KR20110122112A - 센서를 유격 없이 장착하기 위한 장착 부재 - Google Patents

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KR20110122112A
KR20110122112A KR1020117018222A KR20117018222A KR20110122112A KR 20110122112 A KR20110122112 A KR 20110122112A KR 1020117018222 A KR1020117018222 A KR 1020117018222A KR 20117018222 A KR20117018222 A KR 20117018222A KR 20110122112 A KR20110122112 A KR 20110122112A
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디르크 폴레
게르하르트 베첼
한스-디터 짐스
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 실질적으로 실린더형 또는 깔때기형 구조(30)를 가진 센서 수용부(16)에 센서를 수용하기 위한 장착 부재(10)에 관한 것이다. 센서 수용부(16)는 매체로 센서(18)를 적시기 위한 개구(36)를 포함한다. 센서(18)는 센서 수용부(16)에서 갭 및 유격 없이 충전 물질에 의해 고정된다. 상기 충전 물질은 기계적 언더컷(22)에 의해 지지된다.

Description

센서를 유격 없이 장착하기 위한 장착 부재{Mounting element for mounting sensors free of play}
본 발명은 센서를 유격 없이 장착하기 위한 장착 부재에 관한 것이다.
DE 197 11 939 A1호에는 내연기관 내의 흡입관의 압력과 온도를 검출하기 위한 장치가 공지되어 있다. 공동 하우징에 온도 센서 및 응력 없이 고정된 압력 센서가 배치된다. 온도 센서 및 응력 없이 고정된 압력 센서는 캐리어 상에 평가 회로와 함께 배치된다. 압력 상태의 매체를 안내하기 위해 하우징에 고정된 연결부와, 캐리어 및 연결부에 연결된 중간 부재가 제공된다. 기계적 응력은 밀봉 접착부에 의해 디커플링된다. 캐리어는 하우징 내에 미리 주어진 지지점에만 접착된다. DE 197 11 939 A1호에는 내연기관 내의 흡입관의 압력과 온도를 검출하기 위한 장치가 공지되어 있고, 상기 검출 장치는 특히 유동 유체, 예컨대 기어 오일 또는 다른 유압액의 온도를 검출하는데도 사용된다. 일반적으로 분명한 온도 신호의 형성을 보장하기 위해, 온도 센서는 유동 매체에 노출되는데, 즉 가능한 상기 유동 매체 내로 깊이 잠기거나 상기 유동 매체로 가능한 완전히 둘러싸이거나 적셔진다. 유동 매체는 예컨대 기어 오일 또는 이와 같은 유압액 주변을 흐르기 때문에, 유동으로 인한 힘 작용이 온도 센서에 가해진다. 매체는 온도에 따라 상이한 점성을 가질 수 있으므로 온도 센서에 상이한 유동력이 가해진다. NTC-온도 센서에서, 상기 센서의 고정은 온도 감지 거동을 떨어뜨리거나 시간 지연시킨다. 일반적으로 예컨대 유압액, 기어 오일 또는 이와 같은 유동 매체의 온도를 검출하기 위해 현재 사용되는 온도 센서는 접착제에 의해 고정된다. 특히 상기와 같은 온도 센서는 플라스틱 사출 성형 방법에 의해 제조된 하우징에 장착된다.
NTC-온도 센서의 고정을 영구적으로 보장하기 위해, 예컨대 언더컷 구조에 의해 둘러싸인 접착제가 사용되므로, 접착제의 접착성이 사라지는 경우에 온도 센서의 고정이 유지되는 것이 보장된다. 이러한 방법의 단점은 접착제의 분배 공정이 매우 복잡하고, 충분한 공정 안정성으로 실행되지 않는 점이다. 차량 기어에서 사용되는 예를 들어 유압 유체에서 온도 변화 시, 사용된 접착 성분에서 나타나는 특성은 충분히 입증되지 않는다. 또한, 예컨대 자동 기어에 사용되는 유압 유체(ATF)와 같은 유압액은 심한 침식성을 갖는 액체이므로, 바람직하지 않은 경우에 유압 유체의 침식성에 의해 또는 접착제에 대한 상기 유압 유체의 손상 작용에 의해 온도 센서의 기계적 안정성이 떨어질 수 있다. 또한, 온도 센서의 유리 영역 내로 접착제가 이동하는 것을 확실히 배제할 수 없다. 접착제가 유리 영역 내로 이동하면, 온도 센서의 열 특성이 저하되므로 반드시 방지되어야 한다.
DE 10 2006 045 924 A1호에는 자동차 어플리케이션용 압력 측정 장치가 공지되어 있다. 상기 장치는 압력 측정 셀을 포함하고, 상기 압력 측정 셀은 센서 어셈블리 내에 수용된다.
본 발명의 과제는 높은 기계적 부하에서도 사용할 수 있도록 센서를 유격 없이 장착하기 위한 장착 부재에 관한 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항에 따른 지지체 및 청구범위 제 8 항에 따른 방법에 의해 해결된다.
액체 또는 기체 온도를 측정하는 온도 센서들은 흔히 유리화된 측정 부재를 포함하고, 상기 측정 부재는 2개의 접속 와이어들을 갖는다. 유리화 공정의 종료 시 용융 유리가 냉각되어, 센서 필을 형성한다. 유리의 응고 과정에 의해 구조적으로 정해지지 않은 형태가 얻어진다. 정해지지 않은 센서 필의 기계적 고정은 어려운데, 그 이유는 갭이 남거나 또는 센서 필의 손상 위험이 있는 너무 큰 가압이 이루어지기 때문이다. 따라서 센서 필에 큰 기계적 힘이 작용하지 않는 어플리케이션에서 센서는 접속 와이어의 지지에 의해서만 고정된다.
너무 높은 기계적 응력, 특히 다이내믹 진동 응력을 받는 어플리케이션에서 센서를 사용하는 경우에 또는 예컨대 액체 또는 기체와 같은 유동 매체 내에서 직접 측정이 이루어져야 하는 경우에, 센서 필의 고정은 필수적이며, 이로써 접속 와이어의 손상, 특히 센서 필로부터 배출 위치에서 파손이 방지된다.
센서 필의 유격 없는 고정 방법은 지지체에 센서 필을 접착하는 것이다. 물론, 이러한 경우에 사용된 접착제의 본딩을 가능하게 하기 위해, 센서 필과 지지체의 표면이 상응하는 양호한 표면을 가져야 한다. 또한, 측정될 매체의 시간, 온도 및 작용에 따른 접착력이 전술한 바와 같은 접착 본딩의 손상을 야기해서는 안된다.
본 발명에 따라, 구조적으로 정해지지 않은 형태를 갖는 센서 필, 즉 유리 바디의 갭 및 유격 없는 고정 및 위치 설정이 제안되므로, 높은 기계적 부하, 예컨대 진동 부하에서도 사용이 가능하다. 센서 필은 장착 시 그 단부측이 지지체의 베이스와 접촉한다. 간단하고 문제없는 장착을 보장하기 위해, 수용될 센서 필의 최대 횡단면보다 큰 수용부 직경을 갖는 지지체가 구현될 수 있다. 이로써 센서 필은 유격을 갖도록 지지체에 삽입될 수 있고, 장착시 손상이 방지된다. 지지체에 센서 필을 삽입한 후에, 지지체에 접촉 도체가 고정된다. 이것은 예컨대 플라스틱의 열 코킹에 의해 이루어진다.
후속해서 지지체에 충전 물질이 제공되고, 상기 충전 물질은 바람직하게 틱소트로피(thixotropic) 조절 에폭시 수지이고, 상기 충전 물질은 센서 필이 수용된 지지체의 개구 내로 흐르고 센서 필을 커버하는 지지 캠에 의해 언더컷 고정이 가능하도록 지지체에 제공된다. 충전 물질의 틱소트로피 조절은 센서 필을 따라 아래로 흐르고 지지체 내에 형성된 매체 접촉을 위한 개구를 폐쇄하는 것을 저지한다. 충전 물질은 제공된 후에 경화되고, 이것은 예컨대 적외선 램프를 이용한 방사에 의해 열이 공급됨으로써 이루어진다. 틱소트로피 조절 에폭시 수지가 경화됨으로써, 즉 지지체의 지지 캠에 의해 상기 에폭시 수지가 고정됨으로써, 센서 필은 기계적으로 수직으로 고정된다. 지지체의 베이스에 센서 필이 지지됨으로써 아래로 고정이 이루어진다. 지지체 내에서 센서 필이 유격 없이 고정됨과 동시에 외부로부터 심각한 손상으로부터 상기 센서 필이 보호된다.
측정될 매체가 배출되는 보어 내로 매체를 위한 개구 영역에서 지지체가 잠기도록, 액체 또는 기체인 측정될 유동 매체 내로 완전히 예비 조립된 어셈블리가 삽입될 수 있다. 지지체의 이러한 구조와 형상에 의해 예컨대 보어 내로 장착 시 센서의 보호가 이루어지고, 동시에 측정될 매체가 개구를 통해 직접 센서 필에 도달할 수 있고 이로써 시간 지연 없이 정확한 온도 측정이 달성될 수 있다.
본 발명은 하기에서 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 센서 수용부 내에 배치된 센서를 포함하는 지지체의 사시도.
도 2는 센서 수용부 내에 삽입된 충전 물질을 포함하는 도 1에 따른 지지체의 평면도.
도 3은 지지체 및 센서 수용부의 단면도.
도 4는 센서 수용부 내에 삽입된 센서로 매체의 유입을 도시한 도면.
도 1에 따른 도면은 센서 수용부를 포함하는 지지체의 평면도가 도시된다.
도 1은 지지체(10)를 도시하고, 상기 지지체의 하측면(14)에는 센서 수용부(16)가 형성된다. 지지체(10)의 상측면은 도면부호 12로 도시되고, 아치형으로 형성된 도체 고정부(24)를 포함한다. 도체 고정부(24)에, 지지체(10)의 상측면에 접촉 도체(20)가 고정되고, 상기 접촉 도체는 센서(18)에 연결된다. 센서(18)는 센서 필이고, 이 경우 센서 필은 휘어져 형성된 접촉 도체(20)에 의해 전기 접촉된다.
깔때기(30)로서 형성된, 센서 수용부(16)의 개구 영역에 나란히 배치되거나 또는 서로 대향 배치되거나 또는 서로 각도 오프셋 되어 배치된 지지 캠(22)이 배치된다. 지지체(10)의 상측면(12)에 있는 지지 캠(22)의 기능은, 센서 수용부(16)를 충전 물질(40;도 2에 따른 설명 참조)로 추후에 충전한 후에 상기 충전 물질(40)이 경화된 후에 기계적으로 고정하는 것이다. 이것은, 도 2에 도시된 충전 물질(40)이 부분적으로 흐른 후에 센서 수용부(16) 내에 고정하기 위해, 지지 캠(22)이 언더컷을 형성함으로써 달성된다. 도 1에 따른 사시도에서 센서(18)로부터 휘어져 나온 접촉 도체(20)에 지지체(10)의 상측면(12)에 아치형으로 형성된 각각 2개의 도체 고정부들(24)이 고정되는 것이 도시된다. 아치형으로 형성된 도체 고정부들(24) 사이에는 센서(18)의 접촉 도체(20)의 전기 접촉을 가능하게 하기 위해 빈 공간이 생긴다. 이에 필요한 플러그 소자는 도 1에 도시되어 있지 않다.
도 1에 따른 사시도에서, 지지체(10)는 고정 개구들(26)을 포함하는 것을 알 수 있다. 상기 고정 개구들에 의해 지지체(10)는 자동 변속기 또는 이와 같은 것의 하우징 부품에 고정될 수 있다. 또한 도 1은, 지지체(10)의 하측면(14)으로부터 아래로 연장된 센서 수용부(16)가 센서(18)를 수용하는 것과, 센서 수용부(16)의 벽이 개구들을 포함하는 것이 도시된다. 상기 개구들은 센서(18)와 감지될 매체 사이의 매체 접촉을 가능하게 하는데 이용된다.
도 2에 따른 사시도에는, 센서 수용부(16)가 지지체(10)의 하측면(14)에 센서(18)를 포함하고, 도 1에 도시된 깔대기 형태로 형성된 개구(30)는 충전 물질(40)로 채워진 것이 도시된다. 충전 물질(40)은 바람직하게 틱소트로피(thixotropic) 조절 에폭시 수지이다. 상기 충전 물질은, 개구의 측면에 배치된 2개의 지지 캠들(22) 아래로 지나가는 한편, 충전 물질의 틱소트로피 조절에 의해 상기 충전 물질이 센서(18)를 따라 센서 수용부(16)의 베이스 방향으로 흐르고, 센서 수용부(16)의 벽 내의 측면에 형성된 개구들을 폐쇄하도록 센서 수용부(16) 내에 제공된다(도 3 참조).
도 2에 따른 사시도에서 알 수 있는 바와 같이, 휘어져 형성된 접촉 도체(20)는 충전 물질(40)로부터 연장되고, 상기 충전 물질은 지지체(10)의 상측면(12) 위에서 지지 캠(22)에 의해 오버랩된다. 지지 캠(22)은 충전 물질(40)이 경화된 후에 상기 충전 물질을 포함하는 언더컷 구조를 형성한다. 센서 수용부(16) 내의 충전 물질의 경화 및 이로 인한 센서 수용부(16) 내에서 센서(18)의 고정은 열, 예컨대 적외선 방사에 의해 이루어진다.
도 3에 따른 단면도에는 지지체(10)의 하측면(14)에 배치된 센서 수용부(16)가 그 벽에 예컨대 슬롯 형태로 형성된 개구(36)를 포함하는 것이 도시된다. 상기 개구들(36)은 센서(18)를 매체로 적시는데 이용된다.
도 3에는 센서(18)가 하나 또는 소수의 불규칙한 외부 구조를 가진 센서 필로서 형성되어 센서 수용부(16)의 내부에 삽입되고 그 단부측이 센서 수용부(16)의 베이스(34)와 접촉하는 상태가 도시된다. 센서 수용부(16)의 내경(D)은, 센서(18)의 외경(d)을 약간 초과하도록 설계되므로, 센서 수용부(16) 내로 결합 방향(32)으로 삽입 시 예컨대 유리 바디로 형성된 센서(18)의 손상이 배제된다. 센서 수용부(16)의 벽은 도 3에서 도면부호 38로 도시된다. 휘어져 형성된 접촉 도체들(20)은 센서(18)의 후방 단부측으로부터 꺾어져서 지지체(10)의 상측면(12)에서 돔형으로 형성된 도체 고정부(24)로 연장된다. 균일하지 않은 구조로 형성된 센서(18)의 외경(d)과 센서 수용부(16)의 내경(D) 사이의 직경 차이는 간단하고 문제없는 장착을 가능하게 한다. 센서(18)는 유격을 가지고 센서 수용부(16) 내로 삽입될 수 있고, 이 경우 장착 시 손상이 확실히 배제된다. 센서 수용부(16)에 센서(18)를 삽입한 후에 접촉 도체들(20)은 돔형으로 형성된 도체 고정부(24)에 고정된다. 이것은 예를 들어 플라스틱 재료의 열 코킹에 의해 이루어질 수 있고, 상기 플라스틱에 의해 바람직하게 지지체(10)가 제조된다.
센서 수용부(16)의 벽(38)에 형성된 개구들(36)은 예컨대 슬롯 또는 다른 구조로 형성된 개구로서 형성될 수 있으므로, 센서(18)는 센서 수용부(16) 내에 기계적으로 고정된 후에 적셔질 수 있다.
도 4에 따른 도면은 지지체(10)의 단면도를 도시하고, 상기 도면에 따라 센서(18)는 센서 수용부(16) 내에서 충전 물질(40)에 의해 고정된다.
도 4에는 도 3에 도시된 바와 같이, 센서(18)의 단부측이 센서 수용부(16)의 베이스(34)의 상측면에 지지되는 것이 도시된다. 또한, 도 4는 센서 수용부(16)의 내경(D)이 규정되지 않은 불규칙한 구조로 형성된 센서(18)의 외경(d)을 약간 초과하는 것이 도시된다. 센서 수용부(16) 내에서 센서의 고정은 충전 물질(40)에 의해 이루어지고, 상기 충전 물질은 바람직하게 틱소트로피(thixotropic) 조절 에폭시 수지 또는 다른 에폭시 재료이다. 상기 재료의 틱소트로피로 인해, 상기 재료는 경화되기 전에 일부만 센서 수용부(16) 내에서 흐르므로, 접촉 도체들(20)이 시작되는 단부면에 센서(18)의 확실한 고정이 보장되고, 또한 충전 물질(40)은 센서(18)의 표면을 적시지 않고 특히 센서 수용부(16)의 제한 벽에 있는 예를 들어 슬롯 형태로 형성된 개구(36)를 폐쇄하지 않는 것이 보장된다. 따라서 충전 물질(40)의 틱소트로피 특성은 충전 물질(40)의 경화 후에 센서 수용부(16) 내에 센서(18)를 고정하는 것과 센서 수용부(16)의 벽에 있는 개방된 상태의 개구들(36)로 인해 표면이 적셔지는 것이 보장된다.
도 4에 따른 단면도에는, 지지체(10)의 상측면(12)에 형성된 지지 캠(22)이 충전 물질(40)의 상측면을 위한 언더컷을 형성하는 것이 도시된다. 충전 물질(40)의 경화는 열이 공급됨으로써 이루어지고, 이것은 예를 들어 적외선 방사 또는 이와 유사한 것에 의해 달성될 수 있다. 지지 캠(22) 하부에서 충전 물질(40)이 경화된 후에 센서(18)의 고정이 이루어진다. 센서 수용부(16) 내에 센서(18)를 유격 없이 고정하는 것과 동시에 심각한 손상으로부터 센서(18)가 보호된다.
도 4에 따른 도면에서, 매체에 노출된 센서(18)의 표면은 도면부호 46으로 도시된다. 하우징(50) 내에 장착된 지지체(10)는 유동 방향으로 흐르는 매체(44)에 의해 적셔지고, 상기 지지체의 하측면(14)에는 센서(18)가 장착된 센서 수용부(16)가 연장된다. 이 경우 상기 매체는 센서 수용부(16)의 벽에 형성된 개구(36)에 의해 매체에 노출된 면(46)을 적신다.
측정될 유동 매체는 액체 또는 기체일 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 지지체(10)는 하우징(50)의 보어(42) 또는 이와 유사한 것에 삽입될 수 있고, 매체(44)가 유동 방향으로 상기 지지체를 지나 흐를 수 있다. 접촉 도체들(20)에 대향 배치된 센서(18)의 단부측은 센서 수용부(16)의 베이스(34)에 지지된다. 지지체(10)는 이것에 형성된 고정 개구들(26)에 의해, 센서 수용부(16)가 하우징(50)의 보어(42) 내로 돌출하고, 측정될 매체에 노출되도록 하우징(50)의 상측면에 고정될 수 있다. 센서(18)의 정해진 위치와 그에 따른 정확한 측정을 위한 기본 위치가 주어진다. 지지체(10)의 고정부에 대한 접촉 도체들(20)의 접촉은 각각의 구조적인 조건에 맞추어질 수 있으므로, 다양한 어플리케이션에서 모듈 방식으로 사용될 수 있다.
지지체의 구조에 의해 장착 시 센서(18)가 보호되는 동시에 측정될 매체는 개구(36)를 통해 직접 센서(18)의 매체 노출 면(46)에 도달할 수 있다. 이것은 시간 지연 없이 정확한 온도 측정을 가능하게 한다. 이것은, 센서(18)가 예를 들어 완전히 케이싱되고 센서(18)로의 열 전도를 이용하여 케이싱에 의한 온도 측정이 이루어지는 경우에는 항상 나타난다. 본 발명에 따라 제안된, 센서 수용부(16)에 센서(18)를 고정하는 방법에서는 이것이 필요 없는데, 그 이유는 충전 물질(40)의 틱소트로피 특성으로 인해 센서(18)의 매체 노출 면(46)은 보이지 않게 유지되기 때문이다.
10 지지체
16 센서 수용부
18 센서
22 언더컷
36 개구

Claims (10)

  1. 실질적으로 실린더형 또는 깔때기형 구조(30)의 센서 수용부(16)에 센서(18)를 수용하기 위한 지지체(10)로서, 상기 센서 수용부(16)는 매체에 의해 센서를 적시기 위한 개구들(36)을 포함하는 지지체 있어서,
    상기 센서(18)는 상기 센서 수용부(16)에 갭 및 유격 없이 충전 물질(40)에 의해 고정되고, 상기 충전 물질은 기계적 언더컷(22)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 지지체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 수용부(16)는 상기 센서(18)의 최대 외경(d)보다 큰 내경(D)을 갖는 것을 특징으로 하는 지지체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(18)의 단부측은 상기 센서 수용부(16)의 베이스(34) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 지지체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 수용부(16)의 상기 충전 물질(40)은 틱소트로피 특성을 갖는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 지지체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 센서(18)의 접촉 도체(20)는 상기 지지체(10)의 플라스틱 재료의 열 코킹에 의해 상기 지지체(10)의 도체 고정부(24)에 고정되는 것을 특징으로 하는 지지체.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 충전 물질(40)의 틱소트로피는 상기 충전 물질이 상기 센서 수용부(16)의 바닥(34)까지 흐르는 것을 저지하는 것을 특징으로 하는 지지체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 수용부(16)의 개구들(36)은, 상기 센서(18)의 매체 노출 면(46)이 최대로 적셔질 수 있도록 위치 설정되고 및/또는 형성되는 것을 특징으로 하는 지지체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 지지체(10)에 센서(18)를 장착하기 위한 방법으로서,
    a) 상기 센서(18)의 최대 외경(d)보다 큰 내경(D)을 갖는 상기 지지체(10)의 센서 수용부(16) 내에 상기 센서(18)를 삽입하는 단계,
    b) 상기 센서 수용부(16)에 충전 물질(40)을 공급하는 단계,
    c) 상기 센서 수용부(16)에서 상기 충전 물질(40)을 경화시키는 단계,
    d) 상기 센서 수용부(16)에 캐스팅되어 경화된 상기 충전 물질(40)을 상기 지지체(10)의 지지 캠(22)에 의해 기계적으로 고정하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 충전 물질(40)의 경화는 상기 방법 단계 c)에 따라 적외선 방사에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 센서(18)의 접촉 도체(20)의 고정은 도체 고정부(24)에서 상기 지지체(10)의 플라스틱 재료의 열 코킹에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
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