KR101992608B1 - 오일 복합 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일 측이 개방된 내측 공간이 형성된 바디, 상기 바디 내에 구성되며, 상기 개방된 일 측으로 유입되는 오일의 압력을 검출하는 센서 엘리먼트, 오일의 온도를 검출하며, 상기 센서 엘리먼트와 전기적으로 연결되는 NTC 소자(Negative Temperature Coefficient-thermic resistor) 및 상기 NTC 소자가 내장되며, 상기 내측 공간에 상기 센서 엘리먼트와 접하며 안착되는 NTC 몰드를 포함하는 오일 복합 센서로서, 본 발명에 의하면, 온도 센서와 전극 단자가 유체에 노출되지 않아 유체의 영향을 받지 않도록 한다.

Description

오일 복합 센서{OIL COMPLEX SSENSOR}
본 발명은 자동차 엔진 오일의 양이 적절한지를 검출하기 위한 오일 복합 센서에 관한 것이다.
일반적으로 오일 압력 센서는 자동차 엔진 내 구동부품의 윤활, 방청, 냉각 및 기밀 유지를 위한 엔진 오일의 양이 적절한지를 검출하는 부품이다.
즉, 운전자가 클러스터(cluster) 내 오일 경고등을 통해 엔진 오일의 유무를 손쉽게 알 수 있도록 오일 순환 통로에는 엔진 오일의 유무를 검출하는 오일 압력 센서가 설치되며, 엔진 시동 후 정상적인 엔진 오일의 압력이 작용할 경우에는 오일 압력 센서 내의 접점이 떨어져 클러스터 내의 오일 경고등이 소등되나, 엔진 정지시 또는 오일 부족, 오일 펌프의 이상 등에 의해 규정치 이상의 엔진 오일 압력이 작용하지 못할 경우에는 오일 압력 스위치 내의 접점이 닫히면서 통전되어 클러스터 내 오일 경고등이 점등되도록 되어 있다.
이러한 오일 압력 센서는 몸체 내부의 오일 유로를 통해 유입되는 오일의 압력을 세라믹 엘리먼트가 감지하여 신호를 전달함으로써 오일의 양이 정상적인지 부족한지를 판단하게 한다.
한편, 최근에는 점차 강화되는 연비 향상 및 배출가스 규제 대응을 위하여 CVVT(Continuous Variable Valve Timing) 기술이 적용된 엔진이 개발된 바 있으며, 이 CVVT 시스템의 구동을 위한 제어변수로 기존 엔진 대비 오일 온도 센서의 추가가 필요하게 되었다.
따라서, CVVT 시스템이 적용된 엔진에서는 오일 순환 통로에 오일 온도 센서를 추가로 설치하는 바, 이 오일 온도 센서(20)는 써미스터(thermister)가 내장된 것이다.
즉, CVVT 시스템이 적용된 엔진에서는 몸체의 하부 내부에 구비된 써미스터가 오일 순환 통로를 흐르는 오일의 온도를 검출하여 검출값에 따른 전기적 신호를 출력하고, 이 전기적 신호는 몸체 상단의 출력터미널을 통해 ECU로 입력되며, 이 ECU가 입력된 신호를 이용하여 밸브 작동 타이밍을 조절하게 되는 것이다.
한편, 이러한 오일 온도 센서는 오일 압력 센서와 별개가 아닌 오일 압력 센서의 오일 유로에 구비하여 온도와 압력을 모두 측정할 수 있도록 하는 타입의 센서도 적용되며, 본 발명에서는 이를 오일 복합 센서라 한다.
그런데, 기존의 오일 복합 센서의 경우, 온도 센서의 신호 전달을 위한 전극 단자가 몸체 내부로 유입되는 유체에 노출이 되는 구조로 되어 있다.
그래서, 유체에 잔존하는 이물질로부터 온도 센서와 전극이 영향을 받을 수 있어 온도 감지의 정확성을 저해하거나 부품의 훼손 우려가 발생하는 문제가 있다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
한국등록특허공보 제10-1116622호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 온도 센서와 전극 단자가 유체에 노출되지 않아 유체의 영향을 받지 않도록 하기 위한 오일 복합 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 오일 복합 센서는, 일 측이 개방된 내측 공간이 형성된 바디, 상기 바디 내에 구성되며, 상기 개방된 일 측으로 유입되는 오일의 압력을 검출하는 센서 엘리먼트, 오일의 온도를 검출하며, 상기 센서 엘리먼트와 전기적으로 연결되는 NTC 소자(Negative Temperature Coefficient-thermic resistor) 및 상기 NTC 소자가 내장되며, 상기 내측 공간에 상기 센서 엘리먼트와 접하며 안착되는 NTC 몰드를 포함한다.
상기 NTC 몰드와 상기 바디의 내측면 사이 공간으로 오일이 유입되고, 유입된 오일은 상기 NTC 몰드 내측에 형성된 오일 유로를 통해 상기 NTC 몰드 상측으로 유입되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 NTC 소자와 연결되는 NTC 터미널을 더 포함하고, 상기 NTC 터미널은 상기 NTC 몰드에 내장되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 NTC 몰드는 상기 센서 엘리먼트와 접하면서 평탄하게 마련되는 수평부와, 상기 수평부의 평탄면에 수직하게 연장된 형상의 수직부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그래서, 상기 NTC 터미널은 상기 수평부와 나란하게 상기 수평부의 외곽 측으로 배치되고, 끝단에서 상기 센서 엘리먼트와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서 엘리먼트의 일 면에는 다이어프램이 형성되고, 상기 다이어프램의 외곽 측엔 절개된 부분이 형성되어, 상기 절개된 부분을 통해 상기 센서 엘리먼트에 형성된 전극 단자가 노출되는 것을 특징으로 한다.
그 결과, 상기 NTC 터미널은 상기 센서 엘리먼트에 형성된 전극 단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 수평부의 상면은 둘레가 중앙보다 높도록 단차가 형성되고, 낮은 높이의 중앙면에 압력 도입 홀이 형성되어, 상기 오일 유로를 통해 유입된 오일이 상기 압력 도입 홀을 통해 유입되는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 수평부의 단차면에 접하도록 구성되어, 상기 수평부의 둘레와 상기 센서 엘리먼트 간의 기밀을 유지시키는 오링을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 수평부의 높은 높이의 둘레에는 상기 전극 단자 및 상기 NTC 터미널의 끝단에 대응되는 위치에 스프링 홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
이러한 상기 스프링 홀에는 스프링이 개재되어 일 측은 상기 전극 단자와 접촉하고, 타 측은 상기 NTC 터미널과 접촉하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 NTC 몰드와 상기 바디 간에 구성되어, 상기 NTC 몰드와와 상기 바디 간의 기밀을 유지시키는 오링을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 NTC 몰드는 상기 NTC 소자와 함께 인서트 사출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 오일 복합 센서에 의하면, NTC 몰드에 의해서 NTC 소자와 NTC 터미널이 오일 유로로 유입되는 유체에 노출되지 않게 할 수 있다.
또한, 센서 엘리먼트에 형성된 압력 도입 홀을 기준으로 오링의 외측으로 전극 단자가 배치되게 함으로써 전극 단자가 압력 도입 홀로 유입되는 유체의 영향을 받지 않도록 한다.
그리고, NTC 터미널과 전극 단자를 스프링에 의해서 전기적으로 연결시킴으로써 이러한 기밀 구조를 유지하면서도 신뢰성 높은 전기적 연결이 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 오일 복합 센서의 단면 형상을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 오일 복합 센서의 일 부분을 사시적으로 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 오일 복합 센서를 구성하는 센서 엘리먼트를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 오일 복합 센서를 구성하는 NTC 소자 및 NTC 몰드를 도시한 것이다.
도 6은 도 5(b)의 Ⅵ 방향에서 바라본 형상을 도시한 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 오일 복합 센서의 단면 형상을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 오일 복합 센서의 일 부분을 사시적으로 도시한 것이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 복합 센서를 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 오일 복합 센서는 자동차 엔진 내 구동부품의 윤활, 방청, 냉각 및 기밀 유지를 위한 엔진 오일의 양과 온도를 검출하기 위한 센서이며, 하나의 부품으로서 오일의 압력과 온도를 모두 검출할 수 있도록 구성되는 복합 센서이다.
그래서, 바디 내에 압력을 검출하기 위한 센서 엘리먼트(120)와 온도를 검출하기 위한 NTC 소자(140)를 구비하며, 검출된 신호를 전달하기 위한 구성들이 구비된다.
센서의 외형을 이루며 내부 구성을 보호하기 위한 바디는 하부 바디(111)와 커넥터 바디(112)가 결합되어 구성되고, 커넥터 바디(112)는 상대측 커넥터와 연결될 수 있는 외형 형상을 가진다.
하부 바디(111)는 후술할 NTC소자(140) 등이 구성될 수 있도록 중앙에 홀 형태의 공간이 형성되고, 내측면과 후술할 NTC 몰드(180) 사이 공간이 오일이 유입되기 위한 오일 유로(f1)가 된다.
유입된 오일은 NTC 몰드(180)를 관통하여 NTC 몰드(180) 상부의 센서 엘리먼트(120)가 이를 감지하여 오일의 압력을 검출하게 된다.
센서 엘리먼트(120)는 알루미나(Al2O3) 재질로서 피에조 저항방식으로 압력을 측정한다.
그리고, 센서 엘리먼트(120) 상측에는 FPCB(130)가 연결되어, 이를 통해서 검출된 오일의 압력에 대한 신호가 전기적 연결을 통해 ECU(미도시)로 전달되게 되는 것이다.
도 3 및 도 4는 이러한 센서 엘리먼트를 보다 구체적으로 도시한 것이다.
평판 형상의 지지대(121)에 온도 센싱을 위한 전극 패턴(122)이 프린팅되고, 센싱된 신호를 전달하기 위해 FPCB(130)와 온도센서용 핀 홀(123)에 구성된 온도센서용 핀의해 전기적으로 연결된다.
그리고, 피에조 또는 정전용량 구조의 압력 검출 기능부가 구현된 후 다이어프램(125, diaphragm)과 접착제에 의해 결합된다.
최종적인 형상에 도시된 바와 같이, 전극 단자(124)가 노출되고, 전극 단자(124)의 노출을 위해서 다이어프램(125)의 일 부분은 절개되어 접착된다.
이렇게 노출된 전극 단자(124)가 후술할 NTC 터미널(160)과 스프링(170)을 매개로 전기적으로 접속되게 한다.
두 전극 단자(124) 중 하나는 NTC Ground 단자가 되고, 다른 하나는 NTC Signal 단자가 된다.
한편, 본 발명의 오일 복합 센서는 압력 뿐 아니라 온도의 검출이 가능하도록 NTC소자(140, Negative Temperature Coefficient-thermic resistor)를 구비한다.
NTC소자(140)는 하부 바디(111)의 하면을 벗어난 위치에 마련되어, 유로 상을 순환하는 오일의 온도를 검출한다.
그리고, NTC소자(140)로부터 NTC 와이어(150)가 연결되고, NTC 와이어(150)와 NTC 터미널(160)이 용접되어 연결됨으로써, NTC소자(140)에 의해 검출된 오일의 온도에 대한 신호는 NTC 터미널(160)을 통해서 센서 엘리먼트(120)의 전극 단자(124)를 통해서 ECU로 전송되게 된다.
본 발명의 오일 복합 센서는 이러한 NTC소자(140)와 전기적인 연결을 위한 NTC 와이어(150) 및 NTC 터미널(160)이 오일 유로(f1)로 유입되는 유체에 노출되지 않도록 NTC 몰드(180)가 구성된다.
NTC 몰드(180)는 NTC소자(140) 등을 보호하기 위한 성형체로서, NTC소자(140)가 내부에 배치되도록 인서트 사출하는 것이 바람직하다.
NTC 몰드(180)는 하부 바디(111)의 내측 공간에 구비되고, 도 5에서 참조되는 바와 같이, 수직부(181)와 수평부(182)로 구분될 수 있다. 도 5(a)는 NTC 몰드(180)를 부분적으로 도시한 것이고, 도 5(b)는 도 5(a)의 길이 방향을 기준으로 90도 회전시켜 도시한 것이다.
즉, 하부 바디(111)는 센서 엘리먼트(120) 및 FPCB(130)를 위해 상부는 하부에 비해 확장된 외경을 가지고, 하부는 상부에 비해 작은 외경을 가지면서 하향 연장된 형상을 가져서 하부 내측 공간에 NTC 소자(140) 등이 배치될 수 있게 구성된다.
NTC 몰드(180)는 이러한 형상의 하부 바디(111)에 대응되는 형상을 가지므로, 하부를 구성하는 수직부(181)와 상부를 구성하는 수평부(182)로 구분될 수 있다.
수직부(181)는 NTC 소자(140), NTC 와이어(150)가 내장되도록 도시상 하방향으로 연장 형성되고, 하부 바디(111)의 내측면과는 오일 유로(f1)를 사이에 두고 이격되어 구성된다.
그리고, NTC 터미널(160)은 수평부(182) 내에 구성되고, 수평부(182)의 하면과 나란하게 외곽으로 뻗어지는 바(bar) 형상을 가진다.
또한, 수직부(181) 내측에는 도 5(b)와 같이 오일 유로(f2)가 형성되어 하부 바디(111)와 NTC 몰드(180) 간의 오일 유로(f1)를 통해 유입된 오일이 수직부(181) 내측을 통해서 수평부(182) 측으로 유입되게 한다.
f2를 통해 유입된 오일은 도 6에서 참조되는 바와 같이, 압력 도입 홀(h2)을 통해서 센서 엘리먼트(120)에 도달하게 된다.
도시와 같이, 압력 도입 홀(h2)은 두 스프링 홀(h1)의 연장선 상에 위치되지 않게 함으로써, NTC 터미널(160)과 교차되지 않도록 한다.
그리고, NTC 몰드(180)와 하부 바디(111) 간의 기밀을 위해서 제1 오링(191)이 마련되어, 오일이 NTC 몰드(180) 수평부(182)의 외측으로 유입되는 것을 막아 준다.
도시와 같이, 수평부(182)의 상면은 단차가 진 형상으로 마련된다. 즉, 중앙은 단차에 의해 낮고 둘레는 단차에 의해 높게 형성된다.
즉, 중앙은 센서 엘리먼트(120)와 이격되어 공간을 형성하고, 압력 도입 홀(h2)을 통해 유입되는 오일을 위한 공간이 된다.
그리고, 내측의 이 오일 유입 공간의 내측면에 접하도록 제2 오링(192)이 마련되어, 제2 오링(192)에 의해 센서 엘리먼트(120)와 수평부(182)의 둘레 상면의 기밀이 잘 유지될 수 있게 한다.
본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이, NTC 몰드(180)를 구성시킴으로써 NTC소자(140), NTC 와이어(150) 및 NTC 터미널(160)이 f1으로 유입되는 유체에 노출이 되지 않게 한다.
나아가, NTC 몰드(180) 수평부(182)의 내측 공간의 유체에도 노출이 되지 않도록 NTC 터미널(160)이 수평부(182)의 둘레까지 뻗어져 있는 형상으로 구성시킨다. 즉, 수평부(181)의 중심을 기준으로 제2 오링(192)보다 가까운 위치에 NTC 터미널(160)이 노출되게 하지 않고, 제2 오링(192)보다 먼 위치까지 연결되도록 구성하여 NTC 터미널(160) 끝단에서 센서 엘리먼트(120)와 전기적으로 접속되게 한다.
이를 위해 수평부(120)의 둘레에는 스프링 홀(h1)이 형성되고, 스프링 홀(h1)에 스프링(170)이 개재됨으로써 스프링(170)이 하측의 NTC 터미널(160)과 상측의 전극 단자(124)를 전기적으로 연결시킨다.
본 발명에서는 수평부(182)의 내측 공간을 통해서 NTC 터미널(160)이 전기적으로 접속하지 않도록 하는 대신에 수평부(182) 둘레의 위치에서 접속이 이루어지게 된다.
수평부(182) 둘레는 상대적으로 좁은 공간이기 때문에, 본 발명은 스프링(170)을 통한 이러한 접지 구조를 통해서 통전 신뢰성을 높여 이를 보완한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 오일 복합 센서는 NTC 센서 및 단자 등이 유체에 노출되지 않아 이의 손상에 의한 작동 오류를 방지할 수 있게 한다.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
111 : 하부 바디
f1 : 오일 유로
112 : 커넥터 바디
120 : 센서 엘리먼트
121 : 지지대 122 : 전극 패턴
123 : 온도센서용 핀 홀 124 : 전극 단자
125 : 다이어프램
130 : FPCB
140 : NTC소자
150 : NTC 와이어
160 : NTC 터미널
170 : 스프링
180 : NTC 몰드
181 : 수직부
f2 : 오일 유로
182 : 수평부
h1 : 스프링 홀
h2 : 압력 도입 홀
191 : 제1 오링 192 : 제2 오링

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 일 측이 개방된 내측 공간이 형성된 바디;
    상기 바디 내에 구성되며, 상기 개방된 일 측으로 유입되는 오일의 압력을 검출하는 센서 엘리먼트;
    오일의 온도를 검출하며, 상기 센서 엘리먼트와 전기적으로 연결되는 NTC 소자(Negative Temperature Coefficient-thermic resistor);
    상기 NTC 소자가 내장되며, 상기 내측 공간에 상기 센서 엘리먼트와 접하며 안착되는 NTC 몰드; 및
    상기 NTC 몰드에 내장되어 상기 NTC 소자와 연결되는 NTC 터미널을 포함하고,
    상기 NTC 몰드와 상기 바디의 내측면 사이 공간으로 오일이 유입되고, 유입된 오일은 상기 NTC 몰드 내측에 형성된 오일 유로를 통해 상기 NTC 몰드 상측으로 유입되는 것을 특징으로 하며,
    상기 NTC 몰드는 상기 센서 엘리먼트와 접하면서 평탄하게 마련되는 수평부와, 상기 수평부의 평탄면에 수직하게 연장된 형상의 수직부로 구성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 NTC 터미널은 상기 수평부와 나란하게 상기 수평부의 외곽 측으로 배치되고, 끝단에서 상기 센서 엘리먼트와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하며,
    상기 센서 엘리먼트의 일 면에는 다이어프램이 형성되고, 상기 다이어프램의 외곽 측엔 절개된 부분이 형성되어, 상기 절개된 부분을 통해 상기 센서 엘리먼트에 형성된 전극 단자가 노출되는 것을 특징으로 하는,
    오일 복합 센서.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 NTC 터미널은 상기 센서 엘리먼트에 형성된 전극 단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    오일 복합 센서.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 수평부의 상면은 둘레가 중앙보다 높도록 단차가 형성되고, 낮은 높이의 중앙면에 압력 도입 홀이 형성되어, 상기 오일 유로를 통해 유입된 오일이 상기 압력 도입 홀을 통해 유입되는 것을 특징으로 하는,
    오일 복합 센서.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 수평부의 단차면에 접하도록 구성되어, 상기 수평부의 둘레와 상기 센서 엘리먼트 간의 기밀을 유지시키는 오링을 더 포함하는,
    오일 복합 센서.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 수평부의 둘레에는 상기 전극 단자 및 상기 NTC 터미널의 끝단에 대응되는 위치에 스프링 홀이 형성된 것을 특징으로 하는,
    오일 복합 센서.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 스프링 홀에는 스프링이 개재되어 일 측은 상기 전극 단자와 접촉하고, 타 측은 상기 NTC 터미널과 접촉하는 것을 특징으로 하는,
    오일 복합 센서.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 NTC 몰드와 상기 바디 간에 구성되어, 상기 NTC 몰드와와 상기 바디 간의 기밀을 유지시키는 오링을 더 포함하는,
    오일 복합 센서.
  13. 청구항 6에 있어서,
    상기 NTC 몰드는 상기 NTC 소자와 함께 인서트 사출되는 것을 특징으로 하는,
    오일 복합 센서.
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