KR20240044831A - 힘 센서 조립체 및 이에 장착되는 다이어프램 - Google Patents

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KR20240044831A
KR20240044831A KR1020220124315A KR20220124315A KR20240044831A KR 20240044831 A KR20240044831 A KR 20240044831A KR 1020220124315 A KR1020220124315 A KR 1020220124315A KR 20220124315 A KR20220124315 A KR 20220124315A KR 20240044831 A KR20240044831 A KR 20240044831A
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노상수
김성결
정예담
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대양전기공업 주식회사
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Abstract

힘 센서 조립체 및 이에 장착되는 다이어프램이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 힘 센서 조립체는, 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 다이어프램, 상기 다이어프램에 마련되어, 상기 다이어프램의 변형에 따라 대응되는 신호를 발생시키는 감지요소, 상기 감지요소의 신호를 처리하는 회로부, 및 상기 회로부를 보호하도록 상기 회로부를 덮으며 상기 다이어프램에 배치되는 하우징을 포함한다.

Description

힘 센서 조립체 및 이에 장착되는 다이어프램{FORCE SENSOR ASSEMBLY AND DIAPHRAGM MOUNTED THEREIN}
본 발명은 힘 센서 조립체 및 이에 장착되는 다이어프램에 관한 것이다. 더 자세하게는, 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 변형되는 다이어프램을 이용하여 그 힘을 측정할 수 있는 힘 센서 조립체 및 이에 장착되는 다이어프램에 관한 것이다.
차량의 드럼 브레이크는 운전자가 브레이크를 밟으면 브레이크 오일이 휠 실린더를 밀고 이를 통해 브레이크 슈와 드럼이 밀착되어 제동되는 원리이다. 그러나 드럼 브레이크 시스템은 페이드 현상으로 인한 제동 성능이 불안정하고, 정비성의 단점으로 사양 되는 추세였다.
하지만 전기 자동차에서는 회생제동시스템을 적극적으로 활용하기 위해 다시 드럼 브레이크를 사용하는 경향이 나타나고 있다. 전기 자동차에 적용되는 드럼 브레이크는 브레이크 오일의 역할을 케이블이 하고, 휠 실린더의 역할을 모터가 할 수 있다. 브레이크 슈 사이에는 힘 센서가 마련되어 양측에서 가압되는 브레이크 슈의 힘을 측정하여 모터를 제어하기 위한 용도로 사용되고 있다.
그러나 종래의 힘 센서의 측정하는 힘의 감도가 낮아 모터의 정확한 제어가 어려운 문제가 있다.
KR 10-2007-0102518 A1 (2007.10.18.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감지 분해능과 감지 정확성이 높은 힘 센서 조립체 및 이에 장착되는 다이어프램을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 힘 센서 조립체는, 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 다이어프램; 상기 다이어프램에 마련되어, 상기 다이어프램의 변형에 따라 대응되는 신호를 발생시키는 감지요소; 상기 감지요소의 신호를 처리하는 회로부; 및 상기 회로부를 보호하도록 상기 회로부를 덮으며 상기 다이어프램에 배치되는 하우징;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다이어프램은, 상기 감지요소가 부착되는 감지부; 상기 감지부의 하부에 마련되어 제1 방향으로의 힘이 가해지는 제1 힘 전달부; 및 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로의 힘이 가해지는 제2 힘 전달부;를 포함하고, 상기 감지요소는, 상기 제1 힘 전달부 및 상기 제2 힘 전달부에 가해지는 힘에 의해 변형되는 상기 감지부의 변형 정도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 다이어프램은, 상기 감지부와 상기 제1 힘 전달부 사이에 상기 감지부 및 상기 제1 힘 전달부의 직경보다 작은 직경을 가지는 목부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 다이어프램은, 상기 제2 힘 전달부의 중심으로부터 상기 감지부의 중심 방향으로 형성되는 캐비티를 더 포함하고, 상기 캐비티는 상기 목부의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다.
또한, 상기 캐비티의 직경은, 2.9㎜ 이상 3.5㎜ 이하일 수 있다.
또한, 상기 목부의 직경은, 5.5㎜ 이상 6.1㎜ 이하일 수 있다.
또한, 상기 다이어프램은, 상기 목부의 두께가 1.2㎜ 이상 2.3㎜ 이하의 거리를 가질 수 있다.
또한, 상기 다이어프램의 감지부는, 상기 힘이 가해지면, 상기 감지부의 외경 주변은 인장되고 상기 감지부의 중심 주변은 압축되어 상기 감지부의 중심에 골이 형성될 수 있다.
또한, 상기 감지요소는, 상기 감지부가 변형될 때, 인장되는 영역과 압축되는 영역의 경계에 걸치도록 부착될 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 제1 힘 전달부에 안착하며 상기 다이어프램과 접합되어, 상기 제1 방향으로 가해지는 상기 힘을 상기 제1 힘 전달부에 전달할 수 있다.
또한, 상기 다이어프램에 접합되어 상기 회로부를 지지하는 지지부를 더 포함하고, 상기 회로부는, 상기 지지부에 접하며 상기 지지부에 지지되는 제1 회로부 및 상기 제1 회로부와 이격되어 배치되는 제2 회로부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회로부는, 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부를 전기적으로 연결하고, 상기 제2 회로부를 지지하는 핀을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 회로부는, 상기 감지요소로부터 연결되는 와이어를 관통시키는 와이어본딩 홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 회로부 및 외부 장치와 연결되어 상기 회로부의 신호를 전달하는 케이블이 관통하는 관통홀이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 힘 센서 조립체에 장착되어 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 다이어프램은, 상기 다이어프램의 변형에 따라 대응되는 신호를 발생시키는 감지요소가 부착되는 감지부; 상기 감지부의 하부에 마련되어 제1 방향으로의 힘이 가해지는 제1 힘 전달부; 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로의 힘이 가해지는 제2 힘 전달부; 상기 감지부와 상기 제1 힘 전달부 사이에 상기 감지부 및 상기 제1 힘 전달부의 직경보다 작은 직경을 가지는 목부; 및 상기 제2 힘 전달부의 중심으로부터 상기 감지부의 중심 방향으로 연장되는 캐비티;를 포함하고, 상기 캐비티는 상기 목부의 직경보다 작은 직경을 가지고, 상기 감지요소는, 상기 제1 힘 전달부 및 상기 제2 힘 전달부에 가해지는 힘에 의해 변형되는 상기 감지부의 변형 정도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체 및 이에 장착되는 다이어프램은 감지 분해능과 감지 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1(a)은 본 발명의 개선 전 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체에 사용되는 다이어프램의 사시도이고, 도 1(b)은 도 1(a)의 다이어프램이 힘을 받아 변형된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체의 분해도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 변형된 다이어프램의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 캐비티 직경에 따른 감지부 길이의 변형량을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 목부 직경에 따른 감지부 길이의 변형량을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 목부의 두께에 따른 감지부 길이의 변형량을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 조립된 힘 센서 조립체에 가해지는 힘을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1(a)은 본 발명의 개선 전 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체에 사용되는 다이어프램의 사시도이고, 도 1(b)은 도 1(a)의 다이어프램이 힘을 받아 변형된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 개선 전의 다이어프램(1)은 감지요소(11)가 부착된 다이어프램(1)의 감지부(12)가 목이 없고 그 내부에 공간이 없는 형상을 가질 수 있다. 그러나 이와 같은 형상으로 인해 힘이 가해졌을 때, 감지부(12)가 볼록 부풀어 오르는 형상으로 변형된다. 이로 인해 감지요소(11)의 저항만 증가시켜 다이어프램(1)의 정확한 변형을 측정하기 어려운 문제가 있다.
도 2는 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체의 분해도를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체(100)는 자동차 브레이크 시스템을 채택한 자동차에서 모터로 작동되는 브레이크 슈의 힘의 강도를 측정하기 위한 것으로서, 다이어프램(110), 감지요소(120), 회로부(130) 및 하우징(140)을 포함할 수 있다.
다이어프램(110)은 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 변형될 수 있다. 다이어프램(110)의 감지부(111)에는 감지요소(120)가 부착되어 다이어프램(110)의 변형에 따라 대응되는 신호를 발생시킴으로써 다이어프램(110)의 변형 정도를 측정할 수 있다. 다이어프램(110)은 금속 재질을 이용해 사출기법으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 금속 재질은 SUS316L일 수 있다.
감지요소(120)는 MEMS형 스트레인 게이지(MSG; micro-fused silicon strain gage)로서, 부착된 면(111)의 변형에 따라 그 형태가 같이 변형됨에 따라 저항값이 달라질 수 있고, 이에 따라 감지요소(120)의 신호 값이 달라질 수 있다. 자동차의 ECU(Electronic　Control Unit)는 상기 신호의 값을 기초로 다이어프램(110)에 가해지는 힘, 즉, 드럼에서 브레이크 힘의 크기를 산출할 수 있다.
회로부(130)는 감지요소(120)와 연결되어, 감지요소(120)의 신호를 수신하고 처리하여 자동차의 다른 요소로 상기 신호를 전송하기 위한 것으로서, 제1 회로부(131) 및 제2 회로부(132)를 포함할 수 있다. 제1 회로부(131)는 다이어프램(110)의 감지부(111) 상측에 위치하도록, 지지부(150)에 지지될 수 있다. 지지부(150)는 다이어프램(110)에 접합되어 다이어프램(110)에 지지될 수 있다. 제2 회로부(132)는 제1 회로부(131)의 상측에 마련되되, 제1 회로부(131)와 핀(133)으로 연결될 수 있다. 핀(133)은 제1 회로부(131)와 제2 회로부(132)를 전기적으로 연결함과 동시에 제2 회로부(132)를 제1 회로부(131)에 지지하도록 할 수 있다.
제1 회로부(131)에는 와이어본딩 홀(131a)이 형성될 수 있다. 와이어본딩 홀(131a)은 감지요소(120)로부터 연결되는 와이어의 접근을 용이하게 하기 위한 것으로서, 감지요소(120)에 연결되는 와이어는 와이어본딩 홀(131a)을 관통하여 제1 회로부(131)에 연결될 수 있다. 와이어본딩 홀(131a)은 힘 센서 조립체(100)의 공정 과정에서 와이어와 제1 회로부(131)의 와이어 본딩 작업을 보다 수월하게 할 수 있다.
하우징(140)은 회로부(130)를 보호하기 위한 것으로서, 원통 형상으로 금속 재질로 형성될 수 있다. 하우징(140)은 다이어프램(110)의 일면에 안착되어 접합되고, 그 내부에는 다이어프램(110)의 일부, 감지요소(120), 및 회로부(130)가 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(140)은 외부 장치와 전기적 연결을 위한 케이블(160)이 관통될 수 있는 관통홀(141)이 형성될 수 있다. 케이블(160)은 관통홀(141)을 통해 하우징(140) 내부로 진입하여 회로부(130)와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(140)은 SUS316L인 금속으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 사시도이고, 도 4는 개선된 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 변형된 다이어프램의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 캐비티 직경에 따른 감지부 길이의 변형량을 나타낸 그래프이다. 도 7은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 목부 직경에 따른 감지부 길이의 변형량을 나타낸 그래프이며, 도 8은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 목부의 두께에 따른 감지부 길이의 변형량을 나타낸 그래프이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체(100)의 다이어프램(110)은 서로 다른 직경을 가지는 원통형의 구조가 동일한 금속 재질로 일체로 성형되는 구조체로서, 감지요소(120)가 부착되는 감지부(111), 제1 방향(D1)으로 힘(F1)이 가해지는 제1 힘 전달부(113) 및 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향(D2)으로 힘(F2)이 가해지는 제2 힘 전달부(114)를 포함할 수 있다. 감지요소(120)는 제1 힘 전달부(113) 및 제2 힘 전달부(114)에 가해지는 힘에 의해 변형되는 감지부(111)의 변형 정도를 측정할 수 있다.
감지부(111)는 다이어프램(110)의 일단에 형성되고, 감지부(111)와 제1 힘 전달부(113) 사이에는 감지부(111)와 제1 힘 전달부(113)의 직경보다 작은 직경을 가지는 목부(115)가 형성될 수 있다. 목부(115)는 감지부(111)의 바로 아래에 형성될 수 있다. 목부(115)의 아래에는 감지부(111)보다 큰 직경을 가지는 연결부(112)가 형성될 수 있고, 연결부(112)의 아래에 연결부(112)보다 큰 직경을 가지는 제1 힘 전달부(113)가 형성될 수 있다. 제1 힘 전달부(113)에는 면직 방향인 제1 방향(D1)으로 제1 힘(F1)이 가해질 수 있다. 목부(115)는 감지부(111) 및 연결부(112)보다 직경이 작아 목부(115) 주변으로 빈 공간(116)이 형성될 수 있다. 제2 힘 전달부(114)는 다이어프램(110)의 타단에 형성될 수 있다. 제2 힘 전달부(114)는 면직 방향인 제2 방향(D2)으로 제2 힘(F2)이 가해질 수 있다. 제2 힘 전달부(114)에는 제2 힘 전달부(114)의 중심으로부터 감지부(111)의 중심 방향으로 일단이 폐쇄된 캐비티(117)가 형성될 수 있다. 캐비티(117)는 목부(115)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다.
상술된 다이어프램(110)의 구조로 인해, 다이어프램(110)에 힘이 가해졌을 때, 도 5에 도시된 것과 같이 변형될 수 있다. 이때, 감지부(111)는 중심에 골(118)이 형성되도록 변형될 수 있다. 이와 관련된 내용은 후술한다.
감지부(111)에 부착된 감지요소(120)는 변형된 정도에 따라 신호를 발생시키므로 변형량 수치가 크면 힘의 감지 감도가 높을 수 있다. 따라서, 변형량 수치가 높으면 힘을 감지하는 것에 유리하다.
도 6 및 도 7에 도시된 캐비티(117)의 직경(d1) 또는 목부(115)의 직경(d2)에 따른 감지부 길이의 변형량(Δd)의 시뮬레이션 결과에 따르면, 캐비티(117)의 직경(d1) 또는 목부(115)의 직경(d2)이 일정 값 이상 커지게 되면 변형량(Δd)은 작아지기 시작한다. 상기 시뮬레이션 결과에 기초하면, 힘이 가해졌을 때, 다이어프램(110)이 본 발명의 목적에 적합한 힘의 감지 감도를 가지도록 변형되기 위한 캐비티(117)의 직경(d1) 또는 목부(115)의 직경(d2)의 유효 범위는 다음과 같을 수 있다.
캐비티(117)의 직경(d1): 2.9㎜ ≤ d1 ≤ 3.5㎜
목부(115)의 직경(d2): 5.5㎜ ≤ d2 ≤ 6.1㎜
도 8에 도시된 다이어프램의 목부(115)의 두께(t)에 따른 변형량(d3)의 시뮬레이션 결과에 따르면, 상기 두께(t)가 1.2㎜ 이상 2.3㎜ 이하의 영역에서 큰 변형량(Δd)이 나타났다. 따라서, 본 발명의 목적에 적합한 힘의 감지 감도를 가지도록 변형되기 위한 목부(115)의 두께(t)의 유효 범위는 다음과 같을 수 있다.
목부(115)의 두께(t): 1.2㎜ ≤ t ≤ 2.3㎜
캐비티(117)의 직경(d1), 목부(115)의 직경(d2) 및 목부(115)의 두께(t)가 상기의 유효 범위를 가질 때, 감지부(111)의 길이 변형량(Δd)은 0.022㎜ 이상일 수 있고, 본 발명의 목적을 고려하면 감지부(111)의 길이 변형량(Δd)은 0.023㎜ 내외가 바람직할 수 있다. 감지부(111)의 길이 변형량(Δd)이 0.023㎜ 이상이 되면, 힘의 감지 감도는 향상될 수 있으나 다이어프램(110)의 안정성, 내구성 또는 강도는 취약하게 될 수 있다. 또한, 감지부(111)의 길이 변형량(Δd)이 0.022㎜ 이하가 되면 힘의 감지 감도가 낮아질 수 있다.
도 9는 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 다이어프램의 평면도이다.
도 5 및 도 9를 참조하면, 힘에 의해 다이어프램(110)이 변형되면, 다이어프램(110)의 감지부(111)은 중심에 골이 형성되도록 변형될 수 있다. 구체적으로는, 감지부(111)의 외경 주변(111a)는 인장되고, 감지부(111)의 중심 주변(111b)은 압축되며 감지부(111)의 중심에는 골(118)이 형성될 수 있다. 이와 같은 형태로의 다이어프램(110)의 변형은, 다이어프램(110)의 감지부(111), 연결부(112) 및 목부(115)의 직경 차이와 목부(115)의 두께로 인해 형성되는 빈 공간(116)와, 다이어프램(110) 내부로 형성되는 캐비티(117)에 기인한 것이다.
감지요소(120)는 다이어프램(110)의 감지부(111)에서 변형 시 인장되는 영역(111a)과 압축되는 영역(111b)의 경계에 걸치도록 배치될 수 있다. 이로 인해 인장되는 영역(111a)의 감지요소(120)는 인장되고 압축되는 영역(111b)의 감지요소(120)는 압축되어 감지요소(120)의 저항체의 인장과 압축이 동시에 발생하여 변형에 따른 감지 감도를 더 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 조립된 힘 센서 조립체에 가해지는 힘을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체(100)의 제조 방법은, 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 다이어프램(110)의 감지부(111)에 감지요소(120)를 부착할 수 있다.
감지요소(120)가 부착되면, 제1 회로부(131)가 접합된 지지부(150)가 연결부(112)를 감싸도록 다이어프램(110)에 접합할 수 있다. 이때, 다이어프램(110)과 지지부(150)는 점용접으로 접합시킬 수 있다.
이후, 제1 회로부(131)와 감지요소(120)를 와이어를 통해 연결시킬 수 있다. 이때, 와이어는 와이어본딩 홀(131a)을 관통하여 제1 회로부(131)에 연결될 수 있다. 와이어가 연결되면 제1 회로부(131)와 제2 회로부(132)를 핀(133)을 통해 결합시켜 제2 회로부(132)를 적층시킬 수 있다.
이후, 하우징(140)을 제1 회로부(131)와 제2 회로부(132)가 감싸지도록 연결부(112)보다 직경이 큰 제1 힘 전달부(113)에 안착시키고 하우징(140)과 제1 힘 전달부(113)가 접하는 원주를 용접시킬 수 있다.
조립된 힘 센서 조립체(100)는 제1 힘 전달부(113)에 하우징이 안착되므로 하우징(140)은 하우징(140)의 상면으로부터 가해지는 제1 힘(F1)을 제1 힘 전달부(113)에 전달함으로써 제1 힘(F1)이 다이어프램(110)에 가해질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명-되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 힘 센서 조립체
110: 다이어프램
111: 감지부
112: 연결부
113: 제1 힘 전달부
114: 제2 힘 전달부
115: 목부
116: 빈 공간
117: 캐비티
120: 감지요소
130: 회로부
131: 제1 회로부
132: 제2 회로부
140: 하우징
150: 지지부
160: 케이블

Claims (15)

  1. 힘 센서 조립체로서,
    서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 다이어프램;
    상기 다이어프램에 마련되어, 상기 다이어프램의 변형에 따라 대응되는 신호를 발생시키는 감지요소;
    상기 감지요소의 신호를 처리하는 회로부; 및
    상기 회로부를 보호하도록 상기 회로부를 덮으며 상기 다이어프램에 배치되는 하우징;을 포함하는 힘 센서 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이어프램은,
    상기 감지요소가 부착되는 감지부;
    상기 감지부의 하부에 마련되어 제1 방향으로의 힘이 가해지는 제1 힘 전달부; 및
    상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로의 힘이 가해지는 제2 힘 전달부;를 포함하고,
    상기 감지요소는, 상기 제1 힘 전달부 및 상기 제2 힘 전달부에 가해지는 힘에 의해 변형되는 상기 감지부의 변형 정도를 측정하는 것인 힘 센서 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다이어프램은, 상기 감지부와 상기 제1 힘 전달부 사이에 상기 감지부 및 상기 제1 힘 전달부의 직경보다 작은 직경을 가지는 목부가 형성되는 것인 힘 센서 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다이어프램은, 상기 제2 힘 전달부의 중심으로부터 상기 감지부의 중심 방향으로 형성되는 캐비티를 더 포함하고,
    상기 캐비티는 상기 목부의 직경보다 작은 직경을 가지는 것인 힘 센서 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐비티의 직경은, 2.9㎜ 이상 3.5㎜ 이하인 것인 힘 센서 조립체.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 목부의 직경은, 5.5㎜ 이상 6.1㎜ 이하인 것인 힘 센서 조립체.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 다이어프램은, 상기 목부의 두께가 1.2㎜ 이상 2.3㎜ 이하의 거리를 가지는 것인 힘 센서 조립체.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 다이어프램의 감지부는, 상기 힘이 가해지면, 상기 감지부의 외경 주변은 인장되고 상기 감지부의 중심 주변은 압축되어 상기 감지부의 중심에 골이 형성되는 것인 힘 센서 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감지요소는, 상기 감지부가 변형될 때, 인장되는 영역과 압축되는 영역의 경계에 걸치도록 부착되는 것인 힘 센서 조립체.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 제1 힘 전달부에 안착하며 상기 다이어프램과 접합되어, 상기 제1 방향으로 가해지는 상기 힘을 상기 제1 힘 전달부에 전달하는 것인 힘 센서 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 다이어프램에 접합되어 상기 회로부를 지지하는 지지부를 더 포함하고,
    상기 회로부는, 상기 지지부에 접하며 상기 지지부에 지지되는 제1 회로부 및 상기 제1 회로부와 이격되어 배치되는 제2 회로부를 포함하는 것인 힘 센서 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 회로부는, 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부를 전기적으로 연결하고, 상기 제2 회로부를 지지하는 핀을 더 포함하는 것인 힘 센서 조립체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 회로부는, 상기 감지요소로부터 연결되는 와이어를 관통시키는 와이어본딩 홀이 형성되는 것인 힘 센서 조립체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 회로부 및 외부 장치와 연결되어 상기 회로부의 신호를 전달하는 케이블이 관통하는 관통홀이 형성되는 것인 힘 센서 조립체.
  15. 힘 센서 조립체에 장착되어 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 다이어프램으로서,
    상기 다이어프램의 변형에 따라 대응되는 신호를 발생시키는 감지요소가 부착되는 감지부;
    상기 감지부의 하부에 마련되어 제1 방향으로의 힘이 가해지는 제1 힘 전달부;
    상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로의 힘이 가해지는 제2 힘 전달부;
    상기 감지부와 상기 제1 힘 전달부 사이에 상기 감지부 및 상기 제1 힘 전달부의 직경보다 작은 직경을 가지는 목부; 및
    상기 제2 힘 전달부의 중심으로부터 상기 감지부의 중심 방향으로 연장되는 캐비티;를 포함하고,
    상기 캐비티는 상기 목부의 직경보다 작은 직경을 가지고,
    상기 감지요소는, 상기 제1 힘 전달부 및 상기 제2 힘 전달부에 가해지는 힘에 의해 변형되는 상기 감지부의 변형 정도를 측정하는 것인 다이어프램.
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