KR100334194B1 - 압축슬리브를 포함하는 진동픽업센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축슬리브를 포함하는 진동픽업센서에 관한 것이다. 상기 진동픽업센서에서 압축슬리브는 직접 또는 간접적인 고정방법으로 진동이 야기되는 구성부에 장착된다. 센서부재(6)는 방사상 외측으로 소정의 축방향 초기응력을 받으며 상기 압축슬리브(2)에 고정되고, 접촉디스크(5) 및 연결부(11)에 의해 전기적으로 접촉가능하다. 사이즈머계(7)는 조립되지 않은 상태에서 부분적으로 센서부재(6)를 구비한 배열 위에 장착되며, 여기서 소정의 원형 영역 내에는 상기 센서부재(6)를 구비한 배열에 대해 간격이 생긴다. 조립 후에는 상기 사이즈머계(7)를 사실상 평평하게 장착하는 동안 상기한 간격이 극복되며, 센서부재(6)를 구비한 배열 위로 축방향 초기응력이 생성된다.

Description

압축슬리브를 포함하는 진동픽업센서{Vibration pick-up sensor for including press sleeve}

본 발명은 독립항의 유형에 따르는 압축슬리브를 포함한 진동픽업센서에 관한 것이다.

DE 193 24 147.9에는 자동차 연소모터의 기능을 감독하기 위한 녹킹센서로서 사용되는, 압축슬리브를 구비한 진동픽업센서에 관하여 공지되어 있다. 상기 압축슬리브는 장착면을 통해 진동이 야기될 수 있는 구성부인 연소모터의 모터블록부에 단단하게 접합되어 있다.

검출될 진동은 동작중에 연소모터에서 발생하는 노킹소음이다. 이 소음들은 압축슬리브를 거쳐 개별 센서부재로서 그 사이에 놓인 접촉디스크와 신호감지를 가능하게 하는 절연디스크를 구비한 피에조세라믹 디스크 위로 전달되어서 평가가 가능한 전기 출력신호를 형성한다.

이러한 센서부재의 압축슬리브에의 장착 또는 내장과, 상기 압축슬리브를 진동 구성부에 장착 또는 내장하는 방식은 여기서는 제조방식에 큰 영향을 미치게 된다. 상기 진동픽업센서에서는 링너트를 써서 센서부재를, 다수개의 개별부, 예를 들어 스프링 및 사이즈머계(seismic system)와 함께 내장하도록 구성되어 있다. 상기 링너트는 압축슬리브에 구비된 해당 나사선에 나사결합 가능하여 사이즈머계에 직접 장착된다.

이러한 종래의 링너트와 압축슬리브에 구비된 나사선이 실제적인 가격을 결정하는 요인이며 따라서 이에 대한 대체 가능한 고정방법들을 모색하게 된다. 모든 구성부는 가속이 일어나면 소정의 기계적 응력으로 함께 압축되어 고정유지되도록 구성되어 있다. 그러나 초기응력이 변하면 전달특성곡선도 역시 변하게 됨으로써 평가가 더욱 어려워진다.

위에 언급한 종류의 본 발명에 따른 진동픽업센서는 청구항 1항의 요지를 포함하며, 따라서 진동픽업센서의 압축슬리브에 내장된 센서부재로의 압력분배가 최상으로 이루어지기 때문에 임의의 경우에 스프링이 빠지는 경우가 발생하더라도 서두에서 언급했던 필수적인 축상의 초기응력을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 따라 상기 사이즈머계는 조립되지 않은 상태에서, 예를 들어 원추형 윤곽을 통하여 상기 센서부재 쪽으로, 내지는 그 사이에 놓인 그러밋(grummet) 형태의 절연디스크와 접촉디스크 쪽으로 소정의 원형 영역 내에 보다 쉽게 장착하도록 하는 간격이 형성되어 있다. 따라서, 예를 들어 링너트로 나사체결할 때 이 간격을 줄이기 위한 소정의 압력이 가해지기 때문에 센서부재를 끼워맞춰 내장하는데 필요한 압축력이 발생될 수 있다.

조립후에, 즉, 상기 링너트의 압축슬리브에 구비된 해당 나사선으로의 나사체결이 끝나면, 사이즈머계 측은 사실상 평평하게 장착된다. 또한, 이 때 평면을 따라 비교적 균일하게 분배된 압력을 통해 가해진 센서부재를 위한 축방향 초기응력이 인가되게 된다. 그 이유는 초기 응력으로 인해 사이즈머계는 간격 없이 덧씌워질 뿐만 아니라 링너트의 압력이 그러한 간격을 극복할 수 있게 되기 때문이다.

따라서 본 발명에 따른 진동픽업센서에서는 미조립 상태의 사이즈머계를 센서부재를 구비한 배열 위에 평평하게 장착함으로써 종래기술이 지녔던 단점들을 방지한다는 효과가 있다. 종래기술에서는 조립시에 링너트의 압력유도스탠드에 또는 스프링으로 인해 높은 힘이 가해지는데, 이러한 큰 힘은 결과적으로 조립이 끝난 후에는 사이즈머계의 센서부재가 포함된 배열면에의 장착면 위에서 힘분배가 불균일하게 일어나도록 하기 때문이다.

바람직한 실시예에서 상기 사이즈머계는 비조립 상태에서는 센서부재가 배치된 맞은 편이 방사상으로 경사진 윤곽구조를 갖고 있다. 이 구조는 방사상 내측 또는 외측으로 소정 간격을 형성하게 된다.

센서부재 내에 균일한 압력분배가 이루어지도록 하기 위해서, 경우에 따라 사이즈머계 위에 링너트가 원형으로 장착되도록 하는 것이 중요하다. 이 때 진동픽업센서가 사이즈머계의 방사상 팽창면 길이를 다르게 제조하는 것에 대해 고려해 볼 수 있다. 많은 진동픽업센서들에 있어서 상기 사이즈머계의 방사상 팽창면 크기는 비교적 길다. 따라서 너트를 상기 사이즈머계 위에 원형으로 장착할 때 이른바 레버작용이 일어나는 것에 대해 염두에 둘 수 있다. 만약 원형의 장착면이 사이즈머계의 정 중앙에 이루어지게 되면 그 테두리영역이 피에조세라믹 디스크로부터 약간 들어올려지게 된다. 이러한 이유로 인해 원형으로 장착했을 경우에는 상기 링너트가 사이즈머계 위에서 편심으로 그리핑되도록, 특히 원추 구성부 방향으로, 다시 말하면 간격을 두도록 오프셋시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 사이즈머계는 비조립 상태에서 센서부재를 구비한 배열 맞은편 측이 방사 단면상으로 오목한 윤곽구조를 갖는다. 따라서 매우 간단한 방법으로 링너트가 사이즈머계의 중앙에 장착되도록 할 수 있다. 동력을 유도하기 위한 또하나의 조정방법으로서, 링너트에 닿게 되는 쪽의 사이즈머계가 그에 상응하는 경사도 또는 윤곽을 갖도록 한다.

비조립된 상태에서 사이즈머계의 상측 또는 하측에 각각 원추형 또는 오목한 형태의 동일한 형태가 생기도록 구성한 본 발명의 진동픽업센서는 안전효과 또한 제공한다. 그 이유는 조립시에 상기 사이즈머계를 잘못 내장할 위험을 배제하였기 때문이다. 원칙적으로는 사이즈머계 위에 장착되는 링너트의 장착양식을 다르게 구성할 수 있다. 링너트는 상기 사이즈머계 위에 평면으로, 다시 말하면 평평하게 뿐만 아니라 원형으로 장착가능하다. 상기 사이즈머계를 원추형 또는 오목형으로 구성함으로써 센서부재 내에서, 예를 들어 피에조세라믹 디스크 내에 균일한 압력분배가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 사이즈머계의 표면을 원추형으로 또는 오목하게 구성한 형태 및 크기는 링너트를 통해 형성된 초기응력에 간단하게 일치시킬 수 있다. 실제로 사용된 진동픽업센서로서의 노킹센서에서는 그 내측에, 즉 압축슬리브 내의 보어 영역 내부의 높이가 약 0.2mm가 되게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 용도로서는 자동차 내부 연소모터의 모터블록에서 진동이 발생하는 구성부에 사용하는 것이 효과적이다. 본 발명의 효과적인 재구성의 상기한 또는 여타의 요지들은 청구항에 뿐만 아니라 설명부분에 그리고 도면에 개재되어 있으며, 여기서 개별적인 요지들은 각각 자체적으로 하나만 또는 여러개가 하부조합된 형태로서 본 발명의 실시형태에서 그리고 다른 분야에서 구현가능하며, 권리범위의 보호가 청구되어 있다. 압축슬리브가 포함된 본 발명의 진동픽업센서의 실시예들은 도면을 참조로 하여 하기에 설명한다.

도 1은 조립이전의, 원추형 윤곽을 지닌 사이즈머계가 포함된 진동픽업센서로서의 노킹센서케이싱을 절개도시한 단면도.

도 2는 조립이전의 사이즈머계를 도시한 상세단면도.

도 3은 조립 이후의 사이즈머계를 도시한 상세단면도.

도 4는 종래기술에 따른 압축슬리브에 사이즈머계의 압력진행면을 장착한 배열을 도시한 상세단면도.

도 5는 경사진 사이즈머계의 압력진행면을 압축슬리브에 장착한 배열의 상세단면도.

도 6은 오목한 윤곽의 사이즈머계를 압축슬리브에 장착한 배열의 상세단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 플라스틱 케이싱 2 : 압축슬리브

3 : 하부면 4 : 절연디스크

5 : 접촉디스크 6 : 피에조세라믹 디스크

7 : 사이즈머계 9 : 링

10 : 접합부 11 : 전기단자

도 1에는 외부 플라스틱케이싱(1)이 구비된 연소모터용 진동픽업센서로서의 노킹센서가 도시되어 있다. 케이싱 내부에는 압축슬리브(2)가 장착되어 있으며 이 슬리브는 그 하부면(3)이 진동을 감지해내도록 본원에는 도시되어 있지 않은 모터블록 위에 장착되어 있다. 상기 압축슬리브(2)의 외주에는 그 하부 테두리로부터 유닛들이 차례로 장착되어 있다. 즉, 절연디스크(4), 제 1 접촉디스크(5), 단일 센서부재인 피에조세라믹 디스크(6) 그리고 또 하나의 제 2 접촉디스크(5)와 제 2 절연디스크(4)가 차례로 장착되어 있다. 이러한 배열 위에 사이즈머계(7)가 놓여 있다. 상기 사이즈머계는 나사체결이 가능하게 또는 여타의 방법으로 고정 가능한 링(9)에 의해 피에조세라믹 디스크(6) 방향으로 눌려진다.

특히, 플라스틱-분사주조방법으로 제조된 케이싱(1)의 통합된 접합부(10) 안에는 상기 접촉디스크(5)를 위한 전기 단자(11)가 삽입되어 있다. 상기 전기 단자(11)는 본원에서는 각 접촉디스크(5)와 일체로 형성되어 있다. 따라서, 양측 접촉디스크(5) 위에서 피에조세라믹 디스크(6) 양측으로의 전기적 연결이 이루어진다. 상기 단자(11)에는 전기적 전압, 즉 상기 피에조세라믹 디스크(6)의 압력 인가시에 발생되는 전압이 인가된다.

압축슬리브(2) 내의 중앙에 있는 리세스 또는 보어(12) 속으로 본원에서는 도시하지 않은 고정나사가 돌출하여 있어, 이 나사를 이용하여 전체적으로 노킹센서를 연소모터 모터블록에 간접 또는 직접적으로 고정시킬 수 있다. 상기 노킹센서의 조립시에 위에서 설명한 모터블록 위에 있는 조립용 고정나사로부터 가해진 전체 회전 역률은 하부면(3)을 통해 압축슬리브(2)로 전달된다. 다시 말해, 상기 고정으로 인해 센서부재인 피에조세라믹 디스크(6)로는 어떠한 힘도 가해지지 않는다.

상기 피에조세라믹 디스크(6)를 끼워 맞출 때 필요한 축방향의 초기응력은 다음과 같은 방식으로 선택한다. 즉, 잔존하는 전기 신호를 약화시키지 않으면서 생성가능한 축상 동력이 피에조세라믹 디스크(6)에 작용하도록, 그리고 이 동력이 조립시에 생기는 열팽창이나 아울러 피할 수 없는 압축슬리브(2)의 변형에 좌우되지 않도록 선택한다. 상기 사이즈머계(7)로부터 연소모터의 진동에 비례하여 가해진 임펄스들은 피에조세라믹 디스크(6) 내에서 해당 측정기기로 독출가능한 전압임펄스로 변환된다.

도 1에 따른 노킹센서의 기조립된 상태에서 상기 사이즈머계(7)의 윤곽이 위로부터 방사상으로 안쪽을 향하여 기울어져 있음을 알 수 있다. 도 2로부터 조립 이전의 사이즈머계(7)의 상태를 알 수 있다. 이로써 상기 사이즈머계(7)가 원래는 원추형 윤곽을 갖고 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 하측 뿐만 아니라 상측도 역시 방사상으로 내측을 향하여 경사도를 갖는다. 도 3의 상세도를 통해 상기 사이즈머계(7)가 조립이 성공적으로 이루어진 후에는 도 1의 상태가 됨을 알 수 있다. 도3에서는 원형으로 발생하는 압력이 화살표(15)로 도시되어 있다. 상기 압축력은 조립시에 링너트(9; 도 1 참조)로부터 상기 사이즈머계(7)의 상측으로 전달된다. 그로 인해, 사이즈머계(7)의 하측은 접촉디스크 및 절연디스크(5,4)를 거쳐 평평한 장착면 쪽으로 상기 피에조세라믹 디스크(6)에 형성된다.

도 4에는 종래기술에 따른 절개방식으로 직각 수평단면을 지니는 사이즈머계(8)를 구비한 배열이 도시되어 있다. 여기서, 원형 압력진행(16)이 링너트 또는 스프링(17)을 통해 장착면 위가 불균일한 압력분배부(18) 쪽으로 상기 피에조세라믹 디스크(6)에 전해짐을 알 수 있다.

도 5에서 본 발명에 따른 배열은 하측이 경사진 사이즈머계(7)를 도시하고 있다. 상기 사이즈머계에서 방사상으로 외측으로 가해지는 압력(16)은 평평한 장착면 쪽으로 상기 피에조세라믹 디스크(6)(절연디스크 및 접촉디스크(4,5)를 거쳐)에 전해지며 또한 균일한 압력분배부(18)로 전해진다. 그 이유는 상기 사이즈머계(7)는 영역 내에 간격이 없이 장착되어 있기 때문이며, 나사체결될 링너트의 압력이 이러한 간격을 초월할 수 있을 것이기 때문이다.

도 6은 하측이 오목한 사이즈머계(7)의 변형된 형태와 링너트(9a)를 도시한다. 상기 링너트(9a)는 나사체결시 그 압력이 가운데로 안내되도록 구성되어 있다. 여기서 사이즈머계(7)의 배열에 대향한 가운데 부분의 간격 역시 피에조세라믹 디스크(6)를 통해 초월될 수 있으며 평평한 장착면에까지 이어진다.

본 발명에 따른 진동픽업센서에서는 미조립 상태의 사이즈머계를 센서부재를 구비한 배열 위에 평평하게 장착함으로써, 조립시 링너트의 압력유도스탠드 또는 스프링으로 인해 큰 힘이 가해져서, 조립 후에 사이즈머계의 배열면에의 장착면 위에서 힘분배가 불균일하게 일어나는 것을 효과적으로 방지한다.

Claims (8)

1. 진동을 야기시키는 구성부에 직접 또는 간접적으로 고정되어 장착되는 압축슬리브(2)와,

   사이즈머계(7: seismic system) 아래에 설치된 센서부재(6)를 구비하며, 상기 센서부재는 방사상 외측으로 상기 압축슬리브(2)에, 나사체결 가능한 링너트 또는 다른 고정장치를 통해 축방향 초기응력을 받아 고정되어 있으며 접촉디스크(5)와 연결부(11)에 의해 전기적으로 접촉가능한 압축슬리브를 포함하는 진동픽업센서에 있어서,

   조립되지 않은 상태에서, 상기 사이즈머계(7)는 센서부재(6)를 구비한 배열위에 부분적으로 장착되며, 소정의 원형 영역 내에서는 상기 센서부재(6)를 구비한 배열에 대해 간격이 있고,

   조립 후에는, 상기 사이즈머계(7)를 평평하게 장착하는 동안 상기 간격이 극복되며, 센서부재(6)를 구비한 배열 위로 축방향 초기응력이 생성되는 것을 특징으로 하는 진동픽업센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 링너트(9) 또는 다른 고정장치는 상기 원형 영역을 간격을 두고 대향배치하는 적어도 사이즈머계(7)의 영역에 상기 간격을 줄이기 위한 소정의 압력이 가해질 수 있도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진동픽업센서.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 조립되지 않은 상태에서, 상기 사이즈머계(7)는 센서부재(6)를 구비한 배열에 대향한 면에 방사 단면상으로 경사지고 방사상 내측에 간격을 두는 윤곽을 지니는 것을 특징으로 하는 진동픽업센서.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 조립되지 않은 상태에서, 상기 사이즈머계(7)는 센서부재(6)를 구비한 배열에 대향한 면에 방사 단면상으로 경사지고 방사상 외측에 간격을 두는 윤곽을 지니는 것을 특징으로 하는 진동픽업센서.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 조립되지 않은 상태에서, 상기 사이즈머계(7)는 센서부재(6)를 구비한 배열에 대향한 면에 방사 단면상 오목한 윤곽을 지니는 것을 특징으로 하는 진동픽업센서.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 사이즈머계(7)는 링너트(9) 또는 다른 고정장치에 배열된 쪽에 그에 상응하는 경사도 또는 오목한 윤곽을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 진동픽업센서.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서부재는 피에조세라믹 디스크(6)인 것을 특징으로 하는 진동픽업센서.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진동을 야기시키는 구성부는 자동차 연소모터의 모터블록인 것을 특징으로 하는 노킹센서로서의 진동픽업센서.