KR20070015952A - Glow plug head and corresponding piezo-electric pressure sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관형 부재(8) 내에 장착되고, 지지부의 도움으로 내부에 유지되며, 상기 관형 부재 벽부의 소성 변형부(52)에 의해 상기 관형 부재(8) 내에 유지되는 압력 센서를 포함하는 글로 플러그에 관한 것이다. The present invention provides a glow plug comprising a pressure sensor mounted in the tubular member 8 and maintained therein with the aid of the support and held in the tubular member 8 by plastic deformation 52 of the tubular member wall portion. It is about.
Description
본 발명은 글로 플러그 헤드 및 상기 글로 플러그 헤드 내에 위치되는 압전 압력 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a glow plug head and a piezoelectric pressure sensor positioned within the glow plug head.
내연기관, 특히 디젤 엔진에서 글로 플러그에 압력 센서를 일체화하는 것은 공지되어 있다. 이러한 센서는 엔진의 내부 압력을 측정할 수 있게 한다. 이러한 압력을 알면 엔진 내에서의 연소의 진행을 보다 우수하게 제어할 수 있다. 따라서, 엔진 효율이 보다 우수해지며, 연료 소비는 물론 오염물질의 방출을 제한할 수 있다. It is known to integrate pressure sensors in glow plugs in internal combustion engines, in particular diesel engines. Such a sensor makes it possible to measure the internal pressure of the engine. Knowing these pressures makes it possible to better control the progress of combustion in the engine. Thus, engine efficiency is better and fuel consumption as well as emission of pollutants can be limited.
일반적으로 글로 플러그는 외측 표면상에 나사부를 갖는 관형 본체를 포함하며, 나사부는 실린더 헤드 내에 형성되는 대응 보어 내부에 관형 본체가 고정될 수 있게 한다. 이러한 본체의 일 부분은 연소 챔버 내부에 위치되며, 다른 부분은 연소 챔버의 외부에 위치된다. 연소 챔버 내부의 부분은 내부에 가열 전극이 위치되는 핑거를 지닌다. 가열 전극은 글로 플러그의 관형 본체를 통과하는 코어에 의해 공급된다. 엔진 외부의 부분은 글로 플러그로도 지칭된다. 코어의 헤드는 전기 에너지원에 연결된다. 압력 센서를 이러한 헤드 내에 배치하는 것은 또한 공지되 어 있다.The glow plug generally includes a tubular body having threads on its outer surface, which allows the tubular body to be secured within a corresponding bore formed in the cylinder head. One part of this body is located inside the combustion chamber and the other part is located outside the combustion chamber. The part inside the combustion chamber has a finger in which the heating electrode is located. The heating electrode is supplied by the core passing through the tubular body of the glow plug. Parts outside the engine are also referred to as glow plugs. The head of the core is connected to an electrical energy source. It is also known to place the pressure sensor in such a head.
이러한 압력 센서를 장착하기 위해, 출원인은 아직 공개되지 않았지만, 글로 플러그의 본체에 제공된 하우징 내에 센서를 배치하는 것을 알고 있다. 가열 전극을 일체화하는 핑거의 대향 단부에는 암나사가 형성되어, 숫나사를 갖는 너트를 조립함으로써 압력 센서가 하우징 내에 유지된다. 압전 유형인 압력 센서의 둘 중 한 면은 절연 부재를 통해 지지 부재 상에 놓이며, 스페이서는 글로 플러그의 핑거를 지지 부재에 연결한다. 따라서, 압력 센서는 너트에 의해 유지되며, 스페이서는 지지 부재(및 절연 부재)를 통해 힘을 전달하며, 이러한 힘은 대응 연소 챔버 내의 압력에 의해 지지 부재에 가해진다. To mount such a pressure sensor, Applicants have not yet disclosed, but know to place the sensor in a housing provided in the body of the glow plug. A female thread is formed at the opposite end of the finger integrating the heating electrode, and the pressure sensor is held in the housing by assembling a nut having a male thread. One side of the piezoelectric type pressure sensor is placed on the support member via an insulating member, and the spacer connects the finger of the glow plug to the support member. Thus, the pressure sensor is held by the nut and the spacer transmits a force through the support member (and the insulation member), which force is applied to the support member by the pressure in the corresponding combustion chamber.
이러한 조립 방법은 특히 인접한 글로 플러그, 보다 상세하게는 글로 플러그 본체의 헤드를 충분히 가공해야 하는 문제점을 갖고 있다. This assembly method has the problem that in particular the adjacent glow plugs, more particularly the head of the glow plug body, must be fully machined.
글로 플러그 및 압력 센서를 조립하는 동안, 다수의 부재들은 정위치에 놓이며, 숫나사를 갖는 너트는 조립체의 단부를 향하여 놓인다. 때때로 압전 압력 센서의 정확한 압축 응력을 얻는 것이 어려움에 주의해야 한다. 이러한 압축 응력은 특히 가공 공차 및 재료의 거칠기에 좌우된다. During assembly of the glow plug and pressure sensor, a number of members are placed in place and the nut with male thread is placed towards the end of the assembly. At times it should be noted that it is difficult to obtain the correct compressive stress of the piezoelectric pressure sensor. This compressive stress depends in particular on the processing tolerances and the roughness of the material.
따라서, 본 발명은 이러한 결점들을 해결할 수 있고, 특히 제조 비용이 낮으며, 바람직하게는 압력 센서에 가해지는 압축 응력을 우수하게 제어할 수 있는 센서 조립체를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention aims at providing a sensor assembly which can solve these drawbacks, in particular a low manufacturing cost, and which can preferably control the compressive stress exerted on the pressure sensor.
이를 위해, 본 발명은 관형 부재 내에 장착되며 지지 부재에 의해 상기 관형 부재 내에 유지되는 압력 센서를 포함하는 글로 플러그를 제공한다.To this end, the present invention provides a glow plug comprising a pressure sensor mounted in the tubular member and held by the support member in the tubular member.
본 발명에 따르면, 지지 부재는 관형 부재의 벽부의 소성 변형에 의해 관형 부재 내에 유지된다. According to the invention, the support member is held in the tubular member by plastic deformation of the wall portion of the tubular member.
이에 따라, 지지 부재가 나사결합되거나 다른 부재가 나사결합된 부재에 의해 유지되는 방법에 비해, 압력 센서를 정위치에 놓기 위한 가공 작업을 제한할 수 있다. 이는 여기서 압력 센서에 나사가 불필요하기 때문이다. 또한, 관형 부재의 벽부를 변형시킴으로써, 센서에 가해진 응력을 보다 우수하게 제어할 수 있다. 마지막으로, 지지부재를 유지시키도록 실행된 소성 변형중에는 회전이 불필요하며, 따라서 글로 플러그 내의 부품들은 회전구동되지 않는다. This makes it possible to limit the machining operation for placing the pressure sensor in place as compared to the method in which the supporting member is screwed or the other member is held by the screwed member. This is because there is no need for screws in the pressure sensor here. In addition, by deforming the wall portion of the tubular member, it is possible to better control the stress applied to the sensor. Finally, no rotation is necessary during the plastic deformation carried out to hold the support member, so that the parts in the glow plug are not rotationally driven.
본 발명의 일 실시예에서, 지지 부재는 크림핑(crimping)에 의해 유지된다. In one embodiment of the invention, the support member is held by crimping.
지지 부재를 잘 유지시키기 위하여, 유리하게 지지부재는 외주의 적어도 일부분에 걸쳐서 원추대형 표면을 가지며, 원추대의 직경이 큰 베이스는 압력 센서를 향해 배향된다. In order to maintain the support member well, the support member advantageously has a conical surface over at least a portion of the outer circumference and the large diameter base of the cone is oriented towards the pressure sensor.
유리한 실시예에서, 압력 센서는 두 개의 접촉 부재들 사이에 장착되는 압전 부재를 포함하는 압전 센서이며, 상기 압전 부재는 외주에 편평한 부분을 갖는 고리 형상이다. 이 방법은 압력 센서를 수용하는 하우징의 벽부를 변형시키지 않아야 하는 상태에서 압력 센서의 표면을 최적화할 수 있다. 이 실시예에서, 압전 부재와 접촉 부재는 예를 들면 관형 부재 내에 실질적으로 횡방향으로 배치되고; 접촉 부재는 각각 상기 관형 부재에 대해 실질적으로 종방향으로 연장하는 외주에 접속 탭을 가지며, 상기 접속 탭은 압전 부재의 편평한 부분 앞에 배치된다. In an advantageous embodiment, the pressure sensor is a piezoelectric sensor comprising a piezoelectric member mounted between two contact members, the piezoelectric member having an annular shape with a flat portion on the outer circumference. This method can optimize the surface of the pressure sensor in a state where the wall of the housing containing the pressure sensor should not be deformed. In this embodiment, the piezoelectric member and the contact member are disposed substantially transversely in the tubular member, for example; The contact members each have a connecting tab on an outer periphery extending substantially longitudinally with respect to the tubular member, which connecting tab is disposed in front of the flat portion of the piezoelectric member.
본 발명에 따른 글로 플러그에서, 관형 부재는 실질적으로 원형 원통형인 내측 벽부를 포함한다. In the glow plug according to the invention, the tubular member comprises an inner wall which is substantially circular cylindrical.
압력 센서를 수용하는 관형 부재는 일반적으로 글로 플러그 본체로 지칭되는 관형 본체일 수 있으며, 상기 관형 본체는 글로 플러그를 내연기관의 실린더 헤드 내부에 고정될 수 있게 한다. 그러나 하우징을 포함하는 다른 부분이 압력 센서를 수용할 수도 있다.The tubular member containing the pressure sensor may be a tubular body, generally referred to as a glow plug body, which allows the glow plug to be secured inside the cylinder head of the internal combustion engine. However, other parts, including the housing, may receive the pressure sensor.
압력 센서가 글로 플러그 본체 내에 장착되고, 글로 플러그가 나사결합에 의해 실린더 헤드 내에 고정되며, 나사 결합 및 나사 해제를 용이하게 하도록 육각형 단면을 갖는 그리핑 영역을 포함하는 경우, 지지 부재를 정위치에 유지될 수 있게 하는 소성 변형은 예를 들면 그리핑 영역에 인접하여 실행된다. When the pressure sensor is mounted in the glow plug body, the glow plug is fixed in the cylinder head by screwing, and includes a gripping area having a hexagonal cross section to facilitate screwing and unscrewing, the support member is in place. Plastic deformations that can be maintained are performed, for example, adjacent to the gripping region.
또한, 본 발명은 내연기관, 특히 디젤형 내연기관에 관한 것이며, 전술한 바와 같은 하나 이상의 글로 플러그를 포함하는 것을 특징으로 한다. The invention also relates to an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, characterized in that it comprises at least one glow plug as described above.
마지막으로, 본 발명은 또한 글로 플러그의 헤드내에 압력 센서를 장착하는 방법을 제공하며, 이 방법에서 센서는 형합형 하우징 내에 설치되고 지지 부재에 의해 유지된다. Finally, the present invention also provides a method of mounting a pressure sensor in the head of the glow plug, in which the sensor is installed in the mating housing and held by the support member.
본 발명에 따르면, 지지 부재는 센서 및 지지 부재를 수용하는 하우징의 벽부를 소성변형 시킴으로서 정위치에 유지된다. According to the invention, the support member is held in place by plastically deforming the wall portion of the housing containing the sensor and the support member.
본 발명의 세부사항 및 이점들은 첨부 도면을 참조하는 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다. The details and advantages of the invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 글로 플러그 예시의 종방향 단면도,1 is a longitudinal sectional view of an example of a glow plug according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 글로 플러그의 측면도,2 is a side view of a glow plug according to the present invention;
도 3은 도 2의 글로 플러그의 상부로부의 확대도, 및3 is an enlarged view of an upper portion of the glow plug of FIG. 2, and
도 4는 도 2 및 도 3의 글로 플러그의 대응 지지 부재를 갖는 압전 센서의 확대 사시도이다. 4 is an enlarged perspective view of a piezoelectric sensor having a corresponding supporting member of the glow plug of FIGS. 2 and 3;
도 1은 (본 특허 출원서의 최초 제출시 개시되지 않은)종래 기술의 글로 플러그 모델의 종방향 단면도를 나타낸다. 이러한 글로 플러그는 압력 센서를 포함하여 엔진 실린더 내의 압력을 측정할 수 있다. 이 글로 플러그(2)는 통상적인 방법으로 디젤형 엔진(4), 보다 상세하게는 엔진의 실린더 헤드(6)에 장착된다. 글로 플러그는 본체(8), 핑거(10), 코어(12) 및 압력 센서(14)를 포함한다.1 shows a longitudinal cross-sectional view of a glow plug model of the prior art (not disclosed upon initial submission of this patent application). Such a glow plug may include a pressure sensor to measure the pressure in the engine cylinder. This
본체(8)는 나사결합에 의해 엔진(4)에 고정된다. 이를 위해 실린더 헤드(6)는 실린더 헤드를 관통하는 나사 보어 및 상기 엔진의 연소 챔버 내부로의 개구를 포함한다. 본체(8)에 대해서, 본체(8)는 실린더 헤드(6)에 형성된 보어에 대응하는 타측 표면상에 나사산(16)을 갖는다. 글로 플러그가 엔진(4)의 장착 위치에 있을 때, 본체(8)의 일부는 엔진의 내측으로, 즉, 연소 챔버를 향하여 연장하는 반면, 본체(8)의 다른 부분은 엔진의 외측으로 연장한다. 본체(8)는 관형 본체이며, 예를 들면 강(steel)으로 형성된다.The
이 실시예에서, 핑거(10)는 관형 본체(8) 내에 장착되며, 관형 본체(8) 내에 억지끼워맞춤되고, 연소 챔버 내부로 돌출한다. 이러한 핑거(10)는 가열 전극(미 도시)을 일체화한다. 코어(12)는 이러한 전극에 전기 에너지를 공급하고, 핑거(10)로부터 핑거(10)가 돌출하는 본체(8)의 대향 단부까지 본체(8)를 관통한다. 그 후 이러한 코어(12)는 도시되지 않은 수단에 의해 공급 도선에 연결된다. In this embodiment, the
압력 센서(14)는 대응 연소 챔버 내의 압력을 측정하도록 제공된다. 도 1의 실시예에서, 이러한 압력 센서(14)는 전기 전도성 재료로 형성된 두 개의 접속 소자(20)들 사이에 배치된 압전 부재(18)를 포함한다. 그 후 센서는 절연 부재(22)에 의해 글로 플러그(2)의 나머지로부터 절연된다. The pressure sensor 14 is provided to measure the pressure in the corresponding combustion chamber. In the embodiment of FIG. 1, this pressure sensor 14 comprises a
이 실시예에서, 압력 센서(14)는 지지부(bearing part; 24)를 통해 본체(8) 상에 지지된다. 압력 센서(14)는 핑거에 가해진 압력이 본체(8)에 대해 핑거를 압박하도록, 상부 표면에 의해 본체(8)에 연결되며 핑거(10)를 지지한다. 이를 위해, 압력 센서(14)는 핑거(10)에 놓이며 본체(8) 내에 배치되는 스페이서(38)에 작용한다.In this embodiment, the pressure sensor 14 is supported on the
본체(8)에 대한 연결부뿐만 아니라 (스페이서(38) 및 지지부(24)를 거쳐) 핑거(10)에 대한 압력 센서(14)의 압축은 수나사(external screw threading; 36)를 갖는 너트에 의해 제공된다. 이러한 너트는 물론 코어(12)와 접촉하지 않지만, 센서(14)를 수용하기 위해 본체(8) 내에 형성된 하우징(48) 측벽(16)의 내면상에 형성된 암나사(internal thread)와 협력한다. Compression of the pressure sensor 14 against the finger 10 (via the spacer 38 and the support 24), as well as the connection to the
본 발명은 압력 센서(14)를 상이하게 지지하기 위해 제공된다. 도 2는 본 발명에 따른 글로 플러그의 외부도이다. 이러한 글로 플러그는 종방향 단면에 예를 들면 도 1에 도시되어 있는 것과 사실상 동일한 구조를 갖는다. 물론, 이때 임 의의 다른 글로 플러그 구조 또한 가능할 수도 있다. The present invention is provided to support the pressure sensor 14 differently. 2 is an external view of a glow plug according to the invention. This glow plug has a substantially identical structure in the longitudinal section, for example as shown in FIG. 1. Of course, any other glow plug structure may also be possible.
하기의 상세한 설명 부분에서, 도 1에 도시되어 있는 글로 플러그와 유사한, 본 발명에 따른 글로 플러그의 부재들은 동일한 참조 부호로 지시될 것이다. 또한, 글로 플러그는 특정 배향을 가지며, 특히 압력 센서를 포함하는 글로 플러그의 헤드는 상부를 향해 위치되는 것으로 생각되는 반면, 엔진 내부에 위치된 글로 플러그의 핑거는 바닥을 향하는 것으로 생각된다. In the following detailed description, the members of the glow plug according to the invention, similar to the glow plug shown in FIG. 1, will be indicated by the same reference numerals. In addition, the glow plug has a particular orientation, in particular the head of the glow plug comprising the pressure sensor is considered to be located upwards, while the fingers of the glow plug located inside the engine are considered to be bottomed.
또한, 본 발명에 따른 글로 플러그는 도 1의 하우징(48)과 유사한 하우징(48)을 갖는다. 제 2 지지 부재(50)는 압력 센서(14) 상에서 정 위치에 놓인다. 지지 부재(50)는 하우징(48)의 상부 개방면을 폐쇄한다. 반면, 도 1의 실시예에서, 이러한 하우징(48)의 폐쇄는 수나사를 갖는 너트에 의해 제공되며, 수나사는 또한 압전 센서용 지지 부재로서 작용되고, 이때 제 2 지지 부재(50)는 크림핑(crimping)에 의해 유지된다. 크림핑 작동 중에, 하우징(48)의 측벽부(46)는 소성 변형되어 제 2 지지 부재(50)를 트래핑(trap)한다. 도 2에서 크림핑으로 인한 압입부(52)를 볼 수 있다.The glow plug according to the invention also has a
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 글로 플러그의 본체(8)의 헤드는 육각형 단면의 그리핑 영역(54)을 갖는다. 그리핑 영역(54)은 글로 플러그를 실린더 헤드(6) 내부로의 나사결합 및 나사해제를 위해 사용된다.As can be seen in FIG. 2, the head of the
도 2에서 글로 플러그의 헤드는 하부에 육각형 그리핑 영역(54)을 포함한다. 그리핑 영역 위쪽에서 글로 플러그의 헤드는 원형 원통형 외주의 외면을 갖는다. 따라서, 크림핑은 그리핑 영역(54) 상부에 위치된 원형 실린더 영역에서 실행된다. In FIG. 2 the head of the glow plug comprises a hexagonal
여기 도시된 글로 플러그의 실시예에서, 압전 압력 센서는 외주에 편평한 부분(56)을 갖는 (코어(12)의 통과를 위해 중심공이 제공되는) 일반적으로 고리 모양의 형태이다. 압전 부재(18), 접촉 부재(20), 및 제 2 지지 부재(50)는 편평한 부분(56)을 갖는 이러한 고리 형상을 재현한다. In the embodiment of the glow plug shown here, the piezoelectric pressure sensor is generally in the form of an annular shape (where a center hole is provided for the passage of the core 12) with a
접촉 부재(20)와 압전 부재(18)는 이들을 수용하는 하우징(48)에 대해 횡방향으로 배치된다. 각 접촉 부재(20)는 대응 접촉 부재(20)의 평면에 수직으로 연장되는 접속 탭(58)을 구비한다. 이에 따라 이들 접속 탭(58)은 하우징(48)에 대해 종방향으로 연장되며 코어(12)에 실질적으로 평행하게 연장된다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 압력 센서(14) 상에 편평한 부분(56)을 제공하면, 접속 탭(58)이 통과할 수 있도록 하기 위해 하우징의 측벽부(46)에 절단부(cut-out) 또는 그 밖의 것을 제공하여야 하지 않은 상태에서 하우징(48) 내에 압력 센서(14)를 수용하도록 할 수 있다. The
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 지지 부재(50)는 다소 원추대형인 형상을 갖는다. 이러한 제 2 지지 부재(50)의 하면, 즉, 압력 센서(14)를 향해 배향된 면의 직경은 상기 지지 부재(50)의 상면의 직경보다 다소 크다. 크림핑 작업중에, 측벽부(46)는 적어도 부분적으로 이러한 원추대 형상을 채택하게 되며, 이는 제 2 지지 부재(50)를 하우징(48) 내에 정확하게 유지시키도록 보장한다.As can be seen in FIG. 4, the
나사 플러그에 의한 압력 센서의 유지(도 1의 경우)에 비해, 하우징 내에 센서를 조립하고, 지지 부재 및, 그에 따른 압력 센서를 트래핑 하도록 하우징의 측벽을 변형시키기 전에 지지 부재에 의해 센서를 덮는 것이 매우 바람직하다.Compared to the maintenance of the pressure sensor by the screw plug (in the case of FIG. 1), the assembly of the sensor in the housing and covering the sensor by the support member prior to deforming the side wall of the housing to trap the support member and thus the pressure sensor is preferred. Very preferred.
먼저, 대응 글로 플러그의 가공 비용이 실질적으로 감소된다. 보다 상세하게, 압력 센서를 수용하는 하우징 내에 암나사를 제조할 필요가 없다. 또한, 조립이 용이하게 되어 조립 비용을 낮출 수 있다.First, the machining cost of the corresponding glow plugs is substantially reduced. More specifically, there is no need to manufacture female threads in the housing that houses the pressure sensor. In addition, the assembly can be facilitated to lower the assembly cost.
본 발명에 따른 글로 플러그에서는 도 1에서와 같은 글로 플러그에 비해 센서가 위치되는 하우징이 폐쇄될 때, 압력 센서에 가해지는 압축응력을 제어하는 것이 또한 용이하다. 하우징이 너트를 이용하여 폐쇄되는 경우, 너트에 가해진 우력은 압력 센서에 대한 응력을 얻도록 조절된다. 부품들의 제조 공차와 거칠기에 따라, 센서에 대한 특정 하중이 유지되도록 보장하는 것이 어렵다. 본 발명에 의해 제공되는 방법은 이러한 하중을 보다 우수하게 제어할 수 있게 한다. In the glow plug according to the invention it is also easier to control the compressive stress applied to the pressure sensor when the housing in which the sensor is located is closed compared to the glow plug as in FIG. 1. When the housing is closed using a nut, the force applied to the nut is adjusted to obtain a stress on the pressure sensor. Depending on the manufacturing tolerances and roughness of the parts, it is difficult to ensure that a specific load on the sensor is maintained. The method provided by the present invention makes it possible to better control this load.
마지막으로, 수나사를 갖는 너트를 조립하는 동안, 글로 플러그 내의 복수의 구성요소들은 회전 구동된다. 물론, 전술한 바와 같이, 이러한 결점은 본 발명에 따른 글로 플러그에는 존재하지 않는다.Finally, while assembling the nut with male thread, the plurality of components in the glow plug are rotationally driven. Of course, as mentioned above, this drawback does not exist in the glow plugs according to the invention.
본 발명은 비제한적인 예시에 의해 전술한 실시예들에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명은 당업자가 이해할 수 있는 모든 변형예에 관한 것이다.The invention is not limited to the embodiments described above by way of non-limiting illustration. In addition, the present invention relates to all modifications that can be understood by those skilled in the art.
따라서, 본 발명은 특히 압력 센서를 일체화하는 다수의 글로 플러그 구조에 적용할 수 있다. Thus, the present invention is particularly applicable to a number of glow plug structures incorporating pressure sensors.
여기 제공된 방법은 압력 센서가 글로 플러그의 본체에 장착될 때 적용할 수 있지만, 센서가 하우징 내에서 다른 부분에 장착될 때에도 적용할 수 있다. The method provided herein can be applied when the pressure sensor is mounted to the body of the glow plug, but can also be applied when the sensor is mounted to other parts within the housing.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |