KR20010070334A - 각위치 센서 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트, 각위치를 측정할 요소에 허브를 통해 연결되는 엔코더 디스크를 포함하는 각위치 센서 유니트에 관한 것이다. 상기 엔코더 디스크는 플라스틱 물질로 이루어지고, 그의 두께가 0.1∼1.0 mm이며, 그의 평면도가 0.2 mm 보다 작고, 허브의 플랜지를 수용하는 중심 보어를 가지고 있다. 허브의 플랜지에는 적어도 3개의 돌출부가 반경방향으로 대칭적으로 연장하여 있고, 그 돌출부는 엔코더 디스크의 슬롯과 결합한다. 그 슬롯은 상기 돌출부의 형상과 일치하여, 이 돌출부와 슬롯의 결합에 의해 엔코더 디스크가 허브에 대하여 적극적인 방식으로 위치 고정되도록 되어 있다.

Description

각위치 센서 유니트{Angular position sensor unit}

본 발명은 샤프트, 축 또는 휠의 각(角)위치의 측정을 위해 측정될 요소에 허브를 통해 연결되는 엔코더(encoder) 디스크로 이루어진 각위치 센서 유니트에 관한 것이다.

회전각 및/또는 회전수를 측정하기 위해, 각위치 센서가 사용된다. 그 각위치 센서는 넓은 온도 범위 내에서 측정 정확도에 대한 매우 높은 요건에 부합하여야 한다. 특히, 적합한 지지체, 예를 들어, 허브에 엔코더 디스크를 기계적으로 고정시킬 때 문제가 생기는데, 그 이유는 그 엔코더 디스크와 지지체 사이의 연결이 주어진 전체 온도 범위에 걸쳐 센서-송신기 유니트에 대하여 축방향 및 반경방향으로 유격 및 변형이 없어야 하기 때문이다.

본 발명의 목적은, -40∼+80℃의 온도 범위 내에서 ≤0.5도의 측정 정확도가 얻어지고, > 1 g의 유효 가속에서 8∼200 Hz의 주파수 범위의 진동의 존재에서 제한 없는 기능이 유지되도록 구성된 상기한 종류의 각위치 센서를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 엔코더 디스크-허브 조립체가 자동차의 조향 각위치 센서에 설치되는 방식을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 엔코더 디스크의 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 허브의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 허브의 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 허브 2: 엔코더 디스크 3: 리테이너

4: 조향 칼럼 6: 슬롯 7: 보어

8: 돌출부 9: 구동 피니언 10: 플랜지

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 엔코더 디스크, 허브 및 리테이너를 포함하는 각위치 센서 유니트를 제공한다. 허브는 각위치를 측정할 요소에 연결되도록 설계되어 있고, 엔코더 디스크는 플라스틱 물질로 이루어지고, 그의 두께가 0.1∼1.0 mm이며, 그의 평면도가 0.2 mm 보다 작고, 허브의 플랜지를 수용하는 중심 보어를 가지고 있다. 허브의 플랜지에는 적어도 3개의 돌출부가 반경방향으로 대칭적으로 연장하여 있고, 그 돌출부는 엔코더 디스크의 슬롯과 결합한다. 그 슬롯은 상기 돌출부의 형상과 일치하여, 이 돌출부와 슬롯의 결합에 의해 엔코더 디스크가 허브에 대하여 적극적인 방식으로 위치 고정되도록 되어 있고, 엔코더 디스크는 축방향으로는 리테이너에 의해 위치가 고정되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 엔코더 디스크 및 상기 허브가 아래의 치수 공차로 설계되고 제조되는 것이 유익한 것으로 밝혀졌다.

엔코더 디스크의 중심 보어의 직경에 대해서는 +0.1 mm,

엔코더 디스크의 슬롯의 폭에 대해서는 +0.1 mm,

엔코더 디스크의 슬롯의 길이에 대해서는 +0.1 mm,

허브의 돌출부의 폭에 대해서는 -0.05 mm,

허브의 돌출부의 길이에 대해서는 -0.05 mm.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 허브 및 상기 리테이너가 공통 축선 상에 배치되는 것이 실용적인 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 특징으로서 고려되는 신규한 특징들이 첨부 도면에 의거하여 설명된다. 그러나, 개선된 장치 자체는 부가적인 특징 및 이점과 함께 그의 구조 및 작동 모드에 관하여, 첨부 도면에 의거한 바람직한 실시형태의 하기 상세한 설명으로부터 양호하게 이해될 것이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 각위치 센서의 엔코더 디스크-허브 조립체는 허브(1), 엔코더 디스크(2) 및 리테이너(3)로 이루어진다. 도시된 실시형태에서, 그 리테이너(3)의 기능은 감속기어 구동장치의 구동 피니언(9)에 의해 행해진다. 허브(1)는, 조향 칼럼(column)(4)의 축선(5)에 대한 그 조향 칼럼의 회전 운동이 허브(1)로 직접 전달된 다음, 엔코더 디스크(2)로 전달되도록 조향 칼럼(4)에 고정 연결되어 있다.

허브로부터 엔코더 디스크로의 회전 운동의 실제 전달은 돌출부(8)와 슬롯(6) 사이에서 일어난다. 도 2에 나타낸 실시예에서, 그 슬롯(6)은 엔코더 디스크(2)의 중심 보어(7)로부터 휠의 스포크처럼 반경방향으로 연장한다. 바람직하게는, 그 슬롯(6)이 엔코더 디스크(2)의 플라스틱 재료를 펀칭하여 형성되어, 주어진 공차가 신뢰성 있게 유지될 수 있게 된다. 그 슬롯에 대한 공차 범위는 2 mm의 슬롯 폭에 대해 +0.05/-0 mm 이다.

슬롯(6)은 허브(1)의 돌출부(8)와 결합한다. 슬롯(6)과 마찬가지로, 돌출부(8)는 허브(1)의 회전 축선으로부터 반경방향으로 배치되고, 플랜지(10)의 주변 지역까지 연장한다. 바람직하게는, 슬롯의 단부와 돌출부(8)의 반경방향 외측의 단부면은, 엔코더 디스크(2)가 허브 상의 제 위치에 설치된 때 슬롯의 날카로운 오목한 모서리에서 일어날 수 있는 소위 노치(notch) 효과, 즉, 응력 집중을 피하도록 둥근 형상으로 되어 있다.

도 3 및 도 4에 나타낸 허브(1)는 Al-Cu-Mg 타입의 알루미늄 합금으로 만들어지는 것이 바람직하다. 이 합금은 플라스틱으로 제조된 엔코더 디스크에 대한 기계적 충격 테스트 및 기후적 충격 테스트에서 매우 내구성 있는 것으로 나타났다.

그 충격 테스트는 하기 테스트 조건 하에서 행해졌다:

1. -40℃에서, 6밀리초의 시간 간격으로 100 g의 가속이 가해졌다. 이 테스트에서, 충격 하중의 방향에 대한 횡방향 운동이 어떤 시점에서도, 주어진 방향으로의 정규 충격 가속의 30%를 초과하는 포지티브 또는 네가티브 가속에 도달하는 것이 허용되지 않았다.

2. -40℃∼+80℃의 온도에서, 본 발명에 따른 각위치 센서의 부품은 분당 1°의 온도 변화 속도에 노출되었다. 8시간의 테스트 기간 중에, 총 32사이클이 수행되었다. 각위치 센서, 이 경우는, 조향각 센서는 측정 가능한 손상 없이 이 테스트를 통과하였다.

따라서, 테스트 결과, 엔코더 디스크는, 엔코더 디스크와 그의 지지체가 주어진 전체 온도 범위에 걸쳐 축방향 및 반경방향으로의 유격 및 변형 없이 유지되도록 하는 방식으로, 적합한 지지체, 예를 들어, 허브에 기계적으로 고정될 수 있는 것으로 나타났다.

본 발명에 따른 센서 유니트에서는, -40∼+80℃의 온도 범위 내에서 ≤0.5도의 측정 정확도가 얻어지고, > 1 g의 유효 가속에서 8∼200 Hz의 주파수 범위의 진동의 존재에서 제한 없는 기능이 유지된다.

Claims (3)

1. 엔코더 디스크, 플랜지를 가진 허브, 및 리테이너를 포함하는 각(角)위치 센서 유니트로서,

   상기 허브가 회전각을 측정할 회전요소에 연결되도록 되어 있고,

   상기 엔코더 디스크가 플라스틱 물질로 이루어지고, 그의 두께가 0.1∼1.0 mm이며, 그의 평면도가 0.2 mm 보다 작고,

   상기 엔코더 디스크는 상기 허브의 상기 플랜지가 삽입되는 중심 보어를 가지며, 그 중심 보어로부터 반경방향으로 적어도 3개의 슬롯이 대칭적으로 연장하여 있고,

   상기 플랜지는 상기 슬롯에 결합하는 형상을 가지고 그 슬롯에 결합하도록 배치된 적어도 3개의 돌출부를 가지고 있고,

   상기 엔코더 디스크가 상기 슬롯과 상기 돌출부의 결합에 의해 적극적인 방식으로 상기 허브 상에 위치 고정되고, 축방향으로는 상기 리테이너에 의해 위치 고정되는 것을 특징으로 하는 각위치 센서 유니트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 엔코더 디스크 및 상기 허브가 아래의 치수 공차로 설계되고 제조되는 것을 특징으로 하는 각위치 센서 유니트:

   상기 엔코더 디스크의 상기 중심 보어의 직경에 대해서는 +0.1 mm,

   상기 엔코더 디스크의 상기 슬롯의 폭에 대해서는 +0.1 mm,

   상기 엔코더 디스크의 상기 슬롯의 길이에 대해서는 +0.1 mm,

   상기 허브의 상기 돌출부의 폭에 대해서는 -0.05 mm,

   상기 허브의 상기 돌출부의 길이에 대해서는 -0.05 mm.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 허브 및 상기 리테이너가 공통 축선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 각위치 센서 유니트.