KR930005473B1

KR930005473B1 - 진동검출기

Info

Publication number: KR930005473B1
Application number: KR1019890013701A
Authority: KR
Inventors: 사도시 고무라사끼
Original assignee: 미쯔비시 덴끼 가부시기가이샤; 시끼 모리야
Priority date: 1988-10-12
Filing date: 1989-09-23
Publication date: 1993-06-22
Also published as: US4978883A; KR900006768A; DE3943691C2; DE3934005C2; DE3934005A1

Abstract

내용 없음.

Description

진동검출기

제1도는 본원 발명의 제1실시예의 진동검출기의 단면도.

제2도는 제1도의 진동검출기의 주파수특성도.

제3도는 제1도의 진동검출기의 문제점을 나타낸 주파수특성도.

제4도는 본원 발명의 제2실시예의 진동검출기의 단면도.

제5도는 제4도의 진동검출기의 주파수특성도.

제6도는 다른 실시예의 단면도.

제7a도는 종래의 진동검출기의 평면도.

제7b도는 제7a도의 Ⅱ-Ⅱ선으로 절단한 단면도.

제8도는 종래의 진동검출기의 주파수특성도.

제9도는 다른 종래예의 단면도.

제10도는 다른 종래예의 주파수특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 부싱 1e : 원토웁

2,22 : 진동-전기변환부 3 : 케이스

5 : 압전소자 6 : 터미널

8,28 : 웨이트 9 : 너트

10 : 충진제 20,30 : 제1, 제2의 충진제

23 : 외위체

본원 발명은 진동검출기에 관한 것이며, 예를 들면 내연기관에 장착하여 진동을 검출하고, 노킹을 검지하는 등의 용도에 사용되는 진동검출기에 관한 것이다.

제7a, b도는 종래의 이 종류의 진동검출기의 평면도와 제7a도의 Ⅱ-Ⅱ선에 있어서의 단면도를 각각 나타낸 것이며, 도면에 있어서, (1)은 중심내면에 볼트삽통공(13)을 가진 금속성의 부싱이고, 이 부싱(1)은 진동검출기가 내연기관에 접하는 실효접촉면(1a)과, 구성부품을 장착하기 위한 대면(臺面)(1b) 및 구성부품을 장착하는 축이 되는 원통부(1e)를 가지고 있다. (3)은 부싱(1)과 일체성형으로 결합되고, 부싱(1)과 함께 구성부품을 수납하며, 당해 진동검출기의 외장(外奬)을 형성하는 케이스, (3a)는 케이스(3)의 일부에 설치된 코넥터이고, 검출신호를 도출하는 출력단자(11)를 가지고 있다. (4)는 부싱(1)의 대면(1b)상에 배치된 플레이트, (5)는 진동을 전기신호로 변환하는 압전소자(壓電素子)이며, 이 압전소자의 기준전극이 플레이트(4)와 접속되어 있다. (6)은 압전소자(5)의 출력전극에 접하고, 검출신호를 출력하는 터미널, (7)은 터미널(6)의 압전소자(5)와 접하지 않는 축에 접하여 배설된 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 또는 PPS(폴리페닐렌설파이트) 등의 필름으로 이루어진 절연시트, (8)은 압전소자(5)에 진동응력을 인간하는 웨이트, (9)는 부싱(1)의 원통부(1e)에 플레이트(4), 압전소자(5), 터미널(6), 절연시트(7), 웨이트(8)를 장착하기 위해 부싱(1)의 원통부(1e)의 나사부(1c)에 나사고정된 너트, (12)는 부싱(1)과 압전소자(5), 터미널(6), 절연시트(7)와의 사이에 설치된 접착테이프 또는 열수축성 튜브로 이루어진 절연튜브이다. 여기서, 압전소자(5)로부터 얻어진 검출신호는 터미널(6)에 의해 도출된다. 또, 터미널(6)과 출력단자(11)가 접속되어 있으므로, 검출신호는 코넥터(3a)를 통해 진동검출기 밖으로 출력된다.

제8도는 제7도에 나타낸 종래의 진동검출기의 주파수특성의 일예를 나타낸 도면이다.

제9a도는 제7도와는 별개의 종래의 진동검출기의 단면을 나타낸 도면이다. 도면에 있어서, (21)은 웨이트(8)와 케이스(3)의 기계적 결합을 약화시키는 완충제이다. 일반적으로 케이스(3)에는 PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트)가 사용되고 있으며, 진동검출계에 있어서는 단단하고 진동을 전달하기 쉬운 특성의 것이다. 그리고, 기타의 부호는 제7도에 나타낸 종래예의 경우와 같다.

제9b도는 제9a도의 웨이트(8)와 완충제(21)의 장착상태의 평면을 나타낸 도면이다. 이 경우에는 출력단자(11)와 터미널(6)과의 접합부의 형상에 맞추고, 이 접합부에서는 완충제(21)는 절결되어 있고, 배설되어 있지 않다.

제10도는 제9도에 나타낸 종래의 진동검출기의 주파수특성의 일예를 나타낸 도면이다.

다음에, 진동의 검출원리에 대해 설명한다. 부싱(1)의 볼트삽통공(13)으로부터 삽입한 볼트(도시하지 않음)에 의해 내연기관에 진동 검출기의 실효접촉면(1a)이 접하여 고정된다. 내연기관의 운전상태에 따라서 발생되는 진동은 실효접촉면(1a)으로부터 진동검출기에 전달된다. 부싱(1)에 압전소자(5)와 웨이트(8)가 중첩되어 장착되어 있으므로, 진동에 따라서 웨이트(8)의 관성응력이 압전소자(5)에 전달된다. 압전소자(5)는 이 관성응력을 받으면 이것에 비례한 검출신호를 발생하고, 플레이트(4)측의 전극을 기준으로 터미널(6)측의 전극에 검출신호를 출력한다. 플레이트(4)는 금속재이므로 압전소자(5)의 기준전극은 부싱(1)과 동전위(同電位)이다. 한편, 너트(9), 웨이트(8)는 금속재이므로 웨이트(8)는 압전소자(5)의 기준전극과 동전위이다. 그러므로, 절연시트(7)를 배설하여 터미널(6)과 웨이트(8)를 절연하고 있다. 이로써, 압전소자(5)로 얻은 검출신호는 터미널(6)에서 도출되고, 출력단자(11)를 통해서 출력된다. 여기서, 부싱(1)의 원통부(1e)에 절연튜브(12)를 삽착하고 있으므로 터미널(6)의 장착에 편심이 있어도 터미널(6)은 부싱(1)의 원통부(1e)와 단락하는 일이 없다. 그러므로, 절연튜브(12)는 검출신호를 확실하게 도출하기 위해서 중요하다. 이와 같은 진동검출원리에 의한 제7도의 진동검출기에서는 성형으로 형성된 케이스(3)와 웨이트(8)가 밀착되어 있어 기계적으로 강하게 결합된 구조이기 때문에, 수지로 형성된 케이스(3)로부터 여분의 진동이 웨이트(8)에 전달되고, 관성응력에 왜곡이 발생하여, 결과적으로 가진(加振)주파수에 대해 일정진폭의 진동을 실효접촉면(1a)에 인가해도, 이 경우의 진동검출기의 출력전압은 왜곡을 가지며, 제8도에 나타낸 바와 같이 어느 것도 고주파측에서 출력이 높아져 있고, 저주파역에서도 요철이 있는 특성이며, 평탄한 특성으로는 되지 않는다고 하는 문제점이 있었다. 따라서, 이 문제점을 해결하기 위해서 제9도에 나타낸 바와 같이 케이스(3)와 웨이트(8)사이에 완충제(21)를 배설함으로써 케이스(3)로부터 교란을 일으키는 진동이 차단되고, 웨이트(8)는 특성이 교란되는 관성응력을 작용시키는 일이 없어지고, 인가진동에 충실한 관성응력을 압전소자(5)에 작용시키므로, 제10도에 나타낸 바와 같이 제8도에 나타낸 종래의 특성보다 평탄한 주파수특성의 출력전압을 얻을 수 있다. 또한, 완충제(21)로서는 듀로미터경도 A-50 이하가 적절하나, 이 이상의 단단한 것이라도 필요한 주파수특성의 레벨에 따라서는 사용할 수 있으며, 상기 케이스(3)의 재질 PBT 보다 연한 고무, 에폭시수지 등이면 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면 제9도에서는 완충제(21)는 웨이트(8)의 외주부에 있고, 출력단자(11)와 터미널(6)의 접합부를 제외한 부분에 배설되어 있으나, 상기 출력단자(11)와 터미널(6)의 형상을 연구하여 웨이트(8)의 전주에 완충제(21)를 배설하면 더 한층 효과가 있다. 또, 보다 더 한층 효과를 얻기 위해서는 너트(9)부분까지도 완충제(21)를 배설하면 더 한층 충분히 케이스(3)로부터의 진동이 차단되어 웨이트(8)에 전달되지 않도록 할 수 있다.

상기와 같은 종래의 진동검출기에서는 제9도에 나타낸 바와 같은 진동검출기에서도 상당히 주파수특성은 개선되지만, 아직 웨이트와 케이스 사이의 기계적 결합이 강하고, 외란(外亂)진동이 케이스로부터 웨이트에 전달되어, 웨이트에 완충제를 배설하여 외란진동을 차단하는 정도로는 충분히 외란진동을 차단할 수 없으며, 진동검출의 주파수특성에 제10도에 나타낸 바와 같이 요철의 교란이 있고, 주파수에 의해 출력전압이 변동한다고 하는 문제점이 있었다.

본원 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 주파수에 의한 검출출력전압이 왜곡되지 않고 일정치로 되는 진동검출기를 얻는 것을 목적으로 한다.

본원 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 평탄한 기본주파수특성과 양호한 온도특성을 양립시킬 수 있는 진동 검출기를 얻는 것을 목적으로 한다.

본원 발명의 제1실시예에 의한 진동검출기는 부싱과 케이스에 의한 수납부에 압전소자, 웨이트 등의 진동-전기변환부를 형성하고, 이 수납부에 충진제를 주입하여 밀봉한 구조로 하여, 상기 부싱의 볼트삽통측에 상기 수납부의 개방구를 형성한 것이다.

본원 발명의 제2실시예에 의한 진동검출기는 진동-전기변환부의 외주에 겔상실리콘수지로 이루어지는 제1의 충진제를 충진하고, 그 이외의 부위에는 상기의 겔상실리콘수지보다도 단단한 제2의 충진제 또는 밀봉재가 충진되어 있다.

본원 발명에 있어서는 부싱과 케이스에 의한 수납부에 압전소자, 웨이트 등의 진동-전기변환부를 형성하고, 이 수납부에 충진제를 주입하여 밀봉한 구조로 하여, 상기 부싱의 볼트삽통측에 상기 수납부의 개방구를 형성함으로써, 상기 웨이트와 상기 케이스 사이의 기계적 결합을 충분히 작게 하고, 웨이트에 의한 관성응력이 왜곡되지 않고, 압전소자로부터의 검출신호는 가진주파수에 충실한 평탄한 특성으로 할 수 있다.

또, 겔상 실리콘수지로 이루어지는 제1의 충진제에 의해 평탄한 주파수특성으로 되고, 온도특성이 우수한 검출특성을 얻을 수 있는 동시에, 제2의 충진제에 의한 내환경성이 확보된다.

다음에, 본원 발명의 제1실시예에 대하여 제1도 및 제2도에 따라서 설명한다.

제1도는 본원 발명의 제1실시예에 의한 진동검출기의 단면을 나타낸 도면이다. (10)은 부싱(1)과 케이스의 수납부를 밀봉하는 충진제이다. 기타의 것은 종래의 것과 동일하다.

제2도는 본원 발명의 제1실시예에 의한 진동검출기의 주파수특성을 나타낸 도면이다.

상기와 같이 구성된 진동검출기에 있어서, 부싱(1)에 케이스(3)를 결합하고, 압전소자(5), 웨이트(8)등으로 구성되는 진동-전기변환부(2)를 수납하는 수납부를 형성한다. 이 수납부는 부싱(1)의 중심에 있는 볼트삽통공의 볼트삽통측에 개방구가 형성되고, 이곳으로부터 충진제(10)를 넣고, 진동-전기변환부(2)를 밀봉한다. 이 충진제(10)로서는 듀로미터경도 A-40 정도보다 작은 것이 좋다. 예를 들면 나가세지바 가부시기가이샤제의 XN1019N과 XN1124 또는 도시바실리콘 가부시기가이샤제의 TSE-30이 좋다.

전술한 바와 같이 함으로써 웨이트와 케이스 사이의 기계적 결합이 충분히 작아지고, 외란진동이 케이스로부터 웨이트에 전달되지 않게 되며, 제2도에 나타낸 바와 같은 주파수특성이 거의 요철이 없는 플래트한 특성을 얻을 수 있다.

다음에, 본원 발명의 제2실시예에 대하여 제4도 및 제5도에 따라서 설명한다. 제2실시예를 설명하기 전에 제1실시예의 문제점에 대해 설명한다.

제1실시예의 구성에 의해 삽통공(13)에 볼트를 삽통하고, 도시하지 않은 내연기관의 고정보스에 볼트체결에 의해 진동검출기를 고정시킨다. 내연기관의 운전상태에 따라 발생하는 진동은 실효접촉면(1a)에서 웨이트(8)의 관성응력을 초래하고, 이것이 압전소자(5)에 작용하여 검출신호가 출력된다. 이 검출신호로부터 내연기관에 발생하는 이상운전현상이 노킹에 대응하는 노크신호를 선택적으로 판별하고, 내연기관운전파라미터를 제어하여, 출력의 향상과 연료비의 절감을 도모한다.

여기서, 충진제(10)는 주제와 경화제를 혼합한 것을 충진하고, 가열경화하여 이루어진 것으로, 경화후의 충진제(10)가 연한 경우에는 진동검출특성에 대해서는 우수하지만, 고온하에 방치하면 경도의 변화가 크다는 등의 이유 때문에 내환경성이 양호하지 못하며, 또한 가솔린 등에 대하여 취화(脆化)가 크고, 내액성(耐液性)이 떨어진다.

또, 단단한 충진제(10)를 충진한 것은 내환경성, 내액성의 점에서는 문제가 없으나, 원하는 검출특성을 얻을 수 없다. 즉, 제3도에 나타낸 바와 같이 상온에 있어서의 주파수특성 B에 교란이 있고, 이른바 플래트한 특성을 얻을 수 없다. 또한, 온도변화시에는 특성 B에 대하여 곡선 B₁과 같이 특성이 크게 변한다. 특성 B₁에서는 저주파수역 b₁₁에 있어서 대략 평행이동의 변화가 있으나, 고주파수역 b₁₂에서는 교란이 더욱 커져 있다.

제4도는 본원 발명의 제2실시예이며, 부싱(1)과 케이스(3)로 이루어진 외위체(外圍體)에 수납되어 있는 진동-전기변환부(2)의 외주의 공간에는 겔상 실리콘수지로 이루어진 제1의 충진제(20)가 충진되어 있으며, 진동-전기변환부(2)의 상부로부터 개구부까지는 제1의 충진제(20)보다도 단단한 제2의 충진제(30)가 충진되어 있다. 예를 들면 제1의 충진제(20)로서는 고부고시가가꾸 가부시기가이샤제의 KE104가 있다.

그밖에, 제1도와 동일부호는 상당부분을 표시하고 있다.

이상의 구성에 의해, 제1의 충진제(20)는 겔상이기 때문에 진동-전기변환부(2)의 동작을 양호하게 유지하고, 제5도에 나타낸 바와 같이 상온에 있어서의 기본주파수특성은 곡선 A와 같이 플래트한 특성으로 되고, 온도변화에 수반되는 주파수특성도 곡선 A₁로 나타낸 바와 같이 평탄하다.

또, 제2의 충진제(30)는 단단하므로, 내환경성, 내액성에 대해서는 양호한 상태로 유지할 수 있다.

제6도는 일본국 실공소 60(1985)-23730호 공보에 기재된 구조의 것에 본원 발명을 적용한 다른 실시예이며, 압전소자(25), 웨이트(28)로 이루어진 진동-전기변환부(22)가 볼트(29)에 의해 외위체(23)에 체결고정되어 있으며, 외위체(23)의 하면에는 장착용 나사(23a)가 돌출설치되어 있다.

외위체(23)내의 진동-전기변환부(22)의 외주공간에는 겔상의 실리콘수지로 이루어진 제1의 충진제(20)가 충진되어 있으며, 진동-전기변환부(22)의 상부에는 제1의 충진제보다도 단단한 제2의 충진제(30)가 충진되어 있다.

충진제(20), (30)는 앞의 실시예와 같은 것이며, 같은 작용효과를 얻는다.

본원 발명은 이상 설명한 바와 같이 압전소자, 웨이트 등으로 구성되는 진동-전기변환부를 충진제로 밀봉하여, 상기 진동-전기변환부의 웨이트와 외장케이스 사이의 기계적 결합이 충분히 작게 되고, 외란진동이 상기 케이스로부터 웨이트에 전달되지 않도록 하였으므로, 웨이트는 진동검출기에 인가하는 진동에 충실한 관성응력을 압전소자에 작용하여 평탄한 주파수특성의 출력전압을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 진동-전기변환부의 외주공간에 충진한 겔상 실리콘수지로 이루어진 제1의 충진제에 의해 온도특성이 우수한 평탄한 주파수특성의 검출특성이 얻어지며, 그 외의 공간에 충진한 제2의 충진제에 의해 우수한 내환경성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims

중심에 원통부를 배설한 금속성의 부싱(1)과, 이 부싱(1)의 상기 원통부의 외주측에 수납부를 형성하도록 상기 부싱(1)을 인서트 성형하여 이루어지는 수지케이스(3)와, 상기 원통부에 따라 수납부내에 압전소자(5), 터미널(6), 웨이트(8)의 순으로 수납한 구성부품을 고정하기 위해 상기 원통부의 선단부에 체결된 너트(9)와 상기 구성부품 및 상기 너트(9)를 밀봉하는 충진제(10)로 이루어지며, 진동검출방향에 대하여 상기 수납부의 한쪽을 개방구로 한 것을 특징으로 하는 진동검출기.
압전소자(5, 25) 및 이 압전소자(5, 25)에 관성응력을 작용시키는 웨이트(8, 29)로 이루어지는 진동-전기변환부(2, 22)와, 이 진동-전기변환부를 수납한 외위체(外圍體)(3, 23)와, 상기 진동-전기변환부(2, 22)의 주위에 충진된 겔상 실리콘수지로 이루어지는 제1의 충진제(20)와, 상기 진동-전기변환부(2, 22) 및 상기 제1의 충진제(20)를 덮어 충진되어 상기 제1의 충진제(20)보다도 단단한 제2의 충진제(30)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동 검출기.