드커버
40..센싱부 41..기판
43..컨택 플레이트 45..칩 디바이스
50..써포트 60..리드부

Claims (9)

1. 내부에 유로가 마련되어 있는 바디부와,
   상기 바디부의 상부에 결합하는 센서 하우징과,
   상기 센서 하우징의 내부에 마련되며 상기 바디부를 통해 유체의 압력을 감지하는 센싱부와,
   상기 센서 하우징을 관통하면서 일단은 내부에서 상기 센싱부와 전기적으로 연결되고 타단은 외부에서 전자제어장치와 전기적으로 연속되는 리드부를 포함하되,
   상기 센싱부는 그라운드 연결을 위한 컨택 플레이트를 포함하는 기판과, 기판과 전기적으로 연결되는 칩 디바이스와, 상기 칩 디바이스를 지지하며 상기 바디부와의 사이에 마련되는 써포트를 포함하되,
   상기 써포트는 상기 칩 디바이스를 안치하도록 상면에 마련되는 안치홈과, 상기 컨택 플레이트가 위치하도록 측면에 개구 마련되는 컨택홀을 포함하고,
   상기 컨택 플레이트는 좌우 한 쌍으로 마련되며, 상호 이격된 그 안쪽에 상기 칩 디바이스를 수용하는 압력 센서 어셈블리.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 컨택 플레이트의 고정단은 상기 기판에 결합되고, 자유단은 상기 센서 하우징에 접촉하도록 마련되는 압력 센서 어셈블리.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 센서 하우징은 원통의 중공 튜브 형태로 마련되는 쉴드와, 쉴드의 상부에 결합하는 쉴드커버를 포함하고,
   상기 컨택 플레이트는 상기 쉴드에 전기적으로 접촉하는 압력 센서 어셈블리.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 컨택 플레이트는 탄성을 가지도록 마련되는 압력 센서 어셈블리.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 컨택 플레이는 사이가 이격된 포크 형태로 마련되는 압력 센서 어셈블리.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 써포트는 상기 바디부와 상기 칩 디바이스를 연결하기 위해 상면 일부와 측면 일부에 개구 마련되는 본딩홀을 더 포함하는 압력 센서 어셈블리.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 써포트는 결합되는 상기 바디부의 회전 방지를 위한 단차부를 더 포함하는 압력 센서 어셈블리.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 써포트는 비전도성 소재로 마련되는 압력 센서 어셈블리.

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