KR101242820B1 - 노크센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노크센서에 관한 것으로, 외주면 상단에 요입채널(19)이 형성된 체결부(17)가 형성되고, 상기 체결부(17)로부터 소정 간격 이격된 하단에 유동공간(21)이 형성되는 센서바디(11)와, 상기 체결부(17)에 소성변형에 의해 체결되는 가압 변형부(33)와, 상기 가압 변형부(33)로부터 연장되며 상기 유동공간(21)과 마주보게 위치되는 탄성부(35)를 갖는 질량(31)과, 상기 센서바디(11)의 하단에 설치되며 상기 질량(31)의 저면과 전극(53)을 매개로 접촉되는 압전소자(51)를 포함한다.
본 발명은 그 구조가 간단하면서도 체결력이 우수하고 잔류하중을 유지시켜 비공진 특성을 유지할 수 있도록 하므로 노크센서의 고장을 최소화하고 엔진의 진동을 정확하게 검출하도록 하여 노크센서의 센싱 성능 신뢰도를 향상시키는 이점이 있다.

Description

노크센서{Knock sensor}

본 발명은 노크센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내연기관에 장착되어 노크 현상을 검출하는 노크센서에 관한 것이다.

내연기관은 폭발행정이 정상적으로 이루어지면서 연소실의 온도와 압력이 상승했다 배기행정에서 실린더의 압력이 낮아지는 과정이 반복되면서 일정한 패턴의 엔진 진동이 발생된다.

그런데, 내연기관에서 비정상적인 연소가 발생되면 연소온도가 급격하게 증가하면서 압력파에 의한 소음이나 피스톤 스커트 부위와 실린더가 접촉하면서 소음이 발생하는데 이러한 현상을 노크(노킹)라고 한다.

노크가 발생하면 소음외에도 출력저하가 발생하며 엔진의 온도가 비정상적으로 높아지며 배출가스가 급격히 증가하게 되고 심한 경우 피스톤과 실린더의 유막이 파괴되면서 마찰이 발생하여 엔진이 파손되기도 한다.

노크는 연소실에서 최고폭발압력이 형성되는데 가장 큰 영향을 주는 점화시키가 가장 중요한 원인으로 작용하고 있으며 엔진의 온도도 중요한 발생 원인 중 하나이다.

이렇게 엔진에 악영향을 주는 노크 현상을 엔진의 진동으로 검출하는 센서가 노크센서이다.

본 발명의 목적은 노크센서의 고장이 최소화되도록 내부부품의 체결력이 우수하고, 노크에 의한 엔진의 진동을 정확하게 검출할 수 있도록 한 노크센서를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 외주면 상단에 요입채널이 형성된 체결부가 형성되고, 상기 체결부로부터 소정 간격 이격된 하단에 유동공간이 형성되는 센서바디와; 상기 체결부에 소성변형에 의해 체결되는 가압 변형부와, 상기 가압 변형부로부터 연장되며 상기 유동공간과 마주보게 위치되는 탄성부를 갖는 질량과; 상기 센서바디의 하단에 설치되며 상기 질량의 저면과 전극을 매개로 접촉되는 압전소자를 포함한다.

상기 요입채널은 단면이 반원형태이다.

상기 유동공간은 상기 센서바디의 하단 일부가 상기 체결부보다 상대적으로 더 요입되어 형성된다.

상기 가압 변형부는 상기 요입채널과 대응되는 돌기부를 갖는 클램프부재에 의해 가압되면서 소성변형되며 상기 요입채널과 형합되어 체결된다.

상기 탄성부는 판스프링 형태이다.

본 발명의 노크센서는 질량 상부가 돌기부를 갖는 클램프부재에 의해 가압되면서 소성변형되어 센서바디에 형성된 요입채널과 형합되는 방식으로 체결되므로 질량이 센서바디에 체결되는 체결력이 우수하다.

또한, 질량 상부를 가압하여 소성변형시키더라도 질량 하부 탄성부의 변형은 방지되므로 비공진 특성이 유지된다. 따라서 노크센서의 고장이 최소화되고 엔진의 진동을 정확하게 검출할 수 있으며 이로 인해 노크센서의 센싱 동작성능 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 센서바디와 질량의 체결구조가 간단하고 나사산 방식에 비해 가공 비용이 낮아 생산원가를 절감하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 노크센서의 바람직한 실시예를 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예로 센서바디에 질량을 체결하는 방법을 보인 단면도.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 노크센서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진이 작동하면서 발생하는 모든 진동에 의해 질량이 연속적으로 흔들리면서 하단의 압전소자(51)에 충격을 주어 압전소자(51)에서 전압이 발생하도록 하는 비공진형 노크센서이다.

노크센서(10)는 센서바디(11) 및 센서바디(11)에 체결되는 내부부품인 질량(31)과 압전소자(51)를 포함한다.

노크센서의 고장은 대부분 센서바디와 질량의 체결불량에 의해 발생하며 고장이 발생하면 노크에 의한 엔진의 진동을 정확하게 검출할 수 없다. 노크센서의 고장은 엔진의 출력부족외에는 다른 증상이 없고 대부분 시스템에 접근할 수 있는 전용 스캐너에 의해서만 확인이 가능하다. 따라서 질량을 센서바디에 조립시 정확한 체결이 무엇보다 중요하다.

센서바디(11)와 질량(31)의 정확한 체결을 위해 질량(31)을 센서바디(11)에 가압 고정하는 방식을 채용한다.

구체적인 구성에 대해 설명하면, 센서바디(11)는 내부부품이 체결되고 자동차 등의 내연기관에 장착되는 부분이다. 센서바디(11)는 금속소재로 된 통형상으로 중앙에 관통공(13)을 갖고 하단부에 원판형상의 플랜지부(15)를 갖는다. 플랜지부(15)는 아래에서 설명될 외부바디(57)와 결합되어 노크센서(10)의 내부에 이물질, 물 등의 침입을 방지하는 역할을 한다.

센서바디(11)의 통형상의 외주면 상단에 요입채널(19)이 형성된 체결부(17)가 형성되고 체결부(17)로부터 소정간격 이격된 하단에 유동공간(21)이 형성된다. 요입채널(19)은 질량(31)의 상부와 체결을 위한 것이며, 유동공간(21)은 질량(31) 하부의 탄성변형을 위한 것이다.

체결부(17)는 통형상의 외주면에서 돌출되게 형성되고, 체결부(17)에 요입된 요입채널(19)이 형성되며, 체결부(17)의 하단으로 유동공간(21)이 형성되는 것이다.

요입채널(19)은 단면이 반원형태이며, 유동공간(21)은 통형상의 하단 일부가 체결부(17)보다 상대적으로 더 요입되어 형성된 것이다. 요입채널(19)의 형상은 질량(31)의 상부와 가압 체결시 유격없이 체결되도록 하기 위한 것이다.

본 실시예에서는 유격없는 체결을 위해 반원형상을 채용하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 연속되는 반원형태의 요입채널이 형성되어도 무방하다.

센서바디(11)의 체결부(17)에 질량(31)의 상부가 체결된다. 질량(31)은 상부가 체결부(17)에 소성변형에 의해 체결되는 가압 변형부(33)를 형성하고, 하부가 가압 변형부(33)로부터 연장되며 유동공간(21)과 마주보게 위치되는 자유단 형태의 탄성부(35)를 형성한다.

가압 변형부(33)는 가압시 소성변형이 용이하도록 탄성부(35)에 비해 비교적 얇은 두께로 형성되며, 탄성부(35)는 엔진이 작동하면서 발생하는 모든 진동에 의해 탄성변형되어 연속적으로 흔들리도록 일정한 하중를 가지고 예를 들어, 판스프링의 형태로 된다.

가압 변형부(33)는 요입채널(19)과 대응되는 돌기부(43)를 갖는 클램프부재(41)에 의해 가압되면서 소성변형되며 요입채널(19)과 형합되는 방식으로 체결된다. 상기와 같은 가압 체결방법은 가압 변형부(33)와 요입채널(19)의 체결력은 높이면서도 가압시 탄성부(35)의 변형을 방지하여 비공진 특성을 유지할 수 있도록 한다.

비진공 특성을 유지하기 위해서는 압전소자(51)에 일정한 잔류하중이 필요하며 일정한 잔류하중을 갖기 위해서는 가압 변형부(33)의 가압시 탄성부(35)의 형상에 변형이 없어야 한다.

질량(31)의 하부로 상면과 하면에 전극(53)을 설치한 형태의 압전소자(51)가 설치된다. 압전소자(51)는 센서바디(11)의 하단에 설치되며 질량(31)의 저면과 전극(53)을 매개로 접촉된다. 압전소자(51)는 질량(31)에 의한 하중이 발생할 때 마다 전압이 발생했다 멈추었다를 반복하면서 전압이 변화된다. 압전소자(51)에서 발생된 전압은 전극과 연결된 센서 접지선(55)을 통해 외부로 출력되도록 된다.

질량(31), 압전소자(51) 등의 내부부품이 체결된 센서바디(11)에 외부바디(57)가 결합된다. 외부바디(57)는 센서바디(11)에 체결된 모든 내부부품을 덮는 케이스이다. 외부바디(57)는 절연특성 등을 위해 합성수지 소재로 될 수 있다.

이와 같이, 질량(31)의 상부가 돌기부(43)를 갖는 클램프부재(41)에 의해 가압되면서 소성변형되어 센서바디(11)에 형성된 요입채널(19)과 형합되는 방식으로 체결되는 것에서 질량(31)이 센서바디에 체결되는 체결력이 높아진다.

높은 체결력은 노크센서(10)의 고장을 최소화하고 엔진의 진동을 정확하게 검출하도록 하므로 노크센서(10)의 센싱 성능 신뢰도를 향상시킨다.

한편, 나사산 구조를 이용하여 센서바디와 질량 상부를 체결할 수 있으나 이 경우 나사산 가공비용이 높고, 나사산 체결시 마찰에 의해 발생한 칩으로 인해 제품 불량 가능성이 높으므로 바람직하지 않다.

이하 본 발명의 작용을 설명한다.

질량을 센서바디에 체결하는 과정을 설명하기로 한다.

우선, 플랜지부(15)가 바닥을 향하도록 센서바디(11)를 위치시킨 후 통형상의 외주면에 상면과 하면에 전극(53)을 설치한 형태의 압전소자(51), 질량(31)을 순차적으로 끼워넣는다.

그러면, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 플랜지부(15)의 상부에 압전소자(51)가 위치되고 그 상부에 질량(31)이 위치되며, 압전소자(51)는 질량(31)의 탄성부 저면과 전극(53)을 매개로 접촉된 상태가 된다.

그리고, 질량(31)은 가압 변형부(33)가 센서바디(11)의 요입채널(19)이 형성된 체결부(17)와 접촉되고 탄성부(35)가 유동공간(21)과 마주보게 위치된 상태가 된다.

이 상태에서 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 요입채널(19)과 대응되는 돌기부(43)를 갖는 클램프부재(41)로 가압 변형부(33)를 가압하여 가압 변형부(33)를 소성변형시킨다. 그러면 가압 변형부(33)가 요입채널(19)과 동일한 형상으로 변형되어 서로 형합되는 방식으로 체결된다.

상기와 같은 가압 체결방법에 의해 가압 변형부(33)와 요입채널(19)을 체결하면 가압 정도에 따라 체결력을 높일 수 있어 센서바디(11)와 질량(31)의 체결력이 높아지고, 또 클램프부재(41)의 저면이 탄성부(35)를 지지하면서 가압 변형부(33)만 소성 변형되게 하므로 가압시 탄성부(35)의 변형을 방지하여 비공진 특성도 유지된다.

이와 같이 하여, 질량(31)이 센서바디(11)에 조립되면, 외부바디(57)를 결합하여 노크센서(10)의 조립을 완료한다.

조립이 완료된 노크센서(10)는 예를 들어, 자동차의 내연기관에 장착하여 엔진에 악영향을 주는 노크 현상을 엔진의 진동으로 검출할 수 있도록 한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10:노크센서 11:센서바디
13:관통공 15:플랜지부
17:체결부 19:요입채널
21:유동공간 31:질량
33:가압 변형부 35:탄성부
41:클램프부재 43:돌기부
51:압전소자 53:전극
55:센서 접지선 57:외부바디

Claims (5)

1. 외주면 상단에 요입채널이 형성된 체결부가 형성되고, 상기 체결부로부터 소정 간격 이격된 하단에 유동공간이 형성되는 센서바디와;
   상기 체결부에 소성변형에 의해 체결되는 가압 변형부와, 상기 가압 변형부로부터 연장되며 상기 유동공간과 마주보게 위치되는 탄성부를 갖는 질량과;
   상기 센서바디의 하단에 설치되며 상기 질량의 저면과 전극을 매개로 접촉되는 압전소자를 포함하며,
   상기 요입채널은 단면이 반원형태이고,
   상기 가압 변형부는 상기 요입채널과 대응되는 돌기부를 갖는 클램프부재에 의해 가압되면서 소성변형되고 상기 요입채널과 형합되어 체결되며,
   상기 탄성부는 판스프링 형태이며,
   상기 클램프부재에 의한 상기 가압 변형부의 가압시 상기 클램프부재의 저면이 상기 탄성부를 지지하여 상기 가압변형부만 소성 변형되게 한 것을 특징으로 하는 노크센서.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 유동공간은
   상기 센서바디의 하단 일부가 상기 체결부보다 상대적으로 더 요입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 노크센서.
4. 삭제
5. 삭제

Images