KR100583546B1 - 회전 센서 - Google Patents

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Abstract

사출 성형 부재로서 제조된 링 자석(11) 및 링 자석(11)을 포지티브 결합 방식으로 수용하는 금속 부싱(12)을 포함하는, 회전 소자 위에 배치되는 펄스 트랜스듀서를 구비한 회전 각도- 또는 회전 속도 센서에서, 링 자석(11)과 회전 소자(10) 사이에 제조 기술적으로 바람직한 견고한 연결을 위해, 링 자석(11)의 제 1 링 부분(111)은 부싱(12) 위에 수용되고, 제 2 링 부분(112)은 압입 끼워맞춤에 의해 회전 소자(10) 위에 배치된다. 부싱(12)은 링 자석(11)으로부터 정면측으로 돌출하는 부싱 부분(121)의 영역에서 회전 소자(10) 위에 고정되고, 부싱(12)과 제 1 링 부분(111) 사이의 포지티브한 결합은 부싱(12)의 외부 둘레에 있는 형상 소자(13,14)에 의해 제조되고, 상기 부싱 위로 링 자석(11)이 사출성형 된다.
사출 성형 부재, 링 자석, 금속 부싱, 회전 소자, 펄스 트랜스듀서, 회전 각도, 회전 속도 센서, 형상 소자

Description

회전 센서{Rotation sensor}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른, 회전 소자, 특히 모터 구동장치의 축 위에 있는 펄스 트랜스듀서를 가진 회전 센서에 관한 것이다.
이하에서, 회전 센서라는 용어는, 흔히 둘레 방향으로 교대하는 N극과 S극을 가진, 고정형 홀 센서 또는 회전형 링 자석으로 구현되는 회전 속도 또는 회전 각도 측정기와 동의어로 사용된다. 아날로그 홀 센서에 의해서 회전 각도가, 그리고 디지털 홀 센서에 의해서는 회전 속도가 직접 측정된다. 회전 속도 또는 회전 각도로부터는 다시 회전 거리 또는 행정 거리와 같은 다른 측정값들을 유도할 수 있다.
상기 종류의 공지된 회전 센서(EP 0 821 240 A1)는 롤러 베어링 내에 배치되고, 펄스 트랜스듀서는 축에 회전 불가능하게 연결된 베어링 내부 링 위에 배치되어 있고 펄스를 무접촉적으로 감지하는 픽업은 롤러 베어링의 고정 외부 링에 고정되어 있다. 플라스토페라이트(Plastoferrit)로 제조된 펄스 트랜스듀서의 링 자석은 둘레에 걸쳐 연속되는 N 및 S극을 가진 중공 자석 바디를 포함하고, 회전시 고정점과 관련하여 자기장의 변화를 일으킨다. 상기 자기장의 변화는 고정 픽업에 의해 전기 신호로 변환된다. 펄스 트랜스듀서를 롤러 베어링의 내부 링에 고정하기 위해서 링 자석은 얇은 박판 슬리브로 구현된 금속 부싱 위에 회전 불가능하게 놓여 있는데, 이것은 슬리브 가장자리를 중공 실린더형 자석 바디의 링형의 정면으로 크림핑 함으로써 달성된다. 박판 슬리브는 롤러 베어링의 내부 링의 외부 표면 위로 압입 끼워맞춤 된다.
마찬가지로 공지된 서두에 언급한 종류의 회전 센서(EP 0 601 228 B1)에서는 펄스 트랜스듀서의 링 자석은, 분말로 제공되는 자화 가능한 입자 및 열 가소성 재료로 된 결합제로 제조될 수 있다. 이 경우 자화 가능한 입자로 된 분말의 분량은 최대한 크게 선택됨으로써 사출 성형법으로 성형된 링 자석은 픽업에서 최대한 명확한 신호를 일으킬 수 있다. 그러나 이로 인해 자석 바디는 취성을 띄게 되고, 따라서 자석 바디는 구동 모터 축의 직경과 함께 슬라이딩 시트를 이루는 내경을 갖고, 자석 바디는 축과 접착된다. 따라서 접착제는 용매 및/또는 기타의 화학 약품을 함유하고 고화에 장시간이 필요하다는 점이 단점이다.
중공 실린더형 자석 바디가 축에 접착되는 것을 방지하기 위해, EP 0 601 228 B1에서는 이미, 회전 모멘트를 축으로부터 중공 실린더형 자석 바디로 전달하기 위해 축과 함께 쌍으로 압입 끼워맞춤을 형성하는 지지 부재를 사용하는 것이 제안된다. 이러한 전달은 포지티브하게 작용하는 수단에 의해, 예컨대 자유 단부에 축방향으로 돌출한 후크를 구비하고 중공 실린더형의 자석 바디 내에 제공된 홈을 통해 뻗어 있는 암들에 의해 이루어진다. 상기 지지 부재는 열가소성 플라스틱 재료로 암 및 후크와 일체형으로 사출성형 된다.
청구항 제 1 항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 회전 센서는, 접착시 발생하는 제조 문제점이 방지되고 펄스 트랜스듀서가 제조 기술적으로 간단하게 제조될 수 있다는 장점을 갖는다. 압입 끼워맞춤은 회전 소자 위에 링 자석이 가능한 정확하게 배향되도록 하고, 금속 부싱은 회전 소자와 링 자석의 확실한, 회전 불가능한 연결을 제공하며, 상기 연결은 링 자석으로부터 돌출하는 부싱 부분에서 제조 기술적으로 바람직한 방식으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 예컨대 지지된 축으로 형성된 회전 소자와 금속 부싱 사이에는 헐거운 끼워맞춤이 제공되고, 이로써 조립시 축상의 지지 위치가 손상되지 않는다. 전체 회전 센서가 지지 위치를 통해 삽입될 필요가 없을 경우에는, 이행 또는 압입 끼워맞춤이 이용될 수 있다.
링 자석으로부터 돌출하는 부싱 부분 내부에서 부싱과 회전 소자의 견고한 연결 및 금속 부싱 둘레에 형상 소자의 형성이 여러가지 방법으로 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 부싱 부분을 회전 소자 위에 고정하는 것은 가압 - 저항 용접, 즉 핫 스테이킹(hot staking)에 의해 이루어지고, 이때 부싱 부분에 방사 방향으로 배치된 전극에 의해 인장력 및 전류가 부싱 부분으로 가해진다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 부싱 부분과 회전 소자 사이의 연결은 부싱 부분을 회전 소자 위에 넌포지티브하게 가압함으로써 또는 부싱 부분과 회전 소자 사이의 포지티브한 결합에 의해 이루어진다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 금속 부싱과 링 자석 사이에 포지티브한 결합을 형성하기 위해 형상 소자는 금속 부싱의 둘레에 널링, 축방향 홈 또는 노치 톱니 등으로 구현된다.
도 1은 도 2의 화살표 Ⅰ 방향으로 본 회전 센서의 펄스 트랜스듀서의 정면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도.
도 3은 도 4에 있는 화살표 Ⅲ의 방향으로 본 변형된 펄스 트랜스듀서의 정면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도.
도 5 내지 도 8은 각각 펄스 트랜스듀서의 추가 실시예에 따른 도 4와 유사한 도면.
본 발명은 도시된 실시예의 도면에 의해 하기의 상세한 설명에서 상세히 설명된다.
도 1 및 2에 정면도 및 단면도로 도시된 회전 센서용 펄스 트랜스듀서는 모터 구동 장치의 회전 소자(10), 본 실시예에서는 자동차의 윈도우 리프터용 전기 모터의 구동축 위에 고정되어 있다. 이 펄스 트랜스듀서는 플라스토페라이트를 사용하여 사출성형 부재로서 제조된 링 자석(11)을 갖고, 상기 자석은 둘레를 따라 교대하는 N극과 S극을 갖고 있다. 그리고 펄스 트랜스듀서는 회전 불가능하게 그리고 축방향으로 이동 불가능하게 회전 소자(10)와 연결되어 있다. 이를 위해 링 자석(11)의 제 1, 축방향 링 부분(111)은 금속 부싱(12) 상에 포지티브 결합 방식으로 수용되고, 더 작은 내경을 가진 제 2 링 부분(112)은 압입 끼워맞춤에 의해 회전 소자(10) 위로 끼워진다. 부싱과 제 1 링 부분(111) 사이의 포지티브한 결합은 부싱(12)의 외부 둘레 위에 가공된 또는 내부로 가공된 형상 소자에 의해 이루어지고, 링 자석(11)은 사출성형 몰드 내에 금속 부싱(12)의 배치에 의해 상기 형상 소자 위에 사출 성형된다.
도 2에는 형상 소자에 대한 두 실시예가 도시되어 있다. 단면도의 좌측 절반에서는 형상 소자가 적어도 하나의 축방향 홈(13)을 가지며, 바람직하게 다수의 축방향 홈(13)이 금속 부싱(12)의 둘레를 따라 분포 배치된다. 도 2의 우측 대칭 절반에서는, 형상 소자가 외부 톱니(14)로 형성되어 있다. 형상 소자가 널링으로 구현되는 것도 가능하다. 금속 부싱(12)의 축방향 부싱 부분(121)은 링 자석(11)으로부터 돌출하고 상기 부싱 부분(121)은 회전 소자(10) 위에 축방향 및 방사 방향으로 이동 불가능하게 고정되어 있다.
도 2의 실시예에서는, 부싱 부분(121)이 가압 - 저항 용접(hot-staking)에 의해 회전 소자(10)에 고정되고, 이 경우 상기 부싱 부분(121)에 방사 방향으로 배치된 전극(15)에 의해 인장력 및 전류가 상기 부싱 부분(121)으로 가해진다.
도 3 및 4에 도시된 실시예에서는, 부싱 부분(121)의 정면(122)을 회전 소자(10)에 용접함으로써 부싱 부분(121)이 회전 소자(10)에 고정된다. 도 3 및 4의 실시예에서는 총 세 개의 용접시임(16)이 부싱 부분(121)의 둘레에 걸쳐 균일하게 분포 배치되어 있으나, 용접시임(16)의 수는 요구되는 결합의 강도에 따라 변할 수 있다.
도 5에 따른 펄스 트랜스듀서의 실시예에서는, 부싱 부분(121)이 회전 소자(10)에 넌 포지티브하게 가압됨으로써 부싱 부분(121)이 회전 소자(10)에 고정된다. 이를 위해, 도 5의 좌측 대칭 절반에 도시되어 있는 것처럼, 점 또는 면으로 작용하는 가압력(F)이 방사 방향으로 부싱 부분(121)에 가해진다. 도 5의 우측 대칭 절반에 도시된 것처럼, 부싱 부분(121)이 노치에 의해 회전 소자(10)에 가압될 수 있고, 이를 위해 부싱 부분(121)의 환형 정면(122) 내로 노치(17)가 가압 또는 가격된다.
도 6에 따른 펄스 트랜스듀서의 실시예에서는, 부싱 부분(121)이 둘러싸는 크림핑 연결부에 의해 부싱 부분(121)이 회전 소자(10)에 가압되고, 상기 연결부에서 부싱 부분(121)의 자유 단부는 회전 소자(10) 내로 가공된 환형 홈(18) 내로 크림핑된다.
도 7에 도시된 펄스 트랜스듀서의 실시예에서는, 부싱 부분(121)이 둘러싸는 비드 연결부(bead connection)에 의해 회전 소자(10)에 가압되며, 상기 연결부에서 부싱 부분(121)으로부터 둘레에 걸쳐 분포된 방사 방향으로 가압되거나 또는 쐐기 고정된 다수의 비드(19)가 회전 소자(10)에 가공된 링 홈(18) 내로 압입 끼워맞춤 된다.
도 8에 도시된 펄스 트랜스듀서의 실시예에서는, 부싱 부분(121)이 포지티브한 결합에 의해 회전 소자(10)에 고정된다. 포지티브한 결합은 재차 크림핑 연결부에 의해 이루어지고, 상기 연결부에서 부싱 부분(121)의 자유 단부가, 시컨트(secant)로 구현된 적어도 하나의 면(20)을 가진, 회전 소자(10) 내로 천공된 부분 내로 크림핑 된다. 도 8의 실시예에서는 상기 부분은 사각형으로 형성되고, 따라서 총 네 개의 서로 직각으로 배향된 면(20)이 회전 소자(10)에 제공된다.
도 6 - 8의 실시예에서는, 링 자석(11)과 금속 부싱(12)의 부싱 부분(121) 사이의 포지티브한 결합의 도시가 생략되어 있다. 그러나 이것은 도 1 - 5의 실시예에서와 같은 형태로 제공된다.

Claims (11)

  1. 특히 플라스토페라이트를 사용하여 사출 성형 부재로 제조된 링 자석(11), 및 상기 링 자석(11)을 포지티브 결합 방식으로 수용하는 금속 부싱(12)을 포함하고, 상기 금속 부싱은 회전 소자(10) 위에 동축으로 삽입되어 상기 소자에 방사 방향 및 축방향으로 이동 불가능하게 고정되어 있는, 회전 소자(10), 특히 모터 구동 장치의 축 위에 배치된 펄스 트랜스듀서를 구비한 회전 센서에 있어서,
    상기 링 자석(11)의 제 1 링 부분(111)은 부싱(12) 위에 수용되고, 더 작은 내경을 갖는 제 2 링 부분(112)은 압입 끼워맞춤에 의해 회전 소자(10) 위에 배치되며, 부싱(12)과 제 1 링 부분(111) 사이의 포지티브한 결합은 부싱(12)의 외부 둘레에 가공된 형상 소자(13,14)에 의해 이루어지고, 상기 형상 소자 위로 링 자석(11)이 압출되며, 상기 부싱(12)은 링 자석(11)으로부터 정면측으로 돌출하는 부싱 부분(121)의 영역 내에서 상기 회전 소자(10)에 고정되는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부싱(12)과 상기 회전 소자(10) 사이에 헐거운 끼워맞춤이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부싱 부분(121)은 압축 - 저항 용접(핫 스테이킹;hot staking)에 의해 회전 소자(10)에 고정되며, 상기 부싱 부분에 방사 방향으로 배치된 전극(15)에 의해 인장력 및 전류가 부싱 부분(121)에 가해지는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 회전 소자(10)에 상기 부싱 부분(121)의 정면(122)을 적어도 점 용접함으로써 상기 부싱 부분(121)이 회전 소자(10)에 고정되는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부싱 부분(121)을 회전 소자(10)에 고정하기 위해 상기 부싱 부분(121)이 넌 포지티브하게 회전 소자(10) 위에 가압되는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 가압은 부싱 부분(121)의 링형 정면(122) 내로 가압 또는 가격된 노치(17)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 가압은 부싱 부분(121)을 둘러싸는 비드 연결부에 의해 이루어지고, 상기 연결부에서 부싱 부분(121)으로부터 그 둘레에 걸쳐 분포되어 방사 방향으로 가압된 비드(19)가 회전 소자(10) 내로 가공된 링 홈(18)으로 압입 끼워맞춤 되는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 가압은 크림핑 연결부에 의해 이루어지고, 상기 연결부에서 부싱 부분(121)의 자유 단부가 회전 소자(10) 내로 가공된 링 홈(18)으로 크림핑 되는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부싱 부분(121)은 포지티브한 결합에 의해 회전 소자(10)에 고정되는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 포지티브한 결합은 크립핑 연결부에 의해 이루어지고, 상기 연결부에서 부싱 부분(121)의 자유 단부가 시컨트로서 구현된 적어도 하나의 면(20)을 가진 회전 소자(10)의 천공된 부분 내로 크림핑되는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 금속 부싱(12)과 링 자석(11)의 제 1 링 부분(111) 사이의 포지티브 결합을 형성하기 위한 형상 소자는 널링, 축방향 홈(13) 또는 노치 톱니(14) 등으로 구현되는 것을 특징으로 하는 회전 센서.
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