KR910001841B1 - 압력감지기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

압력감지기

제1도는 피에조-레지스터 (Piezo-resistors)상에 작용하는 압축변형한 본 발명에 따른 만곡모우드의 두꺼운 실리콘 압력감지를 도식적으로 보인 도면.

제2도는 제1도에 유사하지만 피에조-레지스터상의 긴장상태로 작용하는 변형을 가진 제2실시예의 도면.

제3도는 딱딱한 변환기를 가진 또다른 실시예를 보여주는 도면.

제4도는 제3도의 바닥면도.

제5도는 압축모우드 변환기를 가진 실시예의 도면.

제6도는 제5도의 변환기 칩 (chip)을 보여주는 도면.

제7도는 딱딱한 변환기를 가진 굽힘 모우드 압력감지기의 또다른 실시예의 도면.

제8도는 두꺼운 실리콘칩 변환기를 가진 굽힘 모우드 압력감지기의 또다른 실시예의 도면.

제9도는 본 발명의 실시예에 따라 내연기관의 작동실린더내의 압력을 감지하기 위한 압력감지기의 축 가로-단면을 보여주는 도면.

제9a도 및 제9c도는 제9도의 상세도로써 각기 다른 축척으로 보인 도면.

제9b도는 제9도의 선 X-X을 따라 잘라보인 가로 단면도.

제10a, 제10b 및 제10c도는 제9도의 실시예의 상세도이나, 축적을 달리하여 보인 도면.

제11도는 제9도의 실시예의 변형 게이지 (gauge)요소의 연결을 위한 위한 브리지회로의 다이아 프램.

제12도는 제9도-제11도의 감지기의 압력전압곡선.

제13도는 제9도-제11도의 감지기를 사용하여 측정된 i.c.엔진의 압력/행정곡선.

제14도는 제9도-제13도의 실시예의 제조단계를 보여주는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 다이아프램 2 : 변환기 (transducrer)

3,23 : 열차단요소 5 : 피에조저항

6 : 피에조저항 7 : 케이싱

12 : 실리콘변환기 22 : 변환기

27,47 : 하우징 29,49 : 세라믹링

31 : 디스크 32 : 실리콘칩

33,43 : 푸쉬-로드 34 : 세라믹기부

37 : 감지기몸체 40 : 열차양

60 : 몸체 62 : 림

63 : 벨로우즈 65 : 칩

본 발명은 고압감지기에 관한 것으로 특히 포괄적으로 자동차엔진의 실린더 압력을 감시하는데 관한 것이다.

엔진실린더 압력을 감시하는 생각은 이에 제안되어 있다. 예를 들면, 영국 특허출원 제8512877호, 영국특허출원 제2168160A호 등이 그것이다. 또 이들은 극히 높은 압력 이를테면 수백 바아(bar) 및 부식성 대기에 노출되어 싸고 효과적인 장치를 만드는데 많은 문제점에 부딪히게 된다.

자동차엔진 실린더내의 압력을 측정할때는 실리콘 변환기 같은 감지용 변환기를 실린더내에서 나타나는 고온과 부식성의 가스로부터 보호할 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 내연기관의 연소실태의 상기 대기의 압력을 감지하기 위하여, 강체의 하우징과 이 하우징내의 감지기 칩(sensor chip), 하우징의 한단부상에 있는 가요성 열저항 폐쇄부재, 폐쇄부재와 감지기침 사이를 연결하여 폐쇄부재로부터 칩으로 힘을 전달하는 힘 전달부재를 포함하는 고압감지기 (highpressure sensor)가 구비된다 상기의 전술한 칩(chip)은 반응하여 폐쇄부재의 외부로 공급되는 압력을 대표하는 출력신호를 구비한다.

본 발명은 이후 첨부된 도면을 참조로 하여 명확히 설명되고 이해될 것이다.

제1도에서는 간단한 방법이 묘사되었으며 이 방법은 가스들의 부식효과의 그들의 고온 및 고압 둘다를 견디도록 선택된 재료로부터 제조된 밀봉 다이아프램의 사용에 따른다. 실시예에서는 소위 두꺼운 실리콘요소(이는 더얇게 만들기 위해 식각(ethhed)되지 않은 것이거나 혹은 제한된 범위로만 식각 되어진 실리콘요소를 의미한다), 같은 극히 두꺼운 실리콘요소를 극히 덜 딱딱한 혹은 유연한 감지요소 즉 다이아프램이나 벨로우즈에 결합시킴이 제안되었다. 시스템에서의 기계적 허용치는 그의 낮은 강성도 때문에 변환기상에 가해지는 정적힘으로 인한 무시할 수 있는 오차를 유발하는 다이아프램의 사전변형에 흡수된다.

이 시스템의 등가물로써, 굽힘모우드에서 작동하는 저 강성도의 실리콘요소를 택하고 고강성도의 요소를 평행하게 더함에 의해 그의 겉보기 강성도를 증가시켜 상기에서 기술된 압축성 실리콘요소와 동등한 강성도의 요소를 얻도록 하는 것이 제안되었다.

도면의 제1도를 참조하면, 예를 들어, 스텐레스강 합금으로 만들어진 분리 다이아프램(1)을 포함하는 압력감지기를 도식적으로 도시하고 있다. 상기 다이아프램은 부식성 고온가스로부터 실리콘변환기(2)를 보호하게 된다. 푸쉬-로드형태의 열차단요소(3)는 다이아프램(1)을 강성비임(4)에 연결한다. 이는 차례로 실리콘 변환기(2)에 결합된다. 변환기 (2)는 그의 표면상에 피에조저항기(5) (6)를 가져 실리콘변환기가 도면에서 도시한 바와 같이 아래로 변형하면, 피에조-저항이 압축되게될 것이다. 이 변환기는 따라서 압축모우드 변환기로 불리어진다.

예를 들어 청도 혹은 스텐레스로 만들어진 케이싱(7)을 개단턱(7a)와 (7b)를 가지고 있어 변환기를 턱(7a)에 또 강성비임을 턱(7b)에 지지하며 다이아프램(1)을 하우징의 주변변부영역(7c)에 용접시킨다.

조합된 강성비임(4)과 변환기(2)는 다이아프램의 사전 변형을 일으켜 기계적 허용효과를 감소시키도록 설계된다.

명확히 강화요소는 동등하게 다이아프램이거나. 흑은 다른 편리한 설계이어서 이것이 충분한 강도를 발생시키도록 한다. 필수적으로 다이아프램이 받는 최고압력에서 실리콘 변환기상의 부하가 실리콘상의 과중한 응력에 의해 요소가 파괴되지 않도록 보장해야 한다.

제2도를 참조하여 설명하면, 유사한 부호는 유사한 부품을 나타낸다. 제1도의 변환기와 제2도의 변환기 사이에서 중요한 차이점은 실리콘변환기(12)로 이 실시예서는 아래측에 피에조-저항(15) (16)을 가지고있어 변환기가 푸쉬-로드 어셈블리(3) (4a)에 의해 변형되었을때 이들 피에조-저항은 긴장되고 그래서 이실시콘변환기는 긴장모우드 변환기로 바뀐다.

제1도는 피에조-저항이 압축응력을 받는 시스템을 보여준다. 제2도의 실시예는 하측에 피에조-저항을 가지고 이는 쉽게 연결할 수 있게 되어 있다(15a와 16a).

제3도와 제4도를 보면, 이들은 각기 도면의 제2도의 도식적 설계에 기초한 압력변환기의 측부단면과 하측도면이다. 분리다이아프램(21)은 하우징(27)에 고정되고 그의 하측에서 스텐레스강 같은 금속으로 만들어진 고강도요소(24)의 꼭지(24a)에 고정된 세라믹 열 차단요소(thermal barrier)(23)와 맞물린다.

긴장모우드 실리콘변환기(22)는 고강도요소(24)의 하측에다 포개진 세라믹링(29)과 굽은-돌기(24b)에 의해 고정되었다. 상기 굽은돌기는 잠금링(27a)에 의해 사전변형을 구비하도록 압축되고, 상기 잠금링은 하우징(27)의 내측구멍을 나사 박음되어 다이아프램(21)의 예정된 사전변형을 돌기(24b)에 직접 맞물림함에 의해 구비된다.

연결은 케이블(28)에 의해 감지기로부터 이루어진다. 아래측 그램에서 실리콘변환기 (22)의 윤곽은 점선으로 도시되었고 세라믹링(29)은 (22a)같은 경화패드를 가져 (25) (26)같은 피에조-저항사이를 연결패드(25a)(26a)로부터 연결하는 효과를 가진다. (25) (26)같은 피에조-저항은 변환기상의 4연결점에 연결된 4개이어서 이는 차례로 세라믹링상의 경화패드(22a)에 결정되고 케이블(28)로 연결되게 한다.

간명하게 하기 위해 잠금링 (27a)은 제4도의 하측도면으로부터 삭제되었다.

제5도는 제1도의 압축모우드 감지기의 수정된 실시예를 보여주는 것으로 저강성도의 스텐레스강 디스크(31)를 포함하고 있다. 이는 역시 스텐레스강으로 만들어진 관상체(37)에 용접되었다. 디스크(31)는 기계적으로 실리콘칩 (32)에 연결되어 있고 이는 세라믹베이스(34)상에서 지지되었다. 잠금칼라(37a)는 하우징(37)의 내부구멍 속으로 즉 나사접합에 의해 잠겨 들어가 디스크(31)이 열적 차단 푸쉬-로드(33)와 접촉하게 한다. 열차간 푸쉬-로드는 높은 열저항성 재료로 만들어지고 열차양(40)에 의해 두 부품으로 분할되어있다. 상기 차양은 열푸쉬-로드 차단요소(33)의 중간점으로부터 감지기몸체(37)로 열을 줄이는데 효과적이어서 엔진의 연소 챔바내의 온도보다 충분히 낮은 온도로 유지되게 하며 이 실시예에서는 더이상 140℃이상 올라가지 않는다.

실리콘칩(32)은 전기적으로 핀(38)에 연결되고 세라믹베이스(34)내에 실리콘칩과 세라믹베이스 양측다 위에서 경화를 통채 고착된다.

제6도는 실리콘칩을 도시적으로 보여주는 것으로 피에조-저항요소(32a)가 (35)같은 4개의 연결궤도와 함께 있고 상기 궤도는 경화에 의해 핀(38)에 연결되고 있다. 실리콘칩은 압축모우드에서 가동된다.

사용된 실리콘요소는 3mm 길이에 1mm 높이 및 0.44mm 두께였고 이로적인 강성도는 1×10⁶lbs/inch였다. 또한 디스크변형은 디스크 전면상에 작용하는 압력으로 바뀔 수 있다. 아래측에 작용하는 0.125" 구반경의 점부하에 대한 디스크의 강성도는 23×10³lbs/inch이고 이는 실리콘요소의 강성도의 2.3%이다.

제5도와 제6도에서 도시된 압축모우드의 감지기를 조립함에 있어, 먼저 스텐레스강디스크(31)가 감지기몸체의 주변에 용접되었다. 실리콘칩이 세라믹베이스(34)에 조립되었다. 이때 열차단요소(33)와 열차양(40)이 감지기하우징(37)속으로 조립되어 졌다. 세라믹베이스가 하우징내에 위치되고 잠금칼라(37a)가 수압식 램 (hydraulic ram:을 사용하여 그위로 눌리어 지고 한편 스텐레스강 디스크의 전면의 변형이 감시되었다. 잠금칼라가 몸체속으로 더 밀어넣어져 디스크의 예정된 변형이 있을때까지 계속된다. 이 실시예에서는 디스크에서의 1인치 1000분지 1변형의 실리콘요소상의 22.5lbs의 부하였다. 이는 실리콘칩이 일으키는 전체 안전변형의 33%에 해당하는 변형의 원인이 된다. 80바아 혹은 1200psi의 작동압력 범위는 실리콘요소의 변형범위에 걸쳐 발생하고 전체변형의 거의 37%에 달한다. 전체 이동의 나머지 30%는 최대 150바아 혹은 2200psi 이상으로 압력이 올라가는 경우 실리콘요소의 보호를 위해 필요하다.

2% 이하의 작은 오차는 작동압력으로 인한 스텐레스강 디스크의 사전변형의 감소에 원인이 있다. 디스크와 실리콘요소의 특성이 직선임을 전제하면 이 오차의 단독효과는 작동압력범위에 걸쳐 약 2%만큼 브리지피에조-저항의 휘트스톤 브리지 배열로부터의 출력전압 변화를 감소시키게될 것이다.

사전변형은(a) 몸체내의 세라믹베이스의 위치설정에, (b) 작동 온도범위, 세라믹 사이, 실리콘칩, 열차단 어셈블리 및 몸체에 걸친 팽층 오접합(mismatch)에 기인한 오차를 바로 잡기 위해 구비된다.

제7도를 참조하면, 스텐레스강디스크(41)는 스텐레스강의 관상하우징(47)의 주변에 용접된다. 열차단 푸쉬-로드(43)는 벤트구멍(50a)을 가지는 열차양(50)에 의해 지지되고 실리콘칩(42)은 굽힘모우드에서 작동하며 피에조-저항요소를 긴장모우드에서 작동하는 그의 하측에 지지한다. 실리콘칩(42)은 강성디스크(44)에 고착되었다. 세라믹링(49)과 (49a)는 강성디스크(44)를 그들 사이에 끼우고 이들은 차례로 잠금칼라(47a)와 스페이셔 (51)사이에 고정시킨다. 상기 스페이셔는 열차양(50)을 한단부에 고정하여 지지하고 칼라(47a)는 몸체(47)의 내부구멍에 나사막힘되어 디스크(41)의 예정된 사전변형을 구비하도록 전체 내부어셈블리로 푸쉬-로드(43)를 통하여 디스크에 밀어줌에 의해 구비한다.

인쇄된 회로판(52)은 실리콘링(49)내의 요홈(49a)내에 고정되고 인쇄된 회로판상의 도체궤도는 칩(42)의 하측에 있는 피에조-저항과 출력선(48)사이를 연결한다.

디스크(42)는 벨빌리 (bellville) 와샤(53)에 의해 강성디스크(44)의 하측에다 클램프(clamp)시켰다. 상기 벨빌리와샤(bellville washer)는 실리콘디스크(49)와 실리콘칩상에 직접 받히는 중간디스크(49b)사이에서 탄성스프링 압력을 구비한다.

실리콘칩은 식각안된 압력변환기이고 이는 변형게이지를 포함한 실리콘의 표면에 공급된 한표면으로 변형되었을때 바로 직선특성을 약 15lbs의 부하까지 발생시킨다. 따라서 푸쉬-로드(43)는 장점적으로 점부하를 구비한다. 세라믹디스크(49b)는 부하 분산와샤로써 작용하고 사각요홈을 가져 실리콘칩(42)과 조화된다.

도면에서 도시된 바와 같이 스텐레스강 디스크(41)는 하우징을 폐쇄하고 부가하여 받힘와샤(47b)이 있고 디스크(41)와 와샤(47b)는 둘다 동시에 하우징에 용접되어 용접중에 스텐레스강디스크의 최소 뒤틀림을 보장한다. 환상으로 인쇄된 회로판(52)과 실리콘칩의 금속화 사이의 와이어정착은 하우징(47)의 바닥을 통하여 수행된다. 압축모우드 감지 기에서와 같이 저강성도의 스텐레스강디스크는 감지기 하우징의 단부를 폐쇄하고 열차단요소 및 차양은 디스크를 캡슬에 결합시키도록 작용한다.

잠금칼라(47a)는 몸체에 선택적으로 압력맞춤될 수 있고 스텐레스강디스크의 전면에서 예정된 변형을 얻도록 힘을 받는다.

이 실시예에서 실리콘칩의 강성도는 11×10⁴lbs/inch의 변형이 있는 것으로 계산되었고 앞서의 압축성요소보다 작았다. 강성요소는 따라서 강성은 35×10⁴으로 증가시키도록 유도되어졌다. 이 모우드에서 실리콘요소의 증가된 변형에 기인하여 7.6%의 오차가 작동압력으로 인한 스텐레스강디스크의 사전변형에서의 감소에 의하여 발생되었다. 이 경우 이 오차는 강성디스크(41)의 강성을 감소시킴에 의해 그의 완전히 제거될수 있다. 1200psi의 작동압력범위에 걸린 최소유효 변형을 실리콘요소의 총유효 변형의 37%이다. 그리고 손실변형은 압축성요소에 대한 것과 같다.

제8도는 본 발명의 간단한 실시예를 도시한 것이다. 도시된 감지기는(61)에서 외부적으로 나사접합된 스텐레스강의 관상몸체(60)를 포함한다. 이는 하나의 환상전면림(62)을 가지고 이 위에 스텐레스강으로 만들어진 벨로우즈 혹은 다이아프램(63) 한조각이 고착되어 있다. 이 벨로우즈(63)는 후방의 넓은부분(63a)을 가지고 있고 이 부분은 몸체(60)의 림(62)위에 맞추어지고 림(62)위에서 환상요홈(62a)소으로 돌려진다. 벨로우즈들은 원통형의 이적부분(63b)과 원통형으로 잘록하게 좁아진부분(63c)를 가지며 이는 푸쉬-로드(64)를 빡빡하게 싸는 원통형의 잘록한 부분을 가지고 있고 상기 푸쉬-로드를 단열재료로 만들어지거나 혹은 실리콘칩(65)에 최소의 열을 전달하도록 구성되어 있다. 로드(64)는 구형립(64a)을 가지고 있고 이는 칩(65)과의 접촉을 효과적으로 만든다.

칩(65)는 지지축받이(66) (67)사이에서 굽힘모우드로 작동한다. 칩으로부터의 연결은 모체(60)내의 통로(68) (69)를 통하여 이루어지고 관상의 플라스틱 잠금부재(70)는 구멍 (68) (69)내에 관상연장부(71) (72)를 가지고 있어 통로(68) (69)의 금속벽으로부터 출구(73)를 위한 절연을 구비한다. 잠금부재(70)는 세레이션(74)과 (75)를 가져 케이블덮개 (76)에 잠그고 몸체의 내측구멍(77)에 잠근다.

벤트롱로(78)는 몸체 (60)의 내측구멍을 따라 달리는 좁은 요홈에 의해 형성되어 벨로우즈(63)내의 공간을 대기로 통하게 하여 온도변화로 인한 벨로우즈내의 압력조성을 맞도록 한다.

두꺼운 식각되지 않은 칩(65)은 그의 전면(65b)상에 연결패드(65a)를 가지며 이는 칩속으로 확산되어지는 변형게이지 요소와 연결된다.

벨로우즈(63)의 순응 특히 벨로우즈에 공급되는 외부압력에 반응하여 축방향의 운동을 구비하는 턱부분(80) (81) 및 (82)는 조심스럽게 판정되어 벨로우즈 셀트의 사전변형의 정확한 량을 얻는데 필료한 정확한허용치에 맞도록 하고 사전변형을 위해 칩에 로드(64)의 %1이 눌리어지게 된다.

감지기를 조립하는데 있어 칩은 받힘 위에 장착되고, 잠금부재를 가진 케이블이 삽입되며, 순케이블출구(73)가 패드(65a)에 연결된다. 벨로우즈는 이때 림 (62)위에 푸쉬-로드(64)와 함께 위치되고 림의(63a)부분은 요홈(62a)속으로 뒤집어진다.

확산된 변형 게이지요소는 긴장모우드에서 작동되고 휘트스톤 브리지 (wheatstone bridge)형상으로 연결된다.

입력은 브리지의 대각선 가로질러 공급되고 나른 대각선을 통한 출력은 이미 기술된 바와 같이 압력을 측정하기 위해 감지된다.

기술된 실시예는 0-1200psi, 5-8KHz의 주파수 반응, -40℃ ∼+120℃의 작동온도범위, 2500℃의 최대 불꽃온도의 측정범위를 가진다.

실리콘칩은 단일 피에조-저항요소 혹은 전체 브리지(즉 브리지형성의 4개의 요소)어느것이든 가질 수 있다.

제9도에서 도시된 고압감지기는 주름진 현수구역(90C)에 의해 고정된 환상주변(90B)에 결합된 가동중압부분(90A)를 가지는 스텐레스강의 다이아프램(90)을 포함한다. 이 다이아프램은 압인 혹은 코인닝 공정에의해 만들어진다. 주변부분(90B)는 작은구멍(91C)가 큰구멍(91D)사이의 계단(91B)를 가지는 관상몸체(91)의 림(91A)에 용접된다. 림 (91A)와 용접은 제9A도에서 명확하다.

스텐레스강 푸쉬-로드(92)는 한단부(92A)에 용접된 부하분산요소(93)를 가지고 몸체(91)에서, 주름영역(90C)에 의해 다이아프램(90)의 하측상에서 한정된 요홈내에 맞추어지는 부하분산요소와 맞추어진다. 다른단부(92B)를 향하여 푸쉬-로드(92)가 경사진 환상 고정영역 (94B)를 가지는 가이드(94)의 구멍내로 안내된다. 상기 환상 고정영역은 구멍 (91C)의 벽속으로 물고 들어가 가이드(94)를 푸쉬-로드가 삽입된 후 큰구멍(91D)의 방향으로부터 구멍 (91C)속으로 억지맞춤시킨다.

스텐레스강튜브를 포함하는 변환기장치(95)는 이때 몸체(91)의 구멍(91D)에 억지-맞춤되고 실리콘변형게이지 변환기(96)가 변환기장치(95)의 삽입에 따라 푸쉬-로드단부(92B)가 변환기(96)를 받히므로써 다이아프램(90)의 예정된 사전변형이 발생했음을 표시했을때 제위치에 용접된다. 장치 (95)는 몸체 (91)의 얇은 벽부분(91E)을 통하여 (97)에서 점용접 (spot-welded)된다.

장치는 사각의 오목한 구역(95A) (제9B도)를 가졌고 이곳에 식각된 실리콘변형 게이지변환기(96)가 맞추어지며, 4개의 끼워심기된 변형게이지(implanted strain gauges)(98)이 4개의 출력핀(99)중 각 하나에 각기 선에 의해 연결되었다. 각 핀(99)의 형상을 제10A도에서 도시되었고 청동으로 만들어졌으며 "D"형상의 헤드(99A)를 가지고 있다. 실리콘변한기(96)는 단열층(100)에 의해 장치(95)와 핀(99)로부터 단열되어 있다. 이 단열층은 변환기 아래에 놓이고 그 측부 위로 연장한다. 단열부(100)는 제9C도에서 사시도로 도시되 었다.

각 핀(99)은 제10C도에서 상세하게 도시된 관상의 세라믹단열재 (101)내에 들어있다.

제10B도는 장치(95)의 상부부분을 변환핀 혹은 단열제 없이 사시도로 보여주고 있다. 이는 단열제(101)를 싸고 있고 차례로 핀(99)의 스템(stems)을 잡고 있는 4개의 대칭-이격된 구멍(95B)을 가진다. "D"형상헤드(99A)의 납작측부는 단열층(100)을 통하여 변환기의 각 변부에 닿아 위치되었다.

출력연결선(102)은 장치 (95)의 구멍 (95C)을 따라 각 핀(99)로부터 구멍 (95B)을 통하여 연장한다.

변형게이지요소(strain gauge element) (98)은 제11도에서 도시된 바와 같이 브리지 회로에 연결되고 각요소에 대한 대표값은 K오옴이다. 단자 A와 B와 걸린 5볼트 입력은 1200psi에서 단자 D와 C에 걸리는 약160㎷의 d.c. 출력을 만들것이다. 출력이 d.c.이면 엔진의 마그네트 시스템과 기타 고압력 감지장치들의 여러장치와 조합될 수 있게되어 매우 중요하다.

또한 몸체의 상부부분의 직경이 약 6㎜정도이지만 몸체의 하부부분은 약 8.5mm 이어서, 비록 도시되지는 않았지만 헤드내에 나사에 의해 파지될 수 있게한다. 이는 이 감지기를 현존 엔진내의 현존 오우버헤드 밸브기어 사이의 엔진실린더헤드내의 비교적 작은 나사구멍속으로 삽입하는데 가능하다. 이는 극히 중요하다.

따라서 비교적 작은장치로부터 고출력을 얻게되어 제조하기에 편리하게 현존엔진에서도 약간의 수정만으로 사용할 수 있게된다.

푸쉬-로드(92)는 약 1mm 직경내 이어서 극히 가볍지만 다이아프램으로부터 힘을 전달하고 하기에는 충분하고 효과적인 열전달 차단요소로써 작용한다. 감지기는 효과적으로 힘을 측정한다.

실리콘변환기(96)는 제9도에서 도시된 바와 같이 하부가 식각(etched)되어 변환기의 주변영역(96A)이 식각된 부분(96B)을 지지하도록 하고 있다 제9D도에서 이것이 잘 도시되어 있다. 이 도면은 변환기의 가로단면이고 변형게이지(98)의 최대 굽힘부분(96B)의 영역에 위치되어 있고 여기서 지지주변영역(96A)을 연결하고 있다. 식각의 정도는 극히 작다. 이 특별한 실시예에서는 칩이 전체 0.420㎜의 두께를 가졌다. 직경은 약 5mm이고 식각된 부분은 약 2mm의 직경을 가졌으며 두께는 약 0.38mm이다. 우리는 이 작은량의 식각이 식각된 영역의 변부에서의 계단 바로위의 (96A)를 가진 (96B)의 연결에서 굽힘이 일어나 결국 변형게이지 요소(98)를 위한 최대 굽힘의 위치를 제한함을 충분히 보장함을 발견했다. 따라서 실리콘칩을 계속 효과적으로 두꺼운 변환기이고 가요성 다이아프램이며, 앞서의 실시예에 도시된 것들과 유사하고, 폐쇄부재(90)는 일체의 부분, 즉 폐쇄부재의 미리 설정된 사선변형을 구비하는 탄성요소를 형성하는(90C)를 가진다.

변환기(96)의 약간의 식각은 제11도에서의 분리된 지지체(66)(67)에서와 같은 효과를 구비하지만, 끼워 심기된 변형게이지와 정밀한 정합상태로 식각이 형성되고 후자가 잘못배열되는 일이 없다는 장점이 있다. 우리는 이러한 정밀한 정합을 유지함이 고감도 감지장치를 제조하는 한계조건임을 발견했다.

제12도는, 4.5V가 단자 A와 B사이에 공급된 제11도에서 도시된 브리지로부터 나타난 진압대 압력의 그래프이다.

제로 오프셋트는 이미 기술한 사전변형 때문이다.

제13도는 부하가 걸린상태에서 가동되는 내연기관의 한실린더의 일행정을 보이는 것으로 감지기에 의해 감지되고, TDC전에 15°에서 개시하고, 점화가 스피터부분(steeper portion)의 시작에서 개시하고, TDC는 피이크 바로전에 일어나며, 파동은 녹킹 (knocking)을 표시하며 곡선은 TDC후 약 40°까지 연장하는 것을 보여준다. 압력감지기는 녹킹 찝어낼 뿐만 아니라 곡선 아래의 면적을 계산하는데에도 사용될 수 있어 전자 처리장치가 연료공급과 녹킹을 최소로 하고 그 면적을 최대로 하도록 조정할 수도 있다.

제14도는 제9도-제13도의 실시예를 제조하는 단계를 보여준다. 몸체(91)가 구비되었다(제14A도), 폐쇄부재(다이아프램(90))이 몸체(91)에 용접된다(제14B도), 몸체(91)가 제14C도에서 뒤집어져 잡혀지고 푸쉬로드(92)가 헤드(92A)와 함께 삽입된다. 끝으로, 변화장치(95)가 램(화살로 R)에 의해 압입되며 피에조-저항의 출력이 감시된다. 예정된 출력(즉 25㎷)가 메타M에서 탐지되었을때 램은 정지시키고(97)에서 용접하게 하여, 다이아프램의 예정된 변형이 따라서 고정된다.

변환기상에 1mm 직경의 로드에 의해 가해지는 15lbs의 힘은 변환기 강성의 사상을 주면서 천분지 1인치의 변화가 변형을 발생시킨다.

Claims (10)

1. 내연기관의 연소실 같은 고온고압 대기의 압력을 감지하기 위한 고압감지기에 있어서, 강체의 하우징과 하우징내의 감지기칩(sensor chip)과 폐쇄부와 감지기칩 사이를 결합하여 폐쇄부재로부터 상기 칩으로 힘을 전달하는 힘전달부재를 포함하고, 전술한 칩이 상기 폐쇄부제의 외부로 공급되는 압력을 대표하는 압력신호를 구비하도록 반응함을 포함하는 고압감지기.
2. 제1항에 있어서, 전술한 칩이 굽힘모우드에서 작동하도록 배얼되고, 전술한 칩이 전술한 출력신호를 구비하는 긴장모우드(tensile mode) 혹은 압축모우드(compressive mode)에서 작동하는 변형게이지 저항을 가지는 감지기.
3. 제1항에 있어서, 폐쇄부재는 하우징상의 환상력 넘어로 뒤집어진 후방림을 가진 벨로우즈 형상인 감지기.
4. 제1항에 이어서, 폐쇄부재의 미리 설정된 사전변형을 구비하는 탄성요소를 포함하는 감지기.
5. 제4항에 있어서, 상기 탄성요소가 폐쇄부재의 일체부분에 의해 형성되는 감지기.
6. 제5항에 있어서, 상기 폐쇄부재가 일체의 환상주름을 가지는 디스크-형상의 다이아프램을 포함하고, 상기 환상주름은 다이아프램의 현수(suspension)를 구비하고 또한 탄성요소를 구비하여 폐쇄부재의 사전변형을 조화시킴을 포함하는 감지기.
7. 제6항에 있어서, 전술한 힘전달부재가 로드의 단부와 다이아프램 사이에서 디스크-형상부재를 가지는 로드를 포함하며, 이 부재가 그의 주부품 위의 다이아프램을 전술한 환상주름내에서 지지하는 감지기.
8. 제1항에 있어서, 폐쇄부재가 비교적 고강성도(stiffness)인 감지기칩에 비해 비교적 낮은 강성도를 가지는 감지기.
9. 제1 및 제2하우징부품이 한데 정합되어 있고, 상기 제1하우징부품은 가요성 압력감지요소와 푸쉬-로드 어셈블리 (push rod assembly)를 지지하며, 상기 제2부품은 하나의 변환기(transducer)를 지지하며, 전술한 변환기는 낮은 강성도의 압력 감지요소에 비해 고강성도를 가지며, 제1 및 제2부품은 한데연결되어 상기 푸쉬-로드가 힘을 감지요소와 변환기 사이에서 전달하게 감지요소의 영구 탄성변형을 결정하도록 되어 있음을 특징으로 하는 고압력 감지기.
10. 압력감지요소와 푸쉬-로드 어셈블리는 지지하는 제1하우징부품을 구비하고, 변환기를 지지하는 제2하우징부품을 구비하고, 전술한 변환기는 낮은 강성도(low stiffness)를 가지는 감지요소에 비해 고강성도(high stiffness)를 가지며, 제1 및 제2하우징 부품을 한데 정합시켜 푸쉬-로드가 힘을 감지요소로부터 변환기로 전달하여 감지요소의 영구탄성 변형을 판정하도록 구성함을 포함하는 압력감지기 제조방법.

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