KR20150033925A - 자동차용 압력센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주행시 차량진동이나 외부충격으로부터 내부의 센서칩을 보호하기 위한 자동차용 압력센서를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 매연여과필터의 일단과 타단의 압력 차이를 동시에 감지하는 압력센싱부, 상기 압력센싱부의 상측에 구비되어 상기 압력센싱부의 상부를 에워싸는 상부프레임, 및 상기 상부프레임의 하측에 구비되어 상기 압력센싱부의 하부를 에워싸는 하부프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 압력센서가 개시된다.

Description

자동차용 압력센서{Pressure sensor for automobile}
본 발명은 자동차용 압력센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 배기시스템의 매연여과필터의 전,후단의 압력 차이를 측정하는 자동차용 압력센서에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 배기규제의 주요한 대상물질은 질소산화물과 입자상물질이며, 이의 대응기술로는 연료분사시기 지연, 배기가스 재순환(EGR:Exhaust Gas Recirculation) 장치에 의한 질소산화물 농도 저감, 입자상물질을 저감하기 위한 엔진의 연소성능 개선 및 개량, 후처리 기술 등에 중점을 두어 연구가 이루어지고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 지금까지 개발된 후처리 기술로는 가스상의 HC, CO 및 입자상물질 성분 중 SOF((soluble organic fraction)를 산화시켜 정화하는 산화촉매(Oxidation Catalyst, 10), 과잉산소 분위기에서 질소산화물을 분해 또는 환원하는 DeNOx 촉매(20), 입자상물질을 필터로 걸러주어 물리적으로 정화하는 매연여과필터(Particulate Filter, 30) 등이 있다.
특히, 이러한 후처리 기술 중 매연여과필터(30) 장치는 배기라인에 설치되어 엔진으로부터 배출되는 불연소 입자상물질을 필터 형태로 포집함으로써 대기 중으로 방출되지 않도록 하는 장치이며, 필터에 포집된 입자상물질을 발화온도 이상으로 승온시켜 태우는(재생하는) 기능을 반복적으로 수행하게 된다.
또한, 매연여과필터(30)의 전, 후단에는 제1,2 압력도입 파이프(31, 32)가 구비되고, 이 제1,2 압력도입 파이프(31, 32)는 압력센서(40)와 연결된다. 이러한 압력센서(40)는 매연여과필터(30)의 전,후단의 압력 차이를 측정하여 전자제어장치(ECU, 50)를 통해 매연여과필터(30)의 재생여부를 지속적으로 모니터링한다. 즉, 상류측 배기가스의 압력과 하류측 배기가스의 압력 사이의 차압을 검출하여 압력차가 어느 정도 이상 넘어서면 필터에 입자상물질이 많이 쌓인 것으로 판단하여 매연여과필터(30)의 재생과정을 거치게 된다.
하지만, 이러한 기존의 압력센서(40)는 주행시 차량진동이나 작은 외부충격으로 인해 내부의 센서칩이 쉽게 단선 또는 파손되어 압력센서(40)의 출력변동이 심하거나 센서칩의 틈새를 통해 배기가스가 새면서 부정확한 압력측정이 발생할 가능성이 많았다.
특히, 압력측정시 오염된 배기가스에 센서칩이 직접 노출되어 있기 때문에 쉽게 부식되거나 신호오류를 발생시키는 문제가 있었다.
또한, 종래 압력센서(40) 내부의 센서칩을 보호하기 위한 압력센서 프레임은 접착제에 의한 단순 접합으로 인해 차량 진동이나 작은 외부충격으로도 압력센서 프레임이 서로 뒤틀리면서 틈새를 통해 유입된 배기가스가 새는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 주행시 차량진동이나 외부충격으로부터 내부의 센서칩을 보호하기 위한 압력센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 오염된 배기가스로부터 센서칩을 보호하여 부식이나 신호오류를 최소화하고, 매연여과필터 전, 후단에서 유입된 배기가스의 밀봉이 완전한 압력센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 센서칩을 보호하기 위해 센서칩을 에워싸고 있는 압력센서 프레임이 차량 진동이나 외부충격으로부터 서로 이탈되는 것을 최소화하여 정확한 압력 측정이 가능한 압력센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 매연여과필터의 일단과 타단의 압력 차이를 동시에 감지하는 압력센싱부; 상기 압력센싱부의 상측에 구비되어 상기 압력센싱부의 상부를 에워싸는 상부프레임; 및 상기 상부프레임의 하측에 구비되어 상기 압력센싱부의 하부를 에워싸는 하부프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압력 센싱부는 압력을 감지하는 센서칩과, 상기 센서칩이 안착되는 핀과, 상기 센서칩과 상기 핀을 전기적으로 연결하는 와이어, 상기 핀에서 돌출 형성되어 커넥터로 연결되는 리드선, 및 상기 센서칩과 상기 와이어를 에워싸는 보호부재로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 보호부재는 불소계 실리콘으로 도포된 것을 특징으로 한다.
상기 압력센싱부의 상부에 매연여과필터 일단의 배기가스가 유입되는 제1압력도입로가 형성되고, 상기 압력센싱부의 하부에 매연여과필터 타단의 배기가스가 유입되는 제2압력도입로가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 상부프레임의 하단 외주면에 제1오링홈이 형성되어 상기 제1오링홈에 제1오링이 삽입되면서 상기 하부프레임의 외주면에 밀착되고, 상기 하부프레임의 상단 내주면에 제2오링홈이 형성되어 상기 제2오링홈에 제2오링이 삽입되면서 상기 압력센싱부 하단에 밀착되어 상기 상부프레임과 상기 하부프레임을 이중으로 밀봉하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부프레임의 하단 외주면과 상기 하부프레임의 상단 외주면은 상기 제1오링 및 접착제로 이중으로 밀봉하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 압력센서는 보호부재가 완충역할을 하여 주행시 차량진동이나 외부충격시 내부의 센서칩이 쉽게 단선 또는 파손되는 것을 방지하여 센서의 출력변동이나 센서파손을 최소화하는 효과가 있다.
특히, 압력측정시 오염된 배기가스로부터 센서칩을 보호하여 부식을 방지하고, 정확한 압력측정이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 내부의 센서칩을 보호하기 위한 압력센서 프레임은 접착제 뿐만아니라 오링에 의해 이중으로 접합되어 밀봉함으로써 압력센서 프레임이 서로 이탈되는 것을 방지하여 센서칩을 보호하고 정확한 압력측정이 가능하게 된다.
도 1은 종래의 배기 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 압력센서의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 압력센서의 내부 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 자동차용 압력센서를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 압력센서의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 압력센서의 내부 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 자동차용 압력센서(100)는 매연여과필터에 구비되어 전, 후단의 압력차이를 측정하게 된다. 이러한 압력센서(100)는 압력센싱부(110), 상부프레임(120) 및 하부프레임(130)을 포함한다.
먼저, 압력센싱부(110)의 상부에서는 매연여과필터의 전단의 배기가스 압력을 측정하고, 압력센싱부(110)의 하부에서는 매연연과필터의 후단의 배기가스 압력을 측정하여 매연여과필터 전후의 압력 차이를 동시에 감지한다. 이후 신호를 전자제어장치로 보내주게 된다.
한편, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 압력센싱부(110) 상부에서 매연여과필터의 후단을 측정하고, 압력센싱부(110) 하부에서 매연여과필터의 전단을 측정하게 설계 변경할 수 있다.
이러한 압력센싱부(110)는 배기가스의 압력을 감지하는 센서칩(111)과, 센서칩(111)이 안착되는 핀(112)과, 센서칩(111)과 핀(112)을 전기적으로 연결하는 와이어(113)와, 핀(112)에서 돌출 형성되어 커넥터(115)로 연결되는 리드선(114), 및 센서칩(111)과 와이어(113)를 에워싸는 보호부재(116)로 구성된다.
또한, 센서칩(111)이 안착되는 핀(112)의 중앙에는 압력감지홀(112a)이 형성되어 압력센싱부(110)의 하부로 유입된 배기가스의 압력을 측정하게 된다.
그리고, 보호부재(116)는 불소계 실리콘으로 디스펜싱 조절을 통해 정량으로 센서칩(111) 주변을 도포한다. 공정조건 셋팅으로 별도의 가이드없이 원하는 형상으로 자유롭게 도포가 가능하다. 불소계 실리콘 뿐만 아니라 에폭시 수지 등으로 도포하는 것도 가능하다.
한편, 상부프레임(120)은 압력센싱부(110)의 상측에 구비되어 압력센싱부(110)의 상부를 에워싸면서 압력센싱부(110)를 외부충격으로부터 보호하게 된다. 일종의 커버역할을 수행하게 된다.
상부프레임(120)의 하단 외주면(121)에 제1오링홈(121a)이 형성되어 이 제1오링홈(121a)에 제1오링(122)이 삽입되어 추후 조립시 밀봉역할을 수행하게 된다.
그리고, 상부프레임(120)의 하단에는 압력센싱부(110)를 둘러싸는 지지프레임(123)이 돌출 형성되어 압력센싱부(110)를 보호하게 된다. 이 지지프레임(123)이 조립시 압력센싱부(110)의 핀(112)의 상단을 눌러 지지하게 된다.
한편, 하부프레임(130)은 상부프레임(120)의 하측에 구비되어 상기 압력센싱부(110)의 하부를 에워싸고, 압력센싱부(110)가 내부에 장착된다.
하부프레임(130)에는 압력센싱부(110)의 상부로 매연여과필터 일단의 배기가스가 유입되는 제1압력도입로(131)가 형성되고, 압력센싱부(110)의 하부로 매연여과필터 타단의 배기가스가 유입되는 제2압력도입로(132)가 형성된다. 즉, 압력센싱부(110)를 기준으로 상측에는 제1압력도입로(131)가 형성되고, 하측에는 제2압력도입로(132)가 형성된다.
또한, 하부프레임(130) 상단 내주면(133)에는 제2오링홈(133a)이 형성되어 이 제2오링홈(133a)에 제2오링(134)이 삽입된다.
그리고, 이 하부프레임(130)의 상단 내주면(133)에 제2오링(134)이 개재된 상태로 압력센싱부(110)의 핀(112)이 안착되면서 밀봉역할을 수행하게 된다.
또한, 상부프레임(120)의 하단 외주면(121)과 하부프레임(130)의 상단 외주면(136)은 제1오링(122)이 개재된 상태로 접착제(135)로 이중으로 밀봉한다. 통상의 기술자라면 접착제(135) 대신에 상부프레임(120)과 하부프레임(130)을 볼트 조립을 통해 조립할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 자동차용 압력센서의 조립 및 작동구조를 상세하게 설명한다.
먼저, 압력센싱부(110)는 핀(112)의 압력감지홀(112a)에 센서칩(111)이 안착된 후 보호부재(116)로 도포되기 때문에 핀(112)의 압력감지홀(112a)은 완전히 밀폐되어 이 압력감지홀(112a)의 주변 틈새를 통해 배기가스가 샐 가능성은 없다. 따라서, 압력센싱부(110)의 상부와 하부를 완전히 구획하여 센서의 출력변동없이 정확한 압력측정이 가능하다.
또한, 보호부재(116)는 실리콘 소재로 이루어져 주행시 차량진동이나 외부충격으로부터 완충역할을 수행하여 센서칩(111)의 파손을 방지하게 된다.
특히, 불순물에 많이 포함된 배기가스로부터 센서칩(111)을 보호하여 부식을 방지하는 역할도 수행하게 된다.
하부프레임(130)의 제2오링홈(133a)에는 제2오링(134)이 삽입된다. 이후, 압력센싱부(110)를 하부프레임(130)의 상단 내주면(133)에 조립한다. 이때, 압력센싱부(110)의 핀(112)의 하단이 제2오링(134)이 개재된 상태로 하부프레임(130)의 상단 내주면(133)에 밀착되면서 압력센서(100)의 하부공간을 완전히 밀폐된 공간으로 구획하게 된다.
따라서, 제2오링(134)에 의해 압력센싱부(110)의 하부의 측면이 완전히 밀폐되고, 또한, 핀(112)의 압력감지홀(112a)은 불소계 실리콘으로 도포된 보호부재(116)에 의해 완전히 밀폐된다. 따라서, 제2압력도입로(132)를 통해 유입된 배기가스가 새지 않기 때문에 정확한 압력측정이 가능하게 된다.
또한, 상부프레임(120)의 제1오링홈(121a)에는 제1오링(122)이 삽입된다. 이후, 상부프레임(120)의 하단 외주면(121)이 하부프레임(130)의 상단 외주면(136)에 조립된다. 이때, 젠1오링이 개재된 상태로 하부프레임(130)의 상단 외주면(136)에 밀착되고, 또한, 접착제(135)가 도포된 상태로 밀착조립되면서 압력센서(100)의 상부공간을 완전히 밀폐된 공간으로 구획하게 된다.
따라서, 제1오링(122) 및 접착제(135)에 의해 압력센싱부(110)의 상부의 측면이 완전히 밀폐되고, 또한, 핀(112)의 압력감지홀(112a)은 불소계 실리콘으로 도포된 보호부재(116)에 의해 이미 완전히 밀폐되어 있다. 따라서, 제1압력도입로(131)를 통해 유입된 배기가스가 새지 않기 때문에 정확한 압력측정이 가능하게 된다.
결론적으로, 센서칩(111)은 보호부재(116)로 둘러싸여 센서칩(111)의 파손을 방지하고, 배기가스로부터 부식을 방지하여 장시간 사용이 가능하게 된다. 또한, 핀(112)의 압력감지홀(112a)을 완전히 밀봉하여 압력센싱부(110)의 상부와 하부를 각각 완전히 밀폐된 공간으로 구획하게 된다.
그리고, 상부프레임(120)의 하단 외주면(121)과 하부프레임(130)의 상단 외주면(136)은 제1오링(122) 및 접착제(135)로 이중으로 밀봉하고, 하부프레임(130)의 상단 내주면(133)은 제2오링(134)이 삽입되면서 압력센싱부(110)의 핀(112)의 하단에 밀착되어 밀봉한다. 따라서, 차량진동이나 외부충격으로 상부프레임(120) 및 하부프레임(130)이 약간 뒤틀리더라도 제1오링(122) 및 제2오링(134)이 2차적인 실링역할을 수행하여 센서의 안정적인 압력측정이 가능하게 된다.
본 발명은 자동차의 배기시스템에 적용되는 압력센서를 설명하고 있지만, 본 발명의 자동차용 압력센서를 그대로 적용하거나 일부 설계변경을 통해 자동차의 다른 시스템에 적용가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.
100 : 압력센서 110 : 압력센싱부
111 : 센서칩 112 : 핀
113 : 와이어 114 : 리드선
115 : 커넥터 116 : 보호부재
120 : 상부프레임 121 : 하단 외주면
122 : 제1오링 123 : 지지프레임
130 : 하부프레임 131 : 제1압력도입로
132 : 제2압력도입로 133 : 상단 내주면
134 : 제2오링 135 : 접착제
136 : 상단 외주면

Claims (6)

  1. 매연여과필터의 일단과 타단의 압력 차이를 동시에 감지하는 압력센싱부;
    상기 압력센싱부의 상측에 구비되어 상기 압력센싱부의 상부를 에워싸는 상부프레임; 및
    상기 상부프레임의 하측에 구비되어 상기 압력센싱부의 하부를 에워싸는 하부프레임;을 포함하는 자동차용 압력센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력 센싱부는 압력을 감지하는 센서칩과, 상기 센서칩이 안착되는 핀과, 상기 센서칩과 상기 핀을 전기적으로 연결하는 와이어, 상기 핀에서 돌출 형성되어 커넥터로 연결되는 리드선, 및 상기 센서칩과 상기 와이어를 에워싸는 보호부재로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 압력센서.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보호부재는 불소계 실리콘으로 도포된 것을 특징으로 하는 자동차용 압력센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력센싱부의 상부에 매연여과필터 일단의 배기가스가 유입되는 제1압력도입로가 형성되고, 상기 압력센싱부의 하부에 매연여과필터 타단의 배기가스가 유입되는 제2압력도입로가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 압력센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부프레임의 하단 외주면에 제1오링홈이 형성되어 상기 제1오링홈에 제1오링이 삽입되면서 상기 하부프레임의 외주면에 밀착되고, 상기 하부프레임의 상단 내주면에 제2오링홈이 형성되어 상기 제2오링홈에 제2오링이 삽입되면서 상기 압력센싱부 하단에 밀착되어 상기 상부프레임과 상기 하부프레임을 이중으로 밀봉하는 것을 특징으로 하는 자동차용 압력센서.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 상부프레임의 하단 외주면과 상기 하부프레임의 상단 외주면은 상기 제1오링 및 접착제로 이중으로 밀봉하는 것을 특징으로 하는 자동차용 압력센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190139014A (ko) * 2018-06-07 2019-12-17 세메스 주식회사 압력 측정 유닛 및 이를 가지는 기판 처리 장치

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