KR102452482B1 - 온도센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시 예의 온도센서는 센서와, 상기 센서에서 연장되는 연장도선으로 형성된 센서부; 상기 연장도선과 전기적으로 연결되는 제1 도선이 배치되고, 상기 센서부의 일 측에 연결되는 연장부; 및 상기 센서를 보호하도록 상기 연장부의 일 단에 연결되는 보호캡;을 포함하고, 상기 보호캡은 상기 센서부가 내부에 배치되도록 중공이 형성되고, 상기 연장부의 타 단에 고정되는 바디와, 상기 바디의 개방된 일 단부의 외측을 감싸도록 형성된 캡으로 형성되는 것을 특징으로 하여, 제조 과정에서 발생되는 불량률을 감소시키고, 열과 진동에 내구성이 강한 온도센서를 제공한다.

Description

온도센서 및 그 제조 방법{Temperature Sensor And Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 온도센서에 관한 것으로, 구체적으로는 자동차의 엔진이나 배기 부품 등에 부착되어 온도를 측정하는 온도센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

차량에는 외기, 배기, 냉각수 엔진 등의 온도를 측정하기 위해 다수의 온도센서가 장착되고, 측정 가능한 온도 및 환경에 따라 다양한 종류로 구성된다.

예를 들어 하이프레셔 EGR의 경우 배기가수의 온도가 상당히 고온으로 배출되어 PTC 타입의 온도센서가 사용되며, 로우프레셔 EGR의 경우 배기가스의 온도가 낮아 NTC 타입의 온도센서가 사용된다. 또한 미세 먼지의 위해성을 알려지면서 가솔린 엔진에도 GPF가 적용되고, 디젤 엔진이나 가솔린 엔진 모두 연비 증가를 위해 배치 가스의 온도를 상승시키는 추세이다.

이에 따라 온도센서의 각 구성의 연결부위가 고온에 의해 강성이 저하되어 파손되는 문제점이 있었으며, 차량의 내구성 및 안정성을 확보하기 위하여 고온 및 진동에 강한 온도센서의 수요가 증가되었다.

본 발명의 실시 예는 상기와 같은 문제점을 해결하고, 수요자의 니즈를 만족시키기 위하여, 열 및 진동에 대한 내구성 강한 온도센서 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시 예의 온도센서는 센서와, 상기 센서에서 연장되는 연장도선으로 형성된 센서부; 상기 연장도선과 전기적으로 연결되는 제1 도선이 배치되고, 상기 센서부의 일 측에 연결되는 연장부; 및 상기 센서를 보호하도록 상기 연장부의 일 단에 연결되는 보호캡;을 포함하고, 상기 보호캡은 상기 센서부가 내부에 배치되도록 중공이 형성되고, 상기 연장부의 타 단에 고정되는 바디와, 상기 바디의 개방된 일 단부의 외측을 감싸도록 형성된 캡으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 바디는 상기 연장부의 타 단의 외측을 감싸도록 형성된 제1 관부와, 상기 센서부의 외측에 배치되는 제2 관부와, 상기 제1 관부와 상기 제2 관부를 연결하는 연결부로 형성될 수 있으며, 상기 연결부는 상기 제1 관부에서 상기 제2 관부로 갈수록 그 단면적의 넓이가 점진적으로 감소되도록 형성될 수 있다.

상기 중공은 상기 바디의 형상과 대응되도록 형성되어 내측으로 상기 연장부와의 연결 위치를 가이드하는 가이드단이 형성될 수 있으며, 상기 캡은 상기 바디의 개방된 일 단부 가로막는 대향면에 요입되어 센싱홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시 예의 온도센서 제조 방법에 있어서, 제1 도선이 노출되도록 연장부의 말단을 탈피하는 탈피단계; 상기 제1 도선과 센서에서 연장 형성된 연장도선을 연결하는 연결단계; 상기 센서를 감싸도록 상기 연장부의 일 단에 중공이 형성된 바디를 고정하는 제1 고정단계; 상기 바디의 개방된 일 측으로 충진재를 충전하는 충전단계; 및 상기 바디를 밀페하기 위하여 상기 바디의 개방된 일 단부에 캡을 고정하는 제2 고정단계;를 포함하고, 상기 제2 고정단계는 상기 캡을 상기 바디의 일 단부의 외측 일부를 감싸도록 끼움 결합한 상태에서 고정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 고정단계는 상기 캡의 단부를 녹여 상기 바디에 고정하는 것이 바람직하며, 상기 제1 고정단계는 상기 바디의 내부 가이드단에 상기 연결부의 일 단이 맞닿는 위치에 상기 바디를 고정하는 것이 바람직하다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명의 과제해결 수단에 의해면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 온도센서의 보호캡은 캡이 바디의 일 단부의 외측을 감싸도록 형성되어 제조 과정에서 발생할 수 있는 뒤틀림 등과 같은 현상을 방지하고, 연결부위의 강성을 보강하여 차량 운행에 따른 진동 또는 열에 의한 내구성을 향상시킨다.

이에 따라 본 발명의 온도센서는 차량의 운행에 따라 발생되는 진동 또는 외력에 의한 손상 가능성이 감소되어 제품의 신뢰성 및 안정성이 향상되는 효과를 갖는다.

또한 캡의 내측으로 연장부의 연장 위치를 가이드하는 가이드단이 형성되어 제조 과정에서의 작업자의 피로도를 감소시키는 동시에 불량률을 감소시켜 제품 생산성을 향상시킨다.

또한 보호캡은 제1 관과 제2 관을 연결하는 연결부가 형성되어 내부 충진재의 충진량을 증가시켜 고온에서 내부 산소가 산화되는 경우에도 일정 이상의 센서 정확도를 유지시켜 제품의 신뢰도를 향상시킨다.

본 발명에 따른 온도센서 제조 방법은 캡의 단부를 녹여 바디에 고정되는 보강부를 형성하므로써, 제품의 강성을 보강하여 생산 과정에서 발생되는 불량률 및 을 감소시키고, 작업자의 피로도를 저하시켜 제품 생산성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 온도센서의 사시도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 도 1의 A 부분의 확대도.
도 4는 도 3의 4-4 방향 단면도.
도 5는 도 3의 보호캡의 다른 방향 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시 예의 온도센서 제조 방법의 순서도.
도 7은 본 발명의 온도센서 제조 방법을 도시한 도면.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

또한 발명의 설명의 편의를 위하여, 연장방향은 온도센서가 연장 형성된 방향과 나란한 방향으로 정의하며, 반경방향은 온도센서의 단면의 반경이 연장된 방향으로 정의한다.

도 1은 본 발명의 온도센서의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이며, 도 3은 도 1의 A 부분의 확대도이고, 도 4는 도 3의 4-4 방향 단면도이며, 도 5는 도 3의 보호캡의 다른 방향 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시 예의 온도센서(10)는 센서(110)와, 상기 센서(110)에서 연장되는 연장도선(120)으로 형성된 센서부(100), 상기 연장도선(120)과 전기적으로 연결되는 제1 도선(210)이 배치되고, 상기 센서부(100)의 일 측에 연결되는 연장부(200) 및 상기 센서(110)를 보호하도록 상기 연장부(200)의 일 단에 연결되는 보호캡(300)을 포함하고, 상기 보호캡(300)은 상기 센서부(100)가 내부에 배치되도록 중공이 형성되고, 상기 연장부(200)의 타 단에 고정되는 바디(310)와, 상기 바디(310)의 개방된 일 단부의 외측을 감싸도록 형성된 캡(320)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

온도센서(10)는 온도에 따라 접속하는 있는 서로 다른 금속의 열기전력의 차이(제백효과)를 이용하여 온도를 측정하는 열전대 타입의 온도센서, 온도에 대응하는 금속의 저항 값에 의해 온도를 측정하는 서미스터 타입 등으로 형성될 수 있다.

따라서 센서(110)와 센서(110)에서 연장되는 연장도선(120)으로 형성되는 센서부(100) 및 센서부(100)와 전기적으로 연결되는 연장부(200)를 구비하여 외부 장치로 열기전력 또는 저항 값에 대한 정보를 전달하여 역으로 온도를 연산한다.

센서부(100)는 센서(110)와, 센서(110)와 전기적으로 연결되는 연장도선(120)으로 형성되어, 센서(110)의 열기전력 또는 저항 값을 전기적인 정보로써 전달한다.

구체적으로 센서(110)는 온도에 따라 그에 상응하는 열기전력 또는 저항 값이 발생되고, 발생되는 열기전력 또는 측정되는 저항 값은 연장도선(120)을 통해 외부 장치(ECU)로 전달될 수 있도록 연장도선(120)은 한쌍으로 형성되는 제1 도선(210)과 전기적으로 연결되어 회로를 형성한다.

연장부(200)는 연장도선(120)과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 제1 도선(210)이 내부에 배치되고 축방향으로 연장되어 센서부(100)가 온도를 측정 부위에 위치할 수 있도록 한다. 즉 연장부(200)의 일 단에는 보호캡(300)이 연결되고, 타 단에는 하우징(400)이 연결되어 센서(110)에서 측정된 열기전력을 외부장치로 전달한다.

보호캡(300)은 중공이 형성된 바디(310)와, 바디(310)의 개방된 일 단부에 고정되는 캡(320)으로 형성되고, 연장부(200)의 일 단에 고정되어 센서부(100)를 보호한다. 구체적으로 바디(310)는 연장부(200)의 일 말단부에 고정되는 제1 관부(311)와, 센서부(100)의 외측에 배치되는 제2 관부(312)와, 제1 관부(311)와 제2 관부(312)를 연결하는 연결부(313)로 형성된다.

이때 제1 관부(311)는 제2 관부(312)보다 그 단면의 크기가 크도록 형성되어 연장부(200) 일 말단의 일부를 외측에서 감싸도록 형성되며, 제2 관부(312)는 축 방향으로 연장되어 센서부(100)의 외측으로 배치되어 센서부(100)를 보호한다. 또한 연결부(313)는 일 측은 제1 관부(311)와 동일한 단면적을 가지며, 타 측은 제2 관부(312)와 동일한 단면적을 갖도 일 측과 타 측이 사이에서 그 단면적이 점진적으로 작아지도록 한다.

또한 보호캡(300)의 중공은 바디(310)의 형상과 대응되도록 형성되어 연결부(313)의 일 말단에는 연장부(200)의 일 단에 맞닿아 연결 위치를 가이드하는 가이드단(3131)이 형성되고, 연결부(313)의 내측으로는 추가적인 연결공간(3132)이 형성된다.

이에 따라 제조 과정에서 작업자의 피로도 및 불량률을 감소시키고, 연결공간(3132)에는 추가적으로 충진재가 충진될 수 있어 고온에서 산화 과정에 따라 센서(110)의 반응도가 감소되는 현상을 방지하여 보다 향상된 제품 신뢰성을 제공할 수 있도록 한다.

캡(320)은 바디(310)의 개방된 일 단면의 일 측에 배치되는 대향면(321)과, 바디(310)의 일 단부 외주면을 감싸도록 형성되는 커버부(322)로 형성되어 바디(310)와의 고정력을 향상시키는 동시에 열 및 진동에 따른 내구성을 향상시켜 제품 신뢰성 향상효과를 극대화 한다.

대향면(321)은 바디(310)의 개방된 일 단면에서 소정 거리 이격되어 대향되도록 반경방향과 나란하게 배치되어 바디(310)를 밀폐하는 동시에 센서(110)를 보호하며, 센서(110)의 정확한 온도 측정이 가능하도록 외측에서 요입되어 센싱홈(3211)이 형성된다.

커버부(322)는 대향면(321)의 외주면을 따라 축방향으로 연장되어, 바디(310)의 일 단부를 외측에서 감싸도록 형성되어 바디(310)에 캡(320)을 고정하는 공정에서 바디(310)의 일부가 녹아 취약부가 발생되는 것을 방지하는 동시에 열 수축 및 팽창에 의해 캡(320)이 바디(310)에서 임의로 이탈되는 것을 방지한다.

다시 말해 커버부(322)는 바디(310)의 일 단의 외측 일부를 덮도록 형성되어 캡(320)을 고정하는 공정 일 예로 레이저 용접 공정에서 커버의 일 단이 녹아 바디(310)에 고정되도록 하여 바디(310)의 외측으로 보강부(323)가 형성되도록 한다.

보강부(323)는 커버부(322)의 일 단이 녹아 바디(310)의 일 측으로 형성되는 부분으로 충진재가 충진된 보호캡(300)을 밀폐시키는 동시에 바디(310)와 캡(320)을 고정시키는 과정에서 바디(310)가 레이져 용접 등에 의해 녹으면서 강성이 낮아지거나, 충진재가 외부로 빠져나가는 등의 불량이 발생되는 것을 방지한다.

따라서 본 발명의 온도센서(10)는 연결공간(3132)이 형성될 수 있도록 바디(310)에 연결부(313)가 형성되고, 캡(320)의 일 말단부에 보강부(323)가 형성되도록 하여 고온에서도 제품의 온도 측정의 정확도를 일정 이상의 수준으로 유지하는 동시에 열 및 차량 운행 등에 따른 진동, 외력 등에 보다 향상된 내구성을 제공한다.

하우징(400)은 축방향으로 연장되는 관형으로 형성되어 제1 도선(210)과 제2 도선이 연결되는 공간을 제공하고, 제2 도선은 한 쌍의 제1 도선(210)과 각각 연결되는 한 쌍의 보상도선으로 형성되며, 제1 도선(210)에서 전달되는 센싱 값을 보다 정확하게 하기 위하여 제1 도선(210)과 열기전력이 특성이 비슷한 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

체결부(500)는 연장부(200)가 관통하는 홀이 형성되고, 연장부(200)의 외측에 고정되며 외측으로 나사산이 형성되어 온도센서(10)가 측정 위치에 보다 쉽게 체결될 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명의 일실시 예의 온도센서 제조 방법의 순서도이고, 도 7은 본 발명의 온도센서 제조 방법을 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시 예의 온도센서(10) 제조 방법은 온도센서(10) 제조 방법에 있어서, 제1 도선(210)이 노출되도록 연장부(200)의 말단을 탈피하는 탈피단계(S10), 상기 제1 도선(210)과 센서(110)에서 연장 형성된 연장도선(120)을 연결하는 연결단계(S20), 상기 센서(110)를 감싸도록 상기 연장부(200)의 일 단에 중공이 형성된 바디(310)를 고정하는 제1 고정단계(S30), 상기 바디(310)의 개방된 일 측으로 충진재를 충전하는 충전단계(S40) 및 상기 바디(310)를 밀페하기 위하여 상기 바디(310)의 개방된 일 단부에 캡(320)을 고정하는 제2 고정단계(S50)를 포함하고, 상기 제2 고정단계는 상기 캡(320)을 상기 바디(310)의 일 단부의 외측 일부를 감싸도록 끼움 결합한 상태에서 고정하는 것을 특징으로 한다.

탈피단계(S10)는 센서(110)의 연장도선(120)과 전기적으로 연결될 수 있도록 연장부(200)의 외측 절연층을 탈피하여 제1 도선(210)이 외측으로 노출되도록 하는 단계이며, 연결단계(S20)는 센서(110)에서 연장된 서로 다른 금속으로 형성된 한 쌍의 연장도선(120)과 한 쌍의 제1 도선(210)을 용접에 의해 전기적으로 연결하는 단계이다.

제1 고정단계(S30)는 바디(310)를 연장부(200)의 일 말단에 고정하는 단계로 바디(310)의 제1 관부(311)가 연장부(200)의 개방된 일 단의 외측으로 배치되도록 바디(310)를 끼워 레이져 용접 등의 방법으로 고정하는 단계이다.

이때 제1 관부(311)의 일 측으로 단면적이 점진적으로 작아지는 연결부(313)가 형성되어 연장부(200)는 연결부(313)가 시작되는 부분에서 바디(310)의 내측 가이드단(3131)에 맞닿아 더 이상 연장부(200)가 삽입되지 않도록 연결 위치를 가이드한다.

이에 따라 센서부(100)가 바디(310)의 내측 미리 설계된 위치에 배치될 수 있도록 하여 캡(320)을 고정하는 과정에서 센싱홈(3211)과 맞닿아 센서(110)가 구부러지는 등의 손상을 방지하는 동시에 센싱홈(3211)의 내주면과 센서(110)가 밀착되도록 하여 센서(110)의 반응도가 향상되도록 한다.

충전단계(S40)는 연장부(200)의 일 단에 고정된 바디(310)의 개방된 일 측으로 충진재를 충전하는 단계로 일 예로 MgO와 같은 충진재를 충진하여 고온에서 센서(110)를 보호한다. 이때 연결부(313)의 내측으로 연장부(200)가 삽입되지 않는 연결공간(3132)이 형성되어 충진재의 추가적으로 충진되고, 이에 따라 고온에서 산화에 의해 센서(110)의 반응도가 저감되는 것을 방지하여 제품의 신뢰도를 향상시킨다.

제2 고정단계(S50)는 바디(310)를 밀폐하기 위하여 바디(310)의 개방된 일 단부에 캡(320)을 고정하는 단계로, 바디(310)와 캡(320)의 고정력을 향상시키기 위하여 캡(320)을 축방으로 연장되어 커버부(322)가 형성되고, 커버부(322)를 바디(310)의 일 단부 외측으로 감싸도록 배치한다.

또한 제2 고정단계(S50)에서 바디(310)가 녹아 취약부가 형성되는 것을 방지하기 위하여 캡(320)의 단부를 녹여 바디(310)에 고정하는 것이 바람직하며, 이에 따라 커버부(322)의 말단에는 보강부(323)가 형성되어 열 및 진동에 대한 내구성이 향상된다.

따라서 본 발명의 온도센서(10) 제조 방법은 연결공간(3132) 내로 충진재가 추가적으로 충진될 수 있도록 하여 고온에서의 제품 신뢰도를 일정 이상으로 유지하고, 캡(320)을 바디(310)의 외측을 감싼 상태로 고정하여 열 및 진동에 따른 내구성을 향상시킨다.

제2 고정단계(S50) 이후에는 제1 도선(210)과 제2 도선(600)을 전기적으로 연결하는 단자 용접단계(S60)를 통해 센서(110)에서 측정된 기전력에 대한 정보가 외부 장치로 전달될 수 있도록 한다.

정렬단계(S70)에서는 제1,2 도선(210,600)이 연결된 부분의 외측으로 절연패드 및 러버씰이 배치하여 노출된 제1,2 도선(210,600)을 보호하는 동시에 쇼트 등의 현상이 발생되는 것을 방지한다. 이때 절연패드의 일 측은 연장부(200)의 일 측 말단부를 덮도록 형성되는 것이 바람직하다.

제3 고정단계(S80)는 하우징(400)을 절연패드, 러버씰 및 연장부(200)의 일부분을 외측에서 감싸도록 배치하고, 레이져 용접에 의해 이를 고정하는 단계이며, 코킹단계(S90)는 레이져 용접에 의해 연장부(200)의 일측에 고정된 하우징(400)의 고정되지 않은 말단을 외측에서 가압하여 2차적으로 하우징(400)을 고정시키는 단계이다. 이에 따라 제1,2 도선(210,600)의 연결부분은 외부로부터 이중으로 보호된다.

조립단계(100)는 고정된 하우징(400)의 일 측으로 볼트, GRT 튜브 및 커넥터를 순차로 각 위치에 배치하는 단계이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적을 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것은 본 발명의 보호범위에 속한다.

10 온도센서
100 센서부 110 센서 120 연장도선
200 연장부 210 제1 도선
300 보호캡 310 바디 311 제1 관부
312 제2 관부 313 연결부 3131 가이드단
3132 연결공간 320 캡
321 대향면 3211 센싱홈 322 커버부
323 보강부
400 하우징 500 체결부 600 제2 도선
X 축방향 Y 반경방향

Claims (7)

1. 센서와, 상기 센서에서 연장되는 연장도선으로 형성된 센서부;
   상기 연장도선과 전기적으로 연결되는 제1 도선이 배치되고, 상기 센서부의 일 측에 연결되는 연장부; 및
   상기 센서를 보호하도록 상기 연장부의 일 단에 연결되는 보호캡;을 포함하고,
   상기 보호캡은
   상기 센서부가 내부에 배치되도록 중공이 형성되고, 상기 연장부의 타 단에 고정되는 바디와, 상기 바디의 개방된 일 단부의 외측을 감싸도록 형성된 캡으로 형성되며,
   상기 바디는
   상기 연장부의 타 단의 외측을 감싸도록 형성된 제1 관부와, 상기 제1 관부에서 축 방향으로 연장되어 상기 센서부의 외측에 배치되는 제2 관부와, 상기 제1 관부에서 상기 제2 관부로 갈수록 그 단면적이 점진적으로 작아지도록 형성되어 상기 제1 관부와 상기 제2 관부를 연결시키는 동시에 상기 연장부의 타 단이 지지되는 가이드단이 형성된 연결부로 형성되고,
   상기 캡은
   말단부가 녹아 상기 제 2관부의 외측 둘레를 따라 보강부가 형성되는 것을 특징으로 하는 온도센서.
   
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4. 제1항에 있어서,
   상기 캡은
   상기 바디의 개방된 일 단부 가로막는 대향면에 요입되어 센싱홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 온도센서.
   
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