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KR100511143B1 - 내연기관의흡입관내의압력및온도검출장치 - Google Patents

내연기관의흡입관내의압력및온도검출장치 Download PDF

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KR100511143B1
KR100511143B1 KR10-1998-0708926A KR19980708926A KR100511143B1 KR 100511143 B1 KR100511143 B1 KR 100511143B1 KR 19980708926 A KR19980708926 A KR 19980708926A KR 100511143 B1 KR100511143 B1 KR 100511143B1
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우베 리프하르트
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연 기관의 흡입관 내의 온도와 압력을 검출하기 위한 장치에 관한 것이며, 온도 센서 및, 가능한 응력을 받지 않게 평가 회로와 함께 하나의 기판에 고정된 압력 센서는 공통의 하우징에 배치된다. 단순한 제조시에 상기 장치가 정확하게 온도를 검출하고 특히 매우 정확하게 압력을 측정할 수 있도록, 가압된 매체를 도입하기 위해, 하우징에 고정된 넥 부품 및, 기계적 응력을 디커플링하는 밀봉 접착부에 의해 상기 넥 부품과 기판에 연결된 어댑터가 제공된다.

Description

내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도 검출 장치{DEVICE FOR DETERMINING THE PRESSURE AND TEMPERATURE IN THE SUCTION PIPE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관의 흡입관 내의 압력과 온도를 검출하기 위한 장치에 관한 것이며, 온도 센서 및, 가능한 응력을 받지 않게 평가 회로와 함께 하나의 기판에 고정된 압력 센서가 공통의 하우징에 배치된다.
공통의 하우징 내에 온도 센서 및 압력 센서가 배치된 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도를 검출하기 위한 장치는 예컨대 독일 특허 제 28 51 716 C1 호에 공지되어 있다.
예컨대 독일 공개 특허 제 43 17 312 A1 호에 공지된 압력 센서와 온도 센서의 조합은 도 5에 도시되어 있다.
도 5에 도시된 압력 센서의 경우에 단일 칩 실리콘 압력 센서(도시되지 않음)가 사용되며, 이 센서는 센서 셀을 포함하는데 상기 센서 셀에서 압력은 다이어프램의 뒷면으로 도입되며 다이어프램의 전면에는 절대 압력을 측정하기 위해 기준 진공부가 제공된다. 압력 센서는 밀폐된 하우징(82) 내에 배치되며, 상기 하우징은 압력과 온도를 검출하기 위한 전체 장치의 하우징(80) 내에 배치된다. 또한 하우징(80)에는 커패시터를 갖는 프린트 회로 기판(83)이 배치되며, 상기 커패시터는 전자기적 호환성을 위해 필요하다. 프린트 회로 기판(83)은 하우징(80)에 형성된 넥(85)에 배치된 플랫 플러그 콘택트(84)에 연결되기 위해서도 사용된다.
압력 넥(88)에는 관형 플라스틱 부싱(87) 내에 주입된 NTC 저항 형태의 온도 센서(86)가 배치되며, 센서의 연결 라인은 NTC 와이어와 용접된 삽입 부품(90)에 의해 플랫 플러그 콘택트(84)에 도전성으로 연결된다.
압력과 온도를 검출하기 위한 상기와 같은 장치는 매우 복잡한 방법으로 제조될 뿐만 아니라, 예컨대 온도 센서(86) 및 압력 센서(82)의 연결 라인과, 프린트 회로 기판(83) 및 플랫 플러그 콘택트(84)와의 전기 접속은 완전히 조립된 상태에서 납땜 연결부에 의해 이루어져야 한다. 그리고 나서, 이 납땜 연결부에는 밀봉을 위해 접착제(89)가 부어져야(potted) 한다.
상기와 같은 장치의 경우, 온도 센서(86)가 플라스틱 부싱(87) 내에 배치됨으로써 많은 사용예에서 온도 센서(86)의 반응 시간이 너무 길다는 문제점이 있다.
또한 압력 센서의 전방 측면에 압력이 가해지는, 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도를 검출하기 위한 장치도 공지되어 있다. 실제 압력 센서는 글라스 베이스 위에 배치된다. 글라스 베이스와 압력 센서 사이에는 기준 진공부가 포함된다. 칩 형태의 압력 센서는 작은 틀에 의해 둘러싸이며 보호 겔에 의해 주변 영향으로부터 보호된다. 상기와 같은 장치는 고가이면서 부분적으로 복잡한 제조를 요구한다. 또한 하우징을 통해 전압 등이 아주 민감한 압력 센서에 전달되어 측정 결과를 부정확하게 할 수 있는 가능성도 배제될 수 없다.
도 1은 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도를 검출하기 위한 본 발명에 따른 장치의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 장치의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 장치의 넥 부품의 상세도 및, 온도 센서의 고정에 사용되고 넥 부품에 배치된 클립의 개략적인 평면도.
도 4는 절연 강화 접촉부를 도시하기 위해, 도 1에 도시된 본 발명에 따른 장치의 하우징의 부분 절단 평면도.
도 5는 종래 기술에 공지된, 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도를 검출하기 위한 장치를 도시한 도면.
따라서 본 발명의 과제는 서두에 언급한 방식의 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도를 검출하기 위한 장치를, 간단한 제조로 정확한 온도 측정, 특히 정확한 압력측정이 가능하도록 개선하는 것이다.
상기 과제는 서두에 설명한 방식의 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도를 검출하기 위한 장치에 있어서, 가압된 매체를 도입하기 위해, 하우징에 고정된 넥 부품이 제공되고, 기계적 응력을 디커플링하는 밀봉 접착부에 의해 기판과 상기 넥 부품에 연결된 어댑터가 제공됨으로써 해결된다.
넥 부품과 어댑터에 의해 압력 연결부가 두 부분으로 형성되면, 어댑터는 밀봉 접착부에 의해서만 기판과 넥 부품에 연결되므로, 기계적 응력이 최대한 차단되며, 예컨대 하우징이나 압력 연결부에 작용하는 응력이 압력 센서에는 전달되지 않기 때문에 상기 구성을 통해 압력 측정의 측정 정확성이 높아지는 것이 특히 장점이다. 또한 이런 비교적 간단한 기계적 구성에 의해 전체 장치가 쉽고 문제 없이 제조된다.
압력 센서가 고정되어 있는 기판은 기본적으로는 매우 다양한 유형과 방법으로 하우징에 고정될 수 있다. 압력을 매우 양호하게 디커플링할 수 있는 특히 바람직한 실시예에서 기판은 하우징 내에 단지 예정된 지지점에서만 접착된다. 이들 지지점은 압력 측정치의 정확성을 떨어뜨릴 수 있는 응력이 가능한 적게 압력 센서에 전달되도록 선택된다.
주변 영향에 대해 압력 센서를 보호하기 위해, 압력 센서 주위에 링을 배치하는 것이 바람직하며, 링과 압력 센서 사이의 공간은 내 화학 약품성 겔로 충전된다.
내 화학 약품성 겔로서는 플루오르 실리콘 겔이 특히 바람직한 것으로 증명되었다.
장치 내에서 온도 센서들의 배치와 관련해서는 마찬가지로 매우 다양한 실시예들이 가능하다. 측정하려는 매질에 온도 센서를 직접 커플링할 수 있도록 하나의 실시예에서 온도 센서는 넥 부품의 내부로 돌출하도록 상기 부품에 고정된다.
온도 센서의 특히 간단한 조립과 관련해서, 온도 센서의 연결 라인들이 넥 부품에 형성된 탄성 클립에 의해 넥 부품에 형성된 2 개의 조오(jaw)에 클램핑될 수 있는 것이 제시된다. 상기의 방식으로 온도 센서는 넥 부품에 매우 간단하게 조립되고 위치 설정될 뿐만 아니라, 클립에 의해 제공된 클램핑 연결에 의해 온도 센서의 연결 라인들이 손상 없이 고정될 수 있다.
온도 센서 및 그 연결 라인이 부식되거나, 또는 다른 주변 영향에 의해 손상되거나 침식되지 않도록 하기 위해, 바람직하게 온도 센서 및 그의 연결 라인들은 보호 래커(lacquer) 또는 보호 코팅으로 코팅된다.
바람직하게 이 보호 래커는 폴리에스테르이미드 래커이다.
특히 간단한 조립에 의해 얻어질 수 있는 양호한 접촉과 관련해서, 바람직하게 온도 센서의 연결 라인을 하우징 내에 배치되며 외부로 안내된 플러그 콘택트 핀과 접촉시키기 위해 절연 강화 접촉부(Insulation Displacement Contact)가 제공되는 것이 제시된다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점은 하기의 상세한 설명 및 실시예들의 도면의 대상이다.
도 1 내지 4에 도시된, 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도를 검출하기 위한 장치의 한 실시예는 하우징(10)을 포함하며 상기 하우징 내에는 기판(20), 예컨대 하이브리드가 접착 연결부(21)를 통해 고정된다.
기판(20)은 하우징(10)의 면 위에 전면으로 접착되지 않는데, 그 이유는 하우징에 작용하는 힘, 예컨대 하우징(10)의 뒤틀림, 또는 하우징을 나사 연결할 때 발생하는 힘을 기판(20)으로부터, 또한 기판에 배치된 압력 센서(30)로부터 격리시키기 위해서 이다.
따라서 기판(20)의 본딩 랜드 영역만, 즉 본딩 와이어들(22)이 접촉된 부분만이 리브(12)에 접착된다. 이에 반해 리브(12) 반대편 면에서 기판(20)은 단지 단일 지지점(13)에만 접착된다.
그러나 압력 센서(30)가 기판(20)에 고정된 지점에서 기판(20)은 자유로우므로(접착되어 있지 않으므로), 하우징(10)으로부터 어떠한 밴딩 모멘트도 기판(20)으로, 또한 기판에 배치된 압력 센서(30)로 전달될 수 없다. 기판(20)과 하우징(10) 사이의 접착 연결부는 본딩 전에 경화된다.
기판(20)에 배치된, 공지의 압력 센서(30)는 글라스 베이스 및 그 위에 배치된 실리콘 칩을 가지며, 예컨대 압전 저항식 저항 소자로 이루어진 휘트스톤 브리지가 상기 칩의 표면에 배치된다. 압력 검출을 위해 필요한 다이어프램은 실리콘 칩 뒷면의 에칭에 의해 제조된다. 실리콘 칩과 글라스 베이스는 진공 상태에서 연결되므로 이어서 에칭된 공동(cavern)도 진공 상태에 있다.
압력 센서(30)는 링(33), 예컨대 IC 링에 의해 둘러싸인다. 링(33)과 압력 센서(30) 사이의 공간(34)은 플루오르 실리콘 겔로 충전된다. 이 플루오르 실리콘 겔에 의해, 압력 센서(30)는 그 얇은 와이어 골드 본드와 함께 예컨대 가솔린 또는 농축 배기 가스와 같이 내연 기관 내에 존재하는 매체에 닿거나 접촉하는 것으로부터 확실히 보호될 수 있다. 이 때 링(33)은 플루오르 실리콘 겔의 외부에 대한 제한부로서, 또한 접착제와 같은 매체가 외부로부터 유입되는 것에 대한 보호부로서 작용한다.
하우징(10)의 하부 영역에는 접착 연결부(42)에 의해 하우징 부분(10)에 연결된 넥 부품(40)이 배치된다. 흡입관의 내부로 돌출해서 거기서 O 링(43)에 의해 밀봉된 넥 부품(40)에는 온도 센서(50), 예컨대 NTC 저항이 배치된다.
넥 부품(40)과, 기판(20) 위에 배치된 압력 센서(30) 사이에는 어댑터(60)가 배치된다. 어댑터(60)는 기계적 응력을 디커플링하는 밀봉 접착부(61)에 의해 기판(20)/하우징(10) 및 넥 부품(40)에 연결된다.
이 경우 하우징(10)에는 어댑터(60)를 고정하기 위해 제공된 지지면들(19)이 있다. 밀봉 접착부(61)에 의한 어댑터(60)의 고정은, 어댑터(60)가 하우징(10)의 지지면(19)에만 지지되도록, 또한 링(33) 주위의 접착 비드를 따라 기판(20)에 대해 일정한 접착 틈이 생김으로써 기판(20)이 응력에 대해 기계적으로 디커플링되도록 구현된다.
동시에 접착 비드는 링(33) 주위의 전기 도체 레일(도시 안됨)을 직접 커버하고 압력 센서(30)의 하우징 내에 압력 셀을 형성하고 밀봉하는 역할을 한다.
밀봉 접착부(61)에 의해, 기계적 응력, 압력 등이 기판(20), 특히 압력 센서(30)로 전달되는 것이 매우 효과적으로 방지된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 어댑터(60)의 높이는 조립된 상태에서 넥 부품(40)과 어댑터(60) 사이에 마찬가지로 접착 밀봉부(61)의 일정한 접착 틈이 형성되어, 넥 부품(40)으로부터 어댑터(60)에 전달될 수 있는 힘이 디커플링되도록 선택된다.
따라서 어댑터(60)는, 하우징(10)의 고정 및 압력 부하에 의해 생긴 힘이 하우징(10)과 넥(40) 사이에 낮은 탄성으로 형성된 접착 연결부(42)에 의해 흡수되는 동안, 압력 셀을 밀봉하기 위해서만 사용된다.
도 1, 3에 도시된 바와 같이 NTC 저항 형태의 온도 센서(50)는 넥 부품(40)에 형성된 탄성 클립(45)에 의해 고정된다. 클립(45)은 도 3의 하부 부분에서 미조립된 상태로 도시된다. 온도 센서(50)의 연결 라인(52)을 고정하기 위해, 온도 센서(50)의 연결 라인(52) 쪽 전방 영역에 멈춤 노즈(47)를 갖는 두 개의 조오(46)는 클립(45)에 배치된 멈춤 개구(48) 내에서 화살표(A)로 표시된 방향을 따라 가압되므로, 조오(46)에 형성된 클램핑면(49)이 온도 센서(50)의 연결 라인(52)에 접해서 이들을 넥 부품(40)에 형성된 조오(41)에 클램핑한다.
클립(45)은 넥 부품(40)을 밀봉하기 위한 O 링(43)이, 온도 센서(50)가 앞서 설명한 클립 연결에 의해 이미 넥 부품(40)에 고정되었을 때에만, 넥 부품(40) 위로 미끄러지도록 형성된다
약 90°의 각을 형성하는 온도 센서(50)의 연결 라인(52)들은 특히 도 1 및 도 4에 도시된 절연 강화 접촉부(55)에 의해 플러그 콘택트 핀(17)들에 도전 접속된다. 이를 위해 플러그 콘택트 핀(17)의 하부 영역은 V 형 개구(57)를 포함하며, 이 개구 내로 온도 센서(50)의 연결 라인(52)들이 압입된다.
온도 센서(50) 뿐만 아니라 그 연결 라인(52)도 폴리에스테르이미드 보호 래커로 코팅되므로, 이들은 외부로부터 온도 센서(50)와 그 연결 라인(52)에 작용하는 매체에 대해 보호될 뿐 아니라 특히 온도 센서의 바람직한 반응 시간이 달성될 수 있다.

Claims (9)

  1. 내연 기관의 흡입관 내의 압력과 온도를 검출하기 위한 장치로서, 온도 센서(50) 및, 가능한 응력을 받지 않게 평가 회로와 함께 하나의 기판(20)에 고정된 압력 센서(30)가 공통의 하우징(10) 내에 배치된 검출 장치에 있어서,
    가압된 매체를 도입하기 위해, 하우징(10)에 고정된 넥 부품(40)이 제공되고, 기계적 응력을 디커플링하는 밀봉 접착부(61)에 의해 기판(20)과 넥 부품(40)에 연결된 어댑터(60)가 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도 검출 장치,
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판(20)은 상기 하우징(10)내에 예정된 지지점(12, 13)에서만 접착되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도 검출 장치.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 압력 센서(30) 주위에는 링(33)이 배치되며, 상기 링(33)과 상기 압력 센서(30) 사이의 공간(34)은 내 화학 약품성 겔로 충전되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 내 화학 약픔성 겔이 플루오르 실리콘 겔인 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서(50)는 넥 부품(40) 내부로 돌출되도록 상기 넥 부품에 고정되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도검출 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 온도 센서(50)의 연결 라인(52)은 넥 부품(40)에 형성된 탄성 클립(45)에 의해, 넥 부품(40)에 형성된 2 개의 조오(41)에 고정되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도 검출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 온도 센서(50) 및 그 연결 라인(52)들긴 보호 래커 또는 보호 코팅으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도 검출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 보호 래커는 폴리에스테르아미드 래커인 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도 검출 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서(50)의 연결 라인(52)을, 하우징(10) 내에 배치되고 외부로 안내되는 플러그 콘택트 핀(17)과 접촉시키기 위해 절연 강화 접촉부(55)가 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡입관 내의 압력 및 온도 검출 장치.
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