KR101171476B1 - 자기 수동 위치 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하우징을 형성하는 기부 플레이트(2)와 커버(9), 및 하우징 외부에서 이동할 수 있는 자석(13), 및 다수의 개별적인 전기 접촉부(4)를 구비하는 저항 회로(3), 및 자석의 운동 범위 내에 배치되고 공통 기부(8)에 의해서 상호 연결되며 벤딩 영역(8)과 접촉 영역(7)으로 구성되는 수개의 접촉 스프링 부재(5)를 포함하는 자기 수동 위치 센서(1)에 관한 것이다. 접촉 스프링 부재(5)는 저항 회로(3)의 접촉부(4)를 향하여서, 접촉 영역(7)이 자석으로부터 저항 회로(3)의 접촉부(4)에 대해 움직일 수 있으며, 최소한 2개의 접촉 스프링 부재(5)의 접촉 영역(7)은 저항 회로(3)의 각각의 개별적인 접촉부(4)에 할당된다. 2개의 인접한 접촉 스프링 부재(5a; 5b; 5c; 5d)는 기계적으로 상호 연결된다.

Description

자기 수동 위치 센서{MAGNETIC PASSIVE POSITION SENSOR}
본 발명의 주요 내용은, 하우징을 형성하는 기부 플레이트(base plate)와 커버, 및 하우징의 외측에서 이동가능한 자석을 구비하고, 하우징 내부에 배치되며 복수의 개별적인 전기 접촉부를 구비하는 저항 회로(resistance network)를 구비하고, 자석의 이동 범위 내에 배치되며 공통 기초 본체(common basic body)를 통해서 서로 연결되고 벤딩 영역(bending region)과 접촉 영역(contact region)을 포함하는 다수의 접촉 스프링 부재를 구비하며, 접촉 스프링 부재는 저항 회로의 접촉부에 대향되게 위치되어서, 접촉 영역이 자석에 의해서 저항 회로의 접촉부에 대해 움직일 수 있고, 최소한 2개의 접촉 스프링 부재의 접촉 영역이 저항 회로의 각각의 개별적인 접촉부에 할당되는 자기 수동 위치 센서에 관한 것이다.
이러한 위치 센서는 독일 특허 공보 DE 10 2004 004 102 B3으로부터 공지되어 있고, 현대의 차량의 연료 탱크의 레벨 측정 장치에서 사용된다. 위치 센서는 자석의 위치에 의존하여 전기적 신호를 발생시킨다. 저항 회로의 각각의 개별적인 접촉부 맞은편에 위치한 최소한 2개의 텅(tongue)의 제공은, 오염 입자가 부착될 경우에 상기 2개의 텅 중 최소한 하나가 접촉부와의 연결을 형성하는 것을 보장하기 위한 것이다. 위치 센서의 자기적 영향에 의해서, 접촉 스프링 부재에 영향을 주는 횡 방향 힘이 발생할 수 있다. 이것은 접촉 스프링 부재의 개별적인 텅의 측 방향 이동을 결과시킬 수 있고, 그 결과 개별적인 접촉부, 3개의 텅 또는 단지 하나의 텅이 각각의 접촉부와 연결된다. 단지 하나의 텅만이 접촉부와 연결될 경우, 더 이상 여분(redundancy)을 위한 제공은 없다. 사용 중의 어떠한 가능한 고장 또는 결함있는 표시를 방지하기 위해서, 위치 센서는 상응하게 시험되며, 결함있는 위치 센서는 폐기된다.
따라서, 본 발명은 각각의 경우에 자석의 대응하는 위치에 주어진 하나의 접촉부와 연결되는 최소한 2개의 텅에 의해서, 텅들이 저항 회로의 각각의 접촉부와 접촉할 경우에 파괴적인 자기 효과에 무관하게 여분을 위한 제공을 갖는 자기 수동 위치 센서를 제공하는 목적에 기초를 둔다.
상기 목적은, 각각의 경우에 2개의 인접한 접촉 스프링 부재들이 서로 기계적으로 연결되는 사실에 의해서 본 발명에 따라서 달성된다. 2개의 인접한 접촉 스프링 부재들 사이를 연결하는 배치의 경우, 그들이 배치되는 평면에서 자유롭게 움직이는 각각의 접촉 스프링 부재의 능력이 상당히 제한된다. 이러한 이동가능성의 제한은 그 동안 발생한 횡 방향의 힘들이 평면 내의 접촉 스프링 부재들을 더 이상 편향시키는 것을 결과시키지 못할 정도로 심하다. 그러나, 저항 회로의 접촉부의 방향으로 따라서 그들의 배치의 평면에 대해 수직한 방향으로 접촉 스프링 부재의 이동가능성은 여전히 어떠한 변동 없이 달성된다.
단순한 구성에서, 각 경우 접촉부에 할당된 2개의 접촉 스프링 부재는 서로 기계적으로 연결된다. 이러한 구성의 장점은, 2개의 접촉 스프링 부재들 사이의 연결이 접촉 스프링 부재가 배치되는 평면에 수직하며 마찬가지로 유효한 커플링을 결과시킨다는 점에 있다. 접촉 스프링 부재가 자석의 자기장에 의해서 저항 회로의 접촉부의 방향으로 편향되자마자, 비록 이것이 아직 이러한 크기의 차수의 자기장의 영향을 받지 않을지라도, 제2의 커플링된 접촉 스프링 부재의 약간의 편향이 연결에 의해서 이미 발생한다.
또 다른 구성에서는, 2개의 인접한 접촉 스프링 부재의 커플링이, 연결부가 2개의 접촉 스프링 부재들 사이에 배치되고 그들 각각이 각 경우 하나의 접촉부에 할당되도록 형성될 수 있다.
이에 대한 연결의 결과로서, 굽혀질 개별적인 접촉 스프링 부재를 인접한 접촉 스프링 부재에 너무 강하게 커플링되는 것을 막기 위해서, 접촉 스프링 부재가 그들의 벤딩 영역에서 서로 연결되는 것이 유리하다는 것이 입증되었다.
기초 본체로부터 2개의 접촉 스프링 부재들 사이의 연결부의 거리가 접촉 스프링 부재의 벤딩 영역의 길이의 절반보다 작으면, 저항 회로의 접촉부의 방향으로의 따라서 그들이 배치되는 평면에 수직한 방향으로의 접촉 스프링 부재의 이동가능성은 단지 약간만 영향을 받는다.
또 다른 구성에 따르면, 2개의 접촉 스프링 부재들 사이의 연결부가 접촉 영역에 배치되면, 접촉 스프링 부재는 서로 강하게 커플링된다.
연결부의 폭이 최소한 벤딩 영역의 폭만큼 크면, 2개의 접촉 스프링 부재들 사이의 연결의 충분한 강도가 제공된다.
연결은 다양한 방식으로 실현될 수 있다. 별도의 부품으로서, 바람직하게는 접촉 스프링 부재에 연결되는 웹(web)으로서 형성되면, 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 또 다른 구성에서는, 연결부는 접촉 스프링 부재가 본딩(bonding), 납땜(soldering), 플랜지-연결(flange-connecting) 또는 웹에 제공된 래칭 지점(latching point)으로의 후크 연결(hooking)에 의한 힘-끼워맞춤(force-fitting) 연결부 및/또는 형상-끼워맞춤(form-fitting) 연결부일 수 있다.
또 다른 유리한 구성에서는, 2개의 접촉 스프링 부재들 사이의 연결부가 상기 접촉 스프링 부재들과 일체로 연결된다는 사실에 의해서, 뒤이은 끼워맞춤을 갖는 연결부의 별도의 제조가 회피된다. 이러한 유형의 연결부는 2개의 접촉 스프링 부재들 사이의 연결부가 접촉 스프링 부재의 제조와 동시에 제조되는 장점을 가지며, 그 결과 추가적인 작업 단계가 필요하지 않다. 바람직하게는, 접촉 스프링 부재의 제조 및 연결은 에칭(etching), 스탬핑(stamping) 또는 레이저 절단(laser cutting)에 의해서 이루어질 수 있다.
또 다른 유리한 구성에 따르면, 연결부에 더해지는 횡 방향 힘에 의한 편향의 회피가, 접촉 스프링 부재가 이러한 편향에 반작용하는 구조체, 바람직하게는 L 프로파일 또는 U 프로파일을 그들의 벤딩 영역에서 갖는다는 사실에 의해서 지원될 수 있다. 접촉 스프링 부재의 벤딩 영역의 이러한 프로파일은 접촉 스프링 부재의 제조를 바로 뒤따르는 재형성 단계(reforming step)에 의해서 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 또한, 벤딩 영역의 구조체가 횡 방향 힘에 대해서 충분한 저항을 갖는다면, 각각의 경우에 2개의 접촉 스프링 부재들 사이의 연결부를 생략하는 것을 생각할 수 있다.
본 발명은, 텅들이 저항 회로의 각각의 접촉부와 접촉할 경우에 파괴적인 자기 효과에 무관하게 여분을 위한 제공을 갖는 자기 수동 위치 센서가 제공되는 효과가 있다.
본 발명은 예시적인 실시 형태를 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 도면에서:
도 1은 종래 기술에 따른 자기 수동 위치 센서를 도시하며,
도 2는 도 1에 도시된 자기 수동 위치 센서의 접촉 스프링 부재를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 자기 수동 위치 센서의 접촉 스프링 부재를 도시한다.
도 1의 자기 수동 위치 센서(magnetic passive position sensor)(1)는 바람직하게는 세라믹으로 제조된, 비전도성(nonconductive) 기부 플레이트(base plate)(2)를 포함한다. 저항 회로(3)는 수개의 개별적인 전기 접촉부(4)를 갖는 후막 기술(thick-film technology)을 사용하여 기부 플레이트(2)에 적용된다. 벤딩 영역(6) 및 접촉 영역(7)을 구비하는 접촉 스프링 부재(5)는 접촉부(4) 맞은편에 배치된다. 접촉 스프링 부재(5)들은 공통 기초 본체(8)에 의해서 서로 연결된다. 저항 회로(3)는 기부 플레이트(2)에 납땜된 금속성 커버(9)에 의해서 주위 환경으로부터 밀폐된다. 충진 레벨 센서(11)의 레버 암(10)은 커버(9)로부터 이격된 기부 플레이트(2)의 측부 맞은편에 배치되며, 충진 레벨 센서(11)는 연료 탱크(12)의 내부에 배치된다. 자석(13)이 레버 암(10)에 고정되어서, 레버 암(10)이 회전될 때 그것이 접촉부(4)의 영역을 브러싱하고, 그 결과 접촉 스프링 부재(5)가 접촉부(4)에 대해서 움직이며, 따라서 전기적 신호가 레버 암(10)의 회전 각도에 의존하여 발생되고, 상기 신호는 전기 라인(14)을 통해서 연료 탱크(12)로부터 평가 유닛으로 공급된다.
도 2는 위치 센서(1)의 상당히 확대된 도면을 도시한다. 양호한 도시를 위해서, 기부 플레이트(2) 상에 저항 네트워크의 접촉부(4)만이 도시된다. 기초 본체(8)를 구비한 접촉 스프링 부재(5)는 접촉부(4) 위에 배치된다. 더욱 우수한 편향을 위해서, 벤딩 영역(6)은 접촉 영역(7)보다 더욱 좁은 형상을 갖는다. 여분(redundancy)을 제공하기 위해서, 2개의 접촉 스프링 부재(5)가 항상 접촉부(4) 맞은편에 제공된다. 자석(13)은 기부 플레이트(2) 아래에 배치된다. 접촉 스프링 부재(5a-5d)는 자기장에 의해서 접촉부(4a, 4b)를 향해서 끌어 당겨진다. 각각 인접한 접촉 스프링 부재(5', 5'')는 이러한 영역에서 더욱 약한 효과를 갖는 자기장의 결과로, 접촉부(4', 4'')에 접촉함이 없이 단지 약간 편향된다. 횡 방향 힘에 의해서, 접촉 스프링 부재(5b)는 접촉부(4b)의 방향으로 편향된다.
도 3은 본 발명에 따른 위치 센서를 도 2에 도시된 시점으로 도시한다. 위치 센서는 접촉 스프링 부재(5)에 의해서 구별된다. 각각의 경우에 2개의 접촉 스프링 부재(5)는 그들의 벤딩 영역(6)의 웹(15)에 의해서 서로 기계적으로 연결된다. 기초 본체(8)와 같이, 웹(15)은 접촉 스프링 부재에 일체로 연결된다. 도 2에 도시된 바에 따라 횡 방향 힘이 발생하면, 웹(15)은 접촉 스프링 부재(5)가 바람직하지 않은 방식으로 편향되는 것을 방지한다. 따라서, 존재할 수 있는 어떠한 횡 방향 힘에도 불구하고 접촉 스프링 부재(5)는 그들에 맞은편 접촉부(4)와 연결된다.
1 : 자기 수동 위치 센서
2 : 기부 플레이트
3 : 저항 회로
4, 4a, 4b, 4', 4'' : 접촉부
5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5', 5'' : 접촉 스프링 부재
6 : 벤딩 영역
7 : 접촉 영역
8 : 기초 본체
9 : 커버
10 : 레버 암
11 : 충진 레벨 센서
12 : 연료 탱크
13 : 자석
14 : 전기 라인
15 : 웹

Claims (8)

  1. 하우징을 형성하는 기부 플레이트와 커버, 및 하우징의 외부에서 이동가능한 자석을 구비하고, 하우징 내부에 배치되며 수개의 개별적인 전기 접촉부를 구비하는 저항 회로를 구비하고, 자석의 이동 범위 내에 배치되며 공통 기초 본체를 통해서 서로 연결되고 벤딩 영역과 접촉 영역을 포함하는 다수의 접촉 스프링 부재를 구비하며, 접촉 스프링 부재는 저항 회로의 접촉부 맞은편에 위치되어서, 접촉 영역이 자석에 의해서 저항 회로의 접촉부에 대해 움직일 수 있고, 최소한 2개의 접촉 스프링 부재의 접촉 영역이 저항 회로의 각각의 개별적인 접촉부에 할당되는 자기 수동 위치 센서에 있어서,
    각각의 경우에 2개의 인접한 접촉 스프링 부재들(5a-5d)은 서로 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기 수동 위치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 경우에 접촉부(4a; 4b)에 할당된 2개의 접촉 스프링 부재(5a, 5b; 5c, 5d)는 서로 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기 수동 위치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 경우에 그들의 각각이 각각의 경우에 하나의 접촉부(4a; 4b)에 할당되는 2개의 인접한 접촉 스프링 부재(5b, 5c)는 서로 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기 수동 위치 센서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    접촉 스프링 부재(5a-5d)는 그들의 벤딩 영역(6)에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기 수동 위치 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    기초 본체(8)로부터 2개의 접촉 스프링 부재(5)들 사이의 연결부(15)의 거리는 접촉 스프링 부재(5)의 벤딩 영역(6)의 길이의 절반보다 작은 것을 특징으로 하는 자기 수동 위치 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    2개의 접촉 스프링 부재(5)들 사이의 연결부(15)는 벤딩 영역(6)의 폭과 최소한 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 수동 위치 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    2개의 접촉 스프링 부재(5)들 사이의 연결부(15)는 접촉 스프링 부재(5)에 연결되는 별도의 부품인 것을 특징으로 하는 자기 수동 위치 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    2개의 접촉 스프링 부재(5)들 사이의 연결부(15)는 상기 접촉 스프링 부재(5)와 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기 수동 위치 센서.
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