KR101647169B1

KR101647169B1 - 센서 리드 실링 및 변형 완화

Info

Publication number: KR101647169B1
Application number: KR1020117022632A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 엥겔바흐; 로버트 제이. 스파크스; 팀 머피; 제프리 티. 노리스; 마이클 헤스톤
Original assignee: 스토너릿지 인코포레이티드
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2016-08-09
Also published as: WO2010105268A1; KR20110130449A; US20140008094A1; JP2012520472A; EP2406606B1; US8866012B2; EP2406606A4; US20100258329A1; US8338702B2; EP2406606A1; CN102439401B; JP5524245B2; CN102439401A

Abstract

센서 시스템은 적어도 하나의 와이어를 포함하는 와이어링 하니스(wiring harness), 그로밋(grommet), 너깃(nugget), 센서 및 하니스 슬리브(harness sleeve)를 포함할 수 있다. 그로밋은 와이어를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 통로를 포함할 수 있다. 너깃은 너깃 내부에 성형되고 와이어에 결합되는 적어도 하나의 터미널(terminal)을 포함할 수 있다. 광물 절연 케이블(mineral insulated cable)이 센서 및 터미널에 결합될 수 있다. 하니스 슬리브는 너깃 및 그로밋의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 공동(cavity)을 형성할 수 있다. 하니스 슬리브는 광물 절연 케이블에 결합될 수 있고 하니스 슬리브를 그로밋에 결합시키는 제1 크림프(crimp)를 포함할 수 있다. 너깃의 외부 표면은 또한 방사상으로 배치된 적어도 하나의 홈(groove)을 포함할 수 있다. 하니스 슬리브는 또한 예를 들어 방사상 홈의 주위에서 하니스 슬리브를 너깃에 결합시키는 제2 크림프를 포함할 수 있다.

Description

센서 리드 실링 및 변형 완화 {SENSOR LEAD SEALING AND STRAIN RELIEF}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2009.03.13에 출원되고 발명의 명칭이, 배기가스 온도 센서 리드 실링 및 변형 완화(EXHAUST GAS TEMPERATURE SENSOR LEAD SEALING AND STRAIN RELIEF}인 미국 특허 가출원 번호 61/159,955에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원은 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 일반적으로 내연 기관(internal combustion engine)을 위한 센서(sensor)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 기계적으로 그리고/또는 전기적으로 광물 절연 케이블을 와이어링 하니스에 결합시키기 위한 커플러(coupler)에 관한 것이고, 상기 커플러는 습기 침투를 감소시키고, 터미널 위치를 제공하고, 변형 완화(stress relief)를 제공하고 및/또는 연속 사용 온도 등급(rating)을 증가시킨다.

이에 제한되지 않지만 디젤 및 가솔린 엔진과 같은 내연 기관은, 배기가스 시스템 내부에 적어도 부분적으로 배치된, 이에 제한되지 않지만, 온도 센서와 같은 하나 또는 그 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 온도 센서는 배기가스의 온도를 감지할 수 있고, 그리고 이에 제한되지 않지만 공기/연료 비율, 부스트 압력(boost pressure), 타이밍 등과 같은 것을 제어하기 위하여 적어도 부분적으로 엔진 제어 시스템에 의하여 사용될 수 있다. 작동 환경으로 인하여, 온도 센서는, 이에 제한되지 않지만 진동, 파편에 대한 노출, 습기 및 부식 화합물, 큰 온도 범위 및 상대적으로 높은 연속 사용 작동 온도를 포함하는 상대적으로 가혹한 조건에 노출될 수 있다. 상기 조건은 온도 센서의 성능을 저하시킬 수 있고 궁극적으로 온도 센서가 그들의 의도된 목적에 적합하지 않도록 만들 수 있다.

본 발명의 목적은 센서 리드가 밀봉이 되고 변형 완화가 가능한 내연 기관을 위한 센서 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 센서 리드가 밀봉이 되고 변형 완화가 가능한 내연 기관을 위한 센서 어셈블리를 조립하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 예에 따르면, 센서 시스템은 적어도 하나의 와이어를 포함하는 와이어링 하니스(harness); 상기 적어도 하나의 와이어를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 통로를 포함하는 그로멧(grommet); 내부에 성형되고 상기 적어도 하나의 와이어에 결합되는 적어도 하나의 터미널을 포함하고, 상기 적어도 하나의 와이어의 말단 영역에 인접하도록 배치되고 그리고 그로멧이 인접하는 너깃(nugget); 센서(sensor); 상기 센서와 상기 적어도 하나의 터미널에 결합되는 도체 하우징; 및 상기 도체 하우징에 결합되도록 구성되고, 상기 너깃과 상기 그로멧의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 공동(cavity)을 정의(형성)하고(defining) 그리고 상기 그로멧에 결합이 되도록 하는 제1 크림프를 포함하는 하니스 슬리브를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 예에 따르면, 센서 시스템을 제조하는 방법은, 와이어링 하니스의 적어도 하나의 터미널이 말단에 결합되도록 하는 적어도 하나의 와이어를 적어도 하나의 통로를 통하여 전진시키는 단계; 상기 적어도 하나의 터미널의 일부 너머로 너깃을 성형하는 단계; 상기 적어도 하나의 터미널을 도체 하우징의 도체에 결합시키는 단계; 상기 도체 하우징을 하니스 슬리브 및 센서에 결합시키는 단계; 상기 하니스 슬리브의 공동 내부에 상기 너깃과 상기 그로멧의 적어도 일부를 수용시키는 단계; 및 밀봉을 형성하기 위하여 상기 하니스 슬리브를 상기 그로멧에 결합시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 센서 시스템은 내연 기관의 센서의 습기 침투를 감소시키고, 적합한 터미널 위치를 제공하고, 센서의 변형 완화를 제공하고 및/또는 연속 사용 온도 등급(rating)을 증가시킨다는 이점을 가진다.

본 발명의 특징 및 이점은 그들과 일치하는 실시 예의 기술에 의하여 명백해지고, 이러한 기술은 첨부된 도면과 함께 고려되어야 하며 도면은 아래와 같은 것을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 하우징에 결합된 센서 시스템의 평면도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 하우징에 결합된 센서 시스템의 다른 실시 예의 평면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 커플러(coupler)의 하나의 실시 예에 대한 분해 조립 사시도를 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 그로멧의 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 V-V 선으로 표시된 도 4에서 도시된 그로멧의 하나의 실시 예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 너깃의 단면도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 너깃에 있는 터미널(terminal)과 광물 절연(MI) 케이블의 도체 사이의 연결에 대한 하나의 실시 예의 평면도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 도 7에서 도시된 연결의 측면도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 도 7에서 도시된 연결의 단면도를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 너깃의 하나의 실시 예에 대한 측면도를 도시한 것이다.
도 11은 도 10에서 XI-XI 선으로 표시된 본 발명에 따른 너깃의 단면도를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명에 따른 도 10에 도시된 너깃의 평면도를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 와이어링 하니스의 측면도를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명에 따른 와이어링 하니스의 또 다른 측면도를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명에 따른 커플러의 하나의 실시 예의 부분 조립도를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 MI 케이블의 끝 부분의 평면도를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명에 따른 도 16의 MI 케이블의 끝 부분의 측면도를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명에 따른 센서와 광물 절연 케이블 사이의 연결의 평면도를 도시한 것이다.
도 19는 본 발명에 따른 도 18에 도시된 센서와 광물 절연 케이블 사이의 연결의 확대도를 도시한 것이다.
도 20은 본 발명에 따른 센서와 MI 케이블 사이의 연결의 측면도를 도시한 것이다.
도 21은 본 발명에 따른 센서와 패킹 소재로 채워진 MI 케이블 사이의 연결의 측면도를 도시한 것이다.
도 22는 본 발명에 따른 센서와 팁을 형성하는 MI 케이블 사이의 연결의 측면도를 도시한 것이다.
도 23은 본 발명에 따른 MI 케이블의 끝 부분의 평면도를 도시한 것이다.
도 24는 본 발명에 따른 MI 케이블과 그로멧과 너깃을 포함하는 와이어링 하니스 사이의 연결의 평면도를 도시한 것이다.
도 25는 본 발명에 따른 MI 케이블과 그로멧과 너깃을 포함하는 와이어링 하니스 사이의 연결의 측면도를 도시한 것이다.
도 26은 본 발명에 따른 MI 케이블과 하니스 슬리브 내부에 그로멧과 너켓을 포함하는 와이어링 하니스 사이의 연결의 측면도를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 도 1 및 2는 본 명세서에서 적어도 하나의 실시 예와 일치하는 센서 시스템(10)을 예시한 것이다. 센서 시스템(10)이 배기가스 센서 시스템이란 관점에서 기술될 것이다. 예를 들어, 센서 시스템(10)은, 이에 제한되지 않지만 디젤 엔진, 가솔린 엔진 등과 같은 내연 기관과 함께 사용되도록 구성될 수 있는, 이에 제한되지 않지만, 배기가스 센서 시스템과 같은 온도 센서를 포함할 수 있다. 배기가스 센서 시스템의 출력은 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit: ECU) 또는 엔진 제어 모듈(Engine Control Module: ECM) 등과 같은 것에 의하여 수신되어, 예를 들어, 이에 제한되지 않지만 공기/연료 비율, 부스트 압력, 타이밍 등과 같은 엔진의 하나 이상의 매개변수(파라미터)를 제어할 수 있다. 그러나 센서 시스템(10)은 다른 형태의 센서 시스템[예를 들어, 이에 제한되지 않지만 촉매 변환기 온도, 윤활유(이에 제한되지 않지만 엔진 오일, 트랜스미션 오일, 차동 장치 오일 등과 같은) 온도, 브레이크 온도, 엔진 냉각수 온도 등과 같은 것의 탐지, 감지 및/또는 감시를 위하여 구성된 센서 시스템과 같은]을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 추가로, 센서 시스템(10)은 다른 형태의 센서 시스템, 예를 들어, 이에 제한되지 않지만 압력, 속력, 위치 등과 같은 것을 포함하는 다른 매개 변수를 탐지, 감지 및/또는 감시하기 위하여 형성된 센서를 포함할 수 있다.

센서 시스템(10)은 도체 하우징(conductor housing)(14)에 결합된 센서(12)(예를 들어, 이에 제한되지 않지만 온도 센서), 와이어링 하니스 어셈블리(wiring harness assembly)(16), 및 도체 하우징(14)을 와이어링 하니스 어셈블리(16)에 결합하기 위하여 구성된 커플러(coupler)(18)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 커넥터(connector)(20)가 센서 시스템(10)[그리고 특별히 와이어링 하니스 어셈블리(16)]을 와어어링 룸(loom) 등과 같은 것, 그리고 종국적으로 ECU 및/또는 ECM의 적어도 일부 및/또는 하부시스템(sub-system)에 전기적으로 및/또는 기계적으로 결합시키기 위하여 제공될 수 있다. 센서 시스템(12)은 탐지된(detected), 감지된(sensed) 및/또는 감시된(monitored) 매개 변수를 나타내는 신호를 출력하기 위하여 구성될 수 있다. 센서(12)는 탐지되도록, 감지되도록 및/또는 감시되도록 의도된 매개변수, 작동 범위, 요구되는 정확성 및/또는 정밀도에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 센서 (12)는 배기가스의 온도, 예를 들어 배기가스 시스템의 적어도 일부를 통과하여 흐르는 배기가스의 온도를 나타내는 신호를 출력하기 위하여 구성된 온도 센서를 포함할 수 있다. 본 명세서에 일치하는 적어도 하나의 실시 예에 따르면, 온도 센서(12)는 저항성 온도 탐지기(resistive temperature detector: RTD)를 포함할 수 있다.

센서 시스템(10)은 센서(12)를, 예를 들어 이에 제한되지 않지만 배기 파이프, 다운(down) 파이프, 배기 매니폴드(maniflod) 등의 일부와 같은 하우징(13)(명확성을 위하여 단지 일부만이 도시된)에 제거 가능하도록 연결, 설치 또는 이와 달리 고정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서 시스템(10)은 너트(22) 및 선택적으로 스톱 플랜지(24)를 포함할 수 있다. 센서 시스템(10)의 일부는 하우징(13) 내에 있는 나사산이 형성된 애퍼처(threaded aperture)와 맞물리도록 나사산이 형성될 수 있고, 예를 들어 스톱 플랜지(24)가 하우징(13)(예를 들어 숄더(shoulder) 등과 같은 것)에 맞물릴 때까지 나사산이 형성될 수 있다.

배기 시스템(13)의 상대적으로 높은 작동 온도와 가열원에 매우 인접한 센서(12) 때문에, 센서(12)는 도체 하우징(14)을 사용하여 와이어 하니스 어셈블리(16) 등과 같은 것에 전기적으로 결합될 수 있다. 도체 하우징(14)은, 이에 제한되지 않지만 광물 절연(MI, Mineral insulated) 케이블 또는 세라믹 절연체와 같은 다양한 형태의 도체 하우징(14)을 포함할 수 있다. 예를 들어, MI 케이블(14)은 센서를 전기적으로 와이어링 하니스(16)에 결합시키도록 구성된 피복(sheath)(26)(예를 들어 금속 피복) 내에 배치된 하나 또는 그 이상의 와이어를 포함할 수 있다. 피복(26)은 MI 케이블(14)에 대한 기계적 강도 및/또는 보호를 제공할 수 있고 또한 온도 센서(12) 및/또는 와이어링 하니스(16)가 다른 구성 요소와 접촉이 되지 않도록 위치시킬 수 있다. 광물 절연은 센서 시스템(10)이 배기 시스템(13)의 내부에서 겪는 높은 온도를 견디도록 하는데 필요한 열 저항을 제공할 수 있다. 그러나 MI 케이블(14)은 습기 흡수에 특별히 민감할 수 있다. 예를 들어, 만약 공기가 MI 케이블(14) 내부에 접근하면, 주변 공기 내에 있는 습기는 유전체 작용 상실(dielectric failure)을 발생시킬 수 있다. 본 명세서에서 기술된 것처럼, 센서 시스템(10)은 MI 케이블(14)의 물 흡수, 특별히 와이어링 하니스(16)에 연결된 MI 케이블(14)의 끝 부분으로부터 MI 케이블(14)의 내부로의 물 흡수를 감소시키거나 또는 제거하도록 구성된 커플러(18)를 포함할 수 있다.

FIG. 3을 참조하면, 커플러(18)의 하나의 실시 예의 분해 조립도가 전체적으로 제시된다. 커플러(18)는 그로멧(28), 너깃(30) 및 그로멧(28)과 너깃(30)을 수용하도록 형성된 공동(52)(cavity)을 형성하는 도체 하우징(14)의 피복(26)에 결합된 하니스슬리브(32)를 포함할 수 있다. 그로멧(28)은 와이어링 하니스(16)의 와이어(34a, 34b)와 하니스 슬리브(32) 사이에 높은 온도 밀봉(seal)을 형성한다. 그로멧(28)은 와이어링 하니스(16)의 일부 및/또는 와어링 하니스(16)의 와이어(34a, 34b)를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 세로 방향으로 배치된 통로 또는 공동(36)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시 예에 따르면, 그로멧(28)은 도 4 및 도 5에서 전체적으로 제시된 것처럼 제1 및 제2 통로(36a, 36b)를 포함하는 전체적으로 원통 구조를 가질 수 있다. 통로(36a, 36b)는 본 명세서에서 개시된 것처럼 와이어(34a, 34b)를 수용하도록 구성될 수 있다. 그로멧(28)은, 선택적으로, 적어도 하나의 방사상으로 배치된 돌기 또는 리브(38)를 포함할 수 있다. 리브(38)는 그로멧(28)의 세로 방향의(longitudinal) 길이를 따라 배치될 수 있고, 그리고 하니스 슬리브(32)를 다수 개의 실링 가장자리(sealing edges)에 제공할 수 있다.

그로멧(28)은 고온 엘라스토머(elastomer) 소재를 포함할 수 있다. 엘라스토머 소재는 본 명세서에서 기술된 것처럼 밀봉을 형성하도록 구성된 탄성 변형이 가능한 소재를 포함할 수 있고, 그리고 하니스 슬리브(32)에 의하여 부분적으로 압축이 되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 그로멧(28)은 고온 탄화플루오르(fluorocarbon) 고무(rubber)를 포함할 수 있다. 탄화플루오르 고무는 화씨(F) 536도에 이르는 온도를 견디도록 만들어질 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 너깃(30)은 와이어링 하니스(16)를 위하여 변형 완화(strain relief)를 제공하도록 구성될 수 있고, 또한 와이어 터미널(wire terminals)(48a, 48b)의 적절한 방향성(orientation) 및 이격(spacing)을 제공하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 터미널(48a, 48b)은 와이어 하니스(16)의 와이어(34a, 34b)의 끝 부분에 결합될 수 있고, 전체적으로 도 6에 예시된 것처럼 MI 케이블(14)을 이용하는 저항 용접을 위하여 터미널(48a, 48b)의 방향성을 고정하도록 고온 플라스틱 너깃(30) 내부로 삽입되거나 및/또는 오버 몰딩(overmolding)이 될 수 있다. 너깃(30)은 배기 시스템(예를 들어, 이에 제한되지 않지만 디젤 배기 시스템)에 공통되는 높은 주변 온도를 견디도록 만들어진, 적어도 부분적으로는, 고온 액정 폴리머를 포함할 수 있다. 또한, 너깃(30)의 소재는 전기 절연을 제공하고, MI 케이블(14) 내부에서 도체로의 용접을 위하여, 적절한 방향과 이격(spacing)으로, 와이어 터미널(48a, 48b)을 결합하도록 구성될 수 있다.

도 7 내지 9를 참조하면, MI 케이블(14)을 이용하여 결합시키기 위한 적어도 하나의 터미널(48a, 48b)의 하나의 실시 예(48')가 전체적으로 제시된다. 터미널(48’)은 예를 들어 용접, 크림핑(crimping) 등과 같은 것을 통하여 와이어링 하니스(16)의 하나 또는 그 이상의 와이어(34)에 결합된 너깃(30)의 내부에 성형이 된 제1 끝 부분(150)을 포함할 수 있다. 터미널(48')의 반대(마주보는) 제2 끝 부분(152)은 MI 케이블(14)의 도체(60)의 끝 부분의 일부를 수용하도록 만들어진 바스켓(154)을 포함할 수 있다. 바스켓(154)은 정렬(alignment)을 가능하게 할 수 있고, 그리고 용접에 앞서 및/또는 용접 과정에서 터미널(48’) 및 도체(62)의 임의의 이동을 감소시킬 수 있다. 전체적으로 예시된 것처럼, 바스켓(154)은 MI 케이블(14)의 끝 부분을 수용하도록 구성된 포켓, 공동 및/또는 홈을 정의(형성)(define)할 수 있다. 바스켓(154)은, 도 9에 전체적으로 예시된 것처럼 도체(62)를 가이드하고나 및/또는 위치시킬 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 너깃(30)은 선택적으로 자동화된 용접 기계 내부로의 로딩(loading)이 가능하도록 구성된 외형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 너깃(30)은 자동화된 용접 기계의 내부로의 로딩을 가능하도록 구성된, 전체적으로 평평한 및/또는 평면 영역(40)을 포함할 수 있다. 평평한 영역(40)은, 예를 들어 쉽게 식별되는 방향 특성을 제공하는 것에 의하여 자동화된 용접 기계가 적절하게 너깃(30)을 지향시키는(orientate) 것을 허용한다. 너깃(30)이 전체적으로 평평한 및/또는 평면의 영역(40)을 가지도록 제시된 한편, 너깃(30)은 또한 이에 제한되지 않지만 함몰(indentation), 돌출(protrusion) 등과 같은 방향 특성을 제공하는 것이 허용되도록 구성된 다른 형상을 포함할 수 있다. 너깃(30)은, 또한 성형(molding) 공정 동안 터미널(48)을 분리된 상태로 유지하도록, 그리고 전기 단락을 방지하도록 형성된 너깃(30)의 천정 및/또는 바닥 내부에 성형된 하나 또는 그 이상의 돌기를 포함할 수 있다.

도 10 및 12에 전체적으로 예시된 것처럼, 너깃(30)의 외부 표면(42)은 선택적으로 하나 또는 그 이상의 함몰 또는 홈(44)을 포함할 수 있다. 홈(44)은 너깃(30)의 외부 표면(42)의 일부 내에 성형된 방사상 홈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 실시 예와 일치하도록 홈(44)은 조립될 때 그로멧(38)에 실질적으로 인접할 수 있는 너깃(30)의 인접 끝 영역(proximal end region)(46) 주변에 배치될 수 있다. 홈(44)은, 예를 들어, 전체적으로 도 26에 예시된 것처럼, 너깃(30)을 하니스 슬리브(32)에 맞물리거나 및/또는 기계적으로 결합되도록 만들어 질 수 있다. 하니스 슬리브(32)가 본 명세서에서 기술된 것처럼 크림프 될 때, 홈(44)은 또한 하니스 슬리브(32)의 내부에서 너깃(30)을 자기-정렬시키도록 구성될 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 와이어링 하니스 어셈블리(16)에 그로멧(28)과 너깃(30)이 고정된 형태로 되어 있는 와이어링 하니스 어셈블리(16)가 예시된다. 그로멧(28)은 와이어링 하니스 어셈블리(16)의 일부의 위쪽으로 진행될 수 있다. 너깃(30)은 또한 와이어링 하니스 어셈블리(16)에 삽입-몰딩이 될 수 있다. 터미널(48a, 48b)은 전체적으로 너깃(30)을 너머 연장될 수 있고 MI 케이블(14)(도시되지 않음)의 끝 부분에 결합되도록(예를 들어, 용접이 되도록) 만들어질 수 있다. 너깃(30)은 그로멧(28)에 실질적으로 인접하도록 배치될 수 있다. 적어도 하나의 실시 예에 따라, 그로멧(28)은 너깃(30)의 끝(end) 영역(46) 근처에 붙여(against) 직접적으로 접촉할 수 있다.

도 3을 참조하면, 하니스 슬리브(32)는 MI 케이블(14)의 피복(26)에 결합되도록 만들어진 제1 끝 영역(a first end region)(50)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하니스 슬리브(32)의 제1 끝 영역(50)은 피복(26)의 끝 인접 부분에 용접될 수 있다. 하니스 슬리브(28)는 도 15에 전체적으로 제시된 것처럼 그로멧(28)과 너깃(30)의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 공동(52)을 형성할 수 있다. 공동(52), 그로멧(28) 및/또는 너깃(30)은 간섭 형태(interference type) 또는 마찰 설비(friction fit)를 형성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 10 % 보다 작은, 5 % 보다 작은 또는 2 %보다 작은 정밀한 허용 오차(tolerance)를 제공하는 한편 그로멧(28) 및/또는 너깃(30)이 공동(52) 내부에 방사상으로 수용되도록 하기 위하여 공동(52)은 또한 그로멧(28) 및/또는 너깃(30)의 외부 치수보다 약간 큰 내부 치수를 가질 수 있다. 공동(52)은 선택적으로 스텝 또는 테이퍼가 진/원뿔형의 영역(54)을 포함할 수 있다. 테이퍼가 진 영역(54)은 너깃(30)의 일부에 붙어(against) 인접하도록 구성될 수 있고, 그에 의하여 공동(52) 내에서 너깃(30)의 과도-삽입(over-insertion)이 방지되고 그리고 그에 의하여 터미널(48a, 48b)이 하니스 슬리브(32)에 붙어 단락이 될 가능성을 감소시킬 수 있다.

일단 그로멧(28) 및 너깃(30)이 하니스 슬리브(32)의 공동(52) 내부에 수용되면, 하니스 슬리브(32)는 기계적 연결을 형성하기 위하여 크림프될(crimped) 수 있다. 예를 들어, 하니스 슬리브(32)는 그로멧(28)에 겹치는 일부 주변으로 크림핑이 되어 그로멧(28)의 엘라스토머 소재를 압축시킬 수 있는 제1 크림프(a first crimp)(56)를 형성할 수 있다. 비-압축 상태에서, 그로멧(28)의 통로(passageway)(36)가 하니스 와이어(16) 및/또는 와이어(34a, 34b)가 방사상으로 수용되도록 구성될 수 있고 그리고 센서 시스템(10)의 어셈블리를 가능하게 하기 위하여 하니스 슬리브(32)의 공동(52) 내에 방사상으로 수용되도록 구성된 외부(outer) 크기(size) 및/또는 형상(shape)을 가질 수 있다. 하니스 슬리브(32)와 그로멧(28) 사이의 제1 크림프(56)는 그로멧(28)의 엘라스토머 소재를 압축할 수 있고 그에 의하여 실질적으로 그로멧(28)과 와이어 하니스 어셈블리(16)의 와이어(34a, 34b) 사이에 제공된 임의의 간격(clearance)을 제거하고 그로멧(28)과 와이어 하니스 어셈블리(16) 사이의 밀봉(a seal)을 형성한다. 제1 크림프(56)는 그로멧(28)과 하니스 어셈블리(32) 사이의 제공된 임의의 간격을 실질적으로 제거하고 그에 의하여 밀봉을 형성한다.

하니스 슬리브(32)는 또한 너깃(30)과 겹치는 일부 주변으로 크림핑이 되어 제2 크림프(58)를 형성할 수 있다. 하니스 슬리브(32)와 너깃(30) 사이의 제2 크림프(58)는 너깃(30)을 하니스 슬리브(32)에 고정시키고, 그리고 터미널(48a, 48b)을 너깃(30)에 결합시킴에 따라 와이어 하니스(16)를 위한 변형 이완을 제공할 수 있다. 적어도 하나의 실시 예에 따라, 제2 크림프(58)는 너깃(30)에 있는 방사상 홈(44) 주변에 위치될 수 있고, 그리고 또한 하니스 슬리브(32)에 대하여 너깃(30)의 정렬을 가능하게 할 수 있다.

도 16 내지 22를 참조하면, 센서(12)를 MI 케이블(14)에 결합시키는 시스템과 방법을 나타내는 하나의 실시 예가 전체적으로 도시되어 있다. 도 16 및 17에서 전체적으로 예시된 것처럼, MI 케이블(14)의 말단(distal end)은 도체(62)를 포함할 수 있다. 도 18 및 19에 전체적으로 도시된 것처럼, 도체(62)는 센서(12)의 해당하는 리드(60)에 결합될 수 있다. 하나의 실시 예에 따르면, 도체(62) 및 리드(lead)(60)는 하나 또는 그 이상의 크림프, 용접 등과 같은 것(64)을 이용하여 서로 서로에게 전기적 및/또는 기계적으로 고정될 수 있고, 그리고 도 20에 전체적으로 예시된 것처럼, 센서 슬리브(sensor sleeve)(66)의 내부에 배치될 수 있다. 센서 슬리브(66)는 예를 들어 용접, 접착제(adhesive) 등과 같은 것에 의하여 MI 케이블(14)에 고정될 수 있다. 센서 슬리브(66)는 이에 제한되지 않지만 도 21에 예시된 것처럼 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(aluminum oxide) 또는 질화붕소 분말과 같은 패킹(packing) 소재(68)로 채워질 수 있다. 일단 채워지면, 센서 슬리브(66)의 말단은 크림프 및/또는 용접이 되어 도 22에 전체적으로 도시된 것처럼 센서(12)를 둘러싸고 있는 팁(tip)(70)을 형성할 수 있다. 채워진 센서(66)는 예를 들어 최소 화씨(F) 650도에서 용접에 앞서 산화가 될 수 있다.

도 23 내지 26을 참조하면, MI 케이블(14)을 와이어링 하니스(16)에 결합시키기 위한 시스템 및 방법이 전체적으로 나타나 있다. 예를 들어, 도 23은 도체(62)를 포함하는 MI 케이블(14)의 끝 인접 부분을 예시한다. 도 24 및 25에 전체적으로 예시된 것처럼, 도체(62)는 너깃(30) 내부에 성형된(molded) 터미널(48)에 결합될 수 있다. 터미널(48)은 MI 케이블(14)의 도체(62)를 수용할 수 있고(예를 들어 도 7 내지 9에 전체적으로 예시된 것처럼 바스켓(154)의 내부에), 그리고 예를 들어 하나 또는 그 이상의 크림프, 용접, 접착제 등과 같은 것(64)을 이용하여 전기적으로 및/또는 기계적으로 고정될 수 있다. 일단 터미널(48) 및 도체(62)가 고정되면, 도 26에 전체적으로 도시된 것처럼, 하니스 슬리브(32)의 공동(52)은 너깃(30) 및 적어도 MI 케이블(14)의 일부 및 그로멧(28) 너머로 진행될 수 있다. 하니스 슬리브(32)는 예를 들어 스톱(54) 및/또는 홈(44)을 이용하여 너깃(30)과 함께 정렬될 수 있다. 일단 정렬이 되면, 제1 및 제2 크림프(56, 58)는 하니스 슬리브(32) 내에 형성되어 하니스 슬리브(32)를 밀봉시키고 및/또는 하니스 슬리브(32)를 그로멧(28) 및/또는 너깃(30)에 고정시킬 수 있다. 하니스 슬리브(32)는 또한 예를 들어 용접 및 접착제 등과 같은 것(72)에 의하여 MI 케이블(14)의 피복(26)에 고정될 수 있다.

와이어링 하니스(16)가 2개의 와이어(34a, 34b)를 가지는 것으로 예시되어 있는 한편, 와이어링 하니스(16)가 2개보다 더 적거나 또는 많은 와이어(34a, 34b)를 가질 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 와이어링 하니스(16)는 하나의 와이어, 3개의 와이어, 4개의 와이어 등과 같은 것을 포함할 수 있다. 그러므로 그로멧(28) 및/또는 너깃(30)은 2개 와이어(34a, 34b) 보다 더 많거나 또는 더 적은 와이어를 수용하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 도체 하우징(14)은 2개의 와이어 및/또는 터미널보다 더 적거나 많은 와이어 및/또는 터미널을 가질 수 있다.

따라서 본 명세서의 적어도 하나의 실시 예와 일치하는 것처럼, 센서 시스템은 도체 하우징에 결합된 센서, 와이어 하니스 어셈블리 및 도체 하우징을 와이어 하니스 어셈블리에 결합하도록 구성된 커플러를 포함할 수 있다. 커플러는 그로멧, 너깃 및 하니스 슬리브를 포함할 수 있다. 그로멧은 와이어링 하네스의 와이어와 하니스 슬리브 사이에 고온 밀봉(seal)을 포함할 수 있다. 하니스 슬리브 내에 그로멧을 크림핑하는 것은 엘라스토마를 압축하여 용이한 조립을 위하여 제공된 간격을 제거하고 이로 인하여 밀봉을 이루게 된다. 너깃은 와이어 하니스의 터미널에 대하여 오버-몰딩이 될 수 있고 그리고 와이어 터미널의 적절한 방향성 및 이격을 제공하도록 구성될 수 있다. 넓고 얕은 홈이 너깃을 하니스 슬리브에 부착시키는 구조(mechanism)를 제공하기 위하여 너깃의 외부 주위에 성형될 수 있다. 하니스 슬리브에 너깃을 기계적으로 크림핑하는 것 및 너깃 내부에 터미널을 결합시키는 것은 와이어 하니스를 위한 변형 이완을 제공할 수 있다. 고온 소재는 센서 접합부가 더 짧아지도록하고 그리고 열원에 보다 인접하는 것을 허용한다. 와이어 하니스를 도체 하우징에 부착하는 것은 와이어 터미널을 도체 하우징의 도체에 저항 용접하는 것에 의하여 행해질 수 있다. 와이어 하니스는 와이어 터미널과 도체 하우징 내부에 있는 도체 사이의 용접 이음새가 파괴되지 않도록 하면서 인력(pull force)에 견딜 수 있도록 하고 와이어 하니스를 위한 강건한 변형 이완을 제공할 수 있다. 소재 선택과 결합은 열전도, 열대류 및 복사로 인한 더 높은 연속 사용 온도를 허용한다.

본 명세서에 일치하는 적어도 하나의 실시 예에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 와이어, 적어도 하나의 와이어를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 통로를 포함하는 그로멧, 내부에 성형된 적어도 하나의 터미널을 포함하는 너깃, 센서를 포함하는 와이어링 하니스; 센서에 결합되고 그리고 적어도 하나의 터미널에 결합된 도체 하우징; 너깃과 그로멧의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 공동을 형성하는 하니스 슬리브를 포함할 수 있고, 상기 하니스 슬리브는 밀봉을 형성하기 위하여 하니스 슬리브를 그로멧에 결합시키는 제1 크림프를 포함한다.

다른 특징에 따르면, 본 발명은 하우징 및 센서 시스템을 포함하는 시스템을 특징으로 할 수 있다. 센서 시스템은 하우징을 결합시키도록 구성된 센서; 적어도 하나의 와이어를 포함하는 와이어링 하니스; 적어도 하나의 와이어를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 통로를 포함하는 그로멧; 내부에 성형된 적어도 하나의 와이어에 결합된 적어도 하나의 터미널을 포함하는 너깃; 온도 세서 및 적어도 하나의 터미널에 결합된 도체 하우징; 및 너깃과 그로멧의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 공동을 형성하는 하니스 슬리브를 포함하고, 상기 하니스 슬리브는 도체 하우징에 결합되고 그리고 하니스 슬리브를 그로멧에 결합시키는 하나의 크림프를 포함한다.

다른 특징에 따르면, 본 발명은 도체 하우징에 결합된 센서를 포함하는 센서 시스템; 와이어 하니스 어셈블리; 및 도체 하우징을 와이어 하니스 어셈블리에 결합시키도록 구성된 커플러를 특징으로 한다. 커플러는 와이어 터미널의 방향성 및 이격을 제공하도록 와이어 하니스의 터미널에 오버-몰딩이 된 너깃을 포함한다. 추가로 너깃은 너깃의 외부 주위에 넓고 얕은 방사상 홈을 포함할 수 있다. 또한 커플러는 엘라스토머 소재를 포함하는 그로멧 및 도체 하우징에 결합된 하니스 슬리브를 포함할 수 있다. 하니스 슬리브는 네깃과 그로멧의 적어도 일부를 수용하도록 형성된 공동; 와이어링 하니스의 와이어와 하니스 슬리브 사이에 밀봉을 형성하기 위하여 그로멧의 엘라스토머 소재를 압축시키는 제1 크림프; 및 너깃에 있는 방사상 홈과 함께 정렬되고 하니스 슬리브를 너겟에 고정시키는 제2 크림프를 포함하고, 상기 제2 크림프 및 너깃 내부에 있는 터미널의 오버 몰딩은 와이어 하니스를 위한 변형 이완을 제공한다.

추가적인 특징에 따르면, 본 발명은 센서 시스템을 조립하는 방법에 특징을 가진다. 상기 방법은 와이어링 하니스의 적어도 하나의 터미널이 말단(a distal end)에 결합되도록 적어도 하나의 와이어를 그로멧의 적어도 하나의 통로를 통하여 전진시키는 단계; 너깃을 적어도 하나의 터미널의 적어도 일부의 너머까지 성형하는 단계; 도체 하우징의 도체를 적어도 하나의 터미널에 결합시키는 단계; 도체 하우징을 하니스 슬리브 및 센서에 결합시키는 단계; 하니스 슬리브의 공동 내부에 너깃과 그로멧의 적어도 일부를 수용시키는 단계; 및 밀봉(seal)을 형성하기 위하여 하니스 슬리브를 그로멧에 결합시키는 단계를 포함한다.

본 발명은 예시적인 방법으로 기술되었다. 사용된 전문 용어는 제한이 아닌 기술의 언어 특징을 표현하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 개시된 특별한 실시 예와 관련하여 기술된 특징 및 양상은 본 명세서에서 기술된 다양한 다른 실시 예에 결합 및/또는 응용이 될 수 있을 것이다. 그러한 다른 실시 예에 대한 그와 같은 특징 및 양상의 그와 같은 조합 및/또는 응용이 본 명세서에서 고려된다. 추가로 본 명세서에서 기술된 실시 예는 기술된 주요 특징의 기술적 사상으로부터 실질적으로 벗어나지 않고 수많은 변형 및 수정을 허용한다. 따라서 본 명세서에 기술된 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특별한 실시 예에 제한되지 않는 것으로 간주되어야 한다.

10: 센서 시스템 12:센서
13: 하우징, 배기 시스템 14: MI 케이블, 도체 하우징
16: 와이어링 하니스 어셈블리 18: 커플러
20: 커넥터 22: 너트
24: 스톱 플랜지 26: 피복
28: 그로멧 30: 너깃
32: 하니스 슬리브 34a. 34b: 와이어
36: 공동 36a, 36b: 통로
38:리브 40: 평면 영역
42: 외부 표면 44: 홈
46: 인접 끝 영역 48a, 48b: 터미널
56: 제1 크림프 58: 제2 크림프
60, 62: 도체 66: 센서 슬리브
68: 팩킹 소재 150:제1 끝 부분
152: 제2 끝 부분 154: 바스켓

Claims

적어도 하나의 와이어를 포함하는 와이어링 하니스;
상기 적어도 하나의 와이어를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 통로를 포함하는 그로멧;
내부에 성형되고 상기 적어도 하나의 와이어에 결합되는 적어도 하나의 터미널을 포함하고, 상기 적어도 하나의 와이어의 말단 영역에 인접하도록 배치되고 그리고 상기 그로멧이 인접하는 너깃;
센서;
상기 센서와 상기 적어도 하나의 터미널에 결합되는 도체 하우징; 및
상기 도체 하우징에 결합되도록 구성되고, 상기 너깃과 상기 그로멧의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 공동(cavity)을 정의하고 그리고 상기 그로멧에 결합이 되도록 하는 제1 크림프를 포함하는 하니스 슬리브를 포함하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 그로멧의 외부 표면은 적어도 하나의 방사상으로 배치된 리브(rib)를 포함하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 그로멧은 상기 와이어링 하니스의 제1 및 제2 와이어를 수용하도록 구성된 제1 및 제2 통로를 포함하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 하니스 슬리브는 상기 하니스 슬리브를 상기 너깃에 결합시키는 제2 크림프를 포함하는 센서 시스템.
청구항 4에 있어서, 상기 너깃의 외부 표면은 적어도 하나의 방사상으로 배치된 홈을 포함하고, 상기 제2 크림프는 상기 하니스 슬리브를 상기 방사상 홈 주변에 상기 너깃을 결합시키고 그리고 상기 공동 내부에 상기 너깃을 위치시키는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 공동의 내부 표면은 상기 공동과 관련하여 상기 너깃이 위치하도록 구성된 계단이 진(stepped) 영역을 포함하고, 상기 계단이 진 영역은 상기 너깃의 끝 부분의 단면적에 비하여 더 작은 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 그로멧은 상기 너깃의 끝 영역에 붙어(against) 인접하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 크림프는 상기 그로멧에 압력을 가하여 상기 하니스 슬리브와 상기 그로멧 사이의 밀봉 그리고 상기 그로멧과 상기 하니스 와이어의 상기 적어도 하나의 와이어 사이의 밀봉을 제공하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 너깃은 상기 하니스 슬리브에 있는 상기 너깃을 올리고(loading) 그리고 잠그는 것을 가능하도록 구성된 적어도 하나의 기하학적 특징을 포함하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 센서는 온도 센서를 포함하는 센서 시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 온도 센서는 저항성 온도 탐지기를 포함하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 도체 하우징은 광물 절연 케이블을 포함하는 센서 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 센서는 압력 센서, 속도 센서 및 위치 센서로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
와이어링 하니스의 적어도 하나의 와이어를 그로멧의 적어도 하나의 통로를 통하여 전진시키는 단계, 여기에서 적어도 하나의 터미널을 가지는 상기 적어도 하나의 와이어는 말단에 결합되고;
상기 적어도 하나의 터미널의 일부 너머로 너깃을 성형하는 단계;
도체 하우징의 도체를 상기 적어도 하나의 터미널에 결합시키는 단계;
상기 도체 하우징을 하니스 슬리브 및 센서에 결합시키는 단계;
상기 하니스 슬리브의 공동 내부에 상기 너깃과 상기 그로멧의 적어도 일부를 수용시키는 단계; 및
밀봉을 형성하기 위하여 상기 하니스 슬리브를 상기 그로멧에 결합시키는 단계를 포함하는 센서 시스템을 조립하는 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 하니스 슬리브를 상기 그로멧에 결합시키는 단계는 상기 그로멧에 붙여(against) 상기 하니스 슬리브를 크림핑시키는 단계를 포함하는 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 하니스 슬리브를 상기 너깃에 결합시키는 단계를 더 포함하는 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 하니스 슬리브를 상기 너깃에 결합시키는 단계는 상기 하니스 슬리브를 상기 너깃에 크림핑시키는 단계를 포함하고, 상기 하니스 슬리브를 상기 너깃에 결합시키는 것은 상기 센서에 대한 변형(strain)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
하우징; 및
센서 시스템을 포함하고,
상기 센서 시스템은 도체 하우징에 결합된 센서; 와이어 하니스 어셈블리; 및 상기 도체 하우징을 상기 와이어 하니스 어셈블리에 결합시키도록 구성된 커플러를 포함하고,
상기 커플러는 와이어 터미널의 방향성 및 이격을 제공하기 위하여 상기 와이어 하니스의 터미널에 대하여 오버-몰딩이 되는 너깃, 여기서 너깃은 너깃의 외부 주변에서 방사상 홈을 더 포함하며; 엘라스토머 소재를 포함하고 상기 너깃에 인접하는 그로멧; 및 상기 도체 하우징에 결합된 하니스 슬리브를 포함하고,
상기 하니스 슬리브는 상기 너깃 및 상기 그로멧의 적어도 일부를 수용하는 공동; 상기 와이어 하니스의 와이어와 상기 하니스 슬리브 사이에 밀봉을 형성하기 위하여 상기 그로멧의 상기 엘라스토머 소재에 압력을 가하는 제1 크림프; 및 상기 너깃에 있는 상기 방사상 홈과 함께 정렬되는 제2 크림프를 포함하고, 여기에서 상기 제2 크림프는 상기 하니스 슬리브를 너깃에 결합시키고, 상기 제2 크림프와 상기 너깃 내부의 상기 터미널을 오버 몰딩시키는 것은 상기 와이어 하니스에 대하여 변형 완화를 제공하는 시스템.
청구항 18에 있어서, 상기 하우징은 배기 시스템을 포함하는 시스템.
청구항 19에 있어서, 상기 센서는 온도 센서, 압력 센서, 속도 센서 및 위치 센서로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.