KR102113897B1 - 전기 신호를 방출하는 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 검출되는 주행 상태에 기초하여 전기 신호를 방출하는 센서(2)로서, 내부 공간(10)과 외부 공간(12) 사이에 경계를 형성하는 케이싱(4), 상기 외부 공간(12)으로부터 상기 내부 공간(10)으로 상기 케이싱(4)을 관통하며 상기 외부 공간(12)에 주행 센서 요소(26)를 구비하고 상기 내부 공간(10)에 장 센서 요소(36)를 구비하는 픽업(6)으로서, 상기 주행 센서 요소(26)는 검출되는 주행 상태에 기초하여 상기 케이싱(4)에 대해 상기 장 센서 요소(36)를 회전시키도록 구성된, 상기 픽업, 상기 장 센서 요소(36)에 의해 출력되는 물리적인 장을 검출하는 분석기 회로(48), 및 상기 케이싱(4)과 상기 픽업(6) 사이의 갭에 수분(38)이 침투하는 것을 방지하는 수분 방지 요소(37, 40, 42)를 포함하는, 센서(2)에 관한 것이다.

Description

전기 신호를 방출하는 센서{SENSOR FOR EMITTING AN ELECTRICAL SIGNAL}
본 발명은 검출되는 주행 상태, 특히 각도에 기초하여 전기 신호를 방출하는 센서에 관한 것이다.
WO 2006/029 946 A1은, 신호 생성기 자석과, 이 신호 생성기 자석의 각도 위치를 평가하는 평가 전자부품을 갖는 측정 회로를 구비하는 각도 센서를 개시한다. 이 신호 생성기 자석은 측정 회로에 직접 기계적인 연결을 갖지 않아, 평가 전자부품의 관점에서 상기 신호 생성기 자석은 측정 회로 위에 떠 있다.
본 발명의 목적은 알려진 각도 센서를 개선하는 것이다.
본 목적은 독립 청구항의 특징에 의하여 달성된다. 바람직한 개선은 종속 청구항의 주제이다.
본 발명의 일 측면에 따라, 검출되는 주행 상태에 기초하여 전기 신호를 방출하는 센서는, 내부 공간과 외부 공간에 걸쳐 있는 하우징, 상기 외부 공간으로부터 상기 내부 공간으로 상기 하우징을 관통하며, 상기 외부 공간에 주행 센서 요소를 구비하고 상기 내부 공간에 장 신호 생성기 요소(field signal generator element)를 구비하는 신호 생성기로서, 상기 주행 센서 요소는 검출되는 주행 상태에 기초하여 상기 하우징에 대해 상기 장 신호 생성기 요소를 회전시키도록 구성된 것인, 상기 신호 생성기, 상기 장 신호 생성기 요소에 의해 출력되는 물리적인 장(physical field)을 검출하는 평가 회로, 및 상기 하우징과 상기 신호 생성기 사이의 갭에 수분이 침투하지 못하게 하는 수분 방지 요소를 포함한다.
지정된 센서가 차량의 섀시에 대하여 차량의 휠의 상대적인 위치를 검출하기 위해 차량에 사용될 수 있다는 개념에 기초한다. 이런 방식으로, 섀시와 서스펜션의 스포티함과 편의적인 조절 목적 사이의 전통적인 충돌을 해결할 수 있는 능동 섀시 제어 시스템이 구현될 수 있다.
그러나, 이러한 센서는 결함에 매우 취약하여 상대적으로 짧은 수명을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 지정된 센서의 범위에서 이 경우에 짧은 수명의 주요 원인은, 센서에 침투하여 센서의 평가 회로를 손상시켜 이를 기능적으로 고장나게 하는 수분인 것으로 인식된다. 이 침투하는 수분은 이 센서가 차량의 하부 측에 장착되어 있는 것으로 인해 도로로부터 튀어오르는 수분과 먼지에 직접 노출되는 것에 의해 야기된다.
그리하여 지정된 센서는 상기 센서와, 특히, 그 평가 회로에 수분이 침투하는 것을 수분 방지 요소에 의해 방지하는 개념에 기초한다.
상기 수분 방지 요소는 임의의 원하는 방식으로 구현될 수 있다. 특히 유리한 방식에서, 상기 수분 방지 요소는 갭으로 침투하는 수분의 흐름 경로를 길어지게 하도록 구성된 미로(labyrinth)를 포함한다. 이러한 미로는 상기 하우징 및/또는 신호 생성기에 간단한 기하학적 변화를 부여하는 것에 의해 구현되어 원리적으로 새로운 요소를 전혀 요구하지 않아서, 상기 수분 방지 요소는 비용 중립적인 방식으로 지정된 센서에 구현될 수 있다.
지정된 센서의 일 개선에서, 상기 미로는, 상기 신호 생성기에 구현되는 제1 슬리브와, 상기 하우징에 구현되고 제1 슬리브와 맞물리는 제2 슬리브로 구현된다. 2개의 이러한 슬리브는 축방향으로 상기 하우징과 상기 신호 생성기 사이의 전술한 갭을 길어지게 하여 상기 침투하는 수분이 상기 내부 공간으로 진입하는 것이 매우 지연되게 한다.
다른 개선에서, 상기 지정된 센서는 상기 갭을 지나 침투하는 수분을 안내하도록 구성된 바이패스 요소를 포함한다. 이런 방식으로, 상기 수분의 침투를 회피하는 것이 더 개선될 수 있다.
상기 지정된 센서의 다른 개선에서, 상기 바이패스 요소는 상기 2개의 슬리브 중 적어도 하나에 구현된 배수 채널이다. 이 배수 채널은 간단한 기하학적 변화를 부여하는 것에 의해 상기 슬리브에 비용 중립적인 방식으로 구현될 수 있어서, 추가적인 기술적 요소가 필요치 않다. 상기 배수 채널은, 예를 들어, 상기 갭을 지나 외주 방향으로 물을 안내할 수 있고, 여기서 물은 상기 갭에 침투하는 일 없이 갭 아래에 있는 배수 채널로부터 아래로 떨어질 수 있다.
상기 지정된 센서의 일 바람직한 개선에서, 대응하는 다른 슬리브는 상기 배수 채널에 맞물리는 돌출부를 갖는다. 이런 방식으로, 전술한 갭은 훨씬 더 길어져서 미로 효과가 더 증진된다.
미로 효과를 훨씬 더 개선시키기 위해, 상기 두 개의 슬리브들, 그러나 바람직하게는 두 개의 부싱들 중 적어도 하나는 상기 하우징 및/또는 상기 신호 생성기에 대응하여 구현된 외주방향 그루브에 각각 맞물릴 수 있다.
상기 지정된 센서의 또 다른 개선에서, 상기 하우징 및/또는 상기 신호 생성기는 상기 갭의 입구점으로부터 멀어지는 방향으로 원추형으로 이어지게 구현된다. 이런 방식으로, 잠재적으로 상기 갭으로 진입할 수 있는 수분의 양이 감소된다.
특히 상기 내측과 상기 외측에 원추형 프로파일을 구현하여, 상기 내측에서 갭으로 침투하는 수분이 다시 역으로 상기 갭으로 안내되게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 차량은 상기 지정된 센서들 중 하나를 포함한다.
본 발명의 전술한 특성, 특징 및 장점과, 이들이 달성되는 방식은 도면과 함께 아래에서 보다 상세히 설명되는 예시적인 실시예의 이하 상세한 설명으로부터 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 섀시 제어 시스템을 갖는 차량의 개략도;
도 2는 CPS 센서의 일부를 도시하는 도면;
도 3은 대안적인 CPS 센서의 일부를 도시하는 도면;
도 4는 다른 대안적인 CPS 센서의 일부를 도시하는 도면;
도 5는 또 다른 CPS 센서의 일부를 도시하는 도면.
도면에서, 동일한 기술적인 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 단 한번만 설명된다.
섀시 제어 시스템(56)을 갖는 차량(54)의 개략도를 도시하는 도 1을 참조한다.
이 섀시 제어 시스템(56)의 범위에는, 차량(54)의 휠(60)이 수직 축(62)으로 위치 고정된 방식으로 롤링하는 도로(미도시)에 대하여 섀시(58)의 승강(lifting) 움직임, 피치(pitchin) 움직임 및 롤링(rolling) 움직임이 주행 방향(64)으로 주행할 때 차량(54)의 주행 특성을 개선시키도록 최소화된다.
이를 위해, 섀시 제어 시스템은, 예를 들어 DE 10 2005 060 173 A1에 알려진 방식으로, 본 실시예에서 각 휠(60)에 배열된 각도 센서(2)로 구성되고, 섀시(58)에 대하여 대응하는 휠(60)의 상대적인 위치를 나타내는 회전 각도(68)를 수신하는 제어 디바이스(66)를 구비한다. 이 회전 각도(68)들 사이의 차이에 기초하여, 제어 디바이스(66)는 섀시(58)가 수직 축(62)으로 이동하는지, 다시 말해 승강 움직임을 수행하는지, 또는 섀시(58)가 롤링 또는 피치 운동을 하여 제어하는지 여부를 결정한다. 이 경우에, 제어 디바이스(66)는 이 승강 움직임, 롤링 움직임 및/또는 피치 움직임을 상쇄(counteract)시키는 반대 움직임을 계산하고, 적절한 제어 신호(70)를 통해 휠(60)에 배열된 능동 스프링 스트럿(active spring strut)(72)을 제어하여 섀시(6)를 통해 이 반대 움직임을 보상한다. 예를 들어, DE 101 22 542 B4에서 공지된 스프링 스트럿은, 능동 스프링 스트럿(72)으로 사용될 수 있다.
예를 들어 코너링 동안, 도로의 위치에 의해 야기되는 승강 움직임, 롤링 움직임 및/또는 피치 움직임을 고려하기 위하여, 적절한 설정점 값(74)이 제어 디바이스에 공급될 수 있다.
각도 센서(2)는 본 실시예에서 아래에서 CPS 센서(2)로 지칭되는 섀시 위치 센서(2)로 구현된다. 섀시 위치 센서는 그 섀시와 서스펜션 또는 휠(60)들 중 하나에 대하여 차량(2)의 섀시(58)의 상대적인 위치를 측정한다. 이 CPS 센서(2)들 중 하나는 도 2 내지 도 5에 대하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
도 2는 CPS 센서(2)의 일 실시예를 도시한다.
CPS 센서(2)는, 예를 들어, 차량(54)의 섀시(58)에 위치 고정된 방식으로 연결될 수 있는 하우징(4)과, 이 섀시(58)와 하우징(4)에 대해 차량(54)의 섀시와 서스펜션 또는 휠(60)의 전술한 상대적인 위치를 검출하는 신호 생성기(6)를 포함한다. 이를 위해, 신호 생성기(6)는 하우징(4)에 대해 회전가능한 방식으로 장착된다.
하우징(4)은 평가 회로(미도시)가 수용된 내부 공간(10)을 외부 공간(12)과 분리하는 하우징 벽(8)을 포함한다.
나아가, 서로 동심으로 배열된 제1 하우징 슬리브(14)와 제2 하우징 슬리브(16)는 이 하우징 벽으로부터 축방향으로 돌출하고, 이 하우징 슬리브(14, 16)는 함께 이들 사이에 방사방향으로 놓이는 하우징 그루브(18)를 형성한다. 나아가, 하우징 플랜지(20)는 제1 하우징 슬리브(14)로부터 동심으로 내부쪽으로 돌출하고 이 제1 하우징 슬리브에 제3 하우징 슬리브(22)가 방사방향 내부 측에 인접한다. 이 제3 하우징 슬리브(22)에서, 예를 들어, 슬라이딩 베어링으로 구현된 회전 베어링(24)이 고정된다.
신호 생성기(6)는, 예를 들어, 휠(60)에 의해 이동될 수 있고 그리하여 하우징(4)에 대해 회전될 수 있는, 도 2에서 컷오프(cut-off) 형태로 도시된 레버(26)를 포함한다. 서로 동심으로 배열된 제1 신호 생성기 슬리브(28)와 제2 신호 생성기 슬리브(30)는 레버(26)로부터 축방향으로 돌출하고, 이 신호 생성기 슬리브(28, 30)는 이들 사이에 방사방향으로 신호 생성기 그루브(32)를 형성한다. 이런 상황에서, 신호 생성기 비드(bead)(31)는 레버(26)와 축방향으로 반대쪽에 놓여 있는 제1 신호 생성기 슬리브(28)의 단부에 형성된다. 샤프트(34)가 억지 끼워 맞춤에 의해 유지되는 부싱(33)이 2개의 신호 생성기 슬리브(28, 30) 내에 동심으로 배열된다. 자석(36) 형태의 장 신호 생성기 요소가 레버와 축방향으로 반대쪽에 놓여 있는 단부에 샤프트(34)에 대해 위치 고정된 방식으로 유지된다.
전술한 설계에 의하여, 자석(36)은 차량의 섀시에 대하여 위치 고정된 방식으로 배열된 하우징(4)에 대해 레버(26)를 통해 샤프트(34)에 의해 회전될 수 있다. 이런 상황에서, 하우징(4)과 신호 생성기(6)는 서로에 대하여 축방향으로 배열되어, 제1 신호 생성기 슬리브(28)가 하우징 그루브(18)에 축방향으로 맞물리고, 제2 하우징 슬리브(14)가 신호 생성기 그루브(32)에 축방향으로 맞물려, 미로형 갭(37)이 하우징(4)과 신호 생성기(6) 사이에 형성되게 한다. 여기서 샤프트(34)는 외부 공간(12)에 배열된 레버(26)를 자석(36)에 대하여 내부 공간(10)으로 이동시키는 동작을 수행한다. 자석은 레버(26)와 자석(36)의 위치의 함수로서 변하는 자기장 형태의 물리적인 장을 방출하며, 이 자기장은 평가 회로(미도시)에 의해 센싱되고, 예를 들어, 상대적인 위치를 결정하기 위해, 그 자체로 알려진 방식으로 평가된다.
섀시와 이 섀시에 대해 서스펜션의 상대적인 위치를 검출하기 위하여, CPS 센서(2)는 차량의 하부측에 불리하게 배열되어야 해서 이 센서는 비교적 많은 양의 침투하는 수분(38)을 받을 수 있다. 이 수분(38)이 하우징(4)의 내부 공간(10)에 침투하게 되면, 이 수분은 평가 회로(미도시)를 손상시켜 CPS 센서(2)를 기능적으로 고장나게 할 수 있다. 이 때문에, 미로형 갭(37)이 구현되고, 이 갭(37)은 수분(38)이 주행하는 거리를 증가시켜 수분이 평가 회로에 도달하는 시간을 증가시킨다.
나아가, 신호 생성기 비드(31)는, 레버(26)와 제1 신호 생성기 슬리브(28)와 함께, 바이패스로 형성된 다른 수분 방지 요소를 형성한다. 상기 바이패스는 신호 생성기 슬리브(28)의 방사방향 외측에서 이어지고 이 외측(12)으로부터 침투하는 수분을 수집하여 이 수분을 신호 생성기 슬리브(28)의 방사방향 외측에 있는 미로형 갭(37)을 지나 샤프트(34) 주위로 외주 방향으로 안내하여, 수분이 상기 갭(37)을 침투하지 못하게 하는 배수 채널(40)로 구현된다.
또 다른 수분 방지 요소로서, 본 실시예에서, 샤프트(34)와 제2 하우징 슬리브(14) 사이에 방사방향으로 Y 밀봉재(42) 형태의 밀봉재를 배열하여, 이 밀봉재를 통해 하우징(4)의 내부 공간(10)으로 침투하는 수분을 물리적으로 차폐하는 것이 가능하다.
도 3은 대안적인 CPS 센서(2)의 일부를 도시한다. 이 대안적인 CPS 센서(2)는 제2 하우징 슬리브(16)와 제1 신호 생성기 슬리브(28)만을 포함하고 이들 사이에 미로형 갭(37)이 구현된다.
이를 위해, 제2 신호 생성기 슬리브(16)에 다른 배수 채널(40)이 구현되고 본 실시예에서 이 배수 채널로 돌출부(44)가 방사방향으로 돌출한다. 이 돌출부(44)는 값비싼 방식으로 제조되어야 하는 언더컷(46)을 요구하지만, 그럼에도 불구하고 미로형 갭(37)은 이 돌출부(44)에 의해 더 증가되지 않는다.
도 4는 다른 대안적인 CPS 센서(2)의 일부를 도시한다. 레버(26)는 도 4의 신호 생성기에서는 보이지 않는다. 그러나, 대신, 도 4는 참조 부호(48)가 부여된 평가 회로를 도시한다. 평가 회로(48)를, 예를 들어, 차량의 엔진 제어기와 같은 상위 개념(superordinate)의 제어 디바이스에 연결할 수 있는 억지 끼워 맞춤(50)이라고 지칭되는 형태의 전기 접점이 상기 평가 회로(48)로부터 돌출한다. 이 억지 끼워 맞춤(50)들 중 단 하나만에 도 4에서 참조 부호가 부여된다.
도 4에서, 신호 생성기 비드(31)는 원추형 방식으로 구현되고 미로형 갭(37)의 입력(52) 위로 돌출한다. 이런 방식으로, 미로형 갭(37)으로 수분이 침투할 가능성이 더 감소된다.
도 5는 또 다른 CPS 센서(2)의 일부를 도시한다. 이 CPS 센서(2)에서, 제1 신호 생성기 슬리브(28)는 미로형 갭(37)의 입구점(52)으로부터 레버(26) 쪽으로 원추형으로 이어지게 구현된다. 이 원추형 형상은 여기서 갭(37) 내에서 외부 공간(12) 쪽으로 구현되어, 수분이 외부 공간에서 미로형 갭(37)의 입구점(52)으로부터 멀어지는 방향으로 안내되어, 미로형 갭(38) 내 입구점(52)으로 안내된다.

Claims (9)

  1. 검출되는 주행 상태에 기초하여 전기 신호를 방출하는 센서(2)로서,
    - 내부 공간(10)과 외부 공간(12)에 걸쳐 있는 하우징(4),
    - 상기 외부 공간(12)으로부터 상기 내부 공간(10)으로 상기 하우징(4)을 관통하며, 상기 외부 공간(12)에 주행 센서 요소(26)를 구비하고 상기 내부 공간(10)에 장 신호 생성기 요소(36)를 구비하는 신호 생성기(6)로서, 상기 주행 센서 요소(26)는 검출되는 주행 상태에 기초하여 상기 하우징(4)에 대해 상기 장 신호 생성기 요소(field signal generator element)(36)를 회전시키도록 구성된, 상기 신호 생성기,
    - 상기 장 신호 생성기 요소(36)에 의해 출력되는 물리적인 장(physical field)을 검출하는 평가 회로(48), 및
    - 상기 하우징(4)과 상기 신호 생성기(6) 사이의 갭으로 수분(38)이 침투하는 것을 방지하는 수분 방지 요소(37, 40)를 포함하고,
    상기 수분 방지 요소(37, 40)는 상기 갭으로 침투하는 수분의 흐름 경로를 길어지게 하도록 구성된 미로(37)를 포함하며, 상기 미로(37)는 상기 신호 생성기(6)에 구현되는 제1 슬리브(28)와, 상기 하우징(4)에 구현되고 상기 제1 슬리브(28)와 맞물리는 제2 슬리브(16)로 구현되고,
    상기 수분 방지 요소(37, 40)는 상기 갭을 지나 상기 침투하는 수분(38)을 안내하도록 구성된 바이패스 요소(40)를 포함하며, 상기 바이패스 요소(40)는 2개의 슬리브(16, 28) 중 적어도 하나에 구현된 배수 채널(40)이고, 대응하는 다른 슬리브(28, 16)는 상기 배수 채널(40)에 맞물리는 돌출부(44)를 구비하는, 전기 신호를 방출하는 센서(2).
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  7. 제1항에 있어서, 상기 2개의 슬리브(16, 28) 중 적어도 하나는 상기 하우징(4) 또는 상기 신호 생성기(6)에 대응하여 구현되는 외주방향 그루브(18, 32)에 맞물리는, 전기 신호를 방출하는 센서(2).
  8. 제1항에 있어서, 상기 하우징(4) 및 상기 신호 생성기(6) 중 적어도 하나는 상기 갭의 입구점으로부터 멀어지는 방향으로 원추형으로 구현되는, 전기 신호를 방출하는 센서(2).
  9. 제8항에 있어서, 상기 하우징(4)의 내측과 외측이 원추형으로 구현되는, 전기 신호를 방출하는 센서(2).
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