KR101755132B1 - 회전각도 검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전각도 검출장치에 관한 것으로, 하우징(11) 내에 배치되며 자석(23)이 부착된 회전체(21)와, 상기 하우징(11)을 관통하여 상기 회전체(21)의 일측에 연결되는 회전축(25)과, 상기 하우징(11) 내에 배치되며 상기 회전체(21)에 부착된 자석(23)과 반대 극성을 갖도록 자석(29)이 부착되어 상기 회전체(21)가 회전될 때 함께 회전되어 자속의 변화를 유도할 수 있는 연동체(27)와, 상기 회전체(21)와 연동체(27) 사이를 차폐하여 상기 연동체(27)에 수분 유입이 방지되도록 상기 하우징(11)에 구비되는 차폐막(30)을 포함한다.
본 발명은 외부 수분유입을 근본적으로 차단할 수 있고 별도의 실링부품을 필요로 하지 않으면서 작동 신뢰성이 확보되는 이점이 있다.

Description

회전각도 검출장치{APPARATUS FOR DETECTING ROTATION ANGLE}
본 발명은 회전각도 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자석을 이용한 회전각도 검출장치에 관한 것이다.
회전각도 검출장치는 주로 차량의 스티어링의 회전각도나 회전토크의 검출, 전자식 가속페달의 답량 제어 등에 사용된다.
회전각도 검출장치는 회전체에 고정한 자석이 회전할 경우 저항소자에 단속적으로 자계가 가해지는 구조를 적용하여 자석이 저항소자를 통과한 횟수 즉, 회전수를 검출한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 회전각도 검출장치(1)는 회전체(3) 및 저항소자(5)를 하우징(7) 내에 배치하고 회전체(3) 및 저항소자(5)의 실링을 위한 오링, 오일 씰 등의 실링 부품(9)을 회전체(3) 주변에 부착하고 있다.
실링 부품(9)은 회전체(3) 및 저항소자(5)에 빗물과 같은 외부 수분이 유입될 경우 회전각도 검출장치(1)가 제 성능을 발휘하지 못하고 오작동하게 되는 문제를 방지하기 위한 것이다.
그런데 종래의 회전각도 검출장치(1)는 오히려 실링 부품에 의해 부하가 많이 걸리고 회전체(3)가 회전이 잘되지 않는 오작동 문제가 발생할 수 있다. 회전각도 검출장치의 오작동은 자칫 대형사고를 유발할 수 있다.
본 발명의 목적은 외부 수분유입을 근본적으로 차단할 수 있고 별도의 실링부품을 필요로 하지 않아 회전체의 회전이 원활하며 작동 신뢰성이 우수한 회전각도 검출장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 하우징 내에 배치되며 자석이 부착된 회전체와 상기 하우징을 관통하여 상기 회전체의 일측에 연결되는 회전축과 상기 하우징 내에 배치되며 상기 회전체에 부착된 자석과 반대 극성을 갖도록 자석이 부착되어 상기 회전체가 회전될 때 함께 회전되어 자속의 변화를 유도할 수 있는 연동체와 상기 회전체와 연동체 사이를 차폐하여 상기 연동체에 수분 유입이 방지되도록 상기 하우징에 구비되는 차폐막을 포함한다.
상기 회전체에 부착된 자석은 상기 회전체의 둘레방향을 따라 N극과 S극이 교대로 반복되게 복수 개가 부착되며, 상기 연동체에 부착된 자석은 상기 연동체의 둘레방향을 따라 상기 회전체에 부착된 자석과 반대 극성을 갖도록 대응되는 위치에 부착될 수 있다.
상기 차폐막에 상기 연동체의 위치를 잡아주고 회전 가능하게 하는 지지돌부가 형성되고, 상기 연동체에 상기 지지돌부가 삽입되는 요입홈부가 형성될 수 있다.
상기 연동체의 자속의 변화를 감지하는 저항소자와 상기 저항소자의 신호를 처리하여 상기 연동체의 회전각도에 대한 신호를 출력하는 처리회로를 더 포함할 수 있다.
상기 차폐막에 상기 연동체가 상기 차폐막에 밀착되는 것을 방지하고 상기 저항소자와 상기 처리회로의 전기적 접촉신호를 높이기 위한 탄성부재가 구비될 수 있다.
본 발명은 자석이 부착된 회전체를 회전시키면 서로 인력이 작용하는 연동체가 함께 회전되어 자속의 변화를 유도하는 구조이고, 회전체와 연동체 사이는 차폐막으로 차폐하여 연동체로 외부 수분 유입이 근본적으로 차단되는 구조이다.
따라서, 외부 수분 유입 방지를 위한 별도의 실링 부품을 필요로 하지 않아 회전체의 회전이 원활하고, 수분 유입이 차단된 위치에서 회전체가 회전될 때 연동체가 함께 회전되어 자속의 변화를 유도할 수 있으므로 수분 유입에 따른 오작동 문제를 해결할 수 있고 작동 신뢰성도 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 회전각도 검출장치를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 회전각도 검출장치의 실시예를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 회전각도 검출장치의 회전체, 연동체에 자석이 부착된 모습을 보인 도면.
도 4는 본 발명의 회전각도 검출장치의 회전체, 연동체에 자석 부착시 부착되는 위치가 일치되는 경우와 어긋날 경우의 상태를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 회전각도 검출장치의 다른 실시예를 보인 도면.
도 6은 본 발명의 회전각도 검출장치로 회전각도를 검출하는 원리를 보인 도면.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 회전각도 검출장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(11) 내에 배치되며 자석(23)이 부착된 회전체(21)와 하우징(11)을 관통하여 회전체(21)의 일측에 연결되는 회전축(25)과 하우징(11) 내에 배치되며 회전체(21)에 부착된 자석(23)과 반대 극성을 갖도록 자석(29)이 부착되어 회전체(21)가 회전될 때 함께 회전되어 자속의 변화를 유도할 수 있는 연동체(27)와, 회전체(21)와 연동체(27) 사이를 차폐하는 차폐막(30)을 포함한다.
하우징(11)은 대략 원통형상으로 형성되며, 내부에 회전체(21) 및 연동체(27)가 배치되는 수용공간(12)이 형성되고 하부에 회전축(25)이 삽입되는 삽입공(13)이 형성된다. 삽입공(13)에는 베어링(15)이 배치되어 회전축(25)의 원활한 회전이 가능하도록 한다.
하우징(11)은 내부에 회전체(21), 연동체(27)의 배치가 용이하도록 하부몸체(11a)와 상부몸체(11b), 상부커버(11c)의 세 부분이 결합되어 형성될 수 있다. 하부몸체, 상부몸체, 상부커버는 나사결합 등 밀폐력을 갖는 다양한 방법으로 결합될 수 있다.
회전체(21)는 원판형상으로 형성되며 회전축(25)과 연결되어 회전축(25)이 회전할 때 회전축(25)과 일체로 회전된다. 회전체(21)는 연동체(27)를 회전시키기 위한 것이다.
회전축(25)은 차량의 스티어링이나 가속페달 등과 전기적으로 연결되어 스티어링이 회전하는 양과 동일하게 회전하거나 가속페달을 밟는 양에 따라 회전속도가 조절될 수 있다.
연동체(27)는 회전체(21)와 대응되는 원판형상이다. 연동체(27)는 자석(29)이 부착되어 회전체(21)가 회전할 때 함께 연동되어 회전할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 자석(23)은 회전체(21)의 둘레방향을 따라 N극과 S극이 교대로 반복되게 복수 개가 부착되고, 회전체(21)에 부착된 자석(23)과 대응되게 연동체(27)에도 자석이 부착된다. 연동체(27)에 부착된 자석(29)은 연동체(27)의 둘레방향을 따라 회전체(21)에 부착된 자석(23)과 반대 극성을 갖도록 대응되는 위치에 부착된다.
회전체(21)에 부착된 자석(23)과 반대 극성을 가지도록 연동체(27)에 자석이 부착되면 서로 인력이 작용하여 회전체(21)의 회전시 연동되어 연동체(27)가 함께 회전될 수 있다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 회전체(21)에 N극과 S극이 교대로 반복되게 복수 개가 부착되며, 연동체(27)에도 N극과 S극이 교대로 반복되게 복수 개가 부착된다. 그리고 연동체(27)에 부착되는 자석(29)은 회전체(21)의 N극과 마주보는 위치에는 S극이 부착되고 회전체의 S극과 마주보는 위치에는 N극이 부착되어 자석(23,29) 간 서로 인력이 작용하도록 한다.
회전체(21)에 부착된 자석(23)과 연동체(27)에 부착된 자석(29) 간에 서로 인력이 작용해야 회전체(21)가 회전될 때 연동체(27)가 함께 회전될 수 있다.
회전체(21) 및 연동체(27)에 자석(23,29)을 부착시 반대 극성으로 마주보게 부착하고 위치가 일치되어야 한다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 회전체(21)에 부착된 자석(23)과 연동체(27)에 부착된 자석(29)의 반대 극성이 서로 일치하지 않고 어긋나면 같은 극성으로 인해 척력이 작용하게 되고 회전체(21)가 회전될 때 연동체(27)가 동일한 속도로 함께 회전되지 않는다.
회전체(21) 및 연동체(27)에 부착되는 자석의 개수는 자석의 세기와 장착조건에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
차폐막(30)은 회전체(21)와 연동체(27) 사이를 차폐하여 연동체(27)에 수분 유입이 방지되도록 한다. 구체적으로, 차폐막(30)은 하우징(11)의 수용공간(12)을 제1수용공간(12a)과 제2수용공간(12b)의 두 부분으로 분할하여 회전체(21)와 연동체(27) 사이를 차폐한다.
하우징(11)의 제1수용공간(12a)에 회전체(21)가 배치되고, 제2수용공간(12b)에 연동체(27)가 배치되며 제1수용공간(12a)과 제2수용공간(12b)은 차폐되어 삽입공(13)을 통해 제1수용공간(12a)으로 인입된 수분은 제2수용공간(12b)으로 침투하지 못하도록 된다.
본 실시예에서 제1수용공간(12a)과 제2수용공간(12b)은 하부몸체(11a)와 상부몸체(11b), 상부커버(11c)의 세 부분의 결합에 의해 형성되는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니고 제조과정에서 한 몸체로 된 하우징(11)에 구비되도록 구성할 수도 있다.
연동체(27)가 제2수용공간(12b)에 배치되고, 회전체(21)가 제1수용공간(12a)에 배치되어도 회전체(21)에 부착된 자석(23)과 연동체(27)에 부착된 자석(29)의 인력에 의해 회전체(21)가 회전될 때 연동체(27)가 함께 회전되어 자속의 변화를 유도할 수 있다.
차폐막(30)에 연동체(27)의 위치를 잡아주고 회전 가능하게 하는 지지돌부(30a)가 형성된다. 그리고 연동체(27)에는 차폐막(30)의 지지돌부(30a)가 삽입되는 요입홈부(27a)가 형성된다. 지지돌부(30a)와 요입홈부(27a)는 연동체(27)를 회전체(21)와 대응되는 위치에서 지지하여 연동체(27)의 원활한 회전이 가능하도록 한다.
지지돌부(30a)와 요입홈부(27a)의 형상은 연동체(27)의 위치를 잡아주면서 회전 가능한 형상이면 다양한 형상이 적용될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 차폐막(30)에는 연동체(27)가 차폐막(30)에 밀착되는 것을 방지하기 위한 탄성부재(31)가 구비된다. 차폐막(30)에 연동체가 밀착되는 경우 연동체(27)의 원활한 회전이 어려울 수 있으므로 탄성부재(31)를 구비하여 연동체(27)를 차폐막(30)에서 소정간격 이격시켜 원활한 회전이 가능하도록 한다.
차폐막(30)에는 탄성부재(31)를 지지하는 안착홈부(30b)가 형성되고, 대응되는 연동체(27)의 대응되는 위치에는 지지홈부(27b)를 형성하여 연동체(27)가 차폐막(30)의 상부에서 회전 가능하면서도 안정적으로 배치할 수 있다. 탄성부재(31)는 스프링이 사용될 수 있다.
또한, 탄성부재(31)는 후술할 저항소자(33)와 처리회로(37)의 전기적 접촉신호를 높이기 위해 구비된다. 탄성부재(31)가 연동체(27)를 상부로 밀어올리므로 저항소자(33)와 처리회로(37)의 접촉력이 좋아지고 회전각도 검출장치(10)의 작동 신뢰성이 높아진다.
연동체(27)의 자속의 변화를 감지하는 저항소자(33)와 저항소자(33)의 신호를 처리하여 연동체(27)의 회전각도에 대한 신호를 출력하는 처리회로(37)를 더 포함할 수 있다.
저항소자(33)는 연동체(27)의 상면 일측에 부착되고, 처리회로(37)는 연동체(27)의 상부에 배치된 고정체(35)에 구비된다. 연동체(27)의 회전에 따라 저항소자(33)가 처리회로(37)에 접촉되고 그에 따라 자속의 변화에 따른 회전각도를 측정할 수 있다.
또는, 연동체(27)에 저항소자(33)를 부착시키고 그 부근에 배치한 처리회로(37)에 의해 연동체(27)의 회전각도를 측정할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 처리회로(37)는 저항소자(33)가 감지한 자속의 변화량을 전압으로 발생하여 회전각도를 검출할 수 있다.
이하 본 발명의 작용을 설명한다.
본 발명의 회전각도 검출장치는 회전축(25)이 차량의 스티어링이나 가속페달 등과 전기적으로 연결되어 스티어링이 회전하는 양과 동일하게 회전하거나 가속페달을 밟는 양에 따라 회전속도가 조절된다.
예를 들어, 사용자가 차량의 가속페달을 밟으면 회전축(25)이 회전하게 되고, 회전축(25)의 회전은 회전축(25)과 일체로 연결된 회전체(21)를 회전시키고, 회전체(21)의 회전은 자석에 의해 서로 인력이 작용하는 연동체(27)를 회전시킨다.
연동체(27)의 회전은 자속을 발생시키고 회전속도에 따라 자속의 변화를 유도한다. 자속의 변화는 저항소자(33)가 감지하며 저항소자(33)가 감지한 자속의 변화량은 저항소자(33)와 전기적으로 접촉되는 처리회로(37)가 전압으로 발생하여 회전각도를 검출한다.
이때, 회전체(21)는 하우징(11)의 제1수용공간(12a)에 배치되고 연동체(27) 및 저항소자(33), 처리회로(37)는 제2수용공간(12b)에 배치되며, 제1수용공간(12a)과 제2수용공간(12b)은 차폐된 구조이므로 회전축(25)을 설치하기 위한 삽입공(13)으로 수분 및 이물질이 유입되더라도 연동체(27) 및 저항소자(33), 처리회로(37)에 수분 유입이 차단되므로 오작동 되는 문제는 발생하지 않는다.
또한, 회전체(21)가 연동체(27)를 회전시키는 과정에서 자석의 인력을 이용하므로 회전체(21)와 연동체(27) 사이를 차폐막(30)으로 차폐하더라도 회전체(21)의 회전과 동일하게 연동체(27)를 회전시킬 수 있어 작동 신뢰성이 확보될 수 있다.
특히, 회전체(21)에 N극과 S극이 교대로 반복되게 배치되는 구조, 연동체(27)에는 회전체(21)에 부착된 자석(23)과 반대 극성을 갖도록 대응되는 위치에 어긋나지 않고 일치되게 배치되는 구조가 상호 작용하여 회전체(21)의 회전과 동일하게 연동체(27)를 회전시킬 수 있어 작동 신뢰성이 확보될 수 있다.
상기와 같은 구조는 외부 수분유입을 근본적으로 차단할 수 있으며 별도의 실링부품을 필요로 하지 않는 구조이므로 회전체(21)의 회전이 원활하여 사용자가 차량의 가속페달을 밟는 정도에 따른 회전축(25)의 응답성이 우수하고 그에 따라 작동 신뢰성이 확보된다.
또한, 차폐막(30)에 구비된 탄성부재는 저항소자와 처리회로의 전기적 접촉신호를 높여 응답성을 좋게 하는데 기여한다.
본 발명의 회전각도 검출장치는 회전센서, 각도측정센서로 활용 가능하다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 회전각도 검출장치 11: 하우징
11a: 하부몸체 11b: 상부몸체
11c: 상부커버 12: 수용공간
12a: 제1수용공간 12b: 제2수용공간
13: 삽입공 15: 베어링
21: 회전체 23: 자석
25: 회전축 27: 연동체
27a: 요입홈부 27b: 지지홈부
29: 자석 30: 차폐막
30a: 지지돌부 30b: 안착홈부
31: 탄성부재 33: 저항소자
35: 고정체 37: 처리회로

Claims (5)

  1. 하우징 내에 배치되며 자석이 부착된 회전체;
    상기 하우징을 관통하여 상기 회전체의 일측에 연결되는 회전축;
    상기 하우징 내에 배치되며 상기 회전체에 부착된 자석과 반대 극성을 갖도록 자석이 부착되어 상기 회전체가 회전될 때 함께 회전되어 자속의 변화를 유도할 수 있는 연동체;
    상기 회전체와 연동체 사이를 차폐하여 상기 연동체에 수분 유입이 방지되도록 상기 하우징에 구비되는 차폐막을 포함하고,
    상기 연동체의 자속의 변화를 감지하는 저항소자와
    상기 저항소자의 신호를 처리하여 상기 연동체의 회전각도에 대한 신호를 출력하는 처리회로를 더 포함하며,
    상기 차폐막에 상기 연동체가 상기 차폐막에 밀착되는 것을 방지하고 상기 저항소자와 상기 처리회로의 전기적 접촉신호를 높이기 위한 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 회전각도 검출장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전체에 부착된 자석은 상기 회전체의 둘레방향을 따라 N극과 S극이 교대로 반복되게 복수 개가 부착되며,
    상기 연동체에 부착된 자석은 상기 연동체의 둘레방향을 따라 상기 회전체에 부착된 자석과 반대 극성을 갖도록 대응되는 위치에 부착되는 것을 특징으로 하는 회전각도 검출장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 차폐막에 상기 연동체의 위치를 잡아주고 회전 가능하게 하는 지지돌부가 형성되고, 상기 연동체에 상기 지지돌부가 삽입되는 요입홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 회전각도 검출장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
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