KR20170023879A

KR20170023879A - 유체 매체의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서 장치, 그리고 센서 장치의 제공 방법

Info

Publication number: KR20170023879A
Application number: KR1020167036878A
Authority: KR
Inventors: 요아힘 울리히 브렘; 카렐 바차; 밀란 코티넥; 세바스챤 루스
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2017-03-06
Also published as: CN106661992B; EP3164700A1; DE102014212862A1; US20170130638A1; CN106661992A; EP3164700B1; WO2016000886A1

Abstract

본 발명은, 유체 매체(112), 특히 내연기관의 배기가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서 장치(110), 그리고 상기 센서 장치(110)를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 센서 장치(110)는 내부 하우징(120) 내에 적어도 하나의 센서 부재의 수용을 위한 적어도 하나의 보호 하우징(114)을 포함하며, 내부 하우징(120)은 외부 하우징(116)에 의해 적어도 부분적으로 에워싸인다. 본 발명에 따라서, 외부 하우징(16)은 특히 섹션(130)에 걸친 압입 끼워 맞춤부(132)에 의해 내부 하우징(120)과 관련하여 고정된다. 본 발명에 따른 센서 장치(110)는 열 충격에 대해 높은 저항성을 가지면서 이와 동시에 센서 부재의 높은 동적 거동을 나타내고, 보호 하우징(114)의 방향성 구성의 제공을 허용한다.

Description

유체 매체의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서 장치, 그리고 센서 장치의 제공 방법{SENSOR APPARATUS FOR DETECTING AT LEAST ONE PROPERTY OF A FLUID MEDIUM AND METHOD FOR PROVIDING SAME}

본 발명은, 유체 매체, 특히 내연기관의 배기가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서 장치, 및 상기 센서 장치를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.

종래 기술에는, 유체 매체(fluid medium), 바람직하게는 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서 장치가 공지되어 있다. 이에 속하는 센서 장치로는, 가스의 적어도 하나의 파라미터, 예컨대 배기가스의 성분의 비율, 특히 산소 비율, 산화질소 비율, 및/또는 기체 탄화수소의 비율과 같은 내연기관의 배기가스의 적어도 하나의 특성의 검출을 위한 적어도 하나의 센서 부재를 포함하는 센서 장치들이 있다. 상기 유형의 센서 장치로 검출될 수 있는 추가 특성들은 예컨대 유체 매체의 입자 부하량, 온도 및/또는 압력이다. 상기 유형의 센서 장치는 특히 람다 프로브일 수 있다. 람다 프로브들은, 특히 배기가스 내의 산소 분압(oxygen partial pressure)을 검출하기 위해, 바람직하게는 내연기관의 배기가스 라인 내에 사용된다. 람다 프로브들은 예컨대 Konrad Reif(발행), Sensoren im Kraftfahrzeug(자동차에서의 센서), 2판, Springer Vieweg, 2012년, 160~165쪽에 개시되어 있다.

상기 유형의 센서 장치들은 특히 배기가스 흐름 내로 돌출되는, 배기가스 측 그 첨단부 상에 보호 하우징(protective housing)을 포함한다. 보호 하우징 자체는 일체형으로 또는 다체형으로 형성될 수 있으며, 다체형 실시예는 대개 내부 하우징(inner housing)과, 이 내부 하우징을 에워싸는 외부 하우징(outer housing)을 포함하고, 이 두 하우징 사이에는 중간 공간부가 형성되며, 이 중간 공간부 내에는 경우에 따라 추가 보호 튜브들이 배치된다. 2개의 보호 튜브를 포함하고 그로 인해 이중 보호 튜브라고도 하는 보호 하우징은 특히 빈번하게 사용된다.

보호 하우징은, 센서 장치의 내부에서 센서 장치 내에 배치되는 센서 부재 쪽으로 유체 매체의 목표하는 유동 가이드를 위해, 장착 시뿐만 아니라, 배기가스 시스템 내에서 발생하는 입자들에 의해서도 발생하는 기계적 부하로부터 보호하기 위해, 그리고 배기가스에서 유출되는 응축수, 및 이와 결부되는 센서 부재의 열 충격에 대해 센서 부재를 보호하기 위해 사용된다. 이른바 "열 충격"은, 특히 배기가스 흐름으로부터 응축수 액적(condensate drip)이 형성되어 고온의 세라믹 센서 부재 상에 증착됨으로써 센서 부재의 표면 상에서 국부적인 온도 차이가 생기고, 상기 온도 차이가 센서 부재 내에 열적으로 유도되는 너무 높은 전압을 야기할 수 있으며, 이 전압이 결국 센서 부재의 손상 또는 심지어는 파괴를 일으킬 수 있을 때 발생한다. 그러므로 보호 하우징은, 일반적으로, 배기가스 시스템 내에 발생하는 센서 장치의 액체 부하를 최대한 센서 부재에 실질적으로 무해한 크기로 감소시키도록 형성된다.

그러나 보호 하우징에 대한 요구 조건들은 많은 경우 상충한다. 실제로 특히 열 충격에 대한 큰 보호와 관련한 요구 조건과 센서 장치의 큰 동적 거동과 관련한 요구 조건이 상충한다. 즉, 특히 액체로 인한 센서 부재의 부하가 감소되게 하는 보호 하우징에서의 조치들은 동시에 보통 센서 장치의 동적 거동을 자주 감소시킨다. 이는, 센서 부재의 근처에서 최대한 신속한 가스 교환이 일반적으로 센서 장치의 동적 거동을 촉진하는 반면, 그로 인해 동시에 센서 부재의 액체 부하가 증가됨으로써 일반적으로 열 충격에 대한 보호가 저하되는 것으로 인해 야기된다. 이는, 실제로, 선택된 보호 하우징에서 항상 두 요구 조건 중 단지 하나의 요구 조건, 즉, 큰 동적 거동만이, 또는 열 충격에 대한 큰 보호만이 실질적으로 만족스럽게 충족될 수 있다는 것을 의미한다.

내연기관에서 통상 사용되는 센서 장치들은 보호 하우징의 이른바 비-방향성 구성을 갖는다. 보호 하우징의 "비-방향성 구성"은, 센서 장치가 유체 매체, 특히 배기가스의 유동 방향과 무관하게 측정 가스 챔버 내로 삽입되게 하는 구성을 의미한다. 그러므로 센서 장치는 통상 내연기관의 통상 내연기관의 배기 시스템 내로 삽입되며, 이 경우 내연기관의 배기 시스템 내에 배치되는 배기가스의 유동 방향은, 예컨대 보호 하우징 내로 유체 매체용 적어도 하나의 유입 개구부의 배치와 관련하여 고려되지 않는다. 다른 한편으로, 센서 장치의 동적 거동은 전체적인 일련의 팩터에 따라서, 특히 센서 장치 내에서 적어도 하나의 보호 하우징의 형성의 세부 사항에 따라서 결정된다는 것은 공지되어 있고, 상기 세부 사항에는 보호 하우징 내로 유체 매체용 유입 개구부들의 배치도 포함된다.

그러므로 적어도 하나의 보호 하우징의 이른바 "방향성 구성"을 포함하는, 유체 매체, 특히 내연기관의 배기가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이런 방향성 구성은, 센서 장치가 내연기관의 배기 시스템 내에서 배기가스의 유동 방향과 관련하여, 특히 센서 장치의 동적 거동을 향상시키도록, 배향되어 정렬되는 구성를 의미한다. 그러나 지금까지는, 최대한 간단한 구성를 가지며, 최대한 간단하게 실행될 방법에서 배기 시스템 내에서 유체 매체의 유동 방향과 관련하여 방향성 구성의 형태로 제공될 수 있는 센서 장치는 없었다.

본 발명의 과제는, 공지된 제한사항들 및 단점들을 적어도 광범위하게 극복하는, 유체 매체, 특히 내연기관의 배기가스의 적어도 하나의 특성의 검출을 위한 센서 장치 및 상기 센서 장치의 제공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 공지된 제한사항들 및 단점들을 적어도 광범위하게 극복하는, 유체 매체, 특히 내연기관의 배기가스의 적어도 하나의 특성의 검출을 위한 센서 장치 및 상기 센서 장치의 제공 방법이 제안된다. 상기 센서 장치는 특히 유체 매체의 적어도 하나의 특성, 바람직하게는 내연기관의 배기가스의 특성, 예컨대 배기가스 내의 산소 비율, 산화질소 비율 및/또는 기체 탄화수소의 비율의 검출을 위해 사용된다. 그러나 유체 매체의 추가 특성들의 검출도 가능하다. 본원의 센서 장치는, 그 설계를 기초로, 바람직하게는 600℃ 내지 1000℃ 범위의 높은 온도에서의 사용에 적합하지만, 이것으로 제한되지는 않는다.

본 발명에 따른 센서 장치는, 적어도 하나의 센서 부재의 수용을 위해 제공되며 이를 위해 센서 부재를 적어도 부분적으로 에워싸는 적어도 하나의 보호 하우징을 포함한다. 이 경우, 보호 하우징은, 적어도 센서 장치의 장착 동안 및/또는 센서 장치의 작동 중에 발생하는 기계적 및/또는 화학적 부하에 대해 센서 부재를 보호하도록 구성되는 장치를 의미한다. 이를 위해, 보호 하우징은, 특히 보호 하우징의 고정 시 통상적인 힘, 예컨대 통상적인 나사 조임력에서 변형되지 않는 강성 재료로, 특히 금속 및/또는 합금 및/또는 세라믹으로 적어도 부분적으로 제조될 수 있다. 특히 보호 하우징은, 센서 장치를 바깥쪽으로 향해 적어도 부분적으로 둘러싸고 그에 따라 센서 장치의 적어도 일부분에 외부 형상을 제공하도록 설계될 수 있다. 보호 하우징은 특히 유체 매체 내로, 예컨대 내연기관의 배기가스 라인 내로 완전히 또는 부분적으로 삽입되도록 설계될 수 있다.

보호 하우징은 일체형으로, 2체형으로, 3체형으로 또는 다체형으로 형성될 수 있다. 본 발명에 따라서, 보호 하우징은 특히 2개 부재형으로 형성되고 그에 상응하게 별도의 내부 하우징을 포함하고, 이 내부 하우징은 센서 부재를 적어도 부분적으로 에워쌀 수 있으며, 내부 하우징 자체는 외부 하우징에 의해 적어도 부분적으로 에워싸일 수 있다. 내부 하우징 및 외부 하우징은 상기 구현예에서 내부 하우징과 외부 하우징 사이에, 바람직하게는 환형 간극의 형태를 취할 수 있으면서 배기가스를 공급받을 수 있는 중간 공간부가 형성되는 방식으로 서로 배치될 수 있다.

보호 하우징의 내부에는, 유체 매체에 의해 관류될 수 있는 유동 경로가 배치될 수 있다. 유동 경로는, 유체 매체가 후속하여 센서 부재에 작용할 수 있기 전에, 유체 매체가 보호 하우징 내로의 유입구로부터 보호 하우징으로부터의 유출구에 이르기까지 이동할 수 있는 경로를 의미한다. 이 경우, 상기 경로는, 유체 매체가 보호 하우징 내로 유입되는 속도 외에도, 실질적으로 보호 하우징 내부의 중간 공간부의 기하학적 형성에 의해 결정된다. 그러나 미세한 규모(microscopic scale)에서 층류 상태뿐만 아니라 난류 상태도 취할 수 있는 유체 매체 내에서의 개별 입자들 및/또는 분자들의 실질적인 이동과 무관하게, 유체 매체는, 거시적 규모로, 보호 하우징 내부의 내부 벽부들 및 경우에 따라 보호 하우징 내에 배치되는 삽입체들을 따라서 연장될 수 있는 이상적인 유동 경로를 따라서 흐를 수 있다. 그에 따라, 보호 하우징 내부의 유동 경로의 형태는, 보호 하우징의 중간 공간부 내로 유체 매체의 유입을 위해 보호 하우징 내에 배치되는 유입 개구부들, 중간 공간부로부터 센서 부재 쪽으로 유체 매체의 접근을 위해 보호 하우징 내에 배치되는 접근 개구부들(access opening), 및 경우에 따른 중간 공간부 내에 배치되는 추가 삽입체들을 포함한 보호 하우징의 형태의 기하구조에 의해 결정될 수 있다.

본 발명에 따라서, 외부 하우징은 압입 끼워 맞춤부(press fit)에 의해, 특히 간단한 압입 끼워 맞춤부에 의해 내부 하우징과 관련하여 고정된다. 압입 끼워 맞춤부를 이용한 고정은, 특히 본 발명과 관련하여, 바람직하게는 부분적으로 원통형으로 형성될 수 있는 외부 하우징이 적어도 한 섹션에서 마찬가지로 바람직하게는 부분적으로 원통형으로 형성될 수 있는 내부 하우징을 에워싸며, 이런 에워쌈은, 압입 끼워 맞춤부가 두 부품 사이에서 작용하는 관련 섹션에서 실질적으로 더 이상 중간 공간부가 외부 하우징과 내부 하우징 사이에 잔존하지 않음으로써, 외부 하우징의 표면의 내면은 압입 끼워 맞춤부의 관련된 섹션에서 내부 하우징의 외면의 표면 상에 견고하게 안착되고, 압입 끼워 맞춤부에 의해 서로 고정되는 두 부품은 외부 압력의 인가 시 그럼에도 서로 변위 가능하면서도 특히 서로 회전 가능하게 지지되는 것을 의미한다. 따라서 압입 끼워 맞춤부의 유형이 특히 압입 끼워 맞춤부를 구성하기 위해 인가될 외부 압력의 레벨을 특징으로 할 수 있는 조건에서 압입 끼워 맞춤부, 특히 간단한 압입 끼워 맞춤부는 두 관련 부품 상호 간의 완전한 고정을 야기하는 것이 아니라, 오히려 두 부품 상호 간의 상대 위치의 목표하는 추가 변경을 가능하게 하며, 특히 선택된 외부 압력의 인가를 통해 두 부품 중 적어도 하나의 부품의 변위 및/또는 회전을 가능하게 한다.

또한, 특히 바람직한 구현예에서, 외부 하우징은 하나 이상의 고정 부재를 추가로 포함하며, 이 고정 부재는 예컨대 돌출 노즈부(projecting nose)의 형태로 형성될 수 있고, 특히 별도의 용접 니플 내에 외부 하우징을 삽입하기 위해, 특히 바람직한 구현예에서는 용접 니플과 관련하여 외부 하우징을 고정하기 위해 제공될 수 있다. 이를 위해, 용접 니플은, 특히 용접 니플 내에 외부 하우징이 삽입된 후에 고정 부재가 외부 하우징을 고정하는 맞물림 고정 위치를 포함할 수 있다. "용접 니플"은, 제 1 부품, 여기서는 외부 하우징이 용접 니플에 의해 추가 부품, 여기서는 하기에 기재되는 센서 하우징과 관련하여 고정될 수 있는 방식으로, 추가의 제 2 부품 상에 제 1 부품을 장착하도록, 제 1 부품을 수용하기 위해 사용될 수 있는 임의의 기계 부품을 의미한다.

또한, 추가의 바람직한 구현예에서, 센서 부재는 센서 하우징을 추가로 포함하며, 본 발명에 따라서 센서 하우징은, 바람직하게는 예컨대 센서 하우징과 내부 보호 하우징 사이에 부착될 수 있는 용접 이음매에 의해, 내부 하우징과 고정 연결될 수 있다. 이 경우, "센서 하우징은"은, 특히 내부 하우징에 추가해서 또는 그 대안으로, 센서 부재를 적어도 부분적으로 에워쌀 수 있는 센서 부재용 보호 장치를 의미한다.

특히 외부 하우징이 용접 니플 내로 삽입하기 위한 적어도 하나의 고정 부재를 추가로 포함하는 전술한 구현예에서, 센서 장치는 바람직하게는 외부 하우징이 추가로 용접 니플에 의해 센서 하우징과 관련하여 고정될 수 있는 방식으로 형성될 수 있다. 본 구현예에서 센서 하우징은 내부 하우징과 고정 연결되어 있기 때문에, 상기 방식으로, 내부 하우징과 관련하여 외부 하우징의 추가 고정이 수행될 수 있다.

추가의 바람직한 구현예에서, 센서 하우징은 실링 링을 포함할 수 있으며, 실링 링은, 용접 니플이 실링 링과 관련하여 고정될 수 있도록 형성된다. 이런 방식으로, 특히 센서 부재를 적어도 부분적으로 에워싸는 센서 하우징이, 적어도 하나의 고정 부재에 의해 용접 니플과 관련하여 고정될 수 있는 외부 하우징 및 내부 하우징을 포함하는 보호 하우징으로부터 분리될 수 없는 것이 달성될 수 있다. 이런 방식으로, 특히 센서 장치의 방향성 구성, 다시 말하면 배기 시스템 내에서 유체 매체의 유동 방향과 관련한 보호 하우징의 정렬이 달성될 수 있다.

추가의 바람직한 구현예에서, 외부 하우징은, 특히 이 외부 하우징이 압입 끼워 맞춤부에 의해 내부 하우징과 관련하여 고정되는 영역들에서, 외부 하우징과 내부 하우징 사이에 중간 공간부가 형성될 수 있는 방식으로 내부 하우징을 에워쌀 수 있다. 특히 보호 하우징의 내부에서 유체 매체용 전술한 유동 경로의 형성을 가능하게 하기 위해, 외부 하우징은, 유체 매체가 측정 가스 챔버로부터 중간 공간부 내로 유입되게 하는 유체 매체용 적어도 하나의 유입 개구부를 포함할 수 있고, 내부 하우징은, 유체 매체가 중간 공간부로부터 센서 부재 쪽으로 접근하게 하는 유체 매체용 적어도 하나의 접근 개구부를 포함할 수 있다.

특히 센서 장치의 전술한 방향성 구성을 가능하게 하기 위해, 외부 하우징은 외부면을 포함할 수 있고 유체 매체용 유입 개구부는 외부 하우징의 외부면 내에 배치될 수 있으며, 본 구현예에서 내부 하우징도 외부면을 포함할 수 있고, 유체 매체가 중간 공간부로부터 센서 부재 쪽으로 접근하게 하는 유체 매체용 접근 개구부는 내부 하우징의 외부면 내에 배치될 수 있다. 이런 방식으로, 특히 센서 장치의 보호 하우징 내에서의 유동 경로는, 이 유동 경로가 센서 장치의 높은 동적 거동을 달성하면서 이와 동시에 유체 매체에서 유출되는 액체로 인한 센서 부재의 부하를 감소시키도록 형성될 수 있다.

추가 양태에서, 본 발명은, 유체 매체, 특히 내연기관의 배기가스의 적어도 하나의 특성의 검출을 위한 센서 장치를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 경우, 센서 장치는 내부 하우징 내에 적어도 하나의 센서 부재의 수용을 위한 적어도 하나의 보호 하우징을 포함하며, 내부 하우징은 외부 하우징에 의해 적어도 부분적으로 에워싸인다.

본 발명에 따른 방법은 특히 하기에 기재되는 단계들 a) 내지 d)를 포함하고, 이 단계들은 바람직하게는 a)로 시작해서, 후속해서 우선 b), 그 다음 c)가 실행되고, 그리고 d)로 종료되는 기재한 순서로 실행되며, 상기 단계들 또는 추가 단계들 중 하나 또는 다수의 단계가 적어도 부분적으로 선행하거나 후행하는 단계와 함께 실행될 수 있다.

단계 a)에 따라서, 보호 하우징의 외부 하우징은 용접 니플 내로 삽입되며, 이 경우 외부 하우징은 용접 니플 내로의 삽입을 위한 적어도 하나의 고정 부재를 포함한다.

단계 b)에 따라서, 용접 니플과 그 안에 삽입된 외부 하우징은 압입 끼워 맞춤부에 의해 내부 하우징 상으로 끼워진다.

단계 c)에 따라서, 내부 하우징 상에 끼워진 외부 하우징은, 이 외부 하우징 내에 제공된 적어도 하나 이상의 고정 부재가 용접 니플 내의 대응하는 맞물림 고정 위치에 도달할 때까지, 압입 끼워 맞춤부를 유지하면서 내부 하우징 위로 변위된다. 이런 유형의 장착에 의해, 내부 하우징은 특히 외부 하우징용 지지부처럼 작용할 수 있다.

단계 d)에 따라서, 외부 하우징용 지지부로서 기능하는 내부 하우징은, 외부 하우징 내에 제공된 적어도 하나의 고정 부재가 용접 니플 내의 전술한 맞물림 고정 위치 내로 삽입될 때까지 회전된다. 이런 방식으로, 외부 하우징은 본 발명에 따라서 내부 하우징과 관련하여 고정된다.

특히 바람직한 구현예에서, 단계 a)에 따라서 외부 하우징이 삽입되는 용접 니플은 실링 링에 의해 고정될 수 있다. 이 경우, 실링 링은 바람직하게는 센서 하우징 상에 장착되며, 센서 하우징은 예컨대 용접 이음매에 의해 내부 하우징과, 바람직하게는 고정되게 연결될 수 있다. 이런 방식으로, 외부 하우징은 센서 하우징에 의해 용접 니플 내에 고정될 수 있고, 센서 하우징 상에 장착된 실링 링은, 외부 하우징, 및 압입 끼워 맞춤부에 의해 상기 외부 하우징에 고정된 내부 하우징을 포함할 수 있는 보호 하우징으로부터, 센서 부재가 배치될 수 있는 센서 하우징이 분리되는 것을 방지할 수 있다. 이런 방식으로, 외부 하우징은, 용접 니플의 적어도 하나의 맞물림 고정 위치 내에 삽입될 수 있는 외부 하우징 내의 적어도 하나의 고정 부재에 의해 배기가스의 유동 방향과 관련하여 정렬될 수 있다. 이런 방식으로, 배기가스의 유동 방향과 관련한 센서 장치의 본 발명에 따른 정렬이 가능할 수 있는데, 그 이유는 센서 하우징 상에서 종래 기술에 따라 통상적으로 수행되는 외부 하우징의 용접이 생략될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 방법과 관련한 추가 세부 사항에 대해서는 센서 장치와 관련한 전술한 및/또는 후술할 설명이 참조된다.

본 발명에 따른 센서 장치와 이 센서 장치의 제공을 위한 방법은 특히 배기가스의 유동 방향과 관련한 센서 장치의 적어도 하나의 보호 하우징의 배향을 가능하게 하며, 그럼으로써 센서 장치의 전술한 동적 특성들이 향상되며, 이와 동시에 특히 외부 하우징의 형태의 적합한 설계 시 센서 하우징 내로의 물 유입이 감소될 수 있다. 증가된 동적 거동 및 이와 동시에 수격에 대한 증가된 저항을 기반으로, 본 발명에 따른 센서 장치는 엔진 시동이 이루어진 후 더 일찍 그 작동 모드를 취할 수 있으며, 이는 특히 배기가스 배출량의 감소를 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 도면들에 도시되어 있고 하기에서 더 상세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 센서 장치의 제공을 위한 본 발명에 따른 방법의 실시 동안 본 발명에 따른 센서 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 센서 장치의 제공을 위한 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 용접 니플 내에 고정을 위한 고정 부재를 포함하는, 본 발명에 따른 센서 장치의 외부 하우징을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 센서 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4a)는 보호 하우징의 비-방향성 구성(종래 기술)을 도시한 도면이며, 도 4b)는 보호 하우징의 방향성 구성을 도시한 도면이다.

도 1에는, 본 발명에 따른 센서 장치의 제공을 위한 본 발명에 따른 방법의 실시 동안 유체 매체(112)의 적어도 하나의 특성의 검출을 위한 본 발명에 따른 센서 장치(110)가 단면도의 형태로 도시되어 있다. 센서 장치(110)는, 보호 하우징(114)에 의해 에워싸이는 적어도 하나의 센서 부재(미도시)의 수용을 위한 보호 하우징(114)을 포함한다.

도 1에 도시된 바람직한 실시예에서, 보호 하우징(114)은 외부 하우징(116)을 포함하고, 이 외부 하우징은 돔(dome)의 형태로 형성된 공동부(118)를 포함하며, 이 공동부 내로 내부 하우징(120)이 삽입된다. 이 경우, 외부 하우징(116)은, 외부 하우징(116)과 내부 하우징(120) 사이에 중간 공간부(122)가 형성되도록, 내부 하우징(120)을 에워싼다. 그러나 센서 장치(110)의 적어도 하나의 센서 부재의 보호를 위한 보호 하우징(114)의 추가 실시예들도 가능하다.

센서 장치(110)의 보호 하우징(114)의 외부 하우징(116)은 적어도 하나의 유입 개구부(124)를 포함하며, 이 유입 개구부를 통해 유체 매체(112)는 배기가스 챔버로부터 외부 하우징(116)과 내부 하우징(120) 사이의 중간 공간부(122) 내로 유입될 수 있다. 보호 하우징(114)의 내부에서 유체 매체(112)는, 센서 부재(미도시)가 배치되는 내부 하우징(120)의 내부 챔버(128) 쪽으로 향하는 접근 개구부(126)까지 유동 경로 상에서 안내된다.

본 발명에 따라서, 외부 하우징(116)은, 섹션(130)에 걸쳐서, 간단한 압입 끼워 맞춤부(132)에 의해 내부 하우징(120)과 관련하여 고정된다. 이런 바람직한 실시예에서, 외부 하우징은 (도 1에 미도시한) 고정 부재(134)에 의해 용접 니플(136)과 관련하여 고정된다.

또한, 센서 장치(110)에 대한 도 1에 도시된 바람직한 실시예는 센서 하우징(138)을 추가로 포함하며, 이 센서 하우징은 (미도시한) 센서 부재를 에워싸고 용접 이음매(140)에 의해 내부 하우징(120)과 고정 연결된다. 또한, 센서 하우징(138) 상에 용접 니플(136)의 차후 고정을 위해, 여기서 센서 하우징(138)은 실링 링(142)을 추가로 포함한다.

도 2에는, 본 발명에 따른 센서 장치(110)의 제공을 위한 본 발명에 따른 방법이 개략적으로 단면도의 형태로 도시되어 있다.

도 2a)에는, 단계 a) 및 b)가 개략적으로 도시되어 있다. 단계 a)에 따라서, 센서 장치(110)의 외부 하우징(116)은 용접 니플(136) 내로 삽입된다. 이 경우, 외부 하우징(116)은 용접 니플(136) 내에 외부 하우징(116)의 고정을 위한 고정 부재(134)를 포함한다. 단계 b)에 따라서, 용접 니플(136)은 외부 하우징(116)과 함께 섹션(130)에 걸친 압입 끼워 맞춤부(132)에 의해 내부 하우징(120) 상으로 끼워진다.

도 2b)에는, 추가 단계 c) 및 d)가 개략적으로 도시되어 있다. 단계 c)에 따라서, 외부 하우징(116)은, 외부 하우징(116) 내의 고정 부재(134)가 용접 니플(136) 내의 맞물림 고정 위치(144)에 도달할 때까지, 섹션(130)에 걸친 압입 끼워 맞춤부(132)를 유지하면서, 내부 하우징(120) 위로 변위된다. 단계 d)에 따라서, 내부 하우징(120)은, 고정 부재(134)가 용접 니플(136) 내의 맞물림 고정 위치(144) 내로 삽입될 때까지 회전된다.

이런 방식으로, 도 2c)에 도시된 것처럼, 외부 하우징(116)은 내부 하우징(120)과 관련하여 고정된다. 여기서, 도 2c)에 도시된 것처럼, 센서 하우징(138)은 실링 링(142)을 포함하며, 이 실링 링은, 용접 니플(136)이 실링 링(142)과 관련하여 고정되게 한다. 또한, 용접 니플(136)은, 추가로, 외부 하우징(116)이 용접 이음매(140)에 의해 내부 하우징(120)과 고정 연결되는 센서 하우징(138)과 관련하여 추가로 고정되게 한다. 이런 방식으로, 도 2c)에 개략적으로 도시된 것처럼, 실링 링(142)에 의해 추가로 예응력을 받는 본 발명에 따른 센서 장치(110)가 제공된다.

도 3에는, 용접 니플(136) 내에 외부 하우징(116)의 고정을 위한 고정 부재(134)를 포함하는 본 발명에 따른 센서 장치(110)의 보호 하우징(114)의 외부 하우징(116)이 단면도로 개략적으로 도시되어 있다. 고정 부재(134)는 바람직한 본 실시예에서 돌출 노즈부의 형태로 형성되며, 이 돌출 노즈부는 용접 니플(136) 내의 맞물림 고정 위치(144)에서 외부 하우징(116)의 맞물림 고정을 가능하게 한다. 이는, 용접 니플(136) 내의 각각의 맞물림 고정 위치(144)에서 외부 하우징(116)의 고정 부재(134)가 점차적인 확대도로 도시되어 있는 도 3a) 내지 도 3c)에 예시적으로 제시된다.

도 4a)에는, 유체 매체(112)의 유동 방향(146)과 관련하여 비-방향성 구성을 갖는 종래 기술에 공지된 발명에 따른 센서 장치가 개략도로 도시되어 있다. 이 경우, 유입 개구부들(124)은 외부 하우징(116)의 견부(148) 상에 배치되며, 그럼으로써 측정 가스 챔버로부터 센서 장치(110) 내로 유체 매체(112)의 무질서한 유입만이 가능해진다.

그러나 본 발명에 따라서, 도 4b)에 본 발명에 따른 센서 장치(110)의 평면도로 개략적으로 도시되어 있는 것처럼, 바람직한 본 실시예에서 원통형으로 형성되는 외부 하우징(116)의 외부면(150) 상에 적어도 하나의 유입 개구부(124)가 배치된다. 이런 방식으로 가능한 보호 하우징(114)의 방향성 구성은 센서 장치(110)의 동적 특성을 향상시키며, 이와 동시에 외부 하우징(116)의 형상의 적합한 설계 시에 더 적은 물이 센서 장치(110) 내로 침투할 수 있다.

110: 센서 장치
112: 유체 매체
114: 보호 하우징
116: 외부 하우징
118: 공동부
120; 내부 하우징
122: 중간 공간부
124: 유입 개구부
126: 접근 개구부
128: 내부 챔버
130: 섹션
132: 압입 끼워 맞춤부
134: 고정 부재
136: 용접 니플
138: 센서 하우징
140: 용접 이음매
142: 실링 링
144: 맞물림 고정 위치
146: 유동 방향
148: 견부
150: 외부면

Claims

유체 매체(112), 특히 내연기관의 배기가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서 장치(110)로서, 내부 하우징(120) 내에 적어도 하나의 센서 부재의 수용을 위한 적어도 하나의 보호 하우징(114)을 포함하고, 상기 내부 하우징(120)은 외부 하우징(116)에 의해 적어도 부분적으로 에워싸이는, 상기 센서 장치에 있어서,
상기 외부 하우징(116)은 압입 끼워 맞춤부(132)에 의해 상기 내부 하우징(120)과 관련하여 고정되는 것을 특징으로 하는 센서 장치(110).
제 1 항에 있어서, 상기 외부 하우징(116)은 용접 니플(136) 내에 고정을 위한 적어도 하나의 고정 부재(134)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 장치(110).
제 2 항에 있어서, 상기 외부 하우징(116)은 상기 고정 부재(134)에 의해 상기 용접 니플(136)과 관련하여 고정되는 것을 특징으로 하는 센서 장치(110).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 부재는 센서 하우징(138)을 포함하며, 상기 센서 하우징(138)은 바람직하게는 용접 이음매(140)에 의해 상기 내부 하우징(120)과 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 센서 장치(110).
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 외부 하우징(116)은 추가로 상기 용접 니플(136)에 의해 상기 센서 하우징(138)과 관련하여 고정되는 것을 특징으로 하는 센서 장치(110).
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 하우징(138)은 실링 링(142)을 포함하며, 상기 용접 니플(136)은 상기 실링 링(142)에 의해 상기 센서 하우징(138)과 관련하여 고정되는 것을 특징으로 하는 센서 장치(110).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 하우징(116)은, 중간 공간부(122)가 형성되도록, 상기 내부 하우징(120)을 부분적으로 에워싸고, 상기 외부 하우징(116)은 유체 매체(112)가 상기 중간 공간부(122) 내로 유입되게 하는 상기 유체 매체(112)용 적어도 하나의 유입 개구부(124)를 포함하며, 상기 내부 하우징(120)은 유체 매체(112)가 상기 중간 공간부(122)로부터 상기 센서 부재 쪽으로 접근하게 하는 상기 유체 매체(112)용 적어도 하나의 접근 개구부(126)를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 장치(110).
제 7 항에 있어서, 상기 외부 하우징(116)은 외부면(150)을 포함하고, 상기 유체 매체(112)용 상기 유입 개구부(124)는 상기 외부면(150) 내에 배치되며, 상기 내부 하우징(120)은 추가 외부면을 포함하고, 상기 중간 공간부(122)로부터 유출되는 상기 유체 매체(11)용 상기 접근 개구부(126)는 바람직하게는 상기 추가 외부면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 장치(110).
유체 매체(112), 특히 내연기관의 배기가스의 적어도 하나의 특성의 검출을 위한 센서 장치(110)를 제공하기 위한 방법으로서, 상기 센서 장치는 내부 하우징(120) 내에 적어도 하나의 센서 부재의 수용을 위한 적어도 하나의 보호 하우징(114)을 포함하고, 상기 내부 하우징(120)은 외부 하우징(116)에 의해 적어도 부분적으로 에워싸이는, 상기 방법에 있어서
a) 상기 외부 하우징(116)이 용접 니플(136) 내에 상기 외부 하우징(116)의 고정을 위한 적어도 하나의 고정 부재(134)를 포함하는 조건에서 상기 용접 니플(136) 내로 상기 외부 하우징(116)을 삽입하는 단계;
b) 상기 용접 니플(136)과 그 내부에 삽입된 상기 외부 하우징(116)을 압입 끼워 맞춤부(132)를 사용하여 상기 내부 하우징(120) 상에 끼우는 단계;
c) 상기 외부 하우징(116) 내의 상기 고정 부재(134)가 상기 용접 니플(136) 내의 맞물림 고정 위치(144)에 도달할 때까지, 상기 압입 끼워 맞춤부(132)를 유지하면서 상기 내부 하우징(120) 위로 상기 외부 하우징(116)을 변위시키는 단계; 및
d) 상기 고정 부재(134)가 상기 용접 니플(136) 내의 맞물림 고정 위치 내로 삽입될 때까지 상기 내부 하우징(120)을 회전시켜, 상기 외부 하우징(116)을 상기 내부 하우징(120)과 관련하여 고정시키는 단계를 포함하는, 센서 장치의 제공 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 용접 니플(136)은 실링 링(142)에 의해 고정되고, 상기 실링 링(142)은 센서 하우징(138) 상에 장착되며, 상기 센서 하우징(138)은 바람직하게는 용접 이음매(140)에 의해 상기 내부 하우징(120)과 연결되는, 센서 장치의 제공 방법.