KR20020065561A - 압력 하우징을 갖는 진동 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압력 하우징을 갖는 진동 센서에 관한 것이며, 상기 센서에서 압력 하우징(2)은 진동을 일으키는 부품 상에 압력 하에 설치될 수 있다. 압전 세라믹 디스크(7) 형태인 센서 장치는 압력 하우징(2)의 외부로, 축방향 초기 응력 하에 접촉 디스크(6) 사이의 지지면(21)에 지지된다. 진동 질량체(8), 압전 세라믹 디스크(7), 상기 압전 세라믹 디스크(7)에 축방향으로 양측으로 접한 접촉 디스크(6.1, 1.2) 및 경우에 따라서 절연 디스크 또는 절연층(20, 26, 22, 23)은 축방향 제한면에서 서로 접착 또는 납땜되므로 컴팩트한 센서 패킷을 형성한다.
Description
자동차의 내연 기관의 기능을 모니터링하기 위한 노킹 센서로서 사용되며, 압력 하우징을 갖는 진동 센서는 DE 44 03 660 A1에 이미 공지되어 있다. 상기 압력 하우징은 지지 영역을 통해, 진동을 일으키는 부품, 여기서는 내연 기관의 모터 유닛에 고정 부착된다.
공지된 장치의 경우, 감지하고자 하는 진동은 작동시 내연 기관의 노킹 소음이며 상기 소음은 압력 하우징을 통해, 인접한 접촉 디스크 및, 신호 센싱을 가능하게 하는 절연 디스크를 구비한, 원래는 센서 소자인 압전 세라믹 디스크 상에 안내되므로 평가될 수 있는 전기 출력 신호가 발생된다.
상기와 같은 센서 장치를 압력 하우징에 설치 또는 고정하는 방식 및, 진동하는 부품에 진동 센서를 고정하는 것은 제조 방법, 작동시 경우에 따라 발생되는 측정 에러 및 장애에 큰 영향을 미친다. 예컨대 스프링, 진동 질량체와 같은 다수의 개별 부품과 함께 상기 센서 소자를 고정하는 것은 공지된 진동 센서의 경우, 예를 들어 압력 하우징의 상응하는 나사산에서 조여질 수 있는 링 너트에 의해 이뤄진다.
DE 195 24 149 A1으로부터는 스프링을 위한 축방향 정지부가 나사 조임이 없이 고정 가능한 고정 부품을 통해 제조되도록 센서 소자가 고정되는 것도 공지되어 있다.
본 발명은 독립항의 전제부에 따라 압력 하우징을 갖는 진동 센서에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 압력 하우징을 갖는 진동 센서인 노킹 센서 하우징의 단면도.
도 2는 접촉 디스크, 센서 소자인 압전 세라믹 디스크 및 진동 질량체로 구성되며 납땜 또는 용접된 센서 패킷의 상세 단면도.
진동을 일으키는 부품 상에 압력 하우징이 압력 하에 설치될 수 있으며, 센서 장치는 축방향 초기 응력 하에, 접촉 디스크 및 상기 디스크 위에 배열된 절연 디스크 사이의 지지면에 지지되는, 압력 하우징을 구비한 서두에 언급된 진동 센서는 본 발명에 따라 바람직한 방법으로 전체 센서 패킷이 접착 또는 납땜됨으로써 또 다르게 형성된다.
제 1 실시예에서 진동 질량체, 센서 소자, 상기 센서 소자에 축방향으로 양측으로 접한 접촉 디스크 및 절연 디스크는 축방향 제한면(및 지지면)에서 서로 접착된다. 상기 센서 소자를 향해 있는 접촉 디스크의 각각의 측면 상에는 전도성 접착제가 배열되며 각각의 절연 디스크는 비전도성 접착층을 통해 형성된다.
공지된 구성에 반해, 제시된 센서 패킷의 설치는, 예컨대 디스크 스프링, 링 너트, 절연 디스크도 생략될 수 있음으로써 바람직하다. 따라서 진동 센서의 높이 및 무게는 작아진다. 또한 센서 패킷의 컴팩트한 고정을 통해, 센서 패킷으로구성된 시스템의 공명 주파수는 상대적으로 적어지고, 진동 센서의 고정 나사를 감지하는 부품이 형성된다. 상기 압력 하우징의 원통형 중앙 부품의 굽힘 진동도, 센서 소자의 압전 세라믹 상에 전달되지 않으므로, 감지된 신호의 주파수 응답도 개선될수 있다.
또한 본 발명에 따른 장치에 의해, 기계 전압의 압전 세라믹으로의 정확한 또는 계산할 수 있는 도입이 가능하며 이로써 감지하고자 하는 부품에 대한, 압력 하우징의 고정면의 불균일한 표면 또는 조도로 인한 문제점은 없다. 공지된 장치에서 종종 필요한 압력 하우징의 나사산이 생략됨으로써, 센서 패킷을 나사 조립할 시에 칩이 형성될 위험도 없다.
본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따라, 진동 질량체, 센서 소자 및 상기 센서 소자에 축방향으로 양측으로 접한 접촉 디스크는, 축방향 제한면에서 서로, 또는 지지면에서 접착 또는 납땜되며, 이때 접촉 디스크는 센서 소자와 함께 납땜되고 다른 소자와는 접착된다. 진동 질량체는 절연 디스크가 생략되면서, 상기 질량체를 향한 접촉 디스크와 직접 납땜될 수 있다. 이는 압력 하우징의 접촉 디스크 및 지지면 사이의 연결에도 동일하게 적용된다.
본 발명에 의해, 전극이 없는 압전 세라믹의 사용도 제공될 수 있다. 공지된 장치의 경우, 센서 장치의 압전 세라믹에는 일반적으로 항상 전극, 또는 상응하여 금속 코팅된 층이 설치되는데, 상기 세라믹은 각각의 제조자에 의해 이미 분극되기 때문이다. 전극이 없는 압전 세라믹의 사용으로, 납땜 또는 전도성 접착을 통한 설치 후에야 접촉 디스크의 분극이 이뤄진다.
본 발명의 제 3 실시예에서, 진동 질량체, 센서 소자 및 상기 센서 소자에 축방향으로 양측으로 접한 접촉 디스크는 축방향 제한면에서 서로, 또는 지지면에도 납땜되며, 이때 센서 소자의 각각의 축방향 제한면에는 세라믹 막 또는 디스크가 양측으로 납땜될 수 있는 접촉 디스크 및 절연 디스크로서 배열된다. 상기 장치를 통해, 단순한 방법으로 전체 센서 패킷은 조립 동안 완전히 납땜될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시예의 상기 특징들 및 또 다른 특징들은 충구항외에도, 상세한 설명 및 도면에 제시되며, 개별 특징들 각각은 본 발명의 실시예 및 다른 범위에서 단독으로 또는 다수의 결합 형태로 실시될 수 있고, 바람직하게는 청구 범위에 청구된 실시예를 나타낼 수 있다.
압력 하우징을 갖는 본 발명에 따른 진동 센서의 실시예는 도면에 의해 설명된다.
도 1에는 외부 플라스틱 하우징(1)을 갖는 내연 기관용 노킹 센서가 공지된 진동 센서로서 도시되며, 상기 하우징 내에는 압력 하우징(2)이 배열된다. 상기 압력 하우징(2)의 하부 단부 영역은 플랜지 형태의 에지(3)를 포함하며, 상기 하우징은 상기 에지를 통해 여기에 도시되지 않은, 진동이 감지되어야 하는 엔진 블록부 상에 하부 베이스면(20)과 함께 지지된다.
상기 압력 하우징(2)의 외부 원주(4)에는, 플랜지형 에지(3)의 하부지지면(21)으로부터, 절연 디스크(5), 제 1 접촉 디스크(6), 센서 소자인 압전 세라믹 디스크(7) 및 제 2 절연 디스크(5)가 배열된다. 상기 구성 위에는 진동 질량체(8)가 배치되며, 상기 질량체는 링형 스프링(9)에 의해 압전 세라믹 디스크(7) 방향으로 눌린다. 상기 스프링(9)의 예비 응력은 링너트(10)를 통해 발생되며, 상기 링너트(10)는 압력 하우징(2)의 상부 부분의 외부 나사산(11) 상에 조여진다.
특히 플라스틱 사출 성형 방법으로 제조된 하우징(1)의 통합된 연결부(12)에는 접촉 디스크(6) 및 플랫 핀 터미널(14)용 전기 연결부(13)가 사출 성형된다. 이로써 상기 플랫 핀 터미널(14)은 양 접촉 디스크(6)와 연결되므로 양 접촉 디스크(6)를 통해, 압전 세라믹 디스크(7)의 양 측면에 대한 전기 연결부가 구성되고, 압전 세라믹 디스크(7)가 압력을 받을 경우 축방향으로 발생되는 전기 전압은 감소될 수 있다.
중심의 리세스 또는 압력 하우징(2)의 보어(15)를 통해, 여기서는 도시되지 않은 고정 나사가 안내될 수 있으며, 상기 고정 나사에 의해 노킹 센서는 내연 기관의 엔진 블록에 직접 또는 간접적으로 고정될 수 있다. 상기 노킹 센서의 조립 시, 위에서 언급된 고정 나사에 의해 가해지는 전체 회전 모멘트는 하부의 면(20)을 통해 압력 하우징(2) 상에 전달되고, 즉 센서 소자인 압전 세라믹 디스크(7) 상에 고정을 통해서 힘을 작용되지 않는다.
예비 응력은 스프링(9)의 압력을 통해 작용한다. 상기 예비 응력은 전기 신호의 악화 없이 견딜 수 있는 축방향 힘이 압전 세라믹 디스크(7)에 작용되고 조립시 상기 힘이 열 팽창 및 압력 하우징(2)의 불가피한 업세팅과는 무관하다. 진동질량체(8)로부터 내연 기관의 진동에 대해 비례하여 가해지는 펄스는 압전 세라믹 디스크(7)에서 전하 펄스로 변환되며, 상기 전하 펄스는 상응된 장치에서 평가될 수 있다.
도 2에는, 접촉 디스크 또는 동일하게 작용하는 구성 소자(6.1, 6.2), 압전 세라믹 디스크(7) 및 진동 질량체(8)로 구성된, 본 발명에 따른 센서 패킷의 상세한 도면이 도시된다.
제 1 실시예의 경우 도 2에 의거해, 압전 세라믹 디스크(7)를 향한 접촉 디스크(6.1, 6.2)의 각각의 면 상에 전도성 접착층(20, 26)이 배열된다. 절연 디스크는 비전도성 접착층(22)을 통해 지지면(21)으로까지, 비전도성 접착층(23)을 통해서는 진동 질량체(8)에까지 형성된다.
도 2에 따른 도면에 상응하는 제 2 실시예의 경우, 진동 질량체(8)와 접촉 디스크(6.2) 사이에도 납땜층으로서 층(23)이 형성될 수 있으며 접촉 디스크(6.1)와 압력 하우징(2)에 대한 지지면(21) 사이에는 납땜층으로서 층(22)이 형성될 수 있다.
도 2에 따른, 변경되지 않은 도면에 의거한 제 3 실시예의 경우 압전 세라믹 디스크(7)의 축방향 제한면에는 각각 세라믹 막 또는 디스크가 접촉 디스크 또는 절연 디스크(6.1, 6.2)로서 배열될 수 있으며, 상기 부품들 각각의 양 측에는 납땜층이 제공된다. 상기 막 또는 디스크(6.1, 6.2)는 이로써 전체 센서 패킷의 조립 및 전기 연결을 위해서도 납땜될 수 있다.
Claims (5)
- 압력 하우징을 갖는 진동 센서로서, 상기 압력 하우징(2)은 진동을 일으키는 부품 상에 압력 하에 설치될 수 있으며, 센서 장치(7) 및 상기 장치 위에 배열된 진동 질량체(8)를 구비하고, 압전 세라믹 디스크(7)인 상기 센서 장치는 압력 하우징(2) 외부로 축방향 예비 응력 하에, 접촉 디스크(6) 및 상기 디스크 위에 배열된 절연 디스크(5) 사이의 지지면(21)에 지지되는 진동 센서에 있어서,상기 진동 질량체(8), 압전 세라믹 디스크(7), 상기 압전 세라믹 디스크(7)에 축방향으로 양측으로 접한 접촉 디스크(6.1, 1.2) 및 절연층(22, 23)은 축방향 제한면에서 서로 접착되며, 압전 세라믹 디스크(7)를 향한 접촉 디스크(6.1, 6.2)의 각각의 측면에는 전도성 접착제(20, 26)가 배열되고 절연 디스크는 비전도성 접착층(22, 23)을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
- 압력 하우징을 갖는 진동 센서로서, 상기 압력 하우징(2)은 진동을 일으키는 부품 상에 압력 하에 설치될 수 있으며, 센서 장치(7) 및 상기 장치 위에 배열된 진동 질량체(8)를 구비하고, 압전 세라믹 디스크(7)인 상기 센서 장치는 압력 하우징(2) 외부로 축방향 예비 응력 하에, 접촉 디스크(6) 및 상기 디스크 위에 배열된 절연 디스크(5) 사이의 지지면(21)에 지지되는 진동 센서에 있어서,상기 진동 질량체(8), 압전 세라믹 디스크(7), 상기 압전 세라믹 디스크(7)에 축방향으로 양측으로 접한 접촉 디스크(6.1, 1.2) 및 절연층(22, 23)은 축방향제한면에서 서로 접착되거나 납땜되며, 상기 접촉 디스크(6.1, 6.2)는 압전 세라믹 디스크(7)와 납땜되는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
- 제 2 항에 있어서, 상기 진동 질량체(8)는 상기 질량체를 향한 접촉 디스크(6.2)와, 상기 지지면(21)은 상기 지지면을 향한 접촉 디스크(6.1)의 면과, 절연층(22, 23)의 생략 하에 직접 납땜되는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 지지면(21)은 상기 지지면을 향한 접촉 디스크(6.1)의 면과 접착되거나 또는 절연층(23)의 생략 하에 직접 납땜되는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
- 압력 하우징을 갖는 진동 센서로서, 상기 압력 하우징(2)은 진동을 일으키는 부품 상에 압력 하에 설치될 수 있으며, 센서 장치(7) 및 상기 장치 위에 배열된 진동 질량체(8)를 구비하고, 압전 세라믹 디스크(7)인 상기 센서 장치는 압력 하우징(2) 외부로 축방향 예비 응력 하에, 접촉 디스크(6) 및 상기 디스크 위에 배열된 절연 디스크(5) 사이의 지지면(21)에 지지되는 진동 센서에 있어서, 상기 진동 질량체(8), 압전 세라믹 디스크(7), 상기 압전 세라믹 디스크(7)에 축방향으로 양측으로 접한 접촉 디스크(6.1, 1.2) 및 절연층(22, 23)은 축방향 제한면에서 서로 납땜되며, 상기 압전 세라믹 디스크(7)의 축방향 제한면에는 각각 하나의 세라믹 막 또는 디스크(6.1, 6.2)가 접촉층 및 절연층(20, 26, 22, 23)으로서 배열되고상기 층들은 양측으로 납땜될 수 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
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