KR102354656B1 - 회로 기판을 포함하는 컨트롤러와, 펌프의 회전을 검출하는 3ｄ 회전 센서를 구비하는 펌프 어셈블리 - Google Patents

회로 기판을 포함하는 컨트롤러와, 펌프의 회전을 검출하는 3ｄ 회전 센서를 구비하는 펌프 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본원에는 펌프 어셈블리와 이 펌프 어셈블리에서 펌프의 회전 동작을 감지하는 방법이 개시되어 있다. 상기 펌프 어셈블리는 펌프, 컨트롤러 및 선택적인 피구동 전기 모터를 포함한다. 상기한 구성요소들은 서로에 대해 축선 방향으로 정렬될 수 있고 장착될 수 있다. 상기 컨트롤러는 회로 기판을 포함하는데, 이 회로 기판은 반경방향을 향하도록 상기 펌프 어셈블리의 축선 방향으로 배향되어 있는 것이다. 3D 회전 센서가 회로 기판에 장착되어 있고, 그 앞면에 대해 평행한 움직임과, 펌프의 회전 동작을 비롯한 그 앞면에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임을 검출하여 상기 컨트롤러에 출력하도록 구성되어 있다. 상기 컨트롤러는 상기 모터 또는 펌프의 구동 샤프트를 제어하는 것을 통해 펌프를 제어하도록 구성되어 있다.

Description

회로 기판을 포함하는 컨트롤러와, 펌프의 회전을 검출하는 3Ｄ 회전 센서를 구비하는 펌프 어셈블리
관련 출원의 상호 참조
본 특허 출원은 2017년 2월 22일자로 출원된 가특허출원 62/462,078호에 대해 우선권을 주장하는데, 이 가특허출원은 그 전체 내용이 본원에 참조로 인용되어 있다.
본원은 일반적으로 가압 유체를 시스템에 제공하기 위한 펌프에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 펌프는 파워 트레인과 관련되며, 어셈블리에 컨트롤러 보드(들)와 함께 마련된다.
경우에 따라, 유체 펌프의 작동을 위해 전용 전기 모터와 (회로 기판 및 다른 전기 구성요소를 갖는) 컨트롤러를 제공하는 것이 알려져 있다. 도 1은 펌프(102), 모터(104) 및 컨트롤러(106)를 축선 방향으로 정렬 관계로 구비하는 펌프 어셈블리(100)의 일례를 보여준다.
통상적으로, 컨트롤러는, 펌프의 축선 방향으로 (도 1의 y-축을 따라) 뻗어 있는 인쇄 회로 기판(PCB)를 포함한다. 예를 들어, PCB(108)는 컨트롤러(106)의 하우징에 마련될 수 있다. 이 PCB에는 메인 컨트롤러가 포함될 수 있다. 통상적으로, PCB(108)는 그 주면(112)이 반경방향을 향하도록 상기 펌프 어셈블리의 축선 방향으로 배향되어 있다.
PCB(108) 이외에, 회전 센서(114)가 모터/펌프 요소들의 회전 속도를 (간접적으로) 검출하는 데 사용되는 경우도 있다. 이러한 검출 또는 감지는 통상적으로 제2 회로 기판에 센서(114)를 장착하는 것을 통해 실시된다. (1-D 샤프트 위치 감지 PCB의 형태로 도시된) 제2 PCB(116)를 장착하는 통상의 기법은 PCB(108)에 대해 수직한 방향으로 이루어진다. 사용되는 회전 센서(들)는 통상적으로 1-D 또는 2-D 센서이므로, 이들 회전 센서는 센서의 주면에 평행한 물체(예를 들어, 샤프트, 자석 등)의 회전만을 검출할 수 있다. 이에 따라, 센서(114)의 주면(앞면)은 (모터 및 구동 샤프트를 비롯한) 회전하는 펌프의 부품(들)을 향할 필요가 있는데, 이에 따르면 센서(114)를 포함하는 제2 PCB(116)는 PCB(108)에 수직하여야만 한다.
이에 따라, 대부분의 펌프는 그 설계에 있어서 2개의 회로 기판을 필요로 한다는 단점을 갖는다. 이로써 2개의 기판 사이에 접속이 요구되어, 비용뿐만 아니라 냉각 및 작동 위험이 증가된다.
본원의 일 양태는 펌프 어셈블리를 제공하는 것으로, 상기 펌프 어셈블리는 펌프 하우징을 구비하는 펌프로서, 유입 유체를 받기 위한 유입구와 가압 유체를 유출하기 위한 펌프 유출구, 그리고 펌프의 부품들을 구동하기 위한 구동 샤프트를 구비하는 것인 펌프, 및 상기 펌프의 구동 샤프트를 구동하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러는 회로 기판을 구비하는데, 이 회로 기판은 그 제1 측이 반경방향을 향하도록 상기 펌프의 축선 방향으로 배향되어 있는 것이다. 3D 회전 센서가 상기 회로 기판의 제1 측에 장착된다. 3D 회전 센서는, 회로 기판의 제1 측에 대해 평행하게 배치되는 앞면을 갖고, 이에 따라 앞면은 반경방향을 향한다. 3D 회전 센서는, (a) 그 앞면에 대해 평행한 움직임과, (b) 펌프의 회전 동작을 비롯한 그 앞면에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임을 검출하여 상기 컨트롤러에 출력하도록 구성되어 있다.
본원의 다른 양태는, 유체를 유입하기 위한 어셈블리 유입구와, 유체를 유출하기 위한 어셈블리 유출구와, 모터 케이싱 내에 격납된 전기 모터와, 펌프 하우징을 구비하는 펌프와, 상기 전기 모터를 상기 펌프에 연결하는 구동 샤프트, 그리고 상기 전기 모터를 구동하도록 구성되어 있는 컨트롤러를 구비하는 펌프 어셈블리를 제공한다. 상기 펌프는, 상기 어셈블리 유입구로부터 유입 유체를 받기 위한 유입구와 가압 유체를 유출하기 위한 펌프 유출구를 구비한다. 상기 구동 샤프트는, 상기 전기 모터에 의해 축을 중심으로 구동되도록 구성되어 있다. 펌프와 전기 모터는 컨트롤러와 축선 방향으로 정렬되어 있다. 상기 컨트롤러는 회로 기판을 포함하는데, 이 회로 기판은 반경방향을 향하도록 상기 펌프 어셈블리의 축선 방향으로 배향되어 있는 것이다. 3D 회전 센서는, 그 앞면이 회로 기판에 대해 평행하게 배치되어 상기 앞면이 반경방향을 향하도록 상기 회로 기판에 장착된다. 3D 회전 센서는, (a) 그 앞면에 대해 평행한 움직임과, (b) 펌프의 회전 동작을 비롯한 그 앞면에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임을 검출하여 상기 컨트롤러에 출력하도록 구성되어 있다. 상기 가압 유체를 배출하도록 유출 통로가 상기 펌프 유출구를 상기 어셈블리 유출구와 연통시킨다.
또 다른 양태는 펌프 어셈블리에 있어서의 펌프의 회전 동작을 감지하는 방법을 제공한다. 펌프 어셈블리는 예를 들어 앞서 언급한 바와 같은 구성들 중의 어느 하나일 수 있다. 상기 방법은 구동 샤프트를 구동시키는 단계; 상기 펌프의 유입구를 통해 유체를 유입시키는 단계; 유입 유체를 상기 펌프를 사용하여 가압하는 단계; 상기 3D 회전 센서를 통하여, 상기 펌프의 회전 동작을 검출하는 단계; 상기 3D 회전 센서에서의 검출에 기초하여, 상기 컨트롤러를 사용해 펌프 유출을 제어하는 단계; 및 가압 유체를 유출구를 통해 배출하는 단계를 포함한다.
본원의 다른 양태, 특징 및 이점은, 이하의 상세한 설명, 첨부 도면 및 첨부된 청구범위를 통해 명백해질 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 수직으로 배치된 컨트롤러를 사용하는 펌프 어셈블리의 예를 보여준다.
도 2는 본원에 개시된 실시형태들의 컨트롤러 부분에서 회로 기판과 함께 사용되는, 3-D 회전 센서와 관련된 특징 및 신호 처리의 개략도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 펌프 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 도 3의 펌프 어셈블리의 상세 단면도로서, 그 컨트롤러 부분/하우징에 있어서, 모터에 인접해 있는, 축선 방향으로 장착된 회로 기판과 3D 센서를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른, 도 3의 펌프 어셈블리의 회로 기판과 모터의 상세도로서, 모터의 특징을 감지하기 위해 센서를 사용하는 경우에, 구성요소들의 상대적인 배치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 다른 실시형태에 따른 펌프 어셈블리의 단면도이다.
도 7은 도 6의 펌프 어셈블리 등과 같은 펌프 어셈블리에 제공되는 회로 기판과 모터의 상세도로서, 펌프와 그 샤프트의 특징을 감지하기 위해 3D 센서를 사용하는 경우에, 구성요소들의 상대적인 배치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
본원에서 그리고 본 개시 내용의 전반에 걸쳐서 펌프 어셈블리(10)의 컨트롤러(26), 회로 기판, 3D 센서, 및 임의의 구성요소들에 대한 위치, 방향 및 용어 "측면"의 사용은, 제한적인 것으로 의도되어 있지 않으며, 이러한 특징들은 또한 본 개시 내용에서 상단, 하단, 상측, 하측, 제1, 제2 등으로 지칭될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 위치, 방향 및 대응하는 용어는 요컨대 예시된 실시형태의 도면들을 참조하여 설명하기 위한 것이다.
이하에 보다 상세히 언급되는 바와 같이, 본원에 개시된 다수의 실시형태는 펌프의 회전 동작을 (직접적으로 또는 간접적으로) 검출하기 위해 3D 회전 센서를 사용하는 것을 채용한다. 본 개시 내용의 전반에 걸쳐, 3D 회전 센서는, 도 2와 도 3에 전반적으로 나타내어진 바와 같이 3개의 축, 즉 x, y 및 z 축에 있어서의 동작을 검출하도록 구성되어 있는, 모놀리식 집적 회로(IC) 센서로서 한정된다. 기술된 실시형태들에서, 3D 회전 센서는 자석과 함께 사용될 수 있고, 이러한 센서는 IC 센서 장착면에 대해 평행하고 수직한 자속 밀도에 민감하기 때문에, 수직으로 장착된 자석의 측정값(예컨대, 동작 또는 회전 판독값)이 검출될 수 있다.
도 3은 축(A)을 따라 종방향으로 (Y-방향으로, 또는 Y-축을 따라) 배치된 그 구성요소들 및 하우징과 함께, 본원의 실시형태에 따른, 펌프 어셈블리(10)를 보여준다. 축(A)은, 펌프 어셈블리(10)의 구동 샤프트[예를 들어, 펌프(22)의 구동 샤프트(32)]가 펌프 어셈블리 내의 부품들(펌프, 모터, 등)을 회전 및 구동시키도록 구성되어 있는 축이다. 펌프 어셈블리(10)는 함께 체결되거나 조립되는 다수의 하우징 및/또는 케이싱을 포함할 수 있거나, 또는 본원에 개시된 부품들 및/또는 하우징들 및 케이싱들을 그 안에 수용하는 단일 하우징을 포함할 수 있다. 펌프 어셈블리(10)는, 윤활제 등과 같은 유체(예컨대, 오일 또는 트랜스미션 유체)를 유입시키기 위한 어셈블리 유입구(14-1)와, 유체를, 즉 그 안에 수용된 펌프(22)에 의해 가압되는 유체를, 유출시키기 위한 어셈블리 유출구(16-1)를 포함한다. 일 실시형태에서, 어셈블리 유입구로의 및/또는 어셈블리 유출구로부터의 흐름의 방향은 펌프 어셈블리(10)의 전체 축선 방향 길이에 수직할 수 있다. 예를 들어, 유입구(14-1) 및/또는 유출구(16-1)는 어느 하나 또는 양자 모두가 Z-축에 그리고 Z-축을 따라 배치될 수 있다. 유체는 어셈블리 유입구를 통해 펌프 어셈블리(10)에 들어가고, 유입 파이프에 의해 획정되는, 도 4에 도시된 유입 통로(14A)를 통하여 펌프(22)에까지 안내된다. 유입 파이프는 축선 방향 길이를 갖고, 그 유입구를 통하여 펌프(22)에 유동 관계로 연결된다. 펌프(22)로부터의 가압 유체는, 유출 파이프에 의해 획정되는, 도 4에도 도시된 유출 통로(16A)를 경유하여 그리고 어셈블리 유출구(16)를 통하여 유출된다. 유출 파이프는 축선 방향 길이를 갖고, 예를 들어 일 실시형태에 따라, 유입 파이프에 평행할 수 있다.
유입 파이프와 유출 파이프는 펌프(22)에 유동 관계로 연결된다. 펌프(22)는, 본원에서 펌프 케이싱(24)이라고도 지칭되는 펌프의 유압 하우징(24)에 의해 둘러싸여 있다. 일 실시형태에 따르면, 펌프 케이싱(24)은 유입 파이프 및 유출 파이프와 일체로 형성될 수 있다. 펌프 케이싱(24)은 그 안에 기능적인 펌프 부품들을 둘러싸고, 유출 파이프에 형성된 유출 통로를 향하여 유출 흐름을 지향시키기 위한 유출 통로뿐만 아니라 펌핑 부품들을 수용하도록 형성될 수 있다.
펌프 어셈블리(10)에 있어서 펌프(22)와 관련된 유입 파이프 및 유출 파이프는 금속, 플라스틱, 또는 임의의 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 유입 파이프(14A) 및/또는 유출 파이프(16A)의 길이는 제한적인 것으로 의도되어 있지 않다. 일 실시형태에서, 경량 알루미늄 또는 플라스틱이 상기 파이프들의 길이의 적어도 일부분에 사용될 수 있다. 또한, 파이프(들)의 길이(들)는, 여기에 구체적으로 예시되어 있지 않은, 예를 들어 압력 릴리프 밸브 등과 같은, 펌프와 관련된 다른 부품을 수용하도록 조정될 수 있다.
펌프 어셈블리(10)에 마련되는 펌프(22)의 타입과 그 부품들은 제한되지 않는다. 일 실시형태에 따르면, 펌프(22)는 지로터 드라이브(gerotor drive)를 구비하는데, 여기서 내부 로터는, 구동 샤프트(32)에 의해 회전 가능하게 구동되어, 외부 로터를 회전 가능하게 구동한다. 내부 로터는 구동 샤프트(32)와 함께 축(A)을 중심으로 회전하도록 구동 샤프트(32)에 확고히 고정되어 있다. 외부 로터(52)는 펌프 부품 하우징에 회전 가능하게 수용된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 내부 로터의 회전은 또한 외부 로터를 서로 맞물린 치형부를 통해 회전시켜, 펌프(22)로부터의 유출을 위한 상보적인 부품들 사이의 영역에 수용된 유입 유체를 가압하는데, 따라서 그러한 세부 사항은 본원에 기술되어 있지 않다. 다른 실시형태에서, 펌프(22)는 그 안에 다수의 베인을 포함하고, 로터와, 유출구를 통한 펌프의 배수량을 조정하도록 제1 슬라이드 위치와 제2 슬라이드 위치 사이에서 핀을 중심으로 하우징 내에서 회전 또는 피벗하는 제어 슬라이드를 포함하는 가변 베인 펌프이다. 구동 샤프트는, 예를 들어 펌프의 로터를 구동시키도록 구성될 수 있다.
펌프(22)는 파워 트레인과 관련되며, 펌프 어셈블리(10)에 컨트롤러 보드(들)와 함께 마련된다. 펌프 어셈블리(10)는 가압 유체를, 예를 들어 자동차의 엔진 및/또는 트랜스미션에 공급할 수 있다. 파워 트레인은 동력을 발생시키는 구성요소들을 지칭한다. 일 실시형태에 따르면, 관련된 파워 트레인은 단순히 엔진과 트랜스미션을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 관련된 파워 트레인은 엔진과 트랜스미션 외에 추가적인 부품들 - 예를 들어, 구동 샤프트, 기어, 차동 장치 - 을 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 관련된 파워 트레인은 전기 모터와 컨트롤러를 포함할 수 있다. 따라서, 당업자는 파워 트레인에 포함될 수 있는 추가적인 부품들 또는 구성요소들을 이해해야 하며, 이에 따라 앞서 언급된 예들은 제한적인 것이 되어서는 안 된다.
펌프 어셈블리(10)에서, 적어도 하나의 컨트롤러(26)는 컨트롤러 하우징 부분(18) 또는 펌프 어셈블리(10)의 모듈에 수용된다. 펌프(22)와 전기 모터(28)가 축(A) 상에서 컨트롤러(26)와 축선 방향으로 정렬되어 있고; 일 실시형태에서는, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 펌프(22)와 컨트롤러(26)가 전기 모터(28)의 축선 방향 양측에 마련되어 있다. 보다 구체적으로, 도 3의 단면도에 도시된 바와 같이, 예를 들어 펌프(22)와 (후술하는) 그 하우징(24)은 전기 모터(28)와 그 케이싱(30)의 일측에 (예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 우측에) 마련되고, 컨트롤러(26)와 그 하우징(18)은 전기 모터(28)와 그 케이싱(30)의 축선 방향 타측에 (예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 좌측에) 마련된다. 일 실시형태에 따르면, 이 경우, 전기 모터(28)의 옆에 컨트롤러(26)와 펌프(22)가 있을 수 있다(그리고 이에 따라, 이들 구성요소의 하우징이 동일한 방식으로 배치된다). 그러나, 도 3에 예시된 배치 구성은 제한적인 것으로 의도되어 있지 않다. 일 실시형태에서, 펌프 하우징(24), 모터 케이싱(30) 및 컨트롤러 하우징 부분(18)은 펌프 어셈블리(10) 내에서 함께 연결된다. 펌프 어셈블리(10)의 내부에서, 구동 샤프트(32)가 전기 모터(28)를 펌프(22)에 연결한다. 구동 샤프트(32)는 전기 모터(28)에 의해 축(A)을 중심으로 구동되어, 펌프(22)의 구성요소들을 구동한다. 컨트롤러(26)는 구동 샤프트(32)를 구동하도록 전기 모터(28)를 제어하여 구동한다. 또한, 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 컨트롤러(26)(특히, 그 3D 회전 센서)는 일 실시형태에서 [모터(28)의 구동 샤프트(32)와 동일하거나 또는 동일하지 않을 수 있는] 모터 샤프트의 회전을 검출하도록 배치될 수 있고 구성될 수 있다.
도 3과 도 4에 도시된 실시형태는 전반적으로 구동 샤프트(32)를 전기 모터(28)로부터 펌프(22)까지 연장되는 단일 샤프트인 것으로 도시하고 있고, 이에 따라 부품들을 구동하도록 되어 있는 샤프트(32)는 상기한 동일한 샤프트이다. 그러나, 일 실시형태에 따르면, 전기 모터(28)는, 축을 중심으로 구동되도록 구성되어 있음에도 불구하고 펌프(22)에 연결되어 있는 자체 모터 구동 샤프트를 구비할 수 있다. 전기 모터(28)는 상기 모터 구동 샤프트를 통해 펌프(22)의 (별개의) 구동 샤프트를 구동하도록 구성될 수 있다.
전기 모터(28)는 로터(34)와 스테이터(36)를 포함한다(도 4 참조). 로터(34)는 샤프트(32)에 연결되어 있고 스테이터(36)와 함께 케이싱(30) 내에 수용되어 있다. 모터 케이싱(30)은 전반적으로 원통형이고 스테이터(36)는 모터 케이싱에 고정될 수 있다.
펌프(22), 모터(28) 및 컨트롤러(26) 그리고 그 각각의 하우징은, 당업계에 일반적으로 알려진, 커넥터, 패스너, 볼트 등을 통해, 펌프 어셈블리(10)에서 함께 고정될 수 있다.
펌프 어셈블리(10)의 컨트롤러(26)는, 전기 모터(28)를 작동 또는 구동[예를 들어, 모터(28)의 스테이터(36)의 자기장을 제어]하여 펌프(22)를 제어 및 구동하도록 구성되어 있다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(26)는 전자 제어 유닛, 또는 ECU를 포함한다.
ECU는, 여기서는 축(A)을 따라 종방향으로 (Y-방향으로) 배치된 것으로 도시되어 있고, 하우징(18) 내에 장착되어 있는 회로 기판(40) - 또는 PCB(인쇄 회로 기판) - 을 포함한다. PCB는 컨트롤러의 하우징 부분(18)에 마련될 수 있다. 이 PCB는 예를 들어 메인 컨트롤러를 포함할 수 있다. PCB/회로 기판(40)은 제1 면(42)(또는 제1 측)과 제2 면(43)(또는 제2 측)을 갖고, 제2 면(43)은 제1 면(42)의 반대측에 있다. 도면들에서 각 측(42, 43)은, 다수의 전기 및/또는 감지 구성요소를 수용하거나 또는 연결하도록 구성되어 있는, 가늘고 긴, 실질적으로 편평한 표면을 갖는 것으로 나타내어져 있다(도 3, 도 4 및 도 5는 예시를 목적으로 후술하는 3D 센서를 비롯하여, 각 면(42 또는 43)에 마련되는 다수의 구성요소들을 보여준다). PCB(40)의 양면과 편평한 표면은 펌프 어셈블리(10)의 종방향/Y-방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 예시된 실시형태에서, 회로 기판의 제1 면(42)이 (도 5와 도 6에 도시된 바와 같이) 반경방향으로 [축(A)으로부터 또는 축(A)에 대해] 위쪽을 향하도록, 회로 기판(40)이 펌프 어셈블리(10)의 축(A)의 축선(Y) 방향으로 배향되어 있다. 일 실시형태에서, 회로 기판/PCB(40)의 종방향 부분, 표면, 또는 면은 동일 축[축(A)] 상에서 구동 샤프트(32)와 축선 방향으로 정렬되어 있다. 당업계에 일반적으로 알려진 바와 같이, ECU/컨트롤러(26)가 펌프 어셈블리의 구성요소들을 제어할 수 있도록 정보를 통신하기 위해, 다수의 구성요소(센서 등)가 회로 기판(40)에 장착될 수 있다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 하우징(18)에 있어서 회로 기판(40)을 [축(A)을 따라] 종방향으로 배치하고 샤프트[샤프트(32) 및 펌프 구동 샤프트, 그리고 다른 구성요소들]와 축선 방향으로 정렬 관계로 배치함으로써, 어셈블리에서 구성요소들이 점유하는 면적이 줄어들게 되며, 그 안에 포함되는 전기 구성요소들의 냉각 효율의 개선이 허용된다.
본원의 일 실시형태에 따르면, ECU는 또한 3D 회전 센서(44)를 포함한다. 3D 회전 센서(44)가 회로 기판(40) 상에 배치되는 경우, 이는 ECU가 (전술한 바와 같이) 3개의 축 모두에 있어서 특징들을 결정, 측정, 또는 감지하는 것을 허용한다. 3D 회전 센서(44)의 면은, 3D 회전 센서(44)가 감지 및 검출을 위해 PCB/회로 기판(40)의 면 상에 장착되고 펌프 어셈블리(10)에 배치될 때, PCB/회로 기판(40)의 면과 평행하도록 배치된다. 예시된 실시형태에서, 3D 회전 센서(44)는 회로 기판(40)의 제1 면(42) 상에 장착된다. 즉, 일 실시형태에서는, 3D 회전 센서(44)의 면이 PCB/회로 기판(40)의 상면(42)에 대해 평행하다. 그러나, 다른 실시형태에서, 3D 회전 센서(44)는 회로 기판(40)의 맨 아래쪽의 제2 면(43) 또는 제2 측 상에 유사한 배향으로 장착될 수 있다. 따라서, 3D 회전 센서(44)를 (예를 들어, 도 5 또는 도 7에 도시된 바와 같이) 펌프 어셈블리(10)에 배치함으로써, 단일 축(x-축)에서의 또는 축선 방향에서의 또는 x-y축을 따라서의 감지로 제한되는 것이 아니라, x-y축을 이용하는 판독값과 아울러, y-z축, x-z축, 또는 이들의 조합에 있어서의 판독이 가능해진다. 따라서, 본원에 기술된 바와 같이, 3D 회전 센서(44)(또는 그 본체)가 회로 기판(40) 상에 배치되어 있음에도 불구하고, 물체[예를 들어, 구동 샤프트(32) 또는 모터 샤프트]의 각도 위치가 측정 또는 감지될 수 있다. 3D 회전 센서(44) 자체는, 3D 회전 센서가 회로 기판 상에 장착되는 경우에 회로 기판(40)의 제1 면(40)에 대해 평행하게 배치되는 앞면(46)을 갖고, 이에 따라 앞면(46)은 또한 반경방향을 향하고 있다(예를 들어, 도 5 참조). 이 실시형태에서는, 펌프 어셈블리(10)를 사용하는 동안 컨트롤러(26)에 출력하기 위해, 3D 회전 센서(44)는 그 앞면(46)에 대해 평행한 움직임을, 그리고 펌프의 회전 동작을 비롯한 그 앞면(46)에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임을 적어도 검출하도록 구성되어 있다. 3D 회전 센서(44)는 그에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임을 감지할 수 있기 때문에, 상기한 배향에서도 그 옆에 있는 모터/펌프 요소들의 (y-z) 회전 동작을 감지할 수 있다.
예시된 펌프 어셈블리(10)의 실시형태에 따르면, 3D 회전 센서(44)는 모터 샤프트의 회전, 즉 구동 샤프트(32)의 회전을 검출하도록 구성되어 있다. 일 실시형태에서는, 샤프트의 각도 위치를 검출하기 위해, 구동 샤프트(32)는 그 단부에 또는 그 단부 부근에 확고히 부착된 자석(50)을 구비하며, 이에 따라 자석(50)은 축(A)을 중심으로 구동 샤프트(32)와 함께 회전한다. 따라서, ECU는 자석(50)으로부터 자기장을 검출하는 자속 기준 컨트롤러(field oriented controller)로서 작용할 수 있다. 보다 구체적으로, 자석으로부터의 자기장이 검출되도록, 3D 회전 센서(44)는 회로 기판(40) 상에 자석(50)에 대해 배치되며, 그 결과 컨트롤러 구성요소/ECU를 통해, 샤프트의 각도 위치(그리고 이에 따른 샤프트의 회전 속도)를 결정할 수 있게 된다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 3D 회전 센서(44)는 회로 기판(40)의 단부에서 또는 그 부근에서 회로 기판의 면(42) 상에 그리고 모터(28)에 인접하게 장착될 수 있는 센서 칩의 형태로 마련될 수 있고, 그 결과 3D 회전 센서(44)는 모터(28), 구동 샤프트(32) 및 이와 관련된 자석(50)에 보다 가까이 배치된다. 회로 기판(40)의 단부에 또는 그 부근에 3D 회전 센서(44)를 마련함으로써, 모터/구동 샤프트/자석에 대해 보다 가까이 배치하는 것이 허용되고, 이에 따라 보다 정확한 판독(들)이 허용된다.
하우징/어셈블리 내에서 3D 회전 센서(44)와 자석(50) 사이의 거리를 제한하는 것은, 펌프의 회전 속도를 결정하는 것에 대하여 정확도를 높이는 데 기여할 수 있다. 일 실시형태에서, 3D 회전 센서(44)는 자석(50)에 대해 또는 자석(50)으로부터 약 2 ㎜~약 4 ㎜ (양 경계값 포함) 사이에 배치된다. 물론, 상기한 거리는 단지 예시적인 것이며 제한적인 것으로 의도되어 있지 않다.
구체적으로, 예시된 실시형태는 제한적인 것으로 의도되어 있지 않다는 점에 주목해야 할 필요가 있다. 3D 회전 센서(44)는, 회로 기판의 반대편 면[면(43)] 상을 비롯한, 회로 기판(40) 상의, 임의의 수의 장소에 배치될 수 있다.
자석(50)은 샤프트(32)에 장착되고 컨트롤러 하우징(18)에 면하도록 배치된 2극 자석일 수 있다. 이에 따라, 3D 회전 센서는 2극 자석의 회전을 그 자기장을 통해 검출하도록 구성되어 있고, 그 결과 구동 샤프트의 회전 동작을 (알고리즘/산출을 통해) 결정하는 데 컨트롤러에 의해 사용될 수 있다. 그러나, 3D 회전 센서(44)는 그 주변 환경에서 움직이는 임의의 타입의 자석을 감지할 수 있고, 앞서 언급된 예에 제한되는 것으로 의도되어 있지 않다. 또한, 이하에 더 설명되는 바와 같이, 3D 회전 센서(44)는 샤프트 또는 펌프(22) 자체와 관련되어 있는 다른 요소 상에 장착된 자석을 감지하는 데 사용될 수 있다.
따라서, 본원에 개시된 어셈블리는, 3D 회전 센서를 사용함으로써 펌프 어셈블리에 있어서의 펌프의 회전 동작을 감지하는 방법을 제공한다. 3D 회전 센서(44)로부터의 판독값과 ECU에 의해 결정된 산출값에 기초하여, 펌프 어셈블리(10)의 일부가 컨트롤러(26)를 통해 제어될 수 있다. 일 실시형태에서는, 작동 중에, 전기 모터(28)가 컨트롤러(26)를 이용하여 구동되고, 즉 컨트롤러(26)가 구동 샤프트(32)와 모터(28)를 구동한다. 예시된 실시형태에서는, 구동 샤프트(32)를 구동시킴으로써, 펌프(22)가 구동된다. 유체는 펌프 어셈블리의 어셈블리 유입구를 통하여 그리고 펌프(22)의 유입구 안으로 유입된다. 유입된 유체는 펌프(22)를 사용하여 가압된다. 펌프가 작동함에 따라, 3D 회전 센서는 자석/모터/구동 샤프트의 동작을 검출하는 것을 통해 펌프(22)의 회전 동작을 검출한다. 3D 회전 센서(44)로부터의 검출값 또는 판독값은 펌프 어셈블리(10)에 대한 임의의 조정을 결정하기 위해 ECU/컨트롤러(26)에 의해 사용된다. 일 실시형태에서, 전기 모터(28)의 속도는 3D 회전 센서(44)에 의한 검출에 기초하여 제어된다. 펌프(22)로부터의 가압 유체는 어셈블리 유출구를 통해 배출된다.
다른 실시형태에서, 펌프(22)의 일부는 3D 회전 센서(44)에 의한 검출 및 감지에 기초하여 제어될 수 있고; 즉 3D 회전 센서(44)와 PCB/컨트롤러는 펌프에 인접하게 그리고 펌프(그리고 그 구동 샤프트)에 대해 배치될 수 있으며, 펌프에 해당하는 검출을 위해 구성될 수 있다. 도 6은 하우징(18A)에 마련된 컨트롤러(26A)로서 그 옆에는 각각의 케이싱 및 하우징(30A, 24A) 안에 있는 모터(28A)와 펌프(22A)가 있는 것인 컨트롤러를 포함할 수 있는, 펌프 어셈블리(10)의 배치 구성의 예를 보여준다. 펌프 어셈블리(10A)는 도 2~도 5를 참조로 하여 기술된 실시형태에서 이미 전술한 바와 같은 구성요소들과 유사한 구성요소들을 구비할 수 있고, 이에 따라 상기한 특징들 모두가 여기에 반복 기술될 필요는 없다. 하지만, 도 2~도 5의 펌프 어셈블리(10)를 참조로 하여 기술된 이러한 특징들은 펌프 어셈블리(10A)에 포함될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 펌프 어셈블리(10A)는, 윤활제 등과 같은 유체(예컨대, 오일 또는 트랜스미션 유체)를 유입시키기 위한 어셈블리 유입구(도시 생략)와, 유체를, 즉 그 안에 수용된 펌프(22A)에 의해 가압되는 유체를, 유출시키기 위한 어셈블리 유출구(도시 생략)를 포함한다. 일 실시형태에서, 어셈블리 유입구로의 및/또는 어셈블리 유출구로부터의 흐름의 방향은 펌프 어셈블리(10)의 전체 축방향 길이에 수직할 수 있다. 예를 들어, 유입구 및/또는 유출구는 어느 하나 또는 양자 모두가 Z-축에 그리고 Z-축을 따라 배치될 수 있다.
도 7은 본 개시 내용의 다른 실시형태에 따라, 예를 들어 도 6의 펌프 어셈블리(10A)에서와 같이, 펌프(22A)에 대해 장착된 적어도 하나의 컨트롤러(26A)의 ECU의 회로 기판(40A)의 상세도이다. 여기서, 컨트롤러(26)(특히, 그 3D 회전 센서)는 (예를 들어, 모터 구동 샤프트와 동일한 것이거나 동일한 것이 아닐 수 있는 펌프 구동 샤프트의 회전을 검출하는 것을 통해) 펌프(22A)를 제어 및/또는 구동하도록 구성되어 있고 배치되어 있다. 여기에는 컨트롤러/회로 기판과 펌프에 대한 하우징이 명시적으로 도시되어 있지 않지만, 펌프(22A)는 도 6에 도시된 바와 같이 그 구성요소들(예를 들어, 펌프 구동 샤프트, 베인/로터/기어, 제어 슬라이드 등)을 그 안에 수용하는 별개의 하우징(24A)에 들어 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 회로 기판(40A)은 펌프(22A)의 하우징의 일부분이거나 펌프의 하우징에 (예를 들어, 패스너 또는 볼트를 통해) 연결된 인클로저에 또는 하우징(18A)(도 6 참조)에 들어 있을 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 펌프(22A)의 반대측에, 예를 들어 모터 케이싱(30A) 내에, 모터(28A)가 마련될 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 펌프 어셈블리(10A)는 그 양측 중 어느 일측에서 컨트롤러(26A) 및 모터(28A)가 옆에 있는 펌프(22A)를 포함할 수 있다. 그러나, 도 6에 예시된 배치 구성은 제한적인 것으로 의도되어 있지 않다.
전술한 실시형태와 같이, 컨트롤러(26A)의 PCB/회로 기판(40A)은, 그 위에 전기 구성요소를 장착하기 위한 제1 면(42)(또는 제1 측)과 제2 면(43)[제1 면(42)의 반대편인 제2 측]을 갖는데, 상기 각 측은 실질적으로 편평한 표면을 갖는 것이다. 예시된 실시형태에서는, 회로 기판의 제1 면(42)이 반경방향으로 [축(A2)으로부터 또는 축(A2)에 대해] 위쪽을 향하도록, 회로 기판(40A)이 펌프 어셈블리(10)의 축(A2)의 축선 방향(Y-방향)으로 배향되어 있다. PCB의 양면과 편평한 표면은 펌프 어셈블리(10A)의 종방향/Y-방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 또, 도 7에 개략적으로 나타내어진 바와 같이 회로 기판(40)을 종방향[축(A), 또는 Y-방향 또는 Y-축]으로 그리고 펌프(22A)의 샤프트(32A)와 축선 방향으로 정렬 관계로 배치함으로써, 구성요소들이 점유하는 면적이 줄어들게 되며, 전기 구성요소들의 냉각 효율의 개선이 허용된다. 일 실시형태에서, 회로 기판/PCB(40A)의 종방향 부분, 표면, 또는 면은 동일 축[축(A)] 상에서 구동 샤프트(32A)와 축선 방향으로 정렬되어 있다. 3D 회전 센서(44)는 회로 기판(40A)의 제1 면(42)[또는 제2 면(43)] 상에 장착될 수 있다. 3D 회전 센서가 회로 기판 상에 장착되는 경우에, 3D 회전 센서(44)의 앞면(46)이 회로 기판(40A)의 상대면에 대해 평행하게 배치되고, 이에 따라 앞면(46)도 또한 반경방향을 향하고 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시형태에 따라, 회로 기판(40A)의 배향은 펌프 자체(22A)의 구동 샤프트(32A)에 대해 상대적일 수 있고, 이에 따라 펌프(22A)의 구동 샤프트(32A)의 속도/펌프 샤프트 회전은 3D 회전 센서(44) 및 컨트롤러를 통해 결정될 수 있다. 자석(50A)이 축(A2)을 중심으로 구동 샤프트(32A)와 함께 회전하도록 구동 샤프트(32A)의 단부 상에 또는 그 부근에 확고히 부착되어 있는 자석(50A)(예를 들어, 2극 자석)을 이용하여, 3D 회전 센서(44)가 펌프 샤프트 회전을 검출할 수 있다. 따라서, ECU는 자석(50A)으로부터 자기장을 검출하는 자속 기준 컨트롤러로서 작용할 수 있다. 따라서, 3D 회전 센서(44)는 x-y축을 이용하는 판독값과 아울러, y-z축, x-z축, 또는 이들의 조합에 있어서의 판독을 가능하게 한다. 이 실시형태에서는, 펌프를 사용하는 동안 컨트롤러(26)에 출력하기 위해, 3D 회전 센서(44)는 그 앞면(46)에 대해 평행한 움직임을, 그리고 펌프의 회전 동작을 비롯한 그 앞면(46)에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임을 적어도 검출하도록 구성되어 있다.
3D 회전 센서(44)는 그에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임을 감지할 수 있기 때문에, 상기한 배향에서 그 옆에 있는 펌프 요소들의 (y-z) 회전 동작을 감지할 수 있다. 따라서, 3D 회전 센서(44)(또는 그 본체)가 회로 기판(40) 상에 배치되어 있음에도 불구하고, 물체[예를 들어, 구동 샤프트(32A)]의 각도 위치가 측정 또는 감지될 수 있다. 예시된 실시형태에서, 컨트롤러 또는 ECU는 펌프(22A)의 구동 샤프트(32A)의 작동 또는 회전을 제어하고 구동 샤프트(32A)의 특징들(회전, 속도)을 감지하도록 구성될 수 있다. 그러나, 3D 회전 센서는 구동 샤프트(32A)에 인접하게 배치되는 것으로 제한될 필요는 없다. 예를 들어, 다른 실시형태에서, 펌프(22A)와 관련된 ECU/컨트롤러 및 센서(44)는 펌프(22A) 내에서의 제어 슬라이드의 위치를 감지하고 및/또는 제어 슬라이드의 위치를 변경하여(예를 들어, 낮춰), 가압 유체의 유출을 변경시키는 데 사용될 수 있다. 따라서, 3D 회전 센서(44)로부터의 판독값은 컨트롤러/ECU에 의해 펌프(22A)의 임의의 수의 부품을 제어하는 데 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본원에 개시된 어셈블리는, 3D 회전 센서 및 컨트롤러(ECU)를 사용함으로써 하나 이상의 축 상에서의 펌프의 회전 동작을 감지하는 방법을 제공한다. 컨트롤러는, 펌프 및/또는 펌프 어셈블리의 축선 방향으로 (y-축을 따라) 뻗어 있는 인쇄 회로 기판(PCB)를 포함하는 ECU이다. 유체는 펌프(22A)의 유입구를 통해 유입된다. 유입된 유체는 펌프(22A)를 사용하여 가압된다. 펌프가 작동함에 따라, 3D 회전 센서는 자석(50A)/구동 샤프트의 동작을 검출하는 것을 통해 펌프(22A)의 회전 동작을 검출한다. 3D 회전 센서(44)로부터의 판독값과 ECU에 의해 결정된 산출값에 기초하여, 펌프(22A)의 일부가 컨트롤러를 통해 제어될 수 있다. 일 실시형태에서, 작동 중에, 펌프(22A)의 구동 샤프트(32A)는 컨트롤러를 사용하여 구동된다. 다른 실시형태에서는, 펌프 유출구를 통한 배수량이 변경되도록, 컨트롤러는 펌프 하우징 내에서의 슬라이드의 위치를 변경할 수 있다. 펌프(22A)로부터의 가압 유체는 펌프의 유출구를 통해 배출된다.
펌프 어셈블리(10)에 마련되는 도 6과 도 7의 펌프(22A)의 타입과 그 부품들은 제한되지 않는다. 일 실시형태에 따르면, 펌프(22A)는 내부 로터 및 외부 로터를 갖는 지로터 드라이브를 구비한다. 내부 로터는 구동 샤프트(32)와 함께 축(A)을 중심으로 회전하도록 구동 샤프트(32)에 확고히 고정되어 있다. 다른 실시형태에서, 펌프(22A)는 그 안에 다수의 베인을 포함하고, 로터와, 유출구를 통한 펌프의 배수량을 조정하도록 제1 슬라이드 위치와 제2 슬라이드 위치 사이에서 핀을 중심으로 하우징 내에서 회전 또는 피벗하는 제어 슬라이드를 포함하는 가변 베인 펌프이다. 구동 샤프트(32A)는, 예를 들어 펌프의 로터를 구동시키도록 구성될 수 있다.
또한, 3D 회전 센서(44)와 자석(50A) 사이의 거리를 제한하는 것이, 펌프의 회전 속도를 결정하는 것에 대하여 정확도를 높이는 데 기여할 수 있다는 것도 주목할 사항이다. 일 실시형태에서, 3D 회전 센서(44)는 자석(50A)에 대해 또는 자석(50A)으로부터 약 2 ㎜~약 4 ㎜ (양 경계값 포함) 사이에 배치된다. 물론, 상기한 거리는 단지 예시적인 것이며 제한적인 것으로 의도되어 있지 않다.
본원에 개시되어 있는 예시된 실시형태에 있어서의 회로 기판(40)과 3D 회전 센서(44)의 조합이, 이전의 다중-기판 접속 위험을 없애고, 컨트롤러 부분에 관하여 보다 작은 전체 패키징을 제공한다. 3D 회전 센서(44)는 또한, [그 앞면(46)이 샤프트의 전방에 직접 장착되는 것과는 대조적으로] PCB/회로 기판(40) 상에서의 그 배향에 대한 선택의 자유도를 증대시킨다. 이로써 또한, 펌프 어셈블리의 부품들에 대하여 향상된 설계 유연성과 검출되는 샤프트/자석에 대한 향상된 장착이 허용된다. 3D 회전 센서는 제3 축에 대한 동작을 검출하는 향상된 이점을 제공한다. 특히, 축선 방향(예를 들어, y-축)에서의 검출이 상대적으로 또는 전반적으로 제로이지만, 3D 회전 센서는 펌프의 회전 운동을 결정하기 위해 X축 및 Z축에 있어서의 검출을 허용한다.
추가적으로, 3D 회전 센서를 사용함으로써, 회로 기판 및 컨트롤러 부품들의 최적 냉각이 유지/허용된다. 이는, 3D 회전 센서가 그 위에 있는 회로 기판이 하우징 내에 축선 방향으로 배치되도록, 회로 기판(40)이 그 배향을 유지하는 것을 허용하고, 이에 따라 열의 방열이 최대화된다. 하지만, 3D 회전 센서를 회로 기판의 측에 장착함으로써, 3개의 축에 있어서의 동작의 검출이 허용된다. 또한, 3D 회전 센서를 회로 기판의 측에 장착함으로써, (검출되는 물체의 바로 전방에 그리고 그 부근에 수직하게 장착하는 것을 필요로 하는 종래의 장착에 비해) 열에 대한 노출을 비롯한, 칩/센서 자체에 대한 손상의 위험이 감소되고, 그렇지 않으면 손상의 위험이 없는 것으로 제한된다.
전기 구성요소들이 펌프 구성과는 관계 없이 개발될 수 있다. 또한, 통상적으로 종래의 시스템에 제공되는 추가적인 센서(들), 추가적인 회로 기판, 배선 및 조립(시간)이 본원에 개시된 펌프 어셈블리(10)에서는 감소되거나 제거되기 때문에, 비용이 감소된다.
3D 회전 센서(44)의 타입 및 제조자는 제한되는 것으로 의도되어 있지 않다. 도 2는 개시된 펌프 어셈블리(10)에서 센서(44)용으로 사용될 수 있는 예시적인 부품들의 개략도이다. 일 실시형태에서, 3D 회전 센서(44)는 그 표면에 직각으로 그리고 평행하게 인가되는 자속 밀도에 민감한 모놀리식 센서이며, 이에 따라 3개의 방향(x, y 및 z)에 있어서 자속 밀도를 접촉 없이 감지하는 능력을 제공한다. 3D 회전 센서(44)는 자속 밀도 벡터의 3개의 공간 성분을 측정 및 처리함으로써 그 주변 환경에서 움직이는 임의의 자석을 감지할 수 있다.
일 실시형태에서, 도 2에 도시된 [PCB/컨트롤러(40)에 대응하는] μC/마이크로컨트롤러의 신호 처리는 3D 회전 센서(44)를 통해 SIN 및 COS 아날로그 정보를 취득하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 따라, 컨트롤러(40)는, 비이상적인 자기장 각도 성분을 보상하기 위해, 감도 미스매치 및 오프셋에 대한 임의의 신호 보정을 처리하도록 구성될 수 있다. 애플리케이션 모듈 또는 펌프 어셈블리(10)와 관련된 다른 컨트롤러에 의한 처리 및/또는 데모 기판에 의한 측정을 위해, 각도 위치 산출(예를 들어, 아크탄젠트 보간)이 수행될 수 있고 디지털 출력 신호(㎑ PWM 신호)로 평행 이동될 수 있다. 물론, 이 개략도는 단지 예시적인 것이고, 개시된 3D 회전 센서(44) 및 컨트롤러(40)를 사용하여 처리하는 비제한적인 실시형태인 것으로 이해되어야 한다.
컨트롤러(26)[및 선택적으로 그 PCB/기판(40)]는 그 위에 장착된 통합 LIN 인덕터 및 다른 센서(예를 들어, 온도 센서)(이들에 제한되는 것은 아님)를 비롯한 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 컨트롤러(26)는, 예를 들어 로컬 상호연결망(LIN) 버스 인터페이스를 통하여 전원(예를 들어, 배터리)에 전기적으로 결합될 수 있다. 또한, 통상적으로 포지티브 및 네거티브 파워 커넥터가 또한 컨트롤러 커버에 오버몰딩될 수 있다.
(전술한 바와 같이, 샤프트의 동작을 검출하기 위해, 서로에 대해 수직으로 장착되는 2개 이상의 회로 기판을 사용하는 것과는 대조적으로) 본원에 개시된 바와 같이 3D 회전 센서를 사용함으로써, 펌프의 작동 및 상대 샤프트의 회전에 관한 검출에 단일 컨트롤러 회로 기판을 사용하는 것이 허용된다. 그러나, 다른 컨트롤러 보드가 어셈블리에 사용될 수 있거나 또는 펌프의 작동을 제어하기 위해 펌프와 관련될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 전술한 바와 같은 그리고 도 3~도 5의 실시형태에 예시된 바와 같은 3D 회전 센서(44)는 펌프 어셈블리(10)에서 자석(50)/구동 샤프트(32)/모터(28)와 관련된 동작을 검출하도록 구성되어 있지만, 어셈블리(10)에 있어서의 컨트롤러(26), 모터(28) 및 펌프(22)의 배치 및 정렬에 따라, ECU가 펌프(22)의 부품들을 비롯한 어셈블리의 다른 부품들과 관련된 특징들을 검출 또는 감지할 수 있다는 것에 주목해야 할 필요가 있다. 예를 들어, 어셈블리가 도 6~도 7에 도시된 바와 같이, 모터 및 펌프가 옆에 있는 컨트롤러를 포함하는 경우, ECU의 3D 회전 센서는 [모터(28)의 구동 샤프트(32)와 동일한 것이거나 또는 동일하지 않은 것일 수 있는] 펌프 샤프트 또는 모터(28)의 구동 샤프트의 회전을 검출하도록 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, PCB/회로 기판(40 및/또는 40A)의 제1 면(42)을 가로지르는 평면이 펌프 및/또는 모터의 구동 샤프트(들)의 축(A 및/또는 A2)과 정렬 관계로 배치된다. 일 실시형태에서, PCB는 [구동 샤프트(32, 32A) 또는 이 샤프트에 의해 구동되는 다른 샤프트일 수 있는] 펌프(18)의 구동 샤프트의 축(A 및/또는 A2)에 평행하도록 하우징(18 및/또는 18A) 내에 배치된다.
본원의 원리는 앞서 제시된 예시적인 실시형태들에서 분명해졌지만, 본원의 실시에 사용된 구조, 배치, 비율, 요소, 재료 및 구성요소들에 다양한 수정이 실시될 수 있다는 것이 당업자들에게는 명백할 것이다.
따라서, 본원의 특징들은 완전히 그리고 유효하게 달성된 것으로 확인될 것이다. 그러나, 전술한 바람직한 특정 실시형태는 본원의 기능적 및 구조적 원리의 예시를 목적으로 도시 및 기술되었고, 이러한 원리들로부터 벗어나지 않으면서 변경할 수 있는 것으로 인식될 것이다. 따라서, 본원은 이하의 청구범위의 사상 및 범위 내에 망라되는 모든 변형을 포함한다.

Claims (19)

  1. 펌프 어셈블리로서:
    펌프 하우징을 구비하는 펌프로서, 유입 유체를 받기 위한 유입구와 가압 유체를 유출하기 위한 펌프 유출구, 그리고 펌프 하우징으로부터의 유출을 위해 유입 유체를 가압하도록 펌프의 부품들을 구동하는 구동 샤프트를 구비하는 것인 펌프;
    상기 펌프의 구동 샤프트를 구동하도록 구성되는 컨트롤러로서, 그 위에 전기 구성요소를 장착하기 위한 제1 측을 구비하는 회로 기판을 포함하고, 상기 회로 기판은 그 제1 측이 반경방향을 향하도록 상기 펌프의 축선 방향으로 배향되는 것인 컨트롤러;
    펌프의 회전 가능한 요소와 함께 회전하도록 상기 펌프의 회전 가능한 요소에 확고히 부착되는 자석; 및
    상기 회로 기판의 제1 측에 장착되며 앞면을 포함하는 3D 회전 센서로서, 3D 회전 센서의 앞면은 반경방향을 향하도록 상기 회로 기판의 제1 측에 평행하게 배치되고, 상기 3D 회전 센서는, (a) 그 앞면에 대해 평행한 움직임과, (b) 펌프의 회전 동작을 비롯한 그 앞면에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임 양자 모두를 검출하여 상기 컨트롤러에 출력하도록 구성되는 것인 3D 회전 센서
    를 포함하고,
    상기 회로 기판의 제1 측의 면은 상기 펌프의 동일 축(A) 상에서 상기 축선 방향으로 상기 펌프의 회전 가능한 요소와 정렬되어 상기 3D 회전 센서가 상기 3D 회전 센서와 상기 자석 사이에서 축선 방향 간격을 갖고 상기 자석과 축선 방향으로 정렬됨으로써 상기 자석은 상기 3D 회전 센서의 앞면에 수직한 축선 방향으로 이격된 평면에서 회전하고,
    상기 3D 회전 센서는 상기 펌프의 회전 가능한 요소 상의 상기 자석의 부근에 배치되어 상기 3D 회전 센서의 앞면에 수직한 축선 방향으로 이격된 평면에 있어서의 상기 자석의 회전 동작을 검출함으로써 상기 회전 가능한 요소의 각도 위치가 결정되고, 상기 회전 가능한 요소는 펌프의 구동 샤프트 또는 이에 의해 회전되는 요소를 포함하는 것인 펌프 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 전기 모터와 모터 구동 샤프트를 더 포함하고, 상기 전기 모터는 상기 펌프에 연결되어 있으며, 상기 모터 구동 샤프트는 축을 중심으로 구동되도록 구성되어 있고, 상기 전기 모터는 상기 모터 구동 샤프트를 통해 상기 펌프의 구동 샤프트를 구동하도록 구성되어 있는 것인 펌프 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전기 모터의 구동 샤프트와 상기 펌프의 구동 샤프트는, 단일 샤프트가 상기 전기 모터에서부터 상기 펌프로 연장된다는 점에서 동일한 것인 펌프 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 3D 회전 센서는 상기 펌프의 구동 샤프트의 회전 동작을 검출하도록 구성되어 있고, 상기 컨트롤러는 상기 검출에 기초하여, 상기 펌프의 구동 샤프트가 구동되는 속도를 조정하도록 구성되어 있는 것인 펌프 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 펌프의 구동 샤프트에는 2극 자석이 장착되어 있고, 검출된 회전에 기초하여 상기 컨트롤러가 상기 펌프의 구동 샤프트의 회전 동작을 결정하기 위해, 상기 3D 회전 센서는 상기 2극 자석의 회전을 검출하도록 구성되어 있는 것인 펌프 어셈블리.
  6. 제2항에 있어서, 상기 전기 모터의 구동 샤프트에는 2극 자석이 장착되어 있고, 검출된 회전에 기초하여 상기 컨트롤러가 상기 전기 모터의 구동 샤프트의 회전 동작을 결정하기 위해, 상기 3D 회전 센서는 상기 2극 자석의 회전을 검출하도록 구성되어 있으며, 상기 컨트롤러는 상기 검출에 기초하여, 상기 전기 모터의 구동 샤프트를 구동하는 속도를 조정하도록 구성되어 있는 것인 펌프 어셈블리.
  7. 제2항에 있어서, 상기 펌프 어셈블리에서 상기 전기 모터의 옆에 상기 컨트롤러와 상기 펌프가 있는 것인 펌프 어셈블리.
  8. 제2항에 있어서, 상기 펌프 어셈블리에서 상기 펌프의 옆에 상기 컨트롤러와 상기 전기 모터가 있는 것인 펌프 어셈블리.
  9. 펌프 어셈블리로서:
    유체를 유입하기 위한 어셈블리 유입구;
    유체를 유출하기 위한 어셈블리 유출구;
    모터 케이싱 내에 수용된 전기 모터;
    펌프 하우징을 구비하는 펌프로서, 상기 어셈블리 유입구로부터 유입 유체를 받기 위한 유입구와 가압 유체를 유출하기 위한 펌프 유출구를 구비하는 것인 펌프;
    상기 전기 모터를 상기 펌프에 연결하는 구동 샤프트로서, 구동 샤프트는, 상기 펌프 하우징으로부터의 유출을 위해 유입 유체를 가압하도록 펌프의 부품들을 구동하기 위하여, 상기 전기 모터에 의해 축을 중심으로 구동되도록 구성되어 있는 것인 구동 샤프트;
    상기 전기 모터를 구동하도록 구성되며 회로 기판을 포함하는 컨트롤러로서, 상기 펌프와 상기 전기 모터는 상기 컨트롤러와 축선 방향으로 정렬되어 있고, 상기 회로 기판은 그 위에 전기 구성요소를 장착하기 위한 제1 측을 구비하며, 상기 회로 기판은 반경방향을 향하도록 상기 펌프 어셈블리의 축선 방향으로 배향되는 것인 컨트롤러;
    펌프의 회전 가능한 요소와 함께 회전하도록 상기 펌프의 회전 가능한 요소에 확고히 부착되는 자석; 및
    상기 회로 기판에 장착되며 앞면을 포함하는 3D 회전 센서로서, 3D 회전 센서의 앞면은 반경방향을 향하도록 상기 회로 기판에 평행하게 배치되고, 상기 3D 회전 센서는, (a) 그 앞면에 대해 평행한 움직임과, (b) 펌프의 회전 동작을 비롯한 그 앞면에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임 양자 모두를 검출하여 상기 컨트롤러에 출력하도록 구성되는 것인 3D 회전 센서; 및
    상기 가압 유체를 배출하도록 상기 펌프 유출구를 상기 어셈블리 유출구와 연통시키는 유출 통로
    를 포함하고,
    상기 회로 기판의 제1 측의 면은 상기 펌프의 동일 축(A) 상에서 상기 축선 방향으로 상기 펌프의 회전 가능한 요소와 정렬되어 상기 3D 회전 센서가 상기 3D 회전 센서와 상기 자석 사이에서 축선 방향 간격을 갖고 상기 자석과 축선 방향으로 정렬됨으로써 상기 자석은 상기 3D 회전 센서의 앞면에 수직한 축선 방향으로 이격된 평면에서 회전하고,
    상기 3D 회전 센서는 상기 펌프의 회전 가능한 요소 상의 상기 자석의 부근에 배치되어 상기 3D 회전 센서의 앞면에 수직한 축선 방향으로 이격된 평면에 있어서의 상기 자석의 회전 동작을 검출함으로써 상기 회전 가능한 요소의 각도 위치가 결정되고, 상기 회전 가능한 요소는 펌프의 구동 샤프트 또는 이에 의해 회전되는 요소를 포함하는 것인 펌프 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 구동 샤프트에는 2극 자석이 장착되어 있고, 검출된 회전에 기초하여 상기 컨트롤러가 상기 구동 샤프트의 회전 동작을 결정하기 위해, 상기 3D 회전 센서는 상기 2극 자석의 회전을 검출하도록 구성되어 있으며, 상기 컨트롤러는 상기 검출에 기초하여, 상기 구동 샤프트를 구동하는 속도를 조정하도록 구성되어 있는 것인 펌프 어셈블리.
  11. 제9항에 있어서, 상기 펌프 어셈블리에서 상기 전기 모터의 옆에 상기 컨트롤러와 상기 펌프가 있는 것인 펌프 어셈블리.
  12. 제9항에 있어서, 상기 펌프 어셈블리에서 상기 펌프의 옆에 상기 컨트롤러와 상기 전기 모터가 있는 것인 펌프 어셈블리.
  13. 펌프 어셈블리에서 펌프의 회전 동작을 검출하는 방법으로서, 상기 펌프 어셈블리는: 펌프 하우징을 구비하는 펌프로서, 어셈블리 유입구로부터 유입 유체를 받기 위한 유입구와 가압 유체를 유출하기 위한 펌프 유출구를 구비하는 것인 펌프; 상기 펌프 하우징으로부터의 유출을 위해 유입 유체를 가압하도록 펌프의 부품들을 구동하는 구동 샤프트; 상기 펌프의 구동 샤프트를 구동하도록 구성되며 회로 기판을 포함하는 컨트롤러로서, 상기 회로 기판은 그 위에 전기 구성요소를 장착하기 위한 제1 측을 구비하며, 상기 회로 기판은 그 제1 측이 반경방향을 향하도록 상기 펌프의 축선 방향으로 배향되는 것인 컨트롤러; 펌프의 회전 가능한 요소와 함께 회전하도록 상기 펌프의 회전 가능한 요소에 확고히 부착되는 자석; 및 상기 회로 기판의 제1 측에 장착되며 앞면을 포함하는 3D 회전 센서로서, 3D 회전 센서의 앞면은 반경방향을 향하도록 상기 회로 기판에 평행하게 배치되고, 상기 3D 회전 센서는, (a) 그 앞면에 대해 평행한 움직임과, (b) 펌프의 회전 동작을 비롯한 그 앞면에 대해 수직한 평면에 있어서의 움직임 양자 모두를 검출하여 상기 컨트롤러에 출력하도록 구성되는 것인 3D 회전 센서를 포함하며; 상기 방법은:
    상기 구동 샤프트를 구동하는 단계;
    상기 펌프의 유입구에 유체를 유입시키는 단계;
    유입 유체를 상기 펌프를 사용하여 가압하는 단계;
    상기 3D 회전 센서를 통하여, 상기 펌프의 구동 샤프트의 회전 동작을 검출하는 단계;
    상기 3D 회전 센서에서의 검출에 기초하여, 상기 컨트롤러를 사용해 펌프 유출을 제어하는 단계; 및
    가압 유체를 상기 유출구를 통해 배출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 회로 기판의 제1 측의 면은 상기 펌프의 동일 축(A) 상에서 상기 축선 방향으로 상기 펌프의 회전 가능한 요소와 정렬되어 상기 3D 회전 센서가 상기 3D 회전 센서와 상기 자석 사이에서 축선 방향 간격을 갖고 상기 자석과 축선 방향으로 정렬됨으로써 상기 자석은 상기 3D 회전 센서의 앞면에 수직한 축선 방향으로 이격된 평면에서 회전하고,
    상기 3D 회전 센서는 상기 펌프의 회전 가능한 요소 상의 상기 자석의 부근에 배치되어 상기 3D 회전 센서의 앞면에 수직한 축선 방향으로 이격된 평면에 있어서의 상기 자석의 회전 동작을 검출함으로써 상기 회전 가능한 요소의 각도 위치가 결정되고, 상기 회전 가능한 요소는 펌프의 구동 샤프트 또는 이에 의해 회전되는 요소를 포함하는 것인 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 펌프 어셈블리는 상기 펌프의 구동 샤프트에 장착된 2극 자석을 더 포함하고, 상기 3D 회전 센서를 통하여 검출하는 단계는, 검출된 회전에 기초하여 상기 컨트롤러가 상기 구동 샤프트의 회전 동작을 결정하도록, 상기 2극 자석의 회전을 검출하는 것을 포함하는 것인 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 펌프 어셈블리는 전기 모터와 모터 구동 샤프트를 더 포함하고, 상기 전기 모터는 상기 펌프에 연결되어 있으며, 상기 모터 구동 샤프트는 축을 중심으로 구동되도록 구성되어 있고, 상기 전기 모터는 상기 모터 구동 샤프트를 통해 상기 펌프의 구동 샤프트를 구동하도록 구성되어 있는 것이며, 상기 방법은:
    상기 컨트롤러를 이용하여 상기 전기 모터를 구동하는 단계; 및
    상기 모터 구동 샤프트를 구동하는 단계를 더 포함하고;
    상기 3D 회전 센서를 통하여 검출하는 단계는, 검출된 회전에 기초하여 상기 컨트롤러가 상기 펌프의 회전 동작을 결정하도록, 상기 모터 구동 샤프트의 회전을 검출하는 것을 포함하는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전기 모터의 구동 샤프트와 상기 펌프의 구동 샤프트는, 단일 샤프트가 상기 전기 모터에서부터 상기 펌프로 연장된다는 점에서 동일한 것인 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 펌프 유출을 제어하는 단계는, 상기 3D 회전 센서를 통하여 검출하는 단계에 기초하여, 상기 펌프의 구동 샤프트가 구동되는 속도를 조정하는 것을 포함하는 것인 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 전기 모터의 구동 샤프트에는 2극 자석이 장착되어 있고, 검출된 회전에 기초하여 상기 컨트롤러가 상기 전기 모터의 구동 샤프트의 회전 동작을 결정하기 위해, 상기 3D 회전 센서는 상기 2극 자석의 회전을 검출하도록 구성되어 있는 것인 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 펌프 유출을 제어하는 단계는, 상기 3D 회전 센서를 통하여 검출하는 단계에 기초하여, 상기 전기 모터의 구동 샤프트가 구동되는 속도를 조정하는 것을 포함하는 것인 방법.
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